專(zhuān)利名稱(chēng)：非靜止物體的三維圖像測(cè)量裝置，三維圖像測(cè)量方法以及三維圖像測(cè)量程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)非靜止物體投影規(guī)定的圖形光并且非接觸地對(duì)三 維信息進(jìn)行測(cè)量的三維圖像測(cè)量裝置、三維圖像測(cè)量方法以及三維圖 像測(cè)量程序。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在質(zhì)量管理、安全防范或安全管理等各種領(lǐng)域中，在生 產(chǎn)線(xiàn)或生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)等，要求進(jìn)行非靜止生產(chǎn)物的形狀測(cè)量或所在空間位 置的測(cè)量等，或者取得移動(dòng)中或不能靜止的人體的臉、軀體、手腳等 三維形狀數(shù)據(jù)，期待這些非靜止物體的非接觸并且高速的三維測(cè)量裝 置的開(kāi)發(fā)。
現(xiàn)有，在三維圖像測(cè)量中，廣泛應(yīng)用三角測(cè)量的原理。圖12示 出基于三角測(cè)量的原理的三維圖像測(cè)量的原理與坐標(biāo)關(guān)系。此外，作 為三維圖像測(cè)量的方法，有不對(duì)測(cè)量對(duì)象物體照射成為測(cè)量輔助的特 定光或電波等而進(jìn)行測(cè)量的被動(dòng)型的方法、和對(duì)測(cè)量對(duì)象物體照射 光、聲波或電波等并利用其信息進(jìn)行測(cè)量的主動(dòng)型的方法，被動(dòng)式三 維圖像測(cè)量的代表方法是立體觀察方法。
在圖12中，在點(diǎn)Ch和點(diǎn)02這兩點(diǎn)分別放置照相機(jī)1和照相機(jī)2， 利用照相機(jī)1的測(cè)量對(duì)象物體A上的測(cè)量點(diǎn)P的方位角a和照相機(jī)2 的測(cè)量對(duì)象物體A上的測(cè)量點(diǎn)P的方位角3 ，計(jì)算測(cè)量點(diǎn)P的進(jìn)深距 離Z。此處，測(cè)量對(duì)象物體A的測(cè)量點(diǎn)P的三維世界坐標(biāo)系中的進(jìn)深 距離Z由下式計(jì)算。 [數(shù)式1]
tanor十tan々
此處，d是點(diǎn)Ch和點(diǎn)02的這兩點(diǎn)間的距離，是已知的，若能夠 測(cè)量測(cè)量點(diǎn)的方位角a和e ，則能夠計(jì)算進(jìn)深距離Z。立體觀察方法的特征在于，僅這樣使用兩臺(tái)照相機(jī)，從多個(gè)視點(diǎn) 對(duì)測(cè)量對(duì)象物體的照片進(jìn)行多張攝影，就能夠進(jìn)行三維圖像測(cè)量，也 能夠應(yīng)對(duì)移動(dòng)物體。但是，對(duì)于立體觀察這樣的被動(dòng)的三維圖像測(cè)量 方法來(lái)說(shuō)，需要進(jìn)行測(cè)量點(diǎn)P的對(duì)應(yīng)，所以，自動(dòng)化是困難的。此外， 特征較少的部分難以測(cè)量，所以，對(duì)被照相機(jī)攝影的測(cè)量對(duì)象物體的 所有部分的測(cè)量、所謂的全視野測(cè)量是困難的。
另一方面，作為主動(dòng)的測(cè)量方法，有圖形光投影測(cè)量方法。在圖
形光投影測(cè)量方法中，在圖12的點(diǎn)C^處放置投光機(jī)，在點(diǎn)02處放 置照相機(jī)。并且，從點(diǎn)Ch的投光機(jī)以投影角度a向測(cè)量點(diǎn)P投影圖 形光，利用點(diǎn)02的照相機(jī)對(duì)所投影的圖形進(jìn)行觀測(cè)，根據(jù)照相機(jī)的 圖像平面的被觀測(cè)到的圖形的位置，確定觀測(cè)角度e，并且，利用式 (1)計(jì)算進(jìn)深距離Z。因此，若對(duì)照相機(jī)所觀測(cè)的測(cè)量對(duì)象物體的 所有部分投影圖形光，則能夠進(jìn)行全視野測(cè)量。
上述是圖形光投影測(cè)量最大的特長(zhǎng)。但是，在現(xiàn)有的點(diǎn)圖形光投 影法、縫圖形光投影法或空間編碼化圖形光投影法等方法中，在測(cè)量 中需要多次圖形光投影和攝影，測(cè)量要花費(fèi)時(shí)間。特別是，在進(jìn)行多 次圖形光投影和攝影時(shí)，需要物體靜止這樣的前提條件。在物體運(yùn)動(dòng) 的情況下，多次攝影圖像中的投影圖形的方向信息發(fā)生變化，不能夠 進(jìn)行三維測(cè)量。
此外，為了縮短圖形光投影測(cè)量方法的測(cè)量時(shí)間，需要減少投影 次數(shù)。因此，為了以一次投影檢測(cè)更多的投影圖形條紋信息，提出了 如下的測(cè)量方法并非采用黑白二色的投影圖形，而投影具有多個(gè) 強(qiáng)度等級(jí)或者多個(gè)顏色條紋的強(qiáng)度調(diào)制或者色調(diào)制圖形光。
例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)l所提出的方法中，利用圖形光投影裝置，連 續(xù)向測(cè)量對(duì)象物體投影兩個(gè)條紋圖形，利用設(shè)置在與投光裝置相同的 光軸上的照相機(jī)1和設(shè)置在與投光裝置不同的光軸上的照相機(jī)2，對(duì) 各個(gè)條紋圖形的投影像進(jìn)行攝影，通過(guò)圖像處理求出條紋的方向特 性，進(jìn)一步計(jì)算測(cè)量對(duì)象物體的三維信息。但是，在該方法中，在測(cè) 量中需要兩次以上的圖形光投影，所以，應(yīng)對(duì)移動(dòng)物體是困難的。此 外，在該方法中，需要設(shè)置兩臺(tái)照相機(jī)，所以成本較高。此外，兩臺(tái) 照相機(jī)中的一臺(tái)需要使光軸與投光裝置一致，所以，安裝是困難的。
7此外，該光軸的安裝也成為產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因之一。
此外，在專(zhuān)利文件2所提出的方法中，為了利用反射圖形圖像高
速且高精度地對(duì)一個(gè)一個(gè)的個(gè)別圖形光進(jìn)行檢測(cè)，提出了將由不同強(qiáng) 度值構(gòu)成的圖形光的強(qiáng)度分布進(jìn)行最優(yōu)化的最佳強(qiáng)度組合圖形，利用 兩次攝影，即全面照明光的攝影和最佳強(qiáng)度組合圖形光的一次投影以 及攝影，能夠?qū)崿F(xiàn)三維圖像測(cè)量，所以，被設(shè)想而應(yīng)用到移動(dòng)物體中。 但是，對(duì)于該方法來(lái)說(shuō)，為了削減測(cè)量對(duì)象物體的表面色或環(huán)境光的 影響，需要使用全面照明圖像并對(duì)反射圖形圖像的強(qiáng)度值進(jìn)行校正的 除法校正。在除法校正中，需要最佳強(qiáng)度組合圖形光的反射圖形圖像 和全面照明圖像這兩個(gè)圖像，所以，當(dāng)在對(duì)該兩個(gè)圖像進(jìn)行攝影期間 測(cè)量對(duì)象物體移動(dòng)時(shí)，兩個(gè)照片攝影時(shí)的測(cè)量對(duì)象物體的位置發(fā)生改 變，存在除法校正中出現(xiàn)大的誤差的可能性，從而可能導(dǎo)致不能夠進(jìn) 行測(cè)量本身。
另一方面，作為移動(dòng)物體的非接觸三維形狀測(cè)量方法，例如，如
專(zhuān)利文獻(xiàn)3所記載的那樣，提出了使用線(xiàn)圖像傳感器的方法。在該方 法中，代替條紋狀的投影圖形，對(duì)以均勻速度移動(dòng)的測(cè)量對(duì)象物體投 影正弦波狀或者余弦波狀的強(qiáng)度分布的投影光，以固定的時(shí)間間隔對(duì) 多個(gè)線(xiàn)狀圖形進(jìn)行攝影，并根據(jù)各線(xiàn)狀圖形的測(cè)量點(diǎn)的位置關(guān)系，計(jì) 算測(cè)量點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。然而，運(yùn)用此手法，即便能夠?qū)σ跃鶆?速度移動(dòng)的物體進(jìn)行三維測(cè)量，但是，測(cè)量精度依賴(lài)于物體的移動(dòng) 速度的均勻性，當(dāng)物體的移動(dòng)速度發(fā)生變化時(shí)，存在測(cè)量精度降低的 問(wèn)題。此外，在移動(dòng)速度不均勻的情況下，或者在移動(dòng)方向不確定的 情況下，不能夠進(jìn)行測(cè)量。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本專(zhuān)利申請(qǐng)的特開(kāi)2006—10416號(hào)公報(bào) 專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本專(zhuān)利申請(qǐng)的特開(kāi)2006—145405號(hào)公報(bào) 專(zhuān)利文獻(xiàn)3日本專(zhuān)利申請(qǐng)的特開(kāi)2002—286433號(hào)公報(bào) 如上所述，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1的方法中，應(yīng)對(duì)移動(dòng)物體或者測(cè)量系統(tǒng) 的安裝是困難的，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3的方法中，移動(dòng)物體的移動(dòng)速度不均 勻的情況下或者在移動(dòng)方向不確定的情況下，存在不能夠進(jìn)行測(cè)量的 問(wèn)題。另一方面，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2的方法中，由于僅需要一次最佳強(qiáng)度 組合圖形光的投影，所以，只要解決除法校正的問(wèn)題，就能夠進(jìn)行移動(dòng)物體的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本法明的目的在于，提供一種解決上述除法校正的問(wèn)題、 構(gòu)成投影圖形的條紋的強(qiáng)度分布被最優(yōu)化的如最佳強(qiáng)度組合圖形光 投影這樣的強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影方法的非靜止物體的三維圖像測(cè)量 裝置、三維圖像測(cè)量方法以及三維圖像測(cè)量程序。
本發(fā)明的非靜止物體的三維圖像測(cè)量裝置，具備投影單元，對(duì) 測(cè)量對(duì)象物體投影圖形光；攝像單元，對(duì)被投影了圖形光的測(cè)量對(duì)象 物體進(jìn)行攝像；全局照明光投影攝影單元，形成強(qiáng)度值或者顏色均勻 的全面投影用的圖形，通過(guò)投影單元對(duì)測(cè)量對(duì)象物體投影全面投影用 的圖形的光(以下稱(chēng)為"全局照明光")，利用攝像單元對(duì)被投影了 全局照明光的測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得圖像(以下稱(chēng)為
"全局照明反射圖像")；強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影攝影單元，形成強(qiáng)度 值或者顏色不同的圖形，通過(guò)投影單元將強(qiáng)度值或者顏色不同的圖形 的光(以下稱(chēng)為"強(qiáng)度調(diào)制圖形光")投影到測(cè)量對(duì)象物體，利用攝 像單元對(duì)被投影了強(qiáng)度調(diào)制圖形光的測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝 影，取得圖像(以下稱(chēng)為"反射圖形圖像")；抽出單元，從全局照 明反射圖像以及反射圖形圖像分別抽出測(cè)量對(duì)象物體；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定 單元，推定由該抽出單元抽出的測(cè)量對(duì)象物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；圖像幾何 變形調(diào)節(jié)單元，基于由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定單元推定的測(cè)量對(duì)象物體的運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)，進(jìn)行全局照明反射圖像或者反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的 圖像的幾何變形，使全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體和反射圖形 圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的位置、姿勢(shì)以及大小的偏差極小化；投影圖 形光檢測(cè)單元，從反射圖形圖像檢測(cè)投影了強(qiáng)度調(diào)制圖形光的圖形光
(以下稱(chēng)為"投影圖形光")；方位角算出單元，對(duì)全局照明反射圖 像中的測(cè)量對(duì)象物體和該全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的位 置、姿勢(shì)以及大小的偏差被極小化的反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體 進(jìn)行比較，算出投影圖形光的方位角；方位角校正單元，基于反射圖 形圖像中的投影圖形光的強(qiáng)度特性、色分布特性或者形狀特性，校正 投影圖形光的方位角；進(jìn)深距離算出單元，由算出的方位角算出測(cè)量 點(diǎn)的進(jìn)深距離；三維信息算出單元，根據(jù)由進(jìn)深距離算出單元算出的測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離，算出測(cè)量對(duì)象物體的三維信息；輸出單元，輸出 由三維信息算出單元算出的三維信息。
根據(jù)本發(fā)明，利用投影單元將強(qiáng)度值或者顏色均勻的全面投影用 的圖形的光(全局照明光)投影到測(cè)量對(duì)象物體，利用攝像單元對(duì)被 投影了該全局照明光的測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得全局照 明反射圖像，同時(shí)利用投影單元將強(qiáng)度值或者顏色不同的圖形的光 (強(qiáng)度調(diào)制圖形光)投影到測(cè)量對(duì)象物體，利用攝像單元對(duì)投影了該 強(qiáng)度調(diào)制圖形光的測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得反射圖形圖 像。并且，從這些全局照明反射圖像以及反射圖形圖像分別抽出測(cè)量 對(duì)象物體，推定抽出的測(cè)量對(duì)象物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，基于推定的測(cè)量對(duì) 象物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行全局照明反射圖像或者反射圖形圖像中的測(cè) 量對(duì)象物體的圖像的幾何變形，使全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物 體和反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的位置、姿勢(shì)以及大小的偏差極 小化。即，即便在測(cè)量過(guò)程中測(cè)量對(duì)象物體發(fā)生移動(dòng)，由于進(jìn)行調(diào)整， 使得全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體和反射圖形圖像中的測(cè)量 對(duì)象物體的位置、姿勢(shì)以及大小的偏差極小化，所以，通過(guò)將這些圖 像進(jìn)行比較，能夠容易地算出從反射圖形圖像中檢測(cè)的投影圖形光 的方位角。此外，基于反射圖形圖像中的投影圖形光的強(qiáng)度特性、色 分布特性或形狀特性對(duì)該方位角進(jìn)行校正，由此得到更加準(zhǔn)確的值， 根據(jù)該校正后的方位角算出測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離，根據(jù)算出的測(cè)量點(diǎn)的 進(jìn)深距離算出測(cè)量對(duì)象物體的三維信息，并輸出該算出的三維信息。
此外，在本發(fā)明中，將強(qiáng)度值或者顏色不同的圖形的強(qiáng)度調(diào)制圖 形光投影到測(cè)量對(duì)象物體上，從投影該反射光而取得的反射圖形圖像 檢測(cè)投影圖形光，所以，能夠以一次投影檢測(cè)具有許多個(gè)個(gè)別圖形光 的投影圖形光。gP，能夠以一次攝影得到多個(gè)投影圖形光的信息。另 外，圖形光以及投影圖形光是一個(gè)一個(gè)的個(gè)別圖形光的集合體。
此處，對(duì)于所述強(qiáng)度調(diào)制圖形光來(lái)說(shuō)，為了根據(jù)反射圖形圖像高 速度且高精度檢測(cè)一個(gè)一個(gè)的個(gè)別圖形光，優(yōu)選為使得由不同強(qiáng)度值 或者顏色構(gòu)成的圖形光的強(qiáng)度分布最優(yōu)化的最佳強(qiáng)度組合圖形，或者 使得由不同顏色的條紋狀圖形構(gòu)成的圖形光的色分布最優(yōu)化的最佳 彩色調(diào)制圖形的光。通過(guò)將由不同的強(qiáng)度值或者顏色構(gòu)成的圖形光的
10強(qiáng)度分布最優(yōu)化而形成最佳強(qiáng)度組合圖形，由此制成使關(guān)注的個(gè)別圖 形和與其相鄰的個(gè)別圖形的各極大值的強(qiáng)度差為最大的強(qiáng)度變化大 的最佳強(qiáng)度組合圖形。將該最佳強(qiáng)度組合圖形的光投影到測(cè)量對(duì)象物 體時(shí)，即使在從所攝影的測(cè)量對(duì)象物體的圖像得到的投影圖形光中， 關(guān)注的個(gè)別圖形光和與其相鄰的個(gè)別圖形光的各極大值的強(qiáng)度差變 為最大，使得關(guān)注的個(gè)別圖形光和與其相鄰的個(gè)別圖形光的區(qū)別變得 容易，關(guān)注的個(gè)別圖形光的特定或方位角的檢測(cè)變得容易，誤檢測(cè)的 可能性減少。因此，能夠提高投影圖形光的各個(gè)別圖形光的方位角的 算出精度，能夠進(jìn)一步提高三維圖像測(cè)量的精度。
本發(fā)明的非靜止物體的三維圖像測(cè)量方法包括全局照明光投影 攝影步驟，形成強(qiáng)度值或者顏色均勻的全面投影用的圖形，通過(guò)對(duì)測(cè) 量對(duì)象物體投影圖形光的投影單元對(duì)測(cè)量對(duì)象物體投影全面投影用 的圖形的光(全局照明光)，利用攝像單元對(duì)被投影了全局照明光的 測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得圖像(全局照明反射圖像)； 強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影攝影步驟，形成強(qiáng)度值或者顏色不同的圖形，通 過(guò)投影單元將強(qiáng)度值或者顏色不同的圖形的光(強(qiáng)度調(diào)制圖形光)投 影到測(cè)量對(duì)象物體，利用攝像單元對(duì)被投影了強(qiáng)度調(diào)制圖形光的測(cè)量 對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得圖像(反射圖形圖像)；抽出步驟， 從全局照明反射圖像以及反射圖形圖像分別抽出測(cè)量對(duì)象物體；運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)推定步驟，推定由抽出步驟抽出的測(cè)量對(duì)象物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；圖 像幾何變形調(diào)節(jié)步驟，基于由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定步驟推定的測(cè)量對(duì)象物體 的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行全局照明反射圖像或者反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象 物體的圖像的幾何變形，使全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體和反 射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的位置、姿勢(shì)以及大小的偏差極小化； 投影圖形光檢測(cè)步驟，從反射圖形圖像檢測(cè)投影了強(qiáng)度調(diào)制圖形光的 投影圖形光；方位角算出步驟，對(duì)全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物 體和與該全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的位置、姿勢(shì)以及大小 的偏差被極小化的反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體進(jìn)行比較，算出投 影圖形光的方位角；方位角校正步驟，基于反射圖形圖像中的投影圖 形光的強(qiáng)度特性、色分布特性或者形狀特性，校正投影圖形光的方位 角；進(jìn)深距離算出步驟，由算出的方位角算出測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離；三維信息算出步驟，根據(jù)由進(jìn)深距離算出步驟算出的測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距
離，算出測(cè)量對(duì)象物體的三維信息；輸出步驟，輸出由三維信息算出 步驟算出的三維信息。
本發(fā)明的非靜止物體的三維圖像測(cè)量程序，使連接有對(duì)測(cè)量對(duì)象 物體投影圖形光的投影單元和對(duì)被投影了圖形光的測(cè)量對(duì)象物體進(jìn) 行攝像的攝像單元的計(jì)算機(jī)起到如下功能全局照明光投影攝影單
元，形成強(qiáng)度值或者顏色均勻的全面投影用的圖形，通過(guò)投影單元對(duì) 測(cè)量對(duì)象物體投影全面投影用的圖形的光(全局照明光)，利用攝像 單元對(duì)被投影了全局照明光的測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得
圖像(全局照明反射圖像)；強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影攝影單元，形成強(qiáng) 度值或者顏色不同的圖形，通過(guò)投影單元將強(qiáng)度值或者顏色不同的圖 形的光(強(qiáng)度調(diào)制圖形光)投影到測(cè)量對(duì)象物體，利用攝像單元對(duì)被 投影了強(qiáng)度調(diào)制圖形光的測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得圖像 (反射圖形圖像)；抽出單元，從全局照明反射圖像以及反射圖形圖 像分別抽出測(cè)量對(duì)象物體；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定單元，推定由抽出單元抽出 的測(cè)量對(duì)象物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；圖像幾何變形調(diào)節(jié)單元，基于由運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)推定單元推定的測(cè)量對(duì)象物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行全局照明反射圖像 或者反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的圖像的幾何變形，使全局照明 反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體和反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的位 置、姿勢(shì)以及大小的偏差極小化；投影圖形光檢測(cè)單元，從反射圖形 圖像檢測(cè)投影了強(qiáng)度調(diào)制圖形光的投影圖形光；方位角算出單元，對(duì) 全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體和與該全局照明反射圖像中的 測(cè)量對(duì)象物體的位置、姿勢(shì)以及大小的偏差被極小化的反射圖形圖像 中的測(cè)量對(duì)象物體進(jìn)行比較，算出投影圖形光的方位角；方位角校正 單元，基于反射圖形圖像中的投影圖形光的強(qiáng)度特性、色分布特性或 者形狀特性，校正投影圖形光的方位角；進(jìn)深距離算出單元，由算出 的方位角算出測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離；三維信息算出單元，根據(jù)由進(jìn)深距 離算出單元算出的測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離，算出測(cè)量對(duì)象物體的三維信
息；輸出單元，輸出由三維信息算出單元算出的三維信息。
根據(jù)本發(fā)明的非靜止物體的三維圖像測(cè)量方法或者三維圖像測(cè) 量程序，能夠得到與上述本發(fā)明的非靜止物體的三維圖像測(cè)量裝置相同的作用效果。 發(fā)明效果
(1) 只投影一次強(qiáng)度調(diào)制圖形到測(cè)量對(duì)象物體上，因此投影 圖形光的方位角不隨測(cè)量對(duì)象物體的移動(dòng)而變化，能夠進(jìn)行高精度 的圖形光投影的非靜止物體的三維圖像測(cè)量。另外，為了測(cè)量需要 全局照明光投影和全局照明反射圖像的攝影，但全局照明反射圖像 用來(lái)對(duì)反射圖形圖像進(jìn)行強(qiáng)度校正，而不使用在投影圖形光的方位
角(即式(1)中的a以及e)的計(jì)算中，因此不直接影響測(cè)量目 標(biāo)點(diǎn)的三維信息的計(jì)算精度。
(2) 根據(jù)全局照明反射圖像和反射圖形圖像，推定測(cè)量對(duì)象 物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)推定出的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)調(diào)節(jié)全局照明反射圖像或 者是反射圖形圖像，得到使兩張圖像上測(cè)量對(duì)象物體的位置，姿勢(shì) 以及大小的偏差極小化的反射圖形圖像的強(qiáng)度校正用的最佳圖像， 由此能夠進(jìn)行最佳的反射圖形圖像強(qiáng)度校正，能夠提高反射圖形方 向信息的計(jì)算精度。由上可知，即便是非靜止物體，也能夠進(jìn)行高 精度的三維圖像測(cè)量。
(3) 通過(guò)將全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體同使得全局 照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的位置、姿勢(shì)以及大小的偏差極小 化的反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體相比較，并算出投影圖形光的 方位角的方位角算出單元，能夠提高投影圖形光的檢測(cè)精度，縮短 檢測(cè)時(shí)間。
(4) 即使測(cè)量對(duì)象物體在測(cè)量過(guò)程中發(fā)生了運(yùn)動(dòng)，以使全局 照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體和反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物 體的位置、姿勢(shì)，以及大小的偏差達(dá)到極小化而進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)這 些圖像的相比較，算出從反射圖形圖像檢測(cè)的投影圖形光的方位 角，因此即使對(duì)于不均勻速度的移動(dòng)物體，也能夠進(jìn)行高精度的三 維圖像測(cè)量。
(5) 本發(fā)明為算出三維信息，只使用了圖像的平行移動(dòng)、旋 轉(zhuǎn)、放大縮小等幾何變換、兩張攝影圖像的除法的圖像強(qiáng)度校正等 簡(jiǎn)單的手法，能夠進(jìn)行計(jì)算速度快、高速的測(cè)量。


圖1是示出本實(shí)施方式的三維圖像測(cè)量裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。 圖2是示出本實(shí)施方式的三維圖像測(cè)量裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3是示出使用本實(shí)施方式的三維圖像測(cè)量裝置的三維圖像測(cè)
量的流程的流程圖。
圖4是示出本實(shí)施方式的強(qiáng)度調(diào)制圖形的一例的圖，(a)是圖形， (b)是示出強(qiáng)度的空間分布的圖。
圖5是示出圖像幾何變形調(diào)節(jié)的圖像的圖，(a)是全局照明反射 圖像，(b)是全局照明反射圖像的左右移動(dòng)，(c)是上下移動(dòng)，(d) 是旋轉(zhuǎn)，(e)是放大、縮小，(f)是反射圖形圖像。
圖6是方位角度校正的說(shuō)明圖。
圖7是示出本發(fā)明的三維圖像測(cè)量裝置的其它實(shí)施方式的圖。 圖8是示出本發(fā)明的三維圖像測(cè)量裝置的其它實(shí)施方式的圖。 圖9是示出本發(fā)明的三維圖像測(cè)量裝置的其它實(shí)施方式的圖。 圖10是示出使用本實(shí)施方式的三維圖像測(cè)量裝置對(duì)移動(dòng)的兔子 模型進(jìn)行三維圖像測(cè)量的樣子的圖，(a)是示出投影全局照明光所攝 影的全局照明反射圖像的圖，(b)是示出最佳強(qiáng)度組合圖形即強(qiáng)度調(diào) 制圖形的圖，(c)是示出投影強(qiáng)度調(diào)制圖形所攝影的反射圖形圖像的 圖，(d)是示出進(jìn)行調(diào)整后的全局照明反射圖像的圖，(e)是示出進(jìn) 行強(qiáng)度值校正后的反射圖形圖像的圖，(f)是示出從各種角度以所測(cè) 量的三維信息為基礎(chǔ)進(jìn)行圖解顯現(xiàn)的圖像的圖。
圖11是彩色調(diào)制圖形的一例以及反射圖形圖像的一例的圖像 圖，(a)是示出彩色調(diào)制圖形的一例的圖，(b)是示出從測(cè)量對(duì)象物 體被反射的彩色反射圖形圖像的圖，(c)是示出校正后的反射圖形圖 像的圖，(d)是示出xy色度圖中的個(gè)別圖形以及反射圖形的條紋的 位置的圖。
圖12是示出基于三角測(cè)量的原理的三維圖像測(cè)量的原理和坐 標(biāo)關(guān)系的圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
1、 l.a、 lb、 lc.圖形投影機(jī)
2、 2a、 2b、 2c.照相機(jī)
3、 數(shù)據(jù)處理裝置
143a.接口
4、4a、 4b、 4c、 5、 5a、 5b、 5c.10.存儲(chǔ)單元11.全局照明光投影攝影單元12.強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影攝影單元13.抽出單元14.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定單元15.圖像幾何變形調(diào)節(jié)單元16.圖像強(qiáng)度校正單元17.投影圖形光檢測(cè)單元18.方位角算出單元19.方位角校正單元20.進(jìn)深距離算出單元21.三維信息算出單元22.輸出單元
具體實(shí)施例方式
以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式中的三維圖像測(cè)量裝置進(jìn)行說(shuō) 明。圖1是示出本實(shí)施方式中的三維圖像測(cè)量裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是示出圖1的三維圖像測(cè)量裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的框圖。
如圖1所示，本實(shí)施方式的三維圖像測(cè)量裝置包括作為對(duì)測(cè)量對(duì) 象物體A投影圖形光的投影單元的圖形投影機(jī)1、作為對(duì)投影了圖形 光的測(cè)量對(duì)象物體A進(jìn)行攝像的攝像單元的照相機(jī)2、對(duì)由該照相機(jī) 2所攝像的圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)處理裝置3。圖形投影機(jī)1和 數(shù)據(jù)處理裝置3、照相機(jī)2和數(shù)據(jù)處理裝置3由能夠傳送各數(shù)據(jù)的傳 送電纜4、 5連接。
圖形投影機(jī)1是將由數(shù)據(jù)處理裝置3形成的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形 光，接收對(duì)測(cè)量對(duì)象物體A投影的裝置或者數(shù)據(jù)處理裝置3的命令 并將規(guī)定的圖形光投影到測(cè)量對(duì)象物體A上的裝置。例如，能夠使 用液晶投影儀、DLP (Digital Light Processing:數(shù)字光處理，商 標(biāo))投影儀、激光投影儀、LED (半導(dǎo)體)投影儀或者膠片投影儀(filmprojector)等市場(chǎng)上出售的簡(jiǎn)單的裝置。照相機(jī)2是數(shù)字式照相機(jī)。 另外，照相機(jī)2若是數(shù)字式照相機(jī)，則也可以是8位、10位、12位、 16位照相機(jī)，或者3CCD、 1CCD、 CMOS等，或靜態(tài)圖像照相機(jī)、 動(dòng)態(tài)圖像照相機(jī)、攝像機(jī)等中的任何一種。
如圖2所示，數(shù)據(jù)處理裝置3具有用于連接圖形投影機(jī)1以及照 相機(jī)2的接口 3a，通過(guò)執(zhí)行未圖示的三維圖像測(cè)量程序，起到如下 作用存儲(chǔ)單元10，對(duì)從照相機(jī)2傳送來(lái)的圖像數(shù)據(jù)或者由后述的 各單元所算出的結(jié)果的數(shù)據(jù)等進(jìn)行存儲(chǔ)；全局照明光投影攝影單元 11，利用圖形投影機(jī)1投影強(qiáng)度值或者顏色均勻的全面投影用的圖形 的光(全局照明光)，并且，利用照相機(jī)2對(duì)該全局照明光投影時(shí)的 反射光進(jìn)行攝影，由此，取得圖像(全局照明反射圖像)；強(qiáng)度調(diào)制 圖形光投影攝影單元12，利用圖形投影機(jī)1投影強(qiáng)度值或者顏色不 同的圖形的光(強(qiáng)度調(diào)制圖形光)，并且，由照相機(jī)2對(duì)該強(qiáng)度調(diào)制 圖形光投影時(shí)的反射光進(jìn)行攝影，由此，取得圖像(反射圖形圖像)； 抽出單元13，從存儲(chǔ)單元10中取得全局照明反射圖像以及反射圖形 圖像，分別抽出測(cè)量對(duì)象物體A;運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定單元14，根據(jù)由抽 出單元13所抽出的測(cè)量對(duì)象物體A的形狀和位置，推定測(cè)量對(duì)象物 體A的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；圖像幾何變形調(diào)節(jié)單元15,基于由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定 單元14推定的測(cè)量對(duì)象物體A的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行使全局照明反射圖 像或者反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體A的圖像上下、左右移動(dòng)、 旋轉(zhuǎn)、放大、縮小等的幾何變形；圖像強(qiáng)度校正單元16，使用由圖 像幾何變形調(diào)節(jié)單元15調(diào)節(jié)后的反射圖形圖像以及全局照明反射圖 像，對(duì)反射圖形圖像的強(qiáng)度值進(jìn)行校正；投影圖形光檢測(cè)單元17， 從由圖像強(qiáng)度校正單元16校正后的反射圖形圖像中撿測(cè)投影圖形 光；方位角算出單元18，算出投影圖形光的各個(gè)別圖形光的方位角； 方位角校正單元19，基于反射圖形圖像中的投影圖形光的強(qiáng)度特性、 色分布特性或者形狀特性，對(duì)投影圖形光方位角進(jìn)行校正；進(jìn)深距離 算出單元20，根據(jù)算出的方位角算出測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離；三維信息 算出單元21，根據(jù)由進(jìn)深距離算出單元20算出的測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離， 算出測(cè)量對(duì)象物體A的三維信息；輸出單元22，輸出由三維信息算 出單元21算出的三維信息。全局照明光投影攝影單元11形成沒(méi)有條紋的強(qiáng)度值或者顏色均
勻的全面投影用的圖形，通過(guò)接口 3a輸出到圖形投影機(jī)1，禾U用圖 形投影機(jī)1將該全面投影用的圖形的光(全局照明光)投影到測(cè)量對(duì) 象物體A上?；蛘?，全局照明光投影攝影單元ll也可以接收來(lái)自數(shù) 據(jù)處理裝置3的命令，能夠利用圖形投影機(jī)1將規(guī)定的全局照明光投 影到測(cè)量對(duì)象物體A上。此外，全局照明光投影攝影單元ll利用照 相機(jī)2對(duì)來(lái)自投影了該全局照明光的測(cè)量對(duì)象物體A的反射光進(jìn)行 攝影，通過(guò)接口3a取入該攝影的圖像(全局照明反射圖像)，存儲(chǔ)在 存儲(chǔ)單元10中。
強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影攝影單元12形成有條紋的強(qiáng)度變化或者顏 色不同的條(strip)狀圖形，或者有振幅變化的正弦波狀強(qiáng)度分布圖 形或者余弦波狀強(qiáng)度分布圖形等的強(qiáng)度調(diào)制圖形，通過(guò)接口 3a輸出 到圖形投影機(jī)1，利用圖形投影機(jī)1將該強(qiáng)度調(diào)制圖形的光投影到測(cè) 量對(duì)象物體A上。或者，強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影攝影單元12也可以接 收來(lái)自數(shù)據(jù)處理裝置3的命令，以規(guī)定時(shí)刻利用圖形投影機(jī)1將強(qiáng)度 調(diào)制圖形光投影到測(cè)量對(duì)象物體A。此外，強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影攝影 單元12利用照相機(jī)2對(duì)來(lái)自投影了這些強(qiáng)度調(diào)制圖形的任意光的測(cè) 量對(duì)象物體A的反射光進(jìn)行攝影，通過(guò)接口 3a取入該攝影后的圖像 (反射圖形圖像)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元10中。
抽出單元13從存儲(chǔ)單元10中取得測(cè)量對(duì)象物體A的由全局照 明光投影攝影單元11得到的全局照明反射圖像以及由強(qiáng)度調(diào)制圖形 光投影攝影單元12得到的反射圖形圖像，抽出測(cè)量對(duì)象物體A。運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)推定單元14從存儲(chǔ)單元10中取得由全局照明光投影攝影單元 11得到的全局照明反射圖像以及由強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影攝影單元12 得到的反射圖形圖像，使用這些全局照明反射圖像以及反射圖形圖 像，根據(jù)這些不同的圖像中的測(cè)量對(duì)象物體A的位置和姿勢(shì)，推定 測(cè)量對(duì)象物體A的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)速度等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
圖像幾何變形調(diào)節(jié)單元15根據(jù)由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定單元14推定的測(cè) 量對(duì)象物體A的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行使全局照明反射圖像或者反射圖形 圖像中的測(cè)量對(duì)象物體A的圖像上下以及左右平行移動(dòng)、向各方向 旋轉(zhuǎn)、以及放大縮小的幾何變形調(diào)節(jié)，使反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體A和全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體A的位置、姿勢(shì)以及 大小的偏差極小化。圖像強(qiáng)度校正單元16利用由圖像幾何變形調(diào)節(jié) 單元15調(diào)節(jié)了測(cè)量對(duì)象物體A的位置、姿勢(shì)以及大小后的反射圖形 圖像和全局照明反射圖像，使用下式(2)所示的除法校正的方法， 對(duì)反射圖形圖像的強(qiáng)度值進(jìn)行校正，從圖像中去除測(cè)量對(duì)象物體A 的色分布信息或環(huán)境光的影響等。 [數(shù)式2]
此處，(i， j)是測(cè)量點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，r是投影了強(qiáng)度調(diào)制圖形光 的測(cè)量對(duì)象物體a的反射圖形圖像的校正后的強(qiáng)度值，i,是投影了強(qiáng)
度調(diào)制圖形光的測(cè)量對(duì)象物體A的反射圖形圖像的強(qiáng)度值，Io是投影 了無(wú)強(qiáng)度變化的全局照明光的測(cè)量對(duì)象物體A的全局照明反射圖像 的強(qiáng)度值。M (n)是投影圖形光的強(qiáng)度調(diào)制函數(shù)，n是圖形光的條紋 序號(hào)，O (x， y)是表示物體的表面反射率或環(huán)境光的函數(shù)，k'、 k 是調(diào)節(jié)系數(shù)。此外，P。是全局照明光的強(qiáng)度值。
投影圖形光檢測(cè)單元17從由圖像強(qiáng)度校正單元16校正了強(qiáng)度值
后的反射圖形圖像檢測(cè)投影了的強(qiáng)度調(diào)制圖形光的強(qiáng)度分布。
方位角算出單元18對(duì)投影到測(cè)量對(duì)象物體A上的強(qiáng)度調(diào)制圖形
光的各個(gè)別圖形的強(qiáng)度分布的極大值和由圖像強(qiáng)度校正單元16校正 了強(qiáng)度值的反射圖形圖像的各個(gè)別圖形的強(qiáng)度分布的極大值進(jìn)行比 較，求出反射圖形圖像中的注意的個(gè)別圖形是不是強(qiáng)度調(diào)制圖形光中 的被推定的個(gè)別圖形的反射圖形的確信度，將該確信度最大的強(qiáng)度調(diào) 制圖形光中的被推定的個(gè)別圖形的投影角度作為反射圖形圖像中的 注意的個(gè)別圖形的投影方位角，由此，算出反射圖形圖像的各個(gè)別圖 形的投影方位角。
方位角校正單元19基于反射圖形圖像中的投影圖形光的強(qiáng)度特 性、色分布特性以及形狀特性，將由各個(gè)別圖形反射的圖形分類(lèi)成幾 組，為使屬于同一組的個(gè)別圖形的投影方位角一致，對(duì)由方位角算出 單元18算出的各個(gè)別圖形的投影方位角進(jìn)行校正。
進(jìn)深距離算出單元20根據(jù)由方位角算出單元19算出的各測(cè)量點(diǎn)的投影方位角a和根據(jù)反射圖形圖像中的各測(cè)量點(diǎn)的圖像坐標(biāo)算出 的觀測(cè)方位角P，利用式(1)算出各測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離。三維信息 算出單元21根據(jù)由進(jìn)深距離算出單元20算出的各測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離 算出測(cè)量對(duì)象物體A的三維信息。在該三維信息中，包括測(cè)量對(duì)象 物體A的空間坐標(biāo)、多個(gè)測(cè)量點(diǎn)間的距離、角度、面積以及體積等。 輸出單元22將由三維信息算出單元21算出的測(cè)量對(duì)象物體A 的空間坐標(biāo)、多個(gè)測(cè)量點(diǎn)間的距離、角度、面積或者體積等顯示在與 數(shù)據(jù)處理裝置3連接的顯示器(未圖示)上，或者存儲(chǔ)在硬盤(pán)或各種 存儲(chǔ)器等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置(未圖示)中，或者作為文本文件或圖文件進(jìn) 行印刷。
接著，根據(jù)圖3對(duì)本實(shí)施方式的三維圖像測(cè)量裝置的測(cè)量流程進(jìn) 行說(shuō)明。如上所述，為了計(jì)算進(jìn)深距離Z，如圖12以及式(1)所示， 必須求出測(cè)量點(diǎn)P的方位角a (在本實(shí)施方式中為從圖形投影機(jī)1 的投影角度a)和方位角e (在本實(shí)施方式中為照相機(jī)2的觀測(cè)角度 P )。圖3是示出使用了本實(shí)施方式中的三維圖像測(cè)量裝置的三維圖 像測(cè)量的流程的流程圖，示出從用于求出投影角度a和觀測(cè)角度P的 圖形光投影到算出測(cè)量點(diǎn)P的三維信息的算法。
首先，如圖12示出的幾何關(guān)系那樣，使圖形投影機(jī)1和照相機(jī) 2相離固定的距離d，分別配置在Ot和02的位置上。如果能夠保持 三角測(cè)量的關(guān)系，也可以將圖形投影機(jī)1和照相機(jī)2分別相反地設(shè)置 在02和0i，或者設(shè)置在其他位置。
投影的圖形光具有左右三維圖像測(cè)量的測(cè)量速度以及精度的重 要作用。圖4是示出本實(shí)施方式中的強(qiáng)度調(diào)制圖形的一例的圖，(a) 是圖形，(b)是示出強(qiáng)度的空間分布的圖。在本實(shí)施方式中，使用如 圖4所示的橫條紋狀的黑白系列的圖形光。該圖形光中的個(gè)別圖形是 有強(qiáng)度變化的條狀條紋。此處，表示條紋的投影方向的方位角設(shè)定為 等間隔，將各方位角的位置稱(chēng)為條紋的地址。在本實(shí)施方式中使用的 圖形光具有N條條紋，各條紋狀圖形的地址分別為1、 2、 3、……、 N。此外，各條紋狀圖形的方位角分別為CM、 ct2、 a 3、……、aN。
第i個(gè)條紋的強(qiáng)度值是Ii。
此外，作為該強(qiáng)度調(diào)制圖形，優(yōu)選采用在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載的最
19佳強(qiáng)度組合圖形。該最佳強(qiáng)度組合圖形是如下圖形定義如下式(3)
這樣的評(píng)價(jià)函數(shù)d(H 、IN)，將使該評(píng)價(jià)函數(shù)d(H 、
IN)的值為最大的組合作為最佳組合，并使用該最佳組合的圖形。
叫,/2,...,")= ￡ f;^ A ... (3)
f=M+l 乂=1
其中，(h、 12、……、IN)是投影光圖形的各條紋狀圖形的強(qiáng)度 分布，kj是權(quán)重系數(shù)。此外，N是投影的圖形中的條紋的總條數(shù)，M 是乘以評(píng)價(jià)函數(shù)的濾過(guò)寬度(filter width)。
首先，利用數(shù)據(jù)處理裝置3的全局照明光投影攝影單元11形成 強(qiáng)度均勻的全局照明圖形。所形成的全局照明圖形被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元 10中，并且，由傳送電纜4輸送到圖形投影機(jī)1。被輸送到圖形投影 機(jī)l中的全局照明圖形被投影到測(cè)量對(duì)象物體A (步驟SIOI)。全局 照明圖形利用數(shù)據(jù)處理裝置3而生成，不僅輸送到圖形投影機(jī)l，而 且還可以在圖形投影機(jī)1側(cè)接收來(lái)自數(shù)據(jù)處理裝置3的命令，利用其 自身具備的投影功能，向測(cè)量對(duì)象物體A進(jìn)行投影。
由照相機(jī)2對(duì)圖形投影機(jī)1投影到測(cè)量對(duì)象物體A的全局照明 光的反射光進(jìn)行攝像。所攝像的全局照明反射圖像通過(guò)傳送電纜5被 輸送到數(shù)據(jù)處理裝置3，并被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元10中(步驟S102)。
利用數(shù)據(jù)處理裝置3的強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影攝影單元12形成強(qiáng) 度調(diào)制圖形。所形成的強(qiáng)度調(diào)制圖形被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元10中，同時(shí) 利用傳送電纜4被輸送到圖形投影機(jī)1中。被輸送到圖形投影機(jī)1中 的強(qiáng)度調(diào)制圖形被投影到測(cè)量對(duì)象物體A (步驟S103)。并且，強(qiáng)度 調(diào)制圖形利用數(shù)據(jù)處理裝置3生成，不僅輸送到圖形投影機(jī)l，而且 還可以在圖形投影機(jī)1側(cè)接收來(lái)自數(shù)據(jù)處理裝置3的命令，利用其自 身具備的投影功能，向測(cè)量對(duì)象物體A進(jìn)行投影。
由照相機(jī)2對(duì)由圖形投影機(jī)1投影到測(cè)量對(duì)象物體A的強(qiáng)度調(diào) 制圖形的反射光進(jìn)行攝像。所攝像的反射圖形圖像通過(guò)傳送電纜5被 輸送到數(shù)據(jù)處理裝置3，并被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元10中(步驟S104)。
接著，抽出單元13從全局照明反射圖像以及反射圖形圖像抽出 測(cè)量對(duì)象物體A。另外，在以下說(shuō)明中，對(duì)測(cè)量對(duì)象物體A中，將全局照明反射圖像中的像作為A。，將反射圖形圖像中的像作為A" 此外，利用全局照明反射圖像以及反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體A 的位置、姿勢(shì)、大小，通過(guò)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定單元14，推定測(cè)量對(duì)象物 體A的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(步驟S105)。
如圖5所示，圖像幾何變形調(diào)節(jié)單元15根據(jù)所推定的測(cè)量對(duì)象 物體A。的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行使該圖(a)的全局照明反射圖像中的測(cè)量 對(duì)象物體A。的位置在上下、左右移動(dòng)(參照該圖(b)、 (c))，或者 以空間上的X、 Y、 Z軸為中心旋轉(zhuǎn)(參照該圖(d))，為了改變尺寸 而放大或縮小(參照該圖(e))這樣的幾何變換，使全局照明反射圖 像中的測(cè)量對(duì)象物體Ao和該圖(f)的反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物 體Ai的位置、姿勢(shì)以及大小的偏差極小化(步驟S106)?；蛘撸瑘D 像幾何變形調(diào)節(jié)單元15也可以不對(duì)全局照明反射圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)，而 對(duì)反射圖形圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)，由此，使得全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì) 象物體Ao和反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體A的位置、姿勢(shì)以及大 小的偏差極小化。
接著，圖像強(qiáng)度校正單元16使用反射圖形圖像和調(diào)節(jié)后的全局 照明反射圖像，利用上述的式(2)對(duì)反射圖形圖像的強(qiáng)度值進(jìn)行校 正(步驟S107)。
投影圖形光檢測(cè)單元17從強(qiáng)度值被校正后的反射圖形圖像檢 測(cè)投影的強(qiáng)度調(diào)制圖形光的條紋的強(qiáng)度分布(步驟S108)。
方位角算出單元18將投影圖形的N條條紋狀圖形的強(qiáng)度分布設(shè) 為(1。 12、……、IN)，將所觀測(cè)的n條(n《N)的條紋狀圖形的強(qiáng) 度分布設(shè)為(Ii、 12、……、IJ。使用下式(4)計(jì)算第i個(gè)關(guān)注的 條紋狀圖形的地址是k的概率Lj (k)，將使概率Li (k)為最大的k 作為所關(guān)注的條紋狀圖形的地址(以下稱(chēng)為"條紋地址")。利用算出 的各測(cè)量點(diǎn)的條紋地址，進(jìn)一步進(jìn)行其投影方位角的計(jì)算(步驟 S109)。 [數(shù)式4]
<formula>formula see original document page 21</formula>…(4)
此處，Wl、 W2、 W3是常數(shù)，N。 N2是計(jì)算條紋地址時(shí)使用的條紋的強(qiáng)度變化范圍。
方位角校正單元19首先利用連通性或條紋的強(qiáng)度值變化或者色 分布等的特性，將觀測(cè)圖形中的各條紋狀圖形的像分類(lèi)成若干組，對(duì) 各組的條紋地址，將屬于相同組的關(guān)注條紋上的各測(cè)量點(diǎn)的投影方位 角的計(jì)算值(a,、 a 2、 a 3、 a 4、 a 5、 a 6、 a 7、 a 8)的分布進(jìn)行 調(diào)查，如圖6所示，將測(cè)量點(diǎn)的敷目最多的投影方位角05作為該組 的所有測(cè)量點(diǎn)的投影方位角(步驟SllO)。
進(jìn)深距離算出單元20使用由方位角算出單元18以及方位角校正 單元19算出的投影方位角a'和由圖形圖像中的反射關(guān)注點(diǎn)的圖像坐 標(biāo)算出的觀測(cè)方位角P ，根據(jù)式(1)計(jì)算其進(jìn)深距離值(步驟Slll)。
三維信息算出單元21按照投影圖形光的各條紋的各測(cè)量點(diǎn)即每 個(gè)像素，使用通過(guò)步驟Slll的計(jì)算得到的進(jìn)深距離Z，算出測(cè)量對(duì) 象物體A整體的三維信息。在該三維信息中，包括三維空間坐標(biāo)、 距離、角度、面積或者體積等。特別是，在測(cè)量對(duì)象物體A是人體 的情況下，能夠進(jìn)行臉的特征、體型等的算出或人物的識(shí)別等，在測(cè) 量對(duì)象物體A是工廠現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)物的情況下，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的質(zhì)量 管理(步驟S112)。
所有的測(cè)量結(jié)果能夠保存在與數(shù)據(jù)處理裝置3連接的記錄媒體 中。此外，也可以使用顯示器等輸出單元22顯示在畫(huà)面上，或者， 利用打印機(jī)等其他輸出單元22作為文本文件或圖文件進(jìn)行輸出(步 驟S113)。
另外，在本實(shí)施方式中，如圖3所示，使用了如下的投影攝影方 法在投影強(qiáng)度調(diào)制圖形光之前投影全局照明光，在攝影全局照明反 射圖像之后投影強(qiáng)度調(diào)制圖形光，并攝影反射圖形圖像。但是，也可 以使用如下的投影攝影方法首先，投影強(qiáng)度調(diào)制圖形光，對(duì)反射圖 形圖像進(jìn)行攝影之后，投影全局照明光來(lái)對(duì)全局照明反射圖像進(jìn)行攝 影。此外，也可以使用如下投影攝影方法投影強(qiáng)度調(diào)制圖形光，在 對(duì)反射圖形圖像進(jìn)行攝影的前后，分別投影全局照明光，并對(duì)全局照 明反射圖像進(jìn)行攝影。
另外，在本實(shí)施方式中，分別使用圖形投影機(jī)1和照相機(jī)2各一 臺(tái)，但是，為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度，也可以如圖7所示，使用一臺(tái)圖形投影機(jī)1和多臺(tái)照相機(jī)2a、 2b.......，按局部對(duì)測(cè)量對(duì)象物體A
進(jìn)行攝像后進(jìn)行合成。由此，能夠得到高分辨率圖像，通過(guò)使用該圖 像，能夠算出更高精度的三維信息。
此外，如圖8以及圖9所示，也可以將圖形投影儀1和照相機(jī)2 成對(duì)地多組設(shè)置在測(cè)量對(duì)象物體A的周?chē)?。由此，能夠在更短時(shí)間
內(nèi)從各個(gè)方向?qū)崿F(xiàn)寬范圍的測(cè)量，也能夠在短時(shí)間內(nèi)高精度地得到 測(cè)量對(duì)象物體A的遍布其全周的三維信息，因此，特別是在測(cè)量人 體等時(shí)能夠不對(duì)被驗(yàn)者添加負(fù)擔(dān)地進(jìn)行測(cè)量。此外，在生產(chǎn)線(xiàn)中的生 產(chǎn)物的測(cè)量時(shí)，能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行寬范圍或者測(cè)量對(duì)象物體的全周 測(cè)量。
另外，在本實(shí)施方式中，使用了黑白系列的強(qiáng)度調(diào)制圖形光，但 不僅限于此，只要能夠區(qū)別投影圖形中的各條紋，則也可以使用由顏 色不同的條紋狀圖形構(gòu)成的色調(diào)制圖形。
此外，在本實(shí)施方式中，投影的圖形光使用了橫條紋狀的圖形光， 但不僅限于此，也可以使用縱條紋狀、傾斜形成的條紋狀等直線(xiàn)狀的 條紋形成的圖形，或大小不同的同心圓狀、圓形狀、橢圓狀等圖樣的 圓形圖形以及多角形的方形圖形，或格子狀等復(fù)雜圖樣的圖形。
實(shí)施例l
然后，作為第一實(shí)施例，在圖10中示出進(jìn)行作為非靜止物體的 兔子的模型的三維圖像測(cè)量的結(jié)果。圖10是示出使用本實(shí)施方式中 的三維圖像測(cè)量裝置對(duì)運(yùn)動(dòng)的兔子的模型進(jìn)行三維圖像測(cè)量的樣子 的圖，(a)是示出投影全局照明光而所攝影的全局照明反射圖像的圖， (b)是示出最佳強(qiáng)度組合圖形即強(qiáng)度調(diào)制圖形的圖，(c)是示出投 影強(qiáng)度調(diào)制圖形而所攝影的反射圖形圖像的圖，(d)是示出進(jìn)行調(diào)整 后的全局照明反射圖像的圖，(e)是示出進(jìn)行強(qiáng)度值校正后的反射圖 形圖像的圖，(f)是示出從各種角度以所測(cè)量的三維信息為基礎(chǔ)進(jìn)行 圖解顯現(xiàn)的圖像的圖。
如圖10 (a)的全局照明反射圖像和該圖(c)的反射圖形圖像所 示那樣，在對(duì)兩個(gè)圖像進(jìn)行攝影的期間，作為測(cè)量對(duì)象物體的兔子的 模型活動(dòng)，但是，在使用本實(shí)施方式中的三維圖像測(cè)量裝置的非靜止 物體的三維圖像測(cè)量中，如該圖(f)所示，能夠得到良好的結(jié)果。本實(shí)施方式中的三維圖像測(cè)量精度還依賴(lài)于照相機(jī)的照片攝影速度 或圖形光投影的切換速度、測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)，但如本實(shí)施例所示，在 切換全局照明光和強(qiáng)度調(diào)制圖形光的投影攝影時(shí)，在測(cè)量對(duì)象物體在 全局照明反射圖像和反射圖形圖像這二者的圖像上恰當(dāng)攝影的情況
下，各條紋狀圖形的方位角的識(shí)別率為100%。 實(shí)施例2
接著，作為第二實(shí)施例，對(duì)使用彩色調(diào)制圖形進(jìn)行三維圖像測(cè)量 的結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。圖11是彩色調(diào)制圖形的一例以及反射圖形圖像的 一例的圖像圖，(a)是示出彩色調(diào)制圖形的一例的圖，(b)是示出從 測(cè)量對(duì)象物體被反射的彩色反射圖形圖像的圖，(c)是示出校正后的 反射圖形圖像的圖，(d)是示出xy色度圖中的個(gè)別圖形以及反射圖 形的條紋的位置的圖。另外，圖11 (a)中雖然以灰色標(biāo)度(gray scale) 進(jìn)行顯示，但是，該彩色調(diào)制圖形(地址1 7)是從上開(kāi)始依次由 紅色的個(gè)別圖形101、綠色的個(gè)別圖形102、黃色的個(gè)別圖形103、 粉色的個(gè)別圖形104、藍(lán)色的個(gè)別圖形105、茶色的個(gè)別圖形106、 淡藍(lán)色的個(gè)別圖形107這七條不同顏色的個(gè)別圖形構(gòu)成的條紋狀的 投影圖形。
另一方面，投影該彩色調(diào)制圖形而所攝影的彩色反射圖形圖像如 圖11 (b)所示是四條反射圖形a、 b、 c、 d構(gòu)成的條紋狀圖形，但是， 該彩色反射圖形圖像由于測(cè)量對(duì)象物體的表面色分布、反射特性的影 響或測(cè)量對(duì)象物體的移動(dòng)等的非靜止?fàn)顟B(tài)的影響，產(chǎn)生條紋的色強(qiáng)度 的變化。因此，從該彩色反射圖形圖像單純比較條紋的色分布和投影 圖形的色分布來(lái)判斷條紋地址是困難的。例如，圖ll (b)所示的A 點(diǎn)的顏色是黃綠，B點(diǎn)的顏色是天藍(lán)色，成為該圖(a)所示的投影 圖形中不存在的顏色，所以，A點(diǎn)以及B點(diǎn)的條紋地址的判斷非常困 難。
因此，在本實(shí)施方式中，首先取得屬于相同組的各條紋狀圖形的 色強(qiáng)度的平均。此外，使用關(guān)注點(diǎn)的條紋的顏色以及關(guān)注點(diǎn)前后的條 紋的色強(qiáng)度信息，進(jìn)行與投影圖形的多個(gè)個(gè)別圖形的條紋的色分布的 比較，研究分布的規(guī)則性，類(lèi)似度最高的顏色作為關(guān)注的個(gè)別圖形的 條紋的顏色。由此，處理后的四條條紋狀的反射圖形的色分布如圖11 (C)所示，成為淺綠色的反射圖形IIO、黃綠色的反射圖形lll、
粉色的反射圖形112、藍(lán)色的反射圖形113。僅根據(jù)這些條紋的一條 的反射圖形的顏色判斷條紋地址是困難的，但是，若綜合分析多條反 射圖形的色分布，則能夠簡(jiǎn)單地判別多條反射圖形的組中所存在的各 反射圖形的地址。例如，如圖ll (d)所示，反射圖形112的顏色處 于個(gè)別圖形104和個(gè)別圖形107之間，所以，不知道反射圖形112的 地址是4或7的哪一個(gè)，但是反射圖形110、 111、 112、 113的條紋 組的色分布與個(gè)別圖形102、 103、 104、 105的組最接近，所以，可 知反射圖形110、 111、 112、 113的條紋地址分別是2、 3、 4、 5。
這樣，若知道條紋的地址，則根據(jù)上述方法能求出三維信息。艮P， 通過(guò)使用彩色調(diào)制圖形，也能夠?qū)崿F(xiàn)表面色或反射特性非均勻的非靜 止物體的三維圖像測(cè)量。 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明能夠?qū)F(xiàn)有技術(shù)僅能夠應(yīng)對(duì)靜止物體的圖形光投影三維 圖像測(cè)量方法應(yīng)用于非靜止物體的三維測(cè)量中，作為在不能夠靜止的 測(cè)量對(duì)象物體、測(cè)量機(jī)器的情況下的三維測(cè)量裝置是有用的。例如， 將本發(fā)明的三維圖像測(cè)量裝置設(shè)置在工廠中，用于生產(chǎn)線(xiàn)中的生產(chǎn)物 的實(shí)時(shí)三維形狀測(cè)量和質(zhì)量管理，或者，設(shè)置在測(cè)量用車(chē)輛中， 一邊 使車(chē)輛行駛一邊測(cè)量隧道等的形狀，或者，設(shè)置在機(jī)場(chǎng)、銀行等地， 不使客人停留地測(cè)量臉的三維形狀，從而進(jìn)行高精度的臉部確認(rèn)，或 者，測(cè)量人體的身體或腳的三維形狀，制作更合適的衣服或鞋，或者， 進(jìn)行口腔形狀測(cè)量，制作恰好的假牙等，能夠在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、交通領(lǐng)域、 安全領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、服裝設(shè)計(jì)、生活環(huán)境整理等領(lǐng)域中利用。此外， 也能夠根據(jù)人體的三維信息進(jìn)行體型的測(cè)量，所以，也能夠利用于健 康管理、限量飲食等領(lǐng)域。
2權(quán)利要求
1.一種非靜止物體的三維圖像測(cè)量裝置，具備投影單元，對(duì)測(cè)量對(duì)象物體投影圖形光；攝像單元，對(duì)被投影了所述圖形光的測(cè)量對(duì)象物體進(jìn)行攝像；全局照明光投影攝影單元，形成強(qiáng)度值或者顏色均勻的全面投影用的圖形，通過(guò)所述投影單元對(duì)測(cè)量對(duì)象物體投影所述全面投影用的圖形的光即全局照明光，利用所述攝像單元對(duì)被投影了所述全局照明光的所述測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得圖像即全局照明反射圖像；強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影攝影單元，形成強(qiáng)度值或者顏色不同的圖形，通過(guò)所述投影單元將所述強(qiáng)度值或者顏色不同的圖形的光即強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影到所述測(cè)量對(duì)象物體，利用所述攝像單元對(duì)被投影了所述強(qiáng)度調(diào)制圖形光的所述測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得圖像即反射圖形圖像；抽出單元，從所述全局照明反射圖像以及所述反射圖形圖像分別抽出所述測(cè)量對(duì)象物體；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定單元，推定由該抽出單元抽出的測(cè)量對(duì)象物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；圖像幾何變形調(diào)節(jié)單元，基于由該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定單元推定的所述測(cè)量對(duì)象物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行所述全局照明反射圖像或者所述反射圖形圖像中的所述測(cè)量對(duì)象物體的圖像的幾何變形，使所述全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體和所述反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的位置、姿勢(shì)以及大小的偏差極小化；投影圖形光檢測(cè)單元，從所述反射圖形圖像檢測(cè)投影了所述強(qiáng)度調(diào)制圖形光的圖形光即投影圖形光；方位角算出單元，對(duì)所述全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體和與該全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的位置、姿勢(shì)以及大小的偏差被極小化的所述反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體進(jìn)行比較，算出所述投影圖形光的方位角；方位角校正單元，基于所述反射圖形圖像中的投影圖形光的強(qiáng)度特性、色分布特性或者形狀特性，校正所述投影圖形光的方位角；進(jìn)深距離算出單元，由所述算出的方位角算出測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離；三維信息算出單元，根據(jù)由該進(jìn)深距離算出單元算出的測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離，算出測(cè)量對(duì)象物體的三維信息；輸出單元，輸出由該三維信息算出單元算出的三維信息。
2. 如權(quán)利要求1的非靜止物體的三維圖像測(cè)量裝置，其特征在于，所述強(qiáng)度調(diào)制圖形光是對(duì)由不同強(qiáng)度值或者顏色構(gòu)成的圖形光 的強(qiáng)度分布最優(yōu)化的最佳強(qiáng)度組合圖形、或者將由不同顏色的條紋狀 圖形構(gòu)成的圖形光的色分布最優(yōu)化的最佳彩色調(diào)制圖形的光。
3. —種非靜止物體的三維圖像測(cè)量方法，包括 全局照明光投影攝影步驟，形成強(qiáng)度值或者顏色均勻的全面投影用的圖形，通過(guò)對(duì)測(cè)量對(duì)象物體投影圖形光的投影單元對(duì)測(cè)量對(duì)象物 體投影所述全面投影用的圖形的光即全局照明光，利用攝像單元對(duì)被 投影了所述全局照明光的所述測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得 圖像即全局照明反射圖像；強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影攝影步驟，形成強(qiáng)度值或者顏色不同的圖 形，通過(guò)所述投影單元將所述強(qiáng)度值或者顏色不同的圖形的光即強(qiáng)度 調(diào)制圖形光投影到所述測(cè)量對(duì)象物體，利用所述攝像單元對(duì)被投影了 所述強(qiáng)度調(diào)制圖形光的所述測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得圖 像即反射圖形圖像；抽出步驟，從所述全局照明反射圖像以及所述反射圖形圖像分別 抽出所述測(cè)量對(duì)象物體；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定步驟，推定由該抽出步驟抽出的測(cè)量對(duì)象物體的運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)；圖像幾何變形調(diào)節(jié)步驟，基于由該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定步驟推定的所述 測(cè)量對(duì)象物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行所述全局照明反射圖像或者所述反射 圖形圖像中的所述測(cè)量對(duì)象物體的圖像的幾何變形，使所述全局照明 反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體和所述反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體 的位置、姿勢(shì)以及大小的偏差極小化；投影圖形光檢測(cè)步驟，從所述反射圖形圖像檢測(cè)投影了所述強(qiáng)度調(diào)制圖形光的圖形光即投影圖形光；方位角算出步驟，對(duì)所述全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體和 與該全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的位置、姿勢(shì)以及大小的偏 差被極小化的所述反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體進(jìn)行比較，算出所 述投影圖形光的方位角；方位角校正步驟，基于所述反射圖形圖像中的投影圖形光的強(qiáng)度 特性、色分布特性或者形狀特性，校正所述投影圖形光的方位角；進(jìn)深距離算出步驟，由所述算出的方位角算出測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離；三維信息算出步驟，根據(jù)由該進(jìn)深距離算出步驟算出的測(cè)量點(diǎn)的 進(jìn)深距離，算出測(cè)量對(duì)象物體的三維信息；輸出步驟，輸出由該三維信息算出步驟算出的三維信息。
4. 一種非靜止物體的三維圖像測(cè)量程序，使連接有對(duì)測(cè)量對(duì)象 物體投影圖形光的投影單元和對(duì)被投影了所述圖形光的測(cè)量對(duì)象物 體進(jìn)行攝像的攝像單元的計(jì)算機(jī)起到如下功能全局照明光投影攝影單元，形成強(qiáng)度值或者顏色均勻的全面投影 用的圖形，通過(guò)所述投影單元對(duì)測(cè)量對(duì)象物體投影所述全面投影用的 圖形的光即全局照明光，利用所述攝像單元對(duì)被投影了所述全局照 明光的所述測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得圖像即全局照明 反射圖像；強(qiáng)度調(diào)制圖形光投影攝影單元，形成強(qiáng)度值或者顏色不同的圖 形，通過(guò)所述投影單元將所述強(qiáng)度值或者顏色不同的圖形的光即強(qiáng)度 調(diào)制圖形光投影到所述測(cè)量對(duì)象物體，利用所述攝像單元對(duì)被投影了 所述強(qiáng)度調(diào)制圖形光的所述測(cè)量對(duì)象物體的反射光進(jìn)行攝影，取得圖 像即反射圖形圖像；抽出單元，從所述全局照明反射圖像以及所述反射圖形圖像分別 抽出所述測(cè)量對(duì)象物體；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定單元，推定由該抽出單元抽出的測(cè)量對(duì)象物體的運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)；圖像幾何變形調(diào)節(jié)單元，基于由該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)推定單元推定的所述 測(cè)量對(duì)象物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行所述全局照明反射圖像或者所述反射圖形圖像中的所述測(cè)量對(duì)象物體的圖像的幾何變形，使所述全局照明 反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體和所述反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的位置、姿勢(shì)以及大小的偏差極小化；投影圖形光檢測(cè)單元，從所述反射圖形圖像檢測(cè)投影了所述強(qiáng)度 調(diào)制圖形光的圖形光即投影圖形光；方位角算出單元，對(duì)所述全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體和與該全局照明反射圖像中的測(cè)量對(duì)象物體的位置、姿勢(shì)以及大小的偏 差被極小化的所述反射圖形圖像中的測(cè)量對(duì)象物體進(jìn)行比較，算出所 述投影圖形光的方位角；方位角校正單元，基于所述反射圖形圖像中的投影圖形光的強(qiáng)度 特性、色分布特性或者形狀特性，校正所述投影圖形光的方位角；進(jìn)深距離算出單元，由所述算出的方位角算出測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)深距離；三維信息算出單元，根據(jù)由該進(jìn)深距離算出單元算出的測(cè)量點(diǎn)的 進(jìn)深距離，算出測(cè)量對(duì)象物體的三維信息；輸出單元，輸出由該三維信息算出單元算出的三維信息。
全文摘要
本發(fā)明的非靜止物體的三維圖像測(cè)量裝置包括對(duì)測(cè)量對(duì)象物體A投影圖形光的圖形投影機(jī)(1)、對(duì)投影了圖形光的測(cè)量對(duì)象物體A進(jìn)行攝像而攝像圖像的照相機(jī)(2)、對(duì)由照相機(jī)(2)攝像的圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)處理裝置(3)，由圖形投影機(jī)(1)和照相機(jī)(2)對(duì)測(cè)量對(duì)象物體A投影全面投影用的圖形光以及強(qiáng)度調(diào)制圖形光并攝影圖像，根據(jù)攝影的全局照明反射圖像以及反射圖形圖像推定測(cè)量對(duì)象物體A的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在調(diào)節(jié)全局照明反射圖像以及反射圖形圖像之后，校正反射圖形圖像的強(qiáng)度值，根據(jù)校正后的反射圖形圖像的強(qiáng)度值算出形成有投影圖形光的個(gè)別圖形光的投影方位角，算出進(jìn)深距離，所以能夠非接觸地得到高精度的三維信息。
文檔編號(hào)G01B11/25GK101646919SQ20088001012
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者盧存?zhèn)? 長(zhǎng)元?dú)?申請(qǐng)人:學(xué)校法人福岡工業(yè)大學(xué)