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公開番号2024055569
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022162607
出願日2022-10-07
発明の名称3次元計測装置、3次元計測方法、プログラム、システム、及び物品の製造方法
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01C 3/06 20060101AFI20240411BHJP(測定;試験)
要約【課題】対象物までの距離値を高精度に算出可能な3次元計測装置を提供する。
【解決手段】3次元計測装置であって、対象物を互いに異なる視点から撮像する複数の撮像部と、複数の撮像部により対象物を第1の条件で取得した第1の画像群と対象物を第1の条件とは異なる第2の条件で取得した第2の画像群と、を用いて対応付けを行うことにより、対象物までの距離値を算出する処理部と、を有し、処理部は、第1と第2の画像群それぞれの画像における照明光の波長に基づく画像特性、照明光の光源に起因する画像特性、照明光のパターンに起因する特徴の大きさの少なくとも1つの情報に基づいて第1と第2の画像群に対する対応付けを行うか、又は、情報に基づいて第1と第2の画像群に対して対応付けの前に行う処理を行った後に対応付けを行い、対応付けによって得られた視差値を用いて距離値を算出することを特徴とする。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
対象物を互いに異なる視点から撮像する複数の撮像部と、
前記複数の撮像部により前記対象物を第１の条件で取得した第１の画像群と前記対象物を前記第１の条件とは異なる第２の条件で取得した第２の画像群と、を用いて対応付けを行うことにより、前記対象物までの距離値を算出する処理部と、を有し、
前記処理部は、
前記第１と第２の画像群それぞれの画像における照明光の波長に基づく画像特性、照明光の光源に起因する画像特性、照明光のパターンに起因する特徴の大きさの少なくとも１つの情報に基づいて前記第１と第２の画像群に対する前記対応付けを行うか、又は、前記情報に基づいて前記第１と第２の画像群に対して前記対応付けの前に行う処理を行った後に前記対応付けを行い、
前記対応付けによって得られた視差値を用いて前記距離値を算出することを特徴とする３次元計測装置。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記処理部は、前記情報に基づいて、前記第１と第２の画像群の画像から前記対応付けに用いる評価値をそれぞれ算出し、算出したそれぞれの評価値を統合し、前記統合した評価値を用いて前記距離値を算出することを特徴とする請求項１に記載の３次元計測装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記第１と第２の画像群それぞれの画像における輝度値に基づき前記評価値を算出することを特徴とする請求項２に記載の３次元計測装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記第１と第２の画像群それぞれの画像に所定の変換処理を行い得られたビット列のハミング距離を用いて前記評価値を算出することを特徴とする請求項２に記載の３次元計測装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記照明光の波長に基づき、前記第１と第２の画像群の少なくとも一方に対して画像の歪み補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の３次元計測装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記第１と第２の画像群の画像の少なくとも一方に対して、所定のノイズ除去処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の３次元計測装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記照明光のパターンに起因する特徴の大きさに基づき、前記第１と第２の画像群の画像に対して前記対応付けに用いる領域を設定し、前記対応付けに用いる評価値を算出することを特徴とする請求項２に記載の３次元計測装置。
【請求項８】
前記処理部は、前記第１の画像群に含まれる第１の画像と前記第２の画像群に含まれる第２の画像に基づき、統合した画像として第３の画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の３次元計測装置。
【請求項９】
前記処理部は、前記第３の画像を用いて前記距離値を算出することを特徴とする請求項８に記載の３次元計測装置。
【請求項１０】
前記対象物に前記照明光のパターンを投影する投影部を有し、
前記複数の撮像部は、前記投影部により前記対象物に前記照明光のパターンを投影した画像が含まれる第１の画像群と、前記対象物に前記照明光のパターンを投影しない画像が含まれる第２の画像群とを取得することを特徴とする請求項１に記載の３次元計測装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元計測装置、３次元計測装方法、プログラム、システム、及び物品の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、工場の生産ラインでは、３次元計測装置を搭載したロボットを用いて、製造物の組み立てや検査が行われてきた。従来の３次元計測装置として、異なる視点の２つのカメラで撮影した画像間の対応点を探索し、対応点の視差情報を基に三角測量の原理に基づき距離点を計測するステレオ計測が知られている。
【０００３】
特許文献１では、異なる位置の２つのカメラと１つのパターンを投影するプロジェクタを備え、第１の距離マップと、第２の距離マップとを算出し、それらに対して信頼度に基づく重みづけ投票を行って最終的な距離マップを算出する方法を開示している。
【０００４】
尚、計測対象物にドットパターンを投影し１つのカメラで撮影した画像上のドットパターンとプロジェクタのドットパターンとの対応関係から三角測量の原理により計測した距離マップである。第１の距離マップは、能動的に対応付け手掛かりを作り出す方式のため、アクティブステレオ方式とも呼ぶ。第２の距離マップは、計測対象物にドットパターンを投影せずに異なる２つのカメラで撮影距離した画像からステレオ計測した距離マップである。第２の距離マップは、受動的に対応付けを行う方式のため、パッシブステレオ方式とも呼ぶ
【０００５】
このようにアクティブステレオ方式とパッシブステレオ方式を組み合わせることで、テクスチャの少ない計測対象物を含む様々な対象に対して奥行きマップの計測が可能となり、より高精度な計測を実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
米国特許第１０６３６１５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の方法は、アクティブステレオ方式とパッシブステレオ方式との双方でそれぞれ個別にマッチングを行って距離を一旦算出する方法を用いている。そのため、それぞれで正しく対応関係が求まらない場合に後処理で情報をまとめたとしても精度が不十分となり、改善の余地があった。
【０００８】
そこで、本発明では、対象物までの距離値を高精度に算出可能な３次元計測装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての３次元計測装置は、対象物を互いに異なる視点から撮像する複数の撮像部と、複数の撮像部により対象物を第１の条件で取得した第１の画像群と対象物を第１の条件とは異なる第２の条件で取得した第２の画像群と、を用いて対応付けを行うことにより、対象物までの距離値を算出する処理部と、を有し、処理部は、第１と第２の画像群それぞれの画像における照明光の波長に基づく画像特性、照明光の光源に起因する画像特性、照明光のパターンに起因する特徴の大きさの少なくとも１つの情報に基づいて第１と第２の画像群に対する対応付けを行うか、又は、情報に基づいて第１と第２の画像群に対して対応付けの前に行う処理を行った後に対応付けを行い、対応付けによって得られた視差値を用いて距離値を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、対象物までの距離値を高精度に算出可能な３次元計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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