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公開番号2024117960
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-30
出願番号2023024077
出願日2023-02-20
発明の名称光源識別装置、計測装置、光源識別方法及びプログラム
出願人日本電信電話株式会社,国立大学法人千葉大学
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類G01B 11/25 20060101AFI20240823BHJP(測定;試験)
要約【課題】各光源が同期していない場合でも、校正に必要とされる時間を長くすることなく、3次元計測のパラメータの校正に用いられる光源を識別することが可能である光源識別装置、計測装置、光源識別方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】光源識別装置は、被写体に各光源から投影されたパターン像を撮像するカメラから、光源ごとに輝度波形が異なるように時間経過に応じて輝度が変化するパターン像の撮像データを取得する取得部と、光源ごとに異なる輝度波形に基づいて、撮像データに基づく画素ごとに、パターン像を投影した光源を識別する光源識別部とを備える。光源識別部は、輝度波形に生じたイベントの頻度に基づいて、光源を識別する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被写体に各光源から投影されたパターン像を撮像するカメラから、光源ごとに輝度波形が異なるように時間経過に応じて輝度が変化する前記パターン像の撮像データを取得する取得部と、
前記光源ごとに異なる前記輝度波形に基づいて、前記撮像データに基づく画素ごとに、前記パターン像を投影した前記光源を識別する光源識別部と
を備える光源識別装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記光源識別部は、前記輝度波形に生じたイベントの頻度に基づいて、前記光源を識別する、請求項１に記載の光源識別装置。
【請求項３】
前記輝度波形の立ち上がりにおける単位時間当たりの輝度増加量の絶対値は、前記輝度波形の立ち下がりにおける単位時間当たりの輝度減少量の絶対値と異なる、請求項１に記載の光源識別装置。
【請求項４】
前記輝度波形は、時間対称である、請求項１に記載の光源識別装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光源識別装置と、
第１の前記パターン像及び第２の前記パターン像の前記撮像データと、光源識別結果とに基づいて、第１の前記光源の第１の前記パターン像における第１の特徴点群と、第２の前記光源の第２の前記パターン像における第２の特徴点群とを生成する特徴点群生成部と、
第１の前記特徴点群と第２の前記特徴点群とに基づいて、校正されるパラメータを推定するパラメータ推定部と
を備える計測装置。
【請求項６】
校正された前記パラメータと、第１の前記特徴点群と、第２の前記特徴点群とに基づいて、前記被写体の３次元形状を計測する３次元計測部を備える、請求項５に記載の計測装置。
【請求項７】
光源識別装置が実行する光源識別方法であって、
被写体に各光源から投影されたパターン像を撮像するカメラから、光源ごとに輝度波形が異なるように時間経過に応じて輝度が変化する前記パターン像の撮像データを取得するステップと、
前記光源ごとに異なる前記輝度波形に基づいて、前記撮像データに基づく画素ごとに、前記パターン像を投影した前記光源を識別するステップと
を含む光源識別方法。
【請求項８】
コンピュータに、
被写体に各光源から投影されたパターン像を撮像するカメラから、光源ごとに輝度波形が異なるように時間経過に応じて輝度が変化する前記パターン像の撮像データを取得する手順と、
前記光源ごとに異なる前記輝度波形に基づいて、前記撮像データに基づく画素ごとに、前記パターン像を投影した前記光源を識別する手順と
を実行させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源識別装置、計測装置、光源識別方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
被写体の表面に光源（プロジェクタ等の照明装置）の画素から光が投影され、その被写体の表面からの散乱光を撮像したイベントベースビジョンカメラによって生成された撮像結果のデータを用いて、計測装置が被写体の３次元形状を計測することがある。以下、撮像結果のデータを「撮像データ」という。撮像データは、輝度の変化点データ（イベントデータ）を含む。例えば、被写体の表面の微小領域からの散乱光が、イベントベースビジョンカメラに備えられたイベントベースビジョンセンサによって撮像される。これによって、イベントベースビジョンセンサに散乱光が入射した位置に対応する撮像データに基づく画素の輝度が増加する、というイベントが観測される。
【０００３】
光源（プロジェクタ等の照明装置）において点灯した画素の位置が一定周期で変更された場合、点灯した画素の位置の変更速度（走査速度）がイベントベースビジョンセンサの時間分解能に対して十分に遅ければ、被写体の表面の微小領域からの散乱光によるイベントを、イベントベースビジョンセンサは時系列で観測することができる。
【０００４】
レーザ光を反射するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を備えたレーザ照射式プロジェクタが、光源として使用されてもよい。この場合、光源の全画素が常時点灯していても、ＭＥＭＳの駆動に伴って被写体の表面におけるレーザ光の照射位置が時間変化するので、イベントベースビジョンセンサはイベントを観測することができる。また、光源とイベントベースビジョンセンサとの位置関係が既知である場合、光源において点灯している画素の位置と、イベントベースビジョンセンサにおいて散乱光が入射した位置との幾何学的な対応関係に基づいて、散乱光が入射した位置（イベントが観測された位置）に対応する被写体の３次元位置（対応点）を時系列で求めることができる（非特許文献１参照）。
【０００５】
また、構造化照明におけるパターン像（構造化光）が投影された被写体の表面からの散乱光の撮像結果（観測結果）に基づいて、計測装置が被写体の３次元形状を計測することがある。計測装置は、パターン像の特徴に基づいて、光源（照明装置）の位置とイベントベースビジョンセンサの位置との幾何学的な対応関係を求める。計測装置は、この幾何学的な対応関係に基づいて、散乱光が入射した位置（イベントが観測された位置）に対応する被写体の３次元位置（対応点）を時系列で求めることができる。
【０００６】
パターン像は、３次元計測の用途以外にも、ひずみ計測又は反射特性計測等の様々な用途に用いられる。また、１台の光源のみが３次元計測に用いられた場合には、被写体の裏側又は影になる部分に計測不能な領域が生じる。そこで、計測不能な領域が生じないように、複数の光源が用いられてもよい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
Nathan Matsuda, Oliver Cossairt, Mohit Gupta, "MC3D: Motion Contrast 3D Scanning," Published 24 April 2015, 2015 IEEE International Conference on Computational Photography (ICCP).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光源を用いて被写体の３次元形状が計測されるためには、１台以上の光源のパラメータと、カメラのパラメータとが、予め校正される必要がある。
【０００９】
第１カメラと第２カメラとについてパラメータが校正される場合、カメラがキャリブレーションマーカ（例えば、チェッカーボード等）を撮像可能であれば、実空間におけるカメラの画角内の任意の位置にキャリブレーションマーカを配置することが可能である。
【００１０】
各カメラは、キャリブレーションマーカを同時に撮像する。計測装置は、第１カメラによって撮像された画像と、第２カメラによって撮像された画像との間の対応点を特定する。計測装置は、対応点に基づいて、各カメラの内部パラメータと、カメラ同士の相対的な外部パラメータとを推定する。
（【００１１】以降は省略されています）

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