JPH045926B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 〔目次〕 概 要 ……(3) 産業上の利用分野 ……(4) 従来の技術 ……(4) 発明が解決しようとする問題点 ……(5) 問題点を解決するための手段 ……(6) 作 用 ……(7) 発明の基本的原理 ……(8) 実施例 () 計測装置の構成 ……（15） () 計測処理 ……（17） () 他の実施例 ……（27） 発明の効果 ……（30） 〔概要〕 物体の空間的配置を、いわゆる両眼立体視法で
計測するには、２台のカメラでそれぞれ得た画像
を対応させる複雑な処理を必要とする。本発明
は、１つのマルチスリツト光源より発生したマル
チスリツト光を制御してその中の１つのスリツト
光を基準スリツト光とし、マルチスリツト光とこ
の基準スリツト光を物体に照射して、物体の空間
的配置を１台のカメラで短時間に計測し得る物体
の三次元計測方法を提供する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、産業ロボツトの制御等に際して必要
となる物体の空間的配置を計測する方法に係り、
詳しくはマルチスリツト光を物体に照射し、その
画像を得ることによつて物体の空間的配置を計測
する物体の三次元計測方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、物体を三次元的に計測する方法として、
いわゆる両眼立体視法があつた。この方法は、第
１１図に示すように、対象となる物体４の近くに
２台のカメラ１，２及びマルチスリツト光源５を
固定配置すると共に、マルチスリツト光源５を点
灯してマルチスリツト光３を物体４の表面に照射
する。次に、上記物体４表面上のマルチスリツト
光３によるスリツト光投影像９を２台のカメラ
１，２で撮影する。２台のカメラ１，２でそれぞ
れ撮影したスリツト光投影像９に対応した複数の
スリツト光撮影像から対応点（第９図において、
カメラ１の画像上の着目点Ａに対するカメラ２の
画像上の点Ｂ）を求めて三角測量の原理に基づい
て物体を三次元的に計測する方法である。尚、カ
メラ１，２の撮影した画像を第１２図に示す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、この従来の方法では、カメラ１で撮
影した複数のスリツト光撮影像とカメラ２で撮影
した複数のスリツト光撮影像との間の対応付け
（対応点Ｂを見付ける処理）が難しく、その処理
が複雑で処理時間がかかるという欠点を有してい
た。そこで、本発明の出願人は、いわゆる両眼立
体視法における２台のカメラで撮影したスリツト
光撮影像間の対応付けという複雑な処理をせず
に、物体の三次元的な計測を行うために、基準ス
リツト光源とマルチスリツト光源の２つの光源を
用い、基準スリツト光源を、基準スリツト光のス
リツト光面がマルチスリツト光の１つのスリツト
光面と一致するように配置し、マルチスリツト光
と基準スリツト光を物体に時分割で照射して物体
の三次元計測を行う方法を提案した（特願昭和60
年107675号）。本発明はこれを更に改良するもの
である。即ち、１つの光源でマルチスリツト光と
基準スリツト光を得られるようにし、コンパクト
な装置で物体の三次元計測を実現することであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、１つのマルチスリツト光源によつて
発生しかつ所定の座標系での配置が予め設定され
た複数のスリツト光面を有するマルチスリツト光
を物体表面に照射し、上記マルチスリツト光を制
御してその中の１つのスリツト光を基準スリツト
光として同物体表面に照射し、上記物体表面上の
マルチスリツト光によるスリツト光投影像に対応
した複数のスリツト光撮影像と同物体表面上の基
準スリツト光によるスリツト光撮影像に対応した
基準スリツト光撮影像とを所定画像面上に得、上
記複数のスリツト光投影像から基準スリツト光撮
影像に対応するスリツト光撮影像を特定し、その
複数のスリツト光撮影像間に入れ換えがないとし
て、この特定されたスリツト光撮影像と他のスリ
ツト光撮影像との相対的な位置関係に基づいて各
スリツト光撮影像とマルチスリツト光の各スリツ
ト光面とを対応付け、当該各スリツト光撮影像の
相対的な位置関係と各スリツト光撮影像に対応付
けられたスリツト光面とに基づいて当該物体の上
記座標系における空間的配置を計測するようにし
た物体の三次元計測方法である。

〔作用〕

本発明によれば、１つのマルチスリツト光源に
よりマルチスリツト光と基準スリツト光とが得ら
れる。従つて、光源を構成するLD（レーザダイオ
ード）、LD点灯回路、レンズ、回折格子等の部品
を節減でき、コンパクトな装置で物体の三次元計
測を実現できる。また、２つの光源の位置関係を
設定することが不要となり、それに伴なう光源の
配置の調整、較正等の工数を省くことができる。

〔発明の基本原理〕

次に本発明の基本原理を第１図と第２図とに基
づいて説明する。所定の座標系としてカメラ１の
焦点を原点とし、カメラ１の光軸方向をｚ軸とし
たカメラ直交座標系O^C−x^Cy^Cz^Cを設定する。さら
に、マルチスリツト光源５を原点としたマルチス
リツト直交座標系O^M−x^My^Mz^Mを設定する。カメ
ラ直交座標系とマルチスリツト直交座標系との間
は、一般に次の関係式で表わされる。

x^M y^M z^M １＝h₁₁ h₁₂ h₁₃ h₁₄ h₂₁ h₂₂ h₂₃ h₂₄ h₃₁ h₃₂ h₃₃ h₃₄ h₄₁ h₄₂ h₄₃ h₄₄x^C y^C z^C １ ……(1) 但し、h_ij（ｉ、ｊ＝１、２、３）は、ｉ、ｊ座
標軸間のなす角度の方向余弦を表わし、h_i4（ｉ＝
１、２、３）は平行移動距離を表わす。

今、マルチスリツト光３の各スリツト光面Ｍ
が、マルチスリツト直交座標系で表わした平面
x^M＝０をy^M軸を回転軸とした所定角度の回転に
よつて得られるものとする。y^M軸を回転軸とし
て平面x^M＝０をθ_j、ｊ＝１〜ｍだけ回転したスリ
ツト光面をMjとすると、M_jは x^Mcosθ_j−z^Msinθ_j＝０ ……(2) と表される。これをカメラ直交座標系で表わせば
(1)式を用いて、 M_j：（h₁₁x^C＋h₁₂y^C＋h₁₃z^C＋h₁₄）cosθ_j−（h₃₁x^C
＋h₃₂y^C＋h₃₃z＋h₃₄sinθ_j＝０（ｊ＝１〜ｍ）……(3) となる。

M_Gを、基準スリツト光８のスリツト光面Ｓと
し、θ_Sを θ_S＝θ_G ……(4) とする。このとき、基準スリツト光８のスリツト
光面Ｓは、 x^Scosθ_S−z^Ssinθ_S＝０ ……(5) と表わされる。これをカメラ直交座標系で表わせ
ば、(1)式を用いて Ｓ：（h₁₁x^C＋h₁₂y^C＋h₁₃z^C＋h₁₄）cosθ_S−（h₃₁x^C
＋h₃₂y^C＋h₃₃z^C＋h₃₄）sinθ_S＝０……(6) となる。さて、ｍ本のマルチスリツト光３の照射
によつて、物体４表面上に複数のスリツト光投影
像９ができ、それをカメラ１で撮影することによ
つてカメラ１の撮影素子等の画像面ｃ上にスリツ
ト光投影像９に対応したｌ個のスリツト光撮影像
が得られたとする。ここで、物体４を説明の便宜
状線上とし、物体４上のスリツト光投影像９の座
標をP_k（x^C _pk、y^C _pk、z^C _PK）、（ｋ＝１〜ｌ）とし、
各スリツト光投影像９に対応するスリツト光撮影
像の座標をそれぞれI_k（x^C _Ik、y^C _Ik、z^C _Ik）、（ｋ＝１
〜ｌ）とする。ここで、簡単にするため画像面Ｃ
をx^Cy^C−平面に平行な平面z^C＝ｆ（一定、焦点距
離）とする。そのとき、視線１０を直線L_k（＝
Ｏ^CＩ_k――――→）とすると、L_kは L_k：x^C／x^C _Ik＝y^C／y^C _Ik＝z^C／ｆ ……(7) で表わされる。点状のスリツト光投影像９のひと
つP_kの三次元座標は視線１０である直線L_kとP_k
に対応するスリツト光面M_jと交点として求まる。

しかしながら、この時点では、各スリツト光撮
影像I_k（ｋ＝１〜ｌ）とマルチスリツト光３によ
るスリツト光面M_jとの対応付け、すなわちI₁〜I_l
が物体４表面上に照射されている何番目のスリツ
ト光面M₁〜M_nに対応付けられるかは不明であ
る。そこで、本発明では、マルチスリツト光３を
制御してその中の１つのスリツト光を基準スリツ
ト光８とし、基準スリツト光８をマルチスリツト
光３と時分割で照射する。ここで、基準スリツト
光８による物体４上のスリツト光投影像９の座標
をP_S（x^C _PS、y^C _PS、z^C _PS）とし、そのスリツト光投
影像９に対応する基準スリツト光撮影像の座標を
I_S（x^C _IS、y^C _IS、z^C _IS）、z^C _IS＝ｆとする。そのとき視
線L_S（＝Ｏ_CＩ_S――――→）は L_S：x^C／x^C _IS＝y^C／y^C _IS＝z^C／ｆ ……(8) で表わされる。点状のスリツト光投影像９である
P_Sは、直線L_SとP_Sに対応するスリツト光面Ｓとの
交点として求まる。すなわち、(8)式か x^C＝x^C _IS／ｆz^C、y^C＝y^C _IS／ｆz^C ……(9) が得られ、これを(6)式へ代入し、z^Cについてまと
めると、 ｛（h₁₁x^C _IS／ｆ＋h₁₂y^C _IS／ｆh₁₃）cosθ_S−（h₃₁x^C _IS
／ｆ＋h₃₂y^C _IS／ｆ＋h₃₃）sinθ_S｝z^C＝−（h₁₄cosθ_S
−h₃₄sinθ_S）……(10) より、 z^C＝−（h₁₄cosθ_S−h₃₄sinθ_S）／ｇ ……（11a） これを(9)式へ代入して、 x^C＝−（h₁₄cosθ_S−h₃₄sinθ_S）x^C _IS／fg ……（11b） y^C＝−（h₁₄cosθ_S−h₃₄sinθ_S）y^C _IS／fg ……（11c） が得られる。

ここで、 ｇ＝（h₁₁x^C _IS／ｆ＋h₁₂y^C _IS／ｆ＋h₁₃）cosθ_S
−（h₁₃x^C _IS／ｆ＋h₃₂y^C _IS／ｆ＋h₃₃）sinθ_S……（12
） である。（11a）乃至（11c）式（以下、単に
（11）式という）、（12）式がP_Sをカメラ直交座標
系によつて表わしたものである。ところで、基準
スリツト光８によるスリツト光面Ｓは、マルチス
リツト光３によるスリツト光面ＭのひとつM_Gと
一致するのであるから、マルチスリツト光３によ
るスリツト光撮影像I_k（ｋ＝１〜ｌ）の中に必ず
基準スリツト光撮影像I_Sに相当するものが見つか
るはずである。こうして、I_Sによつて特定された
スリツト光撮影像をI_rとすると、I_rは基準スリツ
ト光８によるスリツト光面Ｓと対応付けられ、従
つてマルチスリツト光３によるスリツト光面M_k
と対応付けられることになる。後は、マルチスリ
ツト光３の配置とスリツト光撮影像の配列から、
両者間に入れ換えがないとし、I_r-1がM_G-1、I_r-2
がM_G-2…I₁がM_G-r+1と、またI_r+1がM_G+1、I_r+2が
M_G+2…IlがM_G+l-rと順次対応付けられる。この対
応関係から（11）（12）式において、（x^C _IS、y^C _IS、
θ_S）の代わりに、P₁では（x^C _I1、y^C _I1、θ_G-r+1）
を、P₂では（x^C _I2、y^C _I2、θ_G-r+2）を…P_lでは（x^C _I
ｌ、y^C _Il、θ_G+l-r）を代入することによつて物体４の
スリツト光投影像９のカメラ直交座標系による三
次元座標を求めることができるので、物体３の三
次元計測が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の第１実施例を図面に基づいて説
明する。

() 計測装置の構成 本発明の第１実施例に係る物体の三次元計測
方法を実現する装置は、第３図に示すように構
成される。同図において、１はカメラであり、
本実施例ではテレビカメラを用いる。１１はア
ナログ・デジタル変換器であり、１２は物体４
表面を照射する通常証明である。１３，１４は
本発明の出願人の先願である特願昭60−284767
号で開示したようなマルチスリツト光源５であ
り、物体４の配置に応じて適宜選択して使用す
る。マルチスリツト光源１３，１４はそれぞれ
複数のスリツト光を発生すると共に、その中の
１つのスリツト光は他のスリツト光に比べ一段
と輝度が高くなつている。１５は画像プロセツ
サであり、物体４の輪郭を抽出するための濃淡
画像処理部１６と、線状の物体４の中心線を太
さ１画素幅のラインを抽出するための尾根点処
理部１７と、局所的ピーク点を抽出するための
極点処理部１８と、デジタル信号を２値化する
２値化処理部１９と、画像間AND演算機能を
有する画像間AND演算部２０とからなる。２
１，２２は画像メモリであり、カメラ１の画像
面Ｃに得られた画像を格納しておく装置であ
る。２３は線方向画像計算部であつて、物体４
の配置に基づいて、相異なる向きをもつ２つの
光源セツト１３と光源セツト１４との選択する
ための計算を行なうものである。２４は対応付
け計算部であり、マルチスリツト光３によるス
リツト光撮影像の中から基準スリツト光８によ
る基準スリツト光撮影像に相当するスリツト光
撮影像を特定し、スリツト光撮影像とスリツト
光面Ｍとの対応付けの計算を行うものである。
２５は距離計算部であり、（11）（12）式を用い
て三次元座標の計算を行うものである。２６，
２７はバツフアである。２９はCPUであり、
以上の全装置と接続され、全装置の制御や演算
等を行うものである。

() 計測処理 計測すべき物体として線状の物体を想定す
る。まず、第１図に示すように、対象となる線
状の物体４の近くに、カメラ１、及びマルチス
リツト光源５を固定配置する。マルチスリツト
光源５は、発明の基本原理に述べたようにマル
チスリツト光３及び基準スリツト光８を照射
し、物体４の位置に応じて、マルチスリツト光
源１３と１４の中から選択されたものである。
以下、第４図の流れ図に従つて説明する。物体
４近くに配置された通常照明１２を点灯するこ
とにより物体４を照射する（41）。但し、物体
４と背景とを明確に区別することができる場合
には点灯する必要はない。次に、通常証明１２
により照射された物体４をカメラ１で撮影し、
物体４の輪郭を撮影素子等の画像面Ｃ上にとら
える。その後、撮影された画像をアナログ・デ
ジタル変換器１１によつて濃淡レベルを有する
デジタル信号に変換し（80）、さらに該信号を
画像プロセツサへ入力する。画像プロセツサ１
５へ入力された信号は、濃淡画像処理部１６
で、第５図の流れ図に示すように平滑化処理あ
るいはラプラシアン処理８１、又は平滑化処理
及びラプラシアン処理８２がなされる。次に、
該信号は尾根点処理部１７において尾根点処理
８３がなされ、さらに、２値化処理部１９によ
つて２値化処理８４がなされる。もし、物体４
の中心線にひげ状ノイズが多く存在するとき
は、２値化処理８４後、雑音除去処理８５を行
つてノイズを除く。

以上述べた処理によつて物体４の中心線を太
さ１画素幅のラインとして抽出し、画像３０と
して画像メモリ２１への格納処理８６を行う
（42）。次に、得られたデータから線方向計算部
２３によつて線状の物体４の配置方向を計算す
る。その方法は、まずカメラ直交座標系によつ
て、画像面Ｃ上の物体４の始点L_S（x_s ^C、y_s ^C）
と終点L_e（x_e ^C、y_e ^C）とを求める。ここで扱う
物体４はあまり複雑な形状でない細長い線状部
材とすれば、L_sとL_eとから物体４の配置方向
を示す角度θが決まる。すなわち方向θは θ＝arc tany_e ^C−y_s ^C／x_e ^C−x_s ^C である。これによつて物体４の配置を示す方向
ベクトル ｌ＝（cosθ、sinθ） が求まる。次に、この方向ベクトルｌを用い
て、相異なる向きに配置された光源Ａ，Ｂの選
択を行う。その方法は、光源１３と１４のスリ
ツト光の長手方向の方向ベクトルをそれぞれ
Ｓ_A―→、Ｓ_B―→とするとき、内積ｌ→・Ｓ_A―→の絶
対値
と内積ｌ→・Ｓ_B―→との絶対値を計算し、両者の大
小を比較して内積の絶対値の小さい方の光源を
選択する（43）。これはマルチスリツト光３に
対してより多くのスリツト光投影像９を得て計
測分解能を向上させるためである。但し、光源
１３，１４のうち必ずしもどちらか一方のみを
選択しなくても、両方の光源１３，１４を使つ
て異なる方向から２回計測してもよい。

次に、通常照明１２を消し、選択したマルチ
スリツト光源１３又は１４を点灯して物体４表
面にマルチスリツト光３を照射する（44）。こ
こで、マルチスリツト光３の中のＧ番目のスリ
ツト光を基準スリツト光８とし、その光面を基
準スリツト光面Ｓとする。マルチスリツト光３
によつて物体４表面を横切るようにして輝線７
が引かれ、物体４表面上にはマルチスリツト光
投影像９ができる。マルチスリツト光源１３，
１４として、特願昭60−284767号に開示したも
のを用いるため、このとき得られるマルチスリ
ツト光投影像９は一段と輝度の高い基準スリツ
ト光とその他のスリツト光から成つている。ス
リツト光投影像を含む輝線７をカメラ１で撮影
する。撮影された線画像３７は、第３図に示し
たアナログ・デジタル変換器１１によつて濃淡
レベルを有するデジタル信号に変換され（90）、
さらに該信号を画像プロセツサ１５へ入力す
る。画像プロセツサ１５へ入力された信号は、
濃淡画像処理部１６で、第６図の流れ図に示す
ように、平滑化処理あるいはラプラシアン処理
９１又は平滑化処理及びラプラシアン処理９２
がなされる。次に、該信号は尾根点処理部１７
において尾根点処理９３がなされ、さらに２値
化処理部１９で２値化処理９５がなされ、一段
と輝度の高い基準スリツト光８による線画像３
７の中心線を抽出し、画像３１として画像メモ
リ２２へ格納処理９６をする（45）。２値化処
理部におけるしきい値レベルは、マルチスリツ
ト光中の輝度の高い基準スリツト光のみ抽出す
るのに充分高いレベルとする。このとき、尾根
点処理部１７による尾根点処理９３の代わりに
極点処理部１８による極点処理９４を適用して
もよい。この場合は、基準スリツト光８による
線画像３７の中心線というより局所的ピークを
もつ点が抽出されることになる。特に、基準ス
リツト光撮影像３８が１画素として抽出される
場合には、第８図に示す統合処理が不要となり
能率的である。

続いて、画像メモリ２１と画像メモリ２２と
から同時に画像データを読み出し、画像間
AND演算部２０で画像３０と画像３１との
AND演算を行つて、基準スリツト光撮影像３
８を抽出する。基準スリツト光撮影像３８は、
物体４が線状であつても、一般に複数の点が集
まつた場合があり得る。そこで、それらの座標
をカメラ直行座標系でB_j（x^C、y^C）ｊ＝１〜ｎ
と表わしバツフア２６に格納しておく（46）。
これらの処理の流れは第７図の１００から１０
２に示されている。

次に、しきい値レベルを下げ、マルチスリツ
ト光撮影像３９の抽出を行う（47）。この処理
は、しきい値レベルが低いだけで基準スリツト
光撮影像３８を得る場合と同様である。その処
理の流れは、第４図４７から５０までに記述さ
れており、基準スリツト光８の場合の４４から
４６までに対応している。すなわち、マルチス
リツト光３によつて物体４表面を横切るように
して複数の輝線７が引かれ、物体４表面上には
複数のスリツト光投影像９ができる。複数のス
リツト光投影像９を含む複数の輝線７をカメラ
１で撮影し、カメラ１の撮影素子等の画像面Ｃ
上にマルチスリツト光３による複数のスリツト
光投影像９に対応した複数のスリツト光撮影像
３９を含む複数の線画像３７を得る。撮影され
た線画像３７は、基準スリツト光８の場合と同
様に処理されマルチスリツト光３による線画像
３７の中心線を抽出し、画像３３として画像メ
モリ２２へ格納処理９６を行う（48）。

続いて、画像メモリ２１と画像メモリ２２と
から同時に画像データを読み出し、画像間
AND演算部２０で画像３０と画像３３との
AND演算を行つて、複数のスリツト光撮影像
３９を抽出する。各々のスリツト光撮影像３９
は、物体４が線状であつても、一般に複数の点
が集まつたものであり、得られたスリツト光撮
影像３９の座標をカメラ直交座標系でC_j（x^C、
y^C）、ｊ＝１〜ｋと表わしバツフア２７に格納
する（49）。尚、基準スリツト光８の場合に行
われた他の処理についてはマルチスリツト光３
の場合においても同様に対応する処理を行う。
その後、マルチスリツト光源５を消す（50）。

さらに、スリツト光撮影像３９間に入れ換え
がないと仮定し、マルチスリツト光３による複
数のスリツト光撮影像３９の中から基準スリツ
ト光８の基準スリツト光撮影像３８に対応する
スリツト光撮影像３９を特定する。そのため
に、対応付け計算部２４によつて、第８図に示
すような対応付け処理を行う。まず、基準スリ
ツト光撮影像３８の位置座標のデータB_j（x^C、
y^C）、ｊ＝１〜ｎの平均Ｂ（ｘ、ｙ）をとつて、
基準スリツト光撮影像３８の座標を代表させる
（61）。すなわち、 Ｂ（x^C、y^C）＝１／ｎ_o 〓^j=1 B_j（x^C、y^C） である。

次に、この基準スリツト光撮影像３８と、マ
ルチスリツト光３による各スリツト光撮影像３
９との距離と方向とを求める（62）。すなわち、
画像面Ｃ上の距離d_jと角度η_jとは、それぞれ d_j＝｜C_j（x^C、y^C）−Ｂ（x^C、y^C）｜ η_j＝arc tanC_j（x^C）−Ｂ（x^C）／C_j（y^C）−Ｂ（y^C） ｊ＝１〜ｋ である。続いて、C_j（x^C、y^C）をd_jの小さい方
から並べ換え、それをD_j（x^C、y^C）とする
（63）。D_j（x^C、y^C）において、D_jがある距離ｒ
よりも小さいものをクラス０とする（65）。次
にη_jの符号が正のものに対して特願昭58−
235898号のクラスタ方式によつてクラス分けを
し、Ｂ（x^C、y^C）に近いクラスから１、２、３
…とする（68）。同様に、η_jの符号が負のもの
に対しても同様な処理をして、Ｂ（x^C、y^C）に
近いクラスから−１、−２、−３…とする。尾根
点処理９３を行つた場合には、スリツト光撮影
像３９が数画素の大きさで抽出されることがあ
るので同一クラス内の平均をとり代表させる
（69）。それらをE_p（x^C、y^C）、ｐ＝１〜ｌとす
る。

極点処理９４を行つて、各スリツト光撮影像
３９が１画素で抽出される場合には平均値を求
める必要はない。E_p（x^C、y^C）をクラスの小さ
い方から並べ換える（70）。このとき、ｐ＝ｒ
がクラス０であつたとすると、E_r（x^C、y^C）が
基準スリツト光撮影像３８に相当することにな
り、この処理によつてスリツト光撮影像３９の
中から基準スリツト光撮影像３８に対応するも
のが特定されたことになる。したがつて、基準
スリツト光８によるスリツト光面Ｓの照射角θ_S
はＧ番目のマルチスリツト光３によるスリツト
光面M_Gと一致しているので、E_r（x^C、y^C）はθ_G
と対応付けられることになる。すると、その他
のスリツト光撮影像３９についても、入れ換え
がないとすると、E_r+1（x^C、y^C）がθ_G+1、E_r+2
（x^C、y^C）がθ_G+2、…El（x^C、y^C）がθ_G+l-r、同
様にE_r-1（x^C、y^C）がθ_G-1、E_r-2（x^C、y^C）が
θ_G-2、…E₁（x^C、y^C）がθ_G-r+1にそれぞれ対応付
けられる（71）。尚、以上では簡単のため、カ
メラ直交座標系で、画像面Ｃ上の座標を表現し
たが、一般には、画像面Ｃ上に画像面座標系を
設定し、その座標で表現してもよい。その場合
には、画像面座標系をカメラ直交座標系に変更
する処理７２が必要となる。こうして、特定さ
れたスリツト光撮影像３９と他のスリツト光撮
影像３９との相対的な位置関係に基づいて各ス
リツト光撮影像３９とマルチスリツト光３の各
スリツト光面M_jとを対応付けることになる
（51）。こうして求めた各画像面Ｃ上のスリツト
光撮影像３９の座標と角度とを発明の基本原理
に述べた（11）式と（12）式の（x^C _IS、y^C _IS、
θ_S）に代入すると共に、予めカメラ座標系とマ
ルチスリツト座標系との関係をキヤリブレーシ
ヨン等で求めた上で（(1)式のh_ij（ｉ、ｊ＝１〜
４）を求める）、スリツト光投影像９の座標と
座標間の距離とを求めることができる（73、
52）ので、物体４の三次元計測がされることに
なる。

尚、本実施例では、物体４を線状として考え
たが、物体４は線状の場合に限らず、一般の立
体の場合にも適用することができる。この際、
物体上のスリツト光投影像が線状のものとして
処理される（実施例では点状のものとして処理
された）。

() 他の実施例 上記の実施例では、マルチスリツト光源とし
て、複数のスリツト光の中の１つのスリツト光を
他のスリツト光よりも一段と輝度を高くし、これ
を基準スリツト光として用いたが、本発明の第２
実施例では、マルチスリツト光源の前面にシヤツ
タを設け、シヤツタによつて基準スリツト光のみ
の照射とマルチスリツト光全体の照射とを時分割
的に実現している。

本発明の第２実施例の装置は第９図に示すよう
に構成され、また計測処理は第１０図の流れ図に
示すように行なわれる。第９図において、第３図
の構成と相違する点は、マルチスリツト光源１
３，１４にそれぞれシヤツター５３，５４を設け
光源セツトを構成したことである。このようなシ
ヤツター機構を有するマルチスリツト光源は本発
明の出願人が先願として提案した特願昭60−
284768号に開示されている。即ち、シヤツター５
３，５４がONとなることにより、マルチスリツ
ト光の中の１つのスリツト光（基準スリツト光）
以外のすべてのスリツト光がシヤツターにより遮
蔽され、１本の基準スリツト光のみが物体に照射
される。また、シヤツター５３，５４がOFFと
なることにより開放され、すべてのスリツト光
（マルチスリツト光）が物体に照射される。この
シヤツタ５３，５４はホスト計算機あるいはマニ
ユアルスイツチでON／OFF制御することができ
る。

第１０図において、第４図の流れ線図と異なる
点は、ステツプ44にてマルチスリツト光源１３又
は１４を点灯する際シヤツタ５３又は５４をON
にし、基準スリツト光８を得て物体４表面に基準
スリツト光８を照射し、またステツプ47にてシヤ
ツタ５３又は５４をOFFとしてマルチスリツト
光３を得て物体４表面にマルチスリツト光３を照
射する点である。

なお、上記第１実施例及び第２実施例におい
て、計測しようとする物体に基準スリツト光が照
射されなければ対応付けが行えないために、上記
のような計測方式を適用できなくなることがあ
る。その場合、光源自体を移動できるような機構
にすれば解決できる。例えば、光源をＸ−Ｙステ
ージやロボツト等に搭載することである。

また、第２実施例において、光源は固定でシヤ
ツタを移動させることによつてマルチスリツト光
のうち基準となるスリツト光の位置を移動させる
ようにしても良い。さらに、シヤツタ自身をマル
チスリツト光の各スリツト光に対応して複数のセ
グメントに分割し、そのセグメントを各々制御す
ることによつて、基準となるスリツト光の位置を
変えるようにしても良い。このようなセグメント
にすれば、基準スリツト光をコード化して照射し
たりすることができより高度な三次元計測が可能
となる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、マ
ルチスリツト光を制御することにより、１つの光
源でもつて実質的にマルチスリツト光と基準スリ
ツト光とを得ることができ、これらのマルチスリ
ツト光及び／又は基準スリツト光を物体に照射
し、その際、得られる画像及び各スリツト光間の
関係に基づいて当該物体の三次元計測を行うこと
ができる。従つて、本発明に係る方法を実施する
装置ではカメラ１台と１つのマルチスリツト光源
とで物体の計測が可能となり、その処理も簡単な
ものとなる。また、本発明では、物体上の撮影像
のみに着目しているため、背景とのコントラス
ト、背景の凹凸等に全く依存せずに計測すること
ができるため、配線の自動化等に広く適用するこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明
の基本原理図、第３図は本発明の第１実施例の全
体構成図、第４図は本発明の第１実施例の処理の
流れ図、第５図は物体輪郭抽出処理の流れ図、第
６図は基準スリツト光またはマルチスリツト光に
よる線画像抽出処理の流れ図、第７図は基準スリ
ツト画像またはスリツト光撮影像抽出処理の流れ
図、第８図は対応付け計算処理の流れ図、第９図
は本発明の第２実施例の全体構成図、第１０図は
本発明の第２実施例の処理の流れ図、第１１図は
従来の物体の三次元計測方法に係る空間配置図、
第１２図はカメラ１，２の撮影した画像を示す図
である。 １，２……カメラ、３……マルチスリツト光、
４……物体、５……マルチスリツト光源、９……
スリツト光投影像、８……基準スリツト光、３８
……基準スリツト光撮影画、３９……スリツト光
撮影像。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １つのマルチスリツト光源によつて発生しか
   つ所定の座標系での配置が予め設定された複数の
   スリツト光面を有するマルチスリツト光を物体表
   面に照射し、 上記マルチスリツト光を制御してその中の１つ
   のスリツト光を基準スリツト光として同物体表面
   に照射し、 上記物体表面上のマルチスリツト光によるスリ
   ツト光投影像に対応した複数のスリツト光撮影像
   と同物体表面上の基準スリツト光によるスリツト
   光投影像に対応した基準スリツト光撮影像とを所
   定画像面上に得、 上記複数のスリツト光撮影像から基準スリツト
   光撮影像に対応するスリツト光撮影像を特定し、 その複数のスリツト光撮影像間に入れ換えがな
   いとして、この特定されたスリツト光撮影像と他
   のスリツト光撮影像との相対的な位置関係に基づ
   いて各スリツト光撮影像とマルチスリツト光の各
   スリツト光面とを対応付け、 当該各スリツト光撮影像の相対的な位置関係と
   各スリツト光撮影像に対応付けられたスリツト光
   面とに基づいて当該物体の上記座標系における空
   間的配置を計測するようにした物体の三次元計測
   方法。 ２ マルチスリツト光の中の１つのスリツト光を
   他のスリツト光より輝度を高くし、２値化処理に
   おけるしきい値の高レベルにてマルチスリツト光
   によるスリツト光投影像に対応した複数のスリツ
   ト光撮影像を得、一方２値化レベルにおけるしき
   い値の低レベルにて輝度の高いスリツト光による
   スリツト光投影像に対応した基準となる１つのス
   リツト光撮影像を得るようにした特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ３ マルチスリツト光源により発生したマルチス
   リツト光は基準となるべき１つのスリツト光を除
   いてシヤツターにより遮蔽可能で、該シヤツター
   のON／OFFにより基準となる１つのスリツト光
   とマルチスリツト光とを時分割で分離できるよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の方法。