JPH1038540A - ３次元形状測定及び色情報の取り込み装置 - Google Patents
３次元形状測定及び色情報の取り込み装置Info
- Publication number
- JPH1038540A JPH1038540A JP19247496A JP19247496A JPH1038540A JP H1038540 A JPH1038540 A JP H1038540A JP 19247496 A JP19247496 A JP 19247496A JP 19247496 A JP19247496 A JP 19247496A JP H1038540 A JPH1038540 A JP H1038540A
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- JP
- Japan
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- light
- interference fringes
- colors
- color
- color information
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- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】３次元のカラー情報を得ることの出来る手段を
提供することにある。 【解決手段】レーザ光源として３色の光源となる３波長
を用い、干渉法を利用して各色のレーザ光で物体を照射
してできた干渉縞を合成してボクセル換算し、どのボク
セルに何色があるかを表示することで３次元形状画像の
カラー化を行うようにして３次元形状測定及び色情報の
取り込み装置を構成した。
提供することにある。 【解決手段】レーザ光源として３色の光源となる３波長
を用い、干渉法を利用して各色のレーザ光で物体を照射
してできた干渉縞を合成してボクセル換算し、どのボク
セルに何色があるかを表示することで３次元形状画像の
カラー化を行うようにして３次元形状測定及び色情報の
取り込み装置を構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、３次元形状測定及
び色情報取り込み装置に関する。
び色情報取り込み装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の３次元視覚センサでは、光切断
法、モアレ法等の物体全体を３次元画像として取込む方
法が取られていた。
法、モアレ法等の物体全体を３次元画像として取込む方
法が取られていた。
【０００３】従来技術としての光切断法については、電
子通信学会論文誌８５年５月「光切断法を用いた実時間
距離検出装置」があり、形状認識については電子情報通
信学会全国大会講演論文集９０年秋「２次元受光素子列
を用いた３次元計測の一方式」、同論文集「２次元受光
素子列を用いた３次元計測の一方式（３）」に干渉縞を
利用した３次元計測について記載されている。また、物
体の高さに応じて色を変化させることにより形状のチェ
ックを行うことが、特開平２ー１１０３０５、特開平１
ー９５３０７に記載されている。
子通信学会論文誌８５年５月「光切断法を用いた実時間
距離検出装置」があり、形状認識については電子情報通
信学会全国大会講演論文集９０年秋「２次元受光素子列
を用いた３次元計測の一方式」、同論文集「２次元受光
素子列を用いた３次元計測の一方式（３）」に干渉縞を
利用した３次元計測について記載されている。また、物
体の高さに応じて色を変化させることにより形状のチェ
ックを行うことが、特開平２ー１１０３０５、特開平１
ー９５３０７に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、物体の
立体形状の可視化にホログラフィを用いて３次元形状を
表示することは可能ではあるが、正確な空間座標を得る
ことは出来ない。また、物体の高さに応じて色を変化さ
せることにより形状のチェックを行うものは、物体のカ
ラー化というよりは視覚的に形状の高さ等を認識しやす
いように色を付けているだけであり、物体にあった色で
はない。
立体形状の可視化にホログラフィを用いて３次元形状を
表示することは可能ではあるが、正確な空間座標を得る
ことは出来ない。また、物体の高さに応じて色を変化さ
せることにより形状のチェックを行うものは、物体のカ
ラー化というよりは視覚的に形状の高さ等を認識しやす
いように色を付けているだけであり、物体にあった色で
はない。
【０００５】いずれにしても、従来の方式では、正確な
色情報が得られないという問題がある。物体の位置情報
を得るために光をスリット光として又は等高線状の光と
するためにカラー情報を得ることが出来なかった。
色情報が得られないという問題がある。物体の位置情報
を得るために光をスリット光として又は等高線状の光と
するためにカラー情報を得ることが出来なかった。
【０００６】本発明の目的は、３次元のカラー情報を得
ることの出来る手段を提供することにある。
ることの出来る手段を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、干渉法を用いて３色の光源となるレーザ
光で各色の光で物体を照射してできた干渉縞を合成して
ボクセル換算して、どのボクセルに何色があるかを表示
することで３次元形状画像のカラー化を行うようにし
た。
に、本発明は、干渉法を用いて３色の光源となるレーザ
光で各色の光で物体を照射してできた干渉縞を合成して
ボクセル換算して、どのボクセルに何色があるかを表示
することで３次元形状画像のカラー化を行うようにし
た。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明では、光の干渉作用を用い
て測定空間をボクセル（単位体積）に分割して、３次元
空間座標を決定する方法を用いている。この方法は前述
した９０年９１年電子通信学会秋期大会において発表さ
れている。
て測定空間をボクセル（単位体積）に分割して、３次元
空間座標を決定する方法を用いている。この方法は前述
した９０年９１年電子通信学会秋期大会において発表さ
れている。
【０００９】まず、この方法の実施例である３次元視覚
センサの構成を図１に示す。レーザダイオード１からビ
ームスプリッタ２を通り、レンズ３を通る光は、物体４
を照射して物体光としてハーフミラー５に入射する。レ
ーザダイオード１には、３波長分のレーザダイオードア
レイ若しくは波長可変型のレーザダイオードを使用す
る。一方ビームスプリッタ２からレンズ６を通ってミラ
ー７で反射してハーフミラー５でＣＣＤ８方向に入射す
るのが参照光となる。９はハーフミラー５からの光がレ
ンズ１０を介して入射するシャッター又は光スイッチで
あり、入射光をＣＣＤ８又はＣＣＤ１１に選択的に受光
させる。ＣＣＤ８とＣＣＤ１１を用いいるのは、ＣＣＤ
の情報処理速度が遅いという点に対処するためであり、
光スイッチ又はシャッター９により制御される。
センサの構成を図１に示す。レーザダイオード１からビ
ームスプリッタ２を通り、レンズ３を通る光は、物体４
を照射して物体光としてハーフミラー５に入射する。レ
ーザダイオード１には、３波長分のレーザダイオードア
レイ若しくは波長可変型のレーザダイオードを使用す
る。一方ビームスプリッタ２からレンズ６を通ってミラ
ー７で反射してハーフミラー５でＣＣＤ８方向に入射す
るのが参照光となる。９はハーフミラー５からの光がレ
ンズ１０を介して入射するシャッター又は光スイッチで
あり、入射光をＣＣＤ８又はＣＣＤ１１に選択的に受光
させる。ＣＣＤ８とＣＣＤ１１を用いいるのは、ＣＣＤ
の情報処理速度が遅いという点に対処するためであり、
光スイッチ又はシャッター９により制御される。
【００１０】ハーフミラー５を通ったところで物体光と
参照光は、干渉して干渉縞を生じる。測定を始める前
に、予め基準面（即ち物体４を置かない元の面）の干渉
縞を測定領域内で分割（分解能によるが）数に応じてそ
の分だけ記憶させておく。この基準面の干渉縞と物体４
からの干渉縞との差を演算するすることで空間座標を得
ることができる。しかし、この技術だけでは物体のカラ
ー化をすることはできない。
参照光は、干渉して干渉縞を生じる。測定を始める前
に、予め基準面（即ち物体４を置かない元の面）の干渉
縞を測定領域内で分割（分解能によるが）数に応じてそ
の分だけ記憶させておく。この基準面の干渉縞と物体４
からの干渉縞との差を演算するすることで空間座標を得
ることができる。しかし、この技術だけでは物体のカラ
ー化をすることはできない。
【００１１】そこで、本発明は、この干渉作用は同様に
ホログラフィ技術にも用いられていることに着目した。
その原理を応用した。即ち、光は波動であって、重ね合
せの原理が適用できる。仮に光強度Ｉ（ξ，η）、参照
光Σ０（ξ，η）、物体光ΣＲ（ξ，η）とすると、干
渉による光の強度分布は、 Ｉ（ξ，η）＝｜Σ０（ξ，η）＋ΣＲ（ξ，η）｜2 この光強度ＩがＣＣＤ受光面での１画素が受ける情報と
なる。これは、１波長に関しての干渉縞であるが、同様
に３波長の光の干渉縞を記録し、画像合成を行う。ＣＣ
Ｄ受光素子はＲＧＢの１画素からなるようなものを用い
る。初めに４８８nm程度のレーザ光、６３２．８nm程度
のレーザ光というように３色分の干渉縞の作成、記録を
行う。ホログラフィでは、これをリップマンホログラム
という。これらの干渉縞は、予め測定して記憶してある
基準面の干渉縞と演算処理をされて、どのボクセル（単
位体積）に物体の情報が存在しているかを判断される。
この処理は３波長とも同様に行われるか、実施例の２つ
めとしては最初に３波長分の干渉縞を合成してしまって
もかまわない。色という場合、明るさを切り離して考え
る必要がある。任意の色度は３種類の固定波長の単色光
を用いて合成される。このような３種の単色光を３原色
という。一般に前述した３波長を用いる。また表現でき
る色は、図２に示す色度図とカラー再生範囲によってわ
かる。得られる色度は、青色光（Ｘｂ，Ｙｂ）、緑色光
（Ｘｇ，Ｙｇ）、赤色光（Ｘｒ，Ｙｒ）を用いて現した
とき、上記３座標の重みづけ平均で与えられる。
ホログラフィ技術にも用いられていることに着目した。
その原理を応用した。即ち、光は波動であって、重ね合
せの原理が適用できる。仮に光強度Ｉ（ξ，η）、参照
光Σ０（ξ，η）、物体光ΣＲ（ξ，η）とすると、干
渉による光の強度分布は、 Ｉ（ξ，η）＝｜Σ０（ξ，η）＋ΣＲ（ξ，η）｜2 この光強度ＩがＣＣＤ受光面での１画素が受ける情報と
なる。これは、１波長に関しての干渉縞であるが、同様
に３波長の光の干渉縞を記録し、画像合成を行う。ＣＣ
Ｄ受光素子はＲＧＢの１画素からなるようなものを用い
る。初めに４８８nm程度のレーザ光、６３２．８nm程度
のレーザ光というように３色分の干渉縞の作成、記録を
行う。ホログラフィでは、これをリップマンホログラム
という。これらの干渉縞は、予め測定して記憶してある
基準面の干渉縞と演算処理をされて、どのボクセル（単
位体積）に物体の情報が存在しているかを判断される。
この処理は３波長とも同様に行われるか、実施例の２つ
めとしては最初に３波長分の干渉縞を合成してしまって
もかまわない。色という場合、明るさを切り離して考え
る必要がある。任意の色度は３種類の固定波長の単色光
を用いて合成される。このような３種の単色光を３原色
という。一般に前述した３波長を用いる。また表現でき
る色は、図２に示す色度図とカラー再生範囲によってわ
かる。得られる色度は、青色光（Ｘｂ，Ｙｂ）、緑色光
（Ｘｇ，Ｙｇ）、赤色光（Ｘｒ，Ｙｒ）を用いて現した
とき、上記３座標の重みづけ平均で与えられる。
【００１２】Ｘｓ＝ＡＸｂ＋ＢＸｇ＋ＣＸｒ Ｙｓ＝ＡＹｂ＋ＢＹｇ＋ＣＹｒ （ただしＡ＋Ｂ＋Ｃ＝
１） ３色の干渉縞の合成によって３次元空間座標と色情報を
同時に１つの受光素子によって得ることができるように
なる。これが本発明の目的である。各ボクセルへ位置情
報を対応させ、さらにそのボクセルにＲＧＢの３原色の
情報を重みづけ平均として対応させることでボクセルに
位置情報と色情報を与える方法である。図３にボクセル
換算の概要を示す。また、各波長の波動方程式は受光面
においての一点での物体の情報であり、その一点での光
強度Ｉを求めて１画素のサイズで積分してやれば受光面
でのある一点での画像情報が取込めたことになる。これ
はＣＣＤ自体がＲＧＢの機構をもっているので各波長は
それぞれパラレルに影響し合うことなく情報入力が可能
となる。
１） ３色の干渉縞の合成によって３次元空間座標と色情報を
同時に１つの受光素子によって得ることができるように
なる。これが本発明の目的である。各ボクセルへ位置情
報を対応させ、さらにそのボクセルにＲＧＢの３原色の
情報を重みづけ平均として対応させることでボクセルに
位置情報と色情報を与える方法である。図３にボクセル
換算の概要を示す。また、各波長の波動方程式は受光面
においての一点での物体の情報であり、その一点での光
強度Ｉを求めて１画素のサイズで積分してやれば受光面
でのある一点での画像情報が取込めたことになる。これ
はＣＣＤ自体がＲＧＢの機構をもっているので各波長は
それぞれパラレルに影響し合うことなく情報入力が可能
となる。
【００１３】図４にカラー化までのフローチャートを示
す。
す。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、従来の
３次元形状測定では、色情報を同時に取込むことはでき
なかったが、本発明によれば同時に位置情報と色情報を
取込むことが出来る。また、２次元カラー画像を取込、
それによる３次元形状への色情報の張り付け作業がいら
ないため、処理が軽減される。
３次元形状測定では、色情報を同時に取込むことはでき
なかったが、本発明によれば同時に位置情報と色情報を
取込むことが出来る。また、２次元カラー画像を取込、
それによる３次元形状への色情報の張り付け作業がいら
ないため、処理が軽減される。
【図１】本発明の方法の一実施例を示す図。
【図２】色度図とカラー再生範囲を示す図。
【図３】ボクセル換算の概要を示すための図。
【図４】カラー化までのフローチャートを示す図。
１ レーザダイオード ２ ビームスプリッタ ３ レンズ ４ 物体 ５ ハーフミラー ６ レンズ ７ ミラー ８ ＣＣＤ ９ シャッター又は光スイッチ １０ レンズ １１ ＣＣＤ
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ光源として３色の光源となる３波長
を用い、干渉法を利用して各色のレーザ光で物体を照射
してできた干渉縞を合成してボクセル換算し、どのボク
セルに何色があるかを表示することで３次元形状画像の
カラー化を行うようにしたことを特徴とする３次元形状
測定及び色情報の取り込み装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19247496A JPH1038540A (ja) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | ３次元形状測定及び色情報の取り込み装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19247496A JPH1038540A (ja) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | ３次元形状測定及び色情報の取り込み装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1038540A true JPH1038540A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16291902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19247496A Pending JPH1038540A (ja) | 1996-07-22 | 1996-07-22 | ３次元形状測定及び色情報の取り込み装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1038540A (ja) |
-
1996
- 1996-07-22 JP JP19247496A patent/JPH1038540A/ja active Pending
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