JPS6375602A - 物体の三次元計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【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 （ｉ）計測装置の構成・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（１５）（ｉｉ）計測処理・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１
７）（ｉｉｉ　）他の実施例・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・旧・・（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つのマルチスリッ
ト光源より発生したマルチスリット光を制御してその中
の１つのスリット光を基準スリット光とし、マルチスリ
ット光とこの基準スリッ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、産業ロボッ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
スリット光を物体に照射し、その画像を得ることによっ
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
両眼立体視法があった。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
びマルチスリット光源５を固定配置すると共に、マルチ
スリット光源５を点灯してマルチスリット光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
リット光３によるスリット光投影像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
たスリット光投影像９に対応した複数のスリット光撮影
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ｌで撮影した複
数のスリット光撮影像とカメラ２で撮影した複数のスリ
ッ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
ッ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、基準スリット光源
とマルチスリット光源の２つの光源を用い、基準スリッ
ト光源を、基準スリット光のスリット光面がマルチスリ
ット光の１つのスリット光面と一致するように配置し、
マルチスリット光と基準スリッ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（特訓昭
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ット光と
基準スリッ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つのマルチスリット光源によって発生しか
つ所定の座標系での配置が予め設定された複数のスリッ
ト光面を有するマルチスリット光を物体表面に照射し、
上記マルチスリット光を制御してその中の１つのスリッ
ト光を基準スリッ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ット光によるスリット光投影像
に対応した複数のスリット光撮影像と同物体表面上の基
準スリット光によるスリット光撮影像に対応した基準ス
リット光撮影像とを所定画像面上に得、上記複数のスリ
ット光投影像から基準スリット光撮影像に対応するスリ
ット光撮影像を特定し、その複数のスリット光撮影像間
に入れ換えがないとして、この特定されたスリット光撮
影像と他のスリット光撮影像との相対的な位置関係に基
づいて各スリット光撮影像とマルチスリット光の各スリ
ット光面とを対応付け、当該各スリット光撮影像の相対
的な位置関係と各スリット光撮影像に対応付けられたス
リッ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つのマルチスリット光源によりマル
チスリット光と基準スリット光とが得られる。従って、
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
な装置で物体の二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２軸としたカメラ直交座標系０
Ｃ−ｘＣｙｃｚ’を設定する。さらに、マルチスリット
光源５を原点としたマルチスリット直交座標系０’　−
ｘ’　ｙ’　ｚ’を設定する。カメラ直交座標系とマル
チスリット直交座標系との間は、一般に次の関係式で表
わされる。

但し、ｈＢ（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、ｈ１４（ｉ＝１　、２
　、３）は平行移動距離を表わす。

今、マルチスリット光３の各スリット光面Ｍが、マルチ
スリット直交座標系で表わした平面ｘＨ＝０をｙｌ’ｌ
軸を回転軸とした所定角度の回転によって得られ、るも
のとする。ｙ′″軸を回転軸として平面ｘ　Ｍ　＝　Ｑ
をθｉ　　、Ｊ＝１〜ｍだけ回転したスリット光面をＭ
ｊ　とすると、Ｍ　、は ｘ’ｃｏｓθ；−ｚ’ｓｉｎθ、＝Ｏ・　（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；　：（ｈ、ｘｃ−Ｉ−ｆｉｚｚｙｃ＋　１＋１３２
ｃ＋ｈ＋ｎ　）ｃｏｓθＪ（ｈ３＋Ｘ’　＋　ｈｚｚｙ
ｃ＋　ｈ３３ｚ＋　ｈｉ４ｓｉｎθ；　＝Ｏ（ｊ＝１〜
ｍ）　　−（３）となる。

Ｍｏを、基準スリット光８のスリット光面Ｓとし、θ、
を θ、＝θ。　　・・・（４） とする。このとき、基準スリット光８のスリット光面Ｓ
は、 ｘ”ｃｏｓθ、−ｚ’ｓｉｎθ、−〇　・・・（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　：　　（ｈＩＩｘ’　＋　ｈ＋ｚｙｃ＋　ｈ１３Ｚ
Ｃ＋ｔ＋、４　）ｃｏｓθｓ　　（ｈ：＋＋Ｘｃ＋ｈｚ
ｚｙｃ＋ｈ３ｙＺｃ＋　ｈｘａ）ｓｉｎθ１−０　・・
・（６） となる。さて、ｍ本のマルチスリット光３の照射によっ
て、物体４表面上に複数のスリット光投影像９ができ、
それをカメラ１で撮影することによってカメラ１の撮影
素子等の画像面Ｃ上にスリット光投影像９に対応した４
個のスリット光撮影像が得られたとする。ここで、物体
４を説明の便宜上線状とし、物体４上のスリット光投影
像９の座標をＰｗ　　（ｘＣｐｋ　　　ＣＩ＋ｌｌ＋　
ｚ’　ｐｋ）　　、　　（ｋ＝　１、　ｙ 〜ｌ）とし、各スリット光投影像９に対応するスリフト
光撮影像の座標をそれぞれＩｋ　　（ｘｃＩｋ＋ｙｃＩ
Ｉｌ＋　ｚＣ＋ｋ）　　、　　（ｋ＝１〜ｊ？）　トす
る。ココで、節単にするため画像面Ｃをｘｃｙｃ一平面
に平行な平面ｚｃ＝ｆ（一定、焦点距離）とする。

そのとき、視線１０を直線Ｌｋ（”Ｏゴ■）とすると、
Ｌｋは で表わされる。点状のスリット光投影像９のひとつＰ、
の三次元座標は視線１０である直線Ｌ３とＰｋに対応す
るスリット光面ＭＪとの交点として求まる。

しかしながら、この時点では、各スリット光撮影像Ｉｋ
　　（ｋ＝１〜ｌ）とマルチスリット光３によるスリッ
ト光面Ｍ、との対応付け、すなわちＩｌ〜Ｉｌが物体４
表面上に照射されている何番目のスリット光面Ｍ、−Ｍ
、に対応付けられるかは不明である。そこで、本発明で
は、マルチスリット光３を制御してその中の１つのスリ
ット光を基準スリット光８とし、基準スリット光８をマ
ルチスリット光３と時分割で照射する。ここで、基準ス
リット光８による物体４上のスリット光投影像９の座標
をＰｓ　　（Ｘｃｐｓ＋　Ｙｃｐｓ、Ｚｃ、、）とｔ、
、そのスリット光投影像９に対応する基準スリット光撮
影像の座標をＩｓ　　（Ｘｃｌ＄＋　ｙｅＩＩ＋　ｚＣ
＋ｓ）＋ｚＣＩＩ＝ｆとする。そのとき視線り、（＝Ｏ
ｃ１．）は で表わされる。点状のスリット光投影像９であるＰ、は
、直線り、とＰ３に対応するスリット光面Ｓとの交点と
して求まる。すなわち、（８）式かが得られ、これを（
６）式へ代入し、ｚＣについてまとめると、 ””　ｈ、、　ｃｏｓθｓ　　ｈ３ａ　　Ｓｉｎθｓ、
９．（１０）より、 ＺＣ−（ｈｚ　　ｃｏｓθｓ　　　ｈ：＋ａ　ｓｉｎθ
、　”）　／ｇ・・・（１１ａ　） これを（９）式へ代入して、 ｘＣ＝（ｈ＋４　ｃｏｓθｓ　　ｈ３ａ　　ｓｉｎθｓ
　）　Ｘｅｌ５／ｆｇ・・・（１１ｂ　） ｙｃ＝（ｈｏ４ｃｏｓθｓ　　ｈｘａ　　ｓｉｎθ５）
ｙＩｓＣ／ｆｇ・・・（１１Ｃ） が得られる。

ここで、 ・・・（１２） である。（１１ａ　）乃至（１１ｃ　）式（以下、単に
（１１）式という）、（１２）式がＰ８をカメラ直交座
標系によって表わしたものである。ところで、基準スリ
ット光８によるスリット光面Ｓは、マルチスリット光３
によるスリット光面ＭのひとつＭ６と一致するのである
から、マルチスリット光３によるスリット光撮影像Ｉ、
（ｋ＝１〜ｐ）の中に必ず基準スリット光撮影像１．に
相当するものが見つかるはずである。こうして、Ｉ８に
よって特定されたスリット光撮影像を１．、とすると、
Ｉ。

は基準スリット光８によるスリット光面Ｓと対応付けら
れ、従ってマルチスリット光３によるスリット光面Ｍｋ
と対応付けられることになる。後は、マルチスリット光
３の配置とスリット光撮影像の配列から、両者間に入れ
換えがないとし、■１−１がＭａ−＋　　＋　Ｉｒ−ｚ
がＭＧ−、・・・■１がＭ　Ｇ　−ｒ　＋　１と、また
Ｉ　ｒ＋ｌがＭＧ＋Ｉ＋Ｉｒ＋ｌがＭＧ、２−Ｉ　Ｊが
ＭＧｓｔ−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、（ＸｃＩｓ　＋　’Ｉ
Ｃｌ５１θ、）の代わりに、Ｐ、では（ｘＣ□＋３”Ｉ
Ｉ＋θｃ−−−＋　）　ヲ、Ｐｔ　テＬ’！、　（Ｘｃ
ｒｚ　、　ｙｃｌｚ　。

（ｌＧ−ｒ、ｚ　）ヲ・”Ｐｚ　Ｔｉハ（ｘｃｒ　ｚ　
＋　ｙｃＩｔ　＋θ。。１−１）を代入することによっ
て物体４のスリット光投影像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。

（ｉ）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　、１
４は本発明の出願人の先願である特願昭６０−２８４７
６７号で開示したようなマルチスリット光源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
リット光源１３　、１４はそれぞれ複数のスリン１−光
を発生ずると共に、その中の１つのスリット光は他のス
リ・２ト光に比べ一段と輝度が高くなっている。１５は
画像プロセッサであり、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だめの極点処理部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Ａ
ＮＤ演算機能を有する画像間ＡＮＤ演算部２０とからな
る。２１　、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って、物体４の配置に基づいて、
相異なる向きをもつ２つの光源セット１３と光源セット
１４との選択するための計算を行なうものである。２４
は対応付は計算部であり、マルチスリット光３によるス
リット光撮影像の中から基準スリット光８による基準ス
リット光撮影像に相当するスリット光撮影像を特定し、
スリット光撮影像とスリット光面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）弐を用いて三次元座標の計算を行うものであ
る。２６゜２７はバッファである。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。

（ｉｉ　）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、及びマルチスリット光源５を固定配
置する。マルチスリット光源５は、発明の基本原理に述
べたようにマルチスリット光３及び基準スリット光８を
照射し、物体４の位置に応じて、マルチスリット光源１
３と１４の中から選択されたものである。以下、第４図
の流れ図に従って説明する。物体４近（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（４
１）。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、通常照明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によって
濃淡レベルを有するデジタル信号に変換しく８０）　、
さらに該信号を画像プロセッサへ入力する。画像プロセ
ッサ１５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１
９によって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を行ってノイズを除く。

以上述べた処理によって物体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によって線
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って、画像面Ｃ上の物体４の始点Ｌ
ｓ　　（Ｘｓ　ｃ＋　　Ｙｓ　Ｃ）と終点１−ｅ　　（
Ｘｉ’　　、ｙ８ｃ）　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
、と１７．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はである。これによって物体４の配
置を示す方向ベクトル Ｚ＝（ｃｏｓ　　θ、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のスリット光のするとき、内積β・
Ｓ、の絶対値と内積β・Ｓ３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）。これはマルチスリット光３に対してより
多くのスリット光投影像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を使って異なる方向から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ット光
源１３又は１４を点灯して物体４表面にマルチスリット
光３を照射する（４４）　、ここで、マルチスリット光
３の中のＧ番目のスリット光を基準スリット光８とし、
その光面を基準スリンＩ・光面Ｓとする。マルチスリッ
ト光３によって物体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ット光投影像９が
できる。

マルチスリット光源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ット光投影像９は一段と輝度の高い
基準スリット光とその他のスリット光から成っている。

スリッ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によっ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
ッサ１５へ入力する。画像プロセッサ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ット光８による線画像
３７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、マルチスリット光中の輝度の高
い基準スリッ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
の代わりに拠点処理部１８による拠点処理９４を適用し
てもよい。この場合は、基準スリット光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、基準スリット光撮影像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Ａ　Ｎ　Ｄ演算部２０で
画像３０と画像３１とのＡＮＤ演算を行って、基準スリ
ット光撮影像３８を抽出する。

基準スリット光撮影像３８は、物体４が線状であっても
、一般に複数の点が集まった場合があり得る。そこで、
それらの座標をカメラ直交座標系でＢｉ　（ｘｃ、ｙｃ
）Ｊ　＝　ｌ”ｎと表わしバッファ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１０２に示されている。

次に、しきい値レベルを下げ、マルチスリット光撮影像
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ット光撮影像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、基準スリット光８の場合の４４か
ら４６までに対応している。すなわち、マルチスリット
光３によって物体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ット光投影像
９ができる。複数のスリット光投影像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上にマルチスリット光３による複数のスリット光投
影像９に対応した複数のスリット光撮影像３９と含む複
数の線画像３７を得る。撮影された線画像３７は、基準
スリット光８の場合と同様に処理されマルチスリット光
３による線画像３７の中心線を抽出し、両像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演算を行って、複数のスリッ
ト光撮影像３９を抽出する。

各々のスリット光撮影像３９は、物体４が線状であって
も、一般に複数の点が集まったものであり、得られたス
リット光撮影像３９の座標をカメラ直交座標系でＣ４（
ｘＣ，ｙｃ）、ｊ＝１〜にと表わしバッファ２７に格納
する（４９）　、尚、基準スリット光８の場合に行われ
た他の処理についてはマルチスリ７）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、マルチスリッ
ト光源５を消す（５０）。

さらに、スリット光撮影像３９間に入れ換えがないと仮
定し、マルチスリット光３による複数のスリット光撮影
像３９の中から基準スリット光８の基準スリット光撮影
像３８に対応するスリット光撮影像３９を特定する。そ
のために、対応付は計算部２４によって、第８図に示す
ような対応付は処理を行う。まず、基準スリット光撮影
像３８の位置座標のデータＢＪ（ｘ’　、ｙｃ）、　　
ｊ＝１〜ｎの平均Ｂ　（ｘ、ｙ）をとって、ｌスリット
光撮影像３８の座標を代表させる（６１）。すなわち、 である。

次に、この基準スリット光撮影像３８と、マルチスリッ
ト光３による各スリット光撮影像３９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ｄＪと
角度η、とは、それぞれｊ＝１〜に である。続いて、Ｃ１（ｘｃ、ｙｃ）をｄ、（７）小さ
い方から並べ換え、それをＤＪ　　（Ｘ’、、Ｙｃ）と
する（６３）、ＤＪ　（ｘｃ、ｙ’　）において、ＤＪ
がある距ｉＪｒよりも小さいものをクラスＯとする（６
５）。次にη、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ってクラス分けをし
、Ｂ　（ｘｃ　、　　ｙｃ　）に近いクラスから１゜２
．３・・・とする（６Ｂ）　、同様に、η、の符号が負
のものに対しても同様な処理をして、Ｂ　（Ｘｃ　。

ｙｅ）に近いクラスから−１，−２，−３・・・とする
。尾根点処理９３を行った場合には、スリット光撮影像
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
Ｅｐ　（ｘｃ　、ｙｃ）、ｐ−１〜Ｃとする。

極点処理９４を行って、各スリット光撮影像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　　（”　　、ｙｃ）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Ｏであったと
すると、Ｅｒ　　（ｘＣ、ｙ’）が基準スリット光撮影
像３８に相当することになり、この処理によってスリッ
ト光撮影像３９の中から基準スリット光撮影像３８に対
応するものが特定されたことになる。したがって、基準
スリット光８によるスリット光面Ｓの照射角θ９はＧ番
目のマルチスリット光３によるスリット光面ＭＧと一致
しているので、Ｅｒ　　（ｘｃ　、ｙｃ）はθ。

と対応付けられることになる。すると、その他のスリッ
ト光撮影像３９についても、入れ換えがないとすると、
Ｅｒ＋＋　　（Ｘ’　　、　ｙｃ）がθ６゜１゜Ｅｒ＊
ｔ　　（”　＋　ｙｃ）がθＧ−２＋　”’　Ｅ　’　
（ｘ’　。

ｙＣ）がθＧ＋ｌ−ｒ、同様にＥｒ−＋　　（ｘ　’　
　＋　ｙ　ｃ）がθＧ−１ｔＥｒ−！　　（ｘｃ　ｌ　
’ｊＣ）がθＧ−２＋　”’Ｅ＋（ｘｃ　、ｙｅ）がθ
Ｇ−ｒ＋１　ニ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７
２が必要となる。こうして、特定されたスリット光撮影
像３９と他のスリット光撮影像３９との相対的な位置関
係に基づいて各スリット光撮影像３９とマルチスリット
光３の各スリット光面Ｍｊ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上のスリット光撮影
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（ＸＣｌ３　＊　Ｙ　Ｃｌ５　＊θ
Ｓ）に代入すると共に、予めカメラ座標系とマルチスリ
ット座標系との関係をキャリブレーション等で求めた上
で（（１）式の）ｌｉｊ　（＋＋　　Ｊ＝１〜４）を求
める）、スリット光投影像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、物体上のスリット光投影像が
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）。

（ｉｉｉ　）他の実施例 上記の実施例では、マルチスリット光源として、複数の
スリット光の中の１つのスリット光を他のスリット光よ
りも一段と輝度を高くし、これを基準スリット光として
用いたが、本発明の第２実施例では、マルチスリット光
源の前面にシャフタを設け、シャッタによって基準スリ
ット光のみの照射とマルチスリッ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
、マルチスリット光源１３゜１４にそれぞれシャッター
５３　、５４を設は光源セントを構成したことである。

このようなシャッター機構を有するマルチスリット光源
は本発明の出願人が先願として提案した特願昭６０−２
８４７６８号に開示されている。即ち、シャッター５３
　、５４がＯＮとなることにより、マルチスリット光の
中の１つのスリット光（基準スリット光）以外のすべて
のスリット光がシャッターにより遮蔽され、１本の基準
スリット光のみが物体に照射される。また、シャック−
５３、５４がＯＦＦとなることにより開放され、すべて
のスリット光（マルチスリット光）が物体に照射される
。このシャク５３　、５４はホスト計算機あるいはマニ
ュアルスイッチでＯＮ／ＣＵＦＦ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
テップ４４にてマルチスリ・ノド光源１３又は１４を点
灯する際シャッタ５３又は５４をＯＮにし、基準スリッ
ト光８を得て物体４表面に％　’＜４％スリット光８を
照射し、またステップ４７にてシャッタ５３又は５４を
ＯＦＦとしマルチスリット光３を得て物体４表面にマル
チスリット光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ッ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ステージやロボット等に搭載することである。

また、第２実施例において、光源は固定でシャッタを移
動させることによってマルチスリット光のうち基準とな
るスリット光の位置を移動させるようにしても良い。さ
らに、シャッタ自身をマルチスリット光の各スリット光
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′ｆｆすることによって、基準となるスリッ
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１−にすれば、基準スリッ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
ット光を制御することにより、１つの光源でもって実質
的にマルチスリット光と基準スリット光とを得ることが
でき、これらのマルチスリット光及び／又は基準スリッ
ト光を物体に照射し、その際、得られる画像及び各スリ
ッ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。従って、本発明に係る方法を実施する装
置ではカメラ１台と１つのマルチスリット光源とで物体
の計測が可能となり、その処理も簡単なものとなる。ま
た、本発明ては、物体上の投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図は基準スリット光または
マルチスリット光による線画像抽出処理の流れ図、第７
図は基準スリット画像またはスリット光撮影像抽出処理
の流れ図、第８図は対応付は計算処理の流れ図、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・・・マルチスリット光、　　　　４・・・物体、５
・・・マルチスリット光源、 ９・・・スリット光投影像、 ８・・・基準スリット光、 ３８・・・基準スリット光撮影画、 ３９・・・スリット光撮影像。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１つのマルチスリット光源によって発生しかつ所定
   の座標系での配置が予め設定された複数のスリット光面
   を有するマルチスリット光を物体表面に照射し、 上記マルチスリット光を制御してその中の１つのスリッ
   ト光を基準スリッ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ット光によるスリット光投
   影像に対応した複数のスリット光撮影像と同物体表面上
   の基準スリット光によるスリット光投影像に対応した基
   準スリット光撮影像とを所定画像面上に得、 上記複数のスリット光撮影像から基準スリット光撮影像
   に対応するスリット光撮影像を特定し、その複数のスリ
   ット光撮影像間に入れ換えがないとして、この特定され
   たスリット光撮影像と他のスリット光撮影像との相対的
   な位置関係に基づいて各スリット光撮影像とマルチスリ
   ット光の各スリット光面とを対応付け、 当該各スリット光撮影像の相対的な位置関係と各スリッ
   ト光撮影像に対応付けられたスリッ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、マルチスリット光の中の１つのスリット光を他のス
   リッ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ット光によるスリット光投
   影像に対応した複数のスリット光撮影像を得、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
   リット光によるスリット光投影像に対応した基準となる
   １つのスリッ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、マルチスリット光源により発生したマルチスリット
   光は基準となるべき１つのスリット光を除いてシャッタ
   ーにより遮蔽可能で、該シャッターのＯＮ／ＯＦＦによ
   り基準となる１つのスリット光とマルチスリット光とを
   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。