(57)【要約】      （修正有）【課題】多重反射の影響を軽減し、距離を精度よく計測することができる距離計測装置を提供する。【解決手段】対象物体にパターン光を投影する投影手段と、前記パターン光が投影された前記対象物体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された画像に基づいて、前記投影手段または前記撮像手段から、前記計測対象物体までの距離を取得する取得手段と、前記投影手段と前記撮像手段との位置関係に基づいて、前記投影手段が投影するパターン光を決定する決定手段とを備える。【選択図】図９
2014115108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物体にパターン光を投影する投影手段と、
前記パターン光が投影された前記対象物体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された画像に基づいて、前記投影手段または前記撮像手段から、前記計測対象物体までの距離を取得する取得手段と、
前記投影手段と前記撮像手段との位置関係に基づいて、前記投影手段が投影するパターン光を決定する決定手段とを備えることを特徴とする距離計測装置。
【請求項２】
前記決定手段は、前記投影手段と前記撮像手段との位置関係に基づいて決定されるエピポーラ拘束に基づいて、前記パターン光を決定することを特徴とする請求項１に記載の距離計測装置。
【請求項３】
前記決定手段は、前記投影手段と前記撮像手段との位置関係に基づいて、前記パターン光のパターンを複数の領域に分割することで、複数のパターン光を生成し、
前記投影手段は、前記生成された複数のパターン光を順次投影することを特徴とする請求項１または２に記載の距離計測装置。
【請求項４】
前記決定手段は、前記投影手段と前記撮像手段との位置関係に基づいて、前記パターン光のパターンの一部の領域に含まれる画素の波長を、前記パターン光のパターンのその他の領域に含まれる画素と異ならせることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の距離計測装置。
【請求項５】
前記決定手段は、前記投影手段と前記撮像手段の位置関係に基づいて、前記パターン光のうちの一部の領域の輝度を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の距離計測装置。
【請求項６】
前記決定手段は、前記投影手段と前記撮像手段との位置関係と前記対象物体を撮像した撮像画像とに基づいて、前記投影手段によって投影されるパターン光を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の距離計測装置。
【請求項７】
前記決定手段は、前記投影手段と前記撮像手段との位置関係と前記対象物体の形状情報と前記対象物体の概略の位置姿勢とに基づいて、前記投影手段によって投影されるパターン光を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の距離計測装置。
【請求項８】
投影手段が、対象物体にパターン光を投影する投影工程と、
撮像手段が、前記パターン光が投影された前記計測対象物体を撮像する撮像工程と、
計測手段が、前記撮像手段で撮像された画像に基づいて、前記投影手段または前記撮像手段から、前記計測対象物体までの距離を取得する取得工程と、
前記投影手段と前記撮像手段との位置関係に基づいて、前記投影手段により投影されるパターン光を決定する決定工程とを有することを特徴とする距離計測方法。
【請求項９】
コンピュータに請求項８に記載の距離計測方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物体の３次元形状を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
計測対象物体の三次元形状を非接触で計測する手法として、投影装置と撮像装置を用いた手法が一般的である。具体的には、縞パターンを投影し、撮像画像で撮像した画像縞パターンの投影装置上での位置を特定し、三角測量の原理で、三次元形状を求める手法が一般的である。
【０００３】
このような三次元計測手法において、計測対象物体物が金属部品などの光沢を有する場合、計測対象物体物の形状によっては、他の面に投影されたパターン光が計測対象物体物間で複数回の反射、すなわち、多重反射が起こる。多重反射は計測対象物体物間で相互に発生するため、相互反射とも呼ばれる。多重反射が起こると計測対象物体物中に本来は存在しないはずの映り込みが生じる。このような撮影画像に基づいて、三次元計測処理を適用すると、映り込みがノイズとして認識されるため、計測精度が低下する可能性がある。
【０００４】
ここで、多重反射により、誤った三次元形状を推定してしまう問題について図２を用いて詳細に説明する。図２において、２０１は、撮像装置の主点、２０２は撮像素子である。撮像素子２０２は物理的に撮像素子２０２の位置には置かれないが、像を反転させないために便宜上２０２の位置に配置して説明する。また、２０４は投影装置の主点であり、２０３は投影素子である。投影素子２０３の配置位置も撮像素子２０２と同一の理由で２０３の位置に配置した。ここで投影素子２０３上に三次元計測する為の縞パターン２０５を表示する。縞パターンを複数投影する三次元計測機も存在するが、今回は説明の為に簡略化し、縞パターン２０５のみ表示する。縞パターン２０５により生じた光は、直線２０６の方向に進み、計測対象物体２１３上の面２０７で反射する。面２０７で拡散反射した光は直線２０９の方向に進み撮像素子２０２上の２１０の位置で結像する。また、面２０７上で鏡面反射した光は直線２１４の方向に進み、面２０８でさらに反射し、直線２１１の方向に進み、撮像素子２０２上の２１２の位置で結像する。本来であれば、２１０の位置に結像した像で三次元形状を推定すべきであるが、２１０と２１２の位置のどちらが多重反射によって生じた像であるか分からない為、撮像素子上で２１２の位置に結像した像を三次元形状復元してしまった場合は、計測対象物体２１３の形状とは異なる形状を推定してしまう。
【０００５】
特許文献１では、縞模様の周期（ピッチ）が互いに異なる２種類の異なるパターン光を投影し、それぞれから三次元形状を求め、２つの三次元計測結果に乖離がある領域を、多重反射が発生した領域であると見なし、光線追跡によって多重反射を引き起こす原因となっている面を見つけ出し、その面に対応するパターン光を消光し、新たに消光したパターンを計測対象物体物に投影して得られた撮影画像に基づいて、三次元計測結果を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８―３０９５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の構成では、多重反射の原因となっているパターン光部分を見つけ出すために光線追跡を行っており、処理が複雑で時間がかかってしまう。
本発明は、以上の課題に鑑みてなされた発明であり、撮影枚数を増やすことなく、多重反射の影響を低減させ、距離を精度よく計測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る距離計測装置は、例えば、対象物体にパターン光を投影する投影手段と、前記パターン光が投影された前記対象物体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された画像に基づいて、前記投影手段または前記撮像手段から、前記計測対象物体までの距離計測を行う計測手段と、前記投影手段と前記撮像手段との位置関係に基づいて、前記投影手段が投影するパターン光を決定する決定手段とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮影枚数を増やすことなく、多重反射の影響を軽減し、距離を精度よく計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】距離計測装置の全体構成を示す図である。
【図２】多重反射の様子を示した図である。
【図３】空間符号化法の説明を示した図である。
【図４】第１の実施形態に係る距離計測装置のパターン光を表した図である。
【図５】エピポーラ拘束について説明した図である。
【図６】従来のパターン光と本実施例のパターン光における投影と撮像の様子を示した図である。
【図７】複数のパターン光を用いる場合を示した図である。
【図８】三次元計測面積の拡張を示した図である。
【図９】第１の実施形態に係る距離計測装置の動作を表すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態に係る距離計測装置のパターン光を表した図である。
【図１１】第３の実施形態に係る距離計測装置のパターン光を表した図である。
【図１２】第３の実施形態に係る距離計測装置の動作を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
［第１の実施形態］
まず、図３を用いて、撮像装置と投影装置を用いた、一般的な三次元計測手法である空間符号化法について説明する。図３において、距離計測装置は、撮像部１０１、投影部１０２で構成される。
【００１３】
撮像部１０１は、例えば、産業用カメラであり、計測対象物体１０８を撮像する。投影部１０２は、例えばレーザープロジェクタや液晶プロジェクタなどのパターン光を投影可能な装置であり、パターン光群３０２の様な複数のパターンを投影可能な装置である。
【００１４】
距離計測の手順としては、投影部１０２は、パターン光群３０２から、パターン光３０３、３０４のような空間を分割するように明部と暗部を配置したパターン光を投影する。図中では、明部を１、暗部を０として表現している。パターン光３０３、３０４を時系列で計測対象物体１０８に対して投影する。ここで説明の為に、計測対象物体１０８の材質は、多重反射の影響が少ない計測対象物体であるとする。そして、ぞれぞれのパターン光に対して、撮像部１０１で撮影する。その結果、符号列３０５、３０６のような符号列が得られる。符号列３０５、３０６をデコードすると、３０７のような投影部１０２における、パターン光の位置を表した値に変換できる。つまり、計測対象物体１０８上の点３０１のように、投影部１０２と撮像部１０１の計測対象物体１０８上のそれぞれの投影像と撮像された画像が対応づけられ三角測量が可能になる。
【００１５】
図１を参照して、本実施形態に係る距離計測装置１０の構成を説明する。
【００１６】
本実施形態に係る距離計測装置１０は、撮像部１０１と、投影部１０２と、パターン光生成部１０３と、制御部１０４と、記憶部１０５と、多重反射パターン除去部１０６と、距離算出部１０７とを備える。
【００１７】
撮像部１０１は、光学系と撮像素子とを有し、計測対象物体１０８を撮像する。また、撮像部１０１は、撮像した画像を記憶部１０５に出力する。また、撮像部１０１は、投影部１０２の投影方向とは異なる方向から計測対象物体１０８を撮像する。
【００１８】
投影部１０２は、パターン光生成部１０３から入力されるパターン光の情報に基づいて、計測対象物体１０８へパターン光を投影する。投影部１０２は、レーザープロジェクタや液晶プロジェクタなどのパターン光を投影可能な装置であり、パターン光を投影可能であれば投影部１０２の構成は限定されない。
【００１９】
パターン光生成部１０３は、制御部１０４の制御情報に基づいて、パターン光を生成し、投影部１０２を制御し、計測対象物体１０８にパターンを投影する。
【００２０】
ここで、パターン光生成部１０３で投影するパターン光について詳細に説明する。本実施形態で投影するパターン光は図４のパターン光４０１のようなパターンである。一般的に空間符号化を用いた計測手法における、パターン光４０２のような、パターン光全面に縞パターン４０５が配置されている。対して、本実施形態のパターン光４０１は、エピポーラ線４０４に基づいて、縞パターン４０３の強度が異なるパターンを用いる。
【００２１】
ここで、撮像部と投影部の位置関係によって定められるエピポーラ拘束によって決定するエピポーラ線について、図５を用いて説明する。図５において、５０３は撮像部の主点であり、５０１は撮像素子である。また、５０４は投影部の主点であり、５０２は投影素子である。加えて、５０６は三次元空間で任意に選択した、三次元点である。ここで、撮像部主点５０３、投影部主点５０４、三次元点５０６がなす平面が５０９が定義できる。平面５０９が撮像素子５０１と交わる事で定義される線が撮像側のエピポーラ線５０７である。
【００２２】
また、平面５０９が投影素子５０２と交わる事で定義される線が投影側のエピポーラ線５０８である。ここで、投影側のエピポーラ線５０８に配置されたパターンは、撮像部主点５０３、投影部主点５０４、三次元点５０６がなす平面上の三次元点であれば、撮像素子５０１内において撮像側のエピポーラ線５０７で撮像される事が分かる。本発明はこの原理を用いて、多重反射の影響を軽減する。
【００２３】
図４に戻り、図４では、エピポーラ線４０４を図示しているが、実際投影するパターンには表示されない。加えて、縞パターン４０３は、厳密にエピポーラ線に平行である必要はなく、略平行であればよい。さらにエピポーラ線４０４に基づいて、光の強度が異なる状態で投影される縞パターン４０３は、距離計測が可能なパターンであれば、本実施形態の投影パターンである必要はない。例えば、グリッドパターンでも良いし、正弦波パターンでも良い。
【００２４】
続いて、パターン光４０１を用いることで、多重反射の影響を軽減できる理由を図６（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【００２５】
まず、図６（ａ）を用いて、従来のパターン光による問題点について説明する。図６において、６０２はパターン光であり、６０３は計測用の縞パターンである。図６のパターン光４０２は、図４の４０２のような複数の縞を用いるパターンでもよいが、説明の為に単数の縞で構成された縞パターン６０３を用いて説明する。パターン光６０２を計測対象物体に対して投影し、撮像した画像は、６０１のような画像が撮像される。撮像された画像６０１には、縞パターン６０３が計測対象物体の表面で直接反射して撮像されたパターン６０４と、計測対象物体１０８の表面が凹面であり、凹面の中央６０５を中心に、多重反射によって鏡像が撮像されたパターン６０６が撮像されている。ここで、撮像されたパターン６０４と６０６は、撮像された時点で分離が困難である為、撮像されたパターン６０４と６０６を用いて三次元計測した場合、撮像されたパターン６０６は、ノイズとして作用し本来の計測対象物体の形状ではない形状情報を出力してしまう。
【００２６】
次に、本実施形態のパターン光が多重反射の影響を軽減できる事を、図６（ｂ）を用いて説明する。
【００２７】
パターン光６０８は本実施のパターン光４０１のように複数の縞のパターンでもよいが、説明の為に単数の縞６１０で構成されたパターン光６０８を用いて説明する。ここで、６０７は撮像部１０１で撮像した画像であり、６０９はエピポーラ線である。
【００２８】
また、撮像画像６０７において、パターン光６０８が計測対象物体の表面で直接反射して撮像されたパターン６１４と、計測対象物体１０８の表面が凹面であり、凹面の中央６０５を中心に、多重反射によって鏡像が撮像されたパターン６１１が撮像される。
【００２９】
パターン６１１は異なる模様のパターン６１２と６１３で構成されているが、説明の為に付与した模様であり、実際に撮像されたパターンに模様が付与されているわけではない。ここで、パターン光６０８と撮像画像６０７は、エピポーラ線６０９により分割されている。
【００３０】
つまり、撮像画像６０７において、計測対象物体１０８の表面で直接反射して撮像されたパターン６１４が撮像されている領域は、あらかじめ、エピポーラ線６０９で区切られた領域内である事が事前に判断できる。ここで、撮像された縞パターン６１２は、エピポーラ線６０９で区切られた領域において、縞パターン６１０が存在しない領域であるから、撮像された縞パターン６１２は計測対象物体の表面で多重反射して撮像されたパターンであると特定する事ができる。よって縞パターンは距離計測の対象から外す事が可能となる。
【００３１】
また、縞パターン６１３は、計測対象物体１０８の表面で多重反射して撮像されたパターンであるが、エピポーラ線６０９で区切られる領域が、パターン光６１０と同一の領域の為、距離計測の対象から外す事はできない。よって、誤った距離計測結果を出力してしまう。以上より、本手法のパターン光は、撮像された縞パターン６１２，６１３のように撮像画像から除去可能なパターンと、除去不可能な縞パターンに分けられる。
【００３２】
つまり撮像画像から縞パターン６１２を除去可能であり、除去不可能な縞パターン６１３は限定的であるため、従来のパターン光よりも（図６（ａ））本実施形態のパターン光が多重反射の影響を軽減できる。ここで、本発明は、撮像部と投影部の位置関係によって定められるエピポーラ拘束に基づいて、撮像画像中のパターンが、計測対象物体の表面で多重反射して撮像されたパターンであるが、計測対象物体の表面で直接反射して撮像されたパターンであるか判断するが、他の手法で計測対象物体の表面で多重反射して撮像されたパターンであるか、計測対象物体の表面で直接反射して撮像されたパターンであるか判断できれば、その手法と組み合わせて判断しても良い。例えば、三次元計測可能な装置を複数配置し、複数配置した三次元計測可能な装置の距離の傾向から、計測対象物体の表面で多重反射して撮像されたパターンであるか、計測対象物体の表面で直接反射して撮像されたパターンであるか判断しても良い。また、計測対象物体の表面で直接反射して撮像されたパターンであるか判断できれば、該当部分のパターンを消光または減光し、再度パターンを投射しても良い。
【００３３】
本実施形態のパターン光生成部１０３は、複数のパターン光を時系列に切り替え投影するためのパターン光も生成可能である。図７を用いて本実施形態のパターン光の一例を説明する。
【００３４】
パターン光生成部１０３が生成するパターン光はパターン群７０１のようなパターンでも良い。パターン群７０１はパターン光７０２〜７０６を用いて撮像空間を随時ニ分割するパターン光である。本発明のパターンはパターン群７０１のようなパターンに対して、パターン光７０２〜７０６何れのパターンをエピポーラ拘束に基づいて一部の光の強度を異なる状態にさせても良いが、図７ではパターン光７０６を分割する例を説明する。パターン光７０６はパターン光４０１のようにエピポーラ線４０４を基準に光の強度を異なる状態にさせている。なお、ここでいうパターン光の強度の変更とは、投影部の有する画素の輝度を変更（減光、消光、増光などを含む）することによって制御される。
【００３５】
ここで図８を用いて、本発明のパターン光生成部１０３から投影するパターンは、複数のパターンを投影する事で、距離計測が可能な範囲を拡大可能であることについて説明する。パターン光生成部１０３から投影するパターンは、図８のパターン光８０１のような、パターン光を投影しても良い。パターン光８０１はパターン光４０１の縞パターン４０３に対してエピポーラ線４０４で区切られる領域において、縞パターン４０３の強度が異なる領域に縞パターン８０２を配置している。このように配置することで、パターン光４０１で距離計測が不可能な領域を、パターン光８０１で補間し、距離計測が可能な範囲を拡大する事が可能である。
【００３６】
図１に戻り、制御部１０４は、パターン光生成部１０３によるパターンの投影タイミングを制御する。また、制御部１０４は、投影部１０２がパターンの投影を開始するタイミングに基づいて、撮像を開始するように撮像部１０１を制御する。
【００３７】
記憶部１０５は、撮像部１０１から取得した撮像画像を記憶するメモリである。そしてその撮像画像を多重反射パターン除去部１０６へ出力する。
【００３８】
多重反射パターン除去部１０６は、記憶部１０５から取得した撮像画像から、多重反射によって生じたパターンを一部もしくは物体形状やパターン光に応じては全て除去する。ここで多重反射によって生じたパターンの除去方法について図６（ｂ）を用いて説明する。
【００３９】
図６（ｂ）の多重反射によって生じたパターン６１１において、除去可能なパターンは６１２のようなエピポーラ線６０９によって分割されたパターン光において計測用パターン６１０が存在しない領域のパターンである。ここで、多重反射によって生じたパターンの除去は撮像画像６０７においてパターン６１２を撮像画像上から削除しても良いし、距離の算出時にパターン６１２が存在する領域を無視して、算出しても良い。
【００４０】
図１に戻り、距離算出部１０７は、多重反射パターン除去部１０６から入力されたパターンに基づいて、撮像部１０１により撮像される縞パターンの位置と、投影部１０２により投影される縞パターンの位置とを対応付ける。そして、対応付けられた縞パターン同士の位置に基づいて三角測量の原理で距離を算出する。
【００４１】
次に、図９のフローチャートを参照して、本実施の形態に係る距離計測装置の処理の手順を説明する。
【００４２】
（ステップＳ９０１）
ステップＳ９０１では、制御部１０４からの制御信号に基づいて、パターン光生成部１０３で生成されたパターン光を投影部１０２から計測対象物体１０８に向けて投影する。
【００４３】
（ステップＳ９０２）
ステップＳ９０２では、制御部１０４からの制御信号を用いて、投影部１０２から投影に同期して撮像部１０１を用いて計測対象物体１０８を撮像する。
【００４４】
（ステップＳ９０３）
ステップＳ９０３では、撮像した画像を記憶部１０５に保存する。
【００４５】
（ステップＳ９０４）
ステップＳ９０４では、パターン光生成部１０３で生成されたパターン光を投影部１０２から全て投影したかどうか（パターン終了）を判断する。投影されていないパターン光が存在したら、ステップＳ９０１に戻る。パターン光生成部１０３で投影されていないパターン光が存在しないのであれば、ステップＳ９０５の処理に進む。
【００４６】
（ステップＳ９０５）
ステップＳ９０５では、記憶部１０５から撮像画像を読み出し、多重反射パターン除去部１０６で、多重反射によって生じたパターンの一部または全てを除去する。
【００４７】
（ステップＳ９０６）
ステップＳ９０６では、多重反射パターン除去部１０６から出力された画像情報を用いて距離算出部１０７で、三角測量の原理で距離を算出する。
【００４８】
（ステップＳ９０７）
ステップＳ９０７では、距離算出部１０７で算出された距離結果を出力する。
【００４９】
以上で図９のフローチャートの各処理が終了する。
【００５０】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、カメラとプロジェクタのエピポーラ拘束に基づいて、計測対象物体に投影するパターン光を領域分割し、該分割されたパターン光を順次投影することにより、多重反射の影響を軽減することができる。
【００５１】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る距離計測装置は、第１の実施形態で説明した距離計測装置１０の構成と比較して、パターン光生成部１０３から投影されるパターン光以外は同様である。したがって、本実施形態に係る距離計測装置のパターン光生成部１０３について、図１０を用いて説明する。
【００５２】
本実施形態に係る距離計測装置のパターン光生成部１０３で生成されるパターン光は、図１０のパターン光１００１のようなパターンである。パターン光１００１はエピポーラ線１００４で分割される領域において、光の波長が異なる１００２と１００３で構成されている。パターン光１００１を投影し、投影部１０２で投影し、計測対象物体１０８で反射された光を撮像部１０１で波長分離を行い記憶部に格納する。撮像部１０１での波長分離の方法は、撮像部１０１に内蔵されている撮像素子上に構成されたカラーフィルターを用いても良いし、撮像部１０１に波長分離の為のプリズムを配置し、波長分離しても良い。また、撮像部１０１を複数配置し、それぞれの撮像部の内部にカラーフィルターを配置し波長分離しても良い。つまり、パターン光１００１を用いる事で、第１の実施形態で説明した図８のパターン光４０１、８０１はパターン光を２枚用いる事で、多重反射の軽減しつつ三次元計測範囲を拡大可能であるが、本実施形態のパターン光は、パターン光１枚で多重反射の軽減しつつ距離計測が可能な範囲を拡大可能である。
【００５３】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、カメラとプロジェクタのエピポーラ拘束に基づいて、計測対象物体に投影するパターン光の領域を領域分割し、該分割された領域のパターン光の波長を変更することで、１つのパターン光の投影でも、多重反射の影響を軽減することができる。なお、必ずしも、分割された領域全ての波長を異なるものにする必要はなく、少なくとも隣接する領域のパターン光の波長を変更することで、本実施形態の効果を奏することができる。
【００５４】
［第３の実施形態］
本実施形態に係る距離計測装置は、第１の実施形態で説明した距離計測装置１０の構成と比較して、パターン光生成部１０３から投影されるパターン以外は同様である。よって、本実施形態に係る距離計測装置のパターン光生成部１０３について、図１１（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
【００５５】
本実施形態に係る距離計測装置のパターン光生成部１０３で生成されるパターン光は、図１１（ａ）のパターン光Ａ１１０２、パターン光Ｂ１１０３のようなパターン光である。ここで、撮像画像１１０１は計測対象物体１１１１を撮像した画像である。ここで、計測対象物体１１１１の撮像は投影部１０２から、一様な光を投影して得た画像でも良いし、計測対象物体１１１１が存在する環境の照明を用いても良い。
【００５６】
次に、撮像画像１１０１撮像された計測対象物体１１１１において、撮像画像の光の強度の情報もしくは、光の波長の情報もしくは、光の偏光の情報もしくは、それらの組み合わせを用いて計測対象物体１１１１を複数の領域に分割する。光の強度の情報もしくは、光の波長の情報もしくは、光の偏光の情報もしくは、その組み合わせの情報を用いて画像の分割する方法は、領域成長法、平均値シフト法、グラフカットなど一般的な公知の画像分割方法が使用できる。分割された領域は１１０４、１１０５、１１０６である。
【００５７】
領域１１０４、１１０５、１１０６のように分割する意図は、多重反射が計測対象物体の面と面との間に生じる現象であることから、計測対象物体を面ごとに分割し処理する事で多重反射を低減する意図がある。
【００５８】
被写体１１１１の概略の形状情報と概略の位置姿勢が既知である場合には、撮像画像１１０１を撮影する必要はなく、パターン光生成部１０３において、概略の形状情報と概略の位置姿勢を用いて被写体１１１１の面を推定することができる。概略の形状情報とは、例えば被写体１１１１のＣＡＤモデルや被写体１１１１表面の三次元座標の集合である。
【００５９】
次に、分割された領域１１０４〜１１０６に対してエピポーラ線１１１０を用いてパターン光の強度を異なる状態する。ここで、各領域に対してエピポーラ線１１１０に従いパターンを定義する。
【００６０】
領域１１０４に対しては、縞パターン１１０７、領域１１０５に対しては、１１０９、領域１１０６に対しては、１１０８が定義される。もちろん、多重反射は複数の面で生じる現象である為、各面に対して、縞パターン１１０７、１１０８、１１０９をそれぞれ独立したパターン光として投影しても良い。パターン光Ａ１１０２のように連続する面、例えば１１０４と１１０５とに対応するパターン光１１０７と１１０９とを同時に投影することを避けた意図は、多重反射の起こりやすい領域は、空間的に近い面である事を利用し、多重反射を軽減可能な面積を向上させる為である。
【００６１】
さらに図１１（ｂ）を用いて本実施形態の効果について説明する。図１１（ｂ）は図１１（ａ）で説明した計測対象物体１１１１に対して、パターン光Ｂ１１０３を投影して撮像した撮像画像１１１２である。さらに、パターン光Ｂ１１０３が投影された計測対象物体１１１１を撮像部１０１によって撮像された縞パターンが１１１４であり、多重反射によって発生したパターンは１１１３である。ここで、エピポーラ線１１１０によって、縞パターン１１０９が照射されるべき撮像画像上での位置は既知のため、多重反射によって発生したパターン１１１３を除去する事ができる。
【００６２】
次に、図１２のフローチャートを参照して、本実施形態に係る距離計測装置の処理の手順を説明する。
【００６３】
（ステップＳ１２０１）
ステップＳ１２０１では、撮像部１０１の画像を制御部１０４に出力し、制御部１０４で撮像画像を撮像画像の光の強度の情報もしくは、光の波長の情報もしくは、光の偏光の情報、またその組み合わせを用いて、図１１（ａ）の１１０４〜１１０６のように複数の領域に分割する。分割された領域の情報に基づいて、図１１（ａ）のパターン光Ａ１１０２、パターン光Ｂ１１０３のようなパターン光をパターン光生成部１０３でパターン光を生成する。
【００６４】
（ステップＳ１２０２）
ステップＳ１２０２では、パターン光生成部は１０３の制御部１０４からの制御信号に基づいて、パターン光生成部１０３で生成されたパターン光を投影部１０２から計測対象物体１０８に向けて投影する。
【００６５】
（ステップＳ１２０３）
ステップＳ１２０３では、さらに、制御部１０４からの制御信号を用いて、投影部１０２から投影に同期して撮像部１０１を用いて計測対象物体１０８を撮像する。
【００６６】
（ステップＳ１２０４）
ステップＳ１２０４では、撮像した画像を記憶部１０５に保存する。
【００６７】
（ステップＳ１２０５）
ステップＳ１２０５では、パターン光生成部１０３で生成されたパターンを投影部１０２から全て投影したかどうか（パターン終了）を判断する。投影されていないパターン光が存在したら、ステップＳ１２０２に戻る。
【００６８】
パターン光生成部１０３で投影されていないパターン光が存在しないのであれば、ステップＳ１２０６の処理に進む。
【００６９】
（ステップＳ１２０６）
ステップＳ１２０６では、記憶部１０５から撮像画像を読み出し、多重反射パターン除去部１０６で、多重反射パターンの一部または全てを除去する。
【００７０】
（ステップＳ１２０７）
ステップステップＳ１２０７では、多重反射パターン除去部１０６から出力された画像情報を用いて距離算出部１０７で、三角測量の原理で距離を算出する。ステップＳ１２０８では距離算出部１０７で算出された距離計測結果を出力する。以上で図１１のフローチャートの各処理が終了する。
【００７１】
また、本発明の距離計測装置は、計測対象物体１１１１の位置姿勢を変更して、図１２のフローチャートの処理を再度実行し、複数回三次元計測しても良い。
【００７２】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、計測対象物体を撮像した撮像画像に基づいて、撮像画像の面を特定し、該特定された面とエピポーラ拘束とに基づいて、計測対象物体に投影するパターン光の領域を領域分割する。本実施形態は、多重反射の影響を軽減することができる。
【００７３】
尚、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（コンピュータプログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００７４】
１０  距離計測装置
１０１  撮像部
１０２  投影部
１０３  パターン光生成部
１０４  制御部
１０５  記憶部
１０６  多重反射パターン除去部
１０７  距離算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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