(57)【要約】  マッピング法は、照明アセンブリ（３０）からの一次スペックルパターンをターゲット領域（４６）内に投射する段階を含んでいる。ターゲット領域内において照明アセンブリからの異なる個々の距離において一次スペックルパターンの複数の基準画像をキャプチャしている。一次スペックルパターンが試験画像内の一次スペックルパターンと最も密接にマッチングしている基準画像を識別するべく、ターゲット領域内において物体（２８）の表面上に投射された一次スペックルパターンの試験画像をキャプチャし、基準画像と比較している。照明アセンブリからの識別された基準画像の距離に基づいて物体の位置を推定している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明アセンブリからの一次スペックルパターンをターゲット領域内に投射する段階と、
前記ターゲット領域内において前記照明アセンブリからの異なる個々の距離において前記一次スペックルパターンの複数の基準画像をキャプチャする段階と、
前記ターゲット領域内において物体の表面上に投射された前記一次スペックルパターンの試験画像をキャプチャする段階と、
前記一次スペックルパターンが前記試験画像内の前記一次スペックルパターンと最も密接にマッチングしている基準画像を識別するべく、前記試験画像を前記基準画像と比較する段階と、
前記照明アセンブリからの前記識別された基準画像の距離に基づいて前記物体の位置を推定する段階と、を有するマッピング法。
【請求項２】
前記物体の三次元（３Ｄ）マップを導出するべく、前記試験画像内の前記物体の複数のエリア上の前記一次スペックルパターンと前記識別された基準画像内の前記一次スペックルパターンとの間の個々のオフセットを見出す段階を有する請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記照明アセンブリからの異なる個々の距離の少なくともいくつかは、前記個々の距離において前記一次スペックルパターンの軸方向の長さを上回る距離だけ軸方向に離隔している請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記試験画像を前記基準画像と比較する段階は、前記試験画像と、前記基準画像の少なくともいくつかの画像のそれぞれとの間における個々の相互相関を演算する段階と、前記試験画像との個々の相互相関において最大の相互相関を具備する前記基準画像を選択する段階と、を有する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記試験画像をキャプチャする段階は、前記物体が移動している際に一連の試験画像をキャプチャする段階を有しており、この場合、前記物体の位置を推定する段階は、前記ターゲット領域内における前記物体の移動を追跡する段階を有する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記物体は、人体の一部であり、この場合に、前記移動を追跡する段階は、前記人体の一部によって実行されたジェスチャーを識別する段階と、前記ジェスチャーに応答してコンピュータアプリケーションに対して入力を提供する段階と、を有する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
一次スペックルパターンをターゲット領域内に投射するべく構成された照明アセンブリと、
前記ターゲット領域内において前記照明アセンブリからの異なる個々の距離における前記一次スペックルパターンの複数の基準画像をキャプチャすると共に、前記ターゲット領域内において物体の表面上に投射された前記一次スペックルパターンの試験画像をキャプチャするべく構成された撮像アセンブリと、
前記一次スペックルパターンが前記試験画像内の前記一次スペックルパターンと最も密接にマッチングしている基準画像を識別するために前記試験画像を前記基準画像と比較すると共に、前記照明アセンブリからの前記識別された基準画像の距離に基づいて前記物体の位置を推定するべく結合されている画像プロセッサと、を有するマッピング装置。
【請求項８】
前記画像プロセッサは、前記物体の三次元（３Ｄ）マップを導出するべく、前記試験画像内の前記物体の複数のエリア上の前記一次スペックルパターンと前記識別された基準画像内の前記一次スペックルパターンとの間の個々のオフセットを見出すべく構成されている請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記照明アセンブリからの異なる個々の距離の少なくともいくつかは、前記個々の距離において前記一次スペックルパターンの軸方向の長さを上回る距離だけ軸方向において離隔している請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１０】
前記画像プロセッサは、前記試験画像と、前記基準画像の少なくともいくつかの画像のそれぞれとの間における個々の相互相関を演算すると共に、前記試験画像との個々の相関において最大の相互相関を具備する前記基準画像を選択するべく構成されている請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１１】
前記撮像アセンブリは、前記物体が移動している際に一連の試験画像をキャプチャするべく構成されており、この場合に、前記画像プロセッサは、前記ターゲット領域内における前記物体の移動を追跡するために前記試験画像を処理するべく構成されている請求項７又は８に記載の装置。
【請求項１２】
前記物体は、人体の一部であり、この場合に、前記画像プロセッサは、前記人体の一部によって実行されたジェスチャーを識別すると共に、前記ジャスチャーに応答してコンピュータアプリケーションに対して入力を提供するべく構成されている請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
プログラム命令が保存されているコンピュータ可読媒体を有するコンピュータソフトウェアプロダクトにおいて、
前記命令は、コンピュータによって読み取られた際に、
照明アセンブリによってターゲット領域内に投射された一次スペックルパターンの複数の基準画像を受け取る段階であって、この場合に、前記基準画像は、前記ターゲット領域内において前記照明アセンブリからの異なる個々の距離においてキャプチャされる、受取段階と、
前記ターゲット領域内において物体の表面上に投射された前記一次スペックルパターンの試験画像を受け取る段階と、
前記一次スペックルパターンが前記試験画像内の前記一次スペックルパターンと最も密接にマッチングする基準画像を識別するべく、前記試験画像を前記基準画像と比較する段階と、
前記照明アセンブリからの前記識別された基準画像の距離に基づいて前記物体の位置を推定する段階と、を前記コンピュータに実行させる、コンピュータソフトウェアプロダクト。
【請求項１４】
前記命令は、前記物体の三次元（３Ｄ）マップを導出するべく、前記試験画像内の前記物体の複数のエリア上の前記一次スペックルパターンと前記識別された基準画像内の前記一次スペックルパターンの間の個々のオフセットを見出す段階を前記コンピュータに実行させる請求項１３に記載のプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、三次元（３Ｄ）物体をマッピングする方法及びシステムに関するものであり、更に詳しくは、スペックルパターンを使用した光学測距に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コヒーレントな光ビームが拡散器を通過して表面上に投射された際には、表面上に一次スペックルパターンが観察可能である。一次スペックルは、拡散ビームの異なる成分の間における干渉によって発生する。尚、この「一次スペックル」という用語は、本特許出願及び請求項においては、物体の粗い表面からのコヒーレント光の拡散反射によって発生する二次スペックルと区別する意味において使用されている。
【０００３】
ハート（Hart）は、中華民国特許第５２７５２８号（ＴＷ５２７５２８Ｂ）及び米国特許出願第０９／６１６，６０６号（ＵＳ０９／６１６，６０６）において高速３Ｄ撮像システムにおけるスペックルパターンの使用法について記述しており、この開示内容は、本引用により、本明細書に包含される。スペックルパターンを物体上に投射し、この結果得られたパターンの画像を複数の角度から取得している。これらの画像を画像相関法を使用して局所的に相互相関させ、且つ、相対的なカメラの位置情報を使用して表面を解像することにより、それぞれの局所相関領域の三次元座標を算出している。
【０００４】
別のスペックルに基づいた３Ｄ撮像法は、ハンター（Hunter）他によって米国特許第６，１０１，２６９号（ＵＳ６，１０１，２６９）に記述されており、この開示内容は、本引用により、本明細書に包含される。ランダムスペックルパターンを３Ｄ表面上に投射し、これを複数のカメラによって撮像することにより、複数の二次元デジタル画像を取得している。これらの二次元画像を処理して表面の三次元の特徴を取得している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当技術分野において既知のスペックルに基づいた３Ｄマッピング法は、一般に、物体上に投射されたスペックルパターンの画像と基準表面上の同一のスペックルパターンの画像の間における相互相関の演算に基づいている。局所的な相互相関のピークの位置が、基準表面に対する物体表面上の地点の変位を示している。従って、これらの方法は、スペックルパターンが、照明源から一定範囲の距離にわたって相対的に不変であることを必要としており、従って、これらの方法は、十分に強力な相互相関のピークを検出可能であるこの範囲内においてのみ、有効な３Ｄマッピング能力を有することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一方、本発明の実施例は、供給源からの距離との間におけるスペックルパターンの無相関を使用することにより、測距を実行している。スペックルパターンの基準画像を基準表面上において照明源からの異なる距離の範囲においてキャプチャしている。次いで、物体上のスペックルパターンと最も強力に相関している基準パターンを識別するべく、且つ、従って、その範囲内における物体の位置を推定するべく、物体上に投射されたスペックルパターンの画像を様々な基準画像と比較している。次いで、必要に応じて、物体上のスペックルパターンと識別された基準パターンの間の局所的な相互相関を使用することにより、物体表面の正確な３Ｄマッピングを実行している。
【０００７】
従って、本発明の一実施例によれば、マッピング法が提供されており、この方法は、照明アセンブリからの一次スペックルパターンをターゲット領域内に投射する段階と、ターゲット領域内において照明アセンブリからの異なる個々の距離において一次スペックルパターンの複数の基準画像をキャプチャする段階と、ターゲット領域内において物体の表面上に投射された一次スペックルパターンの試験画像をキャプチャする段階と、一次スペックルパターンが試験画像内の一次スペックルパターンに最も密接にマッチングしている基準画像を識別するべく、試験画像を基準画像と比較する段階と、照明アセンブリからの識別された基準画像の距離に基づいて物体の位置を推定する段階と、を含んでいる。
【０００８】
開示されている一実施例においては、本方法は、物体の三次元（３Ｄ）マップを導出するべく、試験画像内の物体の複数のエリア上の一次スペックルパターンと識別された基準画像内の一次スペックルパターンの間の個々のオフセットを見出す段階を含んでいる。
【０００９】
通常、照明アセンブリからの異なる個々の距離の少なくともいくつかは、個々の距離において一次スペックルパターンの軸方向の長さを上回る距離だけ軸方向において離隔している。
【００１０】
いくつかの実施例においては、試験画像を基準画像と比較する段階は、試験画像と、基準画像の少なくともいくつかの画像のそれぞれとの間における個々の相互相関を演算する段階と、試験画像との個々の相互相関において最大の相互相関を具備する基準画像を選択する段階と、を含んでいる。
【００１１】
開示されている一実施例においては、試験画像をキャプチャする段階は、物体が移動する際に一連の試験画像をキャプチャする段階を含んでおり、物体の位置を推定する段階は、ターゲット領域内の物体の移動を追跡する段階を含んでおり、この場合に、物体は、人体の一部であり、且つ、この場合に、移動を追跡する段階は、人体の一部によって実行されたジェスチャを識別する段階と、このジェスチャーに応答してコンピュータアプリケーションに対して入力を提供する段階を含んでいる。
【００１２】
又、本発明の一実施例によれば、マッピング装置が提供されており、この装置は、一次スペックルパターンをターゲット領域内に投射するべく構成された照明アセンブリと、ターゲット領域内において照明アセンブリから異なる個々の距離において一次スペックルパターンの複数の基準画像をキャプチャすると共に、ターゲット領域内において物体の表面上に投射された一次スペックルパターンの試験画像をキャプチャするべく構成された撮像アセンブリと、一次スペックルパターンが試験領域内の一次スペックルパターンと最も密接にマッチングしている基準画像を識別するために試験画像を基準画像と比較すると共に、照明アセンブリからの識別された基準画像の距離に基づいて物体の位置を推定するべく結合されている画像プロセッサと、を含んでいる。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、プログラム命令が保存されているコンピュータ可読媒体を含むコンピュータソフトウェアプロダクトが更に提供されており、これらの命令は、コンピュータによって判読された際に、照明アセンブリによってターゲット領域内に投射された一次スペックルパターンの複数の基準画像を受け取る段階であって、この場合に、基準画像は、ターゲット領域内において照明アセンブリからの異なる個々の距離においてキャプチャされている、受取段階と、ターゲット領域内において物体の表面上に投射された一次スペックルパターンの試験画像を受け取る段階と、一次スペックルパターンが試験画像内の一次スペックルパターンと最も密接にマッチングする基準画像を識別するべく試験画像を基準画像と比較する段階と、照明アセンブリからの識別された基準画像の距離に基づいて物体の位置を推定する段階と、をコンピュータに実行させている。
【００１４】
本発明については、添付の図面との関連において、その実施例に関する以下の詳細な説明を参照することにより、更に十分に理解することができよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の一実施例による３Ｄ測距及びマッピングシステム２０を絵で示した概略図である。システム２０は、スペックル撮像装置２２を有しており、これは、一次スペックルパターンを生成して物体２８上に投射すると共に、物体上に出現した一次スペックルパターンの画像をキャプチャしている。装置２２の設計及び動作の詳細については、以下の図面に示されており、これらの図面を参照して後述することとする。システム２０の理論及び動作のその他の側面については、本特許出願の譲受人に譲渡された２００６年３月１４日付けで出願された国際特許出願第ＩＬ２００６／０００３３５号（ＰＣＴ／ＩＬ２００６／０００３３５）に記述されており、この開示内容は、本引用により、本明細書に包含される。
【００１６】
画像プロセッサ２４は、物体２８の位置を判定すると共に、物体の３Ｄ測距及びマッピングを実行するべく、装置２２によって生成された画像データを処理している。尚、本特許出願及び請求項において使用されている「３Ｄ測距」という用語は、３Ｄ座標フレーム内において所与の座標の原点から物体の位置までの距離を測定又は推定することを意味している。「３Ｄマップ」という用語は、物体の表面を表す３Ｄ座標の組を意味している。画像データに基づいたこのようなマップの導出を「３Ｄ再構築」と呼ぶことも可能である。
【００１７】
物体の位置を判定すると共に、このような再構築を実行している画像プロセッサ２４は、汎用コンピュータプロセッサから構成可能であり、これは、後述する機能を実行するべくソフトウェアにおいてプログラムされている。このソフトウェアは、例えば、ネットワーク上において電子的な形態でプロセッサ２４にダウンロード可能であり、或いは、この代わりに、光学的、磁気的、又は電子的なメモリ媒体などの実体のある媒体上において提供することも可能である。或いは、この代わりに、又は、これに加えて、画像プロセッサの機能のいくつか又はすべてをカスタム又はセミカスタム集積回路又はプログラム可能なデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの専用のハードウェアにおいて実装することも可能である。尚、図１には、プロセッサ２４が、一例として、撮像装置２２とは別個のユニットとして示されているが、プロセッサ２４の処理機能のいくつか又はすべては、撮像装置のハウジング内又はさもなければ撮像装置と関連付けられた適切な専用の回路によって実行することも可能である。
【００１８】
プロセッサ２４によって生成された３Ｄ情報は、様々な異なる目的に使用可能である。例えば、３Ｄマップをディスプレイ２６などの出力装置に送信し、この出力装置より、物体の擬似３Ｄ画像を表示可能である。図１に示されている例においては、物体２８は、対象物の本体のすべて又は（手などの）一部から構成されている。この場合には、システム２０を使用することにより、ジェスチャーに基づいたユーザーインターフェイスを提供可能であり、この場合には、装置２２によって検出されたユーザーの動きにより、マウス、ジョイスティック、又はその他のアクセサリなどの触覚的なインターフェイス要素の代わりに、ゲームなどの対話型のコンピュータアプリケーションを制御している。或いは、この代わりに、システム２０は、３Ｄ座標プロファイルを必要としている実質的にあらゆるアプリケーションにおけるその他のタイプの物体の測距及びマッピングに使用することも可能である。
【００１９】
図２は、本発明の一実施例による装置２２の概略平面図である。照明アセンブリ３０は、通常はレーザーであるコヒーレントな光源３４と、拡散器３６と、を有している（本特許出願の文脈における「光」という用語は、赤外線及び紫外線、並びに、可視光を含むあらゆる種類の光学放射を意味している）。供給源３４によって放射された光のビームは、拡散器を通過し、ビームスプリッタ４４によって反射された後に、物体２８が配置されているターゲット領域４６を照射している。画像キャプチャアセンブリ３２は、物体２８上に投射されたスペックルパターンの画像をキャプチャしている。画像キャプチャアセンブリ３２は、対物オプティクス３８を有しており、これは、画像を画像センサ４０上に合焦している。通常、センサ４０は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳに基づいた画像センサアレイなどの検出器要素４２のアレイから構成されている。
【００２０】
説明の簡潔性及び利便を考慮し、図２には、照明アセンブリ及び画像キャプチャアセンブリ３２の光学軸が同一直線上にあるものとして示されている。この種の構成は、後述するスペックルの無相関に基づいた種類の測距に好適である。一方、スペックルの相互相関に基づいた３Ｄ再構築は、一般に、三角測量を使用しており、この場合、撮像の軸は、通常、照明軸との関係において変位している。この種の構成は、例えば、前述の国際特許出願第ＩＬ２００６／０００３３５号（ＰＣＴ／ＩＬ２００６／０００３３５）に示されている。無相関に基づいた測距の原理は、この種の同一直線上にないシステムにおいても同様に適用可能である。
【００２１】
以下の説明においては、ｚ軸は、画像キャプチャアセンブリ３２の光軸によって定義されるものと仮定している。原点は、図２に示されているように、オプティクス３８の入射瞳孔、又は、等価的に、拡散器３６の表面に位置するものとしている。レーリー（Rayleigh）距離を上回る物体の距離ｚobjにおいては、スペックルパターンは、軸方向における平均長Δｚ＝（ｚobj／ｗ0）2λを具備しており、ここで、λは、波長であり、ｗ0は、供給源３４によって拡散器３６上に形成されるスポットのサイズである（画像キャプチャアセンブリ３２に起因した二次スペックルを無視することができるように、オプティクスの瞳孔直径は、ｗ0よりも格段に大きいものと仮定されている）。Δｚを下回る距離だけ軸方向において隔離した位置の場合には、ｚ軸に対する角度の関数としての一次スペックルパターンは、ｚとの関係において実質的に不変である。換言すれば、Δｚを下回る距離だけ互いに軸方向に変位した領域４６内の表面上に投射されたスペックルパターンは、（必要な横方向のシフト及びスケーリング動作が適用された状態において）大きな相互相関を具備することになる。これらのスペックルパターンを検知及び処理するべく、画像キャプチャアセンブリ３２は、少なくともΔｚの深さにわたって合焦する能力を有する必要がある。
【００２２】
一方、Δｚを上回る領域４６内の軸方向の距離においては、スペックルの角度形状は、ランダムに変化している。従って、Δｚを上回る距離だけ軸方向において隔離した表面上の個々のスペックルパターンは、相関しないことになる。換言すれば、照明アセンブリ３０から様々な距離におけるスペックルパターンは、Δｚを下回る短い距離においては、高度に相関しており、Δｚを上回る大きな距離においては、無相関状態となる。
【００２３】
図３は、本発明の一実施例による照明アセンブリ３０からの様々な距離におけるスペックルパターンの間における相互相関を概略的に示すプロットである。このプロットの場合には、投射されたスペックルパターンの基準画像を、図２のｚ1、ｚ2、ｚ3、…、とマーキングされた基準位置におけるものなどのように、原点からの様々な個々の距離における一連のプレーンにおいてキャプチャしている（Δｚを意図的に小さな値に設定している図３の根拠となった実験においては、基準プレーンは、５ｍｍだけ離隔していた）。次いで、スペックルパターンの試験画像を原点からの様々な距離において（この実験の場合には、平坦であってもよい）物体上においてキャプチャし、それぞれの試験画像と基準画像のそれぞれのものとの間において相互相関を演算している。
【００２４】
図３に示されているように、試験画像内及び基準画像内のスペックルバターンの間における大きな相関は、対角線に沿ってのみ、即ち、略等しい試験プレーン及び基準プレーンの距離において見出されている。対角線から外れた試験／基準画像ペアは、非常に小さな値の相互相関を示している。従って、ターゲット領域４６内の未知の位置における物体の試験画像と基準画像のそれぞれの画像間の相互相関を演算することにより、照明アセンブリからの物体の距離の範囲を判定可能である。この距離計測の分解能は、スペックルの長さΔｚに略等しくなっている。計測誤差は、ε＝Δｚ／ｚobj＝（ｚobj／ｗ02）λによって付与される。
【００２５】
図２に示されている例を再度参照すれば、Δｚが、隣接する基準距離ｚ1、ｚ2、ｚ3、…、の間の距離に略等しいと仮定した場合には、位置ｚAにおける物体２８上のスペックルパターンは、ｚ2においてキャプチャされたスペックルパターンの基準画像と相関することになる。一方、ｚBにおける物体上のスペックルパターンは、ｚ3における基準画像と相関することになる。これらの相関計測値は、原点からの物体の概略的な距離を付与している。次いで、物体を三次元においてマッピングするべく、プロセッサ２４は、最も密接なマッチングを付与する基準画像との間における局所的な相互相関を使用可能である。
【００２６】
図４は、本発明の一実施例による３Ｄ測距及びマッピング法を概略的に示すフローチャートである。以下においては、わかりやすくするべく、図１及び図２に示されているシステム２０を参照し、この方法について説明することとする。但し、この方法は、「背景技術」の節において引用した参考文献又は前述の国際特許出願第ＩＬ２００６／０００３５５号（ＰＣＴ／ＩＬ２００６／０００３５５）に記述されているものなどのその他の種類のスペックルに基づいた撮像システムにも同様に適用可能である。
【００２７】
物体の測距及び撮像の準備作業の際には、基準キャプチャ段階５０において、撮像装置２２を作動させることにより、一連の基準スペックル画像をキャプチャしている。このためには、例えば、ｚ1、ｚ2、ｚ3、…、などのｚ軸に沿った原点からの一連の異なる既知の基準距離に平坦な表面を配置可能であり、この結果、撮像アセンブリ３２により、それぞれの距離において照明アセンブリ３０によって表面上に投射されたスペックルパターンの対応する画像をキャプチャしている。通常、基準距離の間の離隔幅は、軸方向のスペックルの長さ以下になっている。尚、図２においては、ｚ1、ｚ2、ｚ3、．．．は、略等しく離隔しているが、この代わりに、離隔幅を距離に伴って増大させることも可能である。
【００２８】
試験キャプチャ段階５２において、物体２８をターゲット領域４６内に導入し、装置２２により、物体の表面上に投射されたスペックルパターンの試験画像をキャプチャしている。次いで、測距段階５４において、プロセッサ２４は、試験画像と基準画像のそれぞれの画像間における相互相関を演算している。図２に示されている同軸型の構成においては、基準画像に対する試験画像内のスペックルパターンの相対的なシフト又はスケーリングの調節を伴うことなしに相互相関を演算可能であろう。一方、前述のＰＣＴ特許出願に示されているものなどの非同軸型の構成においては、それぞれの基準画像に対する試験画像のいくつかの異なる横断方向（Ｙ方向）のシフトについて、且つ、恐らくは、複数の異なるスケーリングファクタについて、相互相関を演算することが望ましいであろう。これらの調節は、その測距及びマッピングシステムの特定の構成に依存しており、且つ、当業者には、明らかであろう。
【００２９】
プロセッサ２４は、試験画像との間に最大の相互相関を具備しており、且つ、従って、装置２２の照明アセンブリ３０からの物体２８の距離が、その特定の基準画像の基準距離に略等しい基準画像を識別している。物体の概略的な位置のみを必要としている場合には、本方法は、この時点において終了可能である。
【００３０】
この代わりに、プロセッサ２４は、再構築段階５６において、物体２８の３Ｄマップを再構築することも可能である。このために、プロセッサは、通常、試験画像内の物体表面上の異なる地点におけるスペックルパターンと、試験画像との間において最大の相互相関を具備していると段階５４において識別された基準画像内のスペックルパターンの対応するエリアの間の局所的なオフセットを計測している。次いで、プロセッサは、これらのオフセットに基づいて三角測量を使用し、これらの物体の地点のｚ座標を判定している。これらの目的に使用可能である方法については、前述のＰＣＴ特許出願及び先程引用したその他の参照文献に記述されている。但し、段階５４における測距と段階５６における３Ｄ再構築を組み合わせることにより、システム２０は、スペックルに基づいた三角測量のみによって一般的に実現可能であるものよりもｚ方向における格段に大きな範囲にわたって正確な３Ｄ再構築を実行可能である。
【００３１】
ターゲット領域４６内における物体２８の動きを追跡するべく、段階５２〜段階５６を継続的に反復可能である。このために、装置２２は、物体が移動している際に一連の試験画像をキャプチャしており、プロセッサ２４は、物体の３Ｄ移動を追跡するべく、段階５４を反復しており、また任意選択により段階５６も反復している。物体が以前の繰り返しから過剰に遠くに移動していないと仮定することにより、段階５４において、基準画像のいくつかの画像の関係において相関を演算することも可能である。
【００３２】
以上において説明した実施例には、特定の構成における特定のタイプの光学及び撮像装置を使用しているが、本発明の原理は、同様に、一次スペックルパターンを投射及び撮像するその他の構成において同様に適用することも可能である。例えば、（図示されてはいない）本発明の別の実施例においては、図２の構成のように物体表面から反射したスペックルパターンではなく、物体を透過したスペックルパターンを撮像することにより、透明な物体の厚さを計測している。
【００３３】
従って、前述の実施例は、一例として引用されたものであり、本発明は、本明細書に具体的に図示及び説明されているものに限定されないことを理解されたい。むしろ、本発明の範囲は、以上の説明を参照することによって当業者が想起し、且つ、従来技術に開示されてはいない前述の様々な特徴の組み合わせ及びサブ組み合わせの両方と、その変形及び変更をも含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例による３Ｄ測距及びマッピングシステムを絵で示す概略図である。
【図２】本発明の一実施例によるスペックル撮像装置の概略平面図である。
【図３】本発明の一実施例による照明アセンブリからの異なる距離におけるスペックルパターンの間の相互相関を概略的に示すプロットである。
【図４】本発明の一実施例による３Ｄ測距及びマッピング法を概略的に示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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