(57)【要約】【課題】ターゲットの表面側と裏面側とのいずれの側からの計測によっても、同じターゲット座標を得ることができ、厚み分の補正を行う必要のないターゲット座標の取得方法を提供すること。【解決手段】３次元計測におけるターゲット座標の取得方法であって、貫通する穴１２が設けられたターゲットＴＧを撮影手段によって互いに異なる複数の撮影位置から撮影し、各撮影位置から延びてターゲットの穴を透過する複数の視線束ＬＳの交点から求まる３次元位置ＰＴ１をターゲット座標ＴＺとする。【選択図】      図２
2006329817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元計測におけるターゲット座標の取得方法であって、
貫通する穴が設けられたターゲットを撮影手段によって互いに異なる複数の撮影位置から撮影し、各撮影位置から延びて前記ターゲットの穴を透過する複数の視線の交点から求まる３次元位置を前記ターゲット座標とする、
ことを特徴とする３次元計測におけるターゲット座標の取得方法。
【請求項２】
前記ターゲットに識別マークを付しておき、前記撮影手段により得られた前記識別マークの画像から識別コードを生成し、生成した識別コードを当該ターゲットにより得られたターゲット座標についての識別コードとする、
請求項１記載の３次元計測におけるターゲット座標の取得方法。
【請求項３】
前記ターゲットは、板状体に前記穴が設けられ、その表面側および裏面側の両方にそれぞれ識別マークが付されており、
前記ターゲットを表面側および裏面側から撮影し、表面側および裏面側それぞれの識別マークから得られた２つの識別コードに基づいて、当該ターゲットにより得られた２つのターゲット座標が同一の座標位置についてのものであるとの対応付けを行う、
請求項２記載の３次元計測におけるターゲット座標の取得方法。
【請求項４】
前記撮影手段により得られた前記穴の形状を示す画像から識別コードを生成し、生成した識別コードを当該ターゲットにより得られたターゲット座標についての識別コードとする、
請求項１記載の３次元計測におけるターゲット座標の取得方法。
【請求項５】
３次元計測におけるターゲット座標の取得装置であって、
貫通する穴が設けられたターゲットと、
前記ターゲットを互いに異なる複数の撮影位置から撮影する撮影手段と、
前記撮影手段の各撮影位置から延びて前記ターゲットの穴を透過する複数の視線の交点から求まる３次元位置の座標をターゲット座標として算出する演算手段と、
を有することを特徴とする３次元計測におけるターゲット座標の取得装置。
【請求項６】
３次元計測におけるターゲット座標の取得に用いられるターゲットであって、
板状の本体と、
前記本体を貫通するように設けられた穴と、
を有し、
前記本体は、少なくとも前記穴の内周面および周縁部が、全拡散性を有した同一の表面処理状態とされてなる、
ことを特徴とする３次元計測におけるターゲット座標の取得に用いられるターゲット。
【請求項７】
前記穴の表面側および裏面側における正面視の形状は、円形、楕円形、または正２ｎ角形（但しｎは２以上の自然数）のいずれかであり、
前記穴の断面形状は矩形である、
請求項５記載の３次元計測におけるターゲット座標の取得に用いられるターゲット。
【請求項８】
前記穴の周面の形状はナイフエッジ形状である、
請求項５記載の３次元計測におけるターゲット座標の取得に用いられるターゲット。
【請求項９】
前記穴の表面側および裏面側における正面視の形状は、円形または楕円形であり、
前記穴の周面の形状はアール状である、
請求項５記載の３次元計測におけるターゲット座標の取得に用いられるターゲット。
【請求項１０】
前記本体の表面側および裏面側における前記穴の周縁部に、それぞれ識別マークが付されてなる、
請求項６ないし９のいずれかに記載の３次元計測におけるターゲット座標の取得に用いられるターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元計測におけるターゲット座標の取得方法および装置、並びにそれに用いられるターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物体の３次元形状データを取得するために、しばしば非接触による３次元計測が行われる。３次元計測には、レンズ焦点法やステレオ画像法などの受動型と、光レーダ法や光投影法などの能動型とがある。ステレオ画像法では、例えばカメラによって互いに異なる複数の位置から対象物体を撮影し、得られた複数の画像から三角測量の原理によって、対象物体上の各点の３次元座標を算出する。対象物体の写真を撮影して３次元座標を求めるので写真測量法とも呼ばれる。また、光投影法では、対象物体に対して検出光を投射し、対象物体からの反射光を撮像素子で受光する。検出光としてスリット光を用いたものがスリット光投影法（光切断法ともいう）である。スリット光投影法では、スリット光を偏向して対象物体を光学的に走査し、対象物体の表面形状に基づくスリット光の変形の程度から、三角測量の原理によって対象物体上の各点の３次元座標を算出する。
【０００３】
さて、１つの対象物体についての完全な３次元形状データを得るには、その対象物体に対して複数回の３次元計測を行い、得られた複数の３次元形状データを繋ぎ合わせて統合する必要がある。３次元形状データの繋ぎ合わせの際の位置合わせのために、その基準となるターゲット座標が取得される。特に例えば板金加工された薄物についての３次元形状データを得るためには、表面側の３次元形状データと裏面側の３次元形状データとを位置合わせするために、対象物体の外周上の点またはそれよりも外側の点のターゲット座標を取得する必要がある。
【０００４】
３次元計測におけるターゲット座標の取得方法として、対象物体の周囲を保持するフレームに３つのターゲット（マーカー）を形成し、この３つのターゲットを対象物体の表面とともにカメラで撮影し、撮影した画像からターゲット座標を算出して取得することを本出願人は先に提案した（特許文献１）。
【０００５】
すなわち、図１３（Ａ）に示すように、特許文献１のターゲットＴＧＪは、平面板状体８０に正面視円形の穴８１が形成されている。写真撮影によって得られた穴の表面側のエッジ８１ｅの円形の画像に基づいて、その中心点ＴＰＪ１の座標がターゲット座標として求められる〔図１３（Ｂ）〕。穴の裏面側についても、同様に中心点ＴＰＪ２の座標がターゲット座標として求められる。
【０００６】
なお、ターゲットとして円柱状体を用い、その中心に円柱状の穴を設けたものも提案されている。また、穴を設けることなく、平面板状体の両面に円形のシールを貼ったターゲットも用いられている。
【特許文献１】特開２００３ー８３７３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上に述べた特許文献１のターゲット座標の取得方法では、円形の穴８１の直径が小さいほど中心点ＴＰＪ１，２の座標が正確に求められる。しかし、従来の方法では、ターゲットに設けられた穴のエッジ８１ｅに基づいて、その中心点ＴＰＪ１，２の座標を求めるので、ターゲットの表面側と裏面側とではその厚みの分だけターゲット座標に差異が生じる。そのため、表面側と裏面側とで得られた２つのターゲット座標に基づいて、厚みを補正した正確なターゲット座標をあらためて求めるための補正演算が必要があった。
【０００８】
また、平面板状体の両面に円形のシールを貼ったターゲットを用いた場合も、平面板状体の厚みによって、表面側と裏面側とでターゲット座標に差異が生じる。
【０００９】
また、表面の一方の面のみがターゲットとして機能するものを用いた場合には、表面側を撮影した後にそのターゲットを反転させてから裏面側を撮影しなければならず、撮影に手間がかかるとともに、ターゲットの回転によってターゲット座標に誤差が生じ易いという問題がある。
【００１０】
また従来のターゲットでは、表面側と裏面側とで得られた２つのターゲット座標の互いの対応付けを自動で行うことができないという問題もある。
【００１１】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、ターゲットの表面側と裏面側とのいずれの側からの計測によっても、同じターゲット座標を得ることができ、厚み分の補正を行う必要のないターゲット座標の取得方法および装置、並びにそれに用いられるターゲットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る方法は、３次元計測におけるターゲット座標の取得方法であって、貫通する穴が設けられたターゲットを撮影手段によって互いに異なる複数の撮影位置から撮影し、各撮影位置から延びて前記ターゲットの穴を透過する複数の視線または視線束の交点から求まる３次元位置を前記ターゲット座標とする。
【００１３】
好ましくは、前記ターゲットに識別マークを付しておき、前記撮影手段により得られた前記識別マークの画像から識別コードを生成し、生成した識別コードを当該ターゲットにより得られたターゲット座標についての識別コードとする。
【００１４】
また、前記ターゲットは、板状体に前記穴が設けられ、その表面側および裏面側の両方にそれぞれ識別マークが付されており、前記ターゲットを表面側および裏面側から撮影し、表面側および裏面側それぞれの識別マークから得られた２つの識別コードに基づいて、当該ターゲットにより得られた２つのターゲット座標が同一の座標位置についてのものであるとの対応付けを行う。
【００１５】
また、前記撮影手段により得られた前記穴の形状を示す画像から識別コードを生成し、生成した識別コードを当該ターゲットにより得られたターゲット座標についての識別コードとする。
【００１６】
本発明に係る装置は、３次元計測におけるターゲット座標の取得装置であって、貫通する穴が設けられたターゲットと、前記ターゲットを互いに異なる複数の撮影位置から撮影する撮影手段と、前記撮影手段の各撮影位置から延びて前記ターゲットの穴を透過する複数の視線または視線束の交点から求まる３次元位置の座標をターゲット座標として算出する演算手段とを有する。
【００１７】
本発明に係るターゲットは、板状の本体と、前記本体を貫通するように設けられた穴と、を有し、前記本体は、少なくとも前記穴の内周面および周縁部が、全拡散性を有した同一の表面処理状態とされてなる。
【００１８】
好ましくは、前記穴の表面側および裏面側における正面視の形状は、円形、楕円形、または正２ｎ角形（但しｎは２以上の自然数）のいずれかであり、前記穴の断面形状は矩形である。
【００１９】
また、前記穴の周面の形状はナイフエッジ形状である。また、前記穴の表面側および裏面側における正面視の形状は、円形または楕円形であり、前記穴の周面の形状はアール状である。また、前記本体の表面側および裏面側における前記穴の周縁部に、それぞれ識別マークが付されてなる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、ターゲットの表面側と裏面側とのいずれの側からの測定によっても、同じターゲット座標を得ることができる。したがって厚み分の補正を行うことなく正確なターゲット座標を得ることができる。
【００２１】
また、請求項４の発明によると、穴の形状によってターゲット座標を識別することができ、特別な識別マークを付すことなくターゲット座標の識別を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本発明の実施形態に係る３次元形状データの取得のための装置１の概略を示す図、図２はターゲット座標の取得方法を説明するための図、図３はターゲットＴＧを示す斜視図および断面図、図４は識別マークＭＫと識別コードとの対応の例を示す図である。
【００２３】
図１において、対象物体Ｑの３次元形状データを得るために、カメラＣＭ１によって対象物体Ｑを複数回にわたって撮影する。この例において、対象物体Ｑは自動車のドアであり、カメラＣＭ１を種々の撮影位置ＣＰ１，２…に移動し、ドアの表面側および裏面側の両方とも複数回の撮影を行う。カメラＣＭとして、デジタルの静止画像データを得るデジタルカメラ、動画像を得るデジタルビデオカメラ、その他の種々のカメラを用いることが可能である。なお、図においては１つのカメラＣＭ１を移動して撮影するように示されている。複数台のカメラを使用することも可能であるが、その場合にはカメラ間の誤差を補正する必要があるので、１台のカメラで撮影する方が好ましい。また、２回の撮影ではなくそれ以上の回数の撮影を行ってもよい。これら複数回の撮影によって得られた画像（２次元画像）に基づいて、演算装置ＥＳは写真測量の原理によって３次元形状データを生成する。３次元形状データを生成するための具体的な手法については、公知の種々の手法を適用することができる。また、３次元形状データの取得のためには、カメラＣＭを用いた写真測量によるのでなく、能動型の３次元計測機（３次元デジタイザ）を用いるなど、種々の機器を用いることが可能である。
【００２４】
さて、対象物体Ｑの表面側の３次元形状データと裏面側の３次元形状データとを繋ぎ合わせるために、位置合わせの基準となるターゲット座標が必要である。ターゲット座標を取得するために、対象物体Ｑの外形の周囲に複数のターゲットＴＧが取り付けられている。
【００２５】
図３に示すように、ターゲットＴＧは、正面視が矩形の板状体１１の中央に、円柱状に貫通する穴１２が設けられたものである。板状体１１の表面側および裏面側の両方において、穴１２の周囲にそれぞれ識別マークＭＫ１，２が貼り付けられている。
【００２６】
穴１２は、金属、合成樹脂、木材、またはその他の材料からなり、穴１２の内周面を含めた板状体１１の表面の全体が、全拡散性を有した同一の表面処理状態とされている。全拡散性を有した表面処理の例として、全拡散性の高い塗料を塗布すること、蛍光塗料を塗布すること、または梨子地処理や艶消し処理を行うことなどがある。また、ガラスビーズを含んだ樹脂層を形成して再帰反射が行われるようにしてもよい。なお、板状体１１の表面の全体ではなく、穴１２の内周面およびその周縁部についてのみ、全拡散性を有した表面処理を施してもよい。
【００２７】
識別マークＭＫは、当該ターゲットＴＧから得られるターゲット座標を識別しまたは特定するためのものである。すなわち、カメラＣＭで撮影した識別マークＭＫの画像から識別コードＳＣが生成され、生成された識別コードＳＣが、当該ターゲットＴＧにより得られたターゲット座標についての識別コードＳＣとされる。識別マークＭＫは、薄いフィルム状のシートからなり、その裏面が接着剤または粘着剤などによって板状体１１の表面に貼り付けられている。識別マークＭＫの表面は、板状体１１の地肌と十分に区別できる状態に仕上げられている。例えば、板状体１１と異なる色、または板状体１１の表面状態と異なる状態となっている。また、識別マークＭＫは、フィルム状のシート以外でも形成可能であり、板状体１１の表面にガラスビースを直接に塗布したり、金属膜を蒸着したりしてもよい。
【００２８】
識別マークＭＫは、図４に示すように、円環状の全部または一部で構成され、その円周の長さによってコード化された４ビットのコードである。つまり、この例では、全周が「１」、３／４周が「２」、半周が「３」、１／４周２つが「４」、１／４周１つが「５」に、それぞれ対応する。なお、これ以外の種々のコード化手法を用いてもよい。
【００２９】
そして、本実施形態では、表面側の識別マークＭＫ１と裏面側の識別マークＭＫ２とは、互いに同じ識別コードＳＣとなるように選定されている。したがって、１つのターゲットＴＧを表面側および裏面側から撮影した場合に、表面側および裏面側それぞれの識別マークＭＫ１，２から得られた２つの識別コードＳＣに基づいて、当該ターゲットＴＧにより得られた２つのターゲット座標が同一の座標位置についてのものであるとの対応付けを自動で行うことができる。
【００３０】
なお、表面側と裏面側とに任意の識別コードＳＣとなる識別マークＭＫをそれぞれ付しておき、かつそれら表裏における識別コードＳＣの対応関係を示す情報を格納した記憶媒体を演算装置ＥＳに内蔵しておき、表面側および裏面側から得られた識別コードＳＣを記憶媒体から読み出した情報に基づいて対応付けるようにしてもよい。
【００３１】
次に、ターゲットＴＧによるターゲット座標の取得方法について説明する。
【００３２】
図２（Ａ）は、図１に示す多数のターゲットＴＧのうちの１つを示している。カメラＣＭ１によって、対象物体Ｑの撮影の際に同時にターゲットＴＧが撮影される。つまり、ターゲットＴＧは、互いに異なる２つの撮影位置ＣＰ１，２から撮影される。図２（Ｂ）に示されるように、カメラＣＭ１による各撮影位置ＣＰ１，２から延びてターゲットＴＧの穴１２を透過する２つの視線束ＬＳ１，２を想定する。これら２つの視線束ＬＳ１，２の交点から求まる３次元位置ＰＴ１の座標をターゲット座標ＴＺとする。
【００３３】
つまり、図２（Ｃ）（Ｄ）に示すように、各視線束ＬＳ１，２は、その断面形状が、上下２つの円弧などで囲まれた形状であり、その断面領域の重心位置をそれぞれ中心線ＬＳＴ１，２が通過する。２つの視線束ＬＳ１，２は、穴１２の内部およびその近辺において交差する。２つの視線束ＬＳ１，２の交差した部分の中心が、求める３次元位置ＰＴ１である。３次元位置ＰＴ１は、穴１２における円の中心点でありかつ長さ方向（板状体１１の厚さ方向）の中点である。つまり、３次元位置ＰＴ１は、穴１２の重心位置である。３次元位置ＰＴ１は、また、２つの中心線ＬＳＴ１，２の交点でもある。このようにして３次元位置ＰＴ１が定義されると、３次元位置ＰＴ１の座標は、カメラＣＭ１による各撮影位置ＣＰ１，２から得られる画像に対して画像処理を行い、適当な公知の種々の演算を行うことによって求めることができる。演算装置ＥＳはそのような演算を行う。
【００３４】
図２（Ｅ）は、図２（Ｂ）に対して、同じターゲットＴＧに対して異なる方向の視線束ＬＳ３，４で撮影した場合を示す。図２（Ｅ）に示すように、この場合も、３次元位置ＰＴ２は、穴１２の重心位置であり、上の３次元位置ＰＴ１と同じ位置である。図２（Ｂ）（Ｅ）からも分かるように、３次元位置ＰＴ１は、ターゲットＴＧの表面側または裏面側のいずれの側から撮影しても同じ１つの位置である。
【００３５】
したがって、上のように定義された３次元位置ＰＴ１のターゲット座標ＴＺは、視線束ＬＳの方向つまり撮影方向に係わらず、例え表面側からの撮影であっても裏面側からの撮影であっても、常に一定である。
【００３６】
したがって、１つのターゲットＴＧについて得られたターゲット座標ＴＺは、従来のような厚みの補正などを行うことなく、そのまま正確なターゲット座標ＴＺとして用いることができる。
【００３７】
なお、「視線束」は、穴１２の面積に応じた領域を（断面積）を有しているので「視線束」と表現したが、これを「視線」と表現することも可能である。
【００３８】
次に、ターゲットＴＧの穴の形状の他の例について説明する。
【００３９】
図５はターゲットＴＧの穴の正面視の形状の例を示す図、図６はターゲットＴＧの穴の断面形状の例を示す図である。
【００４０】
図５（Ａ）は、ターゲットＴＧの穴１２ａが楕円形である例を示す。図５（Ｂ）は、ターゲットＴＧの穴１２ｂが正方形である例を示す。図５（Ｃ）は、ターゲットＴＧの穴１２ｃが長方形である例を示す。図５（Ｄ）は、ターゲットＴＧの穴１２ｄが正六角形である例を示す。また、正八角形、正十角形、正十二角形などのように、正２ｎ角形（但しｎは２以上の自然数）であってもよい。また菱形であってもよい。なお、これらの穴１２ａ〜ｄの立体形状は、柱状である。
【００４１】
このような穴１２ａ〜ｄでは、正面視の各形状がその中心点に対して点対称であり、且つ、各穴１２ａ〜ｄの立体形状がその重心点に対して点対称である。また、各穴１２ａ〜ｄの立体形状が、穴の中心線を含む任意の平面に対して左右対称であるとも言える。
【００４２】
なお、ターゲットＴＧの板状体１１の厚さは、カメラＣＭから見て遠近法が無視できる程度に薄いものであればよい。つまり、ターゲットＴＧの厚さが大きくなって、カメラＣＭから表面側までとカメラＣＭから裏面側までとの距離の違いの影響が無視できなくなると、表面側から撮影した場合のターゲット座標ＴＺと裏面側から撮影した場合のターゲット座標ＴＺとに誤差が生じてくるからである。
【００４３】
図６（Ａ）は、穴１２ｅの周面の形状がナイフエッジ型である。この場合の正面視形状はどのような形状でもよいが、表面側および裏面側のいずれの側から見ても同じ形状に見える鏡面対称であることが条件である。正面視形状の例を上げると、円形、楕円形、正三角形、二等辺三角形、正方形、長方形、菱形などである。
【００４４】
このようなナイフエッジ型の場合には、３次元位置ＰＴ３はナイフエッジの先端縁で囲まれる領域の重心位置であり、そのような３次元位置ＰＴ３の座標をターゲット座標ＴＺとする。
【００４５】
上に述べたように、ナイフエッジ型の場合には、正面視形状として多くの種々の形状を用いることができるので、カメラＣＭによって得られた穴の形状を示す画像から識別コードを生成してもよい。このようにすると、識別マークＭＫを別途設ける必要がなくなる。
【００４６】
図６（Ｂ）は、穴１２ｆの周面の形状がアール型（Ｒ型）である。つまり、穴１２ｆの周面の一部が断面で半径ｒの円弧となっている。この場合の正面視形状は、円形または楕円形である。このアール型の場合には、３次元位置ＰＴ４はアール面の先端で囲まれる領域の重心位置であり、そのような３次元位置ＰＴ４の座標をターゲット座標ＴＺとする。
【００４７】
このように、ターゲットＴＧとしては、表面側および裏面側のいずれの側からも同じ３次元位置ＰＴが定義される形状の貫通穴を有したものであればよい。
【００４８】
なお、上に述べた実施形態では、穴１２を貫通する領域とその周囲とを区別できるように板状体１１の表面状態を同一の表面処理状態としたが、そのようにすることなく、逆光を撮影することによって穴１２を貫通する領域とその周囲とを区別できるようにしてもよい。つまり、例えば、対象物体Ｑの背景としてバックライトを設け、バックライトの光が穴１２を貫通してカメラＣＭに撮影されるようにしてもよい。
【００４９】
上に述べた実施形態において、識別マークＭＫの形状によって識別コードを生成したが、識別マークＭＫの１つまたは複数のカラーによって識別コードを生成してもよい。つまり、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、円環状の領域を複数の小領域ＭＫＲ１〜４に分割し、それぞれの小領域ＭＫＲ１〜４に所定のカラーを付す。小領域ＭＫＲ１〜４に付されたカラーの種類またはその配列などに基づいて識別コードを生成する。カラーとして、例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂ、またはＣ，Ｍ，Ｙ、これらの組み合わせ、その他、識別可能な種々のカラーを用いることができる。
【００５０】
上に述べた実施形態の他に、穴１２の形状として用いることの可能な例を図８および図９に示す。
【００５１】
図８に示すターゲットＴＧの穴１２ｇは、半円柱状である。つまり、図３に示した穴１２の上半分をカットした状態である。このような穴１２ｇでも、得られた画像に対して適切な画像処理を行うことによって、１つの３次元位置ＰＴ５からターゲット座標ＴＺを求めることができる。
【００５２】
図９に示すターゲットＴＧの穴１２ｈは、楔状である。つまり、図６（Ａ）に示した穴１２ｅはナイフエッジ型であったが、図９に示す穴１２ｈは、そのナイフエッジを一方の面側に片寄らせたものといえる。これによっても、１つの３次元位置ＰＴ６からターゲット座標ＴＺを求めることができる。
【００５３】
上に述べた実施形態において、ターゲットＴＧの３次元位置ＰＴを求めるために、次のような画像処理を行ってもよい。
【００５４】
つまり、図１０において、ターゲットＴＧには楕円形の穴１２ｊが設けられている。穴１２ｊの表面側から見た形状ＨＴＦは楕円であり、裏面側から見た形状ＨＴＲも同じ楕円である。カメラＣＭから見て穴１２ｊを貫通する視線束ＬＳ５の領域を検出し、その領域に内接する円ＥＮをフィッティングさせる。そのような円ＥＮの中心点が３次元位置ＰＴ７である。この場合に、３次元位置ＰＴ７は、穴１２ｊの表面側と裏面側との正面視形状の中心点を結ぶ直線上に存在する。もし、視線束ＬＳ５の領域に内接する円ＥＮの中心点が穴の表面側と裏面側との正面視形状の中心点を結ぶ直線上に存在しない場合には、そのような穴をターゲットＴＧとして用いることは困難である。
【００５５】
次に、ターゲットＴＧを用いた対象物体Ｑの３次元形状データの生成の手順をフローチャートに沿って説明する。
【００５６】
図１１は３次元形状データの生成の手順の概略を示すフローチャート、図１２はターゲット座標の算出の例を示すフローチャートである。
【００５７】
図１１において、３次元形状データの生成のために、写真測量および３次元計測を行い、これらにより得られたデータに基づいて３次元形状データを統合する。
【００５８】
すなわち、図１１に示すように、対象物体ＱにターゲットＴＧを配置する（＃１１）。通常、１つの対象物体Ｑに対して複数のターゲットＴＧを取り付ける。例えば、図１に示すように、対象物体Ｑの周囲に多数のターゲットＴＧを取り付ける。本実施形態では、ターゲットＴＧのターゲット座標ＴＺは撮影方向によって変化することなく１つに特定されるので、対象物体ＱへのターゲットＴＧの取り付け方向を厳密に合わせる必要がない。なお、本実施形態で説明したターゲットＴＧ以外に、例えば円形で再帰反射性のシールからなるターゲットを、必要に応じて対象物体Ｑの表面に貼ってもよい。
【００５９】
次に、カメラＣＭで対象物体Ｑを撮影し、多数の画像を取得する（＃１２）。その際に、対象物体Ｑの表面側および裏面側について撮影を行い、対象物体ＱとともにターゲットＴＧも撮影する。
【００６０】
それぞれのターゲットＴＧについて、カメラＣＭによって撮影した複数の画像に基づき、ターゲット座標ＴＺを算出する（＃１３）。本実施形態のターゲットＴＧ以外のターゲットがある場合には、そのターゲットについてもターゲット座標を算出する。
【００６１】
次に、対象物体Ｑに対して、３次元計測機によって複数回の撮影（計測）を行う（＃１４）。撮影した複数の画像に基づいて、３次元形状データを算出する（＃１５）。ここで算出される３次元形状データは、表面側および裏面側について少なくとも１つずつあり、通常はそれぞれについて部分的な複数の３次元形状データが算出される。
【００６２】
そして、得られた複数の３次元形状データについて、ターゲット座標ＴＺを用いて対応付けを行い、それらを統合して対象物体Ｑについての１つの３次元形状データを生成する（＃１６）。
【００６３】
すなわち、このフローチャートでは、カメラＣＭで撮影した画像に基づいて取得したターゲット座標ＴＺを基にして、３次元計測機を用いて得た対象物体Ｑの３次元形状データを対応付けし、位置合わせを行って統合する手順を示している。
【００６４】
図１２において、カメラＣＭからの複数の視線束ＬＳから、その視線束ＬＳの中心を通る中心線ＬＳＴの式を求める（＃２１）。求めた複数の中心線ＬＳＴの交点を求め、その交点の座標をターゲット座標ＴＺとする（＃２２）。
【００６５】
なお、３次元形状データの算出、ターゲット座標ＴＺの算出、３次元形状データの統合などは、図１に示した演算装置ＥＳによって行うことができる。演算装置ＥＳとして、処理装置、表示装置、操作入力装置、記憶装置、ネットワークとのインタフェースなどを備えたパーソナルコンピュータなどを用いることができる。そして、パーソナルコンピュータのメモリに記憶された適当なプログラムをＣＰＵに実行させることによって、上に述べた演算を実行させることができる。
【００６６】
上に述べた実施形態において、写真測量によって対象物体Ｑの３次元形状データを得ることができるが、そのために、カメラＣＭの各撮影位置ＣＰや姿勢についてのデータが必要である。これらのデータは、撮影時点で取得しておいてもよく、または撮影された画像に基づいて計算によって求めることとしてもよい。例えば、カメラＣＭによって対象物体Ｑの表面について多数の画像を撮影し、多数の画像から対象物体Ｑの表面上の各点の法線ベクトルを検出することによって、カメラＣＭによる撮影位置ＣＰや姿勢を算出することが可能である。
【００６７】
その他、カメラＣＭ、演算装置ＥＳ、ターゲットＴＧ、穴などの全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、種々の対象物体について、種々の方法で３次元計測を行って得られた３次元形状データを位置合わせして統合するために利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る３次元形状データの取得装置の概略を示す図である。
【図２】ターゲット座標の取得方法を説明するための図である。
【図３】ターゲットを示す斜視図および断面図である。
【図４】識別マークと識別コードとの対応の例を示す図である。
【図５】ターゲットの穴の正面視の形状の例を示す図である。
【図６】ターゲットの穴の断面形状の例を示す図である。
【図７】識別マークの他の例を示す図である。
【図８】ターゲットの穴の形状の例を示す図である。
【図９】ターゲットの穴の形状の例を示す図である。
【図１０】ターゲットの３次元位置を求める方法の例を説明する図である。
【図１１】写真測量の手順の概略を示すフローチャートである。
【図１２】ターゲット座標の算出の例を示すフローチャートである。
【図１３】従来におけるターゲット座標の取得方法を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  ３次元形状データの取得装置（ターゲット座標の取得装置）
１１  板状体
１２  穴
ＥＳ  演算装置（演算手段）
ＣＭ  カメラ（撮影手段）
ＴＧ  ターゲット
ＬＳ  視線
ＬＳＴ  中心線
ＰＴ  ３次元位置
ＭＫ  識別マーク
【図１】
2006329817.tif 000003
【図２】
2006329817.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006329817.tif 000006
【図５】
2006329817.tif 000007
【図６】
2006329817.tif 000008
【図７】
2006329817.tif 000009
【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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【図１３】
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