(57)【要約】      （修正有）【課題】３次元測定技術で、測定時間の短縮を図り、測定能力の向上を図った画像処理装置及び画像処理方法を提供する。【解決手段】対象物に所定の縞パターン光を投影する投影部と、対象物を撮像する撮像部１３と、撮像画像データから対応する画素の輝度値を取得する輝度値取得部２３と、輝度値データから３次元形状を算出する３次元点群生成部２４とを、制御する制御部を具備する画像処理装置１０であって、制御部２０は、均一パターン光を投影させた状態で、撮像した撮像画像データから対象物の輝度分布データを取得し、投影輝度分布パターンを設定する投影輝度設定部３２を制御する拡張制御部３０を具備し、拡張制御部は、投影輝度分布パターンと、所定の縞パターンと、を合成した投影輝度分布縞パターンに基づくパターン光を投影部に投影させた状態で、対象物を撮像した撮像画像データから輝度値データを取得し、３次元点群生成部に３次元形状を算出させる。【選択図】図１
2018105671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に所定の縞パターン光を投影する投影部と、
前記投影部により前記所定の縞パターン光が投影された前記対象物を撮像する撮像部と、
前記所定の縞パターン光が投影された前記対象物を前記撮像部により撮像した撮像画像データから前記対象物に対応する画素の輝度値を取得する輝度値取得部と、
前記輝度値取得部が取得した輝度値データから３次元形状を算出する３次元点群生成部とを制御する制御部を具備する画像処理装置であって、
前記制御部は、
前記投影部に均一パターン光を投影させた状態で、前記撮像部により前記対象物を撮像した撮像画像データから前記対象物の輝度分布データを取得する輝度分布取得手段と、
前記輝度分布取得手段が取得した輝度分布データから、投影輝度分布パターンを設定する投影輝度設定部と、
を制御する拡張制御部を具備し、
前記拡張制御部は、前記投影輝度設定部が設定した前記投影輝度分布パターンと、前記所定の縞パターン光の縞パターンと、を合成した投影輝度分布縞パターンに基づくパターン光を前記投影部に投影させた状態で、前記撮像部により前記対象物を撮像した撮像画像データから前記輝度値取得部に輝度値データを取得させ、この輝度値データから前記３次元点群生成部に３次元形状を算出させることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記投影輝度分布縞パターンは、前記輝度分布データから、所定の基準輝度に対して所定値以上高い輝度値を有する領域を対象領域とし、前記対象領域について投影輝度値を低減した低輝度パターンを設定し、前記所定の縞パターンと前記低輝度パターンとを重畳したものであることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記投影輝度分布縞パターンは、前記対象領域が複数あり、前記複数の対象領域毎に前記低輝度パターンの投影輝度値が異なることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記対象領域に設定される前記低輝度パターンは、１つの対象領域について投影輝度値が分布していることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記投影部は、入力輝度とそのときの計測輝度との関係示す補正テーブルを具備し、入力輝度の最低値及び最高値と、これらに対応する最低計測輝度と最高値計測輝度とを正比例とした関係式から投影する輝度に対応する設定輝度を決定し、当該設定輝度に相当する前記補正テーブルの計測輝度に対応する実設定輝度を入力輝度として投影することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
対象物に均一パターン光を投影させた状態で、撮像部に前記対象物を撮像させた撮像画像データから前記対象物の輝度分布データを取得する輝度分布取得工程と、
前記輝度分布取得工程で取得した前記輝度分布データから、投影輝度分布パターンを設定する投影輝度設定工程と、
前記投影輝度設定工程で設定した前記投影輝度分布パターンと、所定の縞パターンと、を合成した投影輝度分布縞パターン光を前記対象物に投影する投影工程と、
前記投影工程で前記投影輝度分布縞パターン光が投影された前記対象物を撮像する撮像工程と、
前記撮像工程で撮像された撮像画像データから前記対象物に対応する画素の輝度値を取得する輝度値取得工程と、
前記輝度値取得工程で取得した輝度値データから３次元形状を算出する３次元点群生成工程と、
を具備することを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置及び画像処理方法に関し、特に、製品の形状検査、ロボットによるピッキング、リバースエンジニアリング等に用いられる３次元（３Ｄ）計測技術として有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品の形状検査、ロボットによるピッキング、リバースエンジニアリング等において、正確な３次元形状計測に関する技術の需要が高まっている。正確な３次元形状計測が可能となることにより、工業製品等の傷のチェックや、ビンピッキング、計測結果の３次元プリンターへの利用等、様々な応用が考えられる。
【０００３】
従来、３次元形状計測の方法としては、プロジェクターとカメラを１台ずつ使用した位相シフト法を用いた３次元形状計測が知られている（特許文献１参照）。この方法は、プロジェクターによって投影された正弦波パターンをカメラで撮像することで、撮像画像と投影画像とのピクセル間の対応（すなわち、プロジェクターとカメラのピクセル間の対応）を計算し、三角測量によって、その深度を計算する方法である。
【０００４】
このような３次元形状計測方法では、例えば、白、黒のような輝度差の大きい部分がある製品を検査する場合、明るい部分に光量、露光時間を合わせると、暗い部分の光量不足になり、暗い部分に合わせると明るい部分ではハレーションしてしまう。そのため白、黒それぞれに合わせた照明輝度、カメラ露光時間を変えて複数回計測する必要があるという問題があった。
【０００５】
そこで、測定対象物が明るさ（色）の異なる複数の領域を有している場合に、測定対象物に対して複数の検査ブロックを割り当て、割り当てられた前記検査ブロック毎に、照明の測定照度を決定し、決定された前記測定照度で、それぞれ、投影部により検査ブロックに対して縞を投影し、縞が投影された検査ブロックの縞画像を撮像部により撮像し、撮像された縞画像に基づいて測定対象物を３次元測定する３次元測定装置が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１５６１２号公報
【特許文献２】特開２０１３−０３６７９１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、上述した３次元測定装置においても、検査ブロック毎に設定された照明の照度を変更して測定を行うため、撮像視野に明るさの大きく異なる部分があった場合、照明の照度を変更しながら撮像と測定を行う必要があり、測定時間を要してしてしまうという課題があった。
【０００８】
本発明は、３次元測定技術で、測定時間の短縮を図り、測定能力の向上を図った画像処理装置及び画像処理方法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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、対象物に所定の縞パターン光を投影する投影部と、前記投影部により前記所定の縞パターン光が投影された前記対象物を撮像する撮像部と、前記所定の縞パターン光が投影された前記対象物を前記撮像部により撮像した撮像画像データから前記対象物に対応する画素の輝度値を取得する輝度値取得部と、前記輝度値取得部が取得した輝度値データから３次元形状を算出する３次元点群生成部とを制御する制御部を具備する画像処理装置であって、前記制御部は、前記投影部に均一パターン光を投影させた状態で、前記撮像部により前記対象物を撮像した撮像画像データから前記対象物の輝度分布データを取得する輝度分布取得手段と、前記輝度分布取得手段が取得した輝度分布データから、投影輝度分布パターンを設定する投影輝度設定部と、を制御する拡張制御部を具備し、前記拡張制御部は、前記投影輝度設定部が設定した前記投影輝度分布パターンと、前記所定の縞パターン光の縞パターンと、を合成した投影輝度分布縞パターンに基づくパターン光を前記投影部に投影させた状態で、前記撮像部により前記対象物を撮像した撮像画像データから前記輝度値取得部に輝度値データを取得させ、この輝度値データから前記３次元点群生成部に３次元形状を算出させることを特徴とする画像処理装置にある。
【００１０】
かかる態様では、投影輝度分布パターンが作成され、これに基づいて、投影部が投影輝度分布縞パターンを投影し、この状態で、撮像部が撮像するので、一回の計測で高輝度領域から低輝度領域の測定対象の３次元形状が計測できる。
【００１１】
ここで、前記投影輝度分布縞パターンは、前記輝度分布データから、所定の基準輝度に対して所定値以上高い輝度値を有する領域を対象領域とし、前記対象領域について投影輝度値を低減した低輝度パターンを設定し、前記所定の縞パターンと前記低輝度パターンとを重畳したものであることが好ましい。これによれば、投影輝度分布縞パターンが比較的容易に生成できる。
【００１２】
また、前記投影輝度分布縞パターンは、前記対象領域が複数あり、前記複数の対象領域毎に前記低輝度パターンの投影輝度値が異なるようにしてもよい。これによれば、より広範囲の輝度を有する測定対象が測定できる。
【００１３】
また、前記対象領域に設定される前記低輝度パターンは、１つの対象領域について投影輝度値が分布していてもよい。これによれば、より広範囲の輝度を有する測定対象が測定できる。
【００１４】
また、前記投影部は、入力輝度とそのときの計測輝度との関係示す補正テーブルを具備し、入力輝度の最低値及び最高値と、これらに対応する最低計測輝度と最高値計測輝度とを正比例とした関係式から投影する輝度に対応する設定輝度を決定し、当該設定輝度に相当する前記補正テーブルの計測輝度に対応する実設定輝度を入力輝度として投影することが好ましい。これによれば、投影部の出力輝度範囲を比較的容易に拡張できる。
【００１５】
本発明の他の態様は、対象物に均一パターン光を投影させた状態で、撮像部に前記対象物を撮像させた撮像画像データから前記対象物の輝度分布データを取得する輝度分布取得工程と、前記輝度分布取得工程で取得した前記輝度分布データから、投影輝度分布パターンを設定する投影輝度設定工程と、前記投影輝度設定工程で設定した前記投影輝度分布パターンと、所定の縞パターンと、を合成した投影輝度分布縞パターン光を前記対象物に投影する投影工程と、前記投影工程で前記投影輝度分布縞パターン光が投影された前記対象物を撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された撮像画像データから前記対象物に対応する画素の輝度値を取得する輝度値取得工程と、前記輝度値取得工程で取得した輝度値データから３次元形状を算出する３次元点群生成工程とを具備することを特徴とする画像処理方法にある。
【００１６】
かかる態様では、投影輝度分布パターンが作成され、これに基づいて、投影部が投影輝度分布縞パターンを投影し、この状態で、撮像部が撮像するので、一回の計測で高輝度領域から低輝度領域の測定対象の３次元形状が計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１に係る画像処理装置の概略図である。
【図２】対象物の一例を示す図である。
【図３】縞パターンの一例を示す図である。
【図４】撮像画像データの一例を示す図である。
【図５】撮像画像データの一例を示す図である。
【図６】撮像画像データの一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る低輝度パターンの一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る投影輝度分布縞パターンの一例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態１に係る撮像画像データの一例を示す図である。
【図１０】投影部の入力輝度と出力輝度との関係の一例を示す図である。
【図１１】縞パターンの例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係る投影部を説明する図である。
【図１３】本発明の実施形態２に係る縞パターンの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について、図面を参照して説明する。図１は、実施形態１に係る画像処理装置の一例を示す概略図である。画像処理装置１０は、例えば、対象物１を載置する基台１１と、投影部１２と、撮像部１３と、これらを制御する制御部２０とを具備する。撮像部１３は、例えば、集光された光を電気信号に変換する撮像素子であるＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）やＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）等を備えたカメラである。以下では、説明を簡略化するため、撮像部１３は、静止画像を撮像するものとする。なお、撮像部１３は、静止画像を撮像することに代えて、動画像を撮像してもよい。
【００１９】
投影部１２は、例えば、投影画像を投影するための液晶ライトバルブや投射レンズ、液晶駆動部、光源として超高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等を備えるプロジェクターである。投影部１２は、例えばケーブルによって制御部２０と通信可能に接続されている。ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ等の規格によって行われる。なお、投影部１２と制御部２０とは、Ｗｉ−Ｆｉ等の通信規格により行われる無線通信によって接続されてもよい。投影部１２は、通信により制御部２０から各種パターン（画像）を取得し、取得した各種パターンを対象物１に投影する。
【００２０】
撮像部１３は、例えばケーブルによって制御部２０と通信可能に接続されている。ケーブルを介した有線通信は、例えば、イーサネット（登録商標）やＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）等の規格によって行われる。なお、撮像部１３と制御部２０とは、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の通信規格により行われる無線通信によって接続されてもよい。撮像部１３は、対象物１を撮像する。
【００２１】
制御部２０は、投影部１２が投影する投影パターンを作成する投影パターン設定部２１と、撮像部１３が撮像した撮像画像データを取得する画像取得部２２と、画像取得部２２が取得した撮像画像データから対象物１に対応する画素の輝度値を取得する輝度値取得部２３と、輝度値取得部２３が取得した輝度値データから３次元形状を端出する３次元点群生成部２４とを具備する。
【００２２】
このような画像処理装置１０では、例えば、 位相シフト法により、３次元形状を計測する。まず、この手順を説明する。位相シフト法では、まず、投影部１２から正弦波状に輝度が変化する縞パターンを対象物１に投影し、縞パターンを統制した状態で、撮像部１３が撮像する。対象物１に投影される縞パターンの位相は、所定の位相シフト量でシフトさせる。位相シフトは、縞パターンの位相が１周期分移動するまで複数回（最低３回、通常４回以上）繰り返される。縞パターンの位相がシフトされる毎に、撮像部１３により、縞パターンが投影された対象物１が撮像される。例えば、位相シフト量がπ／２［rad］である場合、０、π／２、π、３π／２と縞の位相がシフトされ、各位相で測定対象物の画像が撮像される。そして合計４枚の撮像画像データが取得される。
【００２３】
次いで、輝度値取得部２３は、撮像画像データより、対象物１の画素の輝度を取得する。４回の位相シフトの場合、４枚の撮像画像データからそれぞれ画素の輝度値を取得する。そして、下記の式（１）に適用することにより、座標（ｘ、ｙ）での位相φ（ｘ、ｙ）を求めることができる。
φ（ｘ、ｙ）＝Ｔａｎ−１｛Ｉ３π／２（ｘ、ｙ）−Ｉπ／２（ｘ、ｙ）｝／｛Ｉ０（ｘ、ｙ）−Ｉπ（ｘ、ｙ）｝・・・（１）
なお、Ｉ０（ｘ、ｙ）、Ｉπ／２（ｘ、ｙ）、Ｉπ（ｘ、ｙ）、Ｉ３π／２（ｘ、ｙ）は、それぞれ、位相が０、π／２、π、３π／２である場合における、座標（ｘ、ｙ）に位置する画素の輝度値である。
【００２４】
位相φ（ｘ、ｙ）を求めることができれば、位相φ（ｘ、ｙ）に基づいて三角測量の原理により各座標での高さ情報を得て、対象物１の３次元形状を得ることができる。
【００２５】
ここで、対象物１の一例を図２に示す。図２の対象物１は、輝度が高い高輝度領域１０１と、輝度が中程度の中輝度領域１０２と、輝度が低い低輝度領域１０３とを有し、各領域内に、３次元形状を測定したい測定対象１０１Ａ、１０２Ａ、１０３Ａを有している。
【００２６】
このような輝度変化が大きな対象物１について、上述した手法を実行すると、以下の示すように、一回の計測では全ての測定対象１０１Ａ〜１０３Ａの３次元形状を計測する
ことはできない。
【００２７】
図３は、図中上下方向に正弦波状に輝度が変化する縞パターン１１０であり、実際には、最低４種の位相が変化した縞パターンを使用する。そして、このような縞パターン１１０を投影した対象物１を、撮像部１３が露光時間を変化させて撮像した撮像画像データの例を図４、図５に示す。図４の状態では、露出を低輝度領域１０３に合わせて撮像した撮像画像データである。よって、低輝度領域１０３の測定対象１０３Ａは検出できるが、高輝度領域１０１内の測定対象１０１Ａや中輝度領域１０２内の測定対象１０２Ａはハレーションにより検出できない。一方、図５に示すように、高輝度領域１０１に露出を合わせると、測定対象１０１Ａは検出できるが、中輝度領域１０２や低輝度領域１０３は光量不足で黒つぶれとなり、測定対象１０２Ａ、１０３Ａは検出できない。
【００２８】
よって、このような輝度変化が大きな対象物１については、通常であれば、露出を変えて３回の測定を行う必要があり、これを位相シフト毎に行わなければならない。
【００２９】
本実施形態の画像処理装置１０は、このような輝度変化の大きな対象物１を１回の撮像で計測処理することができように拡張制御部３０を具備する。拡張制御部３０は、投影部１２に均一パターン光を投影させた状態で撮像部１３に対象物１を撮像させ、その撮像データから対象物１の輝度分布データを取得する輝度分布取得手段３１と、輝度分布取得部３１が取得した輝度分布データから、投影輝度分布パターンを設定する投影輝度設定部３２とを具備する。そして、拡張制御部３０は、投影部１２に均一パターン光を投影させ、その状態で撮像部１３に対象物１を撮像させ、その撮像データを取得する。次いで、輝度分布取得手段３１に、撮像データから対象物１の輝度分布データを取得させ、投影輝度設定部３２に、輝度分布データから投影輝度分布パターンを設定させる。そして、投影輝度設定部３２が設定した投影輝度分布パターンを投影パターン設定部２１に送信し、投影パターン設定部２１にと投影輝度分布パターンと所定の縞パターンとを合成した投影輝度分布縞パターンを設定させ、この投影輝度分布縞パターンに基づくパターン光を投影部１２に投影させる。詳細は後述するが、これにより、上述したように対象物１の輝度変化が大きな場合でも、１回の計測で、対象物１の３次元形状を算出することができる。この手順を以下に詳細に説明する。
【００３０】
拡張制御部３０は、まず、投影部１２に均一パターン光を投影させる。均一パターンは例えば、全面白パターンであり、白パターンの輝度は適宜設定すればよい。そして、均一パターンを投影した状態で撮像部１３に対象物１を撮像させる。この撮像は、中輝度領域１０２に露出を合わせて撮像したものである。この撮像画像データの一例を図６に示す。その撮像画像データでは、中輝度領域１０２の測定対象１０２Ａは視認できるが、高輝度領域１０１内の測定対象１０１Ａはハレーションによりほとんど視認できず、低輝度領域１０３の測定対象１０３Ａは露出不足で視認できない。これは、高輝度領域１０１と低輝度領域１０３との輝度変化が大きいからである。なお、ここでも撮像は、例えば、低輝度領域１０３内の測定対象１０３Ａが視認できる露出で撮像してもよい。
【００３１】
次に、拡張制御部３０は、撮像した撮像画像データに基づき、輝度分布取得手段３１により輝度値データを取得させ、この輝度値データから、投影輝度設定部３２に投影輝度分布パターンを設定させる。
【００３２】
ここで、投影輝度分布パターンの一例を図７に示す。投影輝度分布パターン１２０は、上述した高輝度領域１０１と中輝度領域１０２を対象領域とし、対象領域について、所定値だけ輝度を低減する低輝度パターン１２１、１２２を具備するものである。ここで、高輝度領域１０１に対応する低輝度パターン１２１は、低減する輝度値が相対的に大きなパターンであり、中輝度領域１０２に対応する低輝度パターン１２２は、低減する輝度値が相対的に小さなパターンである。低輝度パターン１２１、１２２は、高輝度領域１０１や中輝度領域１０２の輝度値を所定量低減させて、低輝度領域１０３に露出を合わせた状態で撮像した場合に、高輝度領域１０１や中輝度領域１０２でも露出が適正になるように設定されたものである。
【００３３】
ここで、対象領域の設定は、高輝度領域１０１や中輝度領域１０２の形状や大きさに合わせる必要はなく、形状や大きさを適宜設定すればよく、測定対象１０１Ａ、１０２Ａを少なくとも含むように設定すればよい。このような対象領域の設定は、輝度分布取得手段３１が取得した輝度値に基づき、所定の基準輝度に対して所定値以上高い輝度値を有する領域を対象領域とするが、対象領域の決定は、少なくとも、測定対象１０１Ａ〜１０３Ａが存在する領域の輝度値の差から設定すればよい。また、投影輝度設定部３２が設定する投影輝度分布パターンの低輝度パターンは、低輝度領域１０３に露出を合わせた状態で、高輝度領域１０１や中輝度領域１０２で露出が適正になるように設定すればよい。
【００３４】
このような投影輝度分布パターン１２０の低輝度パターン１２１、１２２では、それぞれの輝度値は一定としているが、各低輝度パターン１２１、１２２にといて、輝度値が変化するように設定してもよい。
【００３５】
かかる投影輝度分布パターン１２０は、投影パターン設定部２１に送られ、上述した縞パターン１１０と合成され、図８に示す投影輝度分布縞パターン１３０とされる。なお、縞パターンが位相シフトした場合でも、低輝度パターン１２１、１２２の位置は変化しない。
【００３６】
そして、投影部１２は、投影輝度分布縞パターン１３０を投影し、撮像部１３は、この状態で、撮像する。この撮像画像データの一例を図９に示す。図９に示すように、投影輝度分布縞パターン１３０を投影した状態の撮像画像データは、高輝度領域１０１から低輝度領域１０３の全ての領域で露出が適正であり、全ての測定対象１０１Ａ〜１０３Ａが計測できる。
【００３７】
本実施形態の画像処理装置１０は、通常の対象物については、通常の手法で３次元形状を計測できるが、図２に示したような輝度変化が大きな対象物１については、拡張制御部３０により、投影輝度分布パターン１２０が作成され、これに基づいて、投影部１２が投影輝度分布縞パターン１３０を投影し、この状態で、撮像部１３が撮像するので、一回の計測で高輝度領域１０１、中輝度領域１０２及び低輝度領域１０３の測定対象１０１Ａ、１０２Ａ、１０３Ａの３次元形状が計測できる。
【００３８】
この手順を再度整理しておくと以下の通りとなる。
対象物１に均一パターン光を投影させた状態で撮像部１３に対象物１を撮像させ、その撮像データから、輝度分布取得部３１が対象物１の輝度分布データを取得する輝度分布取得工程と、輝度分布取得工程で取得した輝度分布データから、投影輝度設定部３２が投影輝度分布パターン１２０を設定する投影輝度設定工程と、投影パターン設定部２１が、投影輝度設定工程で設定した投影輝度分布パターン１２０と所定の縞パターン１１０とを合成した投影輝度分布縞パターン１３０に基づいてパターン光を対象物１に投影する投影工程と、投影工程で投影輝度分布縞パターン１３０に基づいたパターン光が投影された対象物１を撮像し、画像取得部２２が撮像画像データを取得する撮像工程と、撮像工程で撮像された撮像画像データ（図９）から、輝度値取得部２３が、対象物１に対応する画素の輝度値を取得する輝度値取得工程と、前記輝度値取得工程で取得した輝度値データから、３次元点群生成部２４が、３次元形状を算出する３次元点群生成工程とを具備する。
【００３９】
（実施形態２）
本実施形態は、投影部１２の投影可能輝度範囲を拡張する機能を備えた画像処理装置に係り、他は実施形態１と同様であるので、重複する説明は省略する。
【００４０】
上述した実施形態１における投影輝度分布縞パターン１３０は、投影部１２の投影可能輝度範囲では投影できない場合があるが、本実施形態によれば、投影輝度範囲をソフト的に拡張でき、投影輝度分布縞パターン１３０の輝度範囲が大きくても、投影可能となる。なお、この手法は投影輝度分布縞パターン１３０の投影にだけ使用するものではなく、縞パターン１１０の投影に使用してもよく、この場合には、輝度差の大きな正弦波状の縞パターンが形成され、３次元形状の計測の精度を向上することができるという利点がある。
【００４１】
図１０は、通常手法の投影部２の出力輝度の設定方法を示し、入力輝度と出力輝度との関係を示す。
【００４２】
一般的に、投影部２は、入力値に対して出力される輝度は線形ではなく、曲線となる。よって、通常は、線形に近い範囲、例えば、図１０の入力輝度が１５００〜２５００に対応する領域Ｒ、輝度曲線Ｂの点ｍから点ｎの範囲を使用して縞パターン１１０を投影するように制御される。
【００４３】
この場合の縞パターンは、図１１のパターンＯ１であり、輝度範囲の狭い正弦波形となる。一方、入力輝度０から４０９５の全範囲を使用して縞パターンを生成すると、図１１のパターンＯ２となり、正弦波形の先端が潰れた状態となる。
【００４４】
本実施形態では、予め、入力輝度とそのときの計測輝度との関係を測定し、これを補正テーブルとして具備するようにする。そして、入力輝度が最低値の入力輝度０に対応する点Ｍと、最高値の入力輝度４０９５に対応する点Ｎとを結ぶ直線ＭＮに基づいて所定の出力輝度に対応する入力輝度を設定輝度Ｓ１として決定する。しかしながら、実際に設定される入力輝度は、直線ＭＮの設定輝度の出力輝度に対応する出力輝度を、上記補正テーブルから取得し、この値を実設定輝度Ｓ２とする。図１２で説明すると、設定輝度Ｓ１と直線ＭＮとの交点が所定の出力輝度であり、この出力輝度と曲線Ｂとの交点に対応する入力輝度が実設定輝度Ｓ２となる。
【００４５】
このように、入力輝度の最低値及び最高値と、これらに対応する最低計測輝度と最高値計測輝度とを正比例とした関係式から投影する輝度に対応する設定輝度を決定し、当該設定輝度に相当する補正テーブルの計測輝度に対応する実設定輝度を入力輝度として投影することで、図１３に示す輝度範囲が広い正弦波形を得ることができ、輝度範囲の広い投影輝度分布縞パターン１３０にも対応することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１‥対象物、２‥投影部、３‥最低、１０‥画像処理装置、１１‥基台、１２‥投影部、
１３‥撮像部、２０‥制御部、２１‥投影パターン設定部、２２‥画像取得部、２３‥輝度値取得部、２４‥次元点群生成部、３０‥拡張制御部、３１‥輝度分布取得手段、３２‥投影輝度設定部、１０１、‥高輝度領域、１０２‥中輝度領域、１０３‥低輝度領域、１１０‥縞パターン、１２０‥投影輝度分布パターン、１２１‥低輝度パターン、１２２‥低輝度パターン、１３０‥投影輝度分布縞パターン
【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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【図１３】
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