(57)【要約】【課題】  計測対象物の位置および形状に応じて、簡単かつ精度良く計測対象物の３次元位置を計測すること。【解決手段】  計測対象物に関する第１の画像を生成する第１の撮像部と、計測対象物に関し、第１の画像と視差を有する第２の画像を生成する第２の撮像部と、計測対象物までの距離に応じて、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸の距離との少なくとも一方を変更する変更部と、第１の画像と第２の画像とに少なくとも平行化処理を施して、計測対象物の３次元位置を計測する計測部とを備える。【選択図】      図３
2008175635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物に関する第１の画像を生成する第１の撮像部と、
前記計測対象物に関し、前記第１の画像と視差を有する第２の画像を生成する第２の撮像部と、
前記計測対象物までの距離に応じて、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の距離との少なくとも一方を変更する変更部と、
前記第１の画像と前記第２の画像とに少なくとも平行化処理を施して、前記計測対象物の３次元位置を計測する計測部と
を備えたことを特徴とする３次元計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の３次元計測装置において、
前記計測対象物までの距離に関するユーザ指示を受け付ける受付部をさらに備え、
前記変更部は、前記受付部により受け付けた前記計測対象物までの距離に応じて、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の距離との少なくとも一方を変更する
ことを特徴とする３次元計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載の３次元計測装置において、
前記計測部による計測結果に基づいて、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部による撮像と、前記変更部による変更と、前記計測部による計測を再び行わせる制御部をさらに備える
ことを特徴とする３次元計測装置。
【請求項４】
請求項１に記載の３次元計測装置において、
前記変更部は、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の相対的な角度の変更と、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の距離の変更とのいずれか一方を優先的に実行する
ことを特徴とする３次元計測装置。
【請求項５】
請求項１に記載の３次元計測装置において、
前記計測対象物までの距離およびその距離における所望の計測精度に関するユーザ指示を受け付ける受付部をさらに備え、
前記変更部は、前記受付部により受け付けた前記計測対象物までの距離において、前記計測精度を実現するように、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の距離との少なくとも一方を変更し、
前記計測部は、前記受付部により受け付けた前記計測対象物までの距離および前記計測精度に応じて、前記平行化処理を行う
ことを特徴とする３次元計測装置。
【請求項６】
請求項１に記載の３次元計測装置において、
前記変更部は、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の相対的な角度を変更する際に、それぞれの撮像部を独立または連動して移動する
ことを特徴とする３次元計測装置。
【請求項７】
計測対象物に関する第１の画像を生成する第１の撮像部と、前記計測対象物に関し、前記第１の画像と視差を有する第２の画像を生成する第２の撮像部とを備えた３次元計測装置に対する制御をコンピュータで実現するための計測プログラムであって、
前記第１の撮像部により前記第１の画像を生成する第１の撮像工程と、
前記第２の撮像部により前記第２の画像を生成する第２の撮像工程と、
前記計測対象物までの距離に応じて、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の距離との少なくとも一方を変更する変更工程と、
前記第１の画像と前記第２の画像とに少なくとも平行化処理を施して、前記計測対象物の３次元位置を計測する計測工程と、
前記計測工程による計測結果に基づいて、前記第１の撮像工程および前記第２の撮像工程と、前記変更工程と、前記計測工程とを再び実行するか否かを判定する判定工程とを備え、
前記判定工程による判定結果に基づいて、前記第１の撮像工程および前記第２の撮像工程と、前記変更工程と、前記計測工程とを繰り返し実行させる
ことを特徴とする計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測対象物の３次元位置を計測する３次元計測装置および３次元計測装置に対する制御をコンピュータで実現するための計測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、二眼ステレオなどにより計測対象物までの距離を計測する計測装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の発明では、両眼視により計測対象物までの距離を求めている。
計測対象物の位置を正確に計測するためには、計測装置を計測対象物に対して最適な位置に配置するとともに、計測装置自体における各種設定を、計測対象物に応じて最適化することが好ましい。そこで、上述した特許文献１の発明では、左右の撮像手段の共通視野範囲の中心部に計測対象物が来るように、左右の撮像手段を調整している。
【特許文献１】特公平５−２７０４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した計測装置では、左右の撮像手段の調整はユーザが行わなければならず、手間がかかるとともにユーザに相応の知識が必要である。
本発明は、計測対象物の位置および形状に応じて、簡単かつ精度良く計測対象物の３次元位置を計測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の３次元計測装置は、計測対象物に関する第１の画像を生成する第１の撮像部と、前記計測対象物に関し、前記第１の画像と視差を有する第２の画像を生成する第２の撮像部と、前記計測対象物までの距離に応じて、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の距離との少なくとも一方を変更する変更部と、前記第１の画像と前記第２の画像とに少なくとも平行化処理を施して、前記計測対象物の３次元位置を計測する計測部とを備える。
【０００５】
なお、好ましくは、前記計測対象物までの距離に関するユーザ指示を受け付ける受付部をさらに備え、前記変更部は、前記受付部により受け付けた前記計測対象物までの距離に応じて、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の距離との少なくとも一方を変更しても良い。
【０００６】
また、好ましくは、前記計測部による計測結果に基づいて、前記第１の撮像部および前記第２の撮像部による撮像と、前記変更部による変更と、前記計測部による計測を再び行わせる制御部をさらに備えても良い。
また、好ましくは、前記変更部は、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の相対的な角度の変更と、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の距離の変更との何れか一方を優先的に実行して良い。
【０００７】
また、好ましくは、前記計測対象物までの距離およびその距離における所望の計測精度に関するユーザ指示を受け付ける受付部をさらに備え、前記変更部は、前記受付部により受け付けた前記計測対象物までの距離において、前記計測精度を実現するように、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の距離との少なくとも一方を変更し、前記計測部は、前記受付部により受け付けた前記計測対象物までの距離および前記計測精度に応じて、前記平行化処理を行っても良い。
【０００８】
また、好ましくは、前記変更部は、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の相対的な角度を変更する際に、それぞれの撮像部を独立または連動して移動しても良い。
本発明の計測プログラムは、計測対象物に関する第１の画像を生成する第１の撮像部と、前記計測対象物に関し、前記第１の画像と視差を有する第２の画像を生成する第２の撮像部とを備えた３次元計測装置に対する制御をコンピュータで実現するための計測プログラムであって、前記第１の撮像部により前記第１の画像を生成する第１の撮像工程と、前記第２の撮像部により前記第２の画像を生成する第２の撮像工程と、前記計測対象物までの距離に応じて、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、前記第１の撮像部の光軸および前記第２の撮像部の光軸の距離との少なくとも一方を変更する変更工程と、前記第１の画像と前記第２の画像とに少なくとも平行化処理を施して、前記計測対象物の３次元位置を計測する計測工程と、前記計測工程による計測結果に基づいて、前記第１の撮像工程および前記第２の撮像工程と、前記変更工程と、前記計測工程とを再び実行するか否かを判定する判定工程とを備え、前記判定工程による判定結果に基づいて、前記第１の撮像工程および前記第２の撮像工程と、前記変更工程と、前記計測工程とを繰り返し実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、計測対象物の位置および形状に応じて、簡単かつ精度良く計測対象物の３次元位置を計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
以下、図面を用いて本発明の第１実施形態について説明する。
３次元計測装置１は、図１の外観図に示すように、左レンズ２を備えた左撮像部３、右レンズ４を備えた右撮像部５、本体部６を備える。また、３次元計測装置１は、図２の内面図に示すように、左レンズ２に対応する左ＣＣＤ７、右レンズ４に対応する右ＣＣＤ８を備える。
【００１１】
左撮像部３は、本体部６に対して、図１の矢印ａの方向に移動可能である。また、左撮像部３は、本体部６に対して、図１の軸ＡＬを回転軸として、矢印ｂの方向に回転可能である。また、右撮像部５は、本体部６に対して、図１の矢印ｃの方向に移動可能である。また、右撮像部５は、本体部６に対して、図１の軸ＡＲを回転軸として、矢印ｄの方向に回転可能である。軸ＡＬは、左レンズ２の光軸２Ａと直交する任意の垂線であり、軸ＡＲは、右レンズ４の光軸４Ａと直交する任意の垂線である。
【００１２】
図３は、３次元計測装置１の機能ブロック図である。３次元計測装置１は、図３に示すように、左ＣＣＤ７、右ＣＣＤ８に加えて、左撮像部３を駆動する左撮像部駆動部９、右撮像部５を駆動する右撮像部駆動部１０、左右のＣＣＤにより生成された画像に対して画像処理を施す画像処理部１１、各部を制御するＣＰＵ１２を備える。図３において、左ＣＣＤ７、右ＣＣＤ８、左撮像部駆動部９、右撮像部駆動部１０、画像処理部１１は、ＣＰＵ１２と相互に接続される。
【００１３】
３次元計測装置１は、図４Ａに示すように、左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの距離Ｂを変更可能である。具体的には、ＣＰＵ１２により左撮像部駆動部９および右撮像部駆動部１０を駆動することにより、左撮像部３および右撮像部５を移動させて、左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの距離Ｂ（以下、この距離Ｂを「基線長Ｂ」と称する。）を変更することができる。
【００１４】
また、３次元計測装置１は、図４Ｂに示すように、左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの相対的な角度（θＬ＋θＲ）を変更可能である。具体的には、ＣＰＵ１２により左撮像部駆動部９および右撮像部駆動部１０を駆動することにより、左撮像部３および右撮像部５を回転させて、左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの相対的な角度（θＬ＋θＲ）を変更することができる。
【００１５】
３次元計測装置１を用いた計測において、計測対象物の３次元位置を正確に測定するためには、３次元計測装置１から計測対象物までの距離と基線長Ｂとが同程度であることが望ましい。そこで、本実施形態では、３次元計測装置１から計測対象物までの距離に応じて、基線長Ｂを変更することにより最適な計測を行う。
なお、基線長Ｂが大きい場合には、オクルージョンが発生し、計測対象物の見え方が左撮像部３と右撮像部５とで大きく異なってしまう。したがって、計測対象物の形状によっては、左右の対応を取ることが困難になる場合がある。
【００１６】
また、３次元計測装置１から計測対象物までの距離が非常に小さい場合には、計測対象物が左撮像部３と右撮像部５との共通視野（図４Ａ斜線領域）に入らなくなることもある。
そこで、本実施形態では、３次元計測装置１から計測対象物までの距離や形状に応じて、左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの相対的な角度（θＬ＋θＲ）を変更することにより最適な計測を行う。また、左右の光軸間の相対的な角度を変更することにより、左撮像部３と右撮像部５との共通視野（図４Ｂ斜線領域）を大きくすることができる。
【００１７】
以上説明した構成の３次元計測装置１におけるＣＰＵ１２の動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。
ステップＳ１において、ＣＰＵ１２は、計測対象物までの大まかな距離を取得する。この大まかな距離は、後述するステップにおいて目安となる値であり、詳細な値である必要はない。また、この大まかな距離は、３次元計測装置１にＡＦ機能を備えている場合には、このＡＦ機能を用いて取得する。また、不図示の操作部などを介して、ユーザにより指定する構成としても良い。
【００１８】
ステップＳ２において、ＣＰＵ１２は、ステップＳ１で取得した計測対象物までの大まかな距離に基づいて、計測に最適な基線長Ｂを決定する。一般に、３次元計測装置１から計測対象物までの距離と基線長Ｂとが同程度であることが望ましいので、ＣＰＵ１２は、ステップＳ１で取得した計測対象物までの大まかな距離と同程度になるように基線長Ｂを決定する。ただし、基線長の最大値（左撮像部駆動部９および右撮像部駆動部１０を駆動することにより、左撮像部３および右撮像部５を移動可能な最大の距離）よりもステップＳ１で取得した計測対象物までの大まかな距離の方が大きい場合には、基線長Ｂを上述した最大値とする。
【００１９】
ステップＳ３において、ＣＰＵ１２は、ステップＳ１で取得した計測対象物までの大まかな距離と、ステップＳ２で決定した基線長Ｂとに基づいて、計測に最適な光軸間の相対的な角度（左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの相対的な角度（θＬ＋θＲ））を決定する。ＣＰＵ１２は、左撮像部３および右撮像部５により生成する画像の視差に起因するオクルージョンを考慮し、２枚の画像において、適当な数の対応点を取得できるように、光軸間の相対的な角度を決定する。
【００２０】
ステップＳ４において、ＣＰＵ１２は、左撮像部駆動部９および右撮像部駆動部１０を制御して、左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの距離を、ステップＳ２で決定した基線長Ｂに調整する。
ステップＳ５において、ＣＰＵ１２は、左撮像部駆動部９および右撮像部駆動部１０を制御して、左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの相対的な角度を、ステップＳ３で決定した角度に調整する。なお、角度の調整を、ステップＳ４で説明した基線長Ｂの調整と同時に行う構成としても良い。
【００２１】
また、ステップＳ４で説明した距離の調整とステップＳ５で説明した角度の調整とを行った後に、左撮像部３および右撮像部５により試し撮りを行い、この画像に基づいて、ステップＳ４およびステップＳ５の調整が好適に行われたか否かを確認する構成としても良い。
ステップＳ６において、ＣＰＵ１２は、左撮像部３を制御して、左レンズ２を介した計測対象物の像を、左ＣＣＤ７により撮像して画像を生成する。
【００２２】
ステップＳ７において、ＣＰＵ１２は、右撮像部５を制御して、右レンズ４を介した計測対象物の像を、右ＣＣＤ８により撮像して画像を生成する。ステップＳ７において生成される画像は、ステップＳ６において生成された画像と視差を有する画像である。
ステップＳ８において、ＣＰＵ１２は、画像処理部１１を制御して、ステップＳ６およびステップＳ７で生成した２枚の画像に平行化処理を施す。画像処理部１１は、ステップＳ２で決定した基線長Ｂと、ステップＳ３で決定した角度とに基づいて、視差を有する２枚の画像に平行化処理を行う。平行化処理の具体的な方法は公知技術と同様であるため説明を省略する。平行化処理を行うことにより、後述するステップＳ９における対応点探索が容易になる。
【００２３】
ステップＳ９において、ＣＰＵ１２は、画像処理部１１を制御して、ステップＳ８で平行化処理を施した画像について対応点探索を行い、２枚の画像の間の視差を求める。そして、求めた視差に応じて、計測対象物の３次元位置を算出する。計測対象物の３次元位置は、例えば、左撮像部３と右撮像部５との何れかを基準位置とし、ｘ、ｙ、ｚの３方向における座標（世界座標）として算出する。また、対応点の集合により、計測対象物の３次元形状をさらに求めても良い。なお、視差に応じて計測対象物の３次元位置を算出する方法は公知技術と同様であるため説明を省略する。
【００２４】
以上説明したように、第１実施形態によれば、計測対象物に関する第１の画像を生成する第１の撮像部と、計測対象物に関し、第１の画像と視差を有する第２の画像を生成する第２の撮像部と、計測対象物までの距離に応じて、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸の距離とを変更する変更部と、第１の画像と第２の画像とに少なくとも平行化処理を施して、計測対象物の３次元位置を計測する計測部とを備える。したがって、計測対象物の位置および形状に応じて、簡単かつ精度良く計測対象物の３次元位置を計測することができる。
【００２５】
また、第１実施形態によれば、計測対象物までの距離に関するユーザ指示を受け付け、その距離に応じて、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸の距離との少なくとも一方を変更する。したがって、ユーザの要望の距離において、簡単かつ精度良く計測対象物の３次元位置を計測することができる。
【００２６】
＜第２実施形態＞
以下、図面を用いて本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態の変形例であり、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、第２実施形態では、第１実施形態で説明した構成の３次元計測装置を用いて説明を行い、第１実施形態と同様の符号（図１から図４）を用いて説明する。
【００２７】
図６は、第２実施形態の３次元計測装置１におけるＣＰＵ１２の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１１において、ＣＰＵ１２は、左撮像部駆動部９および右撮像部駆動部１０を制御して、左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの距離を、所定の距離に調整する。所定の距離とは、実験などにより予め求めてＣＰＵ１２内に記録された値である。ＣＰＵ１２は、この値をデフォルト値として左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの距離を調整する。
【００２８】
ステップＳ１２において、ＣＰＵ１２は、左撮像部駆動部９および右撮像部駆動部１０を制御して、左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの相対的な角度を、所定の角度に調整する。所定の角度とは、実験などにより予め求めてＣＰＵ１２内に記録された値である。ＣＰＵ１２は、この値をデフォルト値として左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの相対的な角度を調整する。なお、角度の調整を、ステップＳ１１で説明した基線長Ｂの調整と同時に行う構成としても良い。
【００２９】
ステップＳ１３からステップＳ１５において、ＣＰＵ１２は、第１実施形態のステップＳ６からステップＳ８と同様の処理を行う。
ステップＳ１６において、ＣＰＵ１２は、画像処理部１１を制御して、ステップＳ１５で平行化処理を施した画像について対応点探索を行い、２枚の画像の間の視差を求める。そして、求めた視差に応じて、計測対象物までの距離を算出する。この結果、第１実施形態のステップＳ１と同様に、計測対象物までの大まかな距離を取得することができる。
【００３０】
ステップＳ１７からステップＳ２４において、ＣＰＵ１２は、第１実施形態のステップＳ２からステップＳ９と同様の処理を行う。ただし、ステップＳ１７において、ＣＰＵ１２は、ステップＳ１６で算出した計測対象物までの大まかな距離に基づいて、計測に最適な基線長Ｂを決定する。また、ステップＳ１８において、ＣＰＵ１２は、ステップＳ１６で算出した計測対象物までの大まかな距離と、ステップＳ１７で決定した基線長Ｂとに基づいて、計測に最適な光軸間の相対的な角度を決定する。以上説明した処理により、ＣＰＵ１２は、第１実施形態と同様に、計測対象物の詳細な３次元位置を取得することができる。
【００３１】
以上説明したように、第２実施形態によれば、デフォルト値を用いた計測部による計測結果に基づいて、第１の撮像部および第２の撮像部による撮像と、変更部による変更と、計測部による計測を再び行う。したがって、第１実施形態のようなＡＦ機能やユーザによる指定なしに、自動で、簡単かつ精度良く計測対象物の３次元位置を計測することができる。
【００３２】
なお、第２実施形態において、図６のフローチャートのステップＳ１９からステップＳ２４の処理を２回以上繰り返してより詳細に計測対象物までの距離を算出した後に、計測対象物の詳細な３次元位置を算出する構成としても良い。
＜第３実施形態＞
以下、図面を用いて本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態の変形例であり、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。また、第３実施形態では、第１実施形態で説明した構成の３次元計測装置を用いて説明を行い、第１実施形態と同様の符号（図１から図４）を用いて説明する。
【００３３】
図７は、第３実施形態の３次元計測装置１におけるＣＰＵ１２の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ３１において、ＣＰＵ１２は、第１実施形態のステップＳ１と同様に、計測対象物までの大まかな距離を取得する。
ステップＳ３２において、ＣＰＵ１２は、その距離における要求計測精度を取得する。この要求計測精度は、後述するステップにおける計測対象物の３次元位置の計測において、どの程度の計測精度をユーザが要求するかを示すものである。例えば、ユーザが数値により指定する構成としても良いし、「精度高」、「精度中」、「精度低」のようにいくつかの段階を用意しておき、何れかの精度を選択する構成としても良い（詳細は後述する）。
【００３４】
ステップＳ３３において、ＣＰＵ１２は、ステップＳ３１で取得した計測対象物までの大まかな距離と、ステップＳ３２で取得した要求精度とに基づいて、計測に最適な基線長Ｂを決定する。
一般に、３次元計測装置による測定において、２枚の画像が有する視差（ｄ）と計測対象物までの距離（ｚ）とは、図８に示すように、反比例の関係を有する。視差が小さい場合には、一定の視差の変化（例えば、（ｄの変化）＝α）に対して計測対象物までの距離（ｚ）は大きく変化する。一方、視差が大きい場合には、一定の視差の変化（例えば、（ｄの変化）＝α）に対して計測対象物までの距離（ｚ）はあまり変化しない。すなわち、３次元位置の計測精度は、視差の計測精度によって決まる。また、視差の計測精度は、画像の計測精度（分解能）によって決まる。
【００３５】
後述するステップＳ３９で説明する平行化処理後の２枚の画像における視差をｄとすると、計測対象物の３次元位置（ｘ、ｙ、ｚ）は以下の式で表される。
【００３６】
【数１】
2008175635.tif 000003
ただし、ｕは、対応点のｘ軸方向の位置を示し、ｖは対応点のｙ軸方向の位置を示し、Ｂは基線長を示し、ｆはレンズの焦点距離を示す。
そこで、例えば、ステップＳ３１で取得した計測対象物までの距離が３．０ｍである場合には、画像の計測精度（分解能）を考慮し、３．０ｍ付近で十分な画像の計測精度を実現可能な距離に基線長Ｂを決定すれば良い。
【００３７】
ステップＳ３４からステップＳ３８において、ＣＰＵ１２は、第１実施形態のステップＳ３からステップＳ７と同様の処理を行う。
ステップＳ３９において、ＣＰＵ１２は、画像処理部１１を制御して、ステップＳ３７およびステップＳ３８で生成した２枚の画像に平行化処理を施す。ただし、画像処理部１１は、ステップＳ３３で決定した基線長Ｂと、ステップＳ３４で決定した角度とに加えて、ステップＳ３１で取得した計測対象物までの大まかな距離と、ステップＳ３２で取得した要求精度とを加味して、視差を有する２枚の画像に平行化処理を行う。具体的には、ステップＳ３１で取得した距離において、ステップＳ３２で取得した要求精度を実現するのに最適な平行化処理を行う。
【００３８】
ステップＳ４０において、ＣＰＵ１２は、第１実施形態のステップＳ９と同様に、画像処理部１１を制御して、ステップＳ３９で平行化処理を施した画像について対応点探索を行い、２枚の画像の間の視差を求める。そして、求めた視差に応じて、計測対象物の３次元位置を算出する。
以上説明したように、第３実施形態によれば、計測対象物までの距離およびその距離における所望の計測精度に関するユーザ指示を受け付け、その距離において、受け付けた計測精度を実現するように、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸の距離との少なくとも一方を変更する。さらに、受け付けた計測対象物までの距離および計測精度に応じて、平行化処理を行う。したがって、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸を自動で適切に調整することが可能である。また、平行化処理の負担を軽減することができる。
【００３９】
なお、第３実施形態では、計測対象物までの距離（ｚ）について説明を行ったが、左右方向（ｘ軸方向）の３次元位置および上下方向（ｙ軸方向）の３次元位置についても同様の思想にしたがった処理を行うことができる。この場合、３方向（ｘ、ｙ、ｚ方向）のうち、何れの方向を優先するかにより、各処理を行うと良い。
＜第４実施形態＞
以下、図面を用いて本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態では、図９に示す３次元計測装置システム５０を例に挙げて説明する。
【００４０】
３次元計測装置システム５０は、図９に示すように、３次元計測装置５１およびコンピュータ５２から構成される。なお、３次元計測装置５１は、上述した第１実施形態から第３実施形態の何れかの３次元計測装置と同様の構成を有する。また、コンピュータ５２には、３次元計測装置５１により取得された情報に基づいて、計測対象物の３次元位置を算出するためのプログラムが予め記録されている。また、３次元計測装置５１とコンピュータ５２とは無線または有線の通信で接続される。
【００４１】
３次元計測装置５１は、上述した第１実施形態から第３実施形態の３次元計測装置と同様に、視差を有する２枚の画像を生成し（１）、コンピュータ５２に送信する（２）。コンピュータ５２は、３次元計測装置５１から取得した画像に基づいて、計測対象物の３次元位置を算出し（３）、３次元計測装置５１に算出結果を送信する（４）。
なお、（２）および（４）で送信される情報は、上述の例に限定されない。例えば、３次元計測装置５１において、生成した画像に基づいて、所定の評価値などを算出し、その評価値をコンピュータ５２に送信しても良い。また、コンピュータ５２において、最終的な３次元位置を算出する前段階の所定の評価値を算出し、その評価値を３次元計測装置５１に送信しても良い。
【００４２】
以上説明したように、第４実施形態によれば、上述した第１実施形態から第３実施形態の３次元計測装置の処理の一部をコンピュータにより実行する。したがって、３次元計測装置の処理の負荷を軽減するとともに、情報処理の所要時間を短縮することができる。
なお、上述した各実施形態では、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸の相対的な角度と、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸の距離との両方を変更する例を示したが、何れか一方のみを変更する構成としても良い。また、何れか一方を優先的に実行する構成としても良い。
【００４３】
また、上述した各実施形態において、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸の相対的な角度を変更する際には、第１の撮像部の光軸および第２の撮像部の光軸を、独立に回転させても良いし、連動して左右対称に回転させても良い。
また、本発明は、上述した各実施形態で説明した構成に限定されない。例えば、図１０に示すように、全ての部材を１つの筐体内に収める構成であっても良い。また、図１１に示すように、左撮像部３、右撮像部５、本体部６をそれぞれ独立に設け、ケーブルや無線などで接続する構成であっても良い。
【００４４】
例えば、図１０に示すように全ての部材を１つの筐体内に収める構成においては、図１２Ａに示すように、左レンズ２および反射ミラーを含む左撮像ユニット２Ｂと、右レンズ４および反射ミラーを含む右撮像ユニット４Ｂとを備える。そして、左撮像ユニット２Ｂを、図１２Ａの矢印ａの方向に移動可能に構成するとともに、右撮像ユニット４Ｂを、図１２Ａの矢印ｃの方向に移動可能に構成する。そして、左撮像ユニット２Ｂおよび右撮像ユニット４Ｂを適宜移動させることにより、左レンズ２の光軸と右レンズ４の光軸との基線長Ｂを変更すれば良い。また、左撮像ユニット２Ｂを、図１２Ａの矢印ｂの方向に回動可能に構成し、右撮像ユニット４Ｂを、図１２Ａの矢印ｄの方向に回動可能に構成することにより、左レンズ２の光軸と右レンズ４の光軸との相対的な角度を変更すれば良い。
【００４５】
また、左撮像ユニット２Ｂおよび右撮像ユニット４Ｂに代えて、図１２Ｂに示す左撮像ユニット２Ｃ（左レンズ２、左ＣＣＤ７、反射ミラー）および右撮像ユニット４Ｃ（右レンズ４、右ＣＣＤ８、反射ミラー）を備えても良い。そして、左撮像ユニット２Ｃを、図１２Ｂの矢印ａの方向に移動可能にし、右撮像ユニット４Ｃを、図１２Ｂの矢印ｃの方向に移動可能にすることにより、左レンズ２の光軸と右レンズ４の光軸との基線長Ｂを変更すれば良い。また、左撮像ユニット２Ｃを、図１２Ｂの矢印ｂの方向に回動可能にし、右撮像ユニット４Ｃを、図１２Ｂの矢印ｄの方向に回動可能に構成することにより、左レンズ２の光軸と右レンズ４の光軸との相対的な角度を変更すれば良い。
【００４６】
また、上述した各実施形態で説明した３次元計測装置の一部に、既存の撮像装置（電子カメラなど）を組み合わせる構成としても良い。例えば、図１１で説明した構成において、既存の撮像装置を、左撮像部３および右撮像部５の両方または一方として利用する構成としても良い。
また、上述した各実施形態では、２つの撮像部（左撮像部３および右撮像部５）を左右に配置する場合を例に挙げて説明したが、上下に配置しても良い。２つの撮像部を上下方向に配置することにより、縦方向に視差を有する２枚の画像を生成することができる。また、３つの撮像部を配置しても良い。この場合、上下および左右に３つの撮像部を備えることにより、縦方向および横方向に視差を有する３枚の画像を生成することができる。
【００４７】
また、上述した各実施形態では、３次元計測装置の撮像素子として、ＣＣＤを例に挙げて説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、ＣＭＯＳなどの撮像素子を利用しても良い。
また、上述した各実施形態において取得した情報（計測対象物までの詳細な距離、計測対象物の３次元形状）をどのように使用しても良い。例えば、上述した各実施形態で説明した３次元計測装置を電子カメラ、銀塩カメラ、カメラ付き携帯電話などに組み合わせて利用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１実施形態の３次元計測装置１の外観図である。
【図２】第１実施形態の３次元計測装置１の内面図である。
【図３】第１実施形態の３次元計測装置１の機能ブロック図である。
【図４】左レンズ２の光軸２Ａと右レンズ４の光軸４Ａとの関係について説明する図である。
【図５】第１実施形態の３次元計測装置１におけるＣＰＵ１２の動作を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態の３次元計測装置１におけるＣＰＵ１２の動作を示すフローチャートである。
【図７】第３実施形態の３次元計測装置１におけるＣＰＵ１２の動作を示すフローチャートである。
【図８】２枚の画像が有する視差と計測対象物までの距離との関係を示す図である。
【図９】第４実施形態の３次元計測装置システム５０のシステム構成図である。
【図１０】３次元計測装置の別の構成を示す図である。
【図１１】３次元計測装置の別の構成を示す図である。
【図１２】別の構成の３次元計測装置の内面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１・５１，３次元計測装置  ２，左レンズ  ３，左撮像部  ４，右レンズ  ５，右撮像部  ６，本体部  ７，左ＣＣＤ  ８，右ＣＣＤ  ９，左撮像部駆動部  １０，右撮像部駆動部  １１，画像処理部  １２，ＣＰＵ  ５０，カメラシステム  ５２，コンピュータ
【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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