(57)【要約】【課題】被測定対象上のストライプパターンを複数のカメラで撮影して撮像画像のエッジを対応づけ三角測量する際に，エッジ検出を確実に行う。【解決手段】測定対象が存在する領域の設定を行う（Ｓ１０）。次にこの領域内に存在する画素数Ｎｒｅｇをカウントする（Ｓ１１）。次に，検出されるべきエッジの総数をＮｐｒｅ＝Ｎｒｅｇ／Ｎｓｔｒにより推定する（Ｓ１２，Ｓ１３）。Ｎｓｔｒはストライプ幅に存在する画素数である。次にエッジオペレータによってあるパラメータのもとで検出されるエッジ数をＮｔｒｙとしたとき，ＮｔｒｙがＮｐｒｅにほぼ等しくなるようにパラメータを設定してエッジ検出を行う（Ｓ１４〜Ｓ１８）。この処理をＮｔｒｙとＮｐｒｅの差がある閾値Ｄｔｈ以下になるまで反復的に行う。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を用いて与えられた符号化されたストライプパターンを投影する投光手段と，該投光手段によって投光されるパターンと光学的にほぼ同一主点および同一光軸を有する第１のカメラと，前記第１のカメラと異なる位置に主点を持つように配置された第２のカメラとを具備し，前記第１のカメラおよび前記第２のカメラにより撮像されたパターン投影画像におけるエッジ同士の対応付けを行って三角測量を行う３次元形状計測装置において，
前記第１のカメラにより撮像したパターン投影画像において測定対象が存在する領域を設定し，領域内の画素数を決定する領域内画素数決定手段と，
前記第１のカメラにより撮像されるであろうパターン投影画像のストライプ幅の画素数を記憶するストライプ幅画素数記憶手段と，
前記パターン投影画像のストライプ幅の画素数と前記領域内の画素数とを用いて，検出されるべきエッジの総数を予測するエッジ総数予測手段と，
前記エッジの総数の予測値に最も近くなるようにエッジ検出を行うエッジ検出手段とを有することを特徴とする３次元形状計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の３次元形状計測装置において，
前記領域内画素数決定手段が，
前記第１のカメラにより撮像したパターン投影画像から輝度値のヒストグラムを作成する手段と，
前記ヒストグラムにおいて低輝度値部分での最頻ヒストグラムにある一定値を加えた値を背景画像輝度値として抽出する手段と，
背景画像輝度値を超える輝度値を持つ領域を，測定対象が存在する領域として設定して画素数をカウントする手段とを有する３次元形状計測装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の３次元形状計測装置において，
前記エッジ検出手段が，
前記第１のカメラの撮像画像におけるストライプの位置を記憶しておく手段と，
比較的小さなノイズスムージングのウィンドウをノイズスムージングのパラメータの初期値を設定する手段と，
撮像画像に対してノイズスムージングを行う手段と，
設定されたパラメータに基づきエッジ検出を行った後，ストライプ位置近傍のエッジ数とそれ以外のエッジ数を比較して画像中のノイズ成分を判定する手段と，
ノイズ成分が多いと判定した場合にはノイズスムージングのウィンドウを大きくしてエッジ検出を反復的に行う手段とを有する次元形状計測装置。
【請求項４】
光源を用いて与えられた符号化されたストライプパターンを投影する投光ステップと，該投光ステップによって投光されるパターンと光学的にほぼ同一主点および同一光軸を有する第１のカメラと，前記第１のカメラと異なる光軸上に配置された第２のカメラとにより，パターンを投影した計測物体の撮像を行うステップと，前記第１のカメラおよび第２のカメラにより撮像されたパターン投影画像におけるエッジ同士の対応付けを行って三角測量を行うステップを有する３次元形状計測方法において，
前記第１のカメラにより撮像したパターン投影画像において測定対象が存在する領域を設定し，領域内の画素数を決定する領域内画素数決定ステップと，
前記第１のカメラにより撮像されるであろうパターン投影画像のストライプ幅の画素数を記憶するストライプ幅画素数記憶ステップと，
前記パターン投影画像のストライプ幅の画素数と前記領域内の画素数とを用いて，検出されるべきエッジの総数を予測するエッジ総数予測ステップと，
前記エッジの総数の予測値に最も近くなるようにエッジ検出を行うエッジ検出ステップとを有することを特徴とする３次元形状計測方法。
【請求項５】
請求項４に記載の３次元形状計測方法において，
前記領域内画素数決定ステップは，
前記第１のカメラにより撮像したパターン投影画像から輝度値のヒストグラムを作成するサブステップと，
前記ヒストグラムにおいて低輝度値部分での最頻ヒストグラムにある一定値を加えた値を背景画像輝度値として抽出するサブステップと，
背景画像輝度値を超える輝度値を持つ領域を，測定対象が存在する領域として設定して画素数をカウントするサブステップとを有する３次元形状計測方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の３次元形状計測方法において，
前記エッジ検出ステップは，
前記第１のカメラの撮像画像におけるストライプの位置を記憶しておくサブステップと，
比較的小さなノイズスムージングのウィンドウをノイズスムージングのパラメータの初期値を設定するサブステップと，
撮像画像に対してノイズスムージングを行うサブステップと，
設定されたパラメータに基づきエッジ検出を行った後，ストライプ位置近傍のエッジ数とそれ以外のエッジ数を比較して画像中のノイズ成分を判定するサブステップと，
ノイズ成分が多いと判定した場合にはノイズスムージングのウィンドウを大きくしてエッジ検出を反復的に行うよう制御するサブステップとを有する３次元形状計測方法。
【請求項７】
光源を用いて与えられた符号化されたストライプパターンを投影する投光手段と，該投光手段によって投光されるパターンを撮影する主点の異なる第１のカメラおよび第２のカメラと，前記第１のカメラおよび前記第２のカメラにより撮像されたパターン投影画像におけるエッジ同士の対応付けを行って三角測量を行う３次元形状計測装置において，
前記第１のカメラにより撮像したパターン投影画像において測定対象が存在する領域を設定し，領域内の画素数を決定する領域内画素数決定手段と，
前記第１のカメラにより撮像されるであろうパターン投影画像のストライプ幅の画素数を記憶するストライプ幅画素数記憶手段と，
前記パターン投影画像のストライプ幅の画素数と前記領域内の画素数とを用いて，検出されるべきエッジの総数を予測するエッジ総数予測手段と，
前記エッジの総数の予測値に最も近くなるようにエッジ検出を行うエッジ検出手段とを有することを特徴とする３次元形状計測装置。
【請求項８】
光源を用いて与えられた符号化されたストライプパターンを投影する投光ステップと，第１のカメラを用いてパターンを投影した計測物体の撮像を行うステップと，前記第１のカメラと主点の異なる第２のカメラを用いてパターンを投影した計測物体の撮像を行うステップと，前記第１のカメラおよび第２のカメラにより撮像されたパターン投影画像におけるエッジ同士の対応付けを行って三角測量を行うステップを有する３次元形状計測方法において，
前記第１のカメラにより撮像したパターン投影画像において測定対象が存在する領域を設定し，領域内の画素数を決定する領域内画素数決定ステップと，
前記第１のカメラにより撮像されるであろうパターン投影画像のストライプ幅の画素数を記憶するストライプ幅画素数記憶ステップと，
前記パターン投影画像のストライプ幅の画素数と前記領域内の画素数とを用いて，検出されるべきエッジの総数を予測するエッジ総数予測ステップと，
前記エッジの総数の予測値に最も近くなるようにエッジ検出を行うエッジ検出ステップとを有することを特徴とする３次元形状計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は測定対象に対してパターン光を照射することによって得られるパターン投影像を，複数の撮像手段で異なる方向から撮像し，パターンの変化に基づいて距離情報を得る三角測量法に基づく３次元形状計測装置および３次元形状計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
３次元形状を取得する手法には，アクティブ手法（Ａｃｔｉｖｅ  ｖｉｓｉｏｎ）とパッシブ手法（Ｐａｓｓｉｖｅ  ｖｉｓｉｏｎ）がある。アクティブ手法は，（１）レーザ光や超音波等を発して，対象物からの反射光量や到達時間を計測し，奥行き情報を抽出するレーザ手法や，（２）スリット光などの特殊なパターン光源を用いて，対象表面パターンの幾何学的変形等の画像情報より対象形状を推定するパターン投影方法や，（３）光学的処理によってモアレ縞により等高線を形成させて，３次元情報を得る方法などがある。一方，パッシブ手法は，対象物の見え方，光源，照明，影情報等に関する知識を利用して，一枚の画像から３次元情報を推定する単眼立体視，三角測量原理で各画素の奥行き情報を推定する二眼立体視等がある。
【０００３】
本発明は，アクティブ手法の３次元計測装置であるパターン投影法に関するものである。パターン投影法では，対象とする物体に基準となるパターン光を投影し，基準となるパターン光が投影された方向とは異なる方向から撮影を行う。撮影されたパターンは，物体の形状によって変形を受けたものとなる。観測された変形パターンと投影したパターンとの対応づけを行うことで，物体の３次元計測を行える。パターン投影法では，高速かつ高精度な測定が可能であるが，変形パターンと投影したパターンの対応づけにおいていかに誤対応を少なくするかが課題となる。
【０００４】
そこで，本出願人は，投光されたパターンをフィードバックし新たなコードを生成することで対象物に依存しない３次元画像撮影装置を提案した（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開２００２−２０６９１９公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１（特開２００２−２０６９１９公報）における３次元画像撮影装置は，参照物体にパターンを投影して複数のカメラで撮像した画像のエッジ間輝度を出力値として取得し，照射パターンを示すコードと各カメラの出力値との対応をメモリに格納し，その後，計測物体に対してパターン照射を実行して，エッジ抽出，エッジ間輝度算出を実行し，カメラ１によって取得された輝度情報に基づいて計測物体の反射係数を求め，求められた反射係数に基づいて，カメラ２の予測出力を算出する。算出したカメラ２の予測出力に基づいて，カメラ２の計測物体パターン照射画像からもっとも近い値を持つエッジを抽出してカメラ１の計測値との対応付けを実行して距離情報の取得を行う。
【０００６】
しかしながら，上記構成は，エッジ抽出に関しては何ら工夫がなされていなかった。エッジ抽出を精度よく行おうとする場合には，そのプロセスにおいて複数のパラメータが存在することが一般的であり，パラメータ調整に人手を介する必要がある。この場合には測定プロセスにも人手が介する事になり，測定自体も時間がかかるものとなってしまう。
【０００７】
また，システマティックなエッジ抽出がなされていない場合には，２つの撮像画像に対するエッジ抽出の指標がないため，対応すべきエッジが抽出されていない可能性が存在する。
【０００８】
本発明は，上記問題点を解決することを目的としてなされたものであり，測定プロセスの自動化を可能とし，エッジ抽出の指標を用いることによって両カメラにおいて対応すべきエッジが抽出されている可能性を高くできる３次元形状計測装置および方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は，上述の目的を解決するために特許請求の範囲に記載のとおりの構成を使用している。
【００１０】
ここでは，まず，特許請求の範囲の記載内容について補充的に説明を行う。
【００１１】
本発明の一側面によれば，光源を用いて与えられた符号化されたストライプパターンを投影する投光手段と，該投光手段によって投光されるパターンと光学的にほぼ同一主点および同一光軸を有する第１のカメラと，前記第１のカメラと異なる位置に主点を持つように配置された第２のカメラから構成されており，前記第１および第２のカメラにより撮像されたパターン投影画像におけるエッジ同士の対応付けを行って三角測量を行う３次元形状計測装置に：前記第１のカメラにより撮像したパターン投影画像において測定対象が存在する領域を設定し，領域内の画素数を決定する領域内画素数決定手段と；前記第１のカメラにより撮像されるであろうパターン投影画像のストライプ幅の画素数を記憶しておくストライプ幅画素数記憶手段と；前記パターン投影画像のストライプ幅の画素数と前記領域内の画素数とを用いて，検出されるべきエッジの総数を予測するエッジ総数予測手段と；前記エッジの総数の予測値に最も近くなるようにエッジ検出を行うエッジ検出手段とを設けるようにしている。
【００１２】
この構成においては，エッジの抽出作業を自動化することができる。さらに同じ指標を用いて第１および第２のカメラの撮像画像に対してエッジ抽出を行うことができるため，両画像において対応するエッジが両方とも検出できるようになる。
【００１３】
またこの構成において，前記領域内画素数決定手段を，前記第１のカメラにより撮像したパターン投影画像から輝度値のヒストグラムを作成する手段と，前記ヒストグラムにおいて低輝度値部分での最頻ヒストグラムにある一定値を加えた値を背景画像輝度値として抽出する手段と，背景画像輝度値を超える輝度値を持つ領域を，測定対象が存在する領域として設定して画素数をカウントする手段とを含むように構成することができる。
【００１４】
この場合，測定対象が存在する領域を精度良く抽出でき，エッジ総数予測値の精度が高まるため，対応するエッジが第１および第２のカメラの撮像画像で検出できるようになる。
【００１５】
また，前記エッジ検出手段が，前記第１のカメラの撮像画像におけるストライプの位置を記憶しておく手段と，比較的小さなノイズスムージングのウィンドウをノイズスムージングの初期値として設定する手段と，撮像画像に対してノイズスムージングを行う手段と，設定されたパラメータに基づきエッジ検出を行った後，ストライプ位置近傍のエッジ数とそれ以外のエッジ数を比較して画像中のノイズ成分を判定する手段と，ノイズ成分が多いと判定した場合にはノイズスムージングのウィンドウを大きくしてエッジ検出を反復的に行うように制御する手段とを含むように構成しても良い。
【００１６】
この場合，画像中の不要なノイズ除去のためのパラメータを対象に応じて動的に決定することができるため，対応するエッジが第１および第２のカメラの撮像画像で検出できるようになる。
【００１７】
なお，本発明は装置やシステムとして実現できるのみでなく，方法の態様で実現することも可能である。
【００１８】
本発明の上述の側面および本発明の他の側面については特許請求の範囲に記載され，以下，実施例を用いて詳細に説明される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下，図面を参照しながら実施例に基づいて，本発明を具体的に説明する。
【００２０】
［実施例１］
図１は，本発明の実施例１の三次元形状計測装置１００の構成を全体として示しており，この図において，三次元形状計測装置１００は，投影装置（プロジェクタ）１０１，モニタ用撮像装置（カメラ１）１０２，三角測量用撮像装置（カメラ２）１０３およびハーフミラー１０４を含んで構成されている。投影装置１０１は，三次元計測を行うためにパターンを測定対象に対して投影する。モニタ用撮像装置１０２は，投影装置１０１と，ほぼ同一主点，同一光軸に配置されパターンをモニタする。三角測量用撮像装置１０３は投影装置と異なる光軸に配置されている。この点は先の特許文献１（特開２００２−２０６９１９）と同様の構成である。投影装置１０１は，プロジェクタもしくはレーザスリット投影系を用いる。この投影装置１０１はあらかじめ定められたコードに対応する輝度値によって投影パターンを形成し，投影を行う。投影パターンは，図２に示すような濃淡のあるスリットパターンを用い，例えば，図２右側に図示されている物体（測定対象）にパターン投影する。投影パターンはハーフミラー１０４を介して測定対象に投影され，その反射光がハーフミラー１０４で反射されてモニタ用撮像装置１０２に入射する。測定対象からの反射光はモニタ用撮像装置１０２とは異なる光路を経て三角測量用撮像装置１０３に入射する。
【００２１】
図３も用いてパターン投影およびその撮像について詳細に説明する。モニタ用撮像装置（カメラ１）１０２と投影装置（プロジェクタ）１０１は，先に述べたようにハーフミラー１０４などを用いて，ほぼ同一主点，同一光軸に配置される。三角測量用撮像装置（カメラ２）１０３は，別光軸上に配置される。投影装置（プロジェクタ）１０１により図２に示すようなストライプパターンを投影する。ほぼ同主点，同光軸のモニタ用撮像装置（カメラ１）１０２で観測された画像（カメラ１撮像画像）から再符号化を実施し，さらに，モニタ用撮像装置（カメラ１）１０２で観測された画像（カメラ１撮像画像）と三角測量用撮像装置（カメラ２）１０３で観測された画像（カメラ２撮像画像）とから距離画像を算出する。
【００２２】
つぎに，パターン画像のエッジ抽出について説明する。まず，図４のフローチャートを参照してカメラ１の撮像画像に対してエッジ抽出を行う場合の動作について説明する。
【００２３】
図４において，第一に，測定対象が存在する領域の設定を行う（Ｓ１０）。これは，測定対象ごとに存在するであろう領域の概略をたとえば画像内の矩形領域などの形式で予め記憶しておき，この領域を対象存在領域として設定する。次にこの領域内に存在する画素数をカウントする（Ｓ１１）。この画素数をＮｒｅｇとする。
【００２４】
次に，検出されるべきエッジの総数を推定する（Ｓ１２，Ｓ１３）。図３に示すように本構成によれば投影される物体に係わらず，カメラ１の撮像画像中のストライプは位置が変化しない。この性質を利用すると，任意のストライプに対して，そのストライプが撮像画像中においてどれだけの画素数の幅を持つかを予め記憶しておくことができる（Ｓ１２）。ストライプ幅は一定である必要はないが，ここでは簡単のため，すべてのストライプが同じ幅を持つとし，その撮像画像中での画素数をＮｓｔｒであるとする。このとき，ストライプ間で発生するエッジの数Ｎｐｒｅ＝Ｎｒｅｇ／Ｎｓｔｒとなることが予想される（Ｓ１３）。
【００２５】
次にエッジオペレータによってあるパラメータのもとで検出されるエッジ数をＮｔｒｙとしたとき，ＮｔｒｙがＮｐｒｅにほぼ等しくなるようにパラメータを設定してエッジ検出を行う（Ｓ１４〜Ｓ１８）。ここではたとえばエッジオペレータとしてＣａｎｎｙオペレータを使用した場合を説明する。Ｃａｎｎｙオペレータにはエッジ検出の際に３つのパラメータが存在する。画像中でガウシアンスムージングを行う範囲であるσ，１次微分後のｍａｇｎｉｔｕｄｅのヒストグラムを作成した際のエッジ判定閾値ＴＨｉｇｈ，エッジ周辺での再判定閾値ＴＬｏｗである。
【００２６】
このうち，ＴＨｉｇｈ，ＴＬｏｗを反復的に修正してＮｔｒｙがＮｐｒｅにほぼ等しくなるようにする場合を説明する。Ｃａｎｎｙオペレータの場合，ＴＨｉｇｈを大きくすると検出エッジの数が少なくなり，小さくすると検出エッジの数が多くなる性質がある。また，ＴＬｏｗはＴＨｉｇｈほどエッジ検出には寄与しないが，大きくすると検出エッジの数が少なくなり，小さくすると検出エッジの数が多くなる性質がある。
【００２７】
なお，Ｃａｎｎｙオペレータの詳細については”Ａ  Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  Ｅｄｇｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ”（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．６，ｐｐ．６７９−６９８，１９８６，Ｆ．Ｃａｒｒｙ）を参照されたい。Ｃａｒｒｙオペレータ以外のエッジオペレータを用いることができることはもちろんである。
【００２８】
まず任意の初期値のＴＨｉｇｈ，ＴＬｏｗを用いてＮｔｒｙを算出する（Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６）。次にＮｔｒｙ＞Ｎｐｒｅの場合には，ＴＨｉｇｈを大きくしてＮｔｒｙを算出する。また，Ｎｔｒｙ＜Ｎｐｒｅの場合には，ＴＨｉｇｈを小さくしてＮｔｒｙを算出する。この処理をＮｔｒｙとＮｐｒｅの差がある閾値Ｄｔｈ以下になるまで反復的に行う（Ｓ１７，Ｓ１８）。ＮｔｒｙとＮｐｒｅの差がある閾値Ｄｔｈ以下になった場合には，このときのＴＨｉｇｈとＴＬｏｗをエッジ検出のパラメータとする（Ｓ１７，終了）。
【００２９】
また，エッジ判定閾値ＴＨｉｇｈの再設定ではＮｔｒｙとＮｐｒｅの差閾値Ｄｔｈ以下にならなかった場合には，さらにＴＬｏｗの修正を行う。Ｎｔｒｙ＞Ｎｐｒｅの場合には，ＴＬｏｗを大きくしてＮｔｒｙを算出する。また，Ｎｔｒｙ＜Ｎｐｒｅの場合には，ＴＬｏｗを小さくしてＮｔｒｙを算出する。この処理をＮｔｒｙとＮｐｒｅの差がある閾値Ｄｔｈ以下になるまで反復的に行う（Ｓ１７，Ｓ１８）。
【００３０】
次にカメラ２撮像画像に対してエッジ検出を行う場合について説明する。カメラ２のカメラ１に対する撮像倍率をＲｚとしたとき，Ｎｐｒｅ×Ｒｚをカメラ２に対するＮｐｒｅとして扱って上述と同様な処理を行うことによって，エッジ検出を行う。
【００３１】
このように，エッジパラメータの設定は自動的に行うことができるため，測定自体も人手を介することなく自動化して行うことができる。さらに，両カメラにおいて，ほぼ同数のエッジが検出されていることになり，対応すべきエッジが抽出されている可能性を高くできる。
【００３２】
上述のようにして抽出されたエッジに基づいて，次に再符合化を行う。再符号化は，上述の特許文献１（特開２００２−２０６９１９）に示された方法でも良いし，観測された輝度値の平均をそのまま新しい符号として再符号化を行っても良い。再符号化によって得られた新しい符号を用いてエッジの対応付けをエピポーラライン上で行い，三角測量の原理で３次元画像を取得することができる。
【００３３】
パターン投影から距離値の算出までの概略的な流れを図５に示す。図５において，カメラ１，２により投影パターンを撮像し，エッジ検出オペレータを用いてエッジを検出し，エッジ間輝度情報を算出する（Ｓ２０）。つぎにエッジ間輝度値情報を用いてエピポーララインに基づく対応づけ処理を行い（Ｓ２１），この対応づけに基づいて三角測量により距離測定を行う（Ｓ２２）。
【００３４】
［実施例２］
次に本発明の実施例２について説明する。
【００３５】
実施例１においては予め測定対象ごとに測定対象が存在するであろう領域を設定する必要があったが，本実施例においては，領域設定を測定対象に応じて動的に行うものである。測定対象が存在する領域を抽出し，領域内の画素数をカウントする手法以外は実施例１と同様であるため，この手法についてのみ図６のフローチャートを用いて説明するものとする。
【００３６】
図６において，この実施例では，まず，カメラ１の撮像画像に対し輝度値のヒストグラムを作成する（Ｓ３０）。輝度値が０から２５５までの値を有するとしたとき，ヒストグラムはたとえば５刻みの輝度値を単位として作成する。ヒストグラムの作成例を図７に示す。
【００３７】
次にもっとも低輝度なヒストグラムから高輝度側へヒストグラムの頻度を比較していき，最初の極大値をとるヒストグラムを背景画像の代表的輝度値とする（Ｓ３１，Ｓ３２）。これは，対象物以外の領域は対象物より遠くに存在する，またはボケた画像しか得られないため，測定対象上の画素の輝度値よりも小さいことが予想されるからである。また，測定を行う際には測定対象の背景には測定誤差を少なくするため暗幕などを使用する場合も多く，この場合には対象物との輝度差は大きくなるためさらに効果的である。さらに，一定のマージンを持たせるために，背景画像の代表的輝度値にある一定値を加えた値を背景画像輝度値とする。
【００３８】
最後にこの背景画像輝度値を超える輝度値を持つ領域を測定対象が存在する領域として設定して画素数をカウントするものである（Ｓ３３，Ｓ３４）。本手法によって抽出された測定対象が存在する領域の例を図８に示す。図８に示す通り，対象に応じて動的に測定対象が存在する領域を抽出しているため，測定対象が存在する領域を精度良く抽出できるものである。
【００３９】
［実施例３］
次に本発明の実施例３について説明する。
【００４０】
エッジ検出手段以外は実施例１と同様であるため，エッジ検出手法についてのみ図９のフローチャートを参照して説明するものとする。撮像画像において検出されるエッジはストライプ間に限らず，対象物上でのテクスチャ状態および撮像画像中のノイズなどによりストライプ上においても発生する。本実施例は，ストライプ間で発生するエッジを検出できる状態で効果的にノイズ除去処理を行うものである
【００４１】
エッジオペレータとしてＣａｎｎｙオペレータを使用した場合について説明する。
【００４２】
図９において，まず，ガウシアンスムージングのウィンドウをσ＝１として（Ｓ４０），カメラ１の撮像画像のエッジを検出する（Ｓ４１，Ｓ４２）。なおウィンドウのサイズσの値は比較的小さいものであればどのようなものでもよい。
【００４３】
次に，検出されたエッジにおいて，ストライプ隣接位置近傍のエッジとストライプ隣接位置非近傍のエッジの２種類に分別する（Ｓ４３，Ｓ４４）。これはすでに記述したとおり，カメラ１の撮像画像中のストライプは位置が変化しない性質から，カメラ１の撮像画像中のストライプ隣接位置は予め求めることができることを利用している。ストライプの隣接位置近傍におけるエッジの数をＥｎｅｉとし，隣接位置非近傍のエッジの数をＥｎ−ｎｅｉとする。
【００４４】
次にＥｎｅｉおよびＥｎ−ｎｅｉを比較して，撮像画像のノイズによりストライプ上にエッジが検出されたかどうかの判定を行う（Ｓ４５）。判定の例としては，ある閾値以上の場合，たとえばＥｎｅｉ／Ｅｎ−ｎｅｉ＞Ｄｎの場合には，撮像画像のノイズによりストライプ上にエッジが検出されたと判断する。
【００４５】
次に，撮像画像のノイズによりストライプ上にエッジが検出されたと判定された場合にはノイズ除去処理を行う。この処理はＣａｎｎｙオペレータの場合には，σを大きくしてエッジ検出を行うことに相当する（Ｓ４６）。
【００４６】
撮像画像のノイズによるストライプ上のエッジが検出されたと判定されなくなるまで，上述の処理を反復的に行う。
【００４７】
カメラ２のエッジ検出においては，カメラ１の処理で算出したσを用いてエッジ検出を行う。
【００４８】
上述の処理によって，撮像画像のノイズに起因するストライプ上のエッジを除去することができ，対応するエッジが第１および第２のカメラの撮像画像で検出できるようになる。
【００４９】
なお，本発明は上述の実施例に限定されるものではなく，その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば，２つの撮像装置（カメラ）のいずれについてもその主点が投影パターン（投影手段）の主点と一致していなくとも良い。その場合，撮像装置の撮影画像の双方についてパターン画像との倍率を考慮して対象領域の画素数を決定すれば良い。また，実施例２においてヒストグラムに基づいて自動的に対象領域（その総合画素数）を決定する際に，ストライプパターンでなく，一様な輝度，色度等の画像を投影しても良い。もちろんエッジ検出時にはストライプパターンを投影する。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように，本発明の３次元形状計測手法によれば，測定プロセスの自動化が可能となり，さらに２つの撮像画像中において対応すべきエッジが抽出されている可能性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる３次元形状計測装置のシステム概略図である。
【図２】本発明の３次元形状計測装置の投影装置の投影パターンの一例と読みとりオブジェクトの一例を説明する図である。
【図３】図２のプロジェクトパターン及びオブジェクトにおいて，図１の構成で画像読みとりを実施したときの概略図である。
【図４】本発明の実施例１に係わるエッジ検出のフローチャートである。
【図５】本発明に係わる３次元形状計測装置のフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２に係わる測定対象領域抽出のフローチャートである。
【図７】本発明の実施例２における輝度値のヒストグラムの例を説明する図である。
【図８】本発明の実施例２における測定対象領域抽出の例を説明する図である。
【図９】本発明の実施例３に係わるエッジ検出のフローチャートである。
【符号の説明】
１００      三次元形状計測装置
１０１      投影装置
１０２      モニタ用撮像装置
１０３      三角測量用撮像装置
１０４      ハーフミラー
【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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