(57)【要約】【課題】  被写体の形状の欠陥を検出する形状診断装置の提供。【解決手段】  形状診断装置は、被写体実写を取得する被写体実写取得部と、複数の法線方向を有する基準部材を第１の照明条件で撮像した基準部材画像を取得する基準部材画像取得部と、基準部材及び被写体の本来の立体形状と光学特性を取得する立体形状取得部と、基準部材画像の各部の法線方向を判断する法線方向判断部と、基準部材画像の法線方向毎の明度を第１照明データとして格納する照明条件格納部と、被写体の立体形状から被写体実写における被写体の姿勢を判断する姿勢判断部と、被写体の本来の立体形状、第１照明データ、及び被写体実写中の被写体の姿勢から、本来の立体形状を成す被写体ＣＧを、判断した姿勢及び第１の照明条件で生成する被写体ＣＧ生成部と、被写体ＣＧ及び被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出部を備える。【選択図】図１
2005122706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の実写画像に基づいて、前記被写体の形状の欠陥を検出する形状診断装置であって、
前記被写体を第１の照明条件で撮像して第１の被写体実写を取得する被写体実写取得部と、
複数の法線方向を有する基準部材を前記第１の照明条件で撮像した基準部材画像を取得する基準部材画像取得部と、
前記基準部材及び前記被写体の本来の立体形状を取得する立体形状取得部と、
前記基準部材の前記立体形状に基づいて、前記基準部材画像の各部の法線方向を判断する法線方向判断部と、
前記基準部材画像の各部の法線方向毎の明度を、前記第１の照明条件を示す第１照明データとして格納する照明条件格納部と、
前記被写体の前記本来の立体形状に基づいて、前記第１の被写体実写における前記被写体の姿勢を判断する姿勢判断部と、
前記被写体の前記本来の立体形状、前記第１照明データ、及び前記第１の被写体実写における前記被写体の姿勢に基づいて、前記本来の立体形状からなる前記被写体のＣＧを、前記第１の被写体実写における前記被写体の姿勢及び前記第１の照明条件で生成する被写体ＣＧ生成部と、
前記被写体のＣＧ及び前記被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出部と
を備える形状診断装置。
【請求項２】
前記欠陥箇所の明度に対応する前記法線方向を前記第１照明データから判断し、当該判断した法線方向に基づき、前記欠陥箇所の立体形状を判断する欠陥箇所形状判断部
を更に備える、請求項１に記載の形状診断装置。
【請求項３】
前記基準部材の形状は球状である、請求項１に記載の形状診断装置。
【請求項４】
前記基準部材及び前記被写体の光学特性は実質的に同一である、請求項１に記載の形状診断装置。
【請求項５】
被写体の実写画像に基づいて、前記被写体の形状の欠陥を検出する形状診断装置であって、
前記被写体を第１の照明条件で撮像した第１の被写体実写を取得する被写体実写取得部と、
前記第１の照明条件を格納する照明条件格納部と、
前記被写体の本来の立体形状と前記被写体の光学特性とを取得する立体形状取得部と、
前記被写体の前記本来の立体形状に基づいて、前記第１の被写体実写における前記被写体の姿勢を判断する姿勢判断部と、
前記第１の被写体実写における前記被写体の姿勢と前記第１の照明条件と前記被写体の光学特性と前記本来の立体形状とに基づいて、前記被写体の第１のＣＧを生成する被写体ＣＧ生成部と、
前記被写体の前記第１のＣＧと前記第１の被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出部と
を備える形状診断装置。
【請求項６】
前記被写体実写取得部は、前記第１の照明条件と照明の方向が異なる第２の照明条件で前記被写体を撮像した第２の被写体実写を更に取得し、
前記照明条件格納部は、前記第２の照明条件を更に格納し、
前記姿勢判断部は、前記被写体の前記本来の立体形状に基づいて、前記第２の被写体実写における前記被写体の姿勢を更に判断し、
前記被写体ＣＧ生成部は、前記第２の被写体実写における前記被写体の姿勢と前記第２の照明条件と前記被写体の光学特性と前記本来の立体形状とに基づいて、前記被写体の第２のＣＧを更に生成し、
前記欠陥箇所検出部は、前記被写体の前記第２のＣＧと前記第２の被写体実写の同一箇所を更に比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として更に検出する請求項５に記載の形状診断装置。
【請求項７】
前記第２の照明条件は、前記第１の照明条件と照明の方向が直交する請求項６に記載の形状診断装置。
【請求項８】
前記被写体を帯電させる帯電部と、
帯電した物体に吸着される着色粉末を、帯電した前記被写体に対して吹き付ける吹きつけ部と
を更に備え、
前記被写体実写取得部は、前記着色粉末を吸着した前記被写体を撮像して第３の被写体実写を更に取得し、
前記被写体ＣＧ生成部は、前記着色粉末を吸着した前記被写体の光学特性を取得し、前記第３の被写体実写における前記被写体の姿勢と前記第１の照明条件と前記着色粉末を吸着した前記被写体の光学特性と前記本来の立体形状とに基づいて、前記被写体の第３のＣＧを更に生成し、
前記欠陥箇所検出部は、前記被写体の前記第３のＣＧと前記第３の被写体実写の同一箇所を更に比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として更に検出する請求項５に記載の形状診断装置。
【請求項９】
被写体の実写画像に基づいて、前記被写体の形状の欠陥を検出する形状診断方法であって、コンピュータが、
前記被写体を第１の照明条件で撮像した被写体実写を取得する被写体実写取得ステップと、
複数の法線方向を有する基準部材を前記第１の照明条件で撮像した基準部材画像を取得する基準部材画像取得ステップと、
前記基準部材及び前記被写体の本来の立体形状を取得する立体形状取得ステップと、
前記基準部材の前記立体形状に基づいて、前記基準部材画像の各部の法線方向を判断する法線方向判断ステップと、
前記基準部材画像の各部の法線方向毎の明度を、前記第１の照明条件を示す第１照明データとして格納する照明条件格納ステップと、
前記被写体の立体形状に基づいて、前記被写体実写における前記被写体の姿勢を判断する姿勢判断ステップと、
前記被写体の前記本来の立体形状、前記第１照明データ、及び前記被写体実写における前記被写体の姿勢に基づいて、前記本来の立体形状からなる前記被写体のＣＧを、前記姿勢及び前記第１の照明条件で生成する被写体ＣＧ生成ステップと、
前記被写体のＣＧ及び前記被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出ステップと
を備える形状診断方法。
【請求項１０】
被写体の実写画像に基づいて、前記被写体の形状の欠陥を検出する形状診断方法であって、コンピュータが、
前記被写体を第１の照明条件で撮像した第１の被写体実写を取得する被写体実写取得ステップと、
前記第１の照明条件を格納する照明条件格納ステップと、
前記被写体の本来の立体形状と前記被写体の光学特性とを取得する立体形状取得部と、
前記被写体の前記本来の立体形状に基づいて、前記第１の被写体実写における前記被写体の姿勢を判断する姿勢判断ステップと、
前記第１の被写体実写における前記被写体の姿勢と前記第１の照明条件と前記被写体の光学特性と前記本来の立体形状とに基づいて、前記被写体の第１のＣＧを生成する被写体ＣＧ生成ステップと、
前記被写体の前記第１のＣＧと前記第１の被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出ステップと
を備える形状診断方法。
【請求項１１】
被写体の実写画像に基づいて、前記被写体の形状の欠陥を検出するコンピュータ用のプログラムであって、
前記被写体を第１の照明条件で撮像した被写体実写を取得する被写体実写取得機能と、
複数の法線方向を有する基準部材を前記第１の照明条件で撮像した基準部材画像を取得する基準部材画像取得機能と、
前記基準部材及び前記被写体の本来の立体形状を取得する立体形状取得機能と、
前記基準部材の前記立体形状に基づいて、前記基準部材画像の各部の法線方向を判断する法線方向判断機能と、
前記基準部材画像の各部の法線方向毎の明度を、前記第１の照明条件を示す第１照明データとして格納する照明条件格納機能と、
前記被写体の立体形状に基づいて、前記被写体実写における前記被写体の姿勢を判断する姿勢判断機能と、
前記被写体の前記本来の立体形状、前記第１照明データ、及び前記被写体実写における前記被写体の姿勢に基づいて、前記本来の立体形状からなる前記被写体のＣＧを、前記姿勢及び前記第１の照明条件で生成する被写体ＣＧ生成機能と、
前記被写体のＣＧ及び前記被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出機能と
を前記コンピュータに実現させるプログラム。
【請求項１２】
被写体の実写画像に基づいて、前記被写体の形状の欠陥を検出するコンピュータ用のプログラムであって、
前記被写体を第１の照明条件で撮像した第１の被写体実写を取得する被写体実写取得機能と、
前記第１の照明条件を格納する照明条件格納機能と、
前記被写体の本来の立体形状と前記被写体の光学特性とを取得する立体形状取得機能と、
前記被写体の前記本来の立体形状に基づいて、前記第１の被写体実写における前記被写体の姿勢を判断する姿勢判断機能と、
前記第１の被写体実写における前記被写体の姿勢と前記第１の照明条件と前記被写体の光学特性と前記本来の立体形状とに基づいて、前記被写体の第１のＣＧを生成する被写体ＣＧ生成機能と、
前記被写体の前記第１のＣＧと前記第１の被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出機能と
を前記コンピュータに実現させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状診断装置、形状診断方法、及びプログラムに関する。特に本発明は、被写体の実写画像に基づいて、前記被写体の形状の欠陥を検出する形状診断装置、形状診断方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オブジェクトの立体形状を検査する方法として、３次元スキャナで測定した形状データを、オブジェクト本来の立体形状を示す３次元データと比較することにより、オブジェクトの形状を検査する技術がある（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】“用途拡大する３次元スキャナ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、２００２年７月号 ｎｏ．５５、日経ＢＰ社、［平成１５年８月２０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ： ｈｔｔｐ：／／ｄｍ．ｎｉｋｋｅｉｂｐ．ｃｏ．ｊｐ／ｆｒｅｅ／ｎｄｅ／ｋｉｊｉ／ｎｏ２０７／ｒｅｐｏｒｔ０４．ｈｔｍｌ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、３次元スキャナは、膨大な点群データの取得と、取得した点群データの形状データへの変換に膨大な計算を要する。このため、測定するオブジェクトの大きさに制限が有り、最大で人体程度の大きさのオフジェクトまでしか測定することができないという課題があった。
【０００４】
そこで本発明は、上記の課題を解決することができる形状診断装置、形状診断方法及びプログラムを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の形態によると、被写体の実写画像に基づいて、被写体の形状の欠陥を検出する形状診断装置は、被写体を第１の照明条件で撮像した被写体実写を取得する被写体実写取得部と、複数の法線方向を有する基準部材を第１の照明条件で撮像した基準部材画像を取得する基準部材画像取得部と、基準部材及び被写体の本来の立体形状を取得する立体形状取得部と、基準部材の立体形状に基づいて、基準部材画像の各部の法線方向を判断する法線方向判断部と、基準部材画像の各部の法線方向毎の明度を、第１の照明条件を示す第１照明データとして格納する照明条件格納部と、被写体の立体形状に基づいて、被写体実写における被写体の姿勢を判断する姿勢判断部と、被写体の本来の立体形状、第１照明データ、及び被写体実写における被写体の姿勢に基づいて、本来の立体形状からなる被写体のＣＧを、前記判断した姿勢及び第１の照明条件で生成する被写体ＣＧ生成部と、被写体のＣＧ及び被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出部とを備える。
【０００６】
欠陥箇所の明度に対応する法線方向を第１照明データから判断し、当該判断した法線方向に基づき、欠陥箇所の立体形状を判断する欠陥箇所形状判断部を更に備えてもよい。
【０００７】
基準部材の形状は球状であることが望ましい。また、基準部材及び被写体の光学特性は実質的に同一であることが望ましい。
【０００８】
本発明の第２の形態によれば、被写体の実写画像に基づいて、被写体の形状の欠陥を検出する形状診断装置は、被写体を第１の照明条件で撮像した第１の被写体実写を取得する被写体実写取得部と、第１の照明条件を格納する照明条件格納部と、被写体の本来の立体形状と被写体の光学特性とを取得する立体形状取得部と、被写体の本来の立体形状に基づいて、第１の被写体実写における被写体の姿勢を判断する姿勢判断部と、第１の被写体実写における被写体の姿勢と第１の照明条件と被写体の光学特性と本来の立体形状とに基づいて、被写体の第１のＣＧを生成する被写体ＣＧ生成部と、被写体の第１のＣＧと第１の被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出部とを備える。
【０００９】
被写体実写取得部は、第１の照明条件と照明の方向が異なる第２の照明条件で被写体を撮像した第２の被写体実写を更に取得し、照明条件格納部は、第２の照明条件を更に格納し、姿勢判断部は、被写体の本来の立体形状に基づいて、第２の被写体実写における被写体の姿勢を更に判断し、被写体ＣＧ生成部は、第２の被写体実写における被写体の姿勢と第２の照明条件と被写体の光学特性と本来の立体形状とに基づいて、被写体の第２のＣＧを更に生成し、欠陥箇所検出部は、被写体の第２のＣＧと第２の被写体実写の同一箇所を更に比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として更に検出してもよい。
【００１０】
第２の照明条件は、第１の照明条件と照明の方向が直交していてもよい。
【００１１】
被写体を帯電させる帯電部と、帯電した物体に吸着される着色粉末を、帯電した被写体に対して吹き付ける吹きつけ部とを更に備え、被写体実写取得部は、着色粉末を吸着した被写体を撮像して第３の被写体実写を更に取得し、被写体ＣＧ生成部は、着色粉末を吸着した被写体の光学特性を取得し、第３の被写体実写における被写体の姿勢と第１の照明条件と着色粉末を吸着した被写体の光学特性と本来の立体形状とに基づいて、被写体の第３のＣＧを更に生成し、欠陥箇所検出部は、被写体の第３のＣＧと第３の被写体実写の同一箇所を更に比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として更に検出してもよい。
【００１２】
本発明の第３の形態によれば、被写体の実写画像に基づいて、被写体の形状の欠陥を検出する形状診断方法は、コンピュータが、被写体を第１の照明条件で撮像した被写体実写を取得する被写体実写取得ステップと、複数の法線方向を有する基準部材を第１の照明条件で撮像した基準部材画像を取得する基準部材画像取得ステップと、基準部材及び被写体の本来の立体形状を取得する立体形状取得ステップと、基準部材の立体形状に基づいて、基準部材画像の各部の法線方向を判断する法線方向判断ステップと、基準部材画像の各部の法線方向毎の明度を、第１の照明条件を示す第１照明データとして格納する照明条件格納ステップと、被写体の立体形状に基づいて、被写体実写における被写体の姿勢を判断する姿勢判断ステップと、被写体の本来の立体形状、第１照明データ、及び被写体実写における被写体の姿勢に基づいて、本来の立体形状からなる被写体のＣＧを、姿勢及び第１の照明条件で生成する被写体ＣＧ生成ステップと、ＣＧ及び被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出ステップとを備える。
【００１３】
本発明の第４の形態によれば、被写体の実写画像に基づいて、被写体の形状の欠陥を検出する形状診断方法は、コンピュータが、被写体を第１の照明条件で撮像した第１の被写体実写を取得する被写体実写取得ステップと、第１の照明条件を格納する照明条件格納ステップと、被写体の本来の立体形状と被写体の光学特性とを取得する立体形状取得部と、被写体の本来の立体形状に基づいて、第１の被写体実写における被写体の姿勢を判断する姿勢判断ステップと、第１の被写体実写における被写体の姿勢と第１の照明条件と被写体の光学特性と本来の立体形状とに基づいて、被写体の第１のＣＧを生成する被写体ＣＧ生成ステップと、被写体の第１のＣＧと第１の被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出ステップとを備える。
【００１４】
本発明の第５の形態によれば、被写体の実写画像に基づいて、被写体の形状の欠陥を検出するコンピュータ用のプログラムは、被写体を第１の照明条件で撮像した被写体実写を取得する被写体実写取得機能と、複数の法線方向を有する基準部材を第１の照明条件で撮像した基準部材画像を取得する基準部材画像取得機能と、基準部材及び被写体の本来の立体形状を取得する立体形状取得機能と、基準部材の立体形状に基づいて、基準部材画像の各部の法線方向を判断する法線方向判断機能と、基準部材画像の各部の法線方向毎の明度を、第１の照明条件を示す第１照明データとして格納する照明条件格納機能と、被写体の立体形状に基づいて、被写体実写における被写体の姿勢を判断する姿勢判断機能と、被写体の本来の立体形状、第１照明データ、及び被写体実写における被写体の姿勢に基づいて、本来の立体形状からなる被写体のＣＧを、姿勢及び第１の照明条件で生成する被写体ＣＧ生成機能と、ＣＧ及び被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出機能とをコンピュータに実現させる。
【００１５】
本発明の第５の形態によれば、被写体の実写画像に基づいて、被写体の形状の欠陥を検出するコンピュータ用のプログラムは、被写体を第１の照明条件で撮像した第１の被写体実写を取得する被写体実写取得機能と、第１の照明条件を格納する照明条件格納機能と、被写体の本来の立体形状と被写体の光学特性とを取得する立体形状取得機能と、被写体の本来の立体形状に基づいて、第１の被写体実写における被写体の姿勢を判断する姿勢判断機能と、第１の被写体実写における被写体の姿勢と第１の照明条件と被写体の光学特性と本来の立体形状とに基づいて、被写体の第１のＣＧを生成する被写体ＣＧ生成機能と、被写体の第１のＣＧと第１の被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出機能とをコンピュータに実現させる。
【００１６】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となりうる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、被写体の実写画像に基づいて、被写体の形状の欠陥を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る形状診断装置１００の機能構成を示す。形状診断装置１００は、被写体の実写画像に基づいて、被写体の形状の欠陥を検出することを目的とする。被写体の色が均一な場合、任意の照明条件で撮像した被写体の各部の明度は、面の向き、すなわち法線方向に依存する。そこで、本実施形態において、形状診断装置１００は、被写体と同一の照明条件及び姿勢でＣＧを生成し、被写体の実写と比較する。そして、被写体実写においてＣＧとの明度差が一定の基準値を超える箇所の法線方向が異常である、すなわち形状に欠陥があると判断する。
【００２０】
形状診断装置１００は、被写体の照明条件を判断するために、複数の法線方向を有する基準部材を撮像する。形状診断装置１００は、複数の法線方向を有する基準部材を撮像することにより、照明光に対して法線方向が異なる面の画像を一度に撮影することができる。
【００２１】
基準部材の立体形状は、球状であることが特に望ましい。球状であれば、照明光に対してあらゆる法線方向を持つ面の画像を、効率よく撮像できる。また、基準部材及び被写体の光学特性は実質的に同一であることが望ましい。これにより、被写体を撮像する時の照明条件が、基準部材に対してより正確に反映される。従って、基準部材を撮像することによって、被写体の照明条件をより正確に判断することができる。
【００２２】
形状診断装置１００は、被写体を第１の照明条件で撮像した被写体実写を取得する被写体実写取得部２２と、複数の法線方向を有する基準部材を第１の照明条件で撮像した基準部材画像を取得する基準部材画像取得部１０と、基準部材及び被写体の本来の立体形状と光学特性を取得する立体形状取得部１８と、基準部材の立体形状に基づいて、基準部材画像の各部の法線方向を判断する法線方向判断部１４と、基準部材画像の各部の法線方向毎の色を、第１の照明条件を示す第１照明データとして格納する照明条件格納部１６と、被写体の立体形状に基づいて、被写体実写における被写体の姿勢を判断する姿勢判断部２４と、被写体の本来の立体形状、被写体の光学特性、第１照明データ、及び被写体実写における被写体の姿勢に基づいて、本来の立体形状からなる被写体を、前記判断した姿勢かつ第１の照明条件で観察した場合の被写体ＣＧを生成する被写体ＣＧ生成部２０と、被写体ＣＧ及び被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する欠陥箇所検出部２６を備える。なお、被写体の光学特性は、鏡面反射係数及び表面粗さを含む。
【００２３】
形状診断装置１００は更に、欠陥箇所の色に対応する法線方向を第１照明データから判断し、当該判断した法線方向に基づき、欠陥箇所の立体形状を判断する欠陥箇所形状判断部２８を備える。
【００２４】
記録媒体６０は、基準部材画像取得部１０、法線方向判断部１４、照明条件格納部１６、立体形状取得部１８、被写体ＣＧ生成部２０、被写体実写取得部２２、姿勢判断部２４、欠陥箇所検出部２６、及び欠陥箇所形状判断部２８の機能を形状診断装置１００に実現させるプログラムを格納している。形状診断装置１００は、そのようなプログラムをネットワーク経由で取得し、実行してもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、形状診断装置１００は、被写体実写の照明条件を基準部材画像から判断し、本来の立体形状からなる被写体のＣＧを被写体実写と同一の照明条件及び姿勢で生成することができる。そして、被写体実写において被写体ＣＧとの明度差が所定の基準値を超える箇所を形状の欠陥箇所として検出し、欠陥箇所の立体形状を判断することができる。
【００２６】
図２は、被写体３００及び基準部材２００を任意の照明条件で撮像する様子を示す。任意の照明条件は上述の第1の照明条件の一例である。基準部材画像取得部１０及び被写体実写取得部２２は、同一の照明条件でそれぞれ基準部材２００及び被写体３００を撮像する。この場合、基準部材２００及び被写体３００において法線方向が同一の箇所は、照明条件が同一である。従って、基準部材画像取得部１０は、被写体３００と同一の照明条件で基準部材２００の画像（以下、基準部材画像と呼ぶ）を取得することができる。
【００２７】
なお、本実施例において、基準部材２００は、被写体３００と一緒に撮像されているが、被写体３００と同一の照明条件で撮像される限りにおいて、被写体３００とは別に撮像されてもよい。例えば、被写体３００を撮像する直前又は直後に、被写体３００と同一の照明条件で別個に撮像されてもよい。
【００２８】
図３は、「基準部材画像」の法線方向毎の明度を第１照明データとして取得する例を示す。第１照明データは、図２で説明した被写体３００の照明条件であり、法線方向に応じた微小平面の明度を示す。法線方向判断部１４は、基準部材２００の形状データを立体形状取得部１８から取得し、基準部材画像２０２と姿勢を合わせて重ねることにより、基準部材画像２０２の対応する各部の法線方向を判断する。本実施形態の基準部材２００は球状なので、基準部材画像２０２の形状が姿勢によらず一定である。従って、法線方向判断部１４は、基準部材画像２０２に対して形状データの向きを調節する必要がなく、両者を容易に重ね合わせることができる。
【００２９】
立体形状を示す形状データは、例えばワイヤーフレームデータである。ワイヤーフレームデータは、オブジェクトの形状を微小平面の集合体として表現し、微小平面のそれぞれにおける法線方向を定義する。法線方向判断部１４は、ワイヤーフレームデータにおける微小平面のそれぞれに定義された法線方向を、基準部材画像２０２の対応する各部における法線方向として判断する。なお、形状データの形式は、ワイヤーフレームに限られない。各部の法線方向を読み出すことのできるデータ形式であれば、ポリゴンデータ、サーフェスデータ、及びソリッドデータ等のいずれであってもよい。
【００３０】
次に、照明条件格納部１６は、基準部材画像２０２の各微小平面の明度を測定し、法線方向毎に対応付けて格納する。例えば、微小平面２０４の明度を法線２０６の方向に対応付けて格納する。このようにして、照明条件格納部１６は、法線方向に応じた被写体３００の各部の明度を第１照明データとして、基準部材画像２０２から等価的に測定することができる。照明条件格納部１６は、第１照明データを、例えば各微小平面の明度を法線方向に対応付けて記録したテーブル形式で保存する。
【００３１】
図４は、「被写体実写」を「被写体ＣＧ」と比較した例を示す。図４（Ｂ）は、被写体実写取得部２２が取得した被写体実写３０２を示し、図４（Ａ）は、被写体実写３０２と同一の照明条件及び姿勢で生成された被写体ＣＧ３０４を示す。被写体ＣＧ生成部２０は、姿勢判断部２４が判断した被写体の姿勢と、照明条件格納部１６に格納された第１照明データに基づいて、被写体実写３０２と同一の照明条件及び姿勢で、被写体３００の本来の立体形状に基づく被写体ＣＧ３０４を生成する。そして、欠陥箇所形状判断部２８は、被写体実写３０２の各部の明度を被写体ＣＧ３０４と比較し、明度差が所定の基準を超える箇所を形状の欠陥箇所として検出する。明度差は、例えば明度を示す数値の差分又は倍率である。
【００３２】
例えば、欠陥箇所検出部２６は、被写体実写３０２における部分３１０の明度が被写体ＣＧ３０４の対応する部分より所定の基準を超えて小さい場合、当該部分３１０が欠陥箇所であると判断し、部分３１０を線で囲む等の手段により強調表示する。そして、欠陥箇所形状判断部２８は、部分３１０の明度に対応する法線方向を、照明条件格納部１６に格納されている第１照明データから読み出し、読み出した法線方向を有する面で部分３１０の形状を判断する。欠陥箇所形状判断部２８は、判断した形状を例えばメッシュデータやポリゴンデータで表示する。
【００３３】
図５は、被写体の形状の欠陥を「被写体実写」を用いて検出する方法を示すフローチャートである。まず、被写体実写取得部２２及び基準部材画像取得部１０は、同一の照明条件でそれぞれ被写体３００及び基準部材２００を撮像して、被写体実写３０２及び基準部材画像２０２を取得する（Ｓ１００）。
【００３４】
次に、法線方向判断部１４は、立体形状取得部１８から基準部材２００の形状データを取得し、基準部材画像２０２と姿勢を合わせて重ねることにより、基準部材画像２０２の各部の法線方向を判断する（Ｓ１０２）。そして、照明条件格納部１６は、基準部材画像２０２の各部の明度を測定し、各部の法線方向に対応付けて、第１照明データとして格納する（Ｓ１０４）。
【００３５】
一方、姿勢判断部２４は、被写体３００の形状データを取得し（Ｓ１０６）、被写体実写取得部２２から取得する被写体実写３０２における被写体３００の姿勢を判断する（Ｓ１０８）。このとき、姿勢判断部２４は、形状データの外形線が被写体実写３０２と最も一致する姿勢を被写体実写３０２の姿勢として判断する。
【００３６】
次に、被写体ＣＧ生成部２０は、立体形状取得部１８から被写体３００の形状データと光学特性を取得し、ステップ１０８で判断した姿勢及び照明条件格納部１６に格納されている第１照明データに基づいて、被写体ＣＧ３０４を生成する（Ｓ１１０）。このとき、被写体ＣＧ生成部２０は、被写体ＣＧ３０４の各部の法線方向に対応する明度を第１照明データから読み出すことにより、被写体ＣＧ３０４の各部の明度を決定する。
【００３７】
次に、欠陥箇所検出部２６は、被写体実写取得部２２から取得する被写体実写３０２と、被写体ＣＧ生成部２０から取得する被写体ＣＧ３０４の各部の明度を比較し（Ｓ１１２）、明度差が所定の基準を超過する部分（欠陥箇所）が有るか否かを判断する（Ｓ１１４）。欠陥部分がないと判断した場合（Ｓ１１４：Ｎｏ）、形状診断装置１００は、被写体３００の形状に欠陥がない旨を表示して、本フローを終了する。
【００３８】
一方、欠陥部分があると判断した場合（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、欠陥箇所検出部２６は当該欠陥箇所を強調表示する。そして、欠陥箇所形状判断部２８は欠陥箇所の明度に対応する法線方向を照明条件格納部１６に格納されている第１照明データから読み出し（Ｓ１１６）、読み出した法線方向を有する面が連続するという拘束条件で、欠陥箇所の形状を判断する。そして判断した形状を、例えばメッシュデータやポリゴンデータで表示する（Ｓ１１８）。以上で本フローは終了する。
【００３９】
なお、上述の実施例において、形状診断装置１００は、基準部材画像の各部の法線方向毎の明度を、第１の照明条件を示すデータとして格納した。しかしながら、形状診断装置１００は、第１の照明条件を予め照明条件格納部１６に格納していてもよい。例えば、自動車の修理工場内など、照明条件を一定に保つことができる空間においては、被写体を撮像するたびに照明条件を計算することは無駄である。そこで、形状診断装置１００は、被写体を撮像する照明条件として、光源の数、光源の位置、光源が発する光のスペクトル成分、及び光の指向性を予め照明条件格納部１６に格納する。被写体ＣＧ生成部２０は、被写体実写における被写体の姿勢を姿勢判断部２４から取得し、被写体の本来の立体形状と光学特性を立体形状取得部１８から取得する。そして、照明条件として光源の数、光源の位置、光源が発する光のスペクトル成分、及び光の指向性を照明条件格納部１６から読み出す。そして、取得した被写体の姿勢、照明条件、本来の立体形状、及び光学特性に基づいて、被写体のＣＧを生成する。欠陥箇所検出部２６が被写体の実写とＣＧを比較して被写体の欠陥箇所を検出する動作は前述の実施例と同様なので説明を省略する。
【００４０】
図６は、被写体３００及び基準部材２００を第２の照明条件で撮像する様子を示す。第２の照明条件は、前述の実施例における第１の照明条件と照明の方向が異なる。好ましくは、第２の照明条件は、第１の照明条件と照明の方向が直交する。これにより、第１の照明条件で、光が届かなかった領域に、第２の照明条件で効率よく光を当てることができる。この場合、照明条件格納部１６は、第２の照明条件として、光源の数、光源の位置、光源が発する光のスペクトル成分、及び光の指向性を予め格納する。被写体実写取得部２２は、照明条件格納部１６に格納されている第２の照明条件で被写体を撮像した第２の被写体実写を更に取得する。姿勢判断部２４は、被写体の本来の立体形状に基づいて、第２の被写体実写における被写体の姿勢を更に判断する。被写体ＣＧ生成部２０は、第２の被写体実写における被写体の姿勢と第２の照明条件と被写体の光学特性と本来の立体形状とに基づいて、被写体の第２のＣＧを更に生成する。欠陥箇所検出部２６は、被写体の第２のＣＧと第２の被写体実写の同一箇所を更に比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として更に検出する。このように、形状診断装置１００は、第１の照明条件と照明の方向が異なる第２の照明条件で撮像した第２の被写体実写を取得することにより、被写体のより広い領域に関して白とび及び黒つぶれのない画像を取得することができる。従って、被写体のへこみ３１２などの表面形状の欠陥をもれなく検出することができる。
【００４１】
なお、被写体の光学特性は、鏡面反射率が低い、すなわち拡散反射率が高いことが望ましい。拡散反射率が高い場合、照明の鏡面反射成分を低減することができ、白とびのない被写体実写を得ることができる。以下、被写体の拡散反射率を高める方法について説明する。
図７は、被写体３００に着色粉末５５０を吸着させる様子を示す。着色粉末５５０は、例えば白色又は黒色の静電トナーであり、帯電した物体に吸着される性質を備える。本発明の帯電部の一例である帯電装置４００は、被写体３００に接続したプラグで被写体３００を帯電させる。また、本発明の吹きつけ部の一例である粉末噴射装置５００は、例えばコンプレッサから供給される圧縮空気を用いて粉末を噴射するエアガンである。粉末噴射装置５００は、被写体３００の全体に向けて着色粉末５５０を吹き付ける。着色粉末５５０は、被写体３００の帯電した部分に吸着され、拡散反射率を高める。被写体実写取得部２２は、着色粉末５５０が付着した被写体を撮像して第３の被写体実写を更に取得する。第３の被写体実写における被写体は、着色粉末５５０が付着して拡散反射率が高まっている。従って、被写体実写取得部２２は、第３の被写体実写として、白とびがなく、被写体の法線方向に応じた輝度を示す画像を得ることができる。
【００４２】
被写体ＣＧ生成部２０は、着色粉末５５０を吸着した被写体３００の光学特性を取得する。着色粉末５５０を吸着した物体の光学特性は、着色粉末５５０の吸収スペクトルで決まるので、被写体ＣＧ生成部２０は、着色粉末５５０の種類に応じて被写体の光学特性を格納してもよい。被写体ＣＧ生成部２０は、第３の被写体実写における被写体の姿勢を姿勢判断部２４から取得し、第３の被写体実写を撮像したときの照明条件を照明条件格納部１６から取得し、被写体３００の立体形状を立体形状取得部１８から取得する。そして取得した被写体の姿勢、照明条件、立体形状、及び着色粉末５５０を吸着した被写体の光学特性に基づいて、被写体３００の第３のＣＧを生成する。そして、欠陥箇所形状判断部２８は、被写体３００の第３のＣＧと第３の被写体実写の同一箇所を比較し、明度差が予め定められた基準を超える箇所を欠陥箇所として検出する。このような実施例によれば、被写体の拡散反射率を高めて撮像した被写体実写を用いて、被写体のへこみなどの表面形状の欠陥をもれなく検出することができる。
【００４３】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４４】
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、被写体３００の実写画像に基づいて、被写体３００の形状の欠陥を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】形状診断装置１００の機能構成を示すブロック図である。
【図２】被写体３００及び基準部材２００を第１の照明条件で撮像する様子を示す図である。
【図３】「基準部材画像」の法線方向毎の色を第１照明データとして取得する例を示す図である。
【図４】「被写体実写」を「被写体ＣＧ」と比較した例を示す。
【図５】被写体の形状の欠陥を「被写体実写」を用いて検出する方法を示すフローチャートである。
【図６】被写体３００及び基準部材２００を第２の照明条件で撮像する様子を示す図である。
【図７】被写体３００に着色粉末５５０を吸着させる様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  基準部材画像取得部
１４  法線方向判断部
１６  照明条件格納部
１８  立体形状取得部
２０  被写体ＣＧ生成部
２２  被写体実写取得部
２４  姿勢判断部
２６  欠陥箇所検出部
２８  欠陥箇所形状判断部
６０  記録媒体
１００  形状診断装置
２００  基準部材
２０２  基準部材画像
２０４  微小平面
２０６  法線
３００  被写体
３０２  被写体実写
３０４  被写体ＣＧ
４００  帯電装置
５００  粉末噴射装置
５５０  着色粉末
【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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