【手続補正書】
【提出日】平成20年7月29日(2008.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標識面内の計測位置を示すための位置検出用パターンと、前記標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンとを有するカラーコード付き標識を含む計測パターンを形成するパターン形成部と、
前記パターン形成部で形成された計測パターンを測定対象物に投影する投影部と、
前記投影部により投影された計測パターンの撮影画像から前記位置検出用パターンと前記カラーコードパターンを検出し、カラーコードを識別するパターン検出部とを備える、
三次元計測用投影装置。
【請求項２】
標識面内の計測位置を示すための位置検出用パターンと、前記標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンとを有するカラーコード付き標識を含む計測パターンを複数記憶するパターン記憶部と、
前記パターン記憶部に記憶された複数の計測パターンから、投影する計測パターンを選択するパターン選択部と、
前記パターン選択部により選択された計測パターンを測定対象物に投影する投影部と、
前記投影部により投影された計測パターンの撮影画像から前記位置検出用パターンと前記カラーコードパターンを検出し、カラーコードを識別するパターン検出部とを備える、
三次元計測用投影装置。
【請求項３】
前記投影部により投影された前記計測パターンを撮影する撮像部を備え、
前記パターン検出部は、前記撮像部により撮影された前記計測パターンの撮影画像から前記位置検出用パターンと前記カラーコードパターンを検出し、前記カラーコードを識別する；
請求項１又は請求項２に記載の三次元計測用投影装置。
【請求項４】
前記パターン形成部は、前記位置検出用パターンのみからなる単色ターゲットパターンを形成する；
請求項１又は請求項３に記載の三次元計測用投影装置。
【請求項５】
前記パターン記憶部は、前記位置検出用パターンのみからなる単色ターゲットパターンを含む計測パターンを記憶する；
請求項２又は請求項３に記載の三次元計測用投影装置。
【請求項６】
前記投影部を制御して前記計測パターンを投影させるパターン投影制御部を備え、
前記パターン投影制御部は前記位置検出用パターンをランダムに配置したランダムパターンを前記投影部に投影させ、前記計測パターンを投影する計測モードと前記ランダムパターンを投影するランダムパターンモードを切替可能である；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の三次元計測用投影装置
【請求項７】
前記投影部を制御して前記計測パターンを投影させるパターン投影制御部を備え、
前記パターン投影制御部はステレオ画像の重複範囲を表示する重複撮影範囲表示用パターンを前記投影部に投影させ、前記計測パターンを投影する計測モードと前記重複撮影範囲表示用パターンを投影する撮影範囲表示モードを切替可能である；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の三次元計測用投影装置
【請求項８】
前記投影部を制御して前記計測パターンを投影させるパターン投影制御部を備え、
前記パターン投影制御部は、前記撮像部に係る焦点距離、撮影距離、基線長、オーバーラップ率のいずれか一つを入力することにより、計測パターンの標定点の配置、パターン密度を調整可能である；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の三次元計測用投影装置
【請求項９】
前記投影部を制御して前記計測パターンを投影させるパターン投影制御部を備え、
前記パターン投影制御部は、一様な照明光で対象物を照明するテクスチャー取得用の照明を前記投影部に行なわせ、前記計測パターンを投影する計測モードとテクスチャー取得用の照明を行うテクスチャー照明モードを切替可能である；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の三次元計測用投影装置
【請求項１０】
前記パターン検出部は、前記テクスチャー照明モードで投影されたパターンの撮影画像から取得された色彩に基づいて、前記投影部により投影するカラーコード付きターゲットの色彩を修正する色彩修正部を有する；
請求項９に記載の三次元計測用投影装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の三次元計測用投影装置を有する；
三次元計測システム。
【請求項１２】
標識面内の計測位置を示すための位置検出用パターンと、前記標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンとを有するカラーコード付き標識を含む計測パターンを形成するパターン形成部と、
投影部を制御して前記計測パターンを投影させるパターン投影制御部と、
前記投影部により投影された前記計測パターンの撮影画像から前記位置検出用パターンと前記カラーコードパターンを検出し、カラーコードを識別するパターン検出部とを備える、
三次元計測用投影装置の計算処理部。
【請求項１３】
標識面内の計測位置を示すための位置検出用パターンと、前記標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンとを有するカラーコード付き標識を含む計測パターンを形成するパターン形成工程と、
前記パターン形成工程で形成された計測パターンを測定対象物に投影する投影工程と、
前記投影工程により投影された計測パターンを撮影する撮像工程と、
前記撮像工程により撮影された計測パターンの撮影画像から前記位置検出用パターンと前記カラーコードパターンを検出し、前記カラーコードを識別するパターン検出工程とを備える；
三次元計測用パターン投影方法。
【請求項１４】
標識面内の計測位置を示すための位置検出用パターンと、前記標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンとを有するカラーコード付き標識を含む計測パターンを複数記憶するパターン記憶工程と、
前記パターン記憶工程で記憶された複数の計測パターンから、投影する計測パターンを選択するパターン選択工程と、
前記パターン選択工程で選択された計測パターンを測定対象物に投影する投影工程と、
前記投影工程により投影された計測パターンを撮影する撮像工程と、
前記撮像工程により撮影された計測パターンの撮影画像から前記位置検出用パターンと前記カラーコードパターンを検出し、カラーコードを識別するパターン検出工程とを備える；
三次元計測用パターン投影方法。
【請求項１５】
前記パターン形成工程は、前記位置検出用パターンのみからなる単色ターゲットパターンを形成し、
前記パターン検出工程は前記単色ターゲットパターンを検出する；
請求項１３に記載の三次元計測用パターン投影方法。
【請求項１６】
前記パターン記憶工程は、前記位置検出用パターンのみからなる単色ターゲットパターンを含む計測パターンを記憶し、
前記パターン検出工程は前記単色ターゲットパターンを検出する；
請求項１４に記載の三次元計測用パターン投影方法。
【請求項１７】
前記撮像工程において、撮影画像は対をなすステレオ画像であり、
前記ステレオ画像について標定を行なう標定工程と、
前記測定対象物の三次元形状を計測する三次元計測工程とを備え、
前記標定工程又は前記三次元計測工程において、前記カラーコード付き標識は計測用の基準位置を示す計測点として、前記単色ターゲットパターンはリファレンスポイントとして投影される； 
請求項１５又は請求項１６に記載の三次元計測用パターン投影方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る三次元計測用投影装置８０は、例えば図１に示すように、計測位置を示すための位置検出用パターンＰ１と、位置検出用パターンＰ１に対して所定の位置関係に配置され、標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンＰ３とを有するカラーコード付き標識ＣＴを含む計測パターンＰを形成するパターン形成部４９２と、パターン形成部４９２で形成された計測パターンを測定対象物に投影する投影部１２と、投影部１２により投影された計測パターンの撮影画像から位置検出用パターンＰ１とカラーコードパターンＰ３を検出し、カラーコードを識別するパターン検出部４９１とを備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明の第２の態様に係る三次元計測用投影装置は、例えば図２５に示すように、計測位置を示すための位置検出用パターンＰ１と、位置検出用パターンＰ１に対して所定の位置関係に配置され、標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンＰ３とを有するカラーコード付き標識ＣＴを含む計測パターンＰを複数記憶するパターン記憶部４９５と、パターン記憶部４９５に記憶された複数の計測パターンから、投影する計測パターンを選択するパターン選択部４９６と、パターン選択部４９６により選択された計測パターンを測定対象物に投影する投影部１２と、投影部１２により投影された計測パターンの撮影画像から位置検出用パターンＰ１とカラーコードパターンＰ３を検出し、カラーコードを識別するパターン検出部４９１とを備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に係る三次元計測用投影装置において、例えば図１に示すように、投影部１２により投影された計測パターンを撮影する撮像部１０を備え、パターン検出部４９１は、撮像部１０により撮影された計測パターンの撮影画像から位置検出用パターンＰ１とカラーコードパターンＰ３を検出し、カラーコードを識別する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、本発明の第４の態様に係る三次元計測用投影装置は、第１又は第３の態様に係る三次元計測用投影装置において、パターン形成部４９２は、位置検出用パターンのみからなる単色ターゲットパターンを形成する。このように構成すると、例えばカラーコードパターンを基準点測定に、単色ターゲットパターンを精密測定に使い分けるなどにより、計測を効率化できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明の第５の態様に係る三次元計測用投影装置は、第２又は第３のいずれかの態様に係る三次元計測用投影装置において、パターン記憶部４９５は、位置検出用パターンのみからなる単色ターゲットパターンを記憶する。このように構成すると、例えばカラーコードパターンを基準点測定に、単色ターゲットパターンを精密測定に使い分けるなどにより、計測を効率化できる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明の第６の態様に係る三次元計測用投影装置は、第１乃至第５のいずれかの態様に係る三次元計測用投影装置において、投影部１２を制御して計測パターンを投影させるパターン投影制御部４９３を備え、パターン投影制御部４９３は位置検出用パターンをランダムに配置したランダムパターンを投影部１２に投影させ、計測パターンを投影する計測モードとランダムパターンを投影するランダムパターンモードを切替可能である。このように構成すると、例えば標定と三次元計測とを容易に切り替えできる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明の第７の態様に係る三次元計測用投影装置は、第１乃至第５のいずれかの態様に係る三次元計測システム１００において、投影部１２を制御して計測パターンを投影させるパターン投影制御部４９３を備え、パターン投影制御部４９３はステレオ画像の重複範囲を表示する重複撮影範囲表示用パターンを投影部１２に投影させ、計測パターンを投影する計測モードと重複撮影範囲表示用パターンを投影する撮影範囲表示モードを切替可能である。このように構成すると、例えば標定と撮像範囲の設定とを容易に切り替えできる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明の第８の態様は、第１乃至第５のいずれかの態様に係る三次元計測用投影装置において、投影部１２を制御して計測パターンを投影させるパターン投影制御部４９３を備え、パターン投影制御部４９３は、撮像部１０に係る焦点距離、撮影距離、基線長、オーバーラップ率のいずれか一つを入力することにより、計測パターンの計測点の配置、パターン密度を調整可能である。ここにおいて、計測点には標定点が含まれる。このように構成すると、撮像部の焦点距離等に合わせて適当な計測パターンを選択できる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、本発明の第９の態様は、第１乃至第５のいずれかの態様に係る三次元計測用投影装置において、投影部１２を制御して計測パターンを投影させるパターン投影制御部４９３を備え、パターン投影制御部４９３は、一様な照明光で対象物を照明するテクスチャー取得用の照明を投影部１２に行なわせ、計測パターンを投影する計測モードとテクスチャー取得用の照明を行うテクスチャー照明モードを切替可能である。このように構成すると、テクスチャー照明モードを用いて、測定対象物の三次元形状を概略把握できる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明の第１０の態様は、第９の態様に係る三次元計測用投影装置において、パターン検出部４９１は、テクスチャー照明モードで投影されたパターンの撮影画像から取得された色彩に基づいて、投影部１２により投影するカラーコード付きターゲットＣＴの色彩を修正する色彩修正部４９４を有する。このように構成すると、撮影画像の明暗に応じてカラーコード付きターゲットの色彩を修正でき、カラーコードの識別を容易にできる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本発明の第１１の態様に係る三次元計測システム１００は、第１乃至第１０のいずれかの態様に係る三次元計測用投影装置を有する。このように構成すると、カラーコード付きターゲットを投影して、ステレオ画像の対応点探索、隣接画像の接続、ステレオマッチング領域の設定が容易になり、自動化も可能となる。また、これにより標定や三次元計測を効率化でき、自動化を促進できる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本発明の第１２の態様に係る三次元計測用投影装置の計算処理部４９は、計測位置を示すための位置検出用パターンＰ１と、位置検出用パターンＰ１に対して所定の位置関係に配置され、標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンＰ３とを有するカラーコード付き標識ＣＴを含む計測パターンＰを形成するパターン形成部４９２と、投影部１２を制御して計測パターンを投影させるパターン投影制御部４９３と、投影部１２により投影された計測パターンの撮影画像から位置検出用パターンＰ１とカラーコードパターンＰ３を検出し、カラーコードを識別するパターン検出部４９１とを備える。請求項１の三次元計測用投影装置に対応する計算処理部の発明である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、本発明の第１３の態様に係る三次元計測用パターン投影方法は、例えば図２４に示すように、計測位置を示すための位置検出用パターンＰ１と、位置検出用パターンＰ１に対して所定の位置関係に配置され、標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンＰ３とを有するカラーコード付き標識ＣＴを含む計測パターンＰを形成するパターン形成工程Ｓ８１０と、パターン形成工程で形成された計測パターンを測定対象物に投影する投影工程Ｓ８４０と、投影工程Ｓ８４０により投影された計測パターンを撮影する撮像工程Ｓ８５０と、撮像工程Ｓ８５０により撮影された計測パターンの撮影画像から位置検出用パターンＰ１とカラーコードパターンＰ３を検出し、カラーコードを識別するパターン検出工程８６０とを備える。
このように構成すると、各カラーコード付き標識を識別できるので、ステレオ画像の対応点探索、隣接画像の接続、ステレオマッチング領域の設定が容易になり、自動化も可能となる。また、これにより標定や三次元計測を効率化でき、自動化を促進できる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、本発明の第１４の態様に係る三次元計測用パターン投影方法は、例えば図２８に示すように、計測位置を示すための位置検出用パターンＰ１と、位置検出用パターンＰ１に対して所定の位置関係に配置され、標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンＰ３とを有するカラーコード付き標識ＣＴを含む計測パターンＰを複数記憶するパターン記憶工程Ｓ８２０と、パターン記憶工程Ｓ８２０で記憶された複数の計測パターンＰから、投影する計測パターンを選択するパターン選択工程Ｓ８３０と、パターン選択工程Ｓ８３０で選択された計測パターンを測定対象物に投影する投影工程Ｓ８４０と、投影工程Ｓ８４０により投影された計測パターンを撮影する撮像工程Ｓ８５０と、撮像工程Ｓ８５０により撮影された計測パターンの撮影画像から位置検出用パターンＰ１とカラーコードパターンＰ３を検出し、カラーコードを識別するパターン検出工程Ｓ８６０とを備える。
このように構成すると、各カラーコード付き標識を識別できるので、ステレオ画像の対応点探索、隣接画像の接続、ステレオマッチング領域の設定が容易になり、自動化も可能となる。また、これにより標定や三次元計測を効率化でき、自動化を促進できる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、本発明の第１５の態様に係る発明は、第１３の態様に係る三次元計測用パターン投影方法において、パターン形成工程Ｓ８１０は、位置検出用パターンのみからなる単色ターゲットパターンを形成し、パターン検出工程Ｓ８６０は単色ターゲットパターンを検出する。このように構成すると、例えばカラーコードパターンを基準点測定に、単色ターゲットパターンを精密測定に使い分けるなどにより、計測を効率化できる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、本発明の第１６の態様に係る発明は、第１４の態様に係る三次元計測用パターン投影方法において、パターン記憶工程Ｓ８２０は、位置検出用パターンのみからなる単色ターゲットパターンを記憶し、パターン検出工程Ｓ８６０は単色ターゲットパターンを検出する。このように構成すると、例えばカラーコードパターンを基準点測定に、単色ターゲットパターンを精密測定に使い分けるなどにより、計測を効率化できる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、本発明の第１７の態様に係る発明は、第１５又は第１６の態様に係る三次元計測用投影方法において、撮像工程Ｓ８５０において、撮影画像は対をなすステレオ画像であり、ステレオ画像について標定を行なう標定工程Ｓ３０と、測定対象物の三次元形状を計測する三次元計測工程Ｓ５０とを備え、標定工程Ｓ３０又は三次元計測工程Ｓ５０において、カラーコード付き標識ＣＴは計測用の基準位置を示す計測点として、単色ターゲットパターンはリファレンスポイントとして投影される。ここにおいて、計測用の基準位置を示す計測点には、ターゲットパターンを投影してそのまま撮影に使用しても良く、また、ターゲットパターンを貼り付けて撮影に使用しても良い。このように構成すると、計測を効率化できる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
三次元座標データ演算部５１の演算処理にて測定対象物１の三次元座標が求められ、三次元座標データ記憶部５３に記憶される。三次元座標データ演算部５１にて求められた三次元座標あるいは三次元座標データ記憶部５３から読み込まれた三次元座標から、立体的二次元画像形成部５４にて測定対象物１の立体的二次元画像を作成し、立体的二次元画像記憶部５５にて立体的二次元画像を記憶する。立体的二次元画像表示部５７は立体的二次元画像記憶部５５に記憶された情報を基に任意の方向から見た立体的二次元画像を表示装置６０に表示する。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
次に、ステレオ撮影する（第３の撮影 Ｓ２９０）。この工程は図５のＳ１０に相当する。測定対象物に貼り付けられた又は計測パターンに追加されたカラーコード付きターゲットＣＴ及びリファレンスポイントＲＦを含んで、第３の撮影がされる。この第３の撮影で得られた撮影画像は、三次元計測に用いられ、効率的な形状計測が行われる（Ｓ２９５、図５のＳ４２〜Ｓ５０に相当する）。また、第３の撮影において使用された計測パターンを第１の計測パターンとして三次元計測を行い、新たに計測点に変形点（変位が生じたもの）が見出され、これらの変形点付近のリファレンスポイントを増加した場合には、パターン検出部４９１で第１の計測パターンにおける計測点の変位が検出され、パターン形成部４９２でこの変位に基づいて計測点を追加した第２の計測パターンを形成することとなる。
この設置位置で計測が行われたら、つぎの撮影位置に移動する（Ｓ２９８）。すなわち、Ｓ２２０に戻って（場合によりＳ２００に戻って）、測定対象物全体の三次元データを得るまで、撮影が繰り返される。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２３】
図２７に本実施の形態における三次元計測用パターンの投影方法（計測前準備を行なう）の処理フロー例を示す。本実施の形態は、プロジェクター１２で第１の計測パターン（予備測定用パターン等）を投影し、投影されたパターンの変形に基づき第３の計測パターン（精密測定用パターン等）を選択して投影するものである。
まず、パターン記憶部４９５に測定対象物表面に計測点を表示する計測パターンを複数記憶する（パターン記憶工程：Ｓ７１０）。次に、パターン投影制御部４９３は投影部１２に複数の計測パターンのうちの１つを第１の計測パターンとして投影させる（第１の投影工程：Ｓ７２０）。次に、撮像部１０は投影工程で投影された第１の計測パターンを撮影する（撮像工程：Ｓ７３０）。次に、パターン検出部４９１は撮像工程により撮影された第１の計測パターンの撮影画像から計測点を検出する（パターン検出工程：Ｓ７４０）。次に、パターン検出部４９１はパターン検出工程で検出された第１の計測パターンにおける計測点の変位を検出する（変位検出工程：Ｓ７５０）。次に、パターン選択部４９６は検出された第１の計測パターンにおける計測点の変位に基づいて、パターン記憶部４９５に記憶された計測パターンから計測点を追加、削除又は変更した第３の計測パターンを選択する（パターン選択工程：Ｓ７８０）。次に、パターン投影制御部４９３は投影部１２に第３の計測パターンを投影させる（第３の投影工程：Ｓ７９０）。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２４】
図２８に本実施の形態における三次元計測用パターンの別の投影方法（カラーコード付きターゲットを投影）の処理フロー例を示す。本実施の形態は、プロジェクター１２でカラーコード付き標識を含む計測パターンを選択して投影するものである。
まず、パターン記憶部４９５において、計測位置を示すための位置検出用パターンＰ１と標識を識別するための複数の色彩が施されたカラーコードパターンＰ３とを有するカラーコード付き標識ＣＴを含む計測パターンを複数記憶する（パターン記憶工程：Ｓ８２０）。次に、パターン選択部４９６はパターン記憶工程で記憶された複数の計測パターンから投影する計測パターンを選択する（パターン選択工程：Ｓ８３０）。次に、パターン投影制御部４９３は投影部１２にパターン選択工程で選択された計測パターンを投影する（投影工程：Ｓ８４０）。次に、撮像部１０は投影工程により投影された計測パターンを撮影する（撮像工程：Ｓ８５０）。次に、パターン検出部４９２は撮像工程により撮影された計測パターンの撮影画像から位置検出用パターンＰ１とカラーコードパターンＰ３を検出し、カラーコードを識別する（パターン検出工程：Ｓ８６０）。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2007101276.tif 000001
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２６】
2007101276.tif 000002