【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】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、計測点Ｑを表示する計測パターンＰを測定対象物に投影する投影部１２と、投影部１２を制御して、計測パターンＰ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Ｐの撮影画像から計測点Ｑを検出するパターン検出部４９１と、パターン検出部４９１で検出された第１の計測パターンにおける計測点Ｑの変位に基づいて計測点Ｑを追加、削除又は変更した第２の計測パターンを形成するパターン形成部４９２とを備える。
【手続補正２】
【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、計測点Ｑを表示する計測パターンＰを測定対象物に投影する投影部１２と、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Ｐから、投影する計測パターンＰを選択するパターン選択部４９６と、投影部１２を制御して、パターン選択部４９６で選択された計測パターンＰ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Ｐの撮影画像から計測点Ｑを検出するパターン検出部４９１とを備え、パターン選択部４９６は、パターン検出部４９１で検出された第１の計測パターンにおける計測点Ｑの変位に基づいて、パターン記憶部４９５に記憶された複数の計測パターンＰから、計測点Ｑ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。
【手続補正３】
【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Ｐ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Ｐの撮影画像から計測点Ｑを検出する。請求項１又は請求項２に撮像部を追加した構成である。ここにおいて、撮像部は投影部やパターン投影制御部等と一体的に構成されても良く、分離構成されても良い。
【手続補正４】
【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の態様は、第３の態様に係る三次元計測用投影装置において、撮像部１０は、焦点距離可変に構成され、投影部１２は、撮像部１０に設定された撮影可能な範囲に対応して、投影される計測パターンＰの投影範囲を設定可能である。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投影範囲を設定できる。
【手続補正５】
【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の態様は、第１乃至第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、パターン投影制御部４９３は、投影部１０に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行なわせる。 このように構成すると、測定対象物の三次元形状を概略把握でき、第２の計測パターンの設計や第３の計測パターンの選択に有用である。
【手続補正６】
【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の態様は、第１乃至第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Ｐの計測点Ｑの配置、パターン密度を調整可能である。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７】
【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の態様は、第１乃至第３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、例えば図２に示すように、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部４４を備え、標定部４４は、第２の計測パターン又は第３の計測パターンを用いて標定を行う。このように構成すると、最適な計測パターンを用いて、高精度の標定を効率的に行うことができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】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３のいずれかの態様に係るカラーコード付き標識において、カラーコードパターンＰ３は、形状及び寸法が同一であり色彩が異なる複数の単位パターンからなる。ここにおいて、形状が同一のパターンには、回転パターンや反転パターンも含まれるものとする。このように構成すると、規格化によりカラーコードパターンの抽出が容易、確実になる。また、カラーコードを判別し易くなる。
【手続補正９】
【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３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三次元計測システムにおいて、撮影画像は対をなすステレオ画像であり、ステレオ撮影画像のパターンマッチング処理を行うマッチング処理部７０を備え、マッチング処理部７０は、投影された第１の計測パターンの撮影画像を用いてマッチング処理を行い、パターン形成部４９２は、マッチング処理において検出された撮影画像上の不良領域に対応する第１の計測パターンの領域に計測点Ｑを追加して第２の計測パターン又は第３の計測パターンを形成する。
【手続補正１０】
【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１０の態様は、第１乃至第６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三次元計測システムである。このように構成すると、計測パターンを最適化できるので、最適化された計測パターンを用いて、標定や三次元測定を効率化できる。また、計測パターンの投影から検出までを自動化できるので、標定や三次元測定の自動化を促進できる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本発明の第１１の態様に係る三次元計測用投影装置の計算処理部４９は、例えば図１に示すように、投影部１２を制御して計測点Ｑを表示する計測パターンＰを測定対象物に投影させるパターン投影制御部４９３と、投影部１２により投影された第１の計測パターンの撮影画像から計測点Ｑを検出するパターン検出部４９１と、パターン検出部４９１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に基づいて計測点を追加、削除又は変更した第２の計測パターンを形成するパターン形成部４９２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１２】
【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１２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２３に示すように、計測点Ｑを表示する計測パターンＰを複数記憶するパターン記憶工程Ｓ７１０と、複数の計測パターンのうちの第１の計測パターンを測定対象物に投影する第１の投影工程Ｓ７２０と、第１の投影工程Ｓ７２０により投影された第１の計測パターンを撮影する撮像工程Ｓ７３０と、撮像工程Ｓ７３０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と、パターン検出工程Ｓ７４０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に基づいて計測点を追加、削除又は変更した第２の計測パターンを形成するパターン形成工程Ｓ７５０，Ｓ７６０と、第２の計測パターンを測定対象物に投影する第２の投影工程Ｓ７７０とを備える。
このように構成すると、計測パターンを最適化できるので、最適化された計測パターンを用いて、標定や三次元測定を効率化できる。また、計測パターンの投影から検出までを自動化できるので、標定や三次元測定の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】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
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２７に示すように、計測点Ｑを表示する計測パターンＰを複数記憶するパターン記憶工程Ｓ７１０と、複数の計測パターンのうちの第１の計測パターンを測定対象物に投影する第１の投影工程Ｓ７２０と、第１の投影工程Ｓ７２０により投影された第１の計測パターンを撮影する撮像工程Ｓ７３０と、撮像工程Ｓ７３０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と、パターン検出工程Ｓ７４０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Ｓ７５０，Ｓ７８０と、第３の計測パターンを測定対象物に投影する第３の投影工程Ｓ７９０とを備える。
このように構成すると、計測パターンを最適化できるので、最適化された計測パターンを用いて、標定や三次元測定を効率化できる。また、計測パターンの投影から検出までを自動化できるので、標定や三次元測定の自動化を促進できる。
【手続補正１４】
【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１４の態様に係る三次元計測用パターン投影方法は、第１２又は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、例えば図５に示すように、撮像工程Ｓ７３０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、第２の計測パターン又は第３の計測パターンに追加される計測点は、標定工程Ｓ３０又は三次元計測工程Ｓ５０においてリファレンスポイントとして投影される。
ここにおいて、リファレンスポイントは第２の計測パターン又は第３の計測パターンに追加され、投影されてそのまま撮影に使用されても良く、測定対象物の投影された点に貼り付けて撮影に使用されても良い。このように構成すると、標定工程又は三次元計測工程において、順次リファレンスポイントを増やして精密標定又は精密測定に移行できる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
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１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
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１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
（２）通常、カラーコード付きターゲットＣＴのカラーコード部には多数のコード色が使用され、色の分散値が大であるという特徴がある。このため、分散値の大きい箇所を画像中から見出すことにより、カラーコード付きターゲットＣＴを検出できる。
（３）カラーコード付きターゲットＣＴに使用している３隅のレトロターゲットに異なる色をもたせ、それぞれのレトロターゲットが反射する色を異なるものにする。３隅のレトロターゲットに異なる色をもたせているため、１つのカラーコード付きターゲットに属する各レトロターゲットを判別しやすい。レトロターゲットグループ化処理において、多数のレトロターゲットを使用する場合にも、異なる色のレトロターゲットで一番距離が近いものをグループ候補として選択することにより、処理が簡単になる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
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１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
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２０】
【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】
2007101275.tif 000001
【手続補正２１】
【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】
2007101275.tif 000002