計測自動制御学会東北支部 第 219 回研究集会 (2004.11.05)
資料番号 219-4

光等位相面切断法によるロボット 用
３次元計測システムの開発
Development of a 3D Range Sensor
Based on Equiphase Light-Section Method○ 熊 谷 正 朗∗

KUMAGAI Masaaki∗*東北学院大学*Tohoku Gakuin University
キーワード : ビジョンセンサ (Vision sensor), ３次元レンジファインダ (3-D range sensor),
光切断法 (Light-section method), 位相シフト 法 (Phase shift method), 光等位相面 (Equiphase plane)

連絡先 : 〒 985-8537

宮城県多賀城市中央一丁目１３−１

東北学院大学工学部

機械創成工学科

熊谷正朗, Tel.:022-368-7358, Fax: 022-368-7070, E-mail: kumagai ＠ tjcc.tohoku–gakuin.ac.jp

1. はじめに点を検出する必要があるが ，模様のない平坦な壁や床，逆に模様が 細かくとも繰り返し の多い模様

ロボットにとって環境を認識するためのセンサは重要である．移動ロボットにとっては障害物や路面状況の把握，据え付け 型のロボットであっても任意の作業のためには作業対象の形状認識が 必要である．近年では ，コンピュータの演算能力の向上に伴ってステレ オビジョンが 環境センサの一つとし て広く用いられ るようになってきた．これでは対応点の正確な検出は困難である．また，これらに該当せずとも，極端に凹凸が 激し い場合はオクルージョンが発生し ，不確定な結果が生じ る．
今後ロボットの活躍が 期待され る屋内環境ではこういった対象が 多く，解決が 必要である．そこで，カメラに特殊光源を併用する方式 (アクティブ ステ
レ オビジョン ) の検討を開始し た．

らのステレ オビジョンの多くは複数のカメラのみからなる受動的なものである．光源を持たずに撮像のみを行うため，複数の計測を同時に行っても干渉することはなく，構造的にも単純である．著者が関わった研究でも２脚歩行ロボット 1) 2) や４脚
歩行ロボット 3) に 搭載し て路面の状態や障害物の検出に用いたり，自動運転自動車の環境センサとして使用してきた 4) ．これらステレオビジョンで３次元情報を復元するためには，画面上で対応する光源を併用し た３次元ビジョンセンサは ，これまで様々な方法が提案されている．これらは，モア
レ 干渉を用いた方法，従来のステレ オビジョンの対応点探索を容易にするために光学的に模様を付加する方式 5, 6) ，光切断法 7) ，位相シフト 法 8, 9) な
ど に大別され る．それぞれ 装置の構造，得たデ ー
タの解析，結果の精度など に 一長一短が あるが ，産業界では位相シフト 法が 広く用いられているよ
うである．

–1–

セル単位での距離の検出が 可能である．

このような背景のもと，著者は新たに光切断法と位相シフト 法から 派生し た手法を提案し た 10) ．

• 従来のパターン投影型の手法とは異なり，屋本手法は光切断法の改良を検討し ていて着想し た

内程度の明るさでの使用を前提とし ている．

ものである．光切断法ではスリット光を投影し ，そ• 複数ロボットでの同時使用をある程度考慮しれによって測定対象上に生じ た明線を撮像し ，そている．

の形状をもとに測定対象の形状を算出するが ，同時に投影できるスリット 光の本数には限度がある．

• ステレ オビ ジョン の 弱点の 一つであ るオ ク

それに対して本手法では，スリット光に代えて，輝ルージョンの発生を容易に低減し うる．

度が 時間の正弦波関数で変化し 位相情報を持つ光• 投影パターンが 人間に 不快感を 与えないよの面 (光等位相面) を 用いる．スリット 光に よる光

うに設定できる．

切断法では ，スリット 光を照射し た面と対象の交線に明線が 生じ ，これを検出するが ，本手法ではという点が 上げられ る．

光等位相面との交線上の点の輝度が 正弦波関数で変化し ，交差し た面の位相情報を受け継ぐ．これ

2.1

をカメラで連続的に撮影し ，処理することで各点の位相を検出し ，距離に変換する．

光等位相面切断法の概念

光切断法の原理を Fig. 1に示す．光源からスリッ
ト 光を測定対象に照射し ，その対象に映った明線

本手法はなるべく汎用に使用できることを開発を検出する．このとき，明線は対象の形状に応じの前提とし た ．従来のパターン 投影型の手法は ，て曲線となったり区分的になり，それを解析する

暗所での利用が 原則であったり，複数のパターン

ことで３次元形状を復元する．原理が 明白であるを切り替えるために人間がみると気分を害するな

ものの，明線を一意に特定するためには多くとも

ど の制約があった．これらについて原理的には解数本が 同時投影の上限となり，また明線の形状解決可能であることを示し た．

析も処理量が多く，計測時間を要する．最近では，

本稿では，初期の研究 10) を受けて開発中の実用

特殊な イメージセンサとスリット 光の高速走査装性検証用実験機で得られた成果も含めて，本手法

置を用いることで，計測の高速化が 図られているについて述べる．

7) ．

本手法ではスリット光に代えて，位相情報をもっ2.

た光を投影することで，光切断法の欠点の克服を測定原理行った．具体的には ，強度が 時間の正弦波関数とまず，本手法の測定原理について述べる．投稿中を含む既発表の文献の繰り返しになるが ，紙面にも余裕があるため，本稿のみで完結するように原理の詳細を再掲する．前もって，本手法の特徴をまとめると，なるような光の面を投影する．正弦波関数とし たため，個々の面は特定の位相情報を有する光の面(光等位相面)となる．位相情報を持つため，Fig. 2に 示すように 面を同時に 近接し て (連続的に ) 投影
することが 可能である．このとき，光切断法にお• 光源とカメラを併用したアクティブ ステレオ
ビジョンの一種である．

いて対象に見られた明線は ，ある位相をもって輝度が 変化する点の集合となる．ある位相で投影し• 単純な装置，単純な演算で，撮影画像のピ ク

た面の幾何学的位置と，同じ 位相をもつ点が 検出できれば ，３次元形状の復元ができる．

–2–

(a)

A

(b)

B

(c)

L
φ3
φ2
sin(2πsi/n+φ1)

Cdetection line

Fig. 1 従来の光切断法の概念図−対象に スリッ
ト 光を照射すると対象上には断続的な曲線が 浮か
び 上が る．/ Traditional light-section method. A slit

light is projected to target, and bright segmented and/or

Fig. 3 位相検出による対象の検出−カ メラ映像
上のあるピ クセルがもつ位相は，そのピ クセルが観測し ている対象がど の光等位相面と交差し てい

curved lines will be observed on the target.

るかによって決まる．図中Ｌは光源を示す．/ De-

tection of target by detecting lighting phase. Observed
phase on each pixel in camera image depends on whichsin(2πsi/n+φ2)
sin(2πsi/n+φ1)

equiphase-plane crosses the objects. (L denotes lightsource)Fig. 2 光等位相面切断法の概念図−時間の正弦波関数で変調し た光を対象に投影する．光はそのFig. 4 変調光で 照らされた対象の画像の時間変化−変調光下で撮影し た連続画像８枚から同じ 部

照射方向によって異なる位相をもつ．/ Equiphase

分を切り抜き上下に並べた．対象毎に明暗の位相がlight-section method.

Lights whose intensities are

異なることが観測される．/ An example of sequence

modulated by sinusoidal function with different phases
are projected to the target instead of slit light inof modulated images. Same narrow horizontal parts of
8 images are arranged in order of them. Several sections whose phases are different from each other can belight-section method.

found.
実際には，３次元情報の復元には，Fig. 3に示す

Halogen lamp

ようなより直接的な方法を使用し た．物体が (b)の位置にあるとき，カメラ画像上のある画素には B点

Motorが 映る．そのとき，その画素では位相 φ2 が 観測される．一方，物体が (a), (c)にある場合は，A, C点がMasking cylinder

Fig. 5

変調光を生成する光源−正弦波関数の透過撮影され，観測される位相は φ3 , φ1 になる．実例を度をもつ円筒(この例では２周期)をビデオ信号に同

Fig. 4に示す．これは対象を等時間間隔で撮影し た

期させ，モータで回転する．円筒内にハロゲンラン

８枚の画像から同一部分を切り抜き，上下に並べたものである．部分毎に明暗のタイミング，すなわ

プ を入れ 光源とし た．/ Lighting system. A cylinder

with striped pattern of sinusoidal function (two per rev-

ち位相が 異なることが 確認できるが ，これらは奥olution in this case) is driven by a motor synchronized
to video signal. A bright light source such as halogen

行きの異なる物体である．この手法により，画面

lamp is inserted to cylinder.

上のある点の位相を検出するのみで距離の情報が得られる．位相から距離への変換は各種パラ メー
タから逐一計算する方法や，あらかじ め校正し た
数値テーブルなど を用いて変換する手法が 考えられ る．

以上のよ うな 光等位相面を 投影するためには ，Fig. 5 に 示すよ うな 装置が 使用で き る．これ は 円
周方向に正弦波状の透過度の分布を持った円筒をモータで等速回転させ，中にランプ を入れたものである．たとえば ，図に示す円筒の場合，その透–3–

過度 αは円筒の基準点との中心角 ψ の関数とし てα(ψ) = 0.5 + 0.5 sin(2ψ)

によって表す．ここで Y0,xy は輝度の最大値を決定(1)する定数，YB,xy は使用した光源以外の背景光による輝度である．nは 縞を１周期投影するのに 必要と表される．これを回転させることで，光源から見なフィールド 数 (コマ数)である．逆に，nフィールて 180 [deg]の範囲に対して，[0, 2π]の位相差をもっド で処理を行うと決定し た場合には，そのようにた光等位相面を 連続的に 生成することが 出来る．

映像信号に 同期させて 円筒を 回転させる．な お，

他の手法がプ ロジェクタや特殊なマスクを使用す

x, y, iは整数である．また撮像時に各点の輝度が飽るのに対し て，回転要素がある以外は非常に単純和し ないものと仮定する．

な装置で実現できること，さらに回転数を変える

画素の位相 φを検出するためには，Yxy [i]に参照

のみで計測条件を変化させることができることも

波 sin(2πi/n)，cos(2πi/n) を 乗じ た上で n フィール

本手法の利点の一つである．なお，円筒に代えて

ド 分の輝度を積算する．

より単純な円盤状のマスクも使用できると思われ
るが ，その場合は回転軸からの距離に応じ て位相YC,xyの分布の粗密が 変わるため，設計が 複雑となると= (1/n)n−1
{sin(2πi/n)Yxy [i]}i=0考えられ る．

= (1/n)n−1
{sin(2πi/n)(aY0,xy + YB,xy )}

i=0

2.2

位相の検出方法+(bY0,xy /n)n−1{sin(2πi/n) sin(2πi/n + φ)}i=0

上述のように ，本手法の要は対象に投影された= {(aY0,xy + YB,xy )/n}変動光の位相を検出することである．以下，４節

n−1

sin(2πi/n)i=0にわけて位相の検出方法と光等位相面の投影方式+(bY0,xy /2n)について論じ る．

n−1{cos(φ) − cos(4πi/n + φ)}i=0= 0 + (bY0,xy /2) cos φ = (bY0,xy /2) cos φ.

まず，上述のような縞模様の回転円筒により，あ(4)る方向1に照射され る光の強度は

I = I0 (a + b sin(2πf t + φ))

YS,xy

(2)

=

(1/n)

n−1


{cos(2πi/n)Yxy [i]}i=0=と表される．ここで I ，I0 は時変する実際の強度と(bY0,xy /2) sin φ.

(5)

最大値を決定する定数，a，bは平均値と振幅を決

これら YC,xy と YS,xy をすべての画素に対し て求め，める定数 (a + b = 1, a − bは最低強度), tは時刻，f各画素の φ を得ることができる．以上の処理は 位

は円筒の回転速度と縞模様の間隔によって決定さ

相シフト 法と共通であり，文献 8) でも述べられてれ る周波数である．

いる．

これを投影した対象をビデオカメラで撮影する．

さらに ，参照波を乗じ ることなく加算すること

連続して取得した画像のうち，i 番目の画像上の座で，対象を通常の非変調光で照明し た場合に得ら

標 (x, y)の画素の輝度 Yxy [i]をれ る輝度を得られ る．

Yxy [i] = Y0,xy (a + b sin(2πi/n + φ)) + YB,xy(3)

1 簡単のため ，各図では 光等位相面は 光源から 放射状に 投影され るよ うに 記載し たが ，光学系を用いて平行にするなど方向を変えても以下の議論は 成立する．最終的に 位相と距離を変換する箇所で 対応すれば よい．ただし ，等位相面同士が測定対象付近で 交差し てはならない．

–4–

Yxy

=

(1/n)

n−1


Yxy [i]

i=0

=

(1/n)

n−1

i=0

(aY0,xy + YB,xy )+(bY0,xy /n)n−1
sin(2πi/n + φ)+(bY0,xy /2n)

i=0

=

n−1


{cos(φ) − cos(4πsi/n + φ)}i=0(aY0,xy + YB,xy )=(6)

ここまで輝度 Y で代表し たが ，カラー画像の場合(bY0,xy /2) cos φ,YS,xyは三原色 R, G, B でも同様の処理が可能である．カ

(1/n)

n−1


{cos(2πsi/n)Yxy }i=0=

ラーカメラを用いた場合には，距離情報とカラー画像が同時に得られる(位相検出においては R, G, B=

(8)

(bY0,xy /2) sin φ(9)

ただし ，sは nの倍数ではないものとする．
このよ うに s 倍の周波数の輝度変化を 生じ させより Y を得るか ，R + G + B など を使用する)．
以上のように ，本手法では単純な線形の積和演るには，同一の模様で円筒を s倍の速度で回転させ算を使用する．光切断法は明線の検出に２値化をるか ，縞模様の間隔を 1/sとする場合が 考えられ ，

使用し ，その閾値の設定が 必要であり，対象の色

前者に関連しては 2.5 節にて後述する．後者についや反射率，周囲の光の影響を受けやすい．それにては，分解能向上が期待できる．縞の密度を s 倍に対し て，本手法はこれらの影響を受けにくい特徴

した場合，もとの模様では [0, 2π]の位相差があったがある．また，演算が 単純であるため，最終的にのに対し て，[0, 2sπ]の位相差を投影できる．これハード ウエアでの実装が 容易と考えられ る．

は 単純に 分解能が s 倍になることが 期待でき ，照一方，位相情報を持たせるには複数 (最低３，数明および 撮影条件や対象の色など により取得し た十が望まし い)の画像が必要である．そのため，一映像での明度振幅が 低下し た場合など に効果的で度に面で情報がとれ るとはいえ，撮影時間はある

ある (なお，原理式上は差はなく，実装時に生じ る程度必要である．しかし ，本手法では撮影枚数 (n)差である)．一般的な位相シフト 法ではこの考えでと検出精度には関連があり，精度を犠牲にし て高細かな縞を投影している．しかし ，式 (8)(9)より得速化し たり，撮像回数を増やし て精度を向上させられ る位相は [0, 2π]であるため，本来の [0, 2sπ] をたりすることが 選択できる．

復元するために位相連結と呼ばれる作業が 必須となる．なだらかな物体の場合は容易であるが 凹凸

2.3の激し い対象では連結は容易ではない．これが 位

高調波の利用

上述の原理式では n フィールド 中に１周期分の縞が含まれる場合を想定した．しかし ，s 倍の高調相シフト 法での研究課題の一つとなっている．本手法では以下で述べる周波数多重により，この位相連結の問題を解決し た．

波も以下のように使用できる．
各画素の輝度は

2.4

Yxy [i] = Y0,xy (a + b sin(2πsi/n + φ)) + Yb,xy (7)複数周波数の同時使用

ここで用いている検出方法は周波数の選択性にによって変化するとし ，参照波にも s 倍の周波数を優れている．nフィールド 中に，s1 および s2 周期(ともった sin(2πsi/n) および cos(2πsi/n)を使用する．

もに整数で s1 = s2 とする) の正弦波を考える．

YC,xy
=

(1/n)

n−1


Yxy [i]= Y0,xy (a + b1 sin(2πs1 i/n + φ1 )+b2 sin(2πs2 i/n + φ2 )) (10){sin(2πsi/n)Yxy [i]}i=0= {(aY0,xy + Yb,xy )/n}

n−1

i=0

sin(2πsi/n)

ただし ，b1 , b2 , φ1 , φ2 はそれぞれの波の振幅および位相を示す．これまで同様に，ここに参照波sin(2πs1 i/n)–5–

2.5 サンプ リング 定理の応用によるちらつき防止を乗じ て積算する．

YC1,xy
=

(1/n)

n−1


従来の特殊光源を併用し た３次元のビジョンセ{sin(2πs1 i/n)Yxy [i]}ンサは人の目に優し いとは言えない．投光パター

i=0=(b1 Y0,xy /2n)n−1{cos(φ1 ) − cos(4πs1 i/n + φ1 )}i=0+(b2 Y0,xy /2n)n−1
ンを移動させたり切り替えたりするため，気分を害する．本手法も縞模様を回転させるため，単純{cos(φ2 + 2πs2 i/n − 2πs1 i/n) には目に触れ ると不快である．

i=0

しかし ，人間の目はおおむね 50 [Hz]を越えると− cos(φ2 + 2πs2 i/2 + 2πs1 i/n)}=(b1 Y0,xy /2) cos φ1 .

(11)

その明暗を感じ なくなる．そこで，円筒を高速回転させることを考えた．基本的には 2.3 節で述べた同様に YS1,xy , YC2,xy , YS2,xy も求まる．

手法により，単に高速回転させても処理は可能でこの周波数選択制は以下のような利点をもたらす．

ある．しかし ，もう一検討加え，カメラのサンプ
リングを応用する手法を検討し た．

• 処理区間 nが等し いならば ，複数の光源とカメラの組を使用できるため，周波数を互いに違えることができれば ，複数台のロボットで高調波の倍率を ，たとえば s = n + 1 のよ うに ，処理フィールド 数 n の倍数の近辺に 設定する．すると，

sin(2πsi/n + φ) = sin(2π(n + 1)i/n + φ)

同時に使用できる．

=• 一組で複数周波数を同時に使用できる．前節で述べたような位相連結が必要な場合に，大まかに検出するための nフィールド に１周期の正弦波，分解能を得るために s 周期の正弦

sin(2πi + 2πi/n + φ) = sin(2πi/n + φ)(12)のようにサンプ リング 定理 (折返し )により元の周期とし て 観測され る．カ メラで 撮影 (サンプ リン
グ )し た場合にはこの式の通りとなり，人間の目で波の縞模様を重畳すれば ，連結処理が非常に観測し た場合は s 倍の周波数を観測することにな

容易となる．

る．約 60 [Hz]で撮影する NTSC カメラで nフィール• １ 台の カ メラに 対し て ，複数の方向から 異

ド の区間は 60/n [Hz]であり，s = n + 1 倍にするとなる周波数の光源を同時に照射することで，60(1 + 1/n) [Hz]となるため，60 [Hz]より高くなり，対象物自身の影によるオクルージョンを大幅

人間の目にはほぼ 知覚されなくなる．

に低減できる．１台のカメラで撮影し ，各々

このことを利用すると，原理実験および 調整をの光源毎に各ピ クセルの距離を求め，信頼度行う際には低速度で回転させ，実働段階では検出(たとえば 輝度振幅)に基づき合成すれば よい

処理はそのままで回転数のみを n + 1 倍とする使いので ，処理も容易である．

方も可能である．また，カメラを介し て動作を確• 蛍光灯のフ リッカも 一つの 周波数と 見なして，その影響を避けることが 出来る．

認することも容易である．ただし ，縞模様が 高速で移動することには変わりなく，シャッタースピー
ド の高速なカメラが 必要である．

–6–

(b) 光源/Lighting unit (lamp andcylinder)(c) 円筒用正弦波パターン /(a) 外観/Outline
Fig. 63.

Sinusoidal pattern on cyclinder

実験装置 / Experimental system.

実証実験

以上の原理を検証するために，Fig. 6に示す簡単な装置を試作し ，実験を行った．ステッピングモー
タにアクリル製のコップを取り付け，その外周に (c)に示すような２種類の周期を重畳し た模様を印刷した OHPフィルムを貼り付けた．各々1 回転あたり

5 周期および 25 周期であるが ，円筒の 1/5(72 [deg])を 周期の単位とし たため ，処理上は 処理区間で 1
周期と 5周期を重畳したものとなる．モータは，ビデオカメラの映像信号から抽出し た垂直同期信号をそのまま駆動パルスとして分配した．1回転あたり 400パルス (200 ステップ 品を 1-2 相励磁)とし たため，自動的に 80フィールド，約(4/3)[s]が処理周期となった (これは蛍光灯のフリッカ周期の整数倍ではないため，影響を受けた)．円筒内には自動車用のハロゲン 電球を挿入し た．カメラは市販されていFig. 7 実験結果の一例−左上は距離画像(明：遠方，
暗：手前)，右上は式 (6)による通常画像，左下は距
離画像の等距離線，左下は仮想的に鉛直軸回りに回転し たもの．/ Some of experimental results. Each

image consists four parts, top-left: brief range image(brighter pixel means farther point), top-right: normal
picture obtained with equation (6), bottom-left: contour of range image, bottom-right: horizontally rotated
top-right image in 3D using range image.

る安価な 40 万画素の NTSC カラー CCD カ メラである．画像の処理は Linux(KNOPPIX EduTG 0.9)が 稼

各例で左上は位相をもとに簡易的に変換し た距離働する Pentium 2.6 [GHz] の汎用 PC 上に C++で 実装

画像 (暗いほど 手前)，右上は同時に得た通常画像，

し ，映像は Video for Linuxにより取得し た．なお，

左下は距離画像の等高線，右下は距離をもとに鉛リアルタイムの画像表示など も含めた CPU 演算負直周りの回転変換を試みたものである (黒部は画像

荷は約 20%，最後の画像を取り込んでから 50 [ms]情報の無い部分)．従来のステレオビジョンでは困以内に全処理が 完了し た．

難な模様のない面や繰り返し 模様のある構造の距

検出結果例を Fig. 7に示す．３種類の例を示した．

離分布が明確に得られていることが分かる．Fig. 8–7–

はカップ を撮影し た距離画像の断面である．撮影
Inner surface
of a cupの奥行きを広く取ったこと，および 処理上の問題
により量子化誤差が 顕著ではあるが ，カップ を置

Outer
surface

いている机面，カップ の手前外面および 奥内面が検出されている．
Plane oftable

以上の結果より手法の有望性が確認できたため，(distored a little)

より実用性を 高めたシ ステムの開発を 開始し た ．
円筒の精度を向上させ，その駆動系を速度およびFig. 8距離画像の 断面− 机面 ，カップ の 前面 ，位置制御した DCサーボモータに変更して任意の速

カップ の後方内面が 確認できる．/ Cross section of

度で同期回転可能なようにし た．まだ完成はし てrange image. There faces were found; top plane of ta-

いないが ，現段階で得られている実験結果の一例

ble, frontal outer surface and back inner surface of cup.

を Fig. 9に示す．処理は 120フィールド (約 2[s])で行い，モータは約12 [rps](720 [rpm])で回転させ，サンプ リング 定理併用条件で使用し た．理論通り，ごくわずかに明滅が 感じられるが 模様は肉眼では観察されないものとなった．また，処理周期を蛍光灯のフリッカ周期の整数倍とし たため，屋内の蛍
光灯照明下でも問題なく使用可能であることを確認し た．
先の結果と撮影条件も異なるため，この結果のみで単純には比較できないが ，改良に伴い安定した計測が 可能となった．結果１枚目の画像の上部に置いた小さなプラスチック容器の底の形状や，高さ 20 [mm]程度の猫の模型の凹凸などから 5 [mm]未満の上下が 検出できている．なお，これらの測定における検出レンジは 130 [mm] 程度 (白：低〜黒：高)に設定し た．
現在は開発途上であり，ビデオ信号，モータ，ソフト ウエア間の同期の微調整は手動で行っているため，条件を一定にするためにも連動するための回路の開発が必要である．また，処理ソフトウエア
も演算の分解能が 不足し ているため，ハード ウエ
アの分解能を活かすための改良が 必要である．それと 同時に DC モータの制御にみられ るゆるやか

Fig. 9 開発中のシ ステムによる計測例 / Some ofexperimental results with new developing system.

なジッタが 計測結果全体の前後動となるため，処理側にモータの回転を反映させる必要があると考
えている．

–8–

4. おわりに

4) Takashi Emura, Masaaki Kumagai and Lei Wang:
A Next-Generation Intelligent Car for Safe Drive,

本稿では ，光切断法および 位相シフト 法をもとJournal of Robotics and Mechatronics, 12-5,に考案し た移動ロボット 用の３次元環境センシン

pp.545–551 (2000)

グ 手法の原理と ，その実証試験に ついて 述べた ．
本手法は単純な装置，単純な処理によって，屋内

5) Hans-Gerd Maas, Robust Automatic Surface Re-

環境で作業するロボットに有用な３次元距離情報

construction with Structured Light, Internationalを提供することが可能であることを示した．特に，

Archives of Photogrammetry and Remote Sensing,

模様のない対象，複雑な構造の対象，繰り返し の29-B5, 709/713 (1992)

多い対象など 従来の方式では苦手とされていたも

6) Peter Albrecht and Bernd Michaelis, Improvementのを観測可能とし ，また周囲の人間に対する配慮

of the Spatial Resolution of an Optical 3-D Mea-も行った．現在は実証装置の開発を進めており，処surement Procedure, IEEE Trans, on Instrumenta-

理のハード ウエア化も含めて，ロボットに搭載可

tion and Measurement, 47-1, 158/162 (1998)

能なシ ステムとし て 実用化し たいと 考えている．

7) 大池祐輔, 新宅宏彰, 池田誠, 浅田邦博: 光切断

また，応用先とし て，農業用ロボット のための植法による高精細・実時間３次元撮像システム, 情物の構造解析など も考えている．農業ロボット 分

報映像メデ ィア学会誌, 57-9, 1149/1151 (2003)

野では収穫など の機構は開発されつつあるが ，果実の位置など の検出が容易ではないと聞いている．

8) V. Srinivasan, H.C.Liu, and M. Halioua: Auto-

本手法では植物の枝の構造を取得することも可能

mated phase-measuring profilometry of 3-D diffuseと考えられ る．

objects, Applied Optics, 23-18, 3105/3108 (1984)

最後に ，実証装置の開発では東北学院大学工学9) 三高良介, 濱田長生: 位相シフト 法による高速部機械工場の方々の協力を得ていることをここに
高精度３次元計測技術, 松下電工技法, no.78,
記し ，謝意を表し たい．

10/15 (2002)
10) KUMAGAI Masaaki: Development of a 3D Vi-

参考文献

sion Range Sensor using Equiphase Light-Section
1) 熊谷正朗, 江村超: 人型２脚歩行ロボット の斜面歩行に 関する研究− ステレ オビ ジョンによる斜度推定とその斜面歩行への応用−, 計測自動制御学会論文集, 37-11 .1040/1047(2001)

2) 河 野 秀 行, 江 村 超, 熊 谷 正 朗: 視 覚 情 報に よる ２ 脚 ロボット の 不 整 地 歩 行に 関 す る 研 究,

ROBOMEC ’02, 1A1-H04 (2002)
3) 小関篤史, 江村超, 熊谷正朗: ４脚ロボットのス
テレ オビ ジョンを 用いた不整地歩行に 関する研究, ROBOMEC ’02, 2P1-E10 (2002)–9–

Method, Proc. of IEEE/RSJ IROS 2004, 2161/2166(2004)