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METHOD AND DEVICE FOR THREE DIMENSIONAL MEASUREMENT USING FEATURE QUANTITY meetings

Foreign code F190009836
File No. S2017-0187-C0
Posted date Jul 24, 2019
Country WIPO
International application number 2018JP017592
International publication number WO 2018207720
Date of international filing May 7, 2018
Date of international publication Nov 15, 2018
Priority data
  • P2017-092144 (May 8, 2017) JP
Title METHOD AND DEVICE FOR THREE DIMENSIONAL MEASUREMENT USING FEATURE QUANTITY meetings
Abstract A relationship between spatial coordinates and a plurality of feature quantities obtained on the basis of patterns projected from a plurality of projection units and/or a change of the patterns is previously obtained, and using the relationship between the feature quantities and the spatial coordinates, the spatial coordinates of a surface of a subject to be measured are obtained on the basis of feature quantities obtained on the basis of patterns projected on the surface from the projection units or a change of the patterns.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
Three-dimensional shape measurement using a camera 3, 1980 in a number of years have been made to study abroad. In the field of robot vision, also without the need for calibration of a camera has been proposed. Taken from multiple directions from the image restoring a three-dimensional shape 3 has been proposed is a method, a boundary portion on the image feature points used for matching, the shape of a smooth surface cannot be measured, the analysis takes time.
In recent years, the interior of the reactor by a robot arm or mobile robot such as decontamination activity, the position and shape of the obstacle or the projection or the like are accurately detected in real time, a method of measuring is demanded. In addition, disaster relief in the robot, in order to protect the survivors, the positional relationship between the human body and an obstacle with high precision needs to be measured.
However in many cases due to the rough road, a conventional stereo system, the relationship between the position of the camera is shifted to a reduction in measurement accuracy. After calibration for a fixed optical system is required, the zoom and focus adjustment is not possible, in the conventional common sense.
May be in the form of flat surfaces and curved surfaces 3 as a method of accurately measuring the three-dimensional shape, a grid pattern projected on the surface of the object to be measured, the projection in a direction different from the object to be measured from the grating pattern projected onto the surface using an image obtained by photographing the three-dimensional measurement in order to perform 3, the projection phase of the lattice analysis method for performing research has been carried out.
Japan, a Fourier-transform phase analysis using Takeda et al. proposes a method and, a practical three-dimensional measurement device 3 yoshizawa et al. have developed. Is in a foreign country, the United States using Song Zhang et al. the three-dimensional measurement of a super high-speed 3 DMD(Digital Micro-mirror Device) studies are being energetically advanced. As a recent trend, the speed of the three-dimensional shape measuring 3 has attracted attention. However, in environments of outdoor or vibration of the use of three-dimensional measurement device 3 is not hardly conceivable.
In addition, in order to improve the measurement accuracy of the calibration method for small studies, in particular no systematic error 3 does not enter the three-dimensional measurement method, both the proposed overseas person other than the operator has not been proposed. Further, only the projection portion 3 can be seen that the three-dimensional measurement can be calibration studies, both domestic and overseas not missing.
The inventors have discovered that, to this systematic error shown in Fig. 1 does not enter the 'entire space table (see Patent Document 1) a method' has been proposed, and development of the basic techniques have been studies for many applications. Grid projection technique, the projection 3 and the phase of the lattice 1 the correspondence relationship between the pair of two-dimensional coordinates can be 1. By using the relationship between the phase value for each pixel of the camera 3 to produce a table of the three-dimensional coordinates such as the lens distortion does not enter any systematic error, the three-dimensional measurement 3 may be accuracy without distortion becomes possible.
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
 3つ以上の特徴量の複数の組を含み、前記各3つ以上の特徴量の組が計測領域内もしくは前記計測領域内の部分領域内で各空間座標と1対1の対応関係となるように配置された複数の位置から、計測対象物表面に、パターンまたは前記パターンの変化を投影するステップと、
前記計測対象物表面に投影された前記パターンまたは前記パターンの変化を撮影するステップと、
基準物体を用いて予め求められた前記各3つ以上の特徴量の組と前記空間座標との関係を用いて、前記撮影して得られた画像を基に得られた3つ以上の特徴量の組から、前記空間座標を求めるステップと、
を含む前記計測対象物表面の空間座標を求める計測方法。

[請求項2]
 請求項1において、前記各3つ以上の特徴量の組と前記各空間座標との関係をテーブル化しておき、前記計測対象物表面の空間座標の計測時には、前記テーブルを参照した値に基づいて前記計測対象物表面の空間座標を求める計測方法。

[請求項3]
 請求項1において、前記各3つ以上の特徴量の組と前記各空間座標との関係の一部をテーブル化しておき、前記計測対象物表面の空間座標の計測時には、前記テーブルを参照した値を用いて補間することにより、前記計測対象物表面の空間座標を求める計測方法。

[請求項4]
 請求項1~3の何れか一つにおいて、前記複数の位置から投影される光の波長を複数にすることで同時に複数の特徴量を得る、前記計測対象物表面の空間座標を求める計測方法。

[請求項5]
 請求項1~4の何れか一つにおいて、前記複数の位置は、一列に並んで配置されている、前記計測対象物表面の空間座標を求める計測方法。

[請求項6]
 請求項1~5の何れか一つにおいて、前記3つ以上の特徴量の組と前記各空間座標との関係は、前記複数の位置から前記基準物体の表面に、前記複数の位置と前記基準物体との距離を変更して複数の間隔で前記パターンまたは前記パターンの変化を投影して、3つ以上の特徴量の組と空間座標との関係を求める方法。

[請求項7]
 3つ以上の特徴量の複数の組を含み、前記各3つ以上の特徴量の組が計測領域内もしくは前記計測領域内の部分領域内で各空間座標と1対1の対応関係となるように配置された複数の位置から基準物体表面に、前記複数の位置と前記基準物体との距離を変更して複数の間隔でパターンまたは前記パターンの変化を投影して、3つ以上の特徴量の組と前記空間座標との関係を求める方法。

[請求項8]
 請求項6または7の何れか一つにおいて、前記基準物体表面に格子パターンあるいはマークを固定する、3つ以上の特徴量の組と空間座標との関係を求める方法。

[請求項9]
 請求項6~8の何れか一つにおいて、前記複数の位置から投影される光の波長を複数にすることで、3つ以上の特徴量の組と空間座標との関係を求める方法。

[請求項10]
 請求項6~9の何れか一つにおいて、前記複数の位置は、一列に並んで配置されていることを特徴とする、3つ以上の特徴量の組と前記空間座標との関係を求める方法。

[請求項11]
 3つ以上の特徴量の複数の組を含み、前記各3つ以上の特徴量の組が計測領域内もしくは前記計測領域内の部分領域内で各空間座標と1対1の対応関係となるように配置された複数の位置から、計測対象物表面に、パターンまたは前記パターンの変化を投影する投影部と、
前記計測対象物表面に投影された前記パターンまたは前記パターンの変化を撮影する撮像部と、
前記各3つ以上の特徴量の組と前記各空間座標との関係を記憶する記憶部と、
前記記憶手段に記憶された前記3つ以上の特徴量の組と前記各空間座標との関係を用いて、前記撮影して得られた画像を基に得られた3つ以上の特徴量の組から、前記空間座標を求める空間座標取得部と、
を備えた前記計測対象物表面の空間座標を求める計測装置。

[請求項12]
 請求項11において、前記各3つ以上の特徴量の組と前記各空間座標との関係はテーブル化して前記記憶部に記憶され、前記計測対象物表面の空間座標の計測時には、前記テーブルを参照した値に基づいて前記計測対象物表面の空間座標を求める計測装置。

[請求項13]
 請求項11において、前記各3つ以上の特徴量の組と前記空間座標との関係の一部がテーブル化して前記記憶部に記憶され、前記計測対象物表面の空間座標の計測時には、前記テーブルを参照した値を用いて補間することにより、前記計測対象物表面の空間座標を求める計測装置。

[請求項14]
 請求項11~13の何れか一つにおいて、前記投影部の複数の位置から投影される光の波長を異なったものとすることで同時に複数の前記特徴量を得る、前記計測対象物表面の空間座標を求める計測装置。

[請求項15]
 請求項11~14の何れか一つにおいて、前記複数の位置は、一列に並んで配置されている、前記計測対象物表面の空間座標を求める計測装置。

[請求項16]
 請求項11~15の何れか一つにおいて、前記各3つ以上の特徴量と前記各空間座標との関係は、前記投影部の複数の位置から基準物体表面に、前記投影部と前記基準物体との距離を変更して複数の間隔で前記パターンまたは前記パターンの変化を投影して求める、3つ以上の特徴量の組と空間座標との関係を求める計測装置。

[請求項17]
 請求項11~15の何れか一つにおいて、前記各3つ以上の特徴量と前記各空間座標との関係は、前記投影部と同じ構成を有する他の投影部を用い、前記他の投影部から基準物体表面に、前記他の投影部と前記基準物体との距離を変更して複数の間隔で前記パターンまたは前記パターンの変化を投影して求める、3つ以上の特徴量の組と空間座標との関係を求める計測装置。

[請求項18]
 3つ以上の特徴量の複数の組を含み、前記各3つ以上の特徴量の組が計測領域内もしくは前記計測領域内の部分領域内で各空間座標と1対1の対応関係となるように配置された複数の位置からパターンまたは前記パターンの変化を投影する投影部と、
前記複数個と基準物体との間隔を変更する変更部と、
前記複数個の投影部と前記基準物体との距離を変更して複数の間隔で、前記パターンまたは前記パターンの変化を撮影する撮像部と、
前記撮像部により撮像された画像と、前記複数の投影部と前記基準物体との距離を基に、3つ以上の特徴量の組と前記空間座標との関係を求める計測装置。

[請求項19]
 請求項17または18の何れか一つにおいて、前記基準物体表面に格子パターンあるいはマークを固定する、3つ以上の特徴量の組と空間座標との関係を求める計測装置。

[請求項20]
 請求項11から19の何れか一つにおいて、前記投影部は一つの投影ユニットからなり、前記撮像部は複数個のカメラからなり、前記複数個のカメラは前記投影ユニットに設けられている、計測装置。

  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • UNIVERSITY OF FUKUI
  • Inventor
  • FUJIGAKI Motoharu
  • AKATSUKA Yuichi
  • TAKATA Daishi
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JO KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
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