[发明专利]三维测量装置、三维测量方法以及三维测量程序

说明书

技术领域

本发明涉及向被测量物体投影特定的图形的光，以非接触方式测量物体的三维信息的三维测量装置、三维测量方法以及三维测量程序。

背景技术

近年来，在医疗、美容、服装、鞋帽、眼镜等服饰设计、减肥及健康管理等各种领域中，不仅要求能取得躯体的三维形状数据，还要求取得脸或头、手足等人体全身的三维形状数据。非接触而且高速的三维形状测量装置的开发被寄予很大的希望。

三维测量的方法常被分为被动型和主动型两种。前者在测量时不向被测量对象物照射特定的光或者电波等测量辅助信息。后者为用光、声波、电波等测量辅助信息照射被测量对象物，利用其反馈信息进行测量。

迄今，人们提出了多种向测量对象物投影激光图形光来进行三维测量的方法，并开始了实用化。但是，因为激光有对人体产生不良影响的可能，所以用于人体测量比较困难。例如在专利文献1等中记载了一种尽可能减小激光强度的改良型三维测量方法，但是当减弱激光强度时必须相应的延长摄影时间。结果被照射的激光总光量反而有可能变大。因此，建立一种不需要使用激光的人体三维测量方法是十分必要的。

在非专利文献1中记载了一种基于不使用激光的主动型三维测量方法的人体形状测量装置。该人体形状测量装置，使用时间序列空间编码方法，向测量对象物投影通过条状光快门系列生成的7种编码图形光(格雷码图形)，用光学方法分割物体，并用三角测量的原理计算测量对象物的坐标值。

但是，在非专利文献1记载的人体形状测量装置中，在一次测量中需要多次投影。因此，为进行高精度的测量需要相当多的投影次数。例如，在非专利文献1的人体形状测量装置中使用的时间系列空间编码方法中，为了得到1％的纵深方向测量精度，至少需要七次投影。在人体测量中，使被测者在测量中长时间维持静止状态是困难的。因此，人们希望尽可能减少投影次数，缩短三维测量所需的时间。

为解决上述的问题，本发明人提出了一种基于黑白投影彩色解析理论的三维测量方法(参照非专利文献2)。在该黑白投影彩色解析方法中，首先，对测量对象物投影黑白系列的图形光。然后，为获得更多的该反射光强度信息，使用彩色数码照相机摄影被投影的(被观察到的)图形光。解析得到的彩色投影图形光图像的各像素的红、绿、蓝各彩色平面，把反射光强度最强的彩色平面作为该像素的测量平面。其后，利用各个象素的测量平面的值，合成一个单一色彩平面的强度分布最大的计算用图像。最后，根据从该计算用图像检测到的、形成被投影图形光的各个个别图形(条纹)的强度分布，求出被投影图形光的方位角，进而计算测量对象物的三维信息。

专利文献1：特开2003-11430号公报

非专利文献1：柴田 進、山内航一郎、西尾裕志、二川貴志、佐藤幸男，第10回画像センシングシンポジウム講演論文集，画像センシング技術研究会，2004年6月9日，p.253-258(柴田 進、山内航一郎、西尾裕志、二川貴志、佐藤幸男，第十次图像传感研讨会讲演论文集，图像传感技术研究会，2004年6月9日，p.253-258)

非专利文献2：長 元気、盧 存偉，“MPCAとOIMP技術の融合によるパタ一ン光投影3次元画像計测の効率向上”，第10回画像センシングシンポジウム講演論文集，画像センシング技術研究会，2004年6月9日，p.53-58(長 元気、盧 存偉，“基于MPCA和OIMP技术的融合的图形光投影三维图像测量的效率的提高”，第十次图像传感研讨会讲演论文集，图像传感技术研究会，2004年6月9日，p.53-58)

发明内容

非专利文献2提出的黑白投影彩色解析方法，因为能够用一次投影检测出具有多个个别图形光的图形光，所以与时间序列空间编码法相比较，能够在更短的时间内实现高精度三维测量。但是，在非专利文献2的黑白投影彩色解析方法中，在计算用图像中的投影图形光的强度分布时，因为仅能求出成为个别图形光的最大值的测量点的三维信息，所以就失去了各个个别图形光之间的三维信息。

因此，本发明的目的是提供一种三维测量装置、三维测量方法以及三维测量程序，其能够用一次投影得到更多的图形光信息，从而实现高速而且高精度的三维测量，得到被测物体的三维信息。