[发明专利]信息处理设备、三维测量设备和信息处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对测量对象物体进行三维测量的信息处理设备和信息处理方法。

背景技术

对于三维空间中的要测量物体的形状、位置姿势的测量，提出了一种用于测量要测量的物体的表面相对于摄像设备的深度信息的测量设备。尤其在非接触式测量设备中，广泛使用通过分析入射至测量对象的光的反射光来测量至测量对象的深度信息的方法。

测量方法包括例如光切割方法和空间编码方法，其中，摄像设备(照相机)对被投射了已知结构光的测量对象的图像进行拍摄，并且根据光源位置、照相机位置和拍摄图像上的图案位置，使用三角法计算深度信息。此外，用于计算测量对象的位置姿势的方法通常使用用于使测量对象的形状模型拟合深度信息或二维图像的方法。

文献1(P.J.Besl and N.D.Mckay,“A Method for Registration of 3-D Shapes”,IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,Vol.14,No.2,pp.239-256,1992)讨论了利用模型拟合的位置姿势测量方法。在文献1所述的方法中，通过对从深度信息所获取的测量点和形状模型表面的对应关系进行最近邻搜索、并且对相应距离进行最小化来估计物体的位置姿势。

然而，当用户根据上述传统方法获取测量对象的深度信息(三维位置)时，深度信息的获取精度可能根据各种条件而下降。

例如，假定接收单元接收到投射至测量对象的结构光的反射光，并且使用三角法测量深度信息。在这种情况下，如果对象物体是由包含塑料或蜡的材料所制成的半透明物体，则光在对象物体中散射(即表面下散射)。由于表面下散射，在偏离投射位置的位置处测量到投射光。结果，测量出与真实的距离值不同的距离值。

在另一情况下，如果测量对象物体是诸如云母、金属或有光泽的纤维等的导致各向异性反射的材料，则深度信息获取的精度可能由于各向异性反射而下降。此外，根据照相机(摄像设备)的校准精度，深度信息获取精度可能下降。

为了处理表面下散射，文献2(M.Gupta,Y.Tian,S.G.Narasimhan,and L.Zhang,“(De)Focusing on Global Light Transport for Active Scene Recovery”,IEEE Computer Vision and Pattern Recognition(CVPR)2009)讨论了一种方法。在该方法中，使用高频图案因表面下散射而衰减这一现象，将相位偏移方法中的投射图案转换成高频图案。

通过文献2所述的方法，可以在减少由诸如表面下散射等的间接反射成分而导致的影响的情况下测量距离值。然而，由于除距离测量所需的最低限度的图案的投射以外，还需要利用相位偏移的高频图案的多次投射，所以这一方法需要耗费测量的时间。此外，在文献2所述的方法中，在要测量的物体可能具有表面下散射特性的情况下，由于使用表面上的散射成分来测量物体，因而没有使用表面下散射的信息。

发明内容

本发明旨在防止用于使用来自测量对象物体的反射光来进行三维测量的方法中由于测量误差而导致的测量对象物体的三维位置获取精度的下降。

根据本发明的一个方面，一种信息处理设备，包括：获取单元，用于使用来自被投射了结构光的测量对象物体的反射光的信息、所述结构光的光源的位置、以及用于接收所述反射光并且获取所述反射光的信息的光接收单元的位置，获取所述测量对象物体的表面的多个位置；计算单元，用于基于所述多个位置，获取所述测量对象物体的表面的位置和方向中的至少一个；以及校正单元，用于基于与在获取所述多个位置时的测量误差有关的信息、以及所述测量对象物体的表面的位置和方向中的至少一个，校正所述多个位置中的至少一个。

根据本发明的另一方面，一种三维测量设备，包括：光源；光接收单元；以及上述信息处理设备。

根据本发明的另一方面，一种三维测量设备，其包括：投射单元，用于将结构光投射至测量对象物体；摄像单元，用于拍摄来自所述测量对象物体的、所述结构光的反射光的图像；获取单元，用于使用所述投射单元的位置姿势、所述摄像单元的位置姿势、以及所述摄像单元所获取的拍摄图像，获取所述测量对象物体的表面的多个位置；计算单元，用于根据所述多个位置，计算所述多个位置附近的、所述测量对象物体的表面的斜率；以及校正单元，用于根据所述测量对象物体的表面的光学特性和所述测量对象物体的表面的斜率，校正所述多个位置中的至少一个。