[发明专利]三维形状计测装置、三维形状计测方法及存储介质

说明书

控制装置取得利用具有不同的空间频率的多个投影图案而观测到的多个观测信号，作为针对计测对象物上的计测点的观测信号。控制装置通过反复执行对观测信号所包含的两个分量信号进行估计的处理，将观测信号分离为两个分量信号，并根据分离的分量信号的相位来计算计测点的三维位置。

技术领域

本发明涉及向计测对象物投射具有周期性的图案，并使用所观测的信号对该计测对象物的三维形状进行计测的技术。

背景技术

作为使用图像而对物体的三维形状进行计测的技术，公知有相移法。相移法是指如下的方法：由投影仪向计测对象物投射具有周期性的图案，对依赖于物体表面的凹凸而产生的投影图案的失真(相位偏移量)进行解析，从而对物体表面的三维形状进行复原。另外，作为相移法的改良手法，还公知有称为MPS(Micro phase shifting：微相移)的手法(参考非专利文献1)。

在这些方法中，有时会产生存在于计测对象物的周围的其他物体上的反射光降低计测精度这样的现象。关于该现象，参考图6进行说明。图6示出使用了摄像装置200和投影仪201的计测系统。从投影仪201向计测对象物202投射具有规定的图案的光201L，并利用摄像装置200来对计测对象物202的表面上映出的投影图案进行拍摄。此时，由计测对象物202的表面凹凸引起的投影图案的失真成为图像的亮度变化而出现。因此，能够基于图像的亮度变化而确定投影仪201、计测对象物202的表面上的点及摄像装置200的位置关系，并根据三角计测的原理而计算计测对象物202的表面的高度(三维位置)。

但是，如图6所示，在计测对象物202的附近存在物体203时，有时从投影仪201投射的光在物体203的表面上进行反射，其反射光203L照射到计测对象物202的表面。这样，在利用摄像装置200观测的观测信号中，不仅包括投影仪201的光201L的反射光分量201R(称为直接分量信号)，而且还包括来自物体203的间接光203L的反射光分量203R(称为间接分量信号)。该间接分量信号203R作为噪声而重叠到计测对象物202的表面上的投影图案，因此对投影图案的解析(即，观测信号的相位值的计算)带来不良影响而产生计测误差。在本说明书中，将这样的现象称为“相互反射”或“多重反射”，将导致相互反射或多重反射的原因的物体(在图6的例子中为物体203)称为“原因物体”。

作为降低相互反射的影响的方法，在专利文献1中提出了如下的方法：确定成为相互反射的原因的原因物体，并在对投射于该原因物体的投影图案进行减光或消光的状态下进行拍摄。但是，在如该方法这样对投影图案进行减光或消光时，有可能出现无法对三维形状进行计测的部分(所谓的死角)。另外，该方法在无法预先准确地确定原因物体(应当对投影图案进行减光或消光的部分)的情况下无法有效地抑制相互反射，因此还存在现实中难以安装到装置的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-309551号公报

非专利文献

非专利文献1：Gupta,Mohit,and Shree K.Nayar.Micro phase shifting.Computer Vision and Pattern Recognition(CVPR),2012IEEE Conference on.IEEE,2012.

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于上述实情而完成的，本发明的目的在于提供一种如下的技术：在根据投射于计测对象物的图案的相位来计测三维形状的方法中降低相互反射的影响并提高计测精度。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，在本发明中，采用如下结构：通过反复执行对观测信号所包含的两个分量信号进行估计的处理，将观测信号高精度地分离为两个分量信号。