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公開番号2025085905
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-06
出願番号2023199608
出願日2023-11-27
発明の名称三次元計測装置
出願人株式会社デンソーウェーブ
代理人個人,個人
主分類G01B 11/25 20060101AFI20250530BHJP(測定;試験)
要約【課題】イベントデータの出力タイミングに関連する遅延時間に起因する計測精度の低下を抑制可能な構成を提供する。
【解決手段】制御部11にてなされる投影制御処理にて、三次元計測用の縞パターンSPの投影として、第1の縞パターンを投影した後に、当該第1の縞パターンに対して投影画素ごとに点灯タイミングと消灯タイミングとを入れ替えた第2の縞パターンを投影するように、投影部20が制御される。計測部40は、第1の縞パターンの投影時に得られるイベント出力時間差と第2の縞パターンの投影時に得られるイベント出力時間差との平均値を利用して計測対象物Rの三次元形状を計測する。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
計測対象物に対して投影画素ごとに点灯タイミング及び消灯タイミングが制御されることで所定の縞パターンを投影する投影部と、
前記所定の縞パターンが投影された前記計測対象物を撮像対象とし、受光した際に輝度変化のあった撮像画素に対応して当該撮像画素の位置が特定される二次元点データを含めたイベントデータを出力する撮像部と、
前記撮像画像から撮像画素ごとに出力される正極性のイベントデータの出力タイミングと負極性のイベントデータの出力タイミングとの時間差となるイベント出力時間差を利用して前記計測対象物の三次元形状を計測する計測部と、
前記投影部を制御する投影制御部と、
を備える三次元計測装置であって、
前記投影制御部は、前記所定の縞パターンの投影時に、第１の縞パターンを投影した後に、当該第１の縞パターンに対して投影画素ごとに点灯タイミングと消灯タイミングとを入れ替えた第２の縞パターンを投影するように、前記投影部を制御し、
前記計測部は、前記第１の縞パターンの投影時に得られる前記イベント出力時間差と前記第２の縞パターンの投影時に得られる前記イベント出力時間差との平均値を利用して前記計測対象物の三次元形状を計測することを特徴とする三次元計測装置。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
計測対象物に対して投影画素ごとに点灯タイミング及び消灯タイミングが制御されることで所定の縞パターンを投影する投影部と、
前記所定の縞パターンが投影された前記計測対象物を撮像対象とし、受光した際に輝度変化のあった撮像画素に対応して当該撮像画素の位置が特定される二次元点データを含めたイベントデータを出力する撮像部と、
前記撮像画像から撮像画素ごとに出力される正極性のイベントデータの出力タイミングと負極性のイベントデータの出力タイミングとの時間差となるイベント出力時間差を利用して前記計測対象物の三次元形状を計測する計測部と、
前記投影部を制御する投影制御部と、
を備える三次元計測装置であって、
前記点灯タイミングから前記消灯タイミングまでの時間を点灯時間、前記消灯タイミングから前記点灯タイミングまでの時間を消灯時間とするとき、
前記投影制御部は、前記所定の縞パターンの投影時に、投影画素ごとに、前記点灯時間と前記消灯時間とが同じ設定時間であって、前記消灯タイミングが共用されることで前記点灯時間及び前記消灯時間が第１の測定時間及び第２の測定時間として連続するか、前記点灯タイミングが共用されることで前記消灯時間及び前記点灯時間が第１の測定時間及び第２の測定時間として連続するように、前記投影部を制御し、
前記計測部は、前記第１の測定時間にて得られる前記イベント出力時間差と前記第２の測定時間にて得られる前記イベント出力時間差との平均値を利用して前記計測対象物の三次元形状を計測することを特徴とする三次元計測装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測対象物の三次元形状を計測する三次元計測装置に関するものである。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、計測対象物の三次元形状等を計測する三次元計測装置として、例えば、位相シフト法を利用した装置が知られている。位相シフト法は、位相をずらした複数枚の縞パターン画像を投影することでこの縞パターン画像を投影した計測対象物に関して三次元計測を行う手法である。
【０００３】
このように位相シフト法を利用して三次元計測を行う技術に関して、より高速に計測対象物の画像を生成するため、下記特許文献１に開示される三次元計測装置が知られている。この三次元計測装置では、位相シフト法用の所定の縞パターンとしてサイン波パターンが採用されるとともに、受光した際に輝度変化のあった画素に対応して当該画素の位置が特定される二次元点データを含めたイベントデータを出力するイベントカメラが採用されて、イベントデータから縞パターンが投影された計測対象物の撮像画像を生成するように構成されている。イベントカメラは、従来のカメラのように輝度変化のない画素情報、つまり冗長なデータ（イベントデータ）は出力しないといった特徴があるため、データ通信量の軽減や画像処理の軽量化等が実現されることで、より高速に計測対象物の形状に関する情報を取得することができる。その一方で、イベントデータには位相シフト法に利用する輝度情報が含まれないため、画素単位で点灯時に出力されるプラス輝度変化のイベントデータ（正極性のイベントデータ）の発生時間と消灯時に出力されるマイナス輝度変化のイベントデータ（負極性のイベントデータ）の発生時間との時間差（イベント出力時間差）に基づいて輝度情報（縞パターン情報）を求めることで、イベントデータを利用した計測対象物の三次元形状の計測を実施可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－０６７６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、画素単位で、投影部での点灯から撮像部にて正極性のイベントデータが出力されるまでの遅延時間（以下、点灯時遅延時間ともいう）と、投影部での消灯から撮像部にて負極性のイベントデータが出力されるまでの遅延時間（以下、消灯時遅延時間ともいう）とが異なる。すなわち、点灯時遅延時間と消灯時遅延時間との時間差となる遅延時間差が、画素ごとに生じる。遅延時間は、正極性のイベントデータの発生基準となる閾値及び負極性のイベントデータの発生基準となる閾値、光量（光源光量・周辺光量）、計測対象物の反射率、単位時間当たりの発生イベント数等によって変わるからである。
【０００６】
上記特許文献１に開示される三次元計測装置のように、イベント出力時間差（正極性のイベントデータの出力タイミングと負極性のイベントデータの出力タイミングとの時間差）を利用する構成では、上述した遅延時間差が生じないとすると、点灯から消灯までの時間差とイベント出力時間差とが一致するため、上記遅延時間差が三次元計測の計測精度に影響することはない。しかしながら、実際には上述のように遅延時間差が生じるために、点灯から消灯までの時間差とイベント出力時間差とが一致しない。このため、遅延時間差が画素ごとに異なると三次元計測の計測精度が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、イベントデータの出力タイミングに関連する遅延時間に起因する計測精度の低下を抑制可能な構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態は、
計測対象物（Ｒ）に対して投影画素ごとに点灯タイミング及び消灯タイミングが制御されることで所定の縞パターンを投影する投影部（２０）と、
前記所定の縞パターンが投影された前記計測対象物を撮像対象とし、受光した際に輝度変化のあった撮像画素に対応して当該撮像画素の位置が特定される二次元点データを含めたイベントデータを出力する撮像部（３０）と、
前記撮像画像から撮像画素ごとに出力される正極性のイベントデータの出力タイミングと負極性のイベントデータの出力タイミングとの時間差となるイベント出力時間差を利用して前記計測対象物の三次元形状を計測する計測部（４０）と、
前記投影部を制御する投影制御部（１１）と、
を備える三次元計測装置（１０）であって、
前記投影制御部は、前記所定の縞パターンの投影時に、第１の縞パターン（ＳＰ１）を投影した後に、当該第１の縞パターンに対して投影画素ごとに点灯タイミングと消灯タイミングとを入れ替えた第２の縞パターン（ＳＰ２）を投影するように、前記投影部を制御し、
前記計測部は、前記第１の縞パターンの投影時に得られる前記イベント出力時間差と前記第２の縞パターンの投影時に得られる前記イベント出力時間差との平均値を利用して前記計測対象物の三次元形状を計測することを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の一形態は、
計測対象物（Ｒ）に対して投影画素ごとに点灯タイミング及び消灯タイミングが制御されることで所定の縞パターンを投影する投影部（２０）と、
前記所定の縞パターンが投影された前記計測対象物を撮像対象とし、受光した際に輝度変化のあった撮像画素に対応して当該撮像画素の位置が特定される二次元点データを含めたイベントデータを出力する撮像部（３０）と、
前記撮像画像から撮像画素ごとに出力される正極性のイベントデータの出力タイミングと負極性のイベントデータの出力タイミングとの時間差となるイベント出力時間差を利用して前記計測対象物の三次元形状を計測する計測部（４０）と、
前記投影部を制御する投影制御部（１１）と、
を備える三次元計測装置（１０）であって、
前記点灯タイミングから前記消灯タイミングまでの時間を点灯時間、前記消灯タイミングから前記点灯タイミングまでの時間を消灯時間とするとき、
前記投影制御部は、前記所定の縞パターンの投影時に、投影画素ごとに、前記点灯時間と前記消灯時間とが同じ設定時間（Ｔｓ）であって、前記消灯タイミングが共用されることで前記点灯時間及び前記消灯時間が第１の測定時間（Ｔｓ１）及び第２の測定時間（Ｔｓ２）として連続するか、前記点灯タイミングが共用されることで前記消灯時間及び前記点灯時間が第１の測定時間及び第２の測定時間として連続するように、前記投影部を制御し、
前記計測部は、前記第１の測定時間にて得られる前記イベント出力時間差と前記第２の測定時間にて得られる前記イベント出力時間差との平均値を利用して前記計測対象物の三次元形状を計測することを特徴とする。
なお、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一形態では、投影制御部は、所定の縞パターンの投影時に、第１の縞パターンを投影した後に、当該第１の縞パターンに対して投影画素ごとに点灯タイミングと消灯タイミングとを入れ替えた第２の縞パターンを投影するように、投影部を制御する。計測部は、第１の縞パターンの投影時に得られるイベント出力時間差と第２の縞パターンの投影時に得られるイベント出力時間差との平均値を利用して計測対象物の三次元形状を計測する。
（【００１１】以降は省略されています）

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