[發明專利]三維測量裝置、三維測量方法以及三維測量程序

有效

• 申請號: 200580039510.9
• 申請日: 2005-10-24
• 公開（公告）號: CN101061367A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 盧存偉
• 申請（專利權）人: 學校法人福岡工業大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G06T1/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 許靜

技術領域

本發明涉及向被測量物體投影特定的圖形的光，以非接觸方式測量物體的三維信息的三維測量裝置、三維測量方法以及三維測量程序。

背景技術

近年來，在醫療、美容、服裝、鞋帽、眼鏡等服飾設計、減肥及健康管理等各種領域中，不僅要求能取得軀體的三維形狀數據，還要求取得臉或頭、手足等人體全身的三維形狀數據。非接觸而且高速的三維形狀測量裝置的開發被寄予很大的希望。

三維測量的方法常被分為被動型和主動型兩種。前者在測量時不向被測量對象物照射特定的光或者電波等測量輔助信息。后者為用光、聲波、電波等測量輔助信息照射被測量對象物，利用其反饋信息進行測量。

迄今，人們提出了多種向測量對象物投影激光圖形光來進行三維測量的方法，并開始了實用化。但是，因為激光有對人體產生不良影響的可能，所以用于人體測量比較困難。例如在專利文獻1等中記載了一種盡可能減小激光強度的改良型三維測量方法，但是當減弱激光強度時必須相應的延長攝影時間。結果被照射的激光總光量反而有可能變大。因此，建立一種不需要使用激光的人體三維測量方法是十分必要的。

在非專利文獻1中記載了一種基于不使用激光的主動型三維測量方法的人體形狀測量裝置。該人體形狀測量裝置，使用時間序列空間編碼方法，向測量對象物投影通過條狀光快門系列生成的7種編碼圖形光(格雷碼圖形)，用光學方法分割物體，并用三角測量的原理計算測量對象物的坐標值。

但是，在非專利文獻1記載的人體形狀測量裝置中，在一次測量中需要多次投影。因此，為進行高精度的測量需要相當多的投影次數。例如，在非專利文獻1的人體形狀測量裝置中使用的時間系列空間編碼方法中，為了得到1％的縱深方向測量精度，至少需要七次投影。在人體測量中，使被測者在測量中長時間維持靜止狀態是困難的。因此，人們希望盡可能減少投影次數，縮短三維測量所需的時間。

為解決上述的問題，本發明人提出了一種基于黑白投影彩色解析理論的三維測量方法(參照非專利文獻2)。在該黑白投影彩色解析方法中，首先，對測量對象物投影黑白系列的圖形光。然后，為獲得更多的該反射光強度信息，使用彩色數碼照相機攝影被投影的(被觀察到的)圖形光。解析得到的彩色投影圖形光圖像的各像素的紅、綠、藍各彩色平面，把反射光強度最強的彩色平面作為該像素的測量平面。其后，利用各個象素的測量平面的值，合成一個單一色彩平面的強度分布最大的計算用圖像。最后，根據從該計算用圖像檢測到的、形成被投影圖形光的各個個別圖形(條紋)的強度分布，求出被投影圖形光的方位角，進而計算測量對象物的三維信息。

專利文獻1：特開2003-11430號公報

非專利文獻1：柴田?進、山內航一郎、西尾裕志、二川貴志、佐藤幸男，第10回畫像センシングシンポジウム講演論文集，畫像センシング技術研究會，2004年6月9日，p.253-258(柴田?進、山內航一郎、西尾裕志、二川貴志、佐藤幸男，第十次圖像傳感研討會講演論文集，圖像傳感技術研究會，2004年6月9日，p.253-258)

非專利文獻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次元畫像計測の効率向上”，第10回畫像センシングシンポジウム講演論文集，畫像センシング技術研究會，2004年6月9日，p.53-58(長?元気、盧?存偉，“基于MPCA和OIMP技術的融合的圖形光投影三維圖像測量的效率的提高”，第十次圖像傳感研討會講演論文集，圖像傳感技術研究會，2004年6月9日，p.53-58)

發明內容

非專利文獻2提出的黑白投影彩色解析方法，因為能夠用一次投影檢測出具有多個個別圖形光的圖形光，所以與時間序列空間編碼法相比較，能夠在更短的時間內實現高精度三維測量。但是，在非專利文獻2的黑白投影彩色解析方法中，在計算用圖像中的投影圖形光的強度分布時，因為僅能求出成為個別圖形光的最大值的測量點的三維信息，所以就失去了各個個別圖形光之間的三維信息。

因此，本發明的目的是提供一種三維測量裝置、三維測量方法以及三維測量程序，其能夠用一次投影得到更多的圖形光信息，從而實現高速而且高精度的三維測量，得到被測物體的三維信息。