运动检测装置及使用它的三维形状测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于非接触而高速地、并且比较高精度地检测对象物的三维的运动的技术。速度检测部(11)使用被朝向对象物(100)照射且在对象物(100)上被反射的第1激光(111)检测对象物的速度。距离检测部(12)使用被朝向对象物(100)照射且在对象物(100)上被反射的第2激光(121)检测到对象物(100)的距离。第2激光(121)被以与第1激光(111)实质上相同的定时向相同的位置照射。运动计算部(13)使用关于第1及第2激光(111、121)的朝向、前述速度和前述距离的信息，计算关于对象物(100)的运动。

Motion detection device and three-dimensional shape measuring device using it

The invention relates to a technology for non-contact, high-speed and high-precision detection of three-dimensional motion of objects. The velocity detection part (11) detects the speed of the object using the first laser (111) reflected by the object (100) and reflected on the object (100). The distance detection section (12) detects the distance between objects (100) by using second laser (121) which is irradiated by the object (100) and is reflected on the object (100). The second laser (121) is irradiated at the same position as the first laser (111). The motion computing unit (13) calculates the movement of objects (100) using information about the orientation of the first and 2 laser (111, 121), the preceding velocity and the distance mentioned above.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】运动检测装置及使用它的三维形状测量装置
本专利技术涉及用于检测对象物的运动的技术、以及使用检测出的运动来测量对象物的三维形状的技术。
技术介绍
以往以来，检测未知的对象物的运动的技术在各种各样的用途中受到重视。例如，在下述非专利文献1中，提出了一种检测未知的对象物的运动而作为输入设备来使用的技术。作为用于检测未知的对象物的运动的技术，已知有接触型传感器。例如，在智能电话或游戏控制器中内置有加速度传感器或GPS、陀螺仪传感器、地磁传感器等，感知到的运动信息被用于用户与系统的相互作用。此外，还开发了利用标识器或超声波、磁铁的运动检测系统(下述非专利文献2、3)。但是，这些接触型传感器有必须预先被安装到对象物上这样的制约，有难以用于不特定的对象物的运动检测的问题。所以，使用相机非接触地估计运动的方法正在被踊跃地研究。例如，在使用彩色相机的方法中，通过使用各种各样的不变特征量，求出对象物的随着时间的位置、姿势的变化(下述非专利文献4、5)。此外，还提出了使用深度相机估计对象物的运动的技术(下述非专利文献6、7)。但是，在使用相机的这样的运动检测方法中，需要使用图像信息的特征点检测及对应点搜索的计算。用于此的计算开销通常变得相当大，所以如果使用这样的技术，则难以实现实时的运动检测。进而，在利用相机图像中的特征点的方法中，不是在物理上取得对象物的运动，而只不过使用图像信息。因此，在该技术中，还有运动检测性能较大地依赖于对象物的形状、纹理的问题。另一方面，使用TOF(Time－of－flight，飞行时间)法或多普勒效应的传感器对于未知的对象也能够进行非接触且物理性的运动检测。特别是，使用激光的激光测距仪(以后在该说明书中有称作“LRF”的情况)或激光多普勒速度计(以后在该说明书中有称作“LDV”的情况)等传感器拥有较高的指向性和较长的动作距离。因此，这些传感器在有选择地计测进行运动的对象的情况下是有效的。但是，在使用这些传感器的计测中，距离或激光方向的速度等是片段性的，仅能够取得低维度的运动信息，不能取得对象的三维的旋转或平移运动。现有技术文献非专利文献非专利文献1：Zerroug，A.，Cassinelli，A.andIshikawa，M.：Invokedcomputing：SpatialaudioandvideoARinvokedthroughmiming，InProc.VRIC'11，2011.非专利文献2：Vlasic，D.，Adelsberger，R.，Vannucci，G.，Barnwell，J.，Gross，M.，Matusik，W.，Popovi′c，J.：PracticalMotionCaptureinEverydaySurroundings，ACMTrans.Graph.，26(3)，2007.非专利文献3：Ketabdar，H.，Yu¨ksel，K.A.andRoshandel，M.：MagiTact：InteractionwithMobileDevicesBasedonCompass(Magnetic)Sensor，InProc.ACMIUI'10，2010.非专利文献4：Klein，G.andMurray，D.：ParallelTrackingandMappingforSmallARWorkspaces，InProc.ISMAR'07，2007.非专利文献5：Lepetit，V.，Moreno－Noguer，F.andFua，P.：EPnP：AnAccurateO(n)SolutiontothePnPProblem，Int.J.Comput.Vision，81(2)，2009.非专利文献6：Granger，S.andPennec，X.：Multi－scaleEM－ICP：AFastandRobustApproachforSurfaceRegistration，InProc.ECCV'02，2002.非专利文献7：Shotton，J.，Fitzgibbon，A.，Cook，M.，Sharp，T.，Finocchio，M.，Moore，R.，Kipman，A.andBlake，A.：Real－TimeHumanPoseRecognitioninPartsfromaSingleDepthImage，InProc.IEEECVPR'11，2011.
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术是鉴于前述的状况而做出的。本专利技术的主要的目的之一是提供一种非接触而高速地、并且比较高精度地检测对象物的运动的技术。本专利技术的另一目的是提供一种能够使用检测出的运动的信息来估计对象物的三维形状的技术。用于解决课题的手段解决前述课题的手段可以如以下的项目那样记载。(项目1)一种运动检测装置，其特征在于，具备速度检测部、距离检测部和运动计算部；前述速度检测部为将第1激光朝向对象物照射、并且使用在前述对象物上被反射的前述第1激光来检测前述对象物的速度的结构；前述距离检测部为将第2激光朝向前述对象物照射、并且使用在前述对象物上被反射的前述第2激光来检测到前述对象物的距离的结构；为将前述第2激光以与前述第1激光实质上相同的定时且向相同的位置照射的结构；前述运动计算部为使用关于前述第1及第2激光的朝向、前述速度和前述距离的信息来计算关于前述对象物的运动的结构。(项目2)如项目1所述的运动检测装置，其中，前述第1激光和前述第2激光被实质上同轴地照射在前述对象物上。(项目3)如项目1或2所述的运动检测装置，其中，前述运动计算部为使用前述对象物上的多个点处的前述速度及前述距离的信息来计算前述运动的结构。(项目4)如项目1～3中任一项所述的运动检测装置，其中，关于前述对象物的运动是前述对象物的旋转及平移的运动。(项目5)如项目1～4中任一项所述的运动检测装置，其中，还具备方向控制部；前述方向控制部为控制前述第1激光及前述第2激光的朝向的结构。(项目6)如项目1～5中任一项所述的运动检测装置，其中，前述运动计算部为使用关于前述第1及第2激光的朝向和前述距离的信息来计算前述对象物上的前述第1及第2激光的照射位置p、将前述照射位置p变换为其他坐标系中的位置q、使用前述位置q和前述速度来计算关于前述对象物的运动的结构。(项目7)如项目1～6中任一项所述的运动检测装置，其中，前述第1激光和前述第2激光设为不同的波长。(项目8)一种三维形状测量装置，其中，具备项目1～7中任一项所述的运动检测装置、形状检测部和三维形状计算部；前述形状检测部为以时间序列检测前述对象物的特定时点的形状的结构；前述三维形状计算部为使用关于以前述时间序列检测出的前述形状和前述运动的信息来计算前述对象物的三维形状的结构。(项目9)一种运动检测方法，其中，具备：使用被照射在对象物上的第1激光的反射光来检测前述对象物的速度的步骤；使用被照射在前述对象物上的第2激光的反射光检测到前述对象物的距离的步骤；以及使用关于前述第1激光和前述第2激光的朝向、前述速度和前述距离的信息，计算关于前述对象物的运动的步骤。专利技术效果根据本专利技术，能够非接触而高速地、并且比较高精度地检测对象物的运动。此外，根据本专利技术，能够使用检测出的运动的信息来估计对象物的三维形状。附图说明图1是用于说明有关本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运动检测装置，其特征在于，具备速度检测部、距离检测部和运动计算部；前述速度检测部为将第1激光朝向对象物照射、并且使用在前述对象物上被反射的前述第1激光来检测前述对象物的速度的结构；前述距离检测部为将第2激光朝向前述对象物照射、并且使用在前述对象物上被反射的前述第2激光来检测到前述对象物的距离的结构；为将前述第2激光以与前述第1激光实质上相同的定时且向相同的位置照射的结构；前述运动计算部为使用关于前述第1激光及第2激光的朝向、前述速度和前述距离的信息来计算关于前述对象物的运动的结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.01 JP 2015-1717851.一种运动检测装置，其特征在于，具备速度检测部、距离检测部和运动计算部；前述速度检测部为将第1激光朝向对象物照射、并且使用在前述对象物上被反射的前述第1激光来检测前述对象物的速度的结构；前述距离检测部为将第2激光朝向前述对象物照射、并且使用在前述对象物上被反射的前述第2激光来检测到前述对象物的距离的结构；为将前述第2激光以与前述第1激光实质上相同的定时且向相同的位置照射的结构；前述运动计算部为使用关于前述第1激光及第2激光的朝向、前述速度和前述距离的信息来计算关于前述对象物的运动的结构。2.如权利要求1所述的运动检测装置，其中，前述第1激光和前述第2激光被实质上同轴地照射在前述对象物上。3.如权利要求1或2所述的运动检测装置，其中，前述运动计算部为使用前述对象物上的多个点处的前述速度及前述距离的信息来计算前述运动的结构。4.如权利要求1～3中任一项所述的运动检测装置，其中，关于前述对象物的运动是前述对象物的旋转及平移的运动。5.如权利要求1～4中任一项所述的运动检测装置，其中，还具备方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边义浩，宫下令央，米泽亮太，石川正俊，
申请(专利权)人：国立大学法人东京大学，
类型：发明
国别省市：日本,JP