信息处理设备、三维测量设备和信息处理方法技术

本发明专利技术提供一种信息处理设备、三维测量设备和信息处理方法。信息处理设备包括：获取单元，用于使用从被投射了结构光的测量对象物体反射的光的信息、结构光的光源的位置、以及用于接收反射光并且获取反射光的信息的光接收单元的位置，获取测量对象物体表面上的多个位置；计算单元，用于基于多个位置，获取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，用于基于与在获取多个位置时的测量误差有关的信息、以及测量对象物体的表面的位置和方向中的至少一个，校正多个位置中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー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。
技术介绍
对于三维空间中的要測量物体的形状、位置姿势的测量，提出了一种用于測量要测量的物体的表面相对于摄像设备的深度信息的測量设备。尤其在非接触式測量设备中，广泛使用通过分析入射至测量对象的光的反射光来測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ニ维图像的方法。 文献I (P. J. Besl and N. D. Mckay, “A Method for Registration of 3-DShapes，，，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I所述的方法中，通过对从深度信息所获取的測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，并且使用三角法測量深度信息。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測量到投射光。結果，測量出与真实的距离值不同的距离值。在另ー情况下，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。为了处通表面下散射，文献 2 (M. Gupta, Y. Tian, S. G. Narasimhan, andL. Zhang, “(De)Focusing on Global Light Transport for Active Scene Recovery，.，IEEEComputer 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ー现象，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，所以这ー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測量物体，因而没有使用表面下散射的信息。
技术实现思路
本专利技术g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。根据本专利技术的ー个方面，ー种信息处理设备，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ー个；以及校正単元，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ー个，校正所述多个位置中的至少ー个。根据本专利技术的另一方面，一种三维測量设备，包括光源；光接收单元；以及上述信息处理设备。 根据本专利技术的另一方面，一种三维測量设备，其包括投射単元，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，用于使用所述投射単元的位置姿势、所述摄像単元的位置姿势、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ー个。根据本专利技术的又一方面，ー种信息处理方法，包括以下步骤使获取单元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；使计算单元基于所述多个位置，获取所述测量对象物体的表面的位置和方向中的至少ー个；以及使校正単元基干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ー个，校正所述多个位置中的至少ー个。通过以下參考附图对典型实施例的详细说明，本专利技术的其它特征和方面将显而易见。附图说明包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图，示出本专利技术的典型实施例、特征和方面，并与说明书一起用来解释本专利技术的原理。图IA和IB是示出半透明物体的深度信息获取的概念图。图2示出根据本专利技术第一典型实施例的信息处理设备的结构。图3是示出根据第一典型实施例的深度信息校正处理的过程的流程图。图4是示出单ー散射模型的概念图。图5示出根据第二典型实施例的信息处理设备的结构。图6是示出根据第二典型实施例的深度信息校正处理的过程的流程图。图7示出根据第三典型实施例的信息处理设备的结构，其中，该信息处理设备用于通过机器手臂来操作对象物体。具体实施例方式下面将參考附图详细说明本专利技术的各种典型实施例、特征和方面。在第一典型实施例中，从光源将结构光投射至测量对象物体，并且通过光接收单元接收来自测量对象物体的反射光。可以使用三角法从通过光接收单元所接收到的反射光的信息中获取从光接收单元到测量对象物体的深度信息。基于测量对象物体的表面的位置和方向，校正所获取的深度信息。在上述使用三角法的深度信息计算方法中，如图IA所示的概念图所述，假定測量对象物体的表面所反射的光基本上被光接收单元所接收。然而，在测量对象物体是如图IB所示的半透明物体的情况下，从光源投射的光穿过该物体并且在该物体中散射。结果，光从物体射出，并且观测到物体表面上反射的光。将 这ー现象称为表面下散射。在表面下散射中，根据物体的材料，光在光行进的方向上散射或者在相反的方向上散射。因此，通过光接收单元所接收到的光的亮度分布不同于仅在物体表面上反射光时的亮度分布，并且亮度分布的峰值点可能偏离，或者分布可能不是各向同性。在这种情况下，观测位置可能偏离光投射位置，并且将不同于物体表面的位置测量为深度信息。作为深度信息获取精度下降的原因之一，以上说明了测量对象物体的表面下散射的发生。然而，深度信息获取精度下降的其它原因包括测量对象物体发生各向异性反射。另夕卜，照相机(摄像単元)的校准精度可能导致深度信息获取精度的下降。为了处理深度信息获取的误差，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中里祐介，内山晋二，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：