用于通过检测预定图案进行3D测量的方法和设备技术

一种图像信息处理设备，其使用通过将包含二维符号序列的投影图案投影至被摄体上、并且拍摄被摄体的图像所获得的拍摄图像，来进行被摄体的三维测量，其中，投影图案是通过向二维配置多种类型的代码的投影代码串中的各代码分配预定符号而获得的。图像信息处理设备通过从拍摄图像提取符号序列来获得摄像图案，并且将摄像图案中的符号点转换成相应代码，从而获得摄像代码串。图像信息处理设备根据从多个类型的采样特征所选择的一个采样特征而获得预定数量的代码，通过配置所获得的代码而生成信息代码串，并且确定信息代码串和投影代码串的一部分之间的对应关系，从而进行三维测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种从利用投影预定图案所拍摄到的图像检测该预定图案从而进行三维测量的图像信息处理设备及其控制方法。
技术介绍
测量物体的三维形状的设备被广泛应用于各种领域，例如，在工业领域，用于检查工厂的部件，或者在医学领域，用于测量生物体的形状。特别地，在存在对象物体可能因与测量设备的接触而变形或破损的风险的情况下，非接触式测量方法是有效的。在这类非接触式三维形状测量中，广泛使用这样一种方案，在该方案中，使用利用摄像设备获得的图像进行三角测量方法。例如，P.M.Griff in, L.S.Narashimhan, and S.R.Yee: “GENERATIONOF UNIQUELY ENCODED LIGHT PATTERNS FOR RANGE DATA ACQUISITION”，PatternRecognition, Vol.25，pp.609-616 (以下称为文献I)说明了下面的例子:通过利用投影仪将具有颜色特征的点序列图案投影至被摄体、并且利用照相机对反射光进行摄像，来进行三维形状测量。下面具体说明文献I所述的三维测量的过程。首先，利用投影仪将三色RGB点序列作为投影图案图像投影至被摄体，其中，通过符合数学法则的二维代码串来确定颜色序列。利用照相机拍摄被投影了投影图案图像的被摄体的图像，并且挑选在拍摄图像中所观察到的点序列，作为摄像点序列。基于预定代码串，将所挑选的摄像点序列中的相邻色的序列解码成摄像代码串。使用投影图案图像的代码串的数学法则，确定所获得的摄像代码串中包含的各部分的部分代码串和投影图案图像的代码串的二维位置之间的对应关系。获取摄像代码串中的所有可能部分代码串，如上所述确定部分代码串和二维位置之间的对应关系，并且基于三角测量方法的原理获得各个点的三维位置。使用上述过程进行被摄体的三维形状测量。然而，在上述传统例子中，存在下面的问题:根据被摄体的形状，对于不能从摄像代码串获取足够大小的部分代码串的拍摄图像的区域，可能不能确定该对应关系，因而不能进行三维形状测量。此外，还存在下面的问题:在从摄像点序列错误地挑选了原本不相邻的点的序列的情况下、或者在由于噪声或其他原因而将摄像点序列中的颜色判别为错误颜色的情况下，将代码串与错误的二维位置相关联，并且输出是三维测量的不正确结果。通过增大对应关系确定中所使用的部分代码串的长度，这确实可能检测到这类错误对应关系，但是，另一方面，出现的问题是，根据被摄体的形状，从摄像代码串不能挑选部分代码串的区域可能增加更多。
技术实现思路
考虑到上述问题做出本专利技术，并且根据本专利技术的实施例，提出一种减少对应关系的错误确定、并且甚至对于更多形状的被摄体进行三维测量的更稳健的三维测量方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种图像信息处理设备，用于使用通过将投影图案投影至被摄体上所获得的拍摄图像来进行所述被摄体的三维测量，其中，所述投影图案是通过向二维地配置了多种类型的代码的投影代码串中的各代码分配针对各代码类型而不同的符号而获得的，所述图像信息处理设备包括:获得部件，用于通过从所述拍摄图像提取符号来获得摄像图案；转换部件，用于将所述获得部件所获得的摄像图案中的各符号转换成相应代码以获得摄像代码串；生成部件，用于通过根据采样特征从所述摄像代码串获得预定数量的代码、并且配置所获得的代码，来生成信息代码串，其中，在所述采样特征中，定义了所述预定数量的代码的采样位置和所述代码的顺序；以及测量部件，用于通过基于所述信息代码串和所述采样特征而确定所述信息代码串和所述投影代码串之间的对应关系，来进行所述被摄体的三维测量。另外，根据本专利技术的另一方面，提供一种用于控制图像信息处理设备的方法，其中，所述图像信息处理设备用于使用通过将投影图案投影至被摄体上所获得的拍摄图像来进行所述被摄体的三维测量，所述投影图案是通过向二维地配置了多种类型的代码的投影代码串中的各代码分配针对各代码类型而不同的预定符号而获得的，所述方法包括以下步骤:获得步骤，用于通过从所述拍摄图像提取符号来获得摄像图案；转换步骤，用于将在所述获得步骤中所获得的摄像图案中的各符号转换成相应代码以获得摄像代码串；生成步骤，用于通过根据采样特征从所述摄像代码串获得预定数量的代码、并且配置所获得的代码，来生成信息代码串，其中，在所述采样特征中，定义了所述预定数量的代码的采样位置和所述代码的顺序；以及测量步骤，用于通过基于所述信息代码串和所述采样特征而确定所述信息代码串和所述投影代码串之间的对应关系，来进行所述被摄体的三维测量。通过以下参考附图对典型实施例的说明，本专利技术的其他特征将显而易见。附图说明图1是示出三维测量设备的总体结构的图。图2是示出投影图案图像的例子的图。图3是示出生成投影图案图像所使用的投影代码串的例子的图。图4是示出三维测量设备的处理的流程的流程图。图5A和5B是不出拍摄图像的例子和从拍摄图像所提取的摄像点序列的例子的图。图6是示出摄像代码串的例子的图。图7是摄像代码串的一部分的放大图。图8是示出用于获得信息代码串和冗余代码的方法(步骤S408)的流程图。图9是示出本专利技术实施例的所有采样特征的图。图10是示出本实施例的所有采样特征中的信息代码串的图。图11是示出代码错误检测/校正的方法的流程图。图12A 12D是示出用于进行代码错误检测/校正的采样代码串的三个例子的图。图13A 13C是示出根据采样代码串的三个例子所计算出的散列(hash)值的图。图14是示出用于确定投影图案图像和摄像代码串之间的对应关系的方法的流程图。图15是示出本实施例所使用的投影代码串表的例子的图。图16是示出根据实施例的三维测量的图。图17是示出另一投影图案的例子的图。具体实施例方式下面参考附图说明本专利技术的优选实施例的例子。图1示出根据本专利技术实施例的图像信息处理设备的总体结构。投影仪101用作为图案投影单元，其中，其将如图2所示的、由红色、绿色或蓝色的点的序列所构成的投影图案图像投影至要测量的被摄体102。图案生成单元103生成投影图案图像(包含二维符号序列的投影图案的图像)，其中，投影图案图像包含通过向二维配置多种类型的代码的投影代码串中的各代码分配颜色或亮度针对每一类型的代码而不同的点所获得的二维点序列。这样，投影仪101和图案生成单元103用作为图案投影设备。在本实施例中，图案生成单元103生成通过红色、绿色和蓝色点序列以符号表示由图3所示的代码1、2和3所构成的投影代码串的图像，作为要通过上述投影仪101投影的投影图案图像。应该注意，尽管使用红色、绿色或蓝色与各代码值相对应的点序列作为符号化图像，但是本专利技术不局限于此。照相机104用作为在将投影图案图像投影至被摄体102的状态下拍摄该被摄体的图像的摄像单元。这里，调整照相机104的位置和姿势，从而使得照相机104的图像坐标系统的X轴与通过投影仪101和照相机104的两个主点的位置所定义的直线相互平行。图案提取单元105进行用于从利用照相机104所获得的拍摄图像提取被摄体102上暴露于投影图案图像的部分的摄像点序列的处理。信息获得单元106将由图案提取单元105所提取的摄像点序列中的每一个点转换成与各颜色相对应的代码，以获得摄像代码串。代码采样单元107选择预定多种类型的采样特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.08 JP 2010-2013411.种图像信息处理设备，用于使用通过将投影图案投影至被摄体上所获得的拍摄图像来进行所述被摄体的三维测量，其中，所述投影图案是通过向二维地配置了多种类型的代码的投影代码串中的各代码分配针对各代码类型而不同的符号而获得的，所述图像信息处理设备包括: 获得部件，用于通过从所述拍摄图像提取符号来获得摄像图案； 转换部件，用于将所述获得部件所获得的摄像图案中的各符号转换成相应代码以获得摄像代码串； 生成部件，用于通过根据采样特征从所述摄像代码串获得预定数量的代码、并且配置所获得的代码，来生成信息代码串，其中，在所述采样特征中，定义了所述预定数量的代码的采样位置和所述代码的顺序；以及 测量部件，用于通过基于所述信息代码串和所述采样特征而确定所述信息代码串和所述投影代码串之间的对应关系，来进行所述被摄体的三维测量。2.据权利要求1所述的图像信息处理设备，其中，如果使用所述采样特征从所述摄像代码串不能获得所述预定数量的代码，则所述生成部件选择其它采样特征来生成所述信息代码串。3.据权利要求1所述的图像信息处理设备，其中，所述采样特征和所述投影代码串被配置为使得从一个采样特征所获得的所有信息代码串在所述投影图案中仅存在一次。4.据权利要求1所述的图像信息处理设备，其中，所述采样特征用于从预定大小的部分代码串生成所述信息代码串，所述图像信息处理设备还包括: 检测部件，用于使用所述部分代码串中除所述信息代码串以外的冗余代码来检测所述信息代码串中的错误。5.据权利要求1所述的图像信息处理设备，其中，所述采样特征定义了用于从在水平方向上具有m个点并且在垂直方向上具有n+1个点的部分代码串中提取m+n个代码的垂直方向上的列和水平方向上的行的位置，并且定义了所提取的代码的顺序。6.据权利要求5所述的图像信息处理设备，其中，还包括: 检测部件，用于使用所述部分代码串中...

【专利技术属性】
技术研发人员：园田哲理，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：
国别省市：