JP2002098521A

JP2002098521A - ３次元形状データ生成装置

Info

Publication number: JP2002098521A
Application number: JP2000291489A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Katagiri; 哲也片桐; Toshio Norita; 寿夫糊田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-05
Also published as: US20020051006A1; US7110593B2

Abstract

(57)【要約】【課題】計測不可能な部分を従来よりも削減し、複雑な
形状の物体であっても精度の高い３次元データを取得す
る。【解決手段】物体Ｑを計測して３次元データＤＴを生成
する３次元計測装置１１と、物体Ｑの位置または姿勢を
変更する制御装置１２と、３次元計測装置１１と物体Ｑ
との相対的な位置または姿勢を測定する３次元位置セン
サ１４と、３次元位置センサ１４の測定結果を基に複数
の３次元データＤＴを統合するコンピュータ装置１３と
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異なる位置から対
象物を計測して複数の３次元データを取得し、これらの
３次元データを統合することによって１つの３次元デー
タを生成する３次元形状データ生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来における異なる位置から複
数の３次元データを取得する方法を示す図である。

【０００３】対象物である物体の全周囲の形状について
３次元データを生成するには、異なる位置から複数回そ
の物体の３次元計測を行って３次元データを生成し、こ
れらの３次元データを統合しなければならない。

【０００４】例えば、人物の上半身全体の３次元データ
を所望する場合は、その人物を正面、左側面、右側面、
および背後などからそれぞれ計測して３次元データを生
成し、これらの３次元データを統合する。

【０００５】また、人物の顔などのように全周囲のデー
タを必要としない３次元データを所望する場合であって
も、１つの位置から計測して生成した３次元データは、
オクルージョンが原因となって精度の低い部分または欠
損した部分が生じる可能性がある。したがって、異なる
位置からの３次元データを統合して、精度の低い部分ま
たは欠損した部分を補わなければならない場合がある。

【０００６】そこで、図１３に示すような方法が提案さ
れている。図１３に示す３次元計測装置９１は、光切断
法などにより物体Ｑの３次元データを生成する。回転テ
ーブル９２は、回転軸Ｌ' を中心に回転し、その上に置
かれている物体Ｑと３次元計測装置９１との相対的な位
置または姿勢を変更する。３次元計測装置９１と回転軸
Ｌ' との相対的な位置および姿勢は固定されている。処
理装置９３として、パーソナルコンピュータまたはワー
クステーションなどのコンピュータ装置が用いられる。

【０００７】回転テーブル９２を回転させて、物体Ｑと
３次元計測装置９１との相対的な位置または姿勢を変更
させ、複数の３次元データを生成する。３次元データを
生成したときの回転テーブル９２の回転角度および３次
元計測装置９１と回転軸Ｌ'との相対的な位置および姿
勢などに基づいて、処理装置９３によって複数の３次元
データを統合し、１つの３次元データを生成する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上に述べた従来の方法
によると、物体Ｑの全側面を３次元計測装置９１の計測
範囲に含めることができるので、側面に生じていたオク
ルージョンの問題を解決することができる。

【０００９】しかし、人物の頭頂部などのように、回転
テーブル９２を回転させるだけでは３次元計測装置９１
の計測範囲に含まれない部分が残る場合がある。また、
顎下、鼻、または耳のように複雑な形状の場合も、計測
できない部分が残る場合がある。

【００１０】したがって、係る方法によって統合して生
成した３次元データには精度の低い部分または形状の特
定できない部分が生じる可能性がある。また、３次元計
測を開始する準備として、３次元計測装置９１と回転テ
ーブル９２との相対的な位置または姿勢を予め決定する
が、このとき、３次元計測装置９１に対する回転軸Ｌの
位置および軸方向を所定のチャートを用いるなどして算
出しなければならない。係る作業は、ユーザに負担にな
り、コストを引き上げる原因ともなる。

【００１１】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、計測不可能な部分を従来よりも低減し、複雑
な形状の物体であっても精度の高い３次元データを生成
する装置を提供することを目的とする。また、ユーザの
作業負担を減らすことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る３次元形状
データ生成装置は、物体の３次元形状を計測して３次元
データを生成する３次元計測装置と、前記物体の位置ま
たは姿勢を変更する位置姿勢変更装置と、前記３次元計
測装置と前記物体との相対的な位置および姿勢を検出す
る相対位置検出手段と、前記相対位置検出手段の検出結
果に基づいて前記複数の３次元データを統合する統合手
段を有し、前記３次元計測装置および前記位置姿勢変更
装置のそれぞれに前記相対位置検出手段の一部が設けら
れている。

【００１３】好ましくは、前記相対位置検出手段は、前
記３次元計測装置の位置および姿勢を検出するための計
測位置検出器と前記物体の位置および姿勢を検出するた
めの物体位置検出器とを有し、前記計測位置検出器およ
び前記物体位置検出器のそれぞれの検出結果に基づいて
前記３次元計測装置と前記物体との相対的な位置または
姿勢を検出する。

【００１４】また、前記計測位置検出器は、前記３次元
計測装置の位置または姿勢の変化に伴って移動する。ま
た、前記物体位置検出器は、前記位置姿勢変更装置の不
可動部分に設けられており、前記演算手段は、前記位置
姿勢変更装置の変化量に基づいて前記３次元計測装置と
前記物体との相対的な位置または姿勢を算出する。また
は、前記物体位置検出器は、位置姿勢変更装置の位置ま
たは姿勢の変化に伴って移動し、前記演算手段は、前記
計測位置検出器と前記物体位置検出器との相対的な位置
および姿勢に基づいて前記３次元計測装置と前記物体と
の相対的な位置または姿勢を算出する。

【００１５】

【発明の実施の形態】〔第一の実施形態〕図１は本発明
に係る第一の実施形態の３次元形状データ生成装置１を
示す図、図２は３次元位置センサ１４の原理などを説明
する図、図３はトランスミッタ１４ａとレシーバ１４ｂ
との相対的な位置および姿勢の関係を示す図、図４は第
一の実施形態の３次元形状データ生成装置１の機能的構
成を示すブロック図、図５は空間Ｓに存在する５つの３
次元座標系を示す図である。

【００１６】図１に示すように、３次元形状データ生成
装置１は、３次元計測装置１１、位置姿勢変更装置１
２、コンピュータ装置１３、および３次元位置センサ１
４などによって構成される。

【００１７】３次元計測装置１１は、３次元カメラ１１
ａおよび支持体１１ｂなどによって構成される。３次元
カメラ１１ａは、被写体である物体Ｑの３次元計測を行
い、３次元データＤＴを生成する。例えば、１次元また
は２次元画像領域の奥行きおよび輝度を計測する３次元
カメラが用いられる。その他、異なる位置に設けられた
複数の光学式のカメラによって物体Ｑを撮影し、これに
より得られた２次元画像からステレオ画像法によってそ
れぞれの対応点を探索し、３次元データＤＴを生成して
もよい。なお、３次元カメラ１１ａでは３次元計測のみ
を行い、３次元データＤＴの生成については、３次元計
測の結果を基にコンピュータ装置１３によって行っても
よい。

【００１８】支持体１１ｂは、３次元カメラ１１ａを任
意の位置または姿勢に支持する。支持体１１ｂには、例
えば、三脚架などが用いられる。ユーザは、三脚架の位
置または高さを調整するなどして、３次元カメラ１１ａ
を任意の位置または姿勢に配置する。支持体１１ｂは、
コンピュータ装置１３から送信される命令に従ってモー
タ１１ｃなどの動力により自動的に位置または姿勢に調
整できるようにしてもよい。

【００１９】位置姿勢変更装置１２は、回転テーブル１
２ａおよび支持台１２ｂなどによって構成される。支持
台１２ｂは、空間Ｓに対して固定して設けられており、
その上方に設けられた回転テーブル１２ａを回転駆動す
る。回転テーブル１２ａの上には、物体Ｑが置かれる。
回転テーブル１２ａは、コンピュータ装置１３から送信
される命令に従って、モータ１２ｃなどの動力により鉛
直方向の回転軸Ｌを軸として回転することによって、物
体Ｑの位置または姿勢を変更する。

【００２０】コンピュータ装置１３は、ＣＰＵ、ＲＡ
Ｍ、ＲＯＭ、磁気記憶装置、キーボード、マウス、ＲＡ
Ｍなどに記憶されるプログラムおよびデータなどによっ
て構成される。コンピュータ装置１３は、複数の３次元
データＤＴを基に所望する１つの３次元データＤＴＴを
生成し、３次元計測装置１１または位置姿勢変更装置１
２の制御のための演算を行い、その他種々の演算などの
処理を行う。

【００２１】コンピュータ装置１３と３次元計測装置１
１および位置姿勢変更装置１２とは、ケーブルまたは無
線回線などによって接続されている。３次元位置センサ
１４は、トランスミッタ１４ａ、レシーバ１４ｂ、およ
びコントロールユニット１４ｃなどによって構成され、
トランスミッタ１４ａとレシーバ１４ｂとの空間Ｓ内に
おける相対的な位置および姿勢を求める。

【００２２】トランスミッタ１４ａは、３次元カメラ１
１ａに取り付けられており、３次元カメラ１１ａの位置
または姿勢の変化に従ってその位置または姿勢が変化す
る。レシーバ１４ｂは、支持台１２ｂの異なる位置に２
台取り付けられており、空間Ｓに対して固定である。ト
ランスミッタ１４ａおよびレシーバ１４ｂの位置および
姿勢の検出を行い、後述する位置姿勢演算部１３０によ
る演算を行うことによって、３次元計測装置１１および
物体Ｑの位置および姿勢を求めることができる。なお、
以下、２台のレシーバ１４ｂを区別してレシーバ１４ｂ
１、１４ｂ２と記載することがある。

【００２３】コントロールユニット１４ｃは、ドライブ
回路１４ｃ１、検出回路１４ｃ２、および出力部１４ｃ
３などによって構成される。ドライブ回路１４ｃ１はト
ランスミッタ１４ａに交流電流を送り、検出回路１４ｃ
２はレシーバ１４ｂからの出力信号を検出する。出力部
１４ｃ３は、検出結果などをコンピュータ装置１３へ送
信する。コンピュータ装置１３は、検出結果などを基
に、トランスミッタ１４ａとレシーバ１４ｂとの相対的
な位置および姿勢を算出する。

【００２４】ここで、３次元位置センサ１４の原理を説
明する。図２に示すように、トランスミッタ１４ａは、
直交コイルによって構成され、その直交コイルに交流電
流が流れることにより磁界が発生する。レシーバ１４ｂ
も、直交コイルによって構成され、トランスミッタ１４
ａによる磁界内に置かれると、その直交コイルに誘起電
流が流れる。この誘起電流を検出回路１４ｃ２により測
定し、測定結果およびトランスミッタ１４ａに流れる交
流電流の特性などから３次元座標（ｒｘ，ｒｙ，ｒｚ）
およびオイラー角（α，β，γ）を算出する。

【００２５】なお、図３に示すように、３次元座標（ｒ
ｘ，ｒｙ，ｒｚ）はトランスミッタ１４ａに対するレシ
ーバ１４ｂの位置を意味し、α、β、γの各値はそれぞ
れトランスミッタ１４ａに対するレシーバ１４ｂの回転
角（roll）、仰角（pitch ）、方位角（yaw ）を意味す
る。

【００２６】このような３次元位置センサ１４として、
Polhemus社の「Inside Track」などが用いられる。製品
化されている３次元位置センサの使用条件は、トランス
ミッタとレシーバとの距離を約３メートル以内にするこ
とである。そこで、３次元カメラ１１ａの位置または姿
勢を変更しても、係る範囲内でレシーバの位置または姿
勢を検出できるように、本実施例においては、支持台１
２ｂの異なる位置にレシーバ１４ｂを２台設けている。

【００２７】このような構成により、３次元形状データ
生成装置１は、図４に示すような機能が実現される。図
４において、コンピュータ装置１３は、ＲＡＭなどに記
憶されているプログラムをＣＰＵで演算処理することに
よって、位置姿勢演算部１３０、３次元データ統合部１
３１、カメラ制御部１３２、およびテーブル制御部１３
３が実現される。

【００２８】位置姿勢演算部１３０は、３次元カメラ１
１ａと物体Ｑとの相対的な位置および姿勢を算出し、算
出結果に応じて３次元データＤＴの座標変換を行う。詳
しくは後に説明する。

【００２９】３次元データ統合部１３１は、位置姿勢演
算部１３０によって座標変換された複数の３次元データ
ＤＴを統合して、目的の３次元データＤＴＴを生成す
る。カメラ制御部１３２は、３次元カメラ１１ａの位置
または姿勢を制御するためにモータ１１ｃに制御命令を
送信し、露光量などに関する計測条件を算出して３次元
カメラ１１ａにデータを送信し、または３次元計測を行
う旨の命令を３次元カメラ１１ａに送信するなどの処理
を行うことによって、３次元計測装置１１の制御を行
う。

【００３０】テーブル制御部１３３は、回転テーブル１
２ａの回転を制御するための命令またはデータなどをモ
ータ１２ｃに送信するなどの処理を行うことによって、
位置姿勢変更装置１２の制御を行う。

【００３１】メモリ領域１３４には、複数のフレーム１
３ｍが記憶される。フレーム１３ｍは、３次元データＤ
Ｔ、その３次元データＤＴを生成したときの回転テーブ
ル１２ａの回転角θ、レシーバ１４ｂ１、１４ｂ２のそ
れぞれの３次元座標（ｒｘｎ，ｒｙｎ，ｒｚｎ）、およ
びオイラー角（αｎ，βｎ，γｎ）に関する各データの
集合である（ただし、ｎ＝１，２）。したがって、物体
Ｑを計測した回数と同数のフレーム１３ｍが生成され
る。

【００３２】ここで、位置姿勢演算部１３０における処
理について説明する。複数の３次元データＤＴを統合す
るには、統合に用いるすべての３次元データＤＴの座標
系を統一しなければならない。そこで、次の（１）式に
示す変換行列Ｍを用いて各３次元データＤＴを同一の３
次元座標系に座標変換する。

【００３３】

【数１】

【００３４】図５に示すように、空間Ｓには、トランス
ミッタ１４ａから発生する磁界の３次元座標系であるト
ランスミッタ座標系Ｏｔｒ、３次元カメラ１１ａの視線
方向を１つの軸とするカメラ座標系Ｏｃ、レシーバ１４
ｂの直交コイルがなす３次元座標系であるレシーバ座標
系Ｏｒ、回転テーブル１２ａの回転軸Ｌを１つの軸とす
る回転テーブル座標系Ｏｔｂ、および物体Ｑを鉛直方向
に貫く軸を１つの軸とする物体座標系Ｏｏの５つの３次
元座標系が存在する。

【００３５】（１）式のＴctは、カメラ座標系Ｏｃをト
ランスミッタ座標系Ｏｔｒに変換する。トランスミッタ
１４ａと３次元カメラ１１ａの視点との位置関係は、予
め分かっているので、Ｔctは既定値である。

【００３６】Ｔtrは、レシーバ１４ｂの３次元座標（ｒ
ｘ，ｒｙ，ｒｚ）を平行移動させる。Ｒtrは、Ｘ軸回り
に−α、Ｙ軸回りに−β、Ｚ軸回りに−γだけ回転移動
させる。Ｔtr、Ｒtrを順に積算することによって、トラ
ンスミッタ座標系Ｏｔｒをレシーバ座標系Ｏｒに変換す
る。

【００３７】Ｔrbは、レシーバ座標系Ｏｒを回転テーブ
ル座標系Ｏｔｂに変換する。レシーバ１４ｂと回転テー
ブル１２ａとの位置および姿勢の関係は、予め分かって
いるので、Ｔrbは既定値である。ただし、レシーバ１４
ｂ１、１４ｂ２について、それぞれ、Ｔrbの値が定めら
れる。

【００３８】Ｒboは、回転軸Ｌ回りにθだけ回転移動さ
せ、回転テーブル座標系Ｏｔｂを物体座標系Ｏｏに変換
する。つまり、以上の５つの変換行列を（１）式の通り
に積算することによって、カメラ座標系Ｏｃを物体座標
系Ｏｏに変換するための変換行列Ｍが求められる。換言
すれば、変換行列Ｍによって、物体座標系Ｏｏにおける
３次元カメラ１１ａの位置および姿勢を算出することが
でき、すなわち、物体Ｑと３次元カメラ１１ａとの相対
的な位置および姿勢を算出することができる。

【００３９】この変換行列Ｍと各３次元データＤＴとを
演算することにより、統合に用いられるすべての３次元
データＤＴの３次元座標系を統一する。次に、複数の３
次元データＤＴを生成し、これらの３次元データＤＴを
統合して目的の３次元データＤＴＴを生成する処理手順
について、フローチャートを参照して説明する。

【００４０】図６は第一の実施形態における３次元形状
データ生成装置１の処理の流れについて説明するフロー
チャート、図７は３次元データＤＴの統合の処理につい
て説明するフローチャートである。

【００４１】図６において、回転テーブル１２ａの回転
角度θの値を０にリセットする（＃１１）。３次元カメ
ラ１１ａの位置および姿勢を調整し（＃１２）、回転テ
ーブル１２ａを回転させ、物体Ｑと３次元カメラ１１ａ
との相対的な位置および姿勢を調整する（＃１３）。

【００４２】位置および姿勢が決まると、ユーザから撮
影開始の命令を待つ（＃１４）。撮影開始の命令がある
と、回転テーブル１２ａの回転角度θをフレーム１３ｍ
に記憶し（＃１５）、レシーバ１４ｂ１、１４ｂ２の位
置および姿勢を検出し、各３次元座標（ｒｘｎ，ｒｘ
ｙ，ｒｘｚ）およびオイラー角（αｎ，βｎ，γｎ）を
フレーム１３ｍに記憶する（＃１６）。

【００４３】カメラ制御部１３２から３次元カメラ１１
ａに計測の命令が送信され、３次元カメラ１１ａは、物
体Ｑを計測して３次元データＤＴを生成する。３次元デ
ータＤＴは、フレーム１３ｍに記憶される（＃１７）。

【００４４】物体Ｑと３次元カメラ１１ａとの相対的位
置および姿勢を変更してステップ＃１２〜＃１７を繰り
返し、物体Ｑの全周または必要な部分についての３次元
データを取得する（＃１８）。

【００４５】必要な３次元データＤＴをすべて取得する
と（＃１８でＹｅｓ）、これまでに取得したフレーム１
３ｍのデータを用いて３次元データＤＴの統合を行う
（＃１９）。

【００４６】３次元データＤＴの統合は、図７に示す手
順で行われる。１つのフレーム１３ｍを読み出し（＃２
１）、次に示す（２）式よりレシーバ１４ｂ１、１４ｂ
２についてそれぞれ距離Ｄを算出してトランスミッタ１
４ａに最も近いレシーバ１４ｂを判別する（＃２２）。

【００４７】Ｄｎ＝（ｒｘｎ²＋ｒｙｎ²＋ｒｚｎ²）^1/2 …… （２）変換行列Ｍを算出する（＃２３）。このとき、レシーバ
１４ｂの３次元座標およびオイラー角は、先に判別した
トランスミッタ１４ａに最も近いレシーバ１４ｂのもの
を用いる。

【００４８】変換行列Ｍを用いて、３次元データＤＴの
３次元座標を物体座標系Ｏｏに対応するように変換する
（＃２４）。全てのフレーム１３ｍについて、３次元デ
ータＤＴの３次元座標の変換を行った場合は（＃２５で
Ｙｅｓ）、変換された３次元データＤＴを統合して、目
的の３次元データＤＴＴを取得する（＃２６）。変換を
行っていないフレーム１３ｍが残っている場合は（＃２
５でＮｏ）、ステップ＃２１に戻って、残りのフレーム
１３ｍについて処理を繰り返す。

【００４９】このように、本実施形態の３次元形状デー
タ生成装置１によると、物体Ｑを任意の位置から計測し
て３次元データを生成することにより、計測不能な部分
を減らし、これらの３次元データを統合することによ
り、複雑な形状の物体であっても精度の高い３次元デー
タを取得することができる。〔第二の実施形態〕図８は本発明に係る第二の実施形態
の３次元形状データ生成装置１Ｂを示す図、図９は第二
の実施形態の３次元形状データ生成装置１Ｂの機能的構
成を示すブロック図、図１０は空間Ｓ２に存在する４つ
の３次元座標系を示す図である。

【００５０】図８〜図１０において、第一の実施形態と
同様の機能または構成のものについては、第一の実施形
態と同一の符号を附しており、以下、重複する説明は省
略する。

【００５１】第一の実施形態の３次元形状データ生成装
置１においては、レシーバ１４ｂは、支持台１２ｂに固
定して設けられているので、空間Ｓに対して固定であ
る。図８に示すように、本実施形態の３次元形状データ
生成装置１Ｂでは、レシーバ１４ｂは、回転テーブル１
２ａに取り付けられているので、回転テーブル１２ａの
回転に伴って移動する。すなわち、レシーバ１４ｂは、
空間Ｓ２に対して回転軸Ｌを軸に回転する。

【００５２】また、レシーバ１４ｂは、支持台１２ｂの
異なる位置に３台設けられている。その他の３次元形状
データ生成装置１Ｂの構成は、第一の実施形態と同様で
ある。

【００５３】このような構成により、３次元形状データ
生成装置１Ｂは、図９に示すような機能が実現される。
図９において、位置姿勢演算部１３０Ｂは、第一の実施
形態の位置姿勢演算部１３０と同様に、（３）式に示す
変換行列Ｍ' を用いて各３次元データＤＴを同一の３次
元座標系に座標変換する。

【００５４】

【数２】

【００５５】図１０に示すように空間Ｓ２には、トラン
スミッタ座標系Ｏｔｒ、カメラ座標系Ｏｃ、レシーバ座
標系ＯｒＢ、および物体座標系Ｏｏの４つの３次元座標
系が存在する。レシーバ座標系ＯｒＢは、レシーバ１４
ｂの直交コイルがなす３次元座標系である。

【００５６】（３）式のＴctは、第一の実施形態の
（１）式と同様に、カメラ座標系Ｏｃをトランスミッタ
座標系Ｏｔｒに変換する。Ｔroは、レシーバ座標系Ｏｒ
Ｂを物体座標系Ｏｏに変換する。レシーバ１４ｂと物体
Ｑが置かれる回転テーブル１２ａの天板面との位置関係
は、予め分かっているので、Ｔboは既定値である。

【００５７】Ｔtr、Ｒtrは、順に積算することにより、
トランスミッタ座標系Ｏｔｒをレシーバ座標系ＯｒＢに
変換する。以上の４つの変換行列を（３）式の通りに積
算することによって、カメラ座標系Ｏｃを物体座標系Ｏ
ｏに変換するための変換行列Ｍ' が求められる。

【００５８】そして、変換行列Ｍ' と３次元データＤＴ
とを演算することにより、統合に用いられるすべての３
次元データＤＴの３次元座標系を統一する。その他の機
能的構成は、第一の実施形態と同様である。

【００５９】図１１は第二の実施形態における３次元形
状データ生成装置１Ｂの処理の流れについて説明するフ
ローチャートである。図１１に示すように、３次元カメ
ラ１１ａまたは回転テーブル１２ａの位置などを調整
し、物体Ｑと３次元カメラ１１ａとの相対的な位置およ
び姿勢を調整する（＃３１、＃３２）。

【００６０】ユーザから撮影開始の命令がなされると
（＃３３）、レシーバ１４ｂの位置および姿勢を検出
し、各３次元座標およびオイラー角をフレーム１３ｍに
記憶する（＃３４）。物体Ｑを計測して３次元データＤ
Ｔを生成し、フレーム１３ｍに記憶する（＃３５）。

【００６１】必要な３次元データＤＴをすべて取得した
か否かを判別し（＃３６）、取得していれば３次元デー
タＤＴの統合処理を行い（＃３７）、取得していなけれ
ば、ステップ＃３１に戻って未取得の３次元データＤＴ
の生成を行う。

【００６２】第一および第二の実施形態によると、レシ
ーバ１４ｂを複数台設けることによって、トランスミッ
タ１４ａの移動範囲を広げることができ、サイズの大き
な物体Ｑであっても３次元計測を容易に行うことができ
る。

【００６３】図１２は第二の実施形態の３次元形状デー
タ生成装置１Ｂの変形例を示す図である。第二の実施形
態で用いられるレシーバ１４ｂは、回転テーブル１２ａ
の回転に伴って回転するように設けていれば、取り付け
る位置を問わない。例えば、図１２に示すように、回転
テーブル１２ａの下面に回転軸Ｌと一致するように連動
棒１２ｄを連結し、その連動棒１２ｄの下端にレシーバ
１４ｂを取り付けてもよい。これにより、回転テーブル
１２ａの回転に伴ってレシーバ１４ｂも回転するので、
上述と同様の方法で目的の３次元データＤＴＴを生成す
ることができる。

【００６４】また、２つの実施形態および変形例におい
て、トランスミッタ１４ａとレシーバ１４ｂとを置き換
えて構成してもよい。このとき、回転テーブル１２ａを
基準とする３次元カメラ１１ａの３次元座標およびオイ
ラー角が測定される。この３次元座標およびオイラー角
の各要素に「−１」を掛けることによって、３次元カメ
ラ１１ａを基準とする回転テーブル１２ａの３次元座標
およびオイラー角に変換することができる。そして、上
記の実施形態または変形例と同様の方法により目的の３
次元データＤＴＴを取得すればよい。

【００６５】その他、３次元形状データ生成装置１、１
Ｂ、各部の構成、処理内容、または処理順序などは、本
発明の趣旨に沿って適宜変更可能である。

【００６６】

【発明の効果】本発明によると、計測不可能な部分を従
来よりも低減し、複雑な形状の物体であっても精度の高
い３次元データを生成することができる。また、３次元
計測前の準備を低減し、ユーザの作業負担を減らすこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第一の実施形態の３次元形状デー
タ生成装置を示す図である。

【図２】３次元位置センサの原理などを説明する図であ
る。

【図３】トランスミッタとレシーバとの相対的な位置お
よび姿勢の関係を示す図である。

【図４】第一の実施形態の３次元形状データ生成装置の
機能的構成を示すブロック図である。

【図５】空間に存在する５つの３次元座標系を示す図で
ある。

【図６】第一の実施形態における３次元形状データ生成
装置の処理の流れについて説明するフローチャートであ
る。

【図７】３次元データの統合の処理について説明するフ
ローチャートである。

【図８】本発明に係る第二の実施形態の３次元形状デー
タ生成装置を示す図である。

【図９】第二の実施形態の３次元形状データ生成装置の
機能的構成を示すブロック図である。

【図１０】空間に存在する４つの３次元座標系を示す図
である。

【図１１】第二の実施形態における３次元形状データ生
成装置の処理の流れについて説明するフローチャートで
ある。

【図１２】第二の実施形態の３次元形状データ生成装置
の変形例を示す図である。

【図１３】従来における異なる位置から複数の３次元デ
ータを取得する方法を示す図である。

【符号の説明】

１、１Ｂ３次元形状データ生成装置１１３次元計測装置１２位置姿勢変更装置１３０、１３０Ｂ位置姿勢演算部（演算手段）１３１３次元データ統合部（統合手段）１４３次元位置センサ（相対位置検出手段）１４ａトランスミッタ（計測位置検出器）１４ｂレシーバ（物体位置検出器）ＤＴ、ＤＴＴ３次元データ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F069 AA04 AA71 GG06 GG07 GG59 MM04 MM23 MM34 NN00 NN16 5B057 BA06 DA07 DB03 DC09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体の３次元形状を計測して３次元データ
を生成する３次元計測装置と、前記物体の位置または姿
勢を変更する位置姿勢変更装置と、前記３次元計測装置
と前記物体との相対的な位置および姿勢を検出する相対
位置検出手段と、前記相対位置検出手段の検出結果に基
づいて前記複数の３次元データを統合する統合手段とを
有し、前記３次元計測装置および前記位置姿勢変更装置のそれ
ぞれに前記相対位置検出手段の一部が設けられている、ことを特徴とする３次元形状データ生成装置。
【請求項２】前記相対位置検出手段は、前記３次元計測
装置の位置および姿勢を検出するための計測位置検出器
と、前記物体の位置および姿勢を検出するための物体位
置検出器と、前記計測位置検出器および前記物体位置検
出器による検出結果に基づいて前記３次元計測装置と前
記物体との相対的な位置または姿勢を算出する演算手段
とを有する、請求項１記載の３次元形状データ生成装置。
【請求項３】前記計測位置検出器は、前記３次元計測装
置の位置または姿勢の変化に伴って移動する、請求項２記載の３次元形状データ生成装置。
【請求項４】前記物体位置検出器は、前記位置姿勢変更
装置の不可動部分に設けられており、前記演算手段は、前記位置姿勢変更装置の変化量に基づ
いて前記３次元計測装置と前記物体との相対的な位置ま
たは姿勢を算出する、請求項３記載の３次元形状データ生成装置。
【請求項５】前記物体位置検出器は、位置姿勢変更装置
の位置または姿勢の変化に伴って移動し、前記演算手段は、前記計測位置検出器と前記物体位置検
出器との相対的な位置および姿勢に基づいて前記３次元
計測装置と前記物体との相対的な位置または姿勢を算出
する、請求項３記載の３次元形状データ生成装置。