[发明专利]三维形状测量装置及其控制方法

说明书

本发明提供一种三维形状测量装置及其控制方法。将用来确定进行三角测量时的位置的至少一个或更多个第一图案的曝光量，设置为大于其他图案的曝光量，以减小第一图案中的散粒噪声的影响，从而提高精度，并且减少整体的电力消耗。为此，通过将多种类型的图案的图案光投影到测量对象上并且捕获测量对象的图像、来对测量对象的三维形状进行测量的三维形状测量装置，控制投影仪单元和图像捕获单元，将第一图案的曝光量设置为大于第一图案之外的图案的曝光量。

技术领域

本发明涉及一种通过将图案光投影到测量对象上并且捕获该对象的图像，来获取测量对象的三维形状数据的装置及其控制方法。

背景技术

已知一种三维测量装置，其通过以给定关系配备投影仪装置和捕获装置、将来自投影仪装置的多个图案光束投影到测量对象上、并且每次投影了图案光时由捕获装置捕获测量对象的图像，来获取测量对象的三维形状数据。

例如，日本特开2007-192608号公报（下文中称为文献）公开了如下技术：通过将多个二值图案投影到测量对象上以将三维空间代码化，来获取测量对象的三维形状信息。

当光入射到图像捕获设备中使用的诸如CCD图像传感器的光电检测元件时，获得对应于光强度的信号，同时会产生不可避免的散粒噪声（shot noise）。该散粒噪声影响图案的位置检测的精度。特别地，当入射到图像捕获设备的光的强度弱时，由于散粒噪声相对于光强度较大，因此S/N（Signal/Noise，信号/噪声）比下降，从而降低了要检测的图案的位置检测精度。

通过增大捕获图像时的图像捕获设备上的曝光量，该散粒噪声的影响减轻，并且能够提高位置检测精度。然而，在投影多个图案的三维形状测量中，当基于投影侧的光源亮度水平调节图像捕获设备上的曝光量的增加时，电力不希望地增加。当基于捕获图像时的曝光时间调节曝光量的增加时，在进行形状测量之前花费时间，因此产生问题。

发明内容

本发明在一个方面提供一种三维形状测量装置，其包括：投影单元，被配置为投影用于对测量对象的三维形状进行测量的多个投影图案；图像捕获单元，被配置为捕获所述投影单元投影了所述多个投影图案的所述测量对象的图像；控制单元，被配置为与捕获所述多个投影图案中的一个或更多个第一投影图案之外的投影图案时的曝光量相比，当捕获所述一个或更多个第一投影图案时，设置更大的曝光量；以及导出单元，被配置为基于所述图像捕获单元捕获的图像，导出所述测量对象的三维形状。

本发明在第二方面提供一种三维形状测量装置的控制方法，所述三维形状测量装置具有：投影单元，被配置为投影对测量对象的三维形状进行测量所需的多个投影图案；以及图像捕获单元，被配置为捕获所述投影单元投影了所述多个投影图案的所述测量对象的图像，所述控制方法包括：控制步骤，与捕获所述多个投影图案中的一个或更多个第一投影图案之外的投影图案时的曝光量相比，当捕获所述一个或更多个第一投影图案时，设置更大的曝光量；以及导出步骤，基于所述图像捕获单元捕获的图像，导出所述测量对象的三维形状。

根据本发明的实施例，在进行三角测量时确定位置的至少一个或更多个第一图案中，将曝光量设置为大于其他图案，以减小第一图案中的散粒噪声的影响、提高精度、并且还减少整体的电力消耗。

通过以下对示例性实施例的描述（参照附图），本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是示出根据实施例的三维形状测量装置的结构的图；

图2是示出在第一实施例中使用的图案的图；

图3是示出捕获的图案的代码化的表；

图4是示出从通过捕获图案D而获得的图像数据中获取的色调值的曲线图；

图5是示出根据第一实施例的处理序列的流程图；

图6是示出根据第二实施例的处理序列的流程图；