ステレオ方式による3次元計測

 ステレオ方式による3次元計測の理論 (第2版)


3次元画像処理とは

1台のカメラで画像を撮像して2次元の画像計測を行うことはごく普通のことですが、2台以上のカメラを使用して同じ場所を違った角度で撮像することによって撮像対象の3次元上の座標位置が2枚の画像から求められます。これは人の2つの眼が3次元空間を認識している方法である「両眼立体視」と基本的に同じもので、人は同じものを2つの眼で見ることによって生じる視差で瞬時に3次元空間上の位置を判断しています。人の目ではその位置を精度良く計測することは出来ませんが、カメラ間の位置関係が固定された撮像角度が異なる2台のカメラで同じ対象画像を捕捉し、コンピュータ処理することによって3次元座標を計測することができます。ただし、3次元座標の計測精度を高めるためには「事前にカメラ間の位置関係を精度良く求めておく」と「カメラで正確に対象画像を捕捉する」ことが大変重要となります。本技術説明では3次元座標の計測はどのような理論に基づいているのか、そして事前にカメラ間の位置関係を高精度で求めるため必須となるキャリブレーション理論について解説します。




実用化への取り組み

現在3D映画が話題を集めていますが、3次元の計測技術においてもファクトリーオートメーションの分野で大いに期待されています。ロボットハンドに2眼のカメラセットを搭載してばら積み部品をロボットでピッキングするピックアンドプレースへの応用、3次元空間内にある部品の組み立て用途、立体部品の形状計測や欠け・キズの検出等があります。これらのテーマは現状広く普及されていると言える段階ではありませんが、いろいろな企業で実用化への取り組みが盛んに進められています。




理論

3次元画像処理には、図0-1に示したように複数カメラを使ったものや光切断を使ったもの、あるいはそれらを組み合わせたもの等、種々の方法が存在します。ここでは一般的に用いられている2カメラを使った3次元画像処理の理論を説明します。

図0-1 3次元画像処理





上記の項(1)~項(3)に述べた内容はステレオ方式による3次元計測の理論(第2版)に詳しく説明しています。


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