[发明专利]三维形状计测装置、三维形状计测方法及存储介质

权利要求书

1.一种三维形状计测装置，其特征在于，其具有：

投影装置；

摄像装置；及

控制装置，其根据观测信号对计测对象物的三维形状进行计测，所述观测信号是在从所述投影装置针对所述计测对象物投射了在时间方向和空间方向上具有周期性的投影图案的状态下利用所述摄像装置观测的信号，

所述观测信号是相位相互不同的第1分量信号和第2分量信号的合成信号，

所述控制装置取得利用具有不同的空间频率的多个投影图案而观测到的多个观测信号，作为针对所述计测对象物上的计测点的观测信号，

所述控制装置对各观测信号设定第1分量信号的估计值的初始值，

所述控制装置通过反复执行如下运算，对各观测信号所包含的第1分量信号及第2分量信号进行估计，根据所估计出的第1分量信号或第2分量信号的相位，计算所述计测点的三维位置，

其中所述运算包括：

(1)第1步骤，针对各观测信号的第1分量信号的估计值，应用降低振幅及相位的误差的第1校正处理，从而求出各观测信号的第1分量信号的校正估计值；

(2)第2步骤，从各观测信号减去第1分量信号的校正估计值，从而求出各观测信号的第2分量信号的估计值；

(3)第3步骤，针对各观测信号的第2分量信号的估计值，应用降低振幅及相位的误差的第2校正处理，从而求出各观测信号的第2分量信号的校正估计值；及

(4)第4步骤，从各观测信号减去第2分量信号的校正估计值，从而求出各观测信号的第1分量信号的估计值。

2.根据权利要求1所述的三维形状计测装置，其特征在于，

所述第1分量信号及所述第2分量信号中的一个信号是从所述投影装置投射的光在所述计测点处进行反射并入射到所述摄像装置的直接分量信号，

另一个信号是从所述投影装置投射并在其他反射面上进行了反射的光在所述计测点处进行反射并入射到所述摄像装置的间接分量信号。

3.根据权利要求1或2所述的三维形状计测装置，其特征在于，

所述第1校正处理为如下的处理：

根据各观测信号的第1分量信号的估计值来计算振幅及相位，从而取得针对所述多个投影图案各自的空间频率的多个振幅值及多个相位值，

将校正振幅值决定为比所述多个振幅值中的最小值大且比最大值小的值，

对所述多个相位值进行归一化，将校正相位值决定为比归一化后的所述多个相位值中的最小值大且比最大值小的值，

根据所述校正振幅值及所述校正相位值，再生针对所述多个投影图案各自的空间频率的亮度信号，

其中，所述再生的针对各空间频率的亮度信号是各观测信号的第1分量信号的校正估计值。

4.根据权利要求1或2所述的三维形状计测装置，其特征在于，

所述第2校正处理为如下的处理：

根据各观测信号的第2分量信号的估计值来计算振幅及相位，从而取得针对所述多个投影图案各自的空间频率的多个振幅值及多个相位值，

将校正振幅值决定为比所述多个振幅值中的最小值大且比最大值小的值，

对所述多个相位值进行归一化，将校正相位值决定为比归一化后的所述多个相位值中的最小值大且比最大值小的值，

根据所述校正振幅值及所述校正相位值，再生针对所述多个投影图案各自的空间频率的亮度信号，

其中，所述再生的针对各空间频率的亮度信号是各观测信号的第2分量信号的校正估计值。

5.根据权利要求3所述的三维形状计测装置，其特征在于，

所述校正振幅值是所述多个振幅值的平均值或中间值。

6.根据权利要求3所述的三维形状计测装置，其特征在于，

所述校正相位值是归一化后的所述多个相位值的平均值或中间值。

7.根据权利要求3所述的三维形状计测装置，其特征在于，

对所述多个相位值进行归一化的处理是将所述多个相位值变换为共同的空间频率的相位值的处理。