JP2001183461A - Distance-measuring device - Google Patents
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、物体まで距離情報
を得る距離測定装置に関する。The present invention relates to a distance measuring device for obtaining distance information to an object.
【0002】[0002]
【従来の技術】アクティブ形式又はパッシブ形式の測距
が行われている。例えば、光のパルスの送信から物体で
反射して戻ったパルスの受信までのいわゆる飛行時間
(TOF:time of flight)を測定することにより、既
知の光伝搬速度を適用して対物間距離を求めることがで
きる。この測距手法の3次元入力への応用例として、本
出願人は偏向ミラーで投射方向を変更して物体を走査す
る構成の測距装置を提案している(特願平11−748
37号)。走査機構を設けることにより、測距装置自体
の位置や姿勢を変えて測距を繰り返すのに比べて、多数
方向の測定を迅速に行うことができる。2次元の走査を
行うように一定角度ずつ偏向ミラーを間欠的に駆動させ
れば、測距装置を3次元入力装置として利用することが
できる。2. Description of the Related Art Active or passive ranging is performed. For example, by measuring a so-called time of flight (TOF) from transmission of a light pulse to reception of a pulse reflected back from an object, a known light propagation speed is applied to obtain a distance between objects. be able to. As an application example of this distance measuring method to three-dimensional input, the present applicant has proposed a distance measuring device configured to scan an object by changing the projection direction with a deflecting mirror (Japanese Patent Application No. 11-748).
No. 37). By providing the scanning mechanism, measurement in multiple directions can be performed more quickly than in the case where the distance measurement is repeated by changing the position or orientation of the distance measurement device itself. If the deflecting mirror is intermittently driven at a constant angle so as to perform two-dimensional scanning, the distance measuring device can be used as a three-dimensional input device.
【0003】一方、各種の3次元入力装置において、対
象物体に対する走査の開始時又は終了時に対象物体のカ
ラー撮影を行う機能が設けられている。撮影されたカラ
ー画像は、3次元データの利用者が物体が何であるかを
一目で判るようにする識別情報、3次元モデルへのマッ
ピングのテクスチャ、3次元モデルの修正の参考情報な
どとして活用される。On the other hand, various types of three-dimensional input devices are provided with a function of performing color photographing of an object at the start or end of scanning of the object. The captured color image is used as identification information that allows a user of the three-dimensional data to know what the object is at a glance, texture for mapping to the three-dimensional model, reference information for correcting the three-dimensional model, and the like. You.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】測定のポイント数(測
定方向数)が多いほど走査の所要時間が長くなる。測定
精度を高めるために、1ポイントにつき複数回(例えば
10〜100回)の送受信を行うと、走査はさらに長引
く。仕様によっては数分程度を要する。このため、走査
期間中に測定領域内に移動物体が進入したり、被測定物
の全体又は一部が動いたりすると、一部の測定ポイント
の測定結果が異常データになることがある。測定領域内
であっても刻々と変わる走査位置と外れた位置であれ
ば、物体の移動は測定に影響しない。また、測距装置自
体が走査期間中に動いたときにも正規の測定結果が得ら
れない。As the number of measurement points (the number of measurement directions) increases, the time required for scanning increases. If transmission / reception is performed a plurality of times (for example, 10 to 100 times) per point in order to increase the measurement accuracy, the scanning is further lengthened. It takes about several minutes depending on the specifications. For this reason, if a moving object enters the measurement area during the scanning period or the whole or a part of the measured object moves, the measurement results of some measurement points may become abnormal data. The movement of the object does not affect the measurement as long as the position is off the scanning position that changes every moment even in the measurement area. Also, when the distance measuring device itself moves during the scanning period, a normal measurement result cannot be obtained.
【0005】従来では、測定状況の変化がデータ化され
ていないので、測定データを利用する段階で、利用者が
各ポイントの測定値が正しいか否かを検証することがで
きないという問題があった。測定値が異常ではないかと
思っても、真の測定値であるか修正の必要な異常値であ
るかが判らなかった。また、測定の段階において、操作
者が物体の移動に気付いても、それが測定結果に影響し
たか否かを確認して再測定の要否を判断することができ
なかった。Conventionally, since the change in the measurement situation is not converted into data, there is a problem that the user cannot verify whether the measured value at each point is correct at the stage of using the measured data. . Even though I thought that the measured value was abnormal, I could not tell whether it was a true measured value or an abnormal value that needed to be corrected. Further, even if the operator notices the movement of the object at the measurement stage, it is not possible to determine whether the movement of the object has affected the measurement result and determine whether the measurement is necessary again.
【0006】本発明は、測定領域の状況変化を測定終了
後に検証できるようにすることを目的としている。It is an object of the present invention to enable a situation change in a measurement area to be verified after measurement is completed.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明においては、測定
と並行して測定領域の撮像を繰り返して動画情報を得
る。動画情報を測定データと対応づけることにより、測
定データの利用者は測定中に状況変化があったか否かを
検証することができる。また、動画情報を表示すること
により、測定作業者が測定状況を確認することができ
る。状況変化の検証や確認はモノクロの撮像でも可能で
あるが、撮像データをマッピングにも利用できるように
カラーの撮像を行うのが望ましい。According to the present invention, moving image information is obtained by repeating imaging of a measurement area in parallel with measurement. By associating the moving image information with the measurement data, the user of the measurement data can verify whether or not a situation has changed during the measurement. Further, by displaying the moving image information, the measurement operator can check the measurement status. Verification and confirmation of the situation change can be performed by monochrome imaging, but it is preferable to perform color imaging so that the imaging data can be used for mapping.
【0008】請求項1の発明の装置は、測定方向を変更
する走査手段を有し、複数の測定方向のそれぞれにおけ
る被測定物までの距離を測定する距離測定装置であっ
て、走査の対象範囲である測定領域を撮像するモニタ撮
像手段と、走査期間中に複数回の撮像を行うように前記
モニタ撮像手段を制御するコントローラとを備える。According to a first aspect of the present invention, there is provided a distance measuring apparatus having scanning means for changing a measuring direction, and measuring a distance to an object to be measured in each of a plurality of measuring directions. And a controller that controls the monitor imaging unit so as to perform imaging a plurality of times during a scanning period.
【0009】請求項2の発明の距離測定装置において、
前記モニタ撮像手段はフルモーション動画の周期で撮像
を行う。請求項3の発明の距離測定装置において、前記
モニタ撮像手段は1主走査毎に1回の割合で周期的に撮
像を行う。In the distance measuring apparatus according to the second aspect of the present invention,
The monitor imaging unit performs imaging in a cycle of a full motion video. In the distance measuring apparatus according to the third aspect of the present invention, the monitor imaging unit periodically performs imaging once every main scanning.
【0010】請求項4の発明の距離測定装置は、前記モ
ニタ撮像手段により得られた複数フレーム分の撮像画像
を記憶するメモリと、記憶された複数フレーム分の撮像
画像を撮像順に再生する表示手段とを有する。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a distance measuring apparatus, wherein a memory for storing a plurality of frames of captured images obtained by the monitor imaging means, and a display means for reproducing the stored plurality of frames of captured images in the order of capturing. And
【0011】請求項5の発明の距離測定装置は、前記モ
ニタ撮像手段により得られた複数フレーム分の撮像画像
を記憶するメモリと、記憶された複数フレーム分の撮像
画像から走査期間を細分化した期間毎にその期間の測定
領域の状況を示す部分画像を抽出し、抽出した複数の部
分画像を合成する画像処理手段と、合成された画像を表
示する表示手段とを有する。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a distance measuring apparatus for storing a plurality of frames of captured images obtained by the monitor image capturing means, and subdividing a scanning period from the stored plurality of frames of captured images. The image processing apparatus includes an image processing unit that extracts a partial image indicating a state of the measurement area in the period for each period and combines the extracted plurality of partial images, and a display unit that displays the combined image.
【0012】請求項6の発明の距離測定装置は、前記モ
ニタ撮像手段により得られた複数フレーム分の撮像画像
を記憶するメモリを有し、複数フレーム分の撮像画像に
ついてフレーム間の画像変化の有無を検出し、画像変化
が無い場合には、いずれか1つのフレームの撮像画像を
測定データと対応づけて記録する。A distance measuring apparatus according to a sixth aspect of the present invention has a memory for storing a plurality of frames of captured images obtained by the monitor imaging means, and determines whether or not there is an image change between frames in the plurality of frames of captured images. Is detected, and if there is no image change, the captured image of any one frame is recorded in association with the measurement data.
【0013】請求項7の発明の距離測定装置は、光を投
射して被測定物を走査しつつ被測定物での反射光を受光
することにより、複数の測定方向のそれぞれにおける被
測定物までの距離を測定する。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a distance measuring apparatus which projects light to scan an object and receives light reflected by the object to reach the object in each of a plurality of measurement directions. Measure the distance.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る3次元入力装
置のブロック図である。図中の実線矢印はデータの流れ
を示し、破線矢印は制御信号の流れを示す。FIG. 1 is a block diagram of a three-dimensional input device according to the present invention. In the figure, solid arrows indicate the flow of data, and broken arrows indicate the flow of control signals.
【0015】3次元入力装置1は、パルス光の送受信の
ための光学系10、走査機構30、モニタ撮影のための
光学系40、各種の電気回路要素、及び動作指定のため
の入力手段70を備えており、TOF法による距離測定
を行う。光学系10は、レーザ光源(半導体レーザ)1
1、光ビームの広がり角を規定する投光レンズ12、光
路設定のための反射プリズム13、受光レンズ14、及
び光検出器(フォトダイオード)15から構成されてい
る。レーザ光源11は、発光ドライバ21からの電力供
給に呼応して100ns程度のパルス幅のパルス光を射
出する。パルス光は、投光レンズ12及び反射プリズム
13を順に経て走査機構30に入射し、偏向ミラー31
で反射して外部へ向かう。外部で反射して偏向ミラー3
1に戻ったパルス光は受光レンズ14で集光されて光検
出器15に入射する。光検出器15は、受光量に応じた
振幅の光電変換信号S15を出力する。The three-dimensional input device 1 includes an optical system 10 for transmitting and receiving pulsed light, a scanning mechanism 30, an optical system 40 for monitor photographing, various electric circuit elements, and an input means 70 for specifying an operation. Equipped to perform distance measurement by TOF method. The optical system 10 includes a laser light source (semiconductor laser) 1
1, a light projecting lens 12 for defining a spread angle of a light beam, a reflecting prism 13 for setting an optical path, a light receiving lens 14, and a photodetector (photodiode) 15. The laser light source 11 emits pulsed light having a pulse width of about 100 ns in response to power supply from the light emitting driver 21. The pulse light enters the scanning mechanism 30 through the light projecting lens 12 and the reflecting prism 13 in order, and
Reflects at and goes to the outside. Reflecting outside and deflection mirror 3
The pulse light returning to 1 is condensed by the light receiving lens 14 and enters the photodetector 15. The photodetector 15 outputs a photoelectric conversion signal S15 having an amplitude corresponding to the amount of received light.
【0016】光電変換信号S15は、信号処理回路22
で適切に増幅された後に、A/D変換器23により一定
周期でサンプリングされて量子化される。サンプリング
で得られた受光データは逐次に波形メモリ24に書き込
まれる。波形メモリ24は最大測定可能距離に相応する
時間分の波形記憶が可能である。受光データに基づいて
受光時点を特定し、送信時点から受光時点までの飛行時
間(光伝搬時間)を算定する処理はCPU61が担う。
受光時点の特定においては、重心演算でパルスのピーク
を求める。これにより、データの極大値をピークとみな
す場合よりも分解能を高めることができる。送信時点に
ついては、発光制御に同期して波形記憶を開始すること
によって特定する。その制御のためにタイミングコント
ローラ62が設けられている。タイミングコントローラ
62は、発光ドライバ21、A/D変換器23、及び波
形メモリ24を制御する。ただし、実際の発光量をモニ
ターしてピークを検出してもよい。The photoelectric conversion signal S15 is supplied to a signal processing circuit 22.
After being appropriately amplified by the A / D converter 23, it is sampled and quantized by the A / D converter 23 at a constant period. The received light data obtained by the sampling is sequentially written into the waveform memory 24. The waveform memory 24 can store waveforms for a time corresponding to the maximum measurable distance. The CPU 61 is responsible for specifying the light receiving time based on the light receiving data and calculating the flight time (light propagation time) from the transmission time to the light receiving time.
In specifying the light receiving point, the peak of the pulse is obtained by the center of gravity calculation. Thereby, the resolution can be improved as compared with the case where the local maximum value of the data is regarded as a peak. The transmission time is specified by starting waveform storage in synchronization with the light emission control. A timing controller 62 is provided for the control. The timing controller 62 controls the light emission driver 21, the A / D converter 23, and the waveform memory 24. However, the peak may be detected by monitoring the actual light emission amount.
【0017】飛行時間の算定においては、パルス光の送
受を繰り返して1方向当たりの測定回数を増やすことに
より、測定精度を高めることができる。CPU61は、
内部メモリに記憶されている測定精度マップを参照し
て、測定点毎に設定されている精度に応じた指示をタイ
ミングコントローラ62及びスキャナコントローラ63
に与え、得られた所定回数分の受光データに基づいて飛
行時間の算定を行う。そして、飛行時間と既知の光伝搬
速度(3×108 m/s)とから対物間距離に応じた距
離データDLを算出して出力メモリ25に書き込む。距
離データDLは、適時にコネクタ27を介して接続され
た外部装置(例えばコンピュータ)へ転送される。その
際、後述の動画情報又はそれに基づいて合成されたモニ
タ画像が距離データDLに付加される。出力メモリ25
及び後述の画像メモリのアクセスのためにデータ転送コ
ントローラ65が設けられている。なお、外部への出力
に係わる装置構成は例示に限らない。例えば受光データ
を3次元入力装置1の出力とし、外部のコンピュータで
距離データDLを求めるようにしてもよい。3次元入力
装置1の出力を光電変換信号S15とすることもでき
る。さらに、発光ドライバ21などの制御を外部装置が
行う変形例もある。In the calculation of the flight time, the measurement accuracy can be improved by repeating the transmission and reception of the pulsed light to increase the number of measurements per direction. The CPU 61
Referring to the measurement accuracy map stored in the internal memory, the timing controller 62 and the scanner controller 63 issue an instruction corresponding to the accuracy set for each measurement point.
To calculate the flight time based on the obtained predetermined number of received light data. Then, distance data DL corresponding to the inter-object distance is calculated from the flight time and the known light propagation speed (3 × 10 8 m / s), and written to the output memory 25. The distance data DL is appropriately transferred to an external device (for example, a computer) connected via the connector 27. At this time, moving image information described later or a monitor image synthesized based on the moving image information is added to the distance data DL. Output memory 25
A data transfer controller 65 is provided for accessing an image memory described later. The device configuration related to output to the outside is not limited to the example. For example, the received light data may be output from the three-dimensional input device 1, and the distance data DL may be obtained by an external computer. The output of the three-dimensional input device 1 can be used as the photoelectric conversion signal S15. Further, there is a modification in which an external device controls the light emitting driver 21 and the like.
【0018】3次元入力装置1では、偏向ミラー31を
間欠駆動して投射方向を垂直方向及び水平方向に所定角
度ずつ順次変更し、被対象物を走査する。各投射方向
は、3次元入力におけるサンプリング点(測定ポイン
ト)に対応する。1つの投射方向の測距を行っている期
間において、偏向ミラー31の駆動は一時的に停止さ
れ、その投射方向が保持される。In the three-dimensional input device 1, the deflecting mirror 31 is intermittently driven to sequentially change the projection direction by a predetermined angle in the vertical and horizontal directions, and scan the object. Each projection direction corresponds to a sampling point (measurement point) in a three-dimensional input. During the distance measurement in one projection direction, the driving of the deflecting mirror 31 is temporarily stopped, and the projection direction is maintained.
【0019】光学系40は、倍率可変のレンズ41、赤
外カットフィルタ42、及び2次元の撮像デバイス(C
CDセンサ、CMOSセンサなど)43から構成され、
走査の可能な測定領域(仮想平面)を視野とする撮影を
行う。レンズ41は、その光軸が真正面にパルス光を投
射するときの投射方向と平行になり且つ主点と投射の起
点とが光軸に直交する同一面内に位置するように配置さ
れており、レンズコントローラ64により制御される。
撮像デバイス43の出力は、信号処理回路51を経た後
にA/D変換器52で量子化され、モニタ画像メモリ5
3及び動体モニタ画像メモリ57により記憶される。The optical system 40 includes a variable magnification lens 41, an infrared cut filter 42, and a two-dimensional imaging device (C
CD sensor, CMOS sensor, etc.) 43,
Imaging is performed with a scanable measurement area (virtual plane) as a field of view. The lens 41 is arranged such that its optical axis is parallel to the projection direction when projecting the pulsed light in front of itself, and the principal point and the starting point of the projection are located in the same plane orthogonal to the optical axis, It is controlled by the lens controller 64.
The output of the imaging device 43 is quantized by the A / D converter 52 after passing through the signal processing circuit 51, and
3 and the moving object monitor image memory 57.
【0020】モニタ画像メモリ53の記憶内容はフレー
ム毎に更新される。モニタ画像メモリ53から読み出さ
れた最新のフレームは、D/A変換器54で画像信号に
変換されてモニタ55により表示される。一方、動体モ
ニタ画像メモリ57は、走査期間中に撮像される全ての
フレームを記憶する。動体モニタ画像メモリ57に蓄積
された時系列のフレーム(動画情報)は、画像合成回路
58を介してD/A変換器54へ送られる。画像合成回
路58は、合成画像表示が指定された場合に、時系列の
フレームに基づいて後述の合成画像SGを出力する。動
画表示が指定された場合には、画像合成回路58はスル
ー状態となって複数のフレームをそのまま出力する。The contents stored in the monitor image memory 53 are updated for each frame. The latest frame read from the monitor image memory 53 is converted into an image signal by the D / A converter 54 and displayed on the monitor 55. On the other hand, the moving body monitor image memory 57 stores all frames captured during the scanning period. The time-series frames (moving image information) stored in the moving object monitor image memory 57 are sent to the D / A converter 54 via the image synthesizing circuit 58. The image synthesizing circuit 58 outputs a later-described synthesized image SG based on the time-series frames when the synthesized image display is designated. When the moving image display is designated, the image synthesizing circuit 58 enters a through state and outputs a plurality of frames as they are.
【0021】ユーザーは、モニタ表示を見ることによっ
て、測定開始前に測定領域を確認することができるとと
もに、測定中又は測定後に状況変化の有無を検証するこ
とができる。By looking at the monitor display, the user can confirm the measurement area before the start of the measurement, and can verify the presence or absence of a status change during or after the measurement.
【0022】図2は走査機構の構成を示す斜視図であ
る。走査機構30は、偏向ミラー31、垂直偏向用のモ
ータ32、ミラーボックス33、水平偏向用のモータ3
4、及び固定フレーム35から構成されている。垂直方
向の偏向においては、ミラーボックス33が固定され、
ミラーボックス33内の偏向ミラー31が回転する。水
平方向の偏向は、ミラーボックス33ごとミラーボック
ス33を回転させることによって行われる。ミラーボッ
クス33及び固定フレーム35の底面部には送信光及び
受信光を通過させるのに十分な大きさの孔が設けられて
いる。FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the scanning mechanism. The scanning mechanism 30 includes a deflecting mirror 31, a motor 32 for vertical deflection, a mirror box 33, and a motor 3 for horizontal deflection.
4 and a fixed frame 35. In the vertical deflection, the mirror box 33 is fixed,
The deflection mirror 31 in the mirror box 33 rotates. The horizontal deflection is performed by rotating the mirror box 33 together with the mirror box 33. Holes large enough to allow transmission light and reception light to pass therethrough are provided in the bottom portions of the mirror box 33 and the fixed frame 35.
【0023】図示のミラー配置状態において、反射プリ
ズム13から偏向ミラー31に入射したパルス光P1
は、偏向ミラー31の角度位置に応じた方向に偏向さ
れ、外部の物体Qへ向かう。物体Qに到達したパルス光
P1は物体表面で反射する。物体表面が鏡面でない限
り、その反射は拡散反射となる。したがって、物体表面
への入射が垂直入射でなくても反射したパルス光P2の
少なくとも一部は3次元入力装置1に向かう。3次元入
力装置1に戻ったパルス光P2は、偏向ミラー31によ
って偏向され、受光レンズ14を経て光検出器15に入
射する。In the illustrated mirror arrangement state, the pulse light P1 incident on the deflection mirror 31 from the reflection prism 13
Is deflected in a direction corresponding to the angular position of the deflecting mirror 31, and travels toward an external object Q. The pulse light P1 that has reached the object Q is reflected on the object surface. As long as the object surface is not specular, its reflection will be diffuse. Therefore, at least a part of the reflected pulse light P <b> 2 goes to the three-dimensional input device 1 even if the incidence on the object surface is not normal incidence. The pulse light P2 returned to the three-dimensional input device 1 is deflected by the deflecting mirror 31, and enters the photodetector 15 via the light receiving lens.
【0024】図3は走査形態の模式図である。図3
(a)のように主走査を往復形式とすれば、物体を効率
的に走査することができる。偏向ミラーの回転方向に起
因するミラー位置のずれがある場合は、図3(b)のよ
うに主走査を片道形式とすれば、測定位置のばらつきを
低減することができる。FIG. 3 is a schematic diagram of a scanning mode. FIG.
If the main scanning is of the reciprocating type as shown in FIG. 9A, the object can be scanned efficiently. In the case where the mirror position is shifted due to the rotation direction of the deflecting mirror, if the main scanning is one-way as shown in FIG. 3B, the variation in the measurement position can be reduced.
【0025】図4は撮像光路の変形例の説明図である。
モニタ撮像の光軸を真正面へ投射するときの投射方向と
平行にすると、モニタ画像上の点と実際にパルス光が投
射される測定点とが図4(a)のように光軸間距離だけ
ずれる。通常、このずれは実質的に問題にならない。し
かし、ずれをできるだけ小さくしたい場合には、図4
(b)のようにハーフミラー45を用いて測距の光軸と
撮像の光軸とを一致させる構成の光学系40bが好適で
ある。ハーフミラー45は、投射の起点との間の光路長
pがレンズ41の主点との間の光路長qと等しくなるよ
うに配置される。FIG. 4 is an explanatory view of a modification of the image pickup optical path.
When the optical axis of the monitor image is set parallel to the projection direction when projecting directly in front, the point on the monitor image and the measurement point where the pulse light is actually projected are only the distance between the optical axes as shown in FIG. Shift. Usually, this deviation is not substantially a problem. However, if it is desired to minimize the deviation, FIG.
An optical system 40b having a configuration in which the optical axis of distance measurement and the optical axis of imaging using the half mirror 45 as shown in FIG. The half mirror 45 is arranged so that the optical path length p between the half mirror 45 and the projection start point is equal to the optical path length q between the main point of the lens 41.
【0026】図5は本発明に係るモニタ撮像の概念図で
ある。走査開始時点Ts、走査途中の時点Tm,Tn、
及び走査終了時点Teを含む複数の時点での撮像デバイ
ス43の出力(フレーム)を動体モニタ画像メモリ57
に取り込むことにより、走査期間における測定領域の状
況変化を示す時系列のフレームからなる動画情報MGが
得られる。図では各フレームにおける走査済の領域を点
線で示してある。点線の先端の矢印は撮像時点の走査位
置を示す。図5の例では、走査期間中に計2台の自動車
が測定領域を横切っている。FIG. 5 is a conceptual diagram of monitor imaging according to the present invention. The scanning start time Ts, the scanning time Tm, Tn,
The outputs (frames) of the imaging device 43 at a plurality of times including the scanning end time Te are stored in the moving object monitor image memory 57.
, Moving image information MG composed of time-series frames indicating a change in the state of the measurement area during the scanning period is obtained. In the figure, the scanned area in each frame is indicated by a dotted line. The arrow at the tip of the dotted line indicates the scanning position at the time of imaging. In the example of FIG. 5, a total of two vehicles cross the measurement area during the scanning period.
【0027】動画をそのまま記録すると大容量のメモリ
を必要とするので、動画像圧縮(MPEG)を施して記
録するようにしてもよい。撮像周期については、フルモ
ーション(30フレーム/秒)に限らず、1/10秒、
1秒、主走査周期などの適切な値を選定することができ
る。Since recording a moving image directly requires a large-capacity memory, moving image compression (MPEG) may be performed before recording. The imaging cycle is not limited to full motion (30 frames / second),
Appropriate values such as one second and the main scanning period can be selected.
【0028】図6はモニタ画像合成の説明図である。図
6の例では、1主走査毎(副走査方向の偏向周期毎)の
N回の撮像で得られた動画情報MGに基づいて1フレー
ムのモニタ画像SGが再構成される。計N個のフレーム
Fi (i=0,1,2…N−2,N−1)のそれぞれか
らから撮像時の副走査位置の1ライン分の測定領域に対
応する部分画像fi を切り取り、N個の部分画像fi を
撮像順に並べて合成する。このようにして得られたモニ
タ画像SGには、見た目には不自然な部分が多く存在す
ることがあるものの、距離データDLに係わる実シーン
(状況変化)が凝縮した形で再現されている。FIG. 6 is an explanatory diagram of monitor image composition. In the example of FIG. 6, the monitor image SG of one frame is reconstructed based on the moving image information MG obtained by N times of imaging in each main scan (each deflection cycle in the sub-scanning direction). From each of a total of N frames F i (i = 0, 1, 2,..., N−2, N−1), a partial image f i corresponding to a measurement area for one line at the sub-scanning position at the time of imaging is cut out. , N partial images f i are arranged and synthesized in the order of imaging. Although the monitor image SG obtained in this manner may include many unnatural portions in appearance, the real scene (situation change) related to the distance data DL is reproduced in a condensed form.
【0029】ここでは、副走査方向に1ライン移動する
毎に撮像すると説明したが、測定スピードなどの条件を
考慮して数ライン置き毎としてもよい。また、各回の撮
像の時期は、1ラインの主走査の開始時点、終了時点、
又は走査途中時点のいずれでもよい。Here, it has been described that the image is taken every time one line moves in the sub-scanning direction. However, the image may be taken every few lines in consideration of conditions such as measurement speed. In addition, the timing of each image capturing includes a start time, an end time, and a main scan of one line.
Alternatively, it may be at any point during the scanning.
【0030】以上では、測定動作中の副走査方向移動を
基準タイミングとして撮像(厳密には撮像デバイス出力
の取り込み)を行うことで、合成時の領域抽出が簡単に
なるようにした。しかし、撮像タイミングを主走査又は
副走査と同期させる必要はない。撮像を走査と非同期と
する場合には、次の一連の動作を設定する。CPU61
は、データ転送コントローラ65に対して、動体モニタ
画像メモリ57によるワンショットの画像取り込みを命
令し、それと同時に現在の測定ポイント(ミラーの主走
査、副走査の位置)を示すデータを動体モニタ画像メモ
リ57へ送る。動体モニタ画像メモリ57は、撮像デー
タとともに測定ポイントデータも記録する。モニタ画像
SGの作成に際しては、測定ポイントデータを参照して
各フレームから必要な部分画像を抽出をして合成する。In the above, imaging (strictly speaking, taking in the output of an imaging device) is performed using the movement in the sub-scanning direction during the measurement operation as a reference timing, so that the region extraction at the time of synthesis is simplified. However, it is not necessary to synchronize the imaging timing with the main scan or the sub-scan. When imaging is asynchronous with scanning, the following series of operations is set. CPU 61
Commands the data transfer controller 65 to capture a one-shot image by the moving body monitor image memory 57, and at the same time, stores data indicating the current measurement point (the position of the main scanning and sub-scanning of the mirror) in the moving body monitor image memory. Send to 57. The moving body monitor image memory 57 records the measurement point data together with the imaging data. When creating the monitor image SG, a necessary partial image is extracted from each frame with reference to the measurement point data and synthesized.
【0031】図7はモニタにより表示される画面を示す
図である。例示においてモニタはタッチパネル形式であ
る。走査が終了した段階で、測定結果確認画面Q1が表
示される。測定結果確認画面Q1は、計4個の操作キー
91,92,93,94と画像表示領域95とから構成
される。ユーザーは、操作91,92によってモニタ画
像(合成画像)SG又は動画情報MGを表示対象として
指定する。指定に呼応して画像表示領域95に画像が表
示される。ユーザーは表示を見て測定状況を確認し、操
作キー93,94によって測定の適否の判断結果を入力
する。FIG. 7 is a diagram showing a screen displayed by the monitor. In the example, the monitor is of a touch panel type. When the scanning is completed, a measurement result confirmation screen Q1 is displayed. The measurement result confirmation screen Q1 is composed of a total of four operation keys 91, 92, 93, 94 and an image display area 95. The user designates the monitor image (synthesized image) SG or the moving image information MG as a display target by the operations 91 and 92. The image is displayed in the image display area 95 in response to the designation. The user checks the measurement status by looking at the display, and inputs the determination result of the appropriateness of the measurement using the operation keys 93 and 94.
【0032】図8は測定動作の概要を示すフローチャー
トである。CPU61は、入力手段70からの開始信号
の入力に呼応して、偏向ミラー31を走査開始位置に配
置する(#1,#2)。1ラインの走査を行う毎に測定
領域を撮像し、撮像データと測定データとを対応づけて
記録する(#3〜#6)。所定ライン数の走査が終了す
ると、上述の画面Q1を表示する測定結果確認処理を行
う(#7)。測定状況の了承を意味するOK操作が行わ
れると測定動作を終了し、キャンセル操作が行われると
再度の測定開始指示を待つ(#8)。この実施例におい
ては、ステップ#5では測定毎に撮像データを記録する
ようにしているが、複数回の測定毎に1回記録するよう
にしてもよい。望ましくは、上述のように副走査の動作
毎に記録する。FIG. 8 is a flowchart showing an outline of the measuring operation. The CPU 61 arranges the deflecting mirror 31 at the scanning start position in response to the input of the start signal from the input means 70 (# 1, # 2). Each time one line is scanned, the measurement area is imaged, and the image data and the measurement data are recorded in association with each other (# 3 to # 6). When the scanning of the predetermined number of lines is completed, a measurement result confirmation process for displaying the screen Q1 is performed (# 7). When an OK operation indicating that the measurement situation is approved is performed, the measurement operation is terminated, and when a cancel operation is performed, a measurement start instruction is waited for again (# 8). In this embodiment, in step # 5, the imaging data is recorded for each measurement, but may be recorded once for a plurality of measurements. Preferably, recording is performed for each sub-scan operation as described above.
【0033】図9は測定結果確認サブルーチンのフロー
チャートである。測定結果確認画面Q1において、操作
キー91がオンされると、複数のフレームFのそれぞれ
から必要な部分画像fを抽出して1フレームを再構成
し、得られたモニタ画像(合成画像)SGを表示する
(#71〜#73)。操作キー92がオンされると、動
画情報MGを再生し、それと並行してフレームどうしを
比較する移動体検出を行う(#74)。移動体検出を検
出した場合にはその旨をユーザーに知らせる警告表示を
行う(#75)。操作キー93又は操作キー94がオン
されるとメインフローへリターンする。FIG. 9 is a flowchart of a measurement result confirmation subroutine. When the operation key 91 is turned on on the measurement result confirmation screen Q1, a necessary partial image f is extracted from each of the plurality of frames F to reconstruct one frame, and the obtained monitor image (synthesized image) SG is displayed. It is displayed (# 71 to # 73). When the operation key 92 is turned on, the moving image information MG is reproduced, and in parallel with this, the moving object detection for comparing the frames is performed (# 74). When the detection of the moving object is detected, a warning display notifying the user of the detection is performed (# 75). When the operation key 93 or the operation key 94 is turned on, the process returns to the main flow.
【0034】以上の実施例では、パルス光の投射から受
光までの時間により距離測定を行う構成を例示したが、
測定方法はこれに限らない。ビームスポット光を投光
し、受光位置の検出が可能なセンサ(例えばPSD、C
CD、CMOSセンサ)を使用して三角測量法に基づく
距離測定を行う装置にも、本発明を適用することができ
る。投光系を有するいわゆるアクティブ方式に限定され
ず、例えばステレオ方式のようなパッシブ方式の距離測
定にも適用可能である。In the above-described embodiment, the configuration in which the distance is measured based on the time from the projection of the pulse light to the reception of the pulse light has been described.
The measuring method is not limited to this. A sensor that emits beam spot light and can detect the light receiving position (for example, PSD, C
The present invention can also be applied to a device that performs distance measurement based on a triangulation method using a CD or a CMOS sensor. The present invention is not limited to a so-called active method having a light projecting system, and can be applied to a passive distance measurement such as a stereo method.
【0035】[0035]
【発明の効果】請求項1乃至請求項7の発明によれば、
測定領域の状況変化を測定終了後に検証することができ
る。According to the first to seventh aspects of the present invention,
Changes in the situation of the measurement area can be verified after the measurement is completed.
【図1】本発明に係る3次元入力装置のブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram of a three-dimensional input device according to the present invention.
【図2】走査機構の構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of a scanning mechanism.
【図3】走査形態の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a scanning mode.
【図4】撮像光路の変形例の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a modified example of an imaging optical path.
【図5】本発明に係るモニタ撮像の概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram of monitor imaging according to the present invention.
【図6】モニタ画像合成の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of monitor image synthesis.
【図7】モニタにより表示される画面を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a screen displayed by a monitor.
【図8】測定動作の概要を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart illustrating an outline of a measurement operation.
【図9】測定結果確認サブルーチンのフローチャートで
ある。FIG. 9 is a flowchart of a measurement result confirmation subroutine.
1 3次元入力装置(距離測定装置) 30 走査機構(走査手段) 40 光学系(モニタ撮像手段) 61 CPU(コントローラ) 55 ディスプレイ 57 動体モニタ画像メモリ(メモリ) 58 合成回路(画像処理手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-dimensional input device (distance measuring device) 30 Scanning mechanism (scanning means) 40 Optical system (monitor imaging means) 61 CPU (controller) 55 Display 57 Moving object monitor image memory (memory) 58 Synthesis circuit (image processing means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 史也 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 近藤 尊司 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA06 AA07 FF04 FF09 FF12 FF33 GG06 HH04 JJ03 JJ18 LL05 LL13 LL26 LL46 LL62 MM16 NN08 QQ03 QQ13 QQ23 QQ24 QQ31 SS09 SS13 2F112 AD01 BA20 CA12 DA08 DA15 EA05 FA03 FA07 FA21 FA35 FA45 5J084 AA05 AD01 BA04 BA11 BA35 BB02 BB11 BB28 CA03 CA31 CA61 CA65 CA70 EA04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Fumiya Yagi 2-3-13 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Kondo Azuchi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka 2-3-1, Machi-cho, Osaka International Building Minolta Co., Ltd. F-term (reference) 2F065 AA06 AA07 FF04 FF09 FF12 FF33 GG06 HH04 JJ03 JJ18 LL05 LL13 LL26 LL46 LL62 MM16 NN08 QQ03 QQ13 QQ23 DAQ13 QQ12 DA09 BA09 EA05 FA03 FA07 FA21 FA35 FA45 5J084 AA05 AD01 BA04 BA11 BA35 BB02 BB11 BB28 CA03 CA31 CA61 CA65 CA70 EA04
Claims (7)
の測定方向のそれぞれにおける被測定物までの距離を測
定する距離測定装置であって、 走査の対象範囲である測定領域を撮像するモニタ撮像手
段と、 走査期間中に複数回の撮像を行うように前記モニタ撮像
手段を制御するコントローラとを備えたことを特徴とす
る距離測定装置。1. A distance measuring device having a scanning means for changing a measuring direction and measuring a distance to an object to be measured in each of a plurality of measuring directions, wherein an image of a measuring region which is a scanning target range is taken. A distance measuring apparatus comprising: a monitor imaging unit; and a controller that controls the monitor imaging unit so as to perform imaging a plurality of times during a scanning period.
画の周期で撮像を行う請求項1記載の距離測定装置。2. The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein said monitor image pickup means performs image pickup at a cycle of a full motion video.
の割合で周期的に撮像を行う請求項1記載の距離測定装
置。3. The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein said monitor image pickup means performs image pickup periodically at a rate of once for each main scan.
レーム分の撮像画像を記憶するメモリと、 記憶された複数フレーム分の撮像画像を撮像順に再生す
る表示手段とを有した請求項1記載の距離測定装置。4. The apparatus according to claim 1, further comprising a memory for storing a plurality of frames of captured images obtained by said monitor imaging unit, and a display unit for reproducing the stored plurality of frames of captured images in the order of capturing. Distance measuring device.
レーム分の撮像画像を記憶するメモリと、 記憶された複数フレーム分の撮像画像から走査期間を細
分化した期間毎にその期間の測定領域の状況を示す部分
画像を抽出し、抽出した複数の部分画像を合成する画像
処理手段と、 合成された画像を表示する表示手段とを有した請求項1
記載の距離測定装置。5. A memory for storing a plurality of frames of captured images obtained by said monitor image capturing means, and a measurement area for each period obtained by subdividing a scanning period from the stored plurality of frames of captured images. 2. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising: an image processing unit that extracts a partial image indicating a situation and combines the plurality of extracted partial images; and a display unit that displays the combined image.
The distance measuring device as described.
レーム分の撮像画像を記憶するメモリを有し、 複数フレーム分の撮像画像についてフレーム間の画像変
化の有無を検出し、画像変化が無い場合には、いずれか
1つのフレームの撮像画像を測定データと対応づけて記
録する請求項1記載の距離測定装置。6. A memory for storing captured images of a plurality of frames obtained by said monitor image capturing means, detecting presence / absence of an image change between frames for the captured images of a plurality of frames, and detecting no image change. 2. The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein a captured image of any one of the frames is recorded in association with measurement data.
物での反射光を受光することにより、複数の測定方向の
それぞれにおける被測定物までの距離を測定する請求項
1記載の距離測定装置。7. The distance to the object in each of a plurality of measurement directions is measured by projecting light and scanning the object while receiving light reflected by the object. Distance measuring device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36902899A JP2001183461A (en) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | Distance-measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP36902899A JP2001183461A (en) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | Distance-measuring device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001183461A true JP2001183461A (en) | 2001-07-06 |
Family
ID=18493379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP36902899A Pending JP2001183461A (en) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | Distance-measuring device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001183461A (en) |
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-
1999
- 1999-12-27 JP JP36902899A patent/JP2001183461A/en active Pending
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