近年急速に需要が拡大しているのは、画像処理技術を3次元に応用しようという動きです。その例として、部品の3次元位置姿勢を計測することで、ロボットによるバラ積みされた部品のピッキング（ビンピッキング）を実現したり、外観検査を延長して傷の高さを計測したり、半導体業界でもバンプの高さを計測するなど、その応用範囲は底知れません。
今回はHALCONの3次元画像処理機能をダイジェストで紹介します。

■ HALCONによる3次元画像処理機能

マシンビジョンソフトウエアとして3次元処理機能を標準で提供する、世界的に唯一の製品であるHALCONは、3次元画像処理に対していくつもの手法を提供しています。それは、ケースバイケースで実際の対象物や設備環境やアプリケーション内容に応じて最適な手法を選択する必要があるためです。

2次元のパターンマッチング技術を3次元に拡張した革新的な機能です。対象物の3次元CADモデル（DXF形式）から、自動的に各位置・姿勢におけるモデルを生成します。
3Dマッチングでは1台のカメラから物体の3次元位置・姿勢を取得することが可能となります。

対象物に既知の円あるいは矩形がある場合、取得した画像中から、円あるいは矩形状の部分を抽出し、変形度合いを元に対象物（対象物中の円・矩形）のカメラからの位置・姿勢情報が取得できます。

ステレオビジョンは、3次元画像処理としては、2台のカメラを利用する3次元計測手法として広く知られています。カメラ1とカメラ2で対象物の同じ位置を捉え、三角法によりその位置の高さを計測します。対象物の同じ位置の検出にはHALCONのグレイ値マッチングの機能が組み込まれています。この三角法の処理を全ピクセルに対して適用することで実現します。

光切断法はレーザーの反射光を利用する手法です。レーザーの反射光をプロファイルとして取得することで物体正面の高さ形状を復元することが可能です。

合焦点法では、カメラと対象物の距離を一定量ずつ変動させながら複数枚の画像を撮像し、焦点の合った部分のみを重ね合わせることで3次元形状を復元します。

HALCONは今回紹介した機能以外にも、フォトメトリックステレオや特徴点を利用した手法などを既に提供しています。
10年以上にわたって3次元処理機能に開発投資を継続した成果が今のHALCONを物語っています。まだまだ技術的な挑戦は始まったばかりであり、ロボット業界では安定しない照明条件や、複雑にバラ積みされたワークの認識、半導体業界では1um以下の高さ精度要求に加えて機構系も含めた200msという処理時間要求など、解決すべき課題は多くあります。そのような課題に対して国内のお客様数社と共同で研究開発を進めており、それらの成果もHALCON標準機能として次期バージョンにてリリースされます。
　　
今後10年間も継続して拡張し続けるHALCONの3次元画像処理機能を是非活用ください。

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