(57)【要約】【課題】対象物の複数のカメラ画像を記録して組み合わせて、対象物の３Ｄ座標を決定する、対象物を３Ｄデジタル化するための方法を改善する。【解決手段】対象物１を撮影した写真から対象物１の２Ｄ特徴点１１，１２，１３；２１，２２，２３を決定する。これら２Ｄ特徴点の３Ｄ座標を決定する。一の写真と別の写真との間で互いに対応する２Ｄ特徴点からなる２Ｄ点対応組３１，３２，３３を複数組決定する。これら２Ｄ点対応組の中から複数組の２Ｄ点対応組を選択して３Ｄ変換対象を決定する。該３Ｄ変換対象の品質を、２Ｄ特徴点の３Ｄ座標を参照して決定して、該３Ｄ変換対象の中から有効３Ｄ特徴点を決定する。その有効３Ｄ特徴点の３Ｄ座標を、対象物１のカメラ画像を組み合わせるために使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物（１）の複数のカメラ画像を記録して組み合わせて、前記対象物（１）の３Ｄ座標を決定する、対象物を３Ｄデジタル化するための方法であって、
前記対象物（１）を撮影した写真（５，６）から、前記対象物（１）の２Ｄ特徴点（１１，１２，１３；２１，２２，２３；１４，１５，１６，１７，１８；２４，２５，２６，２７，２８）を決定し、
前記２Ｄ特徴点の３Ｄ座標を決定し、
一の写真と別の写真との間で互いに対応する２Ｄ特徴点からなる２Ｄ点対応組（３１，３２，３３；３４，３５，３６，３７，３８）を複数組決定し、
前記決定した複数組の２Ｄ点対応組の中から複数組の２Ｄ点対応組を選択して３Ｄ変換対象を決定し、
前記３Ｄ変換対象の品質を、前記２Ｄ特徴点の前記３Ｄ座標を参照して決定して、該３Ｄ変換対象の中から有効３Ｄ特徴点を決定し、
前記有効３Ｄ特徴点の３Ｄ座標を、前記対象物の前記カメラ画像を組み合わせるために使用することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
各写真（５，６）において対象物領域を決定し、
前記対象物領域内の２Ｄ特徴点（１４，１５，１６，１７，１８；２４，２５，２６，２７，２８）を使用することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法において、
格納された前記２Ｄ特徴点、格納された前記３Ｄ特徴点、及び、格納された特徴ベクトルのうちの少なくとも１つを使用することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法において、
前記２Ｄ特徴点、前記３Ｄ特徴点、及び、特徴ベクトルのうちの少なくとも１つを、前記対象物のＣＡＤデータの描画から決定することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法において、
前記対象物のＣＡＤデータの描画から決定した、前記２Ｄ特徴点、前記３Ｄ特徴点、及び、特徴ベクトルのうちの少なくとも１つを使用することを特徴とする方法。
【請求項６】
対象物を３Ｄデジタル化する方法を実施するための装置であって、
前記対象物（１）に対して光パターン又はレーザ光パターンを投影するための投影機と、
前記対象物のカメラ画像を記録するための１つ又は複数のカメラと、
前記対象物の前記カメラ画像を組み合わせ、前記対象物の３Ｄ座標を決定するための手段と、
前記対象物の写真を作成するためのカメラと、
前記対象物の２Ｄ特徴点を決定し、かつ、前記対象物の前記２Ｄ特徴点の３Ｄ座標を決定し、かつ、一の写真と別の写真との間で互いに対応する２Ｄ特徴点からなる２Ｄ点対応組を複数組決定し、かつ、前記決定した複数組の２Ｄ点対応組の中から複数組の２Ｄ点対応組を選択して３Ｄ変換対象を決定し、かつ、前記３Ｄ変換対象の品質を、前記２Ｄ特徴点の３Ｄ座標を参照して決定し、かつ、有効３Ｄ特徴点を決定するための手段とを備えることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、
前記写真の対象物領域を決定するための手段を更に備えることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載の装置において、
前記２Ｄ特徴点、前記３Ｄ特徴点、及び、特徴ベクトルの少なくとも１つを格納するための記憶装置を更に備えることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１つに記載の装置において、
前記２Ｄ特徴点、前記３Ｄ特徴点、及び、特徴ベクトルを、前記対象物のＣＡＤデータの描画から決定するための手段を更に備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の複数のカメラ画像を記録して組み合わせて、対象物の３Ｄ（３次元）座標を決定する、対象物を３Ｄ（３次元）デジタル化するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物の３Ｄデジタル化において、多くの場合、対象物の複数のカメラ画像を記録する必要がある。隣接するカメラ画像は互いに重なり合っている。それゆえ、これらのカメラ画像を、特に照合処理によって組み合わせることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、対象物を３Ｄデジタル化するための前記の方法及び装置を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、この目的は、請求項１及び請求項６の特徴により達成される。
【０００５】
対象物の複数のカメラ画像を記録する。これらは、対象物の３Ｄ座標を決定するのに適したカメラ画像である。ストリップ投影方法、特に白色光ストリップ投影方法を適用することが特に可能である。しかしながら、レーザースキャナ方法、又は、対象物を３Ｄデジタル化することのできる何らかの他の方法を適用することも可能である。本発明を実施するために、対象物の３Ｄビューをカメラで記録するカメラベースの方法を特に使用することができる。
【０００６】
対象物を３Ｄデジタル化する方法を実施するための装置は、投影機と、１つ又は複数のカメラとを備えていてもよい。投影機及び１つ又は複数のカメラは、３Ｄセンサに一体化されていてもよい。投影機は、対象物に光パターン、特にストリップパターン、中でも白色光ストリップを投影するのに適するものであってもよい。しかしながら、投影機は、対象物にレーザ光パターン、特に１つ又は複数のレーザ線を投影するのに適するものであってもよい。
【０００７】
１つ又は複数のカメラによって、対象物の複数のカメラ画像を記録することができる。このカメラ画像は、異なる視点（視野、視野角）から記録される。カメラ画像は、対象物の様々な領域をカバーし、これらの領域は、一般的には互いに部分的に重なり合っている。様々なカメラ画像を、特に３Ｄ照合処理によって組み合わせることができる。このようにして、対象物の比較的大きな領域、又は、対象物の全表面をカバーすることができる。
【０００８】
対象物が十分な３Ｄ構造を有している場合、個々の重なり合うカメラ画像を、３Ｄ照合処理によって互いに整合させることができる。しかしながら、従来技術の方法では、この照合には、測定シーケンスにおける手動操作がさらに必要である。なぜなら、様々なカメラ画像における対応する３Ｄ点を、データ記録に手作業で印付けする必要があるからである。このことは、操作労力を増やし、対象物の３Ｄデジタル化の効率を下げてしまう。
【０００９】
本発明によれば、対象物の写真を撮影する。これらの写真から、対象物の２Ｄ特徴点を決定する。２Ｄ特徴点として、対象物の角、すなわち対象物の２つ以上の辺が交わる部分を特に使用してもよい。しかしながら、写真における、特徴的な周囲部分を有する他の点を、２Ｄ特徴点として使用することも可能である。２Ｄ特徴点は、自動的に、すなわち人が手動で操作せずに決定することができる。
【００１０】
各２Ｄ特徴点の決定のために、特徴ベクトルを決定してもよい。この特徴ベクトルは、２Ｄ特徴点の周囲部分における特性を含んでいてもよい。特定の変換に対して不変の、例えば平行移動に関して不変の特徴ベクトルを使用することが可能である。特に、写真における２Ｄ特徴点近傍の勾配ヒストグラム、すなわち、２Ｄ特徴点の２次元近傍の勾配ヒストグラムを、特徴ベクトルとして使用してもよい。
【００１１】
続いて、写真の２Ｄ特徴点の３Ｄ座標を決定する。この決定を、投影パターン（光パターン、ストリップパターン、白色光ストリップパターン、レーザ光パターン、１つ又は複数のレーザ線など）を併用して、対象物の１つ又は複数のカメラ画像に基づいて行ってもよい。特に、同じ視点から記録されたカメラ画像を使用してもよい。対象物の３Ｄ座標を決定するために白色光ストリップ投影を使用する場合、まず、対象物のカメラ画像を、例えば白色光ストリップパターンありで記録してもよい。続いて、又は、その前に、２Ｄ特徴点を決定することが可能な写真を、白色光ストリップなしで撮影してもよい。
【００１２】
一の写真と別の写真との間で互いに対応する２Ｄ特徴点からなる２Ｄ点対応組を複数組決定する。このようにして、一の写真の２Ｄ特徴点が、別の写真の対応する２Ｄ特徴点を含んでいるかどうかをチェックすることができる。２Ｄ点対応組を決定するために、特徴ベクトルを使用してもよい。特に、特徴ベクトルの定義（例えば、２次元近傍の勾配ヒストグラム）により特定の変換（例えば平行移動）に対して不変である特徴ベクトルを使用してもよい。特徴ベクトルの比較から、対応する特徴ベクトルを決定することができ、これにより、対応する２Ｄ特徴点を決定することができる。
【００１３】
続いて、前記決定した複数組の２Ｄ点対応組の中から複数組の２Ｄ点対応組を選択する。これら選択した２Ｄ点対応組の中から３Ｄ変換対象を決定する。前記２Ｄ点対応組の選択は、ランダムに行ってもよい。３組の２Ｄ点対応組を選択することが有利である。
【００１４】
前記３Ｄ変換対象の決定は、２Ｄ点対応組に基づいているので、適切な有効３Ｄ変換対象であるとみなすことはできない。したがって、決定した３Ｄ変換対象の品質を決定する。この決定は、３Ｄ変換対象における２Ｄ特徴点の３Ｄ座標を参照して行う。２Ｄ特徴点の３Ｄ座標は、対象物の３Ｄ座標を決定する機能を果たす、対象物のカメラ画像から決定されている。３Ｄ変換対象の品質を、対応する２Ｄ特徴点の３Ｄ座標の重なり品質、特に３次元ギャップから決定してもよい。この目的のために、対応する２Ｄ特徴点の３Ｄ座標間の距離を計算してもよい。あるいは、又は、それに加えて、重なり品質を決定するために、対応する２Ｄ特徴点の３Ｄ座標の３次元近傍を使用してもよい。前記距離、及び／又は、前記３次元近傍が特定の品質条件を満たす場合、特に、前記距離が所定距離よりも短い場合、及び／又は、対応する２Ｄ特徴点の前記３次元近傍間の偏差（ずれ）が所定偏差よりも小さい場合には、３Ｄ変換対象の品質が十分であるとみなすことができる。
【００１５】
前記３Ｄ変換対象の品質が十分である場合には、この３Ｄ変換対象（２Ｄ点対応組）を、有効３Ｄ変換対象とみなすことができ、この有効３Ｄ変換対象における２Ｄ特徴点を、有効３Ｄ特徴点とみなすことができる。そして、この有効３Ｄ特徴点の３Ｄ座標を、対象物のカメラ画像を組み合わせるために使用することができる。
【００１６】
逆に、３Ｄ変換対象の品質が十分でない場合には、前記方法を、２Ｄ点対応組を選択するステップから繰り返してもよい。つまり、他の２Ｄ点対応組を選択して、その選択した２Ｄ点対応組の中から３Ｄ変換対象を決定し、この決定した３Ｄ変換対象の品質を決定してもよい。これを、有効３Ｄ特徴点を決定できるまで数回繰り返してもよい。
【００１７】
本発明の方法の有利な改良は、下位請求項に記載されている。
【００１８】
各写真において対象物領域を決定し、この対象物領域内の２Ｄ特徴点を使用することが有利である。写真の対象物領域は、対象物の一部が表されている領域であって、背景の一部ではない。対象物領域内の２Ｄ特徴点を使用することにより、２Ｄ特徴点から決定される２Ｄ点対応組が、対象物表面にある特徴点に関するものである、ということが確実になる。
【００１９】
前記対象物領域は、カメラ画像によって、背景領域から区別することができる。特に、対象物の３Ｄ座標を決定する機能を果たすカメラ画像の作成中に得られるコントラスト画像を使用することができる。これらのコントラスト画像は、それによって決定される対象物の３Ｄ座標の測定データ品質を表すとともに、決定された３Ｄ座標が、対象物、すなわち対象物領域に属しているのか、又は、背景、すなわち背景領域に属しているのかを表す。このようにして、背景シーンを大幅にマスキングすることができ、対象物領域内の２Ｄ特徴点のみを使用する、ということを達成できる。これにより、有効３Ｄ変換対象を、より迅速に且つ品質的により良好に決定することができる。さらに、この方法では、環境照明やシーン背景などの存在し得る妨害の影響を良好になくすことができる。
【００２０】
他の有利な改良では、格納された前記２Ｄ特徴点、格納された前記３Ｄ特徴点、及び、格納された前記特徴ベクトルのうちの少なくとも１つを使用することを特徴とする。前記２Ｄ特徴点、及び／又は、前記３Ｄ特徴点、及び／又は、前記特徴ベクトルを、特徴点リストに格納することができる。このことは、複数の同一の対象物をデジタル化する必要のある場合に特に有利である。つまり、第１の完全な３Ｄデジタル化の完全な特徴点リストを格納し、後続の測定のための完全な特徴点リストとして使用することができる。よって、任意の順序で任意の視野角から続けて測定される全ての対象物をデジタル化することができる。先行の視点（視野角）に対する視点（視野角）の変化の制限は存在しなくなる。
【００２１】
他の有利な改良によれば、前記２Ｄ特徴点、前記３Ｄ特徴点、及び、前記特徴ベクトルのうちの少なくとも１つを、対象物のＣＡＤデータの描画から決定する。これは、対象物のＣＡＤデータの描画から決定した、前記２Ｄ特徴点、前記３Ｄ特徴点、及び、前記特徴ベクトルのうちの少なくとも１つを使用する場合に特に有利である。
【００２２】
本発明の方法は、対象物のＣＡＤデータが存在する場合に特に有利である。これらのＣＡＤデータの描画は、ある特定の視点からのＣＡＤデータの写実的表示と解釈される。対象物のＣＡＤデータモデルを、実写カメラと類似の撮像特性を有する仮想カメラによって、様々な視点から視覚的に観察することができ、描画されたオブジェクトビューから２Ｄ特徴点を得ることができる。次に、このようにして視覚的に得られた特徴点リストを使用して本方法を実施することができる。特徴点リストを、本方法を実施するために記憶装置に格納し、及び／又は、記憶装置から読み出すこともできる。
【００２３】
本発明に基づく、対象物を３Ｄデジタル化する方法を実施するための装置は、前記対象物（１）に対して光パターン又はレーザ光パターンを投影するための投影機と、前記対象物のカメラ画像を記録するための１つ又は複数のカメラと、前記対象物の前記カメラ画像を組み合わせ、前記対象物の３Ｄ座標を決定するための手段と、前記対象物の写真を作成するためのカメラと、前記対象物の２Ｄ特徴点を決定し、かつ、前記対象物の前記２Ｄ特徴点の３Ｄ座標を決定し、かつ、一の写真と別の写真との間で互いに対応する２Ｄ特徴点からなる２Ｄ点対応組を複数組決定し、かつ、前記決定した複数組の２Ｄ点対応組の中から複数組の２Ｄ点対応組を選択して３Ｄ変換対象を決定し、かつ、前記３Ｄ変換対象の品質を、前記２Ｄ特徴点の３Ｄ座標を参照して決定し、かつ、有効３Ｄ特徴点を決定するための手段とを備える。
【００２４】
前記装置は、前記写真の対象物領域を決定するための手段を更に備えることが有利である。
【００２５】
他の有利な改良によれば、前記装置は、前記２Ｄ特徴点、前記３Ｄ特徴点、及び、前記特徴ベクトルの少なくとも１つを格納するための記憶装置を更に備える。
【００２６】
他の有利な改良では、前記２Ｄ特徴点、前記３Ｄ特徴点、及び、特徴ベクトルを、前記対象物のＣＡＤデータの描画から決定するための手段を更に備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】対象物を３Ｄデジタル化する方法を実施するための装置を示す図である。
【図２】２Ｄ特徴点を含む対象物の２つの写真を示す図である。
【図３Ａ】本発明の方法のフローチャートである。
【図３Ｂ】本発明の方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の一実施形態を、添付の図を参照して以下に詳しく説明する。
【００２９】
図１は、対象物１を３Ｄデジタル化する方法を実施するための装置の一実施形態を示す。この装置は、カメラと白色光ストリップ投影機とを有するセンサ２を備えている。
【００３０】
本方法の実施中に、センサ２は、最初は、３で表される位置にある。この位置において、対象物１の第１カメラ画像を記録する。このカメラ画像を記録する際、対象物１に白色光ストリップを照射する。このカメラ画像は、対象物１の３Ｄ座標を決定する機能を果たす。このために、様々な方法を採用することができる。特に、対象物１の３Ｄ座標を単一のカメラ画像から決定することができる空間位相シフト方法を採用してもよい。しかしながら、対象物１の３Ｄ座標を決定するために複数の、特に３つ又は４つのカメラ画像を記録する時間ベースの位相シフト方法を採用してもよい。
【００３１】
さらに、対象物１の写真５を、センサ２は同じ位置のまま、センサ２のカメラで撮影する。この写真を撮影する際は、対象物１に白色光ストリップを照らさない。
【００３２】
続いて、センサ２を、図１では参照番号４を付した別な位置へ移動させる。この位置において、対象物１の別なカメラ画像を記録する。このカメラ画像から、対象物１の３Ｄ座標が決定される。このカメラ画像を記録する際、センサ２の投影機によって対象物１に白色光ストリップを投影する。前記のように、対象物の３Ｄ座標をカメラ画像によって決定することができる。しかしながら、特に時間ベースの位相シフト方法を採用する場合、対象物１の複数のカメラ画像を記録し、複数のカメラ画像から対象物１の３Ｄ座標を決定することもできる。センサ２が位置４にある間に、白色光ストリップを対象物１に投影せずに対象物１の写真６を撮影する。
【００３３】
センサ２が位置３にある場合に得られる１つ又は複数のカメラ画像と写真５とは、対象物１の図１の左に示す領域をカバーしている。センサ２が位置４にある場合、１つ又は複数のカメラ画像と写真６とは、対象物１の右側領域をカバーしている。対象物１のこれらの領域は互いに部分的に重なり合っている。
【００３４】
対象物１の写真５，６から、複数の２Ｄ特徴点を決定する。対象物１の左側部分をカバーする写真５から、特徴点１１，１２，１３を決定する。これらの特徴点は、対象物１の角に、すなわち、２つの辺が交わる点にある。
【００３５】
対象物１の右側部分をカバーする写真６から、２Ｄ特徴点２１，２２，２３を決定する。これらの２Ｄ特徴点も、対象物１の角にある。
【００３６】
続いて、２Ｄ特徴点１１，１２，１３；２１，２２，２３の３Ｄ座標を決定する。３Ｄ座標は、対象物１のカメラ画像から決定される。
【００３７】
さらに、左側写真５と右側写真６との間で互いに対応する２Ｄ特徴点１１，２１；１２，２２；１３，２３からなる２Ｄ点対応組３１，３２，３３を複数組決定する。これらの２Ｄ点対応組３１，３２，３３を、図１に破線で示す。
【００３８】
続いて、前記決定した複数組の２Ｄ点対応組３１，３２，３３の中から複数組の２Ｄ点対応組を選択する。図１では、３組の２Ｄ点対応組３１，３２，３３を選択する。これらの２Ｄ点対応組の中から３Ｄ変換対象（ここでは、２Ｄ点対応組３１，３２，３３）を決定する。
【００３９】
次いで、前記３Ｄ変換対象の品質を、該３Ｄ変換対象における２Ｄ特徴点の変換された３Ｄ座標を参照して決定（測定）する。ここでは、この３Ｄ変換対象の品質の決定には、２Ｄ特徴点１１，２１；１２，２２；１３，２３の３Ｄ座標が適用される。
【００４０】
前記決定した３Ｄ変換対象の品質に基づいて、有効３Ｄ特徴点を決定する。図１において、２Ｄ点対応組３１，３２，３３に属する３Ｄ変換対象は、有効３Ｄ変換対象である、すなわち、十分な品質の３Ｄ変換対象である。この有効３Ｄ変換対象から、有効３Ｄ特徴点を決定することができる。
【００４１】
続いて、有効３Ｄ特徴点の３Ｄ座標を使用して、対象物１の左右のカメラ画像を組み合わせる。この組み合わせは、３Ｄ照合処理によって行われる。このようにして、図１に示すように、対象物１を正しく組み合わせることができる。
【００４２】
図２は別な対象物を示す。この対象物の第１写真５は、ある特定の視点から写されたものであり、第２写真６は別の視点から写されたものである。写真５，６によってカバーされる対象物の領域は、互いに部分的に重なり合っている。
【００４３】
写真５に、決定された多数の２Ｄ特徴点、例えば、２Ｄ特徴点１４，１５，１６，１７，１８が表されている。写真６には、多数の２Ｄ特徴点のうち２Ｄ特徴点２４，２５，２６，２７，２８が表されている。
【００４４】
２Ｄ特徴点１４，２４；１５，２５；１６，２６：１７，２７；１８，２８は、２Ｄ点対応組３４，３５，３６，３７，３８にそれぞれ含まれる。
【００４５】
これらの２Ｄ点対応組から３組の２Ｄ点対応組をランダムに選択する。これら選択した３組の２Ｄ点対応組から、３Ｄ変換対象を決定する。続いて、この３Ｄ変換対象の品質を、該３Ｄ変換対象における２Ｄ特徴点の３Ｄ座標を参照して決定（測定）する。この品質が十分である場合、これら３Ｄ変換対象の中から有効３Ｄ特徴点を決定し、有効３Ｄ特徴点の３Ｄ座標を使用して、写真５，６に属するカメラ画像を組み合わせる。品質が十分でない場合、前記３組の他の２Ｄ点対応組を選択して３Ｄ変換対象を決定し、その品質を決定する。有効３Ｄ変換対象が得られるまで、このシーケンスをその都度他の３組の２Ｄ点対応組で繰り返してもよい。
【００４６】
図３Ａ及び図３Ｂは、対象物を３Ｄデジタル化するための方法のフローチャートをそれぞれ示す。
【００４７】
第１ステップ４１において、対象物の表面の３Ｄ測定を実施する。この３Ｄ測定では、対象物の３Ｄ座標を決定するために、対象物の１つ又は複数のカメラ画像を記録する。１つ又は複数のカメラ画像は、ある特定の視点から記録する。１つ又は複数のカメラ画像から、対象物の一部が記録される。これらは、対象物の３Ｄ座標を決定することができる１つ又は複数のカメラ画像である。
【００４８】
ステップ４２において、１つ又は複数のカメラ画像をマスキングする。すなわち、不要な背景情報を排除する。このステップにおいて、１つ又は複数のカメラ画像の対象物領域を決定する。
【００４９】
ステップ４３において、２Ｄ特徴点を計算する。
【００５０】
ステップ４４において、２Ｄ特徴点の３Ｄ座標を決定する。
【００５１】
ステップ４４′において、特徴点リストを記憶装置に格納する。この特徴点リストは、全ての計算された２Ｄ特徴点と、全ての２Ｄ特徴点の３Ｄ座標とを含む。
【００５２】
続いて、カメラを別な視点にして、ステップ４１から４４′を繰り返す。このカメラ視点では、対象物の別な部分領域をカバーする。なお、この別な部分領域は、対象物の既にカバーした部分領域に部分的に重なり合う領域のことである。
【００５３】
続いて、ステップ４５（図３Ｂ）を実施して、現在の写真、つまり第２写真の特徴点リストをリストＡとして使用する。
【００５４】
続くステップ４６において、特徴点リストを、先の写真の全ての特徴点から作成するか、又は、記憶装置から取り出してリストＢとして使用する。
【００５５】
ステップ４７において、リストＡとリストＢとの間で２Ｄ点対応組を決定する。互いに対応関係にある、リストＡ及びリストＢの特徴点は、リストＡ’及びリストＢ’として作成され、場合によっては格納される。リストＡ’における特徴点の数｜Ａ’｜は、リストＢ’における特徴点の数｜Ｂ’｜に等しい。
【００５６】
ステップ４８において、リストＡ’及びリストＢ’における特徴点の数が少なくとも３つであるかどうかをチェックする。少なくとも３つなければ、ステップ５４において、事前アライメントの自動決定が不可であると示される。この場合、３Ｄ変換対象を、２Ｄ点対応組から決定することはできない。
【００５７】
リストＡ’及びリストＢ’における特徴点の数が少なくとも３つであれば、チェックステップ４８の後に、ステップ４９を実施する。このステップ４９において、リストＡ’から３つの特徴点をランダムに選択する。これら３つの特徴点は、３組の２Ｄ点対応組に属し、これら３つの特徴点から、３Ｄ変換対象を決定する。この３Ｄ変換対象に基づいて、２Ｄ特徴点の３Ｄ座標を決定する。３Ｄ変換対象は、リストＡ’から選択した２Ｄ特徴点の３Ｄ位置の画像を、リストＢ’における当該２Ｄ点対応組の２Ｄ特徴点において形成する。
【００５８】
ステップ５０において、決定された３Ｄ変換対象の品質を測定する。この測定は、３Ｄ変換対象における２Ｄ特徴点の変換された３Ｄ座標の３次元ギャップ、つまり先のデータ記録に関して変換されたデータ記録の３Ｄギャップの評価を参照して行われる。
【００５９】
ステップ５１において、この品質が十分かどうかをチェックする。品質が十分であれば、ステップ５２において、有効な事前アライメントが見出されたと示される。決定した３Ｄ変換対象を使用して、特に３Ｄ照合処理によってカメラ画像を組み合わせることができる。
【００６０】
その後、処理はステップ４１（図３Ａ）へ続いてもよい。
【００６１】
逆に、ステップ５１において３Ｄ変換の品質が十分でないと示されたならば、ステップ５３において、試験の最大数に達したかどうかをチェックする。達していなければ、ステップ４９を再び実施し、ステップ４９において、３つの他の特徴点をランダムに選択する。
【００６２】
逆に、試験の最大数に達していれば、ステップ５４において、事前アライメントの自動決定が不可であると示される。
【００６３】
本発明により、カメラ画像の３Ｄ照合を自動的に実施することができ、ユーザの操作が不要となる方法及び装置が提供される。さらに、本発明は、ユーザの操作が少なくとも明らかに低減されるように実現され得る。特に、３Ｄスキャナの各オブジェクトビューによって対象物の１つ又は複数の追加写真を撮影することができるように、処理を実行することができる。このため、３Ｄセンサのカメラを使用してもよい。対象物デジタル化に必要なストリップ画像カメラ画像に加えて、１つ又は複数の追加写真を、ストリップ照明なしで撮影してもよい。これらの写真から、対象物の２Ｄ特徴点を計算することができる。特徴点として、特に、形状の端部又はコントラスト端部などの対象物の顕著な点を使用してもよい。
【００６４】
一般的に、オブジェクトビューをあまり変更しない場合には、３Ｄ変換対象の品質はより良好となる。有効３Ｄ変換対象を決定できないならば、有効３Ｄ変換対象を得るためのオブジェクトビューの変更を少なくして、本発明の方法を再び実施してもよい。あるいは、又は、それに加えて、様々なオブジェクトビューの間の可視領域の重なりをより大きくして、本発明の方法を実施してもよい。
【００６５】
３Ｄ変換対象の品質が十分でない場合には、さらに、形状的な対応関係を印付けすることによって、事前アライメントを手動で行うことができる。
【００６６】
複数の２Ｄ特徴点を、対象物の３Ｄ座標を決定するためのカメラ画像の作成をも行うカメラによって撮影した複数の写真から決定してもよい。しかしながら、別個のカメラの写真から２Ｄ特徴点を決定することも可能である。３Ｄデジタル化の前又は後に、対象物の一連の写真を、別個のカメラで生成することができ、対象物の２Ｄ特徴点を、これらの写真から計算することができる。このようにして得られた特徴点リストを、続いて使用することができる。特徴点リストを、３Ｄデジタル化を開始する前に測定プログラムへロードしてもよい。
【００６７】
対象物が３Ｄデジタル化に不十分な構造を有している場合、２Ｄマークによって、例えば、マーカーペンなどによって付けることのできるランダムパターンによって、処理に必要な表面構造を作成することができる。
【００６８】
センサ位置と測定体積とを３Ｄ空間において実況で示すことができる。決定された特徴点を使用して、対象物に対して相対的なセンサ位置を決定することができる。対象物及び／又はセンサの位置決定のための視覚的補助をユーザに提供するために、前記センサ位置情報によって、測定対象物に関するセンサ位置及び測定体積を、データ取得ソフトウエアにおいてリアルタイムベースで視覚化することができる。このことは、特に、ラフで迅速な３Ｄ事前測定によって行える。
【符号の説明】
【００６９】
１    対象物
２    センサ
５，６    写真
１１，１２，１３    ２Ｄ特徴点
２１，２２，２３    ２Ｄ特徴点
１４，１５，１６，１７，１８    ２Ｄ特徴点
２４，２５，２６，２７，２８    ２Ｄ特徴点
３１，３２，３３    ２Ｄ点対応組
３４，３５，３６，３７，３８    ２Ｄ点対応組
【図１】
2010014718.tif 000003
【図２】
2010014718.tif 000004
【図３Ａ】
2010014718.tif 000005
【図３Ｂ】
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