(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物または対象物の大きさを計測するための光電子装置（１０）であって、
受光した光を画像データに変換するための受光素子（２０）と、
前記受光素子（２０）の前方に設けられている受光光学系（１６，１８）と、
画像データで構造物または対象物を識別し、前記構造物または対象物の画素数でのサイズを測定し、かつ、前記サイズを倍率に基づいて、とりわけメートル法での絶対的な長さ単位に換算するように構成されている評価ユニット（２２）であって、前記倍率を較正プロセスにおいて決めることができる、評価ユニット（２２）と
を有する装置（１０）において、
前記画像データ中のコード領域を見つけ出し、前記コード領域からコード情報を読み取り、前記較正プロセス時に前記倍率を較正コード（１００）のサイズから算出し、前記較正コードのコード情報が、前記較正コード（１００）の前記絶対的な長さ単位での大きさの表示を含み、前記較正コード（１００）から絶対的な幾何学形状情報を読み取り、画像データ中の較正コード（１００）の相対的な幾何学形状を絶対的な幾何学形状に変える変換規則を決めるように、前記評価ユニット（２２）が構成されている
ことを特徴とする装置（１０）。
【請求項２】
前記較正コード（１００）の読み取り時に、前記較正コード（１００）を較正コードとして認識できる識別子を調べるように、前記評価ユニット（２２）が構成されている請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項３】
前記較正プロセス時に、前記較正コード（１００）の角から角までのサイズを測定するように、前記評価ユニット（２２）が構成されている請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記倍率を決めるために、前記較正コード（１００）の誤りのない読み取りを用いるように、前記評価ユニット（２２）が構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置（１０）。
【請求項５】
前記変換規則を画像データ中のコードに適用し、これで変換されたコードが予想された絶対的な幾何学形状を有するか否かを調べることによって、誤った較正であると認識するように、前記評価ユニット（２２）が構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置（１０）。
【請求項６】
遠近法上の歪みを取り除いた画像を生成するために、前記変換規則を前記画像データの部分領域に適用するように、前記評価ユニット（２２）が構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置（１０）。
【請求項７】
前記装置（１０）が、カメラベースのコード読み取り器として構成されていて、その受光素子（２０）がマトリックス状画像センサまたはライン画像センサである請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置（１０）。
【請求項８】
補間または平均化によって、前記画像センサ（２０）のピクセル解像度よりも細かい解像度を有する画素を測定するように、前記評価ユニット（２２）が構成されている請求項７に記載の装置（１０）。
【請求項９】
１次元のコードおよび２次元のコード、とりわけ、多数のバー、長方形または正方形のモジュール単位からなるコードを復号するように、前記評価ユニット（２２）が構成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置（１０）。
【請求項１０】
読み取られるコードまたは検出される対象物までの距離を測定するために、とりわけ光伝播時間測定原理に基づく測距ユニットが設けられている請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置（１０）。
【請求項１１】
前記倍率と共に、前記較正プロセスにおいて前記較正コード（１００）が検出された時の較正読み取り距離を記憶するための記憶装置（２２）が設けられていて、前記較正読み取り距離を用いて、検出された構造物または対象物のサイズが、検出時の実際の距離に基づいて合わせられるように前記評価ユニット（２２）が構成されている請求項１０に記載の装置（１０）。
【請求項１２】
構造物または対象物の大きさを計測するための光電子装置（１０）を較正するための方法であって、受光した光から画像データを生成し、前記画像データで構造物または対象物を識別し、前記構造物または対象物の画素数でのサイズを測定し、前記サイズを倍率に基づいて、とりわけメートル法での絶対的な長さ単位に換算し、この際に、前記倍率を前記較正時に決める方法において、
そのコード情報が前記較正コード（１００）の絶対的な長さ単位での大きさの表示を含んでいる較正コード（１００）を検出し、前記較正コード（１００）のサイズは、一方では画素数で決められ、他方では前記大きさの表示の復号により決められ、これらから前記倍率が演算され、
前記較正コード（１００）から絶対的な幾何学形状情報が読み取られ、画像データ中の較正コード（１００）の相対的な幾何学形状を絶対的な幾何学形状に変える変換規則が決められる
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１ないし請求項１３の前提部に記載の、構造物または対象物の大きさを計測するための光電子装置および較正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物を光学的に計測するためには、検出システムまたはカメラシステムを較正せねばならない。そうすれば、任意の計測部分、対象物または線のサイズを画素数で測定し、その後、較正に基づいて、画素数をミリメートルなどの物理的単位に換算可能になる。一般に計測精度は高い方が望ましいので、較正も可能な限り正確であるべきである。
【０００３】
換算は、検出システムが、任意の数の画素を物理的単位に正しく割り当てることができる場合にのみ可能である。このためには、実際の計測状態に関する追加的な知識が必要であり、これが、較正を介して導き出され、検出システムに供給される。
【０００４】
しばしば、検出システムの光学系を介したモデルによるアプローチが用いられる。この種のモデルは、必然的に単純化されていて、許容誤差が累積される可能性もあり、その結果、大概このモデルは現実を十分に正確に反映していない。
【０００５】
較正にはしばしば特別なパターン（例えば、チェス盤型パターンなど）が採用される。この種のパターンは、正確に分割されねばならないが、その理由は、例えば角の点を正確に見つけることができなかった場合には、パターンの検出の正確性に関するフィードバックが存在しないので、較正がどの程度良好に行われたかが不明であるからである。さらに、検出システムは、パターンの部材の実際のサイズに関する追加的な情報を獲得せねばならない。
【０００６】
画像中に、ある尺度（例えば、マッチまたは目盛り）を設けることも知られている。これは大概、観察者用の視覚的な基準としてのみ利用され、較正用の自動的な換算のためには利用されない。この種の目盛りに基づいて較正が行われるようにするにしても、別の方法で、この目盛りがどのような絶対的な大きさを有するか、すなわち、マッチ１本の長さはいくらであるか、または、２つの目盛り区分間のメートル法での間隔はいくらであるかが、検出システムに伝えられねばならない。
【０００７】
計測という課題の他に、カメラは、コードの読み取りにも応用されている。この種のカメラベースのコード読み取り器は、いまだに広く普及しているバーコードスキャナーに取って代わりつつある。画像センサにより、対象物はその上にあるコードと共に撮影され、画像中でコード領域が特定され、復号される。カメラベースのコード読み取り器は、１次元のバーコード以外のコード様式（例えば、マトリックスコード（Matrixcode）のように２次元に構成され、より多くの情報を提供するコード様式）も問題なく処理することができる。
【０００８】
特許文献１からは、機械の保護のために、パラメータ化情報を有する光学的コードを検出することによって、光電子センサのパラメータ設定を行うことが公知である。しかし、このセンサは計測用に採用されるのではなく、パラメータ化情報は、物理的な長さに関するものではない。
【０００９】
特許文献２には、読み込まれた較正コードに基づいて調節が行われる手動操作用のコード読み取り器が記載されている。このコード読み取り器も、計測の応用には適していず、較正コードは物理的なサイズに関する情報を含んでいない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】DE 10 2005 003 254 B4
【特許文献２】US 2008/0143838 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、光学計測システムの較正を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、請求項１ないし１３に記載の、構造物または対象物の大きさを計測するための光電子装置および較正方法により達成される。この際、この解決方法は、較正目標物の絶対的なサイズに関する必要な情報を、較正目標物中に直接格納するという基本的な考えから出発する。このために、較正目標物として光学的コードが採用され、このコードを、コード読み取り器としても構成されている計測装置が読み取り、かつこれを復号する。これにより、一方では検出された画像データから得られる較正コードの画素数でのサイズを利用することができ、他方では、比較のために較正コード自体の中にコード化されたサイズの表示を読み取ることにより、得られた較正コードの絶対的な大きさを利用することができる。これから、適正な倍率を算出することができる。この倍率は、いくつの画素が、１ミリメートルなどの物理的な長さ単位に対応しているかを示す。この倍率により、後に、任意の構造物部材のサイズを画素数で検出し、（例えば、メートル法の）物理的長さ単位に変換することができる。特に計測するべき構造物は、コード自体またはそのモジュール（コードの個々のドットのような、コードの構成要素）の大きさであるが、なぜならば、これらのサイズの絶対的な単位での知識が、多くの応用において望まれているからである。
【００１３】
較正コードに含まれる大きさの表示に該当するのは、任意のサイズ、例えば、較正コードの幅、高さ、対角線または個々のモジュールの幅である。いずれのサイズがコード化されているのかに関しては、予め装置に通知しておくか、あるいは、この情報も較正コード中に含めておく。その後、較正に用いられるサイズを画素数で決めるための情報を含む構造物を、コード化されたサイズの表示に適合させるか、または適切な換算がなされる。
【００１４】
本発明の利点は、較正が顕著に簡素化され、同時にとりわけ正確である点である。したがって、例えば光学的なモデルを用いた較正の際に生じるような、不十分な較正の結果生じる計測の不正確さが回避される。較正コードがそれ自体のサイズの表示を含んでいて、この情報が、コード読み取り時に失われることなく伝達されるので、較正目標物の誤った情報または誤計測に基づく不正確な倍率が導き出されることがありえない。
【００１５】
好ましくは、較正コードの読み取り時に、較正コードをそれとして認識できる識別子を調べるように、評価ユニットが構成されている。これにより、確実に較正コードのみが較正に用いられるようになり、偶然の大きさ情報が較正に用いられることがなくなる。好適な実施形態では、識別子に基づいて認識された較正コードが較正を始動させることさえ可能である。自動較正に対応した装置が、この装置にとって有効な較正コードを認識するとすぐに、倍率が調べられまたは倍率が新たに演算される。
【００１６】
好ましくは、較正プロセス時に、較正コードの角から角までのサイズを測定するように、評価ユニットが構成されている。これに応じて、較正コード中に含まれる大きさの表示もこの（角から角の）サイズに関連付けられ、または、この大きさの表示がこれに応じて換算される。角と関連付けることは、とりわけ有用であるが、その理由は、これにより可能な限り大きな構造物を利用することができ、これにより、較正ないし倍率の決定がとりわけ正確になるからである。
【００１７】
好ましくは、倍率を決めるために、較正コードの誤りのない読み取りを用いるように、評価ユニットが構成されている。一連の画像が十分迅速に複数回読み取られる場合、誤りのない読み取りが選択され、場合によっては、較正コードの読み取りと共に較正も繰り返される。ここでの誤りのないとは、コード情報がそもそも検出可能であったということを意味するのみならず（これはいずれにせよ基本的な前提条件である）、較正コードが誤りなしに走査可能であったということを意味する。なぜならば、この場合には、画素数でのサイズも誤りなく検出されていて、例えば、較正コードの幅および高さを定める角の点が誤りなしに検出されているからである。誤りのない読み取りの基準として、リード・ソロモン訂正のような誤り訂正がコード内容を決めるために必要であったか否かを考慮することができる。このようにして、コード読み取りは、較正が成功したか否か、また、倍率が正確に決められたか否かに関する暗黙のフィードバックを与える。なぜならば、誤り訂正が必要ではない場合、画像分割およびコード領域の測定も成功していて、したがって、角の位置が正確に決められるからである。さもなければ、この前処理工程において、走査グリッドが最適な位置に設置されていず、誤り訂正ビットが使われるであろう。したがって、誤り訂正の必要性のないきれいな復号プロセスは、分割された角の点の正確さ、したがって、倍率および較正の全体としての正確さについての情報を与える。
【００１８】
好ましくは、較正コードから絶対的な幾何学形状情報を読み取り、画像データ中の較正コードの相対的な幾何学形状を絶対的な幾何学形状に変える変換規則を決めるように、評価ユニットが構成されている。遠近法上の歪みに基づき、一般には、較正コードは、２次元画像データ中で、その実際の幾何学形状が認識できるようには撮影されない。例えば、長方形の較正コードが台形に歪められる。しかし、絶対的な幾何学形状（すなわち長方形の形状）は、サイズと共に予めわかっているか、あるいは同様に較正コードから取り出される情報の一部である。したがって、較正コードの相対的な幾何学形状（すなわち、例えば、台形）を、その実際のまたは絶対的な幾何学形状（この場合では長方形）に変える変換を決めることが可能である。その後は、遠近法上の歪みを修正するための変換が利用でき、その結果、較正プロセスがコード読み取り器の方向付けに依存しないものとなる。これにより、歪みが差し引かれるので、その後に行われる計測の正確さが向上し、任意の空間角度の元での計測が可能になる。
【００１９】
好ましくは、変換規則を画像データ中のコードに適用し、これで変換されたコードが予想された絶対的な幾何学形状を有するか否かを調べることによって、誤った較正であると認識するように、評価ユニットが構成されている。較正プロセス後に、カメラの方向を故意にまたは意図せずに変えることがありえる。その後は、較正プロセス時に導き出された変換規則はもはや合わなくなる。これは、この変換規則をコードに適用させることにより、その予想された幾何学形状（例えば、長方形）が得られなくなることにより認識される。
【００２０】
好ましくは、遠近法上の歪みを取り除いた画像を生成するために、変換規則を画像データの部分領域に適用するように、評価ユニットが構成されている。これは、情報を可視化し、それにより復号の結果および計測結果を調べるのに役立ち、更には追加的な情報（例えば、画像の表題、復号されたコード情報または計測された長さなど）を画像中に挿入（フェードイン）することにより理解を助けることも可能にする。形式としては、構造化されたオーバーレイ形式（ＸＭＬなど）が使用可能である。この形式は、明確に定義された方法で表示されうるのみならず、ピクセルをこの追加情報で上書きせず、完全な画像情報を維持する。
【００２１】
好ましくは、この装置が、カメラベースのコード読み取り器として構成されていて、その受光素子がマトリックス状画像センサまたはライン画像センサである。この種のカメラベースのコード読み取り器は、様々な多数のコードを検出し、同時に光学的計測にも利用できる。
【００２２】
好ましくは、平均化または補間によって、画像センサのピクセル解像度よりも細かい解像度を有する画素を測定するように、評価ユニットが構成されている。この種のサブピクセル解像度により、画像センサの物理的な分解能を超えた正確な計測を達成することができる。
【００２３】
好ましくは、１次元のコードおよび２次元のコード、とりわけ、多数のバー、長方形または正方形のモジュール単位からなるコードを復号するように、評価ユニットが構成されている。１次元コードは、通常バーコードである。限定するのではないが、一般的な２次元コードのいくつかの例は、データマトリックス（DataMatrix）、ＱＲコード（登録商標）、アズテック（アステカ）コード（Aztec-Code）、ＰＤＦ４１７またはマクシコード（MaxiCode）である。
【００２４】
好ましくは、読み取られるコードまたは検出される対象物までの距離を測定するために、とりわけ光伝播時間測定原理に基づく測距ユニットが設けられている。この種の測距は、しばしば自動合焦（オートフォーカス）に採用される。これにより、同時に較正コードおよび計測すべき構造物を２次元画像データで検出するのみでなく、追加的に読み取り距離を３番目の次元として測定可能である。
【００２５】
有利な場合には、倍率と共に、較正プロセスにおいて較正コードが検出された時の較正読み取り距離を記憶するための記憶装置が設けられていて、較正読み取り距離を用いて、検出された構造物または対象物のサイズが、検出時の実際の距離に基づいて合わせられるように評価ユニットが構成されている。この倍率は、まず、較正コードの検出時の読み取り距離ないし焦点合わせに対してしか有効ではない。較正時に記憶された読み取り距離と、計測時の実際の読み取り距離から、適切な再スケーリングが可能であり、この結果、読み取り距離が制限されたり、読み取り距離の変更の際に計測誤りが入り込んだりすることがなくなる。
【００２６】
さらに、本発明による方法も同様に構成することができ、この際も同様の利点が示される。この種の有利な特徴は、独立請求項に続く従属請求項中で例示的かつ非限定的に説明されている。
【００２７】
本発明を、以下に、さらなる特徴および利点に関して、実施形態に基づいておよび添付の図面を参照して例示的にさらに詳細に説明する。図面中の各図は以下を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】カメラの概略断面図。
【図２】絶対的な長さ単位での計測のための較正方法を説明するための２次元コードおよびそのコード内容を示す図。
【図３】遠近法上の歪みの元で撮影された較正コードと、変換後の歪みのない長方形の較正コードを示す図。
【図４】変換規則を対象物の２つの点に適用する例を示す図。
【図５】カメラの位置や方向が変わったために新たな較正が必要になった場合の例を示す図。
【図６】対象物とその中で決められたサイズの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、カメラ１０の概略断面図である。このカメラは、一方では、構造物を計測するために用いられると同時に、カメラベースのコード読み取り器にもなる。というのは、このカメラはコードを検出し、その内容を読み取ることができるからである。本発明は、カメラの例で説明を行う。しかし、基本的には画像データを別の光学原理によって獲得することも考えられ、例えば読み取り光線を用いた走査により獲得することも考えられる。
【００３０】
カメラ１０は、読み取られるべきコード１４またはこれ以外の任意の対象物がある撮影領域１２を検出する。この撮影領域１２からの光線は、撮影レンズ系１６（この撮影レンズ系１６のうちで、撮影光学系として１つのレンズ１８のみを示す）により受光される。画像センサ２０は、例えば、１列またはマトリックス状に配置された多数のピクセル素子を備えたＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップであり、撮影領域１２の画像データを生成し、これを（全体として参照コード２２を記した）評価ユニットに転送する。撮影領域１２中にあるコード１４またはこれ以外の対象物をより良く検出するために、カメラ１０は不図示のアクティブ方式の光照射部を備えることも可能である。
【００３１】
評価ユニット２２は、１つまたは複数のデジタルチップ（例えば、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなど）上に実装されている。これを全体としてまたは部分的にカメラ１０の外側に設けることも可能である。図示しているのは、評価ユニット２２の物理的なモジュールではなく、機能的なモジュールであり、すなわち前処理ユニット２４、復号ユニット２６、較正ユニット２８および計測ユニット３０である。
【００３２】
前処理ユニット２４中では、例えばまず画像データのフィルタリング、平滑化、輝度の正規化、所定の領域への分断または２値化が行われる。加えて、関心の対象となる構造物が認識され、例えば個々の対象物、直線またはコード領域に分割される。
【００３３】
復号ユニット２６は、このように識別されたコード領域に含まれるコードを復号することができる、すなわち、コード中に含まれた情報を読み取ることができる。
【００３４】
較正ユニット２８は、カメラ１０を絶対的な物理的な長さ単位に較正するためのものである。この較正は、復号ユニット２６を用いた特別な較正コードの読み取りに基づくが、これに関しては以下に図２を参照してより詳細に説明を行う。
【００３５】
計測ユニット３０中では、対象物、線またはコードなどの構造物が計測されうる。サイズはまず画素数で測定される。様々な補間、平均化またはフィルタリング法により、しばしば画素が、画像センサ２０の物理的な解像度よりも細かい解像度を提供するサブピクセル解像度を達成することが可能である。予め較正ユニット２８中で決められ、かつ画素数の物理的な単位への換算を示す倍率により、サイズは、絶対的な単位系（例えばメートル法の単位系）に換算される。
【００３６】
カメラ１０の出力３２では、データが出力されうるが、それには、評価結果（読み取られたコード情報または絶対的な単位として導き出されたサイズなど）もあれば、様々な処理段階でのデータ（未加工の画像データ、前処理された画像データ、画素数でのサイズ、識別された対象物、まだ復号されていないコード画像データまたは倍率そのものなど）もある。
【００３７】
ここで図２を参照して、較正について説明する。図２は較正コード１００を示すが、ここでは単に例としてデータマトリックス（DataMatrix）コードを用いる。これ以外の任意のコードタイプも、復号ユニット２６がそのコードを読むことができる限り、同様に処理することが可能である。この種のコードは、しばしば多数のバー、長方形ないし正方形のモジュール単位からなる。より頑健性のあるコード読み取りのために、および、較正の品質に関するフィードバックを得るために、好ましくは、較正コードとして誤り訂正機構を備えたコードが利用される。
【００３８】
較正コード１００は、そのコード内容を通じて、物理的な世界に関する必要な知識、およびしたがって、画素数と絶対的な長さ単位との間の関連性、すなわち倍率をカメラ１０に伝える。したがって、較正コード１００は、コード情報として、それ自体に関する大きさの表示を、この場合にはメートル法の単位で有する。さらにこのコード情報が、較正コード１００を較正コードとして認識可能にするものであれば有利である。
【００３９】
図２の右側からわかるように、例として示された、復号ユニット２６の読み取り後の較正コード１００の内容は、「較正コード３ｃｍ」である。これにより、カメラ１０は、これが較正コードであり、この較正コード１００は絶対的な長さの単位で３ｃｍの大きさであることを知る。この際、この大きさの表示が幅に関連するとの取り決めが前提である。この点は、追加的に、コード内容を介して、例えばコード内容「較正コード、幅：３ｃｍ」としても伝えられうる。この幅というのは、大きさの表示の一例であるにすぎず、高さ、対角線、１つのコードモジュールの物理的なサイズおよび較正コード１００のこれ以外の識別可能な各サイズも用いることができる。
【００４０】
しかしながら、較正が、較正コード１００の可能な限り大きな構造物を介して行われると有利である。なぜならば、これにより倍率がとりわけ正確になるからである。このためには、好ましくは、幅、高さまたは対角線が適している。その上、コードの角の点は、前処理ユニット２４および復号ユニット２６により非常に正確に認識されるが、というのは、そうでなければ較正コード１００の読み取りがほとんど不可能だからである。較正コード１００の角の点が良好に定まったことを完全に確かめるには、例えばリード・ソロモン訂正のような誤り訂正ビットを用いる必要なしに、較正のために関連する角の点を決めると共に較正コード１００の検出ができたかを考慮することができる。訂正なしで検出された較正コード１００は、誤りなしに走査され、読み取られたものであるから、その角の点の位置、したがって角の点間の距離も信頼性を有している。
【００４１】
これらの角の点から、計測ユニット３０は、検出された較正コードの幅を画素数で測定する。図２の任意の例では、この幅の画素数は４１３個である。したがって、較正ユニット２８には、ここで４１３個の画素が３ｃｍに対応するとわかる。これらの双方の値の割合が、画素をメートル法での長さ単位に換算するために求められる倍率である。
【００４２】
具体的、例示的且つ好適な実施形態では、較正方法は以下のように進行する。まず、画像を設定しおよび焦点調整した後の自動セットアップモードで、較正コード１００を復号し、その識別子に基づいて、これを較正コードとして認識する。その後カメラ１０は較正モードに切り替えられる。
【００４３】
その後、較正コード１００の１つのコードモジュールのサイズが画素数で算出されるが、これは、全高および全幅を、うまく復号することができたコード様式からわかっている幅方向と高さ方向でのコードモジュールの数であるｎ×ｍで除算することにより算出される。この結果は、画像センサ２０の物理的なピクセルより小さくなる場合があり、したがってサブピクセル解像度を有する。この算出を、認識される様々なコードモジュールに関して繰り返して行い、平均化することも可能である。
【００４４】
較正コード１００は、この実施形態では、図２の例とは異なり、（全幅ではなく）ある１つのコードモジュールの大きさの表示を含む。あるいは、上述のように換算してもよい。画素とミリメートルとで１つのコードモジュールの大きさに関する情報があることにより、倍率を算出することができ、この倍率は、１つの画素が何ミリメートルであるか、またはこの逆を示す。
【００４５】
この倍率は同時に較正定数でもあるが、この倍率は好ましくは後に使用するために記憶される。計測ユニット３０は、この倍率を使用して、較正および自動セットアップ終了後のさらなる操作において、計測すべき構造物の画素数でのサイズを単純な乗算により絶対的なサイズに換算することができる。
【００４６】
倍率は、まず該倍率が測定された読み取り距離についてのみ有効となる。この読み取り距離は、付随する焦点設定の際に固定されることがよくある。適切な較正コード１００の生成は、較正コード１００のコード内容の構文を知っていれば、現場での計測応用においても非常に容易に可能となる。これにより、様々な読み取り距離について、大きな柔軟性が得られる。
【００４７】
カメラ１０に、例えば光伝播時間原理に基づく測距部を装備することも考えられる。これは、カメラ１０中の自動合焦ユニットに、いずれにせよしばしば用いられる。その場合、較正コード１００に基づいて倍率を決めた際の元の読み取り距離を記憶することができる。この元の読み取り距離と、計測時の実際の読み取り距離とに基づいて、計測ユニット３０は、再スケーリングを行うことができる。この再スケーリングには仮定が入っているので、適切な較正コード１００を用いた特別な再スケーリングのようには完全に正確ではないが、少なくともある枠内では調節可能な読み取り距離ないし計測距離が可能となりうる。
【００４８】
上で説明した計測は、カメラ１０があまり斜めの位置（傾斜）になっていない場合に機能する。すなわち別の表現をすると、カメラ１０の光軸と、読み取られるべきコード１４または計測されるべき対象物とが十分直交するように調整されている場合に、上で説明した計測は非常に正確に機能する。しかし、このようにカメラ１０を方向付けることは、必ずしも保証できず、逆に、例えば表面が輝いている場合には、あまり多くの光がカメラ１０中に反射し戻さないように、ある程度偏向させることが望ましくさえある場合もある。これにより、遠近法上の歪みが生じ、これが、計測の正確さに悪影響を与える。
【００４９】
図３の左側には、このような遠近法上の歪みの元で撮影された較正コード１００を示している。較正コード１００の周囲端１０２は、したがってもはや正方形または長方形ではなく、台形形状を有している。これにより計測は不正確になるが、この理由は、カメラ１０で撮影された像内部での位置に応じて測定値が変わるからである。したがって、ある実施形態では、遠近法上の歪みを修正することが行われる。
【００５０】
この点について、長方形の較正コード１００の例に基づいて説明をする。これ以外の幾何学的形状も同様に考えられうる。復号ユニット２６中のコード読み取りに基づいて、較正コード１００の４つの角の点の位置は、非常に正確にわかっている。他方、較正コード１００が実際にいずれの幾何学的形状を有しているかがわかっている。例えば、そのコードが長方形であり、幅に対する高さが所定の割合（縦横比）でなければならないのはわかっているので、この知識は予め与えられうる。あるいは、幾何学形状の情報を、コード内容（例えば「較正コード：長方形、幅３ｃｍ、高さ４ｃｍ」など）を介して伝達することも可能である。
【００５１】
したがって、歪められた較正コード１００の角の点を例えば実際のサイズがわかっている長方形の幾何学形状に変換する写像行列Ｍを介して、変換を演算することが可能である。この換算は、図３の右側の矢印により示唆されているが、この図中では、変換後の歪みのない長方形の較正コード１００が示されている。
【００５２】
変換には、原則的に、任意の正規化された座標系が目標座標系として考えられる。好ましくは、計測機能に適したメートル法の単位（例えば、１／１０ｍｍまたは１／１００ｍｍの単位）を有する直交座標系が用いられる。写像行列Ｍは、回転、平行移動および再スケーリングを含みうる遠近法上の変換である。較正コード１００の角の点またはこれ以外のよく目立つ点により決められた写像行列を用いて、その後引き続いて、任意のこれ以外の画素もメートル法の座標系に換算することができる。
【００５３】
図４は、例えば、この変換規則を、対象物１０４の２つの点（この２つの点間の距離が計測対象である）に適用することを示している。この変換は、この場合、ユークリッド距離を決める前に、歪みを修正する。変換では、図示した場合のように計測すべき距離を垂直に方向付ける必要は必ずしもない。変換後の２つの点間の距離は、いずれにせよ、歪みが修正されたメートル法での長さの値をもたらす。
【００５４】
較正プロセス時に一度決められた変換規則は、カメラ１０が読み取られるべきコード１４に対して、ないし計測されるべき対象物に対してその視点を保持している限りにおいて有効である。次に図５を用いて説明する実施形態では、カメラ１０が作動中に自動的に、新たな較正が必要であるか否かを認識する。新たな較正が必要な場合、例えば、対応する表示が行われ、または、切り替え出力が出される。
【００５５】
そのためには、カメラ１０が、対象物の計測のためにのみ採用されているのではなく、少なくとも繰り返しコード１４を読むことが前提となる。コードの絶対的な幾何学形状は、コードタイプ（例えば長方形状）に応じてわかっている。
【００５６】
図５は左側に、例として歪んで撮影された、台形形状の周囲端１０２を有するコード１４を示している。較正の結果から、このコード１４を長方形のコードにするように歪みを取り除く変換規則はわかっている。ところが、カメラ１０の位置の変更またはその方向付けを変更したため、または、光学系を変更したために、図５に示された状態では、この変換の出力結果は、もはや長方形ではなく、図５の右側に例示的に示された台形形状の周囲端となっている。これにより、カメラ１０は、記憶された較正がもはや有効ではないと結論づけることができる。
【００５７】
実用上では、この長方形に関して、変換されたコード領域１４の角の点における角度が少なくとも９０°の許容誤差内にあるか否かを調べればよい。この許容誤差の閾値は、計測課題の要件に合わせて選択することが可能である。閾値より大きな差異が認識されれば、カメラ１０は、これに対応する誤り通知を出力するか、または、新たに較正用の較正コード１００を示すようにとの要請を出力する。
【００５８】
カメラ１０は、さらに計測結果を出力し、この結果に、誤った較正によりその正確性が損なわれている可能性があるとの情報を追加することもできる。最後に撮影されたコード１４の変換後の幾何学形状の、長方形からのずれに基づいて、自動的にシステムを再スケーリングするように試みることもできる。しかし、この際、形状に関する仮定は正当な根拠となりうるものの、コード１４の未知である絶対的な大きさについては、正当な仮定を行うことはできないから、この再スケーリングは質が低く、したがって、較正コード１００を用いた新たな較正と比較すればやはり精度は低い。
【００５９】
較正コード１００を歪みのない較正コード１００に変える変換規則は、基本的には任意の画像部分に適用されうる。このようにして、例えば、遠近法上の歪みを取り除かれたグレースケール画像を生成することができる。さらに、ピクセルを、補間技術を介して、サブピクセル（例えば、１０×１０のサブピクセル）に解像することができる。これは、変換によるエイリアシングを軽減するためにも役立つ。メートル法での高解像度の計測画像またはその画像部分が生成される。この計測画像中には、所定の構造物を計測するための計測点、読み込まれたコード情報およびさらなる追加情報が挿入されうる。図６は、例として、対象物１４とその中で決められたメートル法でのサイズとを示す。この種の計測画像は、計測状態を迅速に視覚的に検出し、調べるのを助ける。これらの画像は、好ましくは、オーバーレイデータ（例えば、ＸＭＬデータ）として出力されるが、この場合、画像データおよび追加情報は、別々の構造物情報である。これにより、明確に一般的に読み取り可能な形態での追加情報が、画像データに関連付けられ、同時に、元の画像情報が完全に維持される。
【図１】
0005525636.tif 000002
【図２】
0005525636.tif 000003
【図３】
0005525636.tif 000004
【図４】
0005525636.tif 000005
【図５】
0005525636.tif 000006
【図６】
0005525636.tif 000007