(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体物の表面を、前記立体物と所定距離離れた２か所以上の読取位置から画像情報として読み取る読取手段と、
立体物の表面上の複数領域に対し、位置情報を含む格子状のマークを表示させるマーク表示手段と、
前記読取手段により読み取った画像情報を記憶する記憶手段と、
前記マークの表示状態及び非表示状態における前記立体物の表面についての画像情報を、前記記憶手段に記憶させる画像読取制御手段と、
異なる読取位置における同一の対象領域の判別を前記マークに基づいて行い、該読取位置間の距離と、該読取位置から前記判別した対象領域を見込む角度とから、前記判別した対象領域の３次元位置情報を算出する算出手段と、
前記判別した対象領域に、前記マークの非表示状態における前記画像情報を関係付ける手段と、
を備えたことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項２】
前記マークに含まれる位置情報は、点または線の長短により符号化されたアドレス情報であることを特徴とする請求項１に記載の３次元測定装置。
【請求項３】
前記画像読取制御手段は、前記マークの表示状態では前記２か所以上の読取位置における読取手段により前記立体物の表面の画像情報を読み取らせ、前記マークの非表示状態では少なくとも１か所の読取位置における読取手段により前記立体物の表面の画像情報を読み取らせることを特徴とする請求項１又は２に記載の３次元測定装置。
【請求項４】
立体物の表面上の複数領域に対し、位置情報を含む格子状のマークを表示させるマーク表示手段と、
前記マークが表示された立体物の表面を、前記立体物と所定距離離れた２か所以上の読取位置から画像情報として読み取る読取手段と、
前記読取手段により読み取った画像情報を記憶する記憶手段と、
異なる読取位置においてそれぞれ読み取られ、記憶された画像情報における前記マークに基づいて、当該異なる読取位置における同一の対象領域を判別する判別手段と、
を備えたことを特徴とする３次元測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ等の光源により３次元立体物を測定する３次元測定装置の技術分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、３次元立体物の測定方法としては、受動法と能動法が挙げられる。
まず、受動法の代表例としては、複数台のカメラから得られた三角測量を適応して３次元位置を求める手法が挙げられる。この手法は、最初に、図１２に示すように、Ａ位置（０，０）において写した写真からθ１を求め、次に、Ｂ位置（Ｌ，０）から写した写真からθ２を求める。そして、物体の位置を（ｘ，ｙ）とすると、
ｔａｎ（９０−θ１）＝ｙ／ｘ、ｔａｎ（９０−θ２）＝ｙ／（Ｌ−ｘ）
となるから、これらの連立方程式を解くことで、ｘ，ｙを得ることができる。
【０００３】
また、能動法の代表例としては、レーザを照射して測定を行うスリット光投影法がある。この方法は、図１３に示すように、レーザー照射手段５０から線状のレーザーを回転ミラー５１に照射し、ミラーの角度を変えて物体５２上をスキャンし、一回ごとの撮像面５３のデータをとり、ミラーの角度とミラーの物体の位置とカメラの位置から三角法で物体の３次元情報を得ていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記複数台のカメラから得られた三角測量を適応して３次元位置を求める手法によれば、複数のカメラで得られた画像間で、同一画素を求めるということが極めて困難であり、正確な３次元情報を得ることができなかった。
【０００５】
また、スリット光投影法によれば、回転角の精度、撮影するデータの枚数、撮像面の精度等の制限が有り、精度の良い立体情報を得ることができなかった。
更に、いずれの方法を用いても、得られたデータにより構築された３次元構造にテキスチャーをマッピングする場合、３次元のデータ自体の信頼性と、データとテキスチャーのデータ相関のミスマッチがあり、精度が良く、しかも高精細でかつ短時間で測定することはできなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、前記問題点を解決し、短時間に高精細の立体情報を得ることのできる３次元測定装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の３次元測定装置は、前記課題を解決するために、立体物の表面を、前記立体物と所定距離離れた２か所以上の読取位置から画像情報として読み取る読取手段と、立体物の表面上の複数領域に対し、位置情報を含む格子状のマークを表示させるマーク表示手段と、前記読取手段により読み取った画像情報を記憶する記憶手段と、前記マークの表示状態及び非表示状態における前記立体物の表面についての画像情報を、前記記憶手段に記憶させる画像読取制御手段と、異なる読取位置における同一の対象領域の判別を前記マークに基づいて行い、該読取位置間の距離と、該読取位置から前記判別した対象領域を見込む角度とから、前記判別した対象領域の３次元位置情報を算出する算出手段と、前記判別した対象領域に、前記マークの非表示状態における前記画像情報を関係付ける手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の３次元測定装置によれば、マーク表示手段により被測定物たる立体物の表面上の複数領域に対し、位置情報を含む格子状のマークが表示されると、画像読取制御手段の制御により、該マークは、読取手段により前記立体物と所定距離離れた２か所以上の読取位置から画像情報として読み取られる。そして、マーク表示手段によるマーク表示が停止されると、画像読取制御手段の制御により、非表示状態における前記立体物の表面についての画像情報が前記読取手段により読み取られる。そして、算出手段により、異なる読取位置における同一の対象領域の判別が、前記マークに基づいて行われ、該読取位置間の距離と、該読取位置から前記判別した対象領域を見込む角度とから、前記判別した対象領域の３次元位置情報が算出される。そして、画像情報を関連付ける手段により、前記判別した対象領域に、前記マークの非表示状態における前記画像情報が関係付けられ、立体物の３次元測定が行われる。
【００１１】
請求項２に記載の３次元測定装置は、前記請求項１に記載の３次元測定装置において、前記マークに含まれる位置情報は、点または線の長短により符号化されたアドレス情報であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の３次元測定装置によれば、前記マーク表示手段により前記立体物表面に表示されるマークに含まれる位置情報は、点または線の長短により符号化されたアドレス情報なので、当該アドレス情報を一回表示させ、読み取らせるだけで、測定位置が確実に判別される。また前記点または線が立体物表面に描写されるため、立体物の立体形状情報が確実に得られる。
【００１３】
請求項３に記載の３次元測定装置は、請求項１又は２に記載の３次元測定装置において、前記画像読取制御手段は、前記マークの表示状態では前記２か所以上の読取位置における読取手段により前記立体物の表面の画像情報を読み取らせ、前記マークの非表示状態では少なくとも１か所の読取位置における読取手段により前記立体物の表面の画像情報を読み取らせることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の３次元測定装置によれば、前記画像読取制御手段により、マークの表示状態では前記２か所以上の読取点における読取手段により前記立体物の表面の画像情報が読み取られ、マークの非表示状態では少なくとも１か所の読取位置において読取手段により前記立体物の表面の画像情報が読み取られるので、３次元情報が高速に測定される。
【００１５】
請求項４に記載の３次元測定装置は、立体物の表面上の複数領域に対し、位置情報を含む格子状のマークを表示させるマーク表示手段と、前記マークが表示された立体物の表面を、前記立体物と所定距離離れた２か所以上の読取位置から画像情報として読み取る読取手段と、前記読取手段により読み取った画像情報を記憶する記憶手段と、異なる読取位置においてそれぞれ読み取られ、記憶された画像情報における前記マークに基づいて、当該異なる読取位置における同一の対象領域を判別する判別手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の３次元測定装置によれば、マーク表示手段により立体物の表面上の複数領域に対し、位置情報を含む格子状のマークが表示され、読取手段により前記マークが表示された立体物の表面が、前記立体物と所定距離離れた２か所以上の読取位置から画像情報として読み取られ、記憶手段により記憶される。そして、異なる読取位置においてそれぞれ読み取られ、記憶された画像情報における前記マークに基づいて、当該異なる読取位置における同一の対象領域が判別される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面の図１乃至図１１に基づいて説明する。まず、本発明の原理を図１に基づいて説明する。以下の説明においては、目盛り情報表示手段としてのレーザー照射手段１と、読取位置Ａから読取位置Ｂまで移動可能な読取手段としての撮像装置２とを備えた装置を用いる。
【００１８】
この装置において、レーザー照射手段１から、例えば格子状にレーザーが照射されると、その結果、被測定物４上には、図２に示すように格子状のレーザーマークが付くことになる。このレーザーマークはアドレスデータで変調されているため、格子線は通常のサイズで見ると１本の線であるが、図２の拡大部５に示すように、線の長短により符号化されたアドレス情報を表している。縦の線は列アドレスを、また、横の線は行のアドレスを示しており、所定のデータ長のアドレスが繰り返し描画されている。
【００１９】
このような格子を前記レーザー照射手段１により被測定物４の表面に表示させ、読取位置Ａ及び読取位置Ｂにて撮像装置２により当該表面を読み取り、読み取った画像情報を撮像装置２の画素に対応したメモリに記憶させる。次に、レーザー照射手段１によるレーザー格子の照射を止めた状態で、再び読取位置Ｂにて撮像装置２により被測定物４の画像を読み取る。
【００２０】
次に、メモリに記憶させた画像情報に基づいて、各格子線のアドレス値を解析し、解析の結果判明したアドレス値を各格子線が表されたメモリの各ドットに関連付ける。そして、メモリの各ドットの内、列アドレスと行アドレスの双方が関連付けられたドットは、列アドレスと行アドレスの交差する交点であり、当該交点が表されたドットを、列アドレスと行アドレスにより認識する。当該ドットは、メモリ上におけるアドレスが明かであるから、このような認識処理は、結局、メモリ上におけるアドレスにより特定できる対象画像領域を、レーザー格子で表された列アドレスと行アドレスにより認識することを意味する。
【００２１】
このような処理を、読取位置Ａと読取位置Ｂにおいて撮像装置２によって読み取った画像情報について行う。その結果、異なる読取位置Ａ及びＢにて読み取られ、異なるメモリ上のアドレスが付された同一の対象画像領域を、固有の列アドレスと行アドレスを持つ点として判別できることとなる。
【００２２】
また、メモリ上におけるアドレスが明かであれば、撮像装置２の被測定物４に対する位置関係から、当該対象画像領域に対する角度（図１におけるθ１，θ２）が明かになる。また、撮像装置２の互いの間隔も明かなので、結局、当該対象画像領域の３次元座標を三角法により求めることができる。
【００２３】
更に、当該対象画像領域に対応する被測定物４の表面情報は、レーザー格子の照射を止めた状態で、読取位置Ｂの撮像装置２で読み取った情報として記憶されているので、当該表面情報を前記対象画像領域に正確に当てはめることができる。
【００２４】
このようにして、本発明によれば、被測定物表面上の複数の領域における３次元座標を求め、また、各領域に対する表面情報を正確に当てはめることができる。
【００２５】
次に、本発明の具体的な実施形態の一例について説明する。まず、目盛り情報表示手段としてのレーザー照射手段１は、図３に示すように、ステッピングモータ６，８により回転自在に設けられたポリゴンミラー７，９と、レーザーダイオード１０と、変調器１１と、データ送出装置１２とから構成されている。このレーザー照射手段１では、ポリゴンミラー７はＣＰＵ１３からの一定間隔の指示により角度が可変とされ、ポリゴンミラー９は常に回転している。
【００２６】
図３にはレーザー照射手段１の内、行アドレス用の照射部のみの構成を示したが、本実施形態のレーザー照射手段１には、列アドレス用の照射部も備えられている。この列アドレス用の照射部は、前記ポリゴンミラー７に対応するポリゴンミラーの回転軸方向が前記ポリゴンミラー９のように縦向きであり、前記ポリゴンミラー９に対応するポリゴンミラーの回転軸方向が前記ポリゴンミラー７のように横向きとなっている。しかし、この他の構成は行アドレス用の照射部と同様なので、この列アドレス用の照射部については図示を省略する。
【００２７】
このようなレーザー照射手段１の行アドレス用の照射部から送出されるデータと、ポリゴンミラー７，９の角度は、予め設定された条件で動作するようにデータ送出装置１２のＣＰＵ１３により制御されており、ポリゴンミラー７がθ１’のときアドレスＬ１のデータが送出され、θ２’のときＬ２のデータが送出される。
【００２８】
なお、ここで「ポリゴンミラー７がθ１’のとき」とは、図４に示すように、ポリゴンミラー７による照射可能範囲において、照射可能端を基準位置とした時に当該基準位置に対して角度θ１’のレーザーを照射する場合を言う。
【００２９】
同様に、列アドレス用の照射部からは、θ１’の時のアドレスＣ１のデータが送出され、θ２’のときＣ２のデータが送出される。
これにより被測定物４には、アドレス情報が表されたレーザーの格子線が投影されることになる。
【００３０】
次に、このアドレス情報のデータ構造について詳しく説明する。データ送出装置１２のＲＯＭ１４には、予めアドレス情報が格納されており、図５（Ａ）に示すように、該アドレス情報はＣＰＵ１３からＦＩＦＯ１７を介して変調器１１に出力され、該変調器１１からアドレス信号Ｓａとして出力される。このアドレス信号Ｓａは例えば図５（Ｂ）に示すような信号である。
【００３１】
そして、変調器１１は前記アドレス信号Ｓａに基づいて変調信号Ｓｂをレーザーダイオード１０に対して出力する。この変調信号Ｓｂは、図５（Ｃ）のように、”１”のデータに対しては明るく、”０”に対しては少し暗くなるようにレーザーダイオード１０を駆動させる。ＯＮ／ＯＦＦのデータ列ではなく、図５（Ｃ）で示したように強弱のデータ列にすることにより、画像処理が非常に容易となる。なぜなら、１つの行あるいは列を特定する場合、線が連続であれば当該線の延びる方向を検索するのは容易であり、コンピュータによるアルゴリズムが容易になるからである。
【００３２】
また、このアドレス情報のデータ構造は、図５（Ｄ）に示すようになっており、シンクビットが８ビット、データビットが３２ビット、パリティビットが１６ビットである。このように、符合化理論によりパリティが付けられ、データの欠落にも耐えられる構成になっている。
【００３３】
このような構造のアドレス情報が、繰り返し一つの線上に埋め込まれており、例えば、撮像装置２が５０００×５０００画素の装置であった場合、１を２ドットで示すとすると、シンク、データビット、パリティビットを合わせ、５６ビットであるので、５０００／（２×５６）＝４４．６個の同一アドレスが１つの線上に繰り返し照射される。
【００３４】
次に、撮像装置２について説明する。本実施形態の撮像装置２は、図６に示すように、被測定物４からの反射光を集光させるための結像レンズ１７と、該結像レンズ１７による形成された像を読み取るためのＣＣＤラインセンサ１８と、該ＣＣＤラインセンサ１８の上下方向の位置を検出するポジションセンサ１９と、前記ＣＣＤラインセンサ１８を図示しない駆動機構により上下動させるモータ２０と、該モータ２０を駆動するドライバ２１と、該ドライバ２１を制御するＣＰＵ２２を備えている。また、前記ＣＣＤラインセンサ１８には、前記ＣＣＤラインセンサ１８を駆動し、読み取ったデータを記憶させるデータバッファを備えたＣＣＤドライバ２３が接続されており、該ＣＣＤドライバ２３も前記ＣＰＵ２２により制御されるようになっている。このような構成により、前記ＣＣＤラインセンサ１８により読み取られたデータは、ＣＣＤドライバ２３を介してメモリ２４に蓄積され、また、ＩＦ（インターフェース）２５を介して外部の機器へ出力可能となっている。
【００３５】
この記憶手段としてのメモリ２４は、少なくともＣＣＤラインセンサ１８による３画面分の画素数に対応するメモリ容量を有しており、格子が表示された状態における撮像装置２が読取位置Ａ及びＢにある場合の２画面と、格子の表示がされていない状態における読取位置Ｂにある場合の１画面の画像情報を記憶できる。
【００３６】
次に、本実施形態における３次元測定動作を図７乃至図１１に基づいて説明する。なお、以下の説明中におけるステップ符号は図７のフローチャートにおける各ステップに対応するものである。
【００３７】
まず、レーザー照射手段１により被測定物４に格子を表示させ（ステップＳ１）、撮像装置２により読取位置Ａで格子の読み取り処理を行い、レーザーが投影された被測定物４の１枚目の画像（以下、Ａ画面とする）をメモリ２４に取り込む（ステップＳ２）。次に、撮像装置２を予め判っている距離Ｌ離れた読取位置Ｂに移動させ、２枚目の画像（以下、Ｂ画面とする）をメモリ２４に取り込む（ステップＳ３）。次に、レーザーの照射を止め（ステップＳ４）、読取位置Ｂにある撮像装置２により、被測定物４の表面上に格子が無い状態で、３枚目の画像（以下、Ｃ画面とする）を読み取り、メモリ２４に取り込む（ステップＳ５）。
【００３８】
次に、Ａ画面から判別したレーザ格子によるアドレス情報（以下、照射アドレスとする）と、Ａ画面について予め判っているメモリ上のアドレス（以下、画素アドレスとする）とを関連付け（ステップＳ６）、次に、Ｂ画面の照射アドレスとＢ画面の画素アドレスとを関連付ける（ステップＳ７）。
【００３９】
これにより、例えば、図８（Ａ）に示すように、Ａ画面における画素Ｐ（画素アドレスは、読取位置Ａを（０，０）とした時、（Ｘａ，Ｙａ）で表されるものとする）と、図８（Ｂ）に示すようにＢ画面における画素Ｑ（画素アドレスは、読取位置Ｂを（０，０）とした時、（Ｘｂ，Ｙｂ）で表されるものとする）とを、同一の列アドレスと行アドレスを持つ格子の交点として判別することができる。また、画素Ｐ及び画素Ｑは、それぞれＡ画面とＢ画面における画素アドレス（Ｘａ，Ｙａ）及び（Ｘｂ，Ｙｂ）から、図８（Ｃ）に示す角度θｘ，θｘ’が明かであり、更に、読取位置Ａ及びＢの間隔Ｌも明かであるから、これらの角度θｘ，θｘ’及び間隔Ｌから三角法により３次元情報を得ることができる（ステップＳ８）。
【００４０】
次に、この３次元情報を、画素Ｑ（Ｘｂ，Ｙｂ）に対して関連付けると共に、Ｃ画面における画素Ｑ（Ｘｂ，Ｙｂ）のテクスチャーを、前記３次元情報の関連付けられた画素Ｑ（Ｘｂ，Ｙｂ）にはめ込む（ステップＳ９）。
【００４１】
このＣ画面の画像は読取位置Ｂで格子線なしの状態で取り込んでいる。即ち、Ｂ画面とＣ画面の画像は一致し、Ｃ画面の電子画像情報の各画素は、３次元立体情報が関連付けられたＢ画面の各画素と寸分の狂いもなく一致していることを意味している。つまり、３枚の画像を取り込み、自動的に処理するだけで、３次元の立体情報だけでなく、高精度のテクスチャーマッピングも可能にするシステムということができる。
【００４２】
次に、前記ステップＳ６及びステップＳ７の照射アドレスと画素アドレスの関連付け処理について説明する。
この関連付け処理は、図７（Ｂ）に示すように、まずＡ画面から列方向のラインを検出して列アドレスを判別し、更に当該ラインの表された画素に判別した列アドレスを関連付ける（ステップＳ１０）。次に、Ａ画面から行方向のラインを検出して行アドレスを判別し、更に当該ラインの表された画素に判別した行アドレスを関連付ける（ステップＳ１１）。その結果、Ａ画面の画素の内、列アドレスと行アドレスの双方が関連付けられた画素を交点として認識することができ（ステップＳ１２）、この作業を全ての格子の交点について行った後、上述のように三角法による３次元情報を得るのである。
【００４３】
次に、前記関連付け処理におけるアドレス判別方法について図９乃至図１１に基づいて説明する。なお、図１０は図７（Ｂ）に示すラインの検出処理（ステップＳ１０，１１）を詳しく説明したフローチャート、図１１は図１０における変換処理（ステップＳ２７，２９，３１）を詳しく説明したフローチャートであり、以下の説明におけるステップ符号は、図１０及び図１１の各ステップに対応している。
【００４４】
本実施形態においては、Ａ画面とＢ画面のそれぞれを、図９に示すような８×８ドットのブロック３０毎に解析し、アドレスの判別を行う。最初はこのブロック３０をＡ画面またはＢ画面の左端に設定し、このブロック３０の中央部４ドットで表されるエリアＤに格子のラインがあるか否かを判別する（ステップＳ２０）。
格子が無ければ（ステップＳ２０；ＮＯ）、ブロック３０を右側に移動し（ステップＳ２１）、格子の検索を続ける。そして、格子が無いまま画面端まで来たら（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、ブロック３０を１ブロック分だけ下げ、画面の左端に移動させ（ステップＳ２３）、格子の検出を続ける。
【００４５】
そして、エリアＤに格子のラインが存在する場合には（ステップＳ２０；ＹＥＳ）、エリアＤ及びその周囲のドットにおけるラインの描画パターンから、ラインの連続方向を検出する（ステップＳ２５）。例えば、図９に示す例では、エリアＤにおいて、右上と左下のドットにライン３１が存在するため、この方向に斜めにライン３１が連続することが判る。
【００４６】
次に、エリアＤにおけるライン３１のデータを取得して、以下連続方向において同様にデータ取得しながら当該データをデータ列に変換する変換処理を行う（ステップＳ２７）。この変換処理とは、図１１に示すように、まずエリアＤを連続方向に移動させ（ステップＳ４４）、その位置でデータを取得し（ステップＳ４５）、取得したデータを並べてデータ列に変換する（ステップＳ４６）処理である。
【００４７】
そして、このような変換処理をシンクビットが検出されるまで継続し（ステップＳ２８；ＮＯ）、シンクビットが検出された場合には（ステップＳ２８；ＹＥＳ）、アドレスデータを得るために変換処理を行う（ステップＳ２９）。これを全データ、即ち３２ビットのデータが得られるまで継続し（ステップＳ３０；ＮＯ）、全データの取得が終了した場合には（ステップＳ３０；ＹＥＳ）、次にパリティビットの取得のための変換処理を行う（ステップＳ３１）。これを全パリティビットが得られるまで継続し（ステップＳ３２；ＮＯ）、全パリティビットが得られたら（ステップＳ３２；ＹＥＳ）、訂正処理を行う（ステップＳ３３）。
【００４８】
エラー訂正は次式により行う。
【００４９】
【数１】
0003621215.tif 000002
このようにして得られたアドレスデータは、行アドレスについてはＬ０００，Ｌ００１，Ｌ００２、あるいは列アドレスについてはＣ０００，Ｃ００１，Ｃ００２のような内容となっており、一つの格子線には一つのアドレスデータが繰り返し割り振られている。アドレスの先頭データであるＬとＣは、例えばデータビットの先頭ビットを０または１とすることによって表すことができる。
【００５０】
そして、上述のように訂正したデータからアドレスを判別し（ステップＳ３４）、当該アドレスを有する格子線が表された各画素に、当該アドレスを割り当てる（ステップＳ３５）。
【００５１】
この処理を全ての列アドレスまたは行アドレスについて行うと、Ａ画面またはＢ画面の各画素には、列アドレスと行アドレスが対応して関連付けられることになり、列アドレスと行アドレスの双方が割り当てられたところが列アドレス線と行アドレス線の交点となる。
【００５２】
以上のような処理を、一つのラインが終了するまで行い（ステップＳ３６；ＮＯ）、一つのラインが終了したら（ステップＳ３６；ＹＥＳ）、次のラインを検出を開始する（ステップＳ２０）。
【００５３】
そして、以上のような処理を全画面について行ったところでラインの検出処理を終了する（ステップＳ２４；ＹＥＳ）。
なお、上述したような３次元位置情報の算出、画像読み取り制御、並びに３次元位置情報とテクスチャー情報との各画素に対する関連付けは、前記ＣＰＵ２２の制御により行われおり、前記ＣＰＵ２２は、算出手段、画像読取制御手段、画像情報の関連付け手段として機能している。
【００５４】
以上のように本発明によれば、電子式のスキャナーを使用し、固有のアドレス情報を物体の上に投影して、２箇所以上から画像情報を取り込むことで、コンピュータでの処理を容易にし、短時間で高精細の立体情報を得ることができ、かつ、同じ装置において、画像情報を取り込むことで、立体のデータと画像情報を正確に一致させることができ、精度の良いテクチャーマッピングも実現できる。
【００５５】
なお、本実施形態では、格子状にレーザーを照射させたが、２箇所で同じ場所を特定できれば良いので、格子である必然性はない。また、レーザーを変調し、格子上の光の強弱でアドレスを読むようにしたが、判別できるアドレスを照射することが目的であるので、他の方法、例えば数字を描画しても良い。
【００５６】
更に、レーザーを使用したシステムで説明したが、アドレスが判別できれば良いので、格子が写されたフィルム等を用い、物体の上に結像させても良い。
また、上述した実施形態では、撮像した被測定物の表面情報そのものをテクチャーマッピングする例について説明したが、当該表面情報以外の他の模様等を合成させることもできる。この場合には、当該模様等をデジタル画像処理することにより、前記被測定物の表面を精密かつ自在に装飾することができる。
【００５７】
また、上述した実施形態においては、読取手段としての撮像装置２を１つだけ設けた場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、複数の読取手段を備えるようにしても良い。例えば、上述した実施形態においては、前記読取位置Ａ及びＢのそれぞれに撮像装置を設けるようにしても良い。
【００５８】
【発明の効果】
請求項１に記載の３次元測定装置によれば、被測定物たる立体物の表面上の複数領域に位置情報を含む格子状のマークを表示させ、当該マークの表示状態と非表示状態における立体物の表面についての画像情報を前記立体物から所定距離離れた２箇所以上の位置で読み取って記憶させ、異なる読取位置における同一の対象領域の判別を前記マークに基づいて行い、該読取位置間の距離と、該読取位置から前記判別した対象領域を見込む角度とから、前記判別した対象領域の３次元位置情報を算出し、前記判別した対象領域に、前記マークの非表示状態における前記画像情報を関係付けるようにしたので、立体物の３次元情報を高精度にかつ高速に測定することができる。
【００６０】
請求項２に記載の３次元測定装置によれば、前記マーク表示手段により前記立体物表面に表示されるマークに含まれる位置情報は、点または線の長短により符号化されたアドレス情報なので、当該アドレス情報を一回表示させ、読み取らせるだけで、測定位置を容易かつ高精度に判別することができ、高精度な３次元情報の測定を行うことができる。また、前記点または線が立体物表面に描写されるため、立体物の立体形状情報を高精度に取得することができる。
【００６１】
請求項３に記載の３次元測定装置によれば、前記画像読取制御手段により、マークの表示状態では前記２か所以上の読取点における読取手段により前記立体物の表面の画像情報が読み取られ、マークの非表示状態では少なくとも１か所の読取位置において読取手段により前記立体物の表面の画像情報が読み取られるので、３次元情報を高速にかつ高精度に測定することができる。
【００６２】
請求項４に記載の３次元測定装置によれば、異なる読取位置においてそれぞれ読み取られ、記憶された画像情報における前記マークに基づいて、当該異なる読取位置における同一の対象領域が判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態において、本発明の原理を説明するためのブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるアドレス情報を示す拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態における目盛り表示手段の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるポリゴンミラーの照射角度を説明する平面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の一実施形態における目盛り表示手段による出力信号及びアドレス情報信号を説明するブロック、（Ｂ）は前記出力信号を示すタイミングチャート、（Ｃ）は前記アドレス情報信号を示すタイミングチャート、（Ｄ）は前記アドレス情報のデータ構造を示す構造図である。
【図６】本発明の一実施形態における読取手段の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態における３次元測定動作を示すフローチャートである。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施形態において、２つの異なる読取位置で読み取った画像情報の例を示す模式図、（Ｃ）は当該画像情報により３次元情報を取得する方法を説明する模式図である。
【図９】本発明の一実施形態におけるアドレス判別に用いるブロックを示す正面図である。
【図１０】本発明の一実施形態におけるアドレスラインの検出方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態におけるアドレスデータのデータ列への変換処理を示すフローチャートである。
【図１２】従来の三角法による３次元測定方法を説明する模式図である。
【図１３】従来のスリット露光法による３次元測定方法を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１…レーザー照射手段
２…撮像装置
４…被測定物
７，９…ポリゴンミラー
１２…データ送出装置
１８…ＣＣＤラインセンサ
２２…ＣＰＵ
２４…メモリ
【図１】
0003621215.tif 000003
【図２】
0003621215.tif 000004
【図３】
0003621215.tif 000005
【図４】
0003621215.tif 000006
【図５】
0003621215.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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