(57)【要約】【課題】三次元形状を測定する三次元測定の作業性を改善できる技術を提供する。【解決手段】複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第１領域に第１検出光および第２検出光を時間的に順次に投光する検出光投光手段と、検出光投光手段からの投光によって照明された第１領域の画像を撮影する画像撮影手段と、第１検出光が投光されたときの画像に基づいて第１領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する形状取得手段と、第２検出光が投光されたときの前記画像に基づいて第１領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第１位置データを取得する位置取得手段と、前記第１位置データに基づいて、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第１位置指示光を前記対象物に向けて投光する指示光投光手段を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元形状を測定する三次元測定システムであって、
複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第１領域に第１検出光および第２検出光を時間的に順次に投光する検出光投光手段と、
前記検出光投光手段からの投光によって照明された前記第１領域の画像を撮影する画像撮影手段と、
前記第１検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記第１領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する形状取得手段と、
前記第２検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記複数の識別点のうち前記第１領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第１位置データを取得する位置取得手段と、
前記第１位置データに基づいて、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第１位置指示光を前記対象物に向けて投光する指示光投光手段と、
を備えることを特徴とする三次元測定システム。
【請求項２】
三次元形状を測定する三次元測定システムであって、
複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第１領域に第１検出光および第２検出光を時間的に順次に投光する検出光投光手段と、
前記検出光投光手段からの投光によって照明された前記第１領域の画像を撮影する画像撮影手段と、
前記第１検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記第１領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する形状取得手段と、
前記第２検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記複数の識別点のうち前記第１領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第１位置データを取得する位置取得手段と、
前記第１領域と互いに重なる部分に３以上の識別点を有する前記対象物の第２領域に設けられた、前記複数の識別点のうちの複数の参照識別点のそれぞれの位置を表現した既存の第２位置データの座標系を基準座標系として、前記第１位置データを前記基準座標系で表現された第３位置データに座標変換する変換手段と、
前記３以上の識別点が、前記複数の参照識別点のうち前記３以上の識別点以外の識別点と、時間的および形態的の少なくとも一方において異なる態様で照らされるように、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第１位置指示光および前記複数の参照識別点のそれぞれ位置を示す第２位置指示光を、それぞれ前記第３位置データおよび前記第２位置データに基づいて前記対象物に向けて投光する指示光投光手段と、
を備えることを特徴とする三次元測定システム。
【請求項３】
請求項１に記載された三次元測定システムであって、
前記位置取得手段は、前記第１位置データにおける前記複数の着目識別点の位置についてそれぞれ各信頼度を取得する信頼度取得手段を備え、
前記第１位置指示光は、前記各信頼度のそれぞれに応じた態様で投光されることを特徴とする三次元測定システム。
【請求項４】
請求項１に記載された三次元測定システムであって、
前記位置取得手段は、前記複数の着目識別点のそれぞれの各形態情報を取得する形態情報取得手段を備え、
前記第１位置指示光は、前記各形態情報のそれぞれに応じた態様で投光されることを特徴とする三次元測定システム。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載された三次元測定システムであって、
前記画像撮影手段は、前記第１領域を包含する領域をそれぞれ各撮影領域とする複数の各撮影手段を備えることを特徴とする三次元測定システム。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載された三次元測定システムであって、
前記第２検出光と、前記第１位置指示光とは時間的に交互に投光されることを特徴とする三次元測定システム。
【請求項７】
請求項１または請求項２に記載された三次元測定システムであって、
前記第２検出光と、前記第１位置指示光とは異なる色彩で投光されることを特徴とする三次元測定システム。
【請求項８】
三次元形状を測定する三次元測定方法であって、
複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第１領域に第１検出光および第２検出光を時間的に順次に投光する工程と、
前記検出光投光手段からの投光によって照明された前記第１領域の画像を撮影する工程と、
前記第１検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記第１領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する工程と、
前記第２検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記複数の識別点のうち前記第１領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第１位置データを取得する工程と、
前記第１位置データに基づいて、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第１位置指示光を前記対象物に向けて投光する工程と、
を有することを特徴とする三次元測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の全体的な三次元形状を表す形状データを生成する三次元測定システムおよび三次元測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工業製品の検査の１つとして、ＣＡＤデータなどの設計データに基づいて作成された工業製品の部品の三次元形状を計測し、計測された三次元形状とＣＡＤデータとをコンピュータを用いて比較することによって、その部品が、設計データに対して所定の公差内の形状誤差で作成されたものであるか否かを調べるＣＡＴ（Computer-Aided Testing）が行われている。
【０００３】
ＣＡＴに用いられる三次元形状の測定は、しばしば、物体表面上の多くの点の三次元座標を短時間に非接触で測定することができる光学式の三次元デジタイザ（「三次元測定システム」、「三次元測定機」などとも称する）を用いた三次元測定（三次元計測）によって行われる。
【０００４】
光学式の三次元デジタイザには光を投影する光投影法を用いた能動型、光投影を行わないステレオ画像法などを用いる受動型、およびそれらを組み合わせた能動受動型などがある。
【０００５】
例えば、ステレオ画像法を用いる三次元デジタイザでは、複数のカメラを用いて互いに異なる複数の方向から測定対象物を撮影し、得られた複数の画像から三角測量の原理によって、測定対象物上の各点の三次元座標を算出する三次元測定を行う。
【０００６】
また、光投影法を用いる三次元デジタイザは、測定対象物に対して投射装置から検出光を投射し、測定対象物からの反射光をカメラの撮像素子で受光する。検出光としてスリット光を用いたものがスリット光投影法（光切断法ともいう）である。スリット光投影法では、スリット光を偏向して測定対象物を光学的に走査し、測定対象物の表面形状に基づくスリット光の変形の程度から、三角測量の原理によって測定対象物上の各点の三次元座標を算出する三次元測定を行う。なお、これら各点の三次元座標の集合を「三次元形状データ」または「形状データ」などと称する。
【０００７】
このように、三次元デジタイザは、そのカメラおよび投射装置などに面している対象物の形状のみを測定することが可能であり、三次元デジタイザに面していない側の対象物表面の形状は測定することができない。また、三次元デジタイザが三次元測定することができる範囲は、カメラ間などの基線長、カメラの画角および被写界深度などによって定められる所定の立体的な範囲（「測定範囲」とも称する）によっても制限されており、測定範囲の大きさが対象物よりも小さいこともしばしばある。
【０００８】
このため、部品の全体的（全周的）な形状をＣＡＴによる検査対象として測定するためには、部品に対して三次元デジタイザの位置や姿勢を変えることにより、異なる複数の方向から複数回の三次元測定を行い、得られた複数の三次元形状データが、部品についての全体的な三次元形状を表すように、各三次元形状データが表す三次元形状の位置および姿勢を示す配置（「形状配置」とも称する）をそれぞれ調整することによって、部品の全体的な形状を表すＣＡＴ用の形状データを生成する必要がある。
【０００９】
なお、このような複数の三次元形状データについての各形状配置の調整は、それら複数の三次元形状データについての複数の三次元形状をそれぞれ本来あるべき形状配置に合わせる調整であることから「配置合わせ」または、「位置合わせ」などとも称される。
【００１０】
配置合わせの手法の１つに、マーカに基づく配置合わせ方法がある。
【００１１】
マーカに基づく配置合わせ方法は、複数のマーカが設けられた対象物に対して、対象物上で測定範囲が重複するように、対象物に対して異なる複数の方向から複数回の三次元測定を行って各測定範囲の三次元形状を表す三次元形状データを取得し、対象物上で互いに重複部分を有する２つの測定範囲の重複部分に存在する３以上の複数のマーカの三次元座標（「マーカ三次元位置」とも称する）を２つの測定範囲についてそれぞれ求め、これら３以上の複数の三次元位置の各形状データ間での対応関係に基づいて、２つの測定範囲についての各形状データの配置合わせを行う手法である（特許文献１など）。
【００１２】
特許文献１においては、回転台に載置された測定対象物の周囲に４以上のマーカを配置し、複数の回転角度において測定対象物と各マーカとを１の測定動作で測定して、各回転角度における対象物の三次元形状を表す三次元形状データと、各マーカの三次元位置とを取得し、取得された各マーカの三次元位置に基づいて三次元形状データ間の座標変換を行うための座標変換情報を求め、各回転角度における三次元形状データの配置合わせを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第３９２８２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１の三次元測定装置は、形状データ取得用の三次元測定と、マーカの三次元位置を求めるための測定とが１の測定動作において行われ、求められたマーカの三次元位置に基づいて取得された三次元形状データの配置合わせが試みるだけであって、三次元測定を効率よく行うために必要な、効率のよい測定範囲の設定を補助する機能を備えていない。このため、測定作業の作業効率を上げることができないといった問題がある。
【００１５】
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、対象物の三次元形状を測定する三次元測定の作業性を改善できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、三次元形状を測定する三次元測定システムであって、複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第１領域に第１検出光および第２検出光を時間的に順次に投光する検出光投光手段と、前記検出光投光手段からの投光によって照明された前記第１領域の画像を撮影する画像撮影手段と、前記第１検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記第１領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する形状取得手段と、前記第２検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記複数の識別点のうち前記第１領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第１位置データを取得する位置取得手段と、前記第１位置データに基づいて、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第１位置指示光を前記対象物に向けて投光する指示光投光手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２の発明は、三次元形状を測定する三次元測定システムであって、複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第１領域に第１検出光および第２検出光を時間的に順次に投光する検出光投光手段と、前記検出光投光手段からの投光によって照明された前記第１領域の画像を撮影する画像撮影手段と、前記第１検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記第１領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する形状取得手段と、前記第２検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記複数の識別点のうち前記第１領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第１位置データを取得する位置取得手段と、前記第１領域と互いに重なる部分に３以上の識別点を有する前記対象物の第２領域に設けられた、前記複数の識別点のうちの複数の参照識別点のそれぞれの位置を表現した既存の第２位置データの座標系を基準座標系として、前記第１位置データを前記基準座標系で表現された第３位置データに座標変換する変換手段と、前記３以上の識別点が、前記複数の参照識別点のうち前記３以上の識別点以外の識別点と、時間的および形態的の少なくとも一方において異なる態様で照らされるように、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第１位置指示光および前記複数の参照識別点のそれぞれ位置を示す第２位置指示光を、それぞれ前記第３位置データおよび前記第２位置データに基づいて前記対象物に向けて投光する指示光投光手段と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載された三次元測定システムであって、前記位置取得手段は、前記第１位置データにおける前記複数の着目識別点の位置についてそれぞれ各信頼度を取得する信頼度取得手段を備え、前記第１位置指示光は、前記各信頼度のそれぞれに応じた態様で投光されることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項４の発明は、請求項１に記載された三次元測定システムであって、前記位置取得手段は、前記複数の着目識別点のそれぞれの各形態情報を取得する形態情報取得手段を備え、前記第１位置指示光は、前記各形態情報のそれぞれに応じた態様で投光されることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項５の発明は、請求項１または請求項２に記載された三次元測定システムであって、前記画像撮影手段は、前記第１領域を包含する領域をそれぞれ各撮影領域とする複数の各撮影手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項６の発明は、請求項１または請求項２に記載された三次元測定システムであって、前記第２検出光と、前記第１位置指示光とは時間的に交互に投光されることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項７の発明は、請求項１または請求項２に記載された三次元測定システムであって、前記第２検出光と、前記第１位置指示光とは異なる色彩で投光されることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項８の発明は、三次元形状を測定する三次元測定方法であって、複数の識別点が設けられた対象物の三次元形状のうち第１領域に第１検出光および第２検出光を時間的に順次に投光する工程と、前記検出光投光手段からの投光によって照明された前記第１領域の画像を撮影する工程と、前記第１検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記第１領域の三次元形状を表現した三次元形状データを取得する工程と、前記第２検出光が投光されたときの前記画像に基づいて前記複数の識別点のうち前記第１領域に設けられた複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第１位置データを取得する工程と、前記第１位置データに基づいて、前記複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第１位置指示光を前記対象物に向けて投光する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に係る発明によれば、第２検出光が対象物の第１領域に投光されたときの画像に基づいて第１領域における複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第１位置データが求められ、第１位置データに基づいて、複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第１位置指示光が対象物に向けて投光されるので、第１領域が所望の測定範囲となっているか否か、および、配置合わせに必要な個数の識別点が三次元測定システムによって認識されているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、対象物に設けられた識別点と第１位置指示光との相互関係として対象物上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【００２５】
また、請求項２に係る発明によれば、対象物の第１領域における複数の着目識別点のそれぞれの位置を表現した第１位置データが、第２領域における複数の参照識別点のそれぞれの位置を表現した既存の第２位置データの座標系で表された第３位置データに変換されて、第１領域と第２領域にある３以上の識別点が、複数の参照識別点のうち該３以上の識別点以外の識別点と、時間的および形態的の少なくとも一方において異なる態様で照らされるように、複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第１位置指示光および複数の参照識別点のそれぞれ位置を示す第２位置指示光が、それぞれ第３位置データおよび第２位置データに基づいて対象物に向けて投光されるので、第１領域が所望の測定範囲となっているか否か、および、着目識別点と参照識別点との対応関係が正しく求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、対象物に設けられた識別点、第１位置指示光および第２位置指示光の相互関係として対象物上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【００２６】
また、請求項３に係る発明によれば、複数の着目識別点のそれぞれの位置を示す第１位置指示光が、複数の着目識別点の位置それぞれについての各信頼度に応じた態様で対象物に向けて投光されるので、測定範囲の適否判断に有益な着目識別点の位置取得の信頼度に関する情報を対象物上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【００２７】
また、請求項４の発明によれば、着目識別点と参照識別点との対応関係が正しく求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、複数の着目識別点の各形態と、複数の着目識別点のそれぞれ位置を示す第１位置指示光の態様との相互関係として対象物上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【００２８】
また、請求項６の発明によれば、各着目識別点の検出に用いられる第２検出光と、検出された各着目識別点の位置を示す第１位置指示光とが時間的に交互に投光されるので、第１領域が変動する場合であっても第１領域が所望の測定範囲となっているか否か、および、配置合わせに必要な個数の識別点が三次元測定システムによって認識されているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、対象物に設けられた識別点と第１位置指示光との相互関係として対象物上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【００２９】
また、請求項７の発明によれば、各着目識別点の検出に用いられる第２検出光と、検出された各着目識別点の位置を示す第１位置指示光とが異なる色彩で投光されるので、第２検出光と第１位置指示光とが共に投光される場合であっても、第１領域が所望の測定範囲となっているか否か、および、配置合わせに必要な個数の識別点が三次元測定システムによって認識されているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、対象物に設けられた識別点と第１位置指示光との相互関係として対象物上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施形態に係る三次元測定システムの構成を例示する図である。
【図２】実施形態に係る三次元測定システムの機能構成を例示するブロック図である。
【図３】画像撮影部の機能ブロック図を例示する図である。
【図４】画像撮影部の機能ブロック図を例示する図である。
【図５】マーカ位置指示光を投光するための指示光画像の取得を説明する図である。
【図６】マーカ位置指示光を投光するための指示光画像の取得を説明する図である。
【図７】測定済みの参照マーカに対する新たな測定範囲の設定を例示する図である。
【図８】着目マーカと測定済みの参照マーカとの対応関係を例示する図である。
【図９】着目マーカの第３位置データと参照マーカの第２位置データとが基準座標系で表示された様子を示す図である。
【図１０】着目マーカに投光されたマーカ位置指示光の例を示す図である。
【図１１】参照マーカに投光されたマーカ位置指示光の例を示す図である。
【図１２】着目マーカと参照マーカとに投光されたマーカ位置指示光の例を示す図である。
【図１３】着目マーカと参照マーカとに投光されたマーカ位置指示光の例を示す図である。
【図１４】誤った対応関係に基づいたマーカ位置指示光の例を示す図である。
【図１５】誤った対応関係に基づいたマーカ位置指示光の例を示す図である。
【図１６】測定動作の概要を示すフローチャートを例示する図である。
【図１７】測定動作の概要を示すフローチャートを例示する図である。
【図１８】変形例に係る三次元測定システムの構成を例示する図である。
【図１９】変形例に係る三次元測定システムの機能ブロック図を例示する図である。
【図２０】マーカ位置指示光を投光するための指示光画像の取得を説明する図である。
【図２１】誤った対応関係に基づいたマーカ位置指示光の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
＜実施形態について：＞
［三次元測定システム５００Ａ：］
図１は、実施形態に係る三次元測定システム５００Ａの構成を例示する図であり、図２は、実施形態に係る三次元測定システム５００Ａを構成する各部の機能構成を例示するブロック図である。図２には、各機能部とともに、各機能部間で授受される主な情報が記載されている。また、制御信号などについての記載は省略されている。
【００３２】
図１および図２に示される三次元測定システム５００Ａは、処理装置１００Ａ、三次元デジタイザ３０Ａおよび測定スタンド３２を主に備えて構成される。
【００３３】
また、三次元デジタイザ３０Ａは、指示光投光部２１Ａ（図２）および測定部１０Ａ（図２）を主に備えて構成される。
【００３４】
三次元測定システム５００Ａは、複数のマーカＴＭが設けられた対象物５０に設定される測定領域ｎ１の三次元形状を三次元デジタイザ３０Ａを用いて測定し、この三次元形状を表現する三次元形状データ（「形状データ」とも称する）を取得する。
【００３５】
対象物５０には、測定範囲ｎ１と互いに重なる部分を有し、既に形状データが取得されている他の範囲があり、該他の範囲に設けられている複数のマーカについては、各マーカの位置を表す三次元座標も既に求められている。
【００３６】
三次元測定システム５００Ａは、測定範囲ｎ１と該他の範囲とを包含する範囲についての対象物５０の三次元形状が所定の範囲内の精度で再現されるように、測定領域ｎ１について取得した形状データを、他の範囲の形状データに対して配置合わせする処理を処理装置１００Ａによって行う。
【００３７】
なお、該他の範囲は、既に形状データが取得されていることから「測定済み範囲」とも称される。
【００３８】
この配置合わせは、複数のマーカＴＭのうち、測定範囲ｎ１と該他の範囲との互いに重なる部分に貼付されている、同一直線上にない３以上のマーカに基づいて行われ、本出願においては、この配置合わせを「マーカに基づく配置あわせ」と称する。
【００３９】
なお、本出願において、単に「３以上のマーカ」というときは、「同一直線上にない３以上のマーカ」を意味している。また、本出願においては、対象物５０に貼付された各マーカを「識別点」とも称し、マーカの中心など各マーカの位置を代表的に表すマーカ上の点の三次元座標を「マーカ三次元位置」または、単に「マーカ位置」とも称する。
【００４０】
また、本出願においては、複数のマーカのそれぞれについてのマーカ三次元位置（マーカ位置）から主に構成されるデータを「マーカ位置データ」とも称する。
【００４１】
マーカに基づく配置合わせにおいては、測定範囲ｎ１と該他の範囲のそれぞれにおける該３以上のマーカの対応関係に基づいて、測定範囲ｎ１の該３以上のマーカの各マーカ三次元位置を、該他の範囲の該３以上のマーカの各マーカ三次元位置にそれぞれ変換する座標変換情報が求められ、この座標変換情報を用いて、各範囲の形状データ間の配置合わせが行われる。
【００４２】
本出願においては、対象物５０上の測定範囲ｎ１に設けられた複数のマーカを「着目マーカ」とも称し、上述した他の範囲に設けられた複数のマーカであって所定の基準座標系でのマーカ位置が既に求められているマーカを「参照マーカ」とも称し、また、測定範囲ｎ１と該他の範囲との重なり部分にある３以上のマーカを３以上の「共通マーカ」とも称する。すなわち、３以上の共通マーカは、着目マーカでもあり、参照マーカでもある。
【００４３】
マーカとしては、例えば、白色等の三次元デジタイザ３０Ａが測定可能な色彩が施された円形シールや、白色等の円形シールの上に所定幅の黒色のリングが描かれたものなどが採用される。
【００４４】
各マーカの形態（形状、色彩、模様など）は、各マーカ間で同じであっても良いし、各マーカ間で重複を許して異なっても良い。
【００４５】
また、識別点としては、例えば、球状または半球状の部材などが、磁力や粘着力などによって対象物に取りつけられて識別点として採用される。
【００４６】
球状または半球状の部材のマーカ三次元位置としては、例えば、三次元測定によって得られる該部材の形状データに該部材の既知の形状データをフィッティングするなどして求めた該部材の中心座標が採用される。
【００４７】
このように識別点は、平面状のものに限られず立体形状のものでもよく、また、識別点の対象物への取り付け方法は、粘着力、磁力その他の各種手法を採用し得る。
【００４８】
また、三次元測定システム５００Ａは、上述した他の範囲に対して測定範囲ｎ１を設定する作業を支援するために、測定範囲ｎ１において認識された複数の着目マーカの位置をそれぞれ示すマーカ位置指示光（「第１位置指示光」とも称する）２３を三次元デジタイザ３０Ａの指示光投光部２１Ａから対象物５０へと向けて投光するとともに、上述した他の範囲において認識された複数の参照マーカの位置をそれぞれ示すマーカ位置指示光（「第２位置指示光」とも称する）２４を、三次元デジタイザ３０Ａの指示光投光部２１Ａから対象物５０へと向けて投光する。
【００４９】
なお、この場合には、３以上の共通マーカが、複数の参照マーカのうち共通マーカ以外のマーカと、時間的および形態的の少なくとも一方において異なる態様で照らされるように、第１位置指示光２３と第２位置指示光２４とを投光する。
【００５０】
また、三次元測定システム５００Ａは、３以上の共通マーカが、さらに、測定範囲ｎ１の着目マーカのうち共通マーカ以外のマーカと、同様に異なる態様で照らされるように、各位置指示光を投光することも行う。
【００５１】
図１では、三次元形状を測定するための測定範囲ｎ１を対象物５０に対して適切に設定するために、対象物５０に設けられた５つのマーカＴＭのうち、現在の測定範囲ｎ１内に存在する３つのマーカＴＭに対して、各マーカＴＭのそれぞれの位置を示す第１位置指示光２３が、三次元デジタイザ３０Ａが備える指示光投光部２１Ａ（図２）から投光されている。
【００５２】
測定スタンド３２は台座部に不図示の車輪を備えており、その位置を変更可能である。
【００５３】
測定スタンド３２のアーム部３２ａは、測定スタンド３２の支柱に沿って移動可能であり、先端に三次元デジタイザ３０Ａを取り付け可能な自由雲台を備えている。
【００５４】
三次元デジタイザ３０Ａは、測定スタンド３２に対して自由雲台等を介して取り付けられており、所定の角度範囲内で姿勢を調整することができる。
【００５５】
従って、測定スタンド３２に取り付けられた三次元デジタイザ３０Ａは、対象物５０に対して相対的に位置および姿勢（「配置」とも称する）を変更可能であり、配置を変更することよって測定範囲ｎ１を変更可能である。
【００５６】
測定範囲ｎ１の変更は、測定者が第１位置指示光２３を確認しながら、三次元デジタイザ３０Ａの配置を調整することによって行われる。
【００５７】
なお、図１では、測定スタンド３２を用いて三次元デジタイザ３０Ａの配置を調整しているが、例えば、マニピュレータに三次元デジタイザ３０Ａを取り付け、測定者が、三次元デジタイザ３０Ａと対象物５０との配置関係、および第１位置指示光２３を確認しながら測定範囲ｎ１の設定範囲を調整しても良い。
【００５８】
次に、図２を用いて、三次元デジタイザ３０Ａおよび処理装置１００Ａについて詳しく説明する。
【００５９】
［三次元デジタイザ３０Ａ：］
図２に示される三次元デジタイザ３０Ａは、測定部１０Ａおよび指示光投光部２１Ａを備えている。なお、測定部１０Ａに代えて、画像撮影部の構成が測定部１０Ａとは異なる測定部１０Ｂを備えても良い。
【００６０】
◎測定部１０Ａ：
測定部１０Ａは、入出力部１、制御部２、検出光投光部３、画像撮影部４Ａ、形状演算部５および記憶部６を主に備えて構成される。
【００６１】
測定部１０Ａは、入出力部１を介して処理装置１００Ａに接続されており、三次元測定開始信号を検出した処理装置１００Ａからの制御命令に従って対象物５０の三次元測定を行い、測定した形状データｄ３を処理装置１００Ａに供給するとともに、処理装置１００Ａのマーカ位置取得部１２が行うマーカＴＭのマーカ三次元位置を取得するマーカ位置取得処理に供するために、マーカ測定開始信号を検出した処理装置１００Ａからの制御命令に従って対象物５０上に設けられたマーカＴＭの画像データなどを測定する「マーカ測定」を行って得られた画像データｄ２と、この画像から生成された形状データｄ３’とを処理装置１００Ａへと供給する。
【００６２】
処理装置１００Ａにおいて、画像データｄ２および形状データｄ３’は、マーカ位置取得処理などに用いられ、形状データｄ３は、マーカ位置取得処理によって取得されたマーカ位置と、他の撮影範囲について既に取得されているマーカ位置との対応関係に基づいた配置合わせなどに用いられる。
【００６３】
三次元形状データｄ３’は、マーカ位置を取得するための形状データであるので、画像データｄ１に対して画像データｄ２の画素数を下げるなどして容量の節約と、後段の三次元化処理およびマーカ位置取得処理などの高速化が図られる。
【００６４】
入出力部１は、例えばＵＳＢインタフェースなどを備えて構成されており、測定部１０Ａと処理装置１００Ａとの情報交換のインタフェースである。
【００６５】
制御部２は、測定部１０Ａの各機能要素の制御を行うとともに、各機能要素間との情報交換などを行う。
【００６６】
検出光投光部３は、三次元測定に用いられる第１検出光２１と、マーカ測定に用いられる第２検出光２２とを、対象物５０に設定される測定範囲を包含する領域に時間的に順次に投光する機能部である。
【００６７】
検出光投光部３は、各検出光を発生させる光源と、検出光を対象物５０に投光するための投光光学系などを備えるとともに、測定部１０Ａの三次元測定の手法に応じた検出光の成形光学系、走査機構などを備える。
【００６８】
また、第１検出光２１と第２検出光２２の強度とは、それぞれ対象物５０およびマーカの光学的特性に合わせて適宜調整される。
【００６９】
なお、第１検出光２１と第２検出光２２との関係における「時間的に順次」とは、第1検出光２１と第２検出光２２との切り替え時などに、両方の検出光がとも投光される期間がある場合も含まれる。
【００７０】
画像撮影部４Ａは、対象物５０における測定範囲ｎ１で反射された第１検出光２１、２２の画像をそれぞれ画像データｄ１、ｄ２として撮影する。
【００７１】
画像撮影部４Ａの露出などの撮影条件は、第１検出光２１を撮影するときは、対象物５０の光学的特性に合わせて適宜調整され、第２検出光２２を撮影するときはマーカの光学的特性に合わせて適宜調整される。
【００７２】
画像撮影部４Ａで撮影された画像データｄ１、ｄ２は、制御部２を経て形状演算部５へと供給される。
【００７３】
形状演算部５は、ＣＰＵなどで構成された演算部であり、メモリなどで構成された記憶部６に保存された三次元化パラメータを用いて、検出光投光部３と画像撮影部４Ａとの基線長に基づく三角測量の原理によって画像データｄ１、ｄ２からそれぞれ測定機座標系Ｃ１（図５）で表現された形状データｄ３、ｄ３’を取得する演算を行う。
【００７４】
取得された形状データｄ３、形状データｄ３’および受光光学系４Ａで測定された画像データｄ２は、記憶部６に保存され、処理装置１００Ａからの命令に応じて、処理装置１００Ａへと供給される。
【００７５】
図３は、画像撮影部４Ａの機能ブロック図を例示する図である。
【００７６】
画像撮影部４Ａは、受光素子部４ｂと、入射した光を受光素子部４ｂに結像させる受光光学系４ａなどからなる１組みの撮影部を備えており、対象物５０に設定される測定範囲ｎ１は、該１組みの撮影部の視野域となる。
【００７７】
受光素子部４ｂは、例えば、６４０画素×４８０画素（ＶＧＡ）などの画素数を有するＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳなどの受光素子と、受光光学系４ａから受光素子部４ｂに入射される光のうち検出光投光部３から投光された検出光を選択的に透過させるバンドパスフィルターと、該受光素子からの出力信号を処理する処理回路などを主に備えており、入射した光を各画素ごとの画素信号に変換し、各画素信号の集合である画像データｄ１，ｄ２として制御部２に供給する。
【００７８】
画像撮影部４Ａは、１組の撮影部のみを備えるため、形状演算部５が、各画素に対応する対象物５０上の各点についての三次元座標を取得する際には、各画素と対象物５０上の各点とを結ぶ直線（カメラ視線）と、該各点と検出光投光部３の投影中心（レンズの主点など）とを通る検出光の平面（投光平面）、または直線（投光視線）との関係で三角測量の原理に基づいた演算が行われる。
【００７９】
三角測量の原理に基づいた測定部１０Ａの三次元測定の手法としては、各種手法があるが、例えば、光切断法を用いる場合には、通常、第１検出光２１としてはレーザ光源からのレーザ光を板状に成形したスリット光が採用され、第１検出光２１は、走査機構によって対象物５０上で走査される。この場合、第２検出光２２としては、例えば、第１検出光２１よりも走査速度を早めたスリット光などが採用され、三次元測定に対するマーカ測定の高速化が図られる。
【００８０】
測定部１０Ａの三次元測定の手法としてパターン投影法を用いる場合には、第１検出光２１としてはハロゲンランプなどの光源からの光から、縞の間隔がそれぞれ異なる複数種類の縞状のパターン光群を生成したものが採用され、該パターン光群は、順次、対象物５０に投光される。
【００８１】
この場合、第２検出光２２としては、通常、三次元測定用の第１検出光２１よりも、例えば、パターン光の種類を減らしたパターン光群が採用され、三次元測定に対するマーカ測定の高速化が図られる。
【００８２】
◎測定部１０Ｂ：
次に測定部１０Ｂについて説明する。測定部１０Ｂは、入出力部１、制御部２、検出光投光部３、画像撮影部４Ｂ、形状演算部５および記憶部６を主に備えて構成される。
【００８３】
測定部１０Ｂと、測定部１０Ａとの各機能要素において、構成が異なるのは、画像撮影部４Ｂだけであるが、画像撮影部４Ａ、４Ｂ間の相違に整合するため、他の機能部における制御内容・処理内容が異なる部分がある。
【００８４】
以下では、測定部１０Ｂの各機能部について、測定部１０Ａとの相違を有する機能部についてのみ説明する。
【００８５】
先ず、画像撮影部４Ｂについて説明する。
【００８６】
図４は、画像撮影部４Ｂの機能ブロック図を例示する図であり、画像撮影部４Ｂは、受光光学系４ａおよび受光素子部４ｂ、ならびに受光光学系４ｃおよび受光素子部４ｄなどからそれぞれ構成される２組みの撮影部を備えている。
【００８７】
受光素子部４ｂおよび４ｄは、例えば、所定画素数のＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳなどの受光素子と、受光光学系４ａおよび４ｃからそれぞれ受光素子部４ｂおよび４ｄに入射される光のうち検出光投光部３から投光された検出光を選択的に透過させるバンドパスフィルターと、該受光素子からの出力信号を処理する処理回路などをそれぞれ主に備えており、入射した光を各画素ごとの画素信号に変換し、各画素信号の集合である画像データｄ１，ｄ２として制御部２に供給する。
【００８８】
対象物５０に設定される画像撮影部４Ｂの測定範囲ｎ１は、該２組みの撮影部についての各視野域が対象物５０上で重なる領域に包含された領域となる。
【００８９】
なお、図４では２つの撮像部のみを備えた構成であるが、３以上の撮影部を備えた構成であっても良い。
【００９０】
測定部１０Ｂは、画像撮影部４Ｂの採用によって、検出光投光部３と、画像撮影部４Ｂの２組みの撮影部とを備え、アクティブステレオ法によって、対象物５０の三次元測定を行い、測定した形状データｄ３を処理装置１００Ａに供給するとともに、マーカＴＭの位置を画像処理などによって抽出するマーカ位置取得処理に供するために、対象物５０上に設けられたマーカＴＭの画像データなどを測定する「マーカ測定」を行って得られた画像データｄ２を処理装置１００Ａへと供給する。
【００９１】
アクティブステレオ法を採用する測定部１０Ｂでは、通常のパッシブステレオ法と異なり、検出光投光部３から測定範囲ｎ１に第１検出光２１を投光して、画像撮影部４Ｂの２つの撮影部でそれぞれ各画像データｄ１を撮影する。
【００９２】
第１検出光２１としては、測定部１０Ａと同様に、測定範囲ｎ１を走査するスリット光や測定範囲ｎ１の全域に投光される複数種類のパターン光などが採用される。
【００９３】
また、形状演算部５においては、各画像データｄ１それぞれに基づいて第１検出光２１の位相情報や検出光の通過時刻情報など求め、これらの情報を用いてステレオ画像である各画像データｄ１における対応点付けを行い、画像撮影部４Ｂの２つの撮影部間の基線長に基づく三角測量の原理によって測定機座標系Ｃ１（図５）で表現された形状データｄ３を取得する演算を行う。
【００９４】
しかし、マーカ位置取得部１２でのマーカ位置取得処理においては、マーカに基づくステレオ画像間の対応点探索を行ってマーカ位置のみを求める手法を採用できるため、第２検出光２２としてパターン光の投影採用する場合は、測定部１０Ａでの第２検出光２２とは異なる検出光を採用し得る。
【００９５】
すなわち、測定部１０Ｂの検出光投光部３では、光源からの光をパターン光に成形せずに光学系を通して測定範囲ｎ１の全域にほぼ均一な光量で投光される検出光（「フラット光」とも称する）を第２検出光２２として採用し得る。
【００９６】
なお、スリット光を用いる場合には、測定部１０Ａと同様のスリット光が第２検出光２２として採用される。
【００９７】
画像撮影部４Ｂは、第２検出光２２についての反射光を各撮影部で撮影し各画像データｄ２を取得する。
【００９８】
取得された形状データｄ３および各画像データｄ２は、記憶部６に保存され、処理装置１００Ａからの命令に応じて、処理装置１００Ａへと供給される。
【００９９】
処理装置１００Ａにおいて、各画像データｄ２は、マーカ位置取得処理などに用いられ、形状データｄ３は、マーカ位置取得処理によって取得されたマーカ位置と、他の撮影範囲について既に取得されているマーカ位置との対応関係に基づいた配置合わせなどに用いられる。
【０１００】
◎指示光投光部２１Ａ：
指示光投光部２１Ａは、入力部７、画像表示部８および投光光学系９を主に備えて構成され、処理装置１００Ａから供給される指示光画像２３ｄ、２４ｄ（それぞれ後述）のそれぞれに基づいて、上述した第１位置指示光２３、第２位置指示光２４を対象物５０へ向けて投光する。
【０１０１】
入力部７は、例えばＵＳＢインタフェースなどを備えて構成されており、指示光投光部２１Ａと処理装置１００Ａとの情報交換のインタフェースである。
【０１０２】
画像表示部８は、指示光画像２３ｄ、２４ｄを表示する表示装置であって、例えば、ＬＣＤなどによって構成される。
【０１０３】
また、画像表示部８上での指示光画像２３ｄ、２４ｄの像は、投光器座標系Ｃ２で表現され、測定機座標系Ｃ１に対する投光器座標系Ｃ２の配置情報は、投光器配置情報ＣＰ１（図５、図６）として与えられており、投光器配置情報ＣＰ１は変動しない。
【０１０４】
投光光学系９は、光源と、第１位置指示光２３および第２位置指示光２４を対象物５０に投光するための光学系などを備え、この光源から照射された光は、画像表示部８を経て、指示光画像２３ｄ、２４ｄに応じた光として該光学系に入射し、該光学系によってそれぞれ第１位置指示光２３、第２位置指示光２４に変換されて対象物５０に向けて投光される。
【０１０５】
指示光投光部２１Ａは、第１位置指示光２３と第２位置指示光２４について、処理装置１００Ａからの制御に従って画像表示部８上での指示光画像２３ｄ、２４ｄの表示状態を適宜変更することによって第１位置指示光２３と第２位置指示光２４との何れか一方のみを投光でき、また、それぞれを時間的に交互に切り替えて投光できる。
【０１０６】
また、この時間的な切り替え時間が、交互に投光される第１位置指示光２３および第２位置指示光２４の残像を測定者に知覚させる程度に短時間である場合には、例えば、この切り替え時間よりも長い所定期間に渡って投光される第１位置指示光２３および第２位置指示光２４にそれぞれ対応する指示光画像２３ｄおよび２４ｄの時間的な強度（輝度）変化を平均化した１の画像を処理装置１００Ａで取得し、該所定期間にわたって画像表示部８に表示することによって、第１位置指示光２３と第２位置指示光２４とを投光する構成および制御を採用しても良い。
【０１０７】
また、処理装置１００Ａからの制御に従って、測定部１０Ａ（１０Ｂ）がマーカについての画像データｄ２を測定しマーカの三次元位置を求めるなどの一連の動作（「マーカ位置測定」と称する）と、指示光投光部２１Ａによるマーカ位置指示光の投光をする動作との組み合わせを、マーカ測定開始信号を制御処理部２０Ａが検出するごとに１回行うことをできる。
【０１０８】
また、マーカ測定開始信号を制御処理部２０Ａが検出したのち、三次元測定開始信号が検出されるまで該組み合わせの動作を連続して繰り返すこともできる。
【０１０９】
マーカ位置測定とマーカ位置指示光の投光との組み合わせの動作を連続して繰り返す場合において、マーカ位置指示光として少なくとも第１位置指示光２３を投光するとともに、第２検出光２２とマーカ位置指示光とを時間的に交互に投光すれば、第１位置指示光２３は最新のマーカ位置測定結果によって求められた着目マーカのマーカ三次元位置に基づいて投光されるので、測定者が三次元デジタイザ３０Ａの位置を変更しつつ測定範囲ｎ１の設定を行う場合であっても、三次元測定システム５００Ａは、測定範囲ｎ１が所望の測定範囲となっているか否か、および、配置合わせに必要な個数の識別点が三次元測定システムによって認識されているか否かという測定範囲の適否判断に有益な最新の情報を、対象物５０上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【０１１０】
ここで、第２検出光２２とマーカ位置指示光とを時間的に交互に投光する場合には、第２検出光２２とマーカ位置指示光との切り替え時などにおいて、両者がともに出力される場合も含まれる。
【０１１１】
また、例えば、指示光投光部２１Ａの投光光学系９の光源として、測定部１０Ａ（測定部１０Ｂ）の画像撮像部４Ａ（４Ｂ）が備えるバンドパスフィルターを透過しない波長域の光であり、かつ、第２検出光２２から測定者が識別可能の色彩を有する可視光を発生する光源を採用することなどによって、第１位置指示光２３が画像撮像部４Ａ（４Ｂ）によって検出されない波長域である、第２検出光２２とは異なる色彩の可視光となる構成を採用すれば、三次元測定システム５００Ａは、画像撮像部４Ａ（４Ｂ）が第２検出光２２を測定している期間においても第２検出光２２と第１位置指示光２３とを共に投光することができるとともに、測定範囲ｎ１の設定を行う測定者は、その期間でも第１位置指示光２３を第２検出光２２から認識することができる。
【０１１２】
従って、三次元測定システム５００Ａは、第２検出光２２と第１位置指示光２３とのそれぞれ投光タイミングを厳密に分ける場合に比べて、簡易な制御方法を採用することが可能になるとともに、第２検出光２２と第１位置指示光２３とが共に投光されている期間であっても、測定範囲ｎ１の設定を行う測定者に対して、測定範囲ｎ１が所望の測定範囲となっているか否か、および、配置合わせに必要な個数の識別点が三次元測定システムによって認識されているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、対象物５０上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【０１１３】
また、複数の指示光投光部を用いて各マーカ位置指示光を投光しても良いし、例えば、測定部１０Ａ（１０Ｂ）の検出光投光部３からの検出光をＬＣＤなどを用いて投光する場合には、検出光投光部３と指示光投光部２１Ａの機能を１つの投光装置を用いて実現しても良い。
【０１１４】
ここで、測定機座標系Ｃ１に対する投光器座標系Ｃ２の配置情報であるＣＰ１は変動しないが、例えば、測定部１０Ａ（測定部１０Ｂ）に室内ＧＰＳ発信機などの配置基準部が設けられるとともに、室内ＧＰＳ受信機などの配置検出部が設けられた指示光投光部２１Ａが、三次元デジタイザ３０Ａの筐体の外部に設けられている場合には、投光器座標系Ｃ２の配置は、測定機座標系Ｃ１に対する投光器座標系Ｃ２の相対的な配置情報を与える既知の投光器配置情報ＣＰ１によって常に求められるので、本実施形態と同様の作用効果が得られる。
【０１１５】
［処理装置１００Ａ：］
次に、処理装置１００Ａについて説明する。
【０１１６】
図２に示されるように、処理装置１００Ａは、表示部１０、入出力部１１、マーカ位置取得部１２、対応関係取得部１５、座標変換部１６、指示光像取得部１７Ａ、操作部３３、記憶部３４、および制御処理部２０Ａなどを主に備えて構成される。
【０１１７】
処理装置１００Ａは、三次元デジタイザ３０Ａの測定部１０Ａから供給される画像データｄ２および形状データｄ３’に基づいて、対象物５０上の測定範囲ｎ１に設けられた複数の着目マーカの各マーカ三次元位置を、三次元デジタイザ３０Ａの測定機座標系Ｃ１（図５、図６）でそれぞれ表現した第１位置データｄ４を取得し、第１位置データｄ４に基づいて、複数の着目マーカの位置をそれぞれ示す第１位置指示光２３を指示光投光部２１Ａから対象物５０に向けて投光するための、画像（「指示光画像」とも称する）２３ｄを生成して指示光投光部２１Ａに供給する。
【０１１８】
また、処理装置１００Ａは、対象物５０に設けられた複数の参照マーカが存在する場合には、複数の参照マーカの各マーカ三次元位置を所定の基準座標系Ｃ３（図６）で表現した第２位置データｄ６と、３以上の共通マーカに基づいて、第１位置データｄ４を参照マーカについての座標系である基準座標系で表現された第３位置データｄ５に座標変換する。
【０１１９】
第３位置データｄ５が得られると、処理装置１００Ａは、第３位置データｄ５に基づいて、複数の着目マーカの位置をそれぞれ示す第１位置指示光２３を指示光投光部２１Ａから対象物５０に向けて投光するための、指示光画像２３ｄを生成して指示光投光部２１Ａに供給する。
【０１２０】
また、処理装置１００Ａは、複数の参照マーカの位置をそれぞれ示す第２位置指示光２４を、指示光投光部２１Ａから対象物５０に向けて投光するための、指示光画像２４ｄを第２位置データｄ６に基づいて生成して指示光投光部２１Ａに供給する。
【０１２１】
なお、処理装置１００Ａは、第１位置指示光および第２位置指示光については、３以上の共通マーカが、３以上の共通マーカとは異なる複数の参照マーカ、すなわち、現在の測定範囲に存在しない参照マーカから識別できるような態様となるように指示光画像２３ｄおよび指示光画像２４ｄを生成し、指示光投光部２１Ａに供給する。
【０１２２】
図２に示される操作部３３は、例えば、キーボード、マウスおよび操作ボタンなどを備えて構成されており、制御処理部２０Ａへのマーカ測定開始信号および三次元測定開始信号などの各種操作信号の入力や、処理装置１００Ａの各部の制御および処理に使用される処理装置パラメータの設定、三次元測定時の測定パラメータの設定などの用途に使用され、設定された測定パラメータなどは、制御処理部２０Ａによって、記憶部３４に記憶される。
【０１２３】
記憶された測定パラメータなどは、必要時に制御処理部２０Ａによって取得されて、それぞれ処理装置１００Ａの各部、三次元デジタイザ３０Ａに供給される。
【０１２４】
表示部１０は、例えば液晶ディスプレイ、ＣＲＴなどで構成されて、動画などを表示可能であり、測定された形状データの三次元形状などの画像情報や、各種メッセージなどが表示部１０に表示される。また、操作部３３から各種パラメータや装置配置情報などが入力される際には、これらの情報は表示部１０に表示され、入力値の確認などに供される。
【０１２５】
入出力部１１は、ＵＳＢインタフェースなどを備えて構成され、処理装置１００Ａと三次元デジタイザ３０Ａとの情報交換のインタフェースである。
【０１２６】
記憶部３４は、例えばハードディスク、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えて構成されており、第２位置データｄ６、配置合わせされた各種形状データおよび画像データなどの処理装置１００Ａの各部が出力する情報、処理装置１００Ａの各部を制御するために設定された処理装置パラメータ、測定パラメータなどの三次元測定システム５００Ａの各部に必要なパラメータ、ならびに処理装置１００Ａの各部の動作を制御する制御プログラムなどの恒久的な記憶と、各種情報の一時的な記憶とに使用される。また、三次元デジタイザ３０Ａが、その測定した対象物の二次元画像から形状データへの変換を処理装置１００Ａに処理させるタイプのものである場合には、その変換に必要な三次元化パラメータなども記憶部３４に記憶される。
【０１２７】
また、測定部１０Ａの座標系である測定機座標系Ｃ１と、指示光投光部２１Ａの座標系である投光器座標系Ｃ２（図５、図６）との関係において、測定機座標系Ｃ１に対する投光器座標系Ｃ２の配置を表す投光器配置情報ＣＰ１も、操作部３３からの入力や、三次元デジタイザ３０Ａからの入力によって記憶部３４に記憶されている。
【０１２８】
なお、以下に説明するマーカ位置取得部１２、対応関係取得部１５、座標変換部１６、指示光像取得部１７Ａおよび制御処理部２０Ａは、ＣＰＵで所定の制御プログラムを実行することで実現しても良いし、専用のハードウェア回路を用いて実現しても良い。
【０１２９】
◎制御処理部２０Ａ：
制御処理部２０Ａは、操作部３３から入力されるマーカ測定開始信号および三次元測定開始信号などの各種操作信号に従って、処理装置１００Ａの他の機能部を制御および他の機能部との必要な情報の授受を行うとともに、三次元デジタイザ３０Ａを構成する測定部１０Ａ（１０Ｂ）、指示光投光部２１Ａの制御や情報の授受などを行う。
【０１３０】
◎マーカ位置取得部１２：
図２に示されるマーカ位置取得部１２は、三次元デジタイザ３０Ａから入出力部１１を経て供給された画像データｄ２などに基づいて測定範囲ｎ１における複数の着目マーカの三次元位置をそれぞれ示す測定機座標系Ｃ１で表現された第１位置データｄ４を生成し、対応関係取得部１５および座標変換部１６へと供給する。
【０１３１】
○測定部１０Ａの出力に対する第１位置データｄ４の生成：
三次元デジタイザ３０Ａの測定部として測定部１０Ａが採用されるときには、マーカ位置取得部１２は、例えば、先ず、画像データｄ２からエッジ抽出処理などの画像処理によって、各着目マーカの画像を抽出し、この画像から各マーカの中心に対応する画素位置（二次元）をそれぞれ求める。
【０１３２】
次に、マーカ位置取得部１２は、求めた各画素位置に対応する三次元座標を形状データｄ３’から求めることによって各着目マーカの三次元位置を求めることより第１位置データｄ４を取得する。
【０１３３】
○測定部１０Ｂの出力に対する第１位置データｄ４の生成：
三次元デジタイザ３０Ａの測定部として測定部１０Ｂが採用されるときには、マーカ位置取得部１２は、例えば、先ず、各画像データｄ２からエッジ抽出処理などの画像処理によって、各画像データｄ２ごとに各着目マーカの画像を抽出し、この画像から各マーカの中心に対応する画素位置を各画像データｄ２ごとにそれぞれ求める。
【０１３４】
次に、マーカ位置取得部１２は、ステレオ画像である各画像データｄ２間での各マーカの中心に対応する画素位置の対応付けを行い、求められた対応関係に基づいて、画像撮影部４Ｂの２つの撮影部間の基線長に基づく三角測量の原理によって各着目マーカの三次元位置を求めることにより第１位置データｄ４を取得する。
【０１３５】
○信頼度取得部１３およびマーカ形態取得部１４について：
また、マーカ位置取得部１２は、信頼度取得部１３およびマーカ形態取得部１４を備えている。
【０１３６】
信頼度取得部１３は、例えば、画像データｄ２の各マーカ部分の画素値を所定の閾値と比較することによって、マーカ部分の光量の不足や光量の飽和の有無など判断し、求められた第１位置データｄ４における各マーカ三次元位置に信頼度を付加する。
【０１３７】
マーカ形態取得部１４は、対象物５０上の各マーカの形態（形状、色彩、模様など）が異なっている場合には、制御処理部２０Ａからの制御に応じて、画像データｄ２に基づいた画像処理によって各マーカの形態を取得し、第１位置データｄ４に付加する。
【０１３８】
◎対応関係取得部１５：
図２に示される対応関係取得部１５は、マーカ位置取得部１２から供給された第１位置データｄ４と、記憶部３４から制御処理部２０Ａを経て供給される第２位置データｄ６とから３以上の共通マーカの位置データを第１位置データｄ４と第２位置データｄ６とについてそれぞれ探索し、探索された３以上の共通マーカの、第１位置データｄ４と第２位置データｄ６での対応関係であるマーカ対応関係Ｒ１を生成し、座標変換部１６へと供給する。
【０１３９】
なお、対応関係取得部１５は、上述した３以上の共通マーカの探索については、例えば、先ず、第１位置データｄ４および第２位置データｄ６のそれぞれについて、３以上のマーカの組合わせをすべて抽出する。次に、抽出された各組合わせ毎にマーカ三次元位置によって表現される形状（「マーカ位置形状」とも称する）に着目して、第１位置データｄ４および第２位置データｄ６間でマーカ位置形状が最も合同関係に近い組合わせを抽出し、抽出された組合わせを構成する３以上のマーカを、第１位置データｄ４および第２位置データｄ６のそれぞれについての３以上の共通マーカとして探索する。
【０１４０】
◎座標変換部１６：
図２に示される座標変換部１６は、対応関係取得部１５から供給されたマーカ対応関係Ｒ１に基づいて、三次元デジタイザ３０Ａの測定機座標系Ｃ１でそれぞれ表現された第１位置データｄ４における共通マーカの各三次元位置を、所定の基準座標系Ｃ３で表現された第２位置データｄ６における共通マーカの各三次元位置に変換する座標変換情報Ｍ１を求める。
【０１４１】
座標変換情報Ｍ１は、（１）式または（２）式の形式で表現されるアフィン変換で表現される。なお、座標変換情報Ｍ１は、基準座標系Ｃ３に対する測定機座標系Ｃ１の配置関係を与える情報でもある。
【０１４２】
【数１】
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【０１４３】
具体的には、座標変換情報Ｍ１は、例えば、第１位置データｄ４における各共通マーカの三次元位置を、第２位置データｄ６における各共通マーカの三次元位置に、マーカ対応関係Ｒ１に従ってアフィン変換によってそれぞれ対応させる連立方程式を作成し、最小二乗法を用いて、（１）式または（２）式で表されるアフィン変換の変換行列を求めることなどによって生成される。
【０１４４】
さらに、座標変換部１６は、生成した座標変換情報Ｍ１を、マーカ位置取得部１２から供給された第１位置データｄ４に施すことによって、測定機座標系Ｃ１でそれぞれ表現された第１位置データｄ４を第３位置データｄ５についての基準座標系Ｃ３に座標変換する。
【０１４５】
座標変換部１６は、また、制御処理部２０Ａを経て測定範囲ｎ１についての形状データｄ３の供給を受け、形状データｄ３に座標変換情報Ｍ１を施すことによって、測定機座標系Ｃ１で表現された形状データｄ３を基準座標系Ｃ３で表現された形状データｄ７に座標変換する。
【０１４６】
取得された第３位置データｄ５、形状データｄ７および座標変換情報Ｍ１は、制御処理部２０Ａへと供給され、表示部１０での表示や、指示光像取得部１７Ａにおける指示光画像２３ｄ、２４ｄの取得などに用いられる。
【０１４７】
◎指示光像取得部１７Ａ：
図２に示される指示光像取得部１７Ａは、像位置算出部１８Ａおよび像態様取得部１９を主に備えて構成される。
【０１４８】
指示光像取得部１７Ａは、制御処理部２０Ａから第１位置データｄ４、第３位置データｄ５、第２位置データｄ６、投光器配置情報ＣＰ１および座標変換情報Ｍ１などの供給を受け、像位置算出部１８Ａが指示光画像２３ｄおよび２４ｄの像位置を算出し、像態様取得部１９が指示光画像２３ｄおよび２４ｄの像の態様を取得することによって、指示光画像２３ｄおよび２４ｄを生成する。
【０１４９】
生成された指示光画像２３ｄおよび２４ｄは、制御処理部２０Ａを経て指示光投光部２１Ａへと供給され、それぞれ、複数の着目マーカの位置をそれぞれ示す第１位置指示光２３および複数の参照マーカの位置をそれぞれ示す第２位置指示光２４の投光に用いられる。
【０１５０】
次に、図５および図６を用いて、像位置算出部１８Ａおよび像態様取得部１９について説明する。
【０１５１】
○像位置算出部１８Ａ：
三次元デジタイザ３０Ａにおいては、測定部１０Ａ（１０Ｂ）と、指示光投光部２１Ａとの配置関係は固定である。
【０１５２】
従って、測定機座標系Ｃ１に対する投光器座標系Ｃ２の配置情報を表現した投光器配置情報ＣＰ１は、測定機座標系Ｃ１に対する投光器座標系Ｃ２の配置関係を固定的に表現したものであり、基準座標系Ｃ３における測定機座標系Ｃ１の配置が変更されると、基準座標系Ｃ３における投光器座標系Ｃ２の配置も連動して同様に変更される。
【０１５３】
投光器配置情報ＣＰ１は、例えば、予め記憶部３４に記憶されるなどしており、像位置算出部１８Ａがマーカ位置指示光に対応した指示光画像の位置を求めるときに使用される。
【０１５４】
図５は、測定機座標系Ｃ１で表現された第１位置データｄ４に基づいて、マーカ位置指示光である第１位置指示光２３に対応した指示光画像２３ｄを取得する手法を説明する図である。
【０１５５】
図５に示される対象物５０には、３つのマーカＴＭ１が着目マーカとして設けられており、指示光投光部２１Ａ（図２）の画像表示部８に表示された指示光画像２３ｄに基づいて生成された第１位置指示光２３が投光光学系９の主点９ａを経て各着目マーカＴＭ１に投光されている。
【０１５６】
また、各着目マーカＴＭ１のマーカ三次元位置をそれぞれ示す第１位置データｄ４は、測定機座標系Ｃ１で与えられており、投光光学系９の主点９ａの座標は、投光器座標系Ｃ２で与えられている。
【０１５７】
ここで、画像表示部８上に生成される画像は投光器座標系Ｃ２で生成されるので、指示光画像２３ｄの位置は投光器座標系Ｃ２で表現される必要がある。
【０１５８】
従って、像位置算出部１８Ａは、各着目マーカＴＭ１の位置を適切に指示するような第１位置指示光２３を投光可能な指示光画像２３ｄを取得するために、測定機座標系Ｃ１に対する投光器座標系Ｃ２の配置関係である投光器配置情報ＣＰ１を用いて第１位置データｄ４を投光器座標系Ｃ２で表現されたマーカ位置データに座標変換し、該マーカ位置データによってそれぞれ表現された各着目マーカＴＭ１の位置と主点９ａとを結ぶ直線と、画像表示部８を投光器座標系Ｃ２で表現する平面などとの交点の座標を求めることによって、画像表示部８上での指示光画像２３ｄの像位置を取得する。
【０１５９】
図６は、基準座標系Ｃ３で表現された第３位置データｄ５および第２位置データｄ６に基づいて、マーカ位置指示光である第１位置指示光２３および第２位置指示光２４にそれぞれ対応した指示光画像２３ｄおよび２４ｄを取得する手法を説明する図である。
【０１６０】
図６に示される対象物５０には、３つの着目マーカＴＭ１および３つの参照マーカＴＭ２が設けられており、指示光投光部２１Ａ（図２）の画像表示部８に表示された指示光画像２３ｄおよび２４ｄに基づいてそれぞれ生成された第１位置指示光２３および第２位置指示光２４が投光光学系９の主点９ａを経て各着目マーカＴＭ１および各参照マーカＴＭ２にそれぞれ投光されている。
【０１６１】
また、各着目マーカＴＭ１および各参照マーカＴＭ２のマーカ三次元位置をそれぞれ示す第３位置データｄ５および第２位置データｄ６は、それぞれ基準座標系Ｃ３で与えられており、投光光学系９の主点９ａの座標は、投光器座標系Ｃ２で与えられている。
【０１６２】
また、座標変換情報Ｍ１は、座標変換部１６において取得されたものであり、基準座標系Ｃ３に対する測定機座標系Ｃ１の配置情報を与える。
【０１６３】
従って、基準座標系Ｃ３に対する投光器座標系Ｃ２の配置は、合成変換ＣＰ１＊Ｍ１によって与えられる。
【０１６４】
ここで、画像表示部８上に生成される画像は投光器座標系Ｃ２で生成されるので、指示光画像２３ｄおよび２４ｄの位置は投光器座標系Ｃ２で表現される必要がある。
【０１６５】
従って、像位置算出部１８Ａは、各着目マーカＴＭ１および各参照マーカＴＭ２の位置をそれぞれ適切に指示するような第１位置指示光２３および第２位置指示光２４を投光可能な指示光画像２３ｄおよび２４ｄを取得するために、測定機座標系Ｃ３に対する投光器座標系Ｃ２の配置関係を与える合成変換ＣＰ１＊Ｍ１を用いて第３位置データｄ５および第２位置データｄ６を投光器座標系Ｃ２で表現されたマーカ位置データにそれぞれ座標変換し、該マーカ位置データによってそれぞれ表現された各着目マーカＴＭ１および各参照マーカＴＭ２の位置と主点９ａとを結ぶ直線と、画像表示部８を投光器座標系Ｃ２で表現する平面などとの交点の座標を求めることによって、画像表示部８上での指示光画像２３ｄおよび２４ｄの像位置を取得する。
【０１６６】
○像態様取得部１９：
像態様取得部１９は、第１位置指示光２３および第２位置指示光２４が、対象物５０上の各着目マーカおよび各参照マーカに所望のサイズおよび形態（形状、色彩、模様、照度など）で投光されるように、像位置算出部１８Ａによって取得された画像表示部８上の各像位置に形成される指示光画像２３ｄ、２４ｄの態様（形状、色彩、模様、輝度など）を求める。
【０１６７】
像位置算出部１８Ａの演算結果によって第１位置指示光２３および第２位置指示光２４に対する指示光画像２３ｄおよび２４ｄの投光倍率が求められるので、像態様取得部１９は、この投光倍率に基づいて画像表示部８上の各像位置に形成される指示光画像２３ｄ、２４ｄのサイズを求める。
【０１６８】
また、像態様取得部１９は、画像表示部８上の各像位置に形成される指示光画像２３ｄおよび指示光画像２４ｄの態様を、全ての像位置に対して同じ態様にしてもよいし、制御処理部２０Ａからの制御命令に従って、信頼度取得部１３が取得した各マーカのマーカ三次元位置の信頼度や、マーカ形態取得部１４が取得した各マーカの形態に応じた態様の第１位置指示光２３、第２位置指示光２４が各マーカにそれぞれ投光されるように、画像表示部８上の各像位置の指示光画像２３ｄおよび２４ｄの態様を求めてもよい。
【０１６９】
また、像態様取得部１９は、各参照マーカを基準とした測定範囲ｎ１の設定作業を容易にするために、第１位置指示光２３および第２位置指示光２４については、例えば、３以上の共通マーカが、３以上の共通マーカとは異なる複数の参照マーカから識別できるような態様で照らされるように種々の指示光画像２３ｄおよび指示光画像２４ｄを生成する。
【０１７０】
［三次元測定システム５００Ａの動作：］
次に、図７から図９を用いて、三次元測定システム５００Ａの動作例を説明する。
【０１７１】
図７は、参照マーカｆ１〜ｆ４が設けられている測定済み範囲ｎ２に対して、着目マーカｆ１〜ｆ３およびｆｘを有する新たな範囲を三次元デジタイザ３０Ａの測定範囲ｎ１として設定する様子を例示する図である。
【０１７２】
ここで、参照マーカｆ１〜ｆ４についての第２位置データｄ６の例を、表１に示す。
【０１７３】
【表１】
2011064579.tif 000004
【０１７４】
表１においては、最上段の「マーカＩＤ」は各参照マーカを識別するＩＤであり、「Ｘ座標」、「Ｙ座標」および「Ｚ座標」は、各参照マーカのマーカ三次元位置を表現する各座標であり、「信頼度」は各参照マーカのマーカ三次元位置の信頼度であり、下段の各符号は、上から下へ向けて各段毎に各参照マーカｆ１〜ｆ４について、最上段に対応する値を象徴的に表現した符号である。
【０１７５】
各参照マーカｆ１〜ｆ４についての第２位置データｄ６は、予め所定の基準座標系で取得されて記憶部３４に記憶されている。
【０１７６】
なお、表１〜表４などにおけるマーカＩＤは、各マーカのマーカ三次元位置など、各マーカの特性を代表的に表現することによって、対応関係取得部１５での対応関係取得処理など各種処理におけるマーカの取り扱いを容易にするために設定されるものである。
【０１７７】
表２は、測定範囲ｎ１における各着目マーカｆ１〜ｆ３およびｆｘについての第１位置データｄ４の例を示している。
【０１７８】
【表２】
2011064579.tif 000005
【０１７９】
表２においては、最上段の「マーカＩＤ」は各着目マーカを識別するＩＤであり、「ｘ座標」、「ｙ座標」および「ｚ座標」は、各着目マーカのマーカ三次元位置を表現する各座標であり、「信頼度」は各着目マーカのマーカ三次元位置の信頼度であり、下段の各符号は、上から下へ向けて各段毎に各着目マーカｆ１〜ｆ３およびｆｘについて、最上段に対応する値を象徴的に表現した符号である。
【０１８０】
測定範囲ｎ１における各着目マーカｆ１〜ｆ３およびｆｘは、三次元デジタイザ３０Ａによって測定された画像データｄ２などに基づいてマーカ位置取得部１２において取得されたものであり、表２に示される第１位置データｄ４は、測定機座標系Ｃ１で表現されている。
【０１８１】
ここで、第１位置データｄ４においては、各着目マーカのマーカＩＤは確定しておらず、仮のＩＤとして各着目マーカｆ１〜ｆ３およびｆｘに対して、それぞれ仮のマーカＩＤｈ５〜ｈ８がそれぞれ割り当てられている。
【０１８２】
第１位置データｄ４と第２位置データｄ６とは、対応関係取得部１５（図２）に供給されて、測定範囲ｎ１の着目マーカと、測定済み範囲ｎ２の参照マーカとのマーカ対応関係Ｒ１が求められる。
【０１８３】
図８は、対応関係取得部１５（図２）において求められた、測定範囲ｎ１の着目マーカｆ１〜ｆ３およびｆｘ（図７）と、測定済み範囲ｎ２の参照マーカｆ１〜ｆ４とのマーカ対応関係Ｒ１を示す図である。
【０１８４】
図８は、図７における測定範囲ｎ１の着目マーカｆ１〜ｆ３およびｆｘについてのマーカ三次元位置と、図７における測定済み範囲ｎ２の各参照マーカｆ１〜ｆ４についてのマーカ三次元位置との対応関係を示す図である。
【０１８５】
マーカ三次元位置ｂ１〜ｂ４は、それぞれ表１に示された第２位置データｄ６のマーカＩＤであるｆ１〜ｆ４についてのマーカ三次元位置を基準座標系Ｃ３において表示したものである。
【０１８６】
また、マーカ三次元位置ｂ５〜ｂ８は、それぞれ表２に示された第１位置データｄ４のマーカＩＤであるｈ５〜ｈ８についてのマーカ三次元位置を測定機座標系Ｃ１において表示したものである。
【０１８７】
なお、図８においては、マーカ三次元位置の対応関係の理解を容易にするために、測定範囲ｎ１と測定済み範囲ｎ２とを仮想的に表示している。
【０１８８】
図８においては、第２位置データｄ６におけるマーカ位置形状の１つである三角形ｂ１ｂ２ｂ３と、第１位置データｄ４におけるマーカ位置形状の１つである三角形ｂ５ｂ６ｂ７との対応関係に基づいて、マーカ三次元位置ｂ５、ｂ６、およびｂ７をそれぞれマーカ三次元位置ｂ１、ｂ２およびｂ３に対応させるマーカ対応関係Ｒ１が、対応関係取得部１５によって求められている。
【０１８９】
求められたマーカ対応関係Ｒ１は、座標変換部１６に供給され、座標変換部１６において既述した手法によって、マーカ対応関係Ｒ１に基づいた座標変換情報Ｍ１が求められる。
【０１９０】
座標変換情報Ｍ１が求められると、座標変換部１６は、座標変換情報Ｍ１を表２に示される第１位置データｄ４に施し、基準座標系Ｃ３で表現された第３位置データｄ５を取得する。
【０１９１】
表３は、表２に示された第１位置データｄ４とマーカ対応関係Ｒ１とから生成された第３位置データｄ５を示している。
【０１９２】
【表３】
2011064579.tif 000006
【０１９３】
表３においては、最上段の「マーカＩＤ」は各着目マーカを識別するＩＤであり、「Ｘ座標」、「Ｙ座標」および「Ｚ座標」は、各着目マーカのマーカ三次元位置を表現する各座標であり、「信頼度」は各着目マーカのマーカ三次元位置の信頼度であり、下段の各符号は、上から下へ向けて各段毎に各着目マーカｆ１〜ｆ３およびｆｘについて、最上段に対応する値を象徴的に表現した符号である。
【０１９４】
ここで、表２に示された第１位置データｄ４と、表３にしめされた第３位置データｄ５とでは、マーカＩＤおよび三次元位置が異なっている。
【０１９５】
三次元位置の変動は、測定機座標系Ｃ１から基準座標系Ｃ３への座標変換によるものである。
【０１９６】
次に、マーカＩＤの変動について説明する。
【０１９７】
座標変換部１６においては、マーカ対応関係Ｒ１に基づいて、表２に示されていた第１位置データｄ４での仮のマーカＩＤであるｈ５〜ｈ８（表２）がそれぞれ、第３位置データｄ５においては、参照マーカと着目マーカとの対応関係を考慮したマーカＩＤであるｆ１〜ｆ５に更新される。
【０１９８】
ここでは、仮のマーカＩＤであるｈ５〜ｈ７で示される着目マーカのマーカ三次元位置がそれぞれマーカＩＤのｆ１〜ｆ３で示される参照マーカのマーカ三次元位置に対応することから、仮のマーカＩＤであるｈ５〜ｈ７がそれぞれマーカＩＤのｆ１〜ｆ３に更新され、仮マーカＩＤのｈ８で示されるマーカ三次元位置については、マーカ対応関係Ｒ１が求められていないことから、第２位置データｄ６における最も大きいマーカＩＤのｆ４に対する続き番号のマーカＩＤのｆ５が割り当てられる。
【０１９９】
このように、マーカＩＤと、マーカ三次元位置とをマーカ対応関係Ｒ１に基づいて更新することによって第１位置データｄ４から第３位置データｄ５が生成される。
【０２００】
図９は、表３に示された第３位置データｄ５の各マーカ三次元位置と、表１に示された第２位置データｄ６とが基準座標系Ｃ３で表示された様子を示す図である。なお、図９においては、図８と同様に、マーカ三次元位置の対応関係の理解を容易にするために、測定範囲ｎ１と測定済み範囲ｎ２とを仮想的に表示している。
【０２０１】
図９に示されるように、対応関係取得部１５で求められたマーカ対応関係Ｒ１が正しければ、各マーカ三次元位置の配置関係は、図７に示される各参照マーカと、各着目マーカとの配置関係と等しくなる。
【０２０２】
生成された第１位置データｄ４、第３位置データｄ５および座標変換情報Ｍ１などは、制御処理部２０Ａを経て指示光像取得部１７Ａへと供給され、指示光像取得部１７Ａにおいて既述したように、指示光画像２３ｄ、指示光画像２４ｄが生成される。
【０２０３】
生成された指示光画像２３ｄおよび指示光画像２４ｄは、指示光投光部２１Ａに供給されて、第１位置指示光２３および第２位置指示光２４として対象物５０に向けて投光される。
【０２０４】
対象物５０上での各マーカ位置指示光の状態に基づいて、現在の測定範囲が妥当であるとの判断が、測定者によってなされると、測定範囲ｎ１についての三次元測定が実行されて、測定範囲ｎ１の三次元形状を表現した形状データｄ３が測定部１０Ａ（１０Ｂ）において取得される。
【０２０５】
取得された形状データｄ３は、処理装置１００Ａの座標変換部１６において、座標変換情報Ｍ１を用いて形状データｄ７へと座標変換される。
【０２０６】
三次元測定が完了すると、第３位置データｄ５は、第２位置データｄ６に統合されて新たな第２位置データｄ６として更新される。更新された第２位置データｄ６は、新たな測定範囲の設定時に、測定済みのマーカである各参照マーカの三次元位置を示す第２位置データｄ６として使用される。
【０２０７】
表４は、更新された第２位置データｄ６を示す。表４における記載は、表１と同じである。
【０２０８】
【表４】
2011064579.tif 000007
【０２０９】
表４に示されるように、更新された第２位置データｄ６は、表１に示された更新前の第２位置データｄ６に対して、新たに図７に示された着目マーカｆｘが、マーカ対応関係Ｒ１に基づいてマーカＩＤのｆ５を割り当てられた参照マーカｆ５として設定されている。
【０２１０】
［指示光投光部２１Ａの投光動作の説明：］
次に、三次元デジタイザ３０Ａにおける指示光投光部２１Ａの投光動作の例について説明する。
【０２１１】
図１０は、対象物５０上の測定範囲ｎ１に設けられた着目マーカｆ１からｆ３およびｆ５に対して三次元デジタイザ３０Ａの指示光投光部２１Ａ（図２）から投光されたマーカ位置指示光である第１位置指示光２３の例を示す図である。
【０２１２】
図１０に示されるように、対象物５０上には、指示光投光部２１Ａから第１位置指示光２３のみが照射されている。
【０２１３】
従って、測定者は、三次元デジタイザ３０Ａの配置調整を行って測定範囲ｎ１の設定を行う際に、三次元測定システム５００Ａの表示部１０などに視線を移すことなく対象物５０に注目した状態で着目識別点の位置が適切に求められたか否かを判断でき、この判断結果に基づいて三次元デジタイザ３０Ａの配置調整による測定範囲の設定を効率よく行うことができる。
【０２１４】
すなわち、測定者は、通常、三次元デジタイザ３０Ａの測定範囲ｎ１を対象物５０に設定するときには、対象物５０上に測定したい範囲を想定し、想定した範囲に、三次元デジタイザ３０Ａを例えば正対させるなどして想定した範囲と、三次元デジタイザ３０Ａの測定範囲とを一致させ、所望の測定範囲の形状データを取得するが、第１位置指示光２３が、対象物５０上で想定した所望の測定範囲のマーカに投光されているか否かによって、所望の測定範囲についての形状データを得られるか否かを判断し、所望の測定範囲が設定されている場合にのみ、三次元測定を行うようにすることができ、三次元測定作業の効率を上げることができる。
【０２１５】
図１０に示されるマーカ位置指示光の投光状態から、指示光投光部２１Ａは、マーカ位置指示光を第１位置指示光２３から第２位置指示光２４に切り替える。
【０２１６】
図１１は、対象物５０上の測定済み範囲ｎ２に設けられた参照マーカｆ１からｆ４に対して三次元デジタイザ３０Ａの指示光投光部２１Ａ（図２）から投光されたマーカ位置指示光である第２位置指示光２４の例を示す図である。
【０２１７】
図１１に示されるように、対象物５０上には、指示光投光部２１Ａか第２位置指示光２４のみが照射されている。
【０２１８】
例えば、処理装置１００Ａから指示光投光部２１Ａに供給される指示光画像２３ｄと指示光画像２４ｄとを交互に切り替えることによって、マーカ位置指示光の投光状態を、図１０の状態から図１１の状態へと時間的に交互に切り替えることができる。
【０２１９】
第１位置指示光２３と第２位置指示光２４との態様（輝度、各指示光のパターンなど）が同じである場合であっても、この切り替え動作を繰り返せば、マーカ位置指示光の投光状態は、図１２に示される投光状態になる。
【０２２０】
図１２は、対象物５０上の測定範囲ｎ１の着目マーカｆ１からｆ３およびｆ５と、測定済み範囲ｎ２の参照マーカｆ１からｆ４とに対してそれぞれ三次元デジタイザ３０Ａの指示光投光部２１Ａ（図２）から投光されたマーカ位置指示光である第１位置指示光２３および第２位置指示光２４の例を示す図である。
【０２２１】
図１２に示されるように、第１位置指示光２３と第２位置指示光２４との態様が同じであっても、共通マーカｆ１からｆ３には、第１位置指示光２３と第２位置指示光２４の両方が投光されるので、測定済み領域ｎ２のみに属する参照マーカｆ４と、共通マーカｆ１からｆ３との明るさは異なり、測定者は、参照マーカｆ４と、共通マーカｆ１からｆ３とを区別できるとともに、測定範囲ｎ１のみに属する着目マーカｆ５と、共通マーカｆ１からｆ３とを区別できる。
【０２２２】
また、第１位置指示光２３と第２位置指示光２４とがそれぞれ投光される期間の割合を１対１から変更すれば、測定者には、共通マーカｆ１からｆ３と、参照マーカｆ４と、着目マーカｆ５とが、それぞれ相互に異なった態様で投光されていように観察されるので、測定者による測定範囲ｎ１の設定作業の効率が向上する。
【０２２３】
このように、第１位置指示光２３と第２位置指示光２４とを、時間的に交互に切り替える手法を採用すれば、指示光投光部２１Ａの投光光学系９に備えられた光源の光量を一定に保ったままで、画像表示部８に表示される画像を、時間的に交互に切り替えるという手法のみで、測定者には共通マーカｆ１からｆ３が他のマーカと異なった態様で照射されているように観察されるので、例えば、共通マーカｆ１からｆ３を他のマーカから識別して共通マーカｆ１からｆ３に他のマーカと異なった態様の指示光像を生成し、該指示光像に基づいて指示光を投光する場合と同じ効果が得られ、対象物５０に設けられた各種マーカの識別性を高めることができ、コストの低い制御および構成によって、測定範囲ｎ１の設定作業の効率を向上させることができる。
【０２２４】
なお、第１位置指示光２３と第２位置指示光２４との投光期間は、両者の切り替え時などにおいて、時間的に重なっていても良い。
【０２２５】
図１３は、対象物５０上の測定範囲ｎ１における着目マーカｆ５、測定範囲ｎ１と測定済み範囲ｎ２とについての共通マーカｆ１からｆ３、および測定済み範囲ｎ２における参照マーカｆ４に対してそれぞれ三次元デジタイザ３０Ａの指示光投光部２１Ａ（図２）から投光された光位置指示光２５，２６および２７の例を示す図である。
【０２２６】
図１３に示される光位置指示光２５，２６および２７は、それぞれ、相互に異なった態様の指示光画像に基づいて生成され、対象物５０上に投光されており、測定者は、共通マーカｆ１からｆ３を他のマーカから識別することができる。
【０２２７】
このように指示光像において、共通マーカｆ１からｆ３を他のマーカと異なる態様で投光することによっても、本発明の有用性を損なうことなく、測定範囲ｎ１の設定作業の効率を向上させることができる。
【０２２８】
［誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得されたときのマーカ位置指示光について：］
次に、対応関係取得部１５において誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得された場合のマーカ位置指示光について説明する。
【０２２９】
図１４は、誤ったマーカ対応関係Ｒ１に基づいたマーカ位置指示光である第２位置指示光２４の例を示す図である。
【０２３０】
図１４に示される対象物５０上の測定済み範囲ｎ２には、参照マーカｆ１〜ｆ８が設けられており、参照マーカｆ１〜ｆ８の各マーカ三次元位置を示す第２位置データｄ６（図２）は、基準座標系Ｃ３で表現されている。
【０２３１】
また、参照マーカｆ１〜ｆ３が表すマーカ位置形状と、参照マーカｆ４〜ｆ６が表すマーカ位置形状とは、略合同の関係を有している。
【０２３２】
三次元デジタイザ３０Ａの測定範囲は、測定範囲ｎ１に設定されており、参照マーカｆ１〜ｆ３は、着目マーカｆ１〜ｆ３でもある共通マーカである。
【０２３３】
三次元デジタイザ３０Ａに対して測定機座標系Ｃ１が定められ、測定機座標系Ｃ１に対する投光器座標系Ｃ２の配置を与える投光器配置情報ＣＰ１によって、投光器座標系Ｃ２が定められている。
【０２３４】
指示光投光部２１Ａ（図２）から第２検出光２２（図２）が測定範囲ｎ１を包含する範囲に投光され、その反射光の画像が測定部１０Ａ（１０Ｂ）によって画像データｄ２として取得されると、マーカ位置取得部１２（図２）において画像データｄ２に基づいて、測定機座標系Ｃ１で表現された着目マーカｆ１〜ｆ３の各マーカ三次元位置を示す第１位置データｄ４（図２）が取得される。
【０２３５】
対応関係取得部１５（図２）においては、各着目マーカｆ１〜ｆ３が表現し得る全てのマーカ位置形状と、各参照マーカｆ１〜ｆ８が表現し得る全てのマーカ位置形状とが比較されて、マーカ対応関係Ｒ１（図２）が求められる。
【０２３６】
マーカ対応関係Ｒ１が求められると座標変換部１６において、マーカ対応関係Ｒ１に基づいて座標変換情報Ｍ１（図２、図６）が求められる。
【０２３７】
マーカ対応関係Ｒ１が正しく求められた場合には、マーカ対応関係Ｒ１は、着目マーカｆ１〜ｆ３をそれぞれ参照マーカｆ１〜ｆ３に対応させるマーカ対応関係となり、このマーカ対応関係Ｒ１に基づいて座標変換部１６において正しい座標変換情報Ｍ１である座標変換情報Ｍ１ｔが求められる。
【０２３８】
座標変換情報Ｍ１ｔが求められると、図６を用いて説明したように、合成変換ＣＰ１＊Ｍ１ｔに基づいて、第３位置データｄ５に基づく第１位置指示光２３（図２、図６）が着目マーカｆ１〜ｆ３上に、また、第２位置データｄ６に基づく第２位置指示光２４（図２、図６）が参照マーカｆ１〜ｆ８上にそれぞれ適切に投光される。
【０２３９】
しかし、参照マーカｆ１〜ｆ３が表すマーカ位置形状と、参照マーカｆ４〜ｆ６が表すマーカ位置形状とは、略合同の関係を有しているため、着目マーカｆ１〜ｆ３をそれぞれ参照マーカｆ４〜ｆ６に対応させる誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得される場合がある。
【０２４０】
該誤ったマーカ対応関係Ｒ１によれば、座標変換部１６において誤った座標変換情報Ｍ１である座標変換情報Ｍ１ｆが求められ、座標変換情報Ｍ１ｆに基づいて誤った測定機座標系Ｃ１ｆが定められ、さらに測定機座標系Ｃ１ｆと投光器配置情報ＣＰ１とに基づいて、誤った投光器座標系Ｃ２ｆが定められる。
【０２４１】
この場合、第３位置データｄ５における着目マーカｆ１〜ｆ３についてマーカ三次元位置は、第２位置データｄ６における参照マーカｆ４〜ｆ６についてのマーカ三次元位置にそれぞれ一致する。
【０２４２】
従って、第３位置データｄ５に基づく第１位置指示光２３（図２、図６）は、合成変換ＣＰ１＊Ｍ１ｆに基づいて、誤った測定機座標系Ｃ１ｆと誤った投光器座標系Ｃ２ｆによって定められる架空の三次元デジタイザ３０Ａｖにおける架空の指示光投光部から参照マーカｆ４〜ｆ６に向けて投光されようとする。測定範囲ｎ３は、架空の三次元デジタイザ３０Ａｖに対する架空の測定範囲である。
【０２４３】
また、第２位置データｄ６に基づく第２位置指示光２４も同様に、架空の指示光投光部から参照マーカｆ１〜ｆ８に向けて投光されようとする。
【０２４４】
この場合、実際の指示光投光部２１Ａは、図１４に示される実在の三次元デジタイザ３０Ａに対して存在するので、誤って参照マーカｆ４〜ｆ６に投光されるはずの第３位置データｄ５に基づく第１位置指示光２３は、図１４に示される架空の参照マーカｆ４ｖ〜ｆ６ｖに投光されてしまう。
【０２４５】
ここで、架空の参照マーカｆ４ｖ〜ｆ６ｖは、それぞれ参照マーカｆ１〜ｆ３と一致するため、誤ったマーカ対応関係Ｒ１によって参照マーカｆ４〜ｆ６へと向けて投光された第１位置指示光２３は、結局、正しいマーカ対応関係Ｒ１が求められた場合の第１位置指示光２３と同じく参照マーカｆ１〜ｆ３に対して、参照マーカｆ１〜ｆ３を参照マーカｆ４〜ｆ６であると誤認して投光される。
【０２４６】
すなわち、誤ったマーカ対応関係Ｒ１が求められた場合に第３位置データｄ５に基づいて投光される第１位置指示光２３は、正しいマーカ対応関係Ｒ１が求められた場合と同じ、正しい位置に投光されるが、マーカの認識は誤った状態で投光される。
【０２４７】
なお、誤ったマーカ対応関係Ｒ１の取得をこのマーカの誤認識を利用して判断できる手法については、図１５を用いて後述する。
【０２４８】
一方、第２位置データｄ６に基づいて投光される第２位置指示光２４も上述した第１位置指示光２３と同様に、参照マーカｆ１〜ｆ８にそれぞれ対応するｆ１ｖ〜ｆ８ｖに対して投光されてしまう。
【０２４９】
図１４に示される例のように、多くの場合、架空の参照マーカｆ１ｖ〜ｆ３ｖおよびｆ７ｖ〜ｆ８ｖは、対象物５０上に実際にマーカが存在していないところに位置するので、第２位置データｄ６に基づいて投光される第２位置指示光２４のうち、共通マーカ以外のマーカに向けて投光された位置指示光は、多くの場合、マーカが存在しない位置に投光される。
【０２５０】
従って、処理装置１００Ａ自体は、誤ったマーカ対応関係Ｒ１であるとは、認識せず正しい対応関係であるとして認識して後続の処理を行っているので、対応関係の誤りについて警告信号等を発することなどはできないが、測定者は、第２位置指示光２４がマーカが存在しない場所に投光される現象を確認することによって、誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得されたことを認識でき、測定範囲ｎ１を、正しいマーカ対応関係Ｒ１が取得される範囲へと設定し直すことが容易となる。
【０２５１】
図１５は、誤ったマーカ対応関係Ｒ１に基づいたマーカ位置指示光である第１位置指示光２３の例を示す図である。
【０２５２】
図１５における基準座標系Ｃ３、三次元デジタイザ３０Ａ、測定機座標系Ｃ１、投光器座標系Ｃ２、座標変換情報Ｍ１ｔ、架空の三次元デジタイザ３０Ａｖ、架空の測定機座標系Ｃ１、架空の投光器座標系Ｃ２、投光器配置情報ＣＰ１および誤った座標変換情報Ｍ１ｆ、測定範囲ｎ１〜ｎ３については、図１４と同じであるので説明を省略し、図１５と異なる部分について説明する。
【０２５３】
図１５における参照マーカｆ１〜ｆ６は、図１４における参照マーカｆ１〜ｆ６と同じ位置に設けられており、参照マーカｆ１〜ｆ３は、測定範囲ｎ１における着目マーカでもあり、参照マーカ（着目マーカ）ｆ１〜ｆ３についてのマーカ位置形状と、参照マーカｆ４〜ｆ６についてのマーカ位置形状とが略合同である。
【０２５４】
しかし、図１４では、各マーカの態様が同じであるのに対して、図１５では、参照マーカｆ１〜ｆ６の態様はそれぞれ形状が異なっている。
【０２５５】
ここでは、第３位置データｄ５に基づく第１位置指示光２３を、それぞれ各マーカに対してマーカの態様に応じた態様で投光した場合に、測定者が誤ったマーカ対応関係Ｒ１の取得を認識できる手法を説明する。
【０２５６】
ここで、図１５に示される三次元デジタイザ３０Ａは、予め操作部３３からの設定等によって、マーカ位置取得部１２に備えられたマーカ形態取得部１４が機能することで各参照マーカの形態に応じた形態情報が取得されており、表１に示される第２位置データｄ６には、取得された形態情報が付加されている。
【０２５７】
また、第３位置データｄ５に基づいて各着目マーカの位置をそれぞれ示す第１位置指示光２３のうち、各共通マーカへの位置指示光については、それぞれ各共通マーカに対応する各参照マーカの形状と相似の形状である位置指示光が指示光投光部２１Ａから投光される。
【０２５８】
誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得された場合には、図１４の例で説明したように、第３位置データｄ５に基づいて投光される第１位置指示光２３は、正しいマーカ対応関係Ｒ１が求められた場合と同じ、正しい位置に投光されるが、マーカの認識が誤っており、該第１位置指示光２３は、誤って対応づけられた各参照マーカの形態に応じた態様で投光される。
【０２５９】
この場合、図１５の例では、参照マーカｆ１〜ｆ３に対して、参照マーカｆ４〜ｆ６用の第２位置指示光２４が投光される。
【０２６０】
従って、ｆ１〜ｆ３に実際に投光される第２位置指示光２４の態様は、参照マーカｆ１〜ｆ３とは対応していないものとなる。
【０２６１】
従って、処理装置１００Ａ自体は、誤ったマーカ対応関係Ｒ１であるとは、認識せず正しい対応関係であるとして認識して後続の処理を行っているので、対応関係の誤りについて警告信号等を発することなどはできないが、測定者は、実在する着目マーカの形態に対応しない態様の第１位置指示光２３が該着目マーカに投光される現象を確認することによって、誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得されたことを認識でき、測定範囲ｎ１を、正しいマーカ対応関係Ｒ１が取得される範囲へと設定し直すことが容易となる。
【０２６２】
三次元測定システム５００Ａの構成によれば、着目マーカと参照マーカとの対応関係が正しく求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、複数の着目マーカの各形態と、複数の着目マーカのそれぞれ位置を示す第１位置指示光２３の態様との相互関係として対象物５０上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【０２６３】
［三次元測定システム５００Ａの測定作業フロー：］
次に、図１６および図１７を用いて、三次元測定システム５００Ａの測定作業フローを説明する。
【０２６４】
図１６および図１７は、測定動作の概要を示すフローチャートを例示する図である。
【０２６５】
先ず、図１６においては、測定作業が開始されると、測定者は、対象物５０と三次元デジタイザ３０Ａとの相対的な配置関係を調整することによって測定範囲ｎ１を設定する（ステップＳ１０）。
【０２６６】
測定範囲ｎ１が設定されると、測定者の操作によって三次元デジタイザ３０Ａは第２検出光２２を測定範囲ｎ１を含有する範囲に投光して測定範囲ｎ１に設けられている各着目マーカを測定して画像データｄ２を取得する（ステップＳ１２）。
【０２６７】
着目マーカの測定が終了し、画像データｄ２が取得されると処理装置１００Ａのマーカ位置取得部１２は、ローカル座標系での着目マーカのマーカ三次元位置をそれぞれ示す第１位置データｄ４を取得する（ステップＳ１４）。
【０２６８】
第１位置データｄ４が取得されると、処理装置１００Ａの指示光像取得部１７Ａは、着目マーカの各位置を示す第１位置指示光２３に対応する指示光画像２３ｄの画像表示部８上での像位置を投光器座標系Ｃ２で取得する（ステップＳ１６）。
【０２６９】
指示光画像２３ｄの像位置が取得されると、処理装置１００Ａの指示光像取得部１７Ａは、指示光画像２３ｄの態様を取得し（ステップＳ１８）、指示光画像の像位置と態様とに基づいて指示光画像２３ｄを取得する（ステップＳ２０）。
【０２７０】
指示光画像２３ｄが取得されると、指示光投光部２１Ａから第１位置指示光２３が投光される（ステップＳ２２）。
【０２７１】
第１位置指示光２３が投光されると、測定者は、所望の着目マーカが第１位置指示光２３によって照射されているか確認する（ステップＳ２４）。
【０２７２】
所望の参照マーカが照射されていない場合には、測定者はステップＳ１０に戻って
測定範囲ｎ１の設定作業をやり直し、所望の参照マーカが照射されている場合には、測定者は三次元測定システム５００Ａを操作して三次元測定を行い（ステップＳ２６）、測定範囲ｎ１に対する三次元測定を終了する。
【０２７３】
次に、図１７に示される測定作業においては、測定作業が開始されると、測定者は、対象物５０と三次元デジタイザ３０Ａとの相対的な配置関係を調整することによって測定範囲ｎ１を設定する（ステップＳ３０）。
【０２７４】
測定範囲ｎ１が設定されると、測定者の操作によって三次元デジタイザ３０Ａは第２検出光２２を測定範囲ｎ１を含有する範囲に投光して測定範囲ｎ１に設けられている各着目マーカを測定して画像データｄ２を取得する（ステップＳ３２）。
【０２７５】
着目マーカの測定が終了し、画像データｄ２が取得されると処理装置１００Ａのマーカ位置取得部１２は、ローカル座標系での着目マーカのマーカ三次元位置をそれぞれ示す第１位置データｄ４を取得する（ステップＳ３４）。
【０２７６】
マーカ位置取得部１２は、第１位置データｄ４に仮のマーカＩＤを設定する（ステップＳ３６）。
【０２７７】
次に、対応関係取得部１５は、第１位置データｄ４と第２位置データｄ６とから、マーカ位置形状が最も合同関係に近いマーカの組み（共通マーカ）を抽出し、マーカ対応関係Ｒ１を取得する（ステップＳ３８）。
【０２７８】
処理装置１００Ａは、参照マーカに対応する着目マーカの個数が３以上か否か調べる（ステップＳ４０）。
【０２７９】
参照マーカに対応する着目マーカの個数が３個未満の場合、処理装置１００Ａが検知して、警告信号等を出力し、測定者はステップＳ３０に示される測定範囲ｎ１の設定を行う。
【０２８０】
参照マーカに対応する着目マーカの個数が３個以上の場合、座標変換部１６は、マーカ対応関係Ｒ１に基づいて測定機座標系Ｃ１で表現された第１位置データｄ４を基準座標系Ｃ３で表現された第３位置データｄ５に変換する座標変換情報Ｍ１を求め、座標変換情報Ｍ１を用いて第１位置データｄ４を第３位置データｄ５に座標変換する（ステップＳ４２）とともに、マーカ対応関係Ｒ１に従って、第３位置データｄ５に第２位置データｄ６のマーカＩＤを考慮したマーカＩＤを設定する（ステップＳ４４）。
【０２８１】
第３位置データｄ５が取得されると、指示光像取得部１７Ａは、各着目マーカおよび各参照マーカの各位置をそれぞれ示す第１位置指示光２３および第２位置指示光２４に対応する指示光画像２３ｄおよび２４ｄの画像表示部８上での像位置を投光器座標系Ｃ２で取得する（ステップＳ４６）。
【０２８２】
指示光画像２３ｄおよび２４ｄの像位置が取得されると、指示光像取得部１７Ａは、指示光画像２３ｄおよび２４ｄの態様を取得し（ステップＳ４８）、各指示光画像の像位置と態様とに基づいて指示光画像２３ｄおよび２４ｄを取得する（ステップＳ５０）。
【０２８３】
指示光画像２３ｄおよび２４ｄが取得されると、これらに基づいて指示光投光部２１Ａから第１位置指示光２３および第２位置指示光２４が投光される（ステップＳ５２）。
【０２８４】
第１位置指示光２３および第２位置指示光２４が投光されると、測定者は、所望の測定範囲において第１位置指示光２３で照らされた各着目マーカが、第２位置指示光２４によって照らされた各参照マーカに対して所望の配置となっているか否かを確認する（ステップＳ５４）。
【０２８５】
所望の着目マーカが所望の測定範囲ｎ１において好適に照射されていない場合には、測定者はステップＳ１０に戻って測定範囲ｎ１の設定作業をやり直す。
【０２８６】
所望の参照マーカが照射されている場合には、測定者は三次元測定システム５００Ａを操作して三次元測定を行う（ステップＳ５６）。
【０２８７】
測定範囲ｎ１についての三次元測定が終了すると、次回の測定に備えて、第３位置データｄ５を用いて第２位置データｄ６が更新され（ステップＳ５８）、測定範囲ｎ１に対する三次元測定が終了する。
【０２８８】
上述した三次元測定システム５００Ａの構成によれば、第２検出光２２が対象物５０の測定範囲ｎ１に投光されたときの画像データｄ２に基づいて測定範囲ｎ１における複数の着目マーカのそれぞれの位置を表現した第１位置データｄ４が求められ、第１位置データｄ４に基づいて、複数の着目マーカのそれぞれの位置を示す第１位置指示光２３が対象物５０に向けて投光されるので、測定範囲ｎ１が所望の測定範囲となっているか否か、および、配置合わせに必要な個数のマーカが三次元測定システムによって認識されているか否かという測定範囲ｎ１の適否判断に有益な情報を、対象物５０に設けられたマーカと第１位置指示光２３との相互関係として対象物５０上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【０２８９】
また、三次元測定システム５００Ａの構成によれば、対象物５０の測定範囲ｎ１における複数の着目マーカのそれぞれの位置を表現した第１位置データｄ４が、測定済み領域における複数の参照マーカのそれぞれの位置を表現した既存の第２位置データｄ６の基準座標系Ｃ３で表された第３位置データｄ５に変換されて、測定範囲ｎ１と測定済み領域にある３以上のマーカが、複数の参照マーカのうち該３以上のマーカ以外のマーカと、時間的および形態的の少なくとも一方において異なる態様で照らされるように、複数の着目マーカのそれぞれの位置を示す第１位置指示光２３および複数の参照マーカのそれぞれ位置を示す第２位置指示光２４が、それぞれ第３位置データｄ５および第２位置データｄ６に基づいて対象物５０に向けて投光されるので、測定範囲ｎ１が所望の測定範囲となっているか否か、および、着目マーカと参照マーカとの対応関係が正しく求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、対象物５０に設けられたマーカ、第１位置指示光２３および第２位置指示光２４の相互関係として対象物５０上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【０２９０】
また、三次元測定システム５００Ａの構成によれば、複数の着目マーカのそれぞれの位置を示す第１位置指示光２３が、複数の着目マーカの位置それぞれについての各信頼度に応じた態様で対象物５０に向けて投光される。
【０２９１】
従って、測定範囲の適否判断に有益な着目マーカの位置取得の信頼度に関する情報を対象物５０上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【０２９２】
また、三次元測定システム５００Ａの構成によれば、各着目マーカの検出に用いられる第２検出光２２と、検出された各着目マーカの位置を示す第１位置指示光２３とが時間的に交互に投光されるので、着目マーカの位置が適切に求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、第２検出光２２と、第１位置指示光２３とのそれぞれの照射領域の一致具合として対象物５０上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【０２９３】
また、三次元測定システム５００Ａの構成によれば、各着目マーカの検出に用いられる第２検出光２２と、検出された各着目マーカの位置を示す第１位置指示光２３とが異なる色彩で投光されるので、着目マーカの位置が適切に求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、第２検出光２２と、第１位置指示光２３とのそれぞれの照射領域の一致具合として対象物５０上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【０２９４】
＜変形例について：＞
［三次元測定システム５００Ｂについて：］
図１８は、変形例に係る三次元測定システム５００Ｂの構成を例示する図であり、図１９は、変形例に係る三次元測定システム５００Ｂを構成する各部の機能構成を例示するブロック図である。図１９には、各機能部とともに、各機能部間で授受される主な情報が記載されている。また、制御信号などについての記載は省略されている。
【０２９５】
図１８および図１９に示される三次元測定システム５００Ｂは、処理装置１００Ｂ、三次元デジタイザ３０Ｂ、指示光投光器４０Ａ、配置基準部３１および測定スタンド３２を主に備えて構成される。
【０２９６】
三次元測定システム５００Ａと三次元測定システム５００Ｂとの主な相違点は、三次元測定システム５００Ａでは、測定機座標系Ｃ１に対する投光器座標系Ｃ２の相対的な配置関係を与える既知の投光器配置情報ＣＰ１が与えられており、投光器座標系Ｃ２は常に測定機座標系Ｃ１に対して相対的に定められていた（図５など）のに対して、三次元測定システム５００Ｂにおいては、投光器座標系Ｃ２は、基準座標系Ｃ３に対する投光器座標系Ｃ２の相対的な配置情報を与える既知の投光器配置情報ＣＰ２によって与えられており、投光器座標系Ｃ２は、測定機座標系Ｃ１から独立した座標系となっている（図１９、図２０など）ことに関連した相違点である。
【０２９７】
三次元測定システム５００Ｂにおける各機能部の、三次元測定システム５００Ａにおける各機能部との構造、機能における各相違点は、主に、上述した相違点に対応するための構造上、機能上の相違点である。
【０２９８】
以下では、図１８および図１９に示される三次元測定システム５００Ｂの各機能部のうち、図１および図２に示される三次元測定システム５００Ａと同様の構成、機能を有する機能部については、図１および図２と同一の符号を付して説明を省略し、変形例に係る三次元測定システム５００Ｂの各機能部のうち、三次元測定システム５００Ａと異なる機能部についてのみ説明する。
【０２９９】
［三次元デジタイザ３０Ｂについて:］
図１８および図１９に示されるように、三次元測定システム５００Ｂの三次元デジタイザ３０Ｂは、測定部１０Ａ（１０Ｂ）を主に備えており、三次元測定システム５００Ａにおける第１検出光２１Ａに相当する指示光投光部２１Ｂを備えておらず、測定機座標系Ｃ１と投光器座標系Ｃ２との関係は規定されていない。
【０３００】
測定部１０Ａ（測定部１０Ｂ）については、三次元測定システム５００Ａにおけるものと全く同じ構成を有し、測定範囲ｎ１の三次元形状を表現する形状データを測定機座標系Ｃ１（図２０）で与える。
【０３０１】
［配置基準部３１について：］
配置基準部３１は、室内ＧＰＳ発信機などで構成されており、基準座標系Ｃ３（図２０）に対する配置基準部３１の配置は固定されている。
【０３０２】
また、配置基準部３１は、基準座標系Ｃ３に対する投光器座標系Ｃ２の配置情報を与える投光器配置情報ＣＰ２（図２０）を配置検出部２９に検知させる。
【０３０３】
［指示光投光器４０Ａについて：］
○指示光投光器４０Ａ：
指示光投光器４０Ａは、三次元デジタイザ３０Ｂの外部に、三次元デジタイザ３０Ｂに対する配置を規定されることなく設けられている。
【０３０４】
指示光投光器４０Ａは、指示光投光部２１Ｂと配置検出部２９とを主に備えている。
【０３０５】
指示光投光部２１Ｂは、三次元測定システム５００Ａの指示光投光部２１Ａに対応した機能部であり、投光器座標系Ｃ２で表現される画像表示部８に投影された指示光画像２３ｄおよび２４ｄに基づいて第１位置指示光２３および第２位置指示光２４を投光する機能自体は指示光投光部２１Ａと全く同じである。
【０３０６】
指示光投光部２１Ａとの相違点は、指示光投光部２１Ｂは、配置検出部２９から供給される基準座標系Ｃ３に対する測定機座標系Ｃ１の投光器配置情報ＣＰ２を、処理装置１００Ｂへと供給するために、入力部７に代えて入出力部２８を備えていることである。
【０３０７】
○配置検出部２９：
配置検出部２９は、室内ＧＰＳ受信機などによって構成されており、指示光投光部２１Ｂに対して固定されており、配置基準部３１からの信号に基づいて、配置基準部３１に対する配置検出部２９の配置を検出して基準座標系Ｃ３に対する投光器座標系Ｃ２の配置情報を与える投光器配置情報ＣＰ２に換算して、指示光投光部２１Ｂの入出力部２８へと供給する。
【０３０８】
上述した構成によって、指示光投光器４０Ａが基準座標系Ｃ３に対して移動しても、常に基準座標系Ｃ３に対する投光器座標系Ｃ２の配置情報を示す投光器配置情報ＣＰ２が取得される。
【０３０９】
投光器配置情報ＣＰ２は、入出力部２８を経て処理装置１００Ｂへと供給されて記憶部３４に記憶される。
【０３１０】
なお、三次元測定システム５００Ｂにおいては、指示光投光器４０Ａが移動可能となるように、配置基準部３１と配置検出部２９とを設けているが、例えば、指示光投光部２１Ｂが基準座標系Ｃ３に対して固定されており、予め基準座標系Ｃ３と投光器座標系Ｃ２との固定の配置情報である投光器配置情報ＣＰ２を設計情報や、三次元測定装置などで測定することによって求めておけば、配置検出部２９と配置基準部３１は不要となる。
【０３１１】
［処理装置１００Ｂについて：］
処理装置１００Ｂと三次元測定システム５００Ａにおける処理装置１００Ａとの相違点は、処理装置１００Ａにおける制御処理部２０Ａおよび指示光像取得部１７Ａが、それぞれ制御処理部２０Ｂおよび指示光像取得部１７Ｂに代えられていることであり、処理装置１００Ｂ全体としての機能は、処理装置１００Ａと同じである。
【０３１２】
以下では、制御処理部２０Ｂと指示光像取得部１７Ｂについて説明する。
【０３１３】
◎制御処理部２０Ｂ：
制御処理部２０Ｂは、搭載された制御プログラム等の違いによって機能のみが制御処理部２０Ａと異なる。
【０３１４】
この相違は、指示光投光部２１Ｂから供給されて記憶部３４に記憶された投光器配置情報ＣＰ２を記憶部３４から取得して指示光像取得部１７Ｂへと供給することである。
【０３１５】
◎指示光像取得部１７Ｂ：
指示光像取得部１７Ｂは、三次元測定システム５００Ａにおける指示光像取得部１７Ａに相当する機能部であり、制御処理部２０Ｂから第１位置データｄ４、第３位置データｄ５、第２位置データｄ６、投光器配置情報ＣＰ２および座標変換情報Ｍ１などの供給を受け、像位置算出部１８Ｂが指示光画像２３ｄおよび２４ｄの像位置を算出し、像態様取得部１９が指示光画像２３ｄおよび２４ｄの像の態様を取得することによって、指示光画像２３ｄおよび２４ｄを生成する。
【０３１６】
生成された指示光画像２３ｄおよび２４ｄは、制御処理部２０Ｂを経て指示光投光部２１Ｂへと供給され、それぞれ、複数の着目マーカの位置をそれぞれ示す第１位置指示光２３および複数の参照マーカの位置をそれぞれ示す第２位置指示光２４の投光に用いられる。
【０３１７】
指示光像取得部１７Ａとの相違点は、指示光像取得部１７Ａにおける像位置算出部１８Ａに代えて像位置算出部１８Ｂを備えていることであるので、以下では、図２０を用いて、像位置算出部１８Ｂの機能を説明する。
【０３１８】
○像位置算出部１８Ｂ：
三次元測定システム５００Ｂにおいては、基準座標系Ｃ３に対する投光器座標系Ｃ２の配置関係を与える投光器配置情報ＣＰ２は、既述したように既知の値である。
【０３１９】
投光器配置情報ＣＰ２は、例えば、予め記憶部３４に記憶されるなどしており、像位置算出部１８Ｂがマーカ位置指示光に対応した指示光画像の位置を求めるときに使用される。
【０３２０】
図２０は、基準座標系Ｃ３で表現された第３位置データｄ５および第２位置データｄ６に基づいて、マーカ位置指示光である第１位置指示光２３および第２位置指示光２４にそれぞれ対応した指示光画像２３ｄおよび２４ｄを取得する手法を説明する図である。
【０３２１】
図２０に示される対象物５０には、３つの着目マーカＴＭ１および３つの参照マーカＴＭ２が設けられており、指示光投光部２１Ｂ（図１９）の画像表示部８に表示された指示光画像２３ｄおよび２４ｄに基づいてそれぞれ生成された第１位置指示光２３および第２位置指示光２４が投光光学系９の主点９ａを経て各着目マーカＴＭ１および各参照マーカＴＭ２にそれぞれ投光されている。
【０３２２】
また、各着目マーカＴＭ１および各参照マーカＴＭ２のマーカ三次元位置をそれぞれ示す第３位置データｄ５および第２位置データｄ６は、それぞれ基準座標系Ｃ３で与えられており、投光光学系９の主点９ａの座標は、投光器座標系Ｃ２で与えられている。
【０３２３】
また、座標変換情報Ｍ１は、座標変換部１６において取得されたものであり、基準座標系Ｃ３に対する測定機座標系Ｃ１の配置情報を与えており、測定機座標系Ｃ１で表現された第１位置データｄ４などを座標変換部１６が基準座標系Ｃ３へと変換するときに使用する。
【０３２４】
従って、基準座標系Ｃ３に対する投光器座標系Ｃ２の配置は、投光器配置情報ＣＰ２によって与えられる。なお、測定機座標系Ｃ１に対する投光器座標系Ｃ２の配置は、座標変換情報Ｍ１の逆変換Ｍ１-1を用いた合成変換ＣＰ２＊Ｍ１-1で与えられるので、第１位置データｄ４を像位置算出部１８Ａにおいて投光器座標系Ｃ２に変換し、指示光画像２３ｄの像位置を算出する必要があるときには、この合成変換によって与えられる座標関係に基づいて算出される。
【０３２５】
ここで、画像表示部８上に生成される画像は投光器座標系Ｃ２で生成されるので、指示光画像２３ｄおよび２４ｄの位置は投光器座標系Ｃ２で表現される必要がある。
【０３２６】
従って、像位置算出部１８Ｂは、各着目マーカＴＭ１および各参照マーカＴＭ２の位置をそれぞれ適切に指示するような第１位置指示光２３および第２位置指示光２４を投光可能な指示光画像２３ｄおよび２４ｄを取得するために、測定機座標系Ｃ３に対する投光器座標系Ｃ２の配置関係を与える投光器配置情報ＣＰ２を用いて第３位置データｄ５および第２位置データｄ６を投光器座標系Ｃ２で表現されたマーカ位置データにそれぞれ座標変換し、該マーカ位置データによってそれぞれ表現された各着目マーカＴＭ１および各参照マーカＴＭ２の位置と主点９ａとを結ぶ直線と、画像表示部８を投光器座標系Ｃ２で表現する平面などとの交点の座標を求めることによって、画像表示部８上での指示光画像２３ｄおよび２４ｄの像位置を取得する。
【０３２７】
上述した構成によって、三次元測定システム５００Ｂは、対応関係取得部１５によって求められるマーカ対応関係Ｒ１が誤っている場合を除いて、三次元測定システム５００Ａと同じ作用および効果を奏する。
【０３２８】
［誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得されたときのマーカ位置指示光について：］
次に、対応関係取得部１５において誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得された場合のマーカ位置指示光について説明する。
【０３２９】
図２１は、誤ったマーカ対応関係Ｒ１に基づいたマーカ位置指示光である第１位置指示光２３の例を示す図である。
【０３３０】
図２１に示される対象物５０上の測定済み範囲ｎ２には、参照マーカｆ１〜ｆ６が設けられており、参照マーカｆ１〜ｆ６の各マーカ三次元位置を示す第２位置データｄ６（図１９）は、基準座標系Ｃ３で表現されている。
【０３３１】
また、参照マーカｆ１〜ｆ３が表すマーカ位置形状と、参照マーカｆ４〜ｆ６が表すマーカ位置形状とは、略合同の関係を有している。
【０３３２】
三次元デジタイザ３０Ａの測定範囲は、測定範囲ｎ１に設定されており、着目マーカｆ１〜ｆ３は、参照マーカｆ１〜ｆ３でもある共通マーカである。また、着目マーカｆ７は、参照マーカではない着目マーカである。
【０３３３】
三次元デジタイザ３０Ｂに対して測定機座標系Ｃ１が定められ、指示光投光器４０Ａに対して投光器座標系Ｃ２が定められている。
【０３３４】
この、投光器座標系Ｃ２と、基準座標系Ｃ３との配置関係は、投光器配置情報ＣＰ２によって定められている。
【０３３５】
指示光投光部２１Ｂ（図１９）から第２検出光２２（図２１、図１９）が測定範囲ｎ１を包含する範囲に投光され、その反射光の画像が測定部１０Ａ（１０Ｂ）によって画像データｄ２として取得されると、マーカ位置取得部１２（図１９）において画像データｄ２に基づいて、測定機座標系Ｃ１で表現された着目マーカｆ１〜ｆ３の各マーカ三次元位置を示す第１位置データｄ４（図１９）が取得される。
【０３３６】
対応関係取得部１５（図１９）においては、各着目マーカｆ１〜ｆ４が表現し得る全てのマーカ位置形状と、各参照マーカｆ１〜ｆ６が表現し得る全てのマーカ位置形状とが比較されて、マーカ対応関係Ｒ１（図１９）が求められる。
【０３３７】
マーカ対応関係Ｒ１が求められると座標変換部１６において、マーカ対応関係Ｒ１に基づいて座標変換情報Ｍ１（図１９、図２０）が求められる。
【０３３８】
マーカ対応関係Ｒ１が正しく求められた場合には、マーカ対応関係Ｒ１は、着目マーカｆ１〜ｆ３をそれぞれ参照マーカｆ１〜ｆ３に対応させるマーカ対応関係となり、このマーカ対応関係Ｒ１に基づいて座標変換部１６において正しい座標変換情報Ｍ１である座標変換情報Ｍ１ｔが求められる。
【０３３９】
座標変換情報Ｍ１ｔが求められると、第１位置データｄ４は座標変換部１６において座標変換情報Ｍ１ｔを用いて基準座標系Ｃ３で表現された第３位置データｄ５に変換され、さらに像位置算出部１８Ａにおいて、投光器配置情報ＣＰ２を用いて第３位置データｄ５から投光器座標系Ｃ２で表現されたマーカ位置データへと正しく変換され、第３位置データｄ５に基づく第１位置指示光２３（図１９、図２０）が着目マーカｆ１〜ｆ３上に、また、第２位置データｄ６に基づく第２位置指示光２４（図１９、図２０）が参照マーカｆ１〜ｆ８上にそれぞれ適切に投光される。
【０３４０】
しかし、参照マーカｆ１〜ｆ３が表すマーカ位置形状と、参照マーカｆ４〜ｆ６が表すマーカ位置形状とは、略合同の関係を有しているため、着目マーカｆ１〜ｆ３をそれぞれ参照マーカｆ４〜ｆ６に対応させる誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得される場合がある。
【０３４１】
該誤ったマーカ対応関係Ｒ１によれば、座標変換部１６において誤った座標変換情報Ｍ１である座標変換情報Ｍ１ｆが求められると、誤った座標変換情報Ｍ１ｆに基づいて、第３位置データｄ５における着目マーカｆ１〜ｆ３（図２１）の各マーカ三次元位置は、第２位置データｄ６における参照マーカｆ４〜ｆ６（図２１）の各マーカ三次元位置に対応づけられるとともに、着目マーカｆ７は、架空の参照マーカｆ７ｖにそれぞれ誤って対応づけられる。
【０３４２】
また、実在の三次元デジタイザ３０Ｂの配置も、座標変換情報Ｍ１ｆによって測定機座標系Ｃ１ｆを有する架空の三次元デジタイザ３０Ｂｆの配置にあると誤認される。
【０３４３】
しかしながら、投光器配置情報ＣＰ２は、座標変換情報Ｍ１ｆの影響を受けず、基準座標系Ｃ３に対して常に正しい配置状態にある。
【０３４４】
このため、指示光投光器４０Ａからの第１位置指示光２３は、図２１に示される誤認された参照マーカｆ４〜ｆ６および架空の参照マーカｆ７ｖに投光される。
【０３４５】
このように、誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得されると、第３位置データｄ５に基づいて、着目マーカを狙って投光された第１位置指示光２３は、誤って対応づけされた各参照マーカへと投光されるととともに、共通マーカでない着目マーカ（図２１では着目マーカｆ７）は、多くの場合、マーカが存在しない位置（図２１では架空の参照マーカｆ７ｖの位置）に投光される。
【０３４６】
ここで、測定者は、三次元デジタイザ３０Ｂの配置状態に基づいて測定範囲ｎ１の概略範囲を対象物５０上に想定可能である。
【０３４７】
誤ったマーカ対応関係Ｒ１が求められていると、図２１に示されるように、第１位置指示光２３は、通常、想定した測定範囲ｎ１からずれた位置に投光されるので、測定者は、この第１位置指示光２３のずれを認識することができ誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得されたことを認識できる。
【０３４８】
また、測定者は、第１位置指示光２３のうち、参照マーカではない着目マーカを狙ったものが、通常、参照マーカが存在しない箇所に投光されることからも誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得されたことを認識できる。
【０３４９】
さらに、第２検出光２２と第１位置指示光２３との投光先が異なることから第２検出光２２と第１位置指示光２３とを時間的に交互に投光すれば、残像効果によって測定者には、第２検出光２２の投光と、第１位置指示光２３の投光とが同時に確認できるので、測定者は、測定範囲ｎ１と、第１位置指示光２３との位置ずれを対象物５０上でさらに容易に認識することができる。
【０３５０】
なお、ここでの時間的に交互とは、第２検出光２２の投光期間と第１位置指示光２３の投光期間とが重なる期間を有する場合も含んでいる。
【０３５１】
また、第２検出光２２と第１位置指示光２３との色彩、輝度などの態様を変更することによって、第２検出光２２と第１位置指示光２３とを識別できるようにすれば、誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得されたことによって第２検出光２２の投光先である測定範囲ｎ１と第１位置指示光２３との識別が容易になる。
【０３５２】
従って、処理装置１００Ｂ自体は、誤ったマーカ対応関係Ｒ１であるとは、認識せず正しい対応関係であるとして認識して後続の処理を行っているので、対応関係の誤りについて警告信号等を発することなどはできないが、測定者は、第１位置指示光２３が測定範囲からずれた場所に投光される現象、または、第１位置指示光２３がマーカが存在しない場所に投光される現象を確認することによって、誤ったマーカ対応関係Ｒ１が取得されたことを認識でき、測定範囲ｎ１を、正しいマーカ対応関係Ｒ１が取得される範囲へと設定し直すことが容易となる。
【０３５３】
また、三次元測定システム５００Ｂの構成によれば、各着目マーカの検出に用いられる第２検出光２２と、検出された各着目マーカの位置を示す第１位置指示光２３とが時間的に交互に投光されるので、着目マーカの位置が適切に求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、第２検出光２２と、第１位置指示光２３とのそれぞれの照射領域の一致具合として対象物５０上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【０３５４】
また、三次元測定システム５００Ｂの構成によれば、各着目マーカの検出に用いられる第２検出光２２と、検出された各着目マーカの位置を示す第１位置指示光２３とが異なる色彩で投光されるので、着目マーカの位置が適切に求められているか否かという測定範囲の適否判断に有益な情報を、第２検出光２２と、第１位置指示光２３とのそれぞれの照射領域の一致具合として対象物５０上に提示でき、効率の良い測定範囲の設定作業を支援できる。
【符号の説明】
【０３５５】
５００Ａ，５００Ｂ  三次元測定システム
１００Ａ，１００Ｂ  処理装置
１０Ａ，１０Ｂ  測定部
２１Ａ，２１Ｂ  指示光投光部
３０Ａ，３０Ｂ  三次元デジタイザ
４０Ａ  指示光投光器
１，１１，２８  入出力部
２  制御部
３  検出光投光部
４Ａ，４Ｂ  画像撮影部
４ａ，４ｃ  受光光学系
４ｂ，４ｄ  受光素子部
５  形状演算部
６，１４  記憶部
７  入力部
８  画像表示部
９  投光光学系
９ａ  主点
１０  表示部
１２  マーカ位置取得部
１３  信頼度取得部
１４  マーカ形態取得部
１５  対応関係取得部
１６  座標変換部
１７Ａ，１７Ｂ  指示光像取得部
１８Ａ，１８Ｂ  像位置算出部
１９  像態様取得部
２０Ａ，２０Ｂ  制御処理部
２１  第１検出光
２２  第２検出光
２３  第１位置指示光
２３ｄ，２４ｄ  指示光画像
２４  第２位置指示光
２５，２６，２７  位置指示光
２９  配置検出部
３１  配置基準部
３２  測定スタンド
３２ａ  アーム部
３３  操作部
３４  記憶部
ｎ１，ｎ２，ｎ３  測定範囲
Ｃ１，測定機座標系
Ｃ２  投光器座標系
Ｃ３  基準座標系
ＣＰ１，ＣＰ２  投光器配置情報
ＴＭ１，ＴＭ２，ＴＭ３，ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６，ｆ７，ｆ８  マーカ
ｄ１，ｄ２  画像データ
ｄ３，ｄ３’，ｄ７  形状データ
ｄ４  第１位置データ
ｄ５  第３位置データ
ｄ６  第２位置データ
Ｒ１  マーカ対応関係
Ｍ１  座標変換情報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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