(57)【要約】計測対象の形状を計測する方法及びその装置を、計測対象に複数の光源から発射された複数の照明光を照射し、前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像し、前記カラーカメラで撮像して得られた前記検査対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離し、前記分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施し断面形状および移動量を算出し、前記異なる画像から算出した断面形状および移動量から全体形状データを算出するように構成した。
2016157349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象の形状を移動しながら計測する方法であって、
計測対象に複数の光源から発射された複数の照明光を照射し、
前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像し、
前記カラーカメラで撮像して得られた前記検査対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離し、
前記分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施し断面形状および移動量を算出し、
前記異なる画像から算出した断面形状および移動量から全体形状データを算出することを特徴とする形状計測方法。
【請求項２】
請求項１記載の形状計測方法であって、前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像することを、特定の波長領域の光を遮光する光学フィルタを介して前記カラーカメラで撮像することを特徴とする形状計測方法。
【請求項３】
請求項１記載の形状計測方法であって、前記分離した複数の画像に対して、光切断法にて断面形状を算出する処理を施し、移動しながら計測した画像中の特徴量の移動量から移動量を算出する処理を施すことを特徴とする形状計測方法。
【請求項４】
請求項１記載の形状計測方法であって、前記分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施すことが、前記分離した複数の画像のそれぞれに対して、光切断法、ステレオ法、パターン投影法、およびランダムドット法のうちの何れかの異なる画像処理を施すことを特徴とする形状計測方法。
【請求項５】
請求項１記載の形状計測方法であって、前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像することを、前記カラーカメラを前記計測対象に沿って移動させながら複数の位置で前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域をカラーカメラで撮像することを特徴とする形状計測方法。
【請求項６】
請求項１記載の形状計測方法であって、照射前記計測対象に前記複数の照明光を照射することを、前記計測対象の比較的広い領域に第１の光源から発射された第１の照明光を照射し、前記計測対象の前記第１の光源から発射された第１の照明光が照射された領域に第２の光源から発射された前記第１の照明光とは異なる波長の第２の照明光を前記計測対象の比較的狭い領域の照射することを特徴とする形状計測方法。
【請求項７】
計測対象の形状を計測する装置であって、
計測対象に複数の照明光を照射する複数の光源を備えた光照射部と、
前記計測対象の前記光照射部により複数の照明光が照射された領域を撮像して取得した前記検査対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離して出力する計測部と、
前記画像取得部から分離して出力された複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施し全体形状データを算出する処理部と、
前記計測部で前記計測対象の形状を計測した結果を出力する出力部と
を備えたことを特徴とする形状計測装置。
【請求項８】
請求項７記載の形状計測装置であって、前記画像取得部は、特定の波長領域の光を遮光する光学フィルタと、前記計測対象の前記複数の照明光が照射された領域を前記光学フィルタを介して撮像するカラーカメラとを備えることを特徴とする形状計測装置。
【請求項９】
請求項７記載の形状計測装置であって、前記分離した複数の画像に対して、光切断法にて断面形状を算出する処理を施し、移動しながら計測した画像中の特徴量の移動量から移動量を算出する処理を施すことを特徴とする形状計測装置。
【請求項１０】
請求項７記載の形状計測装置であって、前記画像処理部は、前記分離した複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施すことを、前記分離した複数の画像のそれぞれに対して、光切断法、ステレオ法、パターン投影法、およびランダムドット法のうちの何れかの異なる方法を用いて画像処理を施すことを特徴とする形状計測装置。
【請求項１１】
請求項７記載の形状計測装置であって、前記画像取得部を搬送する搬送部をさらに備え、前記画像取得部で計測対象の前記複数の照明光が照射された領域を撮像することを、前記搬送部で前記画像取得部を前記計測対象に沿って移動させながら複数の位置で前記計測対象の前記光照射部により複数の照明光が照射された領域を撮像することを特徴とする形状計測装置。
【請求項１２】
請求項７記載の形状計測装置であって、前記照明部は、前記計測対象の比較的広い領域に第１の光源から発射された第１の照明光を照射する第１の光照射部と、前記計測対象の前記第１の光源から発射された第１の照明光が照射された領域に第２の光源から発射された前記第１の照明光とは異なる波長の第２の照明光を前記計測対象の比較的狭い領域の照射する第２の光照射部とを有することを特徴とする形状計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の三次元の形状を光学的に非接触で計測する形状計測方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の三次元形状を光学的に非接触で計測する方法として、いろいろな方法が提案されている。【０００３】
特許文献１には、環境を表す地図を用いて、前記環境内を状態推定をしながら移動する移動体を制御するための装置であって、(i) 前記地図を格納する、記憶手段と、(ii)前記移動体の状態を推定するための状態推定データの初期値を設定し、前記記憶手段に格納して、格納した前記状態推定データの更新を行う、状態推定データ格納・処理手段と、(iii) 複数の測定点を前記環境内に設定し、前記状態推定データから得た前記移動体の位置と前記複数の測定点の各々との位置関係を測定した測距データを、単位時間ごとに前記記憶手段に取りこむ、測距手段と、(iv)前記環境の一部を画像データとして前記記憶手段に単位時間ごとに取りこむ、画像取込手段と、(v) 前記測距データと前記画像データを対応づけた合成データを複数作成し、前記合成データ同士の残差を計算する、残差算出手段と、(vi)前記移動体を動かし、動かした移動量を出力する、移動手段とを含み、前記状態推定データ格納・処理手段が、前記移動手段の出力と、前記残差算出手段の計算した前記残差とを用いて、前記状態推定データを更新し、前記測距手段が、前記測距データを用いて前記地図を更新し、前記移動手段が、更新された前記状態推定データと前記地図とを用いて、前記移動体の移動を調節することを特徴とする、装置。について記載されている。【０００４】
特許文献２には、管内面の表面形状を三次元的に計測する管内面形状測定装置であって、  前記管内面に沿って周方向に光スポットを移動させて前記管内面を照射する光照射手段と、該光照射手段により照射された管内面の表面形状を撮像する撮像手段と、前記光照射手段および撮像手段を前記管内面の軸方向に移動する移動手段と、該移動手段により各手段を移動させた時の前記各手段の位置座標を検知する位置座標検知手段と、前記撮像手段により撮像した二次元画像と前記位置座標検知手段により検知した位置座標に基づいて管内面の三次元表面形状を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする管内面形状測定装について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2011-48706号公報
【特許文献２】特開2006-64690号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、測距データと画像データから移動体の移動量を算出し、移動体周辺の形状データを計測する装置に関し記載されているが、地図作製と移動体の移動を目的にした特許であり計測精度が低いという課題がある。【０００７】
特許文献２では、高精度な垂直断面計測装置に関し記載されているが、移動体の移動量はオドメトリにより算出しており、誤差が大きい、かつ装置が大がかりとなり汎用性が低いという課題がある。【０００８】
本発明は、上記従来技術の課題を解決して、大物形状、長尺、広範囲の計測を可能にする汎用性を有する形状計測方法及びその装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では、計測対象の形状を計測する装置であって、計測対象に複数の照明光を照射する複数の光源を備えた光照射部と、前記計測対象の前記光照射部により複数の照明光が照射された領域を撮像して取得した前記検査対象のカラー画像を波長に応じて複数の画像に分離して出力する計測部と、前記画像取得部から分離して出力された複数の画像に対してそれぞれ異なる画像処理を施し全体形状データを算出する処理部と、前記計測部で前記計測対象の形状を計測した結果を出力する出力部とを備えて構成した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、対象の形状や表面状態にかかわらず、大物形状、長尺、広範囲の計測を可能にする汎用性を有する形状計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１に係る形状計測装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る形状計測装置の計測の処理の流れを示すフロー図である。
【図３】本発明の実施例１に係る特殊透過フィルタの透過率特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１に係る照明部のスペクトルの特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例１に係るカラーカメラによる取得画像の模式図である。
【図６】本発明の実施例１に係るＧ画像からの断面形状算出の結果得られる画像の模式図である。
【図７】本発明の実施例１に係る処理部の処理の流れを示すフロー図である。
【図８】本発明の実施例１に係る複数のＲ画像の模式図である。
【図９】本発明の実施例１に係る複数のＧ画像の模式図である。
【図１０】本発明の実施例１に係るＧ、Ｒ画像の形状復元結果を統合した結果を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施例２に係る計測部の概略の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例２に係る特殊透過フィルタの透過率特性を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施例２に係る照明部のスペクトルの特性を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施例２に係るカラーカメラによる取得画像の模式図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る処理部の処理の流れを示すフロー図である。
【図１６】本発明の実施例３に係る計測部の概略の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施例４に係る計測部の概略の構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明の実施例４に係る複数のＲ画像の模式図である。
【図１９】本発明の実施例４に係るＲ画像の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、撮像手段を計測対象に沿って移動させながら取得したカラー画像を複数の画像に分離し、分離したそれぞれの画像を処理した後にSLAM技術により統合することにより、大物形状、長尺、広範囲の計測を可能にする汎用性を有する形状計測を可能にした形状計測方法及びその装置に関するものである。  
以下に、本発明の実施例を、図を用いて説明する。  
【実施例１】
【００１３】
本発明では、１つのカラーカメラで取得されるＲＧＢそれぞれで異なる形状計測手法を適用することで高精度・高密度な形状情報を取得することを可能にする。本発明の実施例１を図１〜図１０を用いて説明する。【００１４】
図１に本実施例の形状計測装置１０００の構成を示す。測定対象１として電車の車両構体の内部形状を想定する。本実施例による形状計測装置１０００は、測定対象１の形状を計測する計測ヘッド１０と、計測ヘッド１０からの出力信号を処理する処理部５００、全体を制御する制御部６００を備えている。【００１５】
測定対象１の形状を計測する計測ヘッド１０は、計測部１００と照明部１３０を備えている。計測部１００は、レーザ光源１１１とコーンミラー１１２とを備えてリング状のビームを形成するリングビーム発生部１１０と、結像レンズ１２１と特殊透過フィルタ１２２とカラーカメラ１２３を備えた画像検出部１２０とから構成される。照明部１３０は測定対象１を一様に照明する照明機能を備える。リングビームは計測ヘッド１０の進行方向に垂直な平面内に照射されるよう調整されている。【００１６】
リングビーム発生部１１０から発生したリングビーム１１５が測定対象１に照射された箇所を結像レンズ１２１と特殊透過フィルタ１２２を介してカラーカメラ１２３にて撮像する。計測ヘッド１０は搬送機構もしくは作業者の手持ちにより移動しながら、カラーカメラ１２３による撮像を行う。ここで、結像レンズ１２１の歪みはあらかじめ較正しておく。広範囲を一括で取得する際には広角レンズを用いる。より広い視野が求められる際には魚眼レンズを用いることもできる。例えば、搬送機構は、測定対象１中に張られたワイヤ上を進む構成とする。【００１７】
処理部５００は、計測部１００のカラーカメラ１２３からの出力を処理して２次元の画像を生成する画像生成部５０１、画像生成部５０１で生成した画像から断面形状を算出する断面形状計測部５０２、画像生成部５０１で生成した画像から計測ヘッド１０の移動量を算出する移動量算出部５０３、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）技術により断面形状算出部５０２にて算出した断面形状と移動量算出部５０３にて算出した移動量とをベースに計測対象の形状と計測ヘッドの位置姿勢情報を同時に算出する位置姿勢及形状算出部５０４、位置姿勢及形状算出部５０４にて算出した全体形状データと設計データとで形状を比較し差異を算出する比較部５０５、比較部５０５にて算出した全体形状データと設計データとの差異が予め定めた基準値以上の場合異常値として抽出する異常抽出部５０６、位置姿勢及形状算出部５０４にて算出した全体形状データと異常抽出部５０６にて抽出した異常値を画面上に表示する表示部５０７を備えている。【００１８】
制御部６００は、測定対象１の３次元形状計測するために、計測ヘッド１０と処理部５００とを制御する。【００１９】
形状計測装置１０００を用いた計測のフローを図２に示す。まず、制御部６００に、図示していない入力装置から計測ヘッド１０の移動速度、加減速度、画像取得レート、レーザ出力等の計測条件を設定し（Ｓ１００）、制御部６００による制御にて、計測部１００で計測を始めるとともに、計測ヘッド１０を移動開始させる（Ｓ１０１）。計測ヘッドの移動手段は、搬送機構もしくは作業者の手持ちにより移動にて行う。搬送機構はステージによる移動方式、ワイヤ上を吊り下げた移動方式、ＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ａｉｒ  Ｖｉｅｃｈｌｅ）による移動方式などが使用できる。計測ヘッド１０が移動しながら、カラーカメラ１２３にて測定対象１の画像を取得し（Ｓ１０２）、画像データを処理部５００へ転送する（Ｓ１０３）。計測ヘッド１０と処理部５００間の画像データ転送は、有線もしくは無線転送にて行う。処理部５００に保存された各取得画像から形状情報および計測ヘッド移動量を算出し（Ｓ１０４）、ＳＬＡＭ処理にて形状と位置姿勢情報を同時に同定する（Ｓ１０５）。計測ヘッドに移動を停止させるまでＳ１０２−Ｓ１０５を繰り返し、計測ヘッド１０の移動を停止させるとともに画像取得も終了させる（Ｓ１０６）。図２のフローでは、画像データを取得するたびに形状を算出する例を示したが、処理部５００に保存した画像に対し後処理にて形状を算出することも可能である。
以下、各部の詳細を説明する。
（計測部）
本実施例における計測部１００の特徴は、レンズ１２１とカラーカメラ１２３との間に特殊透過フィルタ１２２を用いることである。図３に、特殊透過フィルタ１２２の透過率特性１２２ａを示す。また、カラーカメラ１２３のＲＧＢ（Ｇｒｅｅｎ，Ｒｅｄ，Ｂｌｕｅ）それぞれの透過率特性１２３ａ〜１２３ｃを重ねて示した。横軸が波長を示し、縦軸に透過率を示す。図３に示したように、特殊透過フィルタ１２２を用いない場合のカラーカメラ１２３のＲＧＢそれぞれの透過率特性１２３ａ〜１２３ｃに対し、特殊透過フィルタ１２２の透過率１２２ａには、以下のような透過率特性を持たせる。すなわち、レーザライン１１５ａを形成するためのリングビーム生成部１１０に用いるレーザ光源１１１から発射されるレーザはＧの波長帯域１２３ｂを有するが、特殊透過フィルタ１２２の透過率１２２ａは、Ｇの波長領域１２３ｂではレーザ光源１１１の波長領域１２３ｂに対して透過率が高く、Ｇの波長領域１２３ｂの他の波長は通さない、かつＲの波長領域１２３ａ及びＢの波長領域１２３ｃでは透過させるという特徴を持たせる。また、照明部１３０から発射される照明光スペクトル１３０ａは、図４に示すように、レーザライン１１５ａを取得するＧ帯域の波長は含まず、ＢとＲの帯域の波長を持つことを特徴とする。【００２０】
上記したような透過率特性を有する各光学素子を用いて取得した画像を、図５Ａ乃至図５Ｄに模式的に示す。図５Ａに示したように、取得したカラー画像５５１中には、リングビーム１１５が測定対象１にあたり生じるレーザライン１１５ａがあり、特殊透過フィルタ１２２がＢとＲの波長領域の一部を透過することから、レーザライン１１５ａだけでなく、その周辺の照明部１３０により照明された領域も撮像される。【００２１】
図５Ａに示したカラー画像をＲＧＢそれぞれに分解した画像を図５Ｂ〜図５Ｄに示す。照明部１３０から発射される照明には、図４に示したように、Ｇの波長領域成分の波長を含まないという特性を有しているために、図５Ｃに示したＧの波長領域の検出信号だけを用いて形成した画像(以下、Ｇ画像と記す)には、ほぼレーザライン１１５ａのみが撮像されている。一方、図５Ｂに示したＢの波長領域１２３ｃの検出信号だけを用いて形成した画像(以下、Ｂ画像と記す)と図５Ｃに示したＲの波長領域１２３ａの検出信号だけを用いて形成した画像(以下、Ｒ画像と記す)とには、レーザライン１１５ａは表示されず、カラーカメラ１２３視野内の計測対象１の像が撮像されている。詳細は後述の（処理部）にて説明するが、図５Ｃに示したＧ画像からは、光切断法を用いて、図６に示すように測定対象１のレーザライン１１５ａ上の断面形状１１５ｂを表す点群を算出することができる。
（処理部）
処理部５００では、計測部１００にて撮像した画像よりＳＬＡＭ技術を用いて計測対象１の形状を算出する。形状の算出方法を図７のフロー及び図８Ａ乃至８Ｃ、図９Ａ乃９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、及び図１１を参照しながら説明する。まず、計測部１００のカラーカメラ１２３にて取得した測定対象１の画像を、ＲＧＢ成分に分解する（Ｓ２００）。次に、ＲＧＢ成分に分解して得られた３種類の画像の内、リングビーム発生部１１０で発生させた波長領域がＧ成分のリングビームが照射されることにより測定対象１に形成されたレーザライン１１５ａが撮像されているＧ画像から、光切断法を用いて断面形状を算出する（Ｓ２０１）。次に、ＲＢ成分の片方もしくは両方を用いて計測ヘッド１０の移動量を算出する。図８Ａに示すＲ画像８０１について時間的に連続して取得した2枚の画像から、図８Ｂに示す特徴点を抽出した特徴量画像８０２を計算する（Ｓ２０２）。特徴量としてはエッジ抽出やＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ−Ｉｎｖａｒｉａｎｔ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）特徴量などを用いることができる。2枚の画像間にて同一の特徴点ペア８０３を認識し（Ｓ２０３）、画像より抽出した複数の特徴点ペア８０３においてそれぞれの特徴点ペア間の距離と満たす回転・並進移動量を算出し、計測ヘッド１０の移動量及び、特徴量からモーションステレオ法を用いて図８Ｃに示すステレオ形状データ８０４を算出する（Ｓ２０４）。ここで、Ｂ画像においては、色の違いからＲ画像と若干異なる画像が得られているが、Ｒ画像と同様の処理を施し移動量を算出することができる。Ｒ画像、Ｂ画像の両方を用いることで特徴点ペアが増え、より精度の高い移動量算出が期待される。また、計測条件においては、Ｒ画像とＢ画像の画質に大きな差が生じる場合がある。そのようなときは、どちらかの画像のみを用いて移動量を算出する。Ｓ２０１にて算出した断面形状データ、Ｓ２０４にて算出した計測ヘッド１０の移動量およびステレオ形状データを用いて位置姿勢及形状算出部にて計測ヘッド１０の位置姿勢および形状を高精度に算出する（Ｓ２０５）。この位置姿勢及形状算出部には、ＳＬＡＭ技術を用いることができる。ＳＬＡＭ技術としては、カルマンフィルターを用いる方法やパーティクルフィルターを用いる方法、などが使用可能である。次に、Ｓ２０１からＳ２０５の処理を画像を取得しながら繰り返し全体形状データを取得する。Ｓ２０１を計測ヘッド１０を移動させながら取得した画像にて実施し図９Ａに示す複数のＧ画像９０１を取得し、これらの画像それぞれについて行うことで図９Ｂに示すような測定対象１の断面形状データ９０２が点群として取得される。同様にＲＢ画像からも移動量とステレオ形状データを複数計測し、逐次Ｓ２０５の位置姿勢及形状算出部にてデータを統合することで、図１０に示す計測対象の全体形状データ１００１を取得することができる（Ｓ２０６）。次に、比較部５０５にてＳ２０６にて算出した全体形状データを、計測対象の設計データと比較して差異を検出し（Ｓ２０７）、異常抽出部５０６にて全体形状データ１００１と設計データとの差異が予め設定した基準よりも大きい箇所を異常値として抽出し（Ｓ２０８）、抽出した異常値の位置情報を、全��形状データ１００１と重ね合せて表示部５０７上に表示する（Ｓ２０９）。
【実施例２】
【００２２】
本発明の実施例２を図１１〜図１６を用いて説明する。【００２３】
実施例１との違いは光切断用のリングビームが波長と照射位置の異なる２種類あり、それに伴い特殊透過フィルタ１２２２の透過特性、照明１２３０のスペクトルが異なる点である。その他の構成は図１を用いて説明した実施例１の形状測定装置１０００の構成と同じであるので、説明を省略する。２つの異なる位置にて光切断法による断面形状を求めることにより、計測ヘッドが移動した際に、ほぼ同じ場所の断面形状を２回計測することができ、全体形状データ算出時のＳＬＡＭ処理の高精度化が実現する。【００２４】
図１１に、本実施例による計測部１２００の概要を示す。本実施例においては、リングビーム発生部１２１０および１２１３において、実施例１で説明したリングビーム１１５を計測対象１に照射するとともに、リングビーム１１５とは異なる位置から照射されるリングビーム１１６も測定対象１に照射される。リングビーム１１５の波長はＧ帯域の中心付近であり、リングビーム１１６の波長はＲ帯域の中心付近とする。リングビーム発生部１２１０ではＧ帯域の波長を有する平行光レーザを発信するレーザ光源１２１１とリング状のビームを形成するコーンミラー１２１２との組み合わせと、リングビーム発生部１２１３ではＲ帯域の波長を有する平行光レーザを発信するレーザ光源１２１４とリング状のビームを形成するコーンミラー１２１５との組み合わせとを備えている。リングビーム１１５および１１６はともに計測ヘッド１０の進行方向に垂直な断面内に照射されるよう調整されている。【００２５】
特殊透過フィルタ１２２２の透過特性を図１２に示す。本実施例における特殊透過フィルタ１２２２は、Ｂ帯域では高い透過率を有し、また、ＧおよびＲ帯域ではレーザ光源１２１１および１２１４が透過する波長帯のみ高い透過率を有するよう設計されている。【００２６】
また、図１３には、照明部１２３０から測定対象１に照射される照明光のスペクトル１２３０ａを示す。カラーカメラ１２３のＢ帯域１２２３ｃに合わせた透過帯域１２３０ａとなっており、Ｂ帯域の波長の光による画像取得が可能となる。【００２７】
上記したような透過率特性を有する各光学素子を用いて取得した画像を、図１４Ａ乃至図１４Ｃに模式的に示す。図１４Ａ、Ｂに示すように、取得した画像中には、測定対象１にあたり生じるレーザラインリングビーム１１６aおよび１１５aがある。また、図１４Ｃには特殊透過フィルタ１２２２がＢの波長領域の一部を透過することから、その周辺の照明部１２３０により照明された領域も撮像される。【００２８】
計測フローを図１５に示す。図７との違いは、Ｓ３０１にて、Ｒ画像とＧ画像それぞれから断面形状を算出すること、およびＳ３０２にてＢ画像より特徴量画像を算出することである。【００２９】
図１６に変形例を示す。リングビーム発生部１２１３を計測ヘッド１０の進行方向と垂直な平面から傾けて照射する場合を示す。この場合、取得画像より計測される断面形状には計測ヘッド１０の進行方向情報も含んでおり、全体形状データを算出する際の高精度が実現する。また、２波長のリングビームを異なる方向に照射することにより、一方のリングビームでは、ビーム照射位置、もしくはビーム照射位置とカメラの位置関係により死角となる領域が、もう一方のリングビームでは検出可能となり、検出範囲が広がる。さらに、Ｂ帯域の波長の光にて取得した画像を用いたステレオ計測も行うことで、より計測時の死角が少ない計測を、１つのカメラにて行うことができる。
【実施例３】
【００３０】
本発明の実施例３を図１７を用いて説明する。  
実施例１との違いは、リングビーム照明による光切断法、画像によるステレオ法に加え、ランダムドット照明を用いた形状計測法も同時に行う点にある。図１７に計測部１７００を示す。カラーカメラ１２３の帯域ＲＧＢそれぞれについて、Ｒ帯域にてランダムドット照明、Ｇ帯域にて光切断法、Ｂ帯域にてステレオ法を実施する。ランダムドット照明部１７４０は、Ｒ帯域の波長を持つ照明光を測定対象１に照射する。特殊透過フィルタ１７２２の透過特性は実施例２の図１３で説明した特殊透過フィルタ１２２２と同様な透過率特性を有している。また、照明部１５３０のスペクトルも実施例２において図１４の（ｂ）に示した特性と同様である。【００３１】
本実施例では、カラーカメラ１２３のＲＧＢの帯域それぞれにて異なる３通りの形状計測手法を独立に実施することができる。ランダムドット照明部１７４０によるランダムドット照明は、測定対象１の表面に特徴が少ない時でも使用できる。また、光切断法においてリングビーム生成部１７１０で発生させたリングビームは一回の計測にて一断面を高精度に計測するが、ランダムドット照明を用いた形状計測手法は広い範囲に照明するため、計測範囲が広いという特徴がある。これらの計測手法を複数組み合わせ同時に実施することで、計測時の死角が少ない計測を、１つのカメラにて行うことができる。【００３２】
また、ランダムドット照明の代わりにパターン照明を用いることもできる。その場合も、各形状計測手法の欠点を補い合うことで、高精度・広範囲の計測が可能となる。
【実施例４】
【００３３】
本発明の実施例４を図１８、図１９を用いて説明する。  
図１８に計測部１７００の構成を示す。実施例１の図１との違いは、カラーカメラ１２３の光軸上にコーンミラー１２５が配置されていることである。コーンミラー１２５により、計測ヘッド１０の進行方向に対し直交する平面が撮像される。図１９にＲ画像の取得例を示す。中心部分８４０２がコーンミラーによる撮像部分であり、進行方向に対し直交する平面が、カメラの光軸上にて結像されることから、計測ヘッド１０の進行情報が歪なく結像され、全体形状データの算出を高精度に実現できる。なお、コーンミラーは、Ｇ画像の光切断線と、コーンミラーによる撮像範囲が重ならないように、大きさを設計する。【００３４】
これまで説明してきた実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されない。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・測定対象
１０００・・・形状計測装置
１０・・・計測ヘッド
１００、１７００・・・計測部
１１０、１２１０、１２１３、１７１０・・・リングビーム発生部
１１１、１２１１、１２１４・・・レーザ光源
１１２、１２１２、１２１５、１２５・・・コーンミラー
１１５、１１６・・・リングビーム
１１５ａ、１１６ａ・・・レーザライン
１２０・・・画像検出部
１２１・・・結像レンズ
１２２、１２２２、１７２２・・・特殊透過フィルタ
１２２ａ・・・透過率
１２３・・・カラーカメラ
１２３ａ〜１２３ｃ、１２２３ａ〜１２２３ｃ・・・透過率特性
１３０、１２３０、１５３０・・・照明部
１３０ａ、１２３０ａ・・・照明光のスペクトル
５００・・・処理部
５０１・・・画像生成部
５０２・・・断面形状計測部
５０３・・・移動量算出部
５０４・・・位置姿勢及形状算出部
５０５・・・比較部
５０６・・・異常抽出部
５５１・・・カラー画像
６００・・・制御部
８０１・・・Ｒ画像
８０２・・・特徴量画像
８０３・・・特徴点ペア
８０４・・・ステレオ形状データ
９０１・・・Ｇ画像
９０２・・・断面の形状データ
１００１・・・全体形状データ
１７４０・・・ランダムドット照明部
８４０２・・・中心部分
【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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【国際調査報告】
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