(57)【要約】【課題】特に耳型を比較的簡単かつコスト的に手頃に３次元検出可能にする。【解決手段】検出すべき対象物体（３；１１）に対して相対的にプロジェクタ（４；１２）およびカメラ（６；１３）を回転させる手段を準備し、回転中に対象物体（３；１１）に対して相対的に同じ位置を保つマーク（１４）を準備し、プロジェクタ（４；１２）により対象物体（３；１１）にパターン（５）を投射し、カメラ（６；１３）により対象物体画像（７）を撮影し、対象物体画像（７）内の少なくとも１つのマーク（１４）の像を検出し、パターン（５）のそれぞれの投射および対象物体画像（７）の撮影により、中止基準が達成されるまで、対象物体（３；１１）に対して相対的にプロジェクタ（４；１２）およびカメラ（６；１３）を繰り返し調整し、対象物体画像または対象物体画像から得られたデータを対象物体画像に含まれているマーク（１４）の像に基づいて自動的につなぎ合わせて３次元の対象物体モデルを作成する。【選択図】図３
2005099022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出すべき対象物体（３；１１）と、プロジェクタ（４；１２；６３）と、カメラ（６；１３；６１；６２）と、対象物体（３；１１）に対して相対的にプロジェクタ（４；１２；６３）およびカメラ（６；１３；６１；６２）を回転させる手段とを準備し、
回転中に対象物体（３；１１）に対して相対的に同じ位置を保つマーク（１４；６５）を準備し、
プロジェクタ（４；１２；６３）により、検出すべき対象物体（３；１１）にパターン（５）を投射し、
カメラ（６；１３；６１；６２）により対象物体画像（７）を撮影し、対象物体画像（７）内の少なくとも１つのマーク（１４；６５）の像を検出し、
パターン（５）のそれぞれの投射および対象物体画像（７）の撮影により、中止基準が達成されるまで、対象物体（３；１１）に対して相対的にプロジェクタ（４；１２；６３）およびカメラ（６；１３；６１；６２）を繰り返し調整し、
対象物体画像または対象物体画像から得られたデータを対象物体画像に含まれているマーク（１４；６５）の像に基づいて自動的につなぎ合わせて３次元の対象物体モデルを作成する
ことを特徴とする対象物体の３次元検出方法。
【請求項２】
対象物体画像（７）または対象物体画像（７）から得られたデータに、対象物体画像内に含まれているマーク（１４；６５）の像に基づいて、プロジェクタ（４；１２；６３）およびカメラ（６；１３；６１；６２）に対して相対的に対象物体（３；１１）の空間位置がそれぞれ割付けられることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
対象物体画像から対象物体（３；１１）の３Ｄデータが座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて求められることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
回転軸線（２０）の周りを対象物体（３；１１）が回転する際、部分的に重なり合う複数の対象物体画像が撮影されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
２つの相前後する対象物体画像内に同一のマーク（１４；６５）の像が含まれていることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
マーク（１４；６５）はコード化されていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
コード化のために２進コードが使用されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
パターン（５）は構造化されたカラーパターンであることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
【請求項９】
カラーパターン（５）において投射データが冗長コードによりコード化されていることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
プロジェクタ（４；１２；６３）およびカメラ（６；１３；６１；６２）に対して相対的に対象物体（３；１１）が回転する回転軸線（２０）が、対象物体（３；１１）の検出中に、プロジェクタ（４；１２；６３）およびカメラ（６；１３；６１；６２）に対して相対的に自動的に揺動されることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
相前後する対象物体画像の撮影の間に回転運動および揺動運動が行なわれることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
回転軸線（２０）の揺動のために、対象物体（１１）を支持する回転円板（１０）がプロジェクタ（１２）およびカメラ（１３）に対して自動的に揺動されることを特徴とする請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
対象物体画像または対象物体画像から得られたデータが、対象物体画像内に含まれているマーク（１４）の像に基づいて、回転軸線（２０）を出発位置に対して揺動させる揺動角をそれぞれ割付けられることを特徴とする請求項１０乃至１２の１つに記載の方法。
【請求項１４】
２つのずらされて配置されたカメラ（６１，６２）によって対象物体画像が撮影されることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。
【請求項１５】
検出すべき対象物体（３；１１）にパターン（５）を投射するためのプロジェクタ（４；１２；６３）と、対象物体（３；１１）を検出するためのカメラ（６；１３；６１，６２）と、プロジェクタ（４；１２；６３）およびカメラ（６；１３；６１，６２）に対して相対的に対象物体（３；１１）を回転させる手段とを備えた対象物体の３次元検出用周囲スキャナにおいて、
回転中に対象物体（３；１１）に対して相対的に同じ位置を保つマーク（１４；６５）が存在し、対象物体画像内にマークの像が存在し、プロジェクタ（４；１２；６３）およびカメラ（６；１３；６１，６２）に対する相対的な対象物体（３；１１）の異なる回転角において作成された対象物体画像または対象物体画像から得られたデータが対象物体画像内に存在するマーク（１４；６５）の像に基づいてつなぎ合わされ３次元対象物体モデルを作成することを特徴とする対象物体の３次元検出用周囲スキャナ。
【請求項１６】
マーク（１４；６５）の像から、プロジェクタ（４；１２；６３）および／またはカメラ（６；１３；６１，６２）に対して相対的な対象物体（３；１１）の空間位置が検出可能であることを特徴とする請求項１５記載の周囲スキャナ。
【請求項１７】
対象物体（１１）はスキャン中に回転円板（１０；６０）上に支持されていることを特徴とする請求項１６記載の周囲スキャナ。
【請求項１８】
マーク（１４；６５）は回転円板（１０；６０）上に配置されていることを特徴とする請求項１７記載の周囲スキャナ。
【請求項１９】
各対象物体画像内に複数のマーク（１４；６５）の像が存在することを特徴とする請求項１５乃至１８の１つに記載の周囲スキャナ。
【請求項２０】
プロジェクタ（１２；６３）と、カメラ（１３；６１，６２）と、回転円板（１０；６０）と、回転円板（１０；６０）の駆動ユニットとが共通のハウジングを有するコンパクトな構造ユニットとして構成されていることを特徴とする請求項１７乃至１９の１つに記載の周囲スキャナ。
【請求項２１】
プロジェクタ（１２）およびカメラ（１３）に対して相対的に対象物体（１１）の回転軸線（２０）を揺動させる手段が存在することを特徴とする請求項１７乃至２０の１つに記載の周囲スキャナ。
【請求項２２】
マーク（１４）の像から、回転軸線（２０）を出発位置に対して揺動させる揺動角が検出可能であることを特徴とする請求項２１記載の周囲スキャナ。
【請求項２３】
回転軸線（２０）は自動的に揺動可能であることを特徴とする請求項２１又は２２記載の周囲スキャナ。
【請求項２４】
回転軸線（２０）の揺動のために回転円板（１０）が揺動可能に支持されていることを特徴とする請求項２１乃至２３の１つに記載の周囲スキャナ。
【請求項２５】
回転円板（１０）が回転軸線（２０）の自動揺動のために駆動装置を備えていることを特徴とする請求項２４記載の周囲スキャナ。
【請求項２６】
唯一のモータ（１６）を備えた回転円板（１０）の回転および揺動のための駆動機構が存在することを特徴とする請求項２５記載の周囲スキャナ。
【請求項２７】
異なる方向から対象物体画像を検出するために第１および第２のカメラ（６１，６２）が存在することを特徴とする請求項１５乃至２０の１つに記載の周囲スキャナ。
【請求項２８】
異なる方向から検出すべき対象物体へ２次元パターンを投射するために第１および第２プロジェクタが存在することを特徴とする請求項２７記載の周囲スキャナ。
【請求項２９】
耳型の３次元検出に用いられることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の方法または請求項１５乃至２８の１つに記載の周囲スキャナの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は対象物体の３次元検出方法に関する。更に、本発明は対象物体の３次元検出用周囲スキャナと、対象物体の３次元検出方法および周囲スキャナの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
対象物体の３次元検出およびディジタル化方法は種々の使用目的で使用され、例えば工業製品および構成部品の開発、製造および品質管理に使用される。医療技術においては、例えば耳に装着可能な補聴器ケースを製造するために光学式測定法が用いられる。補聴器装着部の耳道にケースを個別に合せるために、聴覚医師によってゴム状のプラスチック材料により患者の外耳道の型が作成される。ケースの作成にステレオリソグラフィ又は類似の方法を適用できるようにするために、耳型から３次元のコンピュータモデルが作成されなければならない。このプロセスはこれまで補聴器メーカで行なわれている。補聴器メーカにおいて型が精密スキャナにより３次元で周囲を測定され、これらのデータに基づいて外耳道の３Ｄコンピュータモデルが作成される。次に、レーザ焼結プロセスにおいて、コンピュータモデルのデータに基づいて個別成形のケース外被の製造が行なわれる。
【０００３】
使用される精密スキャナの大部分はレーザスキャナとして構成され、このレーザスキャナにおいては、レーザビームが制御されて型の表面上に案内され、後方散乱光が検出器（例えばＣＣＤカメラ）によってレーザビームとは異なる方向から観察される。型の表面座標は三角測量法によって算出される。公知のレーザスキャナすなわちミノルタ社製のＶＩＶＩＤ９１０の場合、レーザビームから、検出すべき対象物体（例えば耳型）の表面上を移動させられる線が発生させられる。この線の画像がカメラで観察され、線画像の変形から三角測量法によって検出すべき対象物体の表面座標が推定される。公知のレーザスキャナの付属品として回転円板（回転台コントローラ）が使用され、この回転円板上において対象物体がスキャン中に３６０°回転する。
【０００４】
公知のレーザスキャナの欠点は高い調達費にあり、これは時々回転円板の高精密の機構によっても引き起こされる。
【０００５】
構造化された光による対象物体の３Ｄ検出方法は公知である（非特許文献１参照）。この方法においては、プロジェクタにより、冗長符号を有するカラーパターンが既知の投射データと共に対象物体の表面に投射され、対象物体が投射されたカラーパターンと共にカメラにより投射方向とは異なる方向から撮影される。カメラ画像の各画素におけるカラーパターンの解読によって、対象物体表面の３次元座標を三角測量法で求めることができる。この方法は、ビデオ画像を用いて対象物体の表面の部分範囲を再構成することを可能にする。
【０００６】
対象物体の３次元検出のための３Ｄスキャナは公知である（特許文献１参照）。スキャン時に、対象物体がマークを取付けた基準物体と共に回転する。そこで、対象物体および基準物体の種々の眺めが撮影され、写真から、基準物体におけるマークに基づいて３次元コンピュータモデルが合成される。この公知の方法の欠点は、コンピュータモデルと現実の対象物体との一致性が幾つかの用途にとって不十分である点にある。
【非特許文献１】Ｆｒａｎｋ  Ｆｏｒｓｔｅｒ，Ｍａｎｆｒｅｄ  Ｌａｎｇ，Ｂｅｒｎｄ“Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ  Ｒａｎｇｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｓｃｅｎｅｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｃｏｌｏｕｒ−Ｅｄｇｅ  Ｂａｓｅｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｌｉｇｈｔ”，ＩＣＰＲ  ’０２，Ｖｏｌ．３，ｐｐ３０６４５−３０６４８，２００２
【特許文献１】特開２００１−１０８４２１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、対象物体および特に耳型を比較的簡単かつコスト的に手頃に補聴器ケース外被の製造に必要な精度で３次元検出することのできる対象物体の３次元検出方法および対象物体の３次元検出用周囲スキャナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
対象物体の３次元検出方法に関する課題は、本発明によれば、検出すべき対象物体と、プロジェクタと、カメラと、対象物体に対して相対的にプロジェクタおよびカメラを回転させる手段とを準備し、回転中に対象物体に対して相対的に同じ位置を保つマークを準備し、プロジェクタにより、検出すべき対象物体にパターンを投射し、カメラにより対象物体画像を撮影し、対象物体画像内の少なくとも１つのマークの像を検出し、パターンのそれぞれの投射および対象物体画像の撮影により、中止基準が達成されるまで対象物体に対して相対的にプロジェクタおよびカメラを繰り返し調整し、対象物体画像または対象物体画像から得られたデータを対象物体画像に含まれているマークの像に基づいて自動的につなぎ合わせて３次元の対象物体モデルを作成することによって解決される。
周囲スキャナに関する課題は、本発明によれば、検出すべき対象物体にパターンを投射するためのプロジェクタと、対象物体を検出するためのカメラと、プロジェクタおよびカメラに対して相対的に対象物体を回転させる手段とを備えた対象物体の３次元検出用周囲スキャナにおいて、回転中に対象物体に対して相対的に同じ位置を保つマークが存在し、対象物体画像内にマークの像が存在し、プロジェクタおよびカメラに対する相対的な対象物体の異なる回転角において作成された対象物体画像または対象物体画像から得られたデータが対象物体画像内に存在するマークの像に基づいてつなぎ合わされ３次元対象物体モデルを作成することによって解決される。
【０００９】
本発明による対象物体の３次元検出のために、少なくとも、プロジェクタと、カメラと、プロジェクタおよびカメラを対象物体に対して相対的に回転させる手段とが必要である。プロジェクタによって、既知の投射データを持つ２次元パターン、例えば冗長符号を有するカラーパターンが対象物体の表面上に投射される。続いて、投射されたカラーパターンが、カメラ、例えばＣＣＤカメラにより、投射方向とは異なる方向から撮影される。カメラ画像の各画素におけるカラーパターンの解読によって、対象物体表面の３次元座標が求められる。
【００１０】
３次元で対象物体の周囲のスキャンを可能にするために、対象物体はプロジェクタおよびカメラに対して相対的に回転させられる。このためには対象物体が回転円板上にあると好ましい。２つの撮影の間に、回転円板は、全周当たり多数の、例えば６０個の対象物体画像を取得することができるように、予め設定可能な角度だけ回転する。スキャン時に対象物体は一般に回転軸線の周りを３６０°だけ一度回転する。対象物体において部分範囲だけをディジタル化しようとする場合、対象物体を３６０°よりも小さい角度だけ回転させることもできる。更に、作成すべき３Ｄモデルの精度向上のために対象物体の検出時に完全な一回転よりも多く回転させることもできる。スキャンの中止基準は、対象物体の例えば５回の全回転である。
【００１１】
これらの個別画像から対象物体の全周のつながったスキャンを可能にするために、個別画像の３Ｄデータを共通な座標系に関連させると好ましい。このために必要な較正については、本発明によれば、スキャン時に対象物体に対して位置の変化しないマークがスキャナに取付けられている。回転円板を使用する場合、マークは回転円板上に、もしくは回転円板縁部に存在すると好ましい。マークは、各カメラ画像においてこれらのマークの定められた個数が視認可能であり、これらのマークからプロジェクタおよびカメラに対する相対的な対象物体の回転角を一義的にかつ必要な精度で取出すことができるように構成されている。マークの個数を高めることによって３Ｄ再構成の精度が高まる。
【００１２】
対象物体と共に移動させられるマークの位置が「世界座標系」に対して一度正確に求められ評価システムに伝送されると好ましい。その場合、プロジェクタおよびカメラに対する対象物体の相対的位置もしくは回転円板の回転角は、その座標系における対象物体画像内に撮影されたマークの位置およびコード化から求めることができる。相前後して撮影された個別画像もしくはそれらから得られた３Ｄデータセットは、座標変換によって簡単に「世界座標系」における全貌に組み合わされることができる
【００１３】
本発明は、簡単かつコスト的に手頃に、個別画像撮影と対象物体の回転運動との同期が、高精密の、従って高価な機構を要することなく達成される利点をもたらす。周囲スキャナの使用者によって、回転円板上への測定すべき対象物体の固定を除いて、較正プロセスや調整プロセスを行なわなくてもよい。それゆえ、対象物体の３Ｄ周囲表面を、簡単な取扱いにも拘わらず高精密でコスト的に手頃に検出することができる。従って、本発明による周囲スキャナは聴覚医師による使用に好適である。聴覚医師は患者から耳型を作成し、スキャナにより３次元ディジタル化し、それによって、得られたモデルデータをデータ伝送（Ｅメール等）により直接にケース外被のメーカへ送り届けることができる。これによって補聴器ケースの製造時の時間およびコストが節減される。
【００１４】
本発明の実施態様において、カメラおよびプロジェクタに対する対象物体の相対的な回転の際に部分的に重なり合った複数の対象物体画像が撮影される。その際、相前後する対象物体画像においてそれぞれ複数の同一のマークが視認可能である。共通に視認可能なマークにより、いわゆる画像結合が生じるように対象物体画像がつなぎ合わされる。このためにマークの正確な測定は必要ではなく、このことがシステムの製造を簡単化する。
【００１５】
「ビーム調整」と呼ばれ写真測量法から公知である方法により、各撮影の相対的なカメラ座標を求めることができる。「世界座標系」において測定された僅かな個数のマークが世界座標系に基づいて画像結合を組み立てるのに役立つ。このステップの後に個々の対象物体画像を座標変換によって簡単につなぎ合わせて全貌を作成することができる。計算を簡単化するために、「世界座標系」の２つの軸を回転円板によって設定された平面に置き、「世界座標系」の第３の軸を回転円板の回転軸線と一致させると好ましい。
【００１６】
マークは、１〜ｎの範囲の、例えば２進コードの形でのコードを有するように構成すると好ましい。マークは幾つかの測定位置（角、線、円など）を有すると好ましい。対象物体画像内に撮影されたマークは、各対象物体画像内において適切な画像処理ソフトウェアによって自動的に検出され、解読され、測定される。マークは、各対象物体画像についてそれに含まれているマークに基づいてカメラおよびプロジェクタに対する空間位置の一義的な割付けが可能であるように実施されていると好ましい。
【００１７】
本発明の実施態様によれば、プロジェクタおよびカメラに対して相対的に対象物体が回転する回転軸線が、プロジェクタおよびカメラに対して相対的に揺動される。回転円板を使用する場合、これは、回転円板が少なくとも１つの方向において定められた角度だけ傾斜させられることによって簡単に達成される。これは耳型のディジタル化の際に有利である。なぜならば、耳型はかなりでこぼこが有り得るからである。回転軸線の揺動によって、３次元コンピュータモデルにおける陰および隙間や不正確さを避けることができる。
【００１８】
本発明の好ましい実施態様において、マークは、各対象物体画像から、回転角のほかに、回転軸線を出発位置に対して揺動させる揺動角が検出可能であるように配置されかつ構成されている。出発位置として、先行する対象物体画像における回転軸線の位置または原位置を用いることができる。
【００１９】
本発明の他の実施態様において、対象物体を異なる方向から同時に撮影することができるように、少なくとも２つの互いにずらされて配置されたカメラが存在する。カメラは検出すべき対象物体の回転軸線に関して異なる高さに配置されているので、１つのカメラしか使用しなかった場合にコンピュータモデルにエラー個所をもたらすであろうアンダーカットも他のカメラによって検出することができる。それによって、カメラに対する回転円板の相対的な揺動運動は省略することができる。第２のカメラのほかに第２のプロジェクタを使用することも好ましい。それにより、１つのカメラ・プロジェクタ対によってそれぞれ対象物体画像が作成される。
【００２０】
本発明による周囲スキャナの自動較正特性は、全ての個別３Ｄ画像を簡単に合成して３Ｄ周囲画像を形成することができる利点を有する。その場合に回転運動の不変性に高い要求がなされることはない。従って、コスト的に手頃な機構を使用することができる。３Ｄ検出の精度は１回転当たりの画像数を高めることによって簡単に高めることができる。
【００２１】
測定データの多い個数および特に部分的に重なり合う対象物体画像によって測定の力強さおよび精度を著しく高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下において本発明を実施例に基づいて説明する。
図１はカラーコード化された構造化光による対象物体の３Ｄ検出の原理概略図、
図２は本発明によるスキャナの原理図、
図３は本発明によるスキャナの斜視図、
図４は図３に対して揺動させられた回転軸線を有する図３によるスキャナ、
図５はケースを有する図３および図４によるスキャナ、
図６は２つのカメラを有するスキャナの他の実施形態を示す。
【００２３】
図１には、検出すべき対象物体３の表面２の３次元の対象物体座標を求めるのに役立つ装置１が示されている。
【００２４】
装置１はプロジェクタ４を有し、このプロジェクタ４はカラーパターン５を、検出すべき対象物体３の表面２に投射する。図１に示された例では、カラーパターン５は一連の並んでいるカラー縞からなる。しかしながら、図１に示された１次元のカラーパターン５の代わりに２次元のカラーパターンを使用することも考え得る。
【００２５】
図１に示されている実施例では、対象物体３の表面２の各点Ｐに投射面ｇが割付けられる。従って、カラーパターン５によって投射データがコード化される。対象物体３の表面２に投射されたカラーパターン５はカメラ６によって像７に変換される。像７においては、表面２上の点Ｐが点Ｐ’に変換される。プロジェクタ４およびカメラ６の配置が既知である、特に基礎区間８の長さが既知である場合、三角測量法によって表面２における点Ｐの３次元空間座標を算出することができる。このために必要なデータ換算および評価が評価ユニット９によって行なわれる。
【００２６】
対象物体３の表面２が深い亀裂や遮蔽物を有する場合にも個々の像７から表面２上の点Ｐの３次元空間座標を求めることを可能にするために、カラーパターン５は、投射面ｇのコード化がエラーに対してできるだけ強いように構成されている。更に、コード化は対象物体の色調に基づくエラーを除去することができる。
【００２７】
図１に示された実施例では、カラーパターン５のカラーはＲＧＢモデルによって記述される。カラーパターン５のカラー値の変化は個々のカラーチャネルＲ，Ｇ，Ｂにおけるカラー値の変化によって行なわれる。
【００２８】
カラーパターンは次の条件を満たすべきである。
（１）各カラーチャネルにおいて２つのカラー値だけが使用される。特に、各カラーチャネルにおいてそれぞれ最小値および最大値が使用され、従ってＲＧＢモデルでは全部で８つのカラーが使用できる。
（２）コードワード内において各カラーチャネルは少なくとも１つのカラー変化を有する。この条件は個々のコードワードの解読を可能にする。
（３）並んでいるカラーエレメントは少なくとも２つのカラーチャネルが相異する。この条件は、特に深い亀裂に対して許容誤差を保証するために特に役立つ。
（４）カラーパターン５の個々のコードワードは些細でないハミング距離を有する。この条件も投射面ｇの解読時の許容誤差を高めるのに役立つ。
（５）カラー変化も些細でないハミング距離を有するコードワードにまとめられる。
【００２９】
次に、上述の５つの条件を満たすカラーパターン５の例を挙げる。このカラーパターン５は赤色チャネルＲ、緑色チャネルＧおよび青色チャネルＢを有するＲＧＢモデルに関連する。各カラーチャネルにおけるカラー値はそれぞれ最小値および最大値しか取ってはならないので、全部で８個の混合色が使用でき、それぞれには次の数値が割付けられている。
黒          ０
青          １
緑          ２
シアン      ３
赤          ４
マゼンダ    ５
黄          ６
白          ７
【００３０】
カラー値のコードワードについては４個のカラー縞の長さが選ばれ、隣り合うコードワードはそれぞれ３個のカラー縞が部分的に重なる。
【００３１】
カラー変化にも数値が割付けられた。３つのカラーチャネルのそれぞれにおいてカラー値が同じままか、下降するかまたは上昇するかであるので、全部で２７個の異なる混合色カラー変化が生じ、これらにそれぞれ０と２６との間の数値が割付けられた。カラー変化に割付けられたコードワードの長さは等しい３つのカラー変化が選ばれた。その場合、それぞれ２つのカラー変化を有する隣り合うコードワードが部分的に重なり合っている。
【００３２】
探索アルゴリズムによって、上記の５つの条件を満たすカラーパターン５の実施例を記述する次の数列が発見された。
１２４３０７０５６１２１７４１４２７０３４２１２７２１６５３４１７１６１４３６１６０５３０６３５２７１７０７２４１６３０５２５０７４７１４７０６５０３５６０３６３４７４３５０６１７２５２４２５３６０７
【００３３】
上述の実施例において、１番目のコードワードは数値１２４３からなり、２番目のコードワードは数値２４３０からなり、３番目のコードワードは数値４３０７からなる。示された実施例は非常に強固な符号化である。
【００３４】
図２には、本発明による周囲スキャナの原理図が示されている。スキャナは回転軸線の周りに回転可能に支持されている回転円板１０を有する。回転円板１０上には補聴器の個人の解剖学的実状に基づいて作られた耳型１１が固定されている。耳型１１は、耳に装着可能な補聴器の個々に成形された外被の製造のためにディジタル化されるべきである。耳型１１の検出はコード化された照明および三角測量により行なわれる。このために、周囲スキャナは耳型１１の表面上にカラーコード化されたパターンを投射するプロジェクタ１２を有する。耳型１１の表面上に投射されたカラーパターンは、ＣＣＤカメラ１３によって耳型１１の像に変換される。回転円板１０の回転運動によって、異なる注視角からこの種の多数の像を取得することができる。個々の像にそれぞれの注視角を割付けることを可能にするために、回転円板１０の外周部にマーク１４が取付けられている。各像において、耳型１１のほかにこれらのマーク１４の個数も検出される。マーク１４の像は、対象物体画像において、適切な画像処理ソフトウェアを有するコンピュータ１５によって自動的に検出され、解読され、測定される。それにより得られた角度情報に基づいて、個々の像から耳型１１の３次元コンピュータモデルが算出される。コンピュータ１５は、本来の周囲スキャナの部分ではないこと、すなわち回転円板１０，プロジェクタ１２およびカメラ１３と共に共通のハウジング内に配置されていないと好ましい。むしろ、コンピュータ１５としては適切なソフトウェアを有する外部の性能のよいＰＣを用いるとよい。周囲スキャナはコンピュータ１５との接続用のインターフェースを持っている。
【００３５】
図３は図２に原理図で示された周囲スキャナを斜視図で示す。図３からも回転円板１０、プロジェクタ１２およびＣＣＤカメラ１３が相互にそれぞれの位置にあることが読取れる。更に、図３では、回転円板１０の駆動ユニットも見て取ることができる。この駆動ユニットは、歯車１７および歯付きベルト１８を介して回転円板１０を駆動するモータ１６を含む。更に、図３には、回転円板１０において回転運動のほかに揺動運動も可能にするメカニズムが示されている。揺動軸線１９はこの実施例では回転軸線２０と回転円板１０の表面との交点を通過する。実施例では、揺動運動も電気駆動装置によって自動的に行なわれる。図示の実施例ではモータ１６が回転運動も揺動運動も生じさせる。つまり、回転円板１０の回転によってこれに結合されている歯車２１Ａが駆動され、歯車２１Ａはスキャナのハウジング内に固定されている歯付き片２１Ｂと噛み合い、それによってモータ１６と歯付きベルト１８とを有する駆動ユニットの揺動運動をもたらす。更に、回転円板１０の周辺部に配置されているマーク１４が見て取ることができる。それらのマーク１４により、プロジェクタ１２およびカメラ１３に対する回転円板１０の、従ってその上に支持された対象物体（図２参照）の正確な回転角が作成像から検出可能である。
【００３６】
回転軸線が対象物体の検出開始時にそのために設けられた出発位置にあると好ましい。これは、例えば周囲スキャナのハウジングにハウジングカバー（図示されていない。）が揺動可能に固定されていることによって実行することができる。回転円板１０上に対象物体を置く前に、このハウジングカバーが先ず開かれなければならない。このハウジングカバーが開かれた際、モータ１６と回転円板１０とを有する回転ユニット全体が相応の機構（図示されていない。）によって出発位置へ移行させられる。それゆえ、スキャン開始時に回転円板１０は図３に示された出発位置にあり、やがて数回転後に回転円板１０は図４に示された終端位置を取る。終端位置ではモータ１６が自動的に停止させられる。対象物体画像内のマークに基づいて、各画像から、回転角と回転円板１０が出発位置から揺動されている角度とを一義的に読取ることができる。個々の対象物体画像から３Ｄモデルを高精度で作成することができる。
【００３７】
代替として、回転円板１０は揺動運動の実施のために第２のモータ（図示されていない。）とも接続することができる。揺動運動はコンピュータ１５によって制御することもでき、従って回転円板が出発位置から終端位置まで揺動するまでの回転円板の回転個数は可変である。
【００３８】
図３による周囲スキャナにおいて、回転円板、回転円板の駆動ユニット、プロジェクタおよびカメラは、図５に示された共通のハウジング３０内に収納されている。それによって、周囲スキャナはコンパクトな簡単に取扱いできるユニットになる。操作も簡単である。なぜならば、使用者は、回転円板１０への検査対象物体の固定のほかは較正プロセスも調整プロセスも実施しなくてもよいからである。更に、図５からなおもプロジェクタおよびカメラのための両ハウジング開口３１，３２を見て取ることができる。更に、周囲スキャナはなおもコンピュータに接続するためのケーブル３３を有する。
【００３９】
図６は本発明による周囲スキャナの他の実施形態を示す。先行の実施例とは違って、回転円板６０はこの実施形態では揺動可能でない。それにもかかわらず、アンダーカットを有する複雑な対象物体の検出も可能にするために、スキャナは２つの上下に配置されたカメラ６１，６２を有し、それゆえ両カメラ６１，６２は対象物体を互いに異なる注視方向から検出する。更に、プロジェクタ６３は点状光源として構成されていない。むしろ、プロジェクタは垂直に延びる線から出射するコード化されたパターンを発生する。それによって、カメラによって検出される対象物体の全範囲へのパターンの投射が保証される。代替として図示されていない点状光源を持つ複数のプロジェクタを使用することもできる。複数のカメラの使用によって、回転円板６０の揺動運動が不要となり、前出の実施例に比べて駆動ユニットが簡単化される。図６による実施例では回転円板６０が直接に（歯付きベルトの介在なしに）駆動される。
【００４０】
図６による周囲スキャナにおいても全ての構成要素が共通のハウジングによって包囲されているので、この周囲スキャナはコンパクトな簡単に取扱いが可能なユニットを構成する。更に、入手可能な市販品のコスト的に手頃の構成要素（ＣＣＤカメラ、プロジェクタ）およびとりわけ簡単な機構を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】カラーコード化された構造化光による対象物体の３Ｄ検出の原理概略図
【図２】本発明によるスキャナの原理図
【図３】本発明によるスキャナの斜視図
【図４】図３に対して揺動させられた回転軸線を有する図３によるスキャナの斜視図
【図５】ケースを有する図３および図４によるスキャナを示す斜視図
【図６】２つのカメラを有するスキャナの他の実施形態を示す斜視図
【符号の説明】
【００４２】
１        装置
２        表面
３        対象物体
４        プロジェクタ
５        カラーパターン
６        カメラ
７        像
８        基礎区間
９        評価装置
１０        回転円板
１１        耳型
１２        プロジェクタ
１３        ＣＣＤカメラ
１４        マーク
１５        コンピュータ
１６        モータ
１７        歯車
１８        歯付きベルト
１９        揺動軸線
２０        回転軸線
２１Ａ      歯車
２１Ｂ      歯付き片
３０        ハウジング
３１        ハウジング開口
３２        ハウジング開口
３３        ケーブル
６０        回転円板
６１        カメラ
６２        カメラ
６３        プロジェクタ
６５        マーク
ｇ          投射面
Ｐ          点
Ｐ’        点
【図１】
2005099022.tif 000003
【図２】
2005099022.tif 000004
【図３】
2005099022.tif 000005
【図４】
2005099022.tif 000006
【図５】
2005099022.tif 000007
【図６】
2005099022.tif 000008