(57)【要約】  映像検査機器を使用して対象上または対象の近くの特徴の寸法を測定するための方法および機器。基準面は、対象の表面上の基準面点に基づいて算出される。１つ以上の測定カーソルは、対象の画像の測定画素上に配置される。基準面上の、測定画素に関連付けられた投影基準面点が算出される。特徴の寸法は、投影基準面点のうちの少なくとも１つの３次元座標を使用して算出され得る。【選択図】図１
2018533722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）上または観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の近くの特徴を測定するための方法であって、
前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の画像をモニタ（１７０、１７２）上に表示するステップと、
中央処理装置（１５０）を使用して前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の表面上の複数の点の３次元座標を算出するステップと、
ポインティングデバイスを使用して前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記表面上の前記複数の点から１つ以上の基準面点（２２１、２２２、２２３、２６１、２６２、２６３、２６４，１０２１、１０２２、１０２３）を選択するステップと、
前記中央処理装置（１５０）を使用して基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）を算出するステップであって、前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）が、前記基準面点（２２１、２２２、２２３、２６１、２６２、２６３、２６４，１０２１、１０２２、１０２３）のうちの１つ以上に基づいて算出されるステップと、
ポインティングデバイスを使用して前記画像の１つ以上の測定画素上に１つ以上の測定カーソル（１０３４、１０３５、１０３６、１０３７、１０７１、１０７２、１０７３、１０７４）を配置するステップと、
前記中央処理装置（１５０）を使用して前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）上の、前記１つ以上の測定カーソル（１０３４、１０３５、１０３６、１０３７、１０７１、１０７２、１０７３、１０７４）に関連付けられた１つ以上の投影基準面点（１０２４、１０２５、１０２６、１０２７、１４２４、１４２６、１５２１、１５２２、１５２３、１５７１）を算出するステップであって、前記１つ以上の投影基準面点（１０２４、１０２５、１０２６、１０２７、１４２４、１４２６、１５２１、１５２２、１５２３、１５７１）の各々が、前記１つ以上の測定画素からの３次元軌跡線と前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）との交差に基づいて算出されるステップと、
前記中央処理装置（１５０）を使用して、前記１つ以上の投影基準面点（１０２４、１０２５、１０２６、１０２７、１４２４、１４２６、１５２１、１５２２、１５２３、１５７１）のうちの少なくとも１つの３次元座標を使用して前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）上または前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の近くの前記特徴の寸法を算出するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記画像が、２次元画像である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）が、平面である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ポインティングデバイスを使用して前記１つ以上の基準面点（２２１、２２２、２２３、２６１、２６２、２６３、２６４，１０２１、１０２２、１０２３）を選択する前記ステップが、前記基準面点（２２１、２２２、２２３、２６１、２６２、２６３、２６４，１０２１、１０２２、１０２３）の各々に基準面カーソルを配置することによって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記表面上の前記複数の点および前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）上の前記１つ以上の投影基準面点（１０２４、１０２５、１０２６、１０２７、１４２４、１４２６、１５２１、１５２２、１５２３、１５７１）の３次元図を前記モニタ（１７０、１７２）上に表示するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記１つ以上の投影基準面点（１０２４、１０２５、１０２６、１０２７、１４２４、１４２６、１５２１、１５２２、１５２３、１５７１）の少なくとも１つが、前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記表面上の点の関連する３次元座標を有さない測定画素に関連付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記１つ以上の投影基準面点（１０２４、１０２５、１０２６、１０２７、１４２４、１４２６、１５２１、１５２２、１５２３、１５７１）の少なくとも１つが、前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記表面上の点の関連する３次元座標を有する測定画素に関連付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記１つ以上の投影基準面点（１０２４、１０２５、１０２６、１０２７、１４２４、１４２６、１５２１、１５２２、１５２３、１５７１）のうちの少なくとも１つの３次元座標を使用して前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）上または前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の近くの前記特徴の前記寸法を算出する前記ステップが、前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記複数の点のうちの少なくとも１つの３次元座標を使用することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）が、前記基準面点（２２１、２２２、２２３、２６１、２６２、２６３、２６４，１０２１、１０２２、１０２３）のうちの１つ以上の３次元座標または前記基準面点（２２１、２２２、２２３、２６１、２６２、２６３、２６４，１０２１、１０２２、１０２３）のうちの１つ以上の近傍の表面点の３次元座標に基づいて算出される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）上または前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の近くの前記特徴が、前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の欠損した角であり、前記ポインティングデバイスを使用して前記画像の前記１つ以上の測定画素上に前記１つ以上の測定カーソル（１０３４、１０３５、１０３６、１０３７、１０７１、１０７２、１０７３、１０７４）を配置する前記ステップが、
前記基準面点（２２１、２２２、２２３、２６１、２６２、２６３、２６４，１０２１、１０２２、１０２３）から第１の距離にある、前記欠損した角の近傍の、前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の第１の縁（１０１１、１４１３）上に第１の測定カーソル（９３１、１４３４、１５４１）を配置し、
前記基準面点（２２１、２２２、２２３、２６１、２６２、２６３、２６４，１０２１、１０２２、１０２３）から第２の距離にある、前記欠損した角の近傍の、前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の第２の縁（１０１２）上に第２の測定カーソル（９３２、１４３５、１５４２）を配置し、
前記基準面点（２２１、２２２、２２３、２６１、２６２、２６３、２６４，１０２１、１０２２、１０２３）から第３の距離に第３の測定カーソル（１４３６、１５４３）を配置する
ことによって、面積測定を実行することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第３の距離が前記第１の距離および前記第２の距離よりも大きいことを判定するステップと、
前記中央処理装置（１５０）を使用して、（ｉ）前記第１の測定カーソル（９３１、１４３４、１５４１）と前記第３の測定カーソル（１４３６、１５４３）との間に延びる第１の線と、（ｉｉ）前記第２の測定カーソル（９３２、１４３５、１５４２）と前記第３の測定カーソル（１４３６、１５４３）との間に延びる第２の線との間の角度を算出するステップと、
前記角度が所定の角度範囲内である場合に、前記測定カーソルによって形成された前記面積ならびに前記第１の線および前記第２の線の長さを自動的に算出するステップと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記中央処理装置（１５０）を使用して、前記第１の測定カーソル（９３１、１４３４、１５４１）と前記第３の測定カーソルと（１４３６、１５４３）の間に延びる第１の線の長さおよび前記第２の測定カーソル（９３２、１４３５、１５４２）と前記第３の測定カーソル（１４３６、１５４３）との間に延びる第２の線の長さを算出するステップと、
前記測定カーソルによって形成された前記面積の大きさならびに前記第１の線および前記第２の線の前記長さを前記モニタ（１７０、１７２）上に表示するステップと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第３の測定カーソル（１４３６、１５４３）から前記第１の測定カーソル（９３１、１４３４、１５４１）を通って前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記第１の縁（１０１１、１４１３）に沿って延びる第１の延長線および前記第３の測定カーソル（１４３６、１５４３）から前記第２の測定カーソル（９３２、１４３５、１５４２）を通って前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記第２の縁（１０１２）に沿って延びる第２の延長線を前記モニタ（１７０、１７２）上に表示するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記中央処理装置（１５０）を使用して前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記表面上の点と前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）との間の距離を算出するステップと、
前記中央処理装置（１５０）を使用して前記距離と所定の距離閾値とを比較するステップと、
前記距離が前記所定の距離閾値を下回る場合に、前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記表面上の前記点に関連付けられた、前記２次元画像内の画素上にオーバーレイを表示するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記距離が、前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記表面上の前記点と前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）との間の垂直距離である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記中央処理装置（１５０）を使用して前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記表面上の点と前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）との間の距離を算出するステップと、
前記中央処理装置（１５０）を使用して前記距離と所定の距離閾値とを比較するステップと、
前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記表面上の前記複数の点の３次元図内に、前記所定の距離閾値を下回る前記距離を有する前記表面点の表示を表示するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記表面上の前記複数の点の３次元図を前記モニタ（１７０、１７２）上に表示するステップと、
前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）に対する、映像検査機器（１００）のプローブ（１０２）の先端の向きに関する視覚的表示を提供するために、視野の原点（１３３０、１５６０）から延びる複数の視野線（１３３１、１３３２、１３３３、１３３４、１５６１、１５６２、１５６３、１５６４）を前記３次元図上に表示するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記表面上の前記複数の点および前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）の３次元図を前記モニタ（１７０、１７２）上に表示するステップと、
前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）上の前記１つ以上の測定カーソル（１０３４、１０３５、１０３６、１０３７、１０７１、１０７２、１０７３、１０７４）に関連付けられた前記１つ以上の投影基準面点（１０２４、１０２５、１０２６、１０２７、１４２４、１４２６、１５２１、１５２２、１５２３、１５７１）の１つから、前記観視対象（２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２）の前記表面上の点まで延びる、前記３次元図上の案内線（１４６０）を表示するステップであって、前記案内線（１４６０）が、前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）に垂直であるステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記基準面（２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０）が、基準平面であり、
前記中央処理装置（１５０）を使用して対象の縁上に配置された前記測定カーソルの少なくとも２つに関連付けられた３次元座標に基づいて縁観視平面（１５７２）を算出するステップと、
前記中央処理装置（１５０）を使用して前記基準平面と前記縁観視平面（１５７２）との間の角度を算出するステップと、
前記角度が所定の角度範囲外である場合に、前記モニタ（１７０、１７２）上に警告を表示するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、映像検査機器を使用して対象上または対象の近くの特徴の寸法を測定するための方法および機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像内視鏡またはボアスコープなどの映像検査機器は、例えば損傷、磨耗、腐食、または不適切な取り付けの結果として生じ得る、対象上の異常（例えば、穴または窪み）を特定および分析する目的で対象の表面を検査するために使用され得る。多くの場合、対象の表面は、接近不可能であり、映像検査機器を使用しなければ観視され得ない。例えば、映像検査機器は、表面に形成され得る異常を特定して、修理またはさらなる保守が必要かどうかを判定する目的で航空機または発電ユニットのタービンエンジンのブレードの表面を検査するために使用され得る。この判断を行うために、表面および異常の高精度の寸法測定値を取得して、異常がその対象の動作限界または要求仕様を超えていないまたはこれらから外れていないことを確認する必要があることが多い。
【０００３】
映像検査機器は、異常を示す、観視対象の表面の２次元画像を取得して表示し、表面上の異常の寸法を算出するために使用され得る。表面のこの２次元画像は、異常の近傍を含む、表面上の複数の点の３次元座標（例えば、（ｘ，ｙ，ｚ））を提供する、表面の３次元データを生成するために使用され得る。一部の映像検査機器では、ユーザは、測定モードで映像検査機器を操作して、ユーザが、異常の幾何学的寸法を算出するために２次元画像上にカーソルを配置する測定画面に入り得る。
【０００４】
しかしながら、多くの場合、対象は、対象の一部が欠損し得る（例えば、タービンブレードまたは他の対象の先端が欠損し得る）仕方で損傷し得るものであり、また、対象上の特定の領域（例えば、異物による損傷によって生じた小さな窪みが存在する、タービンブレードの縁またはタービンブレードとシュラウドとの間の隙間に沿った）が画像内に十分に詳細に表示され得ない。欠損部分または詳細が不十分な特徴の測定は、所望の測定領域内の表面点の３次元座標を算出することができないまたはその精度が低いことから不可能となり得る（例えば、欠損部分の領域に表面点がない場合、領域に関して暗すぎたり、明るすぎたり、光沢がありすぎたり、または輝きもしくは鏡面反射がありすぎる場合、その領域の詳細は不十分となり、その領域のノイズはあまりに多くなる）。他の状況では、映像検査機器の画角は、ユーザが、測定を行うために２次元画像上の所望の位置に正確にカーソルを配置することができないようなものである場合がある。さらに、映像検査機器によって撮影された画像を見るとき、ユーザは、必要に応じて視野を調整するために、プローブと対象との間の物理的関係を認識できない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１１９７４６号パンフレット
【発明の概要】
【０００６】
映像検査機器を使用して対象上または対象の近くの特徴の寸法を測定するための方法および機器が開示される。基準面は、対象の表面上の基準面点に基づいて算出される。１つ以上の測定カーソルは、対象の画像の測定画素上に配置される。基準面上の、測定画素に関連付けられた投影基準面点が算出される。特徴の寸法は、投影基準面点のうちの少なくとも１つの３次元座標を使用して算出され得る。一部の開示されている実施形態の実施において実現され得る利点は、３次元データがない場合または利用可能な３次元データの精度が低い場合であっても、対象の特徴の正確な測定を行うことができることである。
【０００７】
一実施形態では、観視対象上または観視対象の近くの特徴を測定するための方法が開示される。本方法は、観視対象の画像をモニタ上に表示するステップと、中央処理装置を使用して観視対象の表面上の複数の点の３次元座標を算出するステップと、ポインティングデバイスを使用して観視対象の表面上の複数の点から１つ以上の基準面点を選択するステップと、中央処理装置を使用して基準面を算出するステップであって、基準面が、基準面点のうちの１つ以上に基づいて算出されるステップと、ポインティングデバイスを使用して画像の１つ以上の測定画素上に１つ以上の測定カーソルを配置するステップと、中央処理装置を使用して基準面上の、１つ以上の測定カーソルに関連付けられた１つ以上の投影基準面点を算出するステップであって、１つ以上の投影基準面点の各々が、１つ以上の測定画素からの３次元軌跡線と基準面との交差に基づいて算出されるステップと、中央処理装置を使用して、１つ以上の投影基準面点のうちの少なくとも１つの３次元座標を使用して観視対象上または観視対象の近くの特徴の寸法を算出するステップとを含む。
【０００８】
上記の実施形態は、単なる例示である。他の実施形態は、開示されている主題の範囲内にある。
【０００９】
本発明の特徴が理解され得るように、本発明の詳細な説明は、特定の実施形態であって、これらの一部が添付図面に示されている特定の実施形態を参照してなされ得る。しかしながら、図面は、本発明の特定の実施形態しか示しておらず、したがって、その範囲の限定として考えられるべきではないことに留意されたい。なぜなら、開示されている主題の範囲は、他の実施形態も包含するからである。図面は必ずしも一定の縮尺ではなく、概して、本発明の特定の実施形態の特徴を示すことに重きが置かれている。図面では、様々な図を通して同じ部分を示すために同じ番号が使用されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的な映像検査機器のブロック図である。
【図２】例示的な実施形態において、異常を有する観視対象の対象表面の、映像検査機器によって取得された例示的な画像である。
【図３】例示的な実施形態において、図２の画像に示されている観視対象における表面の異常の最深点を自動的に特定するための例示的な方法のフロー図である。
【図４】映像検査機器によって算出された例示的な基準面を示す。
【図５】映像検査機器によって算出された例示的な関心領域を示す。
【図６】映像検査機器によって算出された別の例示的な関心領域を示す。
【図７】例示的な実施形態における、図１の画像に示されている観視対象の対象表面の例示的なプロファイルのグラフ表示である。
【図８】例示的な実施形態における、異常を有する観視対象の表面の、映像検査機器によって取得された別の画像である。
【図９】例示的な実施形態において、図８の画像に示されている観視対象の表面を検査するために３次元データを表示するための方法のフロー図である。
【図１０】点群図（ｐｏｉｎｔ  ｃｌｏｕｄ  ｖｉｅｗ）での複数の表面点のサブセットの表示である。
【図１１】別の例示的な実施形態において、観視対象の３次元形状を描画する画像と同時に観視対象の２次元画像を表示するための例示的な方法のフロー図である。
【図１２】観視対象の２次元画像およびステレオ画像の表示である。
【図１３】測定カーソルを伴う、観視対象の２次元画像と、測定標識を伴う、深さプロファイル画像の形式の観視対象の３次元形状のレンダリング画像との表示である。
【図１４】測定カーソルを伴う、観視対象の２次元画像と、測定標識を伴う、点群図の形式の観視対象の３次元形状のレンダリング画像との表示である。
【図１５Ａ】別の例示的な実施形態において、角が欠損したタービンブレードの、映像検査機器によって取得された別の例示的な画像である。
【図１５Ｂ】別の例示的な実施形態において、図１５Ａに示されているように角が欠損したタービンブレードの３次元点群図の表示である。
【図１５Ｃ】別の例示的な実施形態において、角が欠損したタービンブレードの、映像検査機器によって取得された別の例示的な画像である。
【図１６】画像画素とセンサ画素と基準面座標と対象表面座標との関係を示す。
【図１７】別の例示的な実施形態において、角が欠損したタービンブレードの、映像検査機器によって取得された別の例示的な画像である。
【図１８】測定平面および基準プロファイルの２次元図／３次元図を並べて示す。
【図１９Ａ】測定平面などの定められた基準面を視覚化するために視覚化オーバーレイを用いて画像にマーキングするための技術を示す。
【図１９Ｂ】測定平面などの定められた基準面を視覚化するために視覚化オーバーレイを用いて画像にマーキングするための技術を示す。
【図２０】映像検査機器のプローブの先端の向きの視覚的表示を提供するための視野線を伴う、対象の点群図を示す。
【図２１】例示的な実施形態において対象の３次元点群図と並べて２次元画像を示す。
【図２２Ａ】例示的な実施形態において対象の点群図と並べて別の２次元画像を示す。
【図２２Ｂ】映像検査機器の縁視角と基準面との間の幾何学的関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
開示される主題の実施形態は、映像検査機器を使用して対象上または対象の近くの特徴の寸法を測定するための技術を提供する。一実施形態では、基準面は、対象の表面上の基準面点に基づいて算出される。１つ以上の測定カーソルは、対象の画像の測定画素上に配置される。基準面上の、測定画素に関連付けられた投影基準面点が算出される。特徴の寸法は、投影基準面点のうちの少なくとも１つの３次元座標を使用して算出され得る。他の実施形態は、開示されている主題の範囲内にある。
【００１２】
図１は、例示的な映像検査機器１００のブロック図である。図１に示す映像検査機器１００は例示であり、本発明の範囲は、特定の映像検査機器１００または映像検査機器１００内の構成要素の特定の構成に限定されないことが理解されよう。
【００１３】
映像検査機器１００は、挿入チューブ１１０と、挿入チューブ１１０の遠位端に配置されたヘッドアセンブリ１２０とを備える細長いプローブ１０２を含み得る。挿入チューブ１１０は、可撓性の管状部であって、その中をヘッドアセンブリ１２０とプローブ電子回路１４０との間のすべての相互配線が通る可撓性の管状部であり得る。ヘッドアセンブリ１２０は、観視対象２０２からの光をイメージャ１２４に導いて集光するためのプローブ光学系１２２を含み得る。プローブ光学系１２２は、例えば単レンズ（ｌｅｎｓ  ｓｉｎｇｌｅｔ）、または複数の構成要素を有するレンズを備え得る。イメージャ１２４は、観視対象２０２の画像を取得するための固体ＣＣＤまたはＣＭＯＳ画像センサであり得る。
【００１４】
着脱可能な先端部またはアダプタ１３０は、ヘッドアセンブリ１２０の遠位端に配置され得る。着脱可能な先端部１３０は、観視対象２０２からの光をイメージャ１２４に導いて集光するためにプローブ光学系１２２と協働する先端部観視光学系１３２（例えば、レンズ、窓、またはアパーチャ）を含み得る。着脱可能な先端部１３０はまた、映像検査機器１００の光源がプローブ１０２から観視対象２０２に光を送るために先端部１３０または光透過素子（図示せず）から光を発する場合、照明ＬＥＤ（図示せず）を含み得る。先端部１３０はまた、カメラ視野および光出力を側方に向ける導波路（例えば、プリズム）を含むことによって側方観視能力を提供し得る。先端部１３０はまた、観視表面の３次元データの測定で用いる立体光学系または構造化光投光素子（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ−ｌｉｇｈｔ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を設けてもよい。先端部１３０に含まれ得る素子はまた、プローブ１０２自体に含まれ得る。
【００１５】
イメージャ１２４は、複数の行および列に形成された複数の画素を含むことができ、イメージャ１２４の各画素に入射する光を表すアナログ電圧の形で画像信号を生成し得る。画像信号は、信号のバッファリングおよび調整用の電子回路を提供するイメージャハイブリッド１２６を介して、イメージャハイブリッド１２６とイメージャインタフェース電子回路１４２との間の、制御信号および映像信号用の配線を提供するイメージャハーネス１１２に伝送され得る。イメージャインタフェース電子回路１４２は、電源と、イメージャクロック信号を生成するためのタイミングジェネレータと、イメージャ映像出力信号をデジタル化するためのアナログフロントエンドと、デジタル化されたイメージャ映像データを処理してより有用な映像フォーマットにするためのデジタル信号プロセッサとを含み得る。
【００１６】
イメージャインタフェース電子回路１４２は、映像検査機器１００を動作させるための機能の集合を提供するプローブ電子回路１４０の一部である。プローブ電子回路１４０はまた、プローブ１０２および／または先端部１３０用の較正データを記憶する較正メモリ１４４を含み得る。ゲインおよび露出の設定を決定して設定するためにイメージャインタフェース電子回路１４２と通信し、較正メモリ１４４への／からの較正データの記憶および読み出しを行い、観視対象２０２に供給される光を制御し、映像検査機器１００の中央処理装置（ＣＰＵ）１５０と通信するためのマイクロコントローラ１４６もまた、プローブ電子回路１４０に含まれ得る。
【００１７】
さらに、マイクロコントローラ１４６との通信に加えて、イメージャインタフェース電子回路１４２は、１つ以上の映像プロセッサ１６０とも通信し得る。映像プロセッサ１６０は、イメージャインタフェース電子回路１４２から映像信号を受信し、一体型ディスプレイ１７０または外部モニタ１７２を含む様々なモニタ１７０、１７２に信号を出力し得る。一体型ディスプレイ１７０は、様々な画像またはデータ（例えば、観視対象２０２の画像、メニュー、カーソル、測定結果）を検査者に表示するための、映像検査機器１００に組み込まれたＬＣＤ画面であり得る。外部モニタ１７２は、様々な画像またはデータを表示するために映像検査機器１００に接続される映像モニタまたはコンピュータ用モニタ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ｔｙｐｅ  ｍｏｎｉｔｏｒ）であり得る。
【００１８】
映像プロセッサ１６０は、コマンド、ステータス情報、ストリーミング映像、静止映像画像、およびグラフィックオーバーレイをＣＰＵ１５０に／から送信／受信することができ、また、画像キャプチャ、画像強調、グラフィックオーバーレイのマージ、歪み補正、フレーム平均化、スケーリング、デジタルズーム、オーバーレイ、マージ、フリッピング、動き検出、ならびに映像フォーマットの変換および圧縮などの機能を提供するＦＰＧＡ、ＤＳＰ、または他の処理要素からなっていてもよい。
【００１９】
ＣＰＵ１５０は、画像、映像、および音声の記憶および呼び出し機能、システム制御、ならびに測定処理を含む他の機能のホストを提供することに加えて、ジョイスティック１８０、ボタン１８２、キーパッド１８４、および／またはマイクロフォン１８６を介して入力を受信することによってユーザインタフェースを管理するために使用され得る。ジョイスティック１８０は、メニュー選択、カーソル移動、スライダ調整、およびプローブ１０２の関節制御（ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ）などの操作を実行するためにユーザによって操作され得るものであり、押しボタン機能を含み得る。ボタン１８２および／またはキーパッド１８４もまた、メニュー選択およびＣＰＵ１５０へのユーザコマンド（例えば、静止画像のフリーズ（ｆｒｅｅｚｉｎｇ）または保存）の送信に使用され得る。マイクロフォン１８６は、静止画像をフリーズまたは保存する音声命令を送信するために検査者によって使用され得る。
【００２０】
映像プロセッサ１６０はまた、処理中のデータのフレームバッファリングおよび一時保持のために映像プロセッサ１６０によって使用される映像メモリ１６２と通信し得る。ＣＰＵ１５０はまた、ＣＰＵ１５０によって実行されるプログラムを記憶するためのＣＰＵプログラムメモリ１５２と通信し得る。さらに、ＣＰＵ１５０は、揮発性メモリ１５４（例えば、ＲＡＭ）および不揮発性メモリ１５６（例えば、フラッシュメモリデバイス、ハードドライブ、ＤＶＤ、またはＥＰＲＯＭメモリデバイス）と通信し得る。不揮発性メモリ１５６は、ストリーミング映像および静止画像用の主記憶装置である。
【００２１】
ＣＰＵ１５０はまた、周辺機器およびネットワーク（ＵＳＢ、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ、イーサネット、音声Ｉ／Ｏ、および無線トランシーバなど）に対して様々なインタフェースを提供するコンピュータＩ／Ｏインタフェース１５８と通信し得る。このコンピュータＩ／Ｏインタフェース１５８は、静止画像、ストリーミング映像、または音声の保存、呼び出し、送信、および／または受信を行うために使用され得る。例えば、ＵＳＢ「サムドライブ」またはコンパクトフラッシュメモリカードが、コンピュータＩ／Ｏインタフェース１５８に差し込まれ得る。さらに、映像検査機器１００は、画像フレームデータまたはストリーミング映像データを外部のコンピュータまたはサーバに送信するように構成され得る。映像検査機器１００は、ＴＣＰ／ＩＰ通信プロトコルスイートを組み込むことができ、複数のローカルコンピュータおよびリモートコンピュータ（これらのコンピュータのそれぞれも同様にＴＣＰ／ＩＰ通信プロトコルスイートを組み込んでいる）を含む広域ネットワークに組み込まれ得る。ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスイートを組み込むことにより、映像検査機器１００は、ＴＣＰおよびＵＤＰを含むいくつかのトランスポート層プロトコルと、ＨＴＴＰおよびＦＴＰを含むいくつかの異なる層プロトコルとを組み込む。
【００２２】
図１では、特定の構成要素が単一の構成要素（例えば、ＣＰＵ１５０）として示されているが、複数の別個の構成要素を使用して、ＣＰＵ１５０の機能を実行し得ることが理解されよう。
【００２３】
図２は、本発明の例示的な実施形態において、異常２０４を有する観視対象２０２の対象表面２１０の、映像検査機器１００によって取得された例示的な画像２００である。この例では、異常２０４は、材料が損傷または磨耗によって異常２０４において観視対象２０２の対象表面２１０から除去された窪みとして示されている。この例示的な実施形態に示されている異常２０４は単なる例であり、本発明の方法は他の種類の凹凸（例えば、亀裂、腐食孔、コーティング損失、表面堆積など）に適用されることが理解されよう。画像２００が取得され、異常２０４が確認されたら、画像２００は、異常２０４の寸法（例えば、高さまたは深さ、長さ、幅、面積、体積、ポイントツーライン（ｐｏｉｎｔ  ｔｏ  ｌｉｎｅ）、プロファイルスライスなど）を算出するために使用され得る。一実施形態では、使用される画像２００は、異常２０４を含む、観視対象２０２の対象表面２１０の２次元画像２００であり得る。
【００２４】
図３は、本発明の例示的な実施形態において、図２の画像２００に示されている観視対象２０２における対象表面２１０の異常２０４の最深点を自動的に特定するための例示的な方法３００のフロー図である。図３のフロー図に記載されているステップは、フロー図に示されている順序とは異なる順序で実行され得るものであり、特定の実施形態では、ステップのすべてが必要なわけではないことが理解されよう。
【００２５】
例示的な方法３００（図３）のステップ３１０では、図２に示されているように、ユーザは、映像検査機器１００（例えば、イメージャ１２４）を使用して、異常２０４を有する観視対象２０２の対象表面２１０の少なくとも１つの画像２００を取得して、それを映像モニタ（例えば、一体型ディスプレイ１７０または外部モニタ１７２）に表示し得る。一実施形態では、画像２００は、映像検査機器の測定モードで表示され得る。
【００２６】
例示的な方法３００（図３）のステップ３２０では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、異常２０４の表面点を含む、観視対象２０２の対象表面２１０上の複数の表面点の３次元座標（例えば、（ｘ，ｙ，ｚ）を算出し得る。一実施形態では、映像検査機器は、３次元座標を算出するために、画像２００から３次元データを生成し得る。いくつかの異なる既存の技術（例えば、ステレオ、走査システム、ステレオ三角測量、構造化光法（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  ｌｉｇｈｔ  ｍｅｔｈｏｄ）（位相シフト分析、位相シフトモアレ、レーザドット投影など）など）が、対象表面２１０の画像２００（図２）における表面点の３次元座標を提供するために使用され得る。
【００２７】
このような技術の大部分は、３次元座標の誤差を低減するために使用される光学特性データを特に含む較正データの使用を含み、そうでなければ、光学的歪みによって、３次元座標の誤差が生じる。一部の技術では、３次元座標は、投影パターンなどを含んでもよい、近接時間（ｃｌｏｓｅ  ｔｉｍｅ  ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）にキャプチャされた１つ以上の画像を使用して算出されてもよい。画像２００を使用して算出された３次元座標の参照はまた、近接時間にキャプチャされた対象表面２１０の１つまたは複数の画像２００を使用して算出された３次元座標を含んでもよく、記載した動作中にユーザに表示される画像２００は、実際には３次元座標の算出に使用されても使用されなくてもよいことを理解されたい。
【００２８】
例示的な方法３００（図３）のステップ３３０では、図４に示すように、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、基準面２５０を算出し得る。一部の実施形態では、基準面２５０は平坦であってもよく、他の実施形態では、基準面２５０は湾曲していてもよい。同様に、一実施形態では、基準面２５０は平面の形態であってもよく、他の実施形態では、基準面２５０は異なる形状（例えば、円筒状、球状など）の形態であってもよい。例えば、ユーザは、基準面を算出するために、映像検査機器１００のジョイスティック１８０（または他のポインティングデバイス（例えば、マウス、タッチ画面））を使用して、異常２０４の近傍の、観視対象２０２の対象表面２１０上の１つ以上の基準面点を選択し得る。
【００２９】
一実施形態では、図４に示すように、合計で３つの基準面点２２１、２２２、２２３が、異常２０４の深さ測定を行うために異常２０４の近傍の、観視対象２０２の対象表面２１０上に選択され、３つの基準面点２２１、２２２、２２３が、異常２０４の近傍の対象表面２１０上に選択される。一実施形態では、観視対象２０２の対象表面２１０上の複数の基準面点２２１、２２２、２２３は、基準面カーソル２３１、２３２、２３３（または他のポインティングデバイス）を、対象表面２１０上の複数の基準面点２２１、２２２、２２３に対応する、画像２００の画素２４１、２４２、２４３に配置することによって選択され得る。例示的な深さ測定では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、複数の基準面点２２１、２２２、２２３のそれぞれの３次元座標を算出し得る。
【００３０】
異常２０４の近傍の対象表面２１０上に選択された３つの基準面点２２１、２２２、２２３のうちの１つ以上の近傍の３つ以上の表面点の３次元座標が、基準面２５０（例えば、平面）を算出するために使用され得る。一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、３つの基準面点２２１、２２２、２２３の３次元座標のカーブフィッティングを実行して、以下の形式を有する、基準面２５０（例えば、平面）の式を算出し得る。
【００３１】
ｋ０ＲＳ＋ｋ１ＲＳ・ｘｉＲＳ＋ｋ２ＲＳ・ｙｉＲＳ＝ｚｉＲＳ  （１）
ただし、（ｘｉＲＳ，ｙｉＲＳ，ｚｉＲＳ）は、定められた基準面２５０上の任意の３次元点の座標であり、ｋ０ＲＳ、ｋ１ＲＳ、およびｋ２ＲＳは、３次元座標のカーブフィッティングによって得られる係数である。
【００３２】
カーブフィッティングを実行するために、複数の基準面点（すなわち、Ｋ係数の数と少なくとも同じ数の点）が使用されることに留意されたい。カーブフィッティング（例えば、最小二乗法）は、使用される点に最適なｋ係数を発見する。この結果、ｋ係数は、使用される３次元点に近い平面または他の基準面２５０を定める。しかしながら、ｋ係数の数よりも多くの点がカーブフィッティングで使用される場合、平面の式（１）に使用される点のｘ座標およびｙ座標を代入したとき、ｚの結果は、一般に、実際には存在し得るノイズおよび平面からの偏差に起因して点のｚ座標と正確には一致しない。このように、ｘｉＲＳおよびｙｉＲＳは任意の値であってもよく、結果として得られるｚｉＲＳは、ｘｉＲＳ，ｙｉＲＳにおける、定められた平面のｚを示す。したがって、これらの式に示されている座標は、定められた表面上の正確な任意の点のものであってもよく、必ずしも、ｋ係数を算出するフィッティングで使用される点でなくてもよい。
【００３３】
他の実施形態では、１つまたは２つの基準面点しか選択されず、このため、ｋ０ＲＳ、ｋ１ＲＳ、およびｋ２ＲＳを算出するためには３つの点が必要であることから、これらの基準面点の３次元座標のみに基づくカーブフィッティングは使用することができない。この場合、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、基準面点の近傍の対象表面２１０上の複数の点に対応する、画像の画素のそれぞれの近傍の複数の画素を特定して、近傍点の３次元座標を算出し、これにより、基準面２５０を算出するカーブフィッティングを可能にする。
【００３４】
例示的な基準面２５０は、基準面カーソル２３１、２３２、２３３によって選択された基準面点２２１、２２２、２２３に基づいて算出されるものとして説明してきたが、他の実施形態では、基準面２５０は、基準面形状２６０（例えば、円形、正方形、長方形、三角形など）を異常２０４の近傍に配置するためにポインティングデバイスを使用し、基準面２５０を算出するために形状２６０の基準面点２６１、２６２、２６３、２６４を使用することによって形成され得る。形状２６０の基準面点２６１、２６２、２６３、２６４は、ポインティングデバイスによって選択される点であってもよいし、異常２０４を囲むサイズにされ得る形状の外周上またはその近傍の他の点であってもよいことが理解されよう。
【００３５】
例示的な方法３００（図３）のステップ３４０では、図５に示すように、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、基準面２５０の基準面点に基づいて異常２０４の近傍に関心領域２７０を算出する。関心領域２７０は、異常２０４の複数の表面点を含む。一実施形態では、関心領域２７０は、基準面点２２１、２２２、２２３のうちの２つ以上に基づいて関心領域形状２７１（例えば、円）を形成することによって形成される。別の実施形態では、関心領域２７０は、基準面２５０に垂直な円柱を形成し、これに、基準面点２２１、２２２、２２３のうちの２つ以上を通過させるか、またはこれらの近傍を通過させることによって算出され得る。再び図４を参照すると、関心領域は、基準面形状２６０および基準面点２６１、２６２、２６３、２６４内に形成され得る。
【００３６】
図５の例示的な関心領域形状２７１は、基準面点２２１、２２２、２２３を通過することによって形成されているが、別の実施形態では、より小さい直径の基準面形状が、基準面点の近傍のみを通過することによって形成され得る。例えば、図６に示すように、関心領域２８０は、関心領域形状２８１（例えば、円）に２つの基準面点２２１、２２２の近傍を通過させることによって形成され、この場合、円２８１の直径は、２つの基準面点２２１、２２２間の距離よりも小さい。関心領域形状２７１、２８１および関心領域２７０、２８０は、画像２００上に表示されてもされなくてもよいことが理解されよう。
【００３７】
関心領域２７０、２８０が算出された後、例示的な方法３００（図３）のステップ３５０では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、関心領域内の複数の表面点のそれぞれから基準面２５０までの距離（すなわち、深さ）を算出する。一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、基準面２５０と、関心領域２７０、２８０内の複数の表面点のそれぞれとの間に延びる直線の距離を算出するが、この場合、この直線は、基準面２５０と直角に交差する。
【００３８】
例示的な方法３００（図３）のステップ３６０では、映像検査機器は、基準面２５０から最も遠い表面点を算出する（例えば、基準面２５０まで延びる最も長い直線を有する表面点を選択する）ことによって関心領域２７０、２８０内の最も深い表面点２２４の位置を算出する。本明細書で使用される場合、「最深点」または「最も深い表面点」は、基準面２５０から最も遠い、凹所の点または基準面２５０から最も遠い、凸所の点（すなわち、最も高い点）であり得ることが理解されよう。映像検査機器１００は、例えばカーソル２３４（図５）または他のグラフィック標識２８２（図６）を最も深い表面点２２４に表示することによって、画像上の関心領域２７０、２８０内の最も深い表面点２２４を特定し得る。さらに、図５および図６に示すように、映像検査機器１００は、画像２００上の関心領域２７０、２８０内の最も深い表面点２２４の深さ２９０（インチまたはミリメートル）（すなわち、最も深い表面点２２４から基準面２５０まで延びる垂直線の長さ）を表示し得る。カーソル２３４または他のグラフィック標識２８２（図６）を関心領域２７０、２８０内の最も深い表面点２２４に自動的に表示することによって、映像検査機器１００は、ユーザが、異常２０４内の最も深い表面点２２４を手動で特定する必要がないことから、深さ測定を実行するのに必要な時間を短縮し、深さ測定の精度を改善する。
【００３９】
カーソル２３４が関心領域２７０、２８０内の最も深い表面点２２４に表示されたら、ユーザは、深さ測定値を取得して保存するためにその点を選択し得る。ユーザはまた、関心領域２７０、２８０内の他の表面点の深さを算出するために関心領域２７０、２８０内でカーソル２３４を移動させ得る。一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、カーソル２３４の移動を監視し、カーソル２３４の移動が停止した時点を検出し得る。カーソル２３４の移動が、所定の時間量（例えば、１秒）の間停止したとき、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、カーソル２３４の近傍（例えば、カーソル２３４を中心とする所定の円）の最も深い表面点を算出し、その位置にカーソル２３４を自動的に移動させ得る。
【００４０】
図７は、図１の画像２００に示されている観視対象２０２の対象表面２１０の例示的なプロファイル３７０のグラフ表示である。この例示的なプロファイル３７０では、２つの基準面点２２１、２２２間およびそれぞれの基準面カーソル２３１、２３２間に延びる基準面２５０が示されている。関心領域内の最も深い表面点２２４の位置および深さ２９０もまた、グラフ表示に示されている。別の実施形態では、さらに点群図が、最も深い表面点２２４を示すために使用されてもよい。
【００４１】
図８は、本発明の例示的な実施形態において、異常５０４を有する観視対象５０２の対象表面５１０の、映像検査機器１００によって取得された別の画像５００である。同様に、この例でも、異常５０４は、材料が損傷または磨耗によって異常５０４において観視対象５０２の対象表面５１０から除去された窪みとして示されている。この例示的な実施形態に示されている異常５０４は単なる例であり、本発明の方法は他の種類の凹凸（例えば、亀裂、腐食孔、コーティング損失、表面堆積など）に適用されることが理解されよう。画像５００が取得され、異常５０４が確認されたら、画像５００は、異常５０４の寸法（例えば、高さまたは深さ、長さ、幅、面積、体積、ポイントツーライン、プロファイルスライスなど）を算出するために使用され得る。一実施形態では、使用される画像５００は、異常５０４を含む、観視対象５０２の対象表面５１０の２次元画像５００であり得る。
【００４２】
図９は、本発明の例示的な実施形態において、図８の画像５００に示されている観視対象５０２の対象表面５１０を検査するために３次元データを表示するための方法６００のフロー図である。図９のフロー図に記載されているステップは、フロー図に示されている順序とは異なる順序で実行され得るものであり、特定の実施形態では、ステップのすべてが必要なわけではないことが理解されよう。
【００４３】
ステップ６１０では、図８に示すように、オペレータは、異常５０４を有する、観視対象５０２の対象表面５１０の画像５００を取得して、これを映像モニタ（例えば、一体型ディスプレイ１７０または外部モニタ１７２）に表示するために映像検査機器１００を使用し得る。一実施形態では、画像５００は、映像検査機器の測定モードで表示され得る。
【００４４】
ステップ６２０では、映像検査機器１００のＣＰＵ１５０は、異常５０４を含む、観視対象５０２の対象表面５１０上の複数の表面点の、第１の座標系における３次元座標（ｘｉＳ１、ｙｉＳ１、ｚｉＳ１）を算出し得る。一実施形態では、映像検査機器は、３次元座標を算出するために、画像５００から３次元データを生成し得る。上述したように、いくつかの異なる既存の技術（例えば、ステレオ、走査システム、構造化光法（位相シフト、位相シフトモアレ、レーザドット投影など）など）が、対象表面５１０の画像５００上の点の３次元座標を提供するために使用され得る。
【００４５】
ステップ６３０では、図８に示すように、オペレータは、映像検査機器１００のジョイスティック１８０（または他のポインティングデバイス（例えば、マウス、タッチ画面））を使用して、特定の種類の測定を行うために、異常５０４の近傍の、観視対象５０２の対象表面５１０上の複数の測定点を選択し得る。選択される測定点の数は、行われる測定の種類に依存する。特定の測定（例えば、長さ、プロファイル）は、２つの測定点の選択を必要とし得る一方で、他の測定（例えば、ポイントツーライン、面積、マルチセグメント（ｍｕｌｔｉ−ｓｅｇｍｅｎｔ））は、３つ以上の測定点の選択を必要とし得る。一実施形態では、図８に示すように、合計で４つの測定点５２１、５２２、５２３、５２４が、異常５０４の深さ測定を行うために異常５０４の近傍の、観視対象５０２の対象表面５１０上に選択され、測定点のうちの３つ５２１、５２２、５２３は、異常５０４の近傍の対象表面５１０上に選択され、第４の測定点５２４は異常５０４の最深点になるように選択される。一実施形態では、観視対象５０２の対象表面５１０上の複数の測定点５２１、５２２、５２３、５２４は、カーソル５３１、５３２、５３３、５３４（または他のポインティングデバイス）を、対象表面５１０上の複数の測定点５２１、５２２、５２３、５２４に対応する、画像５００の画素５４１、５４２、５４３、５４４に配置することによって選択され得る。例示的な深さ測定では、映像検査機器１００は、複数の測定点５２１、５２２、５２３、５２４のそれぞれの、第１の座標系における３次元座標を算出し得る。本発明の方法は、４つの測定点の選択を伴う深さ測定または測定に限定されるものではなく、それどころか、上述したものを含む、異なる数の点を伴う様々な種類の測定に適用されることが理解されよう。
【００４６】
ステップ６４０では、図８に示すように、映像検査機器１００のＣＰＵ１５０は、基準面５５０を算出し得る。図８に示されている異常５０４の例示的な深さ測定では、異常５０４の近傍の対象表面５１０上に選択された３つの測定点５２１、５２２、５２３のうちの１つ以上の近傍の３つ以上の表面点の３次元座標が、基準面５５０（例えば、平面）を算出するために使用され得る。一実施形態では、映像検査機器１００は、３つの測定点５２１、５２２、５２３の、第１の座標系における３次元座標（ｘｉＭ１，ｙｉＭ１，ｚｉＭ１）のカーブフィッティングを実行して、以下の形式を有する、基準面５５０（例えば、平面）の式を算出し得る。
【００４７】
ｋ０ＲＳ１＋ｋ１ＲＳ１・ｘｉＲＳ１＋ｋ２ＲＳ１・ｙｉＲＳ１＝ｚｉＲＳ１（２）
ただし、（ｘｉＲＳ１，ｙｉＲＳ１，ｚｉＲＳ１）は、定められた基準面５５０上の、第１の座標系における任意の３次元点の座標であり、ｋ０ＲＳ１、ｋ１ＲＳ１、およびｋ２ＲＳ１は、第１の座標系における３次元座標のカーブフィッティングによって得られる係数である。
【００４８】
カーブフィッティングを実行するために、複数の測定点（すなわち、ｋ係数の数と少なくとも同じ数の点）が使用されることに留意されたい。カーブフィッティング（例えば、最小二乗法）は、使用される点に最適なｋ係数を発見する。この結果、ｋ係数は、使用される３次元点に近い平面または他の基準面５５０を定める。しかしながら、ｋ係数の数よりも多くの点がカーブフィッティングで使用される場合、平面の式（２）に使用される点のｘ座標およびｙ座標を代入したとき、ｚの結果は、一般に、実際には存在し得るノイズおよび平面からの偏差に起因して点のｚ座標と正確には一致しない。このように、ｘｉＲＳ１およびｙｉＲＳ１は任意の値であってもよく、結果として得られるｚｉＲＳ１は、ｘｉＲＳ１，ｙｉＲＳ１における、定められた平面のｚを示す。したがって、これらの式に示されている座標は、定められた表面上の正確な任意の点のものであってもよく、必ずしも、ｋ係数を算出するフィッティングで使用される点でなくてもよい。
【００４９】
別の実施形態では、特定の測定（例えば、長さ、プロファイル）のために２つの測定点しか選択されず、このため、ｋ０ＲＳ１、ｋ１ＲＳ１、およびｋ２ＲＳ１を算出するためには３つの点が必要であることから、これらの２つの測定点の３次元座標のみに基づくカーブフィッティングは使用することができない。この場合、映像検査機器１００は、測定点のそれぞれの近傍の対象表面５１０上の複数の点に対応する、画像の画素のそれぞれの近傍の複数の画素を特定して、これらの点の３次元座標を算出し、これにより、基準面５５０を算出するカーブフィッティングを可能にする。
【００５０】
一実施形態では、図８に示すように、映像検査機器１００は、基準面５５０の、異常５０４および測定点５２１、５２２、５２３、５２４の周りにフレーム５６２（例えば、長方形）を形成する複数のフレーム点５６０の、第１の座標系における３次元座標（ｘｉＦ１，ｙｉＦ１，ｚｉＦ１）を算出することができ、それは、基準面５５０の位置を表示するために後で使用され得る。
【００５１】
基準面５５０が算出されたら、図８に示されている例示的な実施形態において、映像検査機器１００は、異常５０４の最深点に位置するように選択された第４の測定点５２４と基準面５５０との間の距離を算出することによって異常５０４の測定（例えば、深さの）を行い得る。この深さ測定の精度は、観視対象５０２の対象表面５１０上の複数の測定点５２１、５２２、５２３、５２４を選択する際の精度によって決定される。前述したように多くの場合、２次元画像から画像５００内の異常５０４の輪郭を判断することは困難であり、複数の測定点５２１、５２２、５２３、５２４の位置を確実に決定するにはあまりに小さかったり、不十分であったりし得る。したがって、多くの場合、オペレータは、これらの測定点５２１、５２２、５２３、５２４の位置の精度を評価するために異常５０４の領域のさらなる詳細を望む。このため、一部の映像検査機器１００は、画像５００の全体の点群図を提供し得るが、この図は、前述したように異常５０４の必要なレベルの詳細を提供しない場合がある。画像５００の全体の３次元データの点群図によって提供されるものに比べて有意義な、測定点５２１、５２２、５２３、５２４の周りの領域の対象表面５１０の図を提供するために、本発明の方法は、関心領域内の３次元データのサブセットを生成する。
【００５２】
ステップ６５０では、映像検査機器１００のＣＰＵ１５０は、第１の座標系とは異なる第２の座標系を確立し得る。一実施形態では、第２の座標系は、基準面５５０および複数の測定点５２１、５２２、５２３、および５２４に基づき得る。映像検査機器１００は、対象表面５１０上の複数の測定点５２１、５２２、５２３、５２４のうちの２つ以上に対応する、基準面５５０上の点の３次元座標の平均位置５２５の近傍に位置するように第２の座標系の原点（ｘＯ２，ｙＯ２，ｚＯ２）＝（０，０，０）を割り当て得る（例えば、測定点５２１、５２２、５２３、および５２４を基準面５５０に投影し、基準面５５０上の平均位置５２５を算出することによって）。場合によっては、測定点５２１、５２２、５２３に対応する、基準面５５０上の点の３次元座標は同じであり得る。しかしながら、一部の状況では、ノイズおよび／または対象表面５１０の小さな変化に起因して、測定点５２１、５２２、５２３は、基準面５５０上に正確には位置せず、したがって、異なる座標を有する。
【００５３】
対象表面５１０上の、測定点５２１、５２２、５２３、５２４に対応する、基準面５５０上の点を算出するとき、直線の方向の概念を適用することが好適であり、これは、ｘ、ｙ、およびｚ平面における直線の相対的な傾きを教え、垂直線または平行線を確立するために使用され得る。２つの３次元座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）および（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を通過する所与の直線について、直線方向（ｄｘ，ｄｙ，ｄｚ）は、以下のように定義され得る。
【００５４】
ｄｘ＝ｘ２−ｘ１  （３）
ｄｙ＝ｙ２−ｙ１  （４）
ｄｚ＝ｚ２−ｚ１  （５）
直線上の点（ｘ１，ｙ１，ｚ１）および直線の方向（ｄｘ，ｄｙ，ｄｚ）が与えられたと仮定すると、直線は、以下によって定義され得る。
【００５５】
【数１】
2018533722.tif 000003
したがって、ｘ、ｙ、またはｚ座標のいずれか１つが与えられれば、残りの２つが計算され得る。平行線は、同じまたは線形にスケーリングされた直線方向を有する。方向（ｄｘ１，ｄｙ１，ｄｚ１）および（ｄｘ２，ｄｙ２，ｄｚ２）を有する２つの直線は、
ｄｘ１・ｄｘ２＋ｄｙ１・ｄｙ２＋ｄｚ１・ｄｚ２＝０  （７）
ならば、互いに垂直である。
【００５６】
式（２）を使用して定義された基準平面に垂直なすべての直線の方向は、以下によって与えられる。
【００５７】
ｄｘＲＳＮ＝−ｋ１ＲＳ  （８）
ｄｙＲＳＮ＝−ｋ２ＲＳ  （９）
ｄｚＲＳＮ＝１  （１０）
式（６）および式（８）〜式（１０）に基づいて、基準面５５０に垂直であり、かつ表面点（ｘＳ，ｙＳ，ｚＳ）を通る直線は、以下のように定義され得る。
【００５８】
【数２】
2018533722.tif 000004
一実施形態では、対象表面５１０上の点（ｘｉＳ１，ｙｉＳ１，ｚｉＳ１）に対応する、基準面５５０上の点の座標（ｘｉＲＳ１，ｙｉＲＳ１，ｚｉＲＳ１）（例えば、測定点５２１、５２２、５２３、５２４に対応する、基準面５５０上の点の、第１の座標系における３次元座標）は、式（８）〜式（１０）で与えられる方向を有し、かつ（ｘｉＳ１，ｙｉＳ１，ｚｉＳ１）を通過する、基準面５５０に垂直な直線を定め、この直線と基準面５５０との交点の座標を算出することによって算出され得る。したがって、式（２）および式（１１）から、
【００５９】
【数３】
2018533722.tif 000005
ｘｉＲＳ１＝ｋ１ＲＳ１・（ｚｉＳ１−ｚｉＲＳ１）＋ｘｉＳ１  （１３）
ｙｉＲＳ１＝ｋ２ＲＳ・（ｚｉＳ１−ｚｉＲＳ１）＋ｙｉＳ１  （１４）
である。
【００６０】
一実施形態では、これらのステップ（式（３）〜式（１４））は、測定点５２１、５２２、５２３、５２４に対応する、基準面５５０上の点の３次元座標を算出するために使用され得る。この結果、基準面５５０上の測定点のこれらの投影点の平均位置５２５（ｘＭ１ａｖｇ，ｙＭ１ａｖｇ，ｚＭ１ａｖｇ）が算出され得る。この結果、第２の座標系の原点（ｘＯ２，ｙＯ２，ｚＯ２）＝（０，０，０）が、平均位置５２５（ｘＭ１ａｖｇ，ｙＭ１ａｖｇ，ｚＭ１ａｖｇ）の近傍に割り当てられて配置され得る。
【００６１】
異常５０４の領域内の平均位置５２５の近傍に第２の座標系の原点が配置され、ｚ値が、各表面点から基準面５５０までの垂直距離であることにより、異常５０４の領域を中心に点群図を回転させることができるようになり、深さマップカラースケールで基準面５５０からの表面点の高さまたは深さを示すことが可能となる。
【００６２】
この第２の座標系を利用するために、ステップ６６０では、映像検査機器１００のＣＰＵ１５０は、様々な点（例えば、複数の表面点、複数の測定点５２１、５２２、５２３、５２４、フレーム点５６０を含む基準面５５０上の点など）に関して算出された、第１の座標系における３次元座標（ｘｉ１，ｙ  ｉ１，ｚ  ｉ１）を第２の座標系における３次元座標（ｘｉ２，ｙ  ｉ２，ｚ  ｉ２）に変換する。
【００６３】
一実施形態では、座標変換行列（［Ｔ］）が、以下に従って座標を変換するために使用され得る。
【００６４】
（［ｘｉ１  ｙ  ｉ１  ｚ  ｉ１］−［ｘＭ１ａｖｇ  ｙＭ１ａｖｇ  ｚＭ１ａｖｇ］）＊［Ｔ］＝［ｘｉ２  ｙ  ｉ２  ｚ  ｉ２］  （１５）
ただし、［Ｔ］は、変換行列である。
【００６５】
非行列形式では、第２の座標系における３次元座標は、以下によって算出され得る。
【００６６】
ｘｉ２＝（ｘｉ１−ｘＭ１ａｖｇ）＊Ｔ００＋（ｙｉ１−ｙＭ１ａｖｇ）＊Ｔ１０＋（ｚｉ１−ｚＭ１ａｖｇ）＊Ｔ２０  （１６）
ｙｉ２＝（ｘｉ１−ｘＭ１ａｖｇ）＊Ｔ０１＋（ｙｉ１−ｙＭ１ａｖｇ）＊Ｔ１１＋（ｚｉ１−ｚＭ１ａｖｇ）＊Ｔ２１  （１７）
ｚｉ２＝（ｘｉ１−ｘＭ１ａｖｇ）＊Ｔ０２＋（ｙｉ１−ｙＭ１ａｖｇ）＊Ｔ１２＋（ｚｉ１−ｚＭ１ａｖｇ）＊Ｔ２２  （１８）
ただし、変換行列値は、第１の座標系における新しいｘ、ｙ、およびｚ軸の直線方向値である。
【００６７】
ステップ６７０では、映像検査機器１００のＣＰＵ１５０は、観視対象５０２の対象表面５１０上の関心領域内にある複数の表面点のサブセットを算出する。一実施形態では、関心領域は、点群図に使用される３次元データの量を最小にするように複数の選択された測定点５２１、５２２、５２３、５２４を囲む、観視対象５０２の対象表面５１０上の限定領域であり得る。サブセットを算出するステップ６７０は変換ステップ６６０の前または後に行われ得ることが理解されよう。例えば、ステップ６７０におけるサブセットの算出が変換ステップ６６０の後に行われる場合、映像検査機器１００は、関心領域外にある点を含むすべての表面点の座標を、これらの点のうちのどれが関心領域内にあるかを算出する前に変換してもよい。あるいは、ステップ６７０におけるサブセットの算出が変換ステップ６６０の前に行われる場合、映像検査機器１００は、関心領域内にある表面点の座標を変換するだけでよい。
【００６８】
一実施形態では、関心領域は、測定点５２１、５２２、５２３、５２４に対応する、基準面５５０上の各点と、基準面５５０上のこれらの点の平均位置５２５（変換後に行われる場合は第２の座標系の原点（ｘＯ２，ｙＯ２，ｚＯ２）＝（０，０，０）または変換前に行われる場合は第１の座標系における（ｘＭ１ａｖｇ，ｙＭ１ａｖｇ，ｚＭ１ａｖｇ））との間の最大距離（ｄＭＡＸ）を算出することによって定められ得る。一実施形態では、関心領域は、基準面５５０上の、測定点５２１、５２２、５２３、５２４の平均位置５２５から特定の閾値距離（ｄＲＯＩ）（例えば、これは、最大距離よりも小さい（ｄＲＯＩ＜ｄＭＡＸ）または最大距離よりもわずかに大きい（例えば、２０％大きい）（ｄＲＯＩ＝１．２＊ｄＭＡＸ））内にある、基準面５５０上の対応する（すなわち、基準面に投影されたときの）点を有するすべての表面点を含み得る。例えば、第２の座標系における平均位置５２５が、（ｘＯ２，ｙＯ２，ｚＯ２）＝（０，０，０）にある場合、その位置から、表面点に対応する、基準面５５０上の点（ｘｉＲＳ２、ｙｉＲＳ２、ｚｉＲＳ２）までの距離（ｄ）は、以下によって与えられる。
【００６９】
【数４】
2018533722.tif 000006
同様に、第１の座標系における平均位置５２５が、（ｘＭ１ａｖｇ，ｙＭ１ａｖｇ，ｚＭ１ａｖｇ）にある場合、その位置から、表面点に対応する、基準面５５０上の点（ｘｉＲＳ１，ｙｉＲＳ１，ｚｉＲＳ１）までの距離（ｄ）は、以下によって与えられる。
【００７０】
【数５】
2018533722.tif 000007
表面点が、関心領域閾値距離（ｄＲＯＩ）未満の距離値（ｄｉＲＳ１またはｄｉＲＳ２）を有し、したがって、関心領域内にある場合、映像検査機器１００は、その表面点の３次元座標およびその表面点の深さに対応する画素の色を点群図ファイルに書き込み得る。この例示的な実施形態では、関心領域は、円柱の半径内にある表面点を含む円柱の形態である。関心領域を算出するための他の形状および方法が使用され得ることが理解されよう。
【００７１】
関心領域はまた、第１の座標系で映像検査機器１００によって算出された、観視対象５０２の対象表面５１０上の異常５０４の深さに基づいて定められ得る。例えば、異常５０４の深さが０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）と測定された場合、関心領域は、測定点５２１、５２２、５２３、５２４のうちの１つ以上から基準面５５０までの距離に基づいて、基準面５５０から特定の範囲（±０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ））内の距離（またはｚ寸法）を有する点のみを含むものとして定められ得る。表面点が、関心領域内に深さ値を有する場合、映像検査機器１００は、その表面点の３次元座標およびその表面点の深さに対応する画素の色を点群図ファイルに書き込み得る。表面点が、関心領域外の深さ値を有する場合、映像検査機器１００は、その表面点を点群図ファイルに含まなくてもよい。
【００７２】
ステップ６８０では、図１０に示すように、映像検査機器１００のモニタ１７０、１７２は、第２の座標系の３次元座標で複数の表面点のサブセットの、図の中心に原点７２５を有するレンダリング３次元図（例えば、点群図）７００を表示し得る。一実施形態（図示せず）では、点群図７００の表示は、第２の座標系における各表面点と基準面７５０との間の距離を示すカラーマップを含み得る（例えば、特定の深さの第１の点は、その深さに対応する赤の色調で示され、異なる深さの第２の点は、その深さに対応する緑の色調で示される）。表示された点群図７００は、複数の測定点７２１、７２２、７２３、７２４の位置も含み得る。オペレータが点群図７００を見るのを補助するために、映像検査機器１００はまた、複数の測定点７２１、７２２、７２３のうちの２つ以上の間の直線に沿って３次元直線点７７１、７７２、７７３の、第２の座標系の３次元座標を算出し、これらの直線点７７１、７７２、７７３を点群図７００に表示し得る。点群図７００は、異常５０４の最深点に意図的に配置された測定点７２４から基準面７５０までの深さ直線７７４も含み得る。一実施形態では、映像検査機器１００は、深さ直線７７４が公差仕様または他の閾値を超えているかどうかを判定し、そのような発生の視覚的または聴覚的表示または警報を提供し得る。
【００７３】
表示された点群図７００は、基準面７５０の位置を示すために、第２の座標系で基準面７５０上にフレーム７６２を形成する複数のフレーム点７６０も含み得る。別の実施形態では、表示された点群図７００は、基準面７５０からの垂直距離を示すスケールも含み得る。
【００７４】
図１０に示すように、点群図７００のデータを関心領域内の点に限定し、関心領域の中心（例えば、原点）の点７２５を中心として図を回転させることによって、オペレータは、より容易に異常５０４を分析し、深さ測定および測定点７２１、７２２、７２３、７２４の配置が正確であるかどうかを判断し得る。一実施形態では、オペレータは、補正が必要な場合、点群図７００内の測定点７２１、７２２、７２３、７２４の１つ以上の位置を変更し得る。あるいは、補正が必要な場合、オペレータは、図８の２次元画像５００に戻り、測定点５２１、５２２、５２３、５２４の１つ以上を再選択し、プロセスを繰り返し得る。
【００７５】
別の実施形態では、映像検査機器１００のモニタ１７０、１７２は、座標の変換を一度も行うことなく、第１の座標系の３次元座標で複数の表面点のサブセットのレンダリング３次元図７００を表示し得る。本実施形態において、元の座標に基づく点群図７００も同様に、カラーマップ、複数の測定点の位置、３次元直線点、深さ直線、フレーム、またはスケールの表示を含む、オペレータを補助する上記した様々な特徴を含み得る。
【００７６】
図１１は、別の例示的な実施形態において、観視対象の３次元形状を描画する画像と同時に観視対象の２次元画像を表示するための例示的な方法８００のフロー図である。図１１のフロー図に記載されているステップは、フロー図に示されている順序とは異なる順序で実行され得るものであり、特定の実施形態では、ステップのすべてが必要なわけではないことが理解されよう。
【００７７】
例示的な方法（図１１）のステップ８１０では、図１２に示すように、映像検査機器１００（例えば、図１のイメージャ１２４）は、異常９１２を有する、観視対象９１０の対象表面９１１の少なくとも１つの２次元画像９０３を取得し、これをディスプレイ９００（例えば、一体型ディスプレイ１７０、外部モニタ１７２、またはユーザインタフェースのタッチ画面）の第１の側９０１に表示する。一実施形態では、２次元画像９０３は、映像検査機器１００の測定モードで表示される。
【００７８】
例示的な方法８００（図１１）のステップ８２０では、図１２に示すように、映像検査機器１００（例えば、図１のＣＰＵ１５０）は、観視対象９１０の対象表面９１１上の複数の表面点９１３、９１４の３次元座標（例えば、（ｘ，ｙ，ｚ））を算出する。一実施形態では、映像検査機器は、３次元座標を算出するために、２次元画像９０３から３次元データを生成する。図１２は、ディスプレイ９００の第１の側９０１の、観視対象９１０の２次元の第１のステレオ画像９０３と、ディスプレイ９００の第２の側９０２の、観視対象９１０の対応する２次元の第２のステレオ画像９０４とのディスプレイ９００である。一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、対応する２次元の第２のステレオ画像９０４上の一致する表面点９１５、９１６を発見し、次に、２次元の第１のステレオ画像９０３上の複数の表面点９１３、９１４（または画素領域（例えば４×４の領域）と、対応する２次元の第２のステレオ画像９０４上の一致する表面点９１５、９１６との間の画素距離視差（ｐｉｘｅｌ  ｄｉｓｔａｎｃｅ  ｄｉｓｐａｒｉｔｙ）に基づいて３次元座標を算出することによって、２次元の第１のステレオ画像９０３上の複数の表面点９１３、９１４の３次元座標（例えば、（ｘ，ｙ，ｚ））を算出するためにステレオ技術を用いる。図１２〜図１４に示すように、ステレオ画像９０３、９０４に関する２次元画像の、本明細書における参照は、第１（左）のステレオ画像９０３および第２（右）のステレオ画像９０４の両方または一方を含み得ることが理解されよう。
【００７９】
いくつかの異なる既存の技術（例えば、ステレオ、走査システム、ステレオ三角測量、構造化光法（位相シフト分析、位相シフトモアレ、レーザドット投影など）など）が、対象表面９１１の２次元画像９０３（図１２）における表面点９１３、９１４の３次元座標を提供するために使用され得る。このような技術の大部分は、３次元座標の誤差を低減するために使用される光学特性データを特に含む較正データの使用を含み、そうでなければ、光学的歪みによって、３次元座標の誤差が生じる。一部の技術では、３次元座標は、投影パターンなどを含んでもよい、近接時間にキャプチャされた１つ以上の２次元画像を使用して算出されてもよい。２次元画像９０３を使用して算出された３次元座標の参照はまた、近接時間にキャプチャされた対象表面９１１の１つまたは複数の２次元画像を使用して算出された３次元座標を含んでもよく、記載した動作中にオペレータに表示される２次元画像９０３は、実際には３次元座標の算出に使用されても使用されなくてもよいことを理解されたい。
【００８０】
例示的な方法８００（図１１）のステップ８３０では、図１３および図１４に示すように、測定カーソル９３１、９３２を伴う、観視対象９１０の２次元画像９０３の少なくとも一部が、ディスプレイ９００の第１の側９０１に表示され、観視対象９１０の対象表面９１１の少なくとも一部の３次元形状のレンダリング画像９０５が、ディスプレイ９００の第２の側９０２に表示される。図１２と比較して、ディスプレイ９００内の第２（右）のステレオ画像９０４が、レンダリング画像９０５に置き換わっている。一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、測定カーソル９３１、９３２の配置および表示の前に、観視対象９１０の対象表面９１１上の複数の表面点９１３、９１４の３次元座標（例えば、（ｘ，ｙ，ｚ））を算出するプロセスを開始する（そして、一実施形態ではこれを完了する）。図１３および図１４に示されている例示的な実施形態は、ディスプレイ９００の第２の側９０２に表示された、観視対象９１０の対象表面９１１の３次元形状の単一のレンダリング画像９０５を示しているが、１つより多いレンダリング画像９０５が、２次元画像９０３と同時にまたは２次元画像９０３なしに表示され得ることが理解されよう。
【００８１】
図１３に示す例示的な実施形態では、レンダリング画像９０５は、異常９１２を含む、観視対象９１０の対象表面９１１の３次元形状を示す深さプロファイル画像９０６である。図１４に示す別の例示的な実施形態では、レンダリング画像９０５は、異常９１２を含む、観視対象９１０の対象表面９１１の３次元形状を示す点群図９０７である。図１４に示す例示的な点群図９０７では、観視対象９１０の対象表面９１１上の表面点９１３、９１４の３次元座標のサブセットのみが、測定カーソル９３１、９３２の位置に基づく関心領域に表示されている。別の実施形態では、点群図９０７は、観視対象９１０の対象表面９１１上の表面点９１３、９１４の計算された３次元座標のすべてを表示する。一実施形態では、例えば、ディスプレイがユーザインタフェースタッチ画面である場合、ユーザは、タッチ画面を使用して点群図９０７を回転させ得る。
【００８２】
一実施形態では、図１４に示すように、点群図９０７は、観視対象９１０の対象表面９１１の表面点と、基準面９６０（例えば、複数の測定カーソル９３１、９３２のうちの１つ以上の近傍の３次元座標を使用して算出された参照平面）との間の距離を示すように色付けされてもよい。例えば、特定の深さの第１の点は、その深さに対応する赤の色調で示され、異なる深さの第２の点は、その深さに対応する緑色の色調で示される。色深さスケール９０８は、点群図９０７に示されている色と基準面９６０からのそれぞれの距離との関係を示すために設けられる。一実施形態では、点群図９０７は、点群図９０７内の隣接点の間の移行をグラフィカルに滑らかにするように平らにされてもよい。
【００８３】
観視対象９１０の対象表面９１１上の複数の表面点９１３、９１４の３次元座標が算出されたら、ユーザは、２次元画像９０３の測定を行い得る。
【００８４】
一実施形態では、映像検査機器１００は、２次元画像９０３およびレンダリング画像９０５の分割図を画像として保存する。映像検査機器１００はまた、３次元データの再計算および保存されたファイルからの再測定を可能にするために、図１２に示されているような第１（左）のステレオ画像９０３および第２（右）のステレオ画像９０４の元の完全なステレオ画像（例えば、グレースケールのみの）および較正データをメタデータとして保存し得る。あるいは、映像検査機器１００は、計算された３次元座標および／または視差データ（ｄｉｓｐａｒｉｔｙ  ｄａｔａ）をメタデータとして保存し得るが、これは、呼び出し時の処理時間を短縮するものの、ファイルサイズが大きくなる。
【００８５】
例示的な方法８００（図１１）のステップ８４０では、図１３および図１４に示すように、測定カーソル９３１、９３２が（ポインティングデバイスを使用して）２次元画像９０３上に配置されて表示され、これにより、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、異常９１２の寸法（例えば、高さまたは深さ、長さ、幅、面積、体積、ポイントツーライン、プロファイルスライスなど）を算出することができるようになる。２次元画像がステレオ画像でない別の実施形態でも、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）が、異常９１２の寸法（例えば、高さまたは深さ、長さ、幅、面積、体積、ポイントツーライン、プロファイルスライスなど）を算出することができるようにするために、測定カーソル９３１、９３２（図１３および図１４に示されているような）は２次元画像９０３上に配置され得る。さらに別の実施形態では、２次元画像９０３上に配置する代わりに、測定カーソルは、（ポインティングデバイスを使用して）ディスプレイ９００の第２の側９０２の、観視対象９１０の対象表面９１１の少なくとも一部の３次元形状のレンダリング画像９０５上に配置され得る。
【００８６】
例示的なディスプレイ９００では、第１の測定カーソル９３１は、観視対象９１０の対象表面９１１上の第１の測定点９２１に配置され、第２の測定カーソル９３２は、観視対象９１０の対象表面９１１上の第２の測定点９２２に配置される。観視対象９１０の対象表面９１１上の測定点９２１、９２２の３次元座標が知られるため、対象表面９１１の幾何学的測定（例えば、深さまたは長さの測定）をユーザは実行することができ、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、図１３および図１４に示されているように測定寸法９５０を算出し得る。図１３および図１４に示されている例では、測定線９３３が、２次元画像９０３上に表示されている。
【００８７】
観視対象９１０の対象表面９１１の３次元形状のレンダリング画像９０５は、幾何学的測定を行うために２次元画像９０３上に測定カーソル９３１、９３２を配置することを補助するためにディスプレイ９００の第２の側９０２に表示される。ステレオまたは非ステレオ２次元画像を伴う従来のシステムでは、これらの測定カーソル９３１、９３２（図１３および図１４に示されているような）は、２次元画像９０３によって提供される図のみに基づいて配置されるが、このことは、測定カーソル９３１、９３２の正確な配置および正確な測定を可能としない場合がある。
【００８８】
例示的な方法８００（図１１）のステップ８５０では、図１３および図１４に示すように、２次元画像９０３上に配置された測定カーソル９３１、９３２に対応する測定標識９４１、９４２が、観視対象９１０の対象表面９１１の３次元形状のレンダリング画像９０５上に表示される。例えば、第１の測定標識９４１は、第１の測定カーソル９３１と同じ、観視対象９１０の対象表面９１１の３次元座標でレンダリング画像９０５上に示され、第２の測定標識９４２は、第２の測定カーソル９３２と同じ、観視対象９１０の対象表面９１１の３次元座標でレンダリング画像９０５上に示される。図１４に示されている例示的な点群図９０７では、２次元画像９０３の測定線９３３（例えば、深さ測定線）に対応する測定線標識９４３が表示されている。観視対象９１０の対象表面９１１の２次元画像９０３と同時に表示される、観視対象９１０の対象表面９１１の３次元形状のレンダリング画像９０５は、ユーザが、より正確な幾何学的測定を行うためにより正確に測定カーソル９３１、９３２を配置することを可能にする。さらに別の実施形態では、測定カーソルが（ポインティングデバイスを使用して）レンダリング画像９０５上に配置される場合、測定カーソルに対応する測定標識は、２次元画像９０３上に表示される。
【００８９】
一実施形態では、ユーザが２次元画像９０３内の測定カーソル９３１、９３２の位置を変更すると、ユーザが新しい測定を実質的にリアルタイムで想像することができるように、映像検査機器１００（例えばＣＰＵ１５０）は、測定カーソル９３１、９３２に対応する測定標識９４１、９４２の位置および観視対象９１０の対象表面９１１の３次元形状のレンダリング画像９０５（例えば、図１４の点群図９０７の関心領域または深さの色）を自動的に更新する。別の実施形態では、測定カーソル９３１、９３２が２次元画像９０３内に配置された後、測定標識９４１、９４２が、レンダリング画像９０５内に再配置され得る。
【００９０】
さらに別の実施形態では、測定カーソルが（ポインティングデバイスを使用して）レンダリング画像９０５上に配置され、測定カーソルに対応する測定標識が、２次元画像９０３上に表示される場合、ユーザがレンダリング画像９０５内の測定カーソルの位置を変更すると、ユーザが新しい測定を実質的にリアルタイムで想像することができるように、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、測定カーソルに対応する測定標識の位置を自動的に更新し、２次元画像も変更される。別の実施形態では、測定カーソルがレンダリング画像９０５上に配置された後、測定標識が、２次元画像９０３内に再配置され得る。
【００９１】
例示的な方法８００（図１１）のステップ８６０では、図１３および図１４に示すように、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、測定カーソル９３１、９３２の位置に基づいて、ユーザが求める、特定の幾何学的測定（例えば、深さまたは長さの測定）の測定寸法９５０を算出し、この測定寸法９５０をディスプレイ９００上に表示する。別の実施形態では、測定寸法は、ディスプレイ９００上のレンダリング画像９０５に表示され得る。
【００９２】
図１２〜図１４に示すように、ソフトキー９０９は、画像の取得および測定の実行の際にユーザに様々な機能（例えば、図の表示、取り消し、測定の追加、次の測定、オプション、削除、注釈、画像の取得、リセット、ズーム、フル画像／測定画像、深さマップのオン／オフなど）を提供するためにディスプレイ９００に設けられ得る。一実施形態では、ユーザが２次元画像９０３またはレンダリング画像９０５のいずれかを有効にすると、表示される特定のソフトキー９０９が、アクティブな画像に基づいて変更され得る。
【００９３】
図１５Ａは、別の例示的な実施形態において、角（ポリゴン１０５０によって示されている）が欠損したタービンブレード１０１０およびシュラウド１０１５の、映像検査機器１００によって取得された別の例示的な画像１００１である。一実施形態では、使用される画像１００１は、観視対象（タービンブレード１０１０）の表面１０１３の２次元画像１００１であり得る。さらなる例では、２次元画像は、ステレオ画像であり得る。図１５Ａに示すように、ユーザは、映像検査機器１００（例えば、イメージャ１２４）を使用して、タービンブレード１０１０の表面１０１３の少なくとも１つの画像１００１を取得し、それを映像モニタ（例えば、一体型ディスプレイ１７０または外部モニタ１７２）に表示し得る。一実施形態では、画像１００１は、映像検査機器１００の測定モードで表示され得る。
【００９４】
映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、観視対象１０１０の対象表面１０１３上の複数の表面点の３次元座標（例えば、（ｘ，ｙ，ｚ）を算出し得る。一実施形態では、映像検査機器は、３次元座標を算出するために、画像１００１から３次元データを生成し得る。観視対象１０１０の対象表面１０１３上の表面点の３次元座標は、表示された２次元画像１００１の画素と関連付けることができる。いくつかの異なる既存の技術（例えば、ステレオ、走査システム、ステレオ三角測量、構造化光法（位相シフト分析、位相シフトモアレ、レーザドット投影など）など）が、対象表面１０１３の画像１００１（図１５Ａ）における表面点の３次元座標を提供するために使用され得る。一実施形態では、映像検査機器１００は、構造化光パターンを伴わない拡散検査光源を使用して２次元画像１００１を取得し、３次元表面座標は、対象に投影された構造化光パターンによってキャプチャされた１つ以上の画像を使用して計算される。そのような場合、構造化光パターンは、拡散検査光源を無効にして投影され得る。
【００９５】
同様に、このような技術の大部分は、３次元座標の誤差を低減するために使用される光学特性データを特に含む較正データの使用を含み、そうでなければ、光学的歪みによって、３次元座標の誤差が生じる。一部の技術では、３次元座標は、投影パターンなどを含んでもよい、近接時間にキャプチャされた１つ以上の画像を使用して算出されてもよい。一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、較正データを使用して、対象表面点の座標を計算し得る。一例では、較正データは、使用される映像検査機器１００に特有のものであってもよく、また、実際の寸法および距離を算出するために必要なセンサおよび光学系の情報を含んでもよい。別の例では、較正データは、センサの各画素と観視対象上の特定の点とを相関させるための光線方程式を含んでもよい。
【００９６】
画像１００１を使用して算出された３次元座標の参照はまた、近接時間にキャプチャされた対象表面１０１３の１つまたは複数の画像１００１を使用して算出された３次元座標を含んでもよく、記載した動作中にユーザに表示される画像１００１は、実際には３次元座標の算出に使用されても使用されなくてもよいことを理解されたい。一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、単一の画像と比較して、細部が強化された、またはノイズが低減された合成画像を生成するために、複数のキャプチャ画像を一緒に平均化してもよい。
【００９７】
図１５Ａに示すように、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、３次元基準面１０２０（例えば、画像を横切って延びる破線によって示された測定平面）を算出し得る。一部の実施形態では、基準面１０２０は平坦であってもよく、他の実施形態では、基準面１０２０は湾曲していてもよい。同様に、一実施形態では、基準面１０２０は平面の形態であってもよく、他の実施形態では、基準面１０２０は異なる形状（例えば、円筒状、球状など）の形態であってもよい。例えば、ユーザは、映像検査機器１００のジョイスティック１８０（または他のポインティングデバイス（例えば、マウス、タッチ画面））を使用して、観視対象１０１０（タービンブレード）の対象表面１０１３の画像１００１上の１つ以上の基準面点１０２１、１０２２、１０２３を選択し得る。
【００９８】
一実施形態では、図１５Ａに示すように、合計で３つの基準面点１０２１、１０２２、１０２３が、観視対象１０１０の対象表面１０１３の画像１００１上に選択される。一実施形態では、観視対象１０１０の対象表面１０１３上の複数の基準面点１０２１、１０２２、１０２３は、基準面カーソル１０３１、１０３２、１０３３（または他のポインティングデバイス）を、対象表面１０１３上の複数の基準面点１０２１、１０２２、１０２３に対応する、画像１００１の基準面画素１０４１、１０４２、１０４３に配置することによって選択され得る。映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、複数の基準面点１０２１、１０２２、１０２３のそれぞれの３次元座標を算出し得る。
【００９９】
図１５Ａに示すように、映像検査機器１００のＣＰＵ１５０は、基準面１０２０を算出し得る。図１５Ａに示す例示的な面積測定では、３つの基準面点１０２１、１０２２、１０２３の３次元座標、または３つの基準面点１０２１、１０２２、１０２３のうちの１つ以上の近傍の３つ以上の表面点の３次元座標が、基準面１０２０（例えば、平面）を算出するために使用され得る。上述したように、一実施形態では、映像検査機器１００は、３つの基準面点１０２１、１０２２、１０２３の３次元座標のカーブフィッティングを実行して、基準面１０２０（例えば、あらゆる方向に無限に延びる平面）の式を算出し得る。一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、基準面カーソル１０３１、１０３２、１０３３の近傍の画素に関連付けられた表面点の３次元座標のカーブフィッティングを実行して、上記の式（１）に記載したような、基準面１０２０（例えば、平面）の式を算出し得る。別の実施形態では、カーブフィッティングは、基準面１０２０のための基準面カーソル１０３１、１０３２、１０３３のうちの１つだけの近傍の画素に関連付けられら表面点の３次元座標のみを使用し得る。別の実施形態では、単一の選択された基準面点の３次元座標が、基準面をｚ＝１０ｍｍ（ｚ軸はボアスコープの視野の中心光軸に沿ったものである）の平面にするために、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）によって使用され得る。別の例では、単一のカーソルが、例えば、カーソル位置に関連付けられた３次元表面座標を通り、かつ観視光学システムの面に直交する、または観視光学システムの主軸に平行な平面を確立することによって、基準面を定めるために使用され得る。さらなる例では、４つ以上の選択された座標が、基準面として、球状、円筒状、または他の面形状などの様々な湾曲基準面を確立し得る。さらなる例では、球、円筒などの曲面に適合するために多数のカーソルが使用され得る。別の実施形態では、画素の領域、すなわち円形カーソル内の領域を選択するために１つ以上のカーソルを使用することができ、基準面は、選択された領域または複数の領域に関連付けられた３次元表面座標に平面または他の面を適合させることによって算出され得る。
【０１００】
図１５Ａに示すように、タービンブレード１０１０は、角（ポリゴン１０５０によって示されている）が欠損している。本開示は、対象から欠損したまたは離間した部分を有し得る特徴を含む、対象上または対象の近くの特徴を測定するための方法および機器を提供する。例えば、タービンブレード１０１０は、ブレード１０１０の先端または角が破損しているかどうかを判定するために検査され得る。そのような場合、測定すべき関連する特徴（例えば、欠損した角の寸法）は、タービンブレード１０１０自体の表面１０１３上にはなく、その代わりにタービンブレード１０１０の表面１０１３を越えた空間に延びている。したがって、タービンブレード１０１０の表面１０１３上の点の３次元座標のみを使用する測定は、所望の情報（欠損した領域、欠損した縁の長さなど）を提供しない。以下に説明するように、基準面１０２０が確立されたら、ユーザは、それらに関連するタービンブレード１０１０の表面１０１３上に表面点を有さない、観視対象１０１０の表面上にない領域であっても画像１００１上に測定カーソル１０３４、１０３５、１０３６、１０３７を配置することによって、長さ、ポイントツーライン、面積、または多数の長さの測定などの、幾何学的寸法の測定を実行し得る。
【０１０１】
一実施形態では、図１５Ａに示すように、合計で４つの測定カーソル１０３４、１０３５、１０３６、１０３７が、画像１００１の測定カーソル画素１０４４、１０４５、１０４６、１０４７上に配置される。以下に説明するように、較正によって、画像１００１の各２次元測定カーソル画素１０４４、１０４５、１０４６、１０４７に関連付けられた３次元軌跡が、基準面１０２０上の、測定カーソル画素１０４４、１０４５、１０４６、１０４７に関連付けられた投影基準面点１０２４、１０２５、１０２６、１０２７を算出するために、画像１００１の各測定カーソル画素１０４４、１０４５、１０４６、１０４７からの軌跡線が、どこに配置され（例えば、補間が使用される小数画素位置であり得る）、３次元空間内で基準面１０２０とどこで交差するのかを計算するために知られ、使用される。図１５Ａに見られるように、基準面１０２０上の投影基準面点１０２４、１０２５、１０２６、１０２７が分かったら、ユーザは、基準面１０２０上の投影基準面点１０２４、１０２５、１０２６、１０２７の３次元座標に基づいて長さ、ポイントツーライン、面積、多数の長さの測定などの測定を実行し得る。例えば、図１５Ａに示すように、ユーザは、第１の辺１０５１（ブレードの第１の縁１０１１の欠損部分の長さを提供する）、第２の辺１０５２（ブレードの第２の縁１０１２の欠損部分の長さを提供する）、および第３の辺１０５３を有するポリゴン１０５０を形成する面積の測定を実行し得る。
【０１０２】
図１５Ｂは、別の例示的な実施形態において、図１５Ａに示されているように、角（ポリゴン１０５０によって示されている）が欠損したタービンブレード１０１０およびシュラウド１０１５の３次元点群図１００２の表示である。タービンブレード１０１０の３次元表面点、基準面１０２０、および投影基準面点１０２４、１０２５、１０２６、１０２７を示す３次元点群図１００２は、ユーザが、測定が適切に行われるようにするために測定をよりよく視覚化することを可能にする。図１５Ｂに示すように、点群図１００２は、個々の点、メッシュ、または連続面として示され得る、観視対象１０１０上の計算された３次元表面座標を含み得る。測定カーソル１０３４、１０３５、１０３６、１０３７に関連付けられた３次元座標は、ドットまたは球などとして示されてもよく、特徴（欠損した角）の輪郭を描く相互接続線（辺１０５１、１０５２、１０５３、１０５４を有するポリゴン１０５０）が含まれてもよい。また、基準面１０２０およびその位置が、矩形または正方形などの追加の特徴によって表されてもよい。したがって、３次元点群図１００２は、ユーザが、測定が適切に行われるようにするために、３次元空間で測定を視覚化することを可能にする。このような判断を、２次元画像１００１のみを使用して行うことは非常に困難であり得る。一実施形態では、３次元点群図１００２は、２次元画像１００１と同時に表示され、３次元点群図１００２は、測定カーソルが２次元画像１００１内で再配置されると自動的にが更新される。別の実施形態では、ユーザは、２次元画像１００１または３次元点群図１００２のいずれかを個別に見ることを選択し得る。
【０１０３】
図１５Ｃは、別の例示的な実施形態において、角が欠損したタービンブレード１０１０の、映像検査機器１００によって取得された別の例示的な画像１００３である。場合によっては、測定を行うために、投影基準面点（観視対象から離れた点）の３次元座標および観視対象上の表面点の３次元座標の両方を使用することが有用であり得る。図１５Ｃを参照すると、面積測定（ポリゴン１７０）が、基準面１０２０を使用して実行され得る。図示された実施形態では、４つの測定カーソル１０７１、１０７２、１０７３、１０７４を選択することができ、２つの測定カーソル１０７１、１０７２は、観視対象１０１０の表面１０１３上に配置され、２つの測定カーソル１０７３，１０７４は、観視対象１０１０の表面１０１３から離して配置される。観視対象１０１０の表面１０１３上に配置された２つの測定カーソル１０７１、１０７２は、観視対象１０１０の表面１０１３上の表面点の３次元座標および基準面１０２０上の投影基準面点の３次元座標に関連付けられた画素上に配置される。観視対象１０１０の表面１０１３から離して配置された２つの測定カーソル１０７３、１０７４は、基準面１０２０上の投影基準面点の３次元座標には関連付けられているが、観視対象１０１０の表面１０１３上の表面点の３次元座標には関連付けられていない画素上に配置される。測定は、２つの測定カーソル１０７１、１０７２に関連付けられた、観視対象１０１０の表面１０１３に位置する表面点の三次元座標と、観視対象１０１０の表面１０１３から離して配置された２つの測定カーソル１０７３、１０７４に関連付けられた、基準面１０２０上の投影基準面点の３次元座標とを利用し得る。あるいは、測定は、４つの測定カーソル１０７１、１０７２、１０７３、１０７４のすべてに関連付けられた、基準面１０２０上の投影基準面点の３次元座標を利用してもよい。別の実施形態では、映像検査機器１００は、ユーザが、観視対象１０１０の表面１０１３上に配置された２つの測定カーソル１０７１、１０７２に関して、観視対象１０１０の表面１０１３上の表面点の３次元座標または基準面１０２０上の投影基準面点の３次元座標のどちらを使用するのか選択することを可能にする。一例では、タービンブレード１０１０とシュラウド１０１５との間の隙間を測定するとき、シュラウド１０１５に関して平面を（関連する３次元座標を有する画素上の３つのカーソルを使用して）確立することができ、ブレード１０１０に関して測定面を確立することができ、別のカーソルを使用してブレード１０１０の縁の投影点を設定し、平面から点までの垂直距離を計算する。
【０１０４】
図１６は、本明細書に述べられている態様に従って、画像画素とセンサ画素と基準面座標と対象表面座標との関係を示す。例えば、以下に説明するように、ディスプレイ１１０１上の画素は、センサ１１０２上の画素に関連し得るものであり、これは、光線方程式によって、対象１１００の表面上の点Ｃに関連し得る。図示の実施形態では、ユーザは、対象１１００の表面上の少なくとも１つの点Ａを選択することによって基準面１１３０を確立し得る。例えば、基準面１１３０は、点Ａで対象１１００と交差する平面であり得る。
【０１０５】
一例では、ユーザは、基準面１１３０を使用して対象１１００の特徴の測定を実行することを望む場合がある。そのような場合、ユーザは、ディスプレイ１１０１上に示された２次元画像上にカーソルを配置することによって、ディスプレイ１１０１上の特徴の第１の画素（画素ＰＤ）を選択し得る。そのような場合、ディスプレイ１１０１上の画素ＰＤは、例えば、以下で説明する、表示された画像画素からキャプチャ画像画素への変換式を使用して、センサ１１０２上の画素ＰＳにマッピングされ得る。さらに、センサ１１０２上の画素ＰＳは、基準面１１３０上の投影３次元基準面座標Ｂにマッピングされ得る。図示した例では、センサ１１０２上の画素ＰＳはまた、キャプチャ画像を使用して計算された特徴自体の３次元座標である、対象１１００上の３次元表面座標Ｃに関連付けられ得る。このように、画素ＰＳは、関連する３次元表面座標および投影３次元基準面座標の両方を有し得るものであり、これらのいずれも、測定結果を計算するためにを使用され得る。一例では、３次元表面座標Ｃは、３次元データノイズの影響を受け、したがって、対象１１００の表面を正確に表さない。この場合、投影３次元基準面座標Ｂを使用して計算された測定結果は、座標Ｃを使用して計算されたものよりも正確であり得る。別の例では、座標Ｃは、対象１１００の表面を正確に表し得るものであり、ユーザは、測定結果の計算に使用するために、座標Ｂではなく座標Ｃを使用することを選択し得る。
【０１０６】
特定の実施態様では、測定システムは、６４０×４８０の電荷結合素子（ＣＣＤ）などの、特定のキャプチャ解像度を有するセンサを含んでもよい。さらに、測定システムは、１０２４×７６８画素などの異なる表示解像度を有するユーザインタフェースを有してもよい。そのような場合、ユーザがユーザインタフェース画面上のカーソル位置を選択したときに、選択された画面画素は、センサ画素にマッピングされ得る。ピンホールカメラモデルを参照すると、例えば、表示解像度が１０２４ｘ７６８であり、キャプチャ解像度が６４０ｘ４８０である場合、キャプチャ列（ｃｏｌ）および行は、次のように計算され得る。
【０１０７】
キャプチャ列＝表示列＊６４０／１０２４＝表示列＊０．６２５
キャプチャ行＝表示行＊４８０／７６８＝表示行＊０．６２５
例えば、｛列，行｝＝｛１５．３３，１００．６７｝の表示カーソルは、キャプチャ｛列、行｝＝｛９．５８１、６２．９１９｝に相当する。そのような場合、相当画素のための光線方程式を補間するために、キャプチャ画素（９，６２）、（１０，６２）、（９，６３）、（１０，６３）間に双線形補間が使用され得る。
【０１０８】
一例では、光線方程式は、
ｘｒ，ｃ（ｚ）＝ａｒ，ｃ＊ｚおよびｙｒ，ｃ（ｚ）＝ｂｒ，ｃ＊ｚであり、ａｒ，ｃおよびｂｒ，ｃは、画素に依存する。
【０１０９】
そのような場合、補間係数は、以下のように計算され得る。
【０１１０】
ｋｃ１＝列−（ｉｎｔ）列＝９．５８１−９＝０．５８１
ｋｃ０＝１−ｋｃ１＝０．４１９
ｋｒ１＝行−（ｉｎｔ）行＝６２．９１９−６２＝０．９１９
ｋｒ０＝１−ｋｒ１＝０．０８１
ａ９．５８１，６２．９１９＝ｋｃ０＊ｋｒ０＊ａ９，６２＋ｋｃ１＊ｋｒ０＊ａ１０，６２＋ｋｃ０＊ｋｒ１＊ａ９，６３＋ｋｃ１＊ｋｒ１＊ａ１０，６３
ｂ９．５８１，６２．９１９＝ｋｃ０＊ｋｒ０＊ｂ９，６２＋ｋｃ１＊ｋｒ０＊ｂ１０，６２＋ｋｃ０＊ｋｒ１＊ｂ９，６３＋ｋｃ１＊ｋｒ１＊ｂ１０，６３
同様の双線形補間手法を使用して、表示またはキャプチャされた画像画素座標に関連付けられたｘ、ｙ、ｚ表面座標を算出し得る。
【０１１１】
１つの特定の例では、光線方程式を使用して、次のように２次元画像画素と基準面座標との間でマッピングを行い得る。
【０１１２】
平面の式は、以下のように表現され得る。
【０１１３】
ｚ＝ｚ０＋ｃ＊ｘ＋ｄ＊ｙ
光線の式は、以下のように表現され得る。
【０１１４】
ｘ＝ａ＊ｚ；ｙ＝ｂ＊ｚ
そのような場合、交点は、次のように解かれ得る。
【０１１５】
ｚｉ＝ｚ０＋ｃ＊ａ＊ｚｉ＋ｄ＊ｂ＊ｚｉ
ｚｉ＊（１−ｃ＊ａ−ｄ＊ｂ）＝ｚ０
ｚｉ＝ｚ０／（１−ｃ＊ａ−ｄ＊ｂ）
例えば、ｚｉを光線方程式に代入してｘｉ、ｙｉを得ることができる。このように、所与の２次元表示またはキャプチャ画像画素座標に関して、関連する投影３次元基準面座標ｘｉ、ｙｉ、ｚｉが計算され得る。所与の測定に関して、１つ以上の測定カーソルの２次元画像画素座標に関連付けられた１つ以上の投影３次元基準面座標が計算される。次に、１つ以上の投影３次元基準面座標が、観視対象の特徴の幾何学的寸法を計算するために使用される。
【０１１６】
上記の点から、本発明の実施形態は、映像検査システムを使用して対象の表面上または表面の近くの特徴の寸法を測定することを可能にする。技術的効果は、３次元データがないまたは３次元データの精度が低い場合に対象の特徴の正確な測定を可能にすることである。
【０１１７】
図１５Ａおよび図１５Ｃに示すように、角が欠損したタービンブレード１０１０に関して映像検査機器１００によって行われる一般的な測定は、欠損した角の面積、ブレード１０１０の第１の縁１０１１の欠損部分の長さ１０５１、およびブレード１０１０の第２の縁１０１２の欠損部分の長さ１０５２である。しかしながら、基準平面１０２０における測定を行うために、ユーザは、使用される欠損部分の先端または角があった位置に測定カーソル１０３７が正確に配置されているかを視覚的に判断しなければならないが、それを外挿することは困難であり得る。さらに、ユーザが、欠損した角の面積および２つの長さ１０５１、１０５２を知ることを望む場合、ユーザは、基準面を確立するためにカーソルを配置し、次に面積測定および２つのポイントツーライン測定を行う必要があり、したがって、いくつかのカーソル配置を必要とする。さらに、ポイントツーライン測定は、多くの場合に該当しない直角の角を呈する欠損した縁の部分の長さ１０５１、１０５２を提供する。
【０１１８】
図１７は、別の例示的な実施形態において、角が欠損したタービンブレード１０１０の、映像検査機器１００によって取得された別の例示的な画像１００４である。以下に説明するように、映像検査機器１００は、欠損した角の面積測定が実行されているときを検出することがができ、欠損した角の面積および欠損した縁の部分の長さ１０５１、１０５２を自動的に取得するために測定を単純化する。上で説明したように、一実施形態では、図１５Ａおよび図１７に示すように、合計で３つの基準面点１０２１、１０２２、１０２３は、基準面カーソル１０３１、１０３２、１０３３（または他のポインティングデバイス）を、対象表面１０１３上の複数の基準面点１０２１、１０２２、１０２３に対応する、画像１００１の基準面画素１０４１、１０４２、１０４３に配置することによって、観視対象１０１０の対象表面１０１３の画像１００４上で選択され得る。次に、映像検査機器１００のＣＰＵ１５０は、上記したように基準面１０２０を算出し得る。次に、ユーザは、面積測定を実行する選択肢を選択し得る。
【０１１９】
一実施形態では、図１５Ａおよび図１７に示すように、合計で４つの測定カーソル１０３４、１０３５、１０３６、１０３７が、画像１００１の測定カーソル画素１０４４、１０４５、１０４６、１０４７上に配置される。次に、映像検査機器１００は、基準面１０２０上の測定カーソル画素１０４４、１０４５、１０４６、１０４７に関連付けられた投影基準面点１０２４、１０２５、１０２６、１０２７を算出し得る。
【０１２０】
一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）が基準面１０２０（例えば、測定平面）を算出し、ユーザが図１５Ａおよび図１７に示すように面積測定を行っていると判定した場合、次に、映像検査機器１００は、ユーザが欠損した角の測定を行っているかどうかを判定し得る。例えば、一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、測定カーソル１０３４、１０３５、１０３６、１０３７の各々と３つの基準面カーソル１０３１、１０３２、１０３３のすべてとの間の総距離を算出して、基準面カーソル１０３１、１０３２、１０３３からの距離が最も大きい測定カーソル１０３７を特定し得る。次に、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、領域ポリゴン１０５０内のその測定カーソル１０３７に向かう２つの線１０５１、１０５２間の角度（α）を算出し得る。角度（α）が４５度〜１３５度の範囲内にある場合、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、ユーザが欠損した角の測定を行っていると判定し、面積、角度（α）、およびブレード縁１０１１、１０１２の欠損した縁の部分の長さ１０５１（Ａ）、１０５２（Ｂ）を自動的に算出して、例えばテキストボックス１０８３に表示する。さらに、ユーザが、使用される欠損部分の先端または角があった位置に測定カーソル１０３７を配置するのを補助するために、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、測定カーソル１０３７からタービンブレードの第１の縁１０１１に沿って延びる第１の縁延長線１０８１と、測定カーソル１０３７からタービンブレードの第２の縁１０１２に沿って延びる第２の縁延長線１０８２とを算出して表示し、ユーザがこれらの縁延長線１０８１、１０８２とタービンブレード縁１０１１、１０１２とを位置合わせして、測定カーソル１０３７を適切に配置するように視覚的補助を提供する。図１７に示すように、第１の縁延長線１０８１および第２の縁延長線１０８２は、３次元空間では直線であるが、２次元画像１００４では曲線として表示される。
【０１２１】
上記の点から、本発明の実施形態は、映像検査システムを使用してタービンブレードの欠損した角の寸法を測定することを可能にする。技術的効果は、測定を迅速化する最小数のカーソル配置を使用して欠損した角の面積および長さの正確な測定を可能にすることである。
【０１２２】
本明細書に記載の基準面は、観視対象に関する様々な測定（例えば、深さ、深さプロファイル、または領域深さプロファイルの測定）を使用して検査を行う際に重要な寸法を測定するために使用されるため、基準面が、物理的な対象表面に位置合わせされ、これを正確に表すことが重要である。基準面点として選択された３次元表面座標のノイズは、実際の表面に対して基準面を傾け、その後の測定の精度を悪化させる可能性がある。後述するように、また図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように、ユーザが基準面と対象表面との一致を判断するのを助けるために、半透明の視覚化オーバーレイ１２４０、１２８０などの視覚的表示を、３次元基準面から所定の距離よりも小さい３次元表面座標を有する関連表面点を有する、２次元画像内の画素上に配置することができる。例えば、基準面の近傍の対象の画素は、視覚化オーバーレイを提供するために、緑などの対照的な色で強調（オーバーレイ）されてもよい。別の例では、映像検査機器１００は、３次元点群図で、ユーザが基準面と対象表面との一致を判断するのを同様に助け得る、どの表面点が３次元基準面から所定の距離よりも小さい３次元座標を有するかの表示を表示する。基準面の近傍の、対象の表面点は、容易な計算を可能にするために、デカルト距離またはｚ値の距離などの単純な測定基準によって定められてもよい。図１９Ａおよび図１９Ｂは、測定平面などの定められた基準面を視覚化するために視覚化オーバーレイを用いて画像にマーキングするための技術を示す。
【０１２３】
図１９Ａは、対象表面１２１０への位置合わせが不十分な基準面１２２０を示す。異常１２０４を含む観視対象１２０２の表面１２１０の画像１２０１に示すように、基準面１２２０は、画像１２０１上への基準面カーソル１２３１、１２３２、１２３３の配置に基づいて確立される。半透明の視覚化オーバーレイ１２４０が、３次元基準面１２２０から所定の距離よりも小さい３次元表面座標を有する関連表面点を有する、２次元画像１２０１内の画素上にオーバーレイされている。図１９Ａに示すように、基準面１２２０のごく一部のみが、視覚化オーバーレイ１２４０によって覆われており、基準面１２２０が傾いているか、さもなければ対象表面１２１０に十分に位置合わせされていないことが示されている。したがって、この基準面１２２０を用いて異常１２０４に関して行われる測定は不正確である可能性が高い。視覚化オーバーレイ１２４０があることで、ユーザは、視覚化オーバーレイ１２４０によって、よりよい範囲を有するよりよく一致する基準面１２２０を見つけるために基準カーソル位置を変更するように促される。
【０１２４】
図１９Ｂは、基準面１２６０が視覚化オーバーレイ１２８０でほぼ完全に覆われている十分に位置合わせされた基準面１２６０を示す。異常１２４４を含む観視対象１２４２の表面１２５０の画像１２４１に示すように、基準面１２６０は、画像１２４１上への基準面カーソル１２７１、１２７２、１２７３の配置に基づいて確立される。半透明の視覚化オーバーレイ１２８０が、３次元基準面１２６０から所定の距離よりも小さい３次元表面座標を有する関連表面点を有する、２次元画像１２４１内の画素上にオーバーレイされている。図１９Ａに示すように、基準面１２６０全体が、視覚化オーバーレイ１２８０によって覆われており、基準面１２６０が対象表面１２５０に適切に位置合わせされていることが示されている。したがって、この基準面１２６０を用いて異常１２４４に関して行われる測定は正確である可能性が高い。視覚化オーバーレイ１２８０の存在は、カーソル位置を変更する必要がないことをユーザに知らせる。
【０１２５】
一例では、視覚化オーバーレイは、カーソルがユーザによって移動されたときにリアルタイムで更新されてもよい。他の例では、例えば、深さプロファイルおよび領域深さプロファイルの測定などの測定種類では、視覚化オーバーレイは、カーソルが移動されたときに一時的に示されてもよく、またカーソル移動が停止されてから数秒後に消去されてもよい。深さ測定では、視覚化オーバーレイは、基準面カーソルがアクティブなときは常に表示されてもよく、また４番目のカーソルまたは結果がアクティブな場合は隠されてもよい。別の例では、視覚化オーバーレイは、基準面がアクティブなときは常に表示されてもよい。
【０１２６】
視覚化オーバーレイを２次元画像内の画素に配置するかどうかを決定するために、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、その画素が、３次元基準面から所定の距離よりも小さい（または３次元基準面から所定の距離内の）３次元座標を有する表面点に関連付けられているかどうかを判定する。一部の実施形態では、表面点と基準面との間の距離は、垂直距離として算出され得るが、他の実施形態では、距離は、非垂直距離であり得る。
【０１２７】
一実施形態では、画素は、その関連する表面点が表面点のｚ値の＋／−１％の、基準面に対する距離内にある場合、視覚化オーバーレイに含まれ得る。一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、基準面上のすべての点について変換されたｚ値がｚ＝０となるように座標変換を実行し得る。次に、所与の表面点について、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、表面点の実際の（変換されていない）ｚ値と変換されたｚ値とを比較し得る。変換されたｚ値（基準面からの垂直距離を提供する）の絶対値が実際のｚ値の１％未満である場合、その表面点に関連付けられた画素は、視覚化オーバーレイに含まれ得る。
【０１２８】
座標変換を必要としない別の実施形態では、画素ごとに、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、基準面への垂直投影を算出し、表面点から基準面までの距離を垂直方向に算出し得る。この垂直距離が実際のｚ値の１％未満である場合、その表面点に関連付けられた画素は、視覚化オーバーレイに含まれ得る。例えば、距離が０．０８ｍｍであり、表面点のｚ値が１０．０ｍｍである場合、この表面点に関連付けられた画素は、視覚化オーバーレイに含まれ得る。
【０１２９】
垂直距離を必要としない別の実施形態では、画素ごとに、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、表面点の実際のｚ座標およびこの表面点から投影された、基準面上の対応する投影点のｚ座標を算出し得るが、この場合、このような投影は、必ずしも垂直方向ではない。基準面上のｚ値と対応する表面点のｚ値との差が、いずれかのｚ値の１％未満である場合、その表面点に関連付けられた画素は、視覚化オーバーレイに含まれ得る。
【０１３０】
上記の点から、本発明の実施形態は、基準面が物理的な対象表面に適切に位置合わせされているかどうか、またこれを正確に表しているかどうかを判断することを可能にする。技術的効果は、基準面を伴うより正確な測定を提供することである。
【０１３１】
一部の例では、ユーザが、２次元画像または点群図を見たときに外観検査機器のプローブの先端が被検査対象に向けられていることを理解することは困難であり得る。例えば、ユーザにとって視点をどのように調整するかを理解することは困難であり得る。図２０は、対象１３１０に対する、映像検査機器１００のプローブの先端の向きの視覚的表示を提供するように視野原点１３３０（０，０，０）から延びる視野線１３３１、１３３２、１３３３、１３３４を表示する、対象１３１０の全画像点群図１３００を示す。図２０に示すように、基準面１３２０およびその位置が、矩形または正方形などの追加の特徴によって表されてもよい。一実施形態では、ユーザは、所望に応じて視野線１３３１、１３３２、１３３３、１３３４をオンまたはオフにし得る。
【０１３２】
本明細書に記載の基準面を伴う一部の用途では、基準面上に位置していない少なくとも１つの表面点を含み得る、基準面からの距離がかなり大きい場合もある特徴に関わる、基準面における測定を行うことが望ましい場合がある。基準面が基準平面である場合、このような測定は、平面外の表面点に対する平面内測定として説明され得る。
【０１３３】
図２１は、上面１４１１および下面１４１２を有する対象１４１０の点群図１４０２と並べて２次元画像１４０１を示す。図２１に示すように、基準面１４２０は、画像１４０１上への基準面カーソル１４３１、１４３２、１４３３の配置に基づいて確立される。上で説明したように、較正によって、基準面カーソル１４３１、１４３２、１４３３の各々に関連付けられた各画素に関連付けられた３次元軌跡は、基準面１４２０上の投影基準面点１４２４、１４２５、１４２６を算出するために、軌跡線が３次元空間内で基準面１４２０とどこで交差するのかを計算するために知られ、使用される。一実施形態では、ユーザは、上面１４１１と下面１４１２との間の第１の縁１４１３から、基準面１４２０上にない、下面１４１２上の関心点１４５０までの、基準面１４２０上の距離を測定することを望む場合がある。この測定は、例えば、第１の測定カーソル１４３４（基準面点１４２４）と第２の測定カーソル１４３５（第２の基準点１４２５）との間の第１の測定線１４４１（基準線）、および第１の測定線１４４１（基準線）と、下面１４１２上の関心点の位置に対応する、基準面上の点に配置された第３の測定カーソル１４３６（基準面点１４２６）との間の第２の測定線１４４２によるポイントツーライン測定を使用して行われ得る。
【０１３４】
図２１の画像１４０１および点群図１４０２に見られるように、視角および対象１４１０の形状に基づいて、第３の測定カーソル１４３６（および対応する基準面点１４２６）は、関心点１４５０から視覚的にオフセットされている（すなわち、視覚的に真上にないか、または視覚的に並んでいない）ため、下面１４１２上の関心点１４５０に対応する、基準面１４２０上の第３の測定カーソル１４３６（および対応する基準面点１４２６）の正確な位置を見つけることは難しい可能性がある。ユーザを補助するために、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、点群図１４０２上に案内線（例えば、案内線１４６０）を提供して、第３の測定カーソル１４３６を配置する際にユーザを補助し得る。
【０１３５】
一実施形態では、基準面１４２０（例えば、測定平面）に関して測定が実行されているとき、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、基準面１４２０に対して垂直であり、かつ測定カーソル１４３６から投影された投影基準面点１４２６を通過する直線の近傍（例えば０．１ｍｍ以内）の、対象表面（例えば、下面１４１２）上の点を特定する。このような表面点が発見されたら、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、測定カーソル１４３６（または対応する基準面点１４２６）に対応する、基準面１４２０上の３次元座標から垂直方向に延びる案内線１４６０を点群図１４０２に提供する。一実施形態では、球が、表面点（例えば、図２１の点群図１４０２に示すような関心点１４５０）に配置される。この案内線１４６０は、ユーザが、正確な測定を行うために、２次元画像１４０１の基準面１４２０上で第３の測定カーソル１４３６を、関心点１４５０に対応する位置に配置するのを助ける。したがって、ユーザは、第３の測定カーソル１４３６に関連付けられた案内線１４６０が関心点１４５０で下面１４１２に接触するまで第３の測定カーソル１４３６を２次元画像１４０１内で移動させ得る。一実施形態では、案内線１４６０は、任意選択で隠され得るし示され得る。
【０１３６】
映像検査機器１００による一部の検査では、ユーザは、測定カーソルを対象の縁に配置する必要がある。例えば、図２２Ａは、例示的な実施形態において対象（タービンブレード１５１０）の点群図１５０２と並べて別の２次元画像１５０１を示す。図２２Ａに示すように、タービンブレード１５１０の縁１５１２は、例えばタービンエンジンを通過した石または他の異物によって生じた可能性がある窪み１５１３を有する。ユーザが窪み１５１３の寸法を測定することを望む可能性がある一実施形態では、ユーザは、タービンブレード１５１０の縁１５１２に第１の測定カーソル１５４１および第２の測定カーソル１５４２を配置することができ、また窪み１５１３の縁に第３の測定カーソル１５４３を配置することができる。３つの測定カーソル１５４１、１５４２、１５４３は、第１の測定カーソル１５４１と第２の測定カーソル１５４２との間の第１の測定線１５５１（基準線）および第１の測定線１５５１（基準線）と第３の測定カーソル１５４３との間の第２の測定線１５４２を使用する、窪み１５１３の深さのポイントツーライン測定を行うために使用され得る。第２の測定線１５４２の長さは、窪み１５１３の深さを提供する。
【０１３７】
多くの場合、タービンブレード１５１０の縁１５１２上の点の３次元座標は、利用可能でないか、またはそれほど正確ではない。したがって、上記した欠損した角の測定の場合と同様に、窪み１５１３のポイントツーライン測定が、基準面（例えば、測定平面）で行われ得る。基準面１５２０は、画像１５０１上への基準面カーソル１５３１、１５３２、１５３３の配置に基づいて、３次元座標が利用可能でかつ高精度であるタービンブレード１５１０の表面１５１１に確立される。基準面１５２０が確立されたら、図２２Ａおよび図２２Ｂに示すように測定カーソル１５４１、１５４２、１５４３に関連付けられた、基準面１５２０上の投影基準面点１５２１、１５２２、１５２３の３次元座標を使用して、基準面１５２０に対して窪み１５１３のポイントツーライン測定が行われ得る。
【０１３８】
この測定の精度は、タービンブレード１５１０の実際の縁１５１２上への第１の測定カーソル１５４１および第２の測定カーソル１５４２の、ユーザによる配置の精度に依存する。例えば、測定は、測定カーソル１５４１、１５４２に関連付けられた、基準面１５２０上の投影基準面点１５２１、１５２２がタービンブレード１５１０の実際の縁１５１２の幾何学的位置を正確に反映するようにユーザが第１の測定カーソル１５４１および第２の測定カーソル１５４２をタービンブレード１５１０の実際の縁１５１２上に配置する精度に依存する。多くの場合、タービンブレード１５１０の縁１５１２は、丸みを帯びているか、または湾曲しており、タービンブレード１５１０の実際の縁１５１２は、図２２Ａに示すようにタービンブレード１５１０の表面１５１１から離れて湾曲しており、基準面１５２０上にはない。
【０１３９】
図２２Ｂは、映像検査機器１００の縁視角（θ）と基準面１５２０との間の幾何学的関係を示す。図２２Ａおよび図２２Ｂに示すように、視野（視野線１５６１、１５６２、１５６３、１５６４によって示されている）の原点１５６０（座標（０，０，０））からの縁視角線１５７０（または以下で説明する縁観視平面１５７２）と、基準面１５２０またはタービンブレード１５１０の表面１５１１との間の縁視角（θ）によっては、ユーザは、第１の測定カーソル１５４１をタービンブレード１５１０の縁１５１２上に配置しようとするときにタービンブレード１５１０の実際の縁１５１２を見ることができないことに気づかないことがある。例えば、図２２Ｂに示すように、縁視角（θ）に基づいて、ユーザは、タービンブレード１５１０の実際の縁１５１２上に配置することを意図した第１の測定カーソル１５４１を、縁１５１２ではない、タービンブレード１５１０上の点に不正確に配置する。図２２Ｂに示すように、不正確なカーソル配置のせいで、測定カーソル１５４１、１５４３に関連付けられた、基準面１５２０上の投影基準面点１５２１、１５２３間の距離（Ｂ）（すなわち、窪み１５１３の測定深さ）は、第１の測定カーソル１５４１が実際の縁１５１２上に配置されていた場合に生成されたであろう、正確な投影基準面点１５７１に基づいて測定されたであろう、窪み１５１３の実際の深さ（Ａ）よりも小さい。この間違いは、縁視角線１５７０（または以下で説明される縁観視平面１５７２）と基準面１５２０またはタービンブレード１５１０の表面１５１１との間の縁視角（θ）が９０度に近かったら（あるいは縁視角線１５７０（または以下で説明される縁観視平面１５７２）と、基準面１５２０またはタービンブレード１５１０の表面１５１１に垂直な平面１５８０との間の縁視角（φ）が０度に近かったら）回避することが可能であったであろう。
【０１４０】
一実施形態では、図２２Ａおよび図２２Ｂに示すように、映像検査機器１００は、測定カーソルが縁上に配置されている位置に対する視点が望ましくない（例えば、垂直からは程遠い）ときにユーザに視覚的または聴覚的な警告を与える警告システムを用い得る。第１の測定線１５５１（基準線）を形成するために対象１５１０の縁１５１２に沿って配置される２つ以上の測定カーソル１５４１、１５４２に関わり、対象１５１０の縁１５１２に関わるポイントツーライン測定または他の測定（面積、長さ、深さなど）に関わる一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、測定カーソル１５４１、１５４２が縁（例えば、タービンブレード１５１０の縁１５１２）の近くに配置されているかどうかを判定するためにエッジ検出を使用する。１つ以上の測定カーソル１５４１、１５４２が縁１５１２に沿って配置されたら、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、視野の原点１５６０の３次元座標（０，０，０）およびタービンブレード１５１０の縁１５１２に沿って配置された測定カーソル１５４１、１５４２に関連付けられた３次元座標に基づいて縁観視平面１５７２を算出し得る。一実施形態では、図２２Ｂに示すように、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、次に、縁観視平面１５７２と基準面１５２０との間の縁視角（θ）を算出する。これは、理想的には、縁上へのカーソル配置に関する最良の縁視角に関しては９０度（垂直）である。別の実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、縁観視平面１５７２と、タービンブレード１５１０の縁１５１２に沿って配置された測定カーソル１５４１、１５４２に関連付けられた３次元座標を含む、基準面１５２０に垂直な平面１５８０との間の縁視角（φ）を算出する。これは、理想的には、縁上へのカーソル配置に関する最良の縁視角に関しては０度（平行）である。計算された縁視角（θまたはφ）が許容可能な角度範囲外であるか、または閾値を超える（または閾値を下回る）場合（例えば、θが６０度未満の場合またはφが３０度を上回る場合）、映像検査機器１００は、ユーザに警告メッセージ１５０３（例えば、「精度を向上させるために、縁の近くのカーソルに対してより垂直な視野でキャプチャして下さい」）を表示し得る。測定値および縁視角を示すテキストボックス１５０４の境界は、ユーザに警告するために警告色（オレンジ色）で色付けされ、点滅し得る。さらに、縁観視平面１５７２上にあり、第１の測定線１５５１（基準線）に垂直な縁視角線１５７０は、点群図１５０２において警告色（例えば、オレンジ色）で示すこともできる。図２２Ａに示すように、点群図１５０２は、視野線１５６１、１５６２、１５６３、１５６４と、基準平面１５２０の表示とを含み、ユーザがより正確なカーソル配置のために縁視角を改善するために映像検査機器のプローブの先端を再配置するのを補助する。
【０１４１】
図２２Ａおよび図２２Ｂに示す例示的なポイントツーライン測定では、第１の測定カーソル１５４１および第２の測定カーソル１５４２がタービンブレード１５１０の縁１５１２上に配置されることに加えて、さらに第３の測定カーソル１５４３が、窪み１５１３の縁に沿って配置される。同様に、図１７Ａおよび図１７Ｃでは、最初の２つの測定カーソルからオフセットされた、測定に関わる第３のカーソルまたは第４のカーソルがさらに、対象の別の縁上に配置されてもよい。一実施形態では、第１の測定線１５５１（基準線）を形成する最初の２つの測定カーソル１５４１、１５４２に基づいて縁観視平面１５７２を算出することに加えて、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、第３の測定カーソル１５４３が縁の近くにあるかどうか、またその縁が第１の測定線１５５１（基準線）に平行または垂直であるかどうかを判定することもできる。映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、視野の原点１５６０の３次元座標（０，０，０）および第３の測定カーソル１５４３に関連付けられた３次元座標および検出された縁の方向に応じて第１の測定線１５５１（基準線）に平行または垂直な方向に第３の測定カーソル１５４３からオフセットされた追加点に基づいて点観視平面を算出することができる。一実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、次に、点観視平面と基準面１５２０との間の点視角を算出する。これは、理想的には、縁上へのカーソル配置に関する最良の視角に関しては９０度（垂直）である。別の実施形態では、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、点観視平面と、第３の測定カーソル１５４３および第３の測定カーソル１５４３からオフセットされた追加点に関連付けられた３次元座標を含む、基準面１５２０に垂直な平面との間の点視角を算出する。これは、理想的には、縁上へのカーソル配置に関する最良の視角に関しては０度（平行）である。
【０１４２】
次に、映像検査機器１００（例えば、ＣＰＵ１５０）は、縁視角と点視角との間の選択された視角を算出し、次に、選択された視角は、警告を出す必要があるかどうかを判定するために使用される。例えば、（ｉ）測定カーソル１５４１、１５４２、１５４３のいずれも縁の近くにないか、または（ｉｉ）第１の測定カーソル１５４１または第２の測定カーソル１５４２の少なくとも一方が縁の近くにあり、第３の測定カーソル１５４３が縁の近くにある場合、選択される視角は、縁視角および点視角のうちの大きい方である。第１の測定カーソル１５４１または第２の測定カーソル１５４２の少なくとも一方が縁の近くにあるが、第３の測定カーソル１５４３がない場合、選択される視角は、縁視角である。第１の測定カーソル１５４１または第２の測定カーソル１５４２のいずれも縁の近くにないが、第３の測定カーソル１５４３が縁の近くにある場合、選択される視角は、点視角である。選択された視角（θまたはφ）が許容可能な角度範囲外であるか、または閾値を超える（または閾値を下回る）場合、映像検査機器１００は、ユーザに警告メッセージ１５０３（例えば、「精度を向上させるために、縁の近くのカーソルに対してより垂直な視野でキャプチャして下さい」）を表示し得る。測定値および縁視角を示すテキストボックス１５０４の境界は、ユーザに警告するために警告色（オレンジ色）で色付けされ、点滅し得る。
【０１４３】
上記の点から、本発明の実施形態は、視角が不正確なカーソル配置をもたらす可能性がある場合、ユーザに警告する。技術的効果は、カーソル配置を伴うより正確な測定を提供することである。
【０１４４】
いくつかの状況では、ユーザは、湾曲した縁プロファイルを有するブレードを有し得るタービン上またはタービンの近くでの測定を実行することを望む場合がある。例えば、縁に沿って損傷が生じた場合、ユーザは、損傷が縁からどれだけ離れて広がっているかを測定する必要があり得る。さらに、ユーザは、研削工具を使用して、損傷の周りの縁から材料を除去する場合もある。そのような場合、ユーザは、不具合の原因となり得る応力集中を生じさせないプロファイルの達成を保証するために、元の湾曲した縁からの損傷および研削の深さの両方を測定する必要があり得る。ブレード縁の湾曲を考慮しないポイントツーライン測定は、所望の情報を提供し得ない。
【０１４５】
好適には、本明細書に提示されている技術は、基準プロファイルの使用を含み、ポイントツーライン測定を越え、タービンのブレード縁などの対象の湾曲を考慮することができ得る。一実施形態では、３次元基準プロファイルは、破損していないブレードの縁に沿った点を使用して形成され、次に、損傷したブレードまたは修理されるブレードの画像で測定するときに呼び出される。これにより、湾曲した元の表面からの測定が可能になる。そのような場合、基準プロファイルの形成および呼び出しのどちらを行う場合にも、３次元空間内で基準プロファイルをブレードの面に適合させるために、基準面が使用される。
【０１４６】
プロファイルが、損傷したブレードまたは平滑化（研削）したブレードに対して使用するために呼び出されるとき、基準プロファイルは、３次元空間内でブレードの残りの変化していない縁に位置合わせして配置され得る。これを行い得るいくつかの方法がある。１つの例は、基準面カーソルに関連付けられた３次元座標を使用して、基準プロファイルが形成される元の画像およびそれが呼び出される第２の画像の代替座標系を確立し、次に、この代替座標系を使用して、３次元空間内でプロファイルを形成し、次にこれを再構成することである。したがって、両方の画像でブレードの同じ位置に基準面カーソルを配置することによって、呼び出される基準プロファイルは、観視位置または視角の変化に関係なく、基準プロファイルが形成された第１の画像内のブレードと同じ、３次元空間内の位置および向きに配置される。
【０１４７】
あるいは、呼び出される基準プロファイルは、３次元図に直接配置されてもよい。呼び出される基準プロファイルの位置は、３次元空間内の呼び出される基準プロファイルの最大距離内を通過する画素線（ｐｉｘｅｌ  ｒａｙ）を有する２次元画素を特定することによって、２次元画像内に示すこともできる。別の実施形態では、基準プロファイルを形成する３次元座標は、ブレードのＣＡＤモデルまたは物理的な例を使用して算出されてもよく、それらは、次に、インポートされ、ブレードに位置合わせして配置され得る。別の実施形態では、システムは、複数の基準プロファイルを記憶することができ、ユーザは、使用のために１つ以上を呼び出すことができる。別の実施形態では、システムは、呼び出された基準プロファイルを使用して幾何学的寸法を計算し得る。例えば、呼び出された基準プロファイルとユーザが指定した３次元表面座標または投影３次元基準面座標との間の最短距離が計算されてもよい。
【０１４８】
図１８は、測定平面（３つの接続されたカーソル）およびその他の７つのカーソルによって形成された基準プロファイルの２次元図／３次元図を並べて示す。基準プロファイルは、点群に示されているように小数のカーソルだけで湾曲した縁のプロファイルによりよく追従するように適合する３次元の３次スプラインを使用する。この場合、基準プロファイルは、３次元表面座標を使用して形成されるが、投影３次元測定面座標を使用して形成することもできる。カーソル位置の３次元表面座標は、基準プロファイルを表すために保存され得る。
【０１４９】
当業者によって理解されるように、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータプログラム製品として具体化されてもよい。したがって、本発明の態様は、完全にハードウェアの実施形態、完全にソフトウェアの実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、またはソフトウェアおよびハードウェアの態様を組み合わせた実施形態の形態をとり得る。なお、これらはすべて、本明細書では一般的に「サービス」、「回路」、「電気回路」、「モジュール」、および／または「システム」と呼ばれ得る。さらに、本発明の態様は、１つ以上のコンピュータ可読媒体であって、そこで具体化されるコンピュータ可読プログラムコードを有する１つ以上のコンピュータ可読媒体で具体化されるコンピュータプログラム製品の形態をとってもよい。
【０１５０】
１つ以上のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電子的な、磁気的な、光学的な、電磁的な、赤外線の、もしくは半導体のシステム、装置、もしくは機器、またはこれらの任意の適切な組み合わせであってもよいが、これらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例（非網羅的なリスト）は、以下、すなわち、１つ以上の配線を有する電気的接続、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶機器、磁気記憶機器、またはこれらの任意の適切な組み合わせを含む。本文書に関連して、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置、もしくは機器によって、またはこれらと共に使用されるプログラムを含むまたは記憶することができる任意の有形媒体であってもよい。
【０１５１】
コンピュータ可読媒体で具体化されたプログラムコードおよび／または実行可能命令は、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなど、またはこれらの任意の適切な組み合わせを含むが、これらに限定されない任意の適切な媒体を使用して送信されてもよい。
【０１５２】
本発明の態様の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、またはＣ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含む１つ以上のプログラミング言語の組み合わせで記述されてもよい。プログラムコードは、完全にユーザのコンピュータ（機器）上で、単独のソフトウェアパッケージとして部分的にユーザのコンピュータ上で、部分的にはユーザのコンピュータ、部分的にはリモートコンピュータ上で、または完全にリモートコンピュータもしくはサーバ上で実行されてもよい。最後の場合、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを介してユーザのコンピュータに接続されてもよく、この接続は、（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）外部コンピュータに対して行われてもよい。
【０１５３】
本発明の態様は、本明細書では、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータプログラム製品のフローチャート図および／またはブロック図を参照して説明されている。フローチャート図および／またはブロック図の各ブロックならびにフローチャート図および／またはブロック図のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実施され得ることが理解されよう。これらのコンピュータプログラム命令は、機械を製造するために汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに供給されてもよく、これにより、コンピュータまたは他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行されるこれらの命令は、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックまたは複数のブロックで指定された機能／動作を実施するための手段をもたらす。
【０１５４】
特定の方法で機能するようにコンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他の機器に指示し得るこれらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読媒体に記憶されてもよく、これにより、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックまたは複数のブロックで指定された機能／動作を実施する命令を含む、コンピュータ可読媒体に記憶された命令は、製品を製造する。
【０１５５】
コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータまたは他のプログラム可能装置上で実行された命令が、フローチャートおよび／またはブロック図のブロックまたは複数のブロックで指定された機能／動作を実施するためのプロセスを提供するように、コンピュータ、他のプログラム可能装置、または他の機器で一連の動作ステップを実行させてコンピュータ実施プロセスを生じるためにコンピュータ、他のプログラム可能データ処理装置、または他の機器にロードされてもよい。
【０１５６】
特許請求の範囲が複数の要素に関して「少なくとも１つの」という語句を用いる場合、これは列挙された要素の少なくとも１つ以上を意味することを意図し、各要素の少なくとも１つに限定されない。例えば、「要素Ａ、要素Ｂ、および要素Ｃの少なくとも１つ」は、要素Ａ単独、要素Ｂ単独、もしくは要素Ｃ単独、またはそれらの任意の組み合わせを示すことが意図されている。「要素Ａ、要素Ｂ、および要素Ｃの少なくとも１つ」は、要素Ａの少なくとも１つ、要素Ｂの少なくとも１つ、および要素Ｃの少なくとも１つに限定することを意図していない。
【０１５７】
本明細書は、最良の形態を含めた本発明の開示のために、また、任意のデバイスまたはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み込み方法の実行を含めた本発明の実施があらゆる当業者にも可能になるように、例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合または特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【０１５８】
１００  映像検査機器
１０２  プローブ
１１０  挿入チューブ
１１２  イメージャハーネス
１２０  ヘッドアセンブリ
１２２  プローブ光学系
１２４  イメージャ
１２６  イメージャハイブリッド
１３０  着脱可能な先端部、アダプタ
１３２  先端部観視光学系
１４０  プローブ電子回路
１４２  イメージャインタフェース電子回路
１４４  較正メモリ
１４６  マイクロコントローラ
１５０  中央処理装置
１５２  ＣＰＵプログラムメモリ
１５４  揮発性メモリ
１５６  不揮発性メモリ
１５８  コンピュータＩ／Ｏインタフェース
１６０  映像プロセッサ
１６２  映像メモリ
１７０  一体型ディスプレイ、モニタ
１７２  外部モニタ
１８０  ジョイスティック
１８２  ボタン
１８４  キーパッド
１８６  マイクロフォン
２００、５００、１００１、１００３、１００４、１２０１、１２４１、１４０１、１５０１  画像
２０２、５０２、９１０、１２０２、１２４２  観視対象
２０４、５０４、９１２、１２０４、１２４４  異常
２１０、５１０、９１１、１０１３、１２１０、１２５０、１５１１  対象表面
２２１、２２２、２２３、２６１、２６２、２６３、２６４，１０２１、１０２２、１０２３  基準面点
２２４  最も深い表面点
２３１、２３２、２３３、１０３１、１０３２、１０３３、１２３１、１２３２、１２３３、１２７１、１２７２、１２７３、１４３１、１４３２、１４３３、１５３１、１５３２、１５３３  基準面カーソル
２３４、５３１、５３２、５３３、５３４  カーソル
２４１、２４２、２４３、５４１、５４２、５４３、５４４  画素
２５０、５５０、７５０、９６０、１０２０、１１３０、１２２０、１２６０、１３２０、１４２０、１５２０  基準面
２６０  基準面形状
２７０、２８０  関心領域
２７１  関心領域形状
２８１  関心領域形状、円
２８２  グラフィック標識
２９０  深さ
３７０  プロファイル
５２５  平均位置
５２１、５２２、５２３、７２１、７２２、７２３、７２４  測定点
５２４  第４の測定点
５６０、７６０  フレーム点
５６２、７６２  フレーム
７００  点群図、レンダリング３次元図
７２５  原点
７７１、７７２、７７３  ３次元直線
７７４  深さ直線
９００、１１０１  ディスプレイ
９０１  第１の側
９０２  第２の側
９０３  第１のステレオ画像、２次元画像
９０４  第２のステレオ画像
９０５  レンダリング画像
９０６  深さプロファイル画像
９０７、１００２、１３００、１４０２，１５０２  点群図
９０８  色深さスケール
９０９  ソフトキー
９１３、９１４、９１５、９１６  表面点
９２１  第１の測定点
９２２  第２の測定点
１０３４、１０３５、１０３６、１０３７、１０７１、１０７２、１０７３、１０７４  測定カーソル
９３１、１４３４、１５４１  第１の測定カーソル
９３２、１４３５  第２の測定カーソル
１４３６、１５４３  第３の測定カーソル
９３３  測定線
１５５１  第１の測定線
９４１  第１の測定標識
９４２  第２の測定標識
９４３  測定線標識
９５０  測定寸法
１０１０  観視対象、タービンブレード
１５１０  対象、タービンブレード
１５１２  縁
１０１１、１４１３  第１の縁
１０１２  第２の縁
１０１５  シュラウド
１０２４、１０２５、１０２６、１０２７、１４２４、１４２６、１５２１、１５２２、１５２３、１５７１  投影基準面点
１４２５  第２の基準点
１０４４．１０４５、１０４６、１０４７  測定カーソル画素
１０４１、１０４２、１０４３  基準面画素
１０５０  ポリゴン
１０５１  第１の辺
１０５２  第２の辺
１０５３  第３の辺
１０５４  辺
１０８１  第１の縁延長線
１０８２  第２の縁延長線
１０８３、１５０４  テキストボックス
１１００、１３１０、１４１０  対象
１１０２  センサ
１２４０、１２８０  視覚化オーバーレイ
１３３０、１５６０  視野の原点
１３３１、１３３２、１３３３、１３３４、１５６１、１５６２、１５６３、１５６４  視野線
１４１１  上面
１４１２  下面
１４４１  第１の測定線
１４４２  第２の測定線
１４５０  関心点
１４６０  案内線
１５０３  警告メッセージ
１５１３  窪み
１５４２  測定線、第２の測定カーソル
１５７０  縁視角線
１５７２  縁観視平面
１５８０  平面
【図１】
2018533722.tif 000008
【図２】
2018533722.tif 000009
【図３】
2018533722.tif 000010
【図４】
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【図５】
2018533722.tif 000012
【図６】
2018533722.tif 000013
【図７】
2018533722.tif 000014
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2018533722.tif 000017
【図１１】
2018533722.tif 000018
【図１２】
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【図１３】
2018533722.tif 000020
【図１４】
2018533722.tif 000021
【図１５Ａ】
2018533722.tif 000022
【図１５Ｂ】
2018533722.tif 000023
【図１５Ｃ】
2018533722.tif 000024
【図１６】
2018533722.tif 000025
【図１７】
2018533722.tif 000026
【図１８】
2018533722.tif 000027
【図１９Ａ】
2018533722.tif 000028
【図１９Ｂ】
2018533722.tif 000029
【図２０】
2018533722.tif 000030
【図２１】
2018533722.tif 000031
【図２２Ａ】
2018533722.tif 000032
【図２２Ｂ】
2018533722.tif 000033
【国際調査報告】
2018533722.tif 000034
2018533722.tif 000035
2018533722.tif 000036
2018533722.tif 000037
2018533722.tif 000038
2018533722.tif 000039
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