(57)【要約】  環境をスキャンし測定するためのデバイスおよび方法が提供される。方法は、制御装置を有する３次元（３Ｄ）測定デバイスを提供することを含む。環境の画像が記録され、環境の３Ｄスキャンが３次元ポイントクラウドとともに作り出される。３Ｄ測定デバイスの第１の移動が決定され、次いでこの第１の移動に少なくとも部分的に基づいて、３Ｄ測定デバイスの動作パラメータが変更される。
2017531178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのカメラおよびプロジェクタを有する３次元（３Ｄ）測定デバイスであって、前記少なくとも１つのカメラおよび前記プロジェクタに動作可能に結合された制御および評価デバイスをさらに有し、前記プロジェクタが構造化された光のパターンを投射する、３Ｄ測定デバイスを提供することと、
前記少なくとも１つのカメラで環境の画像を記録することであって、前記記録された画像が前記構造化された光のパターンを含む、記録することと、
前記記録された画像および前記構造化された光のパターンに少なくとも部分的に基づいて、３次元ポイントクラウドを有する前記環境の３Ｄスキャンを作り出すことと、
プロセッサを用いて前記３Ｄ測定デバイスの第１の移動を決定することであって、前記プロセッサが前記３Ｄ測定デバイスに動作可能に結合される、決定することと、
前記プロセッサを用いて、前記決定された第１の移動に少なくとも部分的に基づいて、前記３Ｄ測定デバイスの動作パラメータを変更することと、
を含むことを特徴とする、前記環境を光学的にスキャンし測定するための方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記動作パラメータを変更する前記ステップが、変更されるべき動作パラメータを、複数の動作パラメータから前記第１の移動の方向に少なくとも部分的に基づいて選択することを含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記３次元ポイントクラウドの一部をディスプレイの一部に表示することをさらに含み、前記動作パラメータが、前記ディスプレイに表示される前記３次元ポイントクラウドの縮尺パラメータであることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記縮尺パラメータが、前記第１の移動の速度に少なくとも部分的に基づいて変更されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法であって、前記縮尺パラメータが、前記第１の移動の加速度に少なくとも部分的に基づいて変更されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記第１の移動中に前記３Ｄ測定デバイスの前記加速度が正の加速度を有するときに、前記縮尺パラメータが小さくされることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、前記第１の移動中に前記３Ｄ測定デバイス（１００）の前記加速度が負の加速度を有するときに、前記縮尺パラメータが大きくされることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の移動の方向が、地面に対して鉛直方向の成分および水平方向の成分を含み、前記動作パラメータを変更する前記ステップが、前記第１の移動が前記鉛直方向の成分から実質的に成るときに行われることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の移動の方向が、地面に対して鉛直方向の成分および水平方向の成分を含み、前記動作パラメータを変更する前記ステップが、前記第１の移動が前記水平方向の成分から実質的に成るときに行われることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の移動の方向が、地面に対して鉛直方向の成分、第１の水平方向の成分、および第２の水平方向の成分を含み、前記第２の水平方向の成分が、操作者と測定中の物体との間に延び、
前記動作パラメータを変更する前記ステップが、前記第１の移動が前記第２の水平方向の成分から実質的に成るときに行われることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の移動の速度に関する閾値を規定することと、
前記第１の移動の前記速度が前記閾値未満であるときに、前記少なくとも１つのカメラで複数の画像を低いダイナミックレンジで取得することと、をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記複数の画像から、高いダイナミックレンジを有する画像を生成することをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１の移動とは反対の方向である前記３Ｄ測定デバイスの第２の移動を決定することをさらに含み、
前記第１の移動および前記第２の移動が、実質的に地面に対して鉛直方向であり、
前記動作パラメータを変更する前記ステップが、前記第１の移動および前記第２の移動に少なくとも部分的に基づいて重力の方向を規定することを含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法であって、前記３Ｄ測定デバイスの第２の移動を決定することをさらに含み、前記第２の移動が移動の経路によって規定されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、
前記少なくとも１つのカメラを物体に向けることであって、前記移動の経路が前記物体の周縁の周囲に延びる、向けることと、
測定中の物体を前記第２の移動の前記移動の経路に少なくとも部分的に基づいて決定することと、をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法であって、
前記少なくとも１つのカメラを余地の周縁に向けることと、
前記３Ｄ測定デバイスが前記移動の経路に沿って移動されるときに、前記余地の画像を取得することと、
前記３Ｄ測定デバイスのディスプレイに前記余地の床平面図を表示することと、をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の移動を決定する前記ステップが、前記３Ｄ測定デバイスに結合されたセンサから信号を受信することを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法であって、前記第１の移動を決定する前記ステップが、前記少なくとも１つのカメラから連続的に取得された画像を比較することを含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
所定の第１の距離だけ離れて配置された少なくとも２つの第１のカメラであって、各々が環境の画像を記録するように構成される、少なくとも２つの第１のカメラと、
前記少なくとも２つの第１のカメラから所定の第２の距離に取り付けられ、構造化された光のパターンを投射するように構成されるプロジェクタであって、前記環境の前記記録された画像が前記構造化された光のパターンを含む、プロジェクタと、
前記プロジェクタから所定の距離に配置され、前記環境のビデオ画像を記録するように構成される、第２のカメラと、
前記少なくとも２つの第１のカメラ、前記プロジェクタ、および前記第２のカメラに動作可能に結合された制御装置であって、前記環境内で記録された前記画像に応じておよび前記構造化された光のパターンに少なくとも部分的に基づいて、３次元ポイントクラウドを作り出すことに応答し、さらに、３Ｄ測定デバイスの第１の移動および前記第１の移動に少なくとも部分的に基づいて動作パラメータを変更することに応答する、制御装置と、
を備えることを特徴とするデバイス。
【請求項２０】
請求項１９に記載のデバイスであって、前記制御装置が、前記動作パラメータを、複数の動作パラメータから前記第１の移動の方向に少なくとも部分的に基づいて選択することにさらに応答することを特徴とするデバイス。
【請求項２１】
請求項１９に記載のデバイスであって、
前記制御装置に動作可能に結合されたディスプレイをさらに備え、
前記制御装置が、前記３次元ポイントクラウドの一部を前記ディスプレイの一部に表示することにさらに応答し、前記動作パラメータが、前記ディスプレイに表示される前記３次元ポイントクラウドの縮尺パラメータであることを特徴とするデバイス。
【請求項２２】
請求項２１に記載のデバイスであって、前記制御装置が、前記縮尺パラメータを、前記第１の移動の速度に少なくとも部分的に基づいて変更することにさらに応答することを特徴とするデバイス。
【請求項２３】
請求項２１に記載のデバイスであって、前記制御装置が、前記縮尺パラメータを、前記第１の移動の加速度に少なくとも部分的に基づいて変更することにさらに応答することを特徴とするデバイス。
【請求項２４】
請求項２３に記載のデバイスであって、前記制御装置が、前記第１の移動中に前記３Ｄ測定デバイスが正の加速度を有することに応じて、前記ディスプレイの前記一部に表示される前記３次元ポイントクラウドの前記一部の前記縮尺パラメータを小さくすることにさらに応答することを特徴とするデバイス。
【請求項２５】
請求項２４に記載のデバイスであって、前記制御装置が、前記第１の移動中に前記３Ｄ測定デバイスが負の加速度を有することに応じて、前記ディスプレイの前記一部に表示される前記３次元ポイントクラウドの前記一部の前記縮尺パラメータを大きくすることにさらに応答することを特徴とするデバイス。
【請求項２６】
請求項１９に記載のデバイスであって、前記制御装置が、前記第１の移動が地面に対して鉛直方向の成分から実質的に成るときに前記動作パラメータを変更するようにさらに応答することを特徴とするデバイス。
【請求項２７】
請求項１９に記載のデバイスであって、前記制御装置が、前記第１の移動が水平方向の成分から実質的に成るときに前記動作パラメータを変更することにさらに応答することを特徴とするデバイス。
【請求項２８】
請求項１９に記載のデバイスであって、前記制御装置が、第１の動きが測定中の物体に実質的に向かう方向であるときに前記動作パラメータを変更することにさらに応答することを特徴とするデバイス。
【請求項２９】
請求項１９に記載のデバイスであって、前記制御装置が、前記第１の移動の速度が閾値未満であるときに、前記第２のカメラで複数の画像を低いダイナミックレンジで取得することにさらに応答することを特徴とするデバイス。
【請求項３０】
請求項２９に記載のデバイスであって、前記制御装置が、前記複数の画像から高いダイナミックレンジを有する画像を生成することにさらに応答することを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項１９に記載のデバイスであって、前記制御装置が、第２の移動を決定すること、および前記２の移動に少なくとも部分的に基づいて前記動作パラメータを変更して重力の方向を規定することにさらに応答することを特徴とするデバイス。
【請求項３２】
請求項１９に記載のデバイスであって、前記制御装置が、測定されることになる物体を、前記デバイスが前記物体の周縁の周囲の経路に沿って移動されることに応じて決定するようにさらに応答することを特徴とするデバイス。
【請求項３３】
請求項１９に記載のデバイスであって、前記制御装置が、余地をスキャン中であることを判定し、前記３Ｄ測定デバイスのディスプレイに前記余地の床平面図を表示するようにさらに応答することを特徴とするデバイス。
【請求項３４】
少なくとも２つのカメラを有する３次元（３Ｄ）測定デバイスを提供するステップであって、前記３Ｄ測定デバイスが前記少なくとも２つのカメラに動作可能に結合された制御および評価デバイスをさらに有する、提供することと、
前記少なくとも２つのカメラで環境の画像を記録することと、
３次元ポイントクラウドを有する前記環境の３Ｄスキャンを作り出すことであって、前記３Ｄスキャンが前記記録された画像に少なくとも部分的に基づく、作り出すことと、
プロセッサを用いて前記３Ｄ測定デバイスの第１の移動を決定することであって、前記プロセッサが前記３Ｄ測定デバイスに動作可能に結合される、決定することと、
前記プロセッサを用いて、前記決定された第１の移動に少なくとも部分的に基づいて、前記３Ｄ測定デバイスの動作パラメータを変更することと、
を含むことを特徴とする、前記環境を光学的にスキャンし測定するための方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の方法であって、前記動作パラメータを変更する前記ステップが、変更されるべき動作パラメータを、複数の動作パラメータから前記第１の移動の方向に少なくとも部分的に基づいて選択することを含むことを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３４に記載の方法であって、前記３次元ポイントクラウドの一部をディスプレイの一部に表示することをさらに含み、前記動作パラメータが、前記ディスプレイに表示される前記３次元ポイントクラウドの縮尺パラメータであることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の方法であって、前記縮尺パラメータが、前記第１の移動の速度に少なくとも部分的に基づいて変更されることを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３６に記載の方法であって、前記縮尺パラメータが、前記第１の移動の加速度に少なくとも部分的に基づいて変更されることを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の方法であって、前記第１の移動中に前記３Ｄ測定デバイスの前記加速度が正の加速度を有するときに、前記縮尺パラメータが小さくされることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の方法であって、前記第１の移動中に前記３Ｄ測定デバイス（１００）の前記加速度が負の加速度を有するときに、前記縮尺パラメータが大きくされることを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項３４に記載の方法であって、前記第１の移動の方向が、地面に対して鉛直方向の成分および水平方向の成分を含み、前記動作パラメータを変更する前記ステップが、前記第１の移動が前記鉛直方向の成分から実質的に成るときに行われることを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項３４に記載の方法であって、前記第１の移動の方向が、地面に対して鉛直方向の成分および水平方向の成分を含み、前記動作パラメータを変更する前記ステップが、前記第１の移動が前記水平方向の成分から実質的に成るときに行われることを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項３４に記載の方法であって、
前記第１の移動の方向が、地面に対して鉛直方向の成分、第１の水平方向の成分、および第２の水平方向の成分を含み、前記第２の水平方向の成分が、操作者と測定中の物体との間に延び、
前記動作パラメータを変更する前記ステップが、前記第１の移動が前記第２の水平方向の成分から実質的に成るときに行われることを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項３４に記載の方法であって、
前記第１の移動の速度に関する閾値を規定することと、
前記第１の移動の前記速度が前記閾値未満であるときに、前記少なくとも２つのカメラの少なくとも一方で複数の画像を低いダイナミックレンジで取得することと、をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法であって、前記複数の画像から、高いダイナミックレンジを有する画像を生成することをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項３４に記載の方法であって、
前記第１の移動とは反対の方向である前記３Ｄ測定デバイスの第２の移動を決定することをさらに含み、
前記第１の移動および前記第２の移動が、実質的に地面に対して鉛直方向であり、
前記動作パラメータを変更する前記ステップが、前記第１の移動および前記第２の移動に少なくとも部分的に基づいて重力の方向を規定することを含むことを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項３４に記載の方法であって、前記３Ｄ測定デバイスの第２の移動を決定することをさらに含み、前記第２の移動が移動の経路によって規定されることを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項４７に記載の方法であって、
前記少なくとも２つのカメラを物体に向けることであって、前記移動の経路が前記物体の周縁の周囲に延びる、向けることと、
測定中の物体を前記移動の経路に少なくとも部分的に基づいて決定することと、をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項４７に記載の方法であって、
前記少なくとも２つのカメラを余地の周縁に向けることと、
前記３Ｄ測定デバイスが前記移動の経路に沿って移動されるときに、前記余地の画像を取得することと、
前記３Ｄ測定デバイスのディスプレイに前記余地の床平面図を表示することと、をさらに含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照（該当する場合）
本出願は、２０１４年９月１０日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ａｎ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」と題する独国特許出願第１０  ２０１４  ０１３  ６７７．９号の利益を主張する。本出願はまた、２０１５年５月２７日に出願された「Ａ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ａｎ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ  ａｎｄ  ａ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」と題する米国特許出願第１４／７２２，２１９号、および２０１５年５月１４日に出願された「Ａ  Ｄｅｖｉｃｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ａｎ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ」と題する米国仮出願第６２／１６１，４６１号の利益も主張し、これらの全ての内容の全体を本願に引用して援用する。
【０００２】
本明細書において開示される主題は携帯型スキャナに、特にディスプレイを有する携帯型スキャナに関する。
【背景技術】
【０００３】
携帯型スキャナは、スキャンされるべき物体の表面上に光のパターンを投影するプロジェクタを含む。プロジェクタの位置は、投影された符号化されたパターンによって判定される。相対位置および整列関係が既知であるか判定されている２つ（またはそれ以上）のカメラは、さらなるコード化されていないパターンを有する表面の画像を記録することができる。（パターンの点の）３次元座標を、エピ極幾何などの、それ自体知られている数学的方法によって決定することができる。
【０００４】
ビデオゲーム用途においては、スキャナは追跡デバイスとして知られており、この場合、プロジェクタが符号化された光のパターンを追われるべき標的、好ましくはプレイしている使用者上に投影して、次いでこの符号化された光のパターンをカメラで記録し、使用者の座標を判定する。このデータは、適切なディスプレイ上に表現される。
【０００５】
距離測定を含んでシーンをスキャンするためのシステムは、その最も単純な形態では、２つのカメラを有するカメラユニットと、照射ユニットと、同期ユニットと、を含み得る。これらのカメラは、任意選択でフィルタを含んでよく、標的領域の立体的な重ね合わせのために用いられる。照射ユニットは、回折光学素子によってなどで、標的領域内にパターンを生成するために用いられる。同期ユニットは、照射ユニットとカメラユニットを同期させる。カメラユニットおよび照射ユニットを、選択可能な相対位置に設置することができる。任意選択で、２つのカメラユニットまたは２つの照射ユニットを用いることもできる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、環境を光学的にスキャンし測定するための方法が提供される。方法は、少なくとも１つのカメラおよびプロジェクタを有する３次元（３Ｄ）測定デバイスを提供することであって、３Ｄ測定デバイスが少なくとも１つのカメラおよびプロジェクタに動作可能に結合された制御および評価デバイスをさらに有する、提供することと、少なくとも１つのカメラで環境の画像を記録することと、３次元ポイントクラウド（点の集合）を有する環境の３Ｄスキャンを作り出すことと、３Ｄ測定デバイスの第１の移動を決定することと、第１の移動に少なくとも部分的に基づいて３Ｄ測定デバイスの動作パラメータを変更することと、を含む。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、デバイスが提供される。デバイスは、所定の第１の距離だけ離れて配置された少なくとも２つの第１のカメラを含み、少なくとも２つの第１のカメラの各々は、環境の画像を記録するように構成される。プロジェクタは、少なくとも２つの第１のカメラから所定の第２の距離に取り付けられる。第２のカメラはプロジェクタから所定の距離に配置され、第２のカメラは環境のビデオ画像を記録するように構成される。制御装置は、少なくとも２つの第１のカメラ、プロジェクタ、および第２のカメラに動作可能に結合され、制御装置は、環境内で記録された画像に応じて３次元ポイントクラウドを作り出すことに応答し、制御装置はさらに、３Ｄ測定デバイスの第１の移動および第１の移動に少なくとも部分的に基づいて動作パラメータを変更することに応答する。
【０００８】
本発明のさらに別の態様によれば、環境を光学的にスキャンし測定するための方法が提供される。方法は、少なくとも２つのカメラを有する３次元（３Ｄ）測定デバイスを提供するステップであって、３Ｄ測定デバイスが少なくとも２つのカメラに動作可能に結合された制御および評価デバイスをさらに有する、提供するステップと、少なくとも２つのカメラで環境の画像を記録するステップと、３次元ポイントクラウドを有する環境の３Ｄスキャンを作り出すステップと、３Ｄ測定デバイスの第１の移動を決定するステップと、第１の移動に少なくとも部分的に基づいて３Ｄ測定デバイスの動作パラメータを変更するステップと、を含む。
【０００９】
これらのおよび他の利点および特徴は、図面と併せて解釈される続く説明から、より明らかとなるであろう。
【００１０】
本発明と見なされる主題は、本明細書の終結部に置く特許請求の範囲において具体的に指摘され、明確に特許請求される。本発明の前述のおよび他の特徴および利点は、添付の図面と併せて解釈される続く詳細な説明から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ハンドヘルドスキャナのおよび環境内にある物体の、斜視図である。
【図２】ハンドヘルドスキャナの表側の図である。
【図３】ハンドヘルドスキャナの裏側の図である。
【図４】上方からの、ハンドヘルドスキャナの上面図である。
【図５】右側からの、ハンドヘルドスキャナの図である。
【図６】ハウジングのない、図１に対応する斜視図である。
【図７】ディスプレイを有する制御および評価デバイスを表したものである。
【図８】より小さい縮尺のビデオ画像を伴う、図７に対応する表現である。
【図９】別の実施形態による、ディスプレイを有する制御および評価デバイスを表したものである。
【図１０】図７または図９のディスプレイのコンピュータ生成画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
詳細な記載により、本発明の実施形態を、利点および特徴とともに、図面を参照して例として説明する。
【００１３】
１つの実施形態では、担持構造（キャリーイング  ストラクチャー：架台）は機械的および熱的に安定したものであり、カメラおよびプロジェクタの、相対距離および相対的な整列関係を規定する。環境に接する３Ｄ測定デバイスの面を表側に配置することは、これらの距離および整列関係がハウジングの形状の変化によって変化しないという利点を有する。
【００１４】
本明細書で使用される場合、「プロジェクタ」という用語は、パターンを作り出すデバイスを一般に指すように定義される。パターンの生成は、回折光学素子もしくはマイクロレンズ（もしくは単一レーザ）による生成などの偏向法によって、または遮光法、たとえばシャッタ、（オーバーヘッドプロジェクタにおいて用いられるような）透明材、および他のマスクによる作出によって、行うことができる。偏向法は、失われる光がより少なく結果としてより高い強度が利用できるという利点を有する。
【００１５】
距離測定のために提供される組立体（アッセンブリ）の数に応じて、対応する数の担持構造のアームが提供され、これらは、共通の中心部から突出する。組立体は、割り当てられたアームの端部の領域に設けられる。組立体は担持構造の裏側に各々配置構成されてよい。これらのそれぞれの光学系は、担持構造の割り当てられた開口を通して導かれて、組立体が表側から環境（エンバイロンメント）に対面する。ハウジングが裏側を覆い、ハンドル部を形成する。
【００１６】
１つの実施形態では、担持構造は、炭素強化またはガラス繊維強化された、合成材料もしくはセラミックの（または別の材料の）母材（マトリクス）から成る。この材料は安定性および低重量を提供し、同時に、視界領域を有して構成できる。担持構造の表側の凹状（球状）の湾曲は、構造上の利点を有するだけでなく、３Ｄ測定デバイスの表側表面が作業表面上に置かれるとき、距離測定のために設けられた組立体の光学系の保護も行う。
【００１７】
プロジェクタは、可視波長範囲内になくてもよい、投影されたパターンを作り出す。１つの実施形態では、投影されたパターンは、赤外範囲内の波長を有する。２つのカメラはこの波長範囲内で対応する感度を有し、一方、散乱された光および他の干渉は、可視波長範囲内でフィルタリングされ除去され得る。たとえば色などの追加の情報用の第３のカメラとして、カラーカメラまたは２Ｄカメラを設けることができる。そのようなカメラは、環境のおよびスキャン中の物体の、画像を記録する。カメラが色を取り込む実施形態では、そうして得られた色情報を用いて３Ｄスキャンに着色することができる。
【００１８】
３Ｄ測定デバイスは、異なる位置から、同じシーンの複数の３Ｄスキャンを生成する。３Ｄスキャンは、共同の座標系において重ね合わせられる。２つの重なる３Ｄスキャンを連結するために、認識可能な構造が有利である。好ましくは、そのような認識可能な構造が探索され、連続的にまたは少なくとも記録工程の後で、表示される。ある決定された領域内で、密度が所望のレベルでなければ、この領域のさらなる３Ｄスキャンを生成することができる。ビデオ画像および（これに一部が隣接する）３次元ポイントクラウドを表現するために用いられるディスプレイを細分化することにより、どの領域でスキャンがさらに生成されるべきかを認識するのを助けることができる。
【００１９】
１つの実施形態では、３Ｄ測定デバイスは、携帯型スキャナとして設計される、すなわち、これは高速で動作し、軽量である。ただし、この３Ｄ測定デバイスを三脚上に（もしくは別の台上に）、手で移動可能な台車（もしくは別のカート）上に、または自律移動するロボット上に装着すること、すなわち、この３Ｄ測定デバイスが−任意選択でさらに、たとえばハンドル部のない、別のハウジングを用いることにより−使用者によって運搬されないことが可能である。本明細書における実施形態は３Ｄ測定デバイスをハンドヘルド型であるとして記載しているが、これは例示を目的としており、特許請求される発明はこれに限定されるべきではないことを諒解されたい。他の実施形態では、３Ｄ測定デバイスを、固定式または移動式であり、適切な場合には他のデバイスと一緒に構築される、コンパクトなユニットとして構成することもできる。
【００２０】
図１〜図６を参照すると、物体Ｏを有する３Ｄ測定デバイス１００の環境を光学的にスキャンし測定するためのデバイスの携帯可能な部分として、３Ｄ測定デバイス１００が提供されている。本明細書で使用される場合、３Ｄ測定デバイス１００の使用者に面する側を裏側、環境に面する側を表側と呼ぶものとする。この定義は、３Ｄ測定デバイス１００の構成要素にも拡張される。３Ｄ測定デバイス１００には、３つのアーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを有する担持構造１０２が、（その表側に）見えるように設けられ、これらは担持構造１０２に、Ｔ字形状またはＹ字形状、すなわち三角形の配置構成を付与する。３つのアーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが互いと接続され、かつ３つのアーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが突出する起点となる領域は、３Ｄ測定デバイス１００の中心を画定する。使用者の視点からは、担持構造１０２には、左アーム１０２ａ、右アーム１０２ｂ、および下アーム１０２ｃが設けられている。この事例では、左アーム１０２ａと右アーム１０２ｂとの間の角度はたとえば約１５０°＋２０°、左アーム１０２ａと下アーム１０２ｃとの間はたとえば約１０５°＋１０°である。下アーム１０２ｃは、ほとんどの場合、他の２つのアーム１０２ａ、１０２ｂよりも、いくらか長い。
【００２１】
担持構造１０２は、好ましくは、炭素繊維強化合成材料（ＣＦＣ）から構成される。別の実施形態では、担持構造１０２は、炭素繊維強化セラミックからまたはガラス繊維強化合成材料から作成される。この材料は、担持構造１０２を機械的および熱的に安定したものにし、同時に低重量を提供する。担持構造１０２をアーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに対して垂直に測定した値は、アーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの長さ（たとえば１５から２５ｃｍ）よりもかなり小さい（たとえば５から１５ｍｍ）。担持構造１０２はしたがって、平坦な基本形状を有し、この事例では、アーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのいくつかの部位において、中心近くに強化された背骨部を有する。ただしこれは好ましくは、平面状ではなく湾曲するように構成される。担持構造１０２のそのような湾曲は、約１から３ｍの半径を有する球体の湾曲となるように適合される。担持構造１０２の（物体Ｏに面する）表側はこのことにより、凹状となるように構成され、裏側は凸状となるように構成される。担持構造１０２の湾曲した形状は、安定性に有利である。担持構造１０２の表側（およびこの事例でも裏側の見えている領域）は、視界領域となるように構成される、すなわち、そこには隠蔽物、カバー、クラッディング、または他の種類の包装材は設けられない。繊維強化された合成材料またはセラミックによる好ましい構成は、この目的のために特に好適である。
【００２２】
担持構造１０２の裏側にはハウジング１０４が配置され、これは３つアーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの端部の領域内で、適切な接続手段によって、たとえば僅かな隙間を有してゴムリングおよびねじによって、担持構造１０２と浮動する方式（フローティング方式）で接続される。左アーム１０２ａのおよび右アーム１０２ｂの領域内で、ハウジング１０４の縁部は、担持構造１０２のすぐ近傍へと延び、同時にハウジング１０４は、３Ｄ測定デバイス１００の中心から下アーム１０２ｃの領域内で、担持構造１０２まである距離をおいて延在してハンドル部１０４ｇを形成し、ハンドル部１０４ｇの端部において屈曲して下アーム１０２ｃの端部に接近し、ここでハウジング１０４は、浮動する様式で下アーム１０２ｃと接続され、その縁部は担持構造１０２のすぐ近傍へと延びる。担持構造１０２のいくつかの部位において補強された背骨部１０２ｒが設けられる限りにおいて、そのような背骨部１０２ｒは、ハウジング１０４の内部へと突出する。ハウジング１０４は、フードとして働く。
【００２３】
保護要素１０５を、ハウジング１０４にまたは担持構造１０２に、特にアーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの端部において取り付けることができ、これらは衝撃から、およびその結果生じる損傷からの保護を行う。使用されていない場合、３Ｄ測定デバイス１００は、その表側を底にして下に置くことができる。表側の凹状の湾曲により、３Ｄ測定デバイス１００はしたがって、アーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの端部を下にして置かれることになる。この場合も、アーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの端部における保護要素１０５は、３Ｄ測定デバイス１００がこれらを下にして置かれることになるので有利である。さらに、使用者の手との良好な接触を提供する、柔らかい材料、たとえばゴムによる柔らかいカバーを、ハウジング１０４に、特にハンドル部１０４ｇに、任意選択で取り付けることができる。
【００２４】
ハウジング１０４の裏側では、３Ｄ測定デバイス１００の中心に制御ノブ１０６が配置され、これによって、少なくとも光学的なスキャンおよび測定、すなわちスキャン工程を、開始および停止することができる。制御ノブ１０６は、たとえば時間に関して構築されるシークエンスによっておよび／または空間に関して区別を行うことのできる制御デバイスによって、多機能とすることができる、すなわち、制御ノブ１０６は、１方向にのみ押圧されるだけでなく、区別可能な様式でいくつかの方向に傾けることができる。１つの実施形態では、制御ノブ１０６の周囲に、少なくとも１つの状態ランプ１０７が存在する。１つの実施形態では、複数の状態ランプ１０７が存在してよい。これらの状態ランプ１０７を用いて、３Ｄ測定デバイス１００の実際の状態を示し、こうしてその操作を容易にすることができる。状態ランプ１０７は好ましくは、いくつかの状態を区別するために、異なる色（たとえば緑または赤）を示すことができる。状態ランプ１０７は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であってよい。
【００２５】
担持構造１０２上に、ある規定された距離だけ互いから離間されて、左アーム１０２ａ上（のその端部の領域）に第１のカメラ１１１が配置され、右アーム１０２ｂ上（のその端部の領域）に第２のカメラ１１２が配置される。２つのカメラ１１１および１１２は、担持構造１０２の裏側に配置されてこれに固定され、この場合、担持構造１０２には、１つの開口がそれぞれ設けられ、この開口を通してそれぞれのカメラ１１１、１１２が担持構造１０２の表側から外を見ることができる。２つのカメラ１１１、１１２は好ましくは、ハウジング１０４が担持構造１０２と浮動式に接続するための接続手段によって取り囲まれる。
【００２６】
第１のカメラ１１１のおよび第２のカメラ１１２の、互いに対する整列関係は、これらの視界が重なって物体Ｏの立体画像が可能であるような手法で調節されるか、または調節可能である。整列関係が固定される場合、用途に応じて、所望の重なり範囲が存在する。精度の観点から、３Ｄ測定デバイス１００の寸法と同様の重なり範囲が好都合であろう。環境状況に応じて、数デシメートルまたは数メートルの範囲も望まれ得る。別の実施形態では、整列関係を、使用者が、たとえばカメラ１１１および１１２を反対方向に枢動させることによって、調節することができる。使用者の調節工程が追跡される場合、整列関係はハンドスキャナ１００にとっていつでも既知とすることができ、または、整列関係は最初はランダムであり（および未知であり）、次いで、たとえば工場での較正によって、３Ｄ測定デバイス１００にとって既知とされる。
【００２７】
第１のカメラ１１１および第２のカメラ１１２は、好ましくは単色型である、すなわち、たとえば対応するフィルタを設けられることによって、狭い波長範囲を感知可能であり、これらのフィルタはその場合、散乱された光を含め、他の波長範囲をフィルタリングして除去する。この狭い波長範囲は、赤外範囲内にあってもよい。物体Ｏに関する色情報を得るために、３Ｄ測定デバイス１００には好ましくは、第１のカメラ１１１におよび第２のカメラ１１２に対して好ましくは対称に整列され、これら２つの間で３Ｄ測定デバイス１００の中心に配置される、カラーカメラ１１３などの、２Ｄカメラがさらに設けられる。２Ｄカメラ１１３はその場合、可視波長範囲を感知可能である。
【００２８】
不利な照明条件である場合に２Ｄカメラのためにシーンを照射するために、少なくとも１つ、例示した実施形態では４つの（強力な）発光ダイオード（ＬＥＤ）１１４が、提供される。１つの放射要素１１５が発光ダイオード１１４に割り当てられ、この放射要素１１５により、発光ダイオード１１４の光は、３Ｄ測定デバイス１００の整列関係に対応して偏向される。そのような放射要素１１５はたとえば、レンズ、または光ガイドの適切に構成された端部であり得る。（この事例では４つの）放射要素１１５は、カラーカメラ１１３の周囲に均等に配置される。各発光ダイオード１１４は、各々１つの光ガイドによって割り当てられた放射要素１１５と接続される。発光ダイオード１１４はしたがって、３Ｄ測定デバイス１００の制御ユニット１１８において、その基板上に固定されることによってなどで、構造的に配置され得る。
【００２９】
カメラ１１１、１１２、１１３によって記録された画像を後から参照するために、傾斜計１１９が提供されてもよい。１つの実施形態では、傾斜計１１９は、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）のような、それ自体知られている様式で製造される（１つまたはいくつかの受感軸を有する）加速度センサである。傾斜計１１９として、他の実施形態および組み合わせも可能である。３Ｄ測定デバイス１００のデータは、（１つの成分として）傾斜計１１９によって提供される重力方向を各々有する。
【００３０】
基本的に、第１のカメラ１１１によっておよび第２のカメラ１１２によって記録された画像から、予め３次元データを決定することができる、すなわち、たとえばフォトグラメトリによって、物体Ｏの３Ｄスキャンを作り出すことができる。しかしながら、物体Ｏは多くの場合、構造をほとんど有さずまた滑らかな表面を多く有し、このため物体Ｏの散乱された光からの３Ｄスキャンの生成は、困難である。
【００３１】
したがって、担持構造１０２の裏側に、下アーム１０２ｃ（のその端部の領域）に配置されるプロジェクタ１２１が、カメラ１１１、１１２、１１３に対応して設けられてそこに固定される、すなわち、担持構造１０２には、プロジェクタ１２１が担持構造１０２の表側から外を見ることのできる開口が設けられる。プロジェクタ１２１は好ましくは、ハウジング１０４が担持構造１０２と浮動式に接続するための接続手段によって取り囲まれる。プロジェクタ１２１、第１のカメラ１１１、および第２のカメラ１１２は、互いに関して三角形の配置構成で配置され、３Ｄ測定デバイス１００の環境に合わせて整列される。プロジェクタ１２１は、２つのカメラ１１１および１１２に対応して整列される。相対的な整列関係は、使用者が設定することができる。
【００３２】
３Ｄ測定デバイス１００が保管領域上に、その表側を下にして、すなわち表側を底にして置かれる場合、表側の凹状の湾曲により、カメラ１１１、１１２、１１３およびプロジェクタ１２１は、保管領域から離間されたままとなる、すなわち、それぞれのレンズがたとえば損傷から保護される。
【００３３】
カメラ１１１、１１２、１１３、プロジェクタ１２１、制御ノブ１０６、状態ランプ１０７、発光ダイオード１１４、および傾斜計１１９は、ハウジング１０４内に配置される、共通の制御ユニット１１８と接続される。この制御ユニット１１８を、ハウジングに組み込まれる制御および評価デバイスの一部とすることができる。ある実施形態では、制御ユニット１１８は、ハウジング１０４のところで標準化された通信インタフェースと接続され、このインタフェースは、投射および受信ユニットとしてワイヤレス接続（たとえばブルートゥース（登録商標）、ＷＬＡＮ、ＤＥＣＴ）されるように、または、内容を本願に引用して援用するドイツ公報（ＤＥ１０  ２００９  ０１０  ４６５  Ｂ３）に記載されるもののように、適切であれば規定されたインタフェースでもあるものとしてケーブル接続（たとえばＵＳＢ、ＬＡＮ）されるように、構成される。通信インタフェースは、前記ワイヤレス接続またはケーブルによる接続によって、（３Ｄ測定デバイス１００の環境を光学的にスキャンし測定するためのデバイスのさらなる構成要素としての）外部の制御および評価デバイス１２２と接続される。この場合には、通信インタフェースは、ケーブルにより接続されるように構成され、この場合、ケーブル１２５は、たとえばハンドル部１０４ｇの下側端部において、ハウジング１０４内に差し込まれ、この結果、ケーブル１２５は、ハンドル部１０４ｇを延長するように延びる。
【００３４】
制御および評価デバイス１２２は、３Ｄ測定デバイス１００を操作および制御するならびに測定されたデータを評価するための方法を実行する、１つ以上のプロセッサ１２２ａを含み得る。制御および評価デバイス１２２は、図７および図８において示すもののような携帯型コンピュータ（ノートブック）またはタブレット（もしくはスマートフォン）、あるいは任意の外部のまたは遠位の（たとえばウェブ内の）コンピュータであってよい。制御および評価デバイス１２２を、３Ｄ測定デバイス１００を制御するためのおよび測定されたデータを評価するためのソフトウェアにおいて構成してもよい。ただし、制御および評価デバイス１２２を、別個のハードウェアにおいて実現することができるか、またはこれを、３Ｄ測定デバイス１００に組み込むことができる。制御および評価デバイス１２２は、少なくとも１つの構成要素が３Ｄ測定デバイス１００に組み込まれ１つの構成要素が外部にある、分散された構成要素のシステムであってもよい。このようにして、前記の方法を行うためのプロセッサ１２２ａを、３Ｄ測定デバイス１００においておよび／または外部のコンピュータにおいて、実現することができる。
【００３５】
プロジェクタ１２１は、これがたとえば回折光学素子によって作り出すパターンＸを、スキャンされるべき物体上に投影する。パターンＸをコード化（つまり一値化）する必要はなく、好ましくはたとえば周期的にコード化されていない、つまり多値化されている。この多値性は、２つのカメラ１１１および１１２を、パターンの形状および方向の利用可能な正確な知識と組み合わせて使用することによって解決される。
【００３６】
コード化されていないパターンＸは好ましくは、グリッド内に規則的に配置された点を備える、点パターンである。本発明では、たとえば、約５０°の角度で約０．５ｍから５ｍの距離へと、１００個の点が約１００回投影される。パターンＸを、線パターンとすること、または点と線とを組み合わせたパターンとすることもでき、これらの各々は、密に配置された光点によって形成される。
【００３７】
点密度と、プロジェクタ１２１と物体Ｏとの間の距離と、作り出されるパターンＸに関して得られる解像度との間には、相関がある。回折によるパターン生成の場合、１つの光源の光がパターンにわたって分散される。この場合、光源の合計出力が限定されているとき、パターン要素の輝度は、パターン中の要素の数に依存する。物体から散乱される光の強度および背景光の強度に応じて、より少ないがより明るいパターン要素を有するのが望ましいかどうかが判定され得る。より少ないパターン要素は、取得された点の密度の減少を意味する。したがって、パターンＸ以外に少なくとも１つの他のパターンを生成できることが、役立つように思われる。現時点の状況にとって望まれるパターンを用いるために、パターンの生成に応じて、パターン同士の間の動的な移行および／または空間的な混合が可能である。ある実施形態では、プロジェクタ１２１は、時間に関して互いに対してずらされた、または別の波長範囲内にある、または異なる強度を有する、２つのパターンを作り出すことができる。他方のパターンは、コード化されていないパターンなどの、パターンＸから外れたパターンであってよい。例示した実施形態では、パターンは、互いへの別の距離（グリッド長さ）を有する点の規則的な配置を有する点パターンである。
【００３８】
エネルギー効率および目の保護の理由から、プロジェクタ１２１は、カメラ１１１および１１２（および利用可能であれば１１３）が、パターンＸを与えられている物体Ｏの画像を記録するときにのみ、物体Ｏ上にパターンＸを作り出す。この目的のために、２つのカメラ１１１、１１２およびプロジェクタ１２１は、時間および用いられるパターンＸの両方に関して同期される、すなわち、互いと内部的に連係される。各記録工程は、プロジェクタ１２１が、写真撮影におけるフラッシュと同様にパターンＸを作り出すことによって始まり、カメラ１１１および１１２（および利用可能であれば１１３）が、これらの記録、より具体的にはこれらの対の記録（フレーム）、すなわち２つのカメラ１１１、１１２の各々からの各々１つの画像を伴って続く。記録工程は、１つの単独のフレーム（ショット）、または一連の複数のフレーム（ビデオ）を含み得る。そのようなショットまたはそのようなビデオは、制御ノブ１０６によってトリガされる。データの処理後、各フレームが次いで、３Ｄ測定デバイス１００の相対的な座標において、３Ｄスキャン、すなわち３次元空間内のポイントクラウドを構成する。
【００３９】
３Ｄ測定デバイス１００によって供給されるデータは、制御および評価デバイス１２２において処理される、すなわち、フレームから３Ｄスキャンが生成される。３Ｄスキャンは次に、共同の座標系において連結される、すなわち重ね合わせられる。重ね合わせのために、知られている方法を用いることができる、すなわち、たとえば２つの３Ｄスキャンの重なる領域内で、自然のまたは人工の標的（すなわち認識可能な構造）を局所化し識別して、対応する対によってこれら２つの３Ｄスキャンの割り当てを決定することができる。シーン全体が、３Ｄ測定デバイス１００によってこうして漸進的に重ね合わせられる。制御および評価デバイス１２２には、外部に組み込まれるか接続されるディスプレイ１３０（ディスプレイデバイス）が設けられる。
【００４０】
図７に示すディスプレイ１３０の１つの実施形態は、細分された画像または細分されたスクリーンを例示している。この実施形態では、ディスプレイ１３０は、第１のディスプレイ部１３０ａおよび第２のディスプレイ部１３０ｂへと分割される。本実施形態では、第１のディスプレイ部１３０ａは、（矩形の）ディスプレイ１３０の中央部であり、第２のディスプレイ部１３０ｂは、第１のディスプレイ部１３０ａの周囲の周縁領域である。別の実施形態では、２つのディスプレイ部は縦の列であってよい。図７〜図９に例示した実施形態では、第１のディスプレイ部１３０ａは矩形の形状を有するものとして示されているが、これは例示を目的としており、特許請求される発明はこれに限定されるべきではない。他の実施形態では、第１のディスプレイ部１３０ａは、限定するものではないが、円形、正方形、台形（図１０）、不等辺四辺形、平行四辺形、卵形、三角形、または任意の数の辺を有する多角形を含む、他の形状を有し得る。１つの実施形態では、第１のディスプレイ部１３０ａの形状は使用者定義のもの、または選択可能なものである。
【００４１】
第１のディスプレイ部１３０ａにおいて、ビデオライブ画像ＶＬ、たとえば２Ｄカメラ１１３によって取り込まれたものなどが表示される。第２のディスプレイ部１３０ｂにおいて、直近の３Ｄスキャンの画像（または重ね合わせられている複数の３Ｄスキャン）が、３次元ポイントクラウド３ＤＰを少なくとも部分的に見たものとして表示される。第１のディスプレイ部１３０ａのサイズは可変であり、第２のディスプレイ部１３０ｂは、第１のディスプレイ部１３０ａとディスプレイ１３０の境界１３１との間の領域内に配置される。使用者がデバイス１００を移動させるときなど、ビデオライブ画像ＶＬが変化するにつれ、３次元ポイントクラウド３ＤＰの画像はそれに応じて変化して、デバイス１００の位置および配向の変化を反映する。
【００４２】
ビデオライブ画像ＶＬの周縁の周囲に３次元ポイントクラウド３ＤＰの画像を置くことにより、どこで追加のスキャンが必要とされ得るかを、使用者が自身の目をディスプレイ１３０から離すことなく容易に見ることを可能にすることにおいて、利点が提供されることを諒解されたい。加えて、既に取得された３Ｄデータに対する現時点のカメラ位置のコンピュータによる位置合わせが、所望の仕様の範囲内にあるかを、使用者が判定するのが望ましい場合がある。この位置合わせが仕様の範囲外にある場合、画像と３次元ポイントクラウド３ＤＰとの間の境界における不連続として、このことに気付くであろう。ここで図９を参照すると、スキャン動作中、領域１４０、１４２などのいくつかの領域が、所望の正確度レベルでの物体の表現を可能にする高い点の密度を有することが分かる。使用者は、領域１４４、１４６などの他の領域が、より低い点密度を有することを観察できるであろう。使用者は次いで、追加のスキャンを行う必要があるかどうかを判定することができる。たとえば、領域１４４は、点の全体に低い密度を許容できる、テーブルの頂部である場合がある。使用者は、たとえば領域１４６などの他の領域が、物体が完全に取り込まれていないので追加のスキャンを必要とし得ると判定できる。図１０は、スキャン工程のコンピュータ生成画像を例示しており、３次元ポイントクラウド３ＤＰの画像が変動可能であって連続的に変化し、このことにより、いつ追加のスキャンが必要とされるかを使用者が決定するのが困難となり得ることを諒解されたい。こうして、ビデオライブ画像ＶＬおよび３次元ポイントクラウド３ＤＰの画像は、スキャン工程中に協働して使用者を導く。
【００４３】
カメラ１１３が取り込んだ画像は、シーンの２次元（２Ｄ）画像である。３次元視したものに変えられる２Ｄ画像は通常は、カメラにおいて用いられる光学レンズの種類に応じて、糸巻き形状のまたは樽形状の歪みを含むことになる。一般に、カメラ１１３の視界（ＦＯＶ）が狭い（たとえば約４０度）である場合、歪みは使用者には容易には見えない。同様に、３次元ポイントクラウドデータの画像は、画像がディスプレイに関してどのように処理されるかに応じて、歪んで見える場合がある。ポイントクラウドデータ３ＤＰを平面視したものとして見ることができ、この場合、画像は、スキャナの本来の座標系（たとえば球面座標系）において得られ、平面上にマッピングされる。平面視すると、直線は湾曲して見える。さらに、中央頂縁部および中央底縁部（たとえば極）近くの画像が、画像の中点に沿って延在する線（たとえば赤道）に対して歪む場合がある。さらに、球体表面を矩形のグリッド上に表現しようとすることによって創出される歪みも存在し得る（メルカトル図法の問題と同様）。
【００４４】
使用者に連続的で継ぎ目のない画像体験を提供するために、第１のディスプレイ部１３０ａ内の画像を、第２のディスプレイ部１３０ｂ内の画像と似た見た目にすることが望まれることを諒解されたい。３次元ポイントクラウド３ＤＰの画像が著しく歪んでいる場合、このことにより、どの領域が追加のスキャンを用いることができるのかを使用者が判定することが、難しくなる場合がある。ポイントクラウドデータ３ＤＰの平面画像は２Ｄカメラ画像に対して歪められている可能性があるので、ポイントクラウドデータ３ＤＰから生成された像に対して１つ以上の処理ステップを行ってもよい。１つの実施形態では、第２のディスプレイ部１３０ｂの視界（ＦＯＶ）は、平面画像の中央部分だけが示されるように限定される。言い換えれば、画像は、画像の歪みの大きい部分を除去するために、切り詰められるかまたはトリミングされる。ＦＯＶが小さい場合（たとえば１２０度未満）、歪みは限定的であり、ポイントクラウドデータ３ＤＰを平面視したものは、使用者によって所望されるような見た目になることになる。１つの実施形態では、平面視したものは、第１のディスプレイ部１３０ａ内のカメラ１１３の画像に適合するように、提供すべき平面画像を縮尺しシフトさせるように処理される。
【００４５】
別の実施形態では、３次元ポイントクラウドデータ３ＤＰは、パノラマ画像を生成するように処理される。本明細書で使用される場合、パノラマのという用語は、空間内の点（一般には使用者の場所）を中心にして角度に関する移動が可能である表示を指す。パノラマ視は、平面視の場合のように極において歪みを生じさせることがない。パノラマ視は、方位角方向において３６０度および天頂方向において＋／−４５度を含む、球形のパノラマであってよい。１つの実施形態では、球形のパノラマ視は、球体の一部分のみであってよい。
【００４６】
別の実施形態では、ポイントクラウドデータ３ＤＰは、３Ｄ表示を生成するように処理することができる。３Ｄ表示とは、固定された点を中心にした回転だけでなく空間内の点から点への並進移動も可能にするように整備される表示を指す。これは、使用者が環境内を動き回ることにおいて利点を提供し、第１のディスプレイ部１３０ａと第２のディスプレイ部１３０ｂとの間で連続的で継ぎ目のない表示を提供する。
【００４７】
１つの実施形態では、第１のディスプレイ部１３０ａ内のビデオライブ画像ＶＬおよび第２のディスプレイ部１３０ｂ内の３次元ポイントクラウド３ＤＰの画像は、（表示される内容に関して）継ぎ目なく連続的に１つに合わせられる。３次元ポイントクラウド３ＤＰの一部が、これが２Ｄカメラ１１３の視点からまたは少なくとも２Ｄカメラ１１３と整列された位置から見られるような方法で、（制御および評価デバイス１２２によって）最初に選択される。次いで、３次元ポイントクラウド３ＤＰの選択された一部が、これがビデオライブ画像ＶＬに連続的に接合するような方法で選択される。言い換えれば、３次元ポイントクラウド３ＤＰの表示された画像は、２Ｄカメラの視界に対して左側の、右側、頂部側および底部側の、２Ｄカメラ１１３の視界を越える領域に関して、ビデオライブ画像ＶＬの連続体となる。上で検討したように、３次元ポイントクラウド３ＤＰの選択された部分を、歪みを低減または排除するように処理することができる。他の実施形態では、この表現は魚眼レンズの表現に対応していてよいが、これは歪んでいないのが好ましい。第１のディスプレイ部１３０ａが占める領域内に位置付けられる３次元ポイントクラウド３ＤＰの一部、言い換えればビデオライブ画像ＶＬの下にあるかまたはこれにより隠される部分は、表示されない。
【００４８】
第１のディスプレイ部１３０ａが位置付けられる領域内の３次元ポイントクラウド３ＤＰ中の点の密度は、使用者には見えることがないことを諒解されたい。通常は、ビデオライブ画像ＶＬは、自然なカラーリングを用いて表示される。しかしながら、ビデオライブ画像ＶＬによって覆われるかまたはこれの背後にある領域内の点の密度を示すために、ビデオライブ画像ＶＬのカラーリングを、たとえばオーバーレイによってなどで、人工的に変えることができる。この実施形態では、人工的に着色されたビデオライブ画像ＶＬを表現するために用いられる人工色（および適切である場合はその強度）は、点の密度に対応する。たとえば、ビデオライブ画像ＶＬに対する緑色のカラーリングは、（十分に）高い密度を示すことができ、一方、中程度のまたは低い点密度（たとえばまだスキャンデータが改善され得る領域）を示すために、黄色のカラーリングを用いることができる。別の実施形態では、この色コード化を用いて、距離に依存するデータ点の精度を表示することができる。
【００４９】
３Ｄスキャンの重ね合わせを補助するために、第１のディスプレイ部１３０ａ内に、制御および評価デバイス１２２によって認識された構造（すなわち可能な標的）を示すための、フラグまたはマーク１３３（図７および図８）を挿入することができる。マーク１３３は、たとえば小さい「ｘ」または「＋」などのシンボルであってよい。認識可能な構造は、物体の点、隅角、縁部、またはテクスチャとすることができる。認識可能な構造を、重ね合わせ工程の開始部分に（すなわち標的の局所化に）かけられている直近の３Ｄスキャンまたはビデオライブ画像ＶＬによって見つけることができる。直近のビデオライブ画像ＶＬの使用は、重ね合わせ工程をそれほど頻繁に行う必要がないという点で、利点を提供する。マーク１３３が高い密度を有する場合、３Ｄスキャンの重ね合わせが成功であったと考えられる。しかしながら、マーク１３３のより低い密度が認識される場合、３Ｄ測定デバイス１００の比較的遅い移動を用いて、追加の３Ｄスキャンを行ってよい。スキャン中の距離１００の移動を遅くすることで、追加のまたはより高い密度の点を取得することができる。これに対応して、マーク１３３の密度を、重ね合わせの成功に関する品質尺度として用いてよい。同様に、スキャンの成功を示すために、３次元ポイントクラウド３ＤＰの点の密度を用いてよい。上で検討したように、スキャン内の点の密度を、ビデオライブ画像ＶＬの人工的なカラーリングによって表現してよい。
【００５０】
３Ｄ測定デバイス１００の移動および取り込まれたフレームの処理を、追跡機能によって行うこともできる、すなわち、３Ｄ測定デバイス１００は、その環境の相対移動を、追跡中に用いられる方法で追跡する。追跡を見失った場合、たとえば、３Ｄ測定デバイス１００の移動が速すぎる場合、単に追跡を再び行うことができる。この実施形態では、２Ｄカメラ１１３によって提供されたそのままのビデオライブ画像ＶＬおよびこれにより提供される追跡からの直近のビデオ静止画像を、使用者のために、ディスプレイ１３０上に横に並んだ配置で互いに隣接して表すことができる。使用者は次いで、２つのビデオ画像が一致するまで３Ｄ測定デバイス１００を移動させることができる。
【００５１】
１つの実施形態では、３Ｄ測定デバイス１００を、デバイス１００の移動に基づいて制御することができる。デバイス１００の移動を、たとえばプロセッサ１２２ａなどのプロセッサによって、たとえば傾斜計１１９などのセンサからの信号に基づいて、またはカメラ１１１、１１２、１１３のうちの少なくとも１つによって取得された連続した画像を比較することによってなどで、決定することができる。これらの移動または使用者による身振りを用いて、たとえばビデオ画像ＶＬのまたは３次元ポイントクラウド３ＤＰの表現を制御するなど、３Ｄ測定デバイス１００の動作パラメータを変更することもできる。１つの実施形態では、ディスプレイ１３０上のビデオ画像ＶＬのおよび／または３次元ポイントクラウド３ＤＰの表現の縮尺は、３Ｄ測定デバイス１００の移動の速度および／または加速度に依存してよい。本明細書で使用される場合、「縮尺」という用語は、第１のディスプレイ部１３０ａのサイズ（線形寸法または面積のいずれか）と全体としてのディスプレイ１３０のサイズとの間の比を意味し、パーセンテージとして示される。
【００５２】
２Ｄカメラ１１３の小さい視界は、小さい縮尺に割り当てられる。中央の第１のディスプレイ部１３０ａがビデオライブ画像ＶＬを示す、細分されたディスプレイ１３０を有する本実施形態では、この第１のディスプレイ部１３０ａはしたがって、標準的な場合におけるよりも小さいサイズのものであってよく、また（第１のディスプレイ部１３０ａの周縁の周りの）第２のディスプレイ部１３０ｂは、３次元ポイントクラウド３ＤＰのより大きい部分を示す。より大きい視界は、大きい縮尺に割り当てられる。１つの実施形態では、ビデオライブ画像ＶＬは、ディスプレイ１３０全体を埋めることができる。
【００５３】
（たとえば加速度計による）３Ｄ測定デバイス１００の高速移動の検出が行われた場合、表現の縮尺を小さくすることができるかまたは低速の場合よりも小さく構成することができ、逆の関係も成り立つ。同様に、このことは、３Ｄ測定デバイス１００の移動の加速度にも当てはまる。たとえば、正の加速度の場合には、表示された画像の縮尺が小さくされるかまたは低減され、負の加速度の場合には、縮尺は大きくされる。本明細書で使用される場合、「正の加速度」という用語は、３Ｄ測定デバイス１００の加速度値が、移動の開始から終了まで大きくなることを意味する。さらに、本明細書で使用される場合、「負の加速度」という用語は、３Ｄ測定デバイス１００の加速度値が、移動の開始から終了まで小さくなることを意味する。縮尺は、３Ｄ測定デバイス１００の移動の速度および／または加速度の成分（ベクトル方向）に、たとえば３Ｄ測定デバイス１００の整列関係に対して垂直に（たとえば地面に対して鉛直方向に）または平行に（たとえば地面に対して水平方向に）配置される成分に依存してもよい。整列関係と平行な（すなわち整列関係の方向における）移動の成分に基づいて縮尺が決定される場合、この縮尺は、使用者が３Ｄ測定デバイスを物体Ｏの方に向かってまたはこれから離れるように移動させたときなどの、３Ｄ測定デバイス１００から物体Ｏまでの平均距離の変化にも依存させることができる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、移動に起因する縮尺の変化、３Ｄ測定デバイス１００の移動の停止もしくは静止、または移動速度値が閾値未満であるところを用いて、カメラ１１３の一連の静止画像の記録をトリガすることができる。１つの実施形態では、この一連の静止画像は、低いダイナミックレンジで取得される。これらの画像は、これらから高いダイナミックレンジの画像を生成するために、この一連の画像の中で、低いダイナミックレンジで取り込むことができる。本明細書で使用される場合、「低いダイナミックレンジ」という用語は、各画像が異なる露出時間を有するかまたは一連の画像中の他の画像とは異なる照射強度に露出される、取得された同じシーンまたは視界の複数の画像を意味する。本明細書で使用される場合、「高いダイナミックレンジ」という用語は、低いダイナミックレンジで取得された複数の画像の統合による、単一の画像の生成を意味する。
【００５５】
いくつかの実施形態では、重力の方向が、３Ｄ測定デバイス１００の規定された移動によって、重ね合わせ工程の始めに規定され得る。この規定された移動は、使用者により、たとえばデバイス１００を地面に対して鉛直方向上向きおよび下向きの移動で移動させることによって実行される。他の実施形態では、重力の方向は、重ね合わせ工程中に行われる移動の組を統計的に分析することによって決定され得る。記録工程の間にデバイス１００が空間を通る移動の経路に沿ってとる位置の座標を平均して、平面を得ることができる。この平均により得られた平面は空間において水平に位置付けられると仮定され、このことは、これに対して重力の方向が垂直であることを意味する。このことは、重力の方向を決定するための傾斜計１１９の使用を回避することにおいて、利点を提供する。
【００５６】
シーンの種類を決定するために、および、適切である場合には様々な表現または動作可能性を提供するために、位置の座標の評価を用いることもできる。３Ｄ測定デバイス１００を、（３Ｄ測定デバイス１００の整列関係が内部に向かって配向されている）中心場所の周囲の経路に沿って移動させることにより、３Ｄ測定デバイス１００が単一の物体Ｏの画像（物体を中心とした画像）を判定することが可能となる。同様に、３Ｄ測定デバイス１００を、デバイス１００を外側に向かってまたは中心場所から離れるように配向する経路（および特にこの移動の経路のより長い真っ直ぐな区間）に沿って移動させることにより、取得されたデータが余地の画像に関するものであると、３Ｄ測定デバイス１００が判定することが可能となる。したがって、余地をスキャン中であると判定される場合は、ディスプレイ１３０に床平面図（上面図）の画像を挿入することができる。
【００５７】
本発明がほんの限られた数の実施形態との関連において詳細に記載されたが、本発明がそのような開示された実施形態に限定されないことが、容易に理解されるであろう。むしろ、これまで記載していないが本発明の精神および範囲に相応する、任意の数の変更、改変、置換、または等価な構成を組み込むように、本発明を修正することができる。加えて、本発明の様々な実施形態を記載したが、本発明の態様は、記載した実施形態の一部しか含まない場合があることを理解されたい。したがって、本発明は、先述の記載によって限定されるものと見なされるべきではなく、付属の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【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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【国際調査報告】
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