"二次元平面を構成する基準面を複数用いて物体の三次元形状を計測する形状計測装置であって、物体を照射するための第1の光源と、該第1の光源とは異なる三次元空間位置に固定される、物体を照射するための第2の光源と、物体を撮像するための複数の画素を有するカメラと、二次元平面の座標と濃度が定義される基準平板の法線方向に、前記基準平板を所定間隔で平行移動させたときのそれぞれの当該二次元平面を高さ方向の基準面としたとき、当該複数の基準面について、前記カメラによって前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で照射した各基準面を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度から、前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で得られる画素毎の輝度比を各基準面の高さと対応付けた画素毎の画素別輝度比三次元座標変換テーブルを予め保持するメモリと、前記カメラによって前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で照射した物体を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度から、前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で得られる輝度比を算出し、該輝度比の値から前記画素別輝度比三次元座標変換テーブルを参照して当該物体の三次元形状を決定する制御ユニットと、を備えることを特徴とする形状計測装置。請求項1に記載の形状計測装置において、前記第1の光源は1個または複数のLED光源からなり、前記第2の光源は1個または複数のLED光源からなり、前記制御ユニットは、前記第1の光源及び前記第2の光源の各々を構成するLED光源の点灯及び消灯を制御することにより調光制御を行う光源決定部を備えることを特徴とする形状計測装置。請求項1又は2に記載の形状計測装置において、前記制御ユニットは、前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で得られる輝度比を算出するにあたり、複数回撮像して得られた画像信号の平均値から当該輝度比を算出する画素別輝度比算出部を備えることを特徴とする形状計測装置。請求項1~3のいずれか一項に記載の形状計測装置において、前記第2の光源は、前記第1の光源よりも光源の輝度が高く、前記第1の光源及び前記第2の光源は略同一の波長分布を有することを特徴とする形状計測装置。請求項1~4のいずれか一項に記載の形状計測装置において、前記制御ユニットは、当該物体の三次元形状を決定するとともに、当該物体の明るさ及び色情報を決定することを特徴とする形状計測装置。二次元平面を構成する基準面を複数用いて物体の三次元形状を計測する形状計測方法であって、物体を照射するための第1の光源、該第1の光源とは異なる三次元空間位置に固定される、物体を照射するための第2の光源、物体を撮像するための複数の画素を有するカメラ、及び、制御ユニットが設けられており、前記制御ユニットの処理手順は、二次元平面の座標と濃度が定義される基準平板の法線方向に、前記基準平板を所定間隔で平行移動させたときのそれぞれの当該二次元平面を高さ方向の基準面としたとき、当該複数の基準面について、前記カメラによって前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で照射した各基準面を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度から、前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で得られる画素毎の輝度比を各基準面の高さと対応付けた画素毎の画素別輝度比三次元座標変換テーブルをメモリに予め保持するステップと、前記カメラによって前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で照射した物体を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度から、前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で得られる輝度比を算出し、該輝度比の値から前記画素別輝度比三次元座標変換テーブルを参照して当該物体の三次元形状を決定するステップと、を含むことを特徴とする形状計測方法。前述したように、特許文献1及び特許文献2の技術は、プロジェクタを用いて投影した空間分割パターンや格子パターン自体の細密な変化又は空間分割パターンや格子パターンから生じる細密な位相変化を読み取ることにより物体の形状を計測する技術であるため、高精度の計測が可能となるが、プロジェクタを用いる点で装置構成が大きくなる欠点とコストが増大する欠点がある。一方、前述したようにプロジェクタを用いることなしに、2つの光源とカメラを用いることにより物体の形状を計測する従来の技法では、物体上の計測される点と2つの光源がカメラの光軸の同じ直線上にあることが基本となっている。このため、実際に物体の形状を計測する際には、カメラと2つの光源を基準面X,Y軸の平面に対して平行に走査させる必要がある。この平行走査を維持するための機構を設ける点で、やはり装置構成が大きくなる欠点とコストが増大する欠点がある。仮に、2つの光源とカメラを用いることにより物体の形状を計測する技法において、物体上の計測される点と2つの光源が同じ直線上でない場合を想定すると、光源と物体との距離が垂直方向の位置zだけでなくX,Y軸平面の位置x,yの関数にもなり、式10や式12で示される関数はさらに複雑化することになる。また、この場合、2つの光源のあらゆる照射方向に対して光源の発光輝度IS1,IS2にムラがないことが要求される。しかし、実際の光源は方向によって発光輝度のムラがあるため、正確な計測が困難になる。発光輝度のムラを考慮した計算ができる場合も複雑な式となり、計算に時間がかかることになる。すなわち、図9に示すように、2つの光源L1,L2の位置と物体上の点Sが同一直線上にない場合を考える。この場合も、この撮影された画像の輝度Iは点光源からの発光輝度ISに比例し、光源と物体間の距離dの2乗に反比例する。ここでは、光源の発光輝度のムラはなくあらゆる方向に均一な輝度分布であると仮定する。この場合、光源L1,L2及び物体上の一点Sの三次元位置をそれぞれ、xL1,yL1,zL1、xL2,yL2,zL2及びx,y,zとすると、この場合の式1のdは、式13及び式14のように表現できる。式13及び式14を、式2及び式3に代入すると、カメラ10で撮影したそれぞれの画像のS点における輝度I1,I2は、式15及び式16のように表される。式15を式16で割ると、カメラ10で撮影したそれぞれの画像のS点における輝度比R12は式17となる。ここで、式18で表すRS12はS点における2つの光源の輝度比であり、光源の発光輝度のムラを考えると、一般に場所の関数である。式17は、x,y,zに関する2次方程式である。撮影した物体上の点Sを見るカメラ10の画素の視線を考えると、視線は直線であり、この視線上でx,yはそれぞれzの1次関数となる。この1次関数を、式17に代入すると、x,yは消去されるが、式17はzの複雑な2次式となる。このため、この複雑な式の計算をするのに時間がかかることになる。また、S点から見た2つの光源の方向が異なっているため、光源の光軸からの方向により、発光輝度にムラがあると、IS1,IS2が一定でなくなり、その計算は非常に複雑となる。したがって、物体上の計測される点Sと2つの光源L1,L2の位置がカメラ10の光軸の同じ直線上にあることが基本となり、実際に物体の形状を計測する際には、カメラ10と2つの光源L1,L2を基準面X,Y軸平面に対して平行に走査させるのが一般的である。このように、従来の技術においては、装置構成が大きくなる欠点とコストが増大する欠点がある。本発明は、上述の問題を鑑みて為されたものであり、物体の形状計測を非接触かつ高精度で行い得る多数の基準面を用いた形状計測装置及び形状計測方法を提供することを目的とする。本発明の形状計測装置は、二次元平面を構成する基準面を複数用いて物体の三次元形状を計測する形状計測装置であって、物体を照射するための第1の光源と、該第1の光源とは異なる三次元空間位置に固定される、物体を照射するための第2の光源と、物体を撮像するための複数の画素を有するカメラと、二次元平面の座標と濃度が定義される基準平板の法線方向に、前記基準平板を所定間隔で平行移動させたときのそれぞれの当該二次元平面を高さ方向の基準面としたとき、当該複数の基準面について、前記カメラによって前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で照射した各基準面を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度から、前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で得られる画素毎の輝度比を各基準面の高さと対応付けた画素毎の画素別輝度比三次元座標変換テーブルを予め保持するメモリと、前記カメラによって前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で照射した物体を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度から、前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で得られる輝度比を算出し、該輝度比の値から前記画素別輝度比三次元座標変換テーブルを参照して当該物体の三次元形状を決定する制御ユニットと、を備えることを特徴とする。また、本発明の形状計測装置において、前記第1の光源は1個または複数のLED光源からなり、前記第2の光源は1個または複数のLED光源からなり、前記制御ユニットは、前記第1の光源及び前記第2の光源の各々を構成するLED光源の点灯及び消灯を制御することにより調光制御を行う光源決定部を備えることを特徴とする。また、本発明の形状計測装置において、前記制御ユニットは、前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で得られる輝度比を算出するにあたり、複数回撮像して得られた画像信号の平均値から当該輝度比を算出する画素別輝度比算出部を備えることを特徴とする。また、本発明の形状計測装置において、前記第2の光源は、前記第1の光源よりも光源の輝度が高く、前記第1の光源及び前記第2の光源は略同一の波長分布を有することを特徴とする。また、本発明の形状計測装置において、前記制御ユニットは、当該物体の三次元形状を決定するとともに、当該物体の明るさ及び色情報を決定することを特徴とする。さらに、本発明の形状計測方法は、二次元平面を構成する基準面を複数用いて物体の三次元形状を計測する形状計測方法であって、物体を照射するための第1の光源、該第1の光源とは異なる三次元空間位置に固定される、物体を照射するための第2の光源、物体を撮像するための複数の画素を有するカメラ、及び、制御ユニットが設けられており、前記制御ユニットの処理手順は、二次元平面の座標と濃度が定義される基準平板の法線方向に、前記基準平板を所定間隔で平行移動させたときのそれぞれの当該二次元平面を高さ方向の基準面としたとき、当該複数の基準面について、前記カメラによって前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で照射した各基準面を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度から、前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で得られる画素毎の輝度比を各基準面の高さと対応付けた画素毎の画素別輝度比三次元座標変換テーブルをメモリに予め保持するステップと、前記カメラによって前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で照射した物体を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度から、前記第1の光源及び前記第2の光源の各々で得られる輝度比を算出し、該輝度比の値から前記画素別輝度比三次元座標変換テーブルを参照して当該物体の三次元形状を決定するステップと、を含むことを特徴とする。本発明によれば、光源の位置誤差、対象物体の位置誤差、光源の輝度のばらつき、光源の輝度分布ムラ、カメラのレンズの収差、カメラのレンズの汚れなどの影響をキャンセルしながら物体の形状計測を非接触かつ高精度で行うことができる。さらに、物体計測時に、物体に対して光学系カメラ、第1の光源及び第2の光源を平行移動させる機構やプロジェクタを必要せず、カメラ、第1の光源及び第2の光源を一直線上に配置することなしに固定した光学系で物体の計測が可能であることから、従来よりも装置構成を小型化することが可能となり、さらに装置のコストを低減させることができる。以下、図面を参照して、本発明による各実施形態の形状計測装置について説明する。第1実施形態の形状計測装置は基準平板の上に載置された物体を計測する例であり、第2実施形態の形状計測装置は物体の形状計測時にて基準平板を用いずに物体を計測する例であり、順に説明する。<第1実施形態>装置構成図1は、本発明による第1実施形態の形状計測装置の概略図である。本実施形態の形状計測装置100は、二次元平面を構成する基準面を複数用いて物体の三次元形状を計測する装置であり、カメラ10と、光源20,30第1の光源L1及び第2の光源L2と、制御ユニット50と、メモリ70とを備える。形状計測装置100における光学系の校正処理時には、基準平板40と、基準面ガイド80と、モータ90とを備える機構を用いて光学系の校正処理を行う。尚、光学系の校正処理時には、基準平板40と、基準面ガイド80と、モータ90とを備える機構について、以下の説明は一例を示すものである。モニタ60は、必要に応じて計測結果の表示を行うのに用いる。本実施形態の形状計測装置100は、2つの光源L1,L2それぞれ点光源20,30で表されるにより照明された物体をカメラ10で撮影することで、物体の形状を計測する。一方、光学系の校正処理を行うために、カメラ10の光軸に対して垂直に基準平板40を置き、これを基準面とする。この基準面上に、直交するX,Y軸をとり、このX,Y軸に対して垂直にZ軸をとる。基準平板40の上に物体を置いた場合、物体上の一点Sの基準平板40からの高さをz変数とする。点光源により照明された物体をカメラ10で撮影すると、この撮影された画像から得られる輝度Iの値は、点光源の発光輝度ISに比例し、点光源と物体との間の距離の2乗に反比例する。カメラ10による像面の物体の光の反射率をrとすると、反射した光の輝度は、この反射率rに比例する。光源20第1の光源L1は、物体を照射するための光源であり、発光輝度IS1を有する。光源20第1の光源L1は、複数のLED光源からなる点光源として構成することが好適であり、これにより各LED光源の点灯及び消灯の組み合わせで調光することが可能となる。第1の光源L1の点灯及び消灯、又は調光制御は、制御ユニット50からの制御信号光源L1制御信号によってなされる。光源30第2の光源L2は、第1の光源L1とは異なる三次元空間位置に固定される、物体を照射するための光源であり、発光輝度IS2を有する。光源30第2の光源L2は、複数のLED光源からなる点光源として構成することが好適であり、これにより各LED光源の点灯及び消灯の組み合わせで調光することが可能となる。また、光源30第2の光源L2は、第1の光源L1よりも光源の発光輝度が高いIS2>IS1ように構成するのが好適であり、より好適には第1の光源L1及び第2の光源L2について基準平板40までの距離の2乗に反比例することを加味した輝度バランスとすることで、SN比を揃えるようにするのが望ましい。第2の光源L2の点灯及び消灯、又は調光制御は、制御ユニット50からの制御信号光源L2制御信号によってなされる。カメラ10は、物体を撮像するための複数の画素を有し、例えばCCDセンサやCMOSセンサなどの撮像素子を用いたカメラを利用する。このようなカメラは、単色撮像又は多色撮像のいずれでもよく、例えば単色フィルタなし用のカメラであれば感度がよくなり、RGBカラーフィルタを有するカメラの場合には、RGB出力値を輝度値に変換することができる。カメラ10の撮像制御や画像信号の取得は、制御ユニット50からの制御信号カメラ制御信号/画像信号によってなされる。基準平板40は、X,Y軸の二次元平面を構成する。基準平板40は、校正処理時にのみ用いればよい。校正処理の際には、基準平板40の表面に、計測結果のx,y座標の目盛とするための格子X軸方向に平行で等間隔の格子及びY軸方向に平行で等間隔の格子を例えば白色面に黒色で格子線を描いたシートを載置したり、画素毎の輝度比R12=I1/I2を決定するための一定濃度のシート例えば、反射率が既知の白色シートを載置したりする方法があるが、以下の説明では、主に、白色面に黒色で格子線を描いたシート以下、総括して校正像を表示したシートを校正シートと称するを用いて光学系の校正処理を行う例を説明する。尚、誤差要因として無視できる場合には、液晶ディスプレイを用いることも可能である。つまり、基準平板40を構成する液晶ディスプレイの表面に計測結果のx,y座標の目盛とするための格子像を表示し、その位相をシフトすることができる。基準面ガイド80は、二次元平面の座標と濃度が定義される基準平板40の法線方向Z軸方向に、基準平板40をΔzの所定間隔z=z0z1z2,zn:nは任意の整数であり、znで高さ分布の分解能や計測範囲が定まり、z=z0はすなわち、物体の高さ座標として0であるで平行移動させたときのそれぞれの当該二次元平面を高さ方向の基準面とするためのガイドレールである。モータ90は、基準平板40を基準面ガイド80に沿って平行移動させるための駆動源であり、その機構については既知の技術を用いればよく、更なる詳細な説明は省略する。基準平板40を所定間隔z=z0z1z2,znで平行移動させるための制御は、制御ユニット50からの制御信号基準面位置制御信号によってなされる。制御ユニット50は、校正処理時に、基準平板40の法線方向Z軸方向に、基準平板40を所定間隔で平行移動させたときのそれぞれの当該二次元平面を高さ方向の基準面としたとき、当該複数の基準面について、カメラ10によって第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で照射した各基準面を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度I1,I2から、第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で得られる画素毎の輝度比R12=I1/I2を各基準面の高さと対応付けた画素毎の画素別輝度比三次元座標変換テーブルを作成してメモリ70に予め保持する。また、制御ユニット50は、形状計測処理時に、カメラ10によって第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で照射した物体を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度I1,I2から、第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で得られる輝度比R12を算出し、該輝度比の値からメモリ70に予め保持した画素別輝度比三次元座標変換テーブルを参照して当該物体の三次元形状を決定する。モニタ60は、制御ユニット50によって決定した物体の三次元形状を表示するための装置である。モニタ60で計測結果を表示する代わりに、プリンタによる出力を用いてもよいし、記録媒体に記録する構成としてもよい。尚、本実施形態の制御ユニット50、モニタ60及びメモリ70は、コンピュータ装置110として構成することができ、制御ユニット50をコンピュータとして構成させる場合には、当該コンピュータに、後述する制御ユニット50の各構成要素を実現させるためのプログラムをメモリ70に記憶する。当該コンピュータに備えられる中央演算処理部CPUが、各構成要素の機能を実現するための処理内容が記述されたプログラムや処理データを、適宜、メモリ70から読み込んで制御ユニット50の各構成要素の機能をコンピュータ上で実現させることができる。ここで、各構成要素の機能をハードウェアの一部で実現してもよいことは勿論である。制御ユニット図2は、本発明による第1実施形態の形状計測装置における制御ユニットのブロック図である。制御ユニット50は、校正処理部510と、形状計測部520と、モニタ60で計測結果を表示する制御を行う表示制御部530とを備える。校正処理部510は、基準面可変位置設定部511と、光源決定部512と、カメラ撮像処理部513と、画素別輝度比算出部514と、輝度比高さ座標処理部515と、画素別輝度比三次元座標変換テーブル生成部516とを備える。基準面可変位置設定部511は、基準平板40を所定間隔z=z0z1z2,znで基準面ガイド80に沿ってZ軸方向に平行移動させるために、モータ90に対して基準面位置制御信号を発生する機能部である。基準面可変位置設定部511は、この平行移動の制御のために必要であれば、モータの制御値と所定間隔z=z0z1z2,znとを予め対応付けた基準面位置データ710をメモリ70から参照して制御する。光源決定部512は、所定間隔z=z0z1z2,znの複数の基準面について、それぞれカメラ10によって第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で照射した各基準面を撮像するために、カメラ10の撮像に同期して第1の光源L1及び第2の光源L2の点灯調光制御も含む及び消灯の切り替えを行うための光源L1制御信号や光源L2制御信号を発生する機能部である。光源決定部512は、第1の光源L1又は第2の光源L2の調光制御に必要であれば、第1の光源L1や第2の光源L2の基準平板40からの高さZ軸方向や光源のタイプ複数のLED光源からなる点光源等に応じて予め決定された光源調光用データ730をメモリ70から参照して制御する。カメラ撮像処理部513は、所定間隔z=z0z1z2,znの複数の基準面について、それぞれ第1の光源L1又は第2の光源L2の点灯に同期してカメラ10の撮像を制御して画像信号を取得するためのカメラ制御信号/画像信号を発生する機能部である。画素別輝度比算出部514は、基準平板40の法線方向Z軸方向に、基準平板40を所定間隔で平行移動させたときのそれぞれの当該二次元平面を高さ方向の基準面としたとき、当該複数の基準面校正シートを載置した面について、カメラ10によって第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で照射した各基準面を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度I1,I2から、第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で得られる画素毎の輝度比R12=I1/I2を算出する機能部である。尚、画素別輝度比算出部514は、第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で得られる輝度比を算出するにあたり、複数回撮像して得られた画像信号の平均値から当該輝度比を算出するように構成することもできる。輝度比高さ座標処理部515は、算出された複数の基準面における画素毎の輝度比R12=I1/I2を高さ座標z=z0z1z2,znに対応付けた輝度比高さ座標変換テーブルを生成する機能部である。輝度比高さ座標処理部515は、生成した輝度比高さ座標変換テーブル740図5参照をメモリ70に格納することができる。画素別輝度比三次元座標変換テーブル生成部516は、算出された複数の基準面における画素毎の輝度比高さ座標変換テーブル740における高さ座標z座標と、校正像又は格子像を撮像したことで得られるX,Y軸平面x,y座標から、輝度比R12を基準にした複数の基準面における画素毎のx,y,z座標を画素別輝度比三次元座標変換テーブルとして生成してメモリ70に格納する。例えば、図6に示すように、各画素で、各基準面における均一像部分による輝度I1,I2を取得し、格子線部分によるx,y座標を決定することができ、画素毎の輝度比R12=I1/I2を高さ座標に対応付けを行っていることから、画素別輝度比三次元座標変換テーブルを作成することができる。尚、格子線上にある画素複数のx,y座標値を跨る画素については、格子像からx,y座標を決定することができ、格子線上にない画素は、輝度値の算出のために用いることができる。また、図6では、格子線を1画素サイズ以下で例示的に表しているが、格子線部分が複数画素に跨って撮像される構成となっても同様に処理することができる。形状計測部520は、基準面初期位置設定部521と、光源決定部522と、カメラ撮像処理部523と、画素別輝度比算出部524と、画素別三次元座標決定処理部525とを備える。基準面初期位置設定部521は、基準平板40を初期位置z=z0となるように基準面ガイド80に沿ってZ軸方向に平行移動させるために、モータ90に対して基準面位置制御信号を発生する機能部である。計測対象の物体のサイズは、z=z0~znの範囲内であり、且つ基準面に描写される格子像によるx,y座標の範囲内であり、この物体は、計測処理時に、初期位置z=z0=0の基準平板40に載置される。基準面初期位置設定部521は、この平行移動の制御のために必要であれば、モータの制御値と所定間隔z=z0z1z2,znとを予め対応付けた基準面位置データ710をメモリ70から参照して制御する。ただし、基準平板40を用いずに物体の形状を計測する場合には、当該複数の基準面の範囲内z=z0~znの範囲内に物体を置けばよいため、基準面初期位置設定部521の処理は、基準平板40に物体を載置する場合の処理である。光源決定部522は、当該複数の基準面の範囲内z=z0~znの範囲内にある物体形状について、カメラ10によって第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で照射した物体をそれぞれ撮像するために、カメラ10の撮像に同期して第1の光源L1及び第2の光源L2の点灯調光制御も含む及び消灯の切り替えを行うための光源L1制御信号や光源L2制御信号を発生する機能部である。光源決定部522は、第1の光源L1又は第2の光源L2の調光制御に必要であれば、第1の光源L1や第2の光源L2の基準平板40からの高さZ軸方向や光源のタイプ複数のLED光源からなる点光源等に応じて予め決定された光源調光用データ730をメモリ70から参照して制御する。カメラ撮像処理部523は、当該複数の基準面の範囲内z=z0~znの範囲内にある物体形状について、第1の光源L1又は第2の光源L2の点灯に同期してカメラ10の撮像を制御して画像信号を取得するためのカメラ制御信号/画像信号を発生する機能部である。画素別輝度比算出部524は、当該複数の基準面の範囲内z=z0~znの範囲内にある物体形状について、カメラ10によって第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で照射した物体を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度I1,I2から、第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で得られる画素毎の輝度比R12=I1/I2を算出する機能部である。尚、画素別輝度比算出部524は、第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で得られる輝度比を算出するにあたり、複数回撮像して得られた画像信号の平均値から当該輝度比を算出するように構成することもできる。画素別三次元座標決定処理部525は、算出された第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で得られる輝度比R12の値から校正処理でメモリ70に予め保持した画素別輝度比三次元座標変換テーブルを参照して当該物体の三次元形状を決定し、計測結果をメモリ70に格納し、表示制御部530と協働して物体の三次元座標をモニタ60に表示する機能部である。装置動作次に、本発明による第1実施形態の形状計測装置の装置動作について説明する。校正処理図3は、本発明による第1実施形態の形状計測装置における制御ユニットの校正処理フローを示す図である。以下の動作説明では、格子像と一定濃度の均一像を兼ねて1つの校正像一定濃度の均一像の部分と格子線部分からなるの校正シートを用いる場合を説明する。まず、基準面可変位置設定部511によって基準平板40を初期位置z=z0に設定するステップS1。x,y座標の目盛とするための格子並びに光源別の輝度比のための一定濃度の均一像からなる校正像の校正シートは基準平板40に設定されるステップS2。次に、光源決定部512によって第1の光源L1を点灯し第2の光源L2を消灯するステップS3。続いて、カメラ撮像処理部513によって基準平板40を撮像し、校正像における格子のx,y座標と画素との対応付けと画素毎の輝度値をデータとして保持するステップS4。次に、光源決定部512によって第2の光源L2を点灯し第1の光源L1を消灯するステップS5。続いて、カメラ撮像処理部513によって基準平板40を撮像し、校正像における格子のx,y座標と画素との対応付けと画素毎の輝度値をデータとして保持するステップS6。校正像における格子のx,y座標と画素との対応付けのために、第1の光源L1と第2の光源L2のいずれか一方のみで取得したデータを用いてもよいが、複数のデータを用いて平均処理することで精度を向上させることができる。次に、画素別輝度比算出部514によって、初期位置z=z0=0に設定した基準平板40の基準面一定濃度の均一像の部分を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度I1,I2から、第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で得られる画素毎の輝度比R12=I1/I2を算出するステップS7。続いて、輝度比高さ座標処理部515によって、算出された基準面における画素毎の輝度比R12=I1/I2を高さ座標に対応付けを行いステップS8、画素別輝度比三次元座標変換テーブル生成部516によって初期位置z=z0に設定した基準平板40の基準面における画素別輝度比三次元座標変換テーブルを生成してメモリ70に格納するステップS9。ステップS1~S9について、所定間隔z=z0z1z2,znの複数の基準面について繰り返し行い、複数の基準面における画素別輝度比三次元座標変換テーブルを生成してメモリ70に格納するステップS10,S11。このようにして、形状計測装置100は、物体の形状計測前の校正処理として、複数の基準面における画素別輝度比三次元座標変換テーブルを生成してメモリ70に格納しておく。形状計測処理図4は、本発明による第1実施形態の形状計測装置における制御ユニットの形状計測処理フローを示す図である。まず、基準面初期位置設定部521によって基準平板40を初期位置z=z0に設定するステップS21。物体は、初期位置z=z0=0に設定される基準平板40に載置されているものとする。ただし、基準平板40を用いずに物体の形状を計測する場合には、当該複数の基準面の範囲内z=z0~znの範囲内に物体が置かれる。次に、光源決定部522によって第1の光源L1を点灯し第2の光源L2を消灯するステップS22。続いて、カメラ撮像処理部523によって基準平板40に載置した物体を撮像し、画素毎の輝度値をデータとして保持するステップS23。次に、光源決定部522によって第2の光源L2を点灯し第1の光源L1を消灯するステップS24。続いて、カメラ撮像処理部523によって基準平板40に載置した物体を撮像し、画素毎の輝度値をデータとして保持するステップS25。次に、画素別輝度比算出部524によって、初期位置z=z0=0に設定した基準平板40に載置した物体を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度I1,I2から、第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で得られる画素毎の輝度比R12=I1/I2を算出するステップS26。続いて、画素別三次元座標決定処理部525によって、算出された第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で得られる輝度比R12の値から校正処理でメモリ70に予め保持した画素別輝度比三次元座標変換テーブルを参照してステップS27、当該物体の三次元形状を決定しステップS28、計測結果をメモリ70に格納し、表示制御部530と協働して物体の三次元座標をモニタ60に表示するステップS29。尚、複数回の物体の三次元座標の計測結果を平均処理した結果を表示したりするように構成することができる。このようにして、形状計測装置100は、従来よりも装置構成を小型化し、コストを低減させた構成で、物体の形状計測を行うことができるようになる。また、光源の位置誤差、対象物体の位置誤差、光源の輝度のばらつき、光源の輝度分布ムラ、カメラのレンズの収差、カメラのレンズの汚れなどの影響をキャンセルしながら物体の形状計測を非接触かつ高精度で行うことができる。次に、本発明による第2実施形態の形状計測装置について説明する。第2実施形態の形状計測装置は、第1実施形態とは相違して、基準平板を用いずに物体を計測する例である。<第2実施形態>装置構成図7は、本発明による第2実施形態の形状計測装置の概略図である。第1実施形態と同様な構成要素には同一の参照番号を付している。本実施形態の形状計測装置100は、物体の形状計測時にて基準平板を用いずに、複数の基準面40bの範囲内z=z0~znの範囲内に置かれる物体の三次元形状を計測する装置であり、カメラ10と、光源20,30第1の光源L1及び第2の光源L2と、制御ユニット50と、メモリ70とを備える。第2実施形態においても、第1実施形態の場合と同様に、物体の形状計測前の校正処理として、複数の基準面における画素別輝度比三次元座標変換テーブルを生成してメモリ70に格納しておく。物体の三次元形状の計測時には、複数の基準面40bの範囲内z=z0~znの範囲内にある物体形状を、第1実施形態の場合と同様に処理すればよく、すなわち、制御ユニット50は、形状計測処理時に、カメラ10によって第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で照射した物体を撮像して得られるそれぞれの画像信号の画素毎の輝度I1,I2から、第1の光源L1及び第2の光源L2の各々で得られる輝度比R12を算出し、該輝度比の値からメモリ70に予め保持した画素別輝度比三次元座標変換テーブルを参照して当該物体の三次元形状を決定する。したがって、第2実施形態では、図2で説明した制御ユニット50における機能部のうち、基準面初期位置設定部521が不要となる。第2実施形態によれば、物体計測時にて基準平板40を用いる必要がないため、例えば、人間の顔の三次元形状を計測したりする場合など、ハンディタイプの装置構成を実現することができるようになる。以下、計測対象の物体の形状計測について、輝度比を算出することで、複数の基準面における画素別輝度比三次元座標変換テーブルから物体の形状計測を行うことができる原理についてさらに詳細に説明する。本発明の形状計測装置100では、式17の計算について、物体の高さ座標zの値を見つけることのできるようにするために、画素別輝度比三次元座標変換テーブルによるx,y,z座標の全空間テーブル化法を用いる。zとR12の関係の各画素のテーブル化式17の具体例として数値を入れて計算をしてみることにする。図9より、式19で表される視線上のデータを見ている画素について、例えばy=0の場合を計算してみる。ここで、zCは視線とカメラ光軸との交点であり,xRは基準面がzCにあるときの基準面と視線の交点であり、zC=400mm、xR=10mmとする。2つの光源L1及びL2の位置xL1,yL1,zL1、xL2,yL2,zL2及び各光源自体の輝度比RS12を以下の値とする。xL1,yL1,zL1=30mm,0mm,200mmxL2,yL2,zL2=20mm,0mm,300mmRS12=IS1/IS2=0.5これらの値を式17に代入すると、R12とzの関係は式20となり、この関係をグラフにすると図10のようになる。このように図9のようなカメラ10の光軸上に第1の光源L1及び第2の光源L2がない光学系の場合でも、その光学系を物体に対して走査することなしに、図10に示すように、カメラ10の画素ごとに、zはR12の一価関数となり、R12の値が決まればzが一意に決まる。すなわち、図9のような光学系の場合でも、その光学系を物体に対して走査することなしに精度よく式17を解くために、予めR12とx,y,zの関係を各画素について画素別輝度比三次元座標変換テーブルとして求めておき、物体を撮影したときの画素の輝度比R12より画素別輝度比三次元座標変換テーブルを参照することでその画素が見ている点のx,y,z座標が求められる。したがって、全ての画素について物体を撮影したときの画素の輝度比R12を求めることで物体の三次元形状を求めることができる。尚、光源の輝度比RS12も各画素の関数とすることもでき、この値を含めて画素別輝度比三次元座標変換テーブルとして生成することもできる。次に、画素別輝度比三次元座標変換テーブルの生成手順の一例について説明する。1z方向に移動する基準面を用いたx,y座標とz座標の関係のテーブル化基準面の表面にx方向に平行で等間隔の格子及びy方向に平行で等間隔の格子を描くか、液晶ディスプレイなどを用いて表示させることで、x,y座標の目盛とすることができる。先ず、基準平板40をzの原点z=z0=0に設置した基準面を設定し、この画像をカメラ10で撮影し、撮影した格子像から画素が見ている格子の基準面上のx座標及びy座標を求め、画素とx,y座標の対応付けを行う。撮影した格子像からx座標及びy座標を求める際に、例えばフーリエ変換法或いは位相シフト法により座標を解析してもよい。次に、基準平板40を垂直方向に所定間隔Δzだけ動かした基準面を設定し、光源L1,L2のいずれか一方又は双方を点灯し、この画像をカメラ10で撮影し、撮影した格子像から所定間隔Δzだけ動かした基準面のz位置に対して画素が見ている格子の基準面上のx座標及びy座標を求め、画素とx,y座標の対応付けを行う。このようにして基準面のz座標を一定間隔Δzずつ増加させながら、各画素におけるzとx,yの関係をテーブルとして生成してメモリ70に記憶する。この動作を、zの計測したい範囲z0~znまで繰り返す。これにより、各画素におけるx,y座標とz座標の対応関係をテーブルとして生成することができる。2各画素の輝度比R12とz座標の関係のテーブル化次に、基準面の格子の表示から、基準面を均一な明るさの白色に変更する。基準平板40をzの原点z=z0=0に設置した基準面を設定し、光源L1,L2を順次点灯し、それぞれの画像を撮影する。そして各画素における画像の輝度比R12を求める。次に、基準平板40を垂直方向に一定間隔Δzだけ動かした基準面を設定し、再度、光源L1,L2を順次点灯し、それぞれの画像を撮影する。そして、各画素における画像の輝度比R12を求める。基準平板40を垂直方向に一定間隔Δzずつ動かしながらこの動作を繰り返し、各画素におけるz座標と輝度比R12の関係をテーブルとして生成してメモリ70に記憶する。上記1及び2で生成したテーブルを組み合わせることで、各画素で輝度比R12が求められると、x,y,z座標が求められる画素別輝度比三次元座標変換テーブルを生成することができる。この画素別輝度比三次元座標変換テーブルは一度作成すると、光学系の構成や配置を変えないかぎり、いつまでも使えることになる。また、画素別輝度比三次元座標変換テーブルの分解能を上げたい場合には、画素別輝度比三次元座標変換テーブルの各要素の近傍のデータを用いた補間により大きな要素数の画素別輝度比三次元座標変換テーブルを生成して分解能を向上させることができる。次に、画素別輝度比三次元座標変換テーブルを用いた形状計測の一例について説明する。基準平板40をzの原点z=z0=0に設置した基準面を設定し、物体を基準平板40に載置する。形状計測時には、2つの光源L1,L2を順次点灯し、それぞれの画像を撮影する。そして各画素における画像の輝度比R12を求める。この輝度比R12を画素別輝度比三次元座標変換テーブルと比較することにより、x,y,z座標が直ちに分かることになる。計算としては輝度比R12を求めるだけで物体の三次元座標を求めることができる。尚、この輝度比R12の算出も2つの光源L1,L2による輝度の値から輝度比を求めることができるテーブルを作成しておくのが処理速度の向上に好適である。物体の明るさ情報や色情報のマッピング本発明に係る計測方法では、撮影した画像の輝度I1及びI2がいわゆる写真画像であるので、その輝度値を得られた座標にそのままマッピングすれば、三次元CG画像データを生成することもできる。画素別輝度比三次元座標変換テーブルに基づく全空間テーブル化法による誤差のキャンセル画素別輝度比三次元座標変換テーブルに基づく全空間テーブル化法を用いると、画素別輝度比三次元座標変換テーブルの作成時の光学系と物体計測時の光学系が同じである場合、光学系の影響による誤差は基本的にキャンセルされる。具体的には、光源の位置誤差、対象物体の位置誤差、光源の輝度のばらつき、光源の輝度分布ムラ、カメラのレンズの収差、カメラのレンズの汚れなどはキャンセルされる。また、計測対象の物体の反射率色の違いも原理的に削除される。カメラの各画素における輝度のばらつきのキャンセルカメラの各画素における輝度の時間的ばらつきが無視できない場合、複数回、画像を撮影して平均処理を施し、この平均の輝度値を用いるのが好適である。また、物体には、2つの光源L1,L2からの光以外のいわゆる外光の影響を受けないように、暗室の中で計測を行うか、物体を含めた光学系を無反射布で覆われた暗箱の中に納めることが考えられるが、装置の可搬性を高めるために外光防止の黒色フードを設けるのが好適である。尚、2つの光源L1,L2の波長が異なると反射率が異なってくる影響を、上記の画素別輝度比三次元座標変換テーブルによる方法では取り除けないことから、ペアとなる2つの光源L1,L2の波長分布は略同一の波長分布とする略同一の波長分布とは、2つの光源L1,L2の波長分布の差によってカメラ10の撮像分解能として与える誤差がx,y,z座標の分解能以下となる波長分布を云うのが好適である。光源としては、点光源が望ましいが面光源或いは多数の点光源で構成してもよい。例えば、第1の光源L1や第2の光源L2について、それぞれx,y座標で異なる複数個の光源を第1の光源L1や第2の光源L2として構成したとしても上記の画素別輝度比三次元座標変換テーブルのようにテーブル化する為、計測上の問題が生じない。LEDチップを用いた光源は、小さな面積で、高出力であり、輝度のムラの影響が少ないことから、より好適である。また、LED光源によれば発光時間の調整が容易であり、高速に対応でき、カメラ10の撮像処理の同期も容易である。LED光源は、発光効率もよく省エネルギでもある。また、撮影にあたって輝度分解能を上げるために、第2の光源L2の発光輝度を第1の光源L1の発光輝度よりも高く設定しておき、サチレーションを起こさない範囲の最高輝度をもつ画像が得られるように第1の光源L1及び第2の光源L2の発光輝度やカメラ10の撮像パラメータを設定するのが好適である。このため、カメラ10の撮影時間を変えることや、複数のLEDを用いた光源とした場合にはその数を変えることや、LEDの印加電流を変えることなどの方法が考えられる。また、カメラ10の撮影時間は、物体に近い方の第1の光源L1で撮影した画像がサチレーションを起こさない範囲の最高輝度をもつように決めるとよい。"