CN103562675B - 确定测量物体表面上的3d坐标的光学测量方法和测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定测量物体表面（1s）的多个测量点的3D坐标的光学测量方法。为此，通过投影仪（3）以不同图案（2a）的图案序列来照射所述测量物体表面（1s），利用摄像机系统来记录被照射以所述图案序列的所述测量物体表面（1s）的图像序列，并且通过估计所述图像序列来确定所述测量点的3D坐标，具体来说，其中，在所记录的图像序列中的相应图像中确定针对所述测量物体表面（1s）上的相同测量点的连续亮度值。根据本发明，在此，测量所述投影仪（3）、所述摄像机系统和/或所述测量物体（1）的平移加速度和/或旋转加速度，并且根据所测量的加速度，调整对所述测量物体表面（1s）的照射和/或对所述图像序列的记录，具体来说，在所述测量处理期间，在时间上大致直接且现场反应性地调整。

Description

确定测量物体表面上的3D坐标的光学测量方法和测量系统
技术领域
本发明涉及用于确定测量物体表面的大量测量点的3D坐标的光学测量方法，并且涉及出于相同目的而设计的测量系统。
背景技术
具体来说，这种装置和方法被用于机械工程、汽车工程、陶瓷工业、制鞋工业、珠宝工业、牙科技术与人类医学(矫形术)以及另一些领域，并且例如在用于质量控制、逆向工程、快速原型、快速铣削或数字实体模型的测量和记录方面被采用。
对于生产工序期间的大致完整的质量控制，和对于原型的空间形状的数字化的不断增长的需求导致记录表面原型，甚至更频繁发生的测量任务。在这种情况下，该任务造成短时间确定要测量物体表面的各个点的坐标。
从现有技术已知的测量系统使用图像序列并且用于确定测量物体的3D坐标，其例如可以被设计为便携式、手持式和/或永久安装系统，在这种情况下，通常具有用于利用某个图案来照射该测量物体的图案投影仪，并由此有时还被称为图案投影3D扫描仪或轻型结构3D扫描仪。由作为测量系统的另一组件的摄像机系统来记录投影到测量物体表面上的图案。
在测量期间，投影仪这样利用不同图案(例如，具有不同宽度的平行光与暗条纹，具体来说，该条纹图案例如还可以旋转例如90°)按时间次序地照射。摄像机按照针对投影的已知视角来登记所投影的条纹图案。利用每一个摄像机来记录针对每一个投影图案的图像。由此，获得了针对所有摄像机的每一个像素的不同亮度值的时间序列。
然而，除条纹以外，在这种情况下，还可以投影其它合适图案，举例来说，如随机图案、伪码等。根据技术发展水平，适于这种情况的图案是本领域技术人员充分已知的。通过示例的方式，伪码使能更容易绝对对准物体点，但在投影非常精细的条纹时变得愈加困难。由此，为了这个目的，或者可以首先快速连续投影一个或更多个伪码，后面是精细条纹图案，不然就以连续记录投影按次序变得更精细的条纹图案，直到按测量物体表面上的测量点的分辨率实现希望精度为止。
接着，可以利用这一领域的技术人员已知的方法，借助于根据摄影测量和/或条纹投影的图像处理，根据所记录的图像序列来计算测量物体表面的3D坐标。例如，这种测量方法和测量系统在WO 2008/046663、DE 101 27 304 A1、DE 196 33 686 A1，或DE 10 2008036 710 A1中进行了描述。
该摄像机系统通常包括一个或更多个数字摄像机，其在按已知空间位置测量期间彼此相对地定位。为了确保摄像机的彼此相对的稳定位置，它们主要以已知空间定位和对准，按固定方式一起集成在公用壳体中，具体来说，这些摄像机按各个摄像机针对大部分的视野交叠的方式来对准。在这种情况下，通常使用两个或三个摄像机。这里，投影仪可以永久地连接至摄像机系统(在这种情况下，使用分离摄像机，而且，这些摄像机中的仅仅部分摄像机存在于摄像机系统中)，或者也可以与摄像机系统完全分离地定位。
在一般情况下，就是说，在投影仪与摄像机系统相对的相对定位和对准彼此相对地固定并由此不是预先已经了解的情况下，该表面的希望三维坐标按两个步骤来计算。在第一步骤中，投影仪的坐标因而确定如下。摄像机图像中的图像坐标相对于指定物体点是已知的。投影仪对应于反转摄像机(reversed camera)。已经根据针对每一个摄像机像素的图像序列测量的亮度值序列可以被用于计算条纹的编号。在最简单的情况下，这经由将条纹的编号标记为投影仪的离散坐标的二进制码(例如，格雷码(Gray code))来完成。可以利用所谓的相移方法来实现更高的精度，因为其可以确定非离散坐标。其可以被用作格雷码的补充，或者用作绝对测量外差法。
一旦按这种方式确定了投影仪位置，或者假定所述位置已经预先相对于摄像机系统是已知的，就可以如下确定测量物体表面上的测量点的3D坐标，例如，利用正截面(forward section)方法。投影仪中的条纹编号对应于摄像机中的图像坐标。该条目编号指定空间中的光平面，该图像坐标指定光束。假定已知摄像机和投影仪位置，可以计算该平面和直线的交点。这是物体点在传感器的坐标系统中的希望三维坐标。所有图像射束的几何位置必须精确地了解。这些射束的精确计算利用根据摄影测量了解的正截面来执行。
为了在用于计算3D坐标的这种测量方法中实现更高的精度，可以通过失真修正来调整导致图像失真的真实透镜系统的非理想特性，和/或可以执行成像特性的精度校准。在这种情况下，投影仪和摄像机的所有成像特性都可以在本领域技术人员已知的校准过程(例如，一系列校准图像)期间测量，据此，可以创建用于描述这些成像特性的数学模型(例如，指定成像特性的参数利用摄影测量方法(具体来说，束调节计算)根据该系列校准图像来确定)。
总之，已经证明，对于图案投影方法或轻型结构3D扫描仪的情况来说，必须利用一系列光图案来照射物体，以便能够借助于(三角测量(正截面))来唯一地确定测量区域中的测量点的深度。由此，为了确保有关测量结果的足够高的精确程度，大多数情况是需要伴随利用恰当的不同图案投影(就是说，利用恰当的一系列图案)照射测量物体的多个图像(就是说，一系列图像)。对于根据目前发展水平已知的手持式系统的情况来说(举例来说，如WO2008/046663中描述的测量装置)，该照射序列在此必须快速进行，使得在记录该系列图像期间操作员的移动不会导致测量错误。对于由摄像机记录的相应投影的像素来说，可能必须令人满意地彼此对准。由此，该图像序列必须比操作员造成的图案移位或图像移位更快。因为投影仪的可发射光学能量受到了可用光学源和辐射保护计算的限制，所以这导致限制了摄像机系统中的可检测能力，并由此，导致限制了针对弱反射测量物体表面的测量。而且，该投影仪具有有限投影速度(帧速率)。这种投影仪的通常最大帧速率例如大约为60Hz。
通过示例的方式，对于涉及投影一系列图案并且利用摄像机系统记录相应图案的图像序列的测量处理来说，常规测量装置需要大约200ms的测量时段(作为一示例：假定每图像20ms至40ms的曝光时间，记录8至10个图像的序列例如可以导致每测量位置160ms与400ms之间的总记录时间或测量时段)。
由此，当在具有足够稳定性和/或具有足够高把持的位置和对准的测量处理(在测量位置)期间，摄像机排布结构、投影仪(和/或，若合适的话，集成了摄像机排布结构和投影仪的测量头)以及测量物体未彼此相对地保持时，可能会造成妨碍、复杂化甚或阻扰估计，或者至少负面地影响可实现精度的各种不希望的结果。
不同原因可以成为针对摄像机排布结构的、投影仪的(和/或，若合适的话，集成了摄像机排布结构和投影仪的测量头)或者测量物体的不足稳定性的问题。
首先，测量环境中的振动可以(例如，假设在集成于生产线中的生产台处执行测量)被传送至测量物体的把持方，或者也可以传送至把持测量头的机器人手臂，并由此导致干扰振动。从而，需要针对振动阻尼的复杂化措施，或者需要针对特定测量设施去除，但这极大地复杂化了生成过程(因为测量物体必须从生产线去除，接着传送到针对其恰当设置的测量设施中)。
对于手持式系统，不能足够稳定地把持的主要原因是，具体来说，人类用户的手的自然抖动。
一方面，可能提到图像序列中的各个记录图像的运动模糊和/或模糊度，作为可能因用于彼此相对地保持摄像机排布结构、投影仪以及测量物体的位置和对准的不足能力而造成的负面结果。
然而，另一方面，还可能出现的是，该图像序列中的各个图像针对它们与测量物体相对的相应距离位置和方向而彼此相符(就是说，一图像序列中的各个图像的记录位置和方向的波动)，结果是，各个图像中的像素与测量物体表面上的相同测量点的相应指配完全落空，或者仅可以通过巨大的高计算支出并且并入来自测量物体表面的同一区域的大量图像的信息才能实现(就是说，对于该各个图像来说，可能需要通过非常昂贵的随后计算而空间地相关，因此，每图像序列的过量图像部分地记录到此为止，以防止该结果，它们的主要目的仅仅是反向计算各个图像的记录位置和方向的彼此相对的空间参照)。
为了扩展测量物体上的测量范围(例如，对物体的整体进行测量)，通常需要一个接一个的多个测量(从摄像机与测量物体相对的各个测量位置和各个视角)，各个测量的结果随后被彼此缝合(stitched)。这例如可以通过以下步骤来实现：选择在针对相应测量处理的每一种情况下要交叠的获取区域，并且将各个交叠用于针对多个测量处理所获取的3D坐标进行恰当组合(就是说，点云)(就是说，相同或相似分布可以在针对各个测量处理确定的点云中标识，并且该点云可以因此连接)。
然而，这种组合处理通常在计算上极其密集，而且即使利用最高处理器性能的可用性，仍需要不会被低估并且不便利的高度支出的时间和能量。例如，当例如利用机器人手臂把持并引导测量头时，由此可以通过借助于相应机器人手臂位置获取针对各个测量的记录位置和方向并且将用于组合的这些用作先前信息(例如，作为边界条件)，来实现针对该组合处理所需的计算开支方面的缩减。
这种情况下的缺点是相对较低的精确度，可以借助于机器人手臂位置以该精确度来确定测量位置，然而，需要存在这种机器人手臂。由此，用于组合多个测量处理的处理结果所需的计算功率对于手持式测量系统来说，不能以这种方式缩减。
使用大致相干光辐射用于图案照射的目前发展水平的系统的另一些缺点是，因按不希望方式出现在图案序列的相应图案中的散斑场而造成的测量不精确或测量点间隙。
申请号为10166672.5的欧洲专利申请在这一点上描述了图案投影方法，或者设置在投影仪处、摄像机系统处和/或测量物体处的轻型结构3D扫描仪，用于在记录图像序列期间测量投影仪的、摄像机系统的和/或测量物体的平移加速度和旋转加速度的惯性传感器。接着，借助于IMU测量的这些测量加速度在根据所记录图像序列计算确定3D坐标时被加以考虑，以使在记录图像序列期间出现的移动(其例如可以因集成了摄像机排布结构和投影仪的测量头缺乏稳定性而造成)可以针对3D坐标的确定而在计算上进行补偿。
发明内容
从上述目前发展水平的缺点出发，本发明所基于的技术目的由此是，提供一种使用图像序列和测量系统来确定测量物体表面上的3D坐标的改进光学测量方法，具体来说，其可以缩减或消除上述缺点中的一个或更多个。
在这种情况下，本发明的更具体目的是，在测量处理期间(就是说，在投影图案序列和记录图像序列期间)，即使对于根据目前发展水平已知的、不能足够把持投影仪的、摄像机系统的和/或测量物体的位置(例如，由于不希望的振荡、振动或不稳定把持的情况的缘故)的测量系统来说，也使能更精确确定3D坐标。具体来说，一方面，在此的目标是，能够缩减确定3D坐标方面的、要归于图像序列的各个图像中的模糊度和/或运动模糊的误差或不精确，另一方面，该目标是，还能够缩减或消除一图像序列的图像当中的记录位置和方向中的、要归于在不稳定性情况下出现的波动的误差。
另一具体目的(具体来说，在使用手持式测量系统时)是在执行测量时简化对用户的指导，具体来说，该目标是，缩减疏忽地从测量中完全省略该表面的要测量子区域的风险，或多余地记录这种子区域的许多冗余图像的风险。
这些目的通过实现总的方面的特征化特征来实现。按另选或有利方式开发本发明的特征要根据相关方面来收集。
本发明涉及一种用于确定测量物体表面的大量测量点的3D坐标的光学测量方法.
为此，通过投影仪利用不同图案的图案序列来照射所述测量物体表面，利用摄像机系统来记录用所述图案序列照射的所述测量物体表面的图像序列，并且通过估计所述图像序列，具体来说，针对所记录的图像序列的相应图像的所述测量物体表面的相同测量点而确定的一序列亮度值，来确定所述测量点的3D坐标。
根据本发明，测量所述投影仪的、所述摄像机系统的和/或所述测量物体的平移加速度和/或旋转加速度，并且对所述测量物体表面的照射和/或对所述图像序列的记录反应性地调整，具体来说，根据所测量的加速度数，以时间为单位在所述测量处理期间大致立刻且现场地调整。
由此，根据本发明的基本构思，具体利用IMU(惯性测量单元)来测量在所述测量期间出现的所述投影仪的、所述摄像机系统的和/或所述测量物体的移动(具体来说，不希望地出现和/或不可避免的轻微移动)，并且被用于对当前测量处理施加立刻的直接影响。就是说，针对确定所述测量系统的组件的移动(例如因用户手的自然抖动而造成)的反应在时间上直接且现场进行，并且当前运行的测量处理按这样的方式立刻调整，即，针对该测量结果的移动的影响尽可能轻微把持，而且在这种情况下，其仍可以最优化有关有效行为的测量处理。从时间方面立刻且现场执行的针对测量移动的反应在这种情况下，要被理解成，意指移动的检测与运行的测量处理的调整的活动实现之间的任何时间延迟大致仅通过计算电子估计单元所需的时间来确定，以导出对应测量处理参数调整。
下面，对根据所获取的加速度，现场调整当前运行的测量处理的测量处理参数(其和/或其类型)至什么程度，和怎样可以具体或按该方式测量/获取所述加速度的一些实施例进行更详细说明。
根据本发明一个具体方面，在这种情况下，所述投影仪的加速度、所述摄像机系统的加速度和/或所述测量物体的加速度可以按全部六个自由度来测量，并且至少在所述图像序列的各个图像的曝光时间期间，具体来说，在照射所述测量物体表面和记录所述图像序列或多个图像序列的整个处理期间，对加速度的测量可以按特定测量速率连续执行，具体来说，以大约1Hz与2000Hz之间的特定测量速率，特别是大约50Hz与2000Hz之间的特测量速率来执行。
根据本发明另一方面，根据在借助于所测量的加速度在所述照射期间导出的所述投影仪的、所述摄像机系统的和/或所述测量物体的当前动态水平，可以就到导出相应当前动态水平的时间大致立刻反应性地来调整所述图案序列，具体来说，其中
·所述图案序列的要连续投影的不同图案的次序具体按这样的方式来调整，即，所述图案序列中的具有相对较低精细程度的那些图案假设是以相对较高的当前动态水平来投影的，而所述图案序列中的具有相对较高精细程度的那些图案假设是以相对较低的当前动态水平来投影的，和/或
·针对要投影的所述各个图案来调整亮度(就是说，为照射所述投影仪而发射的光辐射的光强度)，和/或
·调整要投影的所述各个图案的投影时段(例如，在当前猛烈移动的情况下[当前高动态水平]，使下一图案的投影中断)，和/或
·调整要投影的所述各个图案的投影时刻，和/或
·调整要投影的所述各个图案的精细程度和/或构造，和/或
·以这样的方式来调整所述图案序列的各个图案，即，在投影所述图案期间，由此生成在所述测量物体表面(1s)上的照射结构保持在所述测量物体表面(1s)上的稳定位置，至少在为获取以该图案照射的所述测量物体表面(1s)而提供的所述图像序列的图像的曝光时间期间，和/或
·调整要投影的所述各个图案的区域覆盖范围和/或尺寸，
→“区域覆盖范围”在这种情况下被理解为：投影的密度，以使例如，假定一高动态水平，投影具有低密度而具有高光强度的图案→由此，可以实现短投影和曝光时段，而仍然满足眼防护规定)；
→“尺寸”在这种情况下被理解为：被一图案的边界包围的区域[例如，利用较小发散角投影，或者例如，仅一半实际图案简单投影(一简单情况，例如，通过局部遮蔽隔膜)]
和/或
·调整用于对要投影的所述各个图案进行照射的光学辐射的波长。
根据本发明的另一方面，根据借助于所测量的加速度在所述加速度期间导出的所述投影仪的、所述摄像机系统的和/或所述测量物体的当前动态水平，可以就到导出相应当前动态水平的时间大致立刻反应性地来调整所述图案序列，具体来说，其中
·调整要记录的所述各个图像的相应粒化程度，和/或
·调整要记录的所述各个图像的相应曝光时间，和/或
·调整要记录的所述各个图像的记录时刻，和/或
·调整要记录的所述各个图像的相应获取区域，和/或
·调整要记录的所述各个图像的相应孔径宽度。
总之，因此，投影的图案和/或图像参数可以动态地适应所述测量物体，尤其是当所述测量物体的空间位置粗略地了解并且所述测量物体的(希望)CAD模型被输入到所述测量系统中时。首先可以借助于第一测量结果而粗略地执行所述测量物体相对于所述测量系统的位置的确定。接着，可以实时计算所述测量图案，以使在所述测量期间实现在所述测量之前确定的位置处的希望分辨率。所需测量图案也可以在所述测量期间计算并且存储在所述测量系统中。该过程可以最小化所述测量系统中需要的计算功率。
根据本发明的另一方面，根据所测量的加速度，特别是根据所述投影仪的、所述摄像机系统的和/或所述测量物体的、根据所述加速度导出的当前位置和取向(并且，具体来说，根据所述测量物体表面的至少粗略了解的或者先前至少粗略确定的3D坐标，还可以导出当前测量进展和/或测量处理调整参数。所述参数接着可以被投影到所述测量物体表面上，以引导用户并且最优化所述测量处理，例如被投影为所述测量进展和/或测量处理调整参数的下列信息：
·所述投影仪和/或所述摄像机系统要在进一步的测量处理期间对准的测量方向，和/或
·在进一步的所述测量处理期间，所述投影仪和/或所述摄像机系统要采用的测量位置，和/或
·所述投影仪和/或所述摄像机系统在不变的测量方向和测量位置要尽可能稳定保持的保持时段，和/或
·所述投影仪的、所述摄像机系统的和/或所述测量物体的、借助于所测量的加速度导出的当前动态水平，特别是其被指定当前是否保持预定动态水平上限。
总之，因此，借助于IMU测量加速度导出的位置和取向值可以被用于确定各个测量之间的相对空间参照(利用相对高的测量速率，举例来说，如50Hz与2000Hz之间的测量速率)，并且使能缝合按全部六个自由度的测量。借助于这些位置值，所述投影仪可以被用于(在可见光谱区)在测量期间或测量之间，在所述测量物体上投影要被提供给用户的附加信息(“引导”)。在这种情况下借助于IMU位置值实时计算要投影的信息在物体表面上的位置。
通过示例的方式，可以基于当前对准，在测量物体区域上指示所述测量系统不能记录任何测量值。这例如可以因所述测量物体表面的不利反射特性而发生。根据目前发展水平，必须处理这种表面。这可以通过粗糙化或者通过撒布粉末来执行。这些措施导致空间上更宽泛的反向散射，由此，导致与投影和检测角有关的测量结果的、和所述测量物体表面相对的低相关性。粉末具有未独特限定的厚度，由此会削弱测量结果的精度，或者干扰进一步的处理。
为了在不需要这种帮助的情况下完整地获取物体表面，必须从不同的角度来记录物体，并且记录必须彼此缝合。为此，根据本发明，可以借助于投影的附加信息，按最优化方式引导用户。除了显示不能够测量的表面区域以外，很可能的是，可以按照箭头或类似方向信号(“引导”)投影与测量物体的时间优化扫描相对的移动方向。
例如：
-针对用户的附加信息可以在测量之间投影，和/或
-针对用户的附加信息可以叠加在所投影图案上。
该附加信息在这种情况下，可以与所述测量图案在频谱上分离，或者还可以被包括在所投影测量图案中。
所投影附加信息中的一些预先假定测量物体的CAD模型及其与所述投影仪相对的位置。在这种情况下，例如可以根据第一测量粗略地确定(例如，借助于物体上的可测量参照标记或者根据CAD模型与第一测量之间的“匹配”至少粗略地获取的测量)所述测量物体的位置。
在这种情况下，位置和取向的确定不仅准许用户引导和有关仍必需测量哪里和从哪个视角测量，而且准许最优化测量操作(路径优化)。
本发明的另一主题是(通过利用前述发明方法类推来获得本发明教导的核心思想)一种用于确定测量物体表面的大量测量点的3D坐标的光学测量系统，该光学测量系统包括：
·投影仪，该投影仪用于利用由不同光学图案构成的图案序列来照射所述测量物体表面，
·摄像机系统，该摄像机系统用于记录利用所述图案序列照射的所述测量物体表面的图像序列，以及
·估计单元，该估计单元用于根据所述图像序列，具体来说，通过确定所记录的图像序列中的相应图像中的所述测量物体表面的相同测量点的一序列亮度值，来确定所述测量点的3D坐标。
根据本发明，在所述投影仪上、所述摄像机系统上和/或所述测量物体上设置惯性传感器，以便测量所述投影仪的、所述摄像机系统的和/或所述测量物体的平移加速度和/或旋转加速度。另外，通过利用上述发明方法类推，所述估计单元现在被设计成实现所述测量物体表面的、由所述投影仪生成的所述照射的调整和/或所述图像序列的、由所述摄像机系统执行的所述记录的调整，具体来说，在所述测量处理期间就时间而言大致立刻且现场地、根据所测量的加速度而反应性地执行的调整。
上面已经开发本发明方法和/或已经通过示例更详细描述的特征在此类推地同样可以应用至本发明光学测量系统，并由此可以类推地使用，以便开发本发明光学测量系统，或者更详细地进行指定。
附图说明
下面，借助于在附图中示意性地表示的特定示例性实施方式，仅仅通过实施例的方式，对本发明方法和发明测量系统进行更详细描述，并且还描述了本发明的进一步优点。具体来说：
图1示出了根据本发明的、用于确定3D坐标的光学测量系统，手持式测量头中集成了惯性测量单元(IMU)；
图2示出了具有手持式测量头的本发明光学测量系统，该手持式测量头具有IMU、投影仪以及三个摄像机，车门作为在3D坐标确定期间用图案照射的测量物体；
图3至5示出了具有手持式测量头的本发明光学测量系统，该手持式测量头具有IMU、投影仪以及摄像机，存在用于与投影仪(和/或摄像机)的致动机构，借助于该致动机构，投影方向和/或位置(或记录方向和/或位置)可以根据由IMU测量的加速度而相对于测量头壳体调整，以使测量头的不希望的相对较小移动可以在投影仪处(或者在摄像机处)最终加以补偿；
图6示出了本发明光学测量系统，投影(就是说，所发射图案)本身按尽管测量头在测量物体表面上移动也生成具有固定且稳定位置的不变图案的这种方式现场调整；
图7和8示出了具有手持式测量头的本发明光学测量系统，当前测量进展和/或测量处理调整参数根据惯性测量传感器的输出而导出，并且所述参数被投影到测量物体表面上，以便引导用户并且最优化测量处理；
图9至11示出了针对运行的测量处理的图案序列和/或图像序列的活动实时调整的实施例，所述实施例是集成有投影仪和摄像机系统的测量头的、借助于由IMU测量的加速度导出的当前动态水平的函数；以及
图12示出了在生产线上应用的本发明光学测量系统，借助于所测量加速度，反应于对利用本发明测量系统的测量起作用的、由相邻生产台传送的振动，并且，执行运行的测量处理的活动现场调整。
具体实施方式
根据本发明，图1所示用于确定测量物体表面1s的大量测量点的3D坐标的光学测量系统7具有投影仪3、摄像机系统4、估计单元6以及集成在惯性测量单元(IMU)中的惯性传感器5a。
投影仪3在这种情况下被设计用于利用由不同光学图案2a构成的图案序列来照射测量物体表面1s。例如，图案投影仪3可以按类似幻灯片投影仪的原理的方式来构造。然而，还可以使用其它投影技术来生成光图案2a，例如，可编程LCD投影仪、投影仪中的具有不同格栅结构的可替换玻璃支承体、电可切换格栅和机械可位移装置的组合，不然就是基于玻璃支承体投影各个格栅。
摄像机系统4被设计成记录以图案序列照射的测量物体表面1s的图像序列，并且可以具有至少一个摄像机，但具体地说，两个、三个或四个摄像机4a、4b、4c，其例如可以利用固定且已知的彼此相对的定位和取向来设置，并且具体来说，被设计成按大致同时的方式记录各个图像。
如本领域技术人员已知的，出于成像的目的，可以使用具有采用图像矩阵形式的、使图像信息可用于进一步处理的电子图像传感器(例如，CCD或CMOS传感器)的摄像机4a、4b、4c。在这种情况下，可以使用单色摄像机和彩色摄像机两者。
估计单元6被设计成，根据图像序列，具体来说通过针对所记录的图像序列的相应图像中的测量物体表面1s的相同测量点确定一序列亮度值，来确定测量点的3D坐标。
根据该示范实施方式，投影仪3和摄像机系统4按固定且已知的彼此相对的定位和取向，物理地容纳在测量系统7的公共测量头8中，具体来说，测量头8被设计成手持式的和/或装配在机器臂上。
根据本发明，估计单元6被设计成实现，由投影仪(3)生成的对测量物体表面1s的照射的调整和/或图像序列的、由摄像机系统4执行的记录的调整，具体来说，在测量处理期间就时间而言大致立刻且现场地、根据所测量的加速度反应性地执行的调整。
具体来说，在这种情况下，估计单元6被设计成按这样的方式来控制投影仪3和/或摄像机系统4，即，由投影仪3生成的对测量物体表面1s的照射和/或由摄像机系统4执行的对图像序列的记录可以根据在测量处理期间借助于所测量的投影仪3的和/或摄像机系统4的加速度导出的当前动态水平来现场调整。
在这种情况下，惯性测量单元的惯性传感器5a具体来说可以基于以MEMS为基础的组件并且组合，并且按这样的方式集成在IMU中，即，所述IMU被设计成具体来说，利用大约1Hz与2000Hz之间的测量速率，特别是50Hz与2000Hz之间的测量速率，按全部六个自由度，来测量加速度。
具体来说，对于如上已经描述的要设计和配置的所示光学测量系统7来说，由此可以自动地并且在估计单元6的预编程序控制下，执行本发明的光学测量方法。
本发明的光学测量系统7的、图2所示的示范实施方式具有手持式测量头8，该测量头包括：IMU(具有惯性传感器5a)、投影仪3以及三个摄像机4a、4b、4c(例如，集成在具有手柄的手持式壳体中，并由此被设计为轻型结构3D手持扫描仪)，作为测量物体1的车门在3D坐标确定期间，借助于具有图案2a(作为一图像序列的一部分)的投影仪3来照射。
摄像机系统4的这三个摄像机4a、4b、4c(其在此作为示例以固定且已知的彼此相对的定位和取向来设置)被设计成记录以图案序列照射的车门表面的图像序列。摄像机4a、4b、4c在这种情况下可以被设计成大致同时记录各个图像。
另外，惯性测量单元(具有惯性传感器5a)再次被集成在测量头8中，作为其结果，可以根据连续测量的加速度(或者由其导出的当前相对位置)来执行当前测量处理的创造性现场调整(具体来说，图案投影或者有关要投影的用户引导信息项)。
图3至5例示了测量系统7的、具有用于投影仪3和/或摄像机4a-4c的致动机构(具有各个致动器部件)的测量头8(在这种情况下，或者完全用于投影仪和相应摄像机，或者至少用于它们的光学装置)，以使投影仪3的投影方向和/或投影源位置(和/或摄像机观察方向和/或摄像机位置)按补偿壳体移动(例如，由于振动或手抖导致不稳定把持而造成的移动)的这种方式，大致实时地根据借助于壳体的IMU 5a测量的加速度，而相对于壳体被调整，并由此，在每一种情况下，投影到测量物体表面上的图案2a至少在图像序列的各个图像的曝光时间期间，大致保持稳定(就是说，在测量物体表面上的固定位置)。
作为针对具有致动机构的选项(图3和4所示)的备选，图6通过示例的方式示出了测量系统7的测量头8，在该情况下，投影本身的现场调整(就是说，在图案序列的各个图案的投影期间出现)是根据借助于IMU 5a测量的加速度按这样的方式来执行的，即尽管测量头移动，呈现在测量物体表面上的图案(就是说，投影到测量物体表面上的图案)仍保持在测量物体表面上的稳定位置(至少在图像序列的每一个各个图像期间的曝光时间内)。
然而，对于根据图6的变型实施方式的情况来说，在此必须(另外与根据图5的情况相比)考虑该投影不需要在投影仪3的整个可能投影孔径角中来执行的事实，因为否则的话，就是说，在测量头的更猛烈移动(例如由于手抖导致不稳定把持而造成)的情况下，最终投影到测量物体表面上的图案不能保持在边缘区域。
对于根据图7和8的变型实施方式的情况来说，
-根据借助于IMU 5a测量的加速度，具体来说，作为测量系统7的测量头8的、由其导出的当前位置和取向，
-并且具体地说，另外根据测量物体表面1s的至少粗略了解的或者先前至少粗略确定的3D坐标，
来导出当前测量进展和/或测量处理调整参数9，
并且出于用户引导和最优化测量处理的目的将所述参数投影到测量物体表面1s上。
如图7中作为示例所示，在这种情况下，例如可以作为测量进展和/或测量处理调整参数9，在测量物体表面1s上投影与以下内容有关的信息
-投影仪和/或摄像机系统(和/或测量头8)要在进一步测量处理期间对准的测量方向，和/或
-在进一步测量处理期间，投影仪和/或摄像机系统(和/或测量头8)要采用的测量位置。
如图8中作为示例所示，还可以将诸如测量进展和/或测量处理调整参数9此类的进一步信息投影到测量物体表面上，其例如涉及测量头8要在不变的测量方向和位置要尽可能稳定把持的时刻。
另选的是，还可以设置为测量进展和/或测量处理设置参数信息，该信息例如涉及
-投影仪和/或摄像机系统(和/或测量头)在不变的测量方向和测量位置要尽可能稳定把持的把持时段，和/或
-投影仪的、摄像机系统的(和/或测量头的)和/或测量物体的、借助于所测量的加速度导出的当前动态水平(特别是其还能够指定当前是否维持了预定动态水平上限)。
图9至11作为示例例示了图案序列的和/或图像序列的调整的具体发明方面，取决于集成了投影仪和摄像机系统的测量头的、借助于由IMU 5a测量的加速度在照射期间导出的当前动态水平(如本领域技术人员所理解的，其必须共同地并且伴随图像序列的对应调整频繁地调整图案序列，以便获得希望的效果)。
图案序列和/或图像序列的调整在这种情况下，是根据本发明针对相应动态水平的导出，就时间而言大致立刻反应性地执行的。
如可以在图9和10看出，例如可以调整图案序列的、要连续投影的不同图案的次序，具体来说，按这样的方式来调整，即该图案序列中的具有相对较低精细程度(参见图10)的那些图案假设以相对较高的当前动态水平来投影，而该图案序列中的具有相对较高精细程度(参见图9)的那些图案假设以相对较低的当前动态水平来投影。
而且，根据当前动态水平，可以(另外或另选地)采取有关图案序列的下列措施，就时间而言大致立刻反应性地这样做以导出相应当前动态水平：
-调整要投影的各个图案的亮度，和/或
-调整要投影的各个图案的投影时段，和/或
-调整要投影的各个图案的投影时刻，和/或
-调整要投影的各个图案的精细程度和/或构造，和/或
-按这样的方式调整图案序列的各个图案，即，在投影所述图案期间，由此生成在测量物体表面上的照射结构保持在测量物体表面上的稳定位置，-至少在为获取以该图案照射的测量物体表面(1s)而提供的图像序列的图像的曝光时间期间，(如已经结合图6所述)，和/或
-调整要投影的各个图案的区域覆盖范围和/或尺寸，和/或
-调整用于照射要投影的各个图案的光学辐射的波长。
伴随用于调整图案序列的措施(很大程度上要彼此组合采取的相应相互对应的措施对应本领域技术人员来说是显然的，并由此在这里不需要详细解释)，不然独立于针对图案序列进行的调整，有关调整图像序列的下列措施例如同样可以针对导出相应当前动态水平，就时间而言大致立刻反应性地采取：
-调整要记录的各个图像的相应粒化程度，和/或
-调整要记录的各个图像的相应曝光时间，和/或
-调整要记录的各个图像的记录时刻，和/或
-调整要记录的各个图像的相应获取区域，和/或
-调整要记录的各个图像的相应孔径宽度。
完全出于进一步例示该原理的目的，图11示出了针对集成了投影仪和摄像机的手持式测量头的、借助于加速度(由IMU测量的)连续导出的当前动态水平的特定例，该当前动态水平在该图中针对时间进行了标绘。根据相应当前动态水平，这种情况下，存在照射测量物体表面的和记录图像序列的直接调整，其是即刻的(就是说，大致实时进行)。
根据该当前动态水平，例如，现场调整一图案序列的要投影的图案的次序，并且作为示例，假定当前较低动态水平，指配了较短投影和成像时段的那些图案是“优选的”并接着被投影。假定当前较高动态水平，图案序列的、需要更长成像时段(在摄像机部分上)并且例如具有高精细度的那些图案接着被投影到测量物体表面上。因而，换句话说，投影图案序列和记录图像序列的次序的实时调整可以按这样的方式来执行，即，假定当前较低动态水平，投影该图案序列的需要较长曝光时间来成像的那些图案，反之亦然。
而且，还可选的是，可以固定动态水平上限，在该情况下(在超过所述限制的程度)，临时暂停投影图案序列的进一步的图案和/或记录图像序列的进一步的图像。
只要测量头执行相对较猛烈的移动，并且由此，当前具有较高动态水平(并且超过该固定动态水平上限)，就可以使下一个图案投影和成像中断。
由此可以防止、或者至少减少因没有足够稳定把持测量头而造成的测量差错。
图12示出了在生产线上使用的本发明光学测量系统7，存在由对借助于本发明测量系统的测量有影响的相邻生产台传送的振动。
根据本发明，光学测量系统7现在具有设置在测量物体1上的IMU(具有惯性传感器5b)。除了测量物体1上的IMU(具惯性传感器5b)以外，对于IMU(具有惯性传感器5a)来说，还可以依次集成在测量头8本身(其在此具有两个摄像机，完全作为示例)中。根据本发明，由此，如上详细描述的，在此可以针对在测量期间，既在测量头8的部分上又在测量物体1的部分上出现的移动现场反应(并且该移动例如受从测量环境传送到机器臂上的振动并且受测量头8的不稳定性的影响)，并且对当前进行的测量处理采取反应性调整(大致实时地)。
如上已经按各个点说明的，结合根据12的实施方式变型例，在当前进行的测量处理期间，尤其还可以例如立即采取下列措施，针对在测量头8的部分上并且还在测量物体1的部分上测量出的加速度再次反应性地进行这些措施：
·调整图案序列的要连续投影的不同图案的次序(例如，按这样的方式来调整，即，图案序列中的具有相对较低精细程度的那些图案假设以相对较高的当前动态水平来投影，而图案序列中的具有相对较高精细程度的那些图案假设以相对较低的当前动态水平来投影)，和/或
·调整要投影的各个图案的投影时段，和/或
·调整(选择)要投影的各个图案的投影时刻，和/或
·调整要投影的各个图案的亮度和/或精细程度和/或构造，和/或
·按这样的方式来调整图案序列的各个图案，即，在投影所述图案期间，由此生成在测量物体表面上的照射结构保持在测量物体表面上的稳定位置，-至少在为获取以该图案照射的测量物体表面而提供的图像序列的图像的曝光时间期间，和/或
·调整要投影的各个图案在测量物体表面上的区域覆盖范围和/或尺寸，和/或
·调整用于对要投影的各个图案进行照射的光学辐射的波长。
很明显，这些例示图仅是可能示例性实施方式的示意性表述。各种方法同样可以彼此组合和与目前发展水平的方法相组合。

Claims (48)

1.一种用于确定测量物体表面的大量测量点的3D坐标的光学测量方法，
该光学测量方法具有以下步骤：
·利用投影仪以不同图案的图案序列来照射所述测量物体表面，
·利用摄像机系统来记录被照射以所述图案序列的测量物体表面的图像序列，以及
·通过估计所述图像序列来确定所述测量点的3D坐标，
其特征在于，
测量
·所述投影仪、
·所述摄像机系统和/或
·所述测量物体的平移加速度和/或旋转加速度，
并且根据所测量的加速度反应性地调整对所述测量物体表面的照射和/或对所述图像序列的记录。
2.根据权利要求1所述的光学测量方法，其特征在于，
在全部六个自由度上测量所述投影仪、所述摄像机系统和/或所述测量物体的加速度，并且至少在所述图像序列的各个图像的曝光时间期间，以特定测量速率来连续执行所述加速度的测量。
3.根据权利要求2所述的光学测量方法，其特征在于，
所述加速度的所述测量在照射所述测量物体表面和记录所述图像序列或多个图像序列的整个处理期间执行。
4.根据权利要求1所述的光学测量方法，
其特征在于，
通过估计所述图像序列来确定所述测量点的3D坐标包括：确定在所记录的图像序列的各个图像中确定的所述测量物体表面的相同测量点的一系列亮度值。
5.根据权利要求1所述的光学测量方法，
其特征在于，
在测量处理期间在时间上大致直接地且现场地反应性地调整对所述测量物体表 面的照射和/或对所述图像序列的记录。
6.根据权利要求1或2所述的光学测量方法，
其特征在于，
以1Hz到2000Hz之间的特定测量速率连续执行所述加速度的测量。
7.根据权利要求1或2所述的光学测量方法，
其特征在于，
以50Hz到2000Hz之间的特定测量速率连续执行所述加速度的测量。
8.根据权利要求1或2所述的光学测量方法，
其特征在于，
根据借助于所测量的加速度在所述照射期间得到的所述投影仪、所述摄像机系统和/或所述测量物体的当前动态水平，在时间上大致直接地对得到各个当前动态水平做出反应地来调整所述图案序列。
9.根据权利要求8所述的光学测量方法，
其特征在于，
·对所述图案序列的要连续投影的不同图案的次序进行调整，和/或
·对要投影的各个图案的亮度进行调整，和/或
·对要投影的各个图案的投影时段进行调整，和/或
·对要投影的各个图案的投影时刻进行调整，和/或
·对要投影的各个图案的精细程度和/或构造进行调整，和/或
·以这种方式对所述图案序列的各个图案进行调整，即，在投影所述图案期间，使得由此在所述测量物体表面上产生的照射结构保持在所述测量物体表面上的稳定位置，至少在为获取以该图案照射的所述测量物体表面而提供的所述图像序列的图像的曝光时间期间，和/或
·对要投影的各个图案在所述测量物体表面上的区域覆盖范围和/或尺寸进行调整，和/或
·对用于照射要投影的各个图案的光学辐射的波长进行调整。
10.根据权利要求9所述的光学测量方法，
其特征在于，
以这样的方式对所述图案序列的要连续投影的不同图案的次序进行调整，即，使 得所述图案序列中的具有相对较低精细程度的那些图案以相对较高的当前动态水平来投影，且所述图案序列中的具有相对较高精细程度的那些图案以相对较低的当前动态水平来投影。
11.根据权利要求1或2所述的光学测量方法，
其特征在于，
根据借助于所测量的加速度在照射期间得到的所述投影仪、所述摄像机系统和/或所述测量物体的当前动态水平，在时间上大致直接地对得到各个当前动态水平做出反应地来调整所述图案序列。
12.根据权利要求11所述的光学测量方法，
其特征在于，
·对要记录的各个图像的相应粒化程度进行调整，和/或
·对要记录的各个图像的相应曝光时间进行调整，和/或
·对要记录的各个图像的记录时刻进行调整，和/或
·对要记录的各个图像的相应获取区域进行调整，和/或
·对要记录的各个图像的相应孔径宽度进行调整。
13.根据权利要求1或2所述的光学测量方法，
其特征在于，
·所述投影仪具有壳体，
·测量所述壳体的旋转加速度和平移加速度，以及
·大致实时地并且根据所测量的所述壳体的加速度，按照以下方式相对于所述壳体来调整所述投影仪的投影方向和/或投影源位置，即，使得所述壳体的移动得到补偿，并由此使得至少在每一种情况下记录所述图像序列的各个图像期间，所述投影仪的所述投影方向和/或所述投影源位置大致保持恒定。
14.根据权利要求13所述的光学测量方法，
其特征在于，
所述投影仪具有使所述投影仪和所述摄像机系统共同成为一体的测量头壳体。
15.根据权利要求13所述的光学测量方法，
其特征在于，
使得因振动或手抖而导致不稳定把持所造成的移动得到补偿。
16.根据权利要求1或2所述的光学测量方法，
其特征在于，
·具有至少一个摄像机的所述摄像机系统具有壳体，
·测量所述壳体的旋转加速度和平移加速度，以及
·大致实时地并且根据所测量的所述壳体的加速度，按照以下方式相对于所述壳体来调整所述摄像机系统的所述至少一个摄像机的获取方向和/或记录位置，即，使得所述壳体的移动得到补偿，并由此使得至少在每一种情况下记录所述图像序列的各个图像期间，所述摄像机系统的所述至少一个摄像机的所述获取方向和/或所述记录位置大致保持恒定。
17.根据权利要求16所述的光学测量方法，
其特征在于，
所述摄像机系统具有使所述投影仪和所述摄像机系统共同成为一体的测量头壳体。
18.根据权利要求16所述的光学测量方法，
其特征在于，
使得因振动或手抖而导致的不稳定把持所造成的移动得到补偿。
19.根据权利要求1或2所述的光学测量方法，
其特征在于，
·根据所测量的加速度，得到当前测量进展和/或测量处理调整参数，并且将所述参数投影到所述测量物体表面上，以引导用户并且最优化所述测量处理。
20.根据权利要求19所述的光学测量方法，
其特征在于，
另外根据至少粗略了解的或者先前至少粗略确定的所述测量物体表面的3D坐标，得到当前测量进展和/或测量处理调整参数，并且将所述参数投影到所述测量物体表面上，以引导所述用户并且最优化所述测量处理。
21.根据权利要求19所述的光学测量方法，
其特征在于，
根据从所述加速度得到的所述投影仪、所述摄像机系统和/或所述测量物体的当前位置和取向，得到当前测量进展和/或测量处理调整参数，并且将所述参数投影到 所述测量物体表面上，以引导所述用户并且最优化所述测量处理。
22.根据权利要求19所述的光学测量方法，
其特征在于，与
·所述投影仪和/或所述摄像机系统在进一步的测量处理期间要对准的测量方向，和/或
·所述投影仪和/或所述摄像机系统在进一步的测量处理期间要采用的测量位置，和/或
·所述投影仪和/或所述摄像机系统要尽可能稳定保持在不变的测量方向和测量位置下的保持时段，和/或
·借助于所测量的加速度而得到的所述投影仪、所述摄像机系统和/或所述测量物体的当前动态水平，
有关的信息被投影为所述测量进展和/或测量处理调整参数。
23.根据权利要求20所述的光学测量方法，
其特征在于，与
·所述投影仪和/或所述摄像机系统在进一步的测量处理期间要对准的测量方向，和/或
·所述投影仪和/或所述摄像机系统在进一步的测量处理期间要采用的测量位置，和/或
·所述投影仪和/或所述摄像机系统要尽可能稳定保持在不变的测量方向和测量位置下的保持时段，和/或
·借助于所测量的加速度而得到的所述投影仪、所述摄像机系统和/或所述测量物体的当前动态水平，
有关的信息被投影为所述测量进展和/或测量处理调整参数。
24.根据权利要求21所述的光学测量方法，
其特征在于，与
·所述投影仪和/或所述摄像机系统在进一步的测量处理期间要对准的测量方向，和/或
·所述投影仪和/或所述摄像机系统在进一步的测量处理期间要采用的测量位置，和/或
·所述投影仪和/或所述摄像机系统要尽可能稳定保持在不变的测量方向和测量位置下的保持时段，和/或
·借助于所测量的加速度而得到的所述投影仪、所述摄像机系统和/或所述测量物体的当前动态水平，
有关的信息被投影为所述测量进展和/或测量处理调整参数。
25.根据权利要求1或2所述的光学测量方法，
其特征在于，
·所述测量点的3D坐标是利用三角测量原理，并且利用在所述图像序列的相应图像中获取的对所述图案序列的图案的了解，根据所记录的图像序列以摄影测量方式确定的，
和/或
·彼此相对已知的位置是根据并且借助于彼此相对已知的对准来照射和记录的。
26.根据权利要求1或2所述的光学测量方法，
其特征在于，
所述测量物体表面被作为所述图案序列的不同图案的
·不同精细程度的条纹图案，
·伪码，和/或
·随机图案
连续照射。
27.根据权利要求26所述的光学测量方法，
其特征在于，
在每一种情况下，所述照射是以10ms到300ms之间的投影时段，利用各个图案连续执行的，而对所述图像序列的记录是以10ms到300ms之间的每图像曝光时间来执行的。
28.一种用于确定测量物体表面的大量测量点的3D坐标的光学测量系统，该光学测量系统包括：
·投影仪，其用于以不同光学图案的图案序列来照射所述测量物体表面，
·摄像机系统，其用于记录被照射以所述图案序列的所述测量物体表面的图像序列，以及
·估计单元，其用于通过所述图像序列，来确定所述测量点的3D坐标，
其特征在于，
·在所述投影仪上，
·在摄像机系统上，和/或
·在所述测量物体上
设置有惯性传感器，以测量所述投影仪、所述摄像机系统和/或所述测量物体的平移加速度和/或旋转加速度，
并且，所述估计单元被设计成，对所述投影仪生成的对所述测量物体表面的照射和/或所述摄像机系统执行的对所述图像序列的记录进行调整，该调整是根据所测量的加速度反应性地执行的。
29.根据权利要求28所述的光学测量系统，
其特征在于，
所述估计单元通过确定所记录的图像序列的各个图像中的所述测量物体表面的相同测量点的一系列亮度值，来确定所述测量点的3D坐标 。
30.根据权利要求28所述的光学测量系统，
其特征在于，
所述估计单元被设计成，在所述测量处理期间在时间上大致直接且现场地对所述投影仪生成的对所述测量物体表面的照射和/或所述摄像机系统执行的对所述图像序列的记录进行调整，该调整是根据所测量的加速度反应性地执行的。
31.根据权利要求30所述的光学测量系统，
其特征在于，
·所述估计单元被设计成以这样的方式来控制所述投影仪和/或所述摄像机系统，即，使得能够根据借助于所测量的加速度在所述测量处理期间导出的所述投影仪和/或所述摄像机系统的当前动态水平，来现场调整由所述投影仪生成的对所述测量物体表面的照射和/或由所述摄像机系统执行的对所述图像序列的记录，
和/或
·所述惯性传感器被组合并一体化在惯性测量单元中，使得所述惯性测量单元被设计成，在全部六个自由度上测量所述加速度。
32.根据权利要求31所述的光学测量系统，
其特征在于，
所述惯性测量单元被设计成，以1Hz到2000Hz之间的测量速率在全部六个自由度上测量所述加速度。
33.根据权利要求31所述的光学测量系统，
其特征在于，
所述惯性测量单元被设计成，以50Hz到2000Hz之间的测量速率在全部六个自由度上测量所述加速度。
34.根据权利要求28或30所述的光学测量系统，
其特征在于，
·所述投影仪具有壳体，
·所述惯性传感器被设置在所述壳体上，由此被设计成测量所述壳体的旋转加速度和平移加速度，以及
·存在投影仪致动机构，以相对于所述壳体改变所述投影仪的投影方向和/或投影源位置，该投影仪致动机构能够由所述估计单元来驱动，使得大致实时地并且根据所测量的所述壳体的加速度，按照以下方式相对于所述壳体来调整所述投影仪的投影方向和/或投影源位置，即，使得所述壳体的移动得到补偿，并由此使得至少在每一种情况下记录所述图像序列的各个图像期间，所述投影仪的所述投影方向和/或所述投影源位置大致保持恒定。
35.根据权利要求34所述的光学测量系统，
其特征在于，
所述投影仪和所述摄像机系统按照既固定又已知的彼此相对的定位和取向，物理地容纳在公共测量头中，并且所述测量头具有使所述投影仪和所述摄像机系统共同成为一体的测量头壳体。
36.根据权利要求34所述的光学测量系统，
其特征在于，
存在由基于MEMS的致动器组件或压电致动器部件构成的投影仪致动机构，以相对于所述壳体改变所述投影仪的投影方向和/或投影源位置。
37.根据权利要求34所述的光学测量系统，
其特征在于，
使得因振动或手抖而导致的不稳定把持所造成的移动得到补偿。
38.根据权利要求28或30所述的光学测量系统，
其特征在于，
·具有至少一个摄像机的所述摄像机系统具有壳体，
·所述惯性传感器被设置在所述壳体上，由此被设计成测量所述壳体的旋转加速度和平移加速度，以及
·存在摄像机致动机构，以相对于所述壳体改变所述摄像机系统的所述至少一个摄像机的获取方向和/或记录位置，该摄像机致动机构能够由所述估计单元来驱动，使得大致实时地并且根据所测量的所述壳体的加速度，按照以下方式相对于所述壳体来调整所述摄像机系统的所述至少一个摄像机的获取方向和/或记录位置，即，使得所述壳体的移动得到补偿，并由此使得至少在每一种情况下记录所述图像序列的各个图像期间，所述摄像机系统的所述至少一个摄像机的所述获取方向和/或所述记录位置大致保持恒定。
39.根据权利要求38所述的光学测量系统，
其特征在于，
所述投影仪和所述摄像机系统按照既固定又已知的彼此相对的定位和取向，物理地容纳在公共测量头中，并且所述测量头具有使所述投影仪和所述摄像机系统共同成为一体的测量头壳体。
40.根据权利要求38所述的光学测量系统，
其特征在于，
存在由基于MEMS的致动器组件或压电致动器部件构成的摄像机致动机构，以相对于所述壳体改变所述摄像机系统的所述至少一个摄像机的获取方向和/或记录位置。
41.根据权利要求38所述的光学测量系统，
其特征在于，
使得因振动或手抖而导致的不稳定把持所造成的移动得到补偿。
42.根据权利要求28或30所述的光学测量系统，
其特征在于，
·所述估计单元被设计成，根据所测量的加速度来得到当前测量进展和/或测量 处理调整参数，
并且在于，
·所述投影仪被设计并配置为，并且能够由所述估计单元来驱动，使得针对所得到的当前测量进展和/或测量处理调整参数的信息被投影到所述测量物体表面上，以引导用户并且最优化所述测量处理。
43.根据权利要求42所述的光学测量系统，
其特征在于，
所述估计单元被设计成，根据从所测量的加速度得到的所述投影仪、所述摄像机系统和/或所述测量物体的当前位置和取向来得到当前测量进展和/或测量处理调整参数。
44.根据权利要求42所述的光学测量系统，
其特征在于，
所述估计单元被设计成，另外根据至少粗略了解的或者先前至少粗略确定的所述测量物体表面的3D坐标来得到当前测量进展和/或测量处理调整参数。
45.根据权利要求42所述的光学测量系统，
其特征在于，
与
o所述投影仪和/或所述摄像机系统在进一步的测量处理期间要对准的测量方向，和/或
o所述投影仪和/或所述摄像机系统在进一步的测量处理期间要采用的测量位置，和/或
o所述投影仪和/或所述摄像机系统要尽可能稳定保持在不变的测量方向和测量位置下的保持时段，和/或
o借助于所测量的加速度而得到的所述投影仪、所述摄像机系统和/或所述测量物体的当前动态水平，特别是该当前动态水平指定了当前是否维持预定动态水平上限，
有关的信息被投影为所述测量进展和/或测量处理调整参数。
46.根据权利要求28或30所述的光学测量系统，
其特征在于，
所述系统被设计并且设置成执行权利要求1或2所述的光学测量方法。
47.根据权利要求46所述的光学测量系统，
其特征在于，
所述系统被设计并且设置成在所述估计单元的自动控制下执行权利要求1或2所述的光学测量方法。
48.根据权利要求31所述的光学测量系统，
其特征在于，
所述惯性测量单元是基于以MEMS为基础的部件。
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