CN107735646B - 形状测定装置以及形状测定方法 - Google Patents

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Abstract

即使在输送时发生高度方向的平行移动、绕长度方向轴的旋转以及绕宽度方向轴的旋转这三个干扰中的任一个的情况下，也更准确地测定被测定刚体的表面高度。本发明所涉及的形状测定装置利用形状测定用光切线、第一校正用光切线以及第二校正用光切线，其中，该形状测定用光切线是沿被测定刚体的宽度方向延伸的光切线，用于计算被测定刚体的表面形状，该第一校正用光切线与被测定刚体的长度方向平行且与形状测定用光切线交叉，用于对作用于被测定刚体的干扰的影响进行校正，该第二校正用光切线与被测定刚体的长度方向平行，且与形状测定用光切线交叉，且存在于被测定刚体的与第一校正用光切线不同的宽度方向位置。基于两种校正用光切线来估计形状测定用光切线与校正用光切线的交点处的干扰的大小，对根据形状测定用光切线得到的形状数据进行校正。

Description

形状测定装置以及形状测定方法
技术领域
本发明涉及一种形状测定装置以及形状测定方法。
背景技术
作为钢铁半成品的板坯(slab)、利用所述板坯制造的厚板等在其制造过程中在由多个辊构成的制造线上被输送。此时，为了测定这些板坯或厚板等刚体的表面高度，利用所谓的光切法进行形状测定。然而，在板坯或厚板之类的刚体在制造线上被输送时，存在以下问题：因刚体的上下移动、旋转(下面称为“干扰”。)引起的表面高度的变动会叠加于所测定的表面高度，无法测定真正的表面高度。
为了应对上述问题，在下面的专利文献1所示的技术中，提出了以下内容：除了在被测定刚体的宽度方向上形成的原本的用于形状测定的光切线以外，还在相对于该光切线倾斜的方向(彼此不平行的方向)上形成另外的光切线。在所述技术中，分别对不同的长度方向位置、不同的宽度方向位置的多个点，各实施两次测定，该测定是本应具有相同的表面高度的被测定刚体的同一点的测定。之后，通过优化计算来推导出使上述多个点的表面高度一致得最好的干扰(上下移动、旋转)的大小，从测定结果去除干扰的影响。
专利文献1：日本特开2013-221799号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在上述专利文献1所示的技术中，当在各测定点的表面高度测定中测定误差大时，优化计算有时没有正确地收敛。另外，上述专利文献1所示的技术存在以下问题：在有可能作为干扰而存在的上下移动(高度方向的平行移动)、绕长度方向轴的旋转、绕宽度方向轴的旋转这三个同时存在的情况下，在测定结果中叠加有误差。
因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，本发明的目的在于提供一种即使在输送时发生高度方向的平行移动、绕长度方向轴的旋转以及绕宽度方向轴的旋转这三个干扰中的任一个的情况下也能够更准确地测定被测定刚体的表面高度的形状测定装置以及形状测定方法。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，根据本发明的某个观点，提供一种形状测定装置，利用多道线状激光的多个光切线来测定被测定刚体的形状，所述多道线状激光是从沿着该被测定刚体的长度方向相对于该被测定刚体进行相对移动的多个线状激光光源照射到所述被测定刚体的表面的激光，所述形状测定装置具备：摄像装置，其对沿着长度方向相对移动的所述被测定刚体的表面照射三道所述线状激光，并且以规定的长度方向间隔对三道所述线状激光的来自所述被测定刚体的表面的反射光进行拍摄；以及运算处理装置，其对通过所述摄像装置拍摄到的与所述光切线有关的摄像图像实施图像处理，来计算所述被测定刚体的表面形状，其中，所述摄像装置具有：第一线状激光光源，其射出用于计算所述被测定刚体的表面形状的形状测定用光切线，该形状测定用光切线是沿所述被测定刚体的宽度方向延伸的所述光切线；第二线状激光光源，其射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第一校正用光切线，该第一校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉；第三线状激光光源，其射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第二校正用光切线，该第二校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉，且存在于所述被测定刚体的与所述第一校正用光切线不同的宽度方向位置；第一摄像机，其在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述形状测定用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述形状测定用光切线的摄像图像；以及第二摄像机，其在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述校正用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述校正用光切线的摄像图像，所述运算处理装置具有：形状数据计算部，其基于由所述第一摄像机生成的各时刻的所述形状测定用光切线的摄像图像，来计算表现出所述被测定刚体的表面的三维形状、且叠加有因所述干扰引起的测定误差的形状数据；干扰估计部，其使用所述第一校正用光切线的摄像图像来对该第一校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施高度变化值获取处理，并且，使用所述第二校正用光切线的摄像图像来对该第二校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施所述高度变化值获取处理，其中，该高度变化值获取处理是根据在不同的两个时刻针对所述被测定刚体的同一位置获取到的与所述被测定刚体的表面高度有关的高度测定值来获取该位置处的因所述干扰引起的高度变化值的处理，所述干扰估计部利用根据所述第一校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值以及根据所述第二校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值，来估计所述形状数据中叠加的因所述干扰引起的高度变动量；以及校正部，其通过从所述形状数据减去所述高度变动量，来对因所述干扰引起的测定误差进行校正。
优选的是，所述干扰估计部对所述第一校正用光切线上的多个点处的因所述干扰引起的高度变化值进行直线近似，来估计该直线与所述形状测定用光切线的交点处的因所述干扰引起的高度变化值，所述干扰估计部对所述第二校正用光切线上的多个点处的因所述干扰引起的高度变化值进行直线近似，来估计该直线与所述形状测定用光切线的交点处的因所述干扰引起的高度变化值，所述干扰估计部利用将两个所述交点处的因所述干扰引起的高度变化值连接的直线，来估计所述高度变动量。
优选的是，所述第一摄像机和所述第二摄像机在与规定的长度方向间隔对应的各时刻进行拍摄，来分别生成N张(N为2以上的整数。)摄像图像，所述干扰估计部假设第一张摄像图像中未产生所述干扰，来计算所述高度变动量。
优选的是，对所述第一摄像机和所述第二摄像机的拍摄定时进行控制，使得所述第二摄像机在彼此相邻的拍摄时刻拍摄到的摄像图像中存在共同照射区域，该共同照射区域是所述被测定刚体的被共同地照射所述校正用光切线的部分，所述干扰估计部针对所述第一校正用光切线和所述第二校正用光切线各自的与所述共同照射区域相当的所述多个点，计算因所述干扰引起的高度变化值。
优选的是，所述干扰估计部使用根据所述第二摄像机的第i+1张(i＝1，2，…，N-1)摄像图像得到的包含所述高度变化值的表观的表面高度以及根据所述第二摄像机的第i张摄像图像得到的、去除该摄像图像的所述共同照射区域中的所述高度变化值后的表面高度，来计算所述第i+1张摄像图像中的所述高度变化值以及去除该高度变化值后的表面高度。
优选的是，所述干扰估计部以所述第二摄像机的第一张摄像图像为基准，来计算所述第二摄像机的第i张(i＝2，…，N)摄像图像中的所述高度变化值。
优选的是，所述第一线状激光光源、所述第二线状激光光源以及所述第三线状激光光源被配设成各个光源的光轴与由所述被测定刚体的长度方向及宽度方向规定的平面垂直。
优选的是，所述第一摄像机的光轴与所述第一线状激光光源的光轴所成的角、所述第二摄像机的视线与所述第二线状激光光源的光轴所成的角以及所述第二摄像机的视线与所述第三线状激光光源的光轴所成的角相互独立地为30度以上且60度以下。
另外，为了解决上述问题，根据本发明的另一观点，提供一种形状测定方法，利用多道线状激光的多个光切线来测定被测定刚体的形状，所述多道线状激光是从沿着该被测定刚体的长度方向相对于该被测定刚体进行相对移动的多个线状激光光源照射到所述被测定刚体的表面的激光，所述形状测定方法包括以下步骤：摄像步骤，从摄像装置对沿着长度方向相对移动的所述被测定刚体的表面照射三道所述光切线，以规定的长度方向间隔对三道所述光切线的来自所述被测定刚体的表面的反射光进行拍摄，其中，所述摄像装置具有第一线状激光光源、第二线状激光光源、第三线状激光光源、第一摄像机以及第二摄像机，所述第一线状激光光源射出用于计算所述被测定刚体的表面形状的形状测定用光切线，该形状测定用光切线是沿所述被测定刚体的宽度方向延伸的所述光切线，所述第二线状激光光源射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第一校正用光切线，该第一校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉，所述第三线状激光光源射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第二校正用光切线，该第二校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉，且存在于所述被测定刚体的与所述第一校正用光切线不同的宽度方向位置，所述第一摄像机在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述形状测定用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述形状测定用光切线的摄像图像，所述第二摄像机在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述校正用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述校正用光切线的摄像图像；形状数据计算步骤，基于由所述第一摄像机生成的各时刻的所述形状测定用光切线的摄像图像，来计算表现出所述被测定刚体的表面的三维形状、且叠加有因所述干扰引起的测定误差的形状数据；干扰估计步骤，使用所述第一校正用光切线的摄像图像来对该第一校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施高度变化值获取处理，并且，使用所述第二校正用光切线的摄像图像来对该第二校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施所述高度变化值获取处理，其中，该高度变化值获取处理是根据在不同的两个时刻针对所述被测定刚体的同一位置获取到的与所述被测定刚体的表面高度有关的高度测定值来获取该位置处的因所述干扰引起的高度变化值的处理，利用根据所述第一校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值以及根据所述第二校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值，来估计所述形状数据中叠加的因所述干扰引起的高度变动量；以及校正步骤，通过从所述形状数据减去所述高度变动量，来对因所述干扰引起的测定误差进行校正。
优选的是，在所述干扰估计步骤中，对所述第一校正用光切线上的多个点处的因所述干扰引起的高度变化值进行直线近似，由此估计该直线与所述形状测定用光切线的交点处的因所述干扰引起的高度变化值，对所述第二校正用光切线上的多个点处的因所述干扰引起的高度变化值进行直线近似，由此估计该直线与所述形状测定用光切线的交点处的因所述干扰引起的高度变化值，利用将两个所述交点处的因所述干扰引起的高度变化值连接的直线，来估计所述高度变动量。
优选的是，所述第一摄像机和所述第二摄像机在与规定的长度方向间隔对应的各时刻进行拍摄，来分别生成N张(N为2以上的整数。)摄像图像，在所述干扰估计步骤中，假设第一张摄像图像中未产生所述干扰，来计算所述高度变动量。
优选的是，对所述第一摄像机和所述第二摄像机的拍摄定时进行控制，使得所述第二摄像机在彼此相邻的拍摄时刻拍摄到的摄像图像中存在共同照射区域，该共同照射区域是所述被测定刚体的被共同地照射所述校正用光切线的部分，在所述干扰估计步骤中，针对所述第一校正用光切线和所述第二校正用光切线各自的与所述共同照射区域相当的所述多个点，计算因所述干扰引起的高度变化值。
优选的是，在所述干扰估计步骤中，使用根据所述第二摄像机的第i+1张(i＝1，2，…，N-1)摄像图像得到的包含所述高度变化值的表观的表面高度以及根据所述第二摄像机的第i张摄像图像得到的、去除该摄像图像的所述共同照射区域中的所述高度变化值后的表面高度，来计算所述第i+1张摄像图像中的所述高度变化值以及去除该高度变化值后的表面高度。
优选的是，在所述干扰估计步骤中，以所述第二摄像机的第一张摄像图像为基准，来计算所述第二摄像机的第i张(i＝2，…，N)摄像图像中的所述高度变化值。
优选的是，所述第一线状激光光源、所述第二线状激光光源以及所述第三线状激光光源被配设成各个光源的光轴与由所述被测定刚体的长度方向及宽度方向规定的平面垂直。
优选的是，所述第一摄像机的光轴与所述第一线状激光光源的光轴所成的角、所述第二摄像机的视线与所述第二线状激光光源的光轴所成的角以及所述第二摄像机的视线与所述第三线状激光光源的光轴所成的角相互独立地为30度以上且60度以下。
发明的效果
如以上所说明的那样，根据本发明，即使在输送时发生高度方向的平行移动、绕长度方向轴的旋转以及绕宽度方向轴的旋转这三个干扰中的任一个的情况下，也能够更准确地测定被测定刚体的表面高度。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的形状测定装置的结构的说明图。
图2是示意性地表示该实施方式所涉及的形状测定装置所具备的摄像装置的结构的说明图。
图3是示意性地表示该实施方式所涉及的摄像装置的结构的说明图。
图4是示意性地表示该实施方式所涉及的摄像装置的结构的说明图。
图5是示意性地表示该实施方式所涉及的摄像装置的结构的说明图。
图6是示意性地表示该实施方式所涉及的摄像装置的结构的说明图。
图7是示意性地表示该实施方式所涉及的摄像装置的结构的说明图。
图8是用于说明可能在被测定刚体中产生的干扰的示意图。
图9是用于说明可能在被测定刚体中产生的干扰的示意图。
图10是用于说明可能在被测定刚体中产生的干扰的示意图。
图11是用于说明可能在被测定刚体中产生的干扰的示意图。
图12是表示该实施方式所涉及的形状测定装置所具备的运算处理装置的图像处理部的结构的一例的框图。
图13是用于说明该实施方式所涉及的干扰估计部所实施的干扰估计处理的说明图。
图14是用于说明该实施方式所涉及的干扰估计部所实施的干扰估计处理的说明图。
图15是用于说明该实施方式所涉及的干扰估计部所实施的干扰估计处理的说明图。
图16是表示该实施方式所涉及的图像处理部所具备的干扰估计部的结构的一例的框图。
图17是用于说明该实施方式所涉及的干扰估计部所实施的干扰估计处理的说明图。
图18是用于说明该实施方式所涉及的干扰估计部所实施的干扰估计处理的说明图。
图19是用于说明该实施方式所涉及的干扰估计部所实施的干扰估计处理的说明图。
图20是用于说明该实施方式所涉及的干扰估计部所实施的干扰估计处理的说明图。
图21是用于说明该实施方式所涉及的干扰估计部所实施的干扰估计处理的说明图。
图22是用于说明该实施方式所涉及的干扰估计部所实施的干扰估计处理的说明图。
图23是用于说明该实施方式所涉及的干扰估计部所实施的干扰估计处理的说明图。
图24是用于说明该实施方式所涉及的形状数据计算部所实施的形状数据计算处理的说明图。
图25是用于说明该实施方式所涉及的校正处理部所实施的校正处理的说明图。
图26是用于说明该实施方式所涉及的校正处理部所实施的校正处理的说明图。
图27是示意性地表示该实施方式所涉及的摄像装置的变形例的说明图。
图28是示意性地表示该实施方式所涉及的摄像装置的变形例的说明图。
图29A是表示该实施方式所涉及的形状测定方法的流程的一例的流程图。
图29B是表示该实施方式所涉及的形状测定方法的流程的一例的流程图。
图30是表示实施方式所涉及的运算处理装置的硬件结构的一例的框图。
图31A是用于说明实验例1的说明图。
图31B是用于说明实施例1的说明图。
图31C是表示实验例1的结果的曲线图。
图31D是表示实验例1的结果的曲线图。
图32A是用于说明实验例2的说明图。
图32B是用于说明实施例2的说明图。
图32C是表示实验例2的结果的曲线图。
图32D是表示实验例2的结果的曲线图。
图33A是用于说明实验例3的说明图。
图33B是用于说明实施例3的说明图。
图33C是表示实验例3的结果的曲线图。
图33D是表示实验例3的结果的曲线图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的优选的实施方式。此外，在本说明书和附图中，对具有实质相同的功能结构的构成要素附加相同的附图标记，由此省略重复说明。
(关于形状测定装置的整体结构)
下面，首先参照图1来说明本发明的实施方式所涉及的形状测定装置10的整体结构。图1是示意性地表示本实施方式所涉及的形状测定装置的结构的说明图。
本实施方式所涉及的形状测定装置10是如下的装置：利用从沿着被测定刚体的长度方向相对于该被测定刚体进行相对移动的多个线状激光光源照射到被测定刚体的表面的多道线状激光的多个光切线，通过所谓的光切法来测定被测定刚体的形状。下面，列举被测定刚体在制造线上被输送的情况为例来进行说明。
另外，在下面的说明中，如图1所示，使用对配设有形状测定装置10的空间设定的空间坐标系。此外，为了便于说明，将被测定刚体S的宽度方向设为(空间坐标系中的)C轴方向，将被测定刚体S的长度方向即输送方向设为L轴方向，将被测定刚体S的高度方向设为Z轴方向。
在此，设在本实施方式中所关注的被测定刚体S为能够视作在进行如下面说明那样的形状测定处理时其形状、体积不发生变化的物体。因而，例如，能够将钢铁产业中的作为半成品的板坯或厚板等作为本实施方式中的被测定刚体S来处理。另外，不仅是钢铁产业中的板坯或厚板，例如能够将钛、铜、铝等之类的铁以外的各种金属、陶瓷、复合材料的板坯或厚板等也作为本实施方式中的被测定刚体S来处理。
如图1所示，本实施方式所涉及的形状测定装置10具备：摄像装置100，其对被测定刚体S的表面照射多道线状激光，并且对被测定刚体S的表面处的线状激光的反射光进行拍摄；以及运算处理装置200，其对由摄像装置100拍摄到的图像实施规定的图像处理，来计算被测定刚体S的三维形状(即，L轴-C轴平面的各位置处的表面高度)。
摄像装置100是如下的装置：对被测定刚体S的表面照射三道线状激光，并且对被测定刚体S的表面在与规定的长度方向间隔对应的各时刻沿着长度方向依次进行拍摄，将作为拍摄的结果而得到的摄像图像(光切图像)输出到后述的运算处理装置200。通过后述的运算处理装置200来控制摄像装置100的线状激光对被测定刚体S的照射定时、摄像装置100对被测定刚体S的表面的拍摄定时等。所述摄像装置100基于从PLG(Pulse LogicGenerator：脉冲型速度检测器)输出的PLG信号等，每当被测定刚体S移动规定距离(例如，1mm等)时就进行一次摄像处理，该PLG设置于例如伴随被测定刚体S相对于摄像装置100的长度方向位置的变化来对被测定刚体S的输送进行控制的驱动机构等。
另外，运算处理装置200是如下的装置：对由摄像装置100生成的各时刻的光切图像进行如下面说明那样的图像处理，由此计算被测定刚体S的三维形状。
下面，参照附图来详细说明这些摄像装置100和运算处理装置200。
<关于摄像装置>
接着，参照图2～图7来详细说明本实施方式所涉及的形状测定装置10所具备的摄像装置100。图2～图7是示意性地表示本实施方式所涉及的摄像装置的结构的说明图。
如图2中示意性地表示的那样，本实施方式所涉及的摄像装置100主要具备分别射出线状激光的三台线状激光光源101a、101b、101c(下面，也统称为“线状激光光源101”。)以及两台面阵摄像机111、113。在此，线状激光光源101a是第一线状激光光源的一例，线状激光光源101b是第二线状激光光源的一例，线状激光光源101c是第三线状激光光源的一例。另外，面阵摄像机111是第一摄像机的一例，面阵摄像机113是第二摄像机的一例。
此外，在图2以后的图中，列举了摄像装置100具有两台面阵摄像机的情况为例来进行说明，但是本实施方式所涉及的摄像装置100所具备的面阵摄像机的台数不限定于所述例子。另外，摄像装置100具备三台面阵摄像机的情况在后面叙述。
线状激光光源101是对作为测定对象物的被测定刚体(下面也仅称为“刚体”。)S的表面照射线状的激光(线状激光)的装置。本实施方式所涉及的线状激光光源101只要是能够对刚体S的表面照射线状激光的光源就能够利用任意的光源，但是能够使用激光光源和棒形透镜等各种透镜来构成线状激光光源101。
作为激光光源，例如能够使用连续地进行激光振荡的CW(Continuous Wave：连续波)激光光源。优选的是，激光光源所振荡出的激光的波长例如是属于400nm～800nm左右的可见光带的波长。所述激光光源基于从后述的运算处理装置200送出的振荡定时控制信号来进行激光的振荡。
此外，作为激光光源，即使在使用进行脉冲状的激光振荡的脉冲激光光源的情况下，也能够通过使脉冲激光的振荡定时与面阵摄像机111、113的拍摄定时同步来与CW激光光源同样地处理。
棒形透镜是使从激光光源射出的激光朝向刚体S的表面扩展为扇状的面的透镜。由此，从激光光源射出的激光变为线状激光，照射到刚体S的表面。另外，从后述的运算处理装置200中的图像处理的观点出发，优选的是，以使利用棒形透镜得到的扇状的面与Z轴平行的方式设置激光光源。此外，在本实施方式所涉及的线状激光光源101中，只要是能够使激光扩展为扇状的透镜即可，也能够利用圆筒形透镜、鲍威尔棱镜等除棒形透镜以外的透镜。
在被照射线状激光的刚体S的表面，形成线状的明亮的部位(在图2等中，表示为黑线。)。在本实施方式所涉及的摄像装置100中，使用了三台线状激光光源101a、101b、101c，因此形成三个明亮的部位。将这些线状的明亮的部位称为光切线。刚体S的表面处的光切线的反射光传播至面阵摄像机，在设置于面阵摄像机的摄像元件中成像，被面阵摄像机所拍摄。
在下面的说明中，将利用线状激光光源101a得到的光切线称为光切线La，将利用线状激光光源101b得到的光切线称为光切线Lb，将利用线状激光光源101c得到的光切线称为光切线Lc。另外，也将光切线La、Lb、Lc统称为“光切线L”。在此，光切线La是形状测定用光切线的一例。另外，光切线Lb和光切线Lc是校正用光切线的一例，例如，光切线Lb与第一校正用光切线对应，光切线Lc与第二校正用光切线对应。
在此，如图2所例示的那样，本实施方式所涉及的线状激光光源101以满足下面的三个条件全部条件的方式设置在输送线上。
·光切线La与光切线Lb具有交点A。
·光切线La与光切线Lc具有交点B。
·光切线Lb和光切线Lc均与L轴平行，光切线Lb与光切线Lc存在于刚体S的表面上的互不相同的宽度方向位置。
在所谓的光切法中，能够仅利用图2所示的光切线La来计算被光切线La照射的刚体S的长度方向位置的表面高度，根据刚体S与摄像装置的相对移动(例如，刚体S的输送)将所得到的表面高度在长度方向上连成一排，由此求出刚体S整体的表面高度。然而，在刚体S的输送中产生干扰的情况下，利用使用一条光切线的光切法得到的表面高度是包含干扰的表观的表面高度，为与真正的表面高度不同的包含误差的测量值。
因此，在本实施方式所涉及的形状测定装置10中，如下面详细叙述的那样，除了沿刚体S的长度方向延伸的光切线Lb以外，还对光切线Lb上的长度方向位置的各点与干扰引起的表面高度变化之间的关系进行直线近似。在此基础上，在本实施方式所涉及的形状测定装置10中，将光切线La所存在的长度方向位置(即，光切线La与光切线Lb的交点A)处的近似直线的值作为光切线La的干扰引起的表面高度变化来唯一地确定。在此，在本实施方式所涉及的形状测定装置10中，由于测定对象物是刚体，因此因干扰引起的表观的表面高度相对于去除干扰后的表面高度的变化(即，因干扰引起的表观的表面高度相对于真正的表面高度的变化)沿着长度方向呈直线状地变化。因而，通过对光切线Lb上的各点处的测定值进行直线近似，具有吸收因测定误差引起的值的偏差的效果。通过追加这种光切线Lb，能够唯一地求出Z方向的上下移动(近似直线的值与长度方向位置无关地取固定值。即，近似直线的斜率为0)、绕C轴的旋转(近似直线相对于长度方向位置具有固定的斜率。)这两种干扰的大小。
在本实施方式所涉及的形状测定装置10中，对于与光切线Lb不同的宽度方向位置进一步追加光切线Lc，实施与光切线Lb同样的处理。由此，在本实施方式所涉及的形状测定装置10中，能够确定干扰引起的表面高度的变化与宽度方向位置之间的关系，能够将绕L轴的旋转的大小也推导出。
因而，在本实施方式所涉及的形状测定装置10中，通过利用如上所述的三道光切线，即使在输送时产生高度方向的平行移动、绕长度方向轴的旋转以及绕宽度方向轴的旋转这三个干扰中的任一个的情况下，也能够更准确地测定被测定刚体的表面高度。
此外，在图2以后的图中，图示了光切线La与光切线Lb正交的情况以及光切线La与光切线Lc正交的情况，但是光切线的配置(即，线状激光光源101的配置)不限定于这些图所示的情况。即，在光切线La不正交于光切线Lb及切断线Lc的情况下，下面的说明也同样成立。这是由于，如下面所详细叙述的那样，在本实施方式中，利用上述近似直线来计算交点A和交点B处的干扰的大小，两条光切线也可以不正交。并且，在图2以后的图中，图示了刚体S的表面平坦的情况，但是下面的说明不限定于这些图所示的情况，在刚体S的表面不平坦的情况下也同样成立。其原因另外说明。
另外，光切线L的具体长度没有特别限定，只要以使光切线的亮度分布在刚体S的表面上一样的方式适当地决定长度即可。另外，光切线Lb、Lc的宽度方向位置也没有特别限定，无论在何种宽度的刚体S在输送线上被输送的情况下，都只要以使光切线Lb、Lc存在于刚体S的表面的方式设定其位置即可。
在面阵摄像机111、113中，搭载有具有规定焦距的透镜以及CCD(Charge CoupledDevice：电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等摄像元件。面阵摄像机111、113每当刚体S移动规定的距离时对作为对刚体S的表面照射的线状激光的反射光的光切线进行拍摄，来生成光切图像。在此基础上，面阵摄像机111、113将所生成的光切图像输出到后述的运算处理装置200。
在此，面阵摄像机111、113由后述的运算处理装置200控制，每当刚体S移动规定的距离时，从运算处理装置200输出用于拍摄的触发信号。面阵摄像机111、113根据从运算处理装置200输出的触发信号对线状激光所照射的刚体S的表面进行拍摄来生成光切图像，将所生成的光切图像输出到运算处理装置200。由此，从各面阵摄像机111、113向运算处理装置200分别输出N张(N为2以上的整数)摄像图像。
如图3中示意性地表示的那样，线状激光光源101a以使包含从所述光源射出的线状激光的平面垂直于L轴-C轴平面的方式(换言之，以使线状激光光源101a的光轴与Z轴大致平行的方式)设置于输送线。在不满足所述设置条件的情况下，线状激光会由于后述的干扰而照射刚体S的长度方向位置的不同的部分，难以进行准确的表面形状的测定。关于线状激光光源101b、101c，也由于与上述同样的原因，如图4所示那样，以使包含所射出的线状激光的平面垂直于L轴-C轴平面的方式(换言之，以使线状激光光源101b、101c的光轴与Z轴大致平行的方式)将各光源设置于输送线。
即使在如上所述那样设置光源的情况下，在刚体S由于干扰而绕与各光切线La、Lb、Lc平行的轴旋转的情况(例如，刚体S相对于光切线La绕C轴旋转、刚体S相对于光切线Lb、Lc绕L轴旋转的情况)下，严格地说，线状激光的照射位置也不是相同的。然而，如果假设刚体S的真正的表面高度顺畅地变化、以及刚体S的旋转量不大，则即使在存在这种旋转的情况下，也能够认为线状激光照射了刚体S的表面的同一位置。特别是，在着眼于板坯或厚板等之类的质量大的刚体S的表面形状的情况下，可以说后者的假设是适当的。
关于线状激光光源101a与面阵摄像机111之间的光学位置关系，如图3所示，在L轴-Z轴平面上面阵摄像机111的光轴与线状激光光源101a的光轴(换言之，Z轴)所成的角α1的大小能够设定为任意的值。然而，所述角α1的大小优选为30度～60度左右。在角度α1<30度的情况下，相对于同一高度变化，摄像机视场内的光切线La的移动量变少，沿着高度方向的分辨率下降。另一方面，在角度α1>60度的情况下，面阵摄像机111远离线状激光光源101a的正反射方向，由面阵摄像机111拍摄的光切线La变暗，为了以同一明亮度实施拍摄，需要更高输出的激光。
另外，优选的是，如图5所示那样，以使投影到L轴-C轴平面的面阵摄像机111的光轴与光切线La彼此正交的方式设置面阵摄像机111。由此，能够使从面阵摄像机111看到的光切线La的C轴方向的分辨率(相当于一个像素的长度(单位：mm))一致。但是，如之前所提及的那样，也可以光切线La不与光切线Lb、Lc正交。即，光切线La也可以不与宽度方向(C轴方向)平行。这是由于，如前所述，由于计算交点A、交点B处的干扰量，因此也可以光切线La不与光切线Lb、Lc正交。
在此，如图5中示意性地表示的那样，关于面阵摄像机111，以使光切线La的整体包含于摄像视场的方式设定面阵摄像机111的摄像区域AR1。
关于线状激光光源101b、101c与面阵摄像机113之间的光学位置关系，如图4中示意性地表示的那样，面阵摄像机113对于C轴-Z轴平面中的光切线Lb、Lc的视线与各个线状激光光源101b、101c的光轴(换言之，Z轴)所成的角α2、α3的大小与角度α1同样地能够设定为任意的值。然而，由于与角度α1同样的原因，角α2、α3的大小分别优选为30度～60度左右。
另外，与光切线La同面阵摄像机111之间的关系同样地，优选的是，L轴-C轴平面中的光切线Lb与投影到L轴-C轴平面的面阵摄像机113的光轴彼此正交。此时，光切线Lb与光切线Lc彼此平行，因此只要对于光切线Lb而言所述条件成立，那么光切线Lc也自动地满足条件。
在此，如图6中示意性地表示的那样，关于面阵摄像机113，以使交点A和交点B包含于摄像视场的方式设定面阵摄像机113的摄像区域AR2。在此，在图6中图示了光切线Lb、Lc整体包含于摄像视场的情况，但是只要至少交点A和交点B包含于摄像视场，就能够实施后述的干扰估计处理。此外，为了提高后述的干扰估计处理的精度，优选使光切线Lb、Lc整体包含于摄像视场。
另外，面阵摄像机111、113的拍摄定时例如如图7中示意性地表示的那样以使面阵摄像机113在彼此相邻的时刻(例如，第i张的拍摄时刻(i为1以上的整数。)以及第i+1张的拍摄时刻)拍摄到的的摄像图像中存在刚体S的被共同地照射光切线的部分(下面称为“共同照射部分”。)的方式设定。这是由于，如下面详细叙述的那样，在本实施方式所涉及的运算处理装置200中，着眼于共同照射部分中的光切线Lb、Lc来计算干扰的大小。此外，在图7中，图示了刚体S的表面平坦、且在连续的两张图像之间未产生干扰的情况，但是在刚体S的表面不平坦的情况或者在连续的两张图像之间产生干扰的情况下，也存在共同照射部分。
以上，参照图2～图7来详细说明了本实施方式所涉及的摄像装置100的结构。
<关于被测定刚体中产生的干扰>
接着，参照图8～图11来具体说明被测定刚体S中产生的干扰以及伴随所述干扰地进行拍摄得到的摄像图像(光切图像)。图8～图11是用于说明可能在被测定刚体中产生的干扰的示意图。
本实施方式所涉及的形状测定装置10用于在板坯或厚板等刚体被连续地输送时等测定刚体S的表面高度。在此，在刚体S的输送中，如因设置于输送线等的驱动机构引起的振动等那样，存在各种测定误差的因素。
在本实施方式所涉及的形状测定装置10中，如图8所示，作为测定误差的因素，着眼于下面三个。
(1)Z轴方向(刚体S的高度方向)的平行移动
(2)绕L轴(刚体S的长度方向)的旋转
(3)绕C轴(刚体S的宽度方向)的旋转
下面，也将这三个测定误差的因素统称为干扰。
参照图9～图11来说明以表面平坦的刚体S为对象的、由于干扰的有无而产生的由面阵摄像机113拍摄的摄像图像的变化。
此外，在图9～图11中，着眼于刚体S的表面平坦的情况来进行图示，但是下面的说明不限定于图9～图11所示的情况，在刚体S的表面不平坦的情况下也全部同样地成立。这是由于，在刚体S的表面不平坦的情况下，虽然光切线本身为曲线，但是因干扰的有无引起的光切线的变化与平坦的情况同样地沿着长度方向直线地变化。
首先，在互不相同的两个时刻的两张图像(例如，第i张摄像图像与第i+1张摄像图像)之间未产生如上所述的干扰的情况下，各自的光切线L的位置在摄像图像之间不发生变化。然而，在拍摄第i+1张时产生了Z轴方向的平行移动作为干扰的情况下，如图9所示，光切线La、Lb、Lc各自在图像内沿纵向平行移动彼此相同的量。另外，在拍摄第i+1张时产生了绕L轴的旋转作为干扰的情况下，如图10所示，光切线La的斜率、长度发生变化，并且光切线Lb、Lc在图像内平行移动互不相同的量。并且，在拍摄第i+1张时产生了绕C轴的旋转作为干扰的情况下，如图11所示，光切线Lb、Lc的斜率会发生变化。
因此，在下面详细叙述的运算处理装置200中，通过将由面阵摄像机113得到的连续的两张图像进行比较，来在各个图像拍摄时刻计算因刚体S中产生的干扰引起的表面高度的变化(Z坐标的变化)。之后，基于所得到的因干扰引起的表面高度的变化(换言之，干扰的大小)，来对根据面阵摄像机111的光切图像得到的、叠加有因干扰引起的测定误差的表面高度进行校正，输出真正的表面高度。
<关于运算处理装置>
接着，参照图1以及图12～图26来详细说明本实施方式所涉及的形状测定装置10所具备的运算处理装置200。图12是表示本实施方式所涉及的形状测定装置所具备的运算处理装置的图像处理部的结构的一例的框图。图14和图15以及图17～图23是用于说明本实施方式所涉及的干扰估计部所实施的干扰估计处理的说明图。图16是表示本实施方式所涉及的图像处理部所具备的干扰估计部的结构的一例的框图。图24是用于说明本实施方式所涉及的形状数据计算部所实施的形状数据计算处理的说明图。图25和图26是用于说明本实施方式所涉及的校正处理部所实施的校正处理的说明图。
[关于运算处理装置的整体结构]
再次返回到图1，来说明本实施方式所涉及的形状测定装置10所具备的运算处理装置200的整体结构。
如图1所示，本实施方式所涉及的运算处理装置200主要具备摄像控制部201、图像处理部203、显示控制部205以及存储部207。
摄像控制部201例如由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、通信装置等实现。摄像控制部201统一控制本实施方式所涉及的摄像装置100对刚体S的摄像处理。
更详细地说，摄像控制部201在开始刚体S的拍摄的情况下，对摄像装置100送出用于使线状激光光源101的振荡开始的控制信号。另外，当摄像装置100开始刚体S的拍摄时，摄像控制部201每当获取到从对刚体S的输送进行控制的驱动机构等定期地送出的PLG信号(例如，每当刚体S移动1mm时等输出的PLG信号)时，对面阵摄像机111、113送出用于开始拍摄的触发信号。
图像处理部203例如由CPU、ROM、RAM、通信装置等实现。图像处理部203获取面阵摄像机111、113所生成的摄像数据(即，与光切图像有关的摄像图像数据)，对所述摄像数据进行下面说明的图像处理，计算刚体S的表面整体的高度来作为三维形状数据。图像处理部203当结束刚体S的表面高度的计算处理时，将与所得到的计算结果有关的信息传输到显示控制部205、存储部207，或者传输到设置于形状测定装置10的外部的各种设备等。
此外，下面再详细说明该图像处理部203。
显示控制部205例如由CPU、ROM、RAM、输出装置、通信装置等实现。显示控制部205进行将从图像处理部203传输的刚体S的测定结果显示于运算处理装置200所具备的显示器等输出装置、设置于运算处理装置200的外部的输出装置等时的显示控制。由此，形状测定装置10的利用者能够当场掌握与刚体S的三维形状有关的测量结果。
存储部207是运算处理装置200所具备的存储装置的一例，例如由ROM、RAM、存储器装置等实现。在该存储部207中，保存有在图像处理部203所实施的图像处理中利用的与光切线L有关的校正数据。另外，在存储部207中，还保存有表示摄像装置100所具有的线状激光光源101、面阵摄像机111、113的光学位置关系的信息、从设置于形状测定装置10的外部的上位计算机(例如，对输送线进行总体管理的管理计算机等)传输的信息之类的与形状测定装置10的设计参数有关的信息。并且，在存储部207中，适当记录了在本实施方式所涉及的运算处理装置200进行某种处理时需要保存的各种参数、处理的中途经过(例如从图像处理部203传输的测量结果、事先保存的校正数据、各种数据库以及程序等)。该存储部207能够由摄像控制部201、图像处理部203、显示控制部205以及上位计算机等自由地进行数据的读/写处理。
此外，下面再说明存储部207中保存的校正数据的详情。
[关于图像处理部的结构]
接着，参照图12～图26来说明运算处理装置200所具备的图像处理部203的结构。
如图12所示，本实施方式所涉及的图像处理部203具备摄像数据获取部211、干扰估计部213、形状数据计算部215、校正部217以及结果输出部219。
摄像数据获取部211例如由CPU、ROM、RAM、通信装置等实现。摄像数据获取部211获取从摄像装置100的面阵摄像机111、113输出的光切线的摄像数据(即，与光切图像有关的图像数据)。摄像数据获取部211当从面阵摄像机113获取到与被用作校正用光切线的光切线Lb、Lc有关的摄像数据(换言之，对图6中的摄像区域AR2进行拍摄得到的摄像数据)时，对后述的干扰估计部213输出所述摄像数据。另外，摄像数据获取部211从面阵摄像机111对后述的形状数据计算部215输出与被用作形状测定用光切线的光切线La有关的摄像数据(换言之，对图5中的摄像区域AR1进行拍摄得到的摄像数据)。
另外，摄像数据获取部211也可以将从摄像装置100获取到的与光切线有关的摄像数据同与获取到该摄像数据的日期时间等有关的时刻信息关联起来，从而作为历史信息保存在存储部207等中。
干扰估计部213例如由CPU、ROM、RAM等实现。干扰估计部213是利用由面阵摄像机113拍摄到的校正用光切线(即，光切线Lb、Lc)的摄像数据来估计刚体S中产生的干扰的大小的处理部。
更详细地说，干扰估计部213对从面阵摄像机113得到的摄像图像实施高度变化值获取处理，该高度变化值获取处理是根据在不同的两个时刻针对刚体S的同一位置获取到的与刚体S的表面高度有关的高度测定值来获取该位置处的因干扰引起的高度变化值的处理。此时，干扰估计部213对光切线Lb的不同的长度方向位置的多个点实施上述的高度变化值获取处理，并且对光切线Lc的不同的长度方向位置的多个点实施上述的高度变化值获取处理。在此基础上，干扰估计部213利用从光切线Lb得到的交点A处的高度变化值以及从光切线Lc得到的交点B处的高度变化值，来估计在由后述的形状数据计算部215计算的形状数据中叠加的高度变动量。
下面再详细地说明所述干扰估计部213中的干扰估计处理。
干扰估计部213当结束下面详细叙述的干扰估计处理时，将所得到的干扰的估计结果输出到后述的校正部217。另外，干扰估计部213也可以将所得到的表现出与干扰有关的估计结果的数据同与生成该数据的日期时间等有关的时刻信息关联起来，从而作为历史信息保存在存储部207等中。
形状数据计算部215例如由CPU、ROM、RAM等实现。形状数据计算部215基于由面阵摄像机111生成的各时刻的与光切线La有关的摄像图像，来计算表现出刚体S的表面的三维形状且叠加有因干扰引起的测定误差的形状数据。
下面再说明所述形状数据计算部215中的形状数据的计算处理。
形状数据计算部215当结束下面说明的形状数据的计算处理时，将所得到的形状数据输出到后述的校正部217。另外，形状数据计算部215也可以将所得到的形状数据同与生成该形状数据的日期时间等有关的时刻信息关联起来，从而作为历史信息保存在存储部207等中。
校正部217例如由CPU、ROM、RAM等实现。校正部217通过从由形状数据计算部215计算出的形状数据减去由所述干扰估计部213计算出的高度变动量，来对因干扰引起的测定误差进行校正。由此，生成去除了与刚体S中可能产生的干扰相伴的测定误差的、与刚体S有关的真正的形状数据。
下面再说明所述校正部217中的校正处理。
校正部217当结束下面说明的校正处理时，将校正后的形状数据输出到后述的结果输出部219。
结果输出部219例如由CPU、ROM、RAM、输出装置、通信装置等实现。结果输出部219将从校正部217输出的与刚体S的表面形状有关的信息输出到显示控制部205。由此，与刚体S的表面形状有关的信息会被输出到显示部(未图示。)。另外，结果输出部219也可以将所得到的与表面形状有关的测定结果输出到制造管理用程序控制器等外部的装置，还可以利用所得到的测定结果来制作各种表单。另外，结果输出部219也可以将与刚体S的表面形状有关的信息同与计算出该信息的日期时间等有关的时刻信息关联起来，从而作为历史信息存储在存储部207等中。
○关于干扰估计部213中的干扰估计处理
下面，参照图13～图23来详细说明由干扰估计部213实施的干扰估计处理。
首先，在说明干扰估计处理之前，说明在所述干扰估计处理中使用的校正数据。
◇关于校正数据
如之前所提及的那样，在存储部207中预先保存有在干扰估计部213中的干扰估计处理、形状数据计算部215中的形状计算处理中使用的与光切线L有关的校正数据。在事先保存于存储部207的校正数据中，有第一校正数据和第二校正数据这两种校正数据。
第一校正数据是将由面阵摄像机111、113拍摄到的摄像图像上的光切线的位置的变化量(单位：像素)变换为实际空间中的量(单位：mm、m等长度的单位，下面，使用mm的单位来进行说明。)所需的校正数据。
第一校正数据是根据面阵摄像机的通常摄像分辨率(mm/像素)以及对于光切线La、Lb、Lc的视线与Z轴方向所成的角α1、α2、α3而计算出的数据。然而，在本发明中，作为测定对象的刚体S相对于摄像机光轴靠前或靠后，因此严格地说，摄像分辨率、角度α1、α2、α3不是常数，是根据刚体S的高度的不同而不同的值。因而，在作为测定对象的刚体S的高度变化大的情况下，需要表现出摄像图像中的光切线的位置与实际空间中的高度之间的关系的校正曲线。下面，将所述第一校正数据称为校正曲线。对各个光切线La、Lb、Lc分别设定所述校正曲线。
第一校正数据既能够通过计算来计算出，也能够通过实际测量来得到。
在通过计算来计算出第一校正数据的情况下，利用安装于面阵摄像机111、113的透镜的焦距f、从透镜到测定对象(即，刚体S)的距离a以及从设置于面阵摄像机111、113的摄像元件到透镜的距离b。更详细地说，能够利用这些参数，通过以下面的式101表示的成像公式来求出以式103表示的倍率m，从而计算第一校正数据。
成像公式：1/f＝1/a+1/b …(式101)
倍率：m＝b/a …(式103)
在此，在将设置于面阵摄像机111、113的摄像元件的像素尺寸设为d(mm)的情况下，摄像分辨率D(mm/像素)为以下面的式105表示的值。所述摄像分辨率D是与视线垂直的面内的摄像分辨率，因此在视线与法线方向所成的角度为α度的情况下，与一个像素对应的测定对象的上下移动量H(mm)为以下面的式107表示的值。
D＝d/m …(式105)
H＝D/sinα …(式107)
如以上那样得到的与一个像素对应的测定对象的上下移动量H为用于将由面阵摄像机111、113拍摄到的摄像图像上的光切线的变化量(单位：像素)变换为实际空间中的量(单位：例如mm)的变换系数。因而，能够将基于面阵摄像机111、113与同各面阵摄像机111、113对应的光切线La、Lb、Lc之间的光学位置关系以上述式107给出的值用作与各光切线La、Lb、Lc有关的校正曲线Ca、Cb、Cc(即，第一校正数据)。
在实际测量第一校正数据的情况下，准备校正板，设置于高度方向的坐标Z＝0的基准面，一边使所述校正板沿Z轴方向平行移动ΔZ[mm]，一边利用各面阵摄像机111、113来对光切图像进行拍摄。在此基础上，只要针对多个点来实际测量所得到的光切线L在各面阵摄像机111、113的摄像图像中的以像素为单位的移动量ΔZimg[单位：像素]，来制作校正曲线ΔZ＝C(ΔZimg)(其中，C(ΔZimg)表示以ΔZimg为变量的函数。)即可。由此，能够得到与各光切线La、Lb、Lc有关的校正曲线Ca、Cb、Cc。
接着，参照图13来说明第二校正数据。
第二校正数据是表现出在图13所示的实际空间上的连续的两张图像拍摄时刻之间在图像内的与刚体S在实际空间中的输送距离(单位：mm、m等长度的单位)相当的水平方向的移动量(单位：像素)的数据。对光切线Lb、Lc分别设定该第二校正数据。如后所述，能够通过使由面阵摄像机113拍摄到的摄像图像沿水平方向(与实际空间中的L轴方向对应的方向)平行移动与所述移动量相当的量，来在连续的两张摄像图像中将刚体S上的相同点的上下方向的移动量进行比较。这样，第二校正数据是用于估计干扰的大小的校正数据。
第二校正数据也是既能够通过计算来计算出，也能够通过实际测量来得到。
如前所述，第二校正数据是表示刚体S在生成连续的两张摄像图像的期间内在实际空间中的输送距离Δs(图13所示的Δs)在所生成的摄像图像中与何种程度的像素数对应的数据。因而，在通过计算来计算出第二校正数据的情况下，只要如下即可：针对光切线Lb、Lc这两方来计算利用上述式105计算出的摄像分辨率D，使用所得到的摄像分辨率Db、Dc除以实际空间中的输送距离Δs的设定值。即，当将与光切线Lb有关的水平方向的移动量设为ΔLb、将与光切线Lc有关的水平方向的移动量设为ΔLc时，能够通过下面的式109和式111来计算这些值。
ΔLb＝Δs/Db …(式109)
ΔLc＝Δs/Dc …(式111)
在实际测量第二校正数据的情况下，只要与实际测量第一校正数据的情况同样地在Z＝0的基准面上设置校正板，一边使校正板沿L轴方向平行移动Δs[mm]一边生成摄像图像即可。在此基础上，只要对所得到的摄像图像进行分析来测定摄像图像内的水平方向的移动量ΔLb、ΔLc即可。
以上，说明了在本实施方式所涉及的图像处理部203中使用的两种校正数据。
◇关于在干扰估计处理中使用的坐标系
接着，参照图14和图15来具体说明在干扰估计处理中使用的坐标系。
在本实施方式所涉及的干扰估计部213所实施的干扰估计处理中，使用固定于由面阵摄像机113拍摄到的摄像图像的坐标系，来进行图像处理。即，在由面阵摄像机113生成的光切图像中，将与刚体S的长度方向对应的方向(即，光切图像的水平方向)作为X轴方向，将与X轴方向正交的方向(即，光切图像的高度方向)作为Y轴方向。
另外，在将校正板等平坦面配置于Z＝0的位置的基础上拍摄到的面阵摄像机113的摄像图像中，将对光切线Lb进行拍摄的高度方向的位置作为与光切线Lb有关的Y坐标Yb的基准位置(即，Yb＝0的位置)，将X坐标Xb的基准位置作为摄像图像的左端。其结果，沿着光切线Lb的延伸方向来规定与光切线Lb有关的X坐标Xb，如图14所示那样规定与光切线Lb有关的X轴方向Xb和Y轴方向Yb。
同样地，在将校正板等平坦面配置于Z＝0的位置的基础上拍摄到的面阵摄像机113的摄像图像中，将对光切线Lc进行拍摄的高度方向的位置作为与光切线Lc有关的Y坐标Yc的基准位置(即，Yc＝0的位置)，将X坐标Xc的基准位置作为摄像图像的左端。其结果，沿着光切线Lc的延伸方向来规定与光切线Lc有关的X坐标Xc，如图15所示那样规定与光切线Lc有关的X轴方向Xc和Y轴方向Yc。
此外，在将校正板等平坦面配置于Z＝0的位置的基础上拍摄到的面阵摄像机111的摄像图像中，也能够同样地规定坐标系。即，将对光切线La进行拍摄的高度方向的位置规定为与光切线La有关的Y坐标Ya的基准位置(即，Ya＝0的位置)，以摄像图像的左端为基准来沿着光切线La的延伸方向规定与光切线La有关的X坐标Xa。下面参照图24来再提及与光切线La有关的坐标系的具体例。
此外，在以后的说明中，提及“高度”的情况表示摄像图像中的纵向、即Ya、Yb、Yc坐标(单位：像素)上的值，将利用校正曲线Ca、Cb、Cc将摄像图像中的“高度”变换为实际空间(单位：mm)的情况下的值表示为“Z坐标下的高度”等。
◇关于干扰估计处理的详情
那么，参照图16～图23来详细说明干扰估计部213所实施的干扰估计处理。
在本实施方式所涉及的干扰估计部213中，基于由面阵摄像机113拍摄到的映现光切线Lb、Lc的摄像图像，来计算刚体S的表面中的存在于光切线Lb、Lc上的部分处的干扰引起的高度变化值(即，实际空间中的Z坐标的变化量)。
□干扰估计处理的概要
在如上述专利文献1所提出的光切法中，针对光切线上的不同的长度方向位置的多个点，在不同的时刻进行表面高度测定，将各点的表面高度测定结果的差异(即干扰引起的变化)直接用于干扰的大小的计算。然而，在本实施方式所涉及的形状测定装置10所实施的光切法中，通过干扰估计部213所实施的干扰估计处理，利用在不同的时刻拍摄到的多个摄像图像来确定光切线Lb上的各点的长度方向位置(即，Xb坐标的值)与这些点处的因干扰引起的Yb坐标的值的变化之间的关系。在此基础上，干扰估计部213将Yb坐标的变化量沿着Xb方向的分布近似为直线。通过利用所述近似直线，干扰估计部213能够在抑制光切线Lb上的各点处的因测定误差引起的值的偏差的同时，准确地计算出与图2所示的交点A对应的Xb坐标下的Yb坐标的值的变化量。之后，干扰估计部213通过使用如之前说明那样的校正曲线Cb，来将以像素为单位表示的Yb坐标的值的变化量变换为实际空间中的Z坐标的变化量(即，因干扰引起的高度变动量)。
另外，关于图2所示的交点B处的干扰引起的Z坐标的变化，也能够通过取代光切线Lb而着眼于光切线Lc来与上述同样地求出。
接着，当试想以实际空间中的C坐标(即，刚体S的宽度方向)为基准时，能够将如上所述那样计算出的交点A和交点B处的Z坐标的变化量绘制在取C坐标为横轴、取Z坐标的变化量为纵轴的平面上。在本实施方式所涉及的形状测定装置10中关注的测定对象物是刚体，因此在实际空间中，位于交点A与交点B之间的刚体S的宽度方向的各点处的Z坐标的变化量应该直线地变化。因此，如果在如上所述的C轴-Z轴平面上想象穿过交点A和交点B处的Z坐标的变化量的直线，则能够在实际空间中表现出位于交点A与交点B之间的刚体S的宽度方向上的各点处的Z坐标的变化量。因而，干扰估计部213通过求出C轴-Z轴平面上的如上所述的直线，能够求出将两个交点连接的各宽度方向位置处的干扰引起的Z坐标的变化。
以上是干扰估计部213所实施的干扰估计处理的概要，而实施所述干扰估计处理的干扰估计部213如图16所示那样具有共同照射部分干扰估计部221和交点位置干扰估计部223。
□关于共同照射部分干扰估计部221
共同照射部分干扰估计部221例如由CPU、ROM、RAM等实现。共同照射部分干扰估计部221是在上述的干扰估计处理的概要中简单地提及的处理中的、利用在不同的时刻拍摄到的多个摄像图像来确定光切线Lb、Lc上的各点的长度方向位置(即，Xb坐标、Xc坐标的值)与这些点处的因干扰引起的Yb坐标、Yc坐标的值的变化之间的关系的处理部。
共同照射部分干扰估计部221对图7所示的共同照射部分实施如上所述的因干扰引起的Yb坐标和Yc坐标的值的变化值的计算处理。下面，参照图17～图20来详细说明该共同照射部分干扰估计部221所实施的处理。
如参照图7所说明的那样，当利用面阵摄像机113对正在移动的刚体S进行拍摄时，在连续的两张摄像图像(例如，第i张和第i+1张摄像图像)内，存在被共同地拍摄的区域(即，图7所示的共同照射部分)。因而，当基于第二校正数据使由面阵摄像机113拍摄到的第i张摄像图像沿Xb轴的负方向平行移动ΔLb时，能够使第i张共同照射部分的Xb坐标与第i+1张共同照射部分的Xb坐标一致。同样地，关于光切线Lc也是，当使由面阵摄像机113拍摄到的第i张摄像图像基于第二校正数据沿Xc轴的负方向平行移动ΔLc时，能够使第i张的共同照射部分的Xc坐标与第i+1张的共同照射部分的Xc坐标一致。共同照射部分是刚体S上的同一位置，因此实际空间中的共同照射部分的真正的表面高度相同。因而，通过在使X坐标一致之后将第i张中的共同照射部分的Y坐标与第i+1张中的共同照射部分的Y坐标进行比较，能够估计在拍摄第i+1张时刚体S中产生的干扰的大小。
更详细地说，共同照射部分干扰估计部221使用根据第i+1张摄像图像得到的包含干扰成分的表观的表面高度(下面称为“表观的高度”。)以及第i张摄像图像中的共同照射部分处的干扰去除后的表面高度，来计算第i+1张摄像图像中的干扰去除后的表面高度以及第i+1张图像中的因干扰成分引起的高度变化(下面称为“干扰成分”。)。
当在刚体S中产生干扰时，由面阵摄像机113得到的摄像图像中映现的光切线Lb的Yb坐标和光切线Lc的Yc坐标如图9～图11所例示的那样变化。图17是用于说明共同照射部分干扰估计部221中的干扰引起的Yb坐标的变化值的计算方法的说明图。此外，在图17中，图示了在连续的两张图像之间产生了Z轴方向的平行移动作为干扰的情况，但是下面的说明不限定于产生了Z轴方向的平行移动作为干扰的情况，在产生绕L轴的旋转的情况、产生绕C轴的旋转的情况下，也全部同样地成立。其原因是，由于所关注的测定对象物是刚体，因此无论是三个干扰中的哪一个，都能够对干扰引起的Yb坐标和Yc坐标的变化进行直线近似。
此外，共同照射部分干扰估计部221对光切线Lc也实施与对光切线Lb实施的处理同样的处理。因而，在下面的图、说明中，以对光切线Lb实施的处理为代表来进行记载。
共同照射部分干扰估计部221首先针对由面阵摄像机113拍摄到的第i张和第i+1张这两个摄像图像来对属于这两个摄像图像各自的共同照射部分的Xb坐标执行以下的处理。
此外，在下面的说明中，取(Xb、Yb)坐标系中的第i张摄像图像中的光切线Lb作为Xb的函数，表示为Yb＝Fobs b(i，Xb)。另外，下面，将Fobs b(i，Xb)称为光切线Lb的“表观的高度”。
另外，由于干扰，如图9～图11所示，摄像图像中的光切线的位置发生变化，但将以第i＝1张摄像图像为基准的第i张摄像图像的因干扰引起的光切线的上下移动表示为干扰成分db(i，Xb)。在此，若试想一般的光切法，则可知是以下的方法：以第i张摄像图像中的光切线的位置为基准来确定第i+1张摄像图像中的光切线的位置的上下移动，从而估计干扰的大小(即，在摄像图像帧之间估计干扰)。然而，希望注意的是，如刚才提及、另外在以后也详细地说明的那样，本实施方式所涉及的光切法是以第一张摄像图像中的光切线的位置为基准来估计干扰的大小的方法。
若试想以图9～图11等为参考，则能够认为第i张摄像图像中的光切线Lb的表观的高度是“对在不存在干扰的情况下会观测到的表面高度加上因干扰成分引起的光切线的位置变化后得到的高度”。即，如图17中示意性地表示的那样，能够认为第i张摄像图像的光切线Lb的表观的高度是干扰成分与去除干扰后的表面高度(即，在不存在干扰的情况下会观测到的表面高度。下面还仅称为“干扰去除后的表面高度”。)之和。如之前就提及过的那样，由于测定对象是刚体，因此能够取干扰成分db(i，Xb)作为关于Xb的一次函数、即直线。
在此，在本实施方式所涉及的干扰估计处理中，视作“第一张摄像图像中的干扰成分为零”。即，在第一张摄像图像以及存在第一张摄像图像中的共同照射部分的第二张以后的摄像图像中，对于属于共同照射部分的全部Xb坐标而言，视作以下的式121成立。
db(1，Xb)＝0…(式121)
此外，还能够想到第一张图像中已施加干扰的情况，但是在该情况下，通过本实施方式所涉及的图像处理而最终输出的表面高度为相对于原本的表面高度而言一样加上了由在第一张图像摄像时已施加的干扰成分的大小决定的平面所得到的值。然而，在刚体S例如如钢铁半成品的板坯那样基准面已定的情况下，通过进行减去平面的校正使得最终输出的总长总宽的表面高度与基准面一致，能够得到从基准面看到的表面高度。因此，下面，视作上述式121成立来进行说明。
现在，如图17所示，关于在第i张的拍摄时刻被光切线Lb照射的部分的干扰去除后的表面高度，只要从表观的表面高度减去干扰成分即可。即，能够按照下面的式123来求出第i张摄像图像中的被光切线Lb照射的刚体S的干扰去除后的表面高度Hb(i，Xb)。
Hb(i，Xb)＝Fobs b(i，Xb)-db(i，Xb) …(式123)
另外，只要从第i+1张摄像图像中的表观的高度减去干扰去除后的表面高度，就能够求出第i+1张摄像图像中的干扰成分。即，下面的式125成立。
db(i+1，Xb)＝Fobs b(i+1，Xb)-Hb(i+1，Xb) …(式125)
在此，无法仅根据第i+1张图像来测定第i+1张摄像图像中的干扰去除后的表面高度Hb(i+1，Xb)。然而，由于共同照射部分是刚体S上的同一位置，因此第i+1张摄像图像中的干扰去除后的表面高度与第i张摄像图像中的干扰去除后的表面高度相等。因此，本实施方式所涉及的共同照射部分干扰估计部221将使已通过式123求出的第i张中的干扰去除后的表面高度Hb(i，Xb)沿输送方向(即，Xb轴的负方向)平行移动ΔLb来使共同照射部分一致后得到表面高度用作第i+1张摄像图像中的干扰去除后的表面高度Hb(i+1，Xb)。即，利用下面的式127所表示的关系成立这一情况。
Hb(i+1，Xb)＝Hb(i，Xb+ΔLb) …(式127)
因而，通过将式127代入式125，能够利用根据第i+1张图像得到的表观的高度以及第i张的干扰去除后的表面高度，通过下面的式129来求出第i+1张的干扰成分db(i+1，Xb)。
db(i+1，Xb)＝Fobs b(i+1，Xb)-Hb(i，Xb+ΔLb) …(式129)
另外，在上述式123中，通过使参数i进一而成为i＝i+1、并将通过上述式129得到的第i张干扰成分代入到db(i+1，Xb)的部分，能够求出第i+1张摄像图像中的干扰去除后的表面高度Hb(i+1，Xb)。
这样，共同照射部分干扰估计部221通过以i＝1时的式121为初始值来交替地应用式129和式123并使参数i的值逐次递增1，能够依次计算出第i张中的干扰去除后的表面高度以及第i+1张中的干扰成分。
下面，具体说明在应用于如图18所示的状况的情况下如何实施上述的共同照射部分干扰估计部221对共同照射部分处的干扰成分的确定处理。
此外，下面，仅对于光切线Lb进行说明，光切线Lc也是同样的。
在图18中，将光切线Lb所照射的部分的一部分存在凹凸的刚体S作为测定对象。现在，设如图18的左半部分所示那样，在对第一张和第二张摄像图像进行拍摄的期间，产生了Z方向的平行移动作为干扰。
图19是用于说明在第一张摄像图像和第二张摄像图像的共同照射部分中基于式129的处理的说明图。如上述式125所示，第二张摄像图像中的干扰成分db(2，Xb)为表观的高度Fobs b(2，Xb)与第二张摄像图像中的干扰去除后的表面高度Hb(2，Xb)之差。另一方面，如之前说明过的那样，第二张摄像图像中的干扰去除后的表面高度Hb(2，Xb)是使第一张摄像图像中的干扰去除后的表面高度Hb(1，Xb)如图19中的虚线那样平行移动ΔLb后的表面高度(即，Hb(1，Xb+ΔLb))。在此，根据上述式121，Hb(1，Xb)与Fobs b(1，Xb)相等。因而，Hb(1，Xb+ΔLb)与Fobs b(1，Xb+ΔLb)相等。因此，参照图19，第二张摄像图像中的干扰成分db(2，Xb)与从表观的高度Fobs b(2，Xb)减去使第一张的表观的高度平行移动ΔLb后的表观的高度所得到的值相等。即，图19所示的状况与将作为上述式129而示出的式子表示为图所得到之物对应。
此外，在图18的情况下，刚体S中产生的干扰是Z方向的平行移动，因此利用式129求出的干扰成分(图19中的点划线所表现出的大小)db(2，Xb)与Xb坐标无关地固定。
接着，设如图18的右半部分所示那样，在对第二张和第三张摄像图像进行拍摄的期间，产生了绕C轴的旋转。在该情况下，在图18中，若将第一张摄像图像与第三张摄像图像进行比较则可以明确：若以第一张摄像图像为基准来考虑，则在刚体S中产生了Z方向的平行移动和绕C轴的旋转作为干扰。
图20是用于说明在第二张摄像图像和第三张摄像图像的共同照射部分中基于式123和式129的处理的说明图。
如图20的右半部分所示，通过从根据第二张图像得到的表观的高度Fobs b(2，Xb)减去已基于图19计算出的干扰成分db(2，Xb)，能够计算出干扰去除后的表面高度Hb(2，Xb)。该关系是对上述式123所表示的关系进行图示而得到的。
接着，如图20的左半部分所示，使第二张摄像图像的共同照射部分处的干扰去除后的表面高度Hb(2，Xb)平行移动ΔLb使得共同照射部分与第三张摄像图像一致，并从根据第三张摄像图像得到的表观的高度减去该高度Hb(2，Xb)，由此能够计算出第三张摄像图像中的干扰成分db(3，Xb)。
在此，在第二张摄像图像与第三张摄像图像之间，施加了绕C轴的旋转，但当相对于X坐标Xb绘制图20的左半部分所示的点划线的长度(即，db(3，Xb))时，db(3，Xb)为具有某一斜率的直线。
在此，根据图20也可以明确的是，第三张摄像图像的干扰成分db(3，Xb)是从第三张摄像图像的表观的高度Fobs b(3，Xb)减去第二张摄像图像中的干扰去除后的表面高度Hb(2，Xb)而得到的，第二张摄像图像中的干扰去除后的表面高度Hb(2，Xb)是从第二张摄像图像的表观的高度Fobs b(2，Xb)减去第二张摄像图像的干扰成分db(2，Xb)而得到的。因而，也能够认为第三张摄像图像的干扰成分db(3，Xb)是基于第二张摄像图像的干扰成分db(2，Xb)的量。同样地，能够取第二张摄像图像的干扰成分db(2，Xb)来作为基于第一张摄像图像的干扰成分db(1，Xb)的量。根据这种关系可以明确的是，本实施方式所涉及的干扰估计处理将第i张摄像图像中的干扰成分db(i，Xb)作为从第一张摄像图像中的干扰到第i-1张摄像图像中的干扰的全部干扰的累计的结果来确定。
此外，在产生了绕L轴的旋转作为干扰的情况下，与产生Z方向的平行移动的情况同样地，光切线Lb上的干扰成分的大小与Xb坐标无关地固定。另外，在实际空间中存在于不同的宽度方向位置的光切线Lc上的干扰成分dc(i，Xc)也与坐标Xc无关地固定。然而，干扰成分db与干扰成分dc的值不同，由此能够掌握到存在绕L轴的旋转。
通过由共同照射部分干扰估计部221实施如以上那样的处理，能够使用两张连续的摄像图像来计算出光切线Lb上的干扰成分db(i，Xb)的大小。通过对光切线Lc也同样地应用如上所述的处理，共同照射部分干扰估计部221能够计算出光切线Lc上的干扰成分dc(i，Xc)的大小。
共同照射部分干扰估计部221将这样计算出的与各光切线Lb、Lc上的干扰成分的大小有关的信息输出到后述的交点位置干扰估计部223。
□关于交点位置干扰估计部223
交点位置干扰估计部223例如由CPU、ROM、RAM等实现。交点位置干扰估计部223是如下的处理部：实施在上述的干扰估计处理的概要中简单地提及的处理中的、针对光切线Lb将沿着Yb坐标的变化量的Xb方向的分布近似为直线并且针对光切线Lc将Yc坐标的变化量的沿着Xc方向的分布近似为直线的处理，来估计交点A、B的位置处的干扰的大小。
更详细地说，交点位置干扰估计部223利用由共同照射部分干扰估计部221计算出的共同照射部分处的干扰的大小，来对沿着X坐标的干扰的大小的分布进行直线近似，将所得到的近似直线外插(根据情况不同，内插)至交点位置，由此计算出交点A和交点B处的干扰的大小。通过所述直线近似，来吸收在光切线Lb、Lc上的各点产生的偏差，能够与包括上述专利文献1所记载的发明在内的以往的光切法相比精度更佳地求出交点A和交点B处的干扰的值。之后，交点位置干扰估计部223利用作为第一校正数据的校正曲线Cb、Cc，来将以像素为单位表示的表面高度变换为Z坐标(单位：mm)上的值，来计算出交点A、B在Z坐标下的干扰的大小。
如上所述，交点位置干扰估计部222是分别计算出第i个图像中的
·交点A处的因干扰成分引起的Z坐标的变化ΔZb(i)(单位：mm)
·交点B处的因干扰成分引起的Z坐标的变化ΔZc(i)(单位：mm)
的处理部。
此外，求取两个交点A、B处的干扰成分的原因是下面两个。第一原因是：由于测定对象物是刚体，因此与光切线Lb、Lc的情况同样地，由面阵摄像机111拍摄到的摄像图像中的沿着光切线La的干扰成分da(i，Xa)以及通过校正曲线Ca将所述干扰成分da(i，Xa)换算成的Z坐标下的干扰成分为直线。另外，第二原因是：能够确定与光切线La有关的直线上的2点处的干扰成分的值，由此能够针对光切线La估计交点以外的场所处的干扰成分的值。
下面，参照图21～图23来详细说明该交点位置干扰估计部223所实施的处理。此外，在图21中，图示了在连续的两张摄像图像之间产生了Z轴方向的平行移动作为干扰的情况，但是下面的说明不限定于图21所示的情况，在产生了绕L轴的旋转的情况以及产生了绕C轴的旋转的情况下也同样能够应用。
现在，将在第i张摄像图像的拍摄时刻与光切线La与光切线Lb的交点A相关的包含干扰成分的表观的Z坐标表示为Zb(i)，将在第i张摄像图像的拍摄时刻与光切线La与光切线Lc的交点B相关的包含干扰成分的表观的Z坐标表示为Zc(i)。
另外，如图21所示，以第一张摄像图像的拍摄时间为基准，针对交点A，将视作直到第i张为止未产生干扰的Z坐标下的表面高度(即，干扰去除后的Z坐标下的表面高度)表示为Zb t(i)，针对交点B，将视作直到第i张为止未产生干扰的Z坐标下的表面高度(即，干扰去除后的Z坐标下的表面高度)表示为Zc t(i)。
如图21和下述的式131所示，将Z坐标下的交点A处的表观的表面高度Zb(i)与Z坐标下的干扰去除后的表面高度Zb t(i)之差规定为因干扰成分引起的Z坐标的变化ΔZb(i)。同样地，如下述的式133所示，将Z坐标下的交点B处的表观的表面高度Zc(i)与Z坐标下的干扰去除后的表面高度Zc t(i)之差规定为因干扰成分引起的Z坐标的变化ΔZc(i)。
ΔZb(i)＝Zb(i)-Zb t(i) …(式131)
ΔZc(i)＝Zc(i)-Zc t(i) …(式133)
为了计算因干扰成分引起的Z坐标的变化ΔZb(i)，交点位置干扰估计部223如图22所示那样，考虑从共同照射部分干扰估计部221输出的干扰成分db(i，Xb)的大小沿着Xb方向如何分布。在此基础上，交点位置干扰估计部223通过最小二乘法等公知的统计处理来对沿着Xb方向的干扰成分db(i，Xb)的分布进行直线近似。之后，交点位置干扰估计部223利用交点A的Xb坐标以及计算出的近似直线来计算出作为交点A处的干扰成分的大小的干扰成分db(i，A)(单位：像素)。
当计算出交点A处的干扰成分db(i，A)(单位：像素)时，交点位置干扰估计部223利用作为第一校正数据的校正曲线Cb来将以像素为单位的干扰成分的大小变换为Z坐标下的干扰成分ΔZb(i)(单位：mm)。
在此，在计算实际空间中的Z坐标下的干扰成分ΔZb(i)时，重要的是要考虑到以下情况：校正曲线Cb是曲线，且干扰成分db(i，A)如之前提及过的那样是以第一张摄像图像为基准的干扰成分。具体地说，为了应用如图23所示的校正曲线Cb来求出ΔZb(i)，需要在校正曲线上的两个点进行从像素单位向mm单位的变换，在Z坐标下取差值。
在此，如之前提及过的那样，对干扰去除后的表面高度Hb(i，A)加上干扰成分db(i，A)所得到之物为摄像图像内的第i张中的交点A的表观的高度Fobsb(i，A)。因此，交点位置干扰估计部223如图23所示那样，利用交点A的表观的高度Fobs b(i，A)和校正曲线Cb来计算出第i张的Z坐标下的交点A的表观的表面高度Zb(i)。另外，交点位置干扰估计部223利用干扰去除后的表面高度Hb(i，A)和校正曲线Cb来计算出第i张的Z坐标下的干扰去除后的表面高度Zb t(i)。之后，交点位置干扰估计部223通过计算出所得到的两个表面高度之差来计算出交点A的Z坐标下的干扰成分ΔZb(i)。另外，交点位置干扰估计部223也完全同样地计算出交点B的Z坐标下的干扰成分ΔZc(i)。
交点位置干扰估计部223将这样计算出的与交点A和交点B处的干扰成分的大小有关的信息输出到校正部217。
以上，参照图16～图23来详细说明了在干扰估计部213中实施的干扰估计处理。
○关于形状数据计算部215中的形状数据计算处理
接着，参照图24来详细说明在形状数据计算部215中实施的形状数据计算处理。此外，在图24中，图示了产生了绕L轴的旋转作为干扰的情况，但是与此前的说明同样地，下面的说明不限定于图24所示的情况。
在形状数据计算部215中，首先参照从摄像数据获取部211输出的、由面阵摄像机111拍摄到的摄像图像数据，来如图24所示那样，确定第i张摄像图像中的与光切线La有关的表观的高度Fobsa(i，Xa)(单位：像素)。在此，如之前说明的那样，能够使用在将校正板等平坦面配置于Z＝0的位置的基础上拍摄到的面阵摄像机111的摄像图像来规定图24所示的摄像图像内的坐标系。即，能够将对光切线La进行拍摄的高度方向上的位置规定为与光切线La有关的Y坐标Ya的基准位置(即，Ya＝0的位置)，以摄像图像的左端为基准来沿着光切线La的延伸方向规定与光切线La有关的X坐标Xa。
接着，形状数据计算部215利用存储部207中保存的作为第一校正数据的校正曲线Ca，来将根据第i张摄像图像得到的表观的高度Fobsa(i，Xa)(单位：像素)变换为Z坐标下的表观的高度Z(i，Xa)(单位：mm等长度的单位)。
这样计算出的Z坐标下的表观的高度Z(i，Xa)是叠加有因干扰引起的Z坐标的变化(即，测定误差)的值。形状数据计算部215将这样计算出的与Z坐标下的表观的高度Z(i，Xa)有关的信息输出到后述的校正部217。
○关于校正部217中的校正处理
接着，参照图25和图26来详细说明校正部217所实施的校正处理。
本实施方式所涉及的校正部217利用由形状数据计算部215计算出的包含测定误差的形状数据(Z坐标下的表观的高度Z(i，Xa))以及由干扰估计部213计算出的干扰成分(Z坐标下的干扰成分ΔZb(i))来实施校正处理，计算作为测定对象物的刚体S的真正的表面高度。通过对由面阵摄像机111拍摄到的全部图像反复进行所述校正处理，能够使真正的表面高度在长度方向上重叠，作为结果，能够计算出刚体S整体的真正的表面高度。
更详细地说，校正部217首先利用由干扰估计部213计算出的交点A和交点B的Z坐标下的干扰成分ΔZb(i)、ΔZc(i)来计算出如图25所示的直线。如之前提及的那样，由于测定对象是刚体，因此沿着光切线La的Z坐标下的干扰成分ΔZ(i，Xa)与坐标Xa相关地形成一次函数(即直线)。因而，通过计算将交点A和交点B的Z坐标下的干扰成分ΔZb(i)、ΔZc(i)连接的直线，能够确定沿着光切线La的Z坐标下的干扰成分ΔZ(i，Xa)。
接着，校正部217如图26和下面的式141所示那样，从由形状数据计算部215得到的Z(i，Xa)减去因干扰引起的Z坐标的变化(即，干扰成分ΔZ(i，Xa))，由此计算出Z坐标下的真正的表面高度Zout(i，Xa)。
Zout(i，Xa)＝Z(i，Xa)-ΔZ(i，Xa)…(式141)
校正部217对由面阵摄像机111拍摄到的全部图像反复进行以上的处理(即，当将由面阵摄像机111、113拍摄得到的图像的张数分别设为N张时，针对i＝1，2，…，N反复进行求出Zout(i，Xa)的处理)，将真正的表面高度沿长度方向依次排列，由此能够计算出刚体S整体的真正的表面高度。
以上，参照图25和图26来说明了本实施方式所涉及的校正部217所实施的校正处理。
以上，示出了本实施方式所涉及的运算处理装置200的功能的一例。上述的各结构要素既可以使用通用的构件、电路来构成，也可以由专用于各结构要素的功能的硬件构成。另外，也可以由CPU等进行各结构要素的功能的全部。因而，能够根据实施本实施方式的应时的技术水平来适当变更所利用的结构。
此外，能够制作用于实现如上所述的本实施方式所涉及的运算处理装置的各功能的计算机程序，将其安装于个人计算机等。另外，能够还提供保存有这种计算机程序的、计算机可读取的记录介质。记录介质例如是磁盘、光盘、光磁盘、快闪存储器等。另外，也可以不使用记录介质而例如经由网络来分发上述的计算机程序。
(摄像装置的变形例)
接着，参照图27和图28来简单说明本实施方式所涉及的摄像装置100的变形例。图27和图28是示意性地表示本实施方式所涉及的摄像装置的变形例的说明图。
在上述的说明中，说明了在摄像装置100中设置有两台面阵摄像机111、113的情况，但是本实施方式所涉及的摄像装置100的结构不限定于所述例子。
例如也能够如图27所示那样，利用面阵摄像机115对光切线Lb进行拍摄，并且利用面阵摄像机117对光切线Lc进行拍摄，加上面阵摄像机111而使用三台面阵摄像机。
各个面阵摄像机115、117与使用两台面阵摄像机111、113作为摄像装置100的情况同样地，如图28所示那样设置成：光切线Lb与投影到L轴-C轴平面的面阵摄像机115的光轴正交，且光切线Lc与投影到L轴-C轴平面的面阵摄像机117的光轴正交。面阵摄像机115的摄像区域AR3以及面阵摄像机117的摄像区域AR4与使用两台面阵摄像机111、113作为摄像装置100的情况同样地，只要分别以使摄像视场包含交点A和交点B的方式适当设定即可，但是优选的是使光切线Lb、Lc整体包含于摄像视场。
优选的是，基于与面阵摄像机为两台的情况同样的原因，各面阵摄像机的光轴与Z轴所成的角α4、α5为例如30度～60度左右。另外，角度α4、α5既可以是同一值，也可以是互不相同的值。无论是在哪一种情况下，都能够通过与使用一台面阵摄像机的情况相同的计算处理来测量要求出的形状。
另外，在图27和图28中，图示了两台面阵摄像机115、117配设于刚体S的宽度方向的单侧的情况，但是只要注意干扰估计部213中的平行移动的方向即可，也能够将面阵摄像机115配置于刚体S的光切线Lb侧的侧方，将面阵摄像机117配置于刚体S的光切线Lc侧的侧方。
并且，也能够针对光切线La、Lb、Lc的各光切线进行拍摄视场的分割，由此使用4台以上的面阵摄像机。
以上，参照图27和图28来说明本实施方式所涉及的摄像装置100的变形例。
(关于形状测定方法的流程)
接着，参照图29A和图29B来简单说明本实施方式所涉及的形状测定装置10所实施的形状测定方法的流程。图29A和图29B是表示本实施方式所涉及的形状测定方法的流程的一例的流程图。
此外，设在下面的说明之前，已利用如上所述的各种方法来适当地生成了第一校正数据和第二校正数据并保存在存储部207中。
首先，本实施方式所涉及的形状测定装置10的摄像装置100在运算处理装置200中的摄像控制部201的控制下利用各面阵摄像机111、113对所输送的被测定刚体S进行拍摄，分别生成N张摄像图像(步骤S101)。摄像装置100的面阵摄像机111、113每当生成一张摄像图像时，将所生成的摄像图像的摄像数据输出到运算处理装置200。
运算处理装置200的摄像数据获取部211当从摄像装置100获取到摄像数据时，对形状数据计算部215输出由面阵摄像机111生成的摄像数据，并且对干扰估计部213输出由面阵摄像机113生成的摄像数据。
干扰估计部213、形状数据计算部215以及校正部217将在各处理部所实施的处理中使用的参数i初始化为i＝1(步骤S103)。接着，干扰估计部213、形状数据计算部215以及校正部217判断参数i的值是否为摄像图像的张数N以下(步骤S105)。在参数i的值为N以下的情况下，干扰估计部213开始如上所述的干扰估计处理，并且形状数据计算部215开始如上所述的形状数据计算处理。另外，校正部217开始等待从干扰估计部213和形状数据计算部215输出数据。另一方面，在参数i的值超过N的情况下，形状测定装置10结束形状测定处理。
此外，干扰估计部213中的干扰估计处理和形状数据计算部215中的形状数据计算处理既可以各自并行地实施，也可以是某一方的处理部中的处理先于另一方的处理部中的处理被实施，这是不言而喻的。
形状数据计算部215通过如之前说明那样的方法，参照第i张摄像图像，来利用形状测定用光切线(即，光切线La)和校正曲线Ca计算出实际空间中的形状数据(Z坐标下的表面高度)(步骤S107)。形状数据计算部215当针对第i张摄像图像计算出实际空间中的形状数据时，将与所得到的形状数据有关的信息输出到校正部217。
另一方面，干扰估计部213通过如之前说明那样的方法，参照第i张摄像图像，来基于各校正用光切线(即，光切线Lb、Lc)计算出共同照射部分的干扰成分(步骤S109)。之后，干扰估计部213在利用计算出的干扰成分来计算出近似直线之后，计算出交点A和交点B处的干扰成分(步骤S111)。接着，干扰估计部213利用校正曲线Cb、Cc来将交点A和交点B处的干扰成分变换为实际空间中的量(步骤S113)。之后，干扰估计部213将所得到的与实际空间中的干扰成分的大小有关的信息输出到校正部217。
校正部217基于从干扰估计部213输出的交点A和交点B的实际空间中的干扰成分，通过如之前说明那样的方法，计算出形状测定用光切线的位置处的干扰成分(步骤S115)。之后，校正部217从由形状数据计算部215输出的实际空间中的形状数据减去实际空间中的干扰成分，来计算出真正的表面高度(步骤S117)。
之后，干扰估计部213、形状数据计算部215以及校正部217将参数i的值更新为i＝i+1(步骤S119)，再次实施步骤S105的处理。
以上，参照图29A和图29B来简单说明了本实施方式所涉及的形状测定方法的流程。
(关于硬件结构)
接着，参照图30来详细说明本发明的实施方式所涉及的运算处理装置200的硬件结构。图30是用于说明本发明的实施方式所涉及的运算处理装置200的硬件结构的框图。
运算处理装置200主要具备CPU 901、ROM 903以及RAM 905。另外，运算处理装置200还具备总线907、输入装置909、输出装置911、存储器装置913、驱动器915、连接端口917以及通信装置919。
CPU 901作为中心的处理装置和控制装置而发挥功能，按照ROM 903、RAM 905、存储器装置913或者可移动记录介质921中记录的各种程序来控制运算处理装置200内的动作的全部或一部分。ROM 903存储CPU 901所使用的程序、运算参数等。RAM 905暂时存储CPU901所使用的程序、在程序的执行中适当变化的参数等。它们利用由CPU总线等内部总线构成的总线907而相互连接。
总线907经由桥来与PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface：外围组件互连/接口)总线等外部总线连接。
输入装置909例如是鼠标、键盘、触摸面板、按钮、开关以及手柄等由用户操作的操作部件。另外，输入装置909例如既可以是利用红外线、其它电波的遥控部件(所谓的遥控器)，也可以是支持运算处理装置200的操作的PDA等外部连接设备923。并且，输入装置909例如由基于由用户使用上述的操作部件输入的信息来生成输入信号并输出到CPU 901的输入控制电路等构成。用户能够通过对该输入装置909进行操作来对形状测定装置10输入各种数据或指示处理动作。
输出装置911由能够在视觉上或听觉上向用户通知所获取到的信息的装置构成。作为这种装置，存在CRT显示器装置、液晶显示器装置、等离子体显示器装置、EL显示器装置及灯等显示装置、扬声器和耳机等声音输出装置、打印装置、便携式电話、传真机等。输出装置911例如输出通过由运算处理装置200进行的各种处理而得到的结果。具体地说，显示装置将通过由运算处理装置200进行的各种处理而得到的结果显示为文本或图像。另一方面，声音输出装置将再现了的包括声音数据、音响数据等的音频信号变换为模拟信号后输出。
存储器装置913是作为运算处理装置200的存储部的一例而构成的数据保存用的装置。存储器装置913例如由HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动)等磁存储部设备、半导体存储设备、光存储设备或者光磁存储设备等构成。该存储器装置913保存由CPU 901执行的程序、各种数据以及从外部获取到的各种数据等。
驱动器915是记录介质用读写器，内置或外置于运算处理装置200。驱动器915读出所安装的磁盘、光盘、光磁盘或者半导体存储器等可移动记录介质921中记录的信息，输出到RAM 905。另外，驱动器915也能够对所安装的磁盘、光盘、光磁盘或者半导体存储器等可移动记录介质921写入记录。可移动记录介质921例如是CD介质、DVD介质、Blu-ray(注册商标)介质等。另外，可移动记录介质921也可以是紧凑型闪存(注册商标)(Compact Flash：CF)、(快闪存储器或者SD存储卡Secure Digital memory card：安全数字存储卡)等。另外，可移动记录介质921例如也可以是搭载有非接触型IC芯片的IC卡(Integrated Circuitcard：集成电路卡)或电子设备等。
连接端口917是用于将设备与运算处理装置200直接连接的端口。作为连接端口917的一例，存在USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)端口、IEEE1394端口、SCSI(Small Computer System Interface：小型计算机系统接口)端口、RS-232C端口等。通过在该连接端口917连接外部连接设备923，运算处理装置200从外部连接设备923直接获取各种数据、或者向外部连接设备923提供各种数据。
通信装置919例如是由用于与通信网络925连接的通信设备等构成的通信接口。通信装置919例如是有线或无线LAN(Local Area Network：局域网)、Bluetooth(注册商标)或者WUSB(Wireless USB：无线USB)用的通信卡等。另外，通信装置919也可以是光通信用的路由器、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line：非对称数字用户线)用的路由器或者各种通信用的调制解调器等。该通信装置919例如能够与因特网、其它通信设备之间例如按照TCP/IP等规定的协议来发送接收信号等。另外，与通信装置919连接的通信网络925由通过有线或无线来连接的网络等构成，例如也可以是因特网、家庭内LAN、公司内LAN、红外线通信、无线电波通信或卫星通信等。
以上，示出了能够实现本发明的实施方式所涉及的运算处理装置200的功能的硬件结构的一例。上述的各结构要素既可以使用通用的构件来构成，也可以由专用于各结构要素的功能的硬件构成。因而，能够根据实施本实施方式的应时的技术水平来适当变更所利用的硬件结构。
实施例
下面，示出实施例，来具体说明本发明所涉及的形状测定装置和形状测定方法。此外，下面示出的实施例终归是本发明所涉及的形状测定装置和形状测定方法的一例，本发明所涉及的形状测定装置和形状测定方法不限定于下述所示的实施例。
在下面示出的实施例1～实施例3中，将已知表面平坦的铝板用作被测定刚体S。另外，在形状测定中使用的形状测定装置是如图1和图2所示的本实施方式所涉及的形状测定装置10。
在实施例1～实施例3中，一边以固定速度5mm/秒将如上所述的铝板输送60mm，一边利用两台面阵摄像机每隔0.2秒进行一张拍摄，通过各面阵摄像机得到60张摄像图像。此外，事先制作校正曲线Ca、Cb、Cc和ΔLb、ΔLc，将所得到的数据保存在存储部中。
在下面示出的实施例中，在铝板的输送中，分别附加三种干扰(Z轴方向的移动、绕L轴的旋转、绕C轴的旋转)，将包含因干扰引起的Z坐标的变化的值Z(i，Xa)与从运算处理装置200输出的真正的表面高度Zout(i，Xa)(i＝1，2，…，60)进行比较。此外，下面示出了将Xa坐标(单位：像素)变换为作为刚体S的宽度方向的C坐标(单位：mm)所得到的结果。
(实施例1)
在实施例1中，在铝板的输送中作为干扰而附加了如图31A所示的Z方向的平行移动。此外，光切线的位置如图31B所示那样。其结果，如图31C所示，可知Z(i，Xa)叠加有因干扰引起的Z轴方向的变化，相应部分的表面高度不平坦。该结果示出了以Z(i，Xa)无法表现出准确的表面高度。另一方面，如图31D所示，Zout(i，Xa)(i＝1，2，…，60)变得平坦，能够确认测定出了准确的表面高度。
(实施例2)
在实施例2中，在铝板的输送中作为干扰而附加了如图32A所示的绕L轴的旋转(旋转轴为铝板的宽度方向中央位置，旋转角的正方向为沿着L轴正方向的顺时针。)。此外，光切线的位置与旋转轴之间的位置关系如图32B所示。其结果，如图32C所示，可知Z(i，Xa)叠加有因绕L轴的旋转引起的Z轴方向的变化，相应部分的表面高度不平坦。该结果示出了以Z(i，Xa)无法表现出准确的表面高度。另一方面，如图32D所示，Zout(i，Xa)(i＝1，2，…，60)变得平坦，能够确认测定出了准确的表面高度。
(实施例3)
在实施例3中，在铝板的输送中作为干扰而附加了如图33A所示的绕C轴的旋转(旋转轴为铝板的长度方向中央位置，旋转角的正方向为沿着C轴正方向的顺时针。)。此外，光切线的位置与旋转轴之间的位置关系如图33B所示。其结果，如图33C所示，可知Z(i，Xa)叠加有因绕C轴的旋转引起的Z轴方向的变化，相应部分的表面高度不平坦。该结果示出了以Z(i，Xa)无法表现出准确的表面高度。另一方面，如图33D所示，Zout(i，Xa)(i＝1，2，…，60变得平坦，能够确认测定出了准确的表面高度。
以上参照附图详细地说明了本发明的优选的实施方式，但是本发明不限定于所述例子。显然只要是具有本发明所属的技术领域中的通常的知识的人，就能够在权利要求书所记载的技术思想的范畴内想到各种变更例或者修正例，应当了解这些当然也属于本发明的保护范围。
附图标记说明
10：形状测定装置；100：摄像装置；101a、101b、101c：线状激光光源；111、113、115、117：面阵摄像机；200：运算处理装置；201：摄像控制部；203：图像处理部；205：显示控制部；207：存储部；211：摄像数据获取部；213：干扰估计部；215：形状数据计算部；217：校正部；219：结果输出部；221：共同照射部分干扰估计部；223：交点位置干扰估计部。

Claims (16)

1.一种形状测定装置，利用多道线状激光的多个光切线来测定被测定刚体的形状，所述多道线状激光是从沿着该被测定刚体的长度方向相对于该被测定刚体进行相对移动的多个线状激光光源照射到所述被测定刚体的表面的激光，所述形状测定装置具备：
摄像装置，其对沿着长度方向相对移动的所述被测定刚体的表面照射三道所述线状激光，并且以规定的长度方向间隔对三道所述线状激光的来自所述被测定刚体的表面的反射光进行拍摄；以及
运算处理装置，其对通过所述摄像装置拍摄到的与所述光切线有关的摄像图像实施图像处理，来计算所述被测定刚体的表面形状，
其中，所述摄像装置具有：
第一线状激光光源，其射出用于计算所述被测定刚体的表面形状的形状测定用光切线，该形状测定用光切线是沿所述被测定刚体的宽度方向延伸的所述光切线；
第二线状激光光源，其射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第一校正用光切线，该第一校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉；
第三线状激光光源，其射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第二校正用光切线，该第二校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉，且存在于所述被测定刚体的与所述第一校正用光切线不同的宽度方向位置；
第一摄像机，其在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述形状测定用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述形状测定用光切线的摄像图像；以及
第二摄像机，其在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述第一校正用光切线和所述第二校正用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述第一校正用光切线和所述第二校正用光切线的摄像图像，
所述运算处理装置具有：
形状数据计算部，其基于由所述第一摄像机生成的各时刻的所述形状测定用光切线的摄像图像，来计算表现出所述被测定刚体的表面的三维形状、且叠加有因所述干扰引起的测定误差的形状数据；
干扰估计部，其使用所述第一校正用光切线的摄像图像来对该第一校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施高度变化值获取处理，并且，使用所述第二校正用光切线的摄像图像来对该第二校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施所述高度变化值获取处理，其中，该高度变化值获取处理是根据在不同的两个时刻针对所述被测定刚体的同一位置获取到的与所述被测定刚体的表面高度有关的高度测定值来获取该位置处的因所述干扰引起的高度变化值的处理，所述干扰估计部利用根据所述第一校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值以及根据所述第二校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值，来估计所述形状数据中叠加的因所述干扰引起的高度变动量；以及
校正部，其通过从所述形状数据减去所述高度变动量，来对因所述干扰引起的测定误差进行校正。
2.根据权利要求1所述的形状测定装置，其特征在于，
所述干扰估计部对所述第一校正用光切线上的多个点处的因所述干扰引起的高度变化值进行直线近似，来估计该直线与所述形状测定用光切线的交点处的因所述干扰引起的高度变化值，
所述干扰估计部对所述第二校正用光切线上的多个点处的因所述干扰引起的高度变化值进行直线近似，来估计该直线与所述形状测定用光切线的交点处的因所述干扰引起的高度变化值，
所述干扰估计部利用将两个所述交点处的因所述干扰引起的高度变化值连接的直线，来估计所述高度变动量。
3.根据权利要求1或2所述的形状测定装置，其特征在于，
所述第一摄像机和所述第二摄像机在与规定的长度方向间隔对应的各时刻进行拍摄，来分别生成N张摄像图像，其中，N为2以上的整数，
所述干扰估计部假设第一张摄像图像中未产生所述干扰，来计算所述高度变动量。
4.根据权利要求1或2所述的形状测定装置，其特征在于，
对所述第一摄像机和所述第二摄像机的拍摄定时进行控制，使得所述第二摄像机在彼此相邻的拍摄时刻拍摄到的摄像图像中存在共同照射区域，该共同照射区域是所述被测定刚体的被共同地照射所述第一校正用光切线和所述第二校正用光切线的部分，
所述干扰估计部针对所述第一校正用光切线和所述第二校正用光切线各自的与所述共同照射区域相当的所述多个点，计算因所述干扰引起的高度变化值。
5.根据权利要求4所述的形状测定装置，其特征在于，
所述干扰估计部使用根据所述第二摄像机的第i+1张摄像图像得到的包含所述高度变化值的表观的表面高度以及根据所述第二摄像机的第i张摄像图像得到的、去除该摄像图像的所述共同照射区域中的所述高度变化值后的表面高度，来计算所述第i+1张摄像图像中的所述高度变化值以及去除该高度变化值后的表面高度，其中，i＝1，2，…，N-1。
6.根据权利要求4所述的形状测定装置，其特征在于，
所述干扰估计部以所述第二摄像机的第一张摄像图像为基准，来计算所述第二摄像机的第i张摄像图像中的所述高度变化值，其中，i＝2，…，N。
7.根据权利要求1或2所述的形状测定装置，其特征在于，
所述第一线状激光光源、所述第二线状激光光源以及所述第三线状激光光源被配设成各个光源的光轴与由所述被测定刚体的长度方向及宽度方向规定的平面垂直。
8.根据权利要求1或2所述的形状测定装置，其特征在于，
所述第一摄像机的光轴与所述第一线状激光光源的光轴所成的角、所述第二摄像机的视线与所述第二线状激光光源的光轴所成的角以及所述第二摄像机的视线与所述第三线状激光光源的光轴所成的角相互独立地为30度以上且60度以下。
9.一种形状测定方法，利用多道线状激光的多个光切线来测定被测定刚体的形状，所述多道线状激光是从沿着该被测定刚体的长度方向相对于该被测定刚体进行相对移动的多个线状激光光源照射到所述被测定刚体的表面的激光，所述形状测定方法包括以下步骤：
摄像步骤，从摄像装置对沿着长度方向相对移动的所述被测定刚体的表面照射三道所述光切线，以规定的长度方向间隔对三道所述光切线的来自所述被测定刚体的表面的反射光进行拍摄，其中，所述摄像装置具有第一线状激光光源、第二线状激光光源、第三线状激光光源、第一摄像机以及第二摄像机，所述第一线状激光光源射出用于计算所述被测定刚体的表面形状的形状测定用光切线，该形状测定用光切线是沿所述被测定刚体的宽度方向延伸的所述光切线，所述第二线状激光光源射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第一校正用光切线，该第一校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉，所述第三线状激光光源射出用于对作用于所述被测定刚体的干扰的影响进行校正的第二校正用光切线，该第二校正用光切线与所述被测定刚体的长度方向平行，且与所述形状测定用光切线交叉，且存在于所述被测定刚体的与所述第一校正用光切线不同的宽度方向位置，所述第一摄像机在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述形状测定用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述形状测定用光切线的摄像图像，所述第二摄像机在与规定的长度方向间隔对应的各时刻对所述第一校正用光切线和所述第二校正用光切线进行拍摄，生成各时刻的各个所述第一校正用光切线和所述第二校正用光切线的摄像图像；
形状数据计算步骤，基于由所述第一摄像机生成的各时刻的所述形状测定用光切线的摄像图像，来计算表现出所述被测定刚体的表面的三维形状、且叠加有因所述干扰引起的测定误差的形状数据；
干扰估计步骤，使用所述第一校正用光切线的摄像图像来对该第一校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施高度变化值获取处理，并且，使用所述第二校正用光切线的摄像图像来对该第二校正用光切线的不同的长度方向位置的多个点实施所述高度变化值获取处理，其中，该高度变化值获取处理是根据在不同的两个时刻针对所述被测定刚体的同一位置获取到的与所述被测定刚体的表面高度有关的高度测定值来获取该位置处的因所述干扰引起的高度变化值的处理，利用根据所述第一校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值以及根据所述第二校正用光切线的摄像图像得到的多个因所述干扰引起的高度变化值，来估计所述形状数据中叠加的因所述干扰引起的高度变动量；以及
校正步骤，通过从所述形状数据减去所述高度变动量，来对因所述干扰引起的测定误差进行校正。
10.根据权利要求9所述的形状测定方法，其特征在于，
在所述干扰估计步骤中，
对所述第一校正用光切线上的多个点处的因所述干扰引起的高度变化值进行直线近似，由此估计该直线与所述形状测定用光切线的交点处的因所述干扰引起的高度变化值，
对所述第二校正用光切线上的多个点处的因所述干扰引起的高度变化值进行直线近似，由此估计该直线与所述形状测定用光切线的交点处的因所述干扰引起的高度变化值，
利用将两个所述交点处的因所述干扰引起的高度变化值连接的直线，来估计所述高度变动量。
11.根据权利要求9或10所述的形状测定方法，其特征在于，
所述第一摄像机和所述第二摄像机在与规定的长度方向间隔对应的各时刻进行拍摄，来分别生成N张摄像图像，其中，N为2以上的整数，
在所述干扰估计步骤中，假设第一张摄像图像中未产生所述干扰，来计算所述高度变动量。
12.根据权利要求9或10所述的形状测定方法，其特征在于，
对所述第一摄像机和所述第二摄像机的拍摄定时进行控制，使得所述第二摄像机在彼此相邻的拍摄时刻拍摄到的摄像图像中存在共同照射区域，该共同照射区域是所述被测定刚体的被共同地照射所述第一校正用光切线和所述第二校正用光切线的部分，
在所述干扰估计步骤中，针对所述第一校正用光切线和所述第二校正用光切线各自的与所述共同照射区域相当的所述多个点，计算因所述干扰引起的高度变化值。
13.根据权利要求12所述的形状测定方法，其特征在于，
在所述干扰估计步骤中，使用根据所述第二摄像机的第i+1张摄像图像得到的包含所述高度变化值的表观的表面高度以及根据所述第二摄像机的第i张摄像图像得到的、去除该摄像图像的所述共同照射区域中的所述高度变化值后的表面高度，来计算所述第i+1张摄像图像中的所述高度变化值以及去除该高度变化值后的表面高度，其中，i＝1，2，…，N-1。
14.根据权利要求12所述的形状测定方法，其特征在于，
在所述干扰估计步骤中，以所述第二摄像机的第一张摄像图像为基准，来计算所述第二摄像机的第i张摄像图像中的所述高度变化值，其中，i＝2，…，N。
15.根据权利要求9或10所述的形状测定方法，其特征在于，
所述第一线状激光光源、所述第二线状激光光源以及所述第三线状激光光源被配设成各个光源的光轴与由所述被测定刚体的长度方向及宽度方向规定的平面垂直。
16.根据权利要求9或10所述的形状测定方法，其特征在于，
所述第一摄像机的光轴与所述第一线状激光光源的光轴所成的角、所述第二摄像机的视线与所述第二线状激光光源的光轴所成的角以及所述第二摄像机的视线与所述第三线状激光光源的光轴所成的角相互独立地为30度以上且60度以下。
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