DE102004044695A1 - Object distance measuring process, involves temporally illuminating object twice one after the other from different directions, and calculating distance of object on basis of received images from local misalignment of illuminating structure - Google Patents

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Abstract

The process involves temporally illuminating an object (11) twice one after the other from different directions, and receiving images of the object for the illumination. A distance (D) of the object is calculated on the basis of the received images from a local misalignment of an illuminating structure on the object. The images are received from the same direction and same location. An independent claim is also included for a device for measuring distance of an object.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Abstandsmessung.The The invention relates to a method and a device for distance measurement.

Der Umgebungserfassung insbesondere im Bereich von Gefahrenbereiche mit sich bringenden Bearbeitungsmaschinen kommt in der Praxis eine immer größere Bedeutung zu. Objekte müssen erkannt und voneinander unterschieden werden, und die Abstände der Objekte von den Erfassungseinrichtungen müssen bestimmt werden können.Of the Environmental detection, especially in the area of hazardous areas with bringing processing machines comes in practice always greater importance to. Objects must be recognized and distinguished from each other, and the distances of the Objects from the detectors must be able to be determined.

Es existiert eine Fülle von Möglichkeiten, mit denen Erfassungseinrichtungen ihre Umgebung erkennen und auswerten können. Für Abstandsmessungen beispielsweise sind nach dem Pulslaufzeitprinzip arbeitende Lasermesssysteme weit verbreitet. Dieser Ansatz wird mit der vorliegenden Anmeldung nicht verfolgt.It there is a wealth of ways with which detection devices recognize and evaluate their environment can. For distance measurements For example, according to the pulse transit time principle working laser measuring systems widespread. This approach is used with the present application not tracked.

Es ist ein weiterer Ansatz bekannt, der auf der Auswertung von stereoskopischen Bildern beruht, um hierdurch Tiefeninformationen zu erhalten. Eine entsprechende Bildverarbeitungsvorrichtung ist aus der DE 198 51 993 A1 bekannt. Es wird hierbei mittels zweier Kameras gearbeitet, die von dem betreffenden Objekt aus unterschiedlichen Richtungen Bilder aufnehmen. Die Stereobilder werden anschließend einer speziellen Bildverarbeitung unterworfen, mit der die stereoskopischen Bilder in Echtzeit verarbeitet werden. Diese Bildverarbeitung ist ausführlich in der vorstehend genannten DE 198 51 993 A1 beschrieben.Another approach is known which relies on the evaluation of stereoscopic images to obtain depth information. A corresponding image processing device is known from DE 198 51 993 A1 known. In this case, two cameras are used, which take pictures of the respective object from different directions. The stereo images are then subjected to a special image processing, with which the stereoscopic images are processed in real time. This image processing is described in detail in the above DE 198 51 993 A1 described.

Nachteilig hieran sind insbesondere die für viele Anwendungen nicht akzeptablen hohen Kosten, die mit der Verwendung von zwei Kameras verbunden sind.adversely this is especially true for many Applications unacceptable high costs associated with use connected by two cameras.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine einfach durchführbare und zuverlässig arbeitende Abstandsmessung bei möglichst geringen Kosten ermöglichen.task The invention is a method and an apparatus of the above to create that kind of an easy and feasible reliable working distance measurement if possible allow low costs.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt zum einen durch die Merkmale des unabhängigen Verfahrensanspruchs und insbesondere dadurch, dass ein Objekt zeitlich nacheinander insbesondere aus unterschiedlichen Richtungen strukturiert beleuchtet, für jede Beleuchtung ein Bild des Objekts aufgenommen, und anhand der aufgenommenen Bilder aus dem lokalen Versatz der Beleuchtungsstrukturen auf dem Objekt dessen Abstand berechnet wird.The solution This object is achieved on the one hand by the features of the independent method claim and in particular in that an object is temporally successive in particular, structured from different directions lit, for any lighting taken a picture of the subject, and the pictures taken from the local offset of the illumination structures on the object whose distance is calculated.

Zum anderen erfolgt die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und insbesondere dadurch, dass wenigstens eine zur insbesondere zeitlich nacheinander erfolgenden strukturierten Beleuchtung eines Objekts, eine der Beleuchtungseinrichtung zugeordnete Aufnahmeeinrichtung zur zeitlich auf die Beleuchtung abgestimmten Aufnahme von Bildern des strukturiert beleuchteten Objekts, und eine Auswerteeinrichtung vorgesehen sind, mit der anhand der aufgenommenen Bilder aus dem lokalen Versatz der Beleuchtungsstrukturen auf dem Objekt dessen Abstand berechenbar ist. Dabei kann erfindungsgemäß mit wenigstens zwei räumlich voneinander entfernt angeordneten Beleuchtungseinrichtungen, aber auch mit genau einer Beleuchtungseinrichtung gearbeitet werden.To the Others are the solution the problem underlying the invention by the features of independent Device claim and in particular in that at least one structured in particular temporally successively structured Illumination of an object, one associated with the illumination device Recording device for time coordinated with the lighting Capture images of the structured illuminated object, and an evaluation device are provided, with the basis of the recorded Images from the local offset of the lighting structures on the Object whose distance is calculable. It can according to the invention with at least two spatially remote lighting devices, but be worked with exactly one lighting device.

Es werden erfindungsgemäß also mehrere Bilder des Objektes aufgenommen und einer weiteren Verarbeitung zugeführt, wobei erfindungsgemäß aber nicht der Blickwinkel, aus dem die Bilder aufgenommen werden, verschieden sein muss, sondern stattdessen für die Bilder unterschiedliche Beleuchtungen vorgenommen werden, die sich hinsichtlich der Beleuchtungsrichtung voneinander unterscheiden können.It become according to the invention thus several pictures taken of the object and fed to further processing, wherein not according to the invention the viewing angle from which the pictures are taken varies must be, but instead for the pictures are made different lighting, the differ with respect to the direction of illumination can.

Durch die Verwendung strukturierter Beleuchtungen, also Beleuchtungen mit einer wie auch immer gearteten ungleichmäßigen räumlichen Verteilung der Intensität der verwendeten Strahlung, ist das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von eventuell vorhandenen Kontraststrukturen des Objektes selbst. Das Objekt kann zwar dreidimensionale Strukturen aufweisen, und in der Tat sollen durch die Erfindung bevorzugt gerade derartige Objektstrukturen vermessen werden. Ein aufgrund dreidimensionaler Strukturen vorhandener Kontrast des Objektes, also Objektkontraststrukturen, auf die übliche Stereokamera-Anordnungen nicht verzichten können, ist für die Erfindung aber gerade nicht erforderlich, um eine brauchbare Abstandsmessung zu ermöglichen. Die Objektoberfläche muss lediglich in der Lage sein, die für die Beleuchtung verwendete Strahlung so zu reflektieren, dass bei der Aufnahme der Bilder die eingesetzten Beleuchtungsstrukturen erkannt werden können. Mit anderen Worten: erfindungsgemäß können problemlos kontrastarme oder sogar kontrastfreie Objekte unabhängig davon vermessen werden, ob die jeweilige Objektoberfläche dreidimensionale Strukturen aufweist – was bei der Mehrzahl der praktischen Anwendungen der Fall sein wird – oder nicht.By the use of structured lighting, ie lighting with any uneven spatial distribution of the intensity of the used Radiation, is the inventive method independently of any existing contrast structures of the object itself. Although the object can have three-dimensional structures, and in fact, the invention should preferably be just such Object structures are measured. One due to three-dimensional Structures existing contrast of the object, so object contrast structures, to the usual Stereocamera arrangements can not do without, is for the invention but just not required to allow a useful distance measurement. The object surface just need to be able to use the lighting used for the lighting To reflect radiation so that when taking pictures the inserted Illumination structures can be detected. In other words, according to the invention can be easily low-contrast or even contrast-free objects regardless be measured, whether the respective object surface three-dimensional structures has - what in the majority of practical applications will be the case - or not.

Zwischen den Beleuchtungen kommt es auf dem Objekt zu einem Versatz der Beleuchtungsstrukturen, wobei dieser Versatz mit den jeweils für eine Beleuchtung aufgenommenen Bildern des strukturiert beleuchteten Objekts festgehalten wird. Durch einen Vergleich der nacheinander aufge nommenen Bilder kann folglich aus dem lokalen Versatz der Beleuchtungsstrukturen und ggf. anderer bekannter geometrischer Parameter der Messanordnung der Objektabstand berechnet werden.Between the illuminations, an offset of the illumination structures occurs on the object, wherein this offset is recorded with the images of the structured object illuminated in each case for illumination. By A comparison of the images taken one after the other can consequently be calculated from the local offset of the illumination structures and possibly other known geometric parameters of the measurement arrangement of the object distance.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass – sobald die Objektbilder vorhanden sind – für die Bildauswertung bekannte, auf der Analyse eines Versatzes von bestimmten Strukturen basierende Bildverarbeitungseinrichtungen und -verfahren zum Einsatz kommen können. Insbesondere kann nach der Methode gearbeitet werden, die in der eingangs erwähnten DE 198 51 993 A1 beschrieben ist. Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht also darin, dass die Auswertung der erfindungsgemäß aufgenommenen Bilder zur Bestimmung des Objektabstands nach in DE 198 51 993 A1 beschriebenen Verfahren erfolgt.A particular advantage of the invention is that - as soon as the object images are present - image processing devices and methods known for image analysis and based on the analysis of an offset of specific structures can be used. In particular, it is possible to work according to the method described in the introduction DE 198 51 993 A1 is described. A particularly preferred embodiment of the invention thus consists in that the evaluation of the images taken in accordance with the invention for determining the object distance according to FIG DE 198 51 993 A1 described method is carried out.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Bilder aus derselben Richtung und insbesondere von demselben Ort aus aufgenommen.According to one another preferred embodiment of the invention, the images are from the same direction and in particular taken from the same place.

Des Weiteren ist bevorzugt, dass für mehrere und insbesondere für alle Beleuchtungseinrichtungen die gleiche Beleuchtungsstruktur verwendet wird. Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß möglich, für die aufzunehmenden Bilder unterschiedliche Beleuchtungsstrukturen zu verwenden und dies bei der Auswertung der Bilder zu berücksichtigen. Bevorzugt ist allerdings die Verwendung identischer Beleuchtungsstrukturen.Of Further, it is preferable that for several and in particular for all lighting fixtures have the same lighting structure is used. in principle is it possible according to the invention for the male To use images of different lighting structures and to take this into account when evaluating the images. Is preferred however, the use of identical lighting structures.

Ferner wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Objekt genau zweimal nacheinander zu beleuchten, d.h. es werden nacheinander zwei Bilder aufgenommen und ausgewertet. Die Anzahl der Beleuchtungsvorgänge und insbesondere die Anzahl der benötigten Beleuchtungseinrichtungen ist hierdurch minimiert.Further is proposed according to the invention, to illuminate the object exactly twice in succession, i. it will successively taken and evaluated two images. The number the lighting operations and especially the number of needed Lighting equipment is thereby minimized.

Erfindungsgemäß ist es des Weiteren möglich, z.B. im Fall von bewegten Objekten mit lediglich einer einzigen Beleuchtungseinrichtung zu arbeiten. Es können dann mit dieser einzigen Beleuchtungseinrichtung zeitlich nacheinander mehrere, insbesondere zwei, Beleuchtungsvorgänge an einem z.B. relativ zur Beleuchtungseinrichtung bewegten Objekt durchgeführt werden, wodurch ebenfalls mehrere bzw. zwei anschließend auszuwertende Bilder aufgenommen werden können. Alternativ ist es sogar möglich, mit einer einzigen Beleuchtungseinrichtung lediglich einen einzigen Beleuchtungsvorgang durchzuführen, d.h. lediglich ein einziges Bild eines bewegten oder auch unbewegten Objektes im Normalbetrieb aufzunehmen, und bei der weiteren Auswertung dieses Bild mit wenigstens einem zuvor z.B. in einem Teach-In-Betrieb ermittelten Bild zu vergleichen. Auch diese erfindungsgemäßen Varianten stellen jeweils zeitlich nacheinander erfolgende strukturierte Beleuchtungen im Sinne der Erfindung dar.It is according to the invention furthermore possible, e.g. in the case of moving objects with only a single one Lighting device to work. It can then be with this single one Lighting device sequentially several times, in particular two, lighting operations at a e.g. be carried out relative to the lighting device moving object which also recorded several or two subsequently evaluated images can be. Alternatively, it is even possible with a single lighting device only a single To carry out the lighting process, i.e. only a single picture of a moving or stationary Object in normal operation record, and in the further evaluation of this Image with at least one previously e.g. determined in a teach-in operation Compare picture. These variants according to the invention also provide each temporally successive structured illumination in the Meaning of the invention.

Als für die Berechnung des Objektabstands verwendbare geometrische Parameter der Messanordnung kommen insbesondere die Entfernung zwischen den Beleuchtungsquellen und/oder die Entfernungen der Beleuchtungsquellen jeweils zu dem Bildaufnahmeort in Frage, wobei bevorzugt diese Entfernungen in einer senkrecht zur Richtung des Objektabstands verlaufenden Messebene gemessen werden.When for the Calculating the object distance usable geometric parameters the measuring arrangement come in particular the distance between the Lighting sources and / or the distances of the illumination sources in each case to the image recording location in question, preferably these distances in a direction perpendicular to the distance of the object Measured level.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.Further preferred embodiments of the invention are in the dependent claims, the description and the drawing.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:The The invention will be described below by way of example with reference to FIGS Drawing described. Show it:

1 schematisch eine erfindungsgemäße Messanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und 1 schematically a measuring arrangement according to the invention for carrying out the method according to the invention, and

2 eine Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips. 2 a representation for explaining the principle of the invention.

Die Messanordnung gemäß 1 umfasst eine Bildaufnahmeeinrichtung in Form einer Kamera 21 und zwei als Beleuchtungseinrichtungen dienende Strahlungsquellen 17a, 17b, die in diesem Ausführungsbeispiel symmetrisch zu beiden Seiten der Kamera 21 angeordnet sind. Die Kamera 21 und die beiden Beleuchtungseinrichtungen 17a, 17b liegen in einer gemeinsamen Messebene 19, die senkrecht zu der Richtung des zu messenden Abstandes D zu einem Objekt 11 verläuft.The measuring arrangement according to 1 includes an image pickup device in the form of a camera 21 and two radiation sources serving as lighting devices 17a . 17b in this embodiment, symmetrical to both sides of the camera 21 are arranged. The camera 21 and the two lighting devices 17a . 17b lie in a common measuring level 19 perpendicular to the direction of the distance D to be measured to an object 11 runs.

Die Kamera 21 kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet und z.B. in Form einer Zeilenkamera (eindimensionales Konzept) oder einer Matrixkamera (zweidimensionales Konzept) vorgesehen sein.The camera 21 can in principle be configured arbitrarily and provided, for example, in the form of a line camera (one-dimensional concept) or a matrix camera (two-dimensional concept).

Die die von den Beleuchtungseinrichtungen 17a, 17b ausgesandte elektromagnetische Strahlung reflektierende, der Kamera 21 und den Beleuchtungseinrichtungen 17a, 17b zugewandte Oberfläche des Objekts 11 ist hier als ebene, strukturlose Fläche dargestellt. Die Erfindung ist jedoch unabhängig von der Oberflächenstruktur des Objekts 11, d.h. für die Erfindung ist es ohne Belang, ob das Objekt 11 selbst strukturiert ist oder nicht. Insbesondere braucht das Objekt 11 keine eigenen Kontraststrukturen aufzuweisen.The ones from the lighting devices 17a . 17b emitting electromagnetic radiation reflecting the camera 21 and the lighting devices 17a . 17b facing surface of the object 11 is shown here as a flat, structureless surface. However, the invention is independent of the surface structure of the object 11 , ie for the invention it does not matter if the object 11 self-structured or not. In particular, the object needs 11 to have no own contrast structures.

Die Kamera 21 und die beiden Beleuchtungseinrichtungen 17a, 17b sind mit einer Auswerteeinrichtung 23 verbunden, über welche die Messanordnung außerdem derart ansteuerbar ist, dass das Objekt 11 nacheinander zunächst mittels der einen Beleuchtungseinrichtung 17a und anschließend mittels der anderen Beleuchtungseinrichtung 17b strukturiert beleuchtet und für jede Beleuchtung jeweils mittels der Kamera 21 ein Bild des beleuchteten Objekts 11 bzw. dessen Oberfläche aufgenommen wird. Diese auf der Basis unterschiedlicher Beleuchtungsrichtungen erzeugten Bilder werden in der Auswerteeinrichtung 23 einer Bildverarbeitung unterzogen, um den gewünschten Objektabstand D zu berechnen.The camera 21 and the two lights processing facilities 17a . 17b are with an evaluation device 23 connected, via which the measuring arrangement is also controllable such that the object 11 successively first by means of a lighting device 17a and then by means of the other illumination device 17b structured lighted and for each lighting by means of the camera 21 an image of the illuminated object 11 or whose surface is recorded. These images generated on the basis of different lighting directions are in the evaluation 23 subjected to image processing to calculate the desired object distance D.

2 zeigt auf der linken Seite rein beispielhaft und schematisch zwei nacheinander mittels der Kamera 21 aufgenommene Bilder 13a, 13b, die unterschiedlichen Beleuchtungen des Objekts 11 entsprechen. Beleuchtungsstrukturen 15 und Objektkontraststrukturen 25, auf die nachstehend näher eingegangen wird, sind lediglich in einem kleineren Bildausschnitt 27 dargestellt. Hierdurch ist angedeutet, dass es erfindungsgemäß nicht erforderlich ist, das gesamte von der Kamera 21 erfassbare Sichtfeld für die Abstandsmessung zu verwenden, sondern dass es zumindest in vielen Fällen genügen kann, hierfür einen kleineren Bildausschnitt 27 zu verwenden. 2 shows on the left side purely exemplary and schematically two consecutively by means of the camera 21 taken pictures 13a . 13b , the different illuminations of the object 11 correspond. lighting structures 15 and object contrast structures 25 , which will be discussed in more detail below, are only in a smaller image detail 27 shown. This indicates that it is not required according to the invention, the entire of the camera 21 detectable field of view for the distance measurement to use, but that it can satisfy at least in many cases, this is a smaller image detail 27 to use.

Die in dem Bildausschnitt 27 jeweils schraffiert dargestellten Bereiche stellen Objektkontraststrukturen 25 dar, d.h. es ist hierdurch zur Klarstellung angedeutet, dass das betreffende Objekt eigene Kontraststrukturen aufweisen kann – und in der Praxis meist auch aufweisen wird, da bevorzugt durch die Erfindung zu vermessende Erhöhungen und/oder Vertiefungen auf bzw. in der Objektoberfläche in den meisten Fällen einen Kontrast hervorrufen, welcher aber – wie eingangs bereits diskutiert – für die Erfindung nicht notwendig ist. Da die beiden Bilder 13a, 13b von dem selben Kamerastandort aus aufgenommen werden, befinden sich diese Objektkontraststrukturen 25 in den beiden Bildern 13a, 13b jeweils an der gleichen Stelle.The in the picture section 27 hatched areas represent object contrast structures 25 This means that it is hereby indicated for the sake of clarification that the object in question may have its own contrast structures-and in practice will also usually have, because in the majority of cases preferably elevations and / or depressions to be measured by the invention on or in the object surface cause a contrast, but which - as already discussed - is not necessary for the invention. Because the two pictures 13a . 13b from the same camera location, these are object contrast structures 25 in the two pictures 13a . 13b each in the same place.

Mit den senkrechten Strichen sind in den Bildausschnitten 27 Beleuchtungsstrukturen 15 angedeutet. Diese Beleuchtungsstrukturen 15 können grundsätzlich jede beliebige regelmäßige oder unregelmäßige Form annehmen. Wie eingangs bereits erwähnt, werden für die beiden mittels der Beleuchtungseinrichtung 17a, 17b erfolgenden Objektbeleuchtungen identische Beleuchtungsstrukturen verwendet, d.h. die die strukturierten Beleuchtungen 15 bildende ungleichmäßige Intensitätsverteilung der Strahlung auf dem Objekt ist für beide Bilder 13a, 13b gleich.With the vertical lines are in the picture details 27 lighting structures 15 indicated. These lighting structures 15 can basically take any regular or irregular form. As already mentioned, for both by means of the illumination device 17a . 17b identical lighting structures used, ie the structured lightings 15 forming uneven intensity distribution of the radiation on the object is for both images 13a . 13b equal.

Die Erzeugung der Beleuchtungsstrukturen ist auf vielerlei Arten möglich. So können beispielsweise identische Muster auf eine Folie oder einen anderen geeigneten Träger gedruckt und die Folien in den Strahlengang vor insbesondere identische Lichtquellen gebracht werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, lediglich einen einzigen strukturierten Lichtstrahl in Verbindung mit einem optischen Strahlteiler zu verwenden und auf diese Weise zwei Beleuchtungseinrichtungen – hier in Form zweier identischer Teillichtstrahlen – im Sinne der Erfindung zu erhalten.The Generation of the illumination structures is possible in many ways. So can For example, identical patterns on one slide or another suitable carrier printed and the slides in the beam path in front of particular identical Light sources are brought. Alternatively or additionally it is possible only a single structured light beam in connection to use with an optical beam splitter and in this way two lighting devices - here in the form of two identical partial light beams - within the meaning of the invention receive.

Aufgrund der unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen für die beiden Bilder 13a, 13b befinden sich die von der Kamera 21 "gesehenen" Beleuchtungsstrukturen 15 in den Bildern 13a, 13b an unterschiedlichen Stellen, d.h. es existiert auf dem Objekt ein lokaler Versatz der Beleuchtungsstrukturen 15, der von der Kamera 21 durch die nacheinander aufgenommenen Bilder 13a, 13b festgehalten und der weiteren Auswertung zugeführt wird.Due to the different lighting directions for the two pictures 13a . 13b are those of the camera 21 " seen "lighting structures 15 in the pictures 13a . 13b in different places, ie there is a local offset of the illumination structures on the object 15 that from the camera 21 through the consecutively taken pictures 13a . 13b recorded and the further evaluation is supplied.

Die rechte Darstellung in 2 veranschaulicht, dass die Auswertung des Versatzes der strukturierten Beleuchtungen 15 zur Bestimmung des Objektabstands D unabhängig von der Oberflächenstruktur bzw. der Oberflächenkontraststruktur des Objekts ist. Identische Bereiche in den auszuwertenden Bildausschnitten 27 brauchen nicht berücksichtigt zu werden. Anschaulich gesprochen bleiben im Anschluss an die Bildung einer Differenz der beiden Bilder 13a, 13b lediglich die versetzt aufgenommenen Beleuchtungsstrukturen 15 übrig.The right representation in 2 illustrates that the evaluation of the offset of the structured illumination 15 for determining the object distance D is independent of the surface structure or the surface contrast structure of the object. Identical areas in the image sections to be evaluated 27 do not need to be considered. Clearly speaking, following the formation of a difference between the two images 13a . 13b only the offset recorded illumination structures 15 left.

Mittels der Auswerteeinrichtung 23 und geeigneter Algorithmen zur Bildverarbeitung kann nun aus dem mittels der Kamera 21 gemessenen Versatz der Beleuchtungsstrukturen 15 und weiteren geometrischen Parametern der Messanordnung der gewünschte Objektabstand D bestimmt werden. Insbesondere der bekannte Standort der Kamera 21 relativ zu den Beleuchtungseinrichtungen 17a, 17b geht in die Auswertung der aufgenommenen Bilder 13a, 13b mit ein. Bei der Vermessung von dreidimensionalen Strukturen von Objekten ist die Feinheit der Beleuchtungsstruktur 15 an die Größe der zu vermessenden Strukturen anzupassen, d.h. wird die Beleuchtungsstruktur mit abnehmender Größe der zu vermessenden Strukturen zunehmend feiner gewählt.By means of the evaluation device 23 and suitable algorithms for image processing can now from the means of the camera 21 measured offset of the illumination structures 15 and further geometric parameters of the measuring arrangement, the desired object distance D can be determined. In particular, the known location of the camera 21 relative to the lighting devices 17a . 17b goes into the evaluation of the recorded images 13a . 13b with a. When measuring three-dimensional structures of objects, the fineness of the illumination structure is 15 to adapt to the size of the structures to be measured, ie the lighting structure is chosen increasingly fine with decreasing size of the structures to be measured.

Wie eingangs bereits erwähnt, kann die in der Auswerteeinrichtung 23 ablaufende Bildverarbeitung das in DE 198 51 993 A1 beschriebene Verfahren verwenden, das hiermit durch Bezugnahme zum Gegenstand der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gemacht wird. Obwohl erfindungsgemäß anders als in DE 198 51 993 A1 keine Stereobilder im eigentlichen Sinne erzeugt und ausgewertet werden, können mittels der bekannten Bildverarbeitungsverfahren auch aus den auf den unterschiedlichen Beleuchtungen basierenden Bildern 13a, 13b die gewünschten Infor mationen abgeleitet und insbesondere die in DE 198 51 993 A1 beschriebenen Disparitäts- und Validitätsaussagen erhalten werden.As already mentioned, in the evaluation 23 running image processing the in DE 198 51 993 A1 use method described, which is hereby incorporated by reference into the subject of the disclosure of the present application. Although different according to the invention in DE 198 51 993 A1 no stereo images can be generated and evaluated in the true sense, by means of the known image processing methods also from the images based on the different illuminations 13a . 13b the GE Wanted to derive information and in particular the in DE 198 51 993 A1 obtained disparity and validity statements.

1111
Objektobject
13a13a
Bildimage
13b13b
Bildimage
1515
Beleuchtungsstrukturillumination structure
17a17a
Beleuchtungsquelle, BeleuchtungseinrichtungIllumination source lighting device
17b17b
Beleuchtungsquelle, BeleuchtungseinrichtungIllumination source lighting device
1919
Messebenemeasuring plane
2121
Aufnahmeort, Aufnahmeeinrichtung, KameraLocation, Recording device, camera
2323
Auswerteeinrichtungevaluation
2525
ObjektkontraststrukturObject contrast structure
2727
Bildausschnittimage section
DD
Objektabstandobject distance

Claims (13)

Verfahren zur Abstandsmessung, bei dem – ein Objekt (11) zeitlich nacheinander insbesondere aus unterschiedlichen Richtungen strukturiert beleuchtet, – für jede Beleuchtung ein Bild (13a, 13b) des Objekts (11) aufgenommen, und – anhand der aufgenommenen Bilder (13a, 13b) aus dem lokalen Versatz der Beleuchtungsstrukturen (15) auf dem Objekt (11) dessen Abstand (D) berechnet wird.Method for distance measurement, in which - an object ( 11 ) illuminated chronologically successively, in particular from different directions, - for each illumination a picture ( 13a . 13b ) of the object ( 11 ), and - based on the recorded images ( 13a . 13b ) from the local offset of the illumination structures ( 15 ) on the object ( 11 ) whose distance (D) is calculated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder (13a, 13b) aus derselben Richtung aufgenommen werden.Method according to claim 1, characterized in that the images ( 13a . 13b ) are taken from the same direction. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder (13a, 13b) von demselben Ort aus aufgenommen werden.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the images ( 13a . 13b ) from the same place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere, insbesondere alle Beleuchtungen die gleiche Beleuchtungsstruktur (15) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for several, in particular all lighting, the same lighting structure ( 15 ) is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (11) genau zweimal nacheinander beleuchtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the object ( 11 ) is illuminated exactly twice in succession. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Berechnung des Objektabstands (D) die Entfernung zwischen Beleuchtungsquellen (17a, 17b) in einer insbesondere senkrecht zur Richtung des Objektabstands (D) verlaufenden Messebene (19) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the calculation of the object distance (D) the distance between illumination sources ( 17a . 17b ) in a particular perpendicular to the direction of the object distance (D) extending measuring plane ( 19 ) is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Berechnung des Objektabstands (D) die Entfernungen von Beleuchtungsquellen (17a, 17b) jeweils zu dem Bildaufnahmeort (21) in einer insbesondere senkrecht zur Richtung des Objektabstands verlaufenden Messebene (19) verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the calculation of the object distance (D) the distances of illumination sources ( 17a . 17b ) in each case to the image recording location ( 21 ) in a particular perpendicular to the direction of the object distance extending measuring plane ( 19 ) be used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer einzigen Beleuchtungseinrichtung ein bewegtes Objekt beleuchtet wird, wobei vorzugsweise zeitlich nacheinander mehrere, insbesondere zwei, Beleuchtungsvorgänge an dem bewegten Objekt durchgeführt werden und/oder wenigstens ein von dem bewegten Objekt aufgenommenes Bild gemeinsam mit wenigstens einem zuvor außerhalb des eigentlichen Messbetriebs, z.B. in einem Teach-In-Betrieb, aufgenommenen Bild ausgewertet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that by means of a single lighting device a moving object is illuminated, preferably temporally successively several, in particular two, lighting operations on the moving object carried out be and / or at least one of the moving object recorded Picture together with at least one previously outside the actual measuring operation, e.g. in a teach-in operation, recorded image is evaluated. Vorrichtung zur Abstandsmessung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit – wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung (17a, 17b) zur insbesondere zeitlich nacheinander erfolgenden strukturierten Beleuchtung eines Objekts (11), – einer der Beleuchtungseinrichtung (17a, 17b) zugeordneten Aufnahmeeinrichtung (21) zur zeitlich auf die Beleuchtung abgestimmten Aufnahme von Bildern (13a, 13b) des strukturiert beleuchteten Objekts (11), und – einer Auswerteeinrichtung (23), mit der anhand der aufgenommenen Bilder (13a, 13b) aus dem lokalen Versatz der Beleuchtungsstrukturen (15) auf dem Objekt (11) dessen Abstand (D) berechenbar ist.Device for distance measurement, in particular for carrying out a method according to one of the preceding claims, comprising - at least one illumination device ( 17a . 17b ) for the temporally successive structured illumination of an object ( 11 ), - one of the illumination devices ( 17a . 17b ) associated receiving device ( 21 ) for the temporal adaptation to the lighting of images ( 13a . 13b ) of the structured illuminated object ( 11 ), and - an evaluation device ( 23 ), with the images taken ( 13a . 13b ) from the local offset of the illumination structures ( 15 ) on the object ( 11 ) whose distance (D) can be calculated. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei räumlich voneinander entfernt angeordnete Beleuchtungseinrichtungen (17a, 17b) vorgesehen sind.Apparatus according to claim 9, characterized in that at least two spatially remote lighting devices ( 17a . 17b ) are provided. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beleuchtung von bewegten Objekten genau eine Beleuchtungseinrichtung (17a, 17b) vorgesehen ist.Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that for the illumination of moving objects exactly one illumination device ( 17a . 17b ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Beleuchtungseinrichtungen (17a, 17b) und die Aufnahmeeinrichtung (21) in einer gemeinsamen Ebene (19) angeordnet sind.Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that at least two illumination devices ( 17a . 17b ) and the receiving device ( 21 ) in a common plane ( 19 ) are arranged. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Beleuchtungseinrichtungen (17a, 17b) in einer senkrecht zur Richtung des Objektabstands (D) verlaufenden Messebene (19) angeordnet sind.Device according to one of claims 9 to 12, characterized in that at least two illumination devices ( 17a . 17b ) in a perpendicular to the direction of the object distance (D) extending measuring plane ( 19 ) are arranged.
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