DE102009055626A1

DE102009055626A1 - Optical measuring device for optical measurement of maize plant, has evaluation device evaluating distance signal of camera pixels to determine three-dimensional enveloped surface of measuring object to be detected in measuring region

Info

Publication number: DE102009055626A1
Application number: DE102009055626A
Authority: DE
Inventors: Ralph Klose
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2011-05-26

Abstract

The device (3) has three-dimensional photonic mixing device cameras (5-1-5-4) comprising camera pixels and outputting image signals (S1-S4). An evaluation device (8) receives and evaluates the image signals. The cameras output distance signal (b-xy), and the evaluation device evaluates the distance signal of the camera pixels of the cameras for determining a three-dimensional enveloped surface of a measuring object i.e. maize plant (4), to be detected in a measuring region (7). The cameras comprise a radiation source for sending radiations at an optical range. An independent claim is also included for a method for optical measurement of a measuring object.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Messeinrichtung sowie ein Verfahren zur optischen Vermessung eines Messobjekts.The invention relates to an optical measuring device and to a method for optical measurement of a test object.

Zur dreidimensionalen optischen Vermessung von Objekten ist der Einsatz von mehreren Kameras bekannt, deren Ausgangssignale in Beziehung zueinander gesetzt werden. Zwei Kameras können zur Ermittelung eines Stereobildes eines Bereichs vor den beiden Kameras eingesetzt werden; der Einsatz von drei oder mehr Kameras ermöglicht zudem eine Multi-View-Anordnung zur Vermessung eines zwischen den Kameras liegenden Messraums, um ein Messobjekt vollständig zu erfassen und eine dreidimensionale einhüllende Fläche des Messobjektes nachzubilden. Hierzu werden die Kameras im Allgemeinen um den Messraum herum an verschiedenen Positionen und mit unterschiedlicher Ausrichtung in den Messraum angeordnet.For the three-dimensional optical measurement of objects, the use of several cameras is known whose output signals are related to one another. Two cameras can be used to obtain a stereo image of an area in front of the two cameras; the use of three or more cameras additionally enables a multi-view arrangement for measuring a measuring space lying between the cameras in order to completely detect a measurement object and to reproduce a three-dimensional enveloping surface of the measurement object. For this purpose, the cameras are generally arranged around the measuring space at different positions and with different orientation in the measuring space.

Als Kameras können hierbei Imager-Kameras mit Imager-Chips eingesetzt werden, die jeweils ein zweidimensionales Sensor-Array aufweisen, das somit jeweils ein zweidimensionales Bild liefert, z. B. ein Farbbild. Aus den mehreren zweidimensionalen Bildern kann nachfolgend durch Identifikation und Zuordnung einzelner Punkte des erfassten Messobjekts eine einhüllende dreidimensionale Fläche ermittelt werden. Die aus mehreren Richtungen aufgenommenen verschiedenen Bilder des erfassten Objektes werden nachfolgend durch Bildverarbeitungsalgorithmen wie Farbzuordnung und Kantendetektion zu einem dreidimensionalen Bild zusammengesetzt. Bei der Farbzuordnung werden durch Vergleich gleiche Farben der Bildpunkte verschiedener Bilder ermittelt und einem gemeinsamen Punkt auf der Oberfläche des Messobjektes zugeordnet.In this case imager cameras with imager chips can be used as cameras, each of which has a two-dimensional sensor array, which thus supplies a two-dimensional image, for. B. a color image. From the several two-dimensional images, an enveloping three-dimensional surface can subsequently be determined by identification and assignment of individual points of the measured object to be detected. The various images of the detected object recorded from multiple directions are subsequently assembled into a three-dimensional image by image processing algorithms such as color assignment and edge detection. In color assignment, the same colors of the pixels of different images are determined by comparison and assigned to a common point on the surface of the measurement object.

Bei derartigen Multi-View-Anordnungen ist die genaue Kenntnis der einzelnen Kamerapositionen und Kameraausrichtungen wichtig, da bereits kleine Fehler in diesen Daten zu erheblichen Fehlern beim nachfolgenden Zusammensetzen der dreidimensionalen Punktwolke führen. Daher wird im Allgemeinen eine sehr hohe Anzahl von Kameras, z. B. zwölf Kameras oder mehr, eingesetzt, die gleichmäßig um den Messraum herum verteilt sind und das Objekt somit aus seiner entsprechend hohen Anzahl von Positionen und Richtungen vermessen. Zur Bildermittlung sind nachfolgende komplexe Berechnungen erforderlich. Nicht unproblematisch sind sich ändernde Lichtbedingungen oder Schatten. Somit erfolgt die Vermessung im Allgemeinen in einem Messraum, in den die zu vermessenden Objekte, z. B. auch Pflanzen, hineinbefördert werden.In such multi-view arrangements, the exact knowledge of the individual camera positions and camera orientations is important, since even small errors in these data lead to significant errors in the subsequent composition of the three-dimensional point cloud. Therefore, in general, a very high number of cameras, for. B. twelve cameras or more, are used, which are evenly distributed around the measuring space around and thus measured the object from its correspondingly high number of positions and directions. To image the following complex calculations are required. Not without problems are changing light conditions or shadows. Thus, the measurement is generally carried out in a measuring room, in which the objects to be measured, z. As well as plants, are transported.

Weiterhin sind unter anderem als Lichtschnitt bezeichnete Messeinrichtungen zur Vermessung von Objekten mittels Lasern bekannt, bei denen Laser-Zeilen auf die Oberfläche des Objektes projiziert werden und das erfasste Objekt abscannen. Hierdurch wird ein Höhenprofil des Objektes ermittelt, wobei das Objekt Zeile für Zeile abgescannt wird und nachfolgend eine Punktwolke berechnet wird. Hierbei ist jedoch eine relative Bewegung zwischen dem Objekt und dem Kamera-Laser-System erforderlich, so dass das Objekt oder die Messeinrichtung zu verstellen sind. Die genaue Einstellung der Relativverstellung, um nachfolgend eine hohe Messgenauigkeit zu gewährleisten, ist nicht unproblematisch.Furthermore, measuring devices for measuring objects by means of lasers, which are known as light sections, are known, among others, in which laser lines are projected onto the surface of the object and scan the detected object. As a result, a height profile of the object is determined, wherein the object is scanned line by line and subsequently a point cloud is calculated. In this case, however, a relative movement between the object and the camera-laser system is required, so that the object or the measuring device are to be adjusted. The exact adjustment of the relative adjustment in order to subsequently ensure a high accuracy of measurement, is not without problems.

Insbesondere im Automotive-Bereich sind auch Kameras mit ergänzender Tiefenmessung bekannt. Hierbei werden insbesondere Kameras mit einer Laufzeitmessung der Strahlung bzw. des Lichts eingesetzt, die auch als Time of Flight(TOF)-Kameras bezeichnet werden und deren Imager-Pixel ergänzend Abstandsinformationen liefern. Ein Beispiel derartiger TOF-Kameras sind PMD-Kameras. Die PMD-Kameras weisen mehrere Sensorpixel und im Allgemeinen eine gemeinsame Strahlungsquelle auf, der eine Modulationsfrequenz überlagert wird, die ergänzend den einzelnen Sensorpixeln zugeführt wird. Die Sensorpixel können somit die Laufzeit reflektierter IR-Strahlung durch die Phasenverschiebung bestimmen; hierbei erfolgt bereits in den Sensorpixeln eine Überlagerung des empfangenen Signals der reflektierten IR-Strahlung mit der Modulationsfrequenz, so dass die ausgegebenen Pixelsignale bereits Entfernungsinformationen enthalten. Somit kann einzelnen Bildpunkten eine Entfernungsangabe zugeordnet werden, deren Genauigkeit bis in den Bereich von 1 cm gehen kann.Particularly in the automotive sector, cameras with supplementary depth measurement are also known. Here, in particular cameras are used with a transit time measurement of the radiation or the light, which are also referred to as Time of Flight (TOF) cameras and their imager pixels provide additional distance information. An example of such TOF cameras are PMD cameras. The PMD cameras have a plurality of sensor pixels and generally a common radiation source, which is superimposed on a modulation frequency, which is additionally supplied to the individual sensor pixels. The sensor pixels can thus determine the transit time of reflected IR radiation by the phase shift; In this case, an overlay of the received signal of the reflected IR radiation with the modulation frequency takes place already in the sensor pixels, so that the output pixel signals already contain distance information. Thus, individual pixels can be assigned a distance specification whose accuracy can go up to the range of 1 cm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine optische Messeinrichtung zur genauen Vermessung eines erfassten Messobjektes zu ermöglichen. Diese soll insbesondere auch die Vermessung von Pflanzen ermöglichen.The invention is based on the object to enable an optical measuring device for accurate measurement of a detected object to be measured. This should in particular allow the measurement of plants.

Diese Aufgabe wird durch eine optische Messeinrichtung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur optischen Vermessung eines Messobjektes nach Anspruch 14 gelöst. Weiterhin wird ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen optischen Messeinrichtung geschaffen. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.This object is achieved by an optical measuring device according to claim 1 and a method for optical measurement of a measured object according to claim 14. Furthermore, a vehicle is provided with the optical measuring device according to the invention. The dependent claims describe preferred developments.

Erfindungsgemäß wird somit eine Kombination einer Multi-View-Vermessung eines Messobjekts mit mehreren, d. h. mindestens drei Kameras, und dem Einsatz von 3D-Kameras, d. h. Kameras mit direkten Ausgabe von Entfernungsinformationen, geschaffen. Die 3D-Kameras können insbesondere Pixel mit Laufzeitmessung der Strahlung, z. B. PMD-Pixel aufweisen.Thus, according to the invention, a combination of a multi-view measurement of a measurement object with a plurality, i. H. at least three cameras, and the use of 3D cameras, d. H. Cameras with direct output of distance information, created. The 3D cameras can in particular pixels with transit time measurement of the radiation, z. B. PMD pixels have.

Hierbei wird erkannt, dass die Kombination einer Multi-View-Anordnung, d. h. mehreren Kameras aus unterschiedlichen Positionen und Blickrichtungen, bei Einsatz von 3D-Kameras mit Entfernungsmessung zu synergistischen Effekten bei der Genauigkeit der ermittelten Punktwolke und der Ermittlung der einhüllenden Fläche des Messobjektes führt. In this case, it is recognized that the combination of a multi-view arrangement, ie several cameras from different positions and viewing directions, when using 3D cameras with distance measurement leads to synergistic effects in the accuracy of the determined point cloud and the determination of the enveloping surface of the measurement object.

Zunächst kann die Anzahl der verwendeten Kameras gegenüber herkömmlichen Multi-View-Anordnungen deutlich gesenkt werden. So kann bereits mit drei oder vier Kameras eine hohe Genauigkeit bei der Ermittlung der einhüllenden Fläche erreicht werden.First, the number of cameras used compared to conventional multi-view arrangements can be significantly reduced. Thus, even with three or four cameras, a high accuracy can be achieved in the determination of the enveloping surface.

Erfindungsgemäß ist die Verwendung einer vorbestimmten Beleuchtung, einer Bewegung bzw. Verstellung, einer speziellen Sensoranordnung oder einer Oberflächenstruktur oder Farbe nicht erforderlich. Somit wird insbesondere auch der Einsatz im Outdoor-Bereich bzw. außerhalb vorgegebener Messräume auf einem verfahrbaren Messgestell, insbesondere einem Messroboter ermöglicht. Erfindungsgemäß kann somit ein selbsttätig fahrender Messroboter mit der optischen Messeinrichtung ausgestattet werden, der z. B. in einem Feld einzelne Pflanzen vermisst.According to the invention, the use of a predetermined illumination, a movement or adjustment, a special sensor arrangement or a surface structure or color is not required. Thus, in particular the use in the outdoor area or outside predetermined measuring spaces on a movable measuring rack, in particular a measuring robot allows. Thus, according to the invention, a self-propelled measuring robot can be equipped with the optical measuring device, the z. B. in a field individual plants missing.

Erfindungsgemäß können hierbei die 3D-Informationen jeder Kamera zunächst als 3D-Punktwolke ermittelt werden und die einzelnen Punktwolken nachfolgend zusammengesetzt werden zu einer gemeinsamen Punktwolke, aus der eine einhüllende Fläche ermittelt wird, z. B. indem zunächst einzelne Flächenbereiche zwischen den Punkten der Punktwolken ermittelt werden, insbesondere als Dreiecke, die zusammen die einhüllende Fläche bilden.According to the invention, in this case the 3D information of each camera can first be determined as a 3D point cloud and the individual point clouds can subsequently be combined to form a common point cloud, from which an enveloping surface is determined, eg. B. by first individual surface areas between the points of the point clouds are determined, in particular as triangles, which together form the enveloping surface.

Somit ist eine spezielle Beleuchtung nicht erforderlich; es reichen grundsätzlich Entfernungsinformationen der einzelnen Punkte. Die von PMD-Kameras ergänzend gelieferten Helligkeitswerte, d. h. das Graustufenbild, kann erfindungsgemäß ergänzend eingesetzt werden, um insbesondere eine bessere Kalibrierung zu ermöglichen.Thus, a special lighting is not required; In principle, distance information of the individual points is sufficient. The brightness values additionally provided by PMD cameras, d. H. the grayscale image, can be used according to the invention in addition to allow in particular a better calibration.

Erfindungsgemäß wird insbesondere eine Kalibrierung der Messeinrichtung durch ein Kalibrierobjekt vor der Messung ermöglicht, oder auch während der Messung durch gleichzeitige Erfassung des Kalibrierobjektes und des Messobjekts durch die mehreren Kameras. Hierbei wird erfindungsgemäß erkannt, dass eine besonders bevorzugte Ausbildung erreicht wird, indem ein Referenzobjekt mit mehreren identischen Teilbereichen, insbesondere Kugeln ausgebildet wird, da eine Kugel aus Sicht jeder Kamera immer eine kreisförmige Projektion ergibt; hierbei bildet weiterhin der Mittelpunkt immer den von der Entfernung her nächsten Punkt zur Kamera aus, so dass aus der Projektion und ergänzend zur besseren Abstimmung aus der Entfernungsmessung der Mittelpunkt bestimmt werden kann. Hierdurch ist eine einfache Umrechnung auf ein gemeinsames Koordinatensystem möglich, das insbesondere durch eine der Kugeln gebildet werden kann. Aus den ermittelten Abständen der Kugeln kann direkt auf die Entfernung des Messobjekts geschlossen werden, ergänzend auch durch die ermittelten Winkel zwischen den Projektionen.In particular, a calibration of the measuring device by a calibration object before the measurement is made possible according to the invention, or also during the measurement by simultaneous detection of the calibration object and the measurement object by the plurality of cameras. In this case, according to the invention, it is recognized that a particularly preferred embodiment is achieved by designing a reference object having a plurality of identical partial regions, in particular spheres, since a sphere always produces a circular projection from the point of view of each camera; In this case, furthermore, the center always forms the point closest to the distance to the camera, so that the center can be determined from the projection and, in addition to better matching, from the distance measurement. As a result, a simple conversion to a common coordinate system is possible, which can be formed in particular by one of the balls. From the determined distances of the balls, it is possible to directly deduce the distance of the measurement object, in addition also by the determined angles between the projections.

Erfindungsgemäß kann z. B. ein statischer Messraum mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung ausgestattet sein, so dass die Messobjekte in den Messraum gebracht und vermessen werden können. Hierbei kann die Messeinrichtung auch z. B. zur Personendetektion und Überwachung dienen.According to the invention, for. B. be equipped with the measuring device according to the invention, a static measuring chamber, so that the measurement objects can be brought into the measuring room and measured. In this case, the measuring device can also z. B. for person detection and monitoring serve.

Eine bevorzugte Anwendung ergibt sich bei der Vermessung von Pflanzen in der Landwirtschaft. Erfindungsgemäß kann ein Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Messeinrichtung über ein Feld fahren und direkt einzelne Pflanzen eines Feldes vermessen, so dass nachfolgend eine Auswertung, z. B. aufgrund der Größe der Pflanzen und Anzahl der Blätter der Pflanzen, ermöglicht wird. Somit ist direkt in dem Feld eine Vermessung der Pflanzen zur phänotypischen Klassifizierung möglich. Das Fahrzeug kann hierbei gezogen werden, z. B. von einem Traktor, oder auch selbstfahrend sein, z. B. auch ein Messroboter.A preferred application is in the measurement of plants in agriculture. According to the invention can drive a vehicle with the measuring device according to the invention over a field and directly measure individual plants of a field, so that below an evaluation, for. B. due to the size of the plants and number of leaves of the plants, is made possible. Thus, a measurement of the plants for phenotypic classification is possible directly in the field. The vehicle can be pulled here, z. B. of a tractor, or be self-propelled, z. B. also a measuring robot.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings of some embodiments. Show it:

1 eine erfindungsgemäße Messanordnung aus einer Maispflanze als Messobjekt und einer erfindungsgemäßen optischen Messeinrichtung mit vier PMD-Kameras; 1 an inventive measuring arrangement of a corn plant as a measurement object and an optical measuring device according to the invention with four PMD cameras;

2 eine PMD-Kamera in Vorderansicht und Seitenansicht; 2 a PMD camera in front view and side view;

3 ein Zeitdiagramm eines Messsignals eines Kamerapixels einer PMD-Kamera; 3 a timing diagram of a measurement signal of a camera pixel of a PMD camera;

4 die Umrechnung der Koordinatensysteme; 4 the conversion of the coordinate systems;

5 ein erfindungsgemäßes Kalibrier-Referenzobjekt; 5 a calibration reference object according to the invention;

6 ein erfindungsgemäßes Messfahrzeug bei Einsatz in einem Feld. 6 an inventive measuring vehicle when used in a field.

1 zeigt eine Messanordnung 1, bei der eine erfindungsgemäße optische Messeinrichtung 3 eingesetzt wird, um ein Messobjekt 4, hier als Beispiel eine Maispflanze, dreidimensional zu vermessen. Die optische Messeinrichtung 3 weist mehrere, d. h. mindestens drei, vorzugsweise vier oder fünf 3D-Kameras auf, die in dieser Ausführungsform als PMD-Kameras 5-1, 5-2, 5-3 und 5-4 ausgebildet sind. Die PMD-Kameras 5-1 bis 5-4 erfassen in ihrem jeweiligen Erfassungsbereich 6-1, 6-2, 6-3 das gesamte Messobjekt 4 oder einen Teil des Messobjekts 4. 1 shows a measuring arrangement 1 in which an optical measuring device according to the invention 3 is used to create a measurement object 4 , here for example a maize plant, three-dimensional too measured. The optical measuring device 3 has several, ie at least three, preferably four or five 3D cameras, in this embodiment as PMD cameras 5-1 . 5-2 . 5-3 and 5-4 are formed. The PMD cameras 5-1 to 5-4 capture in their respective coverage area 6-1 . 6-2 . 6-3 the entire measurement object 4 or part of the measurement object 4 ,

Das Messobjekt 4 weist eine Außenfläche 4-1 auf, die somit eine zweidimensionale, gekrümmte Fläche im dreidimensionalen Raum darstellt. Hierbei werden im Allgemeinen einige der PMD-Kameras 5-1 bis 5-4 nicht die gesamte Außenfläche 4-1 erfassen können, da sich das Messobjekt 4 aus der Sicht der jeweiligen Kamera 5-1 bis 5-4 verdeckt bzw. überlappt. Vorteilhafterweise wird jedoch jeder Bereich der Außenfläche 4-1 durch mindestens eine PMD-Kamera 5-1 bis 5-4 erfasst. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren unter Einsatz der erfindungsgemäßen Messeinrichtung 3 jedoch auch möglich, wenn einige Bereiche der Außenfläche 4-1 aufgrund der Überlappungen und Verdeckungen nicht erfasst werden, insbesondere Unterseiten der Maispflanze. Die Maispflanze 4 weist z. B. einen Stiel 4-2 und drei von dem Stiel 4-2 abgehende Blätter 4-3 auf. Vorteilhafterweise wird der Stiel 4-2 ganz oder im Wesentlichen, und weiterhin jedes der drei Blätter 4-3 von mindestens einer PMD-Kamera 5-1 bis 5-4 erfasst; falls z. B. die Unterseiten der Blätter 4-3 nicht oder nicht vollständig erfasst werden, wird dieser erfindungsgemäß als nicht relevant eingeschätzt.The measurement object 4 has an outer surface 4-1 which thus represents a two-dimensional, curved surface in three-dimensional space. This will generally be some of the PMD cameras 5-1 to 5-4 not the entire outer surface 4-1 can capture, since the measurement object 4 from the perspective of the respective camera 5-1 to 5-4 obscured or overlapped. Advantageously, however, each area of the outer surface 4-1 through at least one PMD camera 5-1 to 5-4 detected. In principle, the method according to the invention is using the measuring device according to the invention 3 but also possible if some areas of the outside surface 4-1 due to overlaps and occlusions are not detected, especially undersides of the corn plant. The corn plant 4 has z. B. a stalk 4-2 and three of the stalk 4-2 outgoing leaves 4-3 on. Advantageously, the stem 4-2 wholly or substantially, and continue each of the three leaves 4-3 of at least one PMD camera 5-1 to 5-4 detected; if z. B. the undersides of the leaves 4-3 are not or not completely covered, this is inventively considered not relevant.

Die PMD-Kameras 5-1 bis 5-4 liefern Bildsignale S1, S2, S3, S4 zu einer Auswerteeinrichtung 8, die aus den Bildsignalen S1 bis S4 und zusätzlich unter Verwertung von Kalibrierdaten, die in einem internen oder externen Speicher 8-1 gespeichert sind, ein Auswertesignal S5 ermittelt und ausgibt; hierbei können die Auswertesignale S5 insbesondere auf einer Anzeigeeinrichtung 10 ausgegeben werden.The PMD cameras 5-1 to 5-4 provide image signals S1, S2, S3, S4 to an evaluation device 8th consisting of the image signals S1 to S4 and additionally utilizing calibration data stored in an internal or external memory 8-1 are stored, an evaluation signal S5 is determined and outputs; In this case, the evaluation signals S5 can in particular be displayed on a display device 10 be issued.

Jede PMD-Kamera 5-1 bis 5-4 weist gemäß der sehr schematischen 2 ein Objektiv 11 und in einem Gehäuse 12 einen PMD-Imager-Chip 14 auf, der ein Matrix-Array aus PMD-Pixlen 15-xy aufweist, z. B. eine 200×200-Matrix mit PMD-Pixeln 15-001,001 bis 15-200,200. Die in 2 beispielhaft gezeigte PMD-Kamera 5-1 weist gemäß der Vorderansicht außerhalb des Objektivs 11 eine Beleuchtungseinrichtung 13 auf, die z. B. durch geeignete LEDs ausgebildet wird, die monochromatisch im Infrarot-Bereich IR-Strahlung aussenden. Die IR-Strahlung IR-1 der Kamera 5-1 wird somit in den Erfassungsbereich 4-1 ausgesandt, so dass die reflektierte IR-Strahlung IR-1 nachfolgend von dem PMD-Chip 14 der Kamera 5-1 aufgenommen werden kann. Hierbei weist jede PMD-Kamera 5-1, ... bereits eine Modulationseinrichtung 16 auf, die ein spezifisches Frequenz-Modulationssignal, d. h. f-mod-1 für die Kamera 5-1 bis f-mod-4 für die Kamera 5-4, sowohl an die jeweilige Beleuchtungseinrichtung 13 als auch an die einzelnen Pixel 15-xy ausgibt.Every PMD camera 5-1 to 5-4 according to the very schematic 2 a lens 11 and in a housing 12 a PMD imager chip 14 on, which is a matrix array of PMD pixels 15-xy has, for. For example, a 200x200 matrix with PMD pixels 15-001,001 through 15-200,200. In the 2 exemplified PMD camera 5-1 indicates according to the front view outside of the lens 11 a lighting device 13 on, the z. B. is formed by suitable LEDs that emit monochromatic infrared radiation IR radiation. The IR radiation IR-1 of the camera 5-1 is thus in the coverage area 4-1 emitted, so that the reflected IR radiation IR-1 subsequent to the PMD chip 14 the camera 5-1 can be included. Here, every PMD camera points 5-1 , ... already a modulation device 16 on which is a specific frequency modulation signal, ie f-mod-1 for the camera 5-1 to f-mod-4 for the camera 5-4 , both to the respective lighting device 13 as well as the individual pixels 15-xy outputs.

Wie an sich bekannt wird bereits in jeder PMD-Zelle 15-xy das zur Ansteuerung der Beleuchtungseinrichtung 13 eingesetzte Signal mit dem durch den Lichteinfall bzw. IR-Einfall entstandenen Ladungsträgern gemischt bzw. überlagert, so dass eine phasengekoppelte Überlagerung entsteht und somit eine Laufzeitmessung (Time of flight Messung, TOF) ermöglicht wird. Die Modulationsfrequenz beträgt z. B. 20 MHz. Durch die erfindungsgemäß etwas unterschiedlichen Modulationsfrequenzen der PMD-Kameras 5-1 bis 5-4 kann nachfolgend die Zuordnung der Lichtsignale ermöglicht werden, um Querreflexionen zwischen den Kameras 5-1 bis 5-4 herauszuermitteln.As is well known in every PMD cell 15-xy that for controlling the illumination device 13 used signal mixed with the resulting by the incidence of light or IR incidence charge carriers or superimposed so that a phase-locked overlay arises and thus a time of flight measurement (TOF) is possible. The modulation frequency is z. Eg 20 MHz. Due to the invention somewhat different modulation frequencies of the PMD cameras 5-1 to 5-4 Subsequently, the assignment of the light signals can be made possible to transverse reflections between the cameras 5-1 to 5-4 herauszuermitteln.

Jedes PMD-Pixel 15xy liefert somit als Ausgabesignale ein Entfernungssignal d-xy und ein Helligkeitssignal b-xy; wenn in den PMD-Kameras 5-1 bis 5-4 keine weitere Datenverarbeitung vorgenommen wird, werden somit die Kamerasignale S1 bis S4 jeweils gebildet durch die Entfernungssignale d-xy und die Helligkeitssignale b-xy der gesamten xy-Matrix.Each PMD pixel 15XY thus supplies as output signals a distance signal d-xy and a brightness signal b-xy; if in the PMD cameras 5-1 to 5-4 no further data processing is performed, the camera signals S1 to S4 are thus each formed by the distance signals d-xy and the brightness signals b-xy of the entire xy matrix.

3 zeigt das auf ein PMD-Pixel 15-xy auftreffende Intensitätssignal I-xy, das sich aus dem Helligkeitsbild b (bzw. b-xy) und einem überlagerten Amplitudensignal a zusammensetzt. Gestrichelt eingezeichnet sind weiterhin das von der Strahlungsquelle 13 ausgegebene Intensitätssignal I-13, das mit der Modulationsfrequenz f_mod moduliert ist, und die Phasenverschiebung φ des Intensitätssignals I-xy gegenüber dem Intensitätssignal I-13 Durch Phasenzuordnung des empfangenen Intensitätssignals I-xy jeder PMD-Zelle 15-xy und der bekannten Phasenlage des ausgesandten Modulationssignals f_mod kann somit für jedes PMD-Pixel 15 eine Entfernungsangabe d-xy ermittelt werden. Weiterhin kann wie in 3 gezeigt ein Helligkeitssignal b bzw. b-xy für das betreffende Pixel der xy-Matrix ermittelt werden, indem die überlagerte Amplitude a herausermittelt wird. 3 This points to a PMD pixel 15-xy incident intensity signal I-xy, which is composed of the brightness image b (or b-xy) and a superimposed amplitude signal a. Dashed lines are still drawn from the radiation source 13 output intensity signal I-13 modulated with the modulation frequency f _mod , and the phase shift φ of the intensity signal I-xy with respect to the intensity signal I-13 By phase-assigning the received intensity signal I-xy of each PMD cell 15-xy and the known phase position of the transmitted modulation signal f _mod can thus for each PMD pixel 15 a distance indication d-xy be determined. Furthermore, as in 3 shown a luminance signal b and b-xy are determined for the relevant pixel of the xy matrix by the superimposed amplitude a is determined out.

Hierbei ist es ausreichend, wenn die Modulationseinrichtung 16 jeder Kamera 15 sowohl mit der IR-Strahlungsquelle 13 als auch mit jedem Pixel 15 direkt verbunden ist, damit in jedem Pixel 15 die direkte Überlagerung zur Erzeugung und Ausgabe eines entfernungsabhängigen Signals ermöglicht wird.It is sufficient if the modulation device 16 every camera 15 both with the IR radiation source 13 as well as with every pixel 15 directly connected to it in every pixel 15 the direct overlay for generating and outputting a distance-dependent signal is made possible.

Bei einer Wellenlänge λ = 15 m der Modulationsfrequenz f_mod ergibt sich somit ein Messbereich von 7,5 m.At a wavelength λ = 15 m of the modulation frequency f _mod, this results in a measuring range of 7.5 m.

Jede Kamera 5-1 bis 5-4 weist ein eigenes Koordinatensystem auf, d. h. ein Koordinatensystem K1 der Kamera 5-1 und ein Koordinatensystem K2 der Kamera 5-2 usw. Die Koordinatensysteme Ki, i = 1, 2, ... können ineinander oder in ein auf einem Punkt des Messraums 7 bezogenes Koordinatensystem K0 bezogen werden. Die Transformation erfolgt jeweils durch einen translatorischen Versatz entsprechend dem Ortsvektor jeder PMD-Kamera 5-1, 5-2, ... und einer entsprechenden Rotationsmatrix, die die Drehung in drei Raumwinkeln vi, psi und teta wiedergibt.Every camera 5-1 to 5-4 has its own coordinate system, ie a coordinate system K1 of the camera 5-1 and a coordinate system K2 of the camera 5-2 etc. The coordinate systems Ki, i = 1, 2, ... can merge into each other or into one on a point of the measuring space 7 referred coordinate system K0 are related. The transformation takes place in each case by a translational offset corresponding to the position vector of each PMD camera 5-1 . 5-2 , ... and a corresponding rotation matrix representing the rotation in three solid angles vi, psi and teta.

Eine Skalierung, d. h. Multiplikation mit einem Skalar, ist hierbei erfindungsgemäß im Allgemeinen nicht erforderlich, wenn die Messpunkte der Außenfläche 4.1 nachfolgend einander zugeordnet werden.A scaling, ie multiplication by a scalar, according to the invention is generally not required here if the measuring points of the outer surface 4.1 subsequently assigned to each other.

Jede Kamera 5-1 bis 5-4 liefert somit im Raum bzw. im Koordinatensystem K0 eine dreidimensionale Punktemenge, die sich aus den xy-Koordinaten ihres jeweiligen Koordinatensystems und der ergänzenden Entfernungsinformation ergibt. Durch Umrechnung der lokalen Koordinatensysteme der Kameras 5-1 bis 5-4 in das gemeinsame Koordinatensystem K0 wird somit eine dreidimensionale Punktmenge gebildet, die auf der Außenfläche 4-1 liegt; in 4 ist dies für eine anderes Objekt 4 als die Maispflanze gezeigt. Aus dieser Punktmenge Pi kann nachfolgend eine einhüllende Fläche 22 berechnet werden, indem z. B. aus drei benachbarten Punkten Pi jeweils ein Flächenelement als durch diese Punkte festgelegtes Dreieck fei gebildet wird, so dass die Außenfläche 4-1 durch eine dreidimensionale einhüllende Fläche 22 nachgebildet wird, die aus aneinander grenzenden Flächenelementen fej gebildet wird.Every camera 5-1 to 5-4 thus provides in space or in the coordinate system K0 a three-dimensional set of points, which results from the xy coordinates of their respective coordinate system and the supplementary distance information. By converting the local coordinate systems of the cameras 5-1 to 5-4 In the common coordinate system K0 thus a three-dimensional set of points is formed on the outer surface 4-1 lies; in 4 this is for another object 4 shown as the corn plant. From this point set Pi can subsequently an enveloping surface 22 be calculated by z. B. from three adjacent points Pi in each case a surface element is formed as defined by these points triangle fei, so that the outer surface 4-1 by a three-dimensional enveloping surface 22 is modeled, which is formed from adjacent surface elements fej.

Dieses erfindungsgemäße Verfahren, bzw. die erfindungsgemäße Messeinrichtung ermöglichen somit eine Ermittlung einer dreidimensionalen Punktmenge Pi für die nachfolgende Bestimmung der einhüllenden Fläche 22. Erfindungsgemäß können hierbei ergänzend Erkennungsalgorithmen eingesetzt werden, die die von den einzelnen Kameras 5-1 bis 5-4 ausgegebenen Punktmengen P-1, P-2, P-3, P-4 einander abgleichen; so können z. B. Übergänge zwischen Flächenelementen angepasst werden.This method according to the invention or the measuring device according to the invention thus make it possible to determine a three-dimensional point set Pi for the subsequent determination of the enveloping surface 22 , According to the invention, detection algorithms can additionally be used here, which are those of the individual cameras 5-1 to 5-4 equalized output sets P-1, P-2, P-3, P-4; so z. B. transitions between surface elements to be adjusted.

Somit wird erfindungsgemäß durch die Multi-View-Anordnung bzw. Stereo-Anordnung mit drei oder mehr Kameras 5-1 bis 5-4, und die ergänzenden Entfernungsinformationen für jedes Pixel 15-xy der Kameras 5-1 bis 5-4 ein besonderer synergistischer Effekt erreicht, da die bereits vorhandenen dreidimensionalen Punktmengen bzw. Punktwolken jeder der Kameras 5-1 bis 5-4 nachfolgend angepasst werden können. Hierbei ist auch z. B. keine Kantendetektion wie bei herkömmlichen Stereo-Anordnungen aus zwei zueinander versetzten 2D-Kameras erforderlich, da eine direkte Zuordnung der Punktmengen durch Umrechnung der Koordinaten in ein einheitliches Koordinatensystem K0 erfolgt.Thus, according to the invention by the multi-view arrangement or stereo arrangement with three or more cameras 5-1 to 5-4 , and the supplemental distance information for each pixel 15-xy the cameras 5-1 to 5-4 achieves a special synergistic effect, since the already existing three-dimensional point quantities or point clouds of each of the cameras 5-1 to 5-4 can be adjusted below. This is also z. B. no edge detection as in conventional stereo arrangements of two offset 2D cameras required because a direct assignment of the point sets by converting the coordinates into a uniform coordinate system K0 takes place.

Erfindungsgemäß können in die Auswertung ergänzend die Helligkeitsdaten d-xy der Kameras 5-1 bis 5-4 mit einbezogen werden, weiterhin gegebenenfalls auch Farbwerte der Kameras 5-1 bis 5-4 oder Informationen bzw. Signale anderer Sensoreinrichtungen oder weiterer Kameras.According to the invention, the brightness data d-xy of the cameras can additionally be included in the evaluation 5-1 to 5-4 may also be included with color values of the cameras 5-1 to 5-4 or information or signals from other sensor devices or other cameras.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt zunächst eine Kalibrierung der mehreren Kameras 5-1 bis 5-4 durch ein Kalibrierobjekt 24, das in den Messraum 7 derartig gesetzt wird, dass es im Erfassungsbereich 6-1 bis 6-4 sämtliche Kameras 5-1 bis 5-4 liegt. Somit kann eine Zuordnung der von den einzelnen Kameras 5-1 bis 5-4 ausgegebenen dreidimensionalen Punkte P-1 bis P-4 erfolgen, die eine Kalibrierung der Messeinrichtung 3 bei fester Position der einzelnen Kameras 5-1 bis 5-4 ermöglicht. Die durch die Kalibrierung erfolgten Messdaten werden nachfolgend im Speicher 8-1 der Steuereinrichtung 8 bzw. einem mit der Steuereinrichtung 8 verbundenen externen Speicher gespeichert, oder entsprechend aus diesen Kalibrierungsdaten gewonnene Umrechnungsdaten der einzelnen Koordinatensysteme K1 bis K4.According to a particularly advantageous embodiment, a calibration of the plurality of cameras takes place first 5-1 to 5-4 through a calibration object 24 that in the measuring room 7 is set so that it is in the detection area 6-1 to 6-4 all cameras 5-1 to 5-4 lies. Thus, an assignment of the individual cameras 5-1 to 5-4 issued three-dimensional points P-1 to P-4, which is a calibration of the measuring device 3 at fixed position of the individual cameras 5-1 to 5-4 allows. The measured data obtained by the calibration are subsequently stored in the memory 8-1 the control device 8th or one with the control device 8th stored corresponding external memory, or according to this calibration data obtained conversion data of the individual coordinate systems K1 to K4.

Gemäß 5 ist ein vorteilhaftes Kalibrierobjekt 24 derartig aufgebaut, dass es mehrere Kugeln 26-1, 26-2, 26-3, 26-4 aufweist. Die gezeigte Anordnung mit vier Kugeln 26-1 bis 26-4 die in symmetrischer Anordnung zueinander sind, insbesondere in Tetraeder-Anordnung, ermöglicht hierbei einige Vorteile. Bei dem gezeigten Kalibrierobjekt 24 sind die Kugeln 26-1 bis 26-4 über Stangen 27-1, 27-2, 27-3, 27-4 mit einem gemeinsamen Mittelpunkt verbunden, so dass ein symmetrischer, gleichseitiger Tetraeder (vierflächige gleichseitige Pyramide) gebildet wird. Die Kantenlänge 24a des Tetraeders wird durch die Verbindungsstrecken der Mittelpunkte MK1 bis MK4 der vier Kugeln 26-1 bis 26-4 gebildet, so dass sechs gleich lange Strecken 24a gebildet werden.According to 5 is an advantageous calibration object 24 constructed in such a way that it has several balls 26-1 . 26-2 . 26-3 . 26-4 having. The arrangement shown with four balls 26-1 to 26-4 which are in a symmetrical arrangement to each other, in particular in tetrahedral arrangement, this allows some advantages. In the shown calibration object 24 are the balls 26-1 to 26-4 over bars 27-1 . 27-2 . 27-3 . 27-4 connected to a common center so that a symmetrical, equilateral tetrahedron (quadrilateral equilateral pyramid) is formed. The edge length 24a of the tetrahedron is through the links of the centers MK1 to MK4 of the four balls 26-1 to 26-4 formed so that six equally long distances 24a be formed.

Erfindungsgemäß wird erkannt, dass eine derartige Anordnung mehrerer Kugeln 26-1 bis 26-4 einige Vorteile aufweist. So erfasst jede Kamera 5-1 bis 5-4 die Kugel jeweils als kreisförmige Projektionen, zusätzlich mit Entfernungsangaben, wobei der Mittelpunkt immer das Pixel mit geringster Entfernungsangabe ist. Somit kann der Mittelpunkt aus der zusätzlichen Entfernungsinformation eindeutig gewonnen werden, ggf. mit Abgleich der erfassten kreisförmigen Projektionen. Der Radius r jeder Kugel 26-1 bis 26-4 ist gleich und bekannt; da weiterhin die Abstände 24a zwischen den Kugeln bekannt. kann somit durch Ermittlung der Mittelpunkte aus sowohl den kreisförmigen erfassten Projektionen als auch der Entfernungsangabe direkt von jeder Kamera 5-1 bis 5-4 der Tetraeder mit Kantenlänge 24a gebildet werden. Der gemeinsame Mittelpunkt des ortsfesten Koordinatensystems K0 kann nachfolgend in einfacher Weise durch den Mittelpunkt MK1 bis MK4 einer der Kugeln, z. B. der Kugel 26-1 gebildet werden. Falls eine Kamera 5-1, bis 5-4, z. B. die Kamera 5-3, diese Kugel 26-1 nicht sieht, kann der Mittelpunkt MK1 direkt aus den von der Kamera 5-3 erfassten Mittelpunkten der drei anderen Kugeln und der bekannten Kantenlänge 24a ermittelt werden.According to the invention, it is recognized that such an arrangement of a plurality of balls 26-1 to 26-4 has some advantages. That's how every camera captures 5-1 to 5-4 the sphere in each case as circular projections, in addition with distance indications, whereby the center is always the pixel with smallest distance indication. Thus, the center of the additional distance information can be obtained unambiguously, possibly with adjustment of the detected circular projections. The radius r of each sphere 26-1 to 26-4 is the same and known; there continue the distances 24a known between the balls. Thus, by determining the centers from both the circular detected projections and the distance indication directly from each camera 5-1 to 5-4 the tetrahedron with edge length 24a be formed. The common center of the stationary coordinate system K0 can subsequently easily through the center of MK1 to MK4 one of the balls, z. B. the ball 26-1 be formed. If a camera 5-1 , to 5-4 , z. B. the camera 5-3 , this ball 26-1 can not see the center MK1 directly from the camera 5-3 detected centers of the other three balls and the known edge length 24a be determined.

Somit kann nachfolgend von jeder Kamera aus eine Umrechnung auf das ortsfeste Koordinatensystem K0 erfolgen.Thus, a conversion to the stationary coordinate system K0 can subsequently take place from each camera.

Das gezeigte Kalibrierobjekt 24 bietet hierbei den Vorteil, dass von jeder Kamera 5-1 bis 5-4 immer mindestens drei Kugeln 26-1 bis 26-4 erfasst werden, so dass eine eindeutige Berechnung dieses Messobjekts ermöglicht wird. Da drei Kugeln mitsamt Entfernungsangabe bekannt sind, ist die eindeutige Lage des Messobjekts für jedes Kamera-Koordinatensystem bekannt.The shown calibration object 24 offers the advantage that from any camera 5-1 to 5-4 always at least three balls 26-1 to 26-4 be detected so that a clear calculation of this measurement object is made possible. Since three balls are known together with distance indication, the unique position of the measurement object is known for each camera coordinate system.

Ergänzend können die von der Form her identischen Kugeln 26-1 bis 26-4 des Kalibrierobjekts 24 dennoch differenziert werden, indem die Oberflächen der Kugeln 26-1 bis 26-4 unterschiedliche Helligkeitsbilder für die PMD-Kameras 5-1 bis 5-4 liefern. Hierzu können die Oberflächen z. B. mit unterschiedlichen Materialien ausgebildet werden, die somit für die IR-Strahlung der Kameras 5-1 bis 5-4 eine unterschiedliche Reflektivität und somit unterschiedliche Grauwerte bzw. ein unterschiedliches Helligkeitsbild liefern. Jede Kamera 5-1 bis 5-4 erkennt somit die unterschiedlichen Grauwerte der Kameras. Dieser Helligkeitsunterschied kann hierbei größer gewählt werden als derjenige Helligkeitsunterschied, der sich für jede Kamera 5-1 bis 5-4 aufgrund des unterschiedlichen Abstands der Kugeln 26-1 bis 26-4 ergibt. Somit ist ergänzend bei der Kalibrierung auch immer die Orientierung jeder Kamera 5-1 bis 5-4 überprüfbar.In addition, the identical shape of the balls 26-1 to 26-4 of the calibration object 24 Nevertheless, be differentiated by the surfaces of the balls 26-1 to 26-4 different brightness images for the PMD cameras 5-1 to 5-4 deliver. For this purpose, the surfaces z. B. be formed with different materials, thus for the IR radiation of the cameras 5-1 to 5-4 provide a different reflectivity and thus different gray values or a different brightness image. Every camera 5-1 to 5-4 thus recognizes the different gray values of the cameras. This difference in brightness can be chosen to be greater than the difference in brightness that applies to each camera 5-1 to 5-4 due to the different spacing of the balls 26-1 to 26-4 results. Thus, in addition to the calibration is always the orientation of each camera 5-1 to 5-4 verifiable.

In 1 kann somit durch die mehreren Kameras 5-1 bis 5-4 die einhüllende Fläche der Maispflanze 4 ermittelt werden, so dass der Stängel 4-2 identifiziert und die Anzahl der Blätter 4-3 ermittelt werden kann.In 1 can thus through the multiple cameras 5-1 to 5-4 the enveloping surface of the corn plant 4 be determined so that the stems 4-2 identified and the number of leaves 4-3 can be determined.

6 zeigt ein Fahrzeug, dass z. B. ein Messroboter 30 sein kann und ein Robotergestell 31 sowie mehrere Räder 32, z. B. vier Räder 32, einen Antrieb 34, z. B. einen gemeinsamen Antrieb für alle Räder 32 oder auch für jedes Rad 32 einzeln, sowie eine zentrale Steuereinrichtung 40 aufweist. Statt der Räder 32 ist auch eine andere Antriebseinrichtung verwendbar, z. B. Ketten oder beinartige Strukturen; grundsätzlich kann der Transport auch z. B. auf Schienen erfolgen, wenn die Messung z. B. in einem Gewächshaus durchgeführt wird, in dem ein Schienensystem fest installiert sein kann. Alternativ hierzu kann der Messroboter 30 auch als Anhängesystem ausgebildet sein, um von einem Fahrzeug gezogen zu werden. 6 shows a vehicle that z. B. a measuring robot 30 can be and a robot frame 31 as well as several wheels 32 , z. B. four wheels 32 , a drive 34 , z. B. a common drive for all wheels 32 or for every bike 32 individually, as well as a central control device 40 having. Instead of the wheels 32 is also another drive device used, for. B. chains or leg-like structures; In principle, the transport can also z. B. on rails, if the measurement z. B. is carried out in a greenhouse, in which a rail system can be permanently installed. Alternatively, the measuring robot 30 also be designed as a trailer system to be pulled by a vehicle.

Weiterhin weist der Messroboter 30 eine erfindungsgemäße optische Messeinrichtung 1 auf, die vier von dem Robotergestell 31 bzw. an dem Robotergestell 31 befestigten Armen nach unten und schräg nach innen gerichtete PMD-Kameras 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 aufweist; vorteilhafterweise ist ergänzend eine fünfte Kamera 5-5 an der Unterseite des Robotergestells 31 angeordnet und vertikal nach unten gerichtet; somit wird ein gemeinsamer Messraum 7 unterhalb des Robotergestells 31 erfasst, in dem Maispflanzen 4 angeordnet sind. Der Messroboter 30 kann selbsttätig in einem Maisfeld 42 die einzelnen Pflanzenreihen 43 erkennen und abfahren, wobei die optische Messanordnung 1 selbsttätig Bilder der aufeinander folgenden Maispflanzen 4 aufnimmt, die eine spätere Identifikation der Maispflanzen 4 bzw. eine Ermittlung deren einhüllender Flächen 22 ermöglicht.Furthermore, the measuring robot 30 an optical measuring device according to the invention 1 on, the four of the robot frame 31 or on the robot frame 31 attached arms down and obliquely inward PMD cameras 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 having; Advantageously, in addition, a fifth camera 5-5 at the bottom of the robot frame 31 arranged and directed vertically downwards; thus becomes a common measuring room 7 below the robot frame 31 captured in the corn plants 4 are arranged. The measuring robot 30 can be self-acting in a corn field 42 the individual plant rows 43 recognize and depart, the optical measuring arrangement 1 automatically pictures of successive corn plants 4 which later identifies the corn plants 4 or a determination of their enveloping surfaces 22 allows.

Somit können einzelne Maispflanzen 4 im Feld direkt vermessen und nachfolgend aus den einhüllenden Flächen 22 eine Typisierung der Maispflanzen 4 erfolgen, z. B. anhand der Anzahl der ermittelten Blätter, und ggf. Größe und Anordnung der Blätter 4-3.Thus, individual maize plants 4 measured directly in the field and subsequently from the enveloping areas 22 a typing of corn plants 4 done, z. B. based on the number of detected leaves, and possibly size and arrangement of the leaves 4-3 ,

Claims

Optical measuring device comprising: at least three cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 . 5-5 ), each with multiple camera pixels ( 15-xy ) and output image signals (S1, S2, S3, S4), wherein the plurality of cameras ( 5-1 to 5-4 ) a measuring range ( 7 ) and the measuring range ( 7 ) from different positions and different directions, an evaluation device ( 8th ) for receiving and evaluating the image signals (S1, S2, S3, S4), characterized in that the cameras are 3D cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 ) whose camera pixels ( 15-xy ) output respectively distance signals (b-xy), and the evaluation device ( 8th ) the distance signals (b-xy) of the camera pixels ( 15-xy ) of several cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 . 5-5 ) for determining a three-dimensional enveloping surface ( 22 ) one in the measuring range ( 7 ) measured object ( 4 ) evaluates.

Optical measuring device according to claim 1, characterized in that the 3D cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 . 5-5 ) each have a radiation source ( 13 ) for emitting radiation in the optical or IR range and the camera pixels ( 15-xy ) of the 3D cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 ) each receive reflected radiation and form the distance signals (b-xy) by transit time information.

Optical measuring device according to claim 2, characterized in that the 3D cameras TOF cameras, z. B. PMD cameras are and each a modulation device ( 16 ) for issue a modulation signal (f _mod ), z. B. with a modulation frequency between 15 and 25 MHz, to its IR radiation source ( 13 ) and their individual camera pixels ( 15-xy ).

Optical measuring device according to claim 3, characterized in that the modulation frequencies (f _mod ) of the 3D cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 ) are different for the elimination or determination of scattered light of the other 3D cameras.

Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the image signals (S1, S2, S3, S4) each have three-dimensional point data (Pi) and the evaluation device ( 8th ) the enveloping surface ( 22 ) is determined from the point data (Pi) by forming surface elements (fej) between the point data and connecting the surface elements to the enveloping surface ( 22 ).

Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the positional accuracy of the points of the enveloping surface ( 22 ) higher than the accuracy of the distance measurement of the individual cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 ).

Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that it has a memory ( 8-1 ) with stored calibration data for converting the image signals (S1, S2, S3, S4) of the individual cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 ) in a common coordinate system (K0), wherein the position data from at least one previous measurement of the optical measuring device ( 1 ) are determined.

Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the camera signals (S1 to S4) in addition to the distance signals (d-xy) image signals (b-xy), z. B. brightness signals (b-xy) and / or color signals, and the evaluation device ( 8th ) includes the image signals (b-xy) and / or signals from other cameras and / or signals of other sensors in the evaluation.

Optical measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a calibration object ( 24 ), which, when measured in the measuring range ( 7 ) and within the detection range of the cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 ), the calibration object ( 24 ) several areas ( 26-1 . 26-2 . 26-3 . 26-4 ) having identical shape and / or is symmetrical.

Optical measuring device according to claim 9, characterized in that the calibration object ( 24 ) several interconnected balls ( 26-1 . 26-2 . 26-3 . 26-4 ) with known distances between the center points of the balls (MK1, MK2, MK3, MK4) and the same radius (r) of the balls ( 26-1 . 26-2 . 26-3 . 26-4 ) having.

Optical measuring device according to claim 10, characterized in that the surfaces of the balls ( 26-1 . 26-2 . 26-3 . 26-4 ) different IR reflectivities for the formation of different gray values and / or brightness values in the 3D cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 ) exhibit.

Vehicle ( 30 ) with an optical measuring device ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein it is designed for mobile driving or as a trailer and the cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 . 5-5 ) down to detect a common measuring range ( 7 ) next to and / or below the vehicle ( 30 ) are formed.

Vehicle according to claim 12, characterized in that it is used as a measuring robot ( 30 ) is formed with a drive device for driving on a field ( 42 ) or on rails, z. B. wheels ( 32 ), Chains or leg-like structures, and a control device ( 40 ) for determining an automatic straight-ahead travel along a row ( 43 ) of several plants ( 4 ), whereby four of the cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 ) are oriented obliquely downwards for detecting one plant each ( 4 ) below the measuring robot ( 30 ) from different directions and another camera ( 5-5 ) for detecting the plant ( 4 ) is provided from above.

Method for the optical measurement of a test object ( 4 ), with at least the following steps: acquisition of a measuring range ( 7 ), in which the measurement object ( 4 ) by at least three 3D cameras ( 5-1 . 5-2 . 5-3 . 5-4 . 5-5 ) from different positions and directions, output of image signals (S1, S2, S3, S4) of the 3D cameras, the 3D cameras each having a two-dimensional arrangement of camera pixels ( 15-xy ) each outputting distance signals (d-xy), and evaluating the image signals and creating a three-dimensional enveloping surface ( 22 ) of the measured object to be detected ( 4 ) from the image signals (S1, S2, S3, S4) of the cameras using the distance signals (d-xy), wherein three-dimensional point data of a plurality of points (Pi) of each camera to the common enveloping surface ( 22 ) are superimposed.

A method according to claim 14, characterized in that before or during the measurement of the measurement object ( 4 ) a calibration object ( 24 ) is measured, the several identical areas ( 26-1 . 26-2 . 26-3 . 26-4 ) with known Having distances to each other, wherein from the measurement of the reference object ( 24 ) Calibration data for the transformation of the coordinate systems of the cameras in a common coordinate system (K0) are determined.

Method according to claim 14 or 15, characterized in that plants ( 4 ) in a field ( 42 ) are measured.