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Die
vorliegende Erfindung betrifft Technologien zum Erzielen einer Automation
einer Ausrichtungsarbeit, die einer Stufe einer Durchführung einer
dreidimensionalen Messung aus verschiedenen Kamerapositionen vorausgeht,
einer automatischen Erfassung von Anfangswerten für eine Stereoanpassung,
und einer Automation der dreidimensionalen Messung.
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Beim
Durchführen
einer dreidimensionalen Messung nach einem Nahbereich-Messbildverfahren
wird die Messung durch den Fluss von Prozessen ausgeführt, wie
er in 1 gezeigt. Es ist nämlich erforderlich, Prozesse
(a) zum Aufnehmen eines Paars von Stereobildern eines Gegenstands → (b) für eine Positionserfassung, → (c) für eine Ausrichtung, → (d) für eine Stereomodellbildung, → und (e)
für eine
dreidimensionale Messung durchzuführen. Obwohl diese Prozesse
bzw. Vorgänge
hauptsächlich
durch Operationen eines Computers durchgeführt werden, wurden die Prozesse
(b) für
die Positionserfassung und (e) für
die dreidimensionale Messung bisher manuell durchgeführt. Die
Positionserfassung (b) ist ein Vorprozess zu der Ausrichtung, welche
einen Prozess darstellt, um eine Position, eine Inklination und Ähnliches
der Kameras zu erhalten, um Bilder aufzunehmen.
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Durch
Erhalten der relativen Position zwischen den Kameras und dem Gegenstand
bei dem Prozess der Ausrichtung (c) wird es möglich, ein Stereomodell zu
bilden, welches eine Stereoansicht bereitstellt, um die dreidimensionale
Messung zu erzielen. Der Prozess der Positionserfassung (b), der
der Ausrichtung (c) vorhergeht, stellt eine Arbeit dar, wie z.B.
das Erhalten von Koordinatenpositionen, an jeder Kamera, von sechs oder
mehr entsprechenden Punkten, die durch getrennte Kameras aufgenommen
werden.
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Bei
der dreidimensionalen Messung (e) gibt es zwei Arten:
eine
Punktmessung und eine planare bzw. ebene Messung.
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Im
Falle der Punktmessung wird der an dem Gegenstand zu messende Punkt
im Allgemeinen manuell gemessen. Wenn jedoch eine automatische Messung
geplant ist oder eine Genauigkeitsverbesserung gewünscht ist,
ist es praktisch, eine Markierung auf den Gegenstand zu kleben.
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Im
Falle der ebenen Messung wird eine automatische Messung unter Verwendung
eines Stereoanpassungsverfahrens durch eine Bildverarbeitung ausgeführt. Dann
war es jedoch erforderlich, eine ursprüngliche Einstellung zu machen,
wie z.B. eine Bestimmung eines Schablonen- bzw. Musterbilds („template
image") und ein
Einrichten der gesuchten Breite durch manuelle Arbeit.
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Bei
der Tätigkeit
der Positionserfassung (b) wählt
die Bedienungsperson sechs oder mehr Messpunkte an dem Gegenstand
in dem linken Bild und dem rechten Bild aus, und, während jedes
Bild beobachtet wird, korreliert die Messpunkte auf dem Gegenstand
miteinander und erfasst die Koordinaten der Positionen. Da die Bedienungsperson
jedoch grundsätzlich
eine solche Arbeit durchzuführen
hatte, während
eine Stereoansicht aufgenommen wurde, erforderte es Können, und
außerdem
war es kompliziert, schwierig und problematisch.
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Insbesondere
bei Arbeiten, wie z.B. einem miteinander Korrelieren des linken
Bilds und des rechten Bilds beim Bestimmen der Messpunkte und einem
Erfassen der detaillierten Koordinaten der Positionen, neigten persönliche Fehler
dazu, aufzutreten, wobei Ergebnisse von Bedienungsperson zu Bedienungsperson
unterschiedlich waren und eine ausreichende Genauigkeit schwierig
zu erhalten war. Es gab sogar Fälle,
bei denen eine solche Messung durch einige Bedienungspersonen nicht
erzielbar war. Um den Schwierigkeiten zu begegnen, wird manchmal
ein Verfahren, wie z.B. das Kleben einer Markierung auf den Gegenstand,
praktiziert.
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Jedoch
stellt es keine vorteilhafte Sache dar, dass eine Tätigkeit
wie z.B. das Kleben einer Markierung auf den Gegenstand zunimmt,
und es gibt sogar solche Fälle,
bei denen, abhängig
von den Gegenständen, ein
Kleben einer Markierung auf den Gegenstand sehr schwierig ist. Deshalb
hat sich dieses Verfahren hinsichtlich seiner Verwendung, nicht
weit verbreitet.
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Es
gibt auch ein solches Verfahren, eine dreidimensionale Messung mit
zwei Kameras durchzuführen, die
fest an einem Stereopfannenneigungskopf („stereo pan tilt head") angebracht sind,
wodurch die Ausrichtungsarbeit eliminiert wird.
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In
diesem Fall sollte es jedoch absolut keine Abweichung bei der relativen
Position zwischen den zwei Kameras auf dem Pfannenneigungskopf geben,
und deshalb sind die Messumgebung und der Messgegenstand stark eingeschränkt. Gleichzeitig
sind solche Vorrichtungen groß,
schwer und schwierig zu handhaben, und außerdem teuer. Also wird dieses
Verfahren ebenfalls nicht so weitläufig verwendet.
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Des
Weiteren musste die Bedienungsperson bei der Punktmessung bei der
dreidimensionalen Messung (e), wenn keine Markierung oder Ähnliches
auf den Messgegenstand geklebt waren, den Messpunkt angeben, während das
bei dem Ablauf der Messung aufgenommene Bild beobachtet wird. Deshalb
waren viel Arbeit und Zeit erforderlich, wenn es viele Messpunkte
gab. Wenn des Weiteren versucht wurde, präzise Messung zu machen, gab
es eine Neigung dazu, dass persönliche
Fehler auftraten, und schlimmstenfalls konnte eine Messung selbst
nicht erzielt werden.
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Solche
Dinge, wie oben beschrieben, können
umgangen werden, falls eine Messung ausgeführt wird, nachdem eine Markierung
auf einen Gegenstand geklebt wurde, aber in diesem Fall, wie oben
beschrieben, war die Arbeit zum Anbringen der Markierung erneut
erforderlich, und abhängig
von den Gegenständen
war es schwierig, eine Markierung auf den Gegenstand zu kleben,
und manchmal wurde es unmöglich,
eine Messung durchzuführen.
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Im
Falle der Planaren Messung war es erforderlich, manuell eine Arbeit,
wie z.B. das Musterbild bestimmen und eine optimale gesuchte Breite
bestimmen, als Präprozess
beim Durchführen
einer automatischen Messung durch eine Stereoanpassung durchzuführen. Wenn
des Weiteren fehlangepasste Punkte oder Ähnliches auftraten, musste
eine Korrektur manuell durchgeführt
werden. Somit war es schwierig, eine Automation zu realisieren.
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In
dem Artikel „Hierarchical
Block Matching for Disparity Estimation in Stereo Sequences" von M. Accame et
al, in „Proceedings
of the International Conference on Image Processing (ICIP)" auf Seiten 374 – 377, Los
Alamitos, 23.10.1995, wird ein Ansatz für eine Multiauflösungsübereinstimmung
basierend auf einer Gaußschen
Pyramide offenbart. Ein Suchfenster wird ausgewählt und Referenzdatenblöcke eines
Referenzbilds werden auf Suchdatenblöcke innerhalb des Suchfensters
abgebildet.
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Eine
bevorzugte Bildmessvorrichtung gemäß der Erfindung weist ein Messteil
für eine
ungefähre
Position zum ungefähren
Erhalten, aus einem Bildpaar eines Messgegenstands in unterschiedlichen
Richtungen, einer Lageinformation des Messgegenstands in jedem der
Bilder, einen Dateneinstellteil mit einem Bild des Bildpaars, das
als Referenzbild eingestellt wird, und mit dem anderen Bild als
Suchbild zum Einrichten, in Übereinstimmung
mit der in dem Messteil für
eine ungefähre
Position erhaltenen Lageinformation, von Referenzdatenblöcken in
dem Referenzbild und zum Einrichten von Suchgebieten in dem Suchbild
und von Suchdatenblöcken
in den Suchgebieten, und einen Übereinstimmungsbestimmungsteil
auf zum Erzielen einer Übereinstimmung
zwischen einem Suchdatenblock, der in einem Suchgebiet errichtet
ist, und einem Referenzdatenblock. Der Dateneinstellteil führt in Übereinstimmung
mit der Lageinformation, die in dem Messteil für eine ungefähre Position
erhalten wird, von zumindest entweder einem Einrichten der Referenzdatenblöcke in dem
Referenzbild oder ein Einrichten der Suchgebiete und ein Einrichten
der Suchdatenblöcke
in dem Suchbild durch.
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Das
Bildpaar umfasst ein charakteristisches Musterbild, von dem eine
Lageinformation zuvor bekannt ist, und der Mess teil für eine ungefähre Position
kann in Übereinstimmung
mit der Position des charakteristischen Musterbilds in dem Referenzbild
und mit der Lageinformation des charakteristischen Musterbilds in
dem Suchbild angepasst sein, die Lageinformation des Messgegenstands
in jedem Bild des Bildpaars ungefähr zu erhalten.
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Der
Dateneinstellteil kann angepasst sein, den Bereich der Suchgebiete
in dem Suchbild in Übereinstimmung
mit der Position des charakteristischen Musterbilds in dem Suchbild
zu errichten.
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Der
Dateneinstellteil kann angepasst sein, den Bereich des Suchgebiets
in dem Suchbild in Übereinstimmung
mit seinem Verhältnis
zu der Position des charakteristischen Musterbilds und der Position
des Suchgebiets in dem Suchbild oder zu der Position des charakteristischen
Suchbilds und der Position des Referenzdatenblocks in dem Referenzbild
zu errichten.
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Der
Dateneinstellteil kann angepasst sein, die Größe des Bereichs des Suchgebiets
in dem Suchbild in Übereinstimmung
mit seinem Verhältnis
zu der Position des charakteristischen Musterbilds und der Position des
Suchgebiets in dem Suchbild und/oder zu der Position des charakteristischen
Musterbilds und der Position des Referenzdatenblocks in dem Referenzbild
zu errichten.
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Der
Dateneinstellteil kann angepasst sein, in dem Suchbild die Reichweite
des Suchgebiets, welches eine größere Breite
oder Fläche
aufweist, zu errichten, und zwar in Abhängigkeit davon, ob das charakteristische
Musterbild und das Suchgebiet in dem Suchbild oder das charakteristische
Musterbild und der Referenzdatenblock in dem Referenzbild weit voneinander
entfernt sind.
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Der
Dateneinstellteil kann angepasst sein, eine Vielzahl von Suchgebieten
zu errichten, die sich größenmäßig unterscheiden.
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Der
Dateneinstellteil kann angepasst sein, den Referenzdatenblock in
dem Referenzbild in Übereinstimmung
mit der Position des charakteristischen Musterbilds in dem Referenzbild
zu errichten.
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Der
Dateneinstellteil kann angepasst sein, die Größe des Referenzdatenblocks
in dem Referenzbild in Übereinstimmung
mit der Position des charakteristischen Musterbilds und der Position
des Referenzdatenblocks in dem Referenzbild zu errichten.
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Der
Dateneinstellteil kann angepasst sein, in dem Referenzbild den Referenzdatenblock
größer bezüglich Höhe oder
Breite zu errichten, und zwar in Abhängigkeit davon, ob die Position
des charakteristischen Musterbilds und die Position des Referenzdatenblocks
in dem Referenzbild weiter voneinander entfernt sind.
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Der
Dateneinstellteil kann angepasst sein, eine Vielzahl von Referenzdatenblöcken, die
sich Größenmäßig unterscheiden,
in Übereinstimmung
mit dem charakteristischen Musterbild in dem Referenzbild zu errichten.
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1 stellt
ein Blockdiagramm dar, das einen Fluss von Messvorgängen in
einem Formmessgerät zeigt.
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2 stellt
ein Blockdiagramm dar, welches schematisch die Formmessvorrichtung
zeigt.
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3 stellt
ein Teil zum Aufnehmen eines linken und eines rechten Bilds der
Formmessvorrichtung dar.
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4 stellt
ein Blockdiagramm dar, das ein Teil für die Extrahierung eines Musters
der Formmessvorrichtung zeigt.
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5 stellt
eine Draufsicht dar, die ein Beispiel von projizierten Mustern zeigt.
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6 stellt
eine Draufsicht dar, die ein weiteres Beispiel projizierter Muster
zeigt.
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7 stellt
eine exemplarische Zeichnung dar, die die Musteranpassung gemäß einem
SSDA-Verfahren (Sequential Similarity Detection Algorithm) zeigt.
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8 stellt
eine exemplarische Zeichnung dar, die ein Momentverfahren zeigt.
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9 stellt
eine exemplarische Zeichnung dar, die ein Referenzbild zeigt.
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10 stellt
eine exemplarische Zeichnung dar, die ein Suchbild zeigt.
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11 stellt
eine exemplarische Zeichnung dar, die ein Suchbild zeigt.
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12 stellt
eine exemplarische Zeichnung dar, die ein Suchbild zeigt.
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13 stellt
eine exemplarische Zeichnung dar, die ein Suchbild zeigt.
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14 stellt
eine exemplarische Zeichnung dar, die ein Suchbild zeigt.
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15 stellt
eine exemplarische Zeichnung dar, die ein Referenzbild zeigt.
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16 stellt
eine exemplarische Zeichnung dar, die ein Referenzbild zeigt.
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17 stellt
ein Blockdiagramm dar, das einen Plan einer Bildmessvorrichtung
zeigt, Eine Ausführungsform
der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden.
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1 zeigt
einen Fluss von Messvorgängen
und 2 stellt ein Blockdiagramm dar, das konzeptionell
eine Formmessvorrichtung zeigt.
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a. AUFNEHMEN VON STEREOBILDERN
DES GEGENSTANDS
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Zuerst
werden in Übereinstimmung
mit den Anweisungen eines Controllers 4 charakteristische
Muster von einem Teil 3 zum Projizieren eines charakteristischen
Musters auf einen Messgegenstand 0 projiziert. Anschließend wird
das Bild des Messgegenstands 0 durch Teile 1 und 2 zum
Aufnehmen eines linken und eines rechten Bilds aufgenommen, und
die Bilddaten werden an ein Teil 5 für die Extrahierung eines charakteristischen
Musters transferiert.
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Die
Teile 1 und 2 für das linke und rechte Bild
weisen wie in 3 gezeigt ein optisches System 11, einen
CCD 12, einen CCD-Treiber 13, einen Operationsverstärker 14 und
einen A/D-Wandler 15 und Ähnliches auf.
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5 und 6 zeigen
Beispiele von charakteristischen Mustern. Obwohl diese charakteristischen Muster 20 hier
von einer kreisförmigen
Form sind, könnten
sie von jeder anderen Form als einer kreisförmigen Form sein, vorausgesetzt
dass sie die Markierungsbildpositionen bereitstellen können, die
durch die Projektion des charakteristischen Musters vorgesehen werden.
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Als
Teil 3 zum Projizieren des charakteristischen Musters kann
jegliche Vorrichtung, wie z.B. ein Diaprojektor oder ein Laserzeiger,
verwendet werden, die zum Projizieren von charakteristischen Mustern 20 fähig ist.
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4 stellt
ein Blockdiagramm dar, das Details des Teils 5 für die Extrahierung
eines charakteristischen Musters zeigt.
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Die
von den Teilen 1 und 2 zum Aufnehmen des linken
Bilds und des rechten Bilds transferierten Bilddaten werden durch
den A/D-Wandler 15 in 3 in digitale
Daten gewandelt und an einen Bildspeicher 51 für eine Projektion
eines charakteristischen Musters des Teils 5 für die Extrahierung
eines charakteristischen Musters transferiert.
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In Übereinstimmung
mit Anweisungen des Controllers 4 wird dann die Projektion
eines charakteristischen Musters angehalten und es werden Bilder
ohne charakteristische Muster durch die Teile 1 und 2 zum Aufnehmen
des linken Bilds und des rechten Bilds aufgenommen, und die passenden
digitalen Daten werden an einen Bildspeicher 52 für Bilder
ohne charakteristische Muster des Teils 5 für die Extrahierung
eines charakteristischen Musters gesendet.
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Wenn
der Bildtransfer zu dem Bildspeicher 51 für eine Projektion
eines charakteristischen Musters und der Bildspeicher 52 für Bilder
ohne projizierte charakteristische Muster abgeschlossen ist, werden
in Übereinstimmung
mit Anweisungen des Controllers 4 die zwei Bilder einer
Differenzberechnung in einem Bilddifferenzberechner 53 unterworfen.
Das Differenzbild wird in einem Speicher 54 für charakteristische
Musterbilder gespeichert.
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Im
Ergebnis werden die in dem Speicher 54 für charakteristische
Musterbilder gespeicherten Daten derart sein, dass die Bildinformation
des Messgegenstands 0 gelöscht ist, d.h. dass sie lediglich
die Information der charakteristischen Muster 20 (Markierungsbilddaten)
einschließen.
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b. POSITIONSERFASSUNG
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Um
den Ausrichtungsprozess durchzuführen,
wird eine Erfassung der Markierungsbildpositionen ausgeführt, die
durch die Projektion des charakteristischen Musters bereitgestellt
werden.
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Die
Koordinatenpositionen des charakteristischen Musters in dem Speicher 54 für charakteristische Musterbilder
werden durch einen Teil 55 zum Erfassen charakteristischer
Musterpositionen erfasst.
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Obwohl
das charakteristische Muster 20 von einer beliebigen Form
sein könnte,
vorausgesetzt dass es seine Position klar anzeigt, wird von den
hier verwendeten Mustern angenommen, dass sie charakteristische
Muster 20 sind, wie sie z.B. in 5 oder 6 gezeigt
sind. Des Weiteren können
die charakteristischen Muster aus einer beliebigen Anzahl von individuellen
Mustern bestehen, falls sie sechs oder darüber ist, wie in 5 oder 6 gezeigt.
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Da
dort in dem Speicher 54 für charakteristische Muster
bilder keine andere Information als das durch die Projektion der
charakteristischen Muster erhaltene Markierungsbild enthalten ist,
kann das Auftreten einer irrtümlichen
Erfassung verhindert werden. Da es des Weiteren leichter ist, die
Positionserfassung automatisch durchzuführen, ist es möglich, eine
konstant stabilisierte Erfassung der Positionskoordinaten frei von
persönlichen
Fehlern und mit einer Präzision
auszuführen.
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Hier
wird ein Fall beschrieben werden, bei dem ein Musteranpassungsverfahren
für eine
grobe Positionserfassung verwendet wird und ein Momentverfahren
für die
detaillierte Positionserfassung verwendet wird.
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Unter
Bezugnahme auf das Musteranpassungsverfahren wird der sequenzielle Ähnlichkeitserfassungsalgorithmus
("Sequential Similarity
Detection Algorithm",
SSDA-Verfahren) als eine Art Korrelationsverfahren beschrieben werden,
jedoch könnte
auch ein normalisiertes Korrelationsverfahren oder dgl. verwendet werden.
Bei der detaillierten Positionserfassung könnte ein Verfahren wie z.B.
ein LOG(Laplace- oder Gauß'sches)-Filterverfahren auch
anstatt dem Momentverfahren verwendet werden.
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Nachfolgend
werden Positionserfassungsvorgänge
beschrieben werden.
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(Grobe Positionserfassung)
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- 1. Ein Musterbild wird registriert.
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Als
Musterbild könnte
ein Simulationsbild ähnlich
zu einer der Markierungen der projizierten charakteristischen Muster 20,
die in 5 oder 6 gezeigt sind, erzeugt werden
oder jedes der tatsächlichen
Bilder könnte
zur Verwendung ausgewählt
werden.
- 2. Punkte, die S > R (a, b) erfüllen, werden in dem gesamten
Bild (s. Gleichung 1) gesucht.
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Je
näher der
Wert R (a, b) an 0 ist, desto höher
ist die Ähnlichkeit.
Für S wird
zuvor ein geeigneter Wert eingestellt. Da in diesem Fall eine andere
Bildinformation als die charakteristischen Muster gelöscht wird,
ist eine Bestimmung einfach gemacht. Während das normalisierte Korrelationsverfahren
für die
Musteranpassung verwendet werden könnte, kann der Vorgang schneller
durchgeführt
werden, falls der sequenzielle Ähnlichkeitserfassungsalgorithmus
verwendet wird.
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[Sequenzieller Ähnlichkeitserfassungsalgorithmus
(SSDA-Verfahren)]
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Die
Prinzipzeichnung des SSDA-Verfahrens ist in 7 gezeigt,
und die passende Gleichung ist in Gleichung 1 gezeigt.
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Der
Punkt, bei dem der Rest R (a, b) zu einem Minimum wird, ist die
Position der gewünschten
Markierung.
Gl. 1
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Durch
Durchführen
der Addition von Gl. 1, falls die Berechnungsoperation derart angepasst
ist, dass die Addition angehalten wird, wenn der Wert von R (a,
b) den Minimalwert der Reste überschreitet,
die zuvor erhalten wurden, und falls er zum nächsten (a, b) verschoben ist,
kann eine schnellere Verarbeitung erzielt werden.
- 3.
Die Markierungspositionen der projizierten charakteristischen Muster
der gewünschten
Anzahl von Markierungen werden gemäß Bedingungen bestimmt, wie
z.B., dass der Wert R (a, b) sich bei einem Minimum befindet, und
Entfernungen zwischen benachbarten Markierungspositionen, und die
gleichen werden als Positionskoordinaten verwendet.
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(Detaillierte Positionsbestimmung)
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1. Bestimmung
eines Suchgebiets
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Ein
Suchgebiet wird mittig um den Punkt eingestellt, der bei der oben
beschriebenen groben Positionserfassung bestimmt wurde.
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2. Bestimmung eines Markierungsbereichs
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Hinsichtlich
des Suchgebiets wird ein Bereich, wo die Dichte über einem Schwellenwert liegt,
als Markierung eingestellt (s. 8).
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Als
Schwellenwert wird ein geeigneter Wert voreingestellt. Das Bild
ist bei anderen Abschnitten als den Markierungen virtuell 0, da
es der Differenzverarbeitung unterworfen wurde.
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3. Berechnung
eines Schwerpunkts
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Die
Positionskoordinate des Schwerpunkts wird gemäß einem Momentverfahren berechnet.
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[Momentverfahren]
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Die
folgenden Gleichungen werden auf die Punkte über dem Schwellenwert T (der
Markierung K) angewendet, wie in 8 gezeigt.
Gl.
2
Gl. 3
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Durch
Gl. 2 und Gl. 3 wird es möglich,
die Position des Schwerpunkts auf die Sub-Pixelposition herunterzurechnen.
- 4. Operationen 1 – 3 werden an jedem Punkt der
gesamten Anzahl der Punkte durchgeführt.
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Durch
Durchführen
der obigen Vorgänge
können
die Koordinaten der Markierungsbildpositionen, die durch die charakteristische
Musterprojektion bereitgestellt werden, wie in 5 oder 6 gezeigt,
berechnet werden.
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Es
könnte
möglich
sein, die detaillierte Positionserfassung von Anfang an ohne Durchführen der
groben Positionserfassung durchzuführen. Des Weiteren könnte jeder
andere als der obige Algorithmus für die Positionserfassung verwendet
werden.
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Auf
jeden Fall ist es möglich,
die Positionen schnell und präzise
zu berechnen, da das Bild lediglich aus der Information der charakteristischen
Muster besteht.
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c. AUSRICHTUNG
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Dann
werden die in dem Teil 5 zur Erfassung einer charakteristischen
Musterposition erhaltenen Koordinatenwerte an ein Teil 6 zur
Berechnung einer Lage gesendet, wobei Berechnungen für die Ausrichtungsarbeit
durchgeführt
werden.
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Durch
diese Berechnung kann die Positionen der beiden Kameras links und
rechts und Ähnliches
erhalten werden.
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Diese
Parameter werden in Übereinstimmung
mit dem folgenden koplanaren bedingten Ausdruck erhalten:
Gl.
4
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Der
Ursprung des Modellkoordinatensystems ist bei der Mitte der Projektion
auf der linken Seite gewählt
und eine X-Achse
ist entlang der Linie aufgetragen, die sie mit der Projektionsmitte
rechts verbindet. Die reduzierte Skala wird durch Aufnehmen der
Länge der
Basislinie als Einheitslänge
eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt bestehen die gesuchten Parameter
aus dem Drehwinkel K1 um die Z-Achse und
dem Drehwinkel Φ1 um die Y-Achse der Kamera auf der linken
Seite und dem Drehwinkel K2 um die Z-Achse,
dem Drehwinkel Φ2 um die Y-Achse und dem Drehwinkel ω2 um die x-Achse der Kamera auf der rechten
Seite, d.h. fünf
Drehwinkel insgesamt. Da in diesem Fall der Drehwinkel ω1 um die X-Achse der Kamera auf der linken
Seite 0 ist, muss er nicht berücksichtigt
werden.
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Unter
solchen Bedingungen wird der koplanare bedingte Ausdruck der Gl.
4 durch die Gl. 5 ausgedrückt.
Durch Auflösen
dieser Gleichung können
die Parameter erhalten werden.
Gl. 5
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Hierbei
existieren zwischen dem Modellkoordinatensystem XYZ und dem Kamerakoordinatensystem xyz
die folgenden Verhältnisgleichungen
für eine
Koordinatentransformation:
Gl. 6
Gl. 7
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Durch
Verwendung dieser Gleichungen werden die unbekannten Parameter durch
die nachfolgende Prozedur erhalten.
- 1. Der
ursprüngliche
ungefähre
Wert ist im Allgemeinen auf 0 eingestellt.
- 2. Die Werte der erhältlichen
differenziellen Koeffizienten werden, wenn die koplanare bedingte
Gleichung 5 einer Taylor-Erweiterung um den ungefähren Wert
unterworfen wird und linearisiert wird, aus den Gleichungen 6 und
7 erhalten, und eine Beobachtungsgleichung wird aufgestellt.
- 3. Durch Anwendung des Fehlerquadratverfahrens wird der Korrekturwert
zum Korrigieren des ungefähren Werts
erhalten.
- 4. Der ungefähre
Wert wird korrigiert.
- 5. Unter Verwendung des korrigierten ungefähren Werts werden die obigen
Operationen 2 – 5
wiederholt, bis eine Konvergenz erreicht ist.
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Es
kann einen Fall geben, bei dem eine Konvergenz nicht erreicht wird,
wenn die Position einer Markierung wegen der Form des Gegenstands
oder Ähnlichem
nicht gut erfasst werden kann. In einem solchen Fall könnten die
Operationen 1 – 5
mit solchen Punkten, die einer nach dem anderen eliminiert werden,
und Parametern durchgeführt
werden, die eine Konvergenz ermöglichen,
oder das beste Ergebnis könnte
verwendet werden.
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d. BILDUNG EINES STEREOMODELLS
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Anschließend wird
das Bild in ein Stereomodell-Koordinatensystem transferiert, was
einem eine Stereoansicht unter Verwendung der bei dem Orientierungsvorgang
erhaltenen Parameter erhalten lässt,
und dadurch wird ein Stereomodell gebildet.
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Die
Transformationsgleichungen zu der Modellkoordinate werden wie folgt
ausgedrückt:
Gl.
8
Gl. 9
Gl. 10
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Somit
wird es leicht gemacht, die dreidimensionale Messung auszuführen.
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e. DREIDIMENSIONALE MESSUNG
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(1) Punktmessung
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Unter
Verwendung der charakteristischen Muster 20 aus sechs oder
mehr Punkten, wie in 6 gezeigt, und unter Unterwerfung
der Vielzahl von Markierungen unter die gleichen Vorgänge, wie
bei der Positionserfassung (b), können von diesen dreidimensionale
Koordinaten automatisch und präzise
erhalten werden.
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(2) Planare Messung
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Die
Anfangswerte für
die Stereoanpassung können
unter Verwendung der projizierten charakteristischen Muster 20 vorgesehen
werden, wie in 6 gezeigt.
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Das
Verfahren, die Anfangswerte in dem Fall der planaren Messung zu
bestimmen, wird beschrieben werden.
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9 und 10 stellen
exemplarische Zeichnungen dar, die durch einen Extrahierungsteil
der projizierten charakteristischen Muster, die in 6 gezeigt
sind, aufgestellt werden. 9 zeigt
ein Referenzbild, das als Referenz dient, und 10 zeigt
ein Suchbild, in dem eine Suche durchgeführt wird. Entweder das linke
Bild oder das rechte Bild könnte
als Referenzbild verwendet werden, und das andere könnte als
das Suchbild verwendet werden.
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Beispielsweise
wird hier das linke Bild als das Referenzbild und das rechte Bild
als das Suchbild eingestellt. Unter Bezug auf die projizierten charakteristischen
Muster entsprechen S1, S2, S5 und S6 auf dem Suchbild S'1, S'2, S'5 und S'6 auf dem Referenzbild.
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Die
Suche nach entsprechenden Punkten wird durch Anwenden einer Stereoanpassung
auf ein Suchgebiet in dem Suchbild mit einem Referenzdatenblock
in dem Referenzbild, welches als Musterbild verwendet wird, durchgeführt. Bei
der Stereoanpassung wird z.B. eine Bildkorrelation als Vorgang angewendet.
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[Bestimmung eines Suchgebiets]
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Das
Verfahren, um das Suchgebiet gemäß den projizierten
charakteristischen Mustern zu bestimmen, wird beschrieben werden.
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Nimmt
man den Abschnitt (in der horizontalen Richtung) zwischen den projizierten
charakteristischen Mustern S1 und S2 als Breite A und den Abschnitt
(in der vertikalen Richtung) zwischen S1 und S5 als Breite B, wird
der Teil, der durch S1, S2,, S5 und S6 umschlossen ist, als Suchgebiet
R1 eingestellt. Der durch S2, S3, S6 und S7 eingeschlossene Teil
wird als Suchgebiet R2 eingestellt, und auf ähnliche Weise werden nachfolgende
Abschnitte, die durch jeweilige projizierte charakteristische Muster
umschlossen sind, als Suchgebiete eingestellt.
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Die
Markierungsbilder tatsächlich
projizierter charakteristischer Muster liegen nicht immer auf der
gleichen Linie, wie in 11 gezeigt, abhängig von
der Form des Gegenstands oder der Orientierung der CCD. Somit wird
ein solches Rechteck von dem jeweiligen vier projizierten charakteristischen
Mustern gebildet, welches die größten Breiten
A und B aufweist, und es wird als Suchgebiet eingestellt. Im Falle
der 11 betragen die maximalen Breiten, die durch S1,
S2, S5 und S6 erhältlich
sind, A1 in der horizontalen Richtung und B1 in der vertikalen Richtung,
und das aus ihnen gebildete Rechteck wird als das Suchgebiet R1
eingestellt, und ebenso wird das durch die größten Breiten A2 und B2, die
aus S2, S3, S6 und S7 erhältlich
sind, gebildete Rechteck als das Suchgebiet R2 eingestellt. Auf
diese Weise wird sichergestellt, obwohl ein gewisser Überlappungsabschnitt
erzeugt wird, dass eine Suche auch im Grenzabschnitt zwischen den
Gebieten R1 und R2 durchgeführt
werden kann.
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Das
oben beschriebene Verfahren ist derart, dass es die Reichweite der
Suchgebiete in dem Suchbild in Übereinstimmung
mit den Positionen der Markierungsbilder in dem Suchbild bestimmt,
die bereits erhalten sind.
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12 zeigt
ein Beispiel einer Abwandlung des Verfahrens zum Bestimmen des Suchgebiets.
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Da
die jeweiligen projizierten charakteristischen Muster auf dem linken
Bild und dem rechten Bild bereits als einander entsprechenden Punkte
erhalten sind, kann eine effektive Suche durchgeführt werden,
wenn das Suchgebiet z.B. derart erstellt ist, dass der Suchstartpunkt
und der Suchendpunkt den projizierten Punkten nahe sind. Bei dem
Beispiel der 11 wird nämlich anscheinend, falls die
Suche entlang der Breite A1 der Reihe nach in der vertikalen Richtung
von S1 zu S5 verschoben ausgeführt
wird, ein verschwenderisches Suchgebiet erzeugt, (wo es keinen entsprechenden
Punkt gibt,) wenn die Suche in die Nähe der Linie kommt, die das
Muster S5 passiert.
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Somit
könnten,
hinunter zu der Position D1 bei dem Halbwegpunkt (in der vertikalen
Richtung) zwischen S1 und S5 der 12, die
Punkte bei der gleichen Position wie der Punkt S1 als die horizontalen
Suchstartpunkte in dem Suchgebiet hergenommen werden, und zwischen
D1 und S5 könnte
die Linie, die D1 mit S5 verbindet, als die Suchstartpunkte in der
horizontalen Richtung genommen werden.
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Durch
Errichten der Suchgebiete durch Anwenden der gleichen Verarbeitung
auf jeden der projizierten Punkte und durch Durchführen einer
Stereoanpassung mit den Suchgebieten, die sich zu einem gewissen Maß überlappen,
kann eine etwas effektivere Suche ausgeführt werden.
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13 und 14 zeigen
einen Fall, bei dem die Suche in dem Suchgebiet effektiver durchgeführt wird,
indem Suchdatenblöcke
in einem Suchgebiet errichtet werden.
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Wenn
z.B. Positionen in dem Suchgebiet, entsprechend den Referenzdatenblöcken T1,
T2, T3, ... in dem in 9 gezeigten Referenzbild, in
einem Abschnitt A1 gesucht werden, der durch die Markierungen S1 und
S2 in dem Suchbild definiert ist, wobei das Suchgebiet in einige
Blöcke
geteilt ist, dann werden entsprechende Suchdatenblöcke U1,
U2, U3, ... gebildet, wie in 13 gezeigt.
Dann kann die Suche in dem Suchgebiet schnell und effektiv durchgeführt werden.
Zu diesem Zeitpunkt kann die Reichweite des Suchdatenblocks gemäß der Anzahl
der Referenzdatenblöcke
bestimmt werden, die gebildet sind. Wenn z.B. n Refe renzdatenblöcke in dem
Abschnitt A' zwischen
den Bildern S'1
und S'2 in dem Referenzbild
gebildet werden, könnte der
Bereich auf A1/n, A1/(n – 1),
oder Ähnliches
eingestellt werden. In dem durch (n – 1) geteilten Fall wird die Suche
mit den Suchdatenblöcken
durchgeführt,
die einander bis zu einem gewissen Grad überlappen.
-
Das
oben beschriebene Verfahren ist derart, dass es den Bereich des
Suchgebiets in dem Suchbild in Übereinstimmung
mit der Position des Markierungsbilds und der Position des Suchgebiets
in dem Suchbild errichtet, die bereits erhalten sind. Von einem
anderen Winkel aus kann auch gesagt werden, dass das Verfahren derart
ist, dass es den Bereich des Suchgebiets in dem Suchbild in Übereinstimmung
mit seinem Verhältnis
zu der Position des Markierungsbilds und der Position des Referenzdatenblocks
in dem Referenzbild errichtet.
-
Ein
abgewandeltes Beispiel des Verfahrens der 13 ist
in 14 gezeigt. Dieses Verfahren ist derart, dass
es die Größe des Suchdatenblocks
variabel macht. Die Größe der Suchdatenblöcke wird
nämlich
in der Nähe
der Markierungen S1 und S2 kleiner gemacht, da es sicher ist, dass
sich der entsprechende Punkt dort nahe zu dem Referenzdatenblock
befindet, aber da die in Frage stehende Position von dort weiter
entfernt ist, wird die Größe größer gemacht,
da die Position des entsprechenden Punkts vage wird. Dementsprechend weist
der Suchdatenblock seine größte Größe bei der
Position auf, die dem Referenzdatenblock bei der Position A1/2 entspricht.
-
Die
Größen dieser
Suchdatenblöcke
werden in Übereinstimmung
mit dem Suchgebiet A1 zwischen S1 und S2 bestimmt.
-
Wenn
die Anzahl der Referenzdatenblöcke
im Abschnitt A1 z.B. durch n bezeichnet wird, werden die Größen der
Suchdatenblöcke
in dem Abschnitt von S1 zu S1 + A1/2 eingestellt auf (1
+ t × i/n) × A1/n,und
die Größen der
Suchdatenblöcke
in dem Abschnitt von S1 + A1/2 zu S2 werden eingestellt auf (1 + t × (n – i)/n) × A1/n,wobei
i die Positionen der Suchdatenblöcke
entsprechend ihren jeweiligen Referenzdatenblöcken bezeichnet; d.h. i = 1
bis n, und t bezeichnet einen Vergrößerungsfaktor, der auf einen
festen Wert einzustellen ist. Wenn es z.B. gewünscht ist, die Größe des Suchdatenblocks
bei der Position S1 + A1/2 zweimal so groß wie die bei der Position
S1 (U1) zu machen, wird t auf 2 eingestellt.
-
Die
Größen der
Suchdatenblöcke
könnten
auch in Übereinstimmung
mit den Markierungen S'1
und S'2 und den
Referenzdatenblöcken
T1, T2, ... in dem Referenzbild bestimmt werden. Zu diesem Zeitpunkt könnte das
obige A1 durch A' ersetzt
werden, und ein in Betracht gezogener Ausdruck mit der Vergrößerung A1/A' könnte multipliziert
werden.
-
Durch
Errichten des Suchgebiets und der Suchdatenblöcke, wie oben beschrieben,
wird es möglich, die
Suche nach den entsprechenden Punkten effektiv auszuführen, d.h.
mit hohen Geschwindigkeiten und mit einer erhöhten Zuverlässigkeit.
-
Bei
dem oben beschriebenen Verfahren wird die Größe des Bereichs des Suchgebiets
in dem Suchbild in Übereinstimmung
mit seinem Verhältnis
zu den Positionen des Suchbilds und der Position des Suchgebiets in
dem Suchbild, oder, von einem anderen Winkel aus betrachtet, in Übereinstimmung
mit seinem Verhältnis zu
der Position des Markierungsbilds und einer Position des Referenzdatenblocks
in dem Referenzbild errichtet.
-
[Bestimmung von Referenzdatenblöcken]
-
Die
Referenzdatenblöcke,
die als Referenzen dienen, werden in Übereinstimmung mit S'1, S'2, S'5 und S'6 in dem Referenzbild
oder in Übereinstimmung
mit S1, S2, S5 und S6 in dem Suchbild bestimmt. Wenn z.B. die Entfernung
von S'1 und S'2 mit A' bezeichnet ist und
die Entfernung von S'1
nach S'5 mit B', dann könnte die
Referenzdatenblockbreite in der horizontalen Richtung auf A'/n eingestellt werden
und die in der vertikalen Richtung könnte auf B'/m eingestellt werden. Ansonsten könnten die
Größen auf
das Verhältnis
zwischen dem Bild auf der linken Seite und dem auf der rechten Seite
proportioniert („proportionated") werden. Sie könnten z.B.
auf A'/A *n in der
horizontalen Richtung und H'/B
*m in der vertikalen Richtung eingestellt werden.
-
Der
Zahl n könnten
geeignete Werte gemäß einem
Verhältnis
zwischen der Größe des Messgegenstands
und der Pixelanzahl gegeben werden, oder sie könnte auf geeignete Konstanten
gemäß den Werten von
A' und B' eingestellt werden.
-
15 zeigt
einen Fall, bei dem eine Stereoanpassung, die gleiche wie oben,
herangezogen wird, während
ein Referenz datenblock mit drei Größen, anstatt einer Größe, verwendet
wird, und Korrelationsprodukte berechnet werden. Auch in diesem
Fall können
die drei Größen auf
Basis der Information von A' und
B' bestimmt werden.
-
16 zeigt
ein weiteres Abwandlungsbeispiel der Bestimmung der Referenzdatenblöcke. In
den Bereichen nahe zu S'1
und S'2 wird eine
relativ gute Korrespondenz zwischen dem Referenzbild und dem Suchbild
angenommen, und somit können
die Referenzdatenblöcke
kleiner gemacht werden. Da dementsprechend die in Frage stehende
Position davon weiter entfernt ist, wird die entsprechende Position
vage und somit wird die Größe des Referenzdatenblocks
dynamisch geändert.
Der Referenzdatenblock wird z.B. entsprechend größer gemacht, wenn er von der
Position T1 zu der Position T2 und zu der Position T3 läuft, wie
in 16 gezeigt. Dem Referenzdatenblock wird die größte Größe gegeben,
wenn er sich bei dem Punkt A'/2
befindet. Auf der anderen Seite wird die Größe des Referenzdatenblocks
sukzessive verringert, wenn er von A'/2 nach S'/2 läuft.
-
Durch
Vorsehen solcher Mittel kann die Zuverlässigkeit der Stereoanpassung
erhöht
werden.
-
Die
Größen der
Referenzdatenblöcke
werden in Übereinstimmung
mit der Breite A' von
S'1 nach S'2 in der horizontalen
Richtung und der Breite B' von
S'1 nach S'5 in der vertikalen
Richtung bestimmt.
-
Wenn
z.B. die Anzahl der Referenzdatenblöcke entlang den Breiten A' und B' mit n und m bezeichnet werden,
betragen die Referenzdatenblockgrößen in dem Abschnitt von S'1 nach S'1 + A'/2:
horizontal: (1 + t × i/n) × A'/n;vertikal: (1 + t × 1/m) × B'/m;die Referenzdatenblockgrößen in dem
Abschnitt von S'1
+ A'/2 nach S'2:
horizontal: (1 + t × (n – i)/n) × A'/n;vertikal: (1 + t × (m – l)/m) × B'/m;wobei i und
1 die jeweiligen Positionen der Referenzdatenblöcke bezeichnen, d.h. i = 1
bis n und l = 1 bis m.
-
Oben
bezeichnet t einen Vergrößerungsfaktor,
der auf einen gewünschten
Wert eingestellt ist. Wenn es z.B. gewünscht ist, die Größe des Referenzdatenblocks
bei der Position S'1
+ A'/2 zweimal so
groß wie
die bei der Position S'1
(T1) zu machen, wird t auf 2 eingestellt.
-
Somit
können
die Referenzdatenblöcke
variabel gemacht werden.
-
Durch
Bilden des Referenzdatenblocks mit drei Größen, wie in 15 gezeigt,
die, wie in dem obigen Beispiel beschrieben, variabel sind, und
durch Durchführen
einer Stereoanpassung mit berechneten Korrelationsprodukten, kann
ein Suchen nach entsprechenden Punkten des Weiteren mit einer noch
größeren Zuverlässigkeit
durchgeführt
werden.
-
Die
Größen der
Referenzdatenblöcke
könnten
auf ähnliche
Weise gemäß den Markierungen
S1 und S2 in dem Suchbild bestimmt werden. Dann könnte A' durch A1 ersetzt
werden und B' könnte mit
B1 ersetzt werden, und des Weiteren könnte ein Term mit der in Betracht
gezogenen Vergrößerung A'/A1 multipliziert
werden.
-
Durch
Befolgen der oben beschriebenen Prozedur können Anfangswerte automatisch
erhalten werden.
-
Nun
wird die Prozedur zum Ausführen
einer tatsächlichen
Messung (eine Stereoanpassung) beschrieben werden.
-
Beispielhaft
wird der Fall von projizierten charakteristischen Mustern S1 – S8, die
in 6 gezeigt sind, unter Bezugnahme auf 9 und 11 beschrieben
werden.
-
Da
die Ausrichtungsverarbeitung in der vertikalen Richtung abgeschlossen
ist und die Längsparaliaxe entfernt
ist (eine Positionierung ist abgeschlossen), ist es lediglich erforderlich,
entlang der gleichen Linie in dem Referenzbild und dem Suchbild
zu suchen. Die Suchdatenblöcke
könnten
in jedem geeigneten Suchgebiet errichtet werden, wie oben beschrieben.
- 1. Ein Suchen nach entsprechenden Punkten entlang
der Suchbreite A1 von S1 zu S2 der horizontalen Linie L1 in dem
Suchgebiet R1 des Suchbilds wird sukzessive von dem Referenzdatenblock
T1, T2, T3, ... in dem Referenzbild durchgeführt.
-
Die
ursprünglichen
Werte werden zuvor gemäß einem
ungefähren
Verfahren bestimmt, wie oben beschrieben.
-
Wenn
die Suche entlang der Breite A1 der Linie L1 in dem Suchgebiet R1
abgeschlossen ist,
- 2. dann wird eine Suche
nach entsprechenden Punkten entlang der Suchbreite A2 von S2 nach
S3 der Linie L1 in dem Suchgebiet R2 sukzessive von den Positionen
der Referenzdatenblöcke
durchgeführt,
die in dem Gebiet errichtet sind.
- 3. Dann wird eine Suche nach entsprechenden Punkten entlang
der Suchbreite A3 von S3 zu S4 der Linie L1 in dem Suchgebiet R3
durchgeführt.
Für das
Suchgebiet R3 wird die Suche sukzessive von den Mustergrößen und
-positionen durchgeführt,
die in dem Gebiet errichtet sind.
-
Wenn
die Suche nach entsprechenden Punkten entlang der Linie L1 abgeschlossen
ist, dann wird die Suchlinie zu der nächsten Linie L2 verschoben
und eine Suche nach entsprechenden Punkten wird wieder auf die gleiche
Weise durchgeführt,
wie bei den obigen Punkten 1 bis 3 beschrieben, beginnend mit der
Suchbreite A1 in dem Suchgebiet R1.
-
Diese
Suchoperationen werden um die Anzahl der Linien wiederholt, die
erforderlich sind.
-
Durch
die oben beschriebene Prozedur können
Anfangswerte, d.h. Suchgebiete, Suchdatenblöcke und Referenzdatenblöcke, zur
Verwendung bei der Stereoanpassung aus den Positionen der pro jizierten
charakteristischen Muster automatisch bestimmt werden, und eine
automatische Messung wird möglich.
-
Da
des Weiteren die Referenzdatenblöcke
in dem Referenzbild innerhalb A' und
B' begrenzt werden können und
Suchgebiete in dem Suchbild ebenfalls begrenzt sind, kann eine viel
schnellere Verarbeitung als bei einer gewöhnlichen Stereoanpassung erzielt
werden. Das heißt,
eine Stereoanpassung wird gewöhnlicherweise
entlang einer horizontalen Linie bei jeder Suchposition durchgeführt (vgl.
Linie der 6), wobei die Verarbeitungszeit
auf ein Bruchteil der gewöhnlicherweise
erforderlichen Zeit gemäß der Anzahl
der projizierten Punkte reduziert werden kann.
-
Da
des Weiteren die sich gegenseitig entsprechenden Gebiete in dem
Referenzbild und dem Suchbild in zuvor beschränkten Zuständen erhalten werden können, kann
eine Fehlanpassung stark verringert werden. Das bedeutet, die Zuverlässigkeit
der Stereoanpassung kann stark verbessert werden.
-
Da
die Referenzdatenblöcke,
die Suchgebiete und die Suchdatenblöcke zusätzlich auf geeignete Weise
gemäß einer
Ortsinformation der projizierten Punkte bestimmt werden kann, kann
die Zuverlässigkeit
der Stereoanpassung weiter verbessert werden.
-
Da
die Referenzdatenblöcke
und die Suchdatenblöcke
dynamisch gemäß den Suchpositionen
variiert werden könnten,
kann die Zuverlässigkeit
weiter verbessert werden.
-
Da
ferner die oben beschriebene Stereoanpassung an den Bildern durchgeführt werden
kann, die keine projizierten charakteristischen Muster aufweisen,
tritt keine fehlerhafte Erfassung wegen den charakteristischen Mustern
auf. Da des Weiteren das Bild ohne charakteristische Muster die
Werte als Daten einer Bilddatenbank aufweist, kann das Originalbild
zur gleichen Zeit gespeichert werden, wie es gemessen wird.
-
Des
Weiteren kann gemäß des oben
beschriebenen Beispiels, da ein Bild mit darauf projizierten charakteristischen
Mustern und ein Bild ohne selbige darauf projiziert verwendet wird,
das Bedürfnis,
eine Markierung auf den Gegenstand zu kleben, eliminiert werden,
und somit wird es möglich,
eine Messung an einem Gegenstand durchzuführen, auf den keine Markierung
geklebt werden kann.
-
Durch
die Möglichkeit
eines Bildens bzw. Formen eines Bilds mit lediglich einer charakteristischen Musterinformation
durch Erzielen der Differenz zwischen einem Bild mit charakteristischen
Mustern und einem Bild ohne sie, können somit die Vorgänge eines
Erfassens von charakteristischen Musterpositionen, – einer Ausrichtung, – einer
Stereomodellbildung, – und
einer dreidimensionalen Messung automatisch und präzise durchgeführt werden,
ohne jedoch eine manuelle Arbeit zu erfordern. Das heißt, das
Bedürfnis
nach einer manuellen Arbeit zur Ausrichtung und einer dreidimensionalen
Messung, was lästig
war und eine Geschicklichkeit erforderte, kann eliminiert werden,
und alle Vorgänge
können
automatisch mit einer erhöhten
Zuverlässigkeit durchgeführt werden.
-
Da
es des Weiteren nicht nötig
ist, die Kamera fest an dem Pfannenneigungskopf zu sichern, eine hochpräzise dreidimensionale
Sicherung jedoch nur durch grobes Einstellen von zwei Kameras in
dem Gebiet und durch Aufnehmen von Bildern erzielt werden kann,
wird ein solch exzellenter Effekt erhalten, dass eine Messung einfach
durchgeführt
werden kann und nicht von den Bedingungen im Gebiet und vom Gegenstand abhängt. Außerdem wird
es durch Erhöhen
der Punktanzahl der charakteristischen Muster möglich, die gleichen wie die
Anfangswerte für
eine Stereoanpassung zu verwenden, d.h. die Suchbreiten und Musterbilder
zu errichten, um eine automatische Stereoanpassung zu erzielen.
Deshalb wird ein solch exzellenter Effekt erzielt, dass die Oberflächenform
des Gegenstands automatisch gemessen werden kann, während die
Zeit, die für
die Stereoanpassung erforderlich ist, stark reduziert wird und ihre
Zuverlässigkeit
sehr verbessert wird.
-
Eine
kurze Darstellung der Bildmessvorrichtung gemäß der Erfindung wird unter
Bezugnahme auf 17 beschrieben werden.
-
Die
Bildmessvorrichtung 30 weist ein Teil 31 zur Messung
einer ungefähren
Position, ein Dateneinstellungsteil 32 und ein Teil 33 für eine Übereinstimmungsbestimmung
auf.
-
Der
Teil 31 zur Messung einer ungefähren Position ist angepasst,
ein charakteristisches Musterbild zu verwenden, dessen Positionsinformation
zuvor bekannt ist, und um aus einem Paar von Bildern eines Messgegenstands
aus verschiedenen Winkeln ungefähr
die Ortsinformation des Gegenstands für eine Messung in jedem Bild
zu erhalten.
-
Der
Dateneinstellteil 32 ist angepasst, ein Bild des Bildpaars
als Referenzbild und das andere als Suchbild einzustellen, und um
basierend auf der Ortsinformation, die bei dem Teil 31 zur
Messung einer ungefähren
Position erhalten ist, Referenzdatenblöcke in dem Referenzbild zu
errichten und Suchgebiete im Suchbild zu errichten.
-
Der
Teil 33 zur Übereinstimmungsbestimmung
ist angepasst, eine Übereinstimmung
zwischen einem Suchdatenblock, der in dem Suchgebiet errichtet ist,
und dem Referenzdatenblock zu erhalten.
-
Durch
Verwenden der Bildmessvorrichtung 30 wird es möglich, eine
Automatisierung einer dreidimensionalen Messung zu erhalten, die
detailliert beschrieben ist, und eine Genauigkeit bei der Messung
zu verbessern.
-
Die
beschriebene Bildmessvorrichtung der 17 ist
derart, dass sie auf die Formmessvorrichtung anwendbar ist, die
unter Bezugnahme auf 1 – 16 beschrieben
ist.
-
Gemäß der Formmessvorrichtung
der Erfindung werden ein Paar erster Bilder eines Messgegenstands
mit charakteristischen Mustern, die als darauf in verschiedenen
Richtungen vorgesehene Referenzen dienen, und ein Paar zweiter Bilder
des Messgegenstands ohne charakteristische Muster, die als darauf
in die gleichen Richtungen wie die ersten Bilder vorgesehene Referenzen
dienen, verwendet werden, und in Übereinstimmung mit den ersten
und zweiten Bildern können
die Messvorgänge
von der Ausrichtungsarbeit zu der dreidimensionalen Messung automa tisch,
effektiv und präzise
durchgeführt
werden, ohne jedoch eine manuelle Arbeit zu erfordern.
-
Des
Weiteren ist es gemäß der Bildbildungsvorrichtung
für eine
Formmessung der Erfindung möglich, ein
Paar erster Bilder eines Messgegenstands mit charakteristischen
Mustern, die als darauf in verschiedenen Richtungen vorgesehene
Referenzen dienen, und ein Paar zweiter Bilder des Messgegenstands
ohne charakteristische Muster zu bilden, die als darauf in den gleichen
Richtungen wie die ersten Bilder vorgesehene Referenzen dienen.
-
Gemäß der Vorrichtung
der Erfindung ist, durch Erhalten aus einem Paar von Bildern eines
Messgegenstands aus verschiedenen Richtungen, einer ungefähren Ortsinformation
des Messgegenstands in jedem Bild, wobei eines der Bilder des Bilderpaars
als Referenzbild und das andere Bild als Suchbild eingestellt wird, und
basierend auf der Ortsinformation, die in dem Teil zur Messung einer
ungefähren
Position erhalten wird, wobei Referenzdatenblöcke in dem Referenzbild errichtet
werden, wobei Suchgebiete in dem Suchbild errichtet werden und Suchdatenblöcke in den
Suchgebieten errichtet werden, und wobei eine Übereinstimmung zwischen dem
Suchdatenblock, der in dem Suchgebiet errichtet ist, und dem Referenzdatenblock
erhalten, die Vorrichtung angepasst, zumindest entweder eine Errichtung
von Referenzdatenblöcken
in dem Referenzbild oder eine Errichtung von Gebieten in dem Suchbild
und eine Errichtung der Suchdatenblöcke darin basierend auf der
ungefähren
Ortsinformation durchzuführen,
und deshalb kann die Übereinstimmung
genau erhalten werden. Gl.
1
- T (m1,
n1):
- Musterbild
- I(a,
b)(m1, n1):
- Teilbild des Gegenstandsbilds
- (a, b):
- Obere linke Koordinaten
eines Musterbilds
- R(a, b):
- Rest
-
Gl. 2
-
-
xg = {Σx·f (x,
y)}/Σ f
(x, y)
- (xg, yg):
- Koordinaten eines
Schwerpunkts
- f(x, y):
- Konzentration bei
Koordinaten (x, y)
-
Gl. 3
-
-
yg = {Σx·f (x,
y)Σ/F f
(x, y)
- (xg, yg):
- Koordinaten eines
Schwerpunkts
- f(x, y):
- Konzentration bei
Koordinaten (x, y)
-
-
-
- X01,
Y01, Z01,:
- Koordinaten eines
Zentrums einer Projektion auf linkem Bild
- X02,
Y02, Z02:
- Koordinaten eines
Zentrums einer Projektion auf rechtem Bild
- X1,
Y1, Z1:
- Bildkoordinaten im
linken Bild
- X2,
Y2, Z2:
- Bildkoordinaten im
rechten Bild
-
-
-
-
Gl. 8
-
-
Xm = t1(X1 – X01) + X01
- Xm,
Ym, Zm:
- Modellkoordinaten
- t1,
t2:
- Parameter
-
Gl. 9
-
-
Ym = 1/2x <t1(Y1 – Y01) + t2(Y2 – Y02) + Y01 + Y02>
- Xm,
Ym, Zm:
- Modellkoordinaten
- t1,
t2:
- Parameter
-
Gl. 10
-
-
Zm = t1(Z1 – Zm) + Z01
- Xm,
Ym, Zm:
- Modellkoordinaten
- t1,
t2:
- Parameter
