FI86112B - FOERFARANDE FOER MAETNING AV AVSTAONDSBILD. - Google Patents
FOERFARANDE FOER MAETNING AV AVSTAONDSBILD. Download PDFInfo
- Publication number
- FI86112B FI86112B FI902005A FI902005A FI86112B FI 86112 B FI86112 B FI 86112B FI 902005 A FI902005 A FI 902005A FI 902005 A FI902005 A FI 902005A FI 86112 B FI86112 B FI 86112B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- light pattern
- optical axis
- pattern
- image
- recording device
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
1 861121 86112
MENETELMÄ ETÄISYYSKUVAN MITTAAMISEKSIMETHOD OF MEASURING THE DISTANCE IMAGE
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty menetelmä etäisyyskuvan 5 mittaamiseksi.The invention relates to a method for measuring a distance image 5 as defined in the preamble of claim 1.
Koko kuva-alueen kattavia etäisyyskuvia voidaan erilaisista kappaleista ottaa strukturoitua valoa käyttäen joko skannaamalla kuva-alue piste pisteeltä tai juova juovalta tai heijastamalla koko piste tai 10 juovakuvio kokonaisena yhdellä kerralla.Distance images covering the entire image area can be taken from different objects using structured light, either by scanning the image area point by point or line by line, or by projecting the entire point or 10 line pattern as a whole at once.
Skannattaessa kunkin pisteen tai juovan heijastuksen ja mittauksen synkronointi takaa etäisyys-tietoon tarvittavan heijastuskulman yhtäpitävyyden mittauksen kanssa. Käytännössä tämä tarkoittaa, ettei 15 ole vaaraa siitä, että pisteiden tai juovien tulkinnassa olisi vaikeuksia, vaan kunkin pisteen tai juovan heijastuskulma tiedetään luotettavasti. Ongelmaksi jää skannausperiaatteesta johtuva mittausajan pituus. Toisaalta heijastusmekanismi voi sisältää liikkuvia me-20 kanismeja (peilipoikkeutus), mikä heikentää laitteiston luotettavuutta vaativissa olosuhteissa.When scanning, the synchronization of the reflection and measurement of each point or line ensures that the reflection angle required for the distance information is consistent with the measurement. In practice, this means that there is no risk of difficulties in interpreting the points or lines, but the angle of reflection of each point or line is reliably known. The length of the measurement time due to the scanning principle remains a problem. On the other hand, the reflection mechanism may include moving me-20 mechanisms (mirror deflection), which impairs the reliability of the equipment in demanding conditions.
Toinen vaihtoehto, heijastaa koko valokuvio kerrallaan esim. hilan avulla, poistaa mittausnopeudesta aiheutuvat ongelmat. Ongelmaksi jää kuitenkin pis-25 teiden tai juovien vastaavuuden tulkinta eli mikä mitattu piste tai juova vastaa mitäkin heijastettua pistettä tai juovaa. Monimutkaisissa tapauksissa tämä voi olla ylivoimainen tehtävä. Toisaalta ilman vastaavuus-informaatiota tarkkaa absoluuttista etäisyystietoa ei 30 voida määrittää. Ongelman merkitys kasvaa sitä suuremmaksi, mitä kauemmaksi mittaavan kameran optinen akseli sijoitetaan heijastavan laitteen optisesta akselista eli mitä tarkemmaksi järjestelmä tehdään sekä mitä suurempia pintagradientteja kohteessa on.Another option, reflecting the entire light pattern at a time, e.g. with the help of a lattice, eliminates the problems caused by the measurement speed. However, the problem remains the interpretation of the correspondence of the pis-25 paths or lines, i.e., which measured point or line corresponds to which reflected point or line. In complex cases, this can be an overwhelming task. On the other hand, without the correspondence information, the exact absolute distance information cannot be determined. The significance of the problem increases the farther the optical axis of the measuring camera is placed from the optical axis of the reflecting device, i.e. the more accurate the system is made and the larger the surface gradients in the object.
35 Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat. Erityisesti keksinnön tarkoituksena on mahdollistaa mittausmenetelmä, joka on nykyisiä 2 86112 menetelmiä sekä tarkempi että nopeampi samanaikaisesti.The object of the invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks. In particular, it is an object of the invention to provide a measurement method which is both more accurate and faster than the current 2 86112 methods at the same time.
Keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatimusosaan.With regard to the features characteristic of the invention, reference is made to the claims.
Keksinnön mukaisessa etäisyyskuvan mittaus-5 menetelmässä käytetään vähintään kahta, mutta edullisesti suurempaa määrää kameroita tai muita vastaavia rekisteröintilaitteita, joiden optiset akselit eroavat asteittain valolähteen optisesta akselista. Kameroilla rekisteröidään kuvattavaan pintaan heijastetun valo-10 kuvion heijastukset eri kulmiin vuoron perään eli mittaus tapahtuu vaiheittain rekisteröintilaitteelta toiselle järjestyksessä valolähteen optisesta akselista poispäin ottamalla aina kullakin rekisteröintilaitteel-la huomioon edellisen rekisteröintilaitteen antama kuva 15 kuvattavasta pinnasta.The distance image measurement method 5 according to the invention uses at least two, but preferably a larger number of cameras or other similar recording devices, the optical axes of which gradually differ from the optical axis of the light source. The cameras register the reflections of the light-10 pattern reflected on the surface to be imaged at different angles in succession, i.e. the measurement takes place step by step from the recording device to the optical axis of the light source, always taking into account the image of the imaging surface given by the previous recording device.
Toisin sanoen järjestelmän sisältäessä perinteisen, esim. hilaa käyttävän, strukturoitua valoa kohteeseen heijastavan mekanismin sekä vaiheittain heijastavan laitteen optiselta akselilta poikkeavia 20 kameroita, on keksinnön perusajatuksena säilyttää heijastetun valokuvion piste tai juova yhtäpitävyys mitatun kuvatiedon kanssa toteuttamalla mittaus ja etäi-syystiedon tarkentaminen vaiheittain järjestyksessä kameralta toiselle.That is, when the system includes a conventional, e.g., lattice-structured, light-reflecting mechanism and 20 cameras deviating from the optical axis of the step-reflecting device, the basic idea of the invention is to maintain dot or line pattern consistency with .
25 Koska heijastavan laitteen optisella akselilla oleva kamera näkee heijastuskuvion täysin muuttumattomana, riippumatta kohdealueen etäisyyksistä, näkyy heijastuskuvio heijastavan laitteen optiselta akselilta vain hieman poikkeavalle kameralle vain hieman muut-30 tuneena. Tämä tarkoittaa sitä, että riippuen kunkin heijastuvan pisteen tai juovan heijastavan pinnanosan etäisyydestä piste tai juova näkyy kameran kuvassa tietyn rajatun kuva-alueen (ikkunan) sisällä. Koska ikkuna on rajattu, voidaan pisteen tai juovan paikka 35 kuva-alueessa määrittää nopeasti. Koska pisteiden tai ~Ujuovien esiintyminen ikkunoissaan on myös toisistaan riippumatonta, voidaan laskenta myös rinnakkaistaa.25 Since the camera on the optical axis of the reflecting device sees the reflection pattern completely unchanged, regardless of the distances of the target area, the reflection pattern appears only slightly different from the optical axis of the reflecting device to the slightly different camera. This means that depending on the distance of the reflective surface portion of each reflected point or line, the point or line will appear in the camera image within a certain cropped image area (window). Because the window is cropped, the location of a point or line in the 35 image areas can be quickly determined. Since the presence of dots or ~ Floats in their windows is also independent of each other, the calculation can also be parallelized.
3 861123,86112
Yhtä kameraa käyttäen saadaan tuloksena etäisyyskuva, jonka syvyysresoluutio on heikko johtuen kameran ja heijastavan laitteen optisten akseleiden läheisyydestä.Using one camera results in a distance image with poor depth resolution due to the proximity of the optical axes of the camera and the reflecting device.
Kun keksinnön mukaisesti järjestelmään lisä-5 tään ensimmäisen kameran viereen heijastavan laitteen optisesta akselista ensimmäistä kameraa enemmän poikkeava toinen kamera, voidaan syvyysresoluutiota parantaa. Toisaalta ensimmäisen kameran antamaa etäisyys-kuvaa voidaan käyttää ennustamaan, mille kuva-alueelle 10 kukin piste tai juova osuu. Tämän näkyvyysikkunan koko riippuu ensimmäisen kameran tuottamasta syvyysresoluutiosta, mutta joka tapauksessa se on jälleen rajattu kuva-alue, johon kuvankäsittelyalgoritmi voidaan kohdistaa. Lisäämällä keksinnön mukaisesti järjestelmään 15 kameroita yhä enemmän, voidaan syvyysresoluutiota parantaa edelleen. Piste- tai juovayhtäpitävyys saadaan kuitenkin koko ajan ylläpidetyksi eikä laskentaa hidastavia tulkintarutiineja tarvita. Menetelmän lopputuloksena saadaan tarkka etäisyyskuva, joka on määritetty 20 nopeasti askel askeleelta tarkentaen.According to the invention, when a second camera different from the optical axis of the reflecting device is added to the system next to the first camera, the depth resolution can be improved. On the other hand, the distance image provided by the first camera can be used to predict which image area 10 each point or line hits. The size of this visibility window depends on the depth resolution produced by the first camera, but in any case it is again a limited image area to which the image processing algorithm can be targeted. By adding more and more cameras to the system 15 according to the invention, the depth resolution can be further improved. However, point or line consistency can be maintained at all times and no computational slowdown routines are required. The result of the method is an accurate distance image, which is determined by 20 step-by-step refinements.
Laskennan nopeuteen vaikuttaa käytettävien prosessoreiden määrä. Jos jokaiselle pisteelle tai juovalle on oma prosessorinsa, kuluu etäisyyskuvan . .*. laskentaoperaatioihin vain niin monta laskentasykliä 25 kuin on kameroiden lukumäärä.The speed of computing is affected by the number of processors used. If each point or line has its own processor, a distance image is consumed. . *. for counting operations only as many counting cycles 25 as there is number of cameras.
Mitä pienempi on vierekkäisten kameroiden etäisyys toisistaan, sitä jyrkempiä pintagradientteja sisältäviä kohteita voidaan luotettavasti analysoida. Hallittava maksimijyrkkyys voidaan määrittää kameroin-: 30 nin sijaintigeometriasta ja kuvapisteresoluutiosta.The smaller the distance between adjacent cameras, the steeper objects with steeper surface gradients can be reliably analyzed. The controllable maximum steepness can be determined from the camera geometry and pixel resolution.
Toisaalta analysoitavan pinnan ominaisuuksista voidaan määrittää, minkälainen mittauskonfiguraatio on tarpeellinen. Täten käytettävien kameroiden lukumäärää ja niiden etäisyyttä toisistaan eli niiden optisten akse-35 lien kulmia toisiinsa nähden voidaan aina tarpeen mukaan muutella haluttavan kuvatarkkuuden sekä tutkittavan pinnan laadun mukaan.On the other hand, the properties of the surface to be analyzed can be used to determine what kind of measurement configuration is necessary. Thus, the number of cameras used and their distance from each other, i.e. the angles of their optical axes relative to each other, can always be varied as needed according to the desired image resolution and the quality of the surface to be examined.
4 861124,86112
Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viitaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuva 1 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaista mittausjärjestelyä, 5 kuva 2 esittää ennustettuja laskentaikkunoita ja kuva 3 esittää keksinnön mukaista järjestelmäkaaviota.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 schematically shows a measuring arrangement according to the invention, Figure 2 shows predicted calculation windows and Figure 3 shows a system diagram according to the invention.
Kuvan 1 esittämään erääseen keksinnön mukaiseen mittausjärjestelyyn kuuluu kuvattava kappale tai pinta 2, johon heijastavalla laitteella 3 suunnataan 10 valonsäde. Heijastavan laitteen 3 muodostaa valolähde 1, joka on esim. laservalolähde sekä sen edessä oleva optiikka 5 ja hila 6, jolloin hilasta riippuen kuvattavaan pintaan 2 kohdistuu käytettävän strukturoidun valon muodostama valokuvio, pisteitä, viivoja tms, 15 jotka heijastuvat heijastavan laitteen 3 optisen akselin suhteen eri kulmissa oleville kameroille 4.One of the measuring arrangements according to the invention shown in Figure 1 comprises an object or surface 2 to be imaged, to which a light beam 10 is directed by a reflecting device 3. The reflecting device 3 is formed by a light source 1, which is e.g. a laser light source and the optics 5 and the lattice 6 in front thereof, whereby depending on the lattice the surface 2 to be imaged is subjected to a structured light pattern, dots, lines, etc. for cameras in corners 4.
Ensimmäinen kamera A, jonka optinen akseli poikkeaa vähiten heijastavan laitteen optisesta akselista, näkee heijastuskuvion vain hieman muuttuneena, 20 toinen kamera B vähän enemmän muuttuneena jne. Näin riippuen kunkin heijastuvan juovan heijastavan pinnan-osan etäisyydestä juova näkyy kameran kuvassa tietyn rajatun kuva-alueen eli ikkunan 7 (kuvan 2) sisällä. Näin ikkunan ollessa rajattu, voidaan juovan paikka ·-·. 25 kuva-alueessa määrittää nopeasti.The first camera A, whose optical axis differs least from the optical axis of the reflecting device, sees the reflection pattern only slightly changed, the second camera B slightly more changed, etc. Thus, depending on the distance of the reflecting surface of each reflective line, the line appears in the camera image 7 (Figure 2) inside. Thus, when the window is delimited, the position of the line can be · - ·. 25 image areas to set quickly.
Näin keksinnön mukaisesti heijastunut valo-kuvio mitataan ensiksi kameralla A, sen jälkeen kameralla B, sen jälkeen kameralla C ja näin jatkaen viimeiseen kameraan N saakka. Koska aina edellisen kameran ·.· * 30 antamaa kuvaa voidaan käyttää hyväksi seuraavan kameran kuvaa tulkittaessa ja vierekkäisten kameroiden optisten ·/·,: akselien välisen kulman ollessa suhteellisen pieni ja täten vierekkäisten kameroiden antamien kuvien erotessa / . toisistaan suhteellisen vähän, ei valokuvion eri viivo- 35 jen tulkinnassa tule ongelmia ja sekaannuksia, mikä '...· olisi todennäköistä, mikäli kuva otettaisiin vain yh- dellä viimeisen kameran N paikalla olevalla kameralla.Thus, the light pattern reflected according to the invention is measured first by camera A, then by camera B, then by camera C and thus continuing to the last camera N. Since the image given by the previous camera ·. · * 30 can always be used to interpret the image of the next camera and the angle between the optical · / · ,: axes of adjacent cameras is relatively small and thus the images given by adjacent cameras differ. relatively few from each other, there are no problems or confusion in the interpretation of the different lines of the light pattern, which would be probable if the image were taken with only one camera in the N-position of the last camera.
5 861125,86112
Kuvassa 3 on esitettynä keksintöön liittyvä järjestelmäkaavio. Kameroihin A, B ... N kuuluu sopiva optiikka sekä valoherkkä kenno. Näiden jälkeen on vi-deomultiplekseri VM, joka tarvitaan, jos kuvamuisteja 5 on käytössä vähemmän kuin kameroita. Tämän jälkeen on kuvamuistit KM, joilla kuvadata tallennetaan. Prosessoreilla PR1, PR2, ... PRm käsitellään ikkunoiden antama kuvadata. Emoprosessori PR kontrolloi koko järjestelmän toimintaa ja se sisältää globaalin muistin, missä tallo letetaan tarvittavat etukäteistiedot ja tuloksena saatava etäisyyskartta kuvattavasta kohteesta. Strukturoitua valoa heijastava laite 3 koostuu laservalolähtees-tä, valon strukturoivasta laitteesta, kuten hilasta tai vastaavasta sekä tarvittavasta optiikasta. Myös järjes-15 telmässä on kontrolleri KONT, joka käynnistää ja lopettaa heijastuksen. Lisäksi edellä mainitut prosessorit on yhdistetty toisiinsa tiedonsiirtoväylällä, ns nopea väylä.Figure 3 shows a system diagram related to the invention. Cameras A, B ... N include suitable optics and a light-sensitive cell. After these, there is a vi-deomultiplexer VM, which is needed if there are fewer image memories 5 in use than cameras. After this, there are image memories KM in which the image data is stored. Processors PR1, PR2, ... PRm process the image data provided by the windows. The parent processor PR controls the operation of the entire system and contains a global memory where the necessary advance information and the resulting distance map of the object to be imaged are stored in the house. The structured light reflecting device 3 consists of a laser light source, a light structuring device such as a lattice or the like, and the necessary optics. The system-15 also has a controller KONT, which starts and stops the reflection. In addition, the above-mentioned processors are connected to each other by a communication bus, the so-called high-speed bus.
Edellä keksintöä on selostettu esimerkinomai-20 sesti oheisten piirustusten avulla keksinnön eri sovellusten ollessa kuitenkin mahdollisia patenttivaatimusten rajaaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention has been described above by way of example with the accompanying drawings, however, various embodiments of the invention are possible within the scope of the inventive idea defined by the claims.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI902005A FI86112C (en) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | FOERFARANDE FOER MAETNING AV AVSTAONDSBILD. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI902005 | 1990-04-20 | ||
| FI902005A FI86112C (en) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | FOERFARANDE FOER MAETNING AV AVSTAONDSBILD. |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI902005A0 FI902005A0 (en) | 1990-04-20 |
| FI902005L FI902005L (en) | 1991-10-21 |
| FI86112B true FI86112B (en) | 1992-03-31 |
| FI86112C FI86112C (en) | 1992-07-10 |
Family
ID=8530310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI902005A FI86112C (en) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | FOERFARANDE FOER MAETNING AV AVSTAONDSBILD. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI86112C (en) |
-
1990
- 1990-04-20 FI FI902005A patent/FI86112C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI86112C (en) | 1992-07-10 |
| FI902005A0 (en) | 1990-04-20 |
| FI902005L (en) | 1991-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5693953A (en) | Method and apparatus for electro optically determining the dimension, location and attitude of objects | |
| EP0181553B1 (en) | 3-d active vision sensor | |
| US8467072B2 (en) | Target apparatus and method of making a measurement with the target apparatus | |
| US4788441A (en) | Range finder wherein distance between target and source is determined by measuring scan time across a retroreflective target | |
| JP5016245B2 (en) | Measurement system for determining the six degrees of freedom of an object | |
| US6683675B2 (en) | Distance measuring apparatus and distance measuring method | |
| US5298737A (en) | Measuring apparatus for determining the position of a movable element with respect to a reference | |
| JP6169096B2 (en) | 3D measurement method for objects with limited depth | |
| US3809477A (en) | Measuring apparatus for spatially modulated reflected beams | |
| SE509005C2 (en) | Method and arrangement for non-contact measurement of the three-dimensional shape of detail objects | |
| RU2275652C2 (en) | Method for location of radiation source and device for its realization | |
| WO1998053327A1 (en) | Method and device for contactless measuring of movement | |
| FI86112B (en) | FOERFARANDE FOER MAETNING AV AVSTAONDSBILD. | |
| JP3175393B2 (en) | Distance measuring method and device | |
| US3366794A (en) | Scanning apparatus for aiding in the determination of point co-ordinates of paths of charged particles as recorded on photographic film | |
| CN105333837A (en) | Three dimension scanning device | |
| EP1202074B1 (en) | Distance measuring apparatus and distance measuring method | |
| US7499184B2 (en) | Three-dimensional measuring apparatus and three-dimensional measuring method | |
| JP2961413B1 (en) | Non-contact distance measurement method for back-and-forth measurement from a measuring instrument to an object by laser projection | |
| KR920010549B1 (en) | 3D curved shape measuring method and device | |
| KR20230071145A (en) | Method and device based on LIDAR technology for adaptive tracking of objects | |
| JP2858678B2 (en) | Shape measuring device | |
| JPS6189504A (en) | Measuring device of body shape of 3-dimensional body | |
| Ley et al. | Intelligent multisensor system for high-speed and high-precision 3D metrology | |
| CN120703796A (en) | Non-line-of-sight error correction method, device, terminal and storage medium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS |