FR2517052A1 - Three=dimensional object surface reconstruction - determines coordinates from correspondence between sets of images grouped in pairs and uses optical illumination of points - Google Patents

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FR2517052A1 FR8121992A FR8121992A FR2517052A1 FR 2517052 A1 FR2517052 A1 FR 2517052A1 FR 8121992 A FR8121992 A FR 8121992A FR 8121992 A FR8121992 A FR 8121992A FR 2517052 A1 FR2517052 A1 FR 2517052A1
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    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates

Abstract

The procedure involves successively illuminating zones (Z) to points on the surface to form images at two observation positions (101, 102). Each observation position has an objective lens (11, 112) with optical centre (01, 02) and optical axis (91, 92) and a photosensitive surface (121, 122). The illuminating source (S) lies on the line joining the optical centres (01, 02). The zones (Z) lie on curve at the body surface, each point of the curve belonging to a different plane passing through the optical centres. A correspondence is established between the point images (Y1, Y2) in the zone images (y1, Y2) at each observation position, which verifies the relation existing between the two pairs of coordinates associated with each of the point images corresponding to the same point object. The three-dimensional coordinates of the point objects are determined and thus the form of the surface of the body may be established. The appts. has two cameras at the observation positions, a light source, and a computer for determining the correspondences between images and thus the three-dimensional coordinates.

Description

L'invention concerne le domaine de la détermination de la position spatiale d'un point. Elle est applicable notamment à la détermination de la surface d'un corps. Plus particulièrement, l'invention est relative à un procédé et à un appareillage optique permettant la détermination des trois coordonnées, exprimées dans un repère d'axes spécifique, de l'ensemble des points de la surface d'un corps. Ce repère sera appelé par la suite repère de base. On appellera point objet un point quelconque de la surface du corps. The invention relates to the field of determining the spatial position of a point. It is applicable in particular to the determination of the surface of a body. More particularly, the invention relates to a method and an optical apparatus allowing the determination of the three coordinates, expressed in a specific coordinate system of axes, of all the points of the surface of a body. This benchmark will be called subsequently the basic benchmark. We will call point object any point on the surface of the body.

La détermination de la forme tridimensionnelle d'un corps repose généralement sur des méthodes de stéréoscopie, c'est-à-dire qu'on réalise deux prises de vue (appelées images par la suite) du même objet sous des angles différents. Les emplacements des systèmes de prise de vue ainsi que leurs caractéristiques étant connus, la détermination de la forme tridimensionnelle des objets repose sur des relations géométrie ques simples à condition qu'on puisse apparier les différents points (appelés points image par la suite) de chacune des deux images comme étant les points image correspondant à un même point objet. The determination of the three-dimensional shape of a body is generally based on stereoscopic methods, that is to say that we take two shots (called images below) of the same object from different angles. The locations of the shooting systems as well as their characteristics being known, the determination of the three-dimensional shape of the objects is based on simple geometry relationships provided that the different points (called image points below) of each can be matched of the two images as being the image points corresponding to the same object point.

A l'intérieur de chacune des deux images (supposées planes), chaque point image sera representé par deux coordonnées exprimées dans un repère lié à l'image à laquelle il appartient. La connaissance de ces coordonnées pour chaque paire de points image et celle du positionnement des systèmes de prise de vue permettent de déterminer les coordonnées de chaque point objet exprimées dans le repère de base. Within each of the two images (assumed to be plane), each image point will be represented by two coordinates expressed in a coordinate system linked to the image to which it belongs. Knowing these coordinates for each pair of image points and knowing the positioning of the shooting systems makes it possible to determine the coordinates of each object point expressed in the base frame.

Pour résoudre la difficulté de la recherche de la correspondance entre deux points image de chacune des deux images, on a déjà proposé de rechercher un maximum de corrélation entre des plages de forme voisine sur chacune des images. Cette procédure exploitée dans un calculateur utilise des informations de position des points image et d'intensité lumineuse représentées dansun système numérique et s'avère etre complexe à mettre en oeuvre. D'autre part les temps de détermination de la géométrie sont très longs. To resolve the difficulty of finding the correspondence between two image points of each of the two images, it has already been proposed to seek a maximum of correlation between areas of neighboring shape on each of the images. This procedure, used in a computer, uses position information of the image points and of light intensity represented in a digital system and turns out to be complex to implement. On the other hand, the times for determining the geometry are very long.

On a également proposé pour résoudre cette difficul té d'éclairer ou de suré.clairer une zone quasi ponctuelle des objets dont on veut déterminer la forme. Les points image correspondant au meme point objet unique suréclairé sont alors aisément repérables sur chacune des images.La détermination complète de la géométrie diun corps suppose alors qu'on suréclaire successivement tous les points (ou au moins un sousensemble représentatif) de sa surface
A titre de documents récents illustrant la technique antérieure dans le domaine de la présente invention, on peut citer les brevets français ci-après
- 75.21,295 (2.277.326)
- 75.08.739 (2.304.892)
- 76.13.512 (2.310.550)
- 74.00.766 (2.327.513)
- 76.26.546 (2.363.779)
- 78.13.179 (2.425.055)
- 78.30.112 (2.439.979)
L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients de l'art antérieur, liés à la recherche de correspondance entre les points images correspondant au meme point objet.It has also been proposed to resolve this difficulty of lighting or suré.clairer an almost punctual area of objects whose shape we want to determine. The image points corresponding to the same single object point over-lit are then easily identifiable on each of the images. The complete determination of the geometry of a body then supposes that we successively highlight all the points (or at least a representative subset) of its surface
As recent documents illustrating the prior art in the field of the present invention, mention may be made of the following French patents
- 75.21,295 (2,277,326)
- 75.08.739 (2.304.892)
- 76.13.512 (2.310.550)
- 74.00.766 (2.327.513)
- 76.26.546 (2,363,779)
- 78.13.179 (2.425.055)
- 78.30.112 (2,439,979)
The object of the invention is to eliminate the drawbacks of the prior art, linked to the search for correspondence between the image points corresponding to the same object point.

Sous sa forme la plus générale, l'invention concerne un procédé pour la détermination de la position spatiale des points de la surface d'un corps, procédé dans lequel on suréclaire la surface duKorps, on forme des images dans au moins deux systèmes distincts de prises de vues, on traite les informations caractéristiques des images correspondant à un meme point objet eton détermine la position spatiale de celuici, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on suréclaire successivement des ensembles de points à l'aide d'une source lumineuse ponctuelle placée sur la droite joignant les centres optiques des objectifs des-systèmes de prises de vues, lesdits ensembles étant répartis sur une courbe de la surface du corps, chaque point de ladite courbe appartenant à un plan dif
férent, passant par les centres optiques, en ce qu'on établit une correspondance entre les points de chacune des deux images en les appariant deux à deux et en recherchant, pour chaque point image de l'une des deux images, le point image de l'autre image qui vérifie la relation existant entre les deux couples de coordonnées associés à chacun des points image corresau même point objet, et en ce qu'on traite les informations
recueillies sur lesdites images pour mesurer les positions de chaque couple des points image, ce qui permet de déterminer les coordonnées tridimensionnelles du point objet correspondant,l'ensemble de ces déterminations permettant d'établir la forme de la surface du corps.In its most general form, the invention relates to a method for determining the spatial position of points on the surface of a body, method in which the surface of the body is illuminated, images are formed in at least two distinct systems of shots, we process the characteristic information of the images corresponding to the same object point and we determine the spatial position of it, said method being characterized in that we successively highlight sets of points using a point light source placed on the right joining the optical centers of the objectives of the shooting systems, said assemblies being distributed on a curve of the surface of the body, each point of said curve belonging to a different plane
ferent, passing through the optical centers, in that one establishes a correspondence between the points of each of the two images by pairing them two by two and by searching, for each image point of one of the two images, the image point of the other image which verifies the relation existing between the two pairs of coordinates associated with each of the image points corresponds to the same object point, and in that we process the information
collected on said images to measure the positions of each pair of image points, which makes it possible to determine the three-dimensional coordinates of the corresponding object point, all of these determinations making it possible to establish the shape of the surface of the body.

L'invention tire parti du fait qu'il existe neces-- sairement une relation entre les deux couples de coordonnées associés à chacun.des points image correspondant au même point objet quel qu'il soit.L'utilisation de cette relation permet d'apparier deux à deux les éléments d'ensembles de points image sur chacune des deux images.La procédure consiste alors, pour chaque point image de l'une quelconque des-deux images, à rechercher le point image sureclairé qui vérifie cette relation sur l'autre image. Ceci permet de suréclairer un ensemble,continu ou non,de points objets sous certaines conditions. The invention takes advantage of the fact that there is necessarily a relationship between the two pairs of coordinates associated with each of the image points corresponding to the same object point whatever it is. The use of this relationship makes it possible to pair the elements of sets of image points on each of the two images in pairs. The procedure then consists, for each image point of any one of the two images, of finding the highlighted image point which verifies this relation on the another picture. This allows to highlight a set, continuous or not, of object points under certain conditions.

Partant d'un point image de l'une quelconque des deux images, la procédure de recherche de son point homologue dans l'autre image peut aboutir à trois conclusions
- on ne détecte aucun point vérifiant la relation dans ce cas, on ne peut pas déterminer les coordonnées du
point objet.Starting from an image point of any one of the two images, the procedure for finding its homologous point in the other image can lead to three conclusions
- we do not detect any point verifying the relation in this case, we cannot determine the coordinates of the
point object.

- on détecte un seul point vérifiant la relation
il est alors possible d'appliquer les relations géométriques de détermination des coordonnées au point objet.- we detect a single point verifying the relation
it is then possible to apply the geometric relations for determining the coordinates to the object point.

- on détecte plusieurs pointus image vérifiant la relation : il y a dans ce cas indétermination. Ce problème doit être résolu dans un système de suréclairage particulier
non nécessairement quasi ponctuel..- we detect several sharp images verifying the relation: in this case there is indeterminacy. This problem must be solved in a particular lighting system
not necessarily almost punctual ..

Dans tous les cas,le procédé de l'invention permet de ré
aliser sans ambiguité et quelle que soit la forme du corps la corres
pondance entre deux points suréclairés de chacune des deux i
mages.In all cases, the method of the invention allows re
unambiguously read and whatever the shape of the body the corres
weight between two points highlighted by each of the two i
magi.

Selon une forme avantageuse de réalisation, le fais
ceau d'éclairage est plan.According to an advantageous embodiment, the do
the lighting is flat.

Dans une variante1 on éclaire successivement les ensembles de points à une cadence supérieure à la cadence d'analyse des systèmes de prise de vue, ce qui fournit des ensembles de points imageas.  In a variant1, the sets of points are successively illuminated at a rate higher than the rate of analysis of the shooting systems, which provides sets of imageas points.

L'invention concerne également un appareillage stéréoscopique pour la détermination tridimensionnelle de la forme d'un corps, pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de faisceau lumineux, des moyens pour déplacer ce faisceau, un dispositif à deux prises de vue du corps, des moyens pour faire & rrespondre des informations numériques aux positions des différents points éclairés sur chacune des deux images, des moyens de-calculateur pour faire correspondre deux à deux les différents points éclairés de chacune des deux images et des moyens permettant de calculer les coordonnées tridimensionnelles des différents points suréclairés du corps. The invention also relates to a stereoscopic apparatus for the three-dimensional determination of the shape of a body, for the implementation of the method, characterized in that it comprises a light beam generator, means for moving this beam, a device two shots of the body, means for making and corresponding digital information to the positions of the different illuminated points on each of the two images, calculator means for matching the different illuminated points of each of the two images in pairs and means making it possible to calculate the three-dimensional coordinates of the various over-illuminated points of the body.

L'appareillage selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé comprend au minimum deux dispositifs de prise de vue(ou caméras), un système de génération d'éclairage spécifique non nécessairement quasi ponctuel et permettant de lever le cas d'indétermination précédemment mentionné et un calculateur numérique et/ou analogique, permettant à la fois de déterminer les correspondances entre deux points image de chacune des deux images et de déterminer les coordonnées tridimenSionnelles des différents points objet correspondant aux couples de points image obtenus lors de la phase précédente. The apparatus according to the invention for implementing the method comprises at least two shooting devices (or cameras), a specific lighting generation system which is not necessarily almost punctual and which makes it possible to resolve the case of indeterminacy previously. mentioned and a digital and / or analog calculator, making it possible both to determine the correspondences between two image points of each of the two images and to determine the three-dimensional coordinates of the different object points corresponding to the pairs of image points obtained during the previous phase.

Selon un mode de réalisation basé sur un positionnement partieulier des systèmes de prise de vue, l'analyse de la correspondance entre les points image ne nécessite pas de calculateur. Dans ce cas, la détermination des coordonnées des points objet peut être réalisée par un processeur numérique entièrement combinatoire. According to an embodiment based on a particular positioning of the shooting systems, the analysis of the correspondence between the image points does not require a computer. In this case, the determination of the coordinates of the object points can be carried out by a fully combinational digital processor.

L'invention-peut également présenter les caractéristiques ci-après considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles
- le dispositif de prise de vue comprend une surface sensible unique pour les deux prises de vue,
- le dispositif de- prise de vues comprend deux ca méras du type dissecteur d'images,
- les deux caméras sont identiques et les axes optiques des objectifs sont parallèles,
- on utilise le système de balayage propre des caméras pour apparier les points éclairés de chacune des images,
- le faisceau d'éclairage est immobile et on détermine la forme de corps se déplacant devant l'appareil, par exemple sur une bande transporteuse.The invention may also have the characteristics below considered in isolation or in all their technically possible combinations
the shooting device comprises a single sensitive surface for the two shots,
the camera takes two images of the image dissector type,
- the two cameras are identical and the optical axes of the objectives are parallel,
- we use the cameras' own scanning system to match the illuminated points of each image,
- The light beam is stationary and the shape of the body moving in front of the device is determined, for example on a conveyor belt.

L'invention sera maintenant illustrée, sans être aucunement limitée, par la description ci-après faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
Fig. 1 est un schéma de principe illustrant le procédé de l'invention.The invention will now be illustrated, without being in any way limited, by the description below made with reference to the accompanying drawings in which
Fig. 1 is a block diagram illustrating the method of the invention.

Fig. 2 est un schéma relatif à une variante pour la recherche des points image homologues. Fig. 2 is a diagram relating to a variant for the search for homologous image points.

Fig. 3 représente une variante du dispositif de suréclairage. Fig. 3 shows a variant of the over-lighting device.

Fig. 4 est une vue relative à un autre mode de fonctionnement. Fig. 4 is a view relating to another operating mode.

Fig. 5 est un diagramme fonctionnel d'une réalisation de l'appareillage selon l'invention. Fig. 5 is a functional diagram of an embodiment of the apparatus according to the invention.

On se référera tout d'abord au schéma de principe de la figure 1. We will first refer to the block diagram of Figure 1.

Pour la détermination de la forme d'un corps C, on suréclaire un ensemble Z des points de sa surface, On désignera par z un point objet appartenant à l'ensemble Z des points objets suréclairés. To determine the shape of a body C, we highlight a set Z of points on its surface. We will denote by z an object point belonging to the set Z of over-lit object points.

Le corps C ainsi suréclairé est observé à l'aide d'un premier dispositif de prise de vue 101 et d'un second dispositif de prise de vue 102. The body C thus illuminated is observed using a first shooting device 101 and a second shooting device 102.

Chaque dispositif de prise de vue 101(1-02) comprend un objectif 111 (112), dont le -centre optique est noté Oî ( 02 ) et dont l'axe optique est noté al (a2) et une surface photosensible 121 (12 2) supposée plane. On appellera dl (d2) la distance du centre optique de l'objectif 1 (02) au point C1 (c2) ) intersection de l'axe optique al (a2) avec la surface photosensible 121 (122). Each shooting device 101 (1-02) comprises a lens 111 (112), the optical center of which is denoted Oî (02) and the optical axis of which is denoted al (a2) and a photosensitive surface 121 (12 2) assumed to be plane. We will call dl (d2) the distance from the optical center of the objective 1 (02) to the point C1 (c2)) intersection of the optical axis al (a2) with the photosensitive surface 121 (122).

Le dispositif de prise de vue 101 fournit par son objectif 111 sur sa surface photosensible 121, une image Y1 de l'ens-emble Z des points objets suréclairés. On notera y1 un point image appartenant à y1
Le dispositif de prise de vue 102 fournit par son objectif 112 sur sa surface photosensible 122 une image Y2 de l'ensemble Z des points objets suréclairés. On notera y2 un point image appartenant à y2
La correspondance entre un point image y1 et un point image y2 est établie comme suit
A un point image y1 quelconque de Y1 on peut associer un plan Pyi défini par les points y1, 01, 02.Le point objet z correspondant au point image y1 sera situé dans ce plan Pyi. De même, le point image y2 correspondant au point objet z sera situé dans le plan Pyl,
D'autre part, le point image y2 appartient au plan de la couche photosensible 122. On peut donc affirmer que le point image y2 appartient à la droite 6 Y2 intersec- tion du plan Pyl (y1, 1R 02) et de la couche photosensible 122. Le point image y2 homologue de Y1 sera donc le point d'intersection de la droite h y2 avec l'ensemble des points image -Y2. The shooting device 101 provides, by its lens 111 on its photosensitive surface 121, an image Y1 of the whole Z of the object points that are backlit. We will denote y1 an image point belonging to y1
The shooting device 102 provides, by its lens 112 on its photosensitive surface 122, an image Y2 of the set Z of the overlit object points. We will denote y2 an image point belonging to y2
The correspondence between an image point y1 and an image point y2 is established as follows
With any image point y1 of Y1 we can associate a Pyi plane defined by the points y1, 01, 02.The object point z corresponding to the image point y1 will be located in this Pyi plane. Similarly, the image point y2 corresponding to the object point z will be located in the Pyl plane,
On the other hand, the image point y2 belongs to the plane of the photosensitive layer 122. We can therefore affirm that the image point y2 belongs to the line 6 Y2 intersection of the Pyl plane (y1, 1R 02) and the photosensitive layer 122. The image point y2 homologous to Y1 will therefore be the point of intersection of the line h y2 with the set of image points -Y2.

Afin d'éviter le cas d'indétermination dans le calcul des coordonnées du point objet z, l'intersection de la droite a y2 avec l'ensemble Y2 des points image doit ê- tre unique. Ceci se traduit par la condition de n'avoir dans le plan Pyl qu'un seul point objet z suréclairé, et ceci quel que soit le point image y1 considéré et quelle que soit la forme du corps C. In order to avoid the case of indeterminacy in the calculation of the coordinates of the point object z, the intersection of the line a y2 with the set Y2 of the image points must be unique. This results in the condition of having in the Pyl plane only one over-lit object point z, and this whatever the image point y1 considered and whatever the shape of the body C.

Cette conditionpeut être réalisée en utilisant un système de suréclairage particulier,
Le système de suréclairage devra être constitué d'une source lumineuse ponctuelle S qu'on assimilera à un faisceau de droites issues du point S. Cette source S devra être placée sur la droite 01, 2 joignant les centres optiques des objectifs 111 et 112. This condition can be achieved by using a special lighting system,
The over-lighting system must be made up of a point light source S which will be assimilated to a beam of straight lines coming from point S. This source S must be placed on line 01, 2 joining the optical centers of objectives 111 and 112.

De plus, le système d'éclairage devra êtretel que quelque soit un plan P passant par la droite 01,02, zl'in- tersection du plan P avec le faisceau de droites issues de S soit une droite unique. In addition, the lighting system must be such that whatever a plane P passing through the line 01.02, zthe intersection of the plane P with the bundle of lines from S is a single line.

On pourra par exemple utiliser un système d'éclairage par un plan lumineux tel que représenté sur les figures 1 et 2. We could for example use a lighting system with a light plane as shown in FIGS. 1 and 2.

-I1 est également possible d'utiliser un système d'éclairage constitué d'un ensemble fini de pinceaux lumineux L (lasers) comme indiqué sur la figure 3. -It is also possible to use a lighting system consisting of a finished set of light brushes L (lasers) as shown in Figure 3.

Les conditions sur le système d'éclairage étant supposées vérifiées, il est possible en utilisant la procédure précédente d'apparier sans ambiguité chaque point image y1 de Y1 avec un point image y2 de Y2. The conditions on the lighting system being assumed to be verified, it is possible using the preceding procedure to match without ambiguity each image point y1 of Y1 with an image point y2 of Y2.

La connaissance des coordonnées de -chaque couple (y1, y2) sur les surfaces photosensibles 121 et 122, ainsi que celle des positions de centres optiques 01, 2 et des orientations des axes optiques al, a2 permet par des considérations géométriques connues ou à la portée de l'homme de l'art de déterminer les coordonnées du point objet z correspondant au couple (y1 , y2). Cette détermination s'effectue le plus rapidement et le plus commodément dans un calculateur. Knowledge of the coordinates of each couple (y1, y2) on the photosensitive surfaces 121 and 122, as well as that of the positions of optical centers 01, 2 and of the orientations of the optical axes a1, a2 makes it possible by known geometric considerations or by scope of those skilled in the art to determine the coordinates of the object point z corresponding to the couple (y1, y2). This determination is made most quickly and most conveniently in a computer.

Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 2, on détermine à partir d'un plan P quelconque passant par la droite Oî, 02, joignant les centres optiques des objectifs, deux droites tS y1 et y2 définies comme étant les intersections du plan P avec les plans des surfaces photosensibles 121 et 122. On remarquera que l'ensemble des droi- tes A y1 ( LS Y2) passent par le point p1 (P2) intersection de la droite 01,02 joignant les centres optiques des objectifs avec les plans respectifs de la surface photosensible 121 (122). In the embodiment shown in FIG. 2, two lines tS y1 and y2 defined as the intersections of the plane P are determined from any plane P passing through the line O, 02, joining the optical centers of the objectives. with the planes of the photosensitive surfaces 121 and 122. It will be noted that the set of lines A y1 (LS Y2) pass through the point p1 (P2) intersection of the line 01.02 joining the optical centers of the objectives with the planes respective of the photosensitive surface 121 (122).

Les conditions d'éclairage étant supposées véri- fiées, on n'aura qu'un seul point objet z suréclairé dans le plan P. Les intersections de Y1 (Y2) avec les d.roites 8 y1 ( 2 y2), seront donc des points image uniques qu'on appellera y1 (y2). Connaissant les coordonnées de y1 et Y2 dans chacune des deux images, il est possible de déterminer les coordonnées, dans le repère de base, du point objet unique z suréclairé appartenant au plan P. The lighting conditions being assumed to be verified, there will be only one object point z over-lit in the plane P. The intersections of Y1 (Y2) with the straight lines 8 y1 (2 y2), will therefore be unique image points which will be called y1 (y2). Knowing the coordinates of y1 and Y2 in each of the two images, it is possible to determine the coordinates, in the basic reference frame, of the single illuminated object point z belonging to the plane P.

Dans la forme de réalisation montrée figure 4, les deux dispositifs de prise de vue sont identiques et leurs axes optiques al et a2 sont parallèles. Dans cette forme de réalisation, les droites a yl etny2 sont confondues. De plus, les relations géométriques permettant de déterminer les coordonnées du point objet z ne sont basées que sur les quatre opérations arithmétiques élémentaires (addition soustraction - multiplieation -division)1 autorisant ainsi l'utilisation d'un processeur cablé entièrement combinatoire. In the embodiment shown in Figure 4, the two shooting devices are identical and their optical axes a1 and a2 are parallel. In this embodiment, the lines a yl etny2 are combined. In addition, the geometric relationships used to determine the coordinates of the object point z are based only on the four elementary arithmetic operations (addition subtraction - multiplication - division) 1 thus authorizing the use of a fully combinational wired processor.

La détermination complète de la forme du corps C est réalisée en déplaçant le système d'éelairage, permettant ainsi de suréclairer successivement différents ensembles Z de points objet. The complete determination of the shape of the body C is carried out by moving the lighting system, thus making it possible to successively illuminate different sets Z of object points.

Dans l'appareillage montré figure 5, un- faisceau d'éclairage 32 est fourni par un générateur 31. Sur le schéma, ce faisceau est représenté par un plan lumineux
Un moyen 33 permet de déplacer le faisceau 34 qui éclairera une zone Z nofl ponctuelle du corps C. Ce moyen peut ê- tre un miroir pivotant. Les faisceaux images 351 et sont renvoyés de la zone Z du corps C et pénétrent dans les objectifs de deux caméras électroniques 411 et 412. Ces ca méras peuvent être soit du type vidicon soit du type dissecteur d'image.In the apparatus shown in FIG. 5, a light beam 32 is supplied by a generator 31. In the diagram, this beam is represented by a light plane
A means 33 makes it possible to move the beam 34 which will illuminate a punctual zone Z nofl of the body C. This means can be a pivoting mirror. The image beams 351 and are returned from the zone Z of the body C and penetrate into the objectives of two electronic cameras 411 and 412. These images can be either of the vidicon type or of the image dissector type.

Chaque caméra comporte un dispositif de balayage 421 (422) permettant d'explorer la couche photosensible. Each camera includes a scanning device 421 (422) for exploring the photosensitive layer.

Dans le cas de caméras du type dissecteur d'image, les dispositifs de balayage sont pilotés par le dispositif 52 du calculateur 50 qui provoquera un balayage suivant les droites fl, y1,, h Y2
Les sorties 431 et 432 des caméras sont reliées à des dispositifs 441 et 442 permettant de mesurer les coordonnées des points y1 de Y1 et y2 de Y2 suréclairés. In the case of cameras of the image dissector type, the scanning devices are controlled by the device 52 of the computer 50 which will cause scanning along the lines fl, y1 ,, h Y2
The outputs 431 and 432 of the cameras are connected to devices 441 and 442 making it possible to measure the coordinates of the points y1 of Y1 and y2 of Y2 which are backlit.

Les sorties 451 et 452 de ces dispositifs sont reliées à l'entrée du calculateur 50 qui comprend un système 51 de calcul des coordonnées des points objet z de Z, un dispositif 53 de stockage des informations éventuellement sous forme condensée et un dispositif 55 agissant sur le moyen 33 de déplacement du faisceau 34.The outputs 451 and 452 of these devices are connected to the input of the computer 50 which includes a system 51 for calculating the coordinates of the object points z of Z, a device 53 for storing information possibly in condensed form and a device 55 acting on the means 33 for moving the beam 34.

Pour la mise en oeuvre du procédé illustré à la figure 4, les caméras sont de type vidicon , le balayage utilisé est systématique et le calcul des coordonnées de chaque point z est réalisé par un processeur cablé numérique rapide (au lieu ducalculateur 51). For the implementation of the method illustrated in FIG. 4, the cameras are of the vidicon type, the scanning used is systematic and the calculation of the coordinates of each point z is carried out by a fast digital cabled processor (instead of the calculator 51).

L'invention prévoit une installation dans laquel- le le faisceau 34 est immobile et réalisé par un plan lumineux. L'appareillage permet alors de reconstituer la géométrie de la coupe du corps C par ce plan. Dans ce mode de fonctionnement, il est possible de reconstituer entièrement la géométrie de corps se déplaçant sous le dispositif, par exemple dans le cas d'objets se déplaçant sur une bande transporteuse. The invention provides an installation in which the beam 34 is stationary and produced by a light plane. The apparatus then makes it possible to reconstruct the geometry of the section of the body C by this plane. In this operating mode, it is possible to completely reconstruct the geometry of the body moving under the device, for example in the case of objects moving on a conveyor belt.

En variante- l'invention est également applicable à la détermination de la forme de corps immobiles, de grande surface, auquel cas l'appareillage peut être déplacé dans un certain nombre de positions de prises de vue. As a variant, the invention is also applicable to determining the shape of immobile bodies with a large surface area, in which case the apparatus can be moved into a certain number of shooting positions.

D'autre part, on peut utiliser d'une manière avantageuse des caméras dont les surfaces de réception sont constituées par des réseaux matriciels de photodiodes ou d'éléments photosensibles à transfert de charge. De tels moyens permettent de fournir des images géométriques très fidèles avec cependant un pouvoir de résolution un peu inférieur à celui des appareils connus à tubes. On the other hand, cameras can be advantageously used, the reception surfaces of which are formed by matrix arrays of photodiodes or photosensitive elements with charge transfer. Such means make it possible to provide very faithful geometrical images with, however, a slightly lower resolution power than that of known tube devices.

L'invention trouve particulièrement applicationpour des mesures faites à des distances en général inférieures à 10 mètres.  The invention is particularly applicable for measurements made at distances generally less than 10 meters.

Claims (13)

REVENDICATIONS 1. Procédé pour la détermination de la position spatiale des points (z) de la surface d!un corps (C), procédé dans lequel on suréclaire la surface du corps (C)-, on forme des images dans au moins deux systèmes distincts de prises de vues, on traite les informations caractéristiques des images correspondant à un même point objet (z) et on détermine la position spatiale de celui-ci, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on suréclaire successivement des ensembles (Z) de points(z) à l'aide d'une source lumineuse (S) ponctuelle placée sur la droite (01, 02) joignant les centres optiques des objectifs (111, 112) des systèmes de prises de vues (111, 121,-112, 122), lesdits ensembles (Z) étant répartis sur une courbe de la surface du corps (C), chaque point de ladite courbe appartenant à un plan différent, passant par les centres optiques (01, 0 2) en ce qu'on établit une correspondance entre les points (y1, Y2) de chacune des deux images en les appariant deux à deux et en recherchant, pour chaque point (Y1) image de l'une des deux images, le point image (Y2) de l'autre image qui vérifie la relation existant entre les deux couples de coordonnées associés à chacun des points image correspondant au même point objet (z) et en ce qu'on traite les informations recueillies sur lesdites images pour mesurer les positions de chaque couple de points image, ce qui permet de déterminer les coordonnées tridimensionnel les du point objet (z) correspondant, l'ensemble de ces déterminations permettant d'établir la forme de la surface du corps (C).  1. Method for determining the spatial position of points (z) on the surface of a body (C), method in which the surface of the body (C) is illuminated - images are formed in at least two separate systems of shots, we process the characteristic information of the images corresponding to the same object point (z) and we determine its spatial position, said method being characterized in that we successively highlight sets (Z) of points (z) using a point light source (S) placed on the right (01, 02) joining the optical centers of the objectives (111, 112) of the shooting systems (111, 121, -112, 122), said assemblies (Z) being distributed over a curve of the surface of the body (C), each point of said curve belonging to a different plane, passing through the optical centers (01, 0 2) in that one establishes a correspondence between the points (y1, Y2) of each of the two images by pairing them two by two and by searching for ur each image point (Y1) of one of the two images, the image point (Y2) of the other image which verifies the relationship existing between the two pairs of coordinates associated with each of the image points corresponding to the same object point (z ) and in that the information collected on said images is processed to measure the positions of each pair of image points, which makes it possible to determine the three-dimensional coordinates of the corresponding object point (z), all of these determinations making it possible to '' establish the shape of the body surface (C). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau d'éclairage est plan 2. Method according to claim 1, characterized in that the lighting beam is plane 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on éclaire successivement les ensembles (Z) de points à une cadence supérieure à la cadence d'analyse des systèmes (111, 121, 112, 122) de prise de vue, ce qui fournit des ensembles de points images (Y1, y2).  3. Method according to claim 1, characterized in that successively illuminates the sets (Z) of points at a rate higher than the rate of analysis of the systems (111, 121, 112, 122) of shooting, this which provides sets of image points (Y1, y2). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 3, caractérisé en ce que le point image (y2) homologue du point image (y1) est le point d'intersection d'une droite ( y2) avec l'ensemble des points images (Y2), la droite (nez) étant l'intersection du plan (pal) défini par le point (Y1) et les centres optiques (01 2) des deux systèmes de prises de vues, et de la couche photosensible (122) réputée plane du système de prise de vues correspondant au point image (y2).  4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the image point (y2) homologous to the image point (y1) is the point of intersection of a straight line (y2) with all of the image points (Y2), the straight line (nose) being the intersection of the plane (pal) defined by the point (Y1) and the optical centers (01 2) of the two shooting systems, and of the photosensitive layer (122 ) deemed to be plane of the shooting system corresponding to the image point (y2). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'intersection d'un plan (P) quelconque passant par la droite ( 1' 02) avec le faisceau de droites, matérialisant les rayons lumineux issus de la source (S), est une droite unique. 5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the intersection of any plane (P) passing through the straight line (1 '02) with the beam of lines, materializing the light rays from the source (S), is a single straight line. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise un système d'éclairage (S) fournissant un ensemble fini de pinceaux lumineux (L), par exemple des rayons lasers 6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a lighting system (S) is used providing a finite set of light brushes (L), for example laser rays 7. Appareillage pour la détermination tridimensionnelle de la forme d'un corps pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur (31) de faisceau lumineux, des moyens (33 > 552 56) pour déplacer ce faisceau, un dispositif (411, 412) à deux prises de vue du corps, des moyens (441, pour faire correspondre des informations numériques aux positions des différents points éclairés sur chacune des deux images, des moyens (50) de calculateur pour faire correspondre deux à deux les différents points éclairés de chacune des deux images et des moyens (51) permettant de calculer les coordonnées tridimensionnelles des différents points suréclairés du corps. 7. Apparatus for the three-dimensional determination of the shape of a body for the implementation of the method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a generator (31) of light beam, means (33> 552 56) for moving this beam, a device (411, 412) with two shots of the body, means (441, for making digital information correspond to the positions of the different illuminated points on each of the two images, calculator means (50) for matching the different illuminated points of each of the two images in pairs and means (51) for calculating the three-dimensional coordinates of the different illuminated points of the body. 8. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de prise de vue comprend une surface sensible unique pour les deux prises de vue. 8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the shooting device comprises a single sensitive surface for the two shots. 9. Appareillage selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend deux caméras du type vidicon, du type dissecteur d'images, du type à réseaux matriciels de photodiodes ou du type avec éléments photosensibles à transfert de charge. 9. Apparatus according to one of claims 7 or 8, characterized in that it comprises two cameras of the vidicon type, of the image dissector type, of the type with matrix arrays of photodiodes or of the type with photosensitive elements with charge transfer. . 10. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérise en ce que les deux caméras sont identiques et les axes optiques des objectifs sont parallèles. 10. Apparatus according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the two cameras are identical and the optical axes of the objectives are parallel. 11. Appareillage selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'on utilise le système de balayage propre des caméras pourXapparier les points éclairés de chacune des images. 11. Apparatus according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the camera's own scanning system is used to match the illuminated points of each of the images. 12. Appareillage selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comprend, au lieu d'un calculateur pour la détermination de la forme du corps, un processeur numérique entièrement combinatoire. 12. Apparatus according to one of claims 10 or 11, characterized in that it comprises, instead of a computer for determining the shape of the body, a fully combinative digital processor. 13. Application de l'appa-reillage selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, dans laquelle, le faisceau d'éclairage étant immobile, on détermine la forme de corps se déplaçant devant l'appareillage, par exemple sur une bande transporteuse.  13. Application of the apparatus according to any one of claims 7 to 12, in which, the light beam being stationary, the shape of the body moving in front of the apparatus is determined, for example on a conveyor belt .
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