JP2009014495A - Measuring device and measuring method using it - Google Patents

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JP2009014495A JP2007176312A JP2007176312A JP2009014495A JP 2009014495 A JP2009014495 A JP 2009014495A JP 2007176312 A JP2007176312 A JP 2007176312A JP 2007176312 A JP2007176312 A JP 2007176312A JP 2009014495 A JP2009014495 A JP 2009014495A
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圭三 越智
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance measuring accuracy by obtaining sharp projection image where color bleeding is suppressed without using white powder even for measured objects being translucent. <P>SOLUTION: A measuring device includes: a light projecting means for projecting light to a measured object; an image capturing means for capturing the image of projection image by the light; a first detecting means for detecting the maximum luminance and the maximum luminance position in the image-captured projection image; a setting means for setting a separation distance position separated by a predetermined distance from the maximum luminance position in the projection image; a second detecting means for detecting the luminance at the separated position; and a processing means for processing luminance maximization to maximize the luminance difference between the maximum luminance and the luminance at the separated position. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、被測定物にスリット光等を投光して計測を行う計測装置に関し、特に、この投光光量が可変である計測装置及びこれを用いた計測方法に関する。   The present invention relates to a measurement apparatus that performs measurement by projecting slit light or the like onto an object to be measured, and particularly relates to a measurement apparatus in which the amount of projected light is variable and a measurement method using the same.

従来、投光手段を備えて、被測定物900に対してスリット光や光ビーム等の光線を投影(投光)して計測を行う3次元形状計測器等の計測装置が知られている。この計測装置では、被測定物の表面上に例えば図20(a)に示す線状の投影像901が投影される。この被測定物900が例えば半透明なセラミックなどの透光性部材である場合などには、実際の投影像は、例えば図20(b)に示すように被測定物の表面状態或いは内部錯乱光の影響を受けて、本来の投影像(後述の投光投影像)901の周辺部が滲んだようにぼやけてしまう(これを「ニジミ」(或いは光ニジミ)と表現する)。これを図を用いて説明すると、図21(a)に示す輝度分布911が図20(a)の投影像901に対応しており、この投影像901にニジミが生じているときには、図21(b)に示すようにこの本来の輝度分布911に対してニジミが重畳してなる輝度分布912となっており、所定の輝度値における幅が広くなっている。特に、光切断方式を用いる上記3次元形状計測器など、被測定物に対して光線を斜めに入射して計測するような場合には、投影像901に対して、光線の入射側と反対側の位置におけるニジミ度合いがより大きなものとなる。このようにニジミが生じることにより、正確な投影像901を得ることができず、被測定物の計測精度が低下してしまう。   2. Description of the Related Art Conventionally, a measuring device such as a three-dimensional shape measuring instrument that includes a light projecting unit and performs measurement by projecting (projecting) a light beam such as slit light or a light beam onto an object to be measured 900 is known. In this measuring apparatus, for example, a linear projection image 901 shown in FIG. 20A is projected on the surface of the object to be measured. For example, when the object 900 is a translucent member such as a translucent ceramic, the actual projected image is, for example, as shown in FIG. As a result, the peripheral portion of the original projection image (projected projection image, which will be described later) 901 blurs as if blurred (this is expressed as “brightness” (or light bleed)). This will be described with reference to the drawings. The luminance distribution 911 shown in FIG. 21A corresponds to the projected image 901 in FIG. 20A, and when the projected image 901 is blurred, FIG. As shown in b), a luminance distribution 912 is formed by overlapping the original luminance distribution 911, and the width of the predetermined luminance value is wide. In particular, in the case where the light beam is obliquely incident on the object to be measured, such as the above three-dimensional shape measuring instrument using the light cutting method, the side opposite to the light incident side with respect to the projection image 901 is used. The degree of blurring at the position of is greater. Due to such blurring, an accurate projection image 901 cannot be obtained, and the measurement accuracy of the object to be measured is lowered.

かかる計測精度の低下を防止することに関し、例えば特許文献1には、投光量を調整する、すなわち受光手段に検出される総受光量が略一定となるように光源出力制御手段を用いて光源の出力を制御する技術が開示されている。また、例えば特許文献2には、受光量を調整する、すなわちCCDカメラのシャッタースピード(露光時間)を可変式にする技術が開示されている。
特開平8−145625号公報 特開平6−147850号公報
Regarding prevention of such a decrease in measurement accuracy, for example, Patent Document 1 discloses that a light source output control unit is used to adjust a light projection amount, that is, a total light reception amount detected by a light receiving unit is substantially constant. A technique for controlling the output is disclosed. For example, Patent Document 2 discloses a technique for adjusting the amount of received light, that is, making the shutter speed (exposure time) of the CCD camera variable.
JP-A-8-145625 JP-A-6-147850

しかしながら、上記技術は、単に投光量或いは受光量を調整するというものであり、当該調整に際して投影像におけるニジミ自身を直接関連付けて扱っていない。このため、例えばニジミが発生したため、投影像を鮮明なものにしようとして上記技術により投光量を増加させて投影像の輝度を高めると、ニジミの量も増加する。さらに投光像の輝度を増加させると、投光像による表面反射光の方がニジミ(内部の散乱光)の量よりも大きいことから、投光像輝度が受光手段で飽和に達すると、それ以降、ニジミの部分の輝度だけが増加することになる。その結果、表面反射の本来投影像の輝度値とニジミの輝度値とが近接することになり、投影像を鮮明にするどころか、逆に、ニジミが大きくなってしまうという問題が生じる。従来、被測定物が透光性部材である場合にはこの表面に白色パウダー(探傷材)等を塗布することによって投影像の鮮明化を図るという方法もあるが、白色パウダーの準備や該パウダーの塗布作業などが必要となり、コストや手間がかかってしまう。また、パウダー塗布によって、パウダー表面と実際の被測定表面とに生じる誤差の影響も発生する。   However, the above technique simply adjusts the amount of light emitted or received, and does not handle the blurring in the projection image directly in association with the adjustment. For this reason, for example, blurring has occurred, and if the projected light intensity is increased by the above technique to increase the brightness of the projected image in order to make the projected image clear, the amount of blurring also increases. Furthermore, if the brightness of the projected image is increased, the surface reflected light from the projected image is larger than the amount of blemishes (internal scattered light). Thereafter, only the brightness of the blurring portion increases. As a result, the brightness value of the originally projected image of surface reflection and the brightness value of the blur are close to each other, and on the contrary, there is a problem that the blur is increased rather than making the projected image clear. Conventionally, when the object to be measured is a translucent member, there is a method of clarifying the projected image by applying white powder (flaw detection material) or the like to this surface. The application | coating operation | work of this etc. is needed, and a cost and an effort will be taken. Moreover, the influence of the error which arises on a powder surface and an actual to-be-measured surface also generate | occur | produces by powder application | coating.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、透光性を有する被測定物であっても、白色パウダーなどを使用することなく、ニジミが抑えられた鮮明な投影像を得ることができて計測精度を高めることが可能な計測装置及びこれを用いた計測方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and even a light-transmitting object to be measured can obtain a sharp projected image with suppressed blurring without using white powder or the like. It is an object of the present invention to provide a measurement device capable of increasing measurement accuracy and a measurement method using the same.

本発明の実施形態に係る計測装置は、被測定物に光線を投影する投光手段と、前記光線による投影像を撮像する撮像手段と、前記撮像された投影像における最大輝度及び最大輝度位置を検出する第1検出手段と、前記投影像における前記最大輝度位置から所定距離離間した離間位置を設定する設定手段と、前記離間位置の輝度を検出する第2検出手段と、前記最大輝度と前記離間位置の輝度との輝度差を最大にするための輝度差最大化処理を行う処理手段とを備えることを特徴とする。   A measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a light projecting unit that projects a light beam onto an object to be measured, an image capturing unit that captures a projection image by the light beam, and a maximum luminance and a maximum luminance position in the captured projection image. First detection means for detecting; setting means for setting a separation position spaced apart from the maximum luminance position in the projection image by a predetermined distance; second detection means for detecting the luminance at the separation position; and the maximum luminance and the separation. And processing means for performing a brightness difference maximization process for maximizing a brightness difference from the brightness of the position.

上記構成によれば、投光手段によって被測定物に光線が投影され、撮像手段によって光線による投影像が撮像される。この撮像された投影像における最大輝度及び最大輝度位置が第1検出手段によって検出され、投影像における最大輝度位置から所定距離離間した離間位置が設定手段によって設定される。そして、第2検出手段によって離間位置の輝度が検出され、処理手段によって最大輝度と離間位置の輝度との輝度差を最大にするための輝度差最大化処理が行われる。   According to the above configuration, a light beam is projected onto the object to be measured by the light projecting unit, and a projected image by the light beam is captured by the imaging unit. The maximum brightness and the maximum brightness position in the captured projection image are detected by the first detection means, and a separation position that is separated from the maximum brightness position in the projection image by a predetermined distance is set by the setting means. Then, the brightness at the separated position is detected by the second detection means, and the brightness difference maximization process for maximizing the brightness difference between the maximum brightness and the brightness at the separated position is performed by the processing means.

このように、投影像における最大輝度と離間位置の輝度(ニジミ輝度)との輝度差が最大となるような輝度差最大化処理が行われるので、本来の投影像を代表する輝度である最大輝度に対して、この最大輝度以外のニジミが生じている箇所の輝度レベルを相対的に低下させることができる、すなわち本来の投影像とニジミ像との輝度の差異を明確にすることができる。これにより、透光性を有する被測定物であっても、白色パウダーなどを使用することなく、ニジミが抑えられた(本来の投影像が際立った)鮮明な投影像を得ることができ、計測精度を高めることができる。   In this way, the brightness difference maximization process is performed so that the brightness difference between the maximum brightness in the projected image and the brightness at the separated position (brightness brightness) is maximized, so the maximum brightness that is the brightness that represents the original projected image. On the other hand, it is possible to relatively reduce the luminance level of the spot where the blur other than the maximum luminance occurs, that is, to clarify the difference in luminance between the original projected image and the blur image. As a result, even if the object to be measured has translucency, it is possible to obtain a clear projected image in which blurring is suppressed (original projected image stands out) without using white powder. Accuracy can be increased.

また、上記構成において、前記処理手段は、前記投光手段による光線出力を調整する調整手段を備えたものであって、前記輝度差最大化処理として、前記輝度差が最大となるように該調整手段により前記光線出力を調整するようにしてもよい(請求項2)。   Further, in the above configuration, the processing means includes an adjusting means for adjusting a light output by the light projecting means, and the adjustment is performed so that the luminance difference is maximized as the luminance difference maximization processing. The light output may be adjusted by means (claim 2).

これによれば、処理手段が、投光手段による光線出力を調整する調整手段を備えたものとされ、この処理手段によって、輝度差最大化処理として、輝度差が最大となるように調整手段により光線出力が調整されるので、輝度差最大化処理を、光線出力を調整するという簡易な方法によって容易に実現することができる。   According to this, the processing means is provided with an adjusting means for adjusting the light output by the light projecting means. By this processing means, the adjusting means causes the brightness difference to be maximized as the brightness difference maximization processing. Since the light output is adjusted, the brightness difference maximization process can be easily realized by a simple method of adjusting the light output.

また、上記構成において、前記処理手段は、前記投光手段による光線出力を調整する調整手段と、前記投影像における最大輝度値が前記撮像手段の感度の最大値を超えないか否かを判別する判別手段と、前記投影像における所定閾値以下の輝度を有する画素データをカットする足切り演算を行う足切手段とを備えたものであって、前記輝度差最大化処理として、前記調整手段によって、前記最大輝度値が前記判別による感度の最大値を超えない範囲で最も高くなるように光線出力を調整するとともに、前記足切手段によって、前記離間位置の輝度に応じて前記閾値を設定し、該閾値に基づいて前記足切り演算を行うようにしてもよい(請求項3)。   Further, in the above configuration, the processing unit determines whether or not a maximum luminance value in the projection image exceeds a maximum sensitivity value of the imaging unit, and an adjustment unit that adjusts a light output by the light projecting unit. A discriminating unit, and a truncation unit for performing a truncation operation for cutting pixel data having a luminance equal to or lower than a predetermined threshold in the projection image, and the adjustment unit as the luminance difference maximization process, The light output is adjusted so that the maximum luminance value is highest in a range not exceeding the sensitivity maximum value determined by the determination, and the threshold is set according to the luminance at the separated position by the cutoff means, The cut-off operation may be performed based on a threshold value (Claim 3).

これによれば、処理手段が、投光手段による光線出力を調整する調整手段と、投影像における最大輝度値が撮像手段の感度の最大値を超えないか否かを判別する判別手段と、投影像における所定閾値以下の輝度を有する画素データをカットする足切り演算を行う足切手段とを備えたものとされ、輝度差最大化処理として、調整手段によって、最大輝度値が前記判別による感度の最大値を超えない範囲で最も高くなるように光線出力が調整されるとともに、足切手段によって、離間位置の輝度に応じて閾値が設定されて該閾値に基づいて足切り演算が行われる。   According to this, the processing means adjusts the light output by the light projecting means, the determining means for determining whether the maximum luminance value in the projected image does not exceed the maximum sensitivity value of the imaging means, the projection And a cut-off means for performing a cut-off operation for cutting pixel data having a luminance equal to or lower than a predetermined threshold in the image, and as a luminance difference maximization process, the adjustment means sets the maximum luminance value to the sensitivity determined by the determination. The light beam output is adjusted so as to be the highest in a range not exceeding the maximum value, and a threshold is set according to the luminance at the separated position by the cutoff means, and a cutoff operation is performed based on the threshold.

このように、輝度差最大化処理を、最大輝度値が撮像手段の感度最大値を超えない範囲で最も高くなるように光線出力を調整し、離間位置の輝度(ニジミ輝度)に応じて設定された閾値に基づいて、投影像における該閾値以下の謂わば低輝度レベルの画像(画素データ)を足切り(カット)するという簡易な方法によって容易に実現することができる。また、当該閾値以下を足切りすることができるため、例えば被測定物に対して光線を斜めに入射する場合等に得られる、輝度分布が非対称な投影像であったとしても、この輝度分布の輝度重心を容易に本来の投影像の輝度重心に近づけることができて、輝度重心が受けるニジミの影響を軽減することが可能となる。これにより、輝度分布を用いた例えば輝度重心演算などがより正確に行えるようになり、ひいては計測精度を高めることができる。   In this way, the brightness difference maximization process is set according to the brightness (brightness brightness) of the separated position by adjusting the light output so that the maximum brightness value becomes the highest within the range not exceeding the sensitivity maximum value of the imaging means. Based on the threshold value, it can be easily realized by a simple method of cutting (cutting) an image (pixel data) of a so-called low luminance level below the threshold value in the projected image. Further, since the threshold value or less can be cut off, even if the luminance distribution is an asymmetric projection image obtained when, for example, a light beam is incident obliquely on the object to be measured, The luminance centroid can be easily brought close to the luminance centroid of the original projected image, and the influence of blurring on the luminance centroid can be reduced. As a result, for example, the luminance center of gravity calculation using the luminance distribution can be performed more accurately, and as a result, the measurement accuracy can be improved.

また、上記構成において、前記足切手段は、前記閾値を、前記離間位置の輝度以上で且つ前記最大輝度値未満の値に設定してもよい(請求項4)。   In the above configuration, the cut-off means may set the threshold value to a value that is equal to or greater than the luminance at the separated position and less than the maximum luminance value.

これによれば、足切手段によって、閾値が、離間位置の輝度以上で且つ最大輝度値未満の値に設定されるので、当該足切りによってニジミ成分がスリット像検出に与える影響を低減することができる。すなわち、ノイズ成分であるニジミをカットすることで、スリット像の輪郭を鮮明に捉えることができ、輝度重心位置を正確に求めることができる。   According to this, since the threshold is set to a value that is greater than or equal to the luminance at the separated position and less than the maximum luminance value by the cut-off means, it is possible to reduce the influence of the blur component on the slit image detection due to the cut-off. it can. In other words, by cutting out the blur that is a noise component, the contour of the slit image can be clearly captured, and the luminance gravity center position can be accurately obtained.

また、上記構成において、前記足切手段は、前記閾値を、前記離間位置の輝度の値に設定してもよい(請求項5)。   In the above configuration, the cut-off means may set the threshold value to a luminance value at the separated position.

これによれば、足切手段によって、閾値が、離間位置の輝度の値に設定されるので、離間位置の輝度に応じた閾値の設定が、この離間位置の輝度自体を閾値とすることにより容易に行えるようになる。   According to this, since the threshold value is set to the brightness value of the separated position by the cut-off means, it is easy to set the threshold value according to the brightness of the separated position by using the brightness itself of the separated position as the threshold value. Will be able to do.

また、上記構成において、前記設定手段は、前記最大輝度位置から前記被測定物に対する前記光線の入射側と反対方向へ所定距離離間した前記離間位置を設定してもよい(請求項6)。   In the above configuration, the setting unit may set the separation position separated from the maximum luminance position by a predetermined distance in a direction opposite to the light incident side with respect to the object to be measured (Claim 6).

これによれば、設定手段によって、最大輝度位置から被測定物に対する光線の入射側と反対方向へ所定距離離間した離間位置が設定されるので、被測定物に光線が斜め方向からつまり所定の入射角で投影されるような場合であっても、よりニジミを抑えることが可能な離間位置(光線の入射側と反対方向の位置)を設定することが可能となり、ひいては光線の入射角に依らず、ニジミを抑えて計測精度を高めることができる。   According to this, since the setting means sets a separation position that is separated from the maximum luminance position by a predetermined distance in the direction opposite to the light incident side with respect to the object to be measured, the light ray is incident on the object to be measured from an oblique direction, that is, a predetermined incident. Even in the case of projection at a corner, it is possible to set a separation position (a position in the direction opposite to the incident side of the light beam) that can suppress blurring more, and thus, regardless of the incident angle of the light beam. Measurement accuracy can be improved by suppressing blurring.

また、上記構成において、各種被測定物に対応して設定される各種離間位置の情報である設定位置情報を記憶する記憶手段をさらに備え、前記設定手段は、前記設定位置情報に基づいて、被測定物毎の前記離間位置を設定してもよい(請求項7)。   Further, in the above configuration, the apparatus further comprises storage means for storing set position information, which is information of various separation positions set corresponding to various objects to be measured, and the setting means is based on the set position information. You may set the said separation position for every measured object (Claim 7).

これによれば、記憶手段によって、各種被測定物に対応して設定される各種離間位置の情報である設定位置情報が記憶され、設定手段によって、この設定位置情報に基づいて、被測定物毎の離間位置が設定されるので、被測定物毎に効果的にニジミを抑えることが可能となる。   According to this, the storage means stores the set position information, which is information of various separation positions set corresponding to the various measured objects, and the setting means stores each measured object based on the set position information. Thus, it is possible to effectively suppress blurring for each object to be measured.

また、上記構成において、前記記憶手段は、前記被測定物に対する前記光線の各種入射角度に応じた前記設定位置情報をさらに記憶し、前記設定手段は、当該設定位置情報に基づいて、前記入射角度に応じた前記離間位置を設定してもよい(請求項8)。   In the above configuration, the storage unit further stores the set position information according to various incident angles of the light beam with respect to the object to be measured, and the setting unit is configured to determine the incident angle based on the set position information. The separation position may be set according to (Claim 8).

これによれば、記憶手段によって、被測定物に対する光線の各種入射角度に応じた設定位置情報が記憶され、設定手段によって、この設定位置情報に基づいて、入射角度に応じた離間位置が設定されるので、入射角度毎に効果的にニジミを抑えることが可能となる。   According to this, the storage unit stores setting position information corresponding to various incident angles of the light beam to the object to be measured, and the setting unit sets a separation position corresponding to the incident angle based on the setting position information. Therefore, it is possible to effectively suppress blurring for each incident angle.

また、本発明の実施形態に係る計測方法は、被測定物に光線を投影する投光工程と、前記光線による投影像を撮像する撮像工程と、前記撮像された投影像における最大輝度及び最大輝度位置を検出する第1検出工程と、前記投影像における前記最大輝度位置から所定距離離間した離間位置を設定する設定工程と、前記離間位置の輝度を検出する第2検出工程と、前記最大輝度と前記離間位置の輝度との輝度差を最大にするための輝度差最大化処理を行う処理工程とを有することを特徴とする(請求項9)。   In addition, the measurement method according to the embodiment of the present invention includes a light projecting step of projecting a light beam on the object to be measured, an image capturing step of capturing a projection image by the light beam, and a maximum luminance and a maximum luminance in the captured projection image. A first detection step for detecting a position, a setting step for setting a separation position spaced apart from the maximum luminance position in the projection image by a predetermined distance, a second detection step for detecting the luminance at the separation position, and the maximum luminance. And a processing step of performing a brightness difference maximization process for maximizing a brightness difference from the brightness at the separated position.

上記構成によれば、投光工程において被測定物に光線が投影され、撮像工程において光線による投影像が撮像される。また、第1検出工程において、この撮像された投影像における最大輝度及び最大輝度位置が検出され、設定工程において、投影像における最大輝度位置から所定距離離間した離間位置が設定される。そして、第2検出工程において離間位置の輝度が検出され、処理工程において最大輝度と離間位置の輝度との輝度差を最大にするための輝度差最大化処理が行われる。   According to the said structure, a light ray is projected on a to-be-measured object in a light projection process, and the projection image by a light ray is imaged in an imaging process. In the first detection step, the maximum luminance and the maximum luminance position in the captured projection image are detected, and in the setting step, a separation position that is separated from the maximum luminance position in the projection image by a predetermined distance is set. Then, the brightness at the separated position is detected in the second detection step, and the brightness difference maximization process for maximizing the brightness difference between the maximum brightness and the brightness at the separated position is performed in the processing step.

このように、投影像における最大輝度と離間位置の輝度(ニジミ輝度)との輝度差が最大となるような輝度差最大化処理が行われるので、ニジミの無い本来の投影像を代表する輝度である最大輝度に対して、この最大輝度以外のニジミが生じている箇所の輝度レベルを相対的に低下させることができる、すなわち本来の投影像とニジミ像との輝度の差異を明確にすることができる。これにより、透光性を有する被測定物であっても、白色パウダーなどを使用することなく、ニジミが抑えられた(本来の投影像が際立った)鮮明な投影像を得ることができ、計測精度を高めることができる。   In this way, the brightness difference maximization process is performed so that the brightness difference between the maximum brightness in the projected image and the brightness at the separated position (brightness brightness) is maximized, so the brightness is representative of the original projected image without blurring. It is possible to relatively reduce the brightness level of a spot where a blur other than the maximum brightness occurs with respect to a certain maximum brightness, that is, to clarify the difference in brightness between the original projected image and the blur image. it can. As a result, even if the object to be measured has translucency, it is possible to obtain a clear projected image in which blurring is suppressed (original projected image stands out) without using white powder. Accuracy can be increased.

また、上記構成において、前記処理工程は、前記投光工程による光線出力を調整する調整工程を有するものであって、前記輝度差最大化処理として、前記輝度差が最大となるように該調整工程により前記光線出力を調整する工程であってもよい(請求項10)。   Further, in the above configuration, the processing step includes an adjustment step of adjusting light output by the light projecting step, and the adjustment step is performed so that the luminance difference is maximized as the luminance difference maximization processing. May be a step of adjusting the light output.

これによれば、処理工程が、投光工程による光線出力を調整する調整工程を有するものとされ、この処理工程において、輝度差最大化処理として、輝度差が最大となるように調整工程により光線出力が調整されるので、輝度差最大化処理を、光線出力を調整するという簡易な方法によって容易に実現することができる。   According to this, the processing step has an adjustment step of adjusting the light output by the light projection step, and in this processing step, as the luminance difference maximization processing, the light beam is adjusted by the adjustment step so that the luminance difference is maximized. Since the output is adjusted, the luminance difference maximization process can be easily realized by a simple method of adjusting the light beam output.

さらに、上記構成において、前記処理工程は、前記投光工程における光線出力を調整する調整工程と、前記投影像における最大輝度値が前記撮像における感度の最大値を超えないか否かを判別する判別工程と、前記投影像における所定閾値以下の輝度を有する画素データをカットする足切り演算を行う足切工程とを有する工程であって、前記輝度差最大化処理として、前記調整工程において、前記最大輝度値が前記判別による感度の最大値を超えない範囲で最も高くなるように光線出力を調整するとともに、前記足切工程において、前記離間位置の輝度に応じて前記閾値を設定し、該閾値に基づいて前記足切り演算を行うようにしてもよい(請求項11)。   Further, in the above configuration, the processing step includes an adjustment step of adjusting a light output in the light projection step, and a determination for determining whether or not a maximum luminance value in the projection image exceeds a maximum sensitivity value in the imaging. And a step of performing a cut-off operation for cutting pixel data having a luminance equal to or lower than a predetermined threshold in the projected image, and the adjustment step includes the maximum step as the luminance difference maximization process. The light output is adjusted so that the luminance value becomes the highest in a range not exceeding the maximum sensitivity value determined by the determination, and the threshold value is set according to the luminance at the separated position in the cutoff step, and the threshold value is set to the threshold value. The cut-off calculation may be performed on the basis of this (claim 11).

これによれば、処理工程が、投光工程における光線出力を調整する調整工程と、投影像における最大輝度値が撮像における感度の最大値を超えないか否かを判別する判別工程と、投影像における所定閾値以下の輝度を有する画素データをカットする足切り演算を行う足切工程とを有する工程とされ、この処理工程において、輝度差最大化処理として、調整工程によって最大輝度値が前記判別による感度の最大値を超えない範囲で最も高くなるように光線出力が調整されるとともに、足切工程によって、離間位置の輝度に応じて閾値が設定され、該閾値に基づいて足切り演算が行われる。   According to this, the processing step is an adjustment step of adjusting the light output in the light projection step, a determination step of determining whether or not the maximum luminance value in the projection image exceeds the maximum sensitivity value in the imaging, and the projection image In this processing step, the maximum luminance value is determined by the adjustment step as a luminance difference maximization process in the adjustment step. The light output is adjusted so as to be the highest within a range not exceeding the maximum value of sensitivity, and a threshold is set according to the brightness at the separated position by the cutoff process, and a cutoff operation is performed based on the threshold. .

このように、輝度差最大化処理を、最大輝度値が撮像における感度最大値を超えない範囲で最も高くなるように光線出力を調整し、離間位置の輝度(ニジミ輝度)に応じて設定された閾値に基づいて、投影像における該閾値以下の謂わば低輝度レベルの画像(画素データ)を足切り(カット)するという簡易な方法によって容易に実現することができる。また、当該閾値以下を足切りすることができるため、例えば被測定物に対して光線を斜めに入射する場合等に得られる、輝度分布が非対称な投影像であったとしても、この輝度分布の輝度重心を容易に本来の投影像の輝度重心に近づけることができて、輝度重心が受けるニジミの影響を軽減することが可能となる。これにより、輝度分布を用いた例えば輝度重心演算などがより正確に行えるようになり、ひいては計測精度を高めることができる。   In this way, the brightness difference maximization processing is set according to the brightness (brightness brightness) of the separated position by adjusting the light beam output so that the maximum brightness value becomes the highest in a range not exceeding the sensitivity maximum value in imaging. Based on the threshold value, it can be easily realized by a simple method of cutting (cutting) an image (pixel data) of a so-called low luminance level below the threshold value in the projection image. Further, since the threshold value or less can be cut off, even if the luminance distribution is an asymmetric projection image obtained when, for example, a light beam is incident obliquely on the object to be measured, The luminance centroid can be easily brought close to the luminance centroid of the original projected image, and the influence of blurring on the luminance centroid can be reduced. As a result, for example, the luminance center of gravity calculation using the luminance distribution can be performed more accurately, and as a result, the measurement accuracy can be improved.

本発明によれば、投影像における最大輝度と離間位置の輝度(ニジミ輝度)との輝度差が最大となるような輝度差最大化処理が行われるので、ニジミの無い本来の投影像を代表する輝度である最大輝度に対して、この最大輝度以外のニジミが生じている箇所の輝度レベルを相対的に低下させることができる、すなわち本来の投影像とニジミ像との輝度の差異を明確にすることができる。これにより、透光性を有する被測定物であっても、白色パウダーなどを使用することなく、ニジミが抑えられた(本来の投影像が際立った)鮮明な投影像を得ることができ、計測精度を高めることができる。   According to the present invention, the luminance difference maximization process is performed so that the luminance difference between the maximum luminance in the projection image and the luminance at the separated position (brightness luminance) is maximized, and thus represents the original projection image without blurring. It is possible to relatively reduce the brightness level of the spot where the blurring other than the maximum brightness occurs with respect to the maximum brightness which is the brightness, that is, to clarify the difference in brightness between the original projected image and the blurring image. be able to. As a result, even if the object to be measured has translucency, it is possible to obtain a clear projected image in which blurring is suppressed (original projected image stands out) without using white powder. Accuracy can be increased.

(実施形態1)
図1は、第1の実施形態に係る携帯型三次元測定装置1を示す斜視図、図2はその側面図、図3は携帯型三次元測定装置1の測定領域を示す斜視図、図4は、例えば被測定物100に示すような3次元形状を有する被測定物(測定対象)に対するスリット光Sの照射状況を示す斜視図である。携帯型三次元測定装置1は、被測定物の三次元形状を光切断法により計測するものであって、本体ハウジング10と、この中に収納されるスリット光発生手段2、投光光学系3、撮像手段4及び制御部6とを含んでいる。ここで例示している携帯型三次元測定装置1は、一般的なノギス程度の大きさの棒状を呈し、一方の端部側はスリット光Sの投受光を行う測定ヘッド部Hとされ、他方の端部側はユーザが把手するためのグリップ部Gとされている。
(Embodiment 1)
1 is a perspective view showing a portable three-dimensional measuring apparatus 1 according to the first embodiment, FIG. 2 is a side view thereof, FIG. 3 is a perspective view showing a measurement region of the portable three-dimensional measuring apparatus 1, and FIG. These are perspective views which show the irradiation condition of the slit light S with respect to the to-be-measured object (measuring object) which has a three-dimensional shape as shown to the to-be-measured object 100, for example. The portable three-dimensional measuring apparatus 1 measures a three-dimensional shape of an object to be measured by a light cutting method, and includes a main body housing 10, slit light generating means 2 housed therein, and a light projecting optical system 3. The image pickup means 4 and the control unit 6 are included. The portable three-dimensional measuring apparatus 1 illustrated here has a rod shape having a size of a general caliper, and one end side is a measuring head unit H that projects and receives the slit light S, and the other side. The end side is a grip portion G for the user to grip.

図1に示すように、本体ハウジング10は、測定ヘッド部Hに対応するヘッドハウジング部11と、中間ハウジング部12と、グリップ部Gに対応するグリップハウジング部13とが一体化されたハウジングである。ヘッドハウジング部11は断面矩形状或いは略直方体形状とされ、その内部には三次元測定に必要な測定エレメントであるスリット光発生手段2、投光光学系3及び撮像手段4などが搭載される。中間ハウジング部12の内部には、上記測定エレメントの動作を制御する制御部6が搭載される。グリップハウジング部13は手持ち具合が良いように円筒型とされ、その内部には図略の電源電池などが収納される。なお、グリップハウジング部13の外周面は、滑り止めのための粗面化加工が施されている。   As shown in FIG. 1, the main body housing 10 is a housing in which a head housing portion 11 corresponding to the measurement head portion H, an intermediate housing portion 12, and a grip housing portion 13 corresponding to the grip portion G are integrated. . The head housing portion 11 has a rectangular cross section or a substantially rectangular parallelepiped shape, and a slit light generating means 2, a light projecting optical system 3, an imaging means 4 and the like which are measurement elements necessary for three-dimensional measurement are mounted therein. A control unit 6 that controls the operation of the measurement element is mounted inside the intermediate housing unit 12. The grip housing portion 13 has a cylindrical shape so that it can be easily held, and a power supply battery (not shown) is accommodated therein. In addition, the outer peripheral surface of the grip housing part 13 is subjected to a roughening process for preventing slipping.

スリット光発生手段2は、被測定物に照射するための、照射端から扇形に広がるスリット光Sを発生する。スリット光発生手段2は、例えば小型のレーザ光源からなる、すなわち例えば可視波長のレーザ光を発生する小型のLD(Laser diode)からなるレーザ光源21を備え(レーザ光源21が発した光をスリット光に変換する図略の光学部材も含む)、スリット光を発生させるものである。なお、上記光学部材は例えばシリンドリカルレンズ、円柱レンズ或いはスリット板等からなる。また、スリット光発生手段2は、撮像手段4の受光面の背面側に重なるように配置されており、このことは、測定ヘッド部Hの図1におけるX方向のサイズのコンパクト化に寄与している。   The slit light generating means 2 generates slit light S that spreads in a fan shape from the irradiation end for irradiating the object to be measured. The slit light generating means 2 includes a laser light source 21 made of, for example, a small laser light source, that is, for example, a small LD (Laser diode) that generates laser light having a visible wavelength (the light emitted from the laser light source 21 is slit light). Including an optical member (not shown) that converts the light into a slit). The optical member is made of, for example, a cylindrical lens, a cylindrical lens, or a slit plate. Further, the slit light generating means 2 is arranged so as to overlap the back side of the light receiving surface of the imaging means 4, which contributes to the downsizing of the size in the X direction in FIG. Yes.

投光光学系3は、スリット光Sを被測定物(被測定物100)に向けて照射させるためのもの(スリット投光光学系31)である。すなわち投光光学系3は、撮像手段4の受光面の背面側に配置されたスリット光発生手段2から発せられたスリット光Sを、撮像手段4の近傍を迂回し、撮像手段4の正面方向に向かわせる迂回光路を提供するものである。スリット投光光学系31は、レーザ光源21から発せられたレーザ光を扇型に広がるスリット光Sとし、このスリット光Sを被測定物に向けて照射させる。これによる投影像は後述の撮像センサ41により被測定物とともに撮影される(撮影画像中にはこのスリット光Sによる投影像が写っている)。図1に示す例では、反射面R1は、レーザ光源21から略水平方向(X方向)に射出されてスリット光を略垂直下方(Z方向)に反射する。そして、反射面R2は、この反射面R1で反射されたスリット光を斜め方向に折り曲げるように反射する。   The light projecting optical system 3 is for irradiating the measured light (measured object 100) with the slit light S (slit light projecting optical system 31). That is, the light projecting optical system 3 bypasses the slit light S emitted from the slit light generating means 2 disposed on the back side of the light receiving surface of the imaging means 4 in the vicinity of the imaging means 4, and the front direction of the imaging means 4. It provides a detour optical path that is directed to The slit light projecting optical system 31 converts the laser light emitted from the laser light source 21 into a slit light S spreading in a fan shape, and irradiates the slit light S toward the object to be measured. The projected image is photographed together with the object to be measured by an imaging sensor 41 described later (the projected image by the slit light S is reflected in the photographed image). In the example shown in FIG. 1, the reflection surface R1 is emitted from the laser light source 21 in a substantially horizontal direction (X direction) and reflects the slit light in a substantially vertical downward direction (Z direction). The reflecting surface R2 reflects the slit light reflected by the reflecting surface R1 so as to be bent in an oblique direction.

また、投光光学系3は、スリット光Sを反射させる反射面を含んでおり、この反射面の少なくとも1つは、被測定物側から見て撮像手段4の受光面の配置位置と同等の位置若しくはそれよりも遠い位置に配置される。ここでは投光光学系3は2つの反射面R1、R2を備え、そのうちの反射面R1が撮像手段4の受光面の配置位置よりも遠い位置に配置される例を示している。   Further, the light projecting optical system 3 includes a reflective surface that reflects the slit light S, and at least one of the reflective surfaces is equivalent to the arrangement position of the light receiving surface of the imaging unit 4 when viewed from the measured object side. It is arranged at a position or a position farther than that. Here, the light projecting optical system 3 includes two reflecting surfaces R1 and R2, and the reflecting surface R1 is disposed at a position farther from the position where the light receiving surface of the imaging unit 4 is disposed.

撮像手段4(撮像ユニット)は、例えばCCD(Charge coupled device)エリアセンサのような2次元撮像センサ(撮像センサ41)を備え(撮像手段4は、撮像センサ41の受光面にスリット光Sを含む被測定物からの反射光を結像させる図略の受光光学系も含む)、被測定物を撮像して画像(撮影画像)を得るものである。撮像手段4の受光面は、被測定物に正対するように配置されている。その結果、図2に示すように、撮像手段4の受光光軸A2は真下(Z方向)に延びている。これに対し、スリット光Sの投光光軸A1は傾きを持って下方向に延びている。すなわち、投光光軸A1は、受光光軸A2に対して所定の交差角で交差している。光切断法では、このような光軸の交差が必須である。なお、この図の例では、投光光軸A1と受光光軸A2との交差点が投光光学系及び受光光学系の焦点面となるように設定されている。因みに図3は、撮像手段4の撮像領域である測定領域(焦点面)を示している。図3に示す例では、測定領域は、撮像手段4の撮像面における1点を頂点とする四角錘の底面である。   The imaging unit 4 (imaging unit) includes a two-dimensional imaging sensor (imaging sensor 41) such as a CCD (Charge coupled device) area sensor (the imaging unit 4 includes slit light S on the light receiving surface of the imaging sensor 41). In addition, a light receiving optical system (not shown) that forms an image of reflected light from the object to be measured is included), and an image (captured image) is obtained by imaging the object to be measured. The light receiving surface of the imaging means 4 is disposed so as to face the object to be measured. As a result, as shown in FIG. 2, the light receiving optical axis A2 of the image pickup means 4 extends right below (Z direction). On the other hand, the light projecting optical axis A1 of the slit light S extends downward with an inclination. That is, the light projecting optical axis A1 intersects the light receiving optical axis A2 at a predetermined crossing angle. In the light cutting method, such crossing of the optical axes is essential. In the example of this figure, the intersection of the light projecting optical axis A1 and the light receiving optical axis A2 is set to be the focal plane of the light projecting optical system and the light receiving optical system. Incidentally, FIG. 3 shows a measurement area (focal plane) which is an imaging area of the imaging means 4. In the example shown in FIG. 3, the measurement region is the bottom surface of a square pyramid whose apex is one point on the imaging surface of the imaging means 4.

制御部6は、CPU(Central processing unit)や各種回路等を含み、スリット光発生手段2の発光動作、撮像手段4の撮像動作などを制御する。この制御部6の詳細を以下、図5において説明する。図5は、携帯型三次元測定装置1の電気的構成を示すブロック図である。携帯型三次元測定装置1は、上述したレーザ光源21、撮像センサ41及び制御部6の他、外部インターフェイス部7を備えている。   The control unit 6 includes a CPU (Central processing unit), various circuits, and the like, and controls the light emission operation of the slit light generation unit 2, the imaging operation of the imaging unit 4, and the like. Details of the control unit 6 will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the portable three-dimensional measuring apparatus 1. The portable three-dimensional measuring apparatus 1 includes an external interface unit 7 in addition to the laser light source 21, the image sensor 41, and the control unit 6 described above.

外部インターフェイス部7は、上記グリップ部G等に設けられたUSB端子等を介して、携帯型三次元測定装置1とパーソナルコンピュータ(PC)等の外部装置8とをデータ通信可能に接続するためのインターフェイスである。なお、外部装置8はモニタ部81等を備えており、外部インターフェイス部7を介して送信されてきた上記撮影画像が表示される構成となっている。ユーザはこのモニタ部81に所謂プレビュー表示される映像(モニタ画像;撮影画像)を見ながら、携帯型三次元測定装置1(測定ヘッド部H)を移動させて被測定物(被測定物100)を撮影することができる。なお、携帯型三次元測定装置1は、例えば本体ハウジング10が備える図略の操作部(例えば図略のスイッチ)或いは外部装置8の操作部による指示入力によって撮影を開始することができるとともに、撮影が開始された後も指示入力によって、例えばプレビューモードに切り替えて上述のようにプレビュー表示させることができる。   The external interface unit 7 is used to connect the portable three-dimensional measuring device 1 and an external device 8 such as a personal computer (PC) so as to allow data communication via a USB terminal or the like provided in the grip unit G or the like. Interface. The external device 8 includes a monitor unit 81 and the like, and is configured to display the captured image transmitted via the external interface unit 7. The user moves the portable three-dimensional measuring apparatus 1 (measuring head unit H) while viewing the so-called preview-displayed video (monitor image; photographed image) on the monitor unit 81 (measurement object 100). Can be taken. Note that the portable three-dimensional measuring apparatus 1 can start imaging by an instruction input from an operation unit (not illustrated) provided in the main body housing 10 or an operation unit of the external device 8, for example. Even after the operation is started, it is possible to display the preview as described above by switching to the preview mode, for example, by inputting an instruction.

制御部6は、発光制御部61、タイミングジェネレータ(TG)62、ADコンバータ63、デジタル演算処理部64、画像バッファ用フレームメモリ65、画像演算用フレームメモリ66、投影像輝度演算部67及びCPU68を含んで構成されている。発光制御部61は、レーザ光源21の発光動作を制御するものであって、LDをレーザ発振させるLD駆動回路を含む。   The control unit 6 includes a light emission control unit 61, a timing generator (TG) 62, an AD converter 63, a digital calculation processing unit 64, an image buffer frame memory 65, an image calculation frame memory 66, a projection image luminance calculation unit 67, and a CPU 68. It is configured to include. The light emission control unit 61 controls the light emission operation of the laser light source 21, and includes an LD drive circuit that causes the LD to perform laser oscillation.

TG62は、CPU68から与えられる基準クロックに基づいて所定のタイミングパルス(垂直転送パルス、水平転送パルス、電荷掃き出しパルス等)を生成して撮像センサ41に出力し、撮像センサ41の撮像動作を制御する、また、所定のタイミングパルスをADコンバータ63に出力することにより、ADコンバータ63におけるアナログ/デジタル変換動作を制御するものである。ADコンバータ63は、撮像センサ41から出力されるアナログのR,G,Bの画像信号を、TG62から出力されるタイミングパルスに基づいて、複数のビット例えば12ビットからなるデジタルの画像信号に変換する。なお、ADコンバータ63には、CDS(相関二重サンプリング)回路、AGC(オートゲインコントロール)回路及びクランプ回路等が備えられている。   The TG 62 generates a predetermined timing pulse (vertical transfer pulse, horizontal transfer pulse, charge sweep pulse, etc.) based on the reference clock supplied from the CPU 68 and outputs it to the imaging sensor 41 to control the imaging operation of the imaging sensor 41. Further, the analog / digital conversion operation in the AD converter 63 is controlled by outputting a predetermined timing pulse to the AD converter 63. The AD converter 63 converts the analog R, G, B image signal output from the image sensor 41 into a digital image signal composed of a plurality of bits, for example, 12 bits, based on the timing pulse output from the TG 62. . The AD converter 63 includes a CDS (correlated double sampling) circuit, an AGC (auto gain control) circuit, a clamp circuit, and the like.

デジタル演算処理部64は、FPGA(Field Programmable Gate Array)等からなり、ADコンバータ63から出力される画像データ(画素データ)に所定の信号処理を行って画像ファイルを作成するもので、黒レベル補正回路、ホワイトバランス制御回路、ガンマ補正回路等を備えて構成されている。投影像輝度演算部67は、撮像センサ41によって撮像した投影像の情報に基づいて、該投影像の輝度に関する演算(投影像輝度演算と表現する)を行うものである。この投影像輝度演算は、後述する輝度差最大化処理の一環として行う処理である。詳細は後述する。   The digital arithmetic processing unit 64 is composed of an FPGA (Field Programmable Gate Array) or the like, and performs predetermined signal processing on image data (pixel data) output from the AD converter 63 to create an image file. The circuit includes a circuit, a white balance control circuit, a gamma correction circuit, and the like. The projection image luminance calculation unit 67 performs calculation related to the luminance of the projection image (expressed as projection image luminance calculation) based on the information of the projection image captured by the imaging sensor 41. This projection image luminance calculation is processing performed as part of luminance difference maximization processing described later. Details will be described later.

画像用バッファ用フレームメモリ65は、RAM(Random Access Memory)等からなり、撮像センサ41により撮像された画像(フレーム画像)データが格納される。デジタル演算処理部64へ取り込まれた画像データは、撮像センサ41の読み出しに同期してこの画像用バッファ用フレームメモリ65に書き込まれる。画像演算用フレームメモリ66は、RAM等からなり、投影像輝度演算部67による上記コントラスト演算(或いはデジタル演算処理部64による演算処理)時に、画像用バッファ用フレームメモリ65から取り出された演算処理対象となる画像(演算用フレーム画像)が格納される。   The image buffer frame memory 65 includes a RAM (Random Access Memory) or the like, and stores image (frame image) data captured by the image sensor 41. The image data taken into the digital arithmetic processing unit 64 is written into the image buffer frame memory 65 in synchronization with the reading of the image sensor 41. The image calculation frame memory 66 is composed of a RAM or the like, and is a calculation processing target taken out from the image buffer frame memory 65 at the time of the contrast calculation by the projection image luminance calculation unit 67 (or calculation processing by the digital calculation processing unit 64). (Image for calculation) is stored.

CPU68は、上記操作部等から与えられる操作信号に従い、発光制御部61、TG62、デジタル演算処理部64及び投影像輝度演算部67等の各機能部の動作を制御する所謂中央演算処理装置である。特に本実施形態では、CPU68は、後述するように投影像輝度演算部67と共に輝度差最大化処理に関する処理を行う。なお、CPU68は、得られた投影像の情報から、例えば上記被測定物100に示すような被測定物の三次元形状を求めるための演算処理を行う機能も備えている。   The CPU 68 is a so-called central processing unit that controls the operation of each functional unit such as the light emission control unit 61, the TG 62, the digital calculation processing unit 64, and the projection image luminance calculation unit 67 in accordance with an operation signal given from the operation unit or the like. . In particular, in the present embodiment, the CPU 68 performs processing related to the luminance difference maximization processing together with the projection image luminance calculation unit 67 as described later. The CPU 68 also has a function of performing arithmetic processing for obtaining a three-dimensional shape of the measurement object as shown in the measurement object 100, for example, from the obtained projection image information.

図6は、投影像輝度演算部67の輝度差最大化処理に関するブロック構成図である。投影像輝度演算部67は、最大輝度検出部671、位置設定部672、ニジミ輝度検出部673、輝度差判別部674及び測定対象情報記憶部675を備えている。最大輝度検出部671は、レーザ光源21(スリット投光光学系31)によりスリット光Sを被測定物(例えば透光性部材などの被測定物)に投光したときの投影像を撮像センサ41で撮像して得た撮影画像について、この撮影画像における投影像の最大輝度及び最大輝度位置を検出するものである。ここで図7は、この投影像の例えば図20(b)に示す矢印A方向すなわち被測定物表面に対するスリット光の入射面方向(投光方向)における輝度分布201(輝度特性;輝度プロファイル)の一例を示している。ただし、点線で示す輝度分布204は投光投影像での輝度分布を示している。最大輝度検出部671は、この輝度分布201における最大の輝度値と、この最大輝度値となる位置すなわち符号202で示す位置(最大輝度位置202)を検出する。   FIG. 6 is a block diagram of the brightness difference maximization processing of the projected image brightness calculation unit 67. The projected image luminance calculation unit 67 includes a maximum luminance detection unit 671, a position setting unit 672, a blurring luminance detection unit 673, a luminance difference determination unit 674, and a measurement target information storage unit 675. The maximum luminance detecting unit 671 projects a projected image when the slit light S is projected onto an object to be measured (for example, an object to be measured such as a translucent member) by the laser light source 21 (slit light projecting optical system 31). The maximum brightness and the maximum brightness position of the projected image in the captured image are detected from the captured image obtained by imaging in (1). Here, FIG. 7 shows the luminance distribution 201 (luminance characteristics; luminance profile) in the direction of the arrow A shown in FIG. 20B, that is, the incident surface direction (projection direction) of the slit light with respect to the surface of the object to be measured. An example is shown. However, the luminance distribution 204 indicated by a dotted line indicates the luminance distribution in the projected projection image. The maximum luminance detecting unit 671 detects the maximum luminance value in the luminance distribution 201 and the position where the maximum luminance value is obtained, that is, the position indicated by reference numeral 202 (maximum luminance position 202).

位置設定部672は、投影像における上記最大輝度位置202から所定距離Xだけ離間した例えば符号203で示す位置(離間位置;後述のニジミ輝度位置203)を設定するものである。この離間位置では、上述したように、被測定物の表面状態或いは内部錯乱光の影響によって本来の投影像901の周辺部にニジミが生じているが、位置設定部672は、最大輝度位置に対するこのニジミが生じている位置を設定する。なお、このニジミが生じている位置の輝度を「ニジミ輝度」と表現するとともに、このニジミ輝度の位置を「ニジミ輝度位置」或いは「ジミ輝度検出位置」と表現する。また、上記“本来の投影像”のことを、投光つまりスリット光そのものによるニジミが生じていない状態の投影像という意味で“投光投影像”と表現し、一方、ニジミが生じているときの、この投光投影像も含む全体の投影像(投光投影像にニジミが重畳した投影像)のことを“ニジミ像”と表現してこれらを区別する。   The position setting unit 672 sets, for example, a position indicated by reference numeral 203 (separated position; a blur brightness position 203 described later) that is separated from the maximum brightness position 202 in the projection image by a predetermined distance X. At this separated position, as described above, blurring occurs in the peripheral portion of the original projected image 901 due to the influence of the surface state of the object to be measured or internal scattered light, but the position setting unit 672 Set the position where the blur is occurring. The brightness at the position where the blur is generated is expressed as “bright brightness”, and the position of the brightness is expressed as “bright brightness position” or “bright brightness detection position”. In addition, the “original projected image” is expressed as a “projected projected image” in the meaning of a projected image in which no blurring due to light projection, that is, the slit light itself occurs, and on the other hand, when blurring occurs The entire projected image including this projected projection image (projected image in which a blur is superimposed on the projected projection image) is expressed as a “blurred image” to distinguish them.

ニジミ輝度検出部673は、位置設定部672により設定されたニジミ輝度位置における輝度つまり上記ニジミ輝度を検出するものである。輝度差判別部674は、最大輝度検出部671により検出された最大輝度(最大輝度値)とニジミ輝度(ニジミ輝度値)との輝度差(図7に示す輝度差D)を算出するとともに、この輝度差が最大であるか否かを判別するものである。輝度差判別部674は、後述するようにレーザ光源21の出力を変更する度に輝度差を算出し、例えば、前回算出した第1の輝度差と今回算出した第2の輝度差とを比較して、第2の輝度差から第1の輝度差を減算したときの輝度差間の差(プラスの差)の変化量が最小となるときの輝度差を、当該最大輝度差であると判別する。   The blur brightness detection unit 673 detects the brightness at the blur brightness position set by the position setting unit 672, that is, the blur brightness. The luminance difference determination unit 674 calculates the luminance difference (luminance difference D shown in FIG. 7) between the maximum luminance (maximum luminance value) detected by the maximum luminance detection unit 671 and the bleed luminance (brightness luminance value). It is determined whether or not the luminance difference is the maximum. The luminance difference determination unit 674 calculates the luminance difference every time the output of the laser light source 21 is changed as will be described later. For example, the first luminance difference calculated last time is compared with the second luminance difference calculated this time. Thus, the luminance difference when the change amount of the difference (positive difference) between the luminance differences when the first luminance difference is subtracted from the second luminance difference is determined to be the maximum luminance difference. .

測定対象情報記憶部675は、各種測定対象(被測定物)に対応して設定される各種離間位置(各種ニジミ輝度位置)の情報(これを設定位置情報という)を記憶するものである。測定対象には様々なものがあるが、例えば被測定物の半透明の度合いすなわち光線透過率の違いによって、ニジミ輝度と定義する位置(上記ニジミ輝度を設定する位置)も異なるものとなる。例えば図8に示すように、同じ輝度レベル221の位置をニジミ輝度位置に設定しようとすると、測定対象Aと測定対象Bとでは、それぞれニジミ輝度位置の最大輝度位置からの離間距離がX1、X2というように互いに異なる。設定位置情報は、この測定対象毎に異なるニジミ輝度位置(最大輝度位置からの離間距離)を予め定めたものである。ただし、必ずしも測定対象の違いに応じて異なるニジミ輝度位置を設定せずともよく、この場合、測定対象情報記憶部67には、測定対象の違いに依らない同じニジミ輝度位置となる設定位置情報が記憶されていてもよい。   The measurement target information storage unit 675 stores information on various separation positions (various bleed luminance positions) set corresponding to various measurement targets (objects to be measured) (this is referred to as setting position information). There are various measurement objects. For example, depending on the degree of semi-transparency of the object to be measured, that is, the difference in light transmittance, the position defined as the blur brightness (the position where the blur brightness is set) also varies. For example, as shown in FIG. 8, if the position of the same luminance level 221 is to be set as the blurring luminance position, the measurement target A and the measurement target B have distances X1 and X2 from the maximum luminance position of the blurring luminance position, respectively. They are different from each other. The set position information is obtained by preliminarily determining a blurring brightness position (a distance from the maximum brightness position) that is different for each measurement target. However, it is not always necessary to set a different brightness position depending on the difference in the measurement target. In this case, the measurement target information storage unit 67 has set position information that becomes the same brightness brightness position regardless of the difference in the measurement target. It may be stored.

ところで、図9に示すように、実際には、被測定物に対してスリット光Sは斜め方向から(所定の入射角で)入射するため、或いは入射方向(投光角度)が被測定物表面に対して垂直ではないため、上記図20(b)の場合と比べてニジミが非対称なものとなっている。符号303は被測定物に対するスリット光Sの潜り込みを、符号304は当該潜り込んだスリット光Sの内部錯乱の様子を示している。すなわち、投光投影像301(上記本来の投影像901に相当)に対して、符号302で示す側つまりスリット光Sの入射側と反対方向の位置のニジミ度合いが大きくなっており、ニジミに対称性が無い。この場合、上記図7で説明した輝度分布201(輝度分布204)は、実際には図10に示すように、上記図9の符号302で示す側のニジミが大きな輝度分布311となっている。本実施形態は、正確な計測を妨げることになるこのニジミを抑制したいことからも、ニジミ度合いがより大きい側にニジミ輝度位置を設定する。したがって、位置設定部672は、投影像における最大輝度位置312からスリット光S(光線)の入射側と反対方向へ所定距離Xだけ離間した位置をニジミ輝度位置313として設定(定義)する。この場合、上記設定位置情報は、最大輝度位置から当該光線の入射側と反対方向へ離間した位置をニジミ輝度位置とする情報となる。なお、本発明は、当該スリット光が斜め方向から入射される場合に限らず、上記垂直方向から入射される場合も含むものとする。   Incidentally, as shown in FIG. 9, the slit light S actually enters the object to be measured from an oblique direction (at a predetermined incident angle), or the incident direction (light projection angle) is the surface of the object to be measured. However, the blurring is asymmetric as compared with the case of FIG. Reference numeral 303 denotes the penetration of the slit light S into the object to be measured, and reference numeral 304 denotes the internal confusion of the slit light S that has entered. That is, the degree of blurring of the projected image 301 (corresponding to the original projected image 901) on the side indicated by the reference numeral 302, that is, the direction opposite to the incident side of the slit light S is large, and is symmetrical to the blurring. There is no sex. In this case, the luminance distribution 201 (luminance distribution 204) described with reference to FIG. 7 is actually a luminance distribution 311 having a large blurring on the side indicated by reference numeral 302 in FIG. 9 as shown in FIG. In the present embodiment, since it is desired to suppress this blurring that would prevent accurate measurement, the blur brightness position is set on the side where the blurring degree is larger. Therefore, the position setting unit 672 sets (defines) a position that is separated from the maximum luminance position 312 in the projection image by a predetermined distance X in the direction opposite to the slit light S (light ray) incident side as the blurring luminance position 313. In this case, the set position information is information in which a position away from the maximum luminance position in the direction opposite to the incident side of the light beam is a blurring luminance position. Note that the present invention includes not only the case where the slit light is incident from an oblique direction but also the case where the slit light is incident from the vertical direction.

制御部6は、このような構成を備えて、輝度差最大化処理を行う。すなわち、制御部6は、撮像センサ41による撮影画像(投影像)から得られる輝度情報に基づいて、最大輝度位置の最大輝度とニジミ輝度位置のニジミ輝度との輝度差が最大となるように、レーザ光源21の光線出力(発光出力)すなわち被測定物に対する投光量を謂わば自動的に変更(調整)する。具体的には、CPU68は、投影像輝度演算部67(輝度差判別部674)による当該輝度差の判別結果情報を受けて、投光量を調整するべく発光制御部61にレーザ光源21の駆動を制御させる。CPU68は、輝度差が最大となったことを示す判別結果を受けると、発光制御部61にレーザ光源21による光線出力を変化させることを停止させ、投光量を確定する。   The control unit 6 has such a configuration and performs a luminance difference maximization process. That is, based on the luminance information obtained from the image (projected image) captured by the image sensor 41, the control unit 6 maximizes the luminance difference between the maximum luminance at the maximum luminance position and the luminance at the bleeding position. The light output (light emission output) of the laser light source 21, that is, the amount of light emitted to the object to be measured is automatically changed (adjusted). Specifically, the CPU 68 receives the determination result information of the luminance difference by the projection image luminance calculation unit 67 (luminance difference determination unit 674), and drives the light source control unit 61 to drive the laser light source 21 to adjust the light projection amount. Let me control. When the CPU 68 receives the determination result indicating that the luminance difference is maximized, the CPU 68 stops the light emission control unit 61 from changing the light output from the laser light source 21 and determines the light projection amount.

このことは、図11に示すように、投光手段によって測定対象に投光するとともに、この投光による投影像を受光手段で受光し、輝度差の情報を投光量可変手段にフィードバックして、当該輝度差が最大となるまで投光手段を調整することであると言える。換言すれば、受光手段により投影像の輝度差をモニタしながら、輝度差が最大となる投光量が得られるような投光手段の制御値を見付けることである。なお、輝度差が最大となったときに受光手段により得られた撮影画像を、ニジミが抑えられた所望の撮影画像として扱えばよい。このような輝度差最大化処理により、例えば上記図7における輝度分布201が例えば図12に示す輝度分布231と変化し、これにより、同じ離間距離X(ニジミ輝度位置203)のときの輝度差が、当初の輝度差Dから最大の輝度差Dmaxとなる。上記ニジミが非対称な図10の場合も同様に、離間距離Xのときの輝度差Dが最大となる輝度分布となるようにレーザ光源21の光線出力つまり投光量が自動的に調整される。   This means that, as shown in FIG. 11, the light projecting means projects light onto the measurement object, the light projection means receives the projected image, and the brightness difference information is fed back to the light projecting light amount varying means. It can be said that the projecting means is adjusted until the brightness difference becomes the maximum. In other words, while monitoring the brightness difference of the projected image by the light receiving means, finding the control value of the light projecting means that can obtain the light projection amount that maximizes the brightness difference. Note that the captured image obtained by the light receiving unit when the luminance difference becomes the maximum may be handled as a desired captured image in which blurring is suppressed. By such luminance difference maximization processing, for example, the luminance distribution 201 in FIG. 7 is changed to, for example, the luminance distribution 231 shown in FIG. 12, so that the luminance difference at the same separation distance X (brightness luminance position 203) is obtained. From the initial luminance difference D, the maximum luminance difference Dmax is obtained. Similarly, in the case of FIG. 10 in which the blur is asymmetrical, the light beam output, that is, the light projection amount of the laser light source 21 is automatically adjusted so as to obtain a luminance distribution in which the luminance difference D at the separation distance X is maximized.

なお、実際における上記レーザ光源21による投光量の調整は、このレーザ光源21の発光デバイスつまりLDの出力(発光強度)を直接変化させてもよい、具体的には電圧制御、或いはPWM(Pulse Width Modulation)制御によってLDの出力を変化させて行ってもよい。また、例えば光量減光部材を用いて光量を変化させてもよい。すなわち、例えば図13(a)に示すように、光の透過率が異なる各種フィルタを備えたNDフィルタ(減光フィルタ)を用い、このNDフィルタを例えば発光制御部61により回転駆動させて、レーザ光源21からの射出光を透過させる各種フィルタを切り替えることで実現してもよいし、また、例えば図13(b)に示すように、偏光板を用いて実現、具体的には例えば少なくとも一方を回転させることで偏光度合いを調整する一対の直線偏光板を用いて実現してもよい。勿論これらを併用してもよい。要は、投光量を変化させることが可能な構成であればよい。   The adjustment of the amount of light emitted by the laser light source 21 in actuality may directly change the light emitting device of the laser light source 21, that is, the output (light emission intensity) of the LD, specifically voltage control or PWM (Pulse Width). Modulation) may be performed by changing the output of the LD. For example, the light amount may be changed using a light amount reducing member. That is, for example, as shown in FIG. 13A, an ND filter (a neutral density filter) having various filters having different light transmittances is used, and the ND filter is driven to rotate by, for example, the light emission control unit 61, so that the laser It may be realized by switching various filters that transmit the light emitted from the light source 21. Also, for example, as shown in FIG. 13B, it is realized by using a polarizing plate, specifically, for example, at least one of them. You may implement | achieve using a pair of linearly-polarizing plate which adjusts a polarization degree by rotating. Of course, these may be used in combination. In short, any configuration that can change the amount of emitted light is acceptable.

図14は、第1の実施形態における携帯型三次元測定装置1による測定動作の一例を示すフローチャートである。先ず、レーザ光源21によりスリット光を被測定物に投影し(ステップS1)、この投影像が投影された被測定物を撮像センサ41により撮影する(ステップS2)。当該撮影により得られた投影像における最大輝度及び最大輝度位置を最大輝度検出部671によって検出し(ステップS3)、この最大輝度位置から所定距離Xだけ離間したニジミ輝度位置を位置設定部672によって設定する(ステップS4)。そして、ニジミ輝度検出部673によってニジミ輝度位置のニジミ輝度を検出し、輝度差判別部674によって、最大輝度とニジミ輝度との輝度差を算出(ステップS5)してこの輝度差が最大であるか否かの判別を行いながら(ステップS7のNO)、この判別情報に基づいてCPU68(発光制御部61)によってレーザ光源21の出力を変化させて投光量を調整する(ステップS6)。輝度差が最大であると判別されると(ステップS7のYES)、CPU68はレーザ光源21の出力を変化させることを停止して、このときのレーザ光源21の出力つまり投光量で確定する(ステップS8)。そして、この確定したレーザ光源21の出力で投光した(ステップS9)ときの投影像を撮像センサ41で撮影する(ステップS10)。これにより最大輝度とニジミ輝度との輝度差が最大である撮影画像、すなわちニジミが抑えられた撮影画像(投影像)が得られる。この結果、計測精度を高めることができる。   FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a measurement operation performed by the portable three-dimensional measurement apparatus 1 according to the first embodiment. First, slit light is projected onto the object to be measured by the laser light source 21 (step S1), and the object to be measured on which the projection image is projected is photographed by the image sensor 41 (step S2). The maximum luminance and the maximum luminance position in the projected image obtained by the photographing are detected by the maximum luminance detecting unit 671 (step S3), and the position setting unit 672 sets a blurring luminance position separated by a predetermined distance X from the maximum luminance position. (Step S4). Then, the brightness luminance detection unit 673 detects the brightness brightness at the brightness level, and the brightness difference determination unit 674 calculates the brightness difference between the maximum brightness and the brightness brightness (step S5). While determining whether or not (NO in step S7), based on this determination information, the CPU 68 (light emission control unit 61) changes the output of the laser light source 21 to adjust the light projection amount (step S6). If it is determined that the luminance difference is the maximum (YES in step S7), the CPU 68 stops changing the output of the laser light source 21 and determines the output of the laser light source 21 at this time, that is, the light projection amount (step). S8). Then, the projected image when the light is projected with the determined output of the laser light source 21 (step S9) is taken by the image sensor 41 (step S10). As a result, a photographed image in which the brightness difference between the maximum brightness and the blurring brightness is the maximum, that is, a photographed image (projected image) in which the blurring is suppressed is obtained. As a result, measurement accuracy can be increased.

(実施形態2)
図15は、第2の実施形態に係る携帯型三次元測定装置1aにおける投影像輝度演算部67aの上記輝度差最大化処理に関するブロック構成図である。投影像輝度演算部67aは、最大輝度検出部671a、輝度判別部676、位置設定部672a、ニジミ輝度検出部673a、閾値演算部677、閾値記憶部678及び測定対象情報記憶部675aを備えている。最大輝度検出部671aは、最大輝度検出部671と同様、撮像センサ41の撮像により得られた投影像の最大輝度及び最大輝度位置を検出するものである。この場合も図16(a)に示すように、輝度分布401を有する投影像において、最大輝度とこの最大輝度位置402が検出される。
(Embodiment 2)
FIG. 15 is a block configuration diagram relating to the luminance difference maximization processing of the projection image luminance calculation unit 67a in the portable three-dimensional measuring apparatus 1a according to the second embodiment. The projected image luminance calculation unit 67a includes a maximum luminance detection unit 671a, a luminance determination unit 676, a position setting unit 672a, a blurring luminance detection unit 673a, a threshold calculation unit 677, a threshold storage unit 678, and a measurement target information storage unit 675a. . Similar to the maximum brightness detection unit 671, the maximum brightness detection unit 671a detects the maximum brightness and the maximum brightness position of the projection image obtained by the imaging of the imaging sensor 41. Also in this case, as shown in FIG. 16A, the maximum luminance and the maximum luminance position 402 are detected in the projection image having the luminance distribution 401.

輝度判別部676は、投影像における最大輝度値が撮像センサ41の感度の最大値を超えないか否かを判別するものである。ここで、撮像センサ41の“感度”とは、測定対象(被写体)を撮像したときの輝度を入力値としたときの出力値の大きさ、すなわち入力に対する出力度合いを示し、“感度の最大値”とは、撮像センサ41の出力が飽和するレベル(撮像センサ41の出力レベルの最大値)を示している。本実施形態では、輝度判別部676はこの感度の最大値の情報を記憶しており、撮像センサ41からの出力値すなわち撮影画像(投影像)の各画素の輝度値とこの感度最大値とを比較することで当該判別を行う構成としている。   The brightness determination unit 676 determines whether or not the maximum brightness value in the projected image exceeds the maximum sensitivity of the image sensor 41. Here, the “sensitivity” of the image sensor 41 indicates the magnitude of the output value when the luminance when the measurement target (subject) is imaged is used as the input value, that is, the output level with respect to the input. "" Indicates a level at which the output of the image sensor 41 is saturated (the maximum value of the output level of the image sensor 41). In the present embodiment, the luminance determination unit 676 stores information on the maximum value of the sensitivity, and outputs the output value from the image sensor 41, that is, the luminance value of each pixel of the captured image (projected image) and the maximum sensitivity value. The determination is made by comparison.

位置設定部672aは、上記位置設定部67と同様、図16(a)に示すように、投影像における最大輝度位置402からスリット光S(光線)の入射側と反対方向へ所定距離Xだけ離間した位置をニジミ輝度位置403として設定(定義)するものである。ニジミ輝度検出部673aは、位置設定部672aにより設定されたニジミ輝度位置におけるニジミ輝度を検出するものである。   Similarly to the position setting unit 67, the position setting unit 672a is separated from the maximum luminance position 402 in the projection image by a predetermined distance X in the direction opposite to the incident side of the slit light S (light beam), as shown in FIG. The determined position is set (defined) as the blur brightness position 403. The blur brightness detection unit 673a detects the blur brightness at the blur brightness position set by the position setting unit 672a.

閾値演算部677は、閾値を用いた演算、具体的には、所定の閾値を設定し、投影像におけるこの閾値以下の輝度を有する画素データをカットする足切り演算を行うものである。閾値演算部677は、この足切り演算において、先ずニジミ輝度位置403のニジミ輝度に応じた当該閾値を設定する。この閾値は、ニジミ輝度位置403のニジミ輝度よりも大きくて且つ最大輝度値未満の値として設定される。   The threshold value calculation unit 677 performs calculation using a threshold value, specifically, a predetermined threshold value, and performs a cut-off calculation for cutting pixel data having a luminance equal to or lower than the threshold value in the projection image. In this cut-off calculation, the threshold calculation unit 677 first sets the threshold corresponding to the blur brightness at the blur brightness position 403. This threshold value is set as a value that is greater than the blur brightness at the blur brightness position 403 and less than the maximum brightness value.

これを図16(a)で説明すると、先ず閾値演算部677は、例えば符号404で示す輝度レベルを閾値(閾値ライン、閾値レベル)として設定し、この閾値以下の輝度の画素データを切り捨てる(閾値以下の低輝度部をカットすることから「低輝度カット」とも表現する)。具体的には、投影像における符号405で示す閾値以下の輝度値(各画素値)を、この輝度値よりも低レベルの所定の輝度値(ここでは符号406で示すゼロの値)に置き換える処理を行う。なお、この閾値は、図16(b)に示すように、符号407で示すニジミ輝度位置403のニジミ輝度と同じ輝度レベルに設定されてもよい(ニジミ輝度自体を閾値としてもよい)。この場合も同様に、閾値以下の輝度値が符号408で示すゼロの値に置き換えられることで、上記低輝度カット(足切り)が行われる。いずれにしても、閾値は、ニジミ輝度(ニジミ輝度輝度レベル)に応じて、すなわちニジミ輝度から最大輝度まで間の値、或いはこのニジミ輝度自体の値となるように設定される。ニジミ輝度に応じて閾値が変化するともいえる。   This will be described with reference to FIG. 16A. First, the threshold value calculation unit 677 sets, for example, the luminance level indicated by reference numeral 404 as a threshold value (threshold line, threshold level), and truncates pixel data having a luminance equal to or lower than this threshold value (threshold value). Since the following low-intensity part is cut, it is also expressed as “low-intensity cut”). Specifically, a process of replacing the luminance value (each pixel value) equal to or lower than the threshold value indicated by reference numeral 405 in the projected image with a predetermined luminance value (here, zero value indicated by reference numeral 406) lower than the luminance value. I do. As shown in FIG. 16B, this threshold value may be set to the same brightness level as the blur brightness at the blur brightness position 403 indicated by reference numeral 407 (the blur brightness itself may be used as the threshold). In this case as well, the low luminance cut (foot cut) is performed by replacing the luminance value equal to or lower than the threshold with the zero value indicated by reference numeral 408. In any case, the threshold value is set in accordance with the blur brightness (bright brightness brightness level), that is, a value between the blur brightness and the maximum brightness, or a value of the blur brightness itself. It can be said that the threshold value changes according to the brightness.

閾値記憶部678は、閾値演算部677で用いる閾値(低輝度カット閾値)の情報を記憶するものである。この閾値情報は、各種ニジミ輝度値に対応するものとして予め定めた複数種類の閾値の情報(例えばニジミ輝度と閾値との関係を記述したルックアップテーブル)であってよい。   The threshold storage unit 678 stores information on the threshold (low luminance cut threshold) used in the threshold calculation unit 677. This threshold value information may be information on a plurality of types of threshold values that are predetermined as corresponding to various blurring brightness values (for example, a look-up table that describes the relationship between the blurring brightness and the threshold value).

測定対象情報記憶部675aは、測定対象情報記憶部675と同様、種々の測定対象に対応して設定される各種離間位置(各種ニジミ輝度位置)の情報(設定位置情報)を記憶するものである。本実施形態の場合も、測定対象に応じてニジミ輝度位置を変更するようにしてもよい。   Similar to the measurement target information storage unit 675, the measurement target information storage unit 675a stores information (set position information) of various separation positions (various blemishes luminance positions) set corresponding to various measurement targets. . Also in the present embodiment, the blur brightness position may be changed according to the measurement target.

携帯型三次元測定装置1aの制御部6aは、このような構成を備えて、輝度差最大化処理を行う。すなわち、制御部6aは、撮像センサ41による撮影画像(投影像)から得られる輝度情報に基づいて、最大輝度位置の最大輝度が、撮像センサ41の感度最大値を超えない範囲で最も高くなるように、レーザ光源21の光線出力すなわち被測定物に対する投光量を謂わば自動的に変更(調整)する。具体的には、制御部6aのCPU68は、投影像輝度演算部67a(輝度判別部676)による当該判別結果情報を受けて、投光量を調整するべく発光制御部61にレーザ光源21の駆動を制御させる。CPU68は、最大輝度位置の最大輝度値が感度最大値を超えない範囲で最大の値となったことを示す判別結果を受けると、発光制御部61にレーザ光源21による光線出力を変化させることを停止させ、投光量を確定する。   The control unit 6a of the portable three-dimensional measuring apparatus 1a has such a configuration and performs a luminance difference maximization process. That is, the control unit 6a is configured so that the maximum luminance at the maximum luminance position is the highest within a range not exceeding the sensitivity maximum value of the imaging sensor 41 based on luminance information obtained from a captured image (projected image) by the imaging sensor 41. In addition, the light output of the laser light source 21, that is, the amount of light emitted to the object to be measured is automatically changed (adjusted). Specifically, the CPU 68 of the control unit 6a receives the determination result information from the projection image luminance calculation unit 67a (luminance determination unit 676) and drives the light source control unit 61 to drive the laser light source 21 in order to adjust the light projection amount. Let me control. When the CPU 68 receives the determination result indicating that the maximum luminance value at the maximum luminance position is the maximum value within the range not exceeding the sensitivity maximum value, the CPU 68 causes the light emission control unit 61 to change the light output from the laser light source 21. Stop and confirm the light intensity.

一方、制御部6aは、位置設定部672aによりニジミ輝度位置を設定してニジミ輝度検出部673aによりこの位置のニジミ輝度を検出する。そして、閾値演算部677によって、ニジミ輝度位置のニジミ輝度に応じて閾値を設定するとともに、投影像の各画素値とこの閾値とを比較して閾値以下となる画素値をゼロの値に置き換えることで足切り(低輝度カット)を行う。これにより、例えば図16(a)、図16(b)に示すように、同じ離間距離X(ニジミ輝度位置403)における最大輝度とニジミ輝度との輝度差が、当初の輝度差Dから輝度差D1に広がることになる。なお、図中の符号403’で示す点は、最大輝度位置402から同じ距離Xだけ離間した位置ではあるが、足切り処理を行ったことにより、この位置の輝度がゼロとなったことを示すものである。このように、第2の実施形態の輝度差最大化処理では、初めに最大輝度値を撮像センサ41の感度範囲で可能な限り大きな値にしておき、その状態で、閾値以下を足切りすることで、ニジミ成分がスリット像検出に与える影響を低減することができる。すなわち、ノイズ成分であるニジミをカットすることで、スリット像の輪郭を鮮明に捉えることができ、輝度重心位置を正確に求めることができる。   On the other hand, the control unit 6a sets the blur brightness position by the position setting unit 672a, and detects the blur brightness at this position by the blur brightness detection unit 673a. Then, the threshold value calculation unit 677 sets a threshold value according to the blur brightness at the blur brightness position, compares each pixel value of the projected image with this threshold value, and replaces the pixel value equal to or lower than the threshold value with a zero value. Perform foot cut (low brightness cut) with. As a result, for example, as shown in FIGS. 16A and 16B, the luminance difference between the maximum luminance and the bleed luminance at the same separation distance X (brightness luminance position 403) is changed from the initial luminance difference D to the luminance difference. It will spread to D1. Note that the point indicated by reference numeral 403 ′ in the drawing is a position separated by the same distance X from the maximum luminance position 402, but indicates that the luminance at this position has become zero by performing the cut-off process. Is. As described above, in the luminance difference maximization processing of the second embodiment, first, the maximum luminance value is set as large as possible within the sensitivity range of the image sensor 41, and in that state, the threshold value or less is cut off. Thus, the influence of the blur component on the slit image detection can be reduced. In other words, by cutting out the blur that is a noise component, the contour of the slit image can be clearly captured, and the luminance gravity center position can be accurately obtained.

ところで、本実施形態の場合も、上記図9、図10で説明したように、実際には、被測定物に対してスリット光Sは所定の入射角で入射するためニジミが非対称なものとなり、その輝度分布も輝度分布501で示すようになっている。この場合も、位置設定部672aは、投影像におけるニジミ度合いがより大きな側の位置、つまり最大輝度位置502からスリット光S(光線)の入射側と反対方向へ所定距離Xだけ離間した位置をニジミ輝度位置503として設定する。撮像センサ41の感度最大値を超えない範囲で最大輝度値が最大となるようにし、また、ニジミ輝度位置503のニジミ輝度に応じて閾値を設定して(図17ではニジミ輝度位置503の輝度レベルを閾値504としている)、この閾値以下の画素データを足切りする動作は、ニジミが対称である場合と同じである。   By the way, also in the case of this embodiment, as described with reference to FIGS. 9 and 10 above, the slit light S is actually incident on the object to be measured at a predetermined incident angle. The luminance distribution is also indicated by a luminance distribution 501. Also in this case, the position setting unit 672a causes the position where the degree of blurring in the projected image is larger, that is, the position separated from the maximum luminance position 502 by a predetermined distance X in the direction opposite to the slit light S (light ray) incident side. The brightness position 503 is set. The maximum luminance value is maximized within a range that does not exceed the sensitivity maximum value of the image sensor 41, and a threshold is set according to the blurring luminance at the blurring luminance position 503 (in FIG. 17, the luminance level at the blurring luminance position 503). The threshold value 504) is used to cut off pixel data below this threshold value in the same way as when the blurring is symmetric.

なお、このようにニジミが非対称なものとなる場合、図17に示すように、輝度分布における重心(輝度重心)位置が、ニジミの無い本来の投影像(投光投影像)の場合の理想の位置(例えば符号511で示す矢印位置)とズレを生じる(例えば符号512で示す矢印位置までズレる)。例えば輝度重心演算法を用いて投影像を整形する場合においても、当該演算によって重心位置がズレてしまう。しかしながら、本実施形態のように足切り演算によって低輝度側をカットすることにより、輝度重心が受けるニジミの影響が軽減し、本来の投影像の輝度重心位置(例えば符号513で示す矢印位置)に近づく。   When the bleed is asymmetric as described above, as shown in FIG. 17, the center of gravity (luminance centroid) position in the luminance distribution is an ideal in the case of an original projection image (projection projection image) without blemishes. Deviation occurs from the position (for example, the arrow position indicated by reference numeral 511) (for example, deviation to the arrow position indicated by reference numeral 512). For example, even when the projected image is shaped using the luminance centroid calculation method, the centroid position is shifted by the calculation. However, by cutting off the low luminance side by the cut off operation as in the present embodiment, the influence of blurring on the luminance centroid is reduced, and the luminance centroid position of the original projected image (for example, the arrow position indicated by reference numeral 513) is reduced. Get closer.

なお、本実施形態の輝度差最大化処理は、図18に示すように、投光手段によって測定対象に投光するとともにこの投光による投影像を受光手段で受光し、この受光による現在の最大輝度値が受光手段の感度最大値を超えない範囲で最大になるような投光量に制御するためのフィードバックを投光量可変手段に対して行うとともに、当該最大輝度値が最大となるときの投影像の各画素値を、ニジミ輝度に応じて設定した(閾値記憶手段から読み出した)閾値と(比較手段により)比較して低輝度の画素値を足切りすることで、謂わば当初の撮影画像を補正するものであると言える。この補正後撮影画像を、ニジミが抑えられた所望の撮影画像として扱えばよい。   As shown in FIG. 18, the brightness difference maximization processing of the present embodiment is performed by projecting light onto a measurement object by a light projecting unit and receiving a projection image by the light projecting by the light receiving unit. Projection image when the maximum brightness value is maximized while feedback to the light intensity variable means is performed to control the light intensity so that the brightness value is maximized within the range not exceeding the sensitivity maximum value of the light receiving means. Each pixel value is compared with a threshold value (read out from the threshold value storage means) set according to the brightness level (by the comparison means), and the pixel value with low brightness is cut off, so that the so-called original photographed image can be obtained. It can be said that it is a correction. This corrected photographed image may be handled as a desired photographed image with reduced blurring.

図19は、第2の実施形態における携帯型三次元測定装置1aによる測定動作の一例を示すフローチャートである。先ず、レーザ光源21によりスリット光を被測定物に投影し(ステップS21)、この投影像が投影された被測定物を撮像センサ41により撮影する(ステップS22)。当該撮影により得られた投影像における最大輝度値を最大輝度検出部671aによって検出し(ステップS23)、輝度判別部676によってこの最大輝度値が撮像センサ41の感度の最大値を超えないか否かの判別を行いながら(ステップS24のNO)、CPU68(発光制御部61)は、この判別情報に基づいてレーザ光源21の出力を変化させて投光量を調整する(ステップS25)。当該最大輝度値が感度最大値の範囲で最大の値であると判別されると(ステップS24のYES)、CPU68はレーザ光源21の出力を変化させることを停止して、このときのレーザ光源21の出力つまり投光量で確定する。そして、この確定したレーザ光源21の出力で投光したときの投影像を撮像センサ41で撮影し(ステップS26)、撮影した投影像における最大輝度位置を最大輝度検出部671aによって検出する(ステップS27)。次に、位置設定部672aによって、上記検出した最大輝度位置から所定距離Xだけ離間したニジミ輝度位置を設定し(ステップS28)、ニジミ輝度検出部673aによってこの位置でのニジミ輝度を検出する(ステップS29)。そして、閾値演算部677によって、上記検出したニジミ輝度に応じた閾値を設定するとともに(ステップS30)、この閾値以下である低輝度の画素データに対する足切り演算を行う(ステップS31)。これにより最大輝度とニジミ輝度との輝度差が最大である撮影画像、すなわちニジミが抑えられた撮影画像(投影像)が得られる。   FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of a measurement operation performed by the portable three-dimensional measurement apparatus 1a according to the second embodiment. First, slit light is projected onto the object to be measured by the laser light source 21 (step S21), and the object to be measured on which the projection image is projected is photographed by the image sensor 41 (step S22). The maximum luminance value in the projected image obtained by the photographing is detected by the maximum luminance detecting unit 671a (step S23), and whether or not the maximum luminance value exceeds the maximum sensitivity of the image sensor 41 by the luminance determining unit 676. While determining (NO in step S24), the CPU 68 (light emission control unit 61) adjusts the light projection amount by changing the output of the laser light source 21 based on the determination information (step S25). When it is determined that the maximum luminance value is the maximum value within the range of the sensitivity maximum value (YES in step S24), the CPU 68 stops changing the output of the laser light source 21, and the laser light source 21 at this time This is determined by the output, that is, the amount of light emitted. Then, a projected image when projected with the determined output of the laser light source 21 is photographed by the imaging sensor 41 (step S26), and the maximum luminance position in the photographed projected image is detected by the maximum luminance detecting unit 671a (step S27). ). Next, the position setting unit 672a sets a blur brightness position that is a predetermined distance X away from the detected maximum brightness position (step S28), and the blur brightness detection unit 673a detects the blur brightness at this position (step S28). S29). Then, the threshold value calculation unit 677 sets a threshold value corresponding to the detected blur brightness (step S30), and performs a cut-off calculation for pixel data with low luminance equal to or less than this threshold value (step S31). As a result, a photographed image in which the brightness difference between the maximum brightness and the blurring brightness is maximum, that is, a photographed image (projected image) in which the blurring is suppressed is obtained.

なお、本発明は、次の態様をとることもできる。上記各実施形態では、被測定物に対するスリット光Sの入射角が一定であることを前提として説明したが、実際には、携帯型三次元測定装置1a(手持ち式の計測装置)であることからも入力角は変化し得る。入射角が異なると、ニジミの状態(ニジミができる位置やニジミ度合い)も異なるため、上記最大輝度位置からの離間距離Xつまりニジミ輝度位置もこの入射角に応じた位置を設)定することが望ましい。したがって、測定対象情報記憶部675(675a)に、被測定物に対するスリット光S(光線)の各種入射角に応じた設定位置情報を記憶しておき、位置設定部672(672a)によって、入射角毎に異なる設定位置情報に基づいたニジミ輝度位置の設定を行う構成としてもよい。ただし、この入射角を判別する方法として、例えば携帯型三次元測定装置1aにジャイロセンサ等を備え、このセンサによる姿勢検出情報に基づいて入射角を判別してもよい。或いは携帯型三次元測定装置1aにスリット光Sの射出角を例えば入力ボタンにより切り替えて変化させる機能を備えている場合など、この切り替え情報に基づいて判別してもよい。なお、一般的に、入射角(斜め入射の度合い)が大きくなるほど輝度分布の対称性が崩れ、輝度重心位置のズレも大きくなる。したがって、入射角が大きいほど離間距離Xが短くなるようなニジミ輝度位置設定を行うようにしてもよい。   In addition, this invention can also take the following aspect. In each of the above-described embodiments, the description has been made on the assumption that the incident angle of the slit light S with respect to the object to be measured is constant, but actually, since it is a portable three-dimensional measuring device 1a (hand-held measuring device). The input angle can also change. If the incident angle is different, the state of the blur (the position and the degree of the blur) can be different, so the distance X from the maximum brightness position, that is, the position of the blur brightness can be determined according to the incident angle). desirable. Accordingly, set position information corresponding to various incident angles of the slit light S (light beam) with respect to the object to be measured is stored in the measurement target information storage unit 675 (675a), and the incident angle is set by the position setting unit 672 (672a). It is good also as a structure which sets the blurring brightness position based on different setting position information for every. However, as a method of determining the incident angle, for example, the portable three-dimensional measuring apparatus 1a may be provided with a gyro sensor or the like, and the incident angle may be determined based on posture detection information by the sensor. Alternatively, when the portable three-dimensional measuring apparatus 1a has a function of changing the emission angle of the slit light S by, for example, an input button, the determination may be made based on the switching information. In general, as the incident angle (degree of oblique incidence) increases, the symmetry of the luminance distribution is lost, and the deviation of the luminance gravity center position increases. Therefore, it is also possible to perform the blur brightness position setting such that the separation distance X becomes shorter as the incident angle is larger.

以上のように、本発明の第1及び第2の実施形態に係る計測装置(携帯型三次元測定装置1、1a)によれば、投光手段(レーザ光源21)によって被測定物に光線が投影され、撮像手段(撮像センサ41)によって光線(スリット光S)による投影像が撮像される。この撮像された投影像における最大輝度及び最大輝度位置が第1検出手段(最大輝度検出部671、671a)によって検出され、投影像における最大輝度位置から所定距離離間した離間位置(ニジミ輝度位置)が設定手段(位置設定部672、672a)によって設定される。そして、第2検出手段(ニジミ輝度検出部673、673a)によって離間位置の輝度(ニジミ輝度)が検出され、処理手段(制御部6、6a)によって最大輝度と離間位置の輝度との輝度差を最大にするための輝度差最大化処理が行われる。   As described above, according to the measuring apparatus (portable three-dimensional measuring apparatus 1, 1 a) according to the first and second embodiments of the present invention, light is emitted to the object to be measured by the light projecting means (laser light source 21). The projected image is projected, and a projection image by the light beam (slit light S) is captured by the imaging means (imaging sensor 41). The maximum brightness and the maximum brightness position in the captured projection image are detected by the first detection means (maximum brightness detection units 671 and 671a), and a separated position (smearing brightness position) separated from the maximum brightness position in the projection image by a predetermined distance. It is set by setting means (position setting units 672 and 672a). The second detection means (brightness brightness detection units 673 and 673a) detects the brightness at the separation position (brightness brightness), and the processing means (control units 6 and 6a) detects the difference in brightness between the maximum brightness and the brightness at the separation position. A luminance difference maximization process is performed to maximize the luminance difference.

このように、投影像における最大輝度と離間位置の輝度(ニジミ輝度)との輝度差が最大となるような輝度差最大化処理が行われるので、ニジミの無い本来の投影像を代表する輝度である最大輝度に対して、この最大輝度以外のニジミが生じている箇所の輝度レベルを相対的に低下させることができる、すなわち本来の投影像(投光投影像301、901)とニジミ像との輝度の差異を明確にすることができる。これにより、透光性を有する被測定物であっても、白色パウダーなどを使用することなく、ニジミが抑えられた(本来の投影像が際立った)鮮明な投影像を得ることができ、計測精度を高めることができる。   In this way, the brightness difference maximization process is performed so that the brightness difference between the maximum brightness in the projected image and the brightness at the separated position (brightness brightness) is maximized, so the brightness is representative of the original projected image without blurring. It is possible to relatively reduce the luminance level of a spot where a blur other than the maximum brightness occurs with respect to a certain maximum brightness, that is, between the original projected image (projected projected images 301 and 901) and the blurred image. The difference in brightness can be clarified. As a result, even if the object to be measured has translucency, it is possible to obtain a clear projected image in which blurring is suppressed (original projected image stands out) without using white powder. Accuracy can be increased.

また、処理手段が、投光手段による光線出力を調整する調整手段を備えたものとされ、この処理手段によって、輝度差最大化処理として、輝度差が最大となるように調整手段により光線出力が調整されるので、輝度差最大化処理を、光線出力を調整するという簡易な方法によって容易に実現することができる。   Further, the processing means is provided with an adjusting means for adjusting the light output by the light projecting means. By this processing means, the light output is adjusted by the adjusting means so that the brightness difference is maximized as the brightness difference maximization processing. Since the adjustment is performed, the luminance difference maximization process can be easily realized by a simple method of adjusting the light beam output.

また、処理手段が、投光手段による光線出力を調整する調整手段と、投影像における最大輝度値が撮像手段の感度の最大値を超えないか否かを判別する判別手段(輝度判別部676)と、投影像における所定閾値以下の輝度を有する画素データをカットする足切り演算を行う足切手段(閾値演算部677)とを備えたものとされ、輝度差最大化処理として、調整手段によって、最大輝度値が前記判別による感度の最大値を超えない範囲で最も高くなるように光線出力が調整されるとともに、足切手段によって、離間位置の輝度に応じて閾値が設定されて該閾値に基づいて足切り演算が行われる。   Further, the processing means adjusts the light beam output from the light projecting means, and the determining means for determining whether the maximum luminance value in the projected image does not exceed the maximum sensitivity value of the imaging means (luminance determining unit 676). And a cut-off means (threshold calculation unit 677) for performing a cut-off calculation for cutting pixel data having a luminance equal to or lower than a predetermined threshold in the projected image. The light output is adjusted so that the maximum luminance value becomes the highest in a range not exceeding the sensitivity maximum value determined by the determination, and a threshold is set according to the luminance at the separated position by the cutoff means, and based on the threshold. The cut-off operation is performed.

このように、輝度差最大化処理を、最大輝度値が撮像手段の感度最大値を超えない範囲で最も高くなるように光線出力を調整し、離間位置の輝度(ニジミ輝度)に応じて設定された閾値に基づいて、投影像における該閾値以下の謂わば低輝度レベルの画像(画素データ)を足切り(カット)する(図16(a)、(b)参照)という簡易な方法によって容易に実現することができる。また、当該閾値以下を足切りすることができるため、例えば被測定物に対して光線を斜めに入射する場合等に得られる、輝度分布(図17参照)が非対称な投影像であったとしても、この輝度分布の輝度重心を容易に本来の投影像の輝度重心に近づけることができて、輝度重心が受けるニジミの影響を軽減することが可能となる。これにより、輝度分布を用いた例えば輝度重心演算などがより正確に行えるようになり、ひいては計測精度を高めることができる。   In this way, the brightness difference maximization process is set according to the brightness (brightness brightness) of the separated position by adjusting the light output so that the maximum brightness value becomes the highest within the range not exceeding the sensitivity maximum value of the imaging means. Based on the threshold value, a so-called low brightness level image (pixel data) below the threshold value in the projected image is easily cut (cut) (see FIGS. 16A and 16B). Can be realized. Further, since the threshold value or less can be cut off, even if the luminance distribution (see FIG. 17) obtained when the light beam is incident obliquely on the object to be measured is an asymmetric projection image, for example. The luminance centroid of this luminance distribution can be easily brought close to the luminance centroid of the original projected image, and the influence of blurring on the luminance centroid can be reduced. As a result, for example, the luminance center of gravity calculation using the luminance distribution can be performed more accurately, and as a result, the measurement accuracy can be improved.

また、足切手段によって、閾値が、離間位置の輝度以上で且つ最大輝度値未満の値に設定されるので(図16(a)参照)、当該足切りによってニジミ成分がスリット像検出に与える影響を低減することができる。すなわち、ノイズ成分であるニジミをカットすることで、スリット像の輪郭を鮮明に捉えることができ、輝度重心位置を正確に求めることができる。   Further, since the threshold is set to a value that is greater than or equal to the luminance at the separated position and less than the maximum luminance value by the cut-off means (see FIG. 16A), the effect of the blur component on the slit image detection due to the cut-off. Can be reduced. In other words, by cutting out the blur that is a noise component, the contour of the slit image can be clearly captured, and the luminance gravity center position can be accurately obtained.

また、足切手段によって、閾値が、離間位置の輝度の値に設定されるので(図16(b)参照)、離間位置の輝度に応じた閾値の設定が、この離間位置の輝度自体を閾値とすることにより容易に行えるようになる。   Further, since the threshold is set to the value of the luminance at the separated position by the cut-off means (see FIG. 16B), the setting of the threshold according to the luminance at the separated position sets the luminance at the separated position as the threshold value. This makes it easy to do.

また、設定手段によって、最大輝度位置から被測定物に対する光線の入射側と反対方向へ所定距離離間した離間位置が設定されるので(図17参照)、被測定物に光線が斜め方向からつまり所定の入射角で投影されるような場合であっても、よりニジミを抑えることが可能な離間位置(光線の入射側と反対方向の位置)を設定することが可能となり、ひいては光線の入射角に依らず、ニジミを抑えて計測精度を高めることができる。   In addition, the setting means sets a separation position that is separated from the maximum luminance position by a predetermined distance in the direction opposite to the incident side of the light beam with respect to the object to be measured (see FIG. 17). Even when projected at an incident angle of 2 mm, it is possible to set a separation position (a position in the direction opposite to the incident side of the light beam) that can suppress blurring more, and thus to the incident angle of the light beam. Regardless of this, it is possible to suppress blurring and increase measurement accuracy.

また、記憶手段によって、各種被測定物に対応して設定される各種離間位置の情報である設定位置情報が記憶され、設定手段によって、この設定位置情報に基づいて被測定物毎の離間位置が設定されるので、被測定物毎に効果的にニジミを抑えることが可能となる。   Also, the storage means stores set position information, which is information of various separation positions set corresponding to various objects to be measured, and the setting means determines the separation positions for each object to be measured based on the set position information. Since it is set, blurring can be effectively suppressed for each object to be measured.

また、記憶手段によって、被測定物に対する光線の各種入射角度に応じた設定位置情報が記憶され、設定手段によって、この設定位置情報に基づいて入射角度に応じた離間位置が設定されるので、入射角度毎に効果的にニジミを抑えることが可能となる。   Further, the storage unit stores set position information corresponding to various incident angles of the light beam to the object to be measured, and the setting unit sets a separation position corresponding to the incident angle based on the set position information. It becomes possible to suppress blurring effectively for each angle.

また、本発明の第1及び第2の実施形態に係る計測方法によれば、投光工程において被測定物に光線が投影され、撮像工程において光線による投影像が撮像される。また、第1検出工程において、この撮像された投影像における最大輝度及び最大輝度位置が検出され、設定工程において、投影像における最大輝度位置から所定距離離間した離間位置(ニジミ輝度位置)が設定される。そして、第2検出工程において離間位置の輝度が検出され、処理工程において最大輝度と離間位置の輝度との輝度差を最大にするための輝度差最大化処理が行われる。   In addition, according to the measurement methods according to the first and second embodiments of the present invention, a light beam is projected onto the object to be measured in the light projecting step, and a projected image by the light beam is captured in the imaging step. In the first detection step, the maximum luminance and the maximum luminance position in the captured projection image are detected, and in the setting step, a separation position (brightness luminance position) that is separated from the maximum luminance position in the projection image by a predetermined distance is set. The Then, the brightness at the separated position is detected in the second detection step, and the brightness difference maximization process for maximizing the brightness difference between the maximum brightness and the brightness at the separated position is performed in the processing step.

このように、投影像における最大輝度と離間位置の輝度(ニジミ輝度)との輝度差が最大となるような輝度差最大化処理が行われるので、ニジミの無い本来の投影像を代表する輝度である最大輝度に対して、この最大輝度以外のニジミが生じている箇所の輝度レベルを相対的に低下させることができる、すなわち本来の投影像とニジミ像との輝度の差異を明確にすることができる。これにより、透光性を有する被測定物であっても、白色パウダーなどを使用することなく、ニジミが抑えられた(本来の投影像が際立った)鮮明な投影像を得ることができ、計測精度を高めることができる。   In this way, the brightness difference maximization process is performed so that the brightness difference between the maximum brightness in the projected image and the brightness at the separated position (brightness brightness) is maximized, so the brightness is representative of the original projected image without blurring. It is possible to relatively reduce the brightness level of a spot where a blur other than the maximum brightness occurs with respect to a certain maximum brightness, that is, to clarify the difference in brightness between the original projected image and the blur image. it can. As a result, even if the object to be measured has translucency, it is possible to obtain a clear projected image in which blurring is suppressed (original projected image stands out) without using white powder. Accuracy can be increased.

また、処理工程が、投光工程による光線出力を調整する調整工程を有するものとされ、この処理工程において、輝度差最大化処理として、輝度差が最大となるように調整工程により光線出力が調整されるので、輝度差最大化処理を、光線出力を調整するという簡易な方法によって容易に実現することができる。   Further, the processing step has an adjustment step of adjusting the light output by the light projection step. In this processing step, the light output is adjusted by the adjustment step so that the luminance difference is maximized as the luminance difference maximization processing. Therefore, the luminance difference maximization processing can be easily realized by a simple method of adjusting the light beam output.

さらに、処理工程が、投光工程における光線出力を調整する調整工程と、投影像における最大輝度値が撮像における感度の最大値を超えないか否かを判別する判別工程と、投影像における所定閾値以下の輝度を有する画素データをカットする足切り演算を行う足切工程とを有する工程とされ、この処理工程において、輝度差最大化処理として、調整工程によって最大輝度値が前記判別による感度の最大値を超えない範囲で最も高くなるように光線出力が調整されるとともに、足切工程によって、離間位置の輝度に応じて閾値が設定され、該閾値に基づいて足切り演算が行われる。   Furthermore, the processing step includes an adjustment step for adjusting the light output in the light projection step, a determination step for determining whether or not the maximum luminance value in the projection image exceeds the maximum sensitivity value in imaging, and a predetermined threshold in the projection image In this processing step, as a luminance difference maximization process, the maximum luminance value is determined by the above-mentioned determination. The light output is adjusted so as to be the highest in a range not exceeding the value, and a threshold is set according to the luminance at the separated position by the cutoff process, and a cutoff operation is performed based on the threshold.

このように、輝度差最大化処理を、最大輝度値が撮像における感度最大値を超えない範囲で最も高くなるように光線出力を調整し、離間位置の輝度(ニジミ輝度)に応じて設定された閾値に基づいて、投影像における該閾値以下の謂わば低輝度レベルの画像(画素データ)を足切り(カット)するという簡易な方法によって容易に実現することができる。また、当該閾値以下を足切りすることができるため、例えば被測定物に対して光線を斜めに入射する場合等に得られる、輝度分布が非対称な投影像であったとしても、この輝度分布の輝度重心を容易に本来の投影像の輝度重心に近づけることができて、輝度重心が受けるニジミの影響を軽減することが可能となる。これにより、輝度分布を用いた例えば輝度重心演算などがより正確に行えるようになり、ひいては計測精度を高めることができる。   In this way, the brightness difference maximization processing is set according to the brightness (brightness brightness) of the separated position by adjusting the light beam output so that the maximum brightness value becomes the highest in a range not exceeding the sensitivity maximum value in imaging. Based on the threshold value, it can be easily realized by a simple method of cutting (cutting) an image (pixel data) of a so-called low luminance level below the threshold value in the projection image. Further, since the threshold value or less can be cut off, even if the luminance distribution is an asymmetric projection image obtained when, for example, a light beam is incident obliquely on the object to be measured, The luminance centroid can be easily brought close to the luminance centroid of the original projected image, and the influence of blurring on the luminance centroid can be reduced. As a result, for example, the luminance center of gravity calculation using the luminance distribution can be performed more accurately, and as a result, the measurement accuracy can be improved.

第1の実施形態に係る携帯型三次元測定装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the portable three-dimensional measuring apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図1に示す携帯型三次元測定装置の側面図である。It is a side view of the portable three-dimensional measuring apparatus shown in FIG. 図1に示す携帯型三次元測定装置の測定領域を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the measurement area | region of the portable three-dimensional measuring apparatus shown in FIG. 3次元形状を有する被測定物(測定対象)に対するスリット光Sの照射状況を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the irradiation condition of the slit light S with respect to the to-be-measured object (measurement object) which has a three-dimensional shape. 図1に示す携帯型三次元測定装置の電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the portable three-dimensional measuring apparatus shown in FIG. 図5に示す携帯型三次元測定装置における投影像輝度演算部の輝度差最大化処理に関するブロック構成図である。It is a block block diagram regarding the brightness | luminance difference maximization process of the projection image brightness | luminance calculating part in the portable three-dimensional measuring apparatus shown in FIG. 投影像の、被測定物表面に対するスリット光の入射面方向における輝度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the luminance distribution in the incident surface direction of the slit light with respect to the to-be-measured object surface of a projection image. 測定対象(被測定物)が異なることによる設定位置の違いについて説明するための輝度分布図である。It is a luminance distribution diagram for demonstrating the difference in the setting position by a measurement object (measurement object) differing. 被測定物に対してスリット光が所定の入射角で入射する場合のニジミの様子を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating a blurring state when slit light injects with respect to a to-be-measured object with a predetermined incident angle. 被測定物に対してスリット光が所定の入射角で入射する場合の、投影像の輝度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the luminance distribution of a projection image when slit light injects with respect to a to-be-measured object with a predetermined incident angle. 第1の実施形態における輝度差最大化処理を概念的に説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating notionally the brightness | luminance difference maximization process in 1st Embodiment. 図7に示す輝度分布に対する、輝度差最大化処理後における投影像の輝度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the luminance distribution of the projection image after the luminance difference maximization process with respect to the luminance distribution shown in FIG. レーザ光源による投光量の調整を行うための一例を説明するための模式図であって、(a)は、NDフィルタを、(b)は、偏光板を示す図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example for adjusting the light emission amount by a laser light source, Comprising: (a) is a ND filter, (b) is a figure which shows a polarizing plate. 第1の実施形態における携帯型三次元測定装置による測定動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the measurement operation | movement by the portable three-dimensional measuring apparatus in 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る携帯型三次元測定装置における投影像輝度演算部の輝度差最大化処理に関するブロック構成図である。It is a block block diagram regarding the brightness | luminance difference maximization process of the projection image brightness | luminance calculating part in the portable three-dimensional measuring apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態における輝度差最大化処理を説明するための投影像の輝度分布の一例を示す図であって、(a)は、閾値をニジミ輝度よりも高く最大輝度未満の輝度レベルに設定する場合を、(b)は、閾値をニジミ輝度のレベルに設定する場合を示す図である。It is a figure which shows an example of the brightness distribution of the projection image for demonstrating the brightness | luminance difference maximization process in 2nd Embodiment, Comprising: (a) sets a threshold value to the brightness level higher than a blurring brightness and less than a maximum brightness. (B) is a figure which shows the case where a threshold value is set to the level of a blurring brightness. 被測定物にスリット光が斜めに入射する場合の非対称な輝度分布における、閾値の設定或いは輝度重心位置の違い等について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of a threshold value, the difference in a brightness | luminance gravity center position, etc. in the asymmetrical brightness distribution in case slit light injects into a to-be-measured object diagonally. 第2の実施形態における輝度差最大化処理を概念的に説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating notionally the brightness | luminance difference maximization process in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における携帯型三次元測定装置による測定動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the measurement operation | movement by the portable three-dimensional measuring apparatus in 2nd Embodiment. 被測定物表面の投影像(本来の投影像及びニジミ)について説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the projection image (original projection image and blemishes) of the to-be-measured object surface. 図20に示す投影像の輝度分布の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the luminance distribution of the projection image shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1、1a 携帯型三次元測定装置(計測装置)
21 レーザ光源(投光手段)
41 撮像センサ(撮像手段)
6、6a 制御部(処理手段)
61 発光制御部(調整手段)
67、67a 投影像輝度演算部
671、671a 最大輝度検出部(第1検出手段)
672、672a 位置設定部(設定手段)
673、673a ニジミ輝度検出部(第2検出手段)
674 輝度差判別部
675、675a 測定対象情報記憶部
676 輝度判別部(判別手段)
677 閾値演算部(足切手段)
678 閾値記憶部
68 CPU
201、231、311、401、501、911、912 輝度分布
202、312、402、502 最大輝度位置
203、313、403、403’、503 ニジミ輝度位置(離間位置)
301 投光投影像
404、407、504 閾値
901 本来の投影像
X 離間距離
D 輝度差
D1 輝度差
Dmax 輝度差
S スリット光(光線)
100、900 被測定物
1, 1a Portable three-dimensional measuring device (measuring device)
21 Laser light source (light projection means)
41 Imaging sensor (imaging means)
6, 6a Control unit (processing means)
61 Light emission control unit (adjustment means)
67, 67a Projected image luminance calculation unit 671, 671a Maximum luminance detection unit (first detection means)
672, 672a Position setting unit (setting means)
673, 673a Brightness luminance detection unit (second detection means)
674 Luminance difference determination unit 675, 675a Measurement object information storage unit 676 Brightness determination unit (discrimination means)
677 Threshold value calculation unit (cutting off means)
678 Threshold value storage unit 68 CPU
201, 231, 311, 401, 501, 911, 912 Luminance distribution 202, 312, 402, 502 Maximum luminance position 203, 313, 403, 403 ', 503
301 Projection Projection Image 404, 407, 504 Threshold 901 Original Projection Image X Separation Distance D Luminance Difference D1 Luminance Difference Dmax Luminance Difference S Slit Light (Ray)
100, 900 DUT

Claims (11)

被測定物に光線を投影する投光手段と、
前記光線による投影像を撮像する撮像手段と、
前記撮像された投影像における最大輝度及び最大輝度位置を検出する第1検出手段と、
前記投影像における前記最大輝度位置から所定距離離間した離間位置を設定する設定手段と、
前記離間位置の輝度を検出する第2検出手段と、
前記最大輝度と前記離間位置の輝度との輝度差を最大にするための輝度差最大化処理を行う処理手段と
を備えることを特徴とする計測装置。
A light projecting means for projecting a light beam onto the object to be measured;
An image pickup means for picking up a projected image by the light beam;
First detection means for detecting a maximum brightness and a maximum brightness position in the captured projection image;
Setting means for setting a separation position that is a predetermined distance away from the maximum luminance position in the projection image;
Second detection means for detecting the luminance of the separated position;
A measuring apparatus comprising: processing means for performing brightness difference maximization processing for maximizing a brightness difference between the maximum brightness and the brightness at the separated position.
前記処理手段は、
前記投光手段による光線出力を調整する調整手段を備えたものであって、
前記輝度差最大化処理として、前記輝度差が最大となるように該調整手段により前記光線出力を調整することを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
The processing means includes
It comprises an adjusting means for adjusting the light output by the light projecting means,
The measurement apparatus according to claim 1, wherein, as the luminance difference maximization processing, the light output is adjusted by the adjusting unit so that the luminance difference becomes maximum.
前記処理手段は、
前記投光手段による光線出力を調整する調整手段と、
前記投影像における最大輝度値が前記撮像手段の感度の最大値を超えないか否かを判別する判別手段と、
前記投影像における所定閾値以下の輝度を有する画素データをカットする足切り演算を行う足切手段とを備えたものであって、
前記輝度差最大化処理として、
前記調整手段によって、前記最大輝度値が前記判別による感度の最大値を超えない範囲で最も高くなるように光線出力を調整するとともに、前記足切手段によって、前記離間位置の輝度に応じて前記閾値を設定し、該閾値に基づいて前記足切り演算を行うことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
The processing means includes
Adjusting means for adjusting light output by the light projecting means;
A discriminating means for discriminating whether or not a maximum luminance value in the projected image exceeds a maximum value of sensitivity of the imaging means;
A cut-off means for performing a cut-off operation for cutting pixel data having a luminance equal to or lower than a predetermined threshold in the projected image,
As the brightness difference maximization process,
The adjustment means adjusts the light output so that the maximum brightness value is highest in a range not exceeding the maximum sensitivity value determined by the determination, and the threshold means determines the threshold according to the brightness of the separation position. The measurement apparatus according to claim 1, wherein the cut-off calculation is performed based on the threshold value.
前記足切手段は、
前記閾値を、前記離間位置の輝度以上で且つ前記最大輝度値未満の値に設定することを特徴とする請求項3に記載の計測装置。
The cutting means is
The measurement apparatus according to claim 3, wherein the threshold is set to a value that is greater than or equal to the luminance at the separated position and less than the maximum luminance value.
前記足切手段は、
前記閾値を、前記離間位置の輝度の値に設定することを特徴とする請求項3に記載の計測装置。
The cutting means is
The measurement apparatus according to claim 3, wherein the threshold value is set to a luminance value at the separated position.
前記設定手段は、
前記最大輝度位置から前記被測定物に対する前記光線の入射側と反対方向へ所定距離離間した前記離間位置を設定することを特徴とする請求項3又は4に記載の計測装置。
The setting means includes
5. The measuring apparatus according to claim 3, wherein the separation position is set apart from the maximum luminance position by a predetermined distance in a direction opposite to the light incident side with respect to the object to be measured.
各種被測定物に対応して設定される各種離間位置の情報である設定位置情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記設定手段は、
前記設定位置情報に基づいて、被測定物毎の前記離間位置を設定することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の計測装置。
Storage means for storing set position information, which is information of various separation positions set corresponding to various objects to be measured;
The setting means includes
The measurement apparatus according to claim 1, wherein the separation position for each object to be measured is set based on the set position information.
前記記憶手段は、
前記被測定物に対する前記光線の各種入射角度に応じた前記設定位置情報をさらに記憶し、
前記設定手段は、
当該設定位置情報に基づいて、前記入射角度に応じた前記離間位置を設定することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の計測装置。
The storage means
Further storing the set position information according to various incident angles of the light beam to the object to be measured;
The setting means includes
The measurement apparatus according to claim 1, wherein the separation position corresponding to the incident angle is set based on the set position information.
被測定物に光線を投影する投光工程と、
前記光線による投影像を撮像する撮像工程と、
前記撮像された投影像における最大輝度及び最大輝度位置を検出する第1検出工程と、
前記投影像における前記最大輝度位置から所定距離離間した離間位置を設定する設定工程と、
前記離間位置の輝度を検出する第2検出工程と、
前記最大輝度と前記離間位置の輝度との輝度差を最大にするための輝度差最大化処理を行う処理工程と
を有することを特徴とする計測方法。
A light projecting process for projecting light rays onto the object to be measured;
An imaging step of capturing a projected image by the light rays;
A first detection step of detecting a maximum brightness and a maximum brightness position in the captured projection image;
A setting step of setting a separation position that is a predetermined distance away from the maximum luminance position in the projection image;
A second detection step of detecting the brightness of the separated position;
And a processing step of performing a brightness difference maximization process for maximizing a brightness difference between the maximum brightness and the brightness at the separated position.
前記処理工程は、
前記投光工程による光線出力を調整する調整工程を有するものであって、
前記輝度差最大化処理として、前記輝度差が最大となるように該調整工程により前記光線出力を調整する工程であることを特徴とする請求項9に記載の計測方法。
The processing step includes
It has an adjustment step of adjusting the light output by the light projection step,
The measurement method according to claim 9, wherein the luminance difference maximization processing is a step of adjusting the light output by the adjustment step so that the luminance difference is maximized.
前記処理工程は、
前記投光工程における光線出力を調整する調整工程と、
前記投影像における最大輝度値が前記撮像における感度の最大値を超えないか否かを判別する判別工程と、
前記投影像における所定閾値以下の輝度を有する画素データをカットする足切り演算を行う足切工程とを有する工程であって、
前記輝度差最大化処理として、
前記調整工程において、前記最大輝度値が前記判別による感度の最大値を超えない範囲で最も高くなるように光線出力を調整するとともに、前記足切工程において、前記離間位置の輝度に応じて前記閾値を設定し、該閾値に基づいて前記足切り演算を行うことを特徴とする請求項9に記載の計測方法。
The processing step includes
An adjusting step of adjusting the light output in the light projecting step;
A determination step of determining whether the maximum luminance value in the projected image does not exceed the maximum value of sensitivity in the imaging;
A step of performing a cut-off operation for cutting pixel data having a luminance equal to or lower than a predetermined threshold in the projected image,
As the brightness difference maximization process,
In the adjusting step, the light output is adjusted so that the maximum luminance value is highest in a range not exceeding the sensitivity maximum value determined by the determination, and in the cutoff step, the threshold value is set according to the luminance at the separation position. The measurement method according to claim 9, wherein the cut-off calculation is performed based on the threshold value.
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