JP2022502741A - 測定空間域の測定からの測定データを圧縮するためのコンピュータ実装方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、オブジェクトを含む測定空間域の測定からの測定データを圧縮するためのコンピュータ実装方法に関し、測定によってオブジェクトのデジタル表現が生成され、オブジェクト表現は、オブジェクトの複数の画像情報アイテムを含む。この方法は、測定空間域における少なくとも１つの所定の領域に関する分析仕様を提供するステップと、測定空間域における測定データを決定するステップと、分析仕様の少なくとも１つの所定の領域に対応する測定データのサブセットを定義するステップと、分析仕様に基づいてサブセットに関する少なくとも１つの圧縮率を選択するステップと、サブセットの外側の測定データの残りに関して複数の圧縮方法から第１の圧縮方法を選択するステップであって、第１の圧縮方法が、サブセットに関する少なくとも１つの選択された圧縮率よりも大きい圧縮率を有するステップと、選択された少なくとも１つの圧縮率を用いてサブセットを圧縮するステップと、第１の圧縮方法を用いて測定データの残りを圧縮するステップとを含む。本発明によるコンピュータ実装方法によって、測定データの圧縮率と、測定データの分析の使用とが改善される。【選択図】 図３

Description

本発明は、請求項１に記載の測定空間域の測定からの測定データを圧縮するためのコンピュータ実装方法および請求項１５に記載のコンピュータプログラム製品に関する。

たとえばワークピースなどのオブジェクトの測定およびその後のマッピングに関しては、いくつかの方法が知られている。マッピングの詳細の所望のレベルに応じて、単一の測定手順中に非常に大量のデータが生成される場合がある。これは、たとえば、いくつかのワークピースが高頻度で測定および分析されるインラインワークピーステスティング中に特に当てはまる。検査されるワークピースの測定からの測定データは、その後のトレーサビリティーのために頻繁にアーカイブされる。しかしながら、それによって生成されるデータのために大きなデータメモリが必要とされる。これは、特にコンピュータ断層撮影法などの断層撮影方法に当てはまる。オブジェクトの測定データの大容量メモリ要件を低減するために、測定データを圧縮するためのいくつかの方法が知られている。

ロスを伴わない様式で測定データを圧縮する圧縮方法が知られている。圧縮率は、非圧縮データ量と圧縮データ量との間における比率として定義される。したがって、１という圧縮率は、データ量における減少がないことを意味し、その一方でデータ量は、圧縮率が増大するにつれて、より強く圧縮される。たとえば、コンピュータ断層撮影法の医用工学用途においては、そこでの圧縮率は、およそ２であることが可能である。さらに、ロスを伴う様式で測定データを圧縮することが可能であり、ここでは、より高い圧縮率が達成される。しかしながら測定データは、そのときに破損される。医用工学においては、１５という圧縮率まではデータエラーがまったく見受けられないか、または軽微なデータエラーしか見受けられない。医用工学からは、データセットを関連度が異なる各領域へと分割する方法が、さらに知られている。関連性があるものとしてユーザによってマークされた領域は、ロスを伴わずにまたは軽微なロスのみを伴って圧縮され、その一方で残りの領域においては、より大きなロスが許容されることが可能であり、したがって、より高い圧縮率が達成されることが可能である。したがって、局所的に適応可能な圧縮が提供される。

特許文献１は、ワークピーステスティングの例を使用して、オブジェクトにおける欠陥の探索について記述している。欠陥が探索される位置は、オブジェクトの立体表現で事前に定義されることが可能である。次いで、事前に定義された位置において欠陥が探索される。識別された欠陥の周囲に関心領域（ＲＯＩ）が定義される。ＲＯＩの内側のデータは、ＲＯＩの外側のデータほど強く圧縮されない。ここでの不利な点は、誤って欠陥が検知されなかった領域は強く圧縮されてしまうので、分析結果のトレーサビリティーが確実に提供されることが可能ではないということである。

米国特許第９，８６９，６４５号明細書

したがって目的は、測定データの圧縮率と、測定データへの分析の適用とを改善するコンピュータ実装方法を提供することである。

本発明の主要な特徴は、請求項１の特徴部分において、および請求項１５において示されている。設計は、請求項２から１４の主題を形成している。

一態様においては、本発明は、オブジェクトを含む測定空間域の測定からの測定データを圧縮するためのコンピュータ実装方法に関し、測定によってオブジェクトのデジタル表現が生成され、オブジェクト表現は、オブジェクトのいくつかの画像情報要素を有し、この方法は、測定空間域における少なくとも１つの所定の領域に関する評価ルールを提供するステップと、測定空間域における測定データを決定するステップと、評価ルールの少なくとも１つの所定の領域に対応する測定データのサブ領域を定義するステップと、評価ルールに基づいてサブ領域に関する圧縮率を選択するステップと、サブ領域の外側の測定データの残余領域に関していくつかの圧縮方法から第１の圧縮方法を選択するステップであって、第１の圧縮方法が、サブ領域に関する選択された圧縮率よりも高い圧縮率を有する、ステップと、選択された圧縮率を用いてサブ領域を圧縮するステップと、第１の圧縮方法を用いて残余領域における測定データを圧縮するステップとを含む。

評価ルールに基づいてサブ領域に関する圧縮率を選択するステップ、およびサブ領域の外側の測定データの残余領域に関していくつかの圧縮方法から第１の圧縮方法を選択するステップは、任意の順序で連続してまたは同時に実行されることが可能である。

したがって本発明は、評価のためにデータの高品質が必要とされる測定データの領域を事前に定義する評価ルールを提供する。これらの領域は、オブジェクトの表面と、それらの表面の外部環境とを分析するために、オブジェクトの外側に配置されることも可能である。測定空間域の決定された測定データが、検査されるオブジェクト上の関連する分析位置を指定するサブ領域の内側よりも強く圧縮されることを意図されている、評価ルールを用いて定義されたサブ領域の外側の領域が、それによって事前に定義される。サブ領域における少なくとも１つの選択された圧縮率の、または対応する圧縮方法の選択はまた、評価ルールから導出されること、および／または事前に定義されることが可能である。サブ領域に関する少なくとも１つの選択された圧縮率、および残余領域に関する第１の圧縮方法が、それによって選択されることが可能である。サブ領域に関する少なくとも１つの選択された圧縮率は、評価ルールに基づいて選択される。一例においては、サブ領域に配置されている測定データは、圧縮を受けないことも可能であり、それによって元の測定データは、圧縮なしで直接格納されることが可能である。より高い圧縮率での圧縮が、それでもなおサブ領域の外側で行われるので、関連するデータが破損されることなく、測定データ全体に関して高い平均圧縮率が達成されることが可能である。サブ領域に関して１よりも高い圧縮率が選択された場合には、関連するデータの破損が同様に回避されることが可能であり、またはサブ領域におけるデータのごくわずかな破損のみが予想されることが可能である。実際に関連する領域は、ボクセルのわずかな部分しか表さない場合が多いので、これは、特にコンピュータ断層撮影方法のケースにおいて好都合である。残りのボクセルは、配向のみのために必要とされる。コンポーネントは、コンピュータ断層撮影方法を用いて完全に走査されることが可能であるので、データセットにおける配向のためのこの機能は、その他のセンサに勝る利点を提供する。評価ルールを用いた測定データの圧縮のフレキシブルなパラメータ化がさらに、局所的に実行されるべき分析のタイプの点から測定データの圧縮が最適化されることを可能にする。このコンテキストにおいては、圧縮のパラメータ化とは、どれぐらい強くデータが圧縮されるべきかを空間的に解決された様式で指定することが可能であるということを意味し、これは、たとえば、圧縮率だけでなく、どの方法が圧縮のために使用されるべきかによっても指定されることが可能である。本発明は、評価ルールを用いた圧縮のパラメータ化の自動定義を提供し、前記自動定義は、パラメータ化の手動定義と比較して、特に３Ｄデータが含まれていると想定すると、著しく短い時間で済み、エラーの影響を受けにくい。その上、パラメータ化の自動化のみが、測定データの、特に投影データ上でのサブ領域の定義におけるあるレベルの詳細度を可能にし、これは、手動では達成可能ではない。これはさらに、測定データの平均圧縮率を高める。選択された圧縮率を用いてサブ領域全体を処理することは、サブ領域における分析結果が圧縮によって破損されないこと、または著しく破損されないことを確実にする。所定の領域における分析結果は、圧縮の後であっても、それによって追跡把握されることが可能である。さらに、増大した平均圧縮に起因して、データのアーカイブのために必要とされるストレージスペースが少なくなり、かつデータ転送のために必要とされるバンド幅が少なくなる。したがって、測定データの圧縮率と、測定データへの分析の適用とを改善するコンピュータ実装方法が提供される。

評価ルールは典型的に、検査されることになるワークピースの公称形状で、したがってワークピース座標系で定義される。測定データにおける対応する領域の正しい割り当てを可能にするために、ワークピース座標系は、たとえば、測定データにおいて、または測定データによって記録された形状に基づいて決定されることが可能である。この目的のために、たとえば、測定データは、公称形状に適合されることが可能である。定義された形状はさらに、記録されることが可能であり、測定データは、従来技術から知られている３−２−１位置決めを用いて位置合わせされることが可能である。このステップは、位置決めと呼ばれることも可能である。位置決めのために使用されることが可能であるさらなる方法は、公称形状に割り当てられることが可能である高いまたは特徴的な曲率を有するコーナー、エッジ、球、または領域など、測定データにおいて確実に検知可能である特徴の分析である。

一例においては、所定の領域は、関心領域と呼ばれることが可能である。

オブジェクトのデジタル表現はさらに、２次元オブジェクト表現または３次元オブジェクト表現であることが可能である。

サブ領域に関する圧縮率を選択するステップは、評価ルールに基づいてサブ領域に関していくつかの圧縮方法から第２の圧縮方法を選択するステップを含むことが可能であり、第２の圧縮方法は、第１の圧縮方法よりも低い圧縮率を有し、選択された圧縮率を用いてサブ領域を圧縮するステップは、第２の圧縮方法を用いてサブ領域における測定データを圧縮するステップを含む。

サブ領域に関する圧縮率が、１よりも高いものとして選択された場合には、サブ領域における圧縮は、第１の圧縮方法とは異なることが可能である第２の圧縮方法を用いて実行されることが可能である。結果として、たとえば、サブ領域の外側の領域に関する第１の圧縮方法は、ロスを伴うことが可能であり、サブ領域における第２の圧縮方法は、ロスを伴わないことが可能である。サブ領域の外側での受け入れられたデータロスに起因して、必要とされるストレージスペースは、圧縮に起因してさらに低減されることが可能である。

評価ルールは、オブジェクトのデジタル設計図面から導出されることが可能であり、デジタル設計図面は、オブジェクトの少なくとも１つの所定の領域に関する許容値を有する。代替として、または追加として、評価ルールは、オブジェクトの少なくとも１つの所定の領域上で実行されるべき少なくとも１つの分析方法の定義を有することが可能であり、実行されるべき少なくとも１つの分析方法は、少なくとも１つの所定の領域に関する目標データ品質を定義する。代替として、または追加として、評価ルールはさらに、所定の領域において実行されるべき分析方法に応じて第２の圧縮方法を決定することが可能である。

オブジェクトのデジタル設計図面とは、オブジェクトの手動または自動生成にとって必要とされるデータを有するオブジェクトの表現を意味するものと理解されている。デジタル設計図面のオブジェクトの表現は、２次元または３次元であることが可能である。許容値を用いて、デジタル設計図面は、製造されたオブジェクトが、デジタル設計図面によって指定されている寸法から逸脱することを許容される度合いを示す情報を含む。一例においては、データの分析が実行されることを意図されている領域を定義する所定の領域が、許容値に基づいて導出されることが可能である。したがって、たとえば、オブジェクトが、許容誤差の範囲内または範囲外にある寸法を有するかどうかを分析することが可能である。たとえばワークピース座標系を決定するために、もしくは測定データを位置決めするために、位置合わせにとって特に重要である、および／またはさらなる分析もしくはさらなるタイプの分析が実行されることを意図されている所定の領域が、デジタル設計図面からさらに導出されることが可能である。たとえば、コンピュータ断層撮影を使用して入手された測定データのケースにおいては、これは、空隙率および内包物の分析または繊維複合材の分析を含むことが可能である。分析方法の測定タスク、および関連付けられている許容誤差に応じて、データ品質に関する局所的に別々の最小要件、およびしたがって測定データの最大の許容可能な破損が、したがって別々の所定の領域において課されることが可能であり、それによって、局所的に最も適切な圧縮方法がサブ領域において選択されることが可能であり、すなわち、それによって、それぞれの分析方法によって定義された最小データ品質要件を満たす最も高い圧縮率は、サブ領域における別々の所定の領域の間において変化することが可能である。これの一例は、定義された最小量からのものとして欠陥が検知される必要がある空隙率分析の実行であり、そこから、分析されることになるものに関する目標データ品質が導出されることが可能である。それでもなお、サブ領域における少なくとも１つの選択された圧縮率のそれぞれは、既に実行または計画された分析にかかわらず、残余領域におけるよりも低い。

残余領域における測定データの圧縮の前に、この方法は、残余領域の測定データの遷移領域を定義するステップであって、遷移領域が残余領域をサブ領域から分離する、ステップと、遷移領域に関していくつかの圧縮方法から第３の圧縮方法を選択するステップであって、第３の圧縮方法が、サブ領域に関する選択された圧縮率よりも高い圧縮率を有し、かつ第１の圧縮方法よりも低い圧縮率を有する、ステップと、第３の圧縮方法を用いて遷移領域における測定データを圧縮するステップとを含むことが可能である。

測定データにおける所定の領域の定義は、不確実性を有することがあり、それによって、周辺に配置されている関連する領域は、評価ルールによってカバーされない。サブ領域が測定データの関連する領域を完全に包含してはいない場合には、第３のまたはそれ以上の圧縮方法を使用して悪影響が低減されることが可能である。著しく異なる圧縮を伴う領域どうしのハード境界においては、評価方法における誤った分析結果をもたらす可能性があるさまざまな画像アーチファクトがさらに予想される可能性がある。

第３の圧縮方法はさらに、位置に依存した圧縮率を有することが可能であり、その圧縮率は、遷移領域においてサブ領域から残余領域へと増大する。

したがって、少なくとも１つの選択された圧縮率と、第２の圧縮方法の圧縮率との間におけるスムーズな遷移が、第３の圧縮方法を用いてサブ領域と残余領域との間において達成されることが可能である。これは、アーチファクトの形成をさらに低減する。これは同様に、圧縮データ上で実行される分析の結果をさらに改善する。さらに、たとえば、実行される評価に間接的に影響を及ぼす、またはワークピース座標系の決定に関連している周辺領域が、圧縮率の突然の変化と、それに伴うデータロスの可能性とに起因して、この決定にとってもはや使用可能ではなくなるという状況が回避されることが可能である。

評価ルールの所定の領域に対応する測定データのサブ領域の定義に続いて、この方法はさらに、事前に定義された安全マージンだけサブ領域を拡張するステップを含むことが可能である。

事前に定義された安全マージンを考慮に入れることは、第３の圧縮方法の実行に対する代替として、または追加として提供されることが可能である。少なくとも１つの所定の領域の周辺領域が分析またはワークピース座標系との位置合わせのために関連する領域を完全に包含してはいないという状況が、安全マージンを用いて回避されることが可能である。

画像情報は、オブジェクトの定義された位置におけるオブジェクトに関する測定パラメータの値を示すことが可能である。

したがって画像情報は、３次元によって定義されるオブジェクトの位置における情報であることが可能である。この画像情報は、たとえばコンピュータ断層撮影測定に基づく計算から生じることが可能である。このケースにおいては、オブジェクトの定義された位置は、３次元のグリッドまたはボクセル格子を形成し、それぞれの格子点は、画像情報として測定空間域における局所Ｘ線吸収をマップする。この表現は、ボクセル表現と呼ばれることが可能である。

画像情報はさらに、オブジェクト空間域をマップする３次元点群であることが可能であり、画像情報は、オブジェクトの表面の点および空間におけるそれらの点の座標に割り当てられる。個々の点どうしは、ここでまた、ＳＴＬファイルフォーマットにおけるのと同様に、たとえば囲まれた表面を形成して、その表面の配向に関連している情報をマップするために、接続されることが可能である。このケースにおいては、画像情報は、たとえばオブジェクトの光学式走査から生じることが可能である。この光学的走査は、少なくとも２つの画角から実行されることが可能であり、それによって、オブジェクトの表面上の画像情報の３次元位置が決定されることが可能である。

さらに、この例においては、３次元ボクセル表現から表面の表現を決定することも可能である。しかしながら、オブジェクトの定義された位置におけるその他のタイプの測定パラメータも可能である。

このボクセル表現または表面データの圧縮は、さまざまな時点において実行されることが可能である。たとえばデータ送信のために、評価ルールの実行前に圧縮が実行される場合には、評価ルールの結果が影響されないこと、または結果として著しく影響されないことが確実にされなければならない。たとえばアーカイブのために、評価ルールの実行後に圧縮が実行される場合には、さらなる評価が、同じ結果または著しく影響されない結果をもたらすことがトレーサビリティーのために確実にされなければならない。したがって、これらのケースにおいては、圧縮要件どうしが異なることはない。

ボクセル表現を圧縮するために、さまざまな方法が使用されることが可能である。これらの例は、ＧＩＦ、ＰＮＧ、ＪＰＥＧ、またはＭＰＥＧなどのフォーマットによって使用される画像またはビデオ圧縮のための、ロスを伴わないアルゴリズムおよびロスを伴うアルゴリズムである。これらは、ボクセル表現の個々のレイヤだけでなく、３次元表現にも適用されることが可能である。さらに、局所的にボクセル表現の解像度またはビット深度を低減または変更することが可能である。さらなる方法も同様に考えられる。

表面表現を圧縮するために、さまざまな方法、たとえば、格納される表面点の密度の（局所的な）低減、またはこれらの点の座標が格納される際の解像度の低減が使用されることも可能である。

画像情報は、たとえば、Ｘ線照射を用いた測定空間域の放射線検査、および検知器を用いた吸収されていないＸ線照射の走査において決定された、オブジェクトを通る投影線に沿った測定パラメータの値を同様に示すことが可能である。２次元のグリッドまたはピクセル格子に通常は配置されるこの画像情報のケースにおいては、それぞれの格子点は、したがって、投影線に沿ってオブジェクトによるＸ線吸収をマップすることが可能である。これらのデータは、投影データと呼ばれることが可能である。測定空間域の投影データが別々の角度設定から取得される場合には、局所的なＸ線吸収の前述のボクセル表現が、そこから再構築されることが可能である。このステップは、再構築と呼ばれる。評価ルールは典型的に、投影データに関連してではなく、３次元表現に関連して定義される。

これらの投影データの圧縮は、別々の時点において同様に実行されることが可能である。投影データは、たとえば再構築にとってデータ転送が必要である場合には、再構築の実行前に圧縮されることが可能である。さらに、投影データをアーカイブし、その後のさらなる再構築を可能にするために、再構築の実行後に投影データが圧縮されることも可能である。圧縮データは、たとえば、その後の分析のために格納されることが可能であり、および／または断層画像の計算および分析を測定データの記録から構造的に分離するために、データ接続を介して、場合によっては、分散された電子データ処理システムへ送信されることが可能である。このケースにおいては、３次元データが投影データから再現されることが可能であり、それによって、別個のアーカイブは不要である。これは、必要とされるストレージスペースを低減する。そして圧縮は、評価ルールの実行の結果が破損されていないこと、または著しく破損されていないことを、すべてのケースにおいて等しく確実にしなければならない。

投影データは、個々の２次元投影としてだけでなく、３次元スタックまたは３次元画像データセットとしても解釈されることが可能である。とりわけ、ボクセル表現の圧縮のために使用されることも可能である同じ前述の方法は、したがって投影データの圧縮のために使用されることが可能である。

圧縮されることになる画像情報は、評価ルールの実行前にコンピュータ断層撮影測定から入手された投影データを含むことが可能である。この方法においては、測定データの予備的な位置合わせが達成される際に用いるワークピース座標系のおおよその決定に続いて、関連する領域がサブ領域によってそれでもなおカバーされるような方法で、実際の処理の前に測定データが圧縮されることが可能である。

画像情報は、たとえば３次元グリッドの格子点に関して、オブジェクトの最も近い表面までの距離の値を同様に示すことが可能である。

したがって画像データは、距離場として知られるオブジェクトの表面の黙示的な表現を形成する。したがって距離場は、代替として、または追加として、局所的に変化するビット深度を伴って格納されることが可能であり、または解像度が局所的に低減もしくは変更されることが可能である。したがって複数のボクセルが、重要でない領域においてグループ化されることが可能であり、共通のグレー値で書かれることが可能であり、したがってストレージ要件が低減される。

評価ルールの所定の領域に対応する測定データのサブ領域を定義するステップは、オブジェクト表現上への所定の領域の逆投影を含むことが可能である。

逆投影は、たとえば、評価ルールにおいて事前に決定されているオブジェクト表現の領域に割り当てられる投影データの領域を決定して、その後にその投影データにおける測定データのサブ領域を定義できるようにすることが可能である。このケースにおいては、この逆投影は、とりわけ、再構築における測定データのサブ領域上に重要な影響を及ぼす投影データの領域が識別されるということを意味する。これは、測定データのサブ領域と交差する投影線を有する投影データの領域を含むことが可能である。評価計画は典型的に、３次元オブジェクト表現上で定義されるワークピース座標系に基づいて定義されるので、投影データ内のこれらの領域の前述の識別は、軽視できない。

この目的のために、とりわけ、測定空間域におけるオブジェクトの配置および配向、すなわちオブジェクトの姿勢を定義する画像化形状が最初に考慮に入れられることが可能である。

代替として、または追加として、測定空間域におけるコンポーネントの姿勢を決定するために、コンポーネントの形状についての事前の知識を用いて、投影データの分析が実行されることが可能である。さらに、代替として、または追加として、測定空間域におけるオブジェクトの定義された配置を通じて、オブジェクトが常に、定義された既知の姿勢で測定空間域に配置されることを確実にすることが可能である。ワークピース座標系はさらに、たとえば測定空間域における測定されるオブジェクト上の光学センサまたは触覚センサによって走査されることが可能である。

評価ルールの所定の領域に対応する測定データのサブ領域を定義するステップは、オブジェクトの定義された位置におけるオブジェクトに関する測定パラメータに基づいて実行されることが可能であり、その測定パラメータは、いくつかの画像情報要素のうちの１つから計算される。

たとえば、再構築によって測定された空間域に基づいて投影データへの遡及的な割り当てを可能にするために、この目的で再構築が実行されることが可能である。たとえば、評価ルールを用いてオブジェクト表現における所定の領域が決定されることが可能であるような方法で測定データを位置合わせするために、予備的なワークピース座標系が作成されることが可能である。

この方法は、測定データの圧縮の前に、測定データの一部に基づいて、評価ルールに適した座標系と測定データの座標系を位置合わせするステップを含むことが可能である。

したがって再構築は、たとえば、必要とされる計算時間を最小化するために、低減された解像度で実行されることが可能である。あるいは、投影データの一部のみが再構築のためにさらに使用されることが可能であり、または測定データの位置合わせにとって必要である領域のみが再構築される。この再構築を用いて、たとえば、評価ルールを用いてオブジェクト表現における所定の領域が決定されることが可能であるような方法で測定データを位置合わせするために、予備的なワークピース座標系が作成されることが可能である。

どの領域がどのパラメータ化によって影響されるかを示す情報がさらに格納されることが可能である。この方法においては、たとえば、不適切な圧縮を伴う領域上で分析が実行された場合には、分析のその後の実行中に警告が発せられることが可能である。したがって、たとえば、誤った予備的な位置決めに起因して、測定データが圧縮に起因してあまりにもひどく破損された領域において知らずに分析が実行され、その結果として、破損された分析結果が予想される可能性があるという状況が回避される。

さらなる態様においては、本発明は、コンピュータ上で実行可能な命令を有するコンピュータプログラム製品に関し、それらの命令は、コンピュータ上で実行されたときに、前述の説明による方法をコンピュータに実行させる。

本発明のさらなる特徴、詳細、および利点は、特許請求の範囲の文言において、および図面を参照した例示的な実施形態についての以降の説明において示されている。

３次元ボクセル表現を用いたオブジェクトの概略図である。 ３次元ボクセル表現を用いたオブジェクトの概略図である。 投影データからのオブジェクトの概略図である。 投影データからのオブジェクトの概略図である。 本発明による方法の流れ図である。

互いに同様または同じである機能どうしは、以降では同じ参照番号を伴って示されている。

図１ａは、３次元ボクセル表現を用いて示されている、オブジェクト表現１００と呼ばれる、オブジェクトのデジタル表現の概略図を示している。オブジェクト表現１００は、オブジェクトが配置されている測定空間域の測定から生成されている。３次元ボクセル表現は、オブジェクト作品１００の空間域全体における定義された位置に配置されているいくつかのボクセルを含む。ボクセルは、オブジェクトに関する測定パラメータが測定データから決定される位置を定義し、測定パラメータの値は、オブジェクト表現１００における定義された位置での画像情報を用いて示される。３次元ボクセル表現の画像情報は、オブジェクトが配置されている測定空間域の測定からの測定データを用いて決定される。

測定データの分析を実行するために、または測定データに評価ルールを適用するために、オブジェクトのワークピース座標系が最初に決定されることが可能である。これは、測定空間域におけるオブジェクトの位置合わせおよび配向を決定する。ワークピース座標系、またはオブジェクトの位置合わせおよび配向は、暫定的に決定されることが可能である。オブジェクトのワークピース座標系が決定されるとすぐに、オブジェクト表現１００における具体的な位置および領域が識別されることが可能である。

次いでオブジェクト作品１００は、測定空間域からの測定データの圧縮を達成するために、測定空間域の測定からの測定データを圧縮するための本発明によるコンピュータ実装方法を用いて処理されることが可能である。この方法は、測定空間域における少なくとも１つの所定の領域に関連することが可能である評価ルールを提供することが可能である。測定データのサブ領域１０４が、少なくとも１つの所定の領域から定義される。測定データのこのサブ領域１０４は、少なくとも１つの所定の領域に対応する。

一例においては、評価ルールは、どの分析方法が所定の領域内で実行されることを意図されているかを示す情報を有することが可能である。この情報からサブ領域に関する少なくとも１つの圧縮率がさらに選択される。この少なくとも１つの圧縮率は、サブ領域に関する少なくとも１つの選択された圧縮率と呼ばれることが可能である。この例においては、少なくとも１つの選択された圧縮率はさらに、分析方法が、非圧縮データ、および圧縮データから再構築されたデータから異なるまたは著しく異なる結果を決定することなくサブ領域に関して適用されることを許容される最大圧縮率とみなされることも可能である。

一例においては、サブ領域に関する少なくとも１つの選択された圧縮率は、ロスを伴わずに動作する圧縮方法のみを許容する。したがって、少なくとも１つの選択された圧縮率は、１であることも可能である。少なくとも１つの選択された圧縮率は、サブ領域全体にわたってさらに変化することが可能である。

図１ａにおいては、サブ領域１０４は、オブジェクト表現１００において記録されている。図１ａにおいては、この例における評価ルールにおいて２つの所定の領域が定義されているので、サブ領域１０４は、２つのサブサブ領域１０２、１０３へと分割されている。しかしながら、サブ領域１０４は、相互接続される必要がない任意の数のサブサブ領域１０２、１０３を含むことが可能である。

サブ領域１０４は、任意選択で安全マージンだけ拡張されることが可能である。これを行うために、サブ領域１０４の周辺に配置されている領域は、サブ領域１０４へと組み込まれる。したがって、測定データの評価または正確な位置合わせのために必要とされる関連する領域が、サブ領域１０４の外側に配置されたままになるのを防止されることが可能である。

サブ領域１０４の外側に配置されているボクセルは、残余領域１０６に配置される。

残余領域１０６における測定データのための方法によって、可能な限り高い圧縮率を有する第１の圧縮方法が選択される。第１の圧縮方法の圧縮率は、サブ領域１０４に関する少なくとも１つの選択された圧縮率よりも高い。

残余領域１０６に配置されている測定データに関する評価ルールによって分析が提供されないので、第１の圧縮方法は、圧縮においてデータロスを引き起こす可能性があり、それによって、すべての情報が残余領域１０６においてその後利用不能になる。

次いで残余領域１０６における測定データは、第１の圧縮方法を用いて圧縮されることが可能である。

サブ領域１０４における測定データは、第２の圧縮方法を用いて少なくとも１つの選択された圧縮率で圧縮されることが可能である。

別々の圧縮率に起因して、残余領域１０６における測定データは、サブ領域１０４に配置されている測定データよりも強く圧縮される。少なくとも１つの選択された圧縮率が１である場合には、サブ領域１０４は、圧縮を受けないことも可能であり、または変更されずに格納されることが可能である。サブ領域１０４は、残余領域１０６と比較して相対的に小さいので、サブ領域１０４における関連する測定データが失われることなく、すべての測定データにわたって相対的に高い平均圧縮率がそれでもなお達成される。

サブ領域１０４を残余領域１０６から分離する遷移領域１１０が、任意選択でサブ領域１０４と残余領域１０６との間において定義されることが可能である。サブ領域１０４に関する少なくとも１つの選択された圧縮率と、第２の圧縮方法の圧縮率との間にある圧縮率を有する第３の圧縮方法が、遷移領域において選択されることが可能である。

第３の圧縮方法の圧縮率も変化することが可能であり、その圧縮率は、サブ領域１０４に近い位置から、周辺領域１０６に近い位置へ向けて増大する。したがって、サブ領域１０４と周辺領域１０６との間での圧縮率における突然の変化が回避されることが可能である。これは、圧縮データにおけるアーチファクトを回避し、サブ領域１０４によって完全にカバーされてはいない測定データの関連する領域が、圧縮に起因する（たとえあったとしても）軽微なデータロスにのみさらされることを同様に回避する。

表面データを用いてオブジェクト表現１００が作成される実施形態においては、オブジェクトの点は、オブジェクトの表面上にのみ配置され、その空間域内には配置されない。次いでサブ領域１０４、遷移領域１１０、および残余領域１０６は、同様にオブジェクトの表面上にのみ配置されることになる。

図１ｂは、オブジェクト作品１００の圧縮が実行された後のオブジェクト表現１００を示している。残余領域１０６におけるハッチングは、データロスが発生している第１の圧縮方法による圧縮を表している。サブ領域１０４内では、データは、ロスを伴わずに圧縮されている。残余領域１０６におけるよりも小さなデータロスを示す点が、遷移領域１１０において示されている。

したがって、たとえばオブジェクトの品質評価のために、必要とされるすべての分析が、サブ領域１０４において実行されることが可能である。残余領域１０６および遷移領域１１０は、オブジェクト表現１００内での配向のために使用されることが可能である。

図２ａは、オブジェクト表現１００を示しており、オブジェクト表現１００は、そのオブジェクトを通る投影線に沿った測定パラメータの値を示す画像情報を有する投影１０８の測定点を有している。したがってオブジェクト表現１００は、オブジェクトの投影である。投影データセットは、さまざまな方向から記録されているいくつかの投影から構成されている。

図１ａにおけるオブジェクト表現１００に関するのと同様に、評価ルールに基づいて選択されているサブ領域１０４が、図２ａにおけるオブジェクト表現１００のために定義されることが可能である。

オブジェクト表現１００の残余領域１０６は、サブ領域１０４を用いて定義される。さらに、サブ領域１０４と残余領域１０６との間に配置される遷移領域１１０が同様に提供されることが可能である。

図２ａからの圧縮データからの表現が、図２ｂにおいて示されている。図１ｂに関する説明は、図２ｂと同様の様式で読まれることが可能であり、それによって、この点において前述の説明に対する参照が行われる。

図３は、測定空間域の測定からの測定データを圧縮するための方法２００の概略流れ図を示している。

測定データは、オブジェクトが配置されている測定空間域から決定される。オブジェクトのデジタル表現は、測定を通じて生成され、オブジェクト表現は、オブジェクトのいくつかの画像情報要素を有する。オブジェクト表現は、３次元表現または２次元表現であることが可能である。３次元表現は、たとえば、断層撮影セクションが抽出されることが可能である３次元ボクセルデータから構成されることが可能である。あるいは、３次元表現は、たとえば、オブジェクトの３次元表面表現であることも可能である。前述の例の両方において、画像情報は、オブジェクトの定義された位置におけるオブジェクトに関する測定パラメータの値を示している。この例においては、評価ルールは、格納される表面点が圧縮方法によって局所的に低減されることを可能にされる度合い、または個々の点の座標が格納される際に伴うことを意図されているビット深度を記述することが可能である。

２次元オブジェクト表現は、たとえば、オブジェクトの投影データから構成されることが可能である。この例においては、画像情報は、オブジェクトを通る投影線に沿った測定パラメータの値を示している。

さらなる例においては、画像情報は、オブジェクトの最も近い表面までの距離の値を示すことが可能である。この例においては、データが、たとえば局所的に変化するビット深度を伴って、格納されることが可能であり、または解像度が局所的に低減もしくは変更されることが可能である。

この方法の前に、第１の方法ステップ２０２において、測定データは、任意選択で、測定データの一部に基づいて、評価ルールに適した座標系と位置合わせされることが可能である。このワークピース座標系は、オブジェクト表現の予備的な位置合わせをもたらすことが可能である。測定データの評価の前に圧縮が実行される場合には、たとえば評価の前のデータ送信に関して、圧縮の後に、ただし分析の前に、最終的な正確な位置合わせが行われることも可能である。

続く方法ステップ２０４において、測定空間域における少なくとも１つの所定の領域に関して評価ルールが提供される。

一例においては、評価ルールは、オブジェクトのデジタル設計図面から導出されることが可能であり、デジタル設計図面は、オブジェクトの少なくとも１つの所定の領域に関する許容値を有する。

代替として、または追加として、評価ルールはさらに、オブジェクトの少なくとも１つの所定の領域上で実行されるべき少なくとも１つの分析方法の定義を有することが可能であり、実行されるべき少なくとも１つの分析方法は、少なくとも１つの所定の領域に関する目標データ品質を定義する。目標データ品質は、測定データの分析が十分な品質を伴って実行されることが可能であるということを保証する。

評価ルールによって定義されることが可能である分析タイプのさらなる例は、位置決め、すなわちワークピース座標系の決定がどのようにどの形状要素上で実行されるか、または必要な場合には許容誤差の表示を含めて、量、形状、および位置の点から寸法測定を実行するために形状要素がどこに適合されるかに関連している。評価ルールはさらに、目標／実際の比較もしくは肉厚分析が実行される領域、欠陥、内包物、空隙率、発泡構造、もしくは繊維複合材の分析の点からの分析が実行される領域、数値シミュレーション、たとえば、構造的／機械的シミュレーションもしくは輸送現象のシミュレーションが実行される領域、および／または目視検査のための画像ファイルとしてエクスポートされることを意図されている領域もしくは切断図を定義することが可能であり、これらは、たとえば、分析結果の検証を可能にするための特に重要な領域のビューであることが可能である。したがって評価ルールは、とりわけ、局所的に実行されるべき分析のタイプを定義する。

一例においては、評価ルールに適した圧縮パラメータ化は、測定および分析のシミュレーションを用いて入手されることが可能である。非圧縮データと、圧縮データから再構築されたデータとを用いた測定のシミュレーションおよびその後の評価を用いて、どの圧縮パラメータ化が測定結果のどの破損をもたらすかを確認することが可能である。そこから、それぞれの少なくとも１つの所定の領域ごとの局所的に最も有利なパラメータ化が識別されることが可能である。

代替として、または追加として、評価ルールは、経験的知識および予備調査に基づいて設けられることが可能であり、要件に従ってパラメータ化の割り当てを可能にするルックアップテーブルを有することが可能である。

さらなる要件、たとえば、検知される空隙および繊維の最小サイズ、正しく測定可能な形状構造の最小サイズ、すなわち構造解像度、またはデータの圧縮関連のスミアリングに関する、すなわち点広がり関数に関する最大値が考慮に入れられることも可能である。

この方法はさらに、測定データが測定空間域において決定される方法ステップ２０６を有する。測定データは、たとえばコンピュータ断層撮影方法または光学的方法を用いて、決定されることが可能である。オブジェクトを測定空間域において測定するための測定データを決定するためのさらなる方法、とりわけ、断層撮影測定データ、または表面の座標に関連している測定データを提供する方法が実行されることも可能である。

さらなる方法ステップ２０８において、評価ルールの少なくとも１つの所定の領域に対応する測定データのサブ領域が定義される。このステップは、オブジェクト表現上への所定の領域の逆投影を含むことが可能である。代替として、または追加として、サブ領域は、オブジェクトの定義された位置におけるオブジェクトに関する測定パラメータに基づいて定義されることが可能であり、測定パラメータは、いくつかの画像情報要素のうちの１つから計算される。

任意選択の方法ステップ２１０においては、サブ領域は、事前に定義された安全マージンだけ拡張されることが可能である。事前に定義された距離だけサブ領域から離れて配置されている測定データは、サブ領域へと統合される。

さらなるステップ２１２において、サブ領域の外側の測定データの残余領域に関していくつかの圧縮方法から第１の圧縮方法が選択される。第１の圧縮方法は、サブ領域に関する少なくとも１つの選択された圧縮率よりも高い圧縮率を有する。

ステップ２１４において、評価ルールに基づいてサブ領域に関して少なくとも１つの圧縮率がさらに選択される。サブ領域に関する少なくとも１つの選択された圧縮率が１よりも高い場合には、評価ルールに基づいてサブ領域に関していくつかの圧縮方法から第２の圧縮方法が選択される。評価ルールは、所定の領域において実行されるべき分析方法に応じて第２の圧縮方法を決定することが可能である。

ステップ２１２および２１４は、任意の順序でまたは同時に実行されることが可能である。

次のステップ２１６において、サブ領域は、選択された少なくとも１つの圧縮率を用いて圧縮される。選択された少なくとも１つの圧縮率が１よりも高い場合には、サブ領域における測定データは、第２の圧縮方法を用いて圧縮されることが可能である。

残余領域の測定データの遷移領域が、ステップ２１８において任意選択で定義されることが可能である。遷移領域は、残余領域をサブ領域から分離する。遷移領域は、サブ領域の周囲に拡張することが可能である。

このケースにおいては、ステップ２２０において、遷移領域に関していくつかの圧縮方法から第３の圧縮方法がさらに選択されることが可能である。第３の圧縮方法が有する圧縮率は、サブ領域に関する選択された圧縮率よりも高く、かつ残余領域に関する第１の圧縮方法の圧縮率よりも低い。遷移領域における圧縮率は、サブ領域から残余領域へスムーズに増大することが可能であり、すなわち、遷移領域における別々の位置に対して別々の圧縮率が割り当てられることが可能である。位置が残余領域に近ければ近いほど、圧縮率はそれだけ高くなることが可能である。

次いでステップ２２２において、遷移領域における測定データは、任意選択で第３の圧縮方法を用いて圧縮されることが可能である。

さらなるステップ２２４において、残余領域における測定データは、第１の圧縮方法を用いて圧縮されることが可能である。

ステップ２１６、２２２、および２２４は、任意の順序で連続して、または同時に実行されることが可能である。

データの圧縮の前に、データのノイズを低減するためにデータのフィルタリングが実行されることが可能である。結果として、より高い圧縮率が使用されることが可能であり、それらの圧縮率では、フィルタリングされたデータは、ロスを伴わず格納されることが可能である。点広がり関数の幅に関する事前に定義された上限を用いて、点広がり関数の拡大に起因する解像度における劣化が軽減されることが可能である。このケースにおいては、データロスは、解像度における許容可能な劣化に限定される。

方法２００は、コンピュータ上のコンピュータプログラム製品を用いて実行されることが可能である。命令がコンピュータへ送られ、それらの命令は、方法２００を実行するようコンピュータに促す。

本発明は、前述されている実施形態のうちの１つに限定されず、さまざまな方法で修正可能である。

構造の詳細、空間配置、および方法ステップを含めて、特許請求の範囲、説明、および図面から生じるすべての特徴および利点は、個々におよびさまざまな組合せでの両方で本発明にとって不可欠であり得る。

１００ オブジェクト表現
１０２ サブサブ領域
１０３ サブサブ領域
１０４ サブ領域
１０６ 残余領域
１０８ 投影点
１１０ 遷移領域

Claims (15)

1. オブジェクトを含む測定空間域の測定からの測定データを圧縮するためのコンピュータ実装方法であって、前記測定によって前記オブジェクトのデジタル表現が生成され、該オブジェクト表現が、前記オブジェクトのいくつかの画像情報要素を有し、前記方法が、
   前記測定空間域における少なくとも１つの所定の領域に関する評価ルールを提供するステップと、
   前記測定空間域における前記測定データを決定するステップと、
   前記評価ルールの前記少なくとも１つの所定の領域に対応する前記測定データのサブ領域を定義するステップと、
   前記評価ルールに基づいて前記サブ領域に関する少なくとも１つの圧縮率を選択するステップと、
   前記サブ領域の外側の前記測定データの残余領域に関していくつかの圧縮方法から第１の圧縮方法を選択するステップであって、前記第１の圧縮方法が、前記サブ領域に関する前記少なくとも１つの選択された圧縮率よりも高い圧縮率を有するステップと、
   前記選択された少なくとも１つの圧縮率を用いて前記サブ領域を圧縮するステップと、
   前記第１の圧縮方法を用いて前記残余領域における前記測定データを圧縮するステップと、
   を含む方法。
2. 前記サブ領域に関する圧縮率を選択する前記ステップが、前記サブ領域に関する前記少なくとも１つの選択された圧縮率が１よりも大きい場合には、前記評価ルールに基づいて前記サブ領域に関して前記いくつかの圧縮方法から第２の圧縮方法を選択するステップを含み、
   前記選択された圧縮率を用いて前記サブ領域を圧縮する前記ステップが、前記第２の圧縮方法を用いて前記サブ領域における前記測定データを圧縮するステップを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記評価ルールが、前記オブジェクトのデジタル設計図面から導出され、該デジタル設計図面が、前記オブジェクトの前記少なくとも１つの所定の領域に関する許容値を有する請求項１または２に記載の方法。
4. 前記評価ルールが、前記オブジェクトの前記少なくとも１つの所定の領域上で実行されるべき少なくとも１つの分析方法の定義を含み、実行されるべき前記少なくとも１つの分析方法が、前記少なくとも１つの所定の領域に関する目標データ品質を定義する請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記評価ルールが、所定の領域において実行されるべき分析方法に応じて前記第２の圧縮方法を決定する請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記残余領域における前記測定データの前記圧縮の前に、
   前記残余領域の前記測定データの遷移領域を定義するステップであって、該遷移領域が前記残余領域を前記サブ領域から分離するステップと、
   前記遷移領域に関して前記いくつかの圧縮方法から第３の圧縮方法を選択するステップであって、前記第３の圧縮方法が、前記サブ領域に関する前記選択された圧縮率よりも高い圧縮率を有し、かつ前記第１の圧縮方法よりも低い圧縮率を有するステップと、
   前記第３の圧縮方法を用いて前記遷移領域における前記測定データを圧縮するステップと、
   を含む請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第３の圧縮方法が、位置に依存した圧縮率を有し、該圧縮率が、前記遷移領域において前記サブ領域から前記残余領域へと増大する請求項６に記載の方法。
8. 前記評価ルールの前記所定の領域に対応する前記測定データの前記サブ領域の前記定義に続いて、前記方法が、事前に定義された安全マージンだけ前記サブ領域を拡張するステップを含む請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記画像情報が、前記オブジェクトの定義された位置における前記オブジェクトに関する測定パラメータの値を示す請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記画像情報が、前記オブジェクトを通る投影線に沿った測定パラメータの値を示す請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記画像情報が、前記オブジェクトの最も近い表面までの距離の値を示す請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記評価ルールの前記所定の領域に対応する前記測定データのサブ領域を定義する前記ステップが、前記オブジェクト表現上への前記所定の領域の逆投影を含む請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記評価ルールの前記所定の領域に対応する前記測定データのサブ領域を定義する前記ステップが、前記オブジェクトの定義された位置における前記オブジェクトに関する測定パラメータに基づいて実行され、該測定パラメータが、前記いくつかの画像情報要素のうちの１つから計算される請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記測定データの前記圧縮の前に、前記測定データの一部に基づいて、前記評価ルールに適した座標系と前記測定データの座標系を位置合わせするステップを含む請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. コンピュータ上で実行可能な命令を有するコンピュータプログラム製品であって、前記命令がコンピュータ上で実行されたときに、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法を実行するよう前記コンピュータに促すコンピュータプログラム製品。

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