JP2023547699A - 重なる視野を有するセンサを有する三次元スキャナ - Google Patents

Abstract

システムは、複数の非コード化要素を物体上に投影するように構成されたプロジェクタを含み、プロジェクタは、第１の光軸を有する。システムは、第１のレンズと第１のセンサとを有する第１のカメラを含む。第１のレンズは、第２の光軸を画定する。システムは、第２のレンズと第２のセンサとを有する第２のカメラを含む。第２のレンズは、第３の光軸を画定する。プロジェクタ、第１のカメラ、及び第２のカメラは、第１の方向において略直線上に配設されている。第１の光軸は、第２の光軸に対して実質的に平行であり、第２の光軸は、第３の光軸に対して実質的に平行である。第１のセンサの中心は、第２の光軸から離れるように第１の方向に沿って変位し、第２のセンサの中心は、第３の光軸から離れるように第１の方向に沿って変位している。【選択図】図１

Description

本発明は、概して三次元スキャナに関し、より詳細には、重なる視野を有するセンサを有する三次元スキャナに関する。

三次元（３Ｄ）スキャナは、物理的物体の表面の３Ｄモデルを構築するデバイスである。三次元スキャナは、工業設計及び製造、コンピュータ化されたアニメーション、科学、教育、医学、芸術、設計、及びその他を含む多くの分野にわたる用途を有している。

本開示は、３Ｄスキャン技術に関する。３Ｄスキャンへの１つのアプローチは、プロジェクタが既知の光のパターンを物体の表面上に投影する、いわゆる「構造化光」の使用である。例えば、プロジェクタからの光は、その上に印刷されたパターンを有するスライドを通して方向付けることができる。物体の表面の形状は、カメラによって取り込まれた光のパターンの歪みから推測される。１つ以上のカメラを使用して、物体上のパターンの反射の画像を取得することができる。画像内のパターンの要素の位置を測定する（例えば、パターンの歪みを測定する）ことによって、コンピュータシステムは、例えば、三角測量アルゴリズムなどの単純な幾何学的計算を使用して、物体の表面上の位置を決定することができる。構造化光アプローチは、レーザレンジファインダが、表面にわたってラスタスキャンされる光のパルスの往復時間を計時することで表面までの距離を見出す飛行時間アプローチなど、他のアプローチと対比することができる。

物体の表面上の位置を決定するために、コンピュータシステムは、画像内のどの要素がスライド上のどの要素に対応するかを知る必要がある。この問題を解決する２つの一般的なアプローチがあり、１つの方法はコード化要素を利用し、別の方法は非コード化要素に依存している。コード化要素を用いて、パターン内の要素は、何らかの固有の識別特性を有しており、該識別特性により、コンピュータシステムは、どの撮像された要素が物体上のどの要素に対応するかを解明することが可能になる。非コード化要素（例えば、線）では、１つの撮像された要素を他の要素から明確化するために、何らかの他の方法が必要である。

一部の実施形態では、３Ｄスキャンへの非コード化構造化光アプローチにおいて、撮像された要素（例えば、線）を明確化するための方法が提供される。この方法は、プロジェクタ及び少なくとも２つのカメラを有するスキャナを使用して実行される。プロジェクタは、物体の表面上に複数の線を投影する。反射は、第１のカメラ及び第２のカメラによって撮像される。第１のカメラからの第１の画像において要素（例えば、歪んだ線）が検出され、投影パターンの要素への対応関係が仮定される。この仮定を使用して、要素の位置は、第２のカメラ内の第２の画像に変換される。要素が第２の画像にも存在しない場合、仮説は除外される。一部の実施形態では、仮説が第１のカメラの焦点深度の外側にある物体上の位置をもたらす場合、仮説は除外される。

一部の実施形態では、３Ｄスキャナが提供される。一部の実施形態では、３Ｄスキャナは、構造化光アプローチを使用する。一部の実施形態では、３Ｄスキャナは、非コード化要素を使用する。２つ以上のカメラ及びプロジェクタの視野を重ねることによって、３Ｄスキャナの性能が改善される。一部の実施形態では、他の利点の中でも、製造の容易さを改善するために、２つ以上のカメラ及びプロジェクタは、実質的に平行である光軸を有する。このようにして、２つ以上のカメラ（それらのセンサ及び光学系を含む）を平行な平面上に取り付けることができる。例えば、２つ以上のカメラのためのセンサは、単一のプリント回路基板上に取り付けられてもよい。２つ以上のカメラの視野の重なりを最大化するために、少なくとも１つのカメラのセンサは、その光軸に対して変位している（例えば、シフトしている）。

そのために、３Ｄスキャナは、複数の非コード化要素を物体上に投影するように構成されたプロジェクタを含む。プロジェクタは、第１の光軸を有する。３Ｄスキャナは、第１のレンズ及び第１のセンサを備える第１のカメラを更に含む。第１のレンズは、複数の非コード化要素の第１の部分の反射を第１のセンサ上に集束させる。第１のレンズは、第２の光軸を画定する。３Ｄスキャナは、第２のレンズと第２のセンサとを備える第２のカメラを含む。第２のレンズは、複数の非コード化要素の第２の部分の反射を第２のセンサ上に集束させる。第２のレンズは、第３の光軸を画定する。プロジェクタ、第１のカメラ、及び第２のカメラは、第１の方向に互いにオフセットされる。第１の光軸は、第２の光軸に対して実質的に平行であり、第２の光軸は、第３の光軸に対して実質的に平行である。第１のセンサの中心は、第２の光軸から離れるように第１の方向に沿って変位している。
一部の実施形態では、第２のセンサの中心は、第３の光軸から離れるように第１の方向に沿って変位している。

説明される種々の実施形態をより良く理解するために、以下の図面と併せて、以下の実施形態の説明を参照されたい。

一部の実施形態による、３Ｄスキャナの正面図の概略図である。 一部の実施形態による、３Ｄスキャナの側面図の概略図である。 一部の実施形態による、重なる視野を有するカメラの概略図である。 一部の実施形態による、カメラの光軸に対して変位したセンサを有するカメラの概略図である。 一部の実施形態による、３Ｄスキャナの側面図の概略図である。 一部の実施形態による、３Ｄスキャナの側面図の概略図である。 一部の実施形態による、３Ｄスキャナの側面図の概略図である。 一部の実施形態による、物体の３Ｄモデルを生成する方法のフロー図を示す。 一部の実施形態による、３Ｄスキャナのブロック図である。

上述の種々の図は、概して言えば、本開示によって提供される３Ｄスキャナの異なる実施形態を示す。しかしながら、１つの図に示され、それに関して説明されるスキャナのある特徴（例えば、カメラ、プロジェクタなど）は、他の図に示される他のスキャナを参照して説明されるものに類似し得ることが理解されるであろう。簡潔にするために、かかる詳細は、本開示全体を通して繰り返されない。

ここで実施形態を参照するが、その例は添付の図面に示されている。以下の説明では、説明される種々の実施形態の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、説明される種々の実施形態は、これらの具体的な詳細なしに実施され得ることが、当業者には明らかであろう。他の例では、周知の方法、手順、構成要素、回路、及びネットワークは、実施形態の発明の態様を不必要に曖昧にしないように、詳細には説明されていない。

本明細書で使用されるように、オフセットという用語は、スキャナの本体（例えば、筐体）内のカメラ及び検出器の相対的位置を指すために使用される一方、変位という用語は、カメラの光学軸に対するセンサの位置、又はプロジェクタの光学軸に対するスライドの位置を説明するために使用されることに留意されたい。

図１は、３Ｄスキャナ１００の正面図を示し、３Ｄスキャナ１００は、１つ以上の非コード化要素を測定対象の物体上に投影するプロジェクタ１１４を含む。一部の実施形態では、１つ以上の非コード化要素は、非コード化光パターンの一部である（すなわち、非コード化光パターンは、１つ以上の非コード化要素を備える）。３Ｄスキャナ１００は、３つのカメラ（第１のカメラ１０２、第２のカメラ１０６、第３のカメラ１１０）を備える。一部の実施形態では、３つより少ないカメラが使用される。例えば、一部の実施形態では、２つのカメラが使用される。他の実施形態では、ただ１つのカメラが使用される。一部の実施形態では、３つよりも多いカメラ（例えば、４つのカメラ、５つのカメラ）が使用される。第１のカメラ１０２は第１のセンサ１０４を含み、第２のカメラ１０６は第２のセンサ１０８を含み、第３のカメラ１１０は第３のセンサ１１２を含む。

一部の実施形態では、３つのカメラは、物体から反射される光の非コード化パターンを取り込むためのものである。一部の実施形態では、光の非コード化パターンは、線又は他の反復要素などの構造化光パターンを含む。非コード化パターンという用語は、かかる線又は繰り返し要素が、パターンの特定の要素が取り込まれた画像内で識別されることを可能にする個々の固有の特性を欠いていることを意味する。一部の実施形態では、２つ以上のカメラが、２つ以上のカメラの各々の画像内に記録された特定の要素（例えば、線）を識別するために使用される。一部の実施形態では、非コード化パターンは、少なくとも第１の方向（例えば、ｘ方向、ｙ方向）に比較的小さい寸法を有する単純な要素（例えば、線、ドット、小さいバー）のセットを有する。
これらの単純な要素の個々の特徴は、プロジェクタ１１４に十分に近くない単一のカメラから取得された画像によって要素を識別するほど顕著ではない。

第１のカメラ１０２、第２のカメラ１０６、及び第３のカメラ１１０の各々は、プロジェクタ１１４によって放出され、測定対象の物体から反射された光の画像データを記録し、コンピュータシステム（例えば、図９の３Ｄスキャナ９００及び／又はリモートデバイス９３６のコンピュータシステム）に伝送する。

第１のセンサ１０４上の線１１８は、ｘ方向及びｙ方向の両方に沿った第１のカメラ１０２の幾何学的中心からの第１のセンサ１０４の中心の変位を示す。一部の実施形態では、第１のカメラ１０２の幾何学的中心は、その光学系の光軸によって画定される。第２のセンサ１０８上の線１２０は、ｘ方向及びｙ方向の両方に沿った第２のカメラ１０６の幾何学的中心からの第２のセンサ１０８の中心の変位を示す。センサの中心の変位に関する更なる詳細が図４に示されている。第３のカメラ１１０の第３のセンサ１１２の中心は変位していない。したがって、第３のセンサ１１２上には、変位を示す線は示されていない。

各カメラは、以下で更に詳細に説明するように、視野を有する。一部の実施形態では、カメラのうちの１つの視野は、他のカメラの視野とは異なる。例えば、一部の実施形態では、第３のカメラ１１０からの物体の視野は、第１のカメラ１０２からの物体の視野よりも小さい。一部の実施形態では、第３のカメラ１１０からの物体の視野は、第１のカメラ１０２からの物体の視野よりも大きい。種々の実施形態において、カメラの視野の各々は、同じであっても異なっていてもよい。

プロジェクタ１１４はスライド１１６を含み、線１２２は、プロジェクタ１１４の幾何学的中心からのｘ方向に沿ったスライド１１６の中心の変位を示す。一部の実施形態では、プロジェクタ１１４の幾何学的中心は、後続の図で説明されるように、プロジェクタ１１４の光軸によって画定される。一部の実施形態では、スライド１１６の中心の変位は、随意である（すなわち、一部の実施形態では、スライドは、プロジェクタに対して中心に置かれる）ことに留意されたい。

一部の実施形態では、プロジェクタ１１４、第１のカメラ１０２、第２のカメラ１０６、及び第３のカメラ１１０は全て、同じ平面上に（例えば、ｚの特定の値においてｘ－ｙ平面内に）配設される。一部の実施形態では、プロジェクタ１１４、第１のカメラ１０２、第２のカメラ１０６、及び第３のカメラ１１０のうちの１つ以上は、異なるｚ値に位置する（例えば、１つ以上のカメラ及び／又はプロジェクタは、図１の平面の上方又は下方に延在する）。

図２には、プロジェクタ２０２と、３つのカメラ（第１のカメラ２０４、第２のカメラ２０６、第３のカメラ２０８）とがｙ方向に沿って略直線状に配置された３Ｄスキャナ２００が示されている。例えば、プロジェクタ、第１のカメラ２０４、第２のカメラ２０６、及び第３のカメラ２０８の位置は、ｘ方向に沿って実質的に変化しない。一部の実施形態では、３つのカメラは、プロジェクタ２０２の片側に配置される。表現を容易にするために、プロジェクタ２０２の光軸からのスライドの中心の変位（存在する場合）、並びにそれらのそれぞれの光軸からの第１のカメラ２０４、第２のカメラ２０６、及び第３のカメラ２０８のセンサのうちの１つ以上の中心の変位（存在する場合）は、図２に示されていない。

図３は、ｚ－ｙ平面に沿った３Ｄスキャナ３００の図を示している。３Ｄスキャナ３００は、プロジェクタ３０２と、第１のカメラ３０４と、第２のカメラ３０６とを含む。プロジェクタ３０２は光軸３０８を有し、第１のカメラ３０４は光軸３１０を有し、第２のカメラ３０６は光軸３１２を有する。

一部の実施形態では、プロジェクタ３０２の光軸３０８は、プロジェクタ３０２内の光学系（例えば、レンズシステム）によって画定される。一部の実施形態では、第１のカメラ３０４の光軸３１０及び第２のカメラ３０６の光軸３１２は、それぞれ、第１のカメラ３０４及び第２のカメラ３０６内の結像光学系（例えば、結像レンズ又はレンズシステム）によって画定される。一部の実施形態では、光軸は、結像光学系の光学要素の各面の曲率中心を通過し、結像光学系の回転対称軸と一致する。

第１のカメラ３０４及び第２のカメラ３０６内の結像光学系は、領域３１４内に位置する物体の鮮明な画像を（第１のカメラ３０４及び第２のカメラ３０６のそれぞれのセンサ上に）形成する。領域３１４は、近平面３１６及び遠平面３１８によって境界される。

プロジェクタ３０２並びに第１のカメラ３０４及び第２のカメラ３０６から、近平面３１６により近い、又は遠平面３１８よりも遠い、ｚ方向に沿った距離に位置する物体の画像は、デフォーカスによってぼける。別の言い方をすれば、一部の実施形態では、近平面３１６及び遠平面３１８は、閾値分解能によって画定される。一部の実施形態では、閾値分解能は、物体の表面上の個々の要素を検出及び／又は区別するために必要とされる分解能である。近平面３１６及び遠平面３１８によって画定される領域３１４の外側では、焦点ぼけは、閾値分解能を用いて物体を分解することができないことをもたらす。最良の焦点面３２４は、領域３１４内に位置する。一部の実施形態では、最良の焦点面３２４に近接して一致するｚ距離に位置決めされた表面は、第１のカメラ３０４及び第２のカメラ３０６のセンサ上に最も鮮明な画像を形成する。

特定のカメラの視野は、そのカメラのセンサ上でキャプチャされる物体空間のエリア又は領域である。一部の実施形態では、領域３１４はまた、第１のカメラ３０４及び第２のカメラ３０６の各々の視野の一部を表す。プロジェクタ３０２はまた、第１のカメラ３０４及び第２のカメラ３０６のうちの少なくとも１つの視野内に光の非コード化パターンを投影する（一部の実施形態では、第１のカメラ３０４及び第２のカメラ３０６の視野は重なり、プロジェクタは、視野が重なる場所に光の非コード化パターンを投影することに留意されたい）。

パターンの投影された要素がカメラ（例えば、第１のカメラ３０４、第２のカメラ３０６）の各々の視野内にある場合、異なるカメラによって取得された画像を使用して、図８の方法８００を参照して説明されるように、投影された要素を識別する（例えば、投影されたパターンとの対応関係を識別する）ことができるため、それらの視野が重なるようにプロジェクタ３０２、第１のカメラ３０４、及び第２のカメラ３０６を機械的に配置することで、３Ｄスキャナ３００の性能が向上する。一部の実施形態では、他の利点の中でも、製造の容易さを改善するために、２つ以上のカメラ及びプロジェクタは、図３に示されるように、実質的に平行である光軸を有する。このようにして、２つ以上のカメラ（それらのセンサ及び光学系を含む）を（図７に示されるように）平行な平面上に取り付けることができる。例えば、２つ以上のカメラのためのセンサは、単一のプリント回路基板上に取り付けられてもよい。２つ以上のカメラの視野の重なりを最大化するために、少なくとも１つのカメラのセンサは、その光軸に対して変位している。

そのために、プロジェクタ３０２の光軸３０８、第１のカメラ３０４の光軸３１０、及び第２のカメラ３０６の光軸３１２は、互いに対して実質的に平行である。換言すれば、光軸３０８、３１０、３１２の任意の対の間に形成される角度は、ゼロ（例えば、設計公差内）に近い。第１のカメラ３０４の視野、第２のカメラ３０６の視野、及びプロジェクタ３０２の視野の重なりを最大にするために、第１のカメラ３０４及び第２のカメラ３０６の各々のセンサの幾何学的中心は、それぞれのカメラの光軸から変位している。一部の実施形態では、センサの幾何学的中心は、センサの重心である。一部の実施形態では、センサの幾何学的中心は、センサの中心ピクセルである。

一部の実施形態では、プロジェクタ３０２内のスライドの幾何学的中心も、プロジェクタ３０２の視野が第１のカメラ３０４及び第２のカメラ３０６の視野と重なるように、プロジェクタの光軸から変位している。本明細書で使用されるように、プロジェクタの視野（又は、同等に、投影の視野）という用語は、スライドパターンが投影される領域を意味するために使用される。一部の実施形態では、プロジェクタ３０２は、ランプ、ＬＥＤ、又はレーザなどの光源を含み、光学システムは、集光レンズを含む。集光レンズは、光源（例えば、点光源）からの発散ビームを実質的に平行なビームにして、プロジェクタ内のスライドなどの物体を照明する。一部の実施形態では、スライドは、複数の幾何学的要素を画定する。種々の実施形態では、幾何学的要素は、ドット及び／又は水平（又は垂直）平行線若しくは帯を備える。一部の実施形態では、プロジェクタの光学システムは、スライドの後に追加の光学系（例えば、レンズ）を含む。

すなわち、３Ｄスキャナ３００の各カメラには、測定領域内の各点が撮像される。多くの場合、物体の測定領域（例えば、物体の３Ｄ再構成を生成する目的で、各画像において使用可能なデータが取得される物体の領域）を増加させることが望ましい。カメラ（例えば、カメラ３０４及びカメラ３０６）の視野の重なりを増加させることは、物体の測定面積を増加させる。（例えば、最良の焦点面３２４において）視野が完全に重なった場合、３Ｄスキャナ３００内のカメラの各々は、同一測定面積から反射光を受信する。一部の実施形態では、３つのカメラが３Ｄスキャナに含まれるとき、測定される物体は、同時に、３つ全てのカメラ上に対応する撮像点を有する。一部の実施形態では、４つのカメラが３Ｄスキャナに含まれるとき、測定される物体は、４つ全てのカメラ上に対応する撮像点を同時に有する。

図４は、一部の実施形態による、センサの中心が、カメラ（例えば、図１のカメラ１０２又は１０６などの先行又は後続の図面に示されるカメラのうちのいずれか）の幾何学的中心に対してどの様に変位しているか（例えば、シフトしているか）を図示する。カメラ４００は、中心４０４を有するセンサ４０２（一点鎖線の輪郭を有する矩形によって示される）を含む。一部の実施形態では、センサ４０２の中心４０４は、センサ４０２のピクセルのアレイの中心にあるピクセルである。一部の実施形態では、中心４０４は、センサ４０２の重心である。カメラ４００は、視野４１０内の１つ以上の物体をセンサ４０２上に結像する結像光学系４０６（例えば、１つ以上のレンズ）も含む。結像光学系４０６は光軸４０８を画定する。一部の実施形態では、結像光学系４０６の光軸４０８は、結像光学系４０６内のレンズ（又は他の光学要素）の曲率中心を通過する対称軸（例えば、回転対称）である。例示として、結像光学系４０６は、単一のレンズによって表される。一部の実施形態では結像光学系４０６は、１つ以上のレンズ及び／又はミラーを含む結像システムである。

一部の実施形態では、結像光学系４０６は、センサ４０２が検出することができるよりも大きい視野４１０（ｙ方向に沿って幅４１８を有する）を取り込む。例えば、結像光学系４０６は、視野４１０の画像４１２を形成する。図４では、視野４１０の２つのエッジ光線（点線で示す）が、結像光学系４０６の中心を通過するように概略的に示されている。例えば、エッジ光線を超えると、口径食などの収差が大きくなりすぎて、好適なデータを収集できなくなる。画像４１２は、センサ４０２の幅よりも大きい（図示のようにｙ方向に沿った）横寸法４１６を有する。

図４に示すように、センサ４０２の中心４０４を例えばｙ方向に沿って変位させることによって、センサ４０２によって測定されるカメラ４００の検出視野４１４が変化する。検出視野４１４はまた、結像光学系４０６の中心を通過し、センサ４０２の境界に到達する２つのエッジ光線（実線で示される）によって概略的に示される。変位４３２の結果として、検出視野４１４は、カメラ４００の光軸４０８に対して非対称となる。

センサ４０２の視野（例えば、センサ４０２の有効範囲の角度）は、センサ４０２の中心４０４のｙ方向に沿った変位４３２に依存する。視野は、結像光学系４０６とセンサ４０２との間のｚ方向に沿った距離４２０にも依存する。距離４２０は、デバイス設計のパラメータであり、既知である。センサ４０２の（例えば、ｙ方向に沿った、ｘ方向に沿った）寸法も既知である。

図４は、ｚ－ｙ平面におけるカメラ４００及びその視野４１４を示している。結像光学系４０６が球面光学系（例えば、球面レンズ、球面ミラー）を含む場合、結像光学系４０６の視野４１０は、ｘ－ｙ平面内に延在し、ｘ方向に沿って幅４１８も有する。

一部の実施形態では、ｙ方向に沿ってセンサ４０２の中心４０４を変位させることに加えて、中心４０４はまた、ｘ方向に沿って変位している（例えば、カメラ４００がｘ方向にプロジェクタからオフセットされる実施形態の場合）。ｘ方向及びｙ方向の両方に沿って変位した中心を有するセンサの場合、画像の視野は、（図４に示すように）ｙ方向及びｘ方向の両方に沿って光軸４０８に関して非対称である。一部の実施形態では、センサ４０２の中心４０４は、ｘ方向に沿ってのみ変位し、ｙ方向に沿っては変位しない。ｘ方向に沿ってのみ変位し、ｙ方向に沿っては変位しない中心を有するセンサの場合、画像の視野は、ｙ方向に関して対称であるが、ｘ方向に沿って非対称である。

図５は、プロジェクタ５０２、第１のカメラ５０４、第２のカメラ５０６、及び第３のカメラ５０８を含む３Ｄスキャナ５００を示している。プロジェクタ５０２は、光源５１８からの光を物体シーン５２６上に方向付けるように構成された光学システム５１０を含む。一部の実施形態では、光は、光が非コード化要素を含むように、パターン化スライドを通して投影される。一部の実施形態では、光の非コード化パターンは、投影パターン上に所定の又は較正された位置を有する、破線、曲線、又はドットのアレイを含む。一部の実施形態では、非コード化パターンの共通特性は、パターンが、少なくとも第１の方向に比較的小さい寸法を有する単純な要素（例えば、線、ドット、小さいバー）のセットを有することである。これらの単純な要素の個々の特徴は、プロジェクタに十分に近くない単一のカメラから取得された画像によって要素を識別するほど顕著ではない。代わりに、一部の実施形態では、プロジェクタによって投影され、測定物体によって反射される各非コード要素は、カメラの各々によって知覚される線の座標を比較することによって識別される（例えば、投影されたスライドパターンとのその対応関係が識別される）。一部の実施形態では、相互及びプロジェクタからのカメラのより大きいオフセットは、（例えば、図８に関して説明される方法を使用して）撮像された要素と投影パターンとの間の対応関係を識別する際により良好な正確度につながり得る。

光学システム５１０は、関連する光軸５２８を有する。第１のカメラは、光学システム５１２と、光センサ５２０とを含む。光学システム５１２は、関連する光軸５３０を有する。第２のカメラは、光学システム５１４と、光センサ５２２とを含む。光学システム５１４は、関連する光軸５３２を有する。第３のカメラは、光学システム５１６と、光センサ５２４とを含む。光学システム５１６は、関連する光軸５３４を有する。光軸５２８は、光軸５３０、光軸５３２、及び光軸５３４に対して実質的に平行である。

図５には、プロジェクタ５０２と、第１のカメラ５０４と、第２のカメラ５０６と、第３のカメラ５０８とが、ｙ方向に沿って略直線上に配置されている様子が示されている。第１のカメラ５０４の視野５３８は、光学センサ５２０の中心が第１のカメラ５０４の幾何学的中心に対して変位しないため、光軸５３０を中心として実質的に対称である。光学センサ５２２の中心は、ｙ方向に沿って図５の右側に変位しており、その結果、第２のカメラ５０６の視野５４０は、光軸５３２の周りでｙ方向に非対称である。光学センサ５２４の中心は、ｙ方向に沿って図５の右側に更に変位しており、その結果、第３のカメラ５０８の視野５４２は、光軸５３４の周りでｙ方向に非対称である。光源５１８内のスライド（図示せず）は、ｙ方向に沿って図５の左側に変位して、光軸５２８に対して非対称であるプロジェクタ５０２の視野５３６を生成する。センサ及びプロジェクタ５０２を適切に変位させることによって、プロジェクタ５０２の視野５３６、第１のカメラ５０４の視野５３８、第２のカメラ５０６の視野５４０、及び第３のカメラ５０８の視野５４２は、物体シーン５２６において実質的に重なる。

一部の実施形態では、３Ｄスキャナ５００は、光学センサによって記録されたデータを受信するように構成された１つ以上のプロセッサ（例えば、図９のプロセッサ９０２）を含む。一部の実施形態では、光学センサによって生成されるデータは、非常に大きい。例えば、一部の光学センサは、１００フレーム／秒（ｆｐｓ）超を提供し、精度の理由から、多くの場合、可能な限り高いフレームレートを使用することが望ましい（例えば、より多くのフレームを処理することは、同一のスキャン時間に対してより良好な精度を伴うより鮮明な３Ｄモデルを提供する）。一例として、３つの超高解像度（ＨＤ）カメラは、毎秒３０ギガビットのスループットを生成することができる。一部の実施形態では、この問題を解決するために、光センサによって記録されたデータを受信するように構成された１つ以上のプロセッサは、膨大なデータ処理並列性が可能なフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である。しかしながら、ＦＰＧＡの欠点は、それらが典型的には少量のオンボードランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことである。

一部の実施形態では、この問題を解決するために、光学センサは、センサが変位される方向（例えば、ｙ方向）に対して平行な読み出し方向に沿ってデータを連続的に提供するように構成される。一部の実施形態では、３Ｄスキャナ５００は、データが各光学センサから読み出されるＦＰＧＡを含む（例えば、各センサからのデータは、チップ間通信の必要性を回避するように、単一の共通ＦＰＧＡ上に読み出される）。読み出し中の任意の所与の時間に、ＦＰＧＡは、各光センサについて、物体の表面上に投影された要素の全てよりも少ない同じサブセットを含む物体シーンの画像の一部分を記憶する（例えば、同じサブセットが各ＦＰＧＡのＲＡＭに同時に記憶される）。一部の実施形態では、以下に説明される方法８００は、それぞれの要素の画像が各光学センサからＦＰＧＡのＲＡＭ内に記憶されている間に、（例えば、その要素に対応する物体の表面上の空間点を計算することによって）各それぞれの要素に対して行われる。このようにして、方法８００は、読み出しが行われるときに実行される。

図６は、プロジェクタ６０２と単一のカメラ６０４とを含む３Ｄスキャナ６００を示している。プロジェクタ６０２は、関連する光軸６０８を有する光学システム６０６を含む。プロジェクタ６０２はまた、スライド６２０を含む。スライド６２０の中心６２２は、ｙ方向に沿って、図６の左側に、光軸６０８に対して距離６２８だけ変位している。スライド６２０の中心６２２の変位は、光軸６０８に対して非対称であるプロジェクタ６０２の視野６１６をもたらす。

単一のカメラ６０４は、関連する光軸６１２を有する光学システム６１０を含む。単一のカメラ６０４はまた、センサ６２４を含む。センサ６２５の中心６２６は、ｙ方向に沿って、図６の右側に、光軸６１２に対して距離６３０だけ変位している。センサ６２４の中心６２６の変位は、光軸６１２に対して非対称である単一のカメラ６０４の視野６１８をもたらす。プロジェクタ６０２の視野６１６と単一のカメラ６０４の視野６１８は、物体シーン６１１内の平面６１４で重なる。平面６１４は、ｚ－ｙ平面内の線によって示される。平面６１４は、ｘ－ｙ平面に延在する。プロジェクタ６０２の光軸６０８は、シングルカメラ６０４の光軸６１２に対して実質的に平行である。すなわち、光軸６０８と光軸６１２とのなす角度はゼロに近い。

図７は、プロジェクタ７０２、第１のカメラ７０４、及び第２のカメラ７０６を含む３Ｄスキャナ７００を示している。プロジェクタ７０２は、関連する光軸７３０を有する光学システム７０８を含む。プロジェクタ７０２はまた、スライド７１４を含む。スライド７１４の中心は、ｙ方向に沿って、図７の左側に、光軸７３０に対して距離７３６だけ変位している。スライド７１４の中心の変位は、光軸７３０に対して非対称であるプロジェクタ７０２の視野７３８をもたらす。

第１のカメラ７０４は、関連する光軸７３２を有する光学システム７１０を含む。第１のカメラ７０４はまた、光軸７３２に対してｙ方向に沿って図７の右側に変位した中心を有するセンサ７１６を含む。センサ７１６の変位は、光軸７３２に対して非対称である第１のカメラ７０４の視野７４０をもたらす。

第２のカメラ７０６は、関連する光軸７３４を有する光学システム７１２を含む。第２のカメラ７０６はまた、光軸７３４に対してｙ方向に沿って図７の右側に変位した中心を有するセンサ７１８を含む。センサ７１８の変位は、光軸７３４に対して非対称である第２のカメラ７０６の視野７４２をもたらす。

一部の実施形態では、プロジェクタ７０２、第１のカメラ７０４、及び第２のカメラ７０６は、光学ホルダ７２０に接続される。一部の実施形態では、プロジェクタ７０２、第１のカメラ７０４、及び第２のカメラ７０６は、光学ホルダ７２０上に取り付けられる。一部の実施形態では、光学ホルダ７２０は、プロジェクタ７０２、第１のカメラ７０４、及び第２のカメラ７０６を機械的に結合するように構成される。一部の実施形態では、第１のカメラ７０４のセンサ７１６及び第２のカメラ７０６のセンサ７１８は、共通の機械的支持体７２２上に支持される。一部の実施形態では、第１のカメラ７０４のセンサ７１６及び第２のカメラ７０６のセンサ７１８は、機械的支持体７２２上に（例えば、直接）製作される（すなわち、機械的支持体７２２は、一体構造である）。一部の実施形態では、機械的支持体７２２は、プリント回路基板（ＰＣＢ）を含む。一部の実施形態では、機械的支持体７２２は平坦である。一部の実施形態では、センサ７１６及びセンサ７１８は、したがって、共通平面内に位置決めされる。一部の実施形態では、接続要素７２４は、機械的支持体７２２を光学ホルダ７２０に結合する。例えば、異なるカメラの光学系のための単一の機械的支持体が、プロジェクタ７０２、第１のカメラ７０４、及び第２のカメラ７０６を機械的に結合する。

プロジェクタ７０２の視野７３８、第１のカメラ７０４の視野７４０、及び第２のカメラ７０６の視野７４２は、物体シーン７２６内の平面７２８で重なる。平面７２８は、ｚ－ｙ平面内の線によって示される。平面７１８は、ｘ－ｙ平面に延在する。プロジェクタ７０２の光軸７３０は、第１のカメラ７０４の光軸７３２及び第２のカメラ７０６の光軸７３４に対して平行である。

異なるカメラのセンサを同一の機械的支持体上に取り付けること（及び／又はセンサを機械的支持体上に直接加工すること）で、センサの製造が簡略化され、第１のカメラ７０４と第２のカメラ７０６との間のより高速な温度安定化が提供される。例えば、単一の機械的支持体を有することは、センサ７１６とセンサ７１８との間の温度を迅速に安定させる。センサが同一の機械的支持体上に取り付けられるとき、ｚ方向に沿ったカメラのオフセットと関連付けられる不整合誤差は、より小さくなる。一部の実施形態では、光学ホルダ７２０は、光学システム７０８、光学システム７１０、及び光学システム７１２を同じ基板に締結して固定する。光学システム７０８を同じ基板に固定することは、異なる光学システム間のｚ方向及びｘ方向におけるミスアライメントを低減し、ｙ方向におけるそれらの相対的な所望のオフセットがより正確に維持されることを可能にする。

モノクロセンサは、プロジェクタの光源によって生成され、測定対象物によって反射された光のパターンを取り込むために３Ｄスキャナにおいて概して使用されている。
モノクロセンサは、カラーフィルタを含まない。３Ｄスキャナは、多くの場合、物体のテクスチャ情報を取り込むための別個のカラーセンサを有する。一部の実施形態では、テクスチャ情報は、色情報、並びに任意選択的に、物体の外観の１つ以上の非色特性（例えば、鏡面性）を含む。例えば、カラー光センサは、入射光の色及び輝度の両方を検出する１つ以上の内蔵フィルタを含む。一部の実施形態では、これらの２つの機能（例えば、物体のテクスチャ感知及び３Ｄ輪郭のマッピング）は、１つのカラーカメラ（例えば、物体からの異なる波長の反射光を受信するように構成されたカラーセンサを有する第１のカメラ５０４）に組み合わされる。カラーカメラからの１つのフレームは、測定物体から反射された投影光パターンの画像を取り込み、後続のフレームは、物体の色又はテクスチャ情報を取り込む。一部の実施形態では、カラー光センサは、カラーフィルタの存在に起因してより低い感度を有する。一部の実施形態では、残りのカメラ（例えば、カメラ５０６及び５０８）は、モノクロカメラである。

図８は、一部の実施形態による、物体の３Ｄモデルを生成する方法８００のフロー図を示している。一部の実施形態では、方法８００は、３Ｄスキャナ（例えば、先行する図を参照して説明された３Ｄスキャナのいずれか）で実行される。一部の実施形態では、方法８００の一部の動作は、３Ｄスキャナとは異なるコンピュータシステム（例えば、図９のリモートデバイス９３６など、３Ｄスキャナからデータを受信し、そのデータを処理するコンピュータシステム）によって実行される。方法８００の一部の動作は、任意選択的に、組み合わされ、かつ／又は一部の動作の順序は、任意選択的に、変更される。説明を容易にするために、方法８００は、３Ｄスキャナ７００（図７）によって実行されるものとして説明される。

方法８００は、（例えば、プロジェクタ７０２を使用して）物体の表面上に複数の要素を投影すること（８０２）を含む。一部の実施形態では、要素は非コード化要素である。一部の実施形態では、要素は線である。

方法８００は、第１のカメラ（例えば、図７の第１のカメラ７０４）を使用して、物体から反射された複数の線の一部の第１の画像を取り込むこと（８０４）を含む。第１の画像に取り込まれる複数の線の一部は、第１のカメラの視野内のものである。

方法８００は、第２のカメラ（例えば、図７の第２のカメラ７０６）を使用して、物体から反射された複数の線の一部の第２の画像を取り込むこと（８０６）を含む。
第２の画像に取り込まれる複数の線の一部は、第２のカメラの視野内のものである。

一部の実施形態では、第１の画像及び第２の画像は、実質的に同時に取り込まれる。一部の実施形態では、第１の画像及び第２の画像は、複数の要素が物体の表面上に投影されている間に取り込まれる。

一部の実施形態では、第１のカメラ及び第２のカメラのそれぞれ１つは、カラー（例えば、ＲＧＢ）カメラである。一部の実施形態では、第１のカメラ及び第２のカメラのうちの他方は、モノクロカメラである。一部の実施形態では、複数の要素は、物体の表面上にストロボ的に投影される（例えば、照射される）。複数の要素が物体の表面上に投影されている間に取得された画像は、（後述するように）物体の表面の３Ｄ再構成のために使用される。加えて、一部の実施形態では、カラーカメラはまた、複数の要素が物体の表面上に投影されていない間に画像を取得する。一部の実施形態では、カラーカメラは、プロジェクタのストロボ投影間の画像を取得する。したがって、一部の実施形態では、物体のカラー画像は、複数の非コード化要素の反射を含まない。一部の実施形態では、複数の要素が物体の表面上に投影されていない間に取得された画像は、物体の表面の３Ｄ再構成のためのテクスチャを生成するために使用される。

方法８００は、物体の表面上に投影された複数の線のそれぞれの線に対応する第１の画像上の画像点を使用して、物体の表面上の複数の可能な空間点を計算すること（８０８）を含む。一部の実施形態では、複数の可能な空間点を計算することは、複数の可能な空間点のｚ成分を計算することを含む。一部の実施形態では、物体の表面上の各可能な空間点は、第１の画像内の撮像された要素とスライド上の投影パターン内の要素との間の対応関係を仮定することによって計算される。対応関係が分かると、３Ｄスキャナの幾何学的形状を考慮に入れて、三角測量アルゴリズムを利用することによって、物体の表面上の空間点を決定することができる。本明細書で使用される三角測量は、物体の表面上の点の位置を決定するために、スキャナの幾何学的形状の知識とともに、物体の表面上に投影された既知の要素の画像内の位置を使用することである。

可能な（例えば、仮定された）空間点のうちの一部は、３Ｄスキャナ７００の被写界深度（例えば、焦点深度）の外側に位置し得る（例えば、図３の領域３１４の外側に位置する）。したがって、方法８００は、複数の可能な空間点から、第１のカメラの被写界深度の外側にある空間点を排斥することを含み、排斥することは、残りの空間点のセットをもたらす。

方法８００は、残りの空間点のセットのそれぞれの空間点について、（例えば、３Ｄスキャナ７００の幾何学形状及び物体の表面上の仮定された空間点を使用して、第１の画像内の点を第２の画像内の点にマッピングすることによって）それぞれの空間点が第２の画像内の撮像された線に対応するかどうかを判定すること（８１０）を含む。

方法８００は、それぞれの空間点が第２の画像内の撮像された線に対応するという判定に従って、それぞれの空間点を物体の表面上の対応する位置として記憶すること（８１４）を更に含む。例えば、第１の画像内の線の仮定された空間座標が第２の画像内の線にマッピングするという事実は、仮定が正しかったことを確認するものである。一部の実施形態では、追加の画像が、第１の画像内の要素と投影パターン内の要素との間の対応における曖昧さを排除するために必要とされ得る。したがって、一部の実施形態では、追加のカメラが、追加の画像を取得するために使用される（例えば、図５は、３つのカメラを伴うスキャナを示す）。

一部の実施形態では、方法８００は、それぞれの空間点が第３の画像中の撮像された非コード化要素に対応しないという判定に従って、それぞれの空間点を物体の表面上の可能な対応する位置としてメモリから除去することを含む。一部の実施形態では、方法８００は、撮像された要素と投影パターンの要素との間の仮定された対応関係を可能性のセットから排除することを含む。

図８の動作について説明した特定の順序は一例にすぎず、説明した順序が動作を実行することができる唯一の順序であることを示すものではないことを理解されたい。当業者は、本明細書で説明される動作を並べ替えるための種々の方法を認識するであろう。

図９は、一部の実施形態による３Ｄスキャナ９００のブロック図である。前の図のいずれかを参照して説明した３Ｄスキャナは、３Ｄスキャナ９００に関して説明した特徴のいずれかを含むことができることに留意されたい。例えば、前の図を参照して説明した３Ｄスキャナのいずれも、３Ｄスキャナ９００に関して説明したようなコンピュータシステムを含むことができる。３Ｄスキャナ９００又は３Ｄスキャナ９００のコンピュータシステムは、典型的には、メモリ９０４、１つ以上のプロセッサ９０２、電源９０６、ユーザ入力／出力（Ｉ／Ｏ）サブシステム９０８、１つ以上のセンサ９０３（例えば、カメラ）、１つ以上の光源３１１（例えば、プロジェクタ）、及びこれらの構成要素を相互接続するための通信バス９１０を含む。プロセッサ９０２は、メモリ９０４に記憶されたモジュール、プログラム、及び／又は命令を実行し、それによって処理動作を実行する。

一部の実施形態では、プロセッサ９０２は、少なくとも１つの中央処理装置を含む。一部の実施形態では、プロセッサ９０２は、少なくとも１つのグラフィカル処理ユニットを含む。一部の実施形態では、プロセッサ９０２は、少なくとも１つのフィールドプログラマブルゲートアレイを含む。

一部の実施形態では、メモリ９０４は、１つ以上のプログラム（例えば、命令のセット）及び／又はデータ構造を記憶する。一部の実施形態では、メモリ９０４又はメモリ９０４の非一時的コンピュータ可読記憶媒体は、以下のプログラム、モジュール、及びデータ構造、又はそれらのサブセット若しくはスーパーセットを記憶する
・種々の基本システムサービスを処理し、ハードウェア依存タスクを実行するための手順を含むオペレーティングシステム９１２、
・１つ以上の通信ネットワーク９５０を介して３Ｄスキャナを他のコンピュータシステム（例えば、リモートデバイス９３６）に接続するためのネットワーク通信モジュール９１８、
・ユーザ入力／出力（Ｉ／Ｏ）サブシステム９０８を介してユーザからコマンド及び／又は入力を受信し、ユーザ入力／出力（Ｉ／Ｏ）サブシステム９０８上での提示及び／又は表示のための出力を提供するユーザインターフェースモジュール９２０、
・方法８００（図８）に関して説明される動作のいずれか又は全てを随意に行うことを含む、センサ９０３からのデータを処理又は前処理するためのデータ処理モジュール９２４、
・カメラ、プロジェクタ、及びセンサの読み出しを制御するためのデータ取得モジュール９２６、
・３Ｄスキャナ９００によって使用及び生成されるデータを記憶するバッファ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及び／又は他のメモリを含む記憶装置９３０。

上記で識別されたモジュール（例えば、命令のセットを含むデータ構造及び／又はプログラム）は、別個のソフトウェアプログラム、プロシージャ、又はモジュールとして実装される必要はなく、したがって、これらのモジュールの種々のサブセットは、種々の実施形態で組み合わせられるか、又は別様に再構成されてもよい。一部の実施形態では、メモリ９０４は、上記で識別されたモジュールのサブセットを記憶する。更に、メモリ９０４は、上記で説明されていない追加のモジュールを記憶し得る。一部の実施形態では、メモリ９０４又はメモリ９０４の非一時的コンピュータ可読記憶媒体に記憶されたモジュールは、以下で説明する方法におけるそれぞれの動作を実装するための命令を提供する。一部の実施形態では、これらのモジュールのうちの一部又は全ては、モジュール機能性の一部又は全てを包含する専用ハードウェア回路（例えば、ＦＰＧＡ）を用いて実装されてもよい。上記で識別された要素のうちの１つ以上は、プロセッサ９０２のうちの１つ以上によって実行され得る。

一部の実施形態では、ユーザ入力／出力（Ｉ／Ｏ）サブシステム９０８は、通信ネットワーク９５０を介して、並びに／又は有線及び／若しくは無線接続を介して、３Ｄスキャナ９００を１つ以上のリモートデバイス９３６（例えば、外部ディスプレイ）などの１つ以上のデバイスに通信可能に結合する。一部の実施形態では、通信ネットワーク９５０はインターネットである。一部の実施形態では、ユーザ入力／出力（Ｉ／Ｏ）サブシステム９０８は、３Ｄスキャナ９００を、タッチセンサ式ディスプレイなどの１つ以上の統合又は周辺デバイスに通信可能に結合する。

一部の実施形態では、センサ９０３は、テクスチャ（例えば、色データ）を収集する第１の光学センサ（例えば、ＣＣＤ）（例えば、センサ７１６、図７）と、３Ｄデータを収集する第２の光学センサ（例えば、ＣＣＤ）（例えば、センサ７１８）と、モーションセンサ（例えば、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、ジャイロスコープ、及び１つ以上のホールセンサを使用して実装され得る、９自由度（ＤＯＦ）センサ）とを含む。一部の実施形態では、第１の光学センサは、テクスチャを収集することに加えて、３Ｄデータを収集する。

一部の実施形態では、光源９１１（例えば、本明細書に説明されるプロジェクタの構成要素）は、１つ以上のレーザを含む。一部の実施形態では、１つ以上のレーザは、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を含む。一部の実施形態では、光源９１１はまた、可視光を生成する発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイを含む。

通信バス９１０は、システム構成要素間の通信を相互接続及び制御する回路（チップセットと称されることもある）を任意選択的に含む。

前述の記載は、説明のために、特定の実施形態を参照して記載されている。しかしながら、上記の例示的な説明は、網羅的であること、又は本発明を開示された厳密な形態に限定することを意図するものではない。上記の教示に鑑みて、多くの修正及び変形が可能である。実施形態は、本発明の原理及びその実際の適用を最良に説明し、それによって、他の当業者が、本発明及び種々の説明される実施形態を、企図される特定の使用に好適であるような種々の修正とともに最良に使用することを可能にするために、選択及び説明された。

第１、第２などの用語は、一部の事例では、種々の要素を説明するために本明細書で使用されるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことも理解されよう。これらの用語は、１つの要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。例えば、説明される種々の実施形態の範囲から逸脱することなく、第１のセンサを第２のセンサと称することができ、同様に、第２のセンサを第１のセンサと称することができる。第１のセンサ及び第２のセンサは、両方ともセンサであるが、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、それらは同じセンサではない。

本明細書に記載された種々の実施形態の説明において使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、限定することを意図していない。種々の説明される実施形態の説明及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数形も含むことが意図される。本明細書で使用される「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目の１つ以上の任意の及び全ての可能な組み合わせを指し、包含することも理解されよう。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、及び／又は「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用されるとき、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらのグループの存在又は追加を排除しないことが更に理解されよう。

本明細書で使用される場合、用語「場合（ｉｆ）」は、文脈に応じて、「とき（ｗｈｅｎ）」又は「とき（ｕｐｏｎ）」又は「決定に応答して」又は「検出に応答して」を意味すると任意選択的に解釈される。同様に、「決定された場合」又は「［述べられた状態又は事象］が検出された場合」という句は、状況に応じて、「決定したとき」又は「決定したことに応答して」又は「［述べられた状態又は事象］を検出したとき」又は「［述べられた状態又は事象］を検出したことに応答して」を意味すると任意選択的に解釈される。

Claims (28)

1. システムであって、
   複数の非コード化要素を物体上に投影するように構成されたプロジェクタであって、前記プロジェクタは、第１の光軸を有する、プロジェクタと、
   第１のレンズと第１のセンサとを備える第１のカメラであって、前記第１のレンズは、前記複数の非コード化要素の第１の部分の反射を前記第１のセンサ上に集束させ、前記第１のレンズは、第２の光軸を画定する、第１のカメラと、
   第２のレンズ及び第２のセンサを備える第２のカメラであって、前記第２のレンズは、前記複数の非コード化要素の第２の部分の反射を前記第２のセンサ上に集束させ、前記第２のレンズは、第３の光軸を画定する、第２のカメラと、を備え、
   前記プロジェクタ、前記第１のカメラ、及び前記第２のカメラは、第１の方向に互いにオフセットされ、
   前記第１の光軸は、前記第２の光軸に対して実質的に平行であり、前記第２の光軸は、前記第３の光軸に対して実質的に平行であり、
   前記第１のセンサの中心は、前記第２の光軸から離れるように前記第１の方向に沿って変位し、
   前記第２のセンサの中心は、前記第３の光軸から離れるように前記第１の方向に沿って変位している、システム。
2. 前記プロジェクタ、前記第１のカメラ、及び前記第２のカメラは、前記第１の方向において略直線上に配設されている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記プロジェクタは、前記略直線の第１の端部に位置決めされ、前記第１のカメラ及び前記第２のカメラは、前記プロジェクタの一方の側で、前記略直線上に前記第１の方向に沿って位置決めされている、請求項２に記載のシステム。
4. 前記第１のカメラの被写界深度は、前記第２のカメラの被写界深度と実質的に同一である、請求項１に記載のシステム。
5. 前記第１の方向に沿って変位した前記第２のセンサの前記中心は、前記第３の光軸に対して非対称である前記第２のカメラからの前記物体の視野を提供する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記複数の非コード化要素が前記物体上に投影される前記プロジェクタの視野、前記第１のカメラからの前記物体の視野、及び前記第２のカメラからの前記物体の視野は、重なるように構成されている、請求項５に記載のシステム。
7. 前記第１のカメラからの前記物体の前記視野は、前記プロジェクタの前記視野よりも大きい、請求項６に記載のシステム。
8. 第３のレンズ及び第３のセンサを有する第３のカメラを更に備え、
   前記第３のレンズは、前記複数の非コード化要素の第３の部分の反射を前記第３のセンサ上に集束させ、
   前記第３のレンズは、第４の光軸を画定し、
   前記プロジェクタは、前記略直線の第１の端部に位置決めされ、前記第１のカメラ、前記第２のカメラ、及び前記第３のカメラは、前記プロジェクタの一方の側で、前記略直線上に前記第１の方向に沿って位置決めされ、
   前記第１の方向に沿って変位した前記第２のセンサの前記中心は、前記第３の光軸に対して非対称である前記第２のカメラからの前記物体の視野を提供し、
   前記複数の非コード化要素が前記物体上に投影される前記プロジェクタの視野、前記第１のカメラからの前記物体の視野、及び前記第２のカメラからの前記物体の視野は、重なるように構成されている、請求項２に記載のシステム。
9. 前記第３のカメラからの前記物体の前記視野は、前記第２のカメラからの前記物体の前記視野よりも小さい、請求項８に記載のシステム。
10. 前記プロジェクタは、前記第１の光軸から離れるように前記第１の方向に沿って変位したスライドを備え、前記複数の非コード化要素が前記物体上に投影される前記プロジェクタの視野は、前記第１の光軸に対して非対称である、請求項１に記載のシステム。
11. 前記第１のカメラを前記第２のカメラに機械的に結合する機械的支持体を更に備える、請求項１に記載のシステム。
12. 前記機械的支持体は、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが配設されたプリント回路基板を含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記機械的支持体は、前記第１のセンサと前記第２のセンサとの間の温度を安定させるように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記プロジェクタ、前記第１のカメラ、及び前記第２のカメラを機械的に結合するように構成された光学ホルダを更に備える、請求項１１に記載のシステム。
15. 前記第１のセンサは、前記物体からの異なる波長の反射光を受け取るように構成されたカラーセンサを含む、請求項１に記載のシステム。
16. 前記物体からの異なる波長の前記反射光は、前記物体のテクスチャ情報を提供する、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記第１のセンサから第１の画像を受信し、前記第１のセンサから後続の第２の画像を受信するように構成された１つ以上のプロセッサを更に備え、前記第１の画像は、前記複数の非コード化要素の前記第１の部分の前記反射を含み、前記後続の第２の画像は、前記複数の非コード化要素の反射を含まない前記物体のカラー画像を含む、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記第１のセンサによって記録されたデータ及び前記第２のセンサによって記録されたデータを受信するように構成された１つ以上のプロセッサを更に備え、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの両方は、読み出し方向に沿って１つ以上のプロセッサに順次提供するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
19. 前記第１のカメラの前記読み出し方向は、前記第１の方向に対して平行である、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記１つ以上のプロセッサは、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサの両方から前記データを受信する共通プロセッサを含む、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記共通プロセッサは、フィールドプログラマブルゲートアレイである、請求項２０に記載のシステム。
22. １つ以上のプロセッサと、メモリと、を更に備え、前記メモリは、
    前記物体の前記表面上に投影された前記複数の非コード化要素のそれぞれの非コード化要素に対応する前記第１のカメラからの第１の画像上の画像点を使用して、前記物体の前記表面上の複数の可能な空間点を計算することと、
    前記複数の可能な空間点から、前記第１のカメラの被写界深度の外側にある空間点を排斥することであって、前記排斥することは、残りの空間点のセットをもたらす、排斥することと、
    残りの空間点の前記セットのそれぞれの空間点について、前記それぞれの空間点が前記第２のカメラからの第２の画像中の撮像された非コード化要素に対応するかどうかを判定することと、
    前記それぞれの空間点が前記第２の画像中の撮像された非コード化要素に対応するという判定に従って、前記それぞれの空間点を前記物体の前記表面上の対応する位置として記憶することと、のための命令を記憶している、請求項１に記載のシステム。
23. 前記メモリは、
    前記それぞれの空間点が、第３のカメラからの第３の画像内の撮像された非コード化要素に対応するかどうかを判定することと、
    前記それぞれの空間点が前記第３の画像内の撮像された非コード化要素に対応するという判定に従って、前記それぞれの空間点を前記物体の前記表面上の前記対応する位置として記憶することと、のための命令を更に記憶している、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記命令は、前記それぞれの空間点が前記第３の画像内の撮像された非コード化要素に対応しないという判定に従って、前記それぞれの空間点を前記物体の前記表面上の可能な対応する位置として前記メモリから除去するための命令を更に含む、請求項２３に記載のシステム。
25. 前記それぞれの空間点が前記第２の画像内の撮像された非コード化要素に対応するかどうかを判定することは、前記それぞれの空間点に対応する前記第２の画像内の画像点を計算することと、非コード化要素の一部分が前記画像点において撮像されるかどうかを識別することと、を含む、請求項２２に記載のシステム。
26. 前記非コード化要素は、線である、請求項１に記載のシステム。
27. システムであって、
    複数の非コード化要素を物体上に投影するように構成されたプロジェクタであって、前記プロジェクタは、第１の光軸を有する、プロジェクタと、
    第１のレンズと第１のセンサとを備える第１のカメラであって、前記第１のレンズは、前記複数の非コード化要素の第１の部分の反射を前記第１のセンサ上に集束させ、前記第１のレンズは、第２の光軸を画定する、第１のカメラと、
    第２のレンズ及び第２のセンサを備える第２のカメラであって、前記第２のレンズは、前記複数の非コード化要素の第２の部分の反射を前記第２のセンサ上に集束させ、前記第２のレンズは、第３の光軸を画定する、第２のカメラと、を備え、
    前記第１のセンサ及び前記第２のセンサは、共通の平面上に配設され、前記第２の光軸は、前記第３の光軸に対して実質的に平行であり、前記第１のセンサの中心は、前記第２の光軸から離れるように前記第１の方向に沿って変位している、システム。
28. システムであって、
    複数の非コード化要素を物体上に投影するように構成されたプロジェクタであって、前記プロジェクタは、第１の光軸を有する、プロジェクタと、
    第１のレンズと第１のセンサとを備える第１のカメラであって、前記第１のレンズは、前記複数の非コード化要素の第１の部分の反射を前記第１のセンサ上に集束させ、前記第１のレンズは、第２の光軸を画定する、第１のカメラと、を備え、
    前記第１のセンサの中心は、前記第２の光軸から離れるように前記第１の方向に沿って変位している、システム。