JP3377027B2

JP3377027B2 - 非接触式立体形状計測装置

Info

Publication number: JP3377027B2
Application number: JP35094097A
Authority: JP
Inventors: 博文近津; 大横山
Original assignee: 日立プラント建設株式会社; 博文近津
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2003-02-17
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: JPH11183125A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非接触式立体形状計
測装置に係り、特に立体物の外観形状を光学的に非接触
で測定する非接触式立体形状計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、配管等の立体物の外観形状を記録
する場合に、スチルカメラ等を用いて立体物を撮影して
画像として記録するか、立体物の特徴点を測量機器を用
いて計測し、部分的な立体形状を求めることにより、全
体の形状を把握する方法を採用している。大型配管を例
に挙げるとフランジ穴等を計測することにより、フラン
ジの傾きや直径等の外観形状を把握している。

【０００３】また、実開平７−２３３４９号公報には、
立体物の実寸法の図面を正確に作成できる写真を撮影す
る立体物の正射投影撮影装置が提案されている。これに
よれば、左右一対の縦長のスリット光源によって可動テ
ーブル上の立体物の一部を照明するとともに、立体物の
正面をシャッター開放のカメラによって撮影する。そし
て、稼動テーブルにより立体物を移動させて立体物の正
面全体をスリット光により照明して、この立体物の正面
像を上記カメラにより撮影する。

【０００４】また、特開平８−１４８５１号公報には、
測定物の凹部の容積を正確に求めることができる非接触
容積測定方法及び装置が提案されている。これによれ
ば、移動テーブル上の測定物の凹部にスリット光を照射
し、スリット光の照明方向に対して斜め方向から測定物
の凹部をカメラで撮影してスリット画像を得る。そし
て、移動テーブルにより測定物を移動させて測定物の凹
部全体のスリット画像を得るとともに、各スリット画像
から凹部全体の容積を算出する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ス
チルカメラカメラ等の一般光学系撮像機器を用いて立体
物を撮影した場合には、形や傷の有無等の外観情報は記
録できるが、立体空間での位置関係（立体物の各点の位
置座標）といった形状情報が把握出来ないという問題が
あった。また、部分的に照明の光量が足りないことに起
因する画像情報の部分的欠落に対して画像修正が行いに
くい等の問題があった。

【０００６】外観形状を撮影した画像（外観画像）に立
体空間での位置関係を付加する方法としては、画像上の
各点と実際に計測した立体物表面の各点の対応付けを行
う方法が考えられるが、この場合、多数の点について対
応付けを行う必要があり、これに要する労力や作業時間
が多大になるという問題がある。また、照明の光量を部
分的に補正する方法としては、光量が不足している部分
に対して、光源を増すといった照明（光量）の補充を行
うことが考えられるが、欠陥部分が不特定多数であるた
めに補充照明の設定方法が難しいという問題がある。

【０００７】また、上記測量機器を用いた外観形状の計
測では、計測対象の部分的な形状の記録は行えるが、全
体的な形状の測定ができないという問題がある。また、
傷などの微妙な変化の記録が困難であり、労力や作業時
間が多大となるという上記と同様な問題がある。更に、
上記実開平７−２３３４９号公報に記載の装置では立体
物の正面像は得られるが３次元情報は得られず、上記特
開平８−１４８５１号公報に記載の方法及び装置では、
３次元に関する計測はできるが、測定物を斜めから撮影
しているため正面から見た外観画像は得られないという
問題がある。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、撮影した画像に奥行き方向の座標情報を持たせ
ることにより、全体的な立体形状の計測をリアルタイム
に行うことができる非接触式立体形状計測装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、所定の測定面と同一平面のスリット光を計
測対象物に照射する照明手段と、前記測定面に所定の位
置関係で配置される複数のマークと、前記測定面に対し
て垂直方向に前記計測対象物を移動させる移動手段と、
前記計測対象物の移動位置を検出する位置検出手段と、
前記移動手段によって前記計測対象物が前記測定面に対
して所定間隔移動する毎に、前記測定面に対して垂直方
向から撮像し、前記スリット光によって前記計測対象物
の表面にライン状に現れるライン光及び前記マークを撮
像する撮像手段と、前記撮像手段によって得た前記ライ
ン光及び前記マークの画像毎に、前記マークの画像に基
づいて、前記撮像手段によって得た画像の歪みを補正す
る共に、前記測定面上における前記ライン光の平面座標
を算出する平面座標算出手段と、前記位置検出手段によ
って検出した前記計測対象物の各移動位置及び前記平面
座標算出手段によって算出した前記平面座標に基づいて
前記計測対象物の表面の３次元データを生成する３次元
データ生成手段と、からなることを特徴としている。

【００１０】本発明によれば、所定の測定面と同一平面
のスリット光を計測対象物に照射し、測定面に対して垂
直方向から撮像して前記スリット光によって前記計測対
象物の表面にライン状に現れるライン光を対象物の輪郭
画像として取り込む。そして、計測対象物を測定面に対
して垂直方向に移動させ、計測対象物が所定間隔移動す
る毎に上記ライン画像を取り込み、これによって得たラ
イン画像に基づいて前記測定面上における各ライン画像
の平面座標を算出する。また、前記ライン画像の取り込
みを行ったときの計測対象物の移動位置を検出し、この
移動位置に基づいて各ライン画像に奥行き方向の座標情
報を付加し、計測対象物の表面の３次元座標を算出す
る。これにより、計測対象物の表面の３次元座標を非接
触で容易に精度良く求めることができる。

【００１１】また、本発明は上記目的を達成するため
に、所定の測定面と同一平面のスリット光を計測対象物
に照射する照明手段と、前記測定面に所定の位置関係で
配置される複数のマークと、前記測定面に対して垂直方
向に前記計測対象物を移動させる移動手段と、前記移動
手段によって前記計測対象物が前記測定面に対して所定
間隔移動する毎に、前記測定面に対して垂直方向から撮
像し、前記スリット光によって前記計測対象物の表面に
ライン状に現れるライン光及び前記マークを撮像する撮
像手段と、前記撮像手段によって得た前記ライン光及び
前記マークの画像毎に、前記マークの画像に基づいて、
前記撮像手段によって得た前記ライン光の画像の歪みを
補正すると共に、前記撮像手段によって得た各ライン光
の画像を重ね合わせて前記計測対象物の外観画像を生成
する外観画像生成手段と、からなることを特徴としてい
る。

【００１２】本発明によれば、所定の測定面と同一平面
のスリット光を計測対象物に照射し、測定面に対して垂
直方向から撮像して前記スリット光によって前記計測対
象物の表面にライン状に現れるライン光をライン画像と
して取り込む。そして、計測対象物を測定面に対して垂
直方向に移動させ、計測対象物が所定間隔移動する毎に
上記ライン画像を取り込み、これによって得たライン画
像を重ね合わせて計測対象物の外観画像を生成する。こ
れにより、各ライン画像の画像データの光量をデータ処
理によって所望の値に調整することができ、単に計測対
象物をスチルカメラで撮影して外観画像を得た場合と比
べて、各照明の部分的な光量不足に起因する画像の欠落
を防止することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る非接触式立体形状計測装置の好ましい実施の形態につ
いて詳説する。図１は、本発明に係る非接触式立体形状
計測装置の一実施の形態を示した構成図である。同図に
示すように計測対象物１０は測定台１２に載置される。
同図では計測対象物１０として配管を示しているが、計
測対象物１０は配管に限らず他の物品とすることは当然
可能である。上記計測対象物１０を載置する測定台１２
は、図示しない駆動機構によって一軸方向（Ｚ方向）に
移動可能に設けられる。この駆動機構は、後述のパソコ
ン２４から駆動信号を受けてＺ方向の前後に測定台１２
を移動させるようになっている。従って、パソコン２４
からの駆動信号によって測定台１２上の計測対象物１０
が測定台１２の移動とともにＺ方向に移動する。

【００１４】上記測定台１２の両側部には、左右対象に
光源１４、１６が配設される。この光源１４、１６は、
上記測定台１２の移動方向であるＺ方向と垂直に交わる
面（以下、この面を測定面と称す。）内において平面的
に広がる照明光を出射する。例えば、点光源からスリッ
トを介して照明光を出射する。これにより、測定面内に
おいて両側部から計測対象物１０の表面にライン状に照
明光が照射される（以下、この照明光をスリット光と称
す。）。このスリット光によって照明された部分は計測
対象物１０を測定面で切断した場合の断面の輪郭形状を
示す。

【００１５】尚、光源１４、１６から出射されたスリッ
ト光以外の光は、この測定装置の周辺において遮光され
ているため、スリット光が照射される計測対象物１０の
表面以外の部分には光が照射されないようになってい
る。また、測定面内には同図Ｘ、Ｙ方向の平面座標を決
定するための基準点を示すマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８
Ｃ、１８Ｄが設置される。これらのマーク１８Ａ、１８
Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄは互いの位置関係が明確に設定さ
れ、後述するように、測定面における計測対象物１０の
輪郭形状の平面座標を検出する際の基準となる。また、
このマーク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄの位置を検
出することにより画面の歪みを補正する。

【００１６】一方、上記測定台１２のＺ方向の前方に
は、ＣＣＤカメラ２０が設置される。このＣＣＤカメラ
２０は、上記測定面の位置にピントが合うようにピント
調整され、測定面に垂直な方向から計測対象物１０及び
マーク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄを撮影する。こ
れにより、計測対象物１０で反射したスリット光は、Ｃ
ＣＤカメラ２０においてその反射位置に対応する画素に
よって受光される。従って、ＣＣＤカメラ２０によって
得られる画像から、測定面における測定対象物１０の断
面の輪郭形状を検出することができる。

【００１７】上記ＣＣＤカメラ２０によって撮像された
画像は、アナログの画像信号としてＣＣＤカメラ２０か
ら出力される。そして、この画像信号は、Ａ／Ｄコンバ
ータ２２によってデジタルの画像信号（以下、画像デー
タと称す。）に変換された後、パソコン２４に入力され
る。パソコン２４は、計測対象物１０の外観形状を計測
する際に、上述したように駆動信号を上記測定台１２の
駆動装置に出力して測定台１２を移動させるとともに、
測定台１２の基準位置からの移動量を検出し、例えば計
測対象物１０を後方から前方に撮影範囲（測定範囲）内
で所定間隔ずつ移動させる。また、測定台１２を所定間
隔移動させる毎に上記ＣＣＤカメラ２０からＡ／Ｄコン
バータ２２を介して送られる画像データを入力する。
尚、測定台１２の移動間隔は、例えば、上記光源１４、
１６から出射されるスリット光の幅とする。

【００１８】これにより、Ｚ方向の所定間隔毎に計測対
象物１０の輪郭形状を示す画像データが得られる。尚、
以下においてＺ方向の所定間隔毎に得られる計測対象物
１０の画像を断面画像と称する。パソコン２４は、これ
らの断面画像の画像データに基づいて各断面における計
測対象物１０の表面のＸ、Ｙの平面座標を得るととも
に、その画像データを取得した時の測定台１２の位置
（基準位置からの移動量）に基づいてＺ方向の座標を得
る。これにより各断面における計測対象物１０の表面の
３次元座標を得ることができ、これによって得られた各
断面における計測対象物１０の表面の３次元座標をまと
めて計測対象物１０の表面全体（撮影範囲）の各点の３
次元座標を検出することができる。

【００１９】また、パソコン２４は、上記３次元座標を
検出すると同時に断面画像の画像データに光量調整等の
データ処理を施し、各断面画像の画像データを合成する
ことにより、計測対象物１０の外観画像の画像データを
生成する。これにより生成された画像データは、Ｄ／Ａ
コンバータ２６を介してＴＶモニタ２８等に出力され、
外観画像がＴＶモニタ２８の画面に表示される。

【００２０】次に、上記非接触式立体形状計測装置によ
る形状計測手順について図２のフローチャートを用いて
説明する。まず、計測対象物１０の試験撮影を行い（ス
テップＳ１０）、基準となる撮影画像の明るさを決定す
る（ステップＳ１２）。試験撮影は、上記パソコン２４
から測定台１２の駆動装置に駆動信号を出力して測定台
１２をＺ方向に移動させ、測定台１２上の計測対象物１
０を撮影範囲（測定範囲）内で移動させる。そして、こ
れと同時に測定台１２の所定間隔の移動毎に計測対象物
１０の断面画像をＣＣＤカメラ２０で撮影する。これに
より、計測対象物１０の各断面画像の画像データを取得
し、各画像データの輝度情報から平均的な画像の明るさ
を決定する。尚、平均的な画像の明るさを決定する手順
については後述する。

【００２１】以上の処理が終了すると、次に、測定台１
２を移動させて計測対象物１０を撮影開始点まで移動さ
せ（ステップＳ１４）、その位置からＣＣＤカメラ２０
によって計測対象物１０の断面画像の撮影を開始する
（ステップＳ１６）。上記パソコン２４は、ＣＣＤカメ
ラ２０から撮影した断面画像の画像データを入力し、ま
ず、入力した画像データから基準点のマーク１８Ａ、１
８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄを検出する。そして、これらのマ
ーク１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄの位置関係からＣ
ＣＤカメラ２０の撮影光学系の歪みを検出し、画像デー
タを処理して画像の歪みを修正する（ステップＳ１
８）。この修正により、計測精度を向上させる。次い
で、撮影画像が基準の明るさより暗く撮影されており、
部分的に画像の欠落が起きているようであれば、この部
分についてのみ明るさ（輝度値）を基準値程度まで嵩上
げする（ステップＳ２０）。尚、このステップＳ２０の
処理については後述の図５のフローチャートにおいて説
明する。

【００２２】以上の画像データの修正処理を行った後、
次に、断面画像の画像データからその断面における計測
対象物１０の輪郭形状の平面座標を算出する（ステップ
Ｓ２２）。即ち、断面画像の画像データにおいて所定輝
度よりも明るい画素の点を検出し、その画素の点と対応
する測定面上の座標を算出する。また、測定台１２の撮
影開始点から移動量を検出し、この移動量に基づいて計
測対象物１０に固定された座標系における断面画像のＺ
方向（奥行き方向）の座標を上記平面座標に付加する
（ステップＳ２４）。これにより、画像を撮影した断面
における計測対象物１０の輪郭形状の３次元座標を得る
ことができる。

【００２３】次に、撮影した断面画像を合成する（ステ
ップＳ２６）。即ち、初期値を黒一色とする基本画像と
撮影した断面画像の各画素の間で明るさ（輝度値）の比
較を行い、明るい画素の輝度値を基準画像に配置する。
これにより、計測対象物１０の各断層画像から計測対象
物１０の外観画像（正面画像）を合成することができ
る。また、上記ステップＳ２０において画像の明るさ調
整を行っているため、照明の光量不足等による合成画像
の部分欠落が防止されている。尚、断面画像の合成につ
いての詳細は後述の図４のフローチャートにおいて説明
する。

【００２４】以上の処理が終了した後、測定台１２が撮
影終了位置か否かを判定する（ステップＳ２８）。ＮＯ
の場合には、測定台１２をスリット光の幅分だけ前方に
移動させ（ステップＳ３０）、上記ステップＳ１６から
の処理を繰り返し実行する。一方、ＹＥＳの場合には、
撮影（測定）を終了し（ステップＳ３２）、上記ステッ
プＳ２６によって作成した計測対象物の外観画像と、上
記ステップＳ２２、ステップＳ２４によって算出した各
断面の輪郭形状、即ち、計測対象物１０の表面の３次元
座標（即ち、計測対象物１０の表面の３次元座標）をパ
ソコン２４の外部記録媒体に記録する（ステップＳ３
４）。

【００２５】以上により、計測対象物１０の外観画像及
び表面の３次元座標が得られる。尚、この装置によって
得られた外観画像を配管の直立状態を例として図３に示
す。次に、上記ステップＳ２６における断面画像の合成
にかかわる一連の処理について図４のフローチャートを
用いて説明する。まず、初期値を黒一色とする基本画像
を設定する（ステップＳ４０）。次いで、撮影画像を取
得する（ステップＳ４２）。このステップＳ４２は上記
図２のステップＳ１６の処理に対応する。そして、撮影
画像を取得した後、上記基本画像と撮影画像間の明るさ
を比較し（ステップＳ４４）。基本画像より明るい点が
存在するか否かを判定する（ステップＳ４６）。ＹＥＳ
の場合には、その撮影画像の明るい点の画像データを基
本画像に配置し（ステップＳ５０）、この画像を基本画
像とする。そして、撮影を続行するか否かを判定する
（ステップＳ５０）。一方、ＮＯの場合には、上記ステ
ップ５０の処理へ移る。

【００２６】そして、ステップＳ５０の処理において撮
影を続行すると判定した場合、測定対象物１０を次の位
置に移動させて上記ステップＳ４２からの処理に移り、
撮影範囲の断面画像に対して上記繰り返す。これによ
り、計測対象物１０の外観画像が生成される。以上のよ
うにして撮影範囲の断面画像の取得が終了すると、撮影
を終了する（ステップＳ５２）。

【００２７】次に、上記ステップＳ１２における基準と
なる撮影画像の明るさの決定、及び上記ステップＳ２０
における画像データの輝度値の調整処理に関するの一連
の処理について図５のフローチャートを用いて説明す
る。まず、計測対象物１０の試験撮影を開始する（ステ
ップＳ６０）。この処理は上記図２のステップＳ１０で
示した処理に対応する。次いで、各断面画像の輝度ヒス
トグラムを算出する（ステップＳ６２）。そして各断面
画像について算出した輝度ヒストグラムから平均のヒス
トグラムを求める（ステップＳ６４）。図６に示す実線
が求めた平均のヒストグラムの一例である。同図に示す
ようにヒストグラムには、計測対象物の照明部分による
高輝度（白）の山のピークと、照明が当たらない部分の
低輝度の山が発生し、その間に谷のピーク（最小点）が
発生する。

【００２８】以上の前処理を行ったのち、画像を撮影す
る（ステップＳ６６）。この処理は、上記図２のステッ
プＳ１６の処理に対応する。そして、この画像のヒスト
グラムを求め（ステップＳ６８）、白のピークが平均よ
り低すぎるか否かを判定する（ステップＳ７０）。上記
図６に示す点線が撮影画像のヒストグラムの一例であ
る。ステップＳ７０の処理では同図に示すように撮影画
像のヒストグラムの白のピークと平均ヒストグラムの白
のピークの輝度値の差分を比較する。そして、同図に示
すように撮影画像の白のピークが平均のヒストグラムに
比べて低すぎる場合には、基準以上の明るい点について
輝度値の嵩上げを実行し（ステップＳ７２）、断面画像
を基準画像に配置する（ステップＳ７４）。尚、輝度値
の嵩上げを実行する基準以上の明るい点は、図６に示す
ように高輝度と低輝度の間の谷の最小点より明るい点と
する。一方、ＮＯの場合には、ステップＳ７２の処理を
実行せず得られた断面画像のそのまま基準画像に配置す
る（ステップＳ７４）。

【００２９】以上のように、各断面画像の明るさを調整
して外観画像を合成することにより、照明光量の不足に
起因する画像の欠落が防止される。図３に示した外観画
像と同一の計測対象物について、明るさの調整を行うこ
となく合成した結果得られた外観画像を図７に示す。図
３、図７の外観画像を比較して分かるように図７では、
画像の欠落している計測対象物の正面部分が図３では観
測できるようになる。

【００３０】図８は、上記図１に示した非接触式立体形
状計測装置の変形例であり、図１に示した部材と同一の
ものには同一番号を記している。同図に示すように光源
１４、１６の前面に複数の光遮光物と光センサを対にし
て配置する。そして、各光センサによって照明光量を検
出し、それに応じて光遮光物による遮光量を調整する。
これにより、照明光量の部分的な調節が撮影時に行うこ
とができるため、記録前の試験撮影が不要となり、計測
対象物を１度移動させるだけで形状計測ができ、作業効
率が向上する。

【００３１】尚、上記実施の形態では、配管を計測対象
物として例示したが、本発明は外観の形状を記録する分
野全般に適用することができる。例えば、新種農作物等
のプレゼンテーション用サンプルや考古遺跡発掘現場で
の土器（考古遺物）等の立体形状記録が挙げられる。図
９に上記非接触式立体形状計測装置によって得られた考
古遺物の外観画像の一例を示し、図１０に、上記非接触
式立体形状計測装置によって得られた考古遺物、例えば
壺を例として、３次元座標をワイヤーフレーム表示した
例を示す。

【００３２】また、実施の形態では、外観画像を各断面
画像を合成することにより生成していたが、各断面画像
から得た計測対象物表面の３次元座標のデータを用い、
この３次元座標のデータに陰影付け等の処理を行って外
観画像を生成することもできる。図１１に示す例は、上
記壺を例として同一高度の座標点を同一色で表示した距
離画像である。

【００３３】また、上記実施の形態では、スリット光を
照射する光源を左右にのみ配設していたが、光源は、上
記測定面の全周囲に配設してもよい。これにより、左右
の光源１４、１６ではスリット光が照明されない部分も
照明することができ、画像情報の欠落を低減することが
できる。また、上記実施の形態において、計測対象物を
測定台１２の上で動かして上記撮影を複数回行い、各撮
影によって得られたデータを統合することにより、計測
対象物の形状からスリット光が当たらない部分があるこ
と（突起部分の影になる等）に起因する画像情報の欠落
を低減することができる。この場合に、例えば、上記測
定台１２を回転可能にし、計測対象物を回転させると共
に、その回転量を検出するようにしてもよい。

【００３４】また、上記実施の形態では、計測対象物の
前方に設置したＣＣＤカメラ２０を１台のみ使用した
が、他のＣＣＤカメラを計測対象物の後方にも設置する
ことにより、１回の撮影で計測対象物全体の計測を行う
ことができる。また、上記実施の形態において、断面画
像を撮影する際の測定台１２の送り量をスリット光の幅
とすることにより、計測対象物の移動時に同一部分の計
測を行うこと（送り量がスリット光の幅以下）やスリッ
ト光が当たらないために計測情報に欠落が生じること
（送り量がスリット光の幅以上）を防止することができ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る非接触
式立体形状計測装置によれば、所定の測定面と同一平面
のスリット光を計測対象物に照射し、測定面に対して垂
直方向から撮像して前記スリット光によって前記計測対
象物の表面にライン状に現れるライン光をライン画像と
して取り込む。そして、計測対象物を測定面に対して垂
直方向に移動させ、計測対象物が所定間隔移動する毎に
上記ライン画像を取り込み、これによって得たライン画
像に基づいて前記測定面上における各ライン画像の平面
座標を算出する。また、前記ライン画像の取り込みを行
ったときの計測対象物の移動位置を検出し、この移動位
置に基づいて各ライン画像に奥行き方向の座標情報を付
加し、計測対象物の表面の３次元座標を算出する。これ
により、計測対象物の表面の３次元座標を非接触で容易
に精度良く求めることができる。

【００３６】また、所定の測定面と同一平面のスリット
光を計測対象物に照射し、測定面に対して垂直方向から
撮像して前記スリット光によって前記計測対象物の表面
にライン状に現れるライン光をライン画像として取り込
む。そして、計測対象物を測定面に対して垂直方向に移
動させ、計測対象物が所定間隔移動する毎に上記ライン
画像を取り込み、これによって得たライン画像を重ね合
わせて計測対象物の外観画像を生成する。これにより、
各ライン画像の画像データの光量をデータ処理によって
所望の値に調整することができ、単に計測対象物をスチ
ルカメラで撮影して外観画像を得た場合と比べて、各照
明の部分的な光量不足に起因する画像の欠落を防止する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る非接触式立体形状計測装
置の一実施の形態を示した構成図である。

【図２】図２は、本発明に係る非接触式立体形状計測装
置の形状計測の処理手順を示したフローチャートであ
る。

【図３】図３は、断面画像の明るさを調整して外観画像
を合成した結果を示した図である。

【図４】図４は、断面画像の合成にかかわる一連の処理
手順を示したフローチャートである。

【図５】図５は、基準となる撮影画像の明るさの決定す
る一連の処理手順を示したフローチャートである。

【図６】図６は、撮影画像の輝度ヒストグラムの一例を
示した図である。

【図７】図７は、断面画像の明るさを調整せずに外観画
像を合成した結果を示した図である。

【図８】図８は、本発明に係る非接触式立体形状計測装
置の一実施の形態を示した構成図である。

【図９】図９は、本発明に係る非接触式立体形状計測装
置によって得られた外観画像の一例を示した図である。

【図１０】図１０は、本発明に係る非接触式立体形状計
測装置によって得られた測定対象物の表面の３次元座標
をワイヤーフレーム表示した例を示した図である。

【図１１】図１１は、計測対象物の３次元座標に基づい
て外観画像を作成した例である。

【符号の説明】

１０…測定対象物１２…測定台１４、１６…光源１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ…マーク２０…ＣＣＤカメラ２２…Ａ／Ｄコンバータ２４…パソコン２６…Ｄ／Ａコンバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−203423（ＪＰ，Ａ) 特開平３−138507（ＪＰ，Ａ) 特開平９−102913（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G06T 1/00 G06T 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の測定面と同一平面のスリット光を
計測対象物に照射する照明手段と、前記測定面に所定の位置関係で配置される複数のマーク
と、前記測定面に対して垂直方向に前記計測対象物を移動さ
せる移動手段と、前記計測対象物の移動位置を検出する位置検出手段と、前記移動手段によって前記計測対象物が前記測定面に対
して所定間隔移動する毎に、前記測定面に対して垂直方
向から撮像し、前記スリット光によって前記計測対象物
の表面にライン状に現れるライン光及び前記マークを撮
像する撮像手段と、前記撮像手段によって得た前記ライン光及び前記マーク
の画像毎に、前記マークの画像に基づいて、前記撮像手
段によって得た画像の歪みを補正する共に、前記測定面
上における前記ライン光の平面座標を算出する平面座標
算出手段と、前記位置検出手段によって検出した前記計測対象物の各
移動位置及び前記平面座標算出手段によって算出した前
記平面座標に基づいて前記計測対象物の表面の３次元デ
ータを生成する３次元データ生成手段と、からなることを特徴とする非接触式立体形状計測装置。
【請求項２】所定の測定面と同一平面のスリット光を
計測対象物に照射する照明手段と、前記測定面に所定の位置関係で配置される複数のマーク
と、前記測定面に対して垂直方向に前記計測対象物を移動さ
せる移動手段と、前記移動手段によって前記計測対象物が前記測定面に対
して所定間隔移動する毎に、前記測定面に対して垂直方
向から撮像し、前記スリット光によって前記計測対象物
の表面にライン状に現れるライン光及び前記マークを撮
像する撮像手段と、前記撮像手段によって得た前記ライン光及び前記マーク
の画像毎に、前記マークの画像に基づいて、前記撮像手
段によって得た前記ライン光の画像の歪みを補正すると
共に、前記撮像手段によって得た各ライン光の画像を重
ね合わせて前記計測対象物の外観画像を生成する外観画
像生成手段と、からなることを特徴とする非接触式立体形状計測装置。
【請求項３】前記外観画像生成手段は、前記撮像手段
によって得た前記ライン光の画像の輝度のヒストグラム
に基づいて、該ヒストグラムが平均的な分布になるよう
に前記ライン光の画像データの輝度を修正することを特
徴とする請求項２の非接触式立体形状計測装置。
【請求項４】前記移動手段は、パソコンからの駆動信
号により、前記測定面に対して前記計測対象物を前記ス
リット光の幅の間隔で移動させることを特徴とする請求
項１乃至３のうちいずれか１に記載の非接触式立体形状
計測装置。