JPH0626825A

JPH0626825A - 数学的に表現される３次元表面の測定用システム

Info

Publication number: JPH0626825A
Application number: JP4040264A
Authority: JP
Inventors: Roberto Maiocco; マイオツコロベルト; Caterina Cassolino; カツソリーノカテリーナ; Guglielmo Raho; ラーオグツリエルモ
Original assignee: DEA Digital Electronic Automation SpA
Current assignee: DEA Digital Electronic Automation SpA
Priority date: 1991-01-29
Filing date: 1992-01-29
Publication date: 1994-02-04
Also published as: FR2672119B3; GB9126856D0; DE4143193A1; GB2253052B; FR2672119A1; IT1245014B; ITTO910052A0; GB2253052A; ITTO910052A1

Abstract

(57)【要約】【構成】３次元表面の測定を行なう３次元空間を限定
する測定機（５）と、それに可変位的に可回動的に支持
されていて被測定表面の映像を生成するＴＶカメラ（1
0）と、映像プロセッサ（16）と、ステレオプロセッサ
（17）とより成る。映像プロセッサ（16）は、被測定表
面上に描かれた強いコントラストを呈する線を、ＴＶカ
メラ（10）から得られる異なる２つの映像から捜し出
し、次に、ステレオプロセッサ（17）が２つの映像中の
点の相互関係、これらの点の３次元座標の計算、これら
の点を通る曲線と上記表面の方程式の計算をする。【効果】被測定表面をそこに描かれる強いコントラス
トの線でフレーミングし、その線をＴＶカメラで読取
り、更に処理することにより、カメラを測定空間内で自
由に移動可能とし、測定が容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、数学的に表現される３
次元表面の測定用システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、３次元表面を数学的に表
現するため、すなわち空間的に変化する表面を数学方程
式により表現するために一般に利用できるシステムとし
て、完全に異なる２つの原理に従ってそれぞれ動作する
システムがある。

【０００３】すなわち第１の型として、フィーラ（触
手）部材を有する測定機により表面上のいくつかの点の
座標を検出するシステムがあり、また第２の型として光
学的原理に基づくシステムがある。

【０００４】具体的に言うと、第１の型のシステムは、
より一般的であるが、表面上の数点の座標を検出し、つ
ぎに適切な計算法を利用してそれらの点から始まる表面
の方程式を作成する。この従来型の原理に従って動作す
る既知のシステムは、測定に続く数学的表現で十分な精
度を得るには、非常に多数の点を測定せねばならず従っ
て低速度、低精度で動作し、現在の必要条件を満たすに
は不充分である。

【０００５】同じ出願人により１９８７年１０月６日に
６７８４８Ａ／８７の番号で出願された以前の特許に記
載されている既知の、更に高性能のシステムにあって
は、低速度と精度の問題は、オペレータが、被測定表面
内の主要な点のみを決定し、つぎにシステム自体が、所
望の精度を達成しかつフィーラの寸法を補償するように
逐次近似技法を利用する繰返し方法によりモデルを表現
するに必要な数の点を求めることにより、解決してい
る。

【０００６】この既知のシステムは、設定された課題に
対して見事な解を与えるが、しかし大きな寸法の表面を
数学的に表現しようとするときには、オペレータの側に
かなりの負担をかけることになる。その理由は、主要点
の検出を行う最初の段階が、オペレータにより手動で制
御され、なお被測定表面の型によりフィーラを使用でき
ない様な場合には適用きないからである。

【０００７】また別の型として光学システムは、３次元
の表面を観測する固定式テレビジョンカメラを利用して
その表面の測定を行う。この型を使った既知のシステム
は、例えば、異なった２つの角度方向から表面を観測す
る固定位置の２つのテレビジョンカメラおよび得られる
２つの映像に基づいて数学方程式を作成するプロセッサ
部を利用するものである。

【０００８】これらの光学システムは、その動作視野が
制限されており、テレビジョンカメラに対して被測定表
面を精密に位置決め固定する必要があり、従って大きな
寸法の表面には利用できず、またはテレビジョンカメラ
に対して被測定表面の相異なる位置決めをする必要のあ
る様な非常に変わった寸法形状の表面には適用できない
ことなどの点で、融通性に欠けるものであった。

【０００９】残った中で、他の既知の形式の光学システ
ムは、予め決められて形状と図形の認識ができるのみで
あり、前以て既知でない３次元の形の認識には使用でき
ない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、既知
システムの上記欠点を解決しかつその制限を解消し、被
測定表面の寸法についての制限および位置についての制
限なしに、任意の３次元表面を認識できる測定システム
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による、数学的に
表現される３次元表面の測定用システムは、３次元表面
の測定のための３次元空間を画定する測定機；被測定３
次元表面の映像を作成し得る光学的手段であって、上記
３次元空間内で変位できかつ方向を変え得るように上記
測定機により支持される手段；および上記光学手段に接
続されかつ被測定表面の諸点の座標を決定し得るプロセ
ッサ手段とを有することを特徴としている。

【００１２】従って、この発明によるシステムは、テレ
ビジョンカメラ（または映像を捕捉するための他の光学
系）と測定機の組合せを基礎として構成されており、そ
のシステムは、単にテレビジョンカメラの位置を適切に
選択し、かつ必要があれば可能な最高精度を得られるよ
うにテレビジョンカメラの光学系（レンズ系）を取り替
えることにより、テレビジョンカメラの特性を、被測定
表面に適応させられるように、利用できる測定空間内に
おいてテレビジョンカメラの位置決めを完全に自由に行
い得るものである。

【００１３】この発明によるシステムは、テレビジョン
カメラにより得られたデータの処理の複雑化の増大に従
って、およびシステムのオートメーション化の程度の増
大に関連して、４つの処理レベルで実現できる、すなわ
ち：

【００１４】第１レベル：テレビジョンカメラにより得
られる被測定表面自体の映像を基にして、被測定３次元
表面の座標の２次元的検出、ならびにフィーラと、テレ
ビジョンカメラの手動変位による第３の座標の検出；

【００１５】第２レベル：テレビジョンカメラ自体を２
つの相異なる位置においた場合にそのテレビジョンカメ
ラから得られる３次元表面の２つの映像に基づいたその
３次元表面の座標の３次元的検出。

【００１６】第３レベル：映像の自動検出と構成（動作
空間の認識を伴うテレビジョンカメラの自動運動）；第４レベル：テレビジョンシステムのみを利用する表面
内部の再構成。

【００１７】特に、以下に述べる測定システムは、３次
元表面自体を複数の「小区画」に分割するために、被測
定表面の残余部分に対し強いコントラストを有する分離
ライン（好ましくは細いライン）を設けた３次元表面に
ついて動作するものである。

【００１８】これらのラインは、具体的には、もし表面
が白であれば一般に黒であり、或いはその逆の関係にあ
るが、表面上に直接に描いた線、または表面自体に予め
付けた粘着細片、または表面上に投影された格子線（被
測定表面の色によって決まる光によるかまたはその影で
形成される）によって構成することができる。

【００１９】このシステムは、このようにして分離ライ
ンにより画定された中線を決定することにより、小区画
の３次元的輪郭を求め、注目した各小区画の縁を画定す
る曲線を定める閉ループを確認し、各小区画の数学的形
状を導出し、数個の隣接する小区画をできるだけ接続し
て単一の表面を形成し、得られた数学的モデルから推理
できる命令に従って、従来型のフィーラを使って表面を
測定し、そして中間的なデータおよび最終のデータを外
部ＣＡＤシステムへ、または前述した出願人の特許に記
載されている対話型（インタアクティブ）のグラフィッ
クシステムに転送される。

【００２０】（この場合、特に、得られるデータの如何
によっては映像処理における種々の段階で必要になる可
能性のある従来型のフィーラ測定は、次に詳しく述べる
ようにこの対話型グラフィックシステムによって制御さ
れかつ実行される）。この構成は、上に指摘した第２レ
ベルの実施形態に相当する。しかしこの発明はこれに限
定されるものではない。

【００２１】

【実施例】この発明のより良き理解のために、次に好ま
しい実施例を説明するが、この実施例はこの発明の範囲
を制限する意味を持つものではない。図１において、参
照数字１は、中央ユニットを示し、それは、プロセッサ
手段、オペレータとの通信用の普通の手段、例えばキー
ボード２、ビデオスクリーン３およびスクリーン３上で
グラフィック映像と命令を選択するのに有用なマウス４
を有している。このユニット１は、専用の映像プロセッ
サを有し、それは結果の提示と管理のためおよび作業の
開始のため、測定機５および装置６と協働する。装置６
は、ユーザとの通信のためユニット１の構成素子２−４
を使用することが好ましい。

【００２２】詳細に説明すると、測定機５は基本的には
周知の型で、モータ駆動キャリッジにより３つの直交デ
カルト軸に沿って動くことのできる測定ヘッド８を具え
ている。なおこのキャリッジは点から点型の触感フィー
ラすなわち針７を載荷している。測定機には１個または
それ以上の標準レンズを備えた標準型のテレビジョンカ
メラ１０が固定されている。

【００２３】テレビジョンカメラ１０は、繰り返して方
向転換のできる固定素子１１により測定機５のヘッド８
に固定されており、この構成により、テレビジョンカメ
ラ自体を測定機の全動作空間をカバーできるように位置
づけできるようにし、そのためシステムは、測定可能領
域の寸法および位置に関して完全に適応性を示すことに
なる。

【００２４】測定機５は、被測定３次元表面（図示せ
ず）が固定される動作ベッド９を画定し、かつ被測定表
面を充分に照明し、分離ラインと小区画間のコントラス
トを高めるための照明手段１２を持っている。

【００２５】装置６は、図示した例では、前述の特許出
願第６７８４８号に記載されている対話型のグラフィッ
クスシステムで構成されているが、他のＣＡＤシステム
に置き換えることもできるもので、システムの初期設定
に必要な情報を得るに役立つ。すなわち対話型のグラフ
ィックシステムは、動作可能の器具（フィーラの種々の
配置）、現用基準システム、処理に必要なパラメータ、
および妨害されている諸面、すなわち何者かに占有され
ている空間（その外側ではテレビジョンカメラが障害物
に遭遇することなく動きうる空間等に関する情報を決定
し、かつユニット１に供給する。

【００２６】更に装置６は、結果自体を自身のモニタ上
で、またプリンタとプロッタ（図示せず）の両方で図形
として（グラフィック）表現するためだけでなく、表面
の触感測定のため、下文で説明する結果を試験するため
にフィーラ７の運動を制御する作用を行う。装置６はま
た、必要なら工作機械（図示せず）を制御することもで
きる。

【００２７】第２図には、中央ユニット１と測定機５お
よび装置６に至るその結線の詳細ブロック図が示されて
いる。周知のように、ユニット１は４つの基本的部分、
すなわち試験および測定用装置１５、映像プロセッサ１
６、ステレオプロセッサ１７および校正装置１８で構成
されている。

【００２８】４つの部分１５−１８は、「郵便箱」１
９、中央ユニット１の作業を調整する調整器ユニット２
０を経由して相互間で、またユーザとの間で通信を行
い、更に複数のメモリ領域に接続されている。このメモ
リ領域には、共用のデータ領域２１、装置６と共用する
データ領域２２、固有のパラメータメモリ２３（すなわ
ちテレビジョンカメラに使用されるレンズ系に関係する
パラメータ、例えばテレビジョンカメラの光軸中心の映
像面−テレビジョンカメラにより撮影された映像が集め
られる平面−上への射影および焦点距離）、およびモー
ドメモリ２４（測定機に対するテレビジョンカメラの位
置に関する外在的なパラメータと処理に必要なパラメー
タ、これらは下文に列記される）等がある。

【００２９】このメモリ２４はまた、レンズによって持
ち込まれる誤差に関するパラメータ（収差と幾何学的ひ
ずみ）およびテレビジョンカメラ構体内の誤差を考慮し
た更に別のパラメータを収容することができる。調整器
ユニット２０の入力は、キーボード２とマウス４に対し
一方向性接続され、調整器ユニット２０の出力は、スク
リーン３に対し一方向性接続されている。

【００３０】同じスクリーン３の入力は、好ましくは、
ステレオプロセッサ１７と装置６に接続される。図２で
は、図面の判り易さと簡単化のためにスクリーン３を便
宜上２個描いて説明している。

【００３１】最後に映像プロセッサ１６は、捕捉カード
２６に双方向的に接続されている。捕捉カード２６は、
入力がテレビジョンカメラ１０に接続され、また出力が
自身のスクリーン２７に接続され、テレビジョンカメラ
により供給される信号をディジタル形式に変換し、それ
らを記憶し、かつスクリーン２７の図形（グラフィック
ス）を管理する機能を果たす。

【００３２】詳細に説明すると、試験および測定ユニッ
ト１５は、表面測定用テレビジョンカメラを利用するこ
とが必要なときは常にオペレータにより起動されてお
り、一方においてオペレータと測定機５の間に、他方に
おいては映像プロセッサ１６とステレオプロセッサ１７
の間に介在している。更にこのユニット１５は、テレビ
ジョンカメラ１０の位置を試験するために、およびシス
テムの全般的な様相の読み取り／変更のために設けられ
ている。

【００３３】特に、テレビジョンカメラの位置の試験
は、テレビジョンカメラによって得られた測定値を利用
するに必要なあらゆる情報を知ることを可能にし、なお
特に、テレビジョンカメラの位置を、測定機５の軸の基
準システムに関係づける、多分（フィーラ７の位置選択
に）使用される器械に関係づける回転／並進マトリック
スを提供する（フィーラ７は、この後者の器械を使用し
てて行われる測定過程で使用される）。

【００３４】この情報は、測定過程には無関係に取出さ
れかつ記憶され、測定過程の間測定そのものに必要なデ
ータは、メモリ２４から簡単に読み出される。引き続い
て、システム様相の読み／変更により、システムの種々
の装置が処理を行うに必要なパラメータの記憶および変
更が可能になる。このパラメータとは、これら２つの段
階で使用される校正パラメータと試験パラメータ、およ
び測定パラメータで、これらの段階に関連して次に詳し
く説明する。

【００３５】これらの機能を遂行するため装置１５は、
以下の３つのブロックで構成されている：試験ブロック５７：このブロックは入力が、調整器ユ
ニット２０、測定機５およびメモリ２３と一方向的に接
続され、また郵便箱１９とメモリ２４とに双方向的に接
続されている。

【００３６】従って、ブロック５７は、調整器ユニット
２０により可動化され、テレビジョンカメラの位置試験
（現在位置）に必要なデータを測定機５から受け取り、
固有のパラメータをメモリ２３から受け取り、郵便箱１
９を経て映像を撮影するための手順を開始し、処理に関
連するパラメータをメモリ２４から読み出し、回転／並
進マトリックスおよび多分、レンズ系の誤差とテレビジ
ョンカメラ構体の誤差を考慮したパラメータを形成し、
計算されたパラメータをメモリ２４内に記憶する；

【００３７】変更ブロック５８：このブロックは処理
に関連するパラメータを変更するためのもので、その入
力は、調整器ユニット２０に一方向的に接続され、メモ
リ２４に双方向的に接続されている。従ってブロック５
８は、調整器ユニット２０により起動されると、メモリ
２４内に記憶されている映像を処理するのに必要なパラ
メータの変更に備えている；

【００３８】測定ブロック５９：このブロックは入力
が調整器ユニット２０、測定機５およびメモリ２３と２
４に一方向的に接続され、また郵便箱１９に双方向的に
接続されている。

【００３９】従ってブロック５９は、調整器ユニット２
０により軌道されると、映像の検出を起動し、プロセッ
サ１６と１７により行われる映像に関連するハイレベル
とローレベルの処理を起動し、これらのプロセッサに機
械の現在位置、固有のパラメータとモードのような、処
理に必要な指令と情報を郵便箱１９を経由して供給す
る。

【００４０】ブロック５９によりまたは校正装置１８に
より起動される映像プロセッサ１６は、更に次に説明す
るように、映像を使用するためのあらゆるローレベルサ
ービスに係わり、また第１群のブロック２８−３０、局
所データ領域３１、第２群のブロック３２−３５および
通信ブロック３６を有している。

【００４１】入れ代わって、第１群のブロック２８−３
０は、映像を捕捉することおよびローレベル処理に関連
する指令とパラメータと共に映像を第２群のブロックに
伝送することに係わり、かつ以下の３ブロックを包含す
る：

【００４２】映像捕捉カード管理用の管理ブロック２
８：カード２６に双方向的に接続され、カードを初期
設定するのに役立ち、捕捉した映像を読み、それをブロ
ック３０に転送して、連続的な映像捕捉から映像作成の
終りまでの過程を管理する；

【００４３】通信管理ブロック２９：通信ブロック３
６とブロック２８に双方向的に接続され、また、ブロッ
ク３０に一方向的に接続されている；このブロック２９
は、ブロック３６が映像利用の起動を制御するとき、指
定したプロトコルに従ってブロック３６と通信するのに
役立ち、また映像処理の完了をブロック３６に信号で知
らせること、更にまたブロック３６とテレビジョンカメ
ラ間の同期指令の送信およびブロック３６から受信した
処理指令と必要なパラメータをブロック３０経由でブロ
ックブロック３１に送信する作用を行う；

【００４４】プロセッサ管理ブロック３０：その入力
は、ブロック２９とブロック２８に一方向的に接続さ
れ、その出力は、ブロック３１−３５に接続されてい
る；ブロック３０は、ブロック２８から受信した各映像
を、関連のパラメータとそしてまたブロック２９から受
信した処理指令と結合させること、およびそれらを局所
データ領域３１に転送する作用を行い；最後にブロック
３０は、データの利用の可能性をブロック３２−３５に
伝達する。

【００４５】この第２群のブロックは、ローレベル処理
を行うのに役立つ。この処理は、テレビジョンカメラに
よって観察される表面部分が、測定する表面自体である
か、あるいは既知の物体（ゲージまたは「パターン」）
に関連する表面であるかに応じて僅かに異なってくる、
そしてその映像は、システムの校正のため、すなわち次
の説明から判るように固有のパラメータを測定するため
に捕捉される。

【００４６】具体的には、第１の場合は、小区画間にあ
る強いコントラストを呈する分離ラインは、ある厚さの
細条として観察される（表面部分の映像を表わしている
図７を参照のこと。そこには小区画が３８として示さ
れ、分離ラインすなわち細条は、−小区画に対して比例
尺ではないが−３９として示されている）。

【００４７】この細条の線は、従って、小区画に属する
かあるいは細条自体に属する隣接点に関して急峻な照度
勾配を持ち、その勾配の最大値は、細条自体の縁または
外形線（または輪郭）に対し直角方向にある。更に各細
条の対向する縁上の一対の点は、最大の逆方向勾配を示
し、細条自体の対称軸に関して鏡のような配置になって
いる。

【００４８】この場合、ローレベル処理は、逆の値の最
大勾配を有する複数対の点間の中点を決定することから
成っており（図１０参照、同図中、中線は鎖線として描
かれ、４０で示されている）、そしてこの中点を、縁の
同じ側または各小区画の外形線（または輪郭）に属する
点の細長い連なり（リスト）または鎖（チェーン）に再
グループ化することにある。

【００４９】第２の場合は、この発明の好ましい実施例
において、図１３に参照数字４４を付けて示されている
ゲージは、１組の正方形４１と４２から構成され、その
対角線の交差点は、透視図法変換において不変であり、
正方形の内の２つ（参照数字４２で示されている）は、
ゲージ４４の方向を認識するため他より大きな寸法にな
っている。

【００５０】この場合、ローレベル処理は、最大勾配の
隣接点を各々が正方形の外形線に関連している細長い連
なりに再グループ化し、これら細長い連なりから正方形
の射影を認識して、正方形自体の再構成と対角線の交点
を決定することである。

【００５１】２つの正方形４２が並んでいる直線の方向
も、また、（測定機の）現在の基準システムをゲージ４
４に関連した基準システムに変換する変換法を決定する
ために測定される。

【００５２】両方の場合において、最大勾配の点は、先
ず、細条３９の縁の点または正方形４１、４２の点の真
の座標を、テレビジョンカメラの解像度以上の精度（サ
ブピクセルの精度）で決定するような方法で処理され
る。

【００５３】これらの機能を遂行するため上記第２群の
ブロックは、以下のブロックを有する：ブロック３２：これはサブピクセルの精度を用いて縁
点を求めるためのブロックで、その出力はブロック３３
と３４に一方向的に接続されていて、求めた座標をこれ
らブロック３３とブロック３４に供給する；

【００５４】ブロック３３：これはスケルトンを求め
るためのブロック（またはスケルトン化ブロック）で、
その出力は、ブロック３４に一方向的に接続され、これ
に中線４０の座標を供給する；このブロックは、測定す
る表面に関連する映像のローレベル処理が必要なとき、
捕捉した映像と結合した指令によって上記のように起動
される；

【００５５】ブロック３４：これは縁を連結するため
のブロックで、その出力は、ブロック３５と郵便番号１
９に一方向的に接続され、ブロック３２により求められ
た点の座標か、ブロック３３により求められた中点の座
標の一方を受け取る；

【００５６】これらを複数の鎖にグループ化した後、ブ
ロック３２から直接到来する一連の点の場合（最大勾配
の縁点）、その細長い連なりはブロック３５に供給さ
れ、他方反対の場合（中点）、その細長い連なりは、共
通データ領域２１への記憶とその後の処理のため郵便箱
１９に供給される；

【００５７】ブロック３５：これは顕著な点を求める
ためのブロックで、その出力は、郵便箱１９に一方向的
に接続されている。このブロック３５は、透視図法によ
って変形した縁線から始まる正方形を再構成しようと務
め、その対角線の交点を決定し、そしてまた現在の基準
システムからゲージの基準システムへ変換することを決
定するため、より大きい寸法の２つの要素４２が存在す
る直線の方向を決定する。

【００５８】得られた点の座標および決定された変換内
容は、共用のデータ領域２１に記載するため、およびそ
の後の処理のため郵便箱１９に供給される。

【００５９】続いて、ステレオプロセッサ１７は、映像
プロセッサ１６により処理され、共用データ領域２１に
記憶されているデータから始まるハイレベル映像処理を
行う。詳細に言えば、ステレオプロセッサは、被測定表
面の映像処理の場合にのみ動作し、校正には参加しな
い。

【００６０】詳しくは、被測定表面の３次元座標を決定
するため、それぞれテレビジョンカメラを相異なる位置
において得られる２つの映像を撮影する。この２つの映
像は、テレビジョンカメラをその光軸に沿って変位させ
て定めた２つの位置で捕捉される映像である。

【００６１】各映像は、プロセッサ１６内で前処理さ
れ、次にプロセッサ１６により供給される点の鎖から始
まる閉ループを再構成し、かつ１つの映像のループの各
辺を第２の映像のループの辺に結合させるような方法で
更に処理される、なおこの第２の映像ループは、分離ラ
インの３次元座標を決定するため、被測定表面の同じ分
離ラインによって生成されたものである。

【００６２】詳細に言えば、ステレオプロセッサ１７か
ら受信した点の鎖（以後はまた外形線とも称する）は、
（ストルトン化のため）交差点を欠いた格子を形成する
ように規則的な様式で配置される（図１０参照）。従っ
て、１つの外形線の各端に対しある捜索地帯内で他の外
形線の隣接する端が捜し求められ、隣接端を持たない外
形線は捨てられ、そして上記外形線およびそれらの隣接
端は、共通の交差点まで延長される。

【００６３】この操作は、すべての外形線に対し繰り返
し行われ、つぎに２次元のグラフ（マトリックス）が構
成され、そこではすべての延長された外形線および交差
点の座標が、直接または間接に記憶され、閉ループが捜
し求められる。つぎに２つの映像の閉ループは、基準に
よる１つの映像の各点に対し、透視図法モデルによる他
の映像上の対応点を捜索することにより関連づけられ
る。

【００６４】そして被測定表面の点の３次元座標は、得
られた両閉ループの相互に関連する点に対応して計算さ
れ、また小区画の縁（ループの辺）の曲線の数学方程式
は、求めたばかりの３次元座標から出発して再構成され
る。最後に、これら曲線の間に延びる表面の方程式は、
既知の計算技術のを利用することにより（例えばＢｅｚ
ｉｅｒ関数により）求められる。

【００６５】これらの機能を遂行するため、ステレオプ
ロセッサ１７は、以下のブロックを有する：ブロック４５：これは近似関係を捜し求めるためのブ
ロックで、その入力は、メモリ２３と郵便箱１９に一方
向的に接続されている；ブロック４６：これは外形線の選択および延長のため
のブロックで、その入力は、ブロック４５に一方向的に
接続され、その出力は、スクリーン３に接続されてい
る；

【００６６】ブロック４７：これは２次元のグラフを
構成するためのブロックで、その入力は、ブロック４６
に一方向的に接続されている；ブロック４８：これは閉ループの認識および結合を行
うための認識ブロックで、その入力は、ブロック４７に
一方向的に接続され、その出力は、スクリーン３に接続
されている；

【００６７】ブロック４９：これはループの点の３次
元座標の計算および小区画の縁の３次元曲線の計算を行
うためのブロック４９で、その入力は、ブロック４８に
一方向的に接続され、その出力は、スクリーン３と共用
データ領域２２に接続されている；およびブロック５０：これは小区画の３次元表面の計
算を行うためのブロックで、その出力は、スクリーン３
と共用データ領域２２に一方向的に接続されている。

【００６８】校正装置１８は、固有パラメータの校正が
必要なとき（システムの始動後、新しいレンズ系の取付
け、焦点合わせの修正等を行ったとき）に動作する。実
際には、装置１８は、レンズ系の位置および方向の変化
と同時にある数の外部既知点を、それら諸点の映像面へ
の射影と結合させることによりレンズ系のパラメータを
測定する。

【００６９】この目的のため、図１３に示し既に説明し
たゲージ４４が使用されるが、それは、測定機の手動制
御により最初に測定されてゲージ４４の固定支持物（典
型的には測定機のベッド９に固定された一枚のプレキシ
ガラスの薄板）の位置が決定される。

【００７０】つぎにゲージ４４の別の映像が、別の位置
からテレビジョンカメラで撮影され（好ましくは、直線
に沿ってテレビカメラを変位させることにより）、この
ようにして得られたすべての点は、正方形の対角線の交
点に関連するもので、被測定表面の映像を処理するため
に必要な固有パラメータのマトリックスを計算するため
に使用される。

【００７１】従って校正装置１８は、以下のブロックを
有する：ブロック５２：これはゲージの測定を起動するための
ブロックで、その入力は、調整器ユニット２０に一方的
に接続され、測定機５に双方向的に接続されている；

【００７２】ブロック５２：これは映像の捕捉を起動
するためのブロックで、その入力は、ブロック５２とメ
モリ２４に一方向的に接続され、郵便箱１９に双方向的
に接続されて、メモリ２４から映像処理パラメータを受
信し、ゲージ４４の映像捕捉に必要な指令とパラメータ
を送信し、映像のローレベル処理から得る既知点を受信
するためのものである；

【００７３】およびブロック５４：これは固有のパラ
メータを計算するためのブロックで、その入力は、ブロ
ック５３に一方向的に接続され、その出力は、メモリ２
３に接続されており、パラメータを決定し記憶するため
のものである。

【００７４】本発明のシステムにより、３次元表面を測
定することが、以下のステップにより達成されるが、そ
れらのステップは図３−図６の動作ブロックおよび図７
−図１３を参照して説明する。

【００７５】特に以下の記述において、固有のパラメー
タと外部のパラメータを決定するために使用される方程
式は詳細に述べないし、透視図法変換のために使用され
る計算も詳細には述べない。これらの詳細を知るために
は下記の論文に述べられている事柄が参考になる。

【００７６】（１）発表者ファウジェラス（Ｏ．
Ｄ．Ｆａｕｇｅｒａｓ）氏およびトスカニ（Ｇ．Ｔｏｓ
ｃａｎｉ）氏、論文名「ステレオのための校正問題
（Ｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍ
ｆｏｒｓｔｅｒｅｏ）」、掲載誌会誌コンピュー
タ映像とパターン認識（Ｐｒｏｃ．ＣｏｍｐｕｔｅｒＶ
ｉｓｉｏｎａｎｄＰａｔｔｅｒｎＲｅｃｏｇｎｉ
ｔｉｏｎ）１５〜２０ページ、１９８６．米国フロリダ
州マイアミビーチ。（２）発表者（１）と同じ、論文名「３次元コン
ピュータ映像のためのカメラ校正（ＣａｍｅｒａＣａ
ｌｉｂｒａｔｉｏｎｆｏｒ３ＤＣｏｍｐｕｔｅｒ
Ｖｉｓｉｏｎ）」、掲載誌会誌機械映像と機械知
能についての国際ワークショップ（Ｐｒｏｃ．ｏｆＩ
ｎｔ．ＷｏｒｋｓｈｏｐｏｎＭａｃｈｉｎｅＶｉ
ｓｉｏｎａｎｄＭａｃｈｉｎｅＩｎｔｅｌｌｉｇ
ｅｎｃｅ）１９８７年２月、日本東京。（３）発表者ガナパシイ（Ｓ．Ｇａｎａｐａｔｈ
ｙ）、論文名「ロボットビジョンのための変換マトリ
ックスの分解（Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔ
ｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｍａｔｒｉｃｅｓｆｏ
ｒｒｏｂｏｔｖｉｓｉｏｎ）、掲載誌パターン認
識レター（ＰａｔｔｅｒｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）、２：４０１−４１２、１９８４年１
２月。

【００７７】（４）発表者プレビン（Ｅ．Ｐｒｅｖ
ｉｎ）とウエッブ（Ｊ．Ａ．Ｗｅｂｂ）、論文名「コ
ンピュータ映像とロボット工学における４元数（Ｑｕａ
ｔｅｒｎｉｏｎｓｉｎｃｏｍｐｕｔｅｒｖｉｓｉ
ｏｎａｎｄｒｏｂｏｔｉｃｓ）、掲載誌カーネギ
ーメロン大学、技術報告（ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐ
ｏｒｔ）ＣＳ−８２−１５０１９８２、（５）発表者シュー（Ｙ．Ｃ．Ｓｈｉｕ）およびア
ーマド（Ｓ．Ａｈｍａｄ）、論文名「形式ＡＸ＝ＢＸ
の同次変換方程式を解くことによるセンサの取付け位置
の発見（ＦｉｎｄｉｎｇｔｈｅＭｏｕｎｔｉｎｇ
ＰｏｓｉｔｉｏｎｏｆａＳｅｎｓｏｒｂｙｓ
ｏｌｖｉｎｇａＨｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓＴｒａｎｓ
ｆｏｒｍＥｑｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＦｏｒｍ
ＡＸ＝ＢＸ）」、掲載誌ロボット工学とオートメー
ションに関するＩＥＥＥ会議会報（ＩＥＥＥＣｏｎｆｅ
ｒｅｎｃｅｏｎＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＡｕｔ
ｏｍａｔｉｏｎ）１６６６〜１６７１頁、米国ノースカ
ロライナ州ラレイ（Ｒａｌｅｙｇｈ）１９８７年４
月。

【００７８】（６）発表者ストラット（Ｔ．Ｍ．Ｓ
ｔｒａｔ）、書籍名「変換マトリックスからのカメラ
パラメータの回復（ＲｅｃｏｖｅｒｉｎｇｔｈｅＣ
ａｍｅｒａＰａｒａｍｅｔｅｒｓｆｒｏｍａＴ
ｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎＭａｔｒｉｘ）」９３〜
１００頁、モーガンカウフマン出版会社（Ｍｏｒｇａ
ｎＫａｕｆｍａｎｎＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓＩｎ
ｃ．）１９８７年。（７）発表者ツアイ（Ｒ．Ｙ．Ｔｓａｉ）、論文名
「既製のテレビカメラとレンズを使用する高精度３次
元機械映像測定のための融通性のあるカメラ校正法（ａ
ＶｅｒｓａｔｉｌｅＣａｍｅｒａＣａｌｉｂｒａ
ｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＨｉｇｈ−Ａ
ｃｃｕｒａｃｙ３ＤＭａｃｈｉｎｅＶｉｓｉｏｎ
ＭｅｔｒｏｌｏｇｙＵｓｉｎｇＯｆｆ−ｔｈｅ−Ｓ
ｈｅｌｆＴＶＣｏｍｅｒａａｎｄＬｅｎｓｅ
ｓ）」、掲載誌ロボット工学とオートメーションに関
するＩＥＥＥジャーナル（ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌ
ｏｆＲｏｂｏｔｉｃｓａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏ
ｎ）ＲＡ−３（４）３２３−３４４頁１９８７年８月。

【００７９】（８）発表者（７）と同じ、論文名
「３次元機械映像のためのカメラ校正に関する最近の進
歩の概要（ＳｙｎｏｐｓｉｓｏｆＲｅｃｅｎｔＰ
ｒｏｇｒｅｓｓｏｎＣａｍｅｒａＣａｌｉｂｒａｔ
ｉｏｎｆｏｒ３ＤＭａｃｈｉｎｅＶｉｓｉｏ
ｎ）」、掲載誌ロボット工学レビュ（ＴｈｅＲｏｂ
ｏｔｉｃｓＲｅｖｉｅｗ）１４７〜１５９頁カチイ
ブ（ＯｕｓｓａｍａＫｈａｔｉｂ）、クレイグ（Ｊｏ
ｈｎＣｒａｉｇ）およびロザノペレス（Ｔｈｏｍａｓ
Ｌｏｚａｎｏ−Ｐｅｒｅｓ）編、ＭＩＴプレス刊、１
９８９年。

【００８０】図３を参照して説明すると、オペレータは
最初キーボード２により操作モード（ブロック７０）を
選択して、校正手順または試験／測定手順を開始する
か、あるいは動作を終了させる（ブロック７１）。これ
は、それぞれ調整器ユニット２０によって校正装置１８
または試験と測定のユニット１５を起動させること、あ
るいはシステムを停止させることに相当する。

【００８１】もしブロック７０から校正が開始される
と、このプロセスは、装置５２により指令されるゲージ
の測定を起動するためブロック７２まで進行する。この
段階でオペレータにより支援される手動検出が、最初に
起こり、つぎにフィーラ７によりゲージ４４の縁のいく
つかの点の自動検出が行われて、測定機５の基準システ
ムに関してゲージ自体の位置を確認し、従って基準シス
テム内の重要な点の座標を決定する。

【００８２】つぎにプロセスは、映像の捕捉を起動する
ためブロック７２からブロック７３に進む。この段階で
はテレビジョンカメラ１０は、手動または自動で方向が
定められ、ゲージ４４を観察する（なるべくならテレビ
ジョンカメラの解像度とシステム固有の限界に対し、両
立できる可能な最善の精度を得るため、観察する位置
は、被測定表面の部分を見るような方法で選択されるこ
とが好ましく、この場合ゲージ４４にできるだけ接近す
る）。

【００８３】その後ブロック５３は、縁の真の座標を決
定するためのパラメータを指定し、ゲージ４４の重要点
の検出を要求することによって、映像を捕捉するための
指令を郵便箱１９経由で送信する。画像を撮影し、映像
プロセッサにより与えられた仕様に従って、映像のロー
レベル処理をするためのブロック７４に続く。

【００８４】処理の結果は、（図４に関連して更に詳細
に説明するが）つぎに共用データ領域２１内に記憶され
る。ブロック７３と７４に相当する操作段階は、一層良
い精度を得るため、ゲージ４４の映像を数個得るよう
に、従ってテレビジョンカメラの種々の角度位置で重要
点を数個検出するようなやり方で、数回繰返すことが望
ましい。

【００８５】続いてこのプロセスは、固有のパラメータ
を計算するためのブロック７５に進み、そこで各映像ご
とに決められた重要点とゲージの点の間の関係が、最小
自乗アルゴリズムを利用して作られる。捕捉した映像ご
とにこのように決められた固有パラメータの評価値は、
テレビジョンカメラの各姿勢に対して、最善の回転角お
よび最善の並進距離を決定できるように平均化される。

【００８６】このようにして決定されたパラメータは、
メモリ２３内に記憶され、従ってまたテレビジョンカメ
ラの姿勢を試験する操作および未知の３次元表面につい
て行う測定操作に利用できる。

【００８７】もし、代わりにオペレータが試験と測定の
手順を要求すれば、プロセスはブロック７０から、試験
と測定のユニット１５を起動させるブロック７７に進
む。特にこのブロック７７は、実行する処理の型の選択
に関係し、その結果オペレータは、テレビジョンカメラ
の姿勢の試験、映像処理に関係するパラメータの記憶／
修正、および表面の測定の何れかを、実質的に選択でき
ることになる。

【００８８】もしオペレータが、パラメータの記憶／修
正を要求すれば、プロセスはブロック７７からブロック
７８に進む。このブロックは、パラメータ修正段階に関
係しており、この修正段階は、システムのすべての構成
部分により種々の方法で共有され、かつ２つのクラス；
すなわち校正／試験パラメータおよび測定パラメータに
再分割できる。

【００８９】特に、（装置１５および１８により使用さ
れる）第１のパラメータは、（オペレータの寸法と最大
最小の勾配しきい値を含む）接点軸抽出用フィルタに関
係するパラメータ、（鎖の長さに関する最小しきい値を
含む）縁を接続するためのパラメータ、および（最大誤
差しきい値を含む）映像のグループの品質を自動評価す
るためのパラメータを含んでいる。

【００９０】プロセッサ１６と１７により利用される第
２の測定パラメータは、２つの映像間の距離、（上記し
た様な）縁抽出フィルタのパラメータ、（上記の様な）
縁連結パラメータ、（この操作が必要かどうかを特定す
る指示器を含む）スケルトン化パラメータ、２つの平行
縁間の最大許容距離で、これらの縁がスケルトンおよび
スケルトン化され外形線−小区画分離ライン−の型の中
に没入するためのもの（すなわち白い背景上の黒または
その逆）、（プロセッサスクリーン上のグラフィック出
力に関係する）ステレオプロセッサを制御するためのパ
ラメータ、および（各輪郭の抽出点の数と、計算する縁
と表面の曲線の多項式の項数を含む）数学方程式の構成
に関係するパラメータを含んでいる。

【００９１】このとき、パラメータ修正段階は、ブロッ
ク５８の制御の下に起こり、このブロックは、使用者が
キーボード２および／またはマウス４と調整ブロック２
０により、モニタ３上のディスプレイを使って、上に列
記したパラメータの１つまたはそれ以上を記憶しあるい
は修正することを可能にするものである。

【００９２】もし、代わりにオペレータが、カメラ姿勢
のチェックを要求すると、プロセスはブロック７７か
ら、初期設定操作に関係するブロック７９に進む。中で
もこの段階において、ブロック５７は、固有パラメータ
をメモリ２３から、またモード（すなわち映像処理に関
係し、また既に評価したカメラ姿勢に関係するパラメー
タ）をメモリ２４から読み出し、そしてまた現在の基準
システムを測定機５から読み、既に定められている器機
に関する命令を読み取る。

【００９３】更に、ブロック５７は、オペレータに（テ
レビジョンカメラ支持体の角度位置のような）定めるべ
き位置を確認するラベルを求め、その存在を確かめ、器
械がその位置に関連づけられていることを確認するラベ
ルをできる限り要求し、その存在をチェックする。

【００９４】プロセスは、次にブロック７９からブロッ
ク８０に進み、それによってブロック５７は、オペレー
タによるテレビジョンカメラの手動位置調整を要求し、
続いてブロック８１に進み、それによってブロック５７
は機械の現在位置を読み取る。続いてプロセスはブロッ
ク８２に進むが、このブロックは、オペレータにより測
定機５のベッド９に予め固定されているゲージの映像を
捕捉するための操作を、起動させることに関係してい
る。

【００９５】この段階は、操作に関係するデータ処理を
実行させ、かつ操作制御用の関連パラメータをブロック
５７から映像プロセッサ１６に送信させ、それによりプ
ロセッサ１６は映像を捕捉する。ゲージの重要点を得る
ため、ローレベル処理に関係するブロック８３がつぎに
続くが、これは次に詳細に説明する。

【００９６】この処理の終に制御操作はブロック５７に
戻るが、このブロックは映像プロセッサ１６からの連絡
があるとき、共用データ領域２１に記憶されている結果
を読み始める。ブロック８０−８３に関連して説明した
連続操作は、なるべくなら数回、例えば３回繰り返すの
がよい。

【００９７】次に処理は、ブロック８３からブロック８
４に進み（ブロック８４はブロック８３に後続する場合
の他にそれに先行する別の形もあり得る）、ブロック７
２のために前述部分で説明したようにフィーラ７による
ゲージ４４の測定を起動させることに関係している。

【００９８】最後に、ブロック５７は、テレビジョンカ
メラの固有パラメータの値を利用することにより最善の
回転／並進マトリックスを計算し始める（ブロック８
５）。得られた結果は、スクリーン３上に表示するため
調整器２０に送信することができる。

【００９９】もし、代わりにオペレータが、ブロック７
７から未知の３次元表面の測定を要求すると、プロセス
は初期設定操作に関係するブロック８７に進む。とりわ
けこの段階では、ブロック５９は、固有パラメータをメ
モリ２３から、またモードをメモリ２４から読み出し、
なおまた現在の基準システムを測定機５から、そして既
に定めた器械に関係する命令を読み出す。

【０１００】更に、ブロック５９は、オペレータに利用
すべき位置を指定するラベルを要求し、その存在をチェ
ックする。プロセスはブロック８７からつぎにブロック
８８に進み、そこではオペレータによるテレビジョンカ
メラの手動位置調整が、（ブロック７３に関連して説明
したように観察の選択と共に）要求され、つぎにブロッ
ク８９に進み、そこでは機械の現在位置が測定される。

【０１０１】その後プロセスは、表面の映像を捕捉する
ための操作の起動に関係するブロック９０に進むが、そ
の表面は、測定機５のベッド９にオペレータにより予め
固定されていたものである。

【０１０２】第１の映像を記憶した後、装置５９はテレ
ビジョンカメラ１０の自動位置決めを指令する。カメラ
はヘッド８の変位による作用でシステムパラメータの内
オペレータが選択した値に等しい距離だけ、光軸に沿い
表面から離れる向きに変位する（ブロック９１）。プロ
セスはつぎに機械の現在位置を読むためのブロック９２
に進み、つぎに表面の第２映像を捕捉するためのブロッ
ク９３に進む。

【０１０３】その後第１映像のローレベル処理（ブロッ
ク９４）および第２映像ローレベル処理（ブロック９
５）が実施される。特に２つの処理段階は、それぞれの
捕捉段階の直後に行わなくてもよい。その理由は、測定
プロセスは第２映像の捕捉直後に中断でき、かつ続いて
の処理は、捕捉され適切に記憶された映像を呼び戻すこ
とによりオペレータが間に入ることなく、任意の他の時
間に行うことができるからである。

【０１０４】従ってこれにより、映像捕捉操作を関連す
る処理（校正操作、テレビジョンカメラ評価操作および
処理パラメータ修正操作等）から完全に解放することが
でき、これはシステムの融通性を可成り増すものであ
る。

【０１０５】図４に関して更に詳細に述べるように、ブ
ロック９４と９５に従って行われるローレベル処理を行
って外形線上の点の２連の細長い連なりを得るようにし
た後、プロセスは図５と図６に関して述べるステレオ処
理に関係するブロック９６に進む。

【０１０６】その結果操作の制御は、各小区画の外形線
上の点の３次元座標を計算するステレオプロセッサ１７
に渡され、境界をなす曲線およびそれらの間に存在する
表面の方程式を決定する。このようにして得たデータ
は、つぎに共用データ領域２２内に記憶される。

【０１０７】これら操作の終に（または、もし中間プロ
セスが映像から得たデータの処理継続を許可しない、ま
たはオペレータの要求する精度より低い精度の場合は、
それら操作の前でも）プロセスは、結果の提示と管理用
の装置６に制御を移転することに関係するブロック９７
に到達する。この装置６は、共用データ領域２２に記憶
されているデータを利用することにより表面を測定す
る。

【０１０８】装置６は更に、フィーラ７を使って得た測
定値に基づいて数学モデルを修正し、そしてまた例えば
前述の特許出願に記載されているように最終モデルを表
示し描くのである。

【０１０９】映像プロセッサ１６の第２群のブロック３
２−３５により行われるローベル処理に関係する図４に
関し、複数の行（Ｘ方向）と列（Ｙ方向）を含む画素マ
トリックスとして局所データ領域３１に記憶されている
捕捉された映像は、指定寸法のガウスフイルタを利用し
てＸ方向とＹ方向における各画素の輝度勾配を計算する
ような方法で最初に処理される（ブロック１００）。

【０１１０】その後（ブロック１０１）、マトリックス
は走査されて予め決められたしきい値より大きい勾配係
数を有する画素を決定し、（ブロック１０２）これら画
素の各々に対し、前もって計算した勾配の方向に沿っ
て、問題の画素の前と後にそれぞれ位置する２つの点が
決定される。

【０１１１】特に、問題画素の両側のこれらの点は、勾
配の方向と調査中の画素に隣接する８つの画素を通過す
る（Ｘ＝一定、Ｙ＝一定における）４本の直線との間の
２つの交点から得られる（実際にはこれらの直線のうち
の２本のみが、勾配の方向と交差する）。

【０１１２】次いで、ブロック１０３は、これら前後の
点の各々の勾配係数を、前後点に隣接する２つの画素の
勾配係数を直線的に内挿することにより計算する（例え
ば、図８参照、図中参照数字２００は、予め決めたしき
い値より大きい勾配係数を有する画素を示しており、そ
の勾配は矢印２０１により表わされている。

【０１１３】参照数字２０２ａおよび２０２ｂは、それ
ぞれ前後の点を示しており、それらは勾配２０１の方向
と点２０３ａ、２０３ｂと２０３ｃ、２０３ｄを結ぶ直
線との交差から生じたものである。最後に参照数字２０
４は、画素２００の勾配の方向により定まる直線を示し
ている）。

【０１１４】つぎに、ブロック１０４に従って、問題の
点の前後の点に関係する計算したばかりの２つの係数
が、検討中の画素の勾配値と比較される。もしこの後者
が２つの計算値の１つより小さいと、システムはブロッ
ク１０４からブロック１０５に進む。

【０１１５】ブロック１０５によって、検討中の画素
は、最大勾配の点（小区画の、すなわち正方形の縁点）
を表わしていないとのことで放棄され、その後プロセス
は、ブロック１０１内で決定されたすべての画素が調査
されたかどうかをチェックするブロック１０６に進む。
もし調査されていないと、プロセスはつぎの画素のため
に、再びブロック１０２に進む。

【０１１６】他方、もしブロック１０４が、検討中の画
素が最大勾配の点であることを検出すると、プロセスは
２次元空間の３点を通る放物線の計算に関係するブロッ
ク１０７に進む。この２次元空間とは、座標ＸとＹを有
する映像の画素の勾配係数の値（座標Ｚ）を表わす３次
元関数の、勾配方向を通る断面を表わすものである。

【０１１７】特に、検討中の画素のＺ座標（勾配係数）
およびその画素の前後で確認したばかりの点を通る放物
線の方程式が決定され、かつその最大点が決定される。

【０１１８】この最大点の座標Ｘ₁とＹ₁は、準画素精
度を有する縁点の座標と考えられ、完全な座標に対して
偏差として記憶される（実際は、検討中の画素の点から
丁度決まった座標Ｘ₁とＹ₁を有する点に到達するに必
要な変位は、検討中の画素に関して勾配の真の最大値を
捜し出すため、勾配方向に沿った必要な変位を表わして
いる）。

【０１１９】この操作は、３次元空間を表わしている図
９に示されており、この図には、画素２００、点２０２
ａ、２０２ｂおよび対応する点２０８−２１０が示され
ており（そのＺ座標はそれぞれの勾配係数を表わしてい
る）、そしてまた３つの上記点を通る放物線２１１も示
されている。

【０１２０】参照数字２１２は放物線の最大値を示し、
それは点２１３に対応する座標Ｘ₁とＹ₁を有してい
る。従って、この点２１３は、準画素精度で決定された
縁点を構成する。

【０１２１】ブロック１０１内で決定された画素全部の
調査が終るまで、ブロック１０７のつぎにブロック１０
６が続き、更にブロック１０２が続く。その後に、実行
する処理の型に関係する判断ブロック１１０があり、こ
のブロックは、初めに映像プロセッサ１６に与えられた
指令に基づいて輪郭のスケルトン化を行うことが必要か
どうかを試験する。

【０１２２】肯定的な場合（ブロック１１０からＹＥＳ
の出力があった場合）、ブロック３２は、プロセスが図
４の動作ブロック１１１に進むように、丁度得られたば
かりの結果を図２のブロック３３に供給する。

【０１２３】この段階で、捕捉した映像すべての走査が
行われ、前もって決められた各縁点に対し、その点から
勾配の方向に平行な方向そしてストリップ（細片）の色
によってきまる反対方向（すなわちストリップの縁点か
ら他の縁の方向）へ延びる直線が決定される。

【０１２４】つぎに（ブロック１１２）、今確認したば
かりの直線に属しかつ予め決められた距離以内に位置す
るもう１つの縁点が、捜し求められる。もし他の縁点が
確認されないと、プロセスはブロック１１３に進み、そ
れによって最初の縁点は消去される（すなわち、それは
ストリップの縁点を本当に表わすものではなく、ノイ
ズ、例えば斑点を表わしている）。

【０１２５】そしてつぎにブロック１１４に進み、そこ
では操作１０２−１０６の終りに決定される縁点全部が
試験されたかどうかがチエックされる。もしすべての点
が試験されていなかったら、プロセスはブロック１１１
に戻る。

【０１２６】また一方で、もし対向する縁点が確認され
ると、ブロック１１２からＹＥＳが出力され、プロセス
はブロック１１５に進み、そこで２つの確認された縁点
が、逆平行の勾配（すなわち同一方向で逆向きの勾配）
を有しているかどうかが試験される。試験結果が肯定的
な場合、プロセスはブロック１１６に進み、そこで２つ
の確認された縁点は、取消され、それぞれの重心点で置
き換えられる。

【０１２７】この事例（ブロック１１１、１１２、１１
５および１１６に従った流れ）が、図１０に例示されて
おり、図中参照数字２１６は、ブロック３２により準画
素精度で決定された縁点を示しており、それに対して決
定された直線２１７が、逆平行の勾配を有するもう１つ
の縁点２１８と交わっている。それ故ストリップ３９の
２つの対向する縁に属する２つの点２１６と２１８は、
中線４０に属する点２１９により置き換えられる。

【０１２８】つぎにプロセスはブロック１１４に進む。
もし、また、確認されたばかりの２つの点が、互に逆平
行の勾配を持っていない場合は、プロセスはブロック１
１５から、調査中の点を消去するためのブロック１１３
に進む。

【０１２９】ブロック３２により供給されるすべての点
が調査された後、図１０に破線の外形線４０により示す
スケルトンが得られるが、それは２線による交点を欠い
ている。つぎにプロセスはブロック１１８に進むが、ブ
ロック１１０からの出力がＮＯの場合にもまたそこに到
達する。

【０１３０】これは、情報と制御の移転が、もしスケル
トン化が行なわれるときはブロック３３からブロック３
４へ向い、もしスケルトン化が行なわれないときはブロ
ック３２からブロック３４へ向うことに相当する。ブロ
ック１１８では、スケルトン点かまたは縁点の何れかの
連結が行われる。この操作は、任意の点から始り、すべ
ての隣接点を互にグループ化するような具合に進む。

【０１３１】もし確認した隣接点の数が、予め決められ
たしきい値より少ないと、鎖は放棄される。この操作の
終りに、点から成る有用な鎖が出てくる。その各々は、
スケルトンのセグメントに、またはゲージの正方形の周
囲に関係する。

【０１３２】つぎにプロセスはブロック１１９に進む。
このブロックは、処理が重要点の抽出を含んでいるかど
うかを試験する。もし含んでいなければ（スケルトンが
既に得られている未知表面の測定）、映像プロセッサ１
６により行われるローレベル処理は終了し、プロセスは
最終ブロック１２０に進み、そこでは連結ブロック３４
が、郵便箱１９により結果を共用データ領域２１内に記
憶し、これに対応して、操作を開始した測定ブロック５
９に知らせる（図３のブロック９４と９５）。

【０１３３】反対の場合（スケルトン化段階を飛ばした
ゲージの測定）には、プロセスはブロック１１９からブ
ロック１２１に進み、そこでは連結ブロック３４が、処
理したデータと制御を図２のブロック３５に渡す。この
後者は、受け取った点の鎖から、正方形の周囲を構成で
きる外形線を選択する働きをし、その外形線の閉鎖状態
をチェックすることにより、短か過ぎる鎖を放棄する。

【０１３４】つぎに処理はブロック１２２に進む。この
ブロックは、選択された外形線の各々に対し繰返し処理
を行って各正方形の辺に属する４本の直線を確認する。
もしこのプロセスが収歛しないと、つぎのブロック１２
４に進むが、このブロックは検討中の鎖を放棄させて、
つぎに新しい鎖の調査のため再度ブロック１２２に戻
る。

【０１３５】そうでなければ、プロセスはブロック１２
３からブロック１２５に進む。このブロック１２５は、
４本の直線間の交点（すなわち各正方形の辺間の角）を
確認すること、また確認したばかりの対向する交点の対
を通る２つの対角線の方程式を決定すること、および正
方形の中心（重要点）を与える対角線の長さとその交点
を決定することにそれぞれ関係するものである。

【０１３６】ブロック１２６は、つぎにすべての外形線
が調査されたかどうかをチェックし、もしされていなけ
れば、プロセスはブロック１２２に戻る。終り（ブロッ
ク１２６のＹＥＳ出力）に、プロセスは抽出点を配列す
るためのブロック１２７に進む。このブロックは、対角
線の長さ（図１３の２つの正方形４２はより長い対角線
を持っている）に基づいて、両正方形４２が配列されて
いる直線の方向が決定され、つぎにＸ軸をこの直線上に
持ち来たし、かつそれらの点を配列するような仕方で軸
の変換が行われる。

【０１３７】これらの操作の終りにローレベル処理は終
了し、プロセスはブロック１２７からブロック１２０に
進むが、このブロックは、ブロック３５により共用デー
タ領域２１内に、データを記憶すること、および制御を
図２のブロック５３または５７へ戻す（すなわち図３の
ブロック７４または８３からブロック７５または８４ま
での通路）ように移転することに相当する。

【０１３８】ステレオプロセッサ１７により行われるハ
イレベル処理、およびフイーラ７を使用するその後の測
定（図３のブロック９６と９７）に関係する図５につい
て、最初、ブロック１４１内で処理に必要な固有のパラ
メータおよびその他の情報（例えばスクリーン３上のグ
ラフィック出力に関係するもの）が、読み出される。

【０１３９】つぎに図６に関して詳しく下記するが、ブ
ロック１４２内で第１映像の処理が起り、テレビジョン
カメラにより捕捉され、かつ既にローレベル処理を受け
た映像の中に存在する閉ループを確認する。その後ブロ
ック１４３内では、第１の映像がブロック１４２内で処
理されたと全く同様に第２の映像が処理される。

【０１４０】詳しくは、図６におけるように、各映像の
ハイレベル処理（ブロック１４２と１４３）は、外形線
の点の（典型的にはスケルトンの点の）鎖によって構成
されている、被処理映像を初めに読み取り、およびバッ
キングマトリックスを初期に設定すること、すなわち鎖
に属する点の完全な座標に対応するすべての位置におけ
るこの鎖のアドレスを含む、映像の寸法に等しい寸法か
らなるマトリックスを構成することを含んでいる（ブロ
ック１７０）。

【０１４１】従って、バッキングマトリックスには、ス
ケルトンの辺に関係する（鎖の）アドレスが記憶されて
いるが、スケルトンにはなく決定しなければならない交
点は除外されている。この目的のため、すべての外形線
の出力方向（各鎖の２つの端の傾き）は、ブロック１７
１内で計算され、各外形線に対して、プロセスは、他の
外形線に関係する他の隣り合う端の存在を捜し求める
（ブロック１７２）。

【０１４２】もし調査中の鎖の２つの端の１つが、隣り
合う端を持っていないと（ＮＯの出力）、プロセスはブ
ロック１７３に進み、そこでは調査中の外形線は消去さ
れ（その点はバッキングマトリックスから削除され
る）、続いてプロセスはブロック１７４に進み、そこで
はすべての外形線が調査されたかどうかを確定するため
チェックが行われる。その結果が否定的な場合、プロセ
スはブロック１７４からブロック１７２に戻る。

【０１４３】もし、上記と反対に、調査する外形線の２
つの端が隣り合うものを持っていると（ブロック１７２
からＹＥＳの出力）、調査する外形線は、隣り合う外形
線と共有する交点まで延長される。その様子は図１１の
図示例について次に述べるが、図には延長する数個の外
形線に関係する線が示されている。

【０１４４】特に数字２３０は、端２３１を有する外形
線を示し、それに対して予め定められた寸法の正方形２
４５内で、３つの隣り合う端すなわち外形線２３５、２
３６、２３７にそれぞれ属する端２３２、２３３、２３
４が存在する。つぎにブロック１７５に従って曲線を延
長するため、両端が同じ傾きであるが反対の方向を持つ
対になった外形線が確認される（図示例では、端２３１
と２３３を有する外形線２３０と２３６および端２３２
と２３４を有する外形線２３５と２３７）。

【０１４５】つぎにブロック１７６内で、各対に対して
２本の外形線の数点を通る方程式が決定される（例で
は、曲線２３８と２３９の部分の式が決められる）。対
になっていない端を有する外形線に対しては、その曲線
を単純に延長する。

【０１４６】つぎにブロック１７７は、共通の交点を捜
し求め、もしそれが存在すれば、（図１１中、点２４０
はこのように決定される）あるいは交点が存在しない場
合は、曲線の延長部分の中点が利用される。最後にブロ
ック１７８は、このようにして交点の所まで得た接続曲
線の各部分上の数点を記憶する。

【０１４７】つぎにプロセスは、ブロック１７４によ
り、すべての外形線が調査されたかどうかをチェックす
る。もしすべての外形線が調査されていなければブロッ
ク１７２に戻る。このプロセスの繰返しの終りに、交差
する線により構成された構造が利用でき（実際はスケル
トンの交点が再構成され、隔離された辺は消去されてい
る）、この構造は図２に示すブロック４６とスクリーン
３間の接続によってこのスクリーン３の上に表示でき
る。

【０１４８】つぎにプロセスは、上記構造を表わすグラ
フの作製に関係するブロック１７９に進む。この目的の
ためにマトリックスが使用されるが、その中では、グラ
フの結節点（再構成したばかりの交点）およびこれらの
結節点を結ぶ枝すなわち「リンク」（外形線および関連
する延長部分）が記憶される。

【０１４９】このマトリックスを利用して、ブロック１
８０は、グラフの腕を横断する様に切断することにより
閉じた通路（ループ）を捜し求め、またこのようにして
分離された２つの結節点を連結する最短通路を捜し求め
る。この手順の終りに、この外形線により形成された閉
ループは、処理映像用に利用できる。この点において２
つの映像の別々の処理は終了する。

【０１５０】次に、（再度図５について）、好ましい実
施例では被測定表面からもっと離れたテレビジョンカメ
ラを使って捕捉した第２の映像（基準映像）中でこのよ
うに確認した各閉ループに対して、第１映像上の対応す
るループが、２つの映像の点を２つづつ結ぶことにより
捜し求められる（ブロック１４４）。

【０１５１】この結合操作は、図１２を参照しつつこれ
から説明する方法で行われる。この図には対応する２つ
のループ２５０と２５１が示され、２５０で示された大
きい寸法のループは、第１映像（テレビジョンカメラが
最も接近した）に関係するものである。同じ図におい
て、参照数字２５２はまた光学中心から映像平面（映像
中心）上への射影を表わしている。

【０１５２】基準映像の各点に対して、映像中心２５２
から始まり、問題の点を通る直線が計算される（例えば
図１２中の点２５３−半直線２５４の決定−）。つぎに
同じ半直線上にある他の映像に属する境界点の存在が、
問題の点から予め決められた距離内で捜し求められる
（図示の場合、ループ２５０に属する点２５５が決定さ
れる）。

【０１５３】第２の点を捜し求めることは、第２の映像
の点を通る曲線の局所変動の方程式を求めること、およ
び捜索の半直線（半直線２５４）に最接近している点を
捜し求めることにより一層高精度になる。

【０１５４】最後に、このようにして確認された２つの
結合点から映像中心までの各距離相互間の比を計算する
（ｒを基準映像の点に関係する値、およびＲを第１映像
上の点に関係する値として、Ｒ／ｒ）。図２のブロック
４８により行われるループ結合操作の終りには結果をス
クリーン３上に表示できる。

【０１５５】次いで（ブロック１４５）、上記で決めた
比から出発し、成可くはそれをガウスフイルタを用いて
濾波処理した後、プロフイール（小区画の外形線）の点
の３次元座標が、透視図法射影のモデルを応用すること
によって計算される。特に、プロフイールの点の座標Ｘ
ｔ、Ｙｔ、Ｚｔは、以下の式を利用してテレビジョンカ
メラ基準システム内で計算される。

【０１５６】Ｘｔ＝（Ｘｉ−Ｘｏ）＊Ｚｔ１ａＹｔ＝（Ｙｉ−Ｙｏ）＊Ｚｔ１ｂＺｔ＝（−Ｄｚ）＊Ｒ／ｒここで（Ｘｏ、Ｙｏ）は映像中心の座標、ａ、ｂは画素
ＸとＹにおける焦点の値、Ｄｚは２つの映像の光軸に沿
う高さの変化、（Ｘｉ、Ｙｉ）は基準映像上の点の、上
記により求めた座標、そしてＲ／ｒは決めたばかりの比
である。

【０１５７】次に、このようにして計算した座標は、測
定機５の基準システムに変換され、つぎに、決定したば
かりの３次元の点を通る縁曲線の方程式が計算される。
図２のブロック４９により行われたこの操作の結果は、
またスクリーン３上に表示できる。更にまた、この結果
は、装置６において利用するために共用データ領域２２
内に記憶できる。

【０１５８】その後、４辺を有するループについて、得
られた曲線に対する３次元表面が、既知の数値計算技術
を利用してブロック１４６により再構成される。多分、
もしこの操作を、数個の３次元表面を生成する、１ルー
プ以上について行なうと、これらのループは一緒に連結
できる。図２のブロック５０により行われるこれらの操
作の結果は、またスクリーン３上に表示され、かつ共用
データ領域２２内に記憶される。

【０１５９】その後ブロック１４７内で、制御機能が装
置６に移されるが、この装置は、結果そのものの精度を
増すため、および中間の映像処理データによっては曲線
および／または表面の再構成ができないとき処理を完結
するため、先行する処理の結果から始めて、表面の数点
の座標をフイーラ７により物理的に測定する。

【０１６０】フイーラを使用する測定手順は、前述した
特許の図８につき記述した処理（ブロック６４に関係す
る試験）を行った後測定を行なう上記特許に記載されて
いるシステムを使用して実施できる。そうでなければ、
もし単一の映像から始まる方程式の決定ができないと
き、この前述の特許の図５に関係する処理（ブロック６
１に関係する操作段階）に先んじて測定を行うことによ
り実施できる。

【０１６１】最後に、プロセスはブロック１４８内で映
像中のすべての正方形ループが測定されたかどうかをチ
ェックし、もし全部が測定されていないときは、ブロッ
ク１４４−１４７内で行われる処理は、すべてのループ
に対し繰返えされ、得られたデータは、隣接するループ
間の連続性を得るため再処理され、その後でプロセスは
終了する（ブロック１５０）。

【０１６２】

【効果】この発明のシステムを使用して得られる利点
は、以下のごとくである。被測定表面に対して可動的な
測定機と共に可動的なテレビジョンカメラを、相互の位
置に制限なく一緒に使用することによって、取り囲む空
間の広さを変え、かつ映像システムを、被測定物体に適
応させ（例えば利用する光学機械の構成部分を変え）な
がら、非常に小さい寸法から非常に大きい寸法まで種々
の寸法の表面を測定することができる。

【０１６３】更に、表面に関してテレビジョンカメラの
位置を自由に選択できること、および被測定物体へのこ
の適応性のおかげで、このシステムは、形状の制限なし
に、また映像捕捉用装置（テレビジョンカメラ）に対し
てこの表面の位置に関する限り厳しい要求を課せられる
ことなしに、３次元表面を測定することができる。

【０１６４】以上説明したシステムは、現用の光学シス
テムにおけるように、予め決まった形状の認識に制限さ
れることなく、未知の形の表面を測定することを可能に
し、同時に表面について手動による１点づつの測定およ
び通路の限定を、観察する部分の簡単な枠組作りで置き
換えることによりオペレータの作業をかなり容易化す
る。実際、上記したシステムを使用して、表面を試験す
るためにフイーラを用いた測定を、自動方式で行なえ
る。

【０１６５】この発明のシステムを使用すれば、そのシ
ステムを、例えば利用できる時間に、あるいは異なった
表面の測定に、関係するような不測の要求に適応させ得
るように、表面の測定に関係する操作を編成し、プログ
ラムすることができる：特に測定する表面の１つの映像
（または２つの映像）を同時に捕捉し、またそれに続く
処理の全部または一部を異なった時間に、おそらくはオ
ペレータの直接制御を必要とせずに行うことができる。

【０１６６】このシステムは、それ自体を必要条件に適
応させるような形に、４つのレベルで編成したために特
に融通性がある。特に、もしシステムが、頻繁でかつ膨
大な処理を行わなくてもよく、そのためにオペレータの
介入が特に面倒でなければ、テレビジョンカメラによる
２次元座標の検出（この場合カメラはまた遠隔中心のレ
ンズを取り付けできる）、およびフイーラによる第３空
間座標の検出を行って、第１レベルに従って動作するよ
うな方法で、記述したシステムを修正することができ
る。

【０１６７】第２レべルの実施には、上記のごとく（第
３座標を再構成するために使用する透視図法変形を維持
するため）非遠隔中心レンズを備えたテレビジョンカメ
ラを使用する必要がある。テレビジョンカメラの自動移
動を伴う第３レベルの実施は、テレビジョンカメラによ
る表面のフレーミングの動作が自動的に行なわれるの
で、オペレータの関与の度合が少なくなる。

【０１６８】また、単一のテレビジョンカメラを利用す
る小区画内部の再構成を伴う第４レベルの場合、フイー
ラおよびそれに関連するチェック段階を廃止することが
でき、その結果測定を一層迅速に、またそのコストを低
減することができる。

【０１６９】最後に、ここに記述し図示したシステム
は、本発明の保護範囲から逸脱することなく、修正およ
び変形することができることは明かである。特に本発明
の基礎をなす原理を具体化することは、既に述べた様
に、種々のレベルで可能である他に、この発明によるシ
ステムは、判断を要する種々の段階で、オペレータによ
る直接介入を可能にするような形に或いは特定の要求を
考慮に入れる形に、またはシステム自体の行なう処理を
単純化するという様な形に、改変できる。

【０１７０】中央装置１および装置６は、それぞれ別々
の制御装置と処理装置を個別に設ける代わりに、すべて
の段階において表面の数学的表現を管理する単一の中央
制御装置を有する単一のシステムにまとめることができ
る。

【０１７１】最後に、テレビジョンカメラにより捕捉さ
れる映像または複数の映像から表面の点の３次元座標を
得るためのすべてのローレベルおよびハイレベルの映像
処理は、将来の開発および方法に依存するかも知れない
特有の計算技術を利用することにより、変更し、かつ改
善することが可能である。特に、テレビジョンカメラ
は、観察した表面の映像を捕捉し、それをその表面上の
対応点の照度レベルによって特徴づけられた点の集合と
して記憶することのできる何らかの電子的な映像検出と
記憶のシステムにより、取って代わられる可能性があ
る。

【０１７２】なお更に、中央装置１により行われる操作
と処理のフローチャートは、必要に応じてオペレータの
介入を可能にするように、あるいはいくつかの操作段階
を消去する（例えばそれらが既に別の時間に実行されて
いるため）ように、または図２の相異なるブロック間の
操作の制御の相異なる移転でさえも消去するように、改
変できる。

【０１７３】最後に、使用ゲージは、図示説明してきた
のとは相違する形に作りうること；特にゲージ要素は、
違った形（例えば円形）を持つようにすること、あるい
はゲージの方向付けに使用する要素のみが、他の要素と
は異なった形状を持つようにし得ることに注意された
い。更に、ゲージは、別の平面上に位置する図または要
素を有する３次元型、あるいは３次元構造（例えば球）
を有する３次元型であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本システムを形成している要素を略示的に表現
した図である。

【図２】第１図のシステムの主要処理装置のブロック図
である。

【図３】本発明によるシステムの測定操作に関係する流
れ図（フローチャート）である。

【図４】本発明によるシステムの測定操作に関係する流
れ図（フローチャート）である。

【図５】本発明によるシステムの測定操作に関係する流
れ図（フローチャート）である。

【図６】本発明によるシステムの測定操作に関係する流
れ図（フローチャート）である。

【図７】３次元表面すなわち彫刻表面の測定に関係する
模範的な図解例を示す図である。

【図８】３次元表面すなわち彫刻表面の測定に関係する
模範的な図解例を示す図である。

【図９】３次元表面すなわち彫刻表面の測定に関係する
模範的な図解例を示す図である。

【図１０】３次元表面すなわち彫刻表面の測定に関係す
る模範的な図解例を示す図である。

【図１１】３次元表面すなわち彫刻表面の測定に関係す
る模範的な図解例を示す図である。

【図１２】３次元表面すなわち彫刻表面の測定に関係す
る模範的な図解例を示す図である。

【図１３】このシステムを校正するために使用される基
準構造を示す図である。

【符号の説明】

１中央ユニット５測定機６処理装置７プローブ、触感フイーラまたは針８測定ヘッド１０テレビジョンカメラ１１固定素子１５評価と測定用ユニット１６映像プロセッサ１７ステレオプロセッサ１８校正装置２０調整器ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者グツリエルモラーオイタリア国 10023 キエーリフラツイオーネ・ペツシオーネビア・ドメニコ・サビオ 22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】数学的に表現される３次元表面を測定す
るためのシステムであって：３次元表面測定のための３
次元空間を画定する測定機と；被測定３次元表面の映像
を発生させるように構成された光学手段であって、上記
３次元空間内で変位可能にかつ方向決定可能に上記測定
機に支持された手段と；上記光学手段に接続されかつ被
測定表面の点の座標を決定するようにされた処理手段
と；を有することを特徴とするシステム。
【請求項２】上記処理手段が、上記表面上に存在する
隣接区域に対して強いコントラストを有する点を捜し出
す手段を有することを特徴とする、請求項１に記載のシ
ステム。
【請求項３】上記強いコントラストの点が、表面の部
分の閉じた境界線を画定するように配列されることを特
徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】上記光学手段がテレビジョンカメラを有
することを特徴とする、請求項１、２または３の何れか
に記載のシステム。
【請求項５】更に、上記表面上の上記強いコントラス
トの点の少なくともいくつかを触感的に検出するための
プローブを有し；上記処理手段が、第１処理手段および
第２処理手段を含み、上記第１処理手段は、被測定表面
の映像を受け取るための上記光学手段に接続され、かつ
上記強いコントラストの点の２次元座標を決定する手段
を含んで成り、また上記第２処理手段は、上記プローブ
に接続され、かつ上記プローブにより検出された点の第
３座標を決定する手段を含む；ことを特徴とする、請求
項２、３または４の何れかに記載のシステム。
【請求項６】上記光学手段が、それぞれ被測定表面の
点の輝度に関連する複数の点により構成されている、上
記被測定表面の２つの相異なる映像を発生させる手段を
含み；上記処理手段は、被測定表面の同じ点に対応す
る、２つの映像中の点の対を相関させる手段と、透視図
法変換により上記点の対から始まる表面の点の３次元座
標を決定する手段とを有する；ことを特徴とする、請求
項２、３または４の何れかに記載のシステム。
【請求項７】上記光学手段の自動移動のための手段を
含むことを特徴とする、上記各請求項の何れかに記載の
システム。
【請求項８】更に、表面における、座標が既に決定さ
れているいくつかの点を触感検出するためのプローブ
と；その触感検出に基づいて、上記既に決定された座標
を修正し得る手段と；を含むことを特徴とする、請求項
６または７に記載のシステム。
【請求項９】被測定表面の物理的モデルを導出し得る
手段を含んでいることを特徴とする、上記各請求項の何
れかに記載のシステム。
【請求項１０】上記処理手段が、既知のゲージ表面の
測定に関係する指令を発生させ、また上記光学手段の固
有のパラメータを決定するための校正装置と；上記光学
手段の姿勢を評価し、また表面の測定に関係する指令を
発生させるための評価と測定用のユニットと；および上
記光学手段により発生された映像を捕捉し、また上記強
いコントラストの点を検出し、およびそれらを点の鎖の
中に配列するための映像プロセッサと；を含むことを特
徴とする、請求項２乃至９の何れかに記載のシステム。
【請求項１１】上記映像プロセッサが、上記光学手段
の２つの相異なる位置で測定される表面の２つの映像を
捕捉するようにされ；上記処理手段が、更に、上記映像
プロセッサから上記２つの映像に関係する点の鎖を受け
取るステレオプロセッサを含み；上記ステレオプロセッ
サは、２つの映像に属しかつ被測定表面上の同じ点に対
応する鎖の点を連結する手段、および透視図法変換によ
って、上記連結した点から始まる表面の上記点の３次元
座標を決定する手段を含むことを特徴とする、請求項１
０に記載のシステム。
【請求項１２】上記ゲージ表面が、透視図法変換によ
って変わらない幾何学的特性を有する図形を含むこと、
および上記校正装置が、上記ゲージ表面の点をゲージ表
面自体の映像の点に相関させる手段を含むこと、を特徴
とする、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】上記ゲージ表面が、正方形に対して高
いコントラストを有する表面部分により分離されている
複数の上記正方形によって構成されており、上記不変の
特性が、上記正方形の対角線の交点で構成されているこ
とを特徴とする、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】上記校正装置が更に、測定機に対する
上記ゲージ表面の位置と方向を検出し、かつ上記ゲージ
表面上の上記幾何学的特性を計算する手段と；上記ゲー
ジ表面の映像上の上記幾何学的特性を決定する手段と；
および上記ゲージ表面と上記映像上の上記幾何学的特性
から始まる、光学中心の映像面上への射影、焦点距離お
よび映像画素の寸法を計算する手段と；を含むことを特
徴とする、請求項１２または１３に記載のシステム。
【請求項１５】上記評価と測定用のユニットが、上記
測定機に対する上記ゲージ表面の位置と方向を検出する
手段と；上記ゲージ表面上の上記幾何学的特性を計算す
る手段と；上記ゲージ表面の映像上の上記幾何学的特性
を決定する手段と；および上記ゲージ表面上と上記映像
上の上記幾何学的特性から始まる、上記測定機に対する
上記光学手段の回転と並進を計算する手段と；を含むこ
とを特徴とする、請求項１２乃至１４の何れかに記載の
システム。
【請求項１６】上記評価と測定用のユニットが、上記
光学手段の位置を試験する手段と；上記点の鎖を決定す
るために上記映像プロセッサを可動化する手段と；上記
鎖の上記点の２次元座標を決定する手段と；および触感
検出プローブにより上記鎖の点の第３座標を取得するこ
とを指令する手段と；を含むことを特徴とする、請求項
１０、１２乃至１５の何れかに記載のシステム。
【請求項１７】上記評価と測定用のユニットが、上記
光学手段の位置付けを試験する手段と；上記光学手段と
被測定表面間の相異なる距離にそれぞれ関係した第１お
よび第２の映像内の点の第１および第２の複数の上記鎖
を決定するために上記映像プロセッサを制御する手段
と；上記３次元座標を決定するために上記ステレオプロ
セッサを制御する手段と；を含むことを特徴とする、請
求項１０乃至１５の何れかに記載のシステム。
【請求項１８】上記映像プロセッサが、映像点の輝度
勾配を計算する手段と；隣り合う点に関して最大勾配を
もつ点を決定する手段と；予め決めた距離内で、隣接点
の鎖の中の上記最大勾配点を互いに連結する連結手段
と；を含むことを特徴とする、請求項１０乃至１７の何
れかに記載のシステム。
【請求項１９】上記映像プロセッサが、更に、最大勾
配の点の対の間にある重心を計算する第１の手段と；最
大勾配の上記点に関して重要な点を計算する第２の手段
と；上記第１または上記第２の手段を選択的に可動化す
る第３の手段と；を具備し、上記第１の手段は、勾配を
計算する上記手段と上記連結手段の間に介挿され、また
上記第２の手段は、上記連結手段の下流に挿入されてい
ることを特徴とする、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】上記最大勾配の点を決定する上記の手
段が、予め定められたしきい値より大きな勾配を有する
映像の点を選択する手段と；勾配の方向を決定する手段
と；決定された方向における選択された映像点に隣接す
る点の勾配を決定する手段と；上記選択された映像点と
上記決定された隣接点とに対応する３次元の点を通り、
それぞれの勾配値に等しい第３の座標を有する放物線の
最大値を計算し、かつ上記放物線の最大値点の座標を決
定する手段と；を含むことを特徴とする、請求項１８ま
たは１９に記載のシステム。
【請求項２１】上記第１の手段が、最大勾配点から延
びる半直線を決定する手段と；上記半直線に沿って予め
決まった距離内でまた別の最大勾配点を捜し求める手段
と；最大勾配の上記点と上記更に別の点を、もしそれら
が同一方向で互いに逆向きの勾配を持つ場合、それらの
重心と置き換える手段を含むことを特徴とする、請求項
１９に記載のシステム。
【請求項２２】上記第２の手段が、予め定められた値
より大きな長さを有し、かつ幾何学的形状の外周を画定
する、諸点からなる閉じた鎖を選択する手段と；点から
なる各鎖中の点により指定される外形線の４本の直線の
方程式を決定する手段と；上記外形線と直線の２つの対
向する交点を結ぶ２つの対角直線の相互交差点を決定す
るに適応した手段と；上記重要点を方向づける手段と；
を含むことを特徴とする、請求項１９に記載のシステ
ム。
【請求項２３】上記ステレオプロセッサが、上記映像
プロセッサにより処理された各映像中の閉ループを確認
するための手段であって、上記点からなる鎖の端の局所
的傾きを決定する手段を有する手段と；相互に予め決め
られた距離内に配置されている点からなる鎖の端をグル
ープ化する手段と；グループ化された端が同一方向でか
つ互いに逆向きの局所的傾きを有する、外形線対を確認
する手段と；上記外形線対を共通点まで延長する手段
と；上記延長した外形線対の交点を決定する手段と；上
記延長した外形線と上記交点を含む閉通路を決定する手
段と；を含むことを特徴とする、請求項１１乃至１５お
よび１７乃至２２の何れかに記載のシステム。
【請求項２４】上記ステレオプロセッサが、更に、上
記２つの映像の上記閉ループに属する対応する点の対を
結合するための手段と；結合した点の上記対の３次元座
標を計算し、かつ上記３次元座標を通る曲線と方程式を
計算する手段と；上記曲線間に延びる表面の方程式を計
算する手段と；を含むことを特徴とする、請求項２３に
記載のシステム。
【請求項２５】３次元表面を測定するための方法であ
って；それが、被測定表面上に強いコントラストの線を
生成し；３次元空間内の被測定表面を枠決めするように
映像を捕捉するために光学手段を並進させ、かつ方向づ
けをし；上記表面の映像を捕捉し；強いコントラストの
上記線に属する点を捜し出し；上記点の座標を決定する
ことを特徴とする方法。
【請求項２６】平坦な表面上に規則的に配置されかつ
上記平坦な表面の残部に対して強いコントラストを呈す
る複数の正方形を画定する、上記平坦な表面を含むこと
を特徴とする、請求項１乃至２４の何れかに記載の測定
システムの校正用ゲージ。
【請求項２７】上記正方形の２つが、他の正方形より
大きな寸法を有することを特徴とする、請求項２６に記
載のゲージ。