JPH07111331B2 - 3D shape input device - Google Patents

3D shape input device

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JPH07111331B2
JPH07111331B2 JP5015189A JP1518993A JPH07111331B2 JP H07111331 B2 JPH07111331 B2 JP H07111331B2 JP 5015189 A JP5015189 A JP 5015189A JP 1518993 A JP1518993 A JP 1518993A JP H07111331 B2 JPH07111331 B2 JP H07111331B2
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JP
Japan
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curve
measured
slit
data
curved surface
Prior art date
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JP5015189A
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睦子 五味
和俊 池谷
幸文 津田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Image Analysis (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は被測定物の3次元形状を
高速かつ高精度に3次元CADシステムやコンピュータ
グラフィックスシステム等へ入力する3次元形状入力装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional shape input device for inputting a three-dimensional shape of an object to be measured into a three-dimensional CAD system, computer graphics system or the like at high speed and with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、3次元モデルのデザインを行うツ
ールとして各種産業のデザイン分野に3次元CADが導
入されつつある。しかし、3次元CADで直接モデリン
グを行うことは、形状入力の困難さからかなりの訓練が
必要である。そこで、粘土や木材を素材とするデザイン
・モデルをデザイナーが作成し、これを計測してCAD
に入力するという方法が用いられており、デザイン・モ
デルの計測は手計測、あるいは接触式や非接触式の3次
元デジタイザー等によって行われている。従来の3次元
形状入力装置は、例えば、日経コンピュータグラフィッ
クス1988年9月号「CADデータ入力に変革を起こ
すか、簡易型3次元形状入力装置」記載の構成が知られ
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, three-dimensional CAD has been introduced into various industrial design fields as a tool for designing a three-dimensional model. However, direct modeling with three-dimensional CAD requires considerable training due to the difficulty of shape input. Therefore, the designer creates a design model made of clay or wood, measures it, and CAD
Is used, and the measurement of the design model is performed manually, or by a contact type or non-contact type three-dimensional digitizer. As a conventional three-dimensional shape input device, for example, a structure described in Nikkei Computer Graphics, September 1988, "Revolution in CAD data input or simplified three-dimensional shape input device" is known.

【0003】以下、従来の3次元形状入力装置について
説明する。図48は従来の3次元形状入力装置を示すも
のである。図48において、4801は被測定物に照射
するスリット光を発生させるレーザ光源、4802はス
リット光の光路を変更させるミラー、4803はスリッ
ト光、4804は被測定物、4805は被測定物480
4を移動させるX軸移動機構、4806はスリット光4
803の散乱光を撮像するカメラ、4807はカメラ4
806の出力信号をデジタル化した画像信号に変換する
A/D変換器、4808はその画像信号を記憶する画像
メモリ、4809はその画像信号によりスリット散乱光
の中心位置を計算するスリット散乱光中心位置検出手
段、4810はスリット散乱光の中心位置より3次元座
標値を計算する座標演算手段、4811は計測した3次
元座標値データを入力先のシステム用のデータフォーマ
ットに変換するデータフォーマット変換手段、4812
は全体系を制御するスキャナ制御手段、4813は本装
置で得られる3次元形状データ、4814は3次元CA
Dシステムである。
A conventional three-dimensional shape input device will be described below. FIG. 48 shows a conventional three-dimensional shape input device. In FIG. 48, 4801 is a laser light source for generating slit light for irradiating an object to be measured, 4802 is a mirror for changing the optical path of the slit light, 4803 is slit light, 4804 is an object to be measured, 4805 is an object to be measured 480.
X-axis moving mechanism for moving 4 4806 for slit light 4
A camera for capturing the scattered light of 803, a camera 4807
A / D converter for converting the output signal of 806 into a digitized image signal, 4808 is an image memory for storing the image signal, and 4809 is a slit scattered light center position for calculating the center position of the slit scattered light by the image signal. Detecting means, 4810 is a coordinate calculating means for calculating a three-dimensional coordinate value from the center position of the slit scattered light, 4811 is a data format converting means for converting the measured three-dimensional coordinate value data into a data format for the input destination system, 4812.
Is a scanner control means for controlling the entire system, 4813 is three-dimensional shape data obtained by this apparatus, and 4814 is three-dimensional CA.
It is a D system.

【0004】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、以下その動作について説明する。まず、レ
ーザ光源4801からのスリット光4803はミラー4
802により光路を変更し被測定物4804に照射され
る。被測定物4804はスリット光4803を受けなが
らX軸移動機構4805により一定ピッチでX軸方向に
移動する。カメラ4806は移動中の被測定物4804
からのスリット散乱光を移動に同期して撮像する。この
場合、撮像されたカメラ4806上のスリット散乱光の
像は被測定物4804の表面の形状に応じたスリット散
乱光の凹凸を示している。A/D変換器4807はカメ
ラ4806の画像アナログ信号をデジタル信号に変換
し、この信号は画像メモリ4808に画像信号として一
時的に記憶される。スリット散乱光中心位置検出手段4
809は画像信号からカメラの水平走査ライン毎にスリ
ット散乱光の輝度の中心位置を求め、測定点の像とみな
す。座標演算手段4810において測定点の像とカメラ
のレンズ中心を結ぶ直線とカメラの光軸のなす角、およ
び基線長(スリット光源からカメラのレンズ中心までの
距離)と、レーザスリット光の投射角度を用いて三角測
量法の原理により測定点の3次元座標値を計算する。こ
のようにして1つのスリット光に対して被測定物の3次
元形状データを取得する。そしてX軸移動機構4805
の移動ピッチ毎の3次元形状データを取得することで、
最終的に被測定物全体の3次元形状データを取得する。
データフォーマット変換手段4811は被測定物480
4の全体の3次元座標値の形状データを点列データ、ま
たはメッシュ状のデータとして入力先のシステム用のデ
ータフォーマットに変換し、フォーマット変換された3
次元形状データ4813は3次元CADシステム481
4に入力され表示される。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described below. First, the slit light 4803 from the laser light source 4801 is reflected by the mirror 4
The optical path is changed by 802, and the measured object 4804 is irradiated. The DUT 4804 moves in the X-axis direction at a constant pitch by the X-axis moving mechanism 4805 while receiving the slit light 4803. The camera 4806 is a moving object under measurement 4804.
The slit scattered light from is imaged in synchronization with the movement. In this case, the captured image of the slit scattered light on the camera 4806 shows unevenness of the slit scattered light according to the shape of the surface of the DUT 4804. The A / D converter 4807 converts the image analog signal of the camera 4806 into a digital signal, and this signal is temporarily stored in the image memory 4808 as an image signal. Slit scattered light center position detecting means 4
Reference numeral 809 obtains the center position of the brightness of the slit scattered light for each horizontal scanning line of the camera from the image signal and regards it as the image of the measurement point. In the coordinate calculation means 4810, the angle formed by the straight line connecting the image of the measurement point and the lens center of the camera and the optical axis of the camera, the baseline length (distance from the slit light source to the lens center of the camera), and the projection angle of the laser slit light are shown. The three-dimensional coordinate value of the measuring point is calculated by using the principle of triangulation method. In this way, the three-dimensional shape data of the measured object is acquired for one slit light. And X-axis moving mechanism 4805
By acquiring 3D shape data for each movement pitch of
Finally, the three-dimensional shape data of the entire measured object is acquired.
The data format conversion means 4811 measures the object under measurement 480.
The shape data of the entire three-dimensional coordinate value of 4 is converted into a data format for the input destination system as point sequence data or mesh-like data, and the format is converted.
The dimensional shape data 4813 is a three-dimensional CAD system 481.
4 is input and displayed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来構成では、計測されるポイント数が多いことからデー
タ量が膨大になるため、3次元CADシステムのメモリ
の関係により視点変更による再作図やレンダリング等の
画像生成機能に多くの時間がかかり、操作性が低下する
という問題があった。また、入力される3次元形状デー
タが点列であるため、システム内で形状の変更および修
正を行うことが非常に困難であるという課題を有してい
た。特に丸め部分はデザイン段階から設計段階に移行し
た際に比較的修正の要求が発生しやすい部分であり、こ
のような修正に対応できるデータ形式でCADシステム
にデータを入力する必要がある。特にデザインクレイモ
ックアップの場合、クレイ上で正確なアール、逆アール
を作成することが困難で作成に時間もかかるため、これ
らの細かい部分はCAD内で調整できることが望まし
い。また、他のモデルを部分的に使用したい場合、その
部分のデータを取り出し他の部分と結合してニューモデ
ルを作成することができればデザイン工程の効率が上が
るが、実際にはデータの結合部分には丸め変形操作を行
うことが多いため、部分データの境界は丸めをかけるこ
とが容易にできるデータ形式であることが必要である。
しかし、点列データではこれらの丸め変形操作はかなり
困難である。
However, in the above-mentioned conventional configuration, the amount of data is enormous because the number of points to be measured is large, so that redrawing, rendering, etc. by changing the viewpoint due to the memory relationship of the three-dimensional CAD system. However, there is a problem in that the image generation function of does take a lot of time and the operability is deteriorated. Moreover, since the input three-dimensional shape data is a point sequence, there is a problem that it is very difficult to change and correct the shape in the system. In particular, the rounded portion is a portion where a request for correction is relatively likely to occur when the design stage shifts to the design stage, and it is necessary to input data to the CAD system in a data format that can cope with such a correction. In particular, in the case of design clay mockup, it is desirable to be able to adjust these fine parts in CAD, because it is difficult and time-consuming to create accurate are and inverse are on clay. Also, if you want to partially use another model, if you can take out the data of that part and combine it with other parts to create a new model, the efficiency of the design process will improve, but in reality Since the rounding transformation operation is often performed, the boundary of the partial data needs to be a data format that can be easily rounded.
However, these rounding deformation operations are quite difficult with point sequence data.

【0006】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、第一に被測定物の3次元形状を高速かつ高精度に
計測し、計測された形状を保存した効率良いデータ量の
削減とデータの平滑化が施され、第二に入力先システム
内での形状の変更、修正が簡易にできるデータ形式で3
次元CADシステムやコンピュータグラフィックスシス
テムへ入力する3次元形状入力装置を提供することを目
的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art. Firstly, the three-dimensional shape of an object to be measured is measured at high speed and with high accuracy, and the measured shape is saved, and the amount of efficient data is reduced. The data is smoothed, and secondly, it has a data format that makes it easy to change and correct the shape in the input destination system.
It is an object to provide a three-dimensional shape input device for inputting into a three-dimensional CAD system or a computer graphics system.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、第1に被測定物に照射するスリット光を発
生させるスリット光源と、被測定物を移動させる移動機
構と、被測定物からのスリット光の散乱光を撮像するカ
メラと、前記カメラからの輝度信号をデジタル化した画
像信号に変換するA/D変換器と、前記画像信号を記憶
する画像メモリと、前記画像メモリに記憶された画像信
号よりスリット散乱光の中心位置を検出するスリット散
乱光中心位置検出手段と、スリット散乱光中心位置より
3次元座標値を計算する座標演算手段と、被測定物上の
エッジを指示する曲線指示手段と、パラメトリック曲面
のパラメータをu,vとすると、連続する前記エッジ上
の計測点のパラメータ値のu或はvの値を揃えるように
各計測点にパラメータを付与するパラメータ設定手段
と、被測定物の全体形状を表す3次元座標値データを指
定された近似誤差以下の関数を得るまで節点と制御点の
増加及び移動を繰り返し3次元座標値データをパラメト
リック曲面に近似する際に、節点及び制御点の増加方向
と位置を自動的に決定する方法として、節点を定義する
方向をu、vとすると、パラメータuの値が等しい測定
点列の集合Ui、及びパラメータvの値が等しい測定点
列の集合Vj毎に、前回の近似と前記3次元座標値デー
タとの奥行き座標値の差の分散Uvari(i=1,・
・・,m),Vvarj(j=1,・・・,n)を算出
し、更に前記分散Uvari,Vvarjの平均U,Vを
得て、その大小を比較し、Uが大きければv方向に、V
が大きければu方向に節点及び制御点を増加することを
決定し、平均の大きい方の分散として例えばUvari
(i=1,・・・,m)において最も値が大きい分散値
を持つ測定点列の集合U0を求め、点列U0の誤差の自乗
和を節点間毎に算出して、最も自乗和の値が大きい節点
間の中心に新しい節点を増加するもので、制御点を増加
させても近似誤差の減少する割合が低い場合、被測定物
の表面を誤差の変動が激しい方向において複数分割しそ
れぞれ異なる曲面としてパラメトリック関数近似を行
い、制御点を増加させても近似誤差の減少する割合がか
なり低い場合、計測した3次元座標値データの特徴点を
用いて多角形パッチを作成して面を構築するデータ圧縮
手段と、前記データ圧縮手段により圧縮されたデータを
入力先のシステムのデータフォーマットに変換するデー
タフォーマット変換手段との構成を有している。
In order to achieve this object, the present invention firstly provides a slit light source for generating slit light for irradiating an object to be measured, a moving mechanism for moving the object to be measured, and an object to be measured. A camera for capturing scattered light of slit light from an object, an A / D converter for converting a luminance signal from the camera into a digitized image signal, an image memory for storing the image signal, and an image memory Slit scattered light center position detecting means for detecting the center position of the slit scattered light from the stored image signal, coordinate calculating means for calculating a three-dimensional coordinate value from the slit scattered light center position, and indicating an edge on the object to be measured. And the parameters of the parametric curved surface are u and v, the parameters of the measurement points on the continuous edges are set to the parameter values u or v so that they are aligned. And parameter setting means for applying a data, node and control points to obtain an approximate error following function specified three-dimensional coordinate value data representing the entire shape of the workpiece
When the increasing and moving are repeated and the three-dimensional coordinate value data is approximated to a parametric curved surface, the increasing direction and the increasing position of the nodes and control points are automatically determined. For each set U i of measurement point sequences having the same u value and set V j of measurement point sequences having the same parameter v value, the variance Uvar of the difference in depth coordinate values between the previous approximation and the three-dimensional coordinate value data. i (i = 1, ...
.., m), Vvar j (j = 1, ..., N) are calculated, the averages U and V of the variances Uvar i and Vvar j are obtained, and the magnitudes are compared. If U is large, V direction, V
Is larger, it is decided to increase the number of nodes and control points in the u direction. For example, Uvar i
At (i = 1, ..., M), a set U 0 of measurement point sequences having the largest variance value is obtained, and the sum of squares of the error of the point sequence U 0 is calculated for each node to obtain the most square. A new node is added to the center between nodes with a large sum value.If the approximation error decreases at a low rate even if the number of control points is increased, the surface of the DUT is divided into multiple parts in the direction where the fluctuation of the error is large. However, if the approximation error decreases considerably even if the control points are increased by performing parametric function approximation as different curved surfaces, polygon patches are created using the feature points of the measured three-dimensional coordinate value data and the surface is created. And a data format conversion means for converting the data compressed by the data compression means into the data format of the input destination system.

【0008】第2に被測定物に照射するスリット光を発
生させるスリット光源と、被測定物を移動させる移動機
構と、被測定物からのスリット光の散乱光を撮像するカ
メラと、前記カメラからの輝度信号をデジタル化した画
像信号に変換するA/D変換器と、前記画像信号を記憶
する画像メモリと、前記画像メモリに記憶された画像信
号よりスリット散乱光の中心位置を検出するスリット散
乱光中心位置検出手段と、スリット散乱光中心位置より
3次元座標値を計算する座標演算手段と、被測定物上の
エッジを指示する曲線指示手段と、パラメトリック曲線
のパラメータをuとすると、連続する前記エッジ上の計
測点のパラメータuの値を揃えるように各計測点にパラ
メータを付与するパラメータ設定手段と、被測定物の全
体形状を表す3次元座標値データを指定された近似誤差
以下の関数を得るまで節点と制御点の増加及び移動を繰
り返し3次元座標値データを複数のパラメトリック曲線
に近似する際に、節点及び制御点の増加位置を自動的に
決定する方法として、1つのパラメトリック曲線に近似
する点列Uの近似誤差の自乗和を節点間毎に算出して、
最も自乗和の値が大きい節点間の中心に新しい節点を増
加するもので、制御点を増加させても近似誤差の減少す
る割合が低い場合、曲線を複数に分割し、それぞれ異な
る曲線としてパラメトリック曲線近似を行い、次にこれ
ら複数のパラメトリック曲線を補間して曲面を作成する
データ圧縮手段と、前記データ圧縮手段により圧縮され
たデータを入力先のシステムのデータフォーマットに変
換するデータフォーマット変換手段との構成を有してい
る。
Secondly, a slit light source for generating slit light for irradiating the object to be measured, a moving mechanism for moving the object to be measured, a camera for capturing scattered light of the slit light from the object to be measured, and the camera A / D converter for converting the luminance signal of the above into an image signal digitized, an image memory for storing the image signal, and slit scattering for detecting the center position of the slit scattered light from the image signal stored in the image memory If the light center position detecting means, the coordinate calculating means for calculating a three-dimensional coordinate value from the slit scattered light center position, the curve indicating means for indicating the edge on the object to be measured, and the parameter of the parametric curve are u, the parameters are continuous. Parameter setting means for assigning a parameter to each measurement point so that the values of the parameter u of the measurement point on the edge are aligned, and a cubic representing the overall shape of the measured object. When approximating the three-dimensional coordinate value data repeatedly increased and movement of nodes and control points to obtain an approximate error following function specified coordinate value data to a plurality of parametric curves, automatically increasing position of nodes and control points As a method for determining the total, the sum of squares of the approximation error of the point sequence U that approximates one parametric curve is calculated for each node,
A new node is added to the center between the nodes with the largest sum of squares. If the rate of decrease in the approximation error is low even if the number of control points is increased, the curve is divided into multiple parametric curves. A data compression unit that performs approximation and then interpolates a plurality of parametric curves to create a curved surface, and a data format conversion unit that converts the data compressed by the data compression unit into the data format of the input destination system. Have a configuration.

【0009】第3に、以上第1、第2の構成要素に加
え、被測定物を複数の領域に分割する曲線を決定する曲
線指示手段と、前記曲線により被測定物を複数の領域に
分割する領域分割手段と、各領域毎に3次元座標値デー
タをパラメトリック関数に近似するデータ圧縮手段との
構成を有している。ただし、パラメータ設定および領域
分割時に使用する曲線指示手段は、スリット光に対する
反射率が被測定物の表面色と異なる色を用いて前記曲線
を被測定物上に指定し画像信号の中で輝度値が異なる部
分を前記曲線として抽出するか、またはスリット光に対
する反射率が被測定物の表面色と異なる色を用いておお
まかな前記曲線を被測定物上に指定し前記画像信号の中
で輝度値が異なる部分およびその周辺部分から前記3次
元座標値データを用いて求めたエッジらしさを基に前記
曲線を抽出するか、または求める前記曲線は被測定物の
エッジ部であるとみなし、人手を介在すること無く自動
的に前記3次元座標値データを用いてエッジを求める
か、またはカメラがスリット散乱光を読み取りまたスリ
ット光を投射していない状態の被測定物の全体を撮像す
るもので、前記カメラがスリット光を撮像するかあるい
はスリット光を投射していない前記被測定物の全体の輝
度情報を撮像するかによって出力を切り換えるメモリ切
替手段と、前記メモリ切替手段の切り替えによりスリッ
ト散乱光の画像信号を記憶する第1の画像メモリと、前
記メモリ切替手段の切り替えによりスリット光を投射し
ていない前記被測定物の全体の輝度画像を記憶する第2
の画像メモリとを別に設け、求める前記曲線は被測定物
のエッジ部であるとみなし、人手を介在すること無く自
動的に前記輝度画像を用いてエッジを求めるか、または
被測定物の表面色と異なる色を用いて前記曲線を被測定
物上に指定しカメラがスリット散乱光を読み取りまたス
リット光を投射していない状態の被測定物の全体を撮像
するカラーカメラで、前記カメラがスリット光を撮像す
るかあるいはスリット光を投射していない前記被測定物
の全体の輝度情報を撮像するかによって出力を切り換え
るメモリ切替手段と、前記メモリ切替手段の切り替えに
よりスリット散乱光の画像信号を記憶する第1の画像メ
モリと、前記メモリ切替手段の切り替えによりスリット
光を投射していない前記被測定物の全体の輝度画像を記
憶する第2の画像メモリとを別に設け、輝度画像から色
の違いを用いて前記曲線を抽出するか、または測定され
た3次元座標値データをコンピュータに表示し、表示さ
れた前記3次元座標値データに対しマウスを用いて人間
が曲線を指示するものである。
Thirdly, in addition to the above-mentioned first and second components, a curve designating means for determining a curve for dividing the object to be measured into a plurality of areas, and the curve to divide the object to be measured into a plurality of areas. And a data compression means for approximating the three-dimensional coordinate value data to a parametric function for each area. However, the curve designating means used at the time of parameter setting and area division specifies the curve on the object to be measured using a color whose reflectance to the slit light is different from the surface color of the object to be measured, and the brightness value in the image signal. Is extracted as the curve, or the reflectance to the slit light is specified by using a color different from the surface color of the DUT to specify the rough curve on the DUT and the brightness value in the image signal. Is extracted based on the edge-likeliness obtained using the three-dimensional coordinate value data from the different portion and its peripheral portion, or the obtained curve is regarded as the edge portion of the object to be measured, and human intervention is required. Without the need to automatically obtain the edge using the three-dimensional coordinate value data, or the camera reads the slit scattered light and does not project the slit light. A memory switching unit for capturing an image of the whole and switching the output depending on whether the camera captures the slit light or the luminance information of the entire object to be measured which does not project the slit light, and the memory switching unit. A first image memory for storing the image signal of the slit scattered light by switching the above, and a second image memory for storing the entire brightness image of the measured object not projecting the slit light by switching the memory switching means.
Image memory is separately provided, and the curve to be obtained is regarded as the edge portion of the object to be measured, and the edge is automatically obtained by using the brightness image without human intervention, or the surface color of the object to be measured is determined. A color camera that specifies the curve on the object to be measured using a color different from the above, reads the slit scattered light by the camera, and captures the entire object to be measured in the state where the slit light is not projected. Memory switching means for switching the output depending on whether the image is captured or the brightness information of the entire object to be measured which is not projecting the slit light, and the image signal of the slit scattered light is stored by switching the memory switching means. A first image memory and a second image for storing a brightness image of the entire object to be measured which is not projecting slit light by switching the memory switching means. Separately from the brightness image, the curve is extracted from the brightness image using the difference in color, or the measured three-dimensional coordinate value data is displayed on a computer, and the mouse is moved to the displayed three-dimensional coordinate value data. It is used by humans to indicate curves.

【0010】第4に、以上第3の構成要素に加え、前記
領域分割手段によって分割された領域の境界部分がルー
フエッジか凸曲面のスムーズエッジかあるいは凹曲面の
スムーズエッジかを判別する境界判別手段と、凸曲面及
び凹曲面の丸め半径を推定する丸め半径推定手段と、凸
曲面と凹曲面の際に特別な領域境界を生成しなおす領域
境界生成手段との構成を有している。また、以上の構成
要素に加え、丸め半径推定手段によって推定された丸め
半径に基づき丸め変形操作を行い領域を結合する領域結
合手段との構成を有している。
Fourthly, in addition to the above-mentioned third constituent element, boundary discrimination for discriminating whether the boundary portion of the area divided by the area dividing means is a roof edge, a smooth edge of a convex curved surface or a smooth edge of a concave curved surface. And a rounding radius estimating means for estimating rounding radii of the convex curved surface and the concave curved surface, and an area boundary generating means for regenerating a special area boundary in the convex curved surface and the concave curved surface. Further, in addition to the above-mentioned constituent elements, it has a configuration of area combining means for combining areas by performing a rounding deformation operation based on the rounding radius estimated by the rounding radius estimating means.

【0011】[0011]

【作用】本発明は上記構成によって、第1に被測定物の
全体形状を表す3次元座標値データをできる限り少ない
データ量で予め指定された近似誤差以下のパラメトリッ
ク関数に近似することにより、計測された形状を保存し
た効率良いデータ量の削減とデータの平滑化を行うこと
ができる。
According to the present invention, according to the above configuration, firstly, the three-dimensional coordinate value data representing the entire shape of the object to be measured is approximated to a parametric function having a predetermined approximation error or less with a data amount as small as possible. It is possible to efficiently reduce the amount of data in which the saved shape is saved and smooth the data.

【0012】また第2に被測定物の3次元座標値データ
を主要な領域に分割して関数近似し、更に各領域の境界
形状と丸め半径を推定して特別な境界形状を作成するこ
とにより入力先システム内での形状の変更、修正が容易
にできるデータ形式で3次元CADシステムやコンピュ
ータグラフィックスシステムへ入力することができる。
Secondly, by dividing the three-dimensional coordinate value data of the object to be measured into main regions and performing a function approximation, and further estimating the boundary shape and the rounding radius of each area to create a special boundary shape. It is possible to input to a three-dimensional CAD system or a computer graphics system in a data format that can easily change and correct the shape in the input destination system.

【0013】第3にパラメトリック関数近似を行う際に
パラメータ値をエッジにそって揃えて設定することによ
り、曲面近似を行う時に通常発生するうねりの形状を軽
減することができる。
Thirdly, by setting the parameter values so as to be aligned along the edges when performing the parametric function approximation, it is possible to reduce the shape of the undulation that normally occurs when performing the curved surface approximation.

【0014】第4にパラメトリック曲面に近似を行う際
に、節点と制御点の増加を繰り返す逐次近似を行い、前
回の近似誤差の分散を用いて制御点を増加する方向と節
点を増加する位置を決定することにより、従来被測定物
の形状から直接予測することが困難であったより効率的
な近似を得るための制御点数や節点の位置の問題を解決
し、3次元座標値データをできるだけ少ないデータ量で
パラメトリック曲面に近似することができる。
Fourth, when performing approximation to a parametric curved surface, iterative approximation is repeated in which the number of nodes and control points is increased, and the direction of increasing control points and the position of increasing nodes are determined using the variance of the previous approximation error. By deciding, the problem of the number of control points and the position of nodes to obtain more efficient approximation, which was difficult to predict directly from the shape of the object to be measured, was solved, and the three-dimensional coordinate value data was reduced as much as possible. A quantity can be approximated to a parametric surface.

【0015】[0015]

【実施例】(実施例1)以下、本発明の第1の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1は本発明の第1の実施例における3次
元形状入力装置のブロック結線図である。
FIG. 1 is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device according to a first embodiment of the present invention.

【0017】図1において、101は被測定物に照射す
るスリット光を発生させるレーザ光源、102はスリッ
ト光の光路を変更させるミラー、103は被測定物に照
射するスリット光、104は被測定物、105は被測定
物104をX軸方向に一定ピッチで移動させるX軸移動
機構、106はスリット光103の散乱光を読み取るカ
メラ、107はカメラ106の出力信号をデジタル化し
た画像信号に変換するA/D変換器、108は画像信号
を記憶する画像メモリ、109は画像信号によりスリッ
ト散乱光の中心位置を計算するスリット散乱光中心位置
検出手段、110はスリット散乱光の中心位置より3次
元座標値を計算する座標演算手段、111は被測定物上
の曲線を指示する曲線指示手段、112はパラメトリッ
ク曲面のパラメータをu,vとすると、連続する前記曲
線上の計測点のパラメータ値のu或はvの値を揃えるよ
うに各計測点にパラメータを付与するパラメータ設定手
段、113は被測定物の全体形状を表す3次元座標値デ
ータをパラメトリック曲面に近似するパラメトリック曲
面近似手段、114はパラメトリック曲面近似手段11
3により圧縮されたデータを入力先システムのデータフ
ォーマットに変換するデータフォーマット変換手段、1
15は全体系を制御するスキャナ制御手段、116は本
装置で得られる3次元形状データ、117は3次元CA
Dシステムである。
In FIG. 1, 101 is a laser light source for generating slit light for irradiating an object to be measured, 102 is a mirror for changing the optical path of the slit light, 103 is slit light for irradiating the object to be measured, and 104 is an object to be measured. Reference numeral 105 denotes an X-axis moving mechanism that moves the DUT 104 in the X-axis direction at a constant pitch. Reference numeral 106 denotes a camera that reads scattered light of the slit light 103. Reference numeral 107 converts an output signal of the camera 106 into a digitized image signal. A / D converter, 108 is an image memory for storing an image signal, 109 is a slit scattered light center position detecting means for calculating the center position of slit scattered light from the image signal, and 110 is a three-dimensional coordinate from the center position of the slit scattered light. Coordinate calculation means for calculating a value, 111 is a curve designating means for designating a curve on the object to be measured, and 112 is a parameter of a parametric curved surface. Where u and v are parameter setting means for assigning a parameter to each measurement point so that the values u or v of the parameter values of the measurement points on the continuous curve are aligned, 113 denotes the overall shape of the object to be measured. Parametric curved surface approximating means for approximating the three-dimensional coordinate value data to the parametric curved surface, and 114 for the parametric curved surface approximating means 11.
Data format conversion means for converting the data compressed by 3 into the data format of the input destination system, 1
Reference numeral 15 is a scanner control means for controlling the entire system, 116 is three-dimensional shape data obtained by this apparatus, 117 is a three-dimensional CA.
It is a D system.

【0018】なお、被測定物104を移動させるX軸移
動機構105の代わりに、スリット光を被測定物104
上で走査させるスリット光走査手段としても良い。
Instead of the X-axis moving mechanism 105 that moves the object 104 to be measured, slit light is emitted from the object 104 to be measured.
It may be a slit light scanning means for scanning above.

【0019】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、その動作を説明する。まず、パラメータ設
定時に使用する曲線を人間が被測定物104上にスリッ
ト光に対する反射率が被測定物104の表面色よりも高
い色を用いて記入する。なお、使用する色はスリット光
に対する反射率が被測定物104の表面色と差別化でき
るものであればよい。この操作は曲面を近似した際に2
つのパラメータ方向に斜めなエッジ付近に通常発生する
うねり形状を軽減する効果を有するため、指示する曲線
は2つのパラメータ方向に斜めのエッジをなぞるように
するとよい。レーザ光源101からのスリット光103
はミラー102により光路を変更し被測定物104に照
射される。被測定物104はスリット光103を受けな
がらX軸移動機構105によりX軸方向に一定ピッチで
移動する。カメラ106は移動中の被測定物104から
のスリット散乱光を移動に同期して撮像する。この場
合、撮像されたカメラ106上のスリット散乱光の像は
被測定物104の表面の形状に応じたスリット散乱光の
凹凸を示している。A/D変換器107はカメラ106
の信号をデジタル信号に変換し、この信号は画像メモリ
108に画像信号として一時的に記憶される。スリット
散乱光中心位置検出手段109は画像信号からカメラの
水平走査ライン毎にスリット散乱光の輝度の中心位置を
求め、測定点の像とみなす。座標演算手段110におい
て測定点の像とカメラのレンズ中心を結ぶ直線とカメラ
の光軸のなす角、および基線長(スリット光源からカメ
ラのレンズ中心までの距離)と、レーザスリット光の投
射角度を用いて三角測量法の原理により測定点の3次元
座標値を計算する。このようにして1つのスリット光に
対して被測定物の3次元形状データを取得する。そして
移動ピッチ毎の3次元形状データを取得することで、最
終的に被測定物104の全体の3次元形状データを取得
する。曲線指示手段111は被測定物104上に記入さ
れている曲線の位置を認識する。パラメータ設定手段1
12はパラメトリック曲面のパラメータをu,vとする
と、連続する前記曲線上の計測点のパラメータ値のu或
はvの値を揃えるように各計測点にパラメータを付与す
る。パラメトリック曲面近似手段113は前記3次元座
標値をパラメトリック曲面に近似することにより形状情
報を圧縮する。データフォーマット変換手段114はパ
ラメトリック曲面近似手段113により近似された被測
定物全体の形状を表す複数のパラメトリック曲面のパラ
メータ値を入力先のCADシステム用のデータフォーマ
ットに変換し、フォーマット変換された3次元形状デー
タ116は3次元CADシステム117に入力される。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described. First, a person fills in a curve used for setting parameters on the object to be measured 104 by using a color whose reflectance to slit light is higher than the surface color of the object to be measured 104. The color to be used may be any color as long as the reflectance with respect to the slit light can be differentiated from the surface color of the DUT 104. This operation is 2 when the curved surface is approximated.
Since it has the effect of reducing the waviness shape that normally occurs in the vicinity of an edge that is oblique in two parameter directions, it is advisable that the indicated curve traces an oblique edge in two parameter directions. Slit light 103 from laser light source 101
The light path is changed by the mirror 102 and the object to be measured 104 is irradiated. The DUT 104 is moved in the X-axis direction at a constant pitch by the X-axis moving mechanism 105 while receiving the slit light 103. The camera 106 images the slit scattered light from the moving DUT 104 in synchronization with the movement. In this case, the captured image of the slit scattered light on the camera 106 shows the unevenness of the slit scattered light according to the shape of the surface of the DUT 104. The A / D converter 107 is the camera 106.
Signal is converted into a digital signal, and this signal is temporarily stored in the image memory 108 as an image signal. The slit scattered light center position detecting means 109 finds the center position of the luminance of the slit scattered light for each horizontal scanning line of the camera from the image signal and regards it as the image of the measurement point. In the coordinate calculation means 110, the angle formed by the straight line connecting the image of the measurement point and the lens center of the camera and the optical axis of the camera, the baseline length (distance from the slit light source to the lens center of the camera), and the projection angle of the laser slit light are shown. The three-dimensional coordinate value of the measuring point is calculated by using the principle of triangulation method. In this way, the three-dimensional shape data of the measured object is acquired for one slit light. Then, by obtaining the three-dimensional shape data for each moving pitch, the three-dimensional shape data of the entire object 104 to be measured is finally obtained. The curve designating means 111 recognizes the position of the curve written on the DUT 104. Parameter setting means 1
If the parameters of the parametric curved surface are u and v, 12 assigns parameters to the respective measurement points so that the values u or v of the parameter values of the measurement points on the continuous curve are aligned. The parametric curved surface approximating means 113 compresses the shape information by approximating the three-dimensional coordinate values to a parametric curved surface. The data format conversion means 114 converts the parameter values of a plurality of parametric curved surfaces representing the shape of the entire measured object approximated by the parametric curved surface approximating means 113 into the data format for the CAD system of the input destination, and the format-converted three-dimensional. The shape data 116 is input to the three-dimensional CAD system 117.

【0020】以下、上述した曲線指示手段111のより
詳細な動作を説明する。まず、画像メモリ108に一時
的に記憶される画像においてカメラの水平走査ライン毎
に最大の輝度値を求め、それをその計測点における輝度
値とする。これを各画像において繰り返すことにより各
計測点における輝度値が求められる。前記計測点におけ
る輝度値が予め定められたしきい値よりも大きい計測点
を求める。これらの計測点を追跡することにより被測定
物104上に指示した曲線を抽出する。抽出された曲線
に対し、膨張処理、そして細線化処理を施し、幅1点で
連続した曲線を作成する。
The detailed operation of the curve designating means 111 will be described below. First, the maximum luminance value is obtained for each horizontal scanning line of the camera in the image temporarily stored in the image memory 108, and this is set as the luminance value at the measurement point. By repeating this for each image, the luminance value at each measurement point is obtained. A measurement point whose luminance value at the measurement point is larger than a predetermined threshold value is obtained. By tracing these measurement points, the designated curve on the DUT 104 is extracted. The extracted curve is subjected to expansion processing and thinning processing to create a continuous curve with one width.

【0021】なお、曲線指示手段は、スリット光に対す
る反射率が被測定物の表面色と異なる色を用いておおま
かな前記曲線を被測定物上に指定し前記画像信号の中で
輝度値が異なる部分およびその周辺部分から前記3次元
座標値データを用いて求めたエッジらしさを基に前記曲
線を抽出する。
The curve designating means uses the color whose reflectance to the slit light is different from the surface color of the object to be measured to specify the rough curve on the object to be measured, and the brightness value is different in the image signal. The curve is extracted from the portion and the peripheral portion thereof based on the edge-likeness obtained using the three-dimensional coordinate value data.

【0022】または求める前記曲線は被測定物のエッジ
部であるとみなし、人手を介在すること無く自動的に前
記3次元座標値データを用いてエッジを求める。
Alternatively, the curve to be obtained is regarded as the edge portion of the object to be measured, and the edge is automatically obtained using the three-dimensional coordinate value data without manual intervention.

【0023】またはカメラがスリット散乱光を読み取り
またスリット光を投射していない状態の被測定物の全体
を撮像するもので、前記カメラがスリット光を撮像する
かあるいはスリット光を投射していない前記被測定物の
全体の輝度情報を撮像するかによって出力切り換えるメ
モリ切替手段と、前記メモリ切替手段の切り替えにより
スリット散乱光の画像信号を記憶する第1の画像メモリ
と、前記メモリ切替手段の切り替えによりスリット光を
投射していない前記被測定物の全体の輝度画像を記憶す
る第2の画像メモリとを別に設け、求める前記曲線は被
測定物のエッジ部であるとみなし、人手を介在すること
無く自動的に前記輝度画像を用いてエッジを求める。
Alternatively, the camera reads the slit scattered light and images the entire object to be measured in a state where the slit light is not projected, and the camera either captures the slit light or does not project the slit light. A memory switching unit that switches output depending on whether or not the brightness information of the entire object to be measured is imaged, a first image memory that stores an image signal of slit scattered light by switching the memory switching unit, and a memory switching unit that switches the memory switching unit. A second image memory for storing the whole luminance image of the object to be measured which is not projecting the slit light is separately provided, and the obtained curve is regarded as an edge portion of the object to be measured, without human intervention. An edge is automatically obtained using the luminance image.

【0024】または被測定物の表面色と異なる色を用い
て前記曲線を被測定物上に指定しカメラがスリット散乱
光を読み取りまたスリット光を投射していない状態の被
測定物の全体を撮像するカラーカメラで、前記カメラが
スリット光を撮像するかあるいはスリット光を投射して
いない前記被測定物の全体の輝度情報を撮像するかによ
って出力切り換えるメモリ切替手段と、前記メモリ切替
手段の切り替えによりスリット散乱光の画像信号を記憶
する第1の画像メモリと、前記メモリ切替手段の切り替
えによりスリット光を投射していない前記被測定物の全
体の輝度画像を記憶する第2の画像メモリとを別に設
け、輝度画像から色の違いを用いて前記曲線を抽出す
る。
Alternatively, the curve is designated on the object to be measured using a color different from the surface color of the object to be measured, and the camera reads the slit scattered light and images the entire object to be measured without projecting the slit light. In the color camera, the output is switched depending on whether the camera images the slit light or the luminance information of the entire object to be measured which does not project the slit light. A first image memory for storing the image signal of the slit scattered light and a second image memory for storing the brightness image of the entire object to be measured which is not projecting the slit light by switching the memory switching means are separately provided. The curve is extracted from the luminance image by using the difference in color.

【0025】または測定された3次元座標値データをコ
ンピュータに表示し、表示された前記3次元座標値デー
タに対しマウスを用いて人間が曲線を指示しても良い。
Alternatively, the measured three-dimensional coordinate value data may be displayed on a computer, and a human may use the mouse to indicate a curve for the displayed three-dimensional coordinate value data.

【0026】以下、上述したパラメータ設定手段112
のより詳細な動作を説明する。曲線指示手段111で抽
出された幅1点の連続した曲線に対し、まず1本の曲線
の構成点が1本のスリットにつき1点でかつ曲線の両端
点が1番目のスリットと最終のスリットに載るように曲
線を再編成する。図2は1本の曲線の構成点が1本のス
リットにつき1点でかつ曲線の両端点が1番目のスリッ
トと最終のスリットに載る曲線の例である。再編成は次
のように行う。1本の曲線の構成点が1本のスリットに
つき1点でない場合は1本のエッジの構成点が1本のス
リットにつき1点となるように、複数の曲線に分割す
る。図3(a)は、1本の曲線の構成点が1本のスリッ
トにつき1点でない場合の例であり、図3(b)は、1
本のエッジの構成点が1本のスリットにつき1点となる
ように、複数の曲線に分割した例である。そして、曲線
の各端点から曲線をスリットの走査方向に平行に延長す
ることにより曲線の両端点が1番目のスリットと最終の
スリットに載るように編成する。曲線の構成点が1本の
スリットにつき1点で曲線の両端点が1番目のスリット
と最終のスリットに載っていない場合も同様の処理を行
う。図4(a)は曲線の構成点が1本のスリットにつき
1点で曲線の両端点が1番目のスリットと最終のスリッ
トに載っていない場合の例であり、図4(b)は曲線の
両端点が1番目のスリットと最終スリットに載るように
曲線を編成した例である。次に、スリットの走査方向を
パラメータu方向とし、各点のパラメータuの値を決定
する。各スリットの間隔は一定であるため各点のパラメ
ータuの値は、パラメータの範囲を0から1とすると、
0から1を第1スリットから最終スリットまでの全スリ
ットで均等割りすればよい。1つのスリット上の全点の
パラメータuの値は同一である。そして、パラメータu
に直交する方向をvしてパラメータvの値を求める。パ
ラメータvの値の範囲も0から1とする。まず、第1ス
リットと最終スリットの中央にあたる1本のスリットを
考える。このスリットを中央スリットと呼ぶ。中央スリ
ットのデータに対し、パラメータvの値を(数1)を用
いて決定する。
The parameter setting means 112 described above will be described below.
The more detailed operation will be described. With respect to a continuous curve having a width of 1 point extracted by the curve designating means 111, first, one curve has one constituent point per slit and both end points of the curve are the first slit and the final slit. Rearrange the curves to fit. FIG. 2 is an example of a curve in which one curve has one constituent point for each slit and both end points of the curve are on the first slit and the final slit. Reorganization is performed as follows. When one curve does not have one point for each slit, one edge is divided into a plurality of curves so that one edge has one point for each slit. FIG. 3A shows an example in which the number of constituent points of one curve is not one per slit, and FIG.
This is an example of division into a plurality of curves so that one edge has one constituent point per slit. Then, by extending the curve from each end point of the curve in parallel to the scanning direction of the slit, knitting is performed so that both end points of the curve are placed on the first slit and the final slit. Similar processing is performed when the curve has one point for each slit and both end points of the curve are not on the first slit and the final slit. FIG. 4A shows an example of a case where the curve has one point for each slit and both end points of the curve are not placed on the first slit and the final slit, and FIG. 4B shows the curve. This is an example in which a curve is knitted so that both end points are placed in the first slit and the final slit. Next, the scanning direction of the slit is set as the parameter u direction, and the value of the parameter u at each point is determined. Since the interval between the slits is constant, the value of the parameter u at each point is set as follows:
It is sufficient to divide 0 to 1 evenly by all slits from the first slit to the final slit. The values of the parameter u at all points on one slit are the same. And the parameter u
The value of the parameter v is obtained by v in the direction orthogonal to. The value range of the parameter v is also 0 to 1. First, consider one slit, which is the center of the first slit and the final slit. This slit is called the central slit. For the data of the central slit, the value of the parameter v is determined using (Equation 1).

【0027】[0027]

【数1】 [Equation 1]

【0028】(数1)においてdataは計測した3次
元座標値データが格納されている三次元配列であり、d
ata[snum][dnum][3]で定義される。
snumはスリットの数、dnumは各スリット内の3
次元座標値データの数であり、3はx,y,zの3次元
座標値を表す。また、Mid_Slitは中央スリッ
ト、Mnumは中央スリットにおける3次元座標値デー
タの数を表す。次に、中央スリット以外の残りのスリッ
トのパラメータvの値を決定する。図5は指示した曲線
によりパラメータvの値を設定する説明図である。曲線
指示手段111で得られた曲線を編成した曲線をパラメ
ータvの値の0に近いものから順に並べる。まず、中央
スリットにおける1本目の曲線の構成点に当たるデータ
点のパラメータvの値vmidを取り出す。他のスリット
でのそれぞれ1本目の曲線の構成点にあたるデータ点の
パラメータvの値を全てvmidに設定する。この操作を
全ての曲線において行うことにより、曲線上のデータ点
のパラメータvの値が決定される。そして、各スリット
では、曲線の間のデータ点のパラメータvの値をデータ
点のy座標値に応じて線形に付与する。図6は各スリッ
トの残りのデータ点にパラメータvの値を設定する説明
図である。以上の操作により、データ点のパラメータv
の値が連続する曲線上で同一の値をもつように設定され
る。このパラメータ設定により曲面近似の際に通常発生
するうねり形状の不良近似が軽減される。
In (Equation 1), data is a three-dimensional array in which measured three-dimensional coordinate value data is stored, and d
It is defined by ata [snum] [dnum] [3].
snum is the number of slits, and dnum is 3 in each slit.
It is the number of dimensional coordinate value data, and 3 represents three-dimensional coordinate values of x, y, and z. Further, Mid_Slit represents the central slit, and Mnum represents the number of three-dimensional coordinate value data in the central slit. Next, the value of the parameter v of the remaining slits other than the central slit is determined. FIG. 5 is an explanatory diagram for setting the value of the parameter v by the designated curve. The curves obtained by organizing the curves obtained by the curve designating means 111 are arranged in order from the one having the value of the parameter v closer to 0. First, the value v mid of the parameter v of the data point corresponding to the constituent point of the first curve in the central slit is taken out. All the values of the parameter v of the data points corresponding to the constituent points of the first curve at the other slits are set to v mid . By performing this operation on all curves, the value of the parameter v of the data points on the curves is determined. Then, in each slit, the value of the parameter v of the data point between the curves is linearly given according to the y coordinate value of the data point. FIG. 6 is an explanatory diagram for setting the value of the parameter v in the remaining data points of each slit. By the above operation, the parameter v of the data point
The values of are set to have the same value on successive curves. By setting this parameter, the poor approximation of the waviness shape that usually occurs during curved surface approximation is reduced.

【0029】以下、上述したパラメトリック曲面近似手
段113のより詳細な動作を説明する。図7は、パラメ
トリック曲面近似手段113において計測された3次元
座標値データをパラメトリック曲面の1つであるNon
−Uniform B−Spline(ノン・ユニフォ
ーム ビー・スプライン)曲面に指定した近似精度以下
で近似する手法のフローを示している。曲面を表現する
パラメータをu、vとする。まず、手順701で計測さ
れた被測定物の3次元座標値を入力する。手順702で
u方向の制御点数(nu+1)と階数muを指定する。手
順703でu方向の節点数に制御点数と曲面の階数mu
を加えた値が代入される。手順704でu方向の節点位
置を等間隔に設定する。但し、両端において節点はmu
回多重とする。手順705でv方向の制御点数(nv
1)と階数mvを指定する。手順706でv方向の節点
数に制御点数と曲面の階数mvを加えた値が代入され
る。手順707でv方向の節点位置を等間隔に設定す
る。但し、両端において節点はm v回多重とする。手順
708では手順704、手順707で求められた節点を
用い、データを(数2)に最小自乗近似することにより
制御点を算出する。(数2)においてPijは制御点、N
i,p、Nj,qはスプライン基底関数である。
Hereinafter, the above-mentioned parametric surface approximation procedure
A more detailed operation of stage 113 will be described. Figure 7 shows the parameters
3D measured by the trick curved surface approximating means 113
The coordinate data is Non, which is one of the parametric curved surfaces.
-Uniform B-Spline (Non-Uniform
BM spline) Approximate accuracy specified for curved surface or less
Shows the flow of the method approximated by. Represent a curved surface
The parameters are u and v. First, measure in step 701
The three-dimensional coordinate value of the measured object is input. In step 702
Number of control points in the u direction (nu+1) and floor muIs specified. hand
In order 703, the number of control points and the rank of curved surface m in the number of nodes in the u directionu
The value with is added. Nodal position in u direction in step 704
Set the positions at regular intervals. However, the nodes at both ends are mu
Multiple times. In step 705, the number of control points in the v direction (nv+
1) and the number of floors mvIs specified. Nodes in v direction in step 706
Number of control points and surface rank mvIs added to
It In step 707, set the v-direction node positions at equal intervals.
It However, the nodes at both ends are m vMultiple times. procedure
In 708, the nodes obtained in steps 704 and 707 are
By using the data and applying the least squares approximation to (Equation 2),
Calculate control points. P in (Equation 2)ijIs the control point, N
i, p, Nj, qIs the spline basis function.

【0030】[0030]

【数2】 [Equation 2]

【0031】手順709では手順708で行った最小自
乗近似の近似誤差を算出する。手順710では前記近似
誤差が指定された許容誤差未満か否かを判定する。近似
誤差が指定された許容誤差未満であれば、手順711へ
進み、手順711では算出されたu,v方向の制御点、
及び節点の座標値を形状を表すパラメータとして出力す
る。手順710で許容誤差を満たさなかった場合は、手
順712で節点数、制御点数をそれぞれ同数増加する。
そして、手順707に戻り再び最小自乗近似を行う。以
上の手順を繰り返すことにより指定された許容誤差を満
たす近似曲面を少ないデータ量で実現することができ
る。
In step 709, the approximation error of the least square approximation performed in step 708 is calculated. In step 710, it is determined whether the approximation error is less than the specified allowable error. If the approximation error is less than the specified allowable error, the procedure proceeds to step 711, and in step 711, the calculated control points in the u and v directions,
And the coordinate values of the nodes are output as parameters representing the shape. If the allowable error is not satisfied in step 710, the number of nodes and the number of control points are increased by the same number in step 712.
Then, returning to step 707, the least square approximation is performed again. By repeating the above procedure, an approximate curved surface that satisfies the specified tolerance can be realized with a small amount of data.

【0032】以上のように本実施例によれば、被測定物
104に照射するレーザスリット光を発生するスリット
光源としてのレーザ光源101及びミラー102と、被
測定物104をX軸方向へ一定ピッチで移動させるX軸
移動機構105と、被測定物104によるスリット光の
散乱光を撮像するカメラ106と、カメラ106からの
出力信号をデジタル化した画像信号に変換するA/D変
換器107と、上記画像信号を記憶する画像メモリ10
8と、画像メモリ108に記憶された画像信号よりスリ
ット散乱光の中心位置を検出するスリット散乱光中心位
置検出手段109と、スリット散乱光中心位置より被測
定物104の3次元座標値を計算する座標演算手段11
0と、被測定物上の曲線を指示する曲線指示手段111
と、パラメトリック曲面のパラメータをu,vとする
と、連続する前記曲線上の計測点のパラメータ値のu或
はvの値を揃えるように各計測点にパラメータを付与す
るパラメータ設定手段112と、被測定物の全体形状を
表す3次元座標値データをパラメトリック曲面に近似す
ることにより形状情報を圧縮するパラメトリック曲面近
似手段113と、前記パラメトリック曲面近似手段11
3により近似された被測定物全体の形状を表すパラメト
リック曲面を入力先のCADシステム117用のデータ
フォーマットに変換するデータフォーマット変換手段1
14と、全体系を制御するスキャナ制御手段115を設
けることにより、計測された形状を保存したまま効率良
くデータ量が削減され、曲面を近似する際に2つのパラ
メータの方向に斜めなエッジ付近にしばしば発生するう
ねり形状を軽減し、かつ入力先システム内での形状の変
更、修正が簡易なデータ形式で3次元CADやコンピュ
ータグラフィックスシステムへ入力することができる。
As described above, according to this embodiment, the laser light source 101 and the mirror 102 as the slit light source for generating the laser slit light for irradiating the object to be measured 104, and the object to be measured 104 at a constant pitch in the X-axis direction. An X-axis moving mechanism 105 for moving the object, a camera 106 for imaging the scattered light of the slit light by the DUT 104, an A / D converter 107 for converting an output signal from the camera 106 into a digitized image signal, Image memory 10 for storing the image signal
8, a slit scattered light center position detecting means 109 for detecting the center position of the slit scattered light from the image signal stored in the image memory 108, and a three-dimensional coordinate value of the DUT 104 from the slit scattered light center position. Coordinate calculation means 11
0 and a curve designating means 111 for designating a curve on the object to be measured.
And the parameters of the parametric curved surface are u and v, the parameter setting means 112 for assigning a parameter to each measurement point so as to make the parameter values u or v of the measurement points on the continuous curve uniform. Parametric curved surface approximating means 113 for compressing shape information by approximating three-dimensional coordinate value data representing the overall shape of the measured object to a parametric curved surface, and the parametric curved surface approximating means 11
Data format conversion means 1 for converting the parametric curved surface representing the overall shape of the DUT approximated by 3 into the data format for the CAD system 117 of the input destination.
14 and the scanner control means 115 for controlling the entire system, the amount of data is efficiently reduced while the measured shape is saved, and when the curved surface is approximated, the vicinity of the diagonal edge in the directions of the two parameters is reduced. It is possible to reduce the undulating shape that often occurs and to input it to a three-dimensional CAD or computer graphics system in a data format in which the shape can be easily changed or modified in the input destination system.

【0033】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】図8は本発明の第2の実施例における3次
元形状入力装置の構成図である。図8において、801
は被測定物に照射するスリット光を発生させるレーザ光
源、802はスリット光の光路を変更させるミラー、8
03は被測定物に照射するスリット光、804は被測定
物、805は被測定物804をX軸方向に一定ピッチで
移動させるX軸移動機構、806はスリット光803の
散乱光を読み取るカメラ、807はカメラ806の出力
信号をデジタル化した画像信号に変換するA/D変換
器、808は画像信号を記憶する画像メモリ、809は
画像信号によりスリット散乱光の中心位置を計算するス
リット散乱光中心位置検出手段、810はスリット散乱
光の中心位置より3次元座標値を計算する座標演算手
段、811は被測定物上の曲線を指示する曲線指示手
段、812はパラメトリック曲面のパラメータをu,v
とすると、連続する前記曲線上の計測点のパラメータ値
のu或はvの値を揃えるように各計測点にパラメータを
付与するパラメータ設定手段、814はパラメトリック
曲面近似手段813により圧縮されたデータを入力先シ
ステムのデータフォーマットに変換するデータフォーマ
ット変換手段、815は全体系を制御するスキャナ制御
手段、816は本装置で得られる3次元形状データ、8
17は3次元CADシステムで、以上は図1の構成と同
様なものである。
FIG. 8 is a block diagram of a three-dimensional shape input device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, 801
Reference numeral 802 is a laser light source for generating slit light for irradiating the object to be measured, 802 is a mirror for changing the optical path of the slit light, 8
Reference numeral 03 denotes slit light irradiating the measured object, 804 denotes the measured object, 805 denotes an X-axis moving mechanism for moving the measured object 804 at a constant pitch in the X-axis direction, and 806 a camera for reading scattered light of the slit light 803, Reference numeral 807 denotes an A / D converter for converting the output signal of the camera 806 into a digitized image signal, 808 an image memory for storing the image signal, and 809 a slit scattered light center for calculating the central position of the slit scattered light by the image signal. A position detecting means, 810 coordinate calculating means for calculating a three-dimensional coordinate value from the center position of the slit scattered light, 811 a curve designating means for designating a curve on the object to be measured, 812 a u, v parameter of the parametric curved surface.
Then, the parameter setting means 814 assigns a parameter to each measurement point so that the values u or v of the parameter values of the continuous measurement points on the curve are aligned, and 814 indicates the data compressed by the parametric curved surface approximation means 813. Data format conversion means for converting to the data format of the input destination system, 815 is scanner control means for controlling the entire system, 816 is three-dimensional shape data obtained by this device, 8
Reference numeral 17 is a three-dimensional CAD system, which has the same configuration as that shown in FIG.

【0035】図1の構成と異なる点は、図1におけるパ
ラメトリック曲面近似手段113に対し、図8では被測
定物804の全体形状を表す3次元座標値データを節点
の増加及び移動と制御点数の増加を繰り返してパラメト
リック曲面に近似させる際に、節点及び制御点の増加方
向と位置を自動的に決定する方法として、節点を定義す
る方向をu、vとすると、パラメータuの値が等しい測
定点列の集合Ui、及びパラメータvの値が等しい測定
点列の集合Vj毎に、前回の近似と前記3次元座標値デ
ータとの奥行き座標値の差の分散Uvari(i=1,
・・・,m),Vvarj(j=1,・・・,n)を算
出し、更に前記分散Uvari,Vvar jの平均U,V
を得て、その大小を比較し、Uが大きければv方向に、
Vが大きければu方向に節点及び制御点を増加すること
を決定し、平均の大きい方の分散として例えばUvar
i(i=1,・・・,m)において最も値が大きい分散
値を持つ測定点列の集合U0を求め、点列U0の誤差の自
乗和を節点間毎に算出して、最も自乗和の値が大きい節
点間の中心に新しい節点を増加する節点自動決定手段8
18を設け、パラメトリック曲面近似手段813が節点
自動決定手段818によって決定されたノンユニフォー
ムな節点を用いて3次元座標値データをパラメトリック
曲面に最小自乗近似する点である。
The structure of FIG. 1 is different from that of FIG.
The lametric curved surface approximating means 113 is compared with the measured surface in FIG.
3D coordinate value data representing the entire shape of the fixed object 804 is a node
Parameter and the number of control points
How to increase the number of nodes and control points when approximating to a rick surface
Defining nodes as a way to automatically determine orientation and position
If the directions are u and v, the values of parameter u are equal.
Set U of fixed pointsi, And the measurement with the same value of parameter v
Set of point sequence VjEach time, the previous approximation and the three-dimensional coordinate value
Variance Uvar of the depth coordinate value difference with the datai(I = 1,
..., m), VvarjCalculate (j = 1, ..., n)
Out, and then the distributed Uvari, Vvar jMean U, V
, And compare the magnitude, if U is large, in the v direction,
If V is large, increase the number of nodes and control points in the u direction.
As the variance of the larger mean, for example Uvar
iThe variance with the largest value at (i = 1, ..., m)
Set U of measurement point sequences with values0To obtain the point sequence U0Error of
The sum of squares is calculated for each node, and the value of the sum of squares is the largest.
Automatic node determination means 8 for increasing a new node at the center between points
18 is provided, and the parametric curved surface approximating means 813 is a node.
Non-uniform determined by the automatic determination unit 818
Parametric data of 3D coordinate values using different nodes
It is a point that is approximated to a curved surface by least squares.

【0036】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、その動作を説明する。まず、被測定物80
4の全体の3次元形状データを取得し、パラメータ設定
手段811で測定した各データ点にパラメータを設定す
るまでは、実施例1と同様である。次に、節点自動決定
手段818が適切な節点及び制御点の増加方向と位置を
自動的に決定し、パラメトリック曲面近似手段813は
決定された節点を用いて前記3次元座標値をパラメトリ
ック曲面に近似する。データフォーマット変換手段81
4はパラメトリック曲面近似手段813により圧縮され
たデータを入力先システムのデータフォーマットに変換
し、フォーマット変換された3次元形状データ816は
3次元CADシステム817に入力される。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described. First, the DUT 80
The procedure is the same as that of the first embodiment until the entire three-dimensional shape data of No. 4 is acquired and the parameters are set at each data point measured by the parameter setting unit 811. Next, the automatic node determination means 818 automatically determines the increasing directions and positions of appropriate nodes and control points, and the parametric curved surface approximating means 813 approximates the three-dimensional coordinate values to the parametric curved surface using the determined nodes. To do. Data format conversion means 81
4 converts the data compressed by the parametric curved surface approximating means 813 into the data format of the input destination system, and the format-converted three-dimensional shape data 816 is input to the three-dimensional CAD system 817.

【0037】以下、パラメトリック曲面近似手段813
におけるさらに詳細な動作を説明する。曲面を表現する
パラメータをu、vとする。まず、パラメータ設定手段
811で設定したパラメータを持つデータ点の3次元座
標値を、データ点数に見合った適当な制御点数でB-Spli
ne曲面に第一回目の最小自乗近似を行う。このとき、節
点はユニフォームである。パラメトリック曲面近似手段
813は曲面近似を繰り返して、比較的少ない制御点数
で計測形状を近似しようというものである。従って、近
似の繰り返しの終了条件を設定する必要がある。終了条
件は次のように設定する。図9は終了条件を説明するフ
ローである。まず、最小自乗近似の結果として得られた
制御点を持つB-Spline曲面にデータ点のパラメータ値を
代入してB-Spline曲面上の点の3次元座標値を算出す
る。評価基準には2つある。基準1では、算出したx、
y座標値と計測データ点のx、y座標値との残差の自乗
を各点毎にそれぞれ演算する。基準2では、z座標値の
残差の自乗和を算出する。それをデータ数で割り、残差
の自乗平均を求める。以上、基準1と基準2をそれぞれ
算出しておき、以下のようにして評価を行う。基準1に
おける各点のx、y座標値残差のどちらか一方が1点で
も予め定められたしきい値Errorx,Errory
を越える場合、近似が不良であるとして、904で新し
い節点を算出し901で次の近似を行う。一方、全ての
点においてx、y座標値残差の値が小さい場合は基準2
の判断に任せる。基準2は残差自乗平均の値が今回の近
似結果の値の方が前回の近似結果の値よりも小さい場合
は904で新しい節点を算出し901で次の近似を行
い、大きい場合は前回の近似が最も良いものとして近似
を終了する。以上のように近似の評価基準を基準1と基
準2に分割して異なる操作を行った理由は、基準1の
x、y方向の残差は近似した形状と、元のデータが作成
する形状との間に視覚的にかなり大きな違いが認められ
るからである。z方向の残差が大きいことは形状の平滑
度が高いことを意味するが、x,y方向の残差は元の形
状と全く異なる形状を思わせる。図10はx,y座標値
の残差とz座標値の残差の現れ方の違いを説明する図で
ある。図10(a)を人間の顔を計測した元のデータと
した場合、このデータの近似結果は、x,y座標値の残
差が大きい場合は図10(b),z座標値の残差が大き
くx,y座標値の残差が小さい場合は図10(c)のよ
うになる。次に2回目以降の近似について説明する。2
回目以降の近似では常に前回の近似の結果を用いて、計
測データとの差から新たな節点を設定する位置を決定
し、再びデータ点の最小自乗近似を行って制御点位置を
演算する。このとき、節点と制御点数との関係式から、
節点を増加した方向に制御点数が同数増える。新たな節
点位置の演算は節点自動決定手段818で行う。
Hereinafter, the parametric curved surface approximating means 813
A more detailed operation of the above will be described. Parameters representing a curved surface are u and v. First, the three-dimensional coordinate value of the data point having the parameter set by the parameter setting means 811 is B-Spli at an appropriate number of control points corresponding to the number of data points.
ne The first least-squares approximation is performed on the curved surface. At this time, the node is a uniform. The parametric curved surface approximating means 813 repeats curved surface approximation to approximate the measured shape with a relatively small number of control points. Therefore, it is necessary to set the end condition for the approximation repetition. The termination condition is set as follows. FIG. 9 is a flow chart for explaining the termination condition. First, three-dimensional coordinate values of points on the B-Spline curved surface are calculated by substituting the parameter values of the data points into the B-Spline curved surface having the control points obtained as a result of the least square approximation. There are two evaluation criteria. In criterion 1, the calculated x,
The square of the residual between the y coordinate value and the x and y coordinate values of the measurement data point is calculated for each point. In Criterion 2, the sum of squares of the residual of the z coordinate value is calculated. Divide it by the number of data and calculate the root mean square of the residuals. As described above, the criteria 1 and criteria 2 are calculated, and the evaluation is performed as follows. Even if only one of the x- and y-coordinate residuals of each point in the reference 1 is one, the predetermined thresholds Errorx and Error are set.
If it exceeds, it is determined that the approximation is bad, a new node is calculated in 904, and the next approximation is performed in 901. On the other hand, if the x and y coordinate value residual values are small at all points, the criterion 2
Leave it to the decision. Criterion 2 is to calculate a new node at 904 when the value of the residual root mean square is smaller than the value of the previous approximation result, and perform the next approximation at 901. The approximation is terminated with the best approximation. As described above, the reason why the different evaluation operations are performed by dividing the approximation evaluation standard into the standard 1 and the standard 2 is that the residual of the standard 1 in the x and y directions is approximate and the shape created by the original data. This is because there is a considerable visual difference between the two. A large residual in the z direction means that the smoothness of the shape is high, but a residual in the x and y directions reminds us of a shape that is completely different from the original shape. FIG. 10 is a diagram for explaining a difference in appearance of residuals of x and y coordinate values and residuals of z coordinate values. When FIG. 10A is the original data obtained by measuring the human face, the approximation result of this data shows that when the residual of the x and y coordinate values is large, the residual of the z coordinate value of FIG. Is large and the residual of the x and y coordinate values is small, the result is as shown in FIG. Next, the second and subsequent approximations will be described. Two
In the subsequent approximations, the result of the previous approximation is always used to determine the position at which a new node is to be set from the difference from the measured data, and the least square approximation of the data point is performed again to calculate the control point position. At this time, from the relational expression between the nodes and the number of control points,
The number of control points increases in the same direction as the number of nodes increases. The calculation of a new node position is performed by the automatic node determination means 818.

【0038】以下、節点自動決定手段818におけるさ
らに詳細な動作を説明する。まず、全スリットのデータ
点数のうち最も少ないスリットを求め、サイズ最小スリ
ットと呼ぶことにする。そして、サイズ最小スリットの
パラメータvの値をv方向の基準パラメータとする。そ
して、v方向の基準パラメータを用いてuv平面に格子
状に作ったパラメータを基準格子パラメータと呼ぶこと
にする。そして、基準格子パラメータにおける近似曲面
上の点の座標値を求める。次に、基準格子パラメータに
おける計測データ点の3次元座標値を仮りに算出する。
各スリットは等間隔に並んでいるからデータ点のパラメ
ータuはスリット毎に同一であるが、パラメータvの値
はスリット毎に異なっているため、格子状のパラメータ
位置における計測データ点の仮りの位置は、本来の計測
データ点の位置から(数3)を用いて線形に補間して求
める。
The more detailed operation of the automatic node determining means 818 will be described below. First, the slit having the smallest number of data points of all the slits is obtained and referred to as the minimum size slit. Then, the value of the parameter v of the minimum size slit is used as the reference parameter in the v direction. Then, a parameter formed in a grid pattern on the uv plane using the reference parameter in the v direction will be referred to as a reference grid parameter. Then, the coordinate value of the point on the approximated curved surface in the reference grid parameter is obtained. Next, the three-dimensional coordinate value of the measurement data point in the reference grid parameter is temporarily calculated.
Since the slits are arranged at equal intervals, the parameter u of the data point is the same for each slit, but the value of the parameter v is different for each slit, so the temporary position of the measurement data point at the grid-like parameter position is set. Is calculated by linearly interpolating from the position of the original measurement data point using (Equation 3).

【0039】[0039]

【数3】 [Equation 3]

【0040】(数3)はパラメータ値(u,v)におけ
る仮の計測データ点の座標値の求める式であり、parame
ter_v[i][j-1]≦ v <parameter_v[i][j]となるような
i,jを求め(数3)を用いて座標値を算出する。すなわ
ちパラメータuによってiは決まる。ただし、(数3)
においてwは、基準格子のパラメータvの値、iはスリ
ットの番号、jは各スリット内のデータの番号、parame
ter_w[i][j]はi番目のスリットにおけるj番目の計測
データ点のパラメータvの値、ratioはparameter_
v[i][j-1]の位置を0、parameter_v[i][j]の位置を1と
したときのパラメータvの位置、data[i][j][1]はi番
目のスリットにおけるj番目の計測データ点のy座標
値、data[i][j][2]はi番目のスリットにおけるj番目
の計測データ点のz座標値、new_data[i][j][1]はi番
目のスリットにおけるj番目の仮の計測データ点のy座
標値、new_data[i][j][2]はi番目のスリットにおける
j番目の仮の計測データ点のz座標値である。なお、基
準格子の作成にサイズ最小スリットにおけるパラメータ
を用いたのは、計測データ点の多いスリット上ではパラ
メータの数に対しデータが密であるため、計測データ点
の多いスリット上で仮の計測データ点の位置の補間を行
う方が計測データ点の少ないスリット上で補間を行うよ
りも、より良い補間結果が得られるからである。また、
基準格子パラメータでの曲面上の点と仮の計測点の残差
を用いて近似の評価を行っても、数値的に差はあるもの
の評価の結果に差はみられない。近似の終了条件は、節
点を増やす毎に残差自乗平均値は減少していき、残差自
乗平均値が増加した段階で前回の近似を最良近似とみな
すため、どちらの残差を使ったとしても、残差自乗平均
の減少、増加は同じように変動する。図11は基準格子
パラメータと実際の計測データ点のパラメータの関係を
表す図である。図11において、1101は計測データ
点、1102は基準格子パラメータ、1103は仮の計
測データ点、1104はサイズ最小スリットである。以
上で仮の計測データ点の3次元座標値が求められたの
で、次に基準パラメータに準じた格子状パラメータにお
ける近似曲面上の点と仮の計測データ点との差を求め
る。近似結果と計測したデータ点の差は、正負の符号付
きの残差の自乗を考え、次のように求める。近似曲面上
のz座標値から仮の計測データ点のz座標値を引き、そ
の正負を記憶しておく。そして、残差の自乗に記憶して
おいた正負の符号をつける。このように符号付きで残差
自乗値を求める理由は残差自乗値が同じでも正負が異な
れば、視覚的に元のデータ形状と大きな差があると感じ
るからである。逆に正負の符号が同じであれば比較的、
差が小さいと感じる。図12(a)は近傍領域で残差の
絶対値が同じだが符号が異なる場合の例、図12(b)
は近傍領域で残差の絶対値及び符号が同一の場合の例で
ある。図12において、1201は計測データが構成す
る面、1202は近似した曲面である。以上のようにし
て算出した基準格子パラメータの各点における符号付き
残差自乗を用いて次のようにして新しい節点を設定する
方向と、位置を決定する。図13は分散を計算する測定
点列の集合を説明する図である。まず、図13に示すよ
うにパラメータuの値が等しい測定点列の集合Ui(i
=1,・・・,m)の符号付き残差自乗の分散Uvar
i(i=1,・・・,m)、及びパラメータvの値が等
しい測定点列の集合Vj(j=1,・・・,n)の符号
付き残差自乗の分散Vvarj(j=1,・・・,n)
を求める。ただし、mは全スリットの数、nは基準パラ
メータwの数である。そして、Uvari(i=1,・
・・,m)、Vvarj(j=1,・・・,n)の平均
U,Vをそれぞれ算出し、大小を比較する。平均値Uの
方が大きければ、v方向に新しい節点を追加する。なぜ
なら、分散が大きければ、そのうち残差の大きい箇所に
節点を追加するべきだからである。図14は節点を追加
する方向の説明図である。図14において、1401は
分散が大きいスリット、1402は分散が小さいスリッ
ト、1403は新しい節点の位置、1404は計測デー
タが構成する面上の曲線、1405は近似した曲面上の
曲線である。また、平均値Vの方が大きければ、u方向
に新しい節点を追加する。以上で節点及び制御点を追加
する方向は決定された。次に節点を追加する位置につい
て説明する。説明のため、以後、平均値Uの方が大きい
場合のみを説明する。平均値VがUよりも大きい場合も
同様に説明できる。図15は節点を追加する位置の説明
図である。図15において、1501は最も近似度が低
いスリット、1502は現在の節点の位置、1503は
新しい節点の位置、1504は計測データ点、1505
は近似曲面である。まず、分散値Uvari(i=1,
・・・,m)において最も大きい値をもつスリット番号
0を求める。この操作により、最も近似度の低いスリ
ット番号が得られる。次に、得られたスリット上の各節
点間において、近似曲面上の点のz座標値と仮の計測デ
ータ点のz座標値との残差の自乗和を算出する。節点は
複数あるため、1つの節点間につき、1つの残差の自乗
和が得られる。そして、これらの残差の自乗和のうち最
も大きい値を求め、その節点間の中央に新しい節点を追
加する。この新たな節点位置の自動決定手法は、残差の
自乗値が大きい箇所があったとしても、その近傍が同程
度の残差自乗値をもち計測データ点に対し同じ方向にず
れているならば、その部分は視覚的には形状の大きな違
いを感じないため、近似の不良が大きい場所とはみなさ
ないという考え方に基づき符号付き残差自乗の分散を使
用している。
(Equation 3) is an expression for obtaining the coordinate value of the temporary measurement data point in the parameter value (u, v).
ter_v [i] [j-1] ≤ v <parameter_v [i] [j]
i, j are calculated and the coordinate values are calculated using (Equation 3). That is, i is determined by the parameter u. However, (Equation 3)
, W is the value of the parameter v of the reference lattice, i is the slit number, j is the data number in each slit, parame
ter_w [i] [j] is the value of the parameter v at the jth measurement data point in the ith slit, and ratio is parameter_
The position of parameter v, where v [i] [j-1] is 0 and parameter_v [i] [j] is 1, data [i] [j] [1] is at the i-th slit The y coordinate value of the jth measurement data point, data [i] [j] [2] is the z coordinate value of the jth measurement data point in the ith slit, and new_data [i] [j] [1] is i The y-coordinate value of the j-th tentative measurement data point in the n-th slit, new_data [i] [j] [2] is the z-coordinate value of the j-th tentative measurement data point in the i-th slit. Note that the parameter for the smallest size slit was used to create the reference grid because the data is dense with respect to the number of parameters on the slit with many measurement data points, so provisional measurement data on the slit with many measurement data points is used. This is because the interpolation of the position of the point gives a better interpolation result than the interpolation on the slit having few measurement data points. Also,
Even if the approximate evaluation is performed using the residuals of the points on the curved surface with the reference grid parameter and the temporary measurement points, there is no difference in the evaluation results although there is a numerical difference. The approximation termination condition is that the residual root mean square value decreases as the number of nodes increases, and the previous approximation is regarded as the best approximation when the residual root mean square value increases. However, the decrease and increase of the residual mean square fluctuate in the same way. FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the reference grid parameter and the parameter of the actual measurement data point. In FIG. 11, 1101 is a measurement data point, 1102 is a reference grid parameter, 1103 is a temporary measurement data point, and 1104 is a minimum size slit. Since the three-dimensional coordinate value of the temporary measurement data point has been obtained as described above, the difference between the point on the approximate curved surface and the temporary measurement data point in the grid-like parameter according to the reference parameter is then obtained. The difference between the approximation result and the measured data point is calculated as follows in consideration of the square of the residual with positive and negative signs. The z-coordinate value of the temporary measurement data point is subtracted from the z-coordinate value on the approximated curved surface, and the positive / negative value is stored. Then, the positive and negative signs stored in the square of the residual are added. The reason why the residual square value is obtained with a sign in this way is that even if the residual square value is the same, if the positive and negative values are different, it is visually felt that there is a large difference from the original data shape. On the contrary, if the positive and negative signs are the same,
I feel the difference is small. FIG. 12A is an example in which the absolute values of the residuals are the same in the neighborhood region but the signs are different, FIG.
Is an example when the absolute value and the sign of the residual are the same in the neighborhood area. In FIG. 12, 1201 is a surface formed by the measurement data, and 1202 is an approximate curved surface. The direction and position of setting a new node are determined as follows using the signed residual squares at each point of the reference lattice parameter calculated as described above. FIG. 13 is a diagram illustrating a set of measurement point sequences for calculating variance. First, as shown in FIG. 13, a set of measurement point sequences U i (i
= 1, ..., m) Signed residual squared variance Uvar
i (i = 1, ..., M) and variance Vvar j (j) of signed residual squares of a set V j (j = 1, ..., n) of measurement point sequences with the same value of parameter v = 1, ..., n)
Ask for. However, m is the number of all slits, and n is the number of reference parameters w. Then, Uvar i (i = 1, ...
.., m) and Vvar j (j = 1, ..., N) are averaged U and V, respectively, and the magnitudes are compared. If the average value U is larger, a new node is added in the v direction. This is because if the variance is large, nodes should be added to the places where the residual is large. FIG. 14 is an explanatory diagram of a direction of adding a node. In FIG. 14, 1401 is a slit having a large dispersion, 1402 is a slit having a small dispersion, 1403 is a position of a new node, 1404 is a curve on a surface formed by measurement data, and 1405 is a curve on an approximate curved surface. If the average value V is larger, a new node is added in the u direction. With the above, the directions for adding the nodes and the control points have been determined. Next, the position where a node is added will be described. For the sake of explanation, hereinafter, only the case where the average value U is larger will be described. The same explanation can be applied when the average value V is larger than U. FIG. 15 is an explanatory diagram of a position where a node is added. In FIG. 15, 1501 is the slit having the lowest degree of approximation, 1502 is the current node position, 1503 is the new node position, 1504 is the measurement data point, and 1505.
Is an approximate curved surface. First, the variance value Uvar i (i = 1,
, M), the slit number i 0 having the largest value is obtained. By this operation, the slit number with the lowest degree of approximation can be obtained. Next, the sum of squares of the residuals between the z-coordinate values of the points on the approximate curved surface and the z-coordinate values of the provisional measurement data points is calculated between the obtained nodes on the slit. Since there are a plurality of nodes, one residual sum of squares can be obtained for each node. Then, the largest value of the sum of squares of these residuals is obtained, and a new node is added to the center between the nodes. Even if there is a large residual squared value, this new method for automatically determining the nodal position is possible if the neighborhood has a similar residual squared value and is displaced in the same direction with respect to the measurement data points. , We use the variance of the signed residual squares based on the idea that the area does not feel a big difference in shape visually, and therefore it is not considered as a place where the approximation failure is large.

【0041】以上の操作により得られた新しい節点を追
加したノンユニフォームな節点で、再び計測データをB-
Spline(ビースプライン)曲面に近似する。以上の節点
自動決定手段818とパラメトリック曲面近似手段81
3を繰り返すことで、より少数の制御点で計測データを
Non-Uniform B-Splineに効率良く近似することができ
る。
With the non-uniform nodes to which the new nodes obtained by the above operation are added, the measurement data is again B-
Spline Approximates a curved surface. The automatic node determining means 818 and the parametric curved surface approximating means 81
By repeating step 3, measurement data can be obtained with fewer control points.
It can be efficiently approximated to Non-Uniform B-Spline.

【0042】以上のように本実施例によれば、被測定物
に照射するレーザスリット光を発生するスリット光源と
なるレーザ光源801及びミラー802と、被測定物8
04をX軸方向へ一定ピッチで移動させるX軸移動機構
805と、被測定物804によるスリット光の散乱光を
撮像するカメラ806と、カメラ806からの出力信号
をデジタル化した画像信号に変換するA/D変換器80
7と、上記画像信号を記憶する画像メモリ808と、画
像メモリ808に記憶された画像信号よりスリット散乱
光の中心位置を検出するスリット散乱光中心位置検出手
段809と、スリット散乱光中心位置より被測定物80
4の3次元座標値を計算する座標演算手段810と、被
測定物上の曲線を指示する曲線指示手段811と、パラ
メトリック曲面のパラメータをu,vとすると、連続す
る前記曲線上の計測点のパラメータ値のu或はvの値を
揃えるように各計測点にパラメータを付与するパラメー
タ設定手段812と、節点と制御点の追加する方向及び
位置を前回の近似誤差の分散を用いて自動的に決定する
節点自動決定手段818と、前記節点を用いて3次元座
標値データを逐次パラメトリック曲面に近似するパラメ
トリック曲面近似手段813と、パラメトリック曲面近
似手段813により圧縮されたデータを入力先システム
のデータフォーマットに変換するデータフォーマット変
換手段814と、全体系を制御するスキャナ制御手段8
15を設けることにより、曲面近似の際にしばしば発生
するうねり形状を軽減して計測された形状を保存したま
ま効率良くデータ量が削減され、従来では被測定物の形
状から直接予測することが困難であったより効率的な近
似を得るための制御点数や節点の位置の挿入の問題を解
決し、かつ入力先システム内での形状の変更、修正が簡
易なデータ形式で3次元CADやコンピュータグラフィ
ックスシステム817へ入力することができる。
As described above, according to this embodiment, the laser light source 801 and the mirror 802, which serve as a slit light source for generating the laser slit light for irradiating the object to be measured, and the object 8 to be measured.
X-axis moving mechanism 805 that moves 04 in the X-axis direction at a constant pitch, camera 806 that captures the scattered light of the slit light by DUT 804, and the output signal from camera 806 is converted into a digitized image signal. A / D converter 80
7, an image memory 808 that stores the image signal, a slit scattered light center position detection unit 809 that detects the center position of the slit scattered light from the image signal stored in the image memory 808, and a slit scattered light center position detection unit 809. Measured object 80
4. If the coordinate calculation means 810 for calculating the three-dimensional coordinate value of 4, the curve indication means 811 for indicating the curve on the object to be measured, and the parameters of the parametric curved surface are u and v, the measurement points on the continuous curve are Parameter setting means 812 for assigning a parameter to each measurement point so as to make u or v of the parameter value uniform, and the addition direction and position of the node and the control point are automatically calculated by using the variance of the previous approximation error. Automatic node determining means 818 for determining, parametric curved surface approximating means 813 for sequentially approximating three-dimensional coordinate value data to a parametric curved surface using the aforementioned nodes, and data compressed by the parametric curved surface approximating means 813 is the data format of the input destination system. Data format conversion means 814 for converting the data into a data format and scanner control means 8 for controlling the entire system
By providing 15, the waviness that often occurs when approximating a curved surface is reduced, and the amount of data is efficiently reduced while the measured shape is saved, making it difficult to predict directly from the shape of the measured object in the past. The problem of insertion of the number of control points and the positions of nodes in order to obtain a more efficient approximation was solved, and three-dimensional CAD and computer graphics in a data format that is easy to change and correct the shape in the input destination system. Input can be made to the system 817.

【0043】(実施例3)以下、本発明の第3の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0044】図16は本発明の第3の実施例における3
次元形状入力装置のブロック結線図である。図16にお
いて、1601は被測定物に照射するスリット光を発生
させるレーザ光源、1602はスリット光の光路を変更
させるミラー、1603は被測定物に照射するスリット
光、1604は被測定物、1605は被測定物1604
をX軸方向に一定ピッチで移動させるX軸移動機構、1
606はスリット光1603の散乱光を読み取るカメ
ラ、1607はカメラ1606の出力信号をデジタル化
した画像信号に変換するA/D変換器、1608は画像
信号を記憶する画像メモリ、1609は画像信号により
スリット散乱光の中心位置を計算するスリット散乱光中
心位置検出手段、1610はスリット散乱光の中心位置
より3次元座標値を計算する座標演算手段、1612は
被測定物上の曲線を指示する曲線指示手段及びパラメト
リック曲面のパラメータをu,vとすると連続する前記
曲線上の計測点のパラメータ値のu或はvの値を揃える
ように各計測点にパラメータを付与するパラメータ設定
手段及び節点と制御点の追加する方向及び位置を前回の
近似誤差の分散を用いて自動的に決定する節点自動決定
手段とを備えることにより3次元座標値データを逐次パ
ラメトリック曲面に最良近似するパラメトリック曲面最
良近似手段、1616は全体系を制御するスキャナ制御
手段、1617は本装置で得られる3次元形状データ、
1618は3次元CADシステムで、以上は図8の構成
と同様なものである。
FIG. 16 shows a third embodiment of the present invention.
It is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device. In FIG. 16, reference numeral 1601 denotes a laser light source for generating slit light for irradiating the object to be measured, 1602 a mirror for changing the optical path of the slit light, 1603 for slit light for irradiating the object to be measured, 1604 for the object to be measured, 1605 to 1605. DUT 1604
X-axis moving mechanism for moving the X-axis at a constant pitch, 1
Reference numeral 606 is a camera for reading scattered light of the slit light 1603, 1607 is an A / D converter for converting the output signal of the camera 1606 into a digitized image signal, 1608 is an image memory for storing the image signal, and 1609 is a slit for the image signal. Slit scattered light center position detecting means for calculating the center position of scattered light, 1610 for coordinate calculation means for calculating three-dimensional coordinate values from the central position of slit scattered light, and 1612 for indicating a curve on the object to be measured. And the parameters of the parametric curved surface are u and v, the parameter setting means for assigning parameters to the respective measurement points so that the values u or v of the parameter values of the continuous measurement points on the curve are aligned, and the nodes and the control points And a node automatic determination means for automatically determining the direction and position to be added by using the variance of the previous approximation error. More parametric surfaces best approximation means for best approximates sequential parametric surface a 3-dimensional coordinate value data, a scanner control unit for controlling the whole system is 1616, 1617 the three-dimensional shape data obtained by the present apparatus,
1618 is a three-dimensional CAD system, and the above is the same as the configuration of FIG.

【0045】図8の構成と異なる点は、指定精度以下の
曲面を得るまで3次元座標値データをパラメトリック曲
面に繰り返して近似を行う際に、第1回目の近似はユニ
フォームな節点でパラメトリック曲面近似を行い、2回
目以降においては前回迄の近似結果に基づき、3次元座
標値データをそのままパラメトリック曲面に近似する
か、或は3次元座標値データを被測定物1604の形状
に関係なく機械的に2分割してからパラメトリック曲面
に近似するか、或は3次元座標値データの点群から特徴
点列を抽出しその特徴点を用いて多角形パッチで面を構
築するかの3通りの処理方法においてどの方法を用いる
かを決定する曲面処理方法決定手段1611と、被測定
物1604の全体形状を表す3次元座標値データをパラ
メトリック曲面に指定精度以下の曲面を得る迄繰り返し
て近似する際に、制御点の増加に伴う近似誤差の減少す
る割合が低い場合、1つの曲面を分割して2つのそれぞ
れ異なる曲面としてパラメトリック曲面に近似するため
に、3次元座標値データを近似誤差の大きい方向に2分
割する領域機械的分割手段1613と、更に近似誤差に
限界が生じて指定された近似精度を達成できない場合に
は計測された3次元座標値データの点群から特徴点列を
抽出しその特徴点を用いて多角形パッチで面を構築する
ものである特徴点パッチ作成手段1614を追加した
点、さらに図8に対し図16では、データフォーマット
変換手段814をパラメトリック曲面最良近似手段16
12により構築された曲面及び特徴点パッチ作成手段1
614により作成されたパッチを入力先システムのデー
タフォーマットに変換するデータフォーマット変換手段
1615に変更した点である。
The difference from the configuration of FIG. 8 is that when three-dimensional coordinate value data is repeatedly approximated to a parametric curved surface until a curved surface with a specified accuracy or less is obtained, the first approximation is a uniform nodal point for the parametric curved surface approximation. After the second time, the three-dimensional coordinate value data is approximated to the parametric curved surface as it is, or the three-dimensional coordinate value data is mechanically irrespective of the shape of the DUT 1604 based on the approximation result up to the previous time. Three processing methods: dividing into two and then approximating to a parametric curved surface, or extracting a feature point sequence from a point group of three-dimensional coordinate value data and constructing a surface with a polygon patch using the feature points. The curved surface processing method determining means 1611 for determining which method to use in the above, and the three-dimensional coordinate value data representing the overall shape of the DUT 1604 are specified on the parametric curved surface. In the case of iteratively approximating a curved surface with accuracy or less, if the rate of decrease of the approximation error with the increase of the control points is low, one curved surface is divided and two different curved surfaces are approximated to the parametric curved surface. A region mechanical dividing unit 1613 that divides the three-dimensional coordinate value data into two in a direction having a large approximation error, and a measured three-dimensional coordinate value when the approximation error has a limit and the designated approximation accuracy cannot be achieved. A feature point patch creating means 1614 for extracting a feature point sequence from a point group of data and constructing a surface with a polygon patch using the feature points is further added. Further, in FIG. 16, the data format in FIG. 16 is added. The conversion means 814 is replaced by the parametric surface best approximation means 16
Surface and feature point patch creating means 1 constructed by 12
This is the point that the data format conversion means 1615 for converting the patch created by 614 into the data format of the input destination system is changed.

【0046】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、その動作を説明する。まず、被測定物80
4の全体の3次元形状データを取得し、曲面処理方法決
定手段1611は指定精度以下の曲面を得るまで3次元
座標値データを曲面近似する処理方法として、第1回目
の近似はユニフォームな節点でパラメトリック曲面近似
を行い、2回目以降においては前回迄の近似結果に基づ
き、パラメトリック曲面最良近似手段1612を行うか
或は領域機械的分割手段1613を行ってからパラメト
リック曲面最良近似手段1612を行うか或は特徴点パ
ッチ作成手段1614を行うかを決定する。曲面処理方
法決定手段1611によってパラメトリック曲面最良近
似手段1612を行うと決定された場合、パラメトリッ
ク曲面最良近似手段1612は被測定物上の曲線を指示
する曲線指示手段及びパラメトリック曲面のパラメータ
をu,vとすると連続する前記曲線上の計測点のパラメ
ータ値のu或はvの値を揃えるように各計測点にパラメ
ータを付与するパラメータ設定手段及び節点と制御点の
追加する方向及び位置を前回の近似誤差の分散を用いて
自動的に決定する節点自動決定手段とを備えることによ
り前記節点を用いて3次元座標値データを逐次パラメト
リック曲面に最良近似する。次に曲面処理方法決定手段
1611によって領域機械的分割手段1613を行って
からパラメトリック曲面最良近似手段1612を行うと
決定された場合、領域機械的分割手段1613は3次元
座標値データを近似誤差の大きい方向に2分割し、パラ
メトリック曲面最良近似手段1612は分割された領域
をそれぞれ別の曲面に最良近似を行う。次に曲面処理方
法決定手段1611によって特徴点パッチ作成手段16
14を行うと決定された場合、計測された3次元座標値
データの点群から特徴点列を抽出しその特徴点を用いて
多角形パッチで面を構築する。データフォーマット変換
手段1615はパラメトリック曲面最良近似手段161
2により構築された曲面及び特徴点パッチ作成手段16
14により作成されたパッチを入力先システムのデータ
フォーマットに変換し、フォーマット変換された3次元
形状データ1617は3次元CADシステム1618に
入力される。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described. First, the DUT 80
4, the curved surface processing method determining means 1611 is a processing method for approximating the curved surface of the three-dimensional coordinate value data until a curved surface with a specified accuracy or less is obtained, and the first approximation is a uniform node. Parametric surface approximation is performed, and after the second time, based on the approximation results up to the previous time, the parametric surface best approximation means 1612 is performed, or the area mechanical dividing means 1613 is performed and then the parametric surface best approximation means 1612 is performed. Determines whether to perform the feature point patch creating means 1614. When it is determined by the curved surface processing method determining means 1611 to perform the parametric curved surface best approximating means 1612, the parametric curved surface best approximating means 1612 sets the parameters of the curved surface directing means and parametric curved surface for instructing a curve on the object to be measured as u and v. Then, the parameter setting means for giving a parameter to each measurement point so that the values u or v of the parameter values of the continuous measurement points on the curve are aligned, and the direction and the position at which the node and the control point are added are set to the previous approximation error. And the node automatic determination means for automatically determining using the variance of the three-dimensional coordinate value data are used to best approximate the three-dimensional coordinate value data to the parametric curved surface. Next, when it is determined that the curved surface processing method determining means 1611 performs the area mechanical dividing means 1613 and then the parametric curved surface best approximating means 1612, the area mechanical dividing means 1613 determines that the three-dimensional coordinate value data has a large approximation error. The area is divided into two, and the parametric curved surface best approximation means 1612 best approximates the divided areas to different curved surfaces. Next, the curved surface processing method determining means 1611 causes the feature point patch creating means 16
If it is determined to perform step 14, a feature point sequence is extracted from the point group of the measured three-dimensional coordinate value data, and the feature points are used to construct a surface with a polygon patch. The data format conversion means 1615 is the parametric curved surface best approximation means 161.
Curved surface and feature point patch creating means 16 constructed by 2
The patch created by 14 is converted into the data format of the input destination system, and the format-converted three-dimensional shape data 1617 is input to the three-dimensional CAD system 1618.

【0047】以下、曲面処理方法決定手段1611にお
けるさらに詳細な動作を説明する。図17は、曲面処理
方法決定手段1611において、領域機械的分割手段1
613及びパラメトリック曲面最良近似手段1612を
用いて計測された3次元座標値データをパラメトリック
曲面の1つであるNon−Uniform B−Spl
ine(ノン・ユニフォーム ビー・スプライン)曲面
に指定した近似精度以下で分割近似するか、或は近似精
度が満たされない場合は特徴点パッチ作成手段1614
で3次元座標値データの特徴点を用いてパッチを構築す
るか、以上のどの処理を行うかを決定するフローを示し
ている。なお、曲面を表現するパラメータをu、vとす
る。
The detailed operation of the curved surface processing method determining means 1611 will be described below. In FIG. 17, in the curved surface processing method determining means 1611, the area mechanical dividing means 1 is used.
613 and the three-dimensional coordinate value data measured using the parametric surface best approximation means 1612 are Non-Uniform B-Spl which is one of the parametric surfaces.
ine (non-uniform bee spline) Surface approximation is performed with a precision not higher than the designated precision, or if the precision is not satisfied, the feature point patch creating means 1614
2 shows a flow for deciding whether to construct a patch using the feature points of the three-dimensional coordinate value data or which of the above processes should be performed. The parameters expressing the curved surface are u and v.

【0048】まず、手順1701で計測された被測定物
の3次元座標値を入力する。手順1702でu方向の制
御点数(nu+1)と階数muを指定する。手順1703
で節点数に制御点数と曲面の階数muを加えた値が代入
される。手順1704でu方向の節点位置を等間隔に設
定する。但し、両端において節点はmu回多重とする。
手順1705でv方向の制御点数(nv+1)と階数mv
を指定する。手順1706で節点数に制御点数と曲面の
階数mvを加えた値が代入される。手順1707でv方
向の節点位置を等間隔に設定する。但し、両端において
節点はmv回多重とする。手順1708では手順170
4、手順1707で求められた節点を用い、データを
(数1)に最小自乗近似することにより制御点を算出す
る。手順1709において手順1708で行った最小自
乗近似の近似誤差を算出する。手順1710では前記近
似誤差が指定された許容誤差未満か否かを判定する。許
容誤差未満であれば、手順1711において算出された
u,v両方向の制御点、節点の座標値を形状を表すパラ
メータとして出力する。手順1710で許容誤差を満た
さなかった場合は、手順1712でu,v両方向で残差
の分散を計算する。手順1713で許容誤差を満たさな
かった場合の回数Countを1加算する。手順171
4で回数Countが指定回数Count0以下であれ
ば面を分割しないとして以下手順1715の演算を行
う。手順1715では、パラメトリック曲面最良近似手
段1612の処理として、被測定物上の曲線を指示する
曲線指示手段及びパラメトリック曲面のパラメータを
u,vとすると連続する前記曲線上の計測点のパラメー
タ値のu或はvの値を揃えるように各計測点にパラメー
タを付与するパラメータ設定手段及び節点と制御点の追
加する方向及び位置を前回の近似誤差の分散を用いて自
動的に決定する節点自動決定手段処理を行う。そして、
手順1708に戻り決定された前記節点位置を用いて再
び最小自乗近似を行う。次に手順1714で許容誤差を
満たさなかった場合の回数Countが指定回数Cou
nt0以上のとき、以下の演算を行う。手順1716で
はこれまでのCount回数で手順1712で算出した
残差の減少する割合の大小により3段階に分岐する。残
差の減少する割合が予め設定されたしきい値より高けれ
ば、手順1715の演算を行う。減少する割合が低けれ
ば、手順1717で領域機械的分割手段1612の処理
を行う。領域機械的分割手段1612は3次元座標値デ
ータを残差の分散の大きい方向を2分割する。そして、
以降、各面を異なった面として新たに繰り返し曲面近似
を行うことにする。但し、制御点数は、分割した方向に
おいては前回近似した制御点数の半分に階数を加えたも
のとし、分割しなかった方向においては同数とする。手
順1718でCountを初期値0に戻す。また、減少
する割合がかなり低くまた、面がこれ以上分割できない
ほど小さければ、手順1719で特徴点パッチ作成手段
1614の処理を行う。特徴点パッチ作成手段1614
はデータ点より抽出した特徴点を用いて多角形パッチを
生成する。以上の手順を繰り返すことにより指定された
許容誤差を満たす近似曲面を極力少ないデータ量で実現
できる。
First, the three-dimensional coordinate values of the object measured in step 1701 are input. In step 1702, the number of control points in the u direction (n u +1) and the rank m u are designated. Step 1703
At, the value obtained by adding the number of control points and the rank m u of the curved surface to the number of nodes is substituted. In step 1704, the node positions in the u direction are set at equal intervals. However, the nodes at both ends are multiplexed mu times.
In step 1705, the number of control points in the v direction (n v +1) and the rank m v
Is specified. In step 1706, a value obtained by adding the number of control points and the rank m v of the curved surface to the number of nodes is substituted. In step 1707, the v-direction node positions are set at equal intervals. However, the nodes at both ends are multiplexed m v times. In Step 1708, Step 170
4. Using the nodes obtained in step 1707, the control points are calculated by approximating the data to (Equation 1) by least squares. In step 1709, the approximation error of the least square approximation performed in step 1708 is calculated. In step 1710, it is determined whether or not the approximation error is less than the specified tolerance. If the difference is less than the allowable error, the coordinate values of the control points and nodes in both the u and v directions calculated in step 1711 are output as parameters indicating the shape. If the tolerance is not satisfied in step 1710, the variance of the residual is calculated in both u and v directions in step 1712. When the allowable error is not satisfied in step 1713, 1 is added to the count Count. Step 171
If the count Count is equal to or smaller than the specified count Count 0 in step 4, it is assumed that the surface is not divided, and the calculation in step 1715 is performed. In step 1715, as the processing of the parametric surface best approximation means 1612, if the parameters of the curve designating means for designating the curve on the object to be measured and the parametric surface are u and v, u of the parameter values of the continuous measurement points on the curve are set. Alternatively, a parameter setting means for giving a parameter to each measurement point so as to make the values of v uniform, and a nodal point automatic decision means for automatically deciding the adding direction and position of the nodal point and the control point by using the variance of the previous approximation error. Perform processing. And
The procedure returns to step 1708, and the least squares approximation is performed again using the determined node positions. Next, when the allowable error is not satisfied in step 1714, the count Count is the specified count Cou.
When nt 0 or more, the following calculation is performed. In step 1716, the process is branched into three stages depending on the magnitude of the reduction rate of the residual calculated in step 1712 in the Count count so far. If the rate of reduction of the residual is higher than the preset threshold value, the calculation of step 1715 is performed. If the rate of decrease is low, the process of the area mechanical dividing means 1612 is performed in step 1717. The area mechanical dividing means 1612 divides the three-dimensional coordinate value data into two in the direction in which the residual difference is large. And
Hereinafter, iterative curved surface approximation is newly performed with each surface as a different surface. However, the number of control points in the divided direction is the half of the number of control points approximated the previous time plus the rank, and the same number is used in the direction not divided. In step 1718, Count is reset to the initial value 0. If the rate of decrease is considerably low and the surface is so small that it cannot be further divided, the processing of the feature point patch creating means 1614 is performed in step 1719. Feature point patch creating means 1614
Generates a polygonal patch using the feature points extracted from the data points. By repeating the above procedure, an approximate curved surface that satisfies the specified tolerance can be realized with the least amount of data.

【0049】なお、図17の手順1719における特徴
点パッチ作成手段1614の動作の詳細を説明する。ま
ず、ある分割された面内の点列の3次元座標値を入力す
る。次に入力された3次元座標値の各スリットにおいて
特徴点を抽出する。そして抽出された各スリット毎の特
徴点を使用して隣合うスリット間に4角形パッチまたは
3角形パッチを作成する。
The operation of the feature point patch creating means 1614 in step 1719 of FIG. 17 will be described in detail. First, the three-dimensional coordinate value of a point sequence in a certain divided plane is input. Next, the feature points are extracted in each slit of the input three-dimensional coordinate values. Then, using the extracted feature points for each slit, a quadrangular patch or a triangular patch is created between the adjacent slits.

【0050】次に、特徴点パッチ作成手段1614にお
ける特徴点を抽出する動作の詳細を説明する。図18は
特徴点抽出の詳細フローを示している。
Next, the details of the operation of extracting the characteristic points in the characteristic point patch creating means 1614 will be described. FIG. 18 shows a detailed flow of feature point extraction.

【0051】まず、手順1801である1本のスリット
上の点の3次元座標値を入力する。手順1802では、
手順1801で入力された点列の両端を結ぶ直線の方程
式を算出する。手順1803で、両端を除く各計測点と
手順1801で算出した直線との距離を計算する。手順
1804では手順1803で得られた各点の直線との距
離のうち最大距離を求め、最大距離をもたらす点を特徴
点とする。手順1805では特徴点と両端点を折れ線で
結び、各線分の方程式を求める。図19は手順1805
の動作を表すものである。手順1806では、手順18
05で算出した各線分上のサンプリング点と測定点との
残差を算出する。手順1807で前記残差が予め指定さ
れた近似精度を表すしきい値以下であれば特徴点抽出を
終了する。しきい値以上であれば、手順1808で、手
順1805で算出した線分と、両端点を除く計測点との
距離を算出し、手順1804に戻り最大距離をもたらす
計測点を新たな特徴点とする。以上の動作を繰り返すこ
とにより、点列より特徴点を抽出することができる。
First, in step 1801, the three-dimensional coordinate value of a point on one slit is input. In step 1802,
The equation of a straight line connecting both ends of the point sequence input in step 1801 is calculated. In step 1803, the distance between each measurement point excluding both ends and the straight line calculated in step 1801 is calculated. In step 1804, the maximum distance among the distances between the points and the straight line obtained in step 1803 is calculated, and the point that gives the maximum distance is set as the characteristic point. In step 1805, the characteristic point and both end points are connected by a polygonal line, and the equation of each line segment is obtained. FIG. 19 shows the procedure 1805.
Represents the operation of. In Step 1806, Step 18
The residual difference between the sampling point and the measurement point on each line segment calculated in 05 is calculated. In step 1807, if the residual is less than or equal to the threshold value representing the preset approximation accuracy, the feature point extraction ends. If it is equal to or more than the threshold value, in step 1808, the distance between the line segment calculated in step 1805 and the measurement point excluding both end points is calculated, and the procedure returns to step 1804 to set the measurement point that brings the maximum distance as a new feature point. To do. By repeating the above operation, the feature points can be extracted from the point sequence.

【0052】次に特徴点パッチ作成手段1614におけ
る多角形パッチを作成する動作の詳細を説明する。図2
0は隣合う2本のスリット間での多角形パッチ生成のフ
ローを示している。
Next, the operation of the feature point patch creating means 1614 to create a polygonal patch will be described in detail. Figure 2
0 indicates the flow of polygon patch generation between two adjacent slits.

【0053】まず、手順2001で隣合う2本のスリッ
トにおける特徴点の3次元座標値を入力する。手順20
02でスリット上の特徴点において、上方より順に2点
ずつとり仮の4角形を作成する。手順2003で4角形
の2本の対角線の長さを算出する。手順2004で2本
の対角線の長さの差がしきい値以上であるか否かを判定
する。しきい値以内であれば手順2005で前記4点を
用いて4角形パッチを作成する。しきい値以上であれば
手順2006で長い方の対角線を構成する下方の1点を
除いた3点で3角形パッチを作成する。図21は3角形
パッチが作成される例を示すものである。2101、2
102、2103、2104は手順2002における4
角形の頂点、2105、2106は点2101、点21
02、点2103、点2104によって構成される4角
形の対角線である。対角線2105と対角線2106の
長さに大きな差がある為、点2104を除いた3点で3
角形パッチが作成される。次に手順2007でどちらか
1本のスリット上で手順2002での4角形を作成する
ための2点が残っているか否かを判定する。2点があれ
ば手順2002に戻り、1点しかなければ、手順200
8で、残りのパッチはすべてその1点を頂点とした3角
形パッチを作成する。
First, in step 2001, three-dimensional coordinate values of feature points in two adjacent slits are input. Step 20
At 02, two quadrangle points are created in order from the top at the feature points on the slit to create a temporary quadrangle. In step 2003, the lengths of the two diagonal lines of the quadrangle are calculated. In step 2004, it is determined whether or not the difference between the lengths of the two diagonal lines is greater than or equal to the threshold value. If it is within the threshold value, in step 2005, a square patch is created using the four points. If it is equal to or larger than the threshold value, in step 2006, a triangular patch is created with three points excluding the lower one point forming the longer diagonal line. FIG. 21 shows an example in which a triangular patch is created. 2101, 2
102, 2103, and 2104 are 4 in step 2002.
The vertices 2105 and 2106 of the polygon are points 2101 and 21.
02, a point 2103, and a point 2104 are diagonal lines of a quadrangle. Since there is a large difference in the lengths of the diagonal line 2105 and the diagonal line 2106, the three points except the point 2104 are 3
A square patch is created. Next, in step 2007, it is determined whether or not two points for forming the quadrangle in step 2002 remain on one of the slits. If there are two points, the procedure returns to step 2002, and if there is only one point, step 200
At 8, all the remaining patches form a triangular patch with one point as the apex.

【0054】以上のように本実施例によれば、被測定物
に照射するレーザスリット光を発生するスリット光源と
なるレーザ光源1601及びミラー1602と、被測定
物1604をX軸方向へ一定ピッチで移動させるX軸移
動機構1605と、被測定物1604によるスリット光
の散乱光を撮像するカメラ1606と、カメラ1606
からの出力信号をデジタル化した画像信号に変換するA
/D変換器1607と、上記画像信号を記憶する画像メ
モリ1608と、画像メモリ1608に記憶された画像
信号よりスリット散乱光の中心位置を検出するスリット
散乱光中心位置検出手段1609と、スリット散乱光中
心位置より被測定物1604の3次元座標値を計算する
座標演算手段1610と、指定精度以下の曲面を得るま
で3次元座標値データをパラメトリック曲面に繰り返し
て近似を行う際に、第1回目の近似はユニフォームな節
点でパラメトリック曲面近似を行い、2回目以降におい
ては前回迄の近似結果に基づき、3次元座標値データを
そのままパラメトリック曲面に近似するか、或は3次元
座標値データを被測定物1604の形状に関係なく機械
的に2分割してからパラメトリック曲面に近似するか、
或は3次元座標値データの点群から特徴点列を抽出しそ
の特徴点を用いて多角形パッチで面を構築するかの3通
りの処理方法においてどの方法を用いるかを決定する曲
面処理方法決定手段1611と、被測定物上の曲線を指
示する曲線指示手段及びパラメトリック曲面のパラメー
タをu,vとすると連続する前記曲線上の計測点のパラ
メータ値のu或はvの値を揃えるように各計測点にパラ
メータを付与するパラメータ設定手段及び節点と制御点
の追加する方向及び位置を前回の近似誤差の分散を用い
て自動的に決定する節点自動決定手段とを備えることに
より前記節点を用いて3次元座標値データを逐次パラメ
トリック曲面に最良近似するパラメトリック曲面最良近
似手段1612と、被測定物1604の全体形状を表す
3次元座標値データをパラメトリック曲面に指定精度以
下の曲面を得る迄繰り返して近似する際に、制御点の増
加に伴う近似誤差の減少する割合が低い場合、1つの曲
面を分割して2つのそれぞれ異なる曲面としてパラメト
リック曲面に近似するために、3次元座標値データを近
似誤差の大きい方向に2分割する領域機械的分割手段1
613と、更に近似誤差に限界が生じて指定された近似
精度を達成できない場合には計測された3次元座標値デ
ータの点群から特徴点列を抽出しその特徴点を用いて多
角形パッチで面を構築するものである特徴点パッチ作成
手段1614と、パラメトリック曲面最良近似手段16
12により構築された曲面及び特徴点パッチ作成手段1
614により作成されたパッチを入力先システムのデー
タフォーマットに変換するデータフォーマット変換手段
1615と、全体系を制御するスキャナ制御手段161
6と、本装置で得られる3次元形状データ1617と、
3次元CADシステム1618を設けることにより、曲
面近似の際にしばしば発生するうねり形状を軽減して計
測された形状を保存したまま効率良くデータ量が削減さ
れ指定精度以下の曲面を得ることができ、従来では被測
定物の形状から直接予測することが困難であったより効
率的な近似を得るための制御点数や節点の位置の挿入の
問題を解決し、かつ入力先システム内での形状の変更、
修正が簡易なデータ形式で3次元CADやコンピュータ
グラフィックスシステム1618へ入力することができ
る。
As described above, according to this embodiment, the laser light source 1601 and the mirror 1602, which are slit light sources for generating the laser slit light for irradiating the object to be measured, and the object 1604 to be measured are arranged at a constant pitch in the X-axis direction. An X-axis moving mechanism 1605 that moves, a camera 1606 that captures the scattered light of the slit light by the DUT 1604, and a camera 1606.
A to convert the output signal from the device into a digitized image signal
/ D converter 1607, an image memory 1608 for storing the image signal, slit scattered light center position detection means 1609 for detecting the center position of the slit scattered light from the image signal stored in the image memory 1608, slit scattered light When the coordinate calculation means 1610 for calculating the three-dimensional coordinate value of the object 1604 from the center position and the three-dimensional coordinate value data are repeatedly approximated to the parametric curved surface until a curved surface with a specified accuracy or less is obtained, the first time. For the approximation, the parametric surface approximation is performed using uniform nodes, and after the second time, the 3D coordinate value data is approximated to the parametric curved surface as it is based on the approximation results up to the previous time, or the 3D coordinate value data is measured. Whether it is mechanically divided into two parts regardless of the shape of 1604 and then approximated to a parametric surface,
Alternatively, a curved surface processing method for deciding which method is used among three processing methods of extracting a characteristic point sequence from a point group of three-dimensional coordinate value data and constructing a surface with a polygon patch using the characteristic points When u and v are parameters of the determining means 1611 and the curve designating means for designating a curve on the object to be measured and the parametric curved surface, the values u or v of the parameter values of the continuous measuring points on the curve are aligned. The node is used by providing a parameter setting means for assigning a parameter to each measurement point and a node automatic determination means for automatically determining the direction and position of addition of the node and the control point using the variance of the previous approximation error. Parametric surface best approximation means 1612 for sequentially approximating the three-dimensional coordinate value data to a parametric curved surface sequentially, and three-dimensional coordinate value data representing the entire shape of the DUT 1604. When iteratively approximating to a parametric surface until a surface of less than the specified accuracy is obtained, if the rate of decrease of the approximation error due to the increase of control points is low, one surface is divided into two different parametric surfaces. Region mechanical dividing means 1 which divides the three-dimensional coordinate value data into two in the direction of a large approximation error in order to approximate
613, and when the approximation error has a limit and the designated approximation accuracy cannot be achieved, a feature point sequence is extracted from the point group of the measured three-dimensional coordinate value data, and the feature points are used to form a polygon patch. Feature point patch creating means 1614 for constructing a surface and parametric curved surface best approximation means 16
Surface and feature point patch creating means 1 constructed by 12
Data format conversion means 1615 for converting the patch created by 614 into the data format of the input destination system, and scanner control means 161 for controlling the entire system.
6 and three-dimensional shape data 1617 obtained by this device,
By providing the three-dimensional CAD system 1618, it is possible to reduce the waviness shape that often occurs at the time of curved surface approximation, efficiently reduce the amount of data while maintaining the measured shape, and obtain a curved surface with a specified accuracy or less. In the past, it was difficult to predict directly from the shape of the measured object, but it solved the problem of inserting the number of control points and the positions of the nodes to obtain a more efficient approximation, and changed the shape in the input system.
The data can be input to the three-dimensional CAD or computer graphics system 1618 in a data format that can be easily modified.

【0055】(実施例4)以下、本発明の第4の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 4) A fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0056】図22は本発明の第4の実施例における3
次元形状入力装置の構成図である。図22において、2
201は被測定物2204に照射するスリット光を発生
させるレーザ光源、2202はスリット光の光路を変更
させるミラー、2203は被測定物2204に照射する
スリット光、2205は被測定物2204をX軸方向に
一定ピッチで移動させるX軸移動機構、2206はスリ
ット光2203の散乱光を読み取るカメラ、2207は
カメラ2206の出力信号をデジタル化した画像信号に
変換するA/D変換器、2208は画像信号を記憶する
画像メモリ、2209は画像信号によりスリット散乱光
の中心位置を計算するスリット散乱光中心位置検出手
段、2210はスリット散乱光の中心位置より3次元座
標値を計算する座標演算手段、2211は被測定物上の
曲線を指示する曲線指示手段、2212はパラメトリッ
ク曲面のパラメータをu,vとすると、連続する前記曲
線上の計測点のパラメータ値のu或はvの値を揃えるよ
うに各計測点にパラメータを付与するパラメータ設定手
段、2215は全体系を制御するスキャナ制御手段、2
217は本装置で得られる3次元形状データ、2218
は3次元CADシステムで、以上は図1の構成と同様な
ものである。
FIG. 22 shows a third embodiment of the present invention.
It is a block diagram of a three-dimensional shape input device. In FIG. 22, 2
Reference numeral 201 is a laser light source for generating slit light for irradiating the DUT 2204, 2202 is a mirror for changing the optical path of the slit light, 2203 is slit light for irradiating the DUT 2204, 2205 is the X-axis direction of the DUT 2204. 2206 is a camera for reading scattered light of the slit light 2203, 2207 is an A / D converter for converting an output signal of the camera 2206 into a digital image signal, and 2208 is an image signal. An image memory for storing 2209 is a slit scattered light center position detecting means for calculating the central position of slit scattered light from an image signal, 2210 is a coordinate calculating means for calculating a three-dimensional coordinate value from the central position of the slit scattered light, and 2211 is a target. Curve indicating means for indicating a curve on the object to be measured 2212 is a parameter of the parametric surface u and v are parameter setting means for assigning a parameter to each measurement point so that the values u or v of the parameter values of the measurement points on the continuous curve are aligned, and 2215 is a scanner control means for controlling the entire system. Two
217 is three-dimensional shape data obtained by this device, 2218
Is a three-dimensional CAD system, and the above is the same as the configuration of FIG.

【0057】図1の構成と異なる点は、図1のパラメト
リック曲面近似手段113に対し、被測定物の全体形状
を表す3次元座標値データを各スリット毎にパラメトリ
ック曲線に近似するパラメトリック曲線近似手段221
3に変更し、各スリットのパラメトリック曲線を補間す
る曲面を作成する補間曲面生成手段2214を追加し、
データフォーマット変換手段114を補間曲面生成手段
2214により圧縮されたデータを入力先システムのデ
ータフォーマットに変換するデータフォーマット変換手
段2216に変更した点である。
1 is different from the parametric curve approximating means 113 in FIG. 1 in that the three-dimensional coordinate value data representing the entire shape of the object to be measured is approximated to a parametric curve for each slit. 221
3 is added, and interpolation surface generation means 2214 for creating a curved surface for interpolating the parametric curve of each slit is added,
This is the point that the data format conversion means 114 is changed to the data format conversion means 2216 for converting the data compressed by the interpolation curved surface generation means 2214 into the data format of the input destination system.

【0058】なお、被測定物2204を移動させるX軸
移動機構2205の代わりに、スリット光を被測定物2
204上で走査させるスリット光走査手段としても良
い。
Instead of the X-axis moving mechanism 2205 which moves the object to be measured 2204, slit light is emitted from the object to be measured 2
A slit light scanning means for scanning on 204 may be used.

【0059】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、その動作を説明する。まず、被測定物22
04の全体の3次元形状データを取得するまでは、実施
例1と同様である。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described. First, the DUT 22
The process is the same as that of the first embodiment until the entire 04 three-dimensional shape data is acquired.

【0060】次に、パラメトリック曲線近似手段221
3は前記3次元座標値を各スリット毎をパラメトリック
曲線に近似する。補間曲面生成手段2214はパラメト
リック曲線近似手段2213によって得られる各スリッ
トのパラメトリック曲線を補間する曲面を次の手順で作
成する。まず、隣合うスプライン曲線の頂点をつなぐ。
生成する稜線は隣合う曲線の対応する頂点を通過する滑
らかな曲線となるようにする。このようにして生成した
稜線に曲面を内挿することで補間曲面を生成する。デー
タフォーマット変換手段2216は補間曲面生成手段2
214により圧縮されたデータを入力先システムのデー
タフォーマットに変換し、フォーマット変換された3次
元形状データ2217は3次元CADシステム2218
に入力される。
Next, the parametric curve approximation means 221
3 approximates the three-dimensional coordinate value to a parametric curve for each slit. The interpolation surface generation unit 2214 creates a surface for interpolating the parametric curve of each slit obtained by the parametric curve approximation unit 2213 by the following procedure. First, connect the vertices of adjacent spline curves.
The edges to be generated are smooth curves that pass through the corresponding vertices of adjacent curves. An interpolated curved surface is generated by interpolating a curved surface on the ridge thus generated. The data format conversion means 2216 is the interpolation surface generation means 2
The data compressed by 214 is converted into the data format of the input destination system, and the format-converted three-dimensional shape data 2217 is converted into the three-dimensional CAD system 2218.
Entered in.

【0061】以下、パラメトリック曲線近似手段221
3におけるより詳細な動作を説明する。図23は、パラ
メトリック曲線近似手段2213において1つのスリッ
トのデータをパラメトリック曲線の1つであるNon−
Uniform B−Spline(ノン・ユニフォー
ム ビースプライン)曲線に指定した近似精度以下で近
似する手法のフローを示している。
Hereinafter, the parametric curve approximation means 221
A more detailed operation in 3 will be described. In FIG. 23, data of one slit in the parametric curve approximating means 2213 is Non- which is one of parametric curves.
The flow of the method of approximating below the approximation precision designated to the Uniform B-Spline (non-uniform bee spline) curve is shown.

【0062】まず、手順2301で計測された3次元座
標値データのうち1スリットのY−Z座標値を入力す
る。手順2302では2次差分値を算出する。手順23
03で制御点数(n+1)と階数mを指定する。手順2
304で前記2次差分値の極大点を節点とする。手順2
305で節点数に制御点数と曲線の階数mとを加えた値
が代入される。手順2306では手順2305で求めら
れた節点を用い、データを(数4)に最小自乗近似する
ことにより制御点を算出する。(数4)においてPi
制御点、Ni,pはスプライン基底関数、tはパラメータ
である。
First, the YZ coordinate value of one slit is input from the three-dimensional coordinate value data measured in step 2301. In step 2302, the secondary difference value is calculated. Step 23
In 03, the number of control points (n + 1) and the rank m are designated. Step 2
At 304, the maximum point of the secondary difference value is set as a node. Step 2
At 305, a value obtained by adding the number of control points and the rank m of the curve to the number of nodes is substituted. In step 2306, the control points are calculated by using the nodes obtained in step 2305 and approximating the data to (Equation 4) by least squares. In (Equation 4), P i is a control point, N i, p is a spline basis function, and t is a parameter.

【0063】[0063]

【数4】 [Equation 4]

【0064】手順2307で手順2306で行った最小
自乗近似の近似誤差を算出する。手順2308では前記
近似誤差が指定された許容誤差未満であるか否かを判断
する。もし、近似誤差が指定された許容誤差未満であれ
ば、手順2309で得られた節点の座標値と制御点の座
標値をスリットの形状を表すパラメータとして出力す
る。一方、手順2308で許容誤差を満たさなかった場
合は手順2311で節点移動回数に1を加え、手順23
12でデータ点と近似曲線のうち誤差の最も大きい点を
求め、その節点を中心とした左右の誤差の和を比較し、
誤差の大きい方向へ節点を微小距離移動させる。一方、
指定された回数の移動により許容誤差を満たさなけれ
ば、手順2313で制御点数を1つ増やす。新しい節点
は誤差の最も大きい位置に追加する。そして手順230
5に戻る。
In step 2307, the approximation error of the least square approximation performed in step 2306 is calculated. In step 2308, it is determined whether or not the approximation error is less than the specified allowable error. If the approximation error is less than the specified tolerance, the coordinate value of the node and the coordinate value of the control point obtained in step 2309 are output as parameters indicating the shape of the slit. On the other hand, if the allowable error is not satisfied in step 2308, 1 is added to the number of node movements in step 2311, and
At 12, the point with the largest error is calculated from the data points and the approximate curve, and the sum of the left and right errors centered on that node is compared,
Move the node a minute distance in the direction with a large error. on the other hand,
If the allowable error is not satisfied by the designated number of movements, the number of control points is incremented by 1 in step 2313. A new node is added at the position with the largest error. And step 230
Return to 5.

【0065】以上の動作により指定された許容誤差を満
たす近似曲線を最も少ないデータ量で実現することがで
きる。但し、手順2304における節点の算出について
は、2次差分値を折れ線近似し、折れ点を節点とする方
法がある。また、差分値を用いるのではなく、あらかじ
めデータを複数次の関数で近似しておき関数の2次微分
値をとることにより、より正確な極大点を得ることがで
きるがこれらの近似手法は本発明を限定するものではな
い。また、曲線近似は各スリット毎に行うが、被測定物
の形状によっては、それぞれのスリットの第n点目を結
んで1ラインのデータを生成し曲線近似する方が適切な
近似ができる場合がある。この場合も同様の手順でデー
タを近似できることはいうまでもない。また、節点の移
動と制御点数の増加を繰り返すことにより近似誤差を減
少させていく際に、制御点を増加させても近似誤差の減
少する割合が低い場合、曲線を複数に分割し、それぞれ
異なる曲線としてパラメトリック曲線に近似すること
で、指定された近似誤差以下の曲線を得ることができ
る。また、各曲線を並列に近似することによって、近似
にかかる時間を大幅に減少することができる。
By the above operation, an approximate curve satisfying the specified tolerance can be realized with the minimum data amount. However, regarding the calculation of the nodes in step 2304, there is a method in which the quadratic difference value is approximated to a broken line and the broken points are used as the nodes. Further, it is possible to obtain a more accurate maximum point by approximating the data with a multiple-order function in advance and taking the second derivative of the function instead of using the difference value. It does not limit the invention. Further, although the curve approximation is performed for each slit, depending on the shape of the object to be measured, it may be more appropriate to perform curve approximation by connecting the nth point of each slit to generate one line of data. is there. It goes without saying that data can be approximated by the same procedure in this case as well. Further, when the approximation error is reduced by repeating the movement of the nodes and the increase of the number of control points, if the rate of decrease of the approximation error is low even if the control points are increased, the curve is divided into a plurality of curves, each of which is different. By approximating the parametric curve as a curve, a curve having a specified approximation error or less can be obtained. Also, by approximating each curve in parallel, the time required for approximation can be significantly reduced.

【0066】以上のように本実施例によれば、被測定物
に照射するレーザスリット光を発生するスリット光源と
なるレーザ光源2201及びミラー2202と、被測定
物2204をX軸方向へ一定ピッチで移動させるX軸移
動機構と、被測定物2204によるスリット光の散乱光
を撮像するカメラ2206と、カメラ2206からの出
力信号をデジタル化した画像信号に変換するA/D変換
器2207と、上記画像信号を記憶する画像メモリ22
08と、画像メモリ2208に記憶された画像信号より
スリット散乱光の中心位置を検出するスリット散乱光中
心位置検出手段2209と、スリット散乱光中心位置よ
り被測定物2204の3次元座標値を計算する座標演算
手段2210と、被測定物上の曲線を指示する曲線指示
手段2211と、パラメトリック曲面のパラメータを
u,vとすると、連続する前記曲線上の計測点のパラメ
ータ値のu或はvの値を揃えるように各計測点にパラメ
ータを付与するパラメータ設定手段2212と、被測定
物の全体形状を表す3次元座標値データを各スリット毎
にパラメトリック曲線に近似するパラメトリック曲線近
似手段2213と、各スリットのパラメトリック曲線を
補間する曲面を作成する補間曲面生成手段2214と、
全体系を制御するスキャナ制御手段2215と、補間曲
面生成手段2214により圧縮されたデータを入力先シ
ステムのデータフォーマットに変換するデータフォーマ
ット変換手段2216を設けることにより、曲面近似時
にしばしば発生するうねり形状を軽減し計測された形状
を保存したまま効率良くデータ量が削減され、各曲線を
独立に近似するために計算が容易であり並列処理を行う
ことにより計算時間を減少することができ、かつ入力先
システム内での形状の変更、修正が簡易なデータ形式で
3次元CADやコンピュータグラフィックスシステム2
218へ入力することができる。
As described above, according to this embodiment, the laser light source 2201 and the mirror 2202, which serve as a slit light source for generating the laser slit light for irradiating the object to be measured, and the object 2204 to be measured at a constant pitch in the X-axis direction. An X-axis moving mechanism for moving, a camera 2206 for imaging scattered light of slit light by the DUT 2204, an A / D converter 2207 for converting an output signal from the camera 2206 into a digitized image signal, and the above image. Image memory 22 for storing signals
08, the slit scattered light center position detecting means 2209 for detecting the center position of the slit scattered light from the image signal stored in the image memory 2208, and the three-dimensional coordinate value of the DUT 2204 is calculated from the slit scattered light center position. Assuming that the coordinate calculating means 2210, the curve indicating means 2211 for indicating a curve on the object to be measured, and the parameters of the parametric curved surface are u and v, u or v of the parameter values of the continuous measurement points on the curve. Parameter setting means 2212 for assigning parameters to each measurement point so as to align the same, parametric curve approximating means 2213 for approximating three-dimensional coordinate value data representing the overall shape of the measured object to a parametric curve for each slit, and each slit. Interpolation surface generation means 2214 for creating a curved surface for interpolating the parametric curve of
By providing the scanner control means 2215 for controlling the entire system and the data format conversion means 2216 for converting the data compressed by the interpolated curved surface generation means 2214 into the data format of the input destination system, the waviness shape that often occurs at the time of curved surface approximation can be obtained. The amount of data is efficiently reduced while saving the reduced and measured shapes, the calculation is easy because each curve is approximated independently, and the parallel processing can reduce the calculation time, and the input destination Three-dimensional CAD and computer graphics system 2 in a data format that can easily change and modify the shape in the system
218 can be entered.

【0067】(実施例5)以下、本発明の第5の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Fifth Embodiment) A fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0068】図24は本発明の第5の実施例における3
次元形状入力装置のブロック結線図である。図24にお
いて、2401は被測定物に照射するスリット光を発生
させるレーザ光源、2402はスリット光の光路を変更
させるミラー、2403は被測定物に照射するスリット
光、2404は被測定物、2405は被測定物2404
をX軸方向に一定ピッチで移動させるX軸移動機構、2
406はスリット光2403の散乱光を読み取るカメ
ラ、2407はカメラ2406の出力信号をデジタル化
した画像信号に変換するA/D変換器、2408は画像
信号を記憶する画像メモリ、2409は画像信号により
スリット散乱光の中心位置を計算するスリット散乱光中
心位置検出手段、2410はスリット散乱光の中心位置
より3次元座標値を計算する座標演算手段、2416は
全体系を制御するスキャナ制御手段、2418は本装置
で得られる3次元形状データ、2419は3次元CAD
システムで、以上は図8の構成と同様なものである。
FIG. 24 shows a third embodiment of the present invention.
It is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device. In FIG. 24, 2401 is a laser light source for generating slit light for irradiating the object to be measured, 2402 is a mirror for changing the optical path of the slit light, 2403 is slit light for irradiating the object to be measured, 2404 is the object to be measured, and 2405 is DUT 2404
X-axis moving mechanism for moving the X-axis at a constant pitch, 2
406 is a camera for reading scattered light of the slit light 2403, 2407 is an A / D converter for converting the output signal of the camera 2406 into a digitized image signal, 2408 is an image memory for storing the image signal, and 2409 is a slit for the image signal. Slit scattered light center position detecting means for calculating the central position of scattered light, 2410 is coordinate calculating means for calculating three-dimensional coordinate values from the central position of slit scattered light, 2416 is a scanner controlling means for controlling the entire system, and 2418 is a book. 3D shape data obtained by the device, 2419 is 3D CAD
In the system, the above is the same as the configuration of FIG.

【0069】図8の構成と異なる点は、図8の被測定物
804に対し、スリット光に対する反射率が被測定物の
表面色と異なり更に互いも反射率が異なる2つの色を用
いて、それぞれの色で被測定物2404の近似を複数の
領域に分割して行うための領域を分割する曲線及び各領
域を曲面に近似する際のパラメータを設定するための曲
線を人が記入した被測定物2404に、図8の曲線指示
手段811に対し、被測定物上の異なる反射率をもつ2
つの色で記入された2種類の曲線を指示する曲線指示手
段A2411に変更した点と、曲線指示手段A2411
によって指示された領域分割のための曲線に従って3次
元座標値データを領域分割する領域分割手段2412を
追加した点と、図8のパラメータ設定手段812に対
し、分割された領域のそれぞれに於てパラメトリック曲
面のパラメータをu,vとすると曲線指示手段A241
1によって指示されたパラメータ設定のための曲線上に
ある計測点のパラメータu或はvの値を揃えるように各
計測点にパラメータを付与するパラメータ設定手段24
13に、図8の節点自動決定手段818に対し、分割さ
れた領域のそれぞれに於て節点と制御点の追加する方向
及び位置を前回の近似誤差の分散を用いて自動的に決定
する節点自動決定手段2414に、図8のパラメトリッ
ク曲面近似手段813に対し、分割された領域のそれぞ
れに於て前記節点を用いて各領域の3次元座標値データ
を逐次パラメトリック曲面に近似するパラメトリック曲
面近似手段2415に、図8のデータフォーマット変換
手段814に対し、分割された領域のそれぞれがパラメ
トリック曲面近似手段2415により圧縮されたデータ
を入力先システムのデータフォーマットに変換するデー
タフォーマット変換手段2417に変更した点である。
8 is different from the configuration of FIG. 8 in that the reflectance of the slit light with respect to the object 804 of FIG. 8 is different from the surface color of the object of measurement, and two colors having different reflectances are used. A curve for dividing an area for dividing the object to be measured 2404 into a plurality of areas by each color and a curve for setting parameters when approximating each area to a curved surface are measured by a person. The object 2404 has a different reflectance on the object to be measured with respect to the curve indicating means 811 of FIG.
A point changed to a curve designating means A2411 for designating two types of curves written in one color, and a curve designating means A2411.
With respect to the point added with the area dividing means 2412 for dividing the three-dimensional coordinate value data according to the curve for area division designated by the above, and the parameter setting means 812 of FIG. If the parameters of the curved surface are u and v, the curve designating means A241
Parameter setting means 24 for giving a parameter to each measurement point so that the values of the parameters u or v of the measurement points on the curve for parameter setting designated by 1 are made uniform.
In FIG. 13, the node automatic determination means 818 of FIG. 8 automatically determines the direction and position of adding the node and the control point in each of the divided areas by using the variance of the previous approximation error. The deciding means 2414, in contrast to the parametric curved surface approximating means 813 of FIG. 8, uses the nodes in each of the divided areas to sequentially approximate the three-dimensional coordinate value data of each area to the parametric curved surface approximating means 2415. 8 is different from the data format conversion means 814 of FIG. 8 in that it is changed to data format conversion means 2417 for converting the data compressed by the parametric curved surface approximating means 2415 into the data format of the input destination system. is there.

【0070】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、その動作を説明する。まず、被測定物24
04が茶色であるとすると、人がスリット光に対し反射
率が茶色よりも低い色である黒色を用いて被測定物24
04上に領域を分割するための曲線を記入し、更にスリ
ット光に対し茶色よりも反射率の高い色である白色を用
いて被測定物2404上にパラメータを設定するための
曲線を記入する。領域分割線は、CAD入力後に面同志
の接続に関する修正がかかると思われる部分に描く。X
軸移動機構2405上に被測定物2404を設置する。
レーザ光源2401からのスリット光2403はミラー
2402により光路を変更しX軸移動機構2405上の
被測定物2404に照射される。以下、被測定物240
4の全体の3次元形状データを取得するまでは実施例1
と同様の動作である。曲線指示手段A2411は計測さ
れた被測定物の全体形状を表す3次元座標値データより
被測定物2404に描かれた領域を分割するための曲線
とパラメータを設定するための曲線をそれぞれの色の反
射輝度の違いにより認識し、領域分割手段2412は曲
線指示手段A2411によって抽出された曲線により3
次元座標値データを複数の領域に分割する。パラメータ
設定手段2413、節点自動決定手段2414、パラメ
トリック曲面近似手段2415は領域分割手段2412
によって抽出された各領域を個別に実施例2と同様にし
てパラメトリック曲面に近似することにより形状情報を
圧縮する。データフォーマット変換手段2417はパラ
メトリック曲面近似手段2415により近似された被測
定物2404全体の形状を表す複数のパラメトリック曲
面のパラメータ値を入力先のCADシステム用のデータ
フォーマットに変換し、フォーマット変換された3次元
形状データ2418は3次元CADシステム2419に
入力される。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described. First, the measured object 24
If 04 is brown, the person using the black, which has a lower reflectance for the slit light than brown, measures the object to be measured 24.
A curve for dividing an area is written on 04, and a curve for setting parameters on the DUT 2404 is written using white, which is a color having a higher reflectance than brown for slit light. The area dividing line is drawn in a portion where it is considered that the correction of the connection between the planes will be applied after the CAD input. X
An object to be measured 2404 is installed on the axis moving mechanism 2405.
The slit light 2403 from the laser light source 2401 has its optical path changed by the mirror 2402, and is irradiated onto the DUT 2404 on the X-axis moving mechanism 2405. Below, the DUT 240
Example 1 until the entire three-dimensional shape data of No. 4 is acquired
It is the same operation as. The curve designating means A 2411 has a curve for dividing an area drawn on the DUT 2404 and a curve for setting a parameter for each color based on the three-dimensional coordinate value data representing the entire shape of the measured DUT. Recognized by the difference in reflection brightness, the area dividing means 2412 uses the curve extracted by the curve indicating means A 2411 to determine 3
The dimensional coordinate value data is divided into a plurality of areas. The parameter setting means 2413, the automatic node determination means 2414, the parametric curved surface approximating means 2415 are the area dividing means 2412.
The shape information is compressed by approximating each area extracted by the method to a parametric curved surface individually as in the second embodiment. The data format converting means 2417 converts the parameter values of the plurality of parametric curved surfaces representing the overall shape of the DUT 2404 approximated by the parametric curved surface approximating means 2415 into a data format for the CAD system of the input destination, and the format is converted. The three-dimensional shape data 2418 is input to the three-dimensional CAD system 2419.

【0071】曲線指示手段A2411におけるさらに詳
細な動作を説明する。まず、画像メモリ2408に一時
的に記憶される画像においてカメラの水平走査ライン毎
に最大の輝度値を求め、それをその計測点における輝度
値とする。これを各画像において繰り返すことにより各
計測点における輝度値が求められる。被測定物2404
上に記入されている領域分割及びパラメータ設定のため
の曲線はスリット光に対し反射率の異なる色を用いてい
るため、予めしきい値d1、d2を設定し、前記計測点
における輝度値dがd>d1である計測点を集合D1に
属し、d1≧d>d2である計測点を集合D2に属し、
d2≧dである計測点を集合D3に属す。そして、集合
D1に属す計測点を追跡することにより被測定物240
4上に指示したパラメータ設定のための曲線を抽出でき
る。抽出された曲線に対し、膨張処理、そして細線化処
理を施し、幅1点で連続した曲線を作成する。また、集
合D3に属す計測点を追跡することにより被測定物24
04上に指示した領域分割のための曲線を抽出できる。
なお、曲線指示手段Aにおいて、パラメータ設定のため
の曲線を指示する方法は、スリット光に対する反射率が
被測定物の表面色と異なる色を用いておおまかな前記曲
線を被測定物上に指定し前記画像信号の中で輝度値が異
なる部分およびその周辺部分から前記3次元座標値デー
タを用いて求めたエッジらしさを基に前記曲線を抽出す
るか、または求める前記曲線は被測定物のエッジ部であ
るとみなし、人手を介在すること無く自動的に前記3次
元座標値データを用いてエッジを求めるか、またはカメ
ラがスリット散乱光を読み取りまたスリット光を投射し
ていない状態の被測定物の全体を撮像するもので、前記
カメラがスリット光を撮像するかあるいはスリット光を
投射していない前記被測定物の全体の輝度情報を撮像す
るかによって出力切り換えるメモリ切替手段と、前記メ
モリ切替手段の切り替えによりスリット散乱光の画像信
号を記憶する第1の画像メモリと、前記メモリ切替手段
の切り替えによりスリット光を投射していない前記被測
定物の全体の輝度画像を記憶する第2の画像メモリとを
別に設け、求める前記曲線は被測定物のエッジ部である
とみなし、人手を介在すること無く自動的に前記輝度画
像を用いてエッジを求めるか、または被測定物の表面色
と異なる色を用いて前記曲線を被測定物上に指定しカメ
ラがスリット散乱光を読み取りまたスリット光を投射し
ていない状態の被測定物の全体を撮像するカラーカメラ
で、前記カメラがスリット光を撮像するかあるいはスリ
ット光を投射していない前記被測定物の全体の輝度情報
を撮像するかによって出力切り換えるメモリ切替手段
と、前記メモリ切替手段の切り替えによりスリット散乱
光の画像信号を記憶する第1の画像メモリと、前記メモ
リ切替手段の切り替えによりスリット光を投射していな
い前記被測定物の全体の輝度画像を記憶する第2の画像
メモリとを別に設け、輝度画像から色の違いを用いて前
記曲線を抽出するか、または測定された3次元座標値デ
ータをコンピュータに表示し、表示された前記3次元座
標値データに対しマウスを用いて人間が曲線を指示して
も良い。
A more detailed operation of the curve designating means A 2411 will be described. First, the maximum luminance value is obtained for each horizontal scanning line of the camera in the image temporarily stored in the image memory 2408, and this is set as the luminance value at the measurement point. By repeating this for each image, the luminance value at each measurement point is obtained. DUT 2404
Since the curves for area division and parameter setting described above use colors having different reflectances for slit light, threshold values d1 and d2 are set in advance, and the brightness value d at the measurement point is The measurement points with d> d1 belong to the set D1, the measurement points with d1 ≧ d> d2 belong to the set D2,
The measurement points with d2 ≧ d belong to the set D3. Then, by measuring the measurement points belonging to the set D1, the DUT 240
4. The curve for parameter setting specified above can be extracted. The extracted curve is subjected to expansion processing and thinning processing to create a continuous curve with one width. In addition, by measuring the measurement points belonging to the set D3, the measured object 24
It is possible to extract a curve for area division indicated by 04.
In the method of instructing a curve for parameter setting in the curve instructing means A, a rough curve is specified on the object to be measured using a color whose reflectance to slit light is different from the surface color of the object to be measured. The curve is extracted from a portion of the image signal having a different luminance value and a peripheral portion thereof based on the edge-likeness obtained by using the three-dimensional coordinate value data, or the obtained curve is an edge portion of a measured object. The edge of the object to be measured using the three-dimensional coordinate value data without any manual intervention, or the camera reads the slit scattered light and does not project the slit light. Outputs depending on whether the camera captures the slit light or the entire brightness information of the DUT that does not project the slit light. Memory switching means for switching, a first image memory for storing an image signal of slit scattered light by switching of the memory switching means, and the entire object to be measured not projecting slit light by switching of the memory switching means A second image memory for storing the luminance image is separately provided, and the obtained curve is regarded as the edge portion of the object to be measured, and whether the edge is automatically obtained using the luminance image without human intervention. , Or a color that specifies the curve on the DUT using a color different from the surface color of the DUT, and the camera reads the slit scattered light and images the entire DUT without projecting the slit light. Output switching depending on whether the camera captures the slit light or the entire brightness information of the DUT that does not project the slit light. Memory switching means, a first image memory for storing an image signal of slit scattered light by switching of the memory switching means, and brightness of the entire object to be measured not projecting slit light by switching of the memory switching means A second image memory for storing an image is provided separately, and the curve is extracted from a luminance image using a color difference, or measured three-dimensional coordinate value data is displayed on a computer, and the displayed three A human may use the mouse to indicate a curve for the dimensional coordinate value data.

【0072】次に、パラメトリック曲面近似手段241
5におけるさらに詳細な動作を説明する。まず、領域の
境界を追跡し、3つあるいはそれ以上の曲面が交わる点
を全て抽出する。得られた点で領域の境界を分割し、分
割された境界上の点列をそれぞれ節点自動決定手段24
14で決定された節点を用いてスプライン曲線に近似す
る。近似精度が低い場合は境界を更に2分割してそれぞ
れスプライン曲線に近似する。近似方法はパラメトリッ
ク曲線近似手段2213と同様である。次に、曲線近似
で得られた制御点を既知として領域内の点列をスプライ
ン曲面に近似する。曲面近似は実施例2に記述した方法
と同様である。このとき、既知とした制御点は曲面の制
御点列の端点とする。領域境界が3つの曲線に分割され
た場合は、曲線の端点のうち、任意の一制御点を重複さ
せて、最小自乗近似を行う。また、5つ以上に分割され
た場合は、まず任意の2つのスプライン曲線に近似した
境界においてそれぞれその両端点を結ぶ直線の垂直2等
分線を算出し、更にその交点を求める。次に、隣合う2
つの曲線の共通の端点と各曲線の中点と、算出した垂直
2等分線の交点の以上4点を頂点として、1つの小領域
とし、各小領域単位にスプライン曲面に近似する。従っ
て、隣あう小領域は共通の境界曲線であるため、曲面の
境界は同一の制御点となる。例えば、5角形であれば、
5つの小領域のスプライン曲面から構成される。なお、
各領域の近似は、実施例3に示したように、第1回目の
近似はユニフォームな節点でパラメトリック曲面近似を
行い、2回目以降においては前回迄の近似結果に基づ
き、3次元座標値データをそのままパラメトリック曲面
に近似するか、或は3次元座標値データを被測定物24
04の形状に関係なく機械的に2分割してからパラメト
リック曲面に近似するか、或は3次元座標値データの点
群から特徴点列を抽出しその特徴点を用いて多角形パッ
チで面を構築するかの3通りの処理方法においてどの方
法を用いるかを決定することにより指定精度以下の曲面
を得るまで3次元座標値データをパラメトリック曲面に
繰り返して近似するものでも良い。
Next, the parametric curved surface approximating means 241.
A more detailed operation in 5 will be described. First, the boundary of the region is traced, and all points where three or more curved surfaces intersect are extracted. The boundary of the area is divided by the obtained points, and the point sequence on the divided boundary is automatically determined by the node automatic determination means 24.
The nodal point determined in 14 is used to approximate the spline curve. When the approximation accuracy is low, the boundary is further divided into two and each is approximated to a spline curve. The approximation method is similar to that of the parametric curve approximation means 2213. Next, the control point obtained by the curve approximation is known, and the point sequence in the area is approximated to the spline curved surface. The curved surface approximation is similar to the method described in the second embodiment. At this time, the known control points are the end points of the control point sequence on the curved surface. When the region boundary is divided into three curves, one of the end points of the curve is overlapped with an arbitrary control point, and least-squares approximation is performed. Further, in the case of being divided into five or more, first, a perpendicular bisector of a straight line that connects both end points at the boundary approximated to any two spline curves is calculated, and the intersection point is obtained. Next, 2 next to each other
A common end point of each curve, the middle point of each curve, and the above-mentioned four points of intersections of the calculated vertical bisectors are set as vertices to form one small area, and each small area is approximated to a spline curved surface. Therefore, adjacent small areas have a common boundary curve, so that the boundaries of the curved surfaces are the same control points. For example, if it is a pentagon,
It is composed of five small area spline curved surfaces. In addition,
As for the approximation of each region, as shown in the third embodiment, the first approximation is a parametric curved surface approximation with uniform nodes, and the second and subsequent approximations are based on the approximation results up to the previous time, and three-dimensional coordinate value data is obtained. It is approximated to the parametric curved surface as it is, or the three-dimensional coordinate value data is measured 24
No. 04 mechanically divides into two and then approximates to a parametric curved surface, or extracts a feature point sequence from a point group of three-dimensional coordinate value data and uses the feature points to form a surface with a polygon patch. The three-dimensional coordinate value data may be repeatedly approximated to a parametric curved surface until a curved surface with a specified accuracy or less is obtained by deciding which method to use in the three processing methods of construction.

【0073】以上のように本実施例によれば、スリット
光に対する反射率が被測定物の表面色と異なり更に互い
も反射率が異なる2つの色を用いて、それぞれの色で被
測定物の近似を複数の領域に分割して行うための領域を
分割する曲線及び各領域を曲面に近似する際のパラメー
タを設定するための曲線を人が記入した被測定物240
4と、被測定物2404に照射するレーザスリット光を
発生するスリット光源としてのレーザ光源2401及び
ミラー2402と、被測定物2404をX軸方向へ一定
ピッチで移動させるX軸移動機構2405と、被測定物
2404によるスリット光の散乱光を撮像するカメラ2
406と、カメラ2406からの出力信号をデジタル化
した画像信号に変換するA/D変換器2407と、上記
画像信号を記憶する画像メモリ2408と、画像メモリ
2408に記憶された画像信号よりスリット散乱光の中
心位置を検出するスリット散乱光中心位置検出手段24
09と、スリット散乱光中心位置より被測定物2404
の3次元座標値を計算する座標演算手段2410と、被
測定物上の異なる反射率をもつ2つの色で記入された2
種類の曲線を指示する曲線指示手段A2411と、曲線
指示手段A2411によって指示された領域分割のため
の曲線に従って3次元座標値データを領域分割する領域
分割手段2412と、分割された領域のそれぞれに於て
パラメトリック曲面のパラメータをu,vとすると曲線
指示手段A2411によって指示されたパラメータ設定
のための曲線上にある計測点のパラメータu或はvの値
を揃えるように各計測点にパラメータを付与するパラメ
ータ設定手段2413と、分割された領域のそれぞれに
於て節点と制御点の追加する方向及び位置を前回の近似
誤差の分散を用いて自動的に決定する節点自動決定手段
2414と、分割された領域のそれぞれに於て前記節点
を用いて各領域の3次元座標値データを逐次パラメトリ
ック曲面に近似するパラメトリック曲面近似手段241
5と、分割された領域のそれぞれがパラメトリック曲面
近似手段2415により圧縮されたデータを入力先シス
テムのデータフォーマットに変換するデータフォーマッ
ト変換手段2417と、全体系を制御するスキャナ制御
手段2416を設けることにより、計測された形状を保
存したまま効率良くデータ量が削減され、かつ入力先シ
ステム内での意図した形状の変更、修正が簡易にできる
データ形式で3次元CADやコンピュータグラフィック
スシステム2419へ入力することができる。
As described above, according to this embodiment, two colors having different reflectances for slit light from the surface color of the object to be measured and having different reflectances to each other are used, and the object to be measured is respectively colored. An object to be measured 240 in which a person enters a curve for dividing an area for performing approximation by dividing into a plurality of areas and a curve for setting parameters for approximating each area to a curved surface.
4, a laser light source 2401 and a mirror 2402 as a slit light source for generating laser slit light for irradiating the DUT 2404, an X-axis moving mechanism 2405 for moving the DUT 2404 at a constant pitch in the X-axis direction, A camera 2 for capturing the scattered light of the slit light by the measurement object 2404.
406, an A / D converter 2407 that converts an output signal from the camera 2406 into a digitized image signal, an image memory 2408 that stores the image signal, and slit scattered light from the image signal stored in the image memory 2408. Slit scattered light center position detecting means 24 for detecting the center position of
09, and the measured object 2404 from the slit scattered light center position
The coordinate calculating means 2410 for calculating the three-dimensional coordinate values of 2 and the two filled in two colors having different reflectances on the measured object.
In each of the divided areas, a curve instruction means A2411 for instructing a kind of curve, an area dividing means 2412 for area-dividing the three-dimensional coordinate value data according to the curve for area division instructed by the curve instruction means A2411. If the parameters of the parametric curved surface are u and v, the parameters are given to the respective measurement points so that the values of the parameters u or v of the measurement points on the curve for parameter setting designated by the curve designating means A2411 are made uniform. Parameter setting means 2413, and automatic nodal point determining means 2414 for automatically determining the direction and position of addition of the nodal point and control point in each of the divided areas using the variance of the previous approximation error. The 3D coordinate data of each area is successively approximated to a parametric surface using the nodes in each area. Parametric surface approximation means 241
5, a data format conversion unit 2417 for converting the data compressed by the parametric curved surface approximation unit 2415 into the data format of the input destination system, and a scanner control unit 2416 for controlling the entire system. Input data to a three-dimensional CAD or computer graphics system 2419 in a data format that can efficiently reduce the amount of data while saving the measured shape, and can easily change or correct the intended shape in the input destination system. be able to.

【0074】(実施例6)以下、本発明の第6の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 6) A sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0075】図25は本発明の第6の実施例における3
次元形状入力装置の構成図である。図25において、2
501は被測定物2504に照射するスリット光を発生
させるレーザ光源、2502はスリット光の光路を変更
させるミラー、2503は被測定物2504に照射する
スリット光、2505は被測定物2504をX軸方向に
一定ピッチで移動させるX軸移動機構、2506はスリ
ット光2503の散乱光を読み取るカメラ、2507は
カメラ2506の出力信号をデジタル化した画像信号に
変換するA/D変換器、2508は画像信号を記憶する
画像メモリ、2509は画像信号によりスリット散乱光
の中心位置を計算するスリット散乱光中心位置検出手
段、2510はスリット散乱光の中心位置より3次元座
標値を計算する座標演算手段、2516は全体系を制御
するスキャナ制御手段、2518は本装置で得られる3
次元形状データ、2519は3次元CADシステムで、
以上は図24の構成と同様なものである。本実施例では
レーザ光源2501として波長633nmのHe−Ne
(ヘリウムーネオン)レーザを用いた。なお、レーザ光
源2501として用いるレーザの波長は本発明を限定す
るものではない。
FIG. 25 shows a third embodiment of the present invention.
It is a block diagram of a three-dimensional shape input device. In FIG. 25, 2
Reference numeral 501 denotes a laser light source for generating slit light for irradiating the DUT 2504, 2502 for a mirror for changing the optical path of the slit light, 2503 for slit light for irradiating the DUT 2504, 2505 for the X-axis direction of the DUT 2504. 2506 is a camera for reading the scattered light of the slit light 2503, 2507 is an A / D converter for converting the output signal of the camera 2506 to a digitized image signal, and 2508 is the image signal. An image memory for storing, 2509 a slit scattered light center position detecting means for calculating the central position of the slit scattered light from the image signal, 2510 a coordinate calculating means for calculating a three-dimensional coordinate value from the central position of the slit scattered light, and 2516 for the whole. Scanner control means for controlling the system, 2518 is provided by this device 3
Dimensional shape data, 2519 is a three-dimensional CAD system,
The above is the same as the configuration of FIG. In this embodiment, the laser light source 2501 is He-Ne having a wavelength of 633 nm.
A (helium-neon) laser was used. The wavelength of the laser used as the laser light source 2501 does not limit the present invention.

【0076】図24の構成と異なる点は、図24におけ
る被測定物2404に対し、スリット光に対する反射率
が被測定物の表面色と異なり更に互いも反射率が異なる
2つの色を用いて、それぞれの色で被測定物の近似を複
数の領域に分割して行うための領域を分割する曲線及び
各領域を曲面に近似する際のパラメータを設定するため
の曲線を人がおおまかに太めに記入した被測定物250
4に変更した点、図24における曲線指示手段A241
1に対し、画像信号の輝度値が被測定物2504の表面
色と異なる画素とその周辺画素より計測データから求め
たエッジらしさを基に領域分割線を抽出する曲線指示手
段B2511に変更した点、図24における領域分割手
段2412に対し、曲線指示手段Bによって指示された
領域分割のための曲線に従って3次元座標値データを領
域分割する領域分割手段2512に変更した点と、図2
4におけるパラメータ設定手段2413に対し、分割さ
れた領域のそれぞれに於てパラメトリック曲面のパラメ
ータをu,vとすると曲線指示手段B2511によって
指示されたパラメータ設定のための曲線上にある計測点
のパラメータu或はvの値を揃えるように各計測点にパ
ラメータを付与するパラメータ設定手段2513に変更
した点と、図24における節点自動決定手段2414に
対し、分割された領域のそれぞれに於て節点と制御点の
追加する方向及び位置を前回の近似誤差の分散を用いて
自動的に決定する節点自動決定手段2514に変更した
点と、図24におけるパラメトリック曲面近似手段24
15に対し、分割された領域のそれぞれに於て前記節点
を用いて各領域の3次元座標値データを逐次パラメトリ
ック曲面に近似するパラメトリック曲面近似手段251
5と、図24におけるデータフォーマット変換手段24
17に対し、分割された領域のそれぞれがパラメトリッ
ク曲面近似手段2515により圧縮されたデータを入力
先システムのデータフォーマットに変換するデータフォ
ーマット変換手段2517に変更した点である。
The difference from the configuration of FIG. 24 is that, for the DUT 2404 in FIG. 24, two colors having different reflectances for slit light from the surface color of the DUT and further having different reflectances are used. A person roughly fills out a curve that divides the area for dividing the measured object into multiple areas with each color and a curve for setting the parameters when approximating each area to the curved surface. DUT 250
The point changed to 4, the curve indicating means A241 in FIG.
On the other hand, the point is changed to the curve designating means B2511 for extracting the area dividing line based on the edge-likeness obtained from the measurement data from the pixel whose luminance value of the image signal is different from the surface color of the DUT 2504 and its peripheral pixels. 2 is different from the area dividing means 2412 in FIG. 24 in that the area dividing means 2512 divides the three-dimensional coordinate value data into areas according to the curve for area division indicated by the curve indicating means B.
4, the parameter u of the parametric curved surface in each of the divided areas is set to u and v to the parameter setting means 2413 in FIG. Alternatively, the point is changed to the parameter setting means 2513 for giving a parameter to each measurement point so as to make the values of v uniform, and the node automatic control means 2414 in FIG. 24 and the parametric curved surface approximating means 24 in FIG. 24 in which the automatic addition means 2514 for automatically determining the direction and position of addition of points using the variance of the previous approximation error.
On the other hand, the parametric curved surface approximating means 251 for sequentially approximating the three-dimensional coordinate value data of each area to the parametric curved surface using the nodes in each of the divided areas.
5 and the data format conversion means 24 in FIG.
17 is that the divided areas are changed to data format conversion means 2517 for converting the data compressed by the parametric curved surface approximation means 2515 into the data format of the input destination system.

【0077】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、その動作を説明する。まず、被測定物24
04が茶色であるとすると、人がスリット光に対し反射
率が茶色よりも低い色である黒色を用いて被測定物12
04上に領域を分割するためのおおまかな曲線を太めに
記入し、更にスリット光に対し茶色よりも反射率の高い
色である白色を用いて被測定物1204上にパラメータ
を設定するためのおおまかな曲線を太めに記入する。領
域分割のための曲線は、CAD入力後に面同志の接続に
関する修正がかかると思われる部分に描く。主にエッジ
に相当する部分である。X軸移動機構2505上に被測
定物2504を設置する。レーザ光源2501からのス
リット光2503はミラー2502により光路を変更し
X軸移動機構2505上の被測定物2504に照射され
る。以下、被測定物2504の全体の3次元形状データ
を取得するまでは実施例1と同様の動作である。曲線指
示手段B2511は計測された被測定物の全体形状を表
す3次元座標値データより被測定物2504に描かれた
領域を分割するための曲線とパラメータを設定するため
の曲線をそれぞれの色の反射輝度の違いにより認識し、
さらに、その反射輝度が異なる画素とその周辺画素より
計測データから求めたエッジらしさを基に領域分割のた
めの曲線及びパラメータ設定をするための曲線を抽出す
る。以下、実施例5と同様にして、領域分割手段251
2は曲線指示手段B2511によって抽出された領域分
割のための曲線により3次元座標値データを複数の領域
に分割し、パラメータ設定手段2513、節点自動決定
手段2514、パラメトリック曲面近似手段2515は
領域分割手段2512によって抽出された各領域を個別
に実施例2と同様にしてパラメトリック曲面に近似する
ことにより形状情報を圧縮し、データフォーマット変換
手段2517はパラメトリック曲面近似手段2515に
より近似された被測定物2504全体の形状を表す複数
のパラメトリック曲面のパラメータ値を入力先のCAD
システム用のデータフォーマットに変換し、フォーマッ
ト変換された3次元形状データ2518は3次元CAD
システム2519に入力される。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described. First, the measured object 24
Assuming that 04 is brown, a person uses the black, which has a lower reflectance for the slit light than brown, to be measured 12
A rough curve for dividing the area on 04 is written thickly, and a rough curve for setting parameters on the DUT 1204 using white, which is a color having a higher reflectance than brown for slit light. Fill in a thick curve. The curve for the area division is drawn in a portion where it is likely that the correction for the connection between the planes will be applied after CAD input. It is a part mainly corresponding to an edge. The object to be measured 2504 is installed on the X-axis moving mechanism 2505. The slit light 2503 from the laser light source 2501 has its optical path changed by the mirror 2502 and is irradiated onto the object to be measured 2504 on the X-axis moving mechanism 2505. Hereinafter, the same operation as that of the first embodiment is performed until the entire three-dimensional shape data of the DUT 2504 is acquired. The curve designating means B2511 divides the area drawn on the object to be measured 2504 from the three-dimensional coordinate value data representing the measured overall shape of the object to be measured, and a curve for setting a parameter for each color. Recognized by the difference in reflected brightness,
Further, a curve for area division and a curve for parameter setting are extracted from pixels having different reflection brightness and peripheral pixels thereof based on the edge likelihood obtained from the measurement data. Hereinafter, in the same manner as the fifth embodiment, the area dividing unit 251.
Reference numeral 2 divides the three-dimensional coordinate value data into a plurality of areas by the curve for area division extracted by the curve designating means B2511, and the parameter setting means 2513, automatic node determination means 2514, and parametric curved surface approximating means 2515 are area dividing means. The shape information is compressed by individually approximating each area extracted by 2512 to a parametric curved surface in the same manner as in the second embodiment, and the data format conversion means 2517 is the whole measured object 2504 approximated by the parametric curved surface approximating means 2515. CAD of the input destination of the parameter values of a plurality of parametric surfaces representing the shape of
The three-dimensional shape data 2518 converted into the data format for the system and the format is converted into the three-dimensional CAD
Input to the system 2519.

【0078】曲線指示手段B2511におけるさらに詳
細な動作を説明する。まず、画像メモリ2508に一時
的に記憶される画像においてカメラの水平走査ライン毎
に最大の輝度値を求め、それをその計測点における輝度
値とする。これを各画像において繰り返すことにより各
計測点における輝度値が求められる。被測定物2504
上に記入されている領域分割及びパラメータ設定のため
の曲線はスリット光に対し反射率の異なる色を用いてい
るため、予めしきい値d1、d2を設定し、前記計測点
における輝度値dがd>d1である計測点を集合D1に
属し、d1≧d>d2である計測点を集合D2に属し、
d2≧dである計測点を集合D3に属す。そして、集合
D1に属す計測点列は被測定物2504上に指示したパ
ラメータ設定のための曲線を含む領域を成す。なぜな
ら、人間が指示した曲線はおおまかで太めに記入された
ものだからである。同様にして、集合D3に属す計測点
は被測定物2504上に指示した領域分割のための曲線
を含む領域を成す。そして、各領域に於て計測データか
ら求めたエッジらしさを基に領域分割するための曲線と
パラメータ設定のための曲線をそれぞれ抽出する。図2
6は輝度値が被測定物表面と異なる2種類の画素及びそ
の周辺画素より計測データから求めたエッジらしさを基
に領域分割するための曲線を集合D3より抽出する手法
のフローを示している。なお、パラメータ設定のための
曲線も同様にして集合D1より抽出することができる。
The detailed operation of the curve designating means B2511 will be described. First, the maximum luminance value is obtained for each horizontal scanning line of the camera in the image temporarily stored in the image memory 2508, and this is set as the luminance value at the measurement point. By repeating this for each image, the luminance value at each measurement point is obtained. DUT 2504
Since the curves for area division and parameter setting described above use colors having different reflectances for slit light, threshold values d1 and d2 are set in advance, and the brightness value d at the measurement point is The measurement points with d> d1 belong to the set D1, the measurement points with d1 ≧ d> d2 belong to the set D2,
The measurement points with d2 ≧ d belong to the set D3. Then, the sequence of measurement points belonging to the set D1 forms a region on the DUT 2504 that includes a curve for instructing parameter setting. This is because the curve specified by humans is roughly and thickly written. Similarly, the measurement points belonging to the set D3 form an area on the object to be measured 2504 that includes the indicated curve for area division. Then, a curve for dividing the area and a curve for parameter setting are extracted based on the edge-likeness obtained from the measurement data in each area. Figure 2
6 shows a flow of a method of extracting a curve for dividing a region from the set D3 based on the edge-likeness obtained from the measurement data from two types of pixels having brightness values different from those of the surface of the object to be measured and peripheral pixels. A curve for parameter setting can be similarly extracted from the set D1.

【0079】まず、手順2601で画像メモリ2508
に記憶されている画像信号を入力する。手順2602で
D3に含まれる画素を抽出する。手順2603では手順
2602で抽出された画素に対し8近傍膨張処理を行
う。得られた画像は領域分割指示線を膨張したものであ
るため、真の領域分割線を含む領域を表している。これ
を領域分割線周辺領域と呼ぶ。手順2604では領域分
割線周辺領域内の点列の3次元座標値データの奥行きz
座標値に対し、エッジ検出オペレータを施す。その結果
得られた値をエッジらしさを表すエッジ強度と呼ぶ。ま
た、エッジ検出オペレータとしてKirsch(キルシュ)オ
ペレータを図27に示す。手順2605で領域分割線周
辺領域内の全画素のうち最もエッジ強度の弱い画素を捜
して注目画素とし、注目画素が削除可能か否かを判断す
る。削除可能性は注目画素の8近傍内に2画素しか存在
せず、更にその2画素が隣接していなければ、注目画素
は削除不可能であるとし、それ以外のときには削除す
る。削除可能性の実施例を図28に示す。手順2605
を削除可能な画素がなくなるまで繰り返す(手順260
6)ことにより領域分割線周辺領域を細線化することが
できる。以上の動作により細線化された結果を領域分割
のための曲線或はパラメータ設定のための曲線とする。
First, in step 2601, the image memory 2508
The image signal stored in is input. In step 2602, the pixels included in D3 are extracted. In step 2603, the 8-neighbor expansion process is performed on the pixels extracted in step 2602. Since the obtained image is an expansion of the area dividing instruction line, it represents the area including the true area dividing line. This is called the area surrounding the area dividing line. In step 2604, the depth z of the three-dimensional coordinate value data of the point sequence in the area around the area dividing line
An edge detection operator is applied to the coordinate values. The value obtained as a result is called an edge strength representing edge-likeness. A Kirsch operator is shown in FIG. 27 as an edge detection operator. In step 2605, a pixel having the weakest edge strength is searched for among all the pixels in the area surrounding the area dividing line, and the pixel of interest is determined, and it is determined whether or not the pixel of interest can be deleted. The erasability is such that there are only two pixels within 8 neighborhoods of the pixel of interest, and if the two pixels are not adjacent, the pixel of interest is considered to be erasable, and in other cases, it is deleted. An example of erasability is shown in FIG. Step 2605
Is repeated until there are no more pixels that can be deleted (procedure 260).
By 6), the area around the area dividing line can be thinned. The thinned result by the above operation is used as a curve for area division or a curve for parameter setting.

【0080】なお、曲線指示手段B2511において、
パラメータ設定のための曲線を指示する方法は、スリッ
ト光に対する反射率が被測定物の表面色と異なる色を用
いて前記曲線を被測定物上に指定し前記画像信号の中で
輝度値が異なる部分を前記曲線として抽出する曲線指示
手段A2411か、または求める前記曲線は被測定物の
エッジ部であるとみなし、人手を介在すること無く自動
的に前記3次元座標値データを用いてエッジを求める
か、またはカメラがスリット散乱光を読み取りまたスリ
ット光を投射していない状態の被測定物の全体を撮像す
るもので、前記カメラがスリット光を撮像するかあるい
はスリット光を投射していない前記被測定物の全体の輝
度情報を撮像するかによって出力切り換えるメモリ切替
手段と、前記メモリ切替手段の切り替えによりスリット
散乱光の画像信号を記憶する第1の画像メモリと、前記
メモリ切替手段の切り替えによりスリット光を投射して
いない前記被測定物の全体の輝度画像を記憶する第2の
画像メモリとを別に設け、求める前記曲線は被測定物の
エッジ部であるとみなし、人手を介在すること無く自動
的に前記輝度画像を用いてエッジを求めるか、または被
測定物の表面色と異なる色を用いて前記曲線を被測定物
上に指定しカメラがスリット散乱光を読み取りまたスリ
ット光を投射していない状態の被測定物の全体を撮像す
るカラーカメラで、前記カメラがスリット光を撮像する
かあるいはスリット光を投射していない前記被測定物の
全体の輝度情報を撮像するかによって出力切り換えるメ
モリ切替手段と、前記メモリ切替手段の切り替えにより
スリット散乱光の画像信号を記憶する第1の画像メモリ
と、前記メモリ切替手段の切り替えによりスリット光を
投射していない前記被測定物の全体の輝度画像を記憶す
る第2の画像メモリとを別に設け、輝度画像から色の違
いを用いて前記曲線を抽出するか、または測定された3
次元座標値データをコンピュータに表示し、表示された
前記3次元座標値データに対しマウスを用いて人間が曲
線を指示しても良い。
In the curve designating means B2511,
The method of designating a curve for parameter setting is such that the reflectance for slit light is different from the surface color of the DUT, the curve is specified on the DUT, and the brightness value is different in the image signal. A curve indicating means A2411 for extracting a portion as the curve, or the curved line to be obtained is regarded as an edge portion of the object to be measured, and an edge is automatically obtained by using the three-dimensional coordinate value data without manual intervention. Alternatively, the camera reads the slit scattered light and captures the entire DUT without projecting the slit light, and the camera captures the slit light or does not project the slit light. A memory switching unit that switches the output depending on whether the brightness information of the entire measurement object is imaged, and an image signal of the slit scattered light by switching the memory switching unit A first image memory to be memorized and a second image memory for storing a luminance image of the entire object to be measured which is not projecting slit light by switching the memory switching means are separately provided, and the obtained curve is It is regarded as the edge part of the object to be measured, and the edge is automatically obtained using the luminance image without human intervention, or the curve is measured on the object to be measured using a color different from the surface color of the object to be measured. Is a color camera that reads the slit scattered light by the camera and also captures the entire DUT in a state where the slit light is not projected, and the camera either captures the slit light or does not project the slit light. A memory switching unit that switches the output depending on whether or not the brightness information of the entire object to be measured is imaged, and the image signal of the slit scattered light is stored by switching the memory switching unit. 1 image memory and a second image memory for storing a brightness image of the entire object to be measured which is not projecting slit light by switching the memory switching means are separately provided, and the difference in color from the brightness image is used. The curve extracted or measured 3
The dimensional coordinate value data may be displayed on a computer, and a human may use the mouse to indicate a curve for the displayed three-dimensional coordinate value data.

【0081】以上のように本実施例によれば、スリット
光に対する反射率が被測定物の表面色と異なり更に互い
も反射率が異なる2つの色を用いて、それぞれの色で被
測定物の近似を複数の領域に分割して行うための領域を
分割する曲線及び各領域を曲面に近似する際のパラメー
タを設定するための曲線を人がおおまかに太めに記入し
た被測定物2504と、被測定物2504に照射するレ
ーザスリット光を発生するスリット光源としてのレーザ
光源2501及びミラー2502と、被測定物2504
をX軸方向へ一定ピッチで移動させるX軸移動機構25
05と、被測定物2504によるスリット光の散乱光を
撮像するカメラ2506と、カメラ2506からの出力
信号をデジタル化した画像信号に変換するA/D変換器
2507と、上記画像信号を記憶する画像メモリ250
8と、画像メモリ2508に記憶された画像信号よりス
リット散乱光の中心位置を検出するスリット散乱光中心
位置検出手段2509と、スリット散乱光中心位置より
被測定物2504の3次元座標値を計算する座標演算手
段2510と、画像信号の輝度値が被測定物2504の
表面色と異なる画素とその周辺画素より計測データから
求めたエッジらしさを基に領域分割のための曲線及び各
領域を曲面近似する際のパラメータ設定に用いる曲線を
抽出する曲線指示手段B2511と、曲線指示手段B2
511によって指示された領域分割のための曲線に従っ
て3次元座標値データを領域分割する領域分割手段25
12と、分割された領域のそれぞれに於てパラメトリッ
ク曲面のパラメータをu,vとすると曲線指示手段B2
511によって指示されたパラメータ設定のための曲線
上にある計測点のパラメータu或はvの値を揃えるよう
に各計測点にパラメータを付与するパラメータ設定手段
2513と、分割された領域のそれぞれに於て節点と制
御点の追加する方向及び位置を前回の近似誤差の分散を
用いて自動的に決定する節点自動決定手段2514と、
分割された領域のそれぞれに於て前記節点を用いて各領
域の3次元座標値データを逐次パラメトリック曲面に近
似するパラメトリック曲面近似手段2515と、分割さ
れた領域のそれぞれがパラメトリック曲面近似手段25
15により圧縮されたデータを入力先システムのデータ
フォーマットに変換するデータフォーマット変換手段2
517と、全体系を制御するスキャナ制御手段2516
を設けることにより、計測された形状を保存したまま効
率良くデータ量が削減され、かつ入力先システム内での
意図した形状の変更、修正が簡易にできるデータ形式で
3次元CADやコンピュータグラフィックスシステム2
519へ入力することができる。
As described above, according to the present embodiment, two colors having different reflectances for slit light from the surface color of the object to be measured and having different reflectances from each other are used, and the object to be measured is respectively colored. An object to be measured 2504 in which a person roughly and roughly writes a curve for dividing an area for performing approximation by dividing into a plurality of areas and a curve for setting parameters when approximating each area to a curved surface, A laser light source 2501 as a slit light source for generating a laser slit light for irradiating a measurement object 2504 and a mirror 2502, and a measurement object 2504.
X-axis moving mechanism 25 for moving the X-axis in a constant pitch
05, a camera 2506 that captures the scattered light of the slit light by the DUT 2504, an A / D converter 2507 that converts the output signal from the camera 2506 into a digitized image signal, and an image that stores the image signal. Memory 250
8, a slit scattered light center position detecting means 2509 for detecting the center position of the slit scattered light from the image signal stored in the image memory 2508, and a three-dimensional coordinate value of the object to be measured 2504 is calculated from the slit scattered light center position. A curve for area division and curved surface approximation for each area based on the edge likelihood calculated from the measurement data from the coordinate calculation means 2510, the pixel whose luminance value of the image signal is different from the surface color of the DUT 2504, and its peripheral pixels. Curve designating means B2511 for extracting a curve used for parameter setting at the time, and curve designating means B2
Area dividing means 25 for dividing the three-dimensional coordinate value data into areas according to the area dividing curve indicated by 511.
12 and the parameters of the parametric curved surface in each of the divided areas are u and v, the curve designating means B2.
In each of the divided areas, a parameter setting means 2513 for giving a parameter to each measurement point so that the values of the parameters u or v of the measurement points on the curve for parameter setting designated by 511 are made uniform. Node and control point addition direction and position are automatically determined using the previous approximation error variance, and node automatic determination means 2514 is provided.
Parametric surface approximation means 2515 for sequentially approximating the three-dimensional coordinate value data of each area into a parametric surface using the nodes in each of the divided areas, and parametric surface approximation means 25 for each of the divided areas.
Data format conversion means 2 for converting the data compressed by 15 into the data format of the input destination system
517 and scanner control means 2516 for controlling the entire system
By providing the 3D CAD and computer graphics system in the data format, the amount of data can be efficiently reduced while the measured shape is saved and the intended shape can be easily changed or modified in the input destination system. Two
519 can be entered.

【0082】(実施例7)以下、本発明の第7の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 7) Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0083】図29は本発明の第7の実施例における3
次元形状入力装置の構成図である。図29において、2
901は被測定物2904に照射するスリット光を発生
させるレーザ光源、2902はスリット光の光路を変更
させるミラー、2903は被測定物2904に照射する
スリット光、2905は被測定物2904をX軸方向に
一定ピッチで移動させるX軸移動機構、2906はスリ
ット光2903の散乱光を読み取るカメラ、2907は
カメラ2906の出力信号をデジタル化した画像信号に
変換するA/D変換器、2908は画像信号を記憶する
画像メモリ、2909は画像信号によりスリット散乱光
の中心位置を計算するスリット散乱光中心位置検出手
段、2910はスリット散乱光の中心位置より3次元座
標値を計算する座標演算手段、2916は全体系を制御
するスキャナ制御手段、2918は本装置で得られる3
次元形状データ、2919は3次元CADシステムで、
以上は図24の構成と同様なものである。
FIG. 29 shows a third embodiment of the present invention.
It is a block diagram of a three-dimensional shape input device. In FIG. 29, 2
Reference numeral 901 denotes a laser light source for generating slit light for irradiating the DUT 2904, 2902 for a mirror for changing the optical path of the slit light, 2903 for slit light for irradiating the DUT 2904, 2905 for the X axis direction of the DUT 2904. 2906 is a camera for reading scattered light of the slit light 2903, 2907 is an A / D converter for converting the output signal of the camera 2906 into a digitized image signal, and 2908 is an image signal An image memory for storing, 2909 a slit scattered light center position detecting means for calculating a central position of slit scattered light from an image signal, 2910 a coordinate calculating means for calculating a three-dimensional coordinate value from the central position of the slit scattered light, and 2916 an overall The scanner control means for controlling the system, 2918, is provided by this device.
Dimensional shape data, 2919 is a three-dimensional CAD system,
The above is the same as the configuration of FIG.

【0084】図24の構成と異なる点は、図24におけ
る被測定物2404に対し、人間が曲線を記入しない被
測定物2904に変更した点と、図24における曲線指
示手段A2411に対し、計測された被測定物の全体形
状を表す3次元座標値データを用いて被測定物の形状を
領域分割する曲線を自動的に抽出し、更に各領域に対し
てしきい値を緩めて同様の操作を行うことにより各領域
を曲面に近似する際のパラメータを設定するための曲線
を抽出する曲線指示手段C2911に変更した点、図2
4における領域分割手段2412に対し、曲線指示手段
C2911によって指示された領域分割のための曲線に
従って3次元座標値データを領域分割する領域分割手段
2912に変更した点と、図24におけるパラメータ設
定手段2413に対し、分割された領域のそれぞれに於
てパラメトリック曲面のパラメータをu,vとすると曲
線指示手段C2911によって指示されたパラメータ設
定のための曲線上にある計測点のパラメータu或はvの
値を揃えるように各計測点にパラメータを付与するパラ
メータ設定手段2913に変更した点と、図24におけ
る節点自動決定手段2414に対し、分割された領域の
それぞれに於て節点と制御点の追加する方向及び位置を
前回の近似誤差の分散を用いて自動的に決定する節点自
動決定手段2914に変更した点と、図24におけるパ
ラメトリック曲面近似手段2415に対し、分割された
領域のそれぞれに於て前記節点を用いて各領域の3次元
座標値データを逐次パラメトリック曲面に近似するパラ
メトリック曲面近似手段2915と、図24におけるデ
ータフォーマット変換手段2417に対し、分割された
領域のそれぞれがパラメトリック曲面近似手段2915
により圧縮されたデータを入力先システムのデータフォ
ーマットに変換するデータフォーマット変換手段291
7に変更した点である。
The difference from the configuration of FIG. 24 is that the object to be measured 2404 in FIG. 24 is changed to an object to be measured 2904 in which a curve is not entered by a person, and the curve indicating means A 2411 in FIG. 24 is measured. A curve that divides the shape of the measured object into regions is automatically extracted using the three-dimensional coordinate value data representing the entire shape of the measured object, and the threshold value is relaxed for each region and the same operation is performed. The point changed to the curve designating means C2911 for extracting the curve for setting the parameter for approximating each area to the curved surface by performing the operation shown in FIG.
The area dividing means 2412 in FIG. 4 is changed to an area dividing means 2912 for dividing the three-dimensional coordinate value data into areas according to the curve for area division indicated by the curve indicating means C2911, and the parameter setting means 2413 in FIG. On the other hand, if the parameters of the parametric curved surface in each of the divided regions are u and v, the value of the parameter u or v of the measurement point on the curve for parameter setting designated by the curve designating means C2911 is set. With respect to the points changed to the parameter setting means 2913 for assigning parameters to the respective measurement points so as to be aligned, and the direction in which the nodes and control points are added in each of the divided areas with respect to the automatic node determination means 2414 in FIG. Automatic node determination means 291 for automatically determining the position using the variance of the previous approximation error 24 and the parametric curved surface approximating means 2415 in FIG. 24, the parametric curved surface approximating means for sequentially approximating the three-dimensional coordinate value data of each area to the parametric curved surface using the nodes in each of the divided areas. 2915 and the data format conversion means 2417 in FIG. 24, each of the divided areas is a parametric curved surface approximation means 2915.
Data format conversion means 291 for converting the data compressed by the data format of the input destination system
This is a point changed to 7.

【0085】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、その動作を説明する。X軸移動機構290
5上に被測定物2904を設置する。レーザ光源290
1からのスリット光2903はミラー2902により光
路を変更しX軸移動機構2905上の被測定物2904
に照射される。以下、被測定物2904の全体の3次元
形状データを取得するまでは実施例1と同様の動作であ
る。曲線指示手段C2911は計測された被測定物の全
体形状を表す3次元座標値データを用いて被測定物の形
状を領域分割する曲線を自動的に抽出し、更に各領域に
対してしきい値を緩めて同様の操作を行うことにより各
領域を曲面に近似する際のパラメータを設定するための
曲線を自動的に抽出する。以下、実施例5と同様にし
て、領域分割手段2912は曲線指示手段C2911に
よって抽出された領域分割のための曲線により3次元座
標値データを複数の領域に分割し、パラメータ設定手段
2913、節点自動決定手段2914、パラメトリック
曲面近似手段2915は領域分割手段2912によって
抽出された各領域を個別に実施例2と同様にしてパラメ
トリック曲面に近似することにより形状情報を圧縮し、
データフォーマット変換手段2917はパラメトリック
曲面近似手段2915により近似された被測定物290
4全体の形状を表す複数のパラメトリック曲面のパラメ
ータ値を入力先のCADシステム用のデータフォーマッ
トに変換し、フォーマット変換された3次元形状データ
2918は3次元CADシステム2919に入力され
る。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described. X-axis moving mechanism 290
An object to be measured 2904 is installed on the No. 5. Laser light source 290
The slit light 2903 from No. 1 has its optical path changed by the mirror 2902, and the object to be measured 2904 on the X-axis moving mechanism 2905.
Is irradiated. Hereinafter, the same operation as that of the first embodiment is performed until the entire three-dimensional shape data of the DUT 2904 is acquired. The curve designating means C2911 automatically extracts a curve that divides the shape of the measured object into areas using the three-dimensional coordinate value data representing the measured overall shape of the measured object, and further sets a threshold value for each area. By loosening and performing the same operation, a curve for setting parameters when approximating each area to a curved surface is automatically extracted. Thereafter, similarly to the fifth embodiment, the area dividing means 2912 divides the three-dimensional coordinate value data into a plurality of areas by the curve for area division extracted by the curve designating means C2911, and the parameter setting means 2913 and the automatic node conversion. The determining means 2914 and the parametric curved surface approximating means 2915 compress the shape information by approximating each area extracted by the area dividing means 2912 individually to a parametric curved surface in the same manner as in the second embodiment.
The data format converting means 2917 is the object to be measured 290 approximated by the parametric curved surface approximating means 2915.
The parameter values of a plurality of parametric curved surfaces representing the shape of the entire 4 are converted into a data format for the CAD system of the input destination, and the format-converted 3D shape data 2918 is input to the 3D CAD system 2919.

【0086】曲線指示手段C2911におけるさらに詳
細な動作を説明する。曲線指示手段C2911は計測さ
れた被測定物の全体形状を表す3次元座標値データを用
いて被測定物の形状を領域分割する曲線を自動的に抽出
し、更に各領域に対してしきい値を緩めて同様の操作を
行うことにより各領域を曲面に近似する際のパラメータ
を設定するための曲線を自動的に抽出する。図30は曲
線指示手段C2911において被測定物の全体形状を表
す3次元座標値データを用いて被測定物を自動的に領域
分割する手法のフローを示している。
A more detailed operation of the curve designating means C2911 will be described. The curve designating means C2911 automatically extracts a curve that divides the shape of the measured object into areas using the three-dimensional coordinate value data representing the measured overall shape of the measured object, and further sets a threshold value for each area. By loosening and performing the same operation, a curve for setting parameters when approximating each area to a curved surface is automatically extracted. FIG. 30 shows a flow of a method for automatically dividing the object to be measured into areas by using the three-dimensional coordinate value data representing the entire shape of the object to be measured in the curve designating means C2911.

【0087】まず、手順3001で計測された被測定物
の3次元座標値を入力する。手順3002で計測点列を
3×3の小領域に分割する。手順3003で各小領域を
更に1まわり増やした5×5の点列を用いて二次多項式
(数5)に最小自乗近似する。
First, the three-dimensional coordinate values of the object measured in step 3001 are input. In step 3002, the measurement point sequence is divided into 3 × 3 small areas. In step 3003, a least squares approximation is performed to the quadratic polynomial (Equation 5) using a 5 × 5 point sequence in which each small area is further increased by one round.

【0088】[0088]

【数5】 [Equation 5]

【0089】手順3004で各小領域において平均曲率
Hおよびガウス曲率Kを(数5)を用いて(数6)によ
り求める。
In step 3004, the average curvature H and the Gaussian curvature K in each small area are obtained by using (Equation 5) and (Equation 6).

【0090】[0090]

【数6】 [Equation 6]

【0091】手順3005で平均曲率H及びガウス曲率
Kの零、正、負の組合せにより各小領域にラベルをつ
け、ラベルマップを作成する。ラベルは、零に近い値を
零とみなすためのしきい値K0,H0(K0>0,H0
0)を設定し、K>K0,H<ーH0のときラベル1、K
>K0,H>H0のときラベル2、K0>K>ーK0,H<
ーH 0のときラベル3、K0>K>ーK0,H>H0のとき
ラベル4、K0>K>ーK0,H0>H>ーH0のときラベ
ル5、K<ーK0,H0>H>ーH0のときラベル6、K
<ーK0,H<ーH0のときラベル7、K<ーK0,H>
0のときラベル8を与える。各ラベルは図31に示す
8タイプの曲面の分類を表す。手順3006ではラベル
マップにおいてある小領域に注目し、その8近傍のラベ
ルのうち最も数の多いラベル番号に注目する小領域のラ
ベル番号を書き換える。同数のラベルがある場合はさら
に12近傍、15近傍と、広い近傍において同じラベル
番号の数を数え、注目する小領域のラベルを書き換え
る。次に、手順3007で各小領域の法線ベクトルを
(数5)を用いて算出する。手順3008で各3×3小
領域においてその8近傍の小領域とそれぞれ法線ベクト
ルの内積を求める。手順3009で内積値を2値化し、
ルーフエッジを得る。手順3010でルーフエッジを横
切らないように同じラベル番号の小領域を統合し、手順
3011で閉領域として抽出する。以上の動作により3
次元データから被測定物の領域分割を自動的に行うこと
ができる。求める曲線は、領域の境界線となる。
In step 3005, the average curvature H and the Gaussian curvature are
Label each subregion with a combination of K zero, positive, and negative.
Create a label map. Labels should be close to zero
Threshold value K to consider as zero0, H0(K0> 0, H0>
0) is set and K> K0, H <-H0Label 1, K
> K0, H> H0Label 2, K0> K> -K0, H <
ー H 0Label 3, K0> K> -K0, H> H0When
Label 4, K0> K> -K0, H0> H> -H0When
Le 5, K <-K0, H0> H> -H0Label 6, K
<-K0, H <-H0When, label 7, K <-K0, H>
H0Then label 8 is given. Each label is shown in FIG. 31.
8 types of curved surfaces are shown. Label in step 3006
Pay attention to a certain small area on the map, and
Label of the small area that focuses on the highest number of label
Rewrite the bell number. If you have the same number of labels,
The same label in 12 neighborhoods, 15 neighborhoods, and a wide neighborhood
Count the number of numbers and rewrite the label of the small area of interest
It Next, in step 3007, the normal vector of each small area is calculated.
It is calculated using (Equation 5). 3 × 3 small each in step 3008
In the area, the small areas in the vicinity of 8 and the normal vector
Find the inner product of Le. In step 3009, the inner product value is binarized,
Get the roof edge. Step 3010: Align the roof edge
Consolidate small areas with the same label number to avoid cutting
At 3011, it is extracted as a closed region. 3 by the above operation
Automatically segment the area of a measured object from dimensional data
You can The curve to be obtained becomes the boundary line of the area.

【0092】同様にして、手順3001で入力する3次
元座標値データを、被測定物全体の3次元座標値データ
に代わって、各領域の3次元座標値データに変更し、更
に手順3009における2値化でしきい値を緩めること
によりパラメータ設定のための曲線を抽出することがで
きる。
Similarly, the three-dimensional coordinate value data input in the procedure 3001 is changed to the three-dimensional coordinate value data of each area in place of the three-dimensional coordinate value data of the entire object to be measured, and further, in Step 3009. A curve for parameter setting can be extracted by loosening the threshold value by digitization.

【0093】なお、曲線指示手段C2911において、
パラメータ設定のための曲線を指示する方法は、スリッ
ト光に対する反射率が被測定物の表面色と異なる色を用
いて前記曲線を被測定物上に指定し前記画像信号の中で
輝度値が異なる部分を前記曲線として抽出する曲線指示
手段A2411か、又はスリット光に対する反射率が被
測定物の表面色と異なる色を用いて前記曲線を被測定物
上におおまかで太めに指定し前記画像信号の中で輝度値
が異なる部分及びその周辺部分から3次元座標値データ
を用いて求めたエッジらしさを基に曲線を抽出する曲線
指示手段B2511か、またはカメラがスリット散乱光
を読み取りまたスリット光を投射していない状態の被測
定物の全体を撮像するもので、前記カメラがスリット光
を撮像するかあるいはスリット光を投射していない前記
被測定物の全体の輝度情報を撮像するかによって出力切
り換えるメモリ切替手段と、前記メモリ切替手段の切り
替えによりスリット散乱光の画像信号を記憶する第1の
画像メモリと、前記メモリ切替手段の切り替えによりス
リット光を投射していない前記被測定物の全体の輝度画
像を記憶する第2の画像メモリとを別に設け、求める前
記曲線は被測定物のエッジ部であるとみなし、人手を介
在すること無く自動的に前記輝度画像を用いてエッジを
求めるか、または被測定物の表面色と異なる色を用いて
前記曲線を被測定物上に指定しカメラがスリット散乱光
を読み取りまたスリット光を投射していない状態の被測
定物の全体を撮像するカラーカメラで、前記カメラがス
リット光を撮像するかあるいはスリット光を投射してい
ない前記被測定物の全体の輝度情報を撮像するかによっ
て出力切り換えるメモリ切替手段と、前記メモリ切替手
段の切り替えによりスリット散乱光の画像信号を記憶す
る第1の画像メモリと、前記メモリ切替手段の切り替え
によりスリット光を投射していない前記被測定物の全体
の輝度画像を記憶する第2の画像メモリとを別に設け、
輝度画像から色の違いを用いて前記曲線を抽出するか、
または測定された3次元座標値データをコンピュータに
表示し、表示された前記3次元座標値データに対しマウ
スを用いて人間が曲線を指示しても良い。
In the curve designating means C2911,
The method of designating a curve for parameter setting is such that the reflectance for slit light is different from the surface color of the DUT, the curve is specified on the DUT, and the brightness value is different in the image signal. A curve indicating means A2411 for extracting a portion as the curve, or a curve whose reflectance with respect to slit light is different from the surface color of the object to be measured is used to roughly specify the curve on the object to be measured, and the curve of the image signal Among them, a curve indicating means B2511 for extracting a curve based on the edge-likeness obtained by using the three-dimensional coordinate value data from a portion having a different brightness value and its peripheral portion, or a camera reads slit scattered light and projects slit light. An image of the entire measured object in a state in which the slit light is not captured, or the entire measured object that is not projecting the slit light is captured. The memory switching means for switching the output depending on whether the degree information is imaged, the first image memory for storing the image signal of the slit scattered light by switching the memory switching means, and the slit light is projected by switching the memory switching means. A second image memory for storing the whole luminance image of the measured object which is not present is provided separately, and the obtained curve is regarded as an edge portion of the measured object, and the luminance image is automatically obtained without human intervention. To determine the edge, or to specify the curve on the DUT using a color different from the surface color of the DUT and measure the condition when the camera reads the slit scattered light and does not project the slit light. A color camera that images the entire object, and the brightness information of the entire object to be measured in which the camera images the slit light or does not project the slit light. A memory switching unit that switches output depending on whether an image is captured, a first image memory that stores an image signal of slit scattered light by switching the memory switching unit, and the object that does not project slit light by switching the memory switching unit. A second image memory for storing the brightness image of the entire measured object is provided separately,
Extract the curve using the color difference from the luminance image, or
Alternatively, the measured three-dimensional coordinate value data may be displayed on a computer, and a human may use the mouse to indicate a curve for the displayed three-dimensional coordinate value data.

【0094】以上のように本実施例によれば、被測定物
2904に照射するレーザスリット光を発生するスリッ
ト光源としてのレーザ光源2901及びミラー2902
と、被測定物2904をX軸方向へ一定ピッチで移動さ
せるX軸移動機構2905と、被測定物2904による
スリット光の散乱光を撮像するカメラ2906と、カメ
ラ2906からの出力信号をデジタル化した画像信号に
変換するA/D変換器2907と、上記画像信号を記憶
する画像メモリ2908と、画像メモリ2908に記憶
された画像信号よりスリット散乱光の中心位置を検出す
るスリット散乱光中心位置検出手段2909と、スリッ
ト散乱光中心位置より被測定物2904の3次元座標値
を計算する座標演算手段2910と、求める曲線は被測
定物のエッジ部であるとみなし自動的に前記3次元座標
値データを用いてエッジを求めることにより領域分割の
ための曲線を抽出し、同様の方法を各領域に対し行うこ
とによりパラメータ設定のための曲線を抽出する曲線指
示手段C2911と、曲線指示手段C2911によって
指示された領域分割のための曲線に従って3次元座標値
データを領域分割する領域分割手段2912と、分割さ
れた領域のそれぞれに於てパラメトリック曲面のパラメ
ータをu,vとすると曲線指示手段C2911によって
指示されたパラメータ設定のための曲線上にある計測点
のパラメータu或はvの値を揃えるように各計測点にパ
ラメータを付与するパラメータ設定手段2913と、分
割された領域のそれぞれに於て節点と制御点の追加する
方向及び位置を前回の近似誤差の分散を用いて自動的に
決定する節点自動決定手段2914と、分割された領域
のそれぞれに於て前記節点を用いて各領域の3次元座標
値データを逐次パラメトリック曲面に近似するパラメト
リック曲面近似手段2915と、分割された領域のそれ
ぞれがパラメトリック曲面近似手段2915により圧縮
されたデータを入力先システムのデータフォーマットに
変換するデータフォーマット変換手段2917と、全体
系を制御するスキャナ制御手段2916を設けることに
より、計測された形状を保存したまま効率良くデータ量
が削減され、かつ入力先システム内での意図した形状の
変更、修正が簡易にできるデータ形式で3次元CADや
コンピュータグラフィックスシステム2919へ入力す
ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the laser light source 2901 as the slit light source for generating the laser slit light for irradiating the DUT 2904 and the mirror 2902.
An X-axis moving mechanism 2905 that moves the device under test 2904 at a constant pitch in the X axis direction, a camera 2906 that captures the scattered light of the slit light by the device under test 2904, and the output signals from the camera 2906 are digitized. A / D converter 2907 for converting into an image signal, image memory 2908 for storing the image signal, and slit scattered light center position detecting means for detecting the center position of slit scattered light from the image signal stored in the image memory 2908. 2909, coordinate calculation means 2910 for calculating a three-dimensional coordinate value of the object to be measured 2904 from the slit scattered light center position, and a curve to be obtained is regarded as an edge portion of the object to be measured, and the three-dimensional coordinate value data is automatically acquired. The curve for segmentation is extracted by finding the edges using the Curve indicating means C2911 for extracting a curve for setting, area dividing means 2912 for dividing the three-dimensional coordinate value data into areas according to the curve for area division designated by the curve indicating means C2911, and each of the divided areas. In this case, if the parameters of the parametric curved surface are u and v, the parameters are set to the respective measurement points so that the values of the parameters u or v of the measurement points on the curve for parameter setting designated by the curve designating means C2911 are aligned. A parameter setting means 2913 to be given, a nodal point automatic determining means 2914 for automatically determining the direction and position of the nodal point and control point to be added in each of the divided areas using the previous approximation error variance, The three-dimensional coordinate value data of each area is successively parametrically curved by using the nodes in each of the created areas. A parametric curved surface approximating means 2915 for approximating, a data format converting means 2917 for converting the data compressed by the parametric curved surface approximating means 2915 for each of the divided areas into a data format of the input destination system, and a scanner control for controlling the entire system. By providing the means 2916, the amount of data can be efficiently reduced while the measured shape is saved, and the intended shape can be easily changed or modified in the input destination system in a three-dimensional CAD or computer graphic format. System 2919.

【0095】(実施例8)以下、本発明の第8の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 8) Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0096】図32は本発明の第8の実施例における3
次元形状入力装置の構成図である。図32において、3
201は被測定物3204に照射するスリット光を発生
させるレーザ光源、3202はスリット光の光路を変更
させるミラー、3203は被測定物3204に照射する
スリット光、3205は被測定物3204をX軸方向に
一定ピッチで移動させるX軸移動機構、3206はスリ
ット光3203の散乱光を読み取りまたスリット光を投
射していない状態の被測定物3204全体を撮像するカ
メラ、3207はカメラ3206の出力信号をデジタル
化した画像信号に変換するA/D変換器、3208はカ
メラ3206によってスリット光を撮像したかあるいは
スリット光を投射していない被測定物3204全体の輝
度情報を撮像したかにより入力するメモリを切り換える
メモリ切替手段、3209はスリット散乱光の画像信号
を記憶する画像メモリ、3210はスリット光を投射し
ていない被測定物全体の輝度画像を記憶する画像メモ
リ、3211はメモリ切替手段3208、画像メモリ3
209、3210を制御するCPU、3212は画像メ
モリ3209からの画像信号によりスリット散乱光の中
心位置を計算するスリット散乱光中心位置検出手段、3
213はスリット散乱光の中心位置より3次元座標値を
計算する座標演算手段、3214は画像メモリ3210
に記憶されている被測定物の輝度画像より自動的に領域
を分割するための曲線及びパラメータ設定手段のための
曲線を抽出する曲線指示手段D、3215は曲線指示手
段D3214によって抽出された領域分割のための曲線
を用いて被測定物の全体形状を複数の領域に分割する領
域分割手段、3216はパラメトリック曲面のパラメー
タをu,vとすると曲線指示手段D3214によって抽
出された連続する前記曲線上の計測点のパラメータ値の
u或はvの値を揃えるように各計測点にパラメータを付
与するパラメータ設定手段、3217は節点と制御点の
追加する方向及び位置を前回の近似誤差の分散を用いて
自動的に決定する節点自動決定手段、3218は領域分
割手段3215により領域分割された各領域毎に前記節
点を用いて3次元座標値データをパラメトリック曲面に
近似するパラメトリック曲面近似手段、3220はパラ
メトリック曲面近似手段3218により圧縮されたデー
タを入力先システムのデータフォーマットに変換するデ
ータフォーマット変換手段、3219は全体系を制御す
るスキャナ制御手段、3221は本装置で得られる3次
元形状データ、3222は3次元CADシステムであ
る。
FIG. 32 shows 3 in the eighth embodiment of the present invention.
It is a block diagram of a three-dimensional shape input device. In FIG. 32, 3
Reference numeral 201 denotes a laser light source for generating slit light for irradiating the DUT 3204, 3202 a mirror for changing the optical path of the slit light, 3203 for slit light irradiating the DUT 3204, 3205 for the X-axis direction of the DUT 3204. An X-axis moving mechanism for moving the slit light 3203 at a constant pitch, a camera for reading the scattered light of the slit light 3203, and an image of the entire measured object 3204 in a state where the slit light is not projected, 3207 are digital output signals of the camera 3206. The A / D converter 3208 for converting into a converted image signal switches the input memory depending on whether the camera 3206 has imaged the slit light or the entire brightness information of the DUT 3204 not projecting the slit light. Memory switching means 3209 is an image memory for storing the image signal of the slit scattered light. Li, 3210 an image memory for storing the luminance image of the entire object to be measured not by projecting slit light, 3211 memory switching means 3208, an image memory 3
209 and 3210 control CPU, 3212 slit slit light center position detection means for calculating the center position of slit scattered light from the image signal from the image memory 3209, 3
213 is a coordinate calculation means for calculating a three-dimensional coordinate value from the center position of the slit scattered light, and 3214 is an image memory 3210.
The curve indicating means D and 3215 for extracting the curve for automatically dividing the area and the curve for the parameter setting means from the brightness image of the measured object stored in the area dividing area extracted by the curve indicating means D3214. Area dividing means for dividing the entire shape of the object to be measured into a plurality of areas using a curve for, and 3216 on the continuous curves extracted by the curve indicating means D3214, where u and v are parameters of the parametric curved surface. Parameter setting means for assigning a parameter to each measurement point so that the u or v values of the measurement points are made uniform, and 3217 is the direction and position at which the node and the control point are added, using the variance of the previous approximation error. A node automatic determination means for automatically determining, 3218 is three-dimensional using the nodes for each area divided by the area dividing means 3215 Parametric curved surface approximating means for approximating the standard value data to the parametric curved surface, 3220 is data format converting means for converting the data compressed by the parametric curved surface approximating means 3218 into the data format of the input destination system, and 3219 is the scanner control for controlling the entire system. Means, 3221 is three-dimensional shape data obtained by this apparatus, and 3222 is a three-dimensional CAD system.

【0097】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、その動作を説明する。まず、レーザ光源3
201からのスリット光3203はミラー3202によ
り光路を変更し被測定物3204に照射される。被測定
物3204はスリット光3203を受けながらX軸移動
機構3205によりX軸方向に一定ピッチで移動する。
カメラ3206は移動中の被測定物3204からのスリ
ット散乱光を移動に同期して撮像する。この場合、撮像
されたカメラ3206上のスリット散乱光の像は被測定
物3204の表面の形状に応じたスリット散乱光の凹凸
を示している。A/D変換器3207はカメラ3206
の信号をデジタル信号に変換し、この信号はメモリ切替
手段3208により画像メモリ3209に画像信号とし
て一時的に記憶される。スリット散乱光中心位置検出手
段3212は画像信号からカメラの水平走査ライン毎に
スリット散乱光の輝度の中心位置を求め、測定点の像と
みなす。座標演算手段3213において測定点の像とカ
メラのレンズ中心を結ぶ直線とカメラの光軸のなす角、
および基線長(スリット光源からカメラのレンズ中心ま
での距離)と、レーザスリット光の投射角度を用いて三
角測量法の原理により測定点の3次元座標値を計算す
る。このようにして1つのスリット光に対して被測定物
の3次元形状データを取得する。そして移動ピッチ毎の
3次元形状データを取得することで、最終的に被測定物
3204の全体の3次元形状データを取得する。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described. First, the laser light source 3
The slit light 3203 from 201 has its optical path changed by the mirror 3202 and is irradiated on the DUT 3204. The DUT 3204 moves in the X-axis direction at a constant pitch by the X-axis moving mechanism 3205 while receiving the slit light 3203.
The camera 3206 captures the slit scattered light from the moving object 3204 in synchronization with the movement. In this case, the captured image of the slit scattered light on the camera 3206 shows the unevenness of the slit scattered light according to the shape of the surface of the DUT 3204. The A / D converter 3207 is a camera 3206.
Signal is converted into a digital signal, and this signal is temporarily stored in the image memory 3209 as an image signal by the memory switching means 3208. The slit scattered light center position detecting means 3212 finds the center position of the luminance of the slit scattered light for each horizontal scanning line of the camera from the image signal and regards it as the image of the measurement point. In the coordinate calculation means 3213, the angle formed by the straight line connecting the image of the measuring point and the lens center of the camera and the optical axis of the camera,
Then, the three-dimensional coordinate value of the measurement point is calculated by the principle of the triangulation method using the baseline length (distance from the slit light source to the camera lens center) and the projection angle of the laser slit light. In this way, the three-dimensional shape data of the measured object is acquired for one slit light. Then, by acquiring the three-dimensional shape data for each moving pitch, the three-dimensional shape data of the entire measured object 3204 is finally acquired.

【0098】次に被測定物3204にスリット光を投射
することを止め、カメラ3206は再び被測定物320
4を撮像する。この場合、カメラ3206上には被測定
物3204全体の輝度情報が撮像される。A/D変換器
3207はカメラ3206の信号をデジタル信号に変換
し、この信号はメモリ切替手段3208により画像メモ
リ3210に画像信号として記憶される。曲線指示手段
D3213は画像信号から被測定物3204の形状を分
割するための曲線及び各領域を曲面近似する際のパラメ
ータ設定に用いる曲線を自動的に抽出する。以下、実施
例5と同様にして、領域分割手段3215は曲線指示手
段D3214によって抽出された領域分割のための曲線
により3次元座標値データを複数の領域に分割し、パラ
メータ設定手段3216、節点自動決定手段3217、
パラメトリック曲面近似手段3218は領域分割手段3
215によって抽出された各領域を個別に実施例2と同
様にしてパラメトリック曲面に近似することにより形状
情報を圧縮し、データフォーマット変換手段3220は
パラメトリック曲面近似手段3218により近似された
被測定物3204全体の形状を表す複数のパラメトリッ
ク曲面のパラメータ値を入力先のCADシステム用のデ
ータフォーマットに変換し、フォーマット変換された3
次元形状データ3221は3次元CADシステム322
2に入力される。
Next, the projection of the slit light on the object to be measured 3204 is stopped, and the camera 3206 again sets the object to be measured 320.
4 is imaged. In this case, the luminance information of the entire measured object 3204 is imaged on the camera 3206. The A / D converter 3207 converts the signal from the camera 3206 into a digital signal, and this signal is stored in the image memory 3210 as an image signal by the memory switching means 3208. The curve designating means D3213 automatically extracts from the image signal a curve for dividing the shape of the DUT 3204 and a curve used for parameter setting when the respective surfaces are approximated to a curved surface. Thereafter, similarly to the fifth embodiment, the area dividing means 3215 divides the three-dimensional coordinate value data into a plurality of areas by the curve for area division extracted by the curve designating means D3214, and the parameter setting means 3216 and node automatic. Deciding means 3217,
The parametric curved surface approximating means 3218 is the area dividing means 3
The shape information is compressed by individually approximating each region extracted by 215 to a parametric curved surface in the same manner as in the second embodiment, and the data format conversion means 3220 is the whole measured object 3204 approximated by the parametric curved surface approximating means 3218. The parameter values of a plurality of parametric curved surfaces representing the shape of are converted into the data format for the CAD system of the input destination, and the format is converted.
The three-dimensional shape data 3221 is the three-dimensional CAD system 322.
Entered in 2.

【0099】以下、曲線指示手段D3214のさらに詳
細な動作を説明する。図33は、曲線指示手段3214
において輝度情報を用いて被測定物を自動的に領域分割
する手法のフローを示している。
The detailed operation of the curve designating means D3214 will be described below. FIG. 33 shows a curve designating means 3214.
2 shows a flow of a method for automatically segmenting an object to be measured using luminance information.

【0100】まず、手順3301で被測定物の輝度情報
を入力する。手順3302で前記輝度画像に対しKirsch
型オペレーターを施す。図27にKirsch型オペレーター
を示す。手順3303で予め設定されているしきい値に
よりKirsch型オペレーターによる1次差分値を2値化
し、エッジを抽出する。手順3304では手順3303
で得られたエッジ画像に4連結膨張を施す。手順330
5でエッジを細線化する。手順3306でエッジを追跡
することによりエッジによって分割された閉領域を抽出
する。手順3307で閉領域の統合を行う。統合は隣合
う2つの閉領域においてその共通境界の画素数Iと、共
通境界において濃度差があるしきい値よりも小さい画素
数Wとから(数7)によりRを算出し、予め設定されて
いるしきい値R0よりもRが大きければ2つの領域を統
合する。
First, in step 3301, the brightness information of the object to be measured is input. Kirsch is performed on the luminance image in step 3302.
Apply the type operator. FIG. 27 shows a Kirsch type operator. In step 3303, the first-order difference value by the Kirsch type operator is binarized by the preset threshold value, and the edge is extracted. In Step 3304, Step 3303
4 edge expansion is applied to the edge image obtained in (4). Step 330
At 5, the edge is thinned. The closed region divided by the edge is extracted by tracing the edge in step 3306. In step 3307, the closed areas are integrated. In the integration, R is calculated by (Equation 7) from the pixel number I of the common boundary between two adjacent closed areas and the pixel number W of which the density difference is smaller than the threshold value at the common boundary, and is set in advance. If R is larger than the existing threshold R 0 , the two areas are integrated.

【0101】[0101]

【数7】 [Equation 7]

【0102】以上の動作により輝度データから被測定物
の領域分割を自動的に行うことができる。求める領域を
分割する曲線は分割された領域の境界を指す。以上の手
順において手順3301で入力する輝度画像を分割され
た各領域内の輝度画像とし、手順3303における2値
化のしきい値を緩めることにより、パラメータ設定のた
めの曲線を自動的に抽出することができる。
With the above operation, the area of the object to be measured can be automatically divided from the luminance data. The curve that divides the obtained region indicates the boundary of the divided region. In the above procedure, the brightness image input in step 3301 is used as the brightness image in each divided area, and the threshold for binarization in step 3303 is relaxed to automatically extract a curve for parameter setting. be able to.

【0103】なお、曲線指示手段D3214において、
パラメータ設定のための曲線を指示する方法は、スリッ
ト光に対する反射率が被測定物の表面色と異なる色を用
いて前記曲線を被測定物上に指定し前記画像信号の中で
輝度値が異なる部分を前記曲線として抽出する曲線指示
手段A2411か、スリット光に対する反射率が被測定
物の表面色と異なる色を用いておおまかで太めに前記曲
線を被測定物上に指定し前記画像信号の中で輝度値が異
なる部分及びその周辺部分から3次元座標値データを用
いて求めたエッジらしさを基に前記曲線を抽出する曲線
指示手段B2511か、または求める前記曲線は被測定
物のエッジ部であるとみなし、人手を介在すること無く
自動的に前記3次元座標値データを用いてエッジを求め
る曲線指示手段C2911か、または被測定物の表面色
と異なる色を用いて前記曲線を被測定物上に指定しカメ
ラがスリット散乱光を読み取りまたスリット光を投射し
ていない状態の被測定物の全体を撮像するカラーカメラ
で、前記カメラがスリット光を撮像するかあるいはスリ
ット光を投射していない前記被測定物の全体の輝度情報
を撮像するかによって出力切り換えるメモリ切替手段
と、前記メモリ切替手段の切り替えによりスリット散乱
光の画像信号を記憶する第1の画像メモリと、前記メモ
リ切替手段の切り替えによりスリット光を投射していな
い前記被測定物の全体の輝度画像を記憶する第2の画像
メモリとを別に設け、輝度画像から色の違いを用いて前
記曲線を抽出するか、または測定された3次元座標値デ
ータをコンピュータに表示し、表示された前記3次元座
標値データに対しマウスを用いて人間が曲線を指示して
も良い。
In the curve designating means D3214,
The method of designating a curve for parameter setting is such that the reflectance for slit light is different from the surface color of the DUT, the curve is specified on the DUT, and the brightness value is different in the image signal. A curve indicating means A2411 for extracting a portion as the curve or a color having a reflectance for slit light different from the surface color of the object to be measured is used to roughly and thickly specify the curve on the object to be measured. In the curve indicating means B2511 for extracting the curve based on the edge-likeness obtained by using the three-dimensional coordinate value data from the portion having different luminance values and the peripheral portion thereof, or the obtained curve is the edge portion of the object to be measured. Therefore, the curve indicating means C2911 for automatically obtaining an edge by using the three-dimensional coordinate value data without any human intervention, or a color different from the surface color of the object to be measured is used. A color camera that specifies the curved line on the DUT and images the entire DUT in a state in which the camera reads the slit scattered light and does not project the slit light. A memory switching unit for switching the output depending on whether or not the brightness information of the entire object to be measured, which is not projecting light, is switched; a first image memory for storing the image signal of the slit scattered light by switching the memory switching unit; A second image memory for storing a brightness image of the entire object to be measured which is not projecting slit light by switching the memory switching means is separately provided, and the curve is extracted from the brightness image by using a color difference. Alternatively, the measured three-dimensional coordinate value data is displayed on a computer, and a human is used for the displayed three-dimensional coordinate value data by using a mouse. It may instruct the curve.

【0104】以上のように本実施例によれば、被測定物
3204に照射するスリット光を発生させるレーザ光源
としてのレーザ光源3201及びミラー3202と、被
測定物3204をX軸方向に一定ピッチで移動させるX
軸移動機構3205と、スリット光の散乱光を読み取り
またスリット光を投射していない状態の被測定物320
4全体を撮像するカメラ3206と、カメラ3206の
出力信号をデジタル化した画像信号に変換するA/D変
換器3207と、カメラ3206によってスリット光を
撮像したかあるいはスリット光を投射していない被測定
物3204全体の輝度情報を撮像したかにより出力を切
り換えるメモリ切替手段3208と、スリット散乱光の
画像信号を記憶する第一の画像メモリ3209と、スリ
ット光を投射していない被測定物全体の輝度画像を記憶
する第二の画像メモリ3210と、メモリ切替手段32
08及び画像メモリ3209と3210を制御するCP
U3211と、第一の画像メモリ3209からの画像信
号によりスリット散乱光の中心位置を計算するスリット
散乱光中心位置検出手段3212と、スリット散乱光の
中心位置より3次元座標値を計算する座標演算手段32
13と、第二の画像メモリ3210に記憶されている被
測定物3204の輝度画像より領域分割を行うための曲
線及びパラメータ設定のための曲線を抽出する曲線指示
手段D3214と、曲線指示手段D3214によって指
示された領域分割のための曲線に従って3次元座標値デ
ータを領域分割する領域分割手段3215と、分割され
た領域のそれぞれに於てパラメトリック曲面のパラメー
タをu,vとすると曲線指示手段D3214によって指
示されたパラメータ設定のための曲線上にある計測点の
パラメータu或はvの値を揃えるように各計測点にパラ
メータを付与するパラメータ設定手段3216と、分割
された領域のそれぞれに於て節点と制御点の追加する方
向及び位置を前回の近似誤差の分散を用いて自動的に決
定する節点自動決定手段3217と、分割された領域の
それぞれに於て前記節点を用いて各領域の3次元座標値
データを逐次パラメトリック曲面に近似するパラメトリ
ック曲面近似手段3218と、分割された領域のそれぞ
れがパラメトリック曲面近似手段3218により圧縮さ
れたデータを入力先システムのデータフォーマットに変
換するデータフォーマット変換手段3220と、全体系
を制御するスキャナ制御手段3219を設けることによ
り、計測された形状を保存したまま効率良くデータ量が
削減され、かつ入力先システム内での意図した形状の変
更、修正が簡易にできるデータ形式で3次元CADやコ
ンピュータグラフィックスシステム3222へ入力する
ことができる。
As described above, according to this embodiment, the laser light source 3201 and the mirror 3202 as a laser light source for generating the slit light for irradiating the DUT 3204 and the DUT 3204 at a constant pitch in the X-axis direction. X to move
The axis moving mechanism 3205 and the DUT 320 in a state where the scattered light of the slit light is read and the slit light is not projected.
4. A camera 3206 that captures the entire image, an A / D converter 3207 that converts the output signal of the camera 3206 into a digitized image signal, and a measured object that does not project slit light or projects slit light with the camera 3206. A memory switching unit 3208 that switches the output depending on whether the brightness information of the entire object 3204 is imaged, a first image memory 3209 that stores the image signal of the slit scattered light, and the brightness of the entire measured object that does not project the slit light. A second image memory 3210 for storing images and a memory switching means 32
08 and CP for controlling the image memories 3209 and 3210
U3211, slit scattered light center position detecting means 3212 for calculating the central position of the slit scattered light from the image signal from the first image memory 3209, and coordinate calculating means for calculating a three-dimensional coordinate value from the central position of the slit scattered light. 32
13, a curve designating means D3214 for extracting a curve for performing area division and a curve for parameter setting from the luminance image of the DUT 3204 stored in the second image memory 3210, and a curve designating means D3214. Area dividing means 3215 for dividing the three-dimensional coordinate value data according to the indicated curve for area division, and curve indicating means D3214 when the parameters of the parametric curved surface in each of the divided areas are u and v The parameter setting means 3216 for assigning parameters to the respective measurement points so that the values of the parameters u or v of the measurement points on the curved line for the parameter setting are aligned, and the nodes in each of the divided areas. Automatic determination of the direction and position of the control point to be added automatically using the variance of the previous approximation error Means 3217, a parametric surface approximation means 3218 for sequentially approximating the three-dimensional coordinate value data of each area into a parametric surface using the nodes in each of the divided areas, and a parametric surface approximation for each of the divided areas. By providing the data format conversion means 3220 for converting the data compressed by the means 3218 into the data format of the input destination system and the scanner control means 3219 for controlling the entire system, the amount of data can be efficiently stored while keeping the measured shape. Can be input to the three-dimensional CAD or computer graphics system 3222 in a data format in which the number of characters is reduced and the intended shape can be easily changed or modified in the input destination system.

【0105】(実施例9)以下、本発明の第9の実施例
について、図面を参照しながら説明する。
(Ninth Embodiment) A ninth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0106】図34は本発明の第9の実施例における3
次元形状入力装置の構成図である。図34において、3
401は被測定物3404に照射するスリット光を発生
させるレーザ光源、3402はスリット光の光路を変更
させるミラー、3403は被測定物3404に照射する
スリット光、3405は被測定物3404をX軸方向に
一定ピッチで移動させるX軸移動機構、3407はカラ
ーカメラ3406の出力信号をデジタル化した画像信号
に変換するA/D変換器、3408はカラーカメラ34
06によってスリット光を撮像したかあるいはスリット
光を投射していない被測定物3404全体の輝度情報を
撮像したかにより入力するメモリを切り換えるメモリ切
替手段、3409はスリット散乱光の画像信号を記憶す
る画像メモリ、3410はスリット光を投射していない
被測定物全体の輝度画像を記憶する画像メモリ、341
1はメモリ切替手段3408、画像メモリ3409、3
410を制御するCPU、3412は画像メモリ340
9からの画像信号によりスリット散乱光の中心位置を計
算するスリット散乱光中心位置検出手段、3413はス
リット散乱光の中心位置より3次元座標値を計算する座
標演算手段、3415は曲線指示手段E3414によっ
て抽出された領域分割のための曲線を用いて被測定物の
全体形状を複数の領域に分割する領域分割手段、341
6はパラメトリック曲面のパラメータをu,vとすると
曲線指示手段E3414によって抽出された連続する前
記曲線上の計測点のパラメータ値のu或はvの値を揃え
るように各計測点にパラメータを付与するパラメータ設
定手段、3417は節点と制御点の追加する方向及び位
置を前回の近似誤差の分散を用いて自動的に決定する節
点自動決定手段、3418は領域分割手段3415によ
り領域分割された各領域毎に前記節点を用いて3次元座
標値データをパラメトリック曲面に近似するパラメトリ
ック曲面近似手段、3420はパラメトリック曲面近似
手段3418により圧縮されたデータを入力先システム
のデータフォーマットに変換するデータフォーマット変
換手段、3419は全体系を制御するスキャナ制御手
段、3421は本装置で得られる3次元形状データ、3
422は3次元CADシステムで、以上は図32の構成
と同様なものである。
FIG. 34 shows a third embodiment of the present invention.
It is a block diagram of a three-dimensional shape input device. In FIG. 34, 3
Reference numeral 401 denotes a laser light source for generating slit light for irradiating the DUT 3404, 3402 for a mirror for changing the optical path of the slit light, 3403 for slit light for irradiating the DUT 3404, and 3405 for the X-axis direction of the DUT 3404. X-axis moving mechanism for moving the color camera 3406 at a constant pitch, 3407 is an A / D converter for converting the output signal of the color camera 3406 into a digitized image signal, and 3408 is the color camera 34.
A memory switching unit 3409 for switching the input memory depending on whether the slit light is imaged by 06 or the luminance information of the entire DUT 3404 not projecting the slit light is imaged for storing the image signal of the slit scattered light. A memory, 3410, is an image memory for storing a luminance image of the entire DUT that does not project slit light, 341.
1 is a memory switching unit 3408, image memories 3409, 3
CPU for controlling 410, 3412 for image memory 340
The slit scattered light center position detecting means for calculating the central position of the slit scattered light from the image signal from the reference numeral 9, reference numeral 3413 for coordinate calculating means for calculating a three-dimensional coordinate value from the central position of the slit scattered light, reference numeral 3415 for the curve indicating means E3414. A region dividing unit 341 that divides the entire shape of the measured object into a plurality of regions using the extracted curve for dividing the region.
A parameter 6 is given to each measurement point so that the parameter values u or v of the measurement points on the continuous curve extracted by the curve designating means E3414 are made uniform if the parameters of the parametric curved surface are u and v. Parameter setting means, 3417 is automatic node determining means for automatically determining the direction and position of addition of nodes and control points using the variance of the previous approximation error, and 3418 is each area divided by the area dividing means 3415. , Parametric curved surface approximating means for approximating the three-dimensional coordinate value data to a parametric curved surface using the nodes, 3420 is data format converting means for converting the data compressed by the parametric curved surface approximating means 3418 into the data format of the input destination system, 3419 Is a scanner control means for controlling the entire system, and 3421 is a main unit. 3-dimensional shape data obtained by, 3
Reference numeral 422 is a three-dimensional CAD system, and the above is the same as the configuration of FIG.

【0107】図32の構成と異なるのは、図32の被測
定物3204に対し、被測定物3404の表面色と異な
る色を用いて被測定物の全体形状を分割するための曲線
及び各領域を曲面近似する際のパラメータ設定時に使用
する曲線を人間が記入した被測定物3404に変更した
点と、図32のカメラ3206に対し、スリット光34
03の散乱光を読み取りまたスリット光を投射していな
い状態の被測定物3404全体を撮像するカラーカメラ
3406に変更した点と、図32の曲線指示手段D32
14に対し、画像メモリ3410に記憶されている被測
定物のカラー画像より色の違いを用いて自動的に領域を
分割するための曲線及びパラメータ設定手段のための曲
線を抽出する曲線指示手段E3414に変更した点であ
る。
32 is different from the configuration of FIG. 32 in that the curve and each region for dividing the entire shape of the DUT 3204 of FIG. 32 by using a color different from the surface color of the DUT 3404 are used. Of the slit light 34 for the camera 3206 in FIG. 32 and the point where the curve used when setting parameters when approximating the
32 is changed to a color camera 3406 that captures the entire measured object 3404 in a state in which scattered light of 03 is not projected and slit light is not projected, and the curve indicating means D32 in FIG.
14, a curve designating means E3414 for extracting a curve for automatically dividing an area using a color difference from the color image of the DUT stored in the image memory 3410 and a curve for the parameter setting means. It is a point changed to.

【0108】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、その動作を説明する。まず、レーザ光源3
401からのスリット光3403はミラー3402によ
り光路を変更し被測定物3404に照射する。被測定物
3404はスリット光3403を受けながらX軸移動機
構3405によりX軸方向に一定ピッチで移動する。カ
ラーカメラ3406は移動中の被測定物3404からの
スリット散乱光を移動に同期して撮像する。この場合、
撮像されたカラーカメラ3406上のスリット散乱光の
像は被測定物3404の表面の形状に応じたスリット散
乱光の凹凸を示している。A/D変換器3407はカラ
ーカメラ3406の信号をデジタル信号に変換し、この
信号はメモリ切替手段3408により画像メモリ340
9に画像信号として一時的に記憶される。スリット散乱
光中心位置検出手段3412は画像信号からカラーカメ
ラの水平走査ライン毎にスリット散乱光の輝度の中心位
置を求め、測定点の像とみなす。座標演算手段3413
において測定点の像とカラーカメラのレンズ中心を結ぶ
直線とカラーカメラの光軸のなす角、および基線長(ス
リット光源からカメラのレンズ中心までの距離)と、レ
ーザスリット光の投射角度を用いて三角測量法の原理に
より測定点の3次元座標値を計算する。このようにして
1つのスリット光に対して被測定物の3次元形状データ
を取得する。そして移動ピッチ毎の3次元形状データを
取得することで、最終的に被測定物3404の全体の3
次元形状データを取得する。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described. First, the laser light source 3
The slit light 3403 from 401 changes the optical path by the mirror 3402 and irradiates the DUT 3404. The device under test 3404 moves in the X-axis direction at a constant pitch by the X-axis moving mechanism 3405 while receiving the slit light 3403. The color camera 3406 images the slit scattered light from the moving object under measurement 3404 in synchronization with the movement. in this case,
The image of the slit scattered light on the color camera 3406 that has been captured shows the unevenness of the slit scattered light according to the shape of the surface of the DUT 3404. The A / D converter 3407 converts the signal from the color camera 3406 into a digital signal, and the signal is converted by the memory switching means 3408 into the image memory 340.
9 is temporarily stored as an image signal. The slit scattered light center position detecting means 3412 finds the center position of the brightness of the slit scattered light for each horizontal scanning line of the color camera from the image signal and regards it as an image of the measurement point. Coordinate calculation means 3413
At the angle between the straight line connecting the image of the measurement point and the lens center of the color camera and the optical axis of the color camera, and the baseline length (distance from the slit light source to the camera lens center) and the projection angle of the laser slit light. The three-dimensional coordinate value of the measurement point is calculated by the principle of triangulation method. In this way, the three-dimensional shape data of the measured object is acquired for one slit light. Then, by acquiring the three-dimensional shape data for each movement pitch, finally, the total 3
Obtains dimensional shape data.

【0109】次に被測定物3404にスリット光を投射
することを止め、カラーカメラ3406は再び被測定物
3404を撮像する。この場合、カラーカメラ3406
上には被測定物3404全体の輝度情報が撮像される。
A/D変換器3407はカラーカメラ3406の信号を
デジタル信号に変換し、この信号はメモリ切替手段34
08により画像メモリ3410に画像信号として記憶さ
れる。曲線指示手段E3414は画像信号から被測定物
3404の形状を分割するための曲線及び各領域を曲面
近似する際のパラメータ設定に用いる曲線を色の違いを
用いて自動的に抽出する。以下、実施例5と同様にし
て、領域分割手段3415は曲線指示手段E3414に
よって抽出された領域分割のための曲線により3次元座
標値データを複数の領域に分割し、パラメータ設定手段
3416、節点自動決定手段3417、パラメトリック
曲面近似手段3418は領域分割手段3415によって
抽出された各領域を個別に実施例2と同様にしてパラメ
トリック曲面に近似することにより形状情報を圧縮し、
データフォーマット変換手段3420はパラメトリック
曲面近似手段3418により近似された被測定物340
4全体の形状を表す複数のパラメトリック曲面のパラメ
ータ値を入力先のCADシステム用のデータフォーマッ
トに変換し、フォーマット変換された3次元形状データ
3421は3次元CADシステム3422に入力され
る。
Next, the projection of the slit light on the object to be measured 3404 is stopped, and the color camera 3406 takes an image of the object to be measured 3404 again. In this case, the color camera 3406
Luminance information of the entire measured object 3404 is imaged on the upper side.
The A / D converter 3407 converts the signal from the color camera 3406 into a digital signal, and this signal is stored in the memory switching means 34.
08, the image signal is stored in the image memory 3410 as an image signal. The curve designating means E3414 automatically extracts a curve for dividing the shape of the DUT 3404 from the image signal and a curve used for parameter setting when the respective areas are approximated to a curved surface by using the color difference. Thereafter, similarly to the fifth embodiment, the area dividing means 3415 divides the three-dimensional coordinate value data into a plurality of areas by the curve for area division extracted by the curve designating means E3414, and the parameter setting means 3416, the automatic node conversion. The determining means 3417 and the parametric curved surface approximating means 3418 compress the shape information by approximating each area extracted by the area dividing means 3415 individually to a parametric curved surface in the same manner as in the second embodiment.
The data format converting means 3420 is the object to be measured 340 approximated by the parametric curved surface approximating means 3418.
The parameter values of a plurality of parametric curved surfaces representing the shape of the entire 4 are converted into the data format for the CAD system of the input destination, and the format-converted 3D shape data 3421 is input to the 3D CAD system 3422.

【0110】以下、曲線指示手段E3414のさらに詳
細な動作を説明する。図35は、曲線指示手段E341
4において輝度情報を用いて被測定物を自動的に領域分
割する手法のフローを示している。
The more detailed operation of the curve designating means E3414 will be described below. FIG. 35 shows a curve designating means E341.
4 shows a flow of a method of automatically dividing the object to be measured into areas using the luminance information.

【0111】まず、手順3501で被測定物のカラー情
報を入力する。手順3502で前記カラー画像の各画素
の(R、G、B)値を均等色空間である(H、V、C)
に変換する。手順3503で、各画素の(H、V、C)
の値を特徴空間であるHVCマンセル色空間に投票す
る。手順3504で色空間のクラスタリングを行う。被
測定物3404の表面色と領域分割のための曲線の色と
パラメータ設定のための曲線の色はそれぞれ異なるため
3つのクラスタを考える。まず、3つの任意の代表ベク
トルを取り、それらを各クラスタC1、C2、C3の標
準パターンとみなす。次に空間内のあるベクトルpi
クラスタの標準パターンC1,C2,C3との距離を求
め、距離の値が最も小さいクラスタにベクトルpiを属
させる。以上の操作をすべてのベクトルpi(i=1,
・・・、n)について施す。次に、各クラスタにおいて
平均ベクトルを新しい標準パターンとし、再び空間内の
あるベクトルpiとクラスタの標準パターンC1,C
2,C3との距離を求め、距離の値が最も小さいクラス
タにベクトルpiを属させる操作をすべてのベクトルpi
(i=1,・・・、n)について繰り返す。各クラスタ
の標準パターンが前回の標準パターンと等しくなったと
きのC1,C2,C3をクラスタリングの結果として得
る。手順3505で3つのクラスタにそれぞれラベルc
1,c2,c3を与え、ラベルマップを作成する。手順3
506で3つのクラスタのうちクラスタに属するベクト
ルの数が最も多いクラスタをc1とすると、c1が被測定
物3404の表面色であると判定する。手順3507で
ラベルマップにおいてラベルc2,c3を持つ画素を追跡
し、c2,c3のうち閉じた方を領域分割のための曲線で
あると判定する。例えば領域分割のための曲線はラベル
2の画素の集合,パラメータ設定のための曲線はラベ
ルc3を持つ画素の集合として各曲線を抽出することが
できる。なお、どのクラスタがどちらの曲線を表すか
は、予め曲線の色を知っておくことでマンセル色空間内
のクラスタの位置により容易に判別することができる。
また、色による領域分割の為の特徴空間としてマンセル
色空間を用いたが他の色空間でも良く本発明を限定する
ものではない。
First, in step 3501, the color information of the object to be measured is input. In step 3502, the (R, G, B) values of each pixel of the color image are in the uniform color space (H, V, C).
Convert to. In step 3503, (H, V, C) of each pixel
The value of is voted in the HVC Munsell color space, which is the feature space. In step 3504, color space clustering is performed. Since the surface color of the DUT 3404, the color of the curve for dividing the region, and the color of the curve for setting the parameters are different from each other, three clusters are considered. First, three arbitrary representative vectors are taken, and they are regarded as the standard pattern of each cluster C1, C2, C3. Next, the distance between a certain vector p i in the space and the standard patterns C1, C2, C3 of the clusters is obtained, and the vector p i belongs to the cluster having the smallest distance value. The above operation is performed for all vectors p i (i = 1,
..., n). Next, in each cluster, the average vector is set as a new standard pattern, and a certain vector p i in the space and standard patterns C1 and C
2, the distance from C3 is calculated, and the operation of making the vector p i belong to the cluster having the smallest distance value is performed on all the vectors p i.
Repeat for (i = 1, ..., N). C1, C2, C3 when the standard pattern of each cluster becomes equal to the previous standard pattern are obtained as the result of clustering. In step 3505, the three clusters are labeled c
Given 1 , c 2 and c 3 , create a label map. Step 3
If the cluster having the largest number of vectors belonging to the cluster out of the three clusters is c 1 in 506, it is determined that c 1 is the surface color of the DUT 3404. In step 3507, pixels having labels c 2 and c 3 in the label map are tracked, and the closed one of c 2 and c 3 is determined to be a curve for area division. For example, each curve can be extracted as a set of pixels having a label c 2 for a curve for area division and as a set of pixels having a label c 3 for a parameter setting. Note that which cluster represents which curve can be easily determined by the position of the cluster in the Munsell color space by knowing the color of the curve in advance.
Although the Munsell color space is used as the feature space for color-based region division, other color spaces may be used and the present invention is not limited thereto.

【0112】なお、曲線指示手段E3414において、
パラメータ設定のための曲線を指示する方法は、スリッ
ト光に対する反射率が被測定物の表面色と異なる色を用
いて前記曲線を被測定物上に指定し前記画像信号の中で
輝度値が異なる部分を前記曲線として抽出する曲線指示
手段A2411か、スリット光に対する反射率が被測定
物の表面色と異なる色を用いておおまかで太めに前記曲
線を被測定物上に指定し前記画像信号の中で輝度値が異
なる部分及びその周辺部分から3次元座標値データを用
いて求めたエッジらしさを基に前記曲線を抽出する曲線
指示手段B2511か、または求める前記曲線は被測定
物のエッジ部であるとみなし、人手を介在すること無く
自動的に前記3次元座標値データを用いてエッジを求め
る曲線指示手段C2911か、またはカメラがスリット
散乱光を読み取りまたスリット光を投射していない状態
の被測定物の全体を撮像するカメラで、前記カメラがス
リット光を撮像するかあるいはスリット光を投射してい
ない前記被測定物の全体の輝度情報を撮像するかによっ
て出力切り換えるメモリ切替手段と、前記メモリ切替手
段の切り替えによりスリット散乱光の画像信号を記憶す
る第1の画像メモリと、前記メモリ切替手段の切り替え
によりスリット光を投射していない前記被測定物の全体
の輝度画像を記憶する第2の画像メモリとを別に設け、
輝度画像から自動的に前記曲線を抽出する曲線指示手段
D3214か、または測定された3次元座標値データを
コンピュータに表示し、表示された前記3次元座標値デ
ータに対しマウスを用いて人間が曲線を指示しても良
い。
In the curve designating means E3414,
The method of designating a curve for parameter setting is such that the reflectance for slit light is different from the surface color of the DUT, the curve is specified on the DUT, and the brightness value is different in the image signal. A curve indicating means A2411 for extracting a portion as the curve or a color having a reflectance for slit light different from the surface color of the object to be measured is used to roughly and thickly specify the curve on the object to be measured. The curve indicating means B2511 for extracting the curve based on the edge-likeness obtained by using the three-dimensional coordinate value data from the portion having different luminance values and the peripheral portion thereof, or the obtained curve is the edge portion of the object to be measured. It is assumed that the curved line indicating means C2911 for automatically obtaining the edge using the three-dimensional coordinate value data without any human intervention or the camera reads the slit scattered light. A camera that images the entire object to be measured in the state where the slit light is not projected, the camera images the slit light, or images the brightness information of the entire object to be measured that does not project the slit light. The memory switching means for switching the output depending on whether or not, the first image memory for storing the image signal of the slit scattered light by switching the memory switching means, and the DUT that does not project the slit light by switching the memory switching means. A second image memory for storing the entire brightness image of
A curve designating means D3214 for automatically extracting the curve from the brightness image, or the measured three-dimensional coordinate value data is displayed on a computer, and a human is used to curve the displayed three-dimensional coordinate value data using a mouse. May be instructed.

【0113】以上のように本実施例によれば、被測定物
3404に照射するスリット光を発生させるレーザ光源
としてのレーザ光源3401及びミラー3402と、被
測定物3404をX軸方向に一定ピッチで移動させるX
軸移動機構3405と、スリット光の散乱光を読み取り
またスリット光を投射していない状態の被測定物340
4全体を撮像するカラーカメラ3406と、カラーカメ
ラ3406の出力信号をデジタル化した画像信号に変換
するA/D変換器3407と、カラーカメラ3406に
よってスリット光を撮像したかあるいはスリット光を投
射していない被測定物3404全体の輝度情報を撮像し
たかにより出力を切り換えるメモリ切替手段3408
と、スリット散乱光の画像信号を記憶する第一の画像メ
モリ3409と、スリット光を投射していない被測定物
全体の輝度画像を記憶する第二の画像メモリ3410
と、メモリ切替手段3408及び画像メモリ3409と
3410を制御するCPU3411と、第一の画像メモ
リ3409からの画像信号によりスリット散乱光の中心
位置を計算するスリット散乱光中心位置検出手段341
2と、スリット散乱光の中心位置より3次元座標値を計
算する座標演算手段3413と、第二の画像メモリ34
10に記憶されている被測定物3404のカラー画像よ
り領域分割を行うための曲線及びパラメータ設定のため
の曲線を抽出する曲線指示手段E3414と、曲線指示
手段E3414によって指示された領域分割のための曲
線に従って3次元座標値データを領域分割する領域分割
手段3415と、分割された領域のそれぞれに於てパラ
メトリック曲面のパラメータをu,vとすると曲線指示
手段E3414によって指示されたパラメータ設定のた
めの曲線上にある計測点のパラメータu或はvの値を揃
えるように各計測点にパラメータを付与するパラメータ
設定手段3416と、分割された領域のそれぞれに於て
節点と制御点の追加する方向及び位置を前回の近似誤差
の分散を用いて自動的に決定する節点自動決定手段34
17と、分割された領域のそれぞれに於て前記節点を用
いて各領域の3次元座標値データを逐次パラメトリック
曲面に近似するパラメトリック曲面近似手段3418
と、分割された領域のそれぞれがパラメトリック曲面近
似手段3418により圧縮されたデータを入力先システ
ムのデータフォーマットに変換するデータフォーマット
変換手段3420と、全体系を制御するスキャナ制御手
段3419を設けることにより、計測された形状を保存
したまま効率良くデータ量が削減され、かつ入力先シス
テム内での意図した形状の変更、修正が簡易にできるデ
ータ形式で3次元CADやコンピュータグラフィックス
システム3422へ入力することができる。
As described above, according to this embodiment, the laser light source 3401 and the mirror 3402 as the laser light source for generating the slit light for irradiating the DUT 3404 and the DUT 3404 at a constant pitch in the X-axis direction. X to move
The axis moving mechanism 3405 and the DUT 340 in a state where the scattered light of the slit light is read and the slit light is not projected.
4. A color camera 3406 that captures the entire image, an A / D converter 3407 that converts the output signal of the color camera 3406 into a digitized image signal, and the slit light is captured by the color camera 3406 or the slit light is projected. Memory switching means 3408 for switching the output depending on whether or not the brightness information of the entire non-measured object 3404 is captured.
A first image memory 3409 for storing the image signal of the slit scattered light, and a second image memory 3410 for storing the brightness image of the entire DUT which does not project the slit light.
A CPU 3411 for controlling the memory switching means 3408 and the image memories 3409 and 3410; and a slit scattered light center position detecting means 341 for calculating the central position of the slit scattered light based on the image signal from the first image memory 3409.
2, coordinate calculation means 3413 for calculating a three-dimensional coordinate value from the center position of the slit scattered light, and the second image memory 34.
A curve indicating means E3414 for extracting a curve for performing area division and a curve for parameter setting from the color image of the DUT 3404 stored in 10, and for area division indicated by the curve indicating means E3414. Area dividing means 3415 for dividing the three-dimensional coordinate value data into areas according to a curve, and a curve for parameter setting designated by the curve designating means E3414, where u and v are parameters of the parametric curved surface in each of the divided areas. Parameter setting means 3416 for giving a parameter to each measurement point so that the value of the parameter u or v of the measurement point on the top is made uniform, and the direction and position of adding the node and the control point in each of the divided areas. Is automatically determined using the variance of the previous approximation error.
17, and parametric curved surface approximating means 3418 for sequentially approximating the three-dimensional coordinate value data of each area to the parametric curved surface using the nodes in each of the divided areas.
By providing data format conversion means 3420 for converting the data compressed by the parametric curved surface approximation means 3418 into the data format of the input destination system, and scanner control means 3419 for controlling the entire system, Input data to the 3D CAD or computer graphics system 3422 in a data format that can efficiently reduce the amount of data while saving the measured shape, and can easily change or correct the intended shape in the input destination system. You can

【0114】(実施例10)以下、本発明の第10の実
施例について、図面を参照しながら説明する。図36は
本発明の第10の実施例における3次元形状入力装置の
構成図である。
(Embodiment 10) Hereinafter, a tenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 36 is a block diagram of a three-dimensional shape input device according to the tenth embodiment of the present invention.

【0115】図36において、3601は被測定物36
04に照射するスリット光を発生させるレーザ光源、3
602はスリット光の光路を変更させるミラー、360
3は被測定物3604に照射するスリット光、3605
は被測定物3604をX軸方向に一定ピッチで移動させ
るX軸移動機構、3606はスリット光3603の散乱
光を読み取るカメラ、3607はカメラ3606の出力
信号をデジタル化した画像信号に変換するA/D変換
器、3608は画像信号を記憶する画像メモリ、360
9は画像信号によりスリット散乱光の中心位置を計算す
るスリット散乱光中心位置検出手段、3610はスリッ
ト散乱光の中心位置より3次元座標値を計算する座標演
算手段、3616は全体系を制御するスキャナ制御手
段、3618は本装置で得られる3次元形状データ、3
619は3次元CADシステムで、以上は図24の構成
と同様なものである。
In FIG. 36, reference numeral 3601 denotes the object to be measured 36.
Laser light source for generating slit light for irradiation of 04, 3
Reference numeral 602 is a mirror for changing the optical path of the slit light, 360
3 is a slit light irradiating the DUT 3604, 3605
Is an X-axis moving mechanism that moves the DUT 3604 at a constant pitch in the X-axis direction, 3606 is a camera that reads the scattered light of the slit light 3603, and 3607 is A / that converts the output signal of the camera 3606 into a digitized image signal. D converter, 3608 is an image memory for storing image signals, 360
Reference numeral 9 is a slit scattered light center position detecting means for calculating the central position of the slit scattered light from the image signal, 3610 is a coordinate calculating means for calculating a three-dimensional coordinate value from the central position of the slit scattered light, and 3616 is a scanner for controlling the entire system. Control means, 3618 is three-dimensional shape data obtained by this device,
619 is a three-dimensional CAD system, and the above is the same as the configuration of FIG.

【0116】図24の構成と異なる点は、図24におけ
る曲線指示手段A2411に対し、測定された3次元座
標値データを3次元CADシステム3619に表示され
た前記3次元座標値データに対し被測定物3604の形
状を領域分割するための曲線と各領域を曲面近似する際
のパラメータ設定に用いる曲線をマウス3620を用い
て人間が指示する曲線指示手段F3611に変更した
点、曲線を指示する際に使用するマウス3620を追加
した点、図24の3次元CADシステム2419に対
し、3次元CADシステムを単に出力先として使用する
のではなく曲線を指示するために3次元座標値データが
得られた時点でデータを3次元CADシステム3619
に表示する3次元CADシステム3619に変更した点
と、図24における領域分割手段2412に対し、曲線
指示手段Fによって指示された領域分割のための曲線に
従って3次元座標値データを領域分割する領域分割手段
3612に変更した点と、図24におけるパラメータ設
定手段2413に対し、分割された領域のそれぞれに於
てパラメトリック曲面のパラメータをu,vとすると曲
線指示手段F3611によって指示されたパラメータ設
定のための曲線上にある計測点のパラメータu或はvの
値を揃えるように各計測点にパラメータを付与するパラ
メータ設定手段3613に変更した点と、図24におけ
る節点自動決定手段2414に対し、分割された領域の
それぞれに於て節点と制御点の追加する方向及び位置を
前回の近似誤差の分散を用いて自動的に決定する節点自
動決定手段3614に変更した点と、図24におけるパ
ラメトリック曲面近似手段2415に対し、分割された
領域のそれぞれに於て前記節点を用いて各領域の3次元
座標値データを逐次パラメトリック曲面に近似するパラ
メトリック曲面近似手段3615と、図24におけるデ
ータフォーマット変換手段2417に対し、分割された
領域のそれぞれがパラメトリック曲面近似手段3615
により圧縮されたデータを入力先システムのデータフォ
ーマットに変換するデータフォーマット変換手段361
7に変更した点である。
The difference from the configuration of FIG. 24 is that the measured three-dimensional coordinate value data for the curve designating means A 2411 in FIG. 24 is measured with respect to the three-dimensional coordinate value data displayed on the three-dimensional CAD system 3619. A point for changing a curve for dividing the shape of the object 3604 and a curve used for parameter setting when approximating each area into a curved surface to a curve indicating means F3611 specified by a human using the mouse 3620, The point at which the mouse 3620 to be used is added, at the time when the three-dimensional coordinate value data is obtained in order to indicate a curve instead of simply using the three-dimensional CAD system as an output destination for the three-dimensional CAD system 2419 in FIG. Data with 3D CAD system 3619
24. The area changed to the three-dimensional CAD system 3619 displayed in FIG. 24 and the area dividing means 2412 in FIG. 24 are divided into three areas according to the curve for area division designated by the curve designating means F. With respect to the point changed to the means 3612 and the parameter setting means 2413 in FIG. 24, if the parameters of the parametric curved surface are u and v in each of the divided areas, the parameter setting means F3611 for setting the parameters is set. The point is changed to the parameter setting means 3613 for assigning a parameter to each measurement point so that the values of the parameter u or v of the measurement point on the curve are made uniform, and the node automatic determination means 2414 in FIG. 24 is divided. In each of the areas, the direction and position of adding the node and control point are set to the previous approximation error. For the points changed to the automatic node determination means 3614 which is automatically determined by using the dispersion and the parametric curved surface approximating means 2415 in FIG. With respect to the parametric curved surface approximating means 3615 for sequentially approximating the coordinate value data to the parametric curved surface, and the data format converting means 2417 in FIG.
Data format conversion means 361 for converting the data compressed by the data into the data format of the input destination system
This is a point changed to 7.

【0117】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、その動作を説明する。まず、X軸移動機構
3605上に被測定物3604を設置する。レーザ光源
3601からのスリット光3603はミラー3602に
より光路を変更しX軸移動機構3605上の被測定物3
604に照射される。以下、被測定物3604の全体の
3次元形状データを取得するまでは実施例1と同様の動
作である。曲線指示手段F3611は計測された被測定
物の全体形状を表す3次元座標値データを用いて3角形
パッチを作成することにより点列に面を張り3次元CA
Dシステム3619上に表示する。そして3次元CAD
システム3619に表示された被測定物3604の測定
形状に対して、被測定物3604の形状を分割するため
の曲線の位置をマウス3620でクリックすることによ
り人間が指示する。同様にして次に各領域を曲面近似す
る際のパラメータ設定に用いる曲線をマウス3620の
別のボタンをクリックすることにより人間が指示する。
以下、実施例5と同様にして、領域分割手段3612は
曲線指示手段F3611によって抽出された領域分割の
ための曲線により3次元座標値データを複数の領域に分
割し、パラメータ設定手段3613、節点自動決定手段
3614、パラメトリック曲面近似手段3615は領域
分割手段3612によって抽出された各領域を個別に実
施例2と同様にしてパラメトリック曲面に近似すること
により形状情報を圧縮し、データフォーマット変換手段
3617はパラメトリック曲面近似手段3615により
近似された被測定物3604全体の形状を表す複数のパ
ラメトリック曲面のパラメータ値を入力先のCADシス
テム用のデータフォーマットに変換し、フォーマット変
換された3次元形状データ3618は3次元CADシス
テム3619に入力される。本実施例では3次元CAD
システム3619で曲線を指示する際にマウス3620
を使用したが異なる指示装置を使用しても良い。また、
曲線指示手段F3611は計測された被測定物の全体形
状を表す3次元座標値データを用いてz座標値に応じた
階調として3次元CADシステム3619に表示し、被
測定物3604の形状を分割するための曲線の位置をマ
ウス3620でクリックすることにより人間が指示し、
同様にして各領域を曲面近似する際のパラメータ設定に
用いる曲線をマウス3620の別のボタンをクリックす
ることにより人間が指示するものでも良い。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described. First, the DUT 3604 is installed on the X-axis moving mechanism 3605. The slit light 3603 from the laser light source 3601 has its optical path changed by the mirror 3602, and the object to be measured 3 on the X-axis moving mechanism 3605.
Irradiation 604. Hereinafter, the same operation as that of the first embodiment is performed until the entire three-dimensional shape data of the DUT 3604 is acquired. The curve designating means F3611 forms a triangular patch by using the three-dimensional coordinate value data representing the measured overall shape of the measured object to form a surface on the point sequence and the three-dimensional CA.
Display on D system 3619. And three-dimensional CAD
With respect to the measurement shape of the DUT 3604 displayed on the system 3619, a human is instructed by clicking the position of the curve for dividing the shape of the DUT 3604 with the mouse 3620. In the same manner, next, by clicking another button of the mouse 3620, a person specifies a curve to be used for parameter setting when each area is approximated to a curved surface.
Thereafter, similarly to the fifth embodiment, the area dividing means 3612 divides the three-dimensional coordinate value data into a plurality of areas by the curve for area division extracted by the curve designating means F3611, and the parameter setting means 3613 and the automatic node conversion. The determining means 3614 and the parametric curved surface approximating means 3615 compress the shape information by approximating each area extracted by the area dividing means 3612 to a parametric curved surface individually in the same manner as in the second embodiment, and the data format converting means 3617 is parametric. The parameter values of a plurality of parametric curved surfaces representing the overall shape of the DUT 3604 approximated by the curved surface approximating means 3615 are converted into a data format for the CAD system of the input destination, and the format-converted three-dimensional shape data 3618 is three-dimensional. Entered CAD system 3619 It is. In this embodiment, three-dimensional CAD
Mouse 3620 when designating a curve with system 3619
However, different indicating devices may be used. Also,
The curve designating means F3611 uses the three-dimensional coordinate value data representing the overall shape of the measured object to be displayed on the three-dimensional CAD system 3619 as a gradation corresponding to the z coordinate value, and divides the shape of the object to be measured 3604. By clicking with the mouse 3620 the position of the curve for
Similarly, a human may indicate a curve to be used for parameter setting when each area is approximated to a curved surface by clicking another button of the mouse 3620.

【0118】なお、曲線指示手段F3611において、
パラメータ設定のための曲線を指示する方法は、スリッ
ト光に対する反射率が被測定物の表面色と異なる色を用
いて前記曲線を被測定物上に指定し前記画像信号の中で
輝度値が異なる部分を前記曲線として抽出する曲線指示
手段A2411か、スリット光に対する反射率が被測定
物の表面色と異なる色を用いておおまかで太めに前記曲
線を被測定物上に指定し前記画像信号の中で輝度値が異
なる部分及びその周辺部分から3次元座標値データを用
いて求めたエッジらしさを基に前記曲線を抽出する曲線
指示手段B2511か、または求める前記曲線は被測定
物のエッジ部であるとみなし、人手を介在すること無く
自動的に前記3次元座標値データを用いてエッジを求め
る曲線指示手段C2911か、またはカメラがスリット
散乱光を読み取りまたスリット光を投射していない状態
の被測定物の全体を撮像するもので、前記カメラがスリ
ット光を撮像するかあるいはスリット光を投射していな
い前記被測定物の全体の輝度情報を撮像するかによって
出力切り換えるメモリ切替手段と、前記メモリ切替手段
の切り替えによりスリット散乱光の画像信号を記憶する
第1の画像メモリと、前記メモリ切替手段の切り替えに
よりスリット光を投射していない前記被測定物の全体の
輝度画像を記憶する第2の画像メモリとを別に設け、求
める前記曲線は被測定物のエッジ部であるとみなし、人
手を介在すること無く自動的に前記輝度画像を用いてエ
ッジを求める曲線指示手段D3214か、または被測定
物の表面色と異なる色を用いて前記曲線を被測定物上に
指定しカメラがスリット散乱光を読み取りまたスリット
光を投射していない状態の被測定物の全体を撮像するカ
ラーカメラで、前記カメラがスリット光を撮像するかあ
るいはスリット光を投射していない前記被測定物の全体
の輝度情報を撮像するかによって出力切り換えるメモリ
切替手段と、前記メモリ切替手段の切り替えによりスリ
ット散乱光の画像信号を記憶する第1の画像メモリと、
前記メモリ切替手段の切り替えによりスリット光を投射
していない前記被測定物の全体の輝度画像を記憶する第
2の画像メモリとを別に設け、カラー画像から色の違い
を用いて前記曲線を抽出する曲線指示手段E3414と
しても良い。
In the curve designating means F3611,
The method of designating a curve for parameter setting is such that the reflectance for slit light is different from the surface color of the DUT, the curve is specified on the DUT, and the brightness value is different in the image signal. A curve indicating means A2411 for extracting a portion as the curve or a color having a reflectance for slit light different from the surface color of the object to be measured is used to roughly and thickly specify the curve on the object to be measured. The curve indicating means B2511 for extracting the curve based on the edge-likeness obtained by using the three-dimensional coordinate value data from the portion having different luminance values and the peripheral portion thereof, or the obtained curve is the edge portion of the object to be measured. It is assumed that the curved line indicating means C2911 for automatically obtaining the edge using the three-dimensional coordinate value data without any human intervention or the camera reads the slit scattered light. The entire object to be measured in the state where the slit light is not projected is imaged, and the camera images the slit light or the brightness information of the entire object to be measured in which the slit light is not projected. The memory switching means for switching the output depending on whether or not, the first image memory for storing the image signal of the slit scattered light by switching the memory switching means, and the DUT that does not project the slit light by switching the memory switching means. A second image memory for storing the entire luminance image of the above is provided separately, and the obtained curve is regarded as the edge portion of the object to be measured, and the edge is automatically detected using the luminance image without human intervention. The curve is specified on the object to be measured using the curve indicating means D3214 to be obtained or a color different from the surface color of the object to be measured, and the camera reads the slit scattered light. In addition, with a color camera that images the entire DUT without projecting the slit light, the camera captures the slit light or displays the brightness information of the entire DUT that does not project the slit light. A memory switching means for switching the output depending on whether an image is taken, and a first image memory for storing the image signal of the slit scattered light by switching the memory switching means,
A second image memory for storing a brightness image of the entire object to be measured on which slit light is not projected by switching the memory switching means is separately provided, and the curve is extracted from a color image using a color difference. The curve designating means E3414 may be used.

【0119】以上のように本実施例によれば、スリット
光に対する反射率が被測定物の表面色と異なり更に互い
も反射率が異なる2つの色を用いて、それぞれの色で被
測定物の近似を複数の領域に分割して行うための領域を
分割する曲線及び各領域を曲面に近似する際のパラメー
タを設定するための曲線を人がおおまかに太めに記入し
た被測定物3604と、被測定物3604に照射するレ
ーザスリット光を発生するスリット光源としてのレーザ
光源3601及びミラー3602と、被測定物3604
をX軸方向へ一定ピッチで移動させるX軸移動機構36
05と、被測定物3604によるスリット光の散乱光を
撮像するカメラ3606と、カメラ3606からの出力
信号をデジタル化した画像信号に変換するA/D変換器
3607と、上記画像信号を記憶する画像メモリ360
8と、画像メモリ3608に記憶された画像信号よりス
リット散乱光の中心位置を検出するスリット散乱光中心
位置検出手段3609と、スリット散乱光中心位置より
被測定物3604の3次元座標値を計算する座標演算手
段3610と、測定された3次元座標値データを3次元
CADシステム3619上に表示し表示された前記3次
元座標値データに対し被測定物3604の形状を領域分
割するための曲線と各領域を曲面近似する際のパラメー
タ設定に用いる曲線をマウス3620を用いて人間が指
示する曲線指示手段F3611と、曲線を指示する際に
使用するマウス3620と、3次元CADシステムを単
に出力先として使用するのではなく曲線を指示するため
に3次元座標値データが得られた時点でデータを3次元
CADシステム3619上に表示する3次元CADシス
テム3619と、曲線指示手段F3611によって指示
された領域分割のための曲線に従って3次元座標値デー
タを領域分割する領域分割手段3612と、分割された
領域のそれぞれに於てパラメトリック曲面のパラメータ
をu,vとすると曲線指示手段3611によって指示さ
れたパラメータ設定のための曲線上にある計測点のパラ
メータu或はvの値を揃えるように各計測点にパラメー
タを付与するパラメータ設定手段3613と、分割され
た領域のそれぞれに於て節点と制御点の追加する方向及
び位置を前回の近似誤差の分散を用いて自動的に決定す
る節点自動決定手段3614と、分割された領域のそれ
ぞれに於て前記節点を用いて各領域の3次元座標値デー
タを逐次パラメトリック曲面に近似するパラメトリック
曲面近似手段3615と、分割された領域のそれぞれが
パラメトリック曲面近似手段3615により圧縮された
データを入力先システムのデータフォーマットに変換す
るデータフォーマット変換手段3617と、全体系を制
御するスキャナ制御手段3616を設けることにより、
計測された形状を保存したまま効率良くデータ量が削減
され、かつ入力先システム内での意図した形状の変更、
修正が簡易にできるデータ形式で3次元CADやコンピ
ュータグラフィックスシステム3619へ入力すること
ができる。
As described above, according to this embodiment, two colors having different reflectances for slit light from the surface color of the object to be measured and having different reflectances to each other are used, and the object to be measured is respectively colored. An object to be measured 3604 in which a person roughly and roughly entered a curve for dividing an area for performing approximation by dividing into a plurality of areas and a curve for setting parameters when approximating each area to a curved surface, A laser light source 3601 and a mirror 3602 as a slit light source for generating a laser slit light for irradiating a measured object 3604, and an object to be measured 3604.
X-axis movement mechanism 36 for moving the X-axis direction at a constant pitch
05, a camera 3606 that captures the scattered light of the slit light by the DUT 3604, an A / D converter 3607 that converts the output signal from the camera 3606 into a digitized image signal, and an image that stores the image signal. Memory 360
8 and the slit scattered light center position detecting means 3609 for detecting the center position of the slit scattered light from the image signal stored in the image memory 3608, and the three-dimensional coordinate value of the DUT 3604 is calculated from the slit scattered light center position. Coordinate calculation means 3610, the measured three-dimensional coordinate value data are displayed on the three-dimensional CAD system 3619, and a curve and each curve for dividing the shape of the DUT 3604 with respect to the displayed three-dimensional coordinate value data. A curve designating means F3611 that a human uses a mouse 3620 to designate a curve used for parameter setting when a region is approximated to a curved surface, a mouse 3620 used to designate a curve, and a three-dimensional CAD system are simply used as output destinations. 3D CAD system 3 when the 3D coordinate value data is obtained to indicate a curve instead of 19, a three-dimensional CAD system 3619 displayed on the screen 19, area dividing means 3612 which divides the three-dimensional coordinate value data into areas according to a curve for area division designated by the curve designating means F3611, and divided areas. If the parameters of the parametric curved surface are u and v, the parameters are given to the respective measurement points so that the values of the parameters u or v of the measurement points on the curve for parameter setting designated by the curve designating means 3611 are aligned. Parameter setting means 3613, automatic nodal point determining means 3614 for automatically determining the direction and position of addition of nodal points and control points in each of the divided areas by using the variance of the previous approximation error. The three-dimensional coordinate value data of each area is successively approximated to a parametric curved surface by using the nodes in each area. Parametric curved surface approximating means 3615, data format converting means 3617 for converting the data compressed by the parametric curved surface approximating means 3615 into the data format of the input destination system, and scanner controlling means for controlling the entire system. By providing 3616,
The amount of data is efficiently reduced while saving the measured shape, and the intended shape change in the input destination system,
Data can be input to the three-dimensional CAD or computer graphics system 3619 in a data format that can be easily corrected.

【0120】(実施例11)以下、本発明の第11の実
施例について、図面を参照しながら説明する。図37は
本発明の第11の実施例における3次元形状入力装置の
構成図である。
(Eleventh Embodiment) The eleventh embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 37 is a block diagram of a three-dimensional shape input device according to the eleventh embodiment of the present invention.

【0121】図37において、3701は被測定物37
04に照射するスリット光を発生させるレーザ光源で、
被測定物3704は被測定物の表面色とスリット光に対
する反射率が異なり更に互いも反射率が異なる2つの色
を用いてそれぞれの色で被測定物3704の形状を領域
分割する曲線と各領域を曲面近似する際のパラメータ設
定で用いる曲線を人により大まかで太めに記入されてい
る。3702はスリット光の光路を変更させるミラー、
3703は被測定物3704に照射するスリット光、3
705は被測定物3704をX軸方向に一定ピッチで移
動させるX軸移動機構、3706はスリット光3703
の散乱光を読み取るカメラ、3707はカメラ3706
の出力信号をデジタル化した画像信号に変換するA/D
変換器、3708は画像信号を記憶する画像メモリ、3
709は画像信号によりスリット散乱光の中心位置を計
算するスリット散乱光中心位置検出手段、3710はス
リット散乱光の中心位置より3次元座標値を計算する座
標演算手段、3711は被測定物3704に記入された
2種類の曲線とその周辺から3次元座標値データから求
めたエッジらしさを基に領域を分割する曲線とパラメー
タ設定で用いる曲線を抽出する曲線抽出手段B、371
2は曲線指示手段3711Bによって指示された領域分
割のための曲線に従って3次元座標値データを領域分割
する領域分割手段、3713は分割された領域それぞれ
に於てパラメトリック曲面のパラメータをu,vとする
と曲線指示手段B3711によって指示されたパラメー
タ設定のための曲線上にある計測点のパラメータu或は
vの値を揃えるように各計測点にパラメータを付与する
パラメータ設定手段、3714は分割された領域のそれ
ぞれに於て節点と制御点の追加する方向及び位置を前回
の近似誤差の分散を用いて自動的に決定する節点自動決
定手段、3715は分割された領域のそれぞれに於て前
記節点を用いて各領域の3次元座標値データを逐次パラ
メトリック曲面に近似するパラメトリック曲面近似手
段、3717は分割された領域のそれぞれがパラメトリ
ック曲面近似手段3715により圧縮されたデータを入
力先システムのデータフォーマットに変換するデータフ
ォーマット変換手段、3716は全体系を制御するスキ
ャナ制御手段、3718は本装置で得られる3次元形状
データ、3719は3次元CADシステムで、以上は図
25の構成と同様なものである。
In FIG. 37, reference numeral 3701 denotes the object to be measured 37.
A laser light source that generates a slit light to irradiate 04,
The object to be measured 3704 is a curve that divides the shape of the object to be measured 3704 into regions and each region by using two colors having different surface colors of the object to be measured and reflectances for slit light and different reflectances from each other. The curve used for parameter setting when approximating the curved surface is roughly and thickly written by a person. 3702 is a mirror for changing the optical path of slit light,
Reference numeral 3703 denotes slit light for irradiating the DUT 3704, 3
705 is an X-axis moving mechanism that moves the DUT 3704 in the X-axis direction at a constant pitch, and 3706 is slit light 3703.
A camera for reading scattered light from the camera 3707 is a camera 3706.
A / D that converts the output signal of the device into a digital image signal
A converter 3708 is an image memory for storing image signals,
Reference numeral 709 is a slit scattered light center position detecting means for calculating the central position of the slit scattered light from the image signal, 3710 is a coordinate calculating means for calculating a three-dimensional coordinate value from the central position of the slit scattered light, and 3711 is written in the measured object 3704. Curve extracting means B, 371 for extracting a curve for dividing the region based on the edge-likeness obtained from the three-dimensional coordinate value data from the two types of curved lines thus formed and the curve used for parameter setting.
2 is an area dividing means for dividing the three-dimensional coordinate value data into areas according to the curve for area division designated by the curve designating means 3711B, and 3713 is the parametric curved surface parameters u and v in each of the divided areas. Parameter setting means for assigning a parameter to each measurement point so that the values of the parameter u or v of the measurement points on the curve for parameter setting designated by the curve designating means B3711 are aligned, and 3714 for the divided areas. A node automatic determining means for automatically determining the direction and position of the addition of the node and the control point in each of them using the variance of the previous approximation error, 3715 uses the node in each of the divided areas. Parametric curved surface approximating means for sequentially approximating the three-dimensional coordinate value data of each region to a parametric curved surface, 3717 is division Each of the divided areas converts the data compressed by the parametric curved surface approximating means 3715 into the data format of the input destination system, 3716 is the scanner controlling means for controlling the entire system, and 3718 is the device obtained by this apparatus. Dimensional shape data, 3719, is a three-dimensional CAD system, and the above is the same as the configuration of FIG.

【0122】図25の構成と異なる点は、領域の境界が
ルーフエッジか正アール(凸曲面)のスムーズエッジか
あるいは逆アール(凹曲面)のスムーズエッジかを判別
する境界判別手段3720と、正アール及び逆アールの
丸め半径を推定する丸め半径推定手段3721と、正ア
ール部分では計測されたデータ領域から丸め部分のデー
タを削除して領域間の間隔を開け、逆アール部分では微
分値が連続となるように内部領域の計測データを拡張し
て領域を生成するアールタイプ別領域境界生成手段37
22とを新たに設けた点である。
The difference from the configuration of FIG. 25 is that there is a boundary discriminating means 3720 for discriminating whether the boundary of the area is a roof edge, a smooth edge having a positive radius (convex curved surface) or a smooth edge having an inverse radius (concave curved surface), and A rounding radius estimating means 3721 for estimating rounding radii of rounded and inverse rounded lines, and data of the rounded part is deleted from the measured data region in the regular rounded part to open an interval between the regions, and a differential value is continuous in the reverse rounded part. Area type generation unit 37 for each type that expands the measurement data of the internal area to generate an area
22 is newly provided.

【0123】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、その動作を説明する。まず、被測定物37
04の全体の3次元形状データを取得し、曲線抽出手段
B3711により計測データから求めたエッジらしさを
基に被測定物3704に記入された曲線とその周辺から
領域を分割する曲線及びパラメータ設定に用いる曲線を
抽出し、領域分割手段3712で曲線指示手段B371
1に於て抽出された曲線に基づき各領域を分割するまで
は実施例6と同様の動作である。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described. First, the DUT 37
The whole three-dimensional shape data of No. 04 is acquired, and it is used for setting the curve and the parameter for dividing the area from the curve written on the DUT 3704 based on the edge-likeness obtained from the measurement data by the curve extracting unit B3711. A curve is extracted, and the area dividing means 3712 causes the curve designating means B371.
The operation is the same as that of the sixth embodiment until each region is divided based on the curve extracted in 1.

【0124】境界判別手段3720は領域の境界がルー
フエッジか正アールのスムーズエッジかあるいは逆アー
ルのスムーズエッジかを判別する。丸め半径推定手段3
721は境界がスムーズエッジであると判断された場
合、その正アールあるいは逆アールの丸め半径を推定す
る。アールタイプ別領域境界生成手段3722は正アー
ル部分では計測データ領域から丸め部分を削除して領域
間の間隔を開け、逆アール部分では微分値が連続となる
ように内部領域の計測データを拡張して領域を生成しな
おす。
The boundary discriminating means 3720 discriminates whether the boundary of the region is the roof edge, the smooth edge having the normal radius or the smooth edge having the inverse radius. Rounding radius estimation means 3
When it is determined that the boundary is a smooth edge, the reference numeral 721 estimates the rounding radius of the normal radius or the inverse radius. The radius-type-specific region boundary generation means 3722 expands the measurement data of the internal region so that the rounded part is deleted from the measurement data region in the regular radius part to leave a space between the regions, and the differential value is continuous in the inverse radius part. To regenerate the area.

【0125】図38(a)は正アールの場合の領域の境
界付近の断面図を、(b)は逆アールの場合の領域の境
界付近の断面図をそれぞれ表したものである。このよう
な境界をもつ面でCADに入力することにより、CAD
入力後、CADの中でフィレットがかけ易くなる。特に
面と面の結合部ではCADに入力してからの修正等が生
じ易いため、このような任意の丸め半径に対応できる境
界作成が必要である。
FIG. 38 (a) shows a cross-sectional view near the boundary of the area in the case of the positive radius, and FIG. 38 (b) shows a cross-sectional view near the boundary of the area in the case of the reverse radius. By inputting to CAD with a surface having such a boundary, CAD
After inputting, it becomes easier to fillet in CAD. In particular, in the joint portion of the surfaces, corrections and the like are likely to occur after inputting into CAD, so it is necessary to create a boundary that can cope with such an arbitrary rounding radius.

【0126】以下、実施例6と同様にして、パラメータ
設定手段3713、節点自動決定手段3714、パラメ
トリック曲面近似手段3715はアールタイプ別領域境
界生成手段3722によって再作成された各領域を個別
に実施例2と同様にしてパラメトリック曲面に近似する
ことにより形状情報を圧縮し、データフォーマット変換
手段3717はパラメトリック曲面近似手段3715に
より近似された被測定物全体の形状を表す複数のパラメ
トリック曲面のパラメータ値を入力先のCADシステム
用のデータフォーマットに変換し、フォーマット変換さ
れた3次元形状データ3718は3次元CADシステム
3719に入力される。
In the same way as in the sixth embodiment, the parameter setting means 3713, the automatic node determination means 3714, and the parametric curved surface approximation means 3715 are applied to the respective areas recreated by the area type-specific area boundary generation means 3722. Similar to 2, the shape information is compressed by approximating the parametric curved surface, and the data format converting means 3717 inputs the parameter values of a plurality of parametric curved surfaces representing the shape of the whole measured object approximated by the parametric curved surface approximating means 3715. The three-dimensional shape data 3718 converted into the data format for the previous CAD system and the format converted is input to the three-dimensional CAD system 3719.

【0127】以下、境界判別手段3720におけるさら
に詳細な動作を説明する。図39は境界判別手段372
0において一領域の境界がルーフエッジか正アールのス
ムーズエッジかあるいは逆アールのスムーズエッジかを
判別する手法のフローを示している。
The detailed operation of the boundary discriminating means 3720 will be described below. FIG. 39 shows the boundary discriminating means 372.
0 shows a flow of a method for discriminating whether the boundary of one region is a roof edge, a smooth edge having a positive radius or a smooth edge having an inverse radius.

【0128】まず、手順3901で計測された点列の3
次元座標値データを入力する。手順3902で一領域の
境界情報を入力する。手順3903で境界上の1計測点
のz座標値に1次微分オペレータを施す。図27に1次
微分オペレータとしてKirschオペレータを示す。手順3
904では手順3903で選ばれたオペレータを境界内
部の全計測点列のz座標値に適用する。手順3905で
は手順3904で得られた1次差分値に対し、再度、Ki
rschオペレータの前記オペレータを適用することにより
各計測点において領域境界に垂直な方向の2次差分値を
得ることができる。手順3906では領域境界に垂直方
向に並ぶ計測点列における手順3904で得られた1次
差分値を(数8)に最小自乗近似する。
First, 3 of the point sequence measured in step 3901
Enter the dimensional coordinate value data. In step 3902, the boundary information of one area is input. In step 3903, the first-order differential operator is applied to the z coordinate value of one measurement point on the boundary. FIG. 27 shows a Kirsch operator as a first-order differential operator. Step 3
At 904, the operator selected at step 3903 is applied to the z coordinate values of all the measurement point sequences inside the boundary. In step 3905, the first-order difference value obtained in step 3904 is again set to Ki.
By applying the operator of the rsch operator, it is possible to obtain the secondary difference value in the direction perpendicular to the region boundary at each measurement point. In step 3906, the first-order difference value obtained in step 3904 in the measurement point sequence aligned in the vertical direction on the area boundary is approximated to (Equation 8) by least squares.

【0129】[0129]

【数8】 [Equation 8]

【0130】手順3907では領域境界に垂直方向に並
ぶ計測点列における手順3905で得られた2次差分値
を(数9)に最小自乗近似する。
In step 3907, the second-order difference value obtained in step 3905 in the sequence of measurement points arranged in the vertical direction on the area boundary is approximated to (Equation 9) by least squares.

【0131】[0131]

【数9】 [Equation 9]

【0132】手順3908はa1とa2の符号により境界
上の注目する計測点に対し形状別にラベル付けを行う。
ラベル付けにはa1とa2に対し零にほぼ近いしきい値a
10とa 20を予め設定しておく。但し、a10、a20はとも
に正の値とする。そして、a1>a10かつa2<a20のと
きラベル1、a1>a10かつa2>a20のときラベル2、
1<a10かつa2<a20のときラベル3、a1<a10
つa2>a20のときラベル4、ーa20<a2<a20のとき
ラベル5とする。ラベル1から4はスムーズエッジの種
類、ラベル5はルーフエッジである。図40にラベル分
けされた境界形状のタイプを示す。以上の手順3903
から手順3908の演算を境界上の全計測点について行
う。手順3909で境界上の全計測点のラベルの内、最
も多いラベルの数Mと、境界の長さKを用い(数10)
により最も多いラベルの割合Nを算出する。
Procedure 3908 is a1And a2Bounded by the sign of
Label the top measurement points by shape.
A for labeling1And a2For a threshold value a close to zero
TenAnd a 20Is set in advance. However, aTen, A20With
Is a positive value. And a1> ATenAnd a2<A20Noto
Label 1, a1> ATenAnd a2> A20Then label 2,
a1<ATenAnd a2<A20Then label 3, a1<ATenOr
Tied a2> A20Label 4, a20<A2<A20When
Label 5. Labels 1 to 4 are smooth edge seeds
The label 5 is a roof edge. Label for Figure 40
The type of the demarcated boundary shape is shown. Step 3903 above
From step 3908 for all measurement points on the boundary
U In step 3909, the largest of the labels of all measurement points on the boundary is
Using the number M of labels with a large number and the boundary length K (Equation 10)
The ratio N of the largest number of labels is calculated by.

【0133】[0133]

【数10】 [Equation 10]

【0134】手順3910でNが予め設定されているし
きい値より大きければ、手順3911で境界の形状を最
も多いラベルのタイプのスムーズエッジと判定し、小さ
ければ手順3912でルーフエッジとする。
If N is larger than the preset threshold value in step 3910, it is determined in step 3911 that the boundary shape is the smooth edge of the label type having the largest number, and if it is smaller, the roof edge is set in step 3912.

【0135】次に、丸め半径推定手段3721における
さらに詳細な動作を説明する。図41は丸め半径推定手
段3721において境界がスムーズエッジであると判断
された場合、その正アールあるいは逆アールの丸め半径
を推定する手法のフローを示している。
Next, a more detailed operation of the rounding radius estimating means 3721 will be described. FIG. 41 shows a flow of a method of estimating the round radius of the normal radius or the inverse radius when the rounding radius estimating means 3721 determines that the boundary is a smooth edge.

【0136】まず、手順4101で計測された点列の3
次元座標値データを入力する。手順4102で一領域の
境界情報を入力する。手順4103では手順3905で
算出した2次差分値および手順3907で算出した直線
のパラメータ値a2、b2を入力する。次に、手順410
4では境界上の1画素に注目する。手順4105では手
順3910で決定されたラベルをもつ計測点において手
順3903で選定されたオペレータにより境界方向に垂
直な方向上の計測点列の2次差分値を順に(数11)に
代入する。
First, 3 of the point sequence measured in step 4101
Enter the dimensional coordinate value data. In step 4102, the boundary information of one area is input. In step 4103, the secondary difference value calculated in step 3905 and the linear parameter values a 2 and b 2 calculated in step 3907 are input. Then, step 410
In 4, the attention is paid to one pixel on the boundary. In procedure 4105, the second-order difference value of the measurement point sequence in the direction perpendicular to the boundary direction is substituted into (Equation 11) in order by the operator selected in procedure 3903 at the measurement point having the label determined in procedure 3910.

【0137】[0137]

【数11】 [Equation 11]

【0138】手順4106で、tの値が予め設定されて
いるしきい値t0(t0>0)に対し、ーt0<t<t0
ら、手順4107で、この計測点をスムースエッジの丸
め部分の計測点であると判断し次の計測点に進む。一
方、手順4106でt0<tあるいはt<ーt0となった
点を丸め部分が終わるポイントであると判断し、(数1
1)への代入をストップし、手順4108でこれまでに
代入した計測点の数を記憶しておく。領域境界からこれ
までに代入した計測点の数だけ内側に入った部分を内部
領域と呼ぶ。内部領域は領域全体より丸め部分を除いた
領域を示している。手順4109では手順3910で決
定されたラベルをもつ計測点において領域境界と垂直な
方向に手順4104で決定された点数の計測点の3次元
座標値データを円に最小自乗近似する。これにより得ら
れた半径が丸め半径である。以上の演算を境界上の全計
測点に対し繰り返す(手順4110、4111)。
In step 4106, if the value of t is -t 0 <t <t 0 with respect to the preset threshold value t 0 (t 0 > 0), then in step 4107, this measurement point is smooth edged. It is determined that it is the measurement point of the rounded part of and the process proceeds to the next measurement point. On the other hand, in step 4106, it is determined that the point where t 0 <t or t <−t 0 is the end point of the rounding, and
The substitution to 1) is stopped, and the number of measurement points substituted so far is stored in step 4108. A portion that is inward from the area boundary by the number of the measurement points substituted so far is called an internal area. The internal area indicates an area excluding the rounded portion from the entire area. In step 4109, the three-dimensional coordinate value data of the measurement points having the number of points determined in step 4104 in the direction perpendicular to the area boundary at the measurement points having the label determined in step 3910 are approximated to a circle by least squares. The radius thus obtained is the rounding radius. The above calculation is repeated for all measurement points on the boundary (procedures 4110 and 4111).

【0139】次に、アールタイプ別領域境界生成手段3
722におけるさらに詳細な動作を説明する。
Next, the area type-based area boundary generation means 3
A more detailed operation at 722 will be described.

【0140】アールが正アールの場合、パラメトリック
曲面近似手段3715で前記内部領域のみをパラメトリ
ック曲面に近似し特別な境界を作成する必要はない。ア
ールが逆アールの場合に限り、以下の手順により領域境
界を生成する。
When the radius is a positive radius, it is not necessary for the parametric curved surface approximating means 3715 to approximate only the internal area to the parametric curved surface to create a special boundary. Only when the R is the inverse R, the area boundary is generated by the following procedure.

【0141】アールが逆アールの場合、微分値が連続と
なるように領域から丸め部分を除いた内部領域の計測デ
ータを拡張して領域を生成する手法の詳細を説明する。
A detailed description will be given of a method of expanding the measurement data of the internal area excluding the rounded portion from the area so that the differential value becomes continuous when the radius is the inverse area to generate the area.

【0142】まず、内部領域を端点で多重節点としない
スプライン曲面におおまかに近似する。このスプライン
曲面に丸め半径推定手段3721で決定された領域境界
から丸め部分を表す計測点列の数の2倍の点数だけ領域
を拡張するために、それらのx−y座標値を入力して各
点におけるz座標値を得る。この動作により内部領域が
拡張される。そして拡張された点列を含む領域全体を、
パラメトリック曲面近似手段3715に渡す。以上の動
作により各領域の境界タイプを考慮にいれ、CAD内で
丸め操作の修正がかけ易い領域データを作成することが
できる。
First, the internal region is roughly approximated to a spline curved surface that does not have multiple nodes at the end points. In order to extend the area on this spline curved surface by the number of points twice the number of measurement point sequences representing the rounded portion from the area boundary determined by the rounding radius estimation means 3721, input their xy coordinate values and Get the z coordinate value at a point. This operation expands the internal area. And the whole area including the expanded point sequence,
It is passed to the parametric curved surface approximating means 3715. By the above operation, the boundary type of each area is taken into consideration, and the area data in which the rounding operation can be easily corrected in the CAD can be created.

【0143】以上のように本実施例によれば、被測定物
の表面色とスリット光に対する反射率が異なり更に互い
も反射率が異なる2つの色を用いてそれぞれの色で被測
定物3704の形状を領域分割する曲線と各領域を曲面
近似する際のパラメータ設定で用いる曲線を人が大まか
で太めに記入した被測定物3704と、被測定物370
4に照射するレーザスリット光を発生するスリット光源
としてのレーザ光源3701及びミラー3702と、被
測定物3704をX軸方向へ一定ピッチで移動させるX
軸移動機構3705と、被測定物3704によるスリッ
ト光の散乱光を撮像するカメラ3706と、カメラ37
06からの出力信号をデジタル化した画像信号に変換す
るA/D変換器3707と、上記画像信号を記憶する画
像メモリ3708と、画像メモリ3708に記憶された
画像信号よりスリット散乱光の中心位置を検出するスリ
ット散乱光中心位置検出手段3709と、スリット散乱
光中心位置より被測定物の3次元座標値を計算する座標
演算手段3710と、画像信号の輝度値が被測定物37
04の表面色と異なる画素とその周辺画素より計測デー
タから求めたエッジらしさを基に領域分割線を抽出する
曲線指示手段B3711と、曲線指示手段B3711に
よって指示された領域分割のための曲線に従って3次元
座標値データを領域分割する領域分割手段3712と、
領域の境界がルーフエッジか正アールのスムーズエッジ
かあるいは逆アールのスムーズエッジかを判別する境界
判別手段3720と、正アール及び逆アールの丸め半径
を推定する丸め半径推定手段3721と、正アール部分
では計測データ領域から丸め部分を削除して領域間の間
隔を開け、逆アール部分では曲率が連続となるように内
部領域の計測データを拡張して領域を生成するアールタ
イプ別領域境界生成手段3722と、アールタイプ別領
域境界生成手段3722により指定される領域毎に於て
パラメトリック曲面のパラメータをu,vとすると曲線
指示手段B3711によって指示されたパラメータ設定
のための曲線上にある計測点のパラメータu或はvの値
を揃えるように各計測点にパラメータを付与するパラメ
ータ設定手段3713と、分割された領域のそれぞれに
於て節点と制御点の追加する方向及び位置を前回の近似
誤差の分散を用いて自動的に決定する節点自動決定手段
3714と、分割された領域のそれぞれに於て前記節点
を用いて各領域の3次元座標値データを逐次、パラメト
リック曲面に近似するパラメトリック曲面近似手段37
15と、分割された領域のそれぞれがパラメトリック曲
面近似手段3715により圧縮されたデータを入力先シ
ステムのデータフォーマットに変換するデータフォーマ
ット変換手段3717と、全体系を制御するスキャナ制
御手段3716を設けることにより、計測された形状を
保存したまま効率良くデータ量が削減され、かつ入力先
システム内での意図した形状の変更、修正が簡易にでき
るデータ形式で3次元CADやコンピュータグラフィッ
クスシステム3719へ入力することができる。
As described above, according to the present embodiment, the two colors of the surface color of the object to be measured and the reflectance with respect to the slit light are different from each other, and the reflectances are different from each other. An object to be measured 3704 and an object to be measured 370 in which a person roughly and thickly writes a curve for dividing a shape into areas and a curve used for parameter setting when each area is approximated to a curved surface.
Laser light source 3701 and a mirror 3702 as a slit light source for generating a laser slit light for irradiating 4 and a DUT 3704 are moved at a constant pitch in the X-axis direction.
An axis moving mechanism 3705, a camera 3706 for capturing the scattered light of the slit light by the DUT 3704, and the camera 37.
A / D converter 3707 for converting the output signal from 06 into a digitized image signal, an image memory 3708 for storing the image signal, and a central position of the slit scattered light from the image signal stored in the image memory 3708. The slit scattered light center position detecting means 3709 for detecting, the coordinate calculating means 3710 for calculating the three-dimensional coordinate value of the measured object from the slit scattered light center position, and the brightness value of the image signal are the measured object 37.
According to the curve indicating means B3711 for extracting the area dividing line based on the edge-likeness obtained from the measurement data from the pixel different from the surface color of No. 04 and its peripheral pixels, and the curve for area dividing indicated by the curve indicating means B3711 3 Area dividing means 3712 for dividing the dimensional coordinate value data into areas,
Boundary discriminating means 3720 for discriminating whether the boundary of the area is a roof edge, a smooth edge having a normal radius or a smooth edge having an inverse radius, a rounding radius estimating means 3721 for estimating a rounding radius of the regular radius and the inverse radius, and a regular radius portion Then, a rounded portion is deleted from the measurement data area to open an interval between the areas, and the measurement data of the internal area is expanded to generate an area so that the curvature is continuous in the inverse radius portion. And the parameters of the parametric curved surface in each area designated by the area-type-specific area boundary generation means 3722 are u and v, the parameters of the measurement points on the curve for the parameter setting designated by the curve designating means B3711. Parameter setting means 37 for giving a parameter to each measurement point so that the values of u or v are made uniform. 3, a node automatic determination means 3714 for automatically determining the direction and position of addition of a node and a control point in each of the divided areas, and each of the divided areas. In this case, the parametric curved surface approximating means 37 for sequentially approximating the three-dimensional coordinate value data of each region to the parametric curved surface using the nodes.
15, a data format conversion unit 3717 for converting the data compressed by the parametric curved surface approximation unit 3715 into the data format of the input destination system, and a scanner control unit 3716 for controlling the entire system. Input data to the three-dimensional CAD or computer graphics system 3719 in a data format that can efficiently reduce the amount of data while saving the measured shape and can easily change or correct the intended shape in the input destination system. be able to.

【0144】(実施例12)以下、本発明の第12の実
施例について、図面を参照しながら説明する。
(Twelfth Embodiment) The twelfth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0145】図42は本発明の第12の実施例における
3次元形状入力装置の構成図である。図42において、
4201は被測定物4204に照射するスリット光を発
生させるレーザ光源で、被測定物4204は被測定物の
表面色とスリット光に対する反射率が異なり更に互いも
反射率が異なる2つの色を用いてそれぞれの色で被測定
物4204の形状を領域分割する曲線と各領域を曲面近
似する際のパラメータ設定で用いる曲線を人により大ま
かで太めに記入されている。4202はスリット光の光
路を変更させるミラー、4203は被測定物4204に
照射するスリット光、4205は被測定物4204をX
軸方向に一定ピッチで移動させるX軸移動機構、420
6はスリット光4203の散乱光を読み取るカメラ、4
207はカメラ4206の出力信号をデジタル化した画
像信号に変換するA/D変換器、4208は画像信号を
記憶する画像メモリ、4209は画像信号によりスリッ
ト散乱光の中心位置を計算するスリット散乱光中心位置
検出手段、4210はスリット散乱光の中心位置より3
次元座標値を計算する座標演算手段、4211は被測定
物4204に記入された2種類の曲線とその周辺から3
次元座標値データから求めたエッジらしさを基に領域を
分割する曲線とパラメータ設定で用いる曲線を抽出する
曲線抽出手段B、4212は曲線指示手段4211Bに
よって指示された領域分割のための曲線に従って3次元
座標値データを領域分割する領域分割手段、4220は
領域の境界がルーフエッジか正アール(凸曲面)のスム
ーズエッジかあるいは逆アール(凹曲面)のスムーズエ
ッジかを判別する境界判別手段、4221は正アール及
び逆アールの丸め半径を推定する丸め半径推定手段、4
213は領域それぞれに於てパラメトリック曲面のパラ
メータをu,vとすると曲線指示手段B4211によっ
て指示されたパラメータ設定のための曲線上にある計測
点のパラメータu或はvの値を揃えるように各計測点に
パラメータを付与するパラメータ設定手段、4214は
分割された領域のそれぞれに於て節点と制御点の追加す
る方向及び位置を前回の近似誤差の分散を用いて自動的
に決定する節点自動決定手段、4215は分割された領
域のそれぞれに於て前記節点を用いて各領域の3次元座
標値データを逐次パラメトリック曲面に近似するパラメ
トリック曲面近似手段、4217は分割された領域のそ
れぞれがパラメトリック曲面近似手段4215により圧
縮されたデータを入力先システムのデータフォーマット
に変換するデータフォーマット変換手段、4216は全
体系を制御するスキャナ制御手段、4218は本装置で
得られる3次元形状データ、4219は3次元CADシ
ステムで、以上は図37の構成と同様なものである。
FIG. 42 is a block diagram of a three-dimensional shape input device according to the twelfth embodiment of the present invention. In FIG. 42,
Reference numeral 4201 denotes a laser light source for generating slit light for irradiating the object to be measured 4204. The object to be measured 4204 uses two colors having different surface colors of the object to be measured and reflectance with respect to the slit light, and further different from each other. A curve that divides the shape of the DUT 4204 in each color and a curve that is used for parameter setting when approximating each area to a curved surface are roughly and thickly written by a person. Reference numeral 4202 denotes a mirror for changing the optical path of slit light, 4203 denotes slit light for irradiating the DUT 4204, and 4205 denotes the DUT 4204 for X.
An X-axis moving mechanism that moves in a constant pitch in the axial direction, 420
6 is a camera for reading the scattered light of the slit light 4203, 4
Reference numeral 207 is an A / D converter that converts the output signal of the camera 4206 into a digitized image signal, 4208 is an image memory that stores the image signal, and 4209 is the slit scattered light center that calculates the center position of the slit scattered light from the image signal. The position detecting means 4210 is 3 from the center position of the slit scattered light.
Coordinate calculation means for calculating a dimensional coordinate value, reference numeral 4211 indicates two types of curves written on the DUT 4204 and 3 from the periphery thereof.
The curve extracting means B and 4212 for extracting the curve for dividing the area based on the edge-likeness obtained from the dimensional coordinate value data and the curve used for parameter setting are three-dimensional according to the curve for area division indicated by the curve indicating means 4211B. Area dividing means for dividing the coordinate value data into areas, 4220 is a boundary determining means for determining whether a boundary of the area is a roof edge, a smooth edge having a positive radius (convex curved surface) or a smooth edge having an inverse radius (concave curved surface), and 4221 denotes a boundary determining means. Rounding radius estimating means for estimating rounding radii of the normal radius and the reverse radius, 4
Reference numeral 213 indicates that, when the parameters of the parametric curved surface are u and v in the respective areas, each measurement is performed so that the values of the parameters u or v of the measurement points on the curve for parameter setting designated by the curve designating means B4211 are aligned. Parameter setting means for assigning a parameter to a point, reference numeral 4214 is an automatic node determination means for automatically determining the direction and position of addition of a node and a control point in each of the divided areas using the variance of the previous approximation error. , 4215 is parametric surface approximation means for sequentially approximating the three-dimensional coordinate value data of each area into a parametric surface using the nodes in each of the divided areas, and 4217 is parametric surface approximation means for each of the divided areas. Data for converting the data compressed by the 4215 into the data format of the input destination system Formatting conversion means 4216 scanner control unit for controlling the entire system, three-dimensional shape data 4218 obtained by the present apparatus, 4219 is a three-dimensional CAD system, or is (are) the same as the structure of FIG. 37.

【0146】図37の構成と異なる点は、図37のアー
ルタイプ別領域境界生成手段3722に対し、領域境界
がスムーズエッジであれば正アールでも逆アールでも同
様に微分値が連続となるように内部領域の計測データを
拡張して領域を生成する領域境界生成手段4222に変
更した点である。
37 is different from the structure shown in FIG. 37 in that the area type generating area 3722 shown in FIG. This is a point changed to the area boundary generation means 4222 for expanding the measurement data of the internal area to generate the area.

【0147】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、その動作を説明する。まず、被測定物42
04の全体の3次元形状データを取得し、曲線指示手段
B4211により計測データから求めたエッジらしさを
基に被測定物4204に記入された領域分割指示線とそ
の周辺から領域分割線を抽出して各領域の範囲が決定し
更に同様にして各領域を曲面近似する際のパラメータ設
定に使用する曲線を抽出する。境界判別手段4220で
領域の境界がルーフエッジか正アールのスムーズエッジ
かあるいは逆アールのスムーズエッジかを判別し、丸め
半径推定手段4221で境界がスムーズエッジであると
判断された場合、その正アールあるいは逆アールの丸め
半径を推定するまでは実施例11と同様の動作である。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described. First, the DUT 42
The whole three-dimensional shape data of No. 04 is acquired, and the area dividing line is written on the DUT 4204 and the area dividing line is extracted from the surrounding area based on the edge likeness obtained from the measurement data by the curve indicating means B4211. The range of each area is determined, and in the same manner, a curve used for parameter setting when the surface is approximated to each area is extracted. The boundary discriminating means 4220 discriminates whether the boundary of the area is a roof edge, a smooth edge having a positive radius or a smooth edge having an inverse radius, and when the rounding radius estimating means 4221 determines that the boundary is a smooth edge, the regular radius is determined. Alternatively, the operation is the same as that of the eleventh embodiment until the round radius of the inverse radius is estimated.

【0148】次に領域境界生成手段4222は境界がス
ムーズエッジと判断された場合、内部領域の微分値が連
続となるように内部領域の計測データを拡張して領域を
生成しなおす。パラメータ設定手段4213、節点自動
決定手段4214、パラメトリック曲面近似手段421
5は領域境界生成手段4222によって再作成された各
領域を個別にパラメトリック曲面に近似することにより
形状情報を圧縮する。データフォーマット変換手段42
17はパラメトリック曲面近似手段4215により近似
された被測定物全体の形状を表す複数のパラメトリック
曲面のパラメータ値を入力先のCADシステム用のデー
タフォーマットに変換し、フォーマット変換された3次
元形状データ4218は3次元CADシステム4219
に入力される。
Next, when the boundary is determined to be a smooth edge, the area boundary generating means 4222 regenerates the area by expanding the measurement data of the internal area so that the differential value of the internal area becomes continuous. Parameter setting means 4213, automatic node determination means 4214, parametric curved surface approximation means 421
5 compresses the shape information by individually approximating each area recreated by the area boundary generating means 4222 to a parametric curved surface. Data format conversion means 42
Reference numeral 17 converts the parameter values of a plurality of parametric curved surfaces representing the shape of the entire measured object approximated by the parametric curved surface approximating means 4215 into a data format for the CAD system of the input destination, and the format-converted three-dimensional shape data 4218 is 3D CAD system 4219
Entered in.

【0149】以下、領域境界生成手段4222のさらに
詳細な動作を説明する。アールが逆アールの場合も正ア
ールの場合も共に微分値が連続となるように内部領域の
計測データを拡張して領域を生成する。まず、内部領域
を端点で多重節点としないスプライン曲面におおまかに
近似する。このスプライン曲面に丸め半径推定手段42
21で決定された領域境界から丸め部分を表す計測点列
数の2倍の点数だけ領域を拡張するために、それらのx
−y座標値を入力して各点におけるz座標値を得る。こ
の動作により内部領域が拡張される。そして拡張された
点列を含む領域全体を、パラメータ設定手段、節点自動
決定手段4214、パラメトリック曲面近似手段421
5に与える。
The more detailed operation of the area boundary generating means 4222 will be described below. Regardless of whether the radius is inverse radius or positive radius, the measurement data of the internal region is expanded so that the differential value is continuous to generate a region. First, the internal region is roughly approximated to a spline curved surface that does not have multiple nodes at the end points. Rounding radius estimation means 42 is applied to this spline curved surface.
To extend the area from the area boundary determined in step 21 by twice the number of measurement points representing the rounded portion, the x
-Enter the y coordinate value to obtain the z coordinate value at each point. This operation expands the internal area. Then, the entire area including the extended point sequence is set to parameter setting means, automatic node determination means 4214, and parametric curved surface approximation means 421.
Give to 5.

【0150】以上の動作により各領域の境界タイプを考
慮にいれ、CAD内で丸め部分の修正のかけ易い領域デ
ータを作成することができる。図43に領域境界を生成
した例を示す。431、432、433はそれぞれ異な
る領域である。領域431と領域432の交線の部分が
逆アール434をつける場合の境界、領域432と領域
433の交線の部分が正アール435をつける場合の境
界を表している。
By the above-mentioned operation, the boundary type of each area is taken into consideration, and the area data in which the rounded portion is easily corrected can be created in the CAD. FIG. 43 shows an example in which area boundaries are generated. Areas 431, 432, and 433 are different areas. The intersection of the areas 431 and 432 represents the boundary when the reverse radius 434 is added, and the intersection of the areas 432 and 433 represents the boundary when the regular radius 435 is added.

【0151】以上のように本実施例によれば、被測定物
の表面色とスリット光に対する反射率が異なり更に互い
も反射率が異なる2つの色を用いてそれぞれの色で被測
定物4204の形状を領域分割する曲線と各領域を曲面
近似する際のパラメータ設定で用いる曲線を人が大まか
で太めに記入した被測定物4204と、被測定物420
4に照射するレーザスリット光を発生するスリット光源
としてのレーザ光源4201及びミラー4202と、被
測定物4204をX軸方向へ一定ピッチで移動させるX
軸移動機構4205と、被測定物4204によるスリッ
ト光の散乱光を撮像するカメラ4206と、カメラ42
06からの出力信号をデジタル化した画像信号に変換す
るA/D変換器4207と、上記画像信号を記憶する画
像メモリ4208と、画像メモリ4208に記憶された
画像信号よりスリット散乱光の中心位置を検出するスリ
ット散乱光中心位置検出手段4209と、スリット散乱
光中心位置より被測定物の3次元座標値を計算する座標
演算手段4210と、画像信号の輝度値が被測定物42
04の表面色と異なる画素とその周辺画素より計測デー
タから求めたエッジらしさを基に領域分割線を抽出する
曲線指示手段B4211と、曲線指示手段B4211に
よって指示された領域分割のための曲線に従って3次元
座標値データを領域分割する領域分割手段4212と、
領域の境界がルーフエッジか正アールのスムーズエッジ
かあるいは逆アールのスムーズエッジかを判別する境界
判別手段4220と、正アール及び逆アールの丸め半径
を推定する丸め半径推定手段4221と、領域境界がス
ムーズエッジであった場合、内部領域から微分値が連続
となるように内部領域の計測データを拡張して領域を生
成する領域境界生成手段4222と、前記領域境界生成
手段4222により指定される領域毎にパラメトリック
曲面のパラメータをu,vとすると曲線指示手段B42
11によって指示されたパラメータ設定のための曲線上
にある計測点のパラメータu或はvの値を揃えるように
各計測点にパラメータを付与するパラメータ設定手段4
213と、分割された領域のそれぞれに於て節点と制御
点の追加する方向及び位置を前回の近似誤差の分散を用
いて自動的に決定する節点自動決定手段4214と、分
割された領域のそれぞれに於て前記節点を用いて各領域
の3次元座標値データを逐次、パラメトリック曲面に近
似するパラメトリック曲面近似手段4215と、分割さ
れた領域のそれぞれがパラメトリック曲面近似手段42
15により圧縮されたデータを入力先システムのデータ
フォーマットに変換するデータフォーマット変換手段4
217と、全体系を制御するスキャナ制御手段4216
を設けることにより、計測された形状を保存したまま効
率良くデータ量が削減され、かつ入力先システム内での
意図した形状の変更、修正が簡易で、特に修正のかかる
頻度が多い丸め部分の修正をCADの内部コマンドを用
いて容易に行うことができるデータ形式で、3次元CA
Dやコンピュータグラフィックスシステム4219へ入
力することができる。
As described above, according to the present embodiment, the two colors of the surface color of the object to be measured and the reflectance with respect to the slit light are different from each other and the reflectances are different from each other. An object to be measured 4204 and an object to be measured 420 in which a person roughly and thickly writes a curve for dividing a shape into areas and a curve used for parameter setting when approximating each area to a curved surface.
A laser light source 4201 and a mirror 4202 as a slit light source for generating a laser slit light for irradiating 4 and a DUT 4204 are moved at a constant pitch in the X-axis direction.
An axis moving mechanism 4205, a camera 4206 for capturing the scattered light of slit light by the DUT 4204, and a camera 42.
A / D converter 4207 for converting the output signal from 06 into a digitized image signal, an image memory 4208 for storing the image signal, and a central position of slit scattered light from the image signal stored in the image memory 4208. The slit scattered light center position detecting means 4209 for detecting, the coordinate calculating means 4210 for calculating the three-dimensional coordinate value of the measured object from the slit scattered light center position, and the brightness value of the image signal are the measured object 42.
According to the curve indicating means B4211 for extracting the area dividing line based on the edge likeness obtained from the measurement data from the pixel different from the surface color of 04 and the peripheral pixels, and the curve for area dividing indicated by the curve indicating means B4211 3 Region dividing means 4212 for dividing the dimensional coordinate value data into regions,
Boundary discriminating means 4220 for discriminating whether the boundary of the area is a roof edge, a smooth edge of a normal radius or a smooth edge of a reverse radius, a rounding radius estimating means 4221 for estimating a rounding radius of a normal radius and a reverse radius, and a region boundary are In the case of a smooth edge, an area boundary generation unit 4222 that expands the measurement data of the internal area so as to make the differential value continuous from the internal area to generate an area, and each area specified by the area boundary generation unit 4222. If the parameters of the parametric surface are u and v, the curve designating means B42
Parameter setting means 4 for assigning a parameter to each measurement point so that the values of the parameters u or v of the measurement points on the curve for parameter setting designated by 11 are aligned.
213, a nodal point automatic determination means 4214 for automatically determining the direction and position of addition of a nodal point and a control point in each of the divided areas, and each of the divided areas. , The parametric curved surface approximating means 4215 for sequentially approximating the three-dimensional coordinate value data of each area to the parametric curved surface using the above-mentioned nodes, and the parametric curved surface approximating means 42 for each of the divided areas.
Data format conversion means 4 for converting the data compressed by 15 into the data format of the input destination system
217 and scanner control means 4216 for controlling the entire system
By providing the, the amount of data can be efficiently reduced while saving the measured shape, and it is easy to change or correct the intended shape in the input destination system. Is a data format that can be easily performed using CAD internal commands
D or computer graphics system 4219.

【0152】(実施例13)以下、本発明の第13の実
施例について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 13) Hereinafter, a thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0153】図44は本発明の第13の実施例における
3次元形状入力装置の構成図である。図44において、
4401は被測定物4404に照射するスリット光を発
生させるレーザ光源で、被測定物4404は被測定物の
表面色とスリット光に対する反射率が異なり更に互いも
反射率が異なる2つの色を用いてそれぞれの色で被測定
物4404の形状を領域分割する曲線と各領域を曲面近
似する際のパラメータ設定で用いる曲線を人により大ま
かで太めに記入されている。4402はスリット光の光
路を変更させるミラー、4403は被測定物4404に
照射するスリット光、4405は被測定物4404をX
軸方向に一定ピッチで移動させるX軸移動機構、440
6はスリット光4403の散乱光を読み取るカメラ、4
407はカメラ4406の出力信号をデジタル化した画
像信号に変換するA/D変換器、4408は画像信号を
記憶する画像メモリ、4409は画像信号によりスリッ
ト散乱光の中心位置を計算するスリット散乱光中心位置
検出手段、4410はスリット散乱光の中心位置より3
次元座標値を計算する座標演算手段、4411は被測定
物4404に記入された2種類の曲線とその周辺から3
次元座標値データから求めたエッジらしさを基に領域を
分割する曲線とパラメータ設定で用いる曲線を抽出する
曲線抽出手段B、4412は曲線指示手段4411Bに
よって指示された領域分割のための曲線に従って3次元
座標値データを領域分割する領域分割手段、4420は
領域の境界がルーフエッジか正アール(凸曲面)のスム
ーズエッジかあるいは逆アール(凹曲面)のスムーズエ
ッジかを判別する境界判別手段、4421は正アール及
び逆アールの丸め半径を推定する丸め半径推定手段、4
422は領域境界がスムーズエッジであれば正アールで
も逆アールでも同様に微分値が連続となるように内部領
域の計測データを拡張して領域を生成する領域境界生成
手段、4413は領域それぞれに於てパラメトリック曲
面のパラメータをu,vとすると曲線指示手段B441
1によって指示されたパラメータ設定のための曲線上に
ある計測点のパラメータu或はvの値を揃えるように各
計測点にパラメータを付与するパラメータ設定手段、4
414は分割された領域のそれぞれに於て節点と制御点
の追加する方向及び位置を前回の近似誤差の分散を用い
て自動的に決定する節点自動決定手段、4415は分割
された領域のそれぞれに於て前記節点を用いて各領域の
3次元座標値データを逐次パラメトリック曲面に近似す
るパラメトリック曲面近似手段、4417は分割された
領域のそれぞれがパラメトリック曲面近似手段4415
により圧縮されたデータを入力先システムのデータフォ
ーマットに変換するデータフォーマット変換手段、44
16は全体系を制御するスキャナ制御手段、4418は
本装置で得られる3次元形状データ、4419は3次元
CADシステムで、以上は図42の構成と同様なもので
ある。
FIG. 44 is a block diagram of the three-dimensional shape input device in the thirteenth embodiment of the present invention. In FIG. 44,
Reference numeral 4401 is a laser light source for generating slit light for irradiating the object to be measured 4404. The object to be measured 4404 uses two colors having different surface colors of the object to be measured and the reflectance with respect to the slit light and further different in reflectance from each other. A curve that divides the shape of the DUT 4404 in each color and a curve that is used for parameter setting when approximating each area to a curved surface are roughly and thickly written by a person. Reference numeral 4402 denotes a mirror for changing the optical path of the slit light, 4403 denotes slit light for irradiating the DUT 4404, and 4405 denotes the DUT 4404 for X.
X-axis moving mechanism 440 that moves in a constant pitch in the axial direction
6 is a camera for reading the scattered light of the slit light 4403, 4
Reference numeral 407 is an A / D converter for converting the output signal of the camera 4406 into a digitized image signal, 4408 is an image memory for storing the image signal, 4409 is a slit scattered light center for calculating the central position of the slit scattered light by the image signal. The position detecting means, 4410, is 3 from the center position of the slit scattered light.
Coordinate calculation means for calculating a dimensional coordinate value, reference numeral 4411 indicates two types of curves written on the object to be measured 4404 and their surroundings.
The curve extracting means B and 4412 for extracting the curve for dividing the area based on the edge-likeness obtained from the dimensional coordinate value data and the curve used for parameter setting are three-dimensional according to the curve for area division indicated by the curve indicating means 4411B. Area dividing means for dividing the coordinate value data into areas, 4420 is a boundary determining means for determining whether a boundary of the area is a roof edge, a smooth edge having a positive radius (convex curved surface) or a smooth edge having an inverse radius (concave curved surface), 4421 is Rounding radius estimating means for estimating rounding radii of the normal radius and the reverse radius, 4
If the region boundary is a smooth edge, 422 is a region boundary generation means for expanding the measurement data of the internal region to generate a region so that the differential value is continuous regardless of whether the radius is a normal radius or an inverse radius. If the parameters of the parametric surface are u and v, the curve designating means B441
Parameter setting means for assigning a parameter to each measurement point so that the values of the parameters u or v of the measurement points on the curve for parameter setting designated by 1 are aligned
Reference numeral 414 denotes a nodal point automatic determination means for automatically determining the direction and position of addition of a nodal point and a control point in each of the divided areas, and 4415 denotes each of the divided areas. Parametric curved surface approximating means for sequentially approximating the three-dimensional coordinate value data of each area to a parametric curved surface using the nodes, 4417 indicates parametric curved surface approximating means 4415 for each of the divided areas.
Data format conversion means for converting the data compressed by the data format of the input destination system, 44
Reference numeral 16 is a scanner control means for controlling the entire system, 4418 is three-dimensional shape data obtained by this apparatus, 4419 is a three-dimensional CAD system, and the above is the same as the configuration of FIG.

【0154】図42の構成と異なる点は、丸め半径推定
手段4421によって推定された丸め半径に基づき丸め
変形操作を行い領域を結合する領域結合手段4223を
新たに設けた点である。
The difference from the configuration of FIG. 42 is that a region combining unit 4223 is newly provided for performing a rounding deformation operation based on the rounding radius estimated by the rounding radius estimating unit 4421 to join regions.

【0155】以上のように構成された3次元形状入力装
置について、以下その動作を説明する。
The operation of the three-dimensional shape input device configured as described above will be described below.

【0156】まず、被測定物4404の全体の3次元形
状データを取得し、曲線指示手段B4411により計測
データから求めたエッジらしさを基に被測定物4404
に記入された領域分割指示線とその周辺から領域分割線
を抽出して各領域の範囲が決定し更に同様にして各領域
を曲面近似する際のパラメータ設定に使用する曲線を抽
出する。境界判別手段4420で領域の境界がルーフエ
ッジか正アールのスムーズエッジかあるいは逆アールの
スムーズエッジかを判別し、丸め半径推定手段4421
で境界がスムーズエッジであると判断された場合、その
正アールあるいは逆アールの丸め半径を推定し、領域境
界生成手段4422は境界がスムーズエッジと判断され
た場合、内部領域の微分値が連続となるように内部領域
の計測データを拡張して領域を生成しなおし、パラメー
タ設定手段4413、節点自動決定手段4414、パラ
メトリック曲面近似手段4415は領域境界生成手段4
422によって再作成された各領域を個別にパラメトリ
ック曲面に近似することにより形状情報を圧縮するまで
は実施例12と同様の動作である。
First, the three-dimensional shape data of the entire object to be measured 4404 is acquired, and the object to be measured 4404 is measured based on the edge likelihood obtained from the measurement data by the curve designating means B4411.
The area division line is extracted from the area division instruction line and its surroundings, the range of each area is determined, and similarly, a curve used for parameter setting when approximating a curved surface of each area is extracted. The boundary discriminating means 4420 discriminates whether the boundary of the area is a roof edge, a smooth edge having a normal radius or a smooth edge having an inverse radius, and a rounding radius estimating means 4421.
If it is determined that the boundary is a smooth edge, the rounding radius of the normal radius or the inverse radius is estimated, and if the boundary is determined to be a smooth edge, the differential value of the internal region is continuous. The measurement data of the internal region is expanded so as to generate the region again, and the parameter setting unit 4413, the automatic node determination unit 4414, and the parametric curved surface approximation unit 4415 are used as the region boundary generation unit 4.
The operation is the same as that of the twelfth embodiment until the shape information is compressed by individually approximating each area recreated by 422 to a parametric curved surface.

【0157】次に領域結合手段4423は丸め半径推定
手段4421によって推定された丸め半径の最大値で領
域境界のアールを作成して領域を結合する。データフォ
ーマット変換手段4417は被測定物全体の形状を表す
複数のパラメトリック曲面のパラメータ値を入力先のC
ADシステム用のデータフォーマットに変換し、フォー
マット変換された3次元形状データ4418は3次元C
ADシステム4419に入力される。
Next, the area combining means 4423 connects the areas by creating the radius of the area boundary with the maximum value of the rounding radius estimated by the rounding radius estimating means 4421. The data format converting means 4417 inputs the parameter values of a plurality of parametric curved surfaces representing the shape of the entire object to be measured as C at the input destination.
The three-dimensional shape data 4418 converted into the data format for the AD system and converted in the format is the three-dimensional C
It is input to the AD system 4419.

【0158】以下、領域結合手段4423のさらに詳細
な動作を説明する。図45は、丸め半径推定手段442
1によって推定された丸め半径に基づき各アールを作成
して領域を結合する手法のフローを示している。
The more detailed operation of the area combination means 4423 will be described below. FIG. 45 shows a rounding radius estimating means 442.
2 shows a flow of a method of creating each radius based on the rounding radius estimated by 1 and combining the regions.

【0159】まず、手順4501で結合する2つの面の
パラメータ値および丸め半径推定手段4421によって
推定されたアールのタイプ及び丸め半径を入力する。手
順4502でアールをつける稜線の分割数を設定する。
分割数が多いほど生成されるアールは正確になる。稜線
の片方の端より他方までをパラメータで0.0から1.
0としたとき、まず、パラメータ値sを0.0として始
める。また、稜線上のパラメータ値sが0.0の点をP
0とおく。手順4503でパラメータ値sが1.0より
大きいか否かを判定する。大きければ、手順4511に
進む。小さければ、手順4504へ進む。手順4504
で、2つのパラメトリック曲面上に幾何的ニュートンラ
プソン法の初期点P11(パラメータ(u11,v1
1)),P12(パラメータ(u12,v12))を設
定する。手順4505でP11,P12における接平面
T1,T2を計算する。接平面はアールを作成する側に
作成する。手順4506で点P0を通りT1,T2に垂
直な平面T0を求める。手順4507で丸め半径推定手
段4421によって推定された丸め半径を半径に持つ球
をT1,T2に接し、かつ球の中心がT0上にくるよう
に置き、球とT1,T2との接点P11’,P12’を
それぞれ計算する。図46はその球を置いた状態を表す
ものである。手順4508でP11とP11’、P12
とP12’のそれぞれが同一点であれば、その点が球と
2つのパラメトリック曲面の接点であり手順4509に
進む。同一点でなければ、手順4516でP11,P1
2を記憶し、稜線のパラメータsの次の分割点に移動し
て手順4503に戻る。手順4509で点P11’P1
2’より2つのパラメトリック曲面上の次の開始点P2
1(パラメータ(u21,v21)),P22(パラメ
ータ(u22,v22))を求める。(数12)と(数
13)、(数12)と(数14)の内積をそれぞれとり
2元1次連立方程式より△u1,△v1を求める。そし
て(数15)、(数16)によりu21,v21が得ら
れる。
First, the parameter values of the two surfaces to be combined in step 4501 and the radius type and the rounding radius estimated by the rounding radius estimating means 4421 are input. In step 4502, the number of divisions of the ridgeline to be rounded is set.
The greater the number of divisions, the more accurate are are generated. Parameters from one end of the ridgeline to the other are 0.0 to 1.
When the value is 0, the parameter value s is first set to 0.0. In addition, a point on the edge where the parameter value s is 0.0 is P
Set to 0. In step 4503, it is determined whether the parameter value s is larger than 1.0. If so, go to step 4511. If it is smaller, the procedure proceeds to step 4504. Step 4504
Then, on the two parametric surfaces, the initial point P11 (parameter (u11, v1
1)) and P12 (parameter (u12, v12)) are set. In step 4505, the tangent planes T1 and T2 at P11 and P12 are calculated. The tangent plane is created on the side where the radius is created. In step 4506, a plane T0 passing through the point P0 and perpendicular to T1 and T2 is obtained. A sphere having a radius of the rounding radius estimated by the rounding radius estimating means 4421 in step 4507 is placed in contact with T1 and T2, and the center of the sphere is on T0, and the contact point P11 ′ between the sphere and T1 and T2 is Calculate P12 'respectively. FIG. 46 shows a state in which the sphere is placed. In step 4508, P11, P11 ', and P12
And P12 ′ are the same point, the point is the contact point between the sphere and the two parametric curved surfaces, and the procedure proceeds to step 4509. If they are not the same point, in step 4516, P11 and P1
2 is stored, the division point of the ridge line parameter s is moved to the next division point, and the process returns to step 4503. Point P11'P1 in step 4509
Next starting point P2 on two parametric surfaces from 2 '
1 (parameter (u21, v21)) and P22 (parameter (u22, v22)) are obtained. The inner products of (Equation 12) and (Equation 13) and (Equation 12) and (Equation 14) are respectively taken to obtain Δu1 and Δv1 from the binary linear simultaneous equations. Then, u21 and v21 are obtained by (Equation 15) and (Equation 16).

【0160】[0160]

【数12】 [Equation 12]

【0161】[0161]

【数13】 [Equation 13]

【0162】[0162]

【数14】 [Equation 14]

【0163】[0163]

【数15】 [Equation 15]

【0164】[0164]

【数16】 [Equation 16]

【0165】u22,v22も同様である。手順451
0でu21,v21の値をu11,v11に、u22,
v22の値をu12,v12に代入し手順4505に戻
る。手順4511では手順4508でP11として記憶
されている点列を通過する曲線を生成する。P12につ
いても同様の曲線を生成する。手順4512では手順4
511で得られた曲線が元の被測定物の面の稜線と交わ
る点に新しい頂点を作成する。手順4513では手順4
512で得られた新しい頂点を結ぶ複数の稜線を作成す
る。手順4514で曲面の元の交線を削除する。手順4
515では手順4513で作成した稜線を結ぶ円弧稜線
を生成する。以上の動作により丸め部分の境界が生成さ
れる。この状態を図47に示す。そして最終的に、丸め
部分を境界より内挿する。なお、丸め作成方法には様々
な方法が存在し、本実施例に記述した丸め作成方法は本
発明を限定するものではない。
The same applies to u22 and v22. Step 451
At 0, the values of u21, v21 are changed to u11, v11, u22,
The value of v22 is substituted for u12 and v12, and the procedure returns to step 4505. In step 4511, a curve passing through the point sequence stored as P11 in step 4508 is generated. A similar curve is generated for P12. Step 4512 is step 4
A new vertex is created at the point where the curve obtained in 511 intersects the ridge of the surface of the original object to be measured. In Step 4513, Step 4
A plurality of ridge lines connecting the new vertices obtained at 512 are created. In step 4514, the original intersection line of the curved surface is deleted. Step 4
In 515, an arc ridge connecting the ridges created in step 4513 is generated. With the above operation, the boundary of the rounded portion is generated. This state is shown in FIG. Finally, the rounded part is interpolated from the boundary. There are various rounding methods, and the rounding method described in the present embodiment does not limit the present invention.

【0166】以上のように本実施例によれば、被測定物
の表面色とスリット光に対する反射率が異なり更に互い
も反射率が異なる2つの色を用いてそれぞれの色で被測
定物4404の形状を領域分割する曲線と各領域を曲面
近似する際のパラメータ設定で用いる曲線を人が大まか
で太めに記入した被測定物4404と、被測定物440
4に照射するレーザスリット光を発生するスリット光源
としてのレーザ光源4401及びミラー4402と、被
測定物4404をX軸方向へ一定ピッチで移動させるX
軸移動機構4405と、被測定物4404によるスリッ
ト光の散乱光を撮像するカメラ4406と、カメラ44
06からの出力信号をデジタル化した画像信号に変換す
るA/D変換器4407と、上記画像信号を記憶する画
像メモリ4408と、画像メモリ4408に記憶された
画像信号よりスリット散乱光の中心位置を検出するスリ
ット散乱光中心位置検出手段4409と、スリット散乱
光中心位置より被測定物の3次元座標値を計算する座標
演算手段4410と、画像信号の輝度値が被測定物44
04の表面色と異なる画素とその周辺画素より計測デー
タから求めたエッジらしさを基に領域分割線を抽出する
曲線指示手段B4411と、曲線指示手段B4411に
よって指示された領域分割のための曲線に従って3次元
座標値データを領域分割する領域分割手段4412と、
領域の境界がルーフエッジか正アールのスムーズエッジ
かあるいは逆アールのスムーズエッジかを判別する境界
判別手段4420と、正アール及び逆アールの丸め半径
を推定する丸め半径推定手段4421と、領域境界がス
ムーズエッジであった場合、内部領域から微分値が連続
となるように内部領域の計測データを拡張して領域を生
成する領域境界生成手段4422と、前記領域境界生成
手段4422により指定される領域毎にパラメトリック
曲面のパラメータをu,vとすると曲線指示手段B44
11によって指示されたパラメータ設定のための曲線上
にある計測点のパラメータu或はvの値を揃えるように
各計測点にパラメータを付与するパラメータ設定手段4
413と、分割された領域のそれぞれに於て節点と制御
点の追加する方向及び位置を前回の近似誤差の分散を用
いて自動的に決定する節点自動決定手段4414と、分
割された領域のそれぞれに於て前記節点を用いて各領域
の3次元座標値データを逐次、パラメトリック曲面に近
似するパラメトリック曲面近似手段4415と、丸め半
径推定手段4421によって推定された丸め半径に基づ
き各アールを作成して領域を結合する領域結合手段44
23と、パラメトリック曲面近似手段4415により圧
縮されたデータを入力先システムのデータフォーマット
に変換するデータフォーマット変換手段4417と、全
体系を制御するスキャナ制御手段4416を設けること
により、計測された形状を保存したまま効率良くデータ
量が削減され、かつクレイモックアップ等で正確な作成
の難しい丸め部分を作成してCADに入力することによ
り、CAD上で形状を理解し易く、入力先システム内で
の意図した形状の変更、修正が簡易であり、特に修正の
かかる頻度が多い丸め部分の修正をCADの内部コマン
ドを用いて容易に行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the two colors of the surface color of the object to be measured and the reflectance with respect to the slit light are different from each other, and the reflectances are different from each other. An object to be measured 4404 and an object to be measured 440 in which a person roughly and thickly writes a curve for dividing a shape into areas and a curve used for parameter setting when approximating each area to a curved surface.
Laser light source 4401 and a mirror 4402 as a slit light source for generating a laser slit light for irradiating 4 and a DUT 4404 are moved at a constant pitch in the X-axis direction.
An axis moving mechanism 4405, a camera 4406 for capturing the scattered light of the slit light by the DUT 4404, and the camera 44.
A / D converter 4407 for converting the output signal from 06 into a digitized image signal, an image memory 4408 for storing the image signal, and a central position of the slit scattered light from the image signal stored in the image memory 4408. The slit scattered light center position detecting means 4409 for detecting, the coordinate calculating means 4410 for calculating the three-dimensional coordinate value of the measured object from the slit scattered light center position, and the luminance value of the image signal are the measured object 44.
According to the curve indicating means B4411 for extracting the area dividing line based on the edge likeness obtained from the measurement data from the pixel different from the surface color of 04 and the peripheral pixels, and the curve for area dividing indicated by the curve indicating means B4411 3 Region dividing means 4412 for dividing the dimensional coordinate value data into regions,
Boundary discriminating means 4420 for discriminating whether the boundary of the area is a roof edge, a smooth edge of a normal radius or a smooth edge of a reverse radius, a rounding radius estimating means 4421 for estimating a rounding radius of a normal radius and a reverse radius, and a region boundary are When the edge is a smooth edge, an area boundary generation unit 4422 that expands the measurement data of the internal area to generate an area so that the differential value is continuous from the internal area, and each area specified by the area boundary generation unit 4422. If the parameters of the parametric surface are u and v, the curve designating means B44
Parameter setting means 4 for assigning a parameter to each measurement point so that the values of the parameters u or v of the measurement points on the curve for parameter setting designated by 11 are aligned.
413, a node automatic determination means 4414 for automatically determining the direction and position of addition of a node and a control point in each of the divided areas using the variance of the previous approximation error, and each of the divided areas. In this case, the three-dimensional coordinate value data of each area is sequentially created by using the nodes, and each radius is created based on the rounding radius estimated by the rounding radius estimating means 4421 and the parametric curved surface approximating means 4415 that approximates the parametric curved surface. Area joining means 44 for joining areas
23, the data format conversion means 4417 for converting the data compressed by the parametric curved surface approximation means 4415 into the data format of the input destination system, and the scanner control means 4416 for controlling the entire system to save the measured shape. It is easy to understand the shape on the CAD by creating a rounded part that is difficult to create accurately by clay mock-up etc. It is easy to change and modify the shape, and it is possible to easily modify the rounded portion, which is frequently modified, by using the internal command of CAD.

【0167】[0167]

【発明の効果】以上のように本発明は、第1に被測定物
に照射するスリット光を発生させるスリット光源と、被
測定物を移動させる移動機構と、被測定物からのスリッ
ト光の散乱光を撮像するカメラと、前記カメラからの輝
度信号をデジタル化した画像信号に変換するA/D変換
器と、前記画像信号を記憶する画像メモリと、前記画像
メモリに記憶された画像信号よりスリット散乱光の中心
位置を検出するスリット散乱光中心位置検出手段と、ス
リット散乱光中心位置より3次元座標値を計算する座標
演算手段と、被測定物上のエッジを指示する曲線指示手
段と、パラメトリック曲面のパラメータをu,vとする
と、連続する前記エッジ上の計測点のパラメータ値のu
或はvの値を揃えるように各計測点にパラメータを付与
するパラメータ設定手段と、被測定物の全体形状を表す
3次元座標値データを指定された近似誤差以下の関数を
得るまで節点の増加及び移動と制御点数の増加を繰り返
し3次元座標値データをパラメトリック曲面に近似する
際に、節点及び制御点の増加方向と位置を自動的に決定
する方法として、節点を定義する方向をu、vとする
と、パラメータuの値が等しい測定点列の集合Ui、及
びパラメータvの値が等しい測定点列の集合Vj毎に、
前回の近似と前記3次元座標値データとの奥行き座標値
の差の分散Uvari(i=1,・・・,m),Vva
j(j=1,・・・,n)を算出し、更に前記分散U
vari,Vvarjの平均U,Vを得て、その大小を比
較し、Uが大きければv方向に、Vが大きければu方向
に節点及び制御点を増加することを決定し、平均の大き
い方の分散として例えばUvari(i=1,・・・,
m)において最も値が大きい分散値を持つ測定点列の集
合U0を求め、点列U0の誤差の自乗和を節点間毎に算出
して、最も自乗和の値が大きい節点間の中心に新しい節
点を増加するもので、制御点を増加させても近似誤差の
減少する割合が低い場合、被測定物の表面を誤差の変動
が激しい方向において複数分割しそれぞれ異なる曲面と
してパラメトリック関数近似を行い、制御点を増加させ
ても近似誤差の減少する割合がかなり低い場合、計測し
た3次元座標値データの特徴点を用いて多角形パッチを
作成して面を構築するデータ圧縮手段と、前記データ圧
縮手段により圧縮されたデータを入力先のシステムのデ
ータフォーマットに変換するデータフォーマット変換手
段とを設けることにより、計測された形状を保存した効
率良いデータ量の削減とデータの平滑化を行うことがで
きる。
As described above, according to the present invention, firstly, the slit light source for generating the slit light for irradiating the measured object, the moving mechanism for moving the measured object, and the scattering of the slit light from the measured object. A camera for capturing light, an A / D converter for converting a luminance signal from the camera into a digitized image signal, an image memory for storing the image signal, and a slit from the image signal stored in the image memory Slit scattered light center position detecting means for detecting the center position of scattered light, coordinate calculating means for calculating three-dimensional coordinate values from the slit scattered light center position, curve indicating means for indicating an edge on the object to be measured, and parametric If the parameters of the curved surface are u and v, u of the parameter values of the measurement points on the continuous edges are
Alternatively, parameter setting means for giving a parameter to each measurement point so as to make the values of v uniform and three-dimensional coordinate value data representing the entire shape of the object to be measured increase the number of nodes until a function less than a specified approximation error is obtained. When the three-dimensional coordinate value data is approximated to a parametric surface by repeating movement and increase in the number of control points, the direction of defining the nodes is defined as u, v as a method of automatically determining the increasing direction and the position of the nodes and control points. Then, for each set U i of measurement point sequences having the same value of the parameter u and each set V j of measurement point sequences having the same value of the parameter v,
Variance Uvar i (i = 1, ..., M), Vva of the difference in depth coordinate value between the previous approximation and the three-dimensional coordinate value data
r j (j = 1, ..., N) is calculated, and the variance U is calculated.
The averages U and V of var i and Vvar j are obtained, and their magnitudes are compared. If U is large, it is decided to increase the nodes and control points in the v direction, and if V is large, it is decided to increase the nodes and control points. For example, Uvar i (i = 1, ...,
m), a set U 0 of measurement point sequences having the largest variance value is obtained, the sum of squares of the error of the point sequence U 0 is calculated for each node, and the center between the nodes having the largest sum of squares is calculated. If the number of new nodes is increased and the rate of approximation error reduction is low even if the number of control points is increased, the surface of the object to be measured is divided into multiple parts in the direction where the fluctuation of the error is large, and the parametric function approximation is performed as different curved surfaces. If the rate of decrease of the approximation error is considerably low even if the number of control points is increased, data compression means for creating a polygon patch using the feature points of the measured three-dimensional coordinate value data to construct a surface, and By providing a data format conversion means for converting the data compressed by the data compression means into the data format of the input destination system, the measured shape can be saved in an efficient amount of data. You can reduce and smooth the data.

【0168】第2に被測定物に照射するスリット光を発
生させるスリット光源と、被測定物を移動させる移動機
構と、被測定物からのスリット光の散乱光を撮像するカ
メラと、前記カメラからの輝度信号をデジタル化した画
像信号に変換するA/D変換器と、前記画像信号を記憶
する画像メモリと、前記画像メモリに記憶された画像信
号よりスリット散乱光の中心位置を検出するスリット散
乱光中心位置検出手段と、スリット散乱光中心位置より
3次元座標値を計算する座標演算手段と、被測定物上の
エッジを指示する曲線指示手段と、パラメトリック曲線
のパラメータをuとすると、連続する前記エッジ上の計
測点のパラメータuの値を揃えるように各計測点にパラ
メータを付与するパラメータ設定手段と、被測定物の全
体形状を表す3次元座標値データを指定された近似誤差
以下の関数を得るまで節点の増加及び移動と制御点数の
増加を繰り返し3次元座標値データを複数のパラメトリ
ック曲線に近似する際に、節点及び制御点の増加位置を
自動的に決定する方法として、1つのパラメトリック曲
線に近似する点列Uの近似誤差の自乗和を節点間毎に算
出して、最も自乗和の値が大きい節点間の中心に新しい
節点を増加するもので、制御点を増加させても近似誤差
の減少する割合が低い場合、曲線を複数に分割し、それ
ぞれ異なる曲線としてパラメトリック曲線近似を行い、
次にこれら複数のパラメトリック曲線を補間して曲面を
作成するデータ圧縮手段と、前記データ圧縮手段により
圧縮されたデータを入力先のシステムのデータフォーマ
ットに変換するデータフォーマット変換手段とを設ける
ことにより、曲面近似を行う際に通常発生するうねりの
形状を軽減することができ、更に従来被測定物の形状か
ら直接予測することが困難であったより効率的な近似を
得るための制御点数や節点の位置の問題を解決し、3次
元座標値データをできるだけ少ないデータ量でパラメト
リック曲面に近似することができる。
Secondly, a slit light source for generating slit light for irradiating the object to be measured, a moving mechanism for moving the object to be measured, a camera for capturing scattered light of the slit light from the object to be measured, and the camera A / D converter for converting the luminance signal of the above into a digitized image signal, an image memory for storing the image signal, and slit scattering for detecting the central position of slit scattered light from the image signal stored in the image memory If the light center position detecting means, the coordinate calculating means for calculating the three-dimensional coordinate value from the slit scattered light center position, the curve indicating means for indicating the edge on the object to be measured, and the parameter of the parametric curve are u, they are continuous. Parameter setting means for assigning a parameter to each measurement point so that the values of the parameter u of the measurement point on the edge are aligned, and a cubic representing the overall shape of the measured object. Increasing positions of nodes and control points when approximating three-dimensional coordinate value data to a plurality of parametric curves until the coordinate value data is repeated by increasing and moving the number of control points and increasing the number of control points until a function below a specified approximation error is obtained. As a method of automatically determining, the sum of squares of the approximation error of the point sequence U that approximates one parametric curve is calculated for each node, and a new node is added to the center between the nodes with the largest sum of squares. If the rate of decrease in the approximation error is low even if the number of control points is increased, the curve is divided into multiple curves and the parametric curve approximation is performed as different curves.
Next, by providing data compression means for interpolating these plural parametric curves to create a curved surface, and data format conversion means for converting the data compressed by the data compression means into the data format of the input destination system, It is possible to reduce the shape of the undulation that normally occurs when performing curved surface approximation, and the number of control points and the positions of nodes to obtain a more efficient approximation that was difficult to predict directly from the shape of the measured object. It is possible to solve the above problem and approximate three-dimensional coordinate value data to a parametric curved surface with a data amount as small as possible.

【0169】第3に、以上第1、第2の構成要素に加
え、被測定物を複数の領域に分割する曲線を決定する曲
線指示手段と、前記曲線により被測定物を複数の領域に
分割する領域分割手段と、各領域毎に3次元座標値デー
タをパラメトリック関数に近似するデータ圧縮手段との
構成を有している。ただし、パラメータ設定および領域
分割時に使用する曲線指示手段は、スリット光に対する
反射率が被測定物の表面色と異なる色を用いて前記曲線
を被測定物上に指定し画像信号の中で輝度値が異なる部
分を前記曲線として抽出するか、またはスリット光に対
する反射率が被測定物の表面色と異なる色を用いておお
まかな前記曲線を被測定物上に指定し前記画像信号の中
で輝度値が異なる部分およびその周辺部分から前記3次
元座標値データを用いて求めたエッジらしさを基に前記
曲線を抽出するか、または求める前記曲線は被測定物の
エッジ部であるとみなし、人手を介在すること無く自動
的に前記3次元座標値データを用いてエッジを求める
か、またはカメラがスリット散乱光を読み取りまたスリ
ット光を投射していない状態の被測定物の全体を撮像す
るもので、前記カメラがスリット光を撮像するかあるい
はスリット光を投射していない前記被測定物の全体の輝
度情報を撮像するかによって出力切り換えるメモリ切替
手段と、前記メモリ切替手段の切り替えによりスリット
散乱光の画像信号を記憶する第1の画像メモリと、前記
メモリ切替手段の切り替えによりスリット光を投射して
いない前記被測定物の全体の輝度画像を記憶する第2の
画像メモリとを別に設け、求める前記曲線は被測定物の
エッジ部であるとみなし、人手を介在すること無く自動
的に前記輝度画像を用いてエッジを求めるか、または被
測定物の表面色と異なる色を用いて前記曲線を被測定物
上に指定しカメラがスリット散乱光を読み取りまたスリ
ット光を投射していない状態の被測定物の全体を撮像す
るカラーカメラで、前記カメラがスリット光を撮像する
かあるいはスリット光を投射していない前記被測定物の
全体の輝度情報を撮像するかによって出力切り換えるメ
モリ切替手段と、前記メモリ切替手段の切り替えにより
スリット散乱光の画像信号を記憶する第1の画像メモリ
と、前記メモリ切替手段の切り替えによりスリット光を
投射していない前記被測定物の全体の輝度画像を記憶す
る第2の画像メモリとを別に設け、輝度画像から色の違
いを用いて前記曲線を抽出するか、または測定された3
次元座標値データをコンピュータに表示し、表示された
前記3次元座標値データに対しマウスを用いて人間が曲
線を指示するものである。以上の構成を設けることによ
り、被測定物の全体形状を複数領域に分割する曲線と各
領域をパラメトリック曲面に効率良く近似する際のパラ
メータ設定手段において用いる曲線を容易に指示するこ
とができる。
Thirdly, in addition to the above-mentioned first and second constituent elements, a curve designating means for determining a curve for dividing the object to be measured into a plurality of areas, and the curve to divide the object to be measured into a plurality of areas. And a data compression means for approximating the three-dimensional coordinate value data to a parametric function for each area. However, the curve designating means used at the time of parameter setting and area division specifies the curve on the object to be measured using a color whose reflectance to the slit light is different from the surface color of the object to be measured, and the brightness value in the image signal. Is extracted as the curve, or the reflectance to the slit light is specified by using a color different from the surface color of the DUT to specify the rough curve on the DUT and the brightness value in the image signal. Is extracted based on the edge-likeliness obtained using the three-dimensional coordinate value data from the different portion and its peripheral portion, or the obtained curve is regarded as the edge portion of the object to be measured, and human intervention is required. Without the need to automatically obtain the edge using the three-dimensional coordinate value data, or the camera reads the slit scattered light and does not project the slit light. A memory switching unit for capturing an image of the whole and switching the output depending on whether the camera captures the slit light or the luminance information of the entire object to be measured which is not projecting the slit light. A first image memory for storing the image signal of the slit scattered light by switching, and a second image memory for storing the brightness image of the entire measured object not projecting the slit light by switching the memory switching means. Is provided separately, the curve to be obtained is regarded as the edge portion of the object to be measured, and the edge is automatically obtained using the brightness image without human intervention, or a color different from the surface color of the object to be measured is obtained. The above curve is designated on the object to be measured by using the camera to read the slit scattered light and to image the entire object to be measured in the state where the slit light is not projected. Camera, the memory switching means for switching the output depending on whether the camera images the slit light or the luminance information of the entire object to be measured which does not project the slit light, and the slit by switching the memory switching means. A first image memory for storing an image signal of scattered light and a second image memory for storing a brightness image of the entire measured object not projecting slit light by switching the memory switching means are separately provided. , The curve was extracted from the luminance image using the color difference or measured 3
The dimensional coordinate value data is displayed on a computer, and a human uses the mouse to indicate a curve for the displayed three-dimensional coordinate value data. By providing the above configuration, it is possible to easily specify a curve that divides the entire shape of the DUT into a plurality of areas and a curve that is used by the parameter setting means when efficiently approximating each area to a parametric curved surface.

【0170】第4に、以上第3の構成要素に加え、前記
領域分割手段によって分割された領域の境界部分がルー
フエッジか凸曲面のスムーズエッジかあるいは凹曲面の
スムーズエッジかを判別する境界判別手段と、凸曲面及
び凹曲面の丸め半径を推定する丸め半径推定手段と、凸
曲面と凹曲面の際に特別な領域境界を生成しなおす領域
境界生成手段との構成を有している。また、以上の構成
要素に加え、丸め半径推定手段によって推定された丸め
半径に基づき丸め変形操作を行い領域を結合する領域結
合手段との構成を設けることにより入力先システム内で
の形状の変更、修正が容易にできるデータ形式で3次元
CADシステムやコンピュータグラフィックスシステム
へ入力することができる優れた3次元形状入力装置を実
現できるものである。
Fourthly, in addition to the above-mentioned third component, boundary discrimination for discriminating whether the boundary portion of the area divided by the area dividing means is the roof edge, the smooth edge of the convex curved surface or the smooth edge of the concave curved surface. And a rounding radius estimating means for estimating rounding radii of the convex curved surface and the concave curved surface, and an area boundary generating means for regenerating a special area boundary in the convex curved surface and the concave curved surface. Further, in addition to the above components, by changing the shape in the input destination system by providing a configuration with a region joining unit that joins regions by performing a rounding deformation operation based on the rounding radius estimated by the rounding radius estimating unit, It is possible to realize an excellent three-dimensional shape input device capable of inputting into a three-dimensional CAD system or a computer graphics system in a data format that can be easily corrected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例における3次元形状入力
装置のブロック結線図
FIG. 1 is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同3次元形状入力装置におけるパラメータ設定
に使用する曲線の指示を示した図
FIG. 2 is a diagram showing an instruction of a curve used for parameter setting in the same three-dimensional shape input device.

【図3】(a)同3次元形状入力装置における1本の曲
線の構成点が1フレームにつき1点でない場合を示した
図 (b)同3次元形状入力装置における指示曲線を複数の
曲線に分割した場合を示した図
FIG. 3 (a) is a diagram showing a case where one curved line in the same three-dimensional shape input device does not have one point per frame. (B) A designated curve in the same three-dimensional shape input device is converted into a plurality of curves. Diagram showing the case of division

【図4】(a)同3次元形状入力装置における曲線の両
端点が第1フレームと最終フレームに載ってない場合を
示した図 (b)同3次元形状入力装置における両端点が第1フレ
ームと最終フレームに載ってない曲線を再構成した場合
を示した図
FIG. 4 (a) is a diagram showing a case where both end points of a curve in the same three-dimensional shape input device are not placed in the first frame and the final frame. (B) Both end points in the same three-dimensional shape input device are first frame And the figure that shows the case of reconstructing a curve that is not on the final frame

【図5】同3次元形状入力装置における指示曲線の位置
に対応したパラメータvの値を設定する概念図
FIG. 5 is a conceptual diagram for setting a value of a parameter v corresponding to a position of a designated curve in the same three-dimensional shape input device.

【図6】同3次元形状入力装置における1スリット上の
データ点のパラメータvの値を設定する概念図
FIG. 6 is a conceptual diagram of setting a value of a parameter v of a data point on one slit in the same three-dimensional shape input device.

【図7】同3次元形状入力装置におけるデータをパラメ
トリック曲面に指定精度以下で近似する手法の手順フロ
ー図
FIG. 7 is a procedure flow chart of a method for approximating the data in the three-dimensional shape input device to a parametric curved surface with a specified accuracy or less.

【図8】本発明の第2の実施例における3次元形状入力
装置のブロック結線図
FIG. 8 is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】同3次元形状入力装置における逐次近似の終了
条件のフロー図
FIG. 9 is a flowchart of a termination condition of successive approximation in the same three-dimensional shape input device.

【図10】(a)同3次元形状入力装置におけるx,y
座標値の残差とz座標値の残差の現れ方の違いを示す際
の、元のデータの図 (b)同3次元形状入力装置におけるx,y座標値の残
差とz座標値の残差の現れ方の違いを示す際の、x,y
座標値の残差が大きい場合の近似の図 (c)同3次元形状入力装置におけるx,y座標値の残
差とz座標値の残差の現れ方の違いを示す際の、z座標
値の残差が大きく、x,y座標値の残差が小さい場合の
近似の図
FIG. 10 (a) x, y in the same three-dimensional shape input device
Figure of the original data when showing the difference in the appearance of the residual of the coordinate values and the residual of the z coordinate values. (B) The residual of the x, y coordinate values and the z coordinate value of the same three-dimensional shape input device. X, y when showing the difference in how residuals appear
Figure of approximation when residual of coordinate values is large (c) z coordinate value when showing difference in appearance of residual of x and y coordinate values and residual of z coordinate value in the same three-dimensional shape input device Figure of approximation when residual of x is large and residual of x and y coordinate values is small

【図11】同3次元形状入力装置における計測データ点
のパラメータと基準格子パラメータの関係図
FIG. 11 is a relational diagram of parameters of measurement data points and reference grid parameters in the same three-dimensional shape input device.

【図12】(a)同3次元形状入力装置における近傍領
域での残差の符号が異なり絶対値が等しい場合を示した
図 (b)同3次元形状入力装置における近傍領域での残差
の符号及び絶対値が等しい場合を示した図
FIG. 12 (a) is a diagram showing a case where the residuals in the neighborhood region of the same three-dimensional shape input device have different signs and have the same absolute values. (B) Of the residuals in the neighborhood region of the same three-dimensional shape input device Diagram showing the case where the sign and the absolute value are the same

【図13】同3次元形状入力装置における分散を算出す
る点列の概念図
FIG. 13 is a conceptual diagram of a point sequence for calculating variance in the same three-dimensional shape input device.

【図14】同3次元形状入力装置における節点を追加す
る方向の概念図
FIG. 14 is a conceptual diagram of a direction in which nodes are added in the same three-dimensional shape input device.

【図15】同3次元形状入力装置における節点を追加す
る位置の概念図
FIG. 15 is a conceptual diagram of positions at which nodes are added in the same three-dimensional shape input device.

【図16】本発明の第3の実施例における3次元形状入
力装置のブロック結線図
FIG. 16 is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device according to a third embodiment of the present invention.

【図17】同3次元形状入力装置におけるデータをパラ
メトリック曲面に指定精度以下で分割近似する手法の手
順フロー図
FIG. 17 is a procedure flow chart of a method of dividing and approximating data into a parametric curved surface with specified accuracy or less on the same three-dimensional shape input device.

【図18】同3次元形状入力装置における特徴点抽出手
法の手順フロー図
FIG. 18 is a procedure flow chart of a feature point extraction method in the same three-dimensional shape input device.

【図19】同3次元形状入力装置における特徴点抽出の
概念図
FIG. 19 is a conceptual diagram of feature point extraction in the same three-dimensional shape input device.

【図20】同3次元形状入力装置における2本のスリッ
ト上の点列より多角形パッチを生成する手法の手順フロ
ー図
FIG. 20 is a procedure flow chart of a method for generating a polygon patch from a sequence of points on two slits in the same three-dimensional shape input device.

【図21】同3次元形状入力装置における3角形パッチ
の生成を示す概念図
FIG. 21 is a conceptual diagram showing generation of a triangular patch in the same three-dimensional shape input device.

【図22】本発明の第4の実施例における3次元形状入
力装置のブロック結線図
FIG. 22 is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図23】同3次元形状入力装置における1スリットの
データをパラメトリック曲線に指定精度以下で近似する
手法の手順フロー図
FIG. 23 is a procedure flow chart of a method for approximating the data of one slit in the three-dimensional shape input device to a parametric curve with a specified accuracy or less.

【図24】本発明の第5の実施例における3次元形状入
力装置のブロック結線図
FIG. 24 is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第6の実施例における3次元形状入
力装置のブロック結線図
FIG. 25 is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図26】同3次元形状入力装置における指示曲線の周
辺領域より領域分割線を抽出する手法の手順フロー図
FIG. 26 is a procedure flow chart of a method of extracting a region dividing line from a peripheral region of a designated curve in the same three-dimensional shape input device.

【図27】同3次元形状入力装置におけるキルシュのオ
ペレータの図
FIG. 27 is a diagram of a Kirsch operator in the same three-dimensional shape input device.

【図28】同3次元形状入力装置の細線化における削除
可能性の概念図
FIG. 28 is a conceptual diagram of erasability in thinning the same three-dimensional shape input device.

【図29】本発明の第7の実施例における3次元形状入
力装置のブロック結線図
FIG. 29 is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図30】同3次元形状入力装置における3次元データ
による自動領域分割手法の手順フロー図
FIG. 30 is a procedure flow chart of an automatic region segmentation method by three-dimensional data in the same three-dimensional shape input device.

【図31】同3次元形状入力装置における分割領域のラ
ベル分けの概念図
FIG. 31 is a conceptual diagram of label division of divided areas in the same three-dimensional shape input device.

【図32】本発明の第8の実施例における3次元形状入
力装置のブロック結線図
FIG. 32 is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図33】同3次元形状入力装置における輝度データに
よる自動領域分割手法の手順フロー図
FIG. 33 is a procedure flow chart of an automatic area dividing method using luminance data in the same three-dimensional shape input device.

【図34】本発明の第9の実施例における3次元形状入
力装置のブロック結線図
FIG. 34 is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図35】同3次元形状入力装置におけるカラー画像に
よる自動曲線抽出手法の手順フロー図
FIG. 35 is a procedure flow chart of an automatic curve extraction method by a color image in the same three-dimensional shape input device.

【図36】本発明の第10の実施例における3次元形状
入力装置のブロック結線図
FIG. 36 is a block connection diagram of the three-dimensional shape input device according to the tenth embodiment of the present invention.

【図37】本発明の第11の実施例における3次元形状
入力装置のブロック結線図
FIG. 37 is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図38】同3次元形状入力装置におけるアール別境界
タイプの概念図
FIG. 38 is a conceptual diagram of boundary type for each radius in the same three-dimensional shape input device.

【図39】同3次元形状入力装置における境界判別手段
の手順フロー図
FIG. 39 is a procedure flow chart of the boundary discriminating means in the same three-dimensional shape input device.

【図40】同3次元形状入力装置における領域境界に付
与したラベルの概念図
FIG. 40 is a conceptual diagram of labels attached to area boundaries in the same three-dimensional shape input device.

【図41】同3次元形状入力装置における丸め半径推定
手段の手順フロー図
FIG. 41 is a procedure flow chart of a rounding radius estimating means in the same three-dimensional shape input device.

【図42】本発明の第12の実施例における3次元形状
入力装置のブロック結線図
FIG. 42 is a block connection diagram of the three-dimensional shape input device according to the twelfth embodiment of the present invention.

【図43】同3次元形状入力装置における領域境界生成
手段による領域境界生成の概念図
FIG. 43 is a conceptual diagram of region boundary generation by the region boundary generation means in the same three-dimensional shape input device.

【図44】本発明の第13の実施例における3次元形状
入力装置のブロック結線図
FIG. 44 is a block connection diagram of a three-dimensional shape input device according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図45】同3次元形状入力装置における領域結合手段
の手順フロー図
FIG. 45 is a procedure flow chart of a region combination means in the same three-dimensional shape input device.

【図46】同3次元形状入力装置における領域結合手段
の処理の概念図
FIG. 46 is a conceptual diagram of processing of a region joining unit in the same three-dimensional shape input device.

【図47】同3次元形状入力装置における領域結合手段
による領域結合の概念図
FIG. 47 is a conceptual diagram of region combination by the region combination means in the same three-dimensional shape input device.

【図48】従来の3次元形状入力装置のブロック結線図FIG. 48 is a block connection diagram of a conventional three-dimensional shape input device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 レーザ光源 102 振動ミラー 103 スリット光 104 被測定物 105 X軸移動機構 106 カメラ 107 A/D変換器 108 画像メモリ 109 スリット散乱光中心位置検出手段 110 座標演算手段 111 座標演算手段 112 パラメータ設定手段 113 パラメトリック曲面近似手段 114 データフォーマット変換手段 115 スキャナ制御手段 116 本装置で得られる3次元形状データ 117 3次元CADシステム 101 laser light source 102 vibrating mirror 103 slit light 104 object to be measured 105 X-axis moving mechanism 106 camera 107 A / D converter 108 image memory 109 slit scattered light center position detecting means 110 coordinate calculating means 111 coordinate calculating means 112 parameter setting means 113 Parametric curved surface approximation means 114 Data format conversion means 115 Scanner control means 116 Three-dimensional shape data 117 obtained by this device 117 Three-dimensional CAD system

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定物に照射するスリット光を発生さ
せるスリット光源と、前記被測定物を移動させる移動機
構と、前記被測定物からのスリット光の散乱光を撮像す
るカメラと、前記カメラからの輝度信号をデジタル化し
た画像信号に変換するA/D変換器と、前記画像信号を
記憶する画像メモリと、前記画像メモリに記憶された画
像信号からスリット散乱光の中心位置を検出するスリッ
ト散乱光中心位置検出手段と、前記スリット散乱光の中
心位置から3次元座標値を計算する座標演算手段と、
記被測定物の3次元座標値データをパラメトリック曲面
に近似するデータ圧縮手段と、前記データ圧縮手段によ
り圧縮されたデータを入力先システムのデータフォーマ
ットに変換するデータフォーマット変換手段とを具備す
る3次元形状入力装置。
1. A slit light source for generating slit light for irradiating an object to be measured, a moving mechanism for moving the object to be measured, a camera for capturing scattered light of the slit light from the object to be measured, and the camera. A / D converter for converting the luminance signal from the image signal into a digitized image signal, an image memory for storing the image signal, and a slit for detecting the center position of the slit scattered light from the image signal stored in the image memory a scattered light center position detection means, and coordinate calculation means for calculating three-dimensional coordinates from the center of the slit scattered light, before
Parametric curved surface of 3D coordinate data of the object to be measured
A three-dimensional shape input device comprising: a data compression unit that is similar to the above, and a data format conversion unit that converts the data compressed by the data compression unit into the data format of the input destination system.
【請求項2】 被測定物を移動させる移動機構の代わり
にスリット光を被測定物上で走査させるスリット光走査
手段を備えた請求項1記載の3次元形状入力装置。
2. The three-dimensional shape input device according to claim 1, further comprising slit light scanning means for scanning the slit light on the measured object instead of the moving mechanism for moving the measured object.
【請求項3】 被測定物上の曲線を指示する曲線指示手
段と、パラメトリック曲面のパラメータをu,vとする
と、連続する前記曲線上の計測点のパラメータ値のu或
はvの値を揃えるように各計測点にパラメータを付与す
るパラメータ設定手段とを具備する請求項1又は2記載
の3次元形状入力装置。
3. A curve designating means for designating a curve on the object to be measured, and u and v as parameters of the parametric curved surface. The parameter values u or v of the measurement points on the continuous curve are aligned. The three-dimensional shape input device according to claim 1 or 2 , further comprising: parameter setting means for giving a parameter to each measurement point.
【請求項4】 データ圧縮手段が、3次元座標値データ
をパラメトリック曲面に近似させる際に、双方向の節点
と制御点の増加及び移動を指定された近似誤差以下の曲
面を得るまで繰り返す請求項1、2又は3記載の3次元
形状入力装置。
4. A bidirectional node when the data compressing means approximates three-dimensional coordinate value data to a parametric curved surface.
The three-dimensional shape input device according to claim 1, 2 or 3 , wherein the increase and the movement of the control points are repeated until a curved surface having a specified approximation error or less is obtained.
【請求項5】 データ圧縮手段が、3次元座標値データ
節点と制御点の増加及び移動を繰り返してパラメトリ
ック曲面に近似させる際に、節点及び制御点の増加方向
と位置を自動的に決定する方法として、節点を定義する
方向をu、vとすると、パラメータuの値が等しい測定
点列の集合Ui、及びパラメータvの値が等しい測定点
列の集合Vj毎に、前回の近似と前記3次元座標値デー
タとの奥行き座標値の差の分散Uvari(i=1,・
・・,m),Vvarj(j=1,・・・,n)を算出
し、更に前記分散Uvari,Vvarjの平均U,Vを
得て、その大小を比較し、Uが大きければv方向に、V
が大きければu方向に節点及び制御点を増加することを
決定し、平均の大きい方の分散として例えばUvari
(i=1,・・・,m)において最も値が大きい分散値
を持つ測定点列の集合U0を求め、点列U0の誤差の自乗
和を節点間毎に算出して、最も自乗和の値が大きい節点
間の中心に新しい節点を増加する請求項1、2、3又は
4記載の3次元形状入力装置。
5. The data compressing means automatically determines the increasing directions and positions of the nodes and the control points when the three-dimensional coordinate value data is repeatedly increased and moved for the nodes and the control points to approximate the parametric curved surface. As a method, if the directions defining the nodes are u and v, for each set U i of measurement point sequences in which the value of the parameter u is equal and V j of measurement point sequences in which the value of the parameter v is equal, Variance Uvar i (i = 1, ...) Of difference in depth coordinate value from the three-dimensional coordinate value data
.., m), Vvar j (j = 1, ..., N) are calculated, the averages U and V of the variances Uvar i and Vvar j are obtained, and the magnitudes are compared. If U is large, V direction, V
Is larger, it is decided to increase the number of nodes and control points in the u direction. For example, Uvar i
At (i = 1, ..., M), a set U 0 of measurement point sequences having the largest variance value is obtained, and the sum of squares of the error of the point sequence U 0 is calculated for each node to obtain the most square. claims 1 to increase the new nodal point at the center between the nodes the value of the sum is greater
The three-dimensional shape input device according to item 4 .
【請求項6】 データ圧縮手段が、双方向の節点と制御
点の増加及び移動を繰り返すことにより近似誤差が指定
値以下になるまで近似誤差を減少していく際に、制御点
を増加させても近似誤差の減少する割合が低い場合、曲
面を誤差の変動が激しい方向において複数分割し、それ
ぞれ異なる曲面としてパラメトリック曲面近似を行い、
この動作を指定された近似精度の曲面を得る迄繰り返す
請求項4または5記載の3次元形状入力装置。
6. The data compression means comprises bidirectional nodes and control.
When the approximation error decreases until the approximation error becomes less than or equal to the specified value by repeating the increase and the movement of the points, and if the rate of decrease of the approximation error is low even if the control points are increased, the error of the curved surface is changed. Is divided into multiple parts in the direction where the
This operation is repeated until a curved surface with the specified approximation accuracy is obtained.
The three-dimensional shape input device according to claim 4 or 5 .
【請求項7】 データ圧縮手段が、分割領域毎に近似誤
差が指定値以下の曲面近似を行うために双方向の節点と
制御点の増加及び移動を繰り返す際に、制御点を増加さ
せても近似誤差の減少する割合が低いかあるいは近似誤
差に限界が生じ指定された近似精度を達成できない場
合、前記3次元座標値データを用いて多角形パッチを作
成して面を構築するものである請求項6記載の3次元形
状入力装置。
7. A bidirectional node for the data compression means to perform curved surface approximation with an approximation error of a specified value or less for each divided area.
When the control points are repeatedly increased and moved , the approximation error decreases at a low rate even if the control points are increased, or the approximation error has a limit and the specified approximation accuracy cannot be achieved. 7. The three-dimensional shape input device according to claim 6 , wherein a polygonal patch is created by using to construct a surface.
【請求項8】 データ圧縮手段が、分割領域毎に近似誤
差が指定値以下の曲面近似を行うために双方向の節点と
制御点の増加及び移動を繰り返す際に、制御点を増加さ
せても近似誤差の減少する割合が低いかあるいは近似誤
差に限界が生じ指定された近似精度を達成できない場
合、前記3次元座標値データから特徴点を抽出し、前記
特徴点を用いて多角形パッチを作成して面を構築する
求項6記載の3次元形状入力装置。
8. A bidirectional node for the data compression means to perform curved surface approximation with an approximation error of a specified value or less for each divided area.
When the control points are repeatedly increased and moved , the approximation error decreases at a low rate even if the control points are increased, or the approximation error has a limit and the specified approximation accuracy cannot be achieved. A contract for extracting a feature point from the image and creating a polygonal patch using the feature point to construct a surface.
The three-dimensional shape input device according to claim 6 .
【請求項9】 データ圧縮手段が、3次元座標値データ
を複数のパラメトリック曲線に近似させ、次にこれら複
数のパラメトリック曲線を補間する曲面を作成するもの
である請求項1又は2記載の3次元形状入力装置。
9. The three-dimensional according to claim 1, wherein the data compression means approximates the three-dimensional coordinate value data to a plurality of parametric curves and then creates a curved surface for interpolating the plurality of parametric curves. Shape input device.
【請求項10】 データ圧縮手段が、3次元座標値デー
タを複数のパラメトリック曲線に近似させる際に、パラ
メトリック曲線の節点と制御点の増加及び移動を指定さ
れた近似誤差以下の曲線を得るまで繰り返す請求項9記
の3次元形状入力装置。
10. The data compression means, when approximating the three-dimensional coordinate value data to a plurality of parametric curves, repeats increasing and moving of nodes and control points of the parametric curve until a curve having a specified approximation error or less is obtained. Claim 9
3-dimensional shape input device of the mounting.
【請求項11】 データ圧縮手段が、近似誤差が指定値
以下の曲線近似を行うために節点と制御点の増加及び移
を繰り返す際に、制御点を増加させても近似誤差の減
少する割合が低い場合、曲線を複数分割し、それぞれ異
なる曲線としてパラメトリック曲線近似を行うことを指
定された近似精度の曲線を得るまで繰り返す請求項10
記載の3次元形状入力装置。
11. The data compressing means increases and shifts nodes and control points in order to perform curve approximation with an approximation error of a specified value or less.
If the rate of decrease of the approximation error is low even when the control points are increased when repeating the motion , divide the curve into multiple curves and perform parametric curve approximation as different curves until a curve with the specified approximation accuracy is obtained. Repeat claim 10
The three-dimensional shape input device described .
【請求項12】 被測定物を複数の領域に分割する曲線
を決定する曲線指示手段と、前記曲線により被測定物を
複数の領域に分割する領域分割手段を設け、データ圧縮
手段が各領域毎に3次元座標値データをパラメトリック
関数に近似させる請求項1、2、3、4、5、6、7、
8、9、10又は11記載の3次元形状入力装置。
12. A curve indicating means for determining a curve for dividing an object to be measured into a plurality of areas, and an area dividing means for dividing the object to be measured into a plurality of areas by the curve are provided, and the data compressing means is provided for each area. The three-dimensional coordinate value data is approximated to a parametric function according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,
The three-dimensional shape input device according to 8, 9, 10 or 11 .
【請求項13】 スリット光に対する反射率が被測定物
の表面色と異なる色を用いて前記曲線を指定された被測
定物を設け、曲線指示手段が前記画像信号の中で輝度値
が異なる部分を前記曲線として抽出する請求項3又は1
2記載の3次元形状入力装置。
13. An object to be measured whose curve is designated by using a color whose reflectance to slit light is different from the surface color of the object to be measured, wherein the curve indicating means has a different brightness value in the image signal. claim extracted as the curve 3 or 1
2 three-dimensional shape input device according.
【請求項14】 スリット光に対する反射率が被測定物
の表面色と異なる色を用いておおまかな前記曲線を指定
された被測定物を設け、曲線指示手段が前記画像信号の
中で輝度値が異なる部分およびその周辺部分から前記3
次元座標値データを用いて求めたエッジらしさを基に前
記曲線を抽出する請求項3又は12記載の3次元形状入
力装置。
14. An object to be measured having a rough curve is provided by using a color whose reflectance to slit light is different from the surface color of the object to be measured, and the curve indicating means has a brightness value in the image signal. From the different part and its peripheral part, the above 3
The three-dimensional shape input device according to claim 3 or 12 , wherein the curve is extracted based on the edge-likeness obtained using the three-dimensional coordinate value data.
【請求項15】 曲線指示手段が、求める前記曲線は被
測定物のエッジ部であるとみなし、人手を介在すること
無く自動的に前記3次元座標値データを用いてエッジを
求める請求項3又は12記載の3次元形状入力装置。
15. Curve indicating means, the curve determining the regarded as the edge portion of the object to be measured, using automatically the 3-dimensional coordinate value data without intervening manual seek edge claim 3 or 12. The three-dimensional shape input device according to item 12 .
【請求項16】 カメラがスリット散乱光を読み取りま
たスリット光を投射していない状態の被測定物の全体を
撮像するもので、前記カメラがスリット光を撮像するか
あるいはスリット光を投射していない前記被測定物の全
体の輝度情報を撮像するかによって出力切り換えるメモ
リ切替手段と、前記メモリ切替手段の切り替えによりス
リット散乱光の画像信号を記憶する第1の画像メモリ
と、前記メモリ切替手段の切り替えによりスリット光を
投射していない前記被測定物の全体の輝度画像を記憶す
る第2の画像メモリとを設け、曲線指示手段が、求める
前記曲線は被測定物のエッジ部であるとみなし、人手を
介在すること無く自動的に前記輝度画像を用いてエッジ
を求める請求項3又は12記載の3次元形状入力装置。
16. A camera reads the slit scattered light and picks up the entire object to be measured in a state where the slit light is not projected, and the camera picks up the slit light or does not project the slit light. A memory switching unit that switches the output depending on whether to capture the luminance information of the entire object to be measured, a first image memory that stores the image signal of the slit scattered light by switching the memory switching unit, and a switching of the memory switching unit. And a second image memory for storing a brightness image of the entire object to be measured which is not projecting the slit light, and the curve indicating means considers the curve to be an edge portion of the object to be measured, and The three-dimensional shape input device according to claim 3 or 12 , wherein an edge is automatically obtained using the luminance image without intervening.
【請求項17】 被測定物が前記被測定物の表面色と異
なる色を用いて前記曲線を指定されたものであり、カメ
ラがスリット散乱光を読み取りまたスリット光を投射し
ていない状態の被測定物の全体を撮像するカラーカメラ
で、前記カメラがスリット光を撮像するかあるいはスリ
ット光を投射していない前記被測定物の全体の輝度情報
を撮像するかによって出力切り換えるメモリ切替手段
と、前記メモリ切替手段の切り替えによりスリット散乱
光の画像信号を記憶する第1の画像メモリと、前記メモ
リ切替手段の切り替えによりスリット光を投射していな
い前記被測定物の全体の輝度画像を記憶する第2の画像
メモリとを設け、曲線指示手段が前記輝度画像から色の
違いを用いて前記曲線を抽出する請求項3又は12記載
の3次元形状入力装置。
17. The object to be measured has the curve designated by using a color different from the surface color of the object to be measured, and the camera reads the slit scattered light and does not project the slit light. A color camera for imaging the entire measurement object, a memory switching unit for switching the output depending on whether the camera captures the slit light or the brightness information of the entire measurement object that does not project the slit light, A first image memory that stores the image signal of the slit scattered light by switching the memory switching unit, and a second image memory that stores the entire brightness image of the measured object that does not project the slit light by switching the memory switching unit. an image memory provided, the three-dimensional shape input of claim 3 or 12, wherein <br/> curve indicating means for extracting the curve using the difference in color from the luminance image Location.
【請求項18】 曲線指示手段が、測定された3次元座
標値データをコンピュータに表示し、表示された前記3
次元座標値データに対しマウスを用いて人間が曲線を指
示する請求項3又は12記載の3次元形状入力装置。
18. The curve designating means displays the measured three-dimensional coordinate value data on a computer, and the displayed 3
The three-dimensional shape input device according to claim 3 or 12, wherein a human uses a mouse to indicate a curve for the three-dimensional coordinate value data.
【請求項19】 領域分割手段によって分割された領域
の境界部分がルーフエッジか凸曲面のスムーズエッジか
あるいは凹曲面のスムーズエッジかを判別する境界判別
手段と、凸曲面及び凹曲面の丸め半径を推定する丸め半
径推定手段と、凸曲面では領域の前記3次元座標値デー
タから丸め部分を削除して領域間の間隔を設け、凹曲面
では微分値が連続となるように丸め部分を除いた領域の
前記3次元座標値データを拡張して領域を生成しなおす
丸め型別領域境界生成手段とを設けた請求項12、1
3、14、15、16、17又は18記載の3次元形状
入力装置。
19. A boundary discriminating means for discriminating between a roof edge, a smooth edge of a convex curved surface, or a smooth edge of a concave curved surface, and a rounding radius of a convex curved surface and a concave curved surface. Rounding radius estimating means for estimating, and a convex curved surface, the rounded portion is deleted from the three-dimensional coordinate value data of the area to provide an interval between the areas, and a concave curved surface is an area excluding the rounded portion so that the differential values are continuous. claim provided with the 3-dimensional coordinate values rounded typing region boundary generating means data expanded by the regenerate area 12,1
The three-dimensional shape input device according to 3, 14, 15, 16, 17 or 18 .
【請求項20】 領域分割手段によって分割された領域
の境界がルーフエッジか凸曲面のスムーズエッジかある
いは凹曲面のスムーズエッジかを判別する境界判別手段
と、凸曲面及び凹曲面の丸め半径を推定する丸め半径推
定手段と、スムーズエッジでは微分値が連続となるよう
に丸め部分を除いた領域の前記3次元座標値データを拡
張して領域を新たに生成しなおす領域境界生成手段とを
設けた請求項12、13、14、15、16、17又は
18記載の3次元形状入力装置。
20. Boundary discriminating means for discriminating whether a boundary of the area divided by the area dividing means is a roof edge, a smooth edge of a convex curved surface or a smooth edge of a concave curved surface, and a rounding radius of a convex curved surface and a concave curved surface is estimated. Rounding radius estimating means and a region boundary generating means for expanding the three-dimensional coordinate value data of the area excluding the rounded part so that the differential value is continuous at the smooth edge and newly generating the area. Claims 12, 13, 14, 15, 16, 17 or
18. The three-dimensional shape input device according to item 18 .
【請求項21】 丸め半径推定手段によって推定された
丸め半径に基づき丸め変形操作を行い領域を結合する領
域結合手段を設けた請求項19又は20記載の3次元形
状入力装置。
21. The three-dimensional shape input device according to claim 19 , further comprising area joining means for joining the areas by performing a rounding deformation operation based on the rounding radius estimated by the rounding radius estimating means.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008059235A (en) * 2006-08-31 2008-03-13 Hitachi Ltd Method for converting three-dimensional data, computer program describing same and three-dimensional data conversion apparatus
JP5307549B2 (en) * 2006-11-08 2013-10-02 有限会社テクノドリーム二十一 Three-dimensional shape measuring method and apparatus
JP2009080076A (en) * 2007-09-27 2009-04-16 Nippon Steel Corp Method and device for evaluating shape of molding
JP5387491B2 (en) * 2009-04-21 2014-01-15 新日鐵住金株式会社 Method of evaluating surface strain of metal plate, evaluation value calculating device and program for surface strain of metal plate
KR101481307B1 (en) * 2013-08-16 2015-01-14 성균관대학교산학협력단 Mobile terminal for generating control command using finger image and sensor and method for generating control command using finger image from camera and sensor in terminal
JP2019113553A (en) * 2017-12-25 2019-07-11 シナノケンシ株式会社 Three-dimensional laser beam scanner
WO2023009755A1 (en) 2021-07-29 2023-02-02 Summer Robotics, Inc. Dynamic calibration of 3d acquisition systems
WO2023177692A1 (en) * 2022-03-14 2023-09-21 Summer Robotics, Inc. Stage studio for immersive 3-d video capture
US11974055B1 (en) 2022-10-17 2024-04-30 Summer Robotics, Inc. Perceiving scene features using event sensors and image sensors

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2572286B2 (en) * 1989-12-15 1997-01-16 株式会社豊田中央研究所 3D shape and size measurement device
JPH04155592A (en) * 1990-10-19 1992-05-28 Fujitsu Ltd Parametric curved surface display device by glow shading

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