JPH10160422A

JPH10160422A - ３次元測定装置

Info

Publication number: JPH10160422A
Application number: JP8322425A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kuroda; 和男黒田; Ron Kusano; 論草野
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 1998-06-19
Anticipated expiration: 2016-12-03
Also published as: JP3621215B2

Abstract

(57)【要約】【課題】短時間に高精細の立体情報を得ることのでき
る３次元測定装置を提供することを。【解決手段】レーザー照射手段１により被測定物４に
対して格子状のアドレス情報を含むレーザーマークを表
示させ、当該レーザーマークを読取位置Ａ，Ｂにて撮像
装置２により読み取り、それぞれ記憶する。また、前記
レーザーマークの表示を停止した状態で、再び前記読取
位置Ｂにおいて前記被測定物４の表面の画像情報を前記
撮像装置２により読み取る。そして、前記記憶した画像
情報から、前記アドレス情報を判別し、列アドレスと行
アドレスの交点から読取位置Ａ，Ｂにおける同一読取対
象領域を判別し、三角法により３次元情報を得る。更
に、前記レーザーマークの無い表面情報を判別した領域
に当てはめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ等の光源に
より３次元立体物を測定する３次元測定装置の技術分野
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、３次元立体物の測定方法として
は、受動法と能動法が挙げられる。まず、受動法の代表
例としては、複数台のカメラから得られた三角測量を適
応して３次元位置を求める手法が挙げられる。この手法
は、最初に、図１２に示すように、Ａ位置（０，０）に
おいて写した写真からθ１を求め、次に、Ｂ位置（Ｌ，
０）から写した写真からθ２を求める。そして、物体の
位置を（ｘ，ｙ）とすると、ｔａｎ（９０−θ１）＝ｙ／ｘ、ｔａｎ（９０−θ２）
＝ｙ／（Ｌ−ｘ）となるから、これらの連立方程式を解くことで、ｘ，ｙ
を得ることができる。

【０００３】また、能動法の代表例としては、レーザを
照射して測定を行うスリット光投影法がある。この方法
は、図１３に示すように、レーザー照射手段５０から線
状のレーザーを回転ミラー５１に照射し、ミラーの角度
を変えて物体５２上をスキャンし、一回ごとの撮像面５
３のデータをとり、ミラーの角度とミラーの物体の位置
とカメラの位置から三角法で物体の３次元情報を得てい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記複
数台のカメラから得られた三角測量を適応して３次元位
置を求める手法によれば、複数のカメラで得られた画像
間で、同一画素を求めるということが極めて困難であ
り、正確な３次元情報を得ることができなかった。

【０００５】また、スリット光投影法によれば、回転角
の精度、撮影するデータの枚数、撮像面の精度等の制限
が有り、精度の良い立体情報を得ることができなかっ
た。更に、いずれの方法を用いても、得られたデータに
より構築された３次元構造にテキスチャーをマッピング
する場合、３次元のデータ自体の信頼性と、データとテ
キスチャーのデータ相関のミスマッチがあり、精度が良
く、しかも高精細でかつ短時間で測定することはできな
かった。

【０００６】そこで、本発明は、前記問題点を解決し、
短時間に高精細の立体情報を得ることのできる３次元測
定装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の３次元
測定装置は、前記課題を解決するために、立体物の表面
を、前記立体物と所定距離離れた２か所以上の読取位置
から画像情報として読み取る読取手段と、立体物の表面
上の複数領域に対し、固有の目盛り情報を表示させる目
盛り情報表示手段と、前記読取手段により読み取った画
像情報を記憶する記憶手段と、前記目盛り情報の表示状
態及び非表示状態における前記立体物の表面についての
画像情報を、前記記憶手段に記憶させる画像読取制御手
段と、異なる読取位置における同一の対象領域の判別を
前記目盛り情報に基づいて行い、該読取位置間の距離
と、該読取位置から前記判別した対象領域を見込む角度
とから、前記判別した対象領域の３次元位置情報を算出
する算出手段と、前記判別した対象領域に、前記目盛り
情報の非表示状態における前記画像情報を関係付ける手
段と、を備えたことを特徴とする。

【０００８】請求項１に記載の３次元測定装置によれ
ば、目盛り情報表示手段により被測定物たる立体物の表
面上の複数領域に対し、固有の目盛り情報が表示される
と、画像読取制御手段の制御により、該目盛り情報は、
読取手段により前記立体物と所定距離離れた２か所以上
の読取位置から画像情報として読み取られる。そして、
目盛り情報表示手段による目盛り表示が停止されると、
画像読取制御手段の制御により、非表示状態における前
記立体物の表面についての画像情報が前記読取手段によ
り読み取られる。そして、算出手段により、異なる読取
位置における同一の対象領域の判別が、前記目盛り情報
に基づいて行われ、該読取位置間の距離と、該読取位置
から前記判別した対象領域を見込む角度とから、前記判
別した対象領域の３次元位置情報が算出される。、そし
て、画像情報を関連付ける手段により、前記判別した対
象領域に、前記目盛り情報の非表示状態における前記画
像情報が関係付けられ、立体物の３次元測定が行われ
る。

【０００９】請求項２に記載の３次元測定装置は、前記
請求項１に記載の３次元測定装置において、前記目盛り
情報表示手段は、可視波長のレーザー光束を用いること
を特徴とする。

【００１０】請求項２に記載の３次元測定装置によれ
ば、可視波長のレーザー光束により、前記立体物の表面
に前記目盛り情報が表示されるので、高い解像度により
目盛り情報が表示され、正確な３次元測定が行われる。

【００１１】請求項３に記載の３次元測定装置は、前記
請求項１または請求項２に記載の３次元測定装置におい
て、前記目盛り情報は、点または線の長短により符号化
されたアドレス情報であることを特徴とする。

【００１２】請求項３に記載の３次元測定装置によれ
ば、前記目盛り情報表示手段により前記立体物表面に表
示される目盛り情報は、点または線の長短により符号化
されたアドレス情報なので、当該アドレス情報を一回表
示させ、読み取らせるだけで、測定位置が確実に判別さ
れる。また前記点または線が立体物表面に描写されるた
め、立体物の立体形状情報が確実に得られる。

【００１３】請求項４に記載の３次元測定装置は、前記
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の３次元測定装
置において、前記目盛り情報表示手段は、前記立体物の
表面に前記目盛り情報を格子状に表示させる手段である
ことを特徴とする。

【００１４】請求項４に記載の３次元測定装置によれ
ば、前記目盛り情報表示手段により、前記立体物の表面
には格子状の目盛り情報が表示されるので、格子の交点
により、測定点が確実に判別され、かつ、立体物の立体
形状情報が確実に得られる。

【００１５】請求項５に記載の３次元測定装置は、前記
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の３次元測定装
置において、前記画像読取制御手段は、目盛り情報の表
示状態では前記２か所以上の読取点における読取手段に
より前記立体物の表面の画像情報を読み取らせ、目盛り
情報の非表示状態では少なくも１か所の読取点における
読取手段により前記立体物の表面の画像情報を読み取ら
せることを特徴とする。

【００１６】請求項５に記載の３次元測定装置によれ
ば、前記画像読取制御手段により、目盛り情報の表示状
態では前記２か所以上の読取点における読取手段により
前記立体物の表面の画像情報が読み取られ、目盛り情報
の非表示状態では少なくも１か所の読取位置において読
取手段により前記立体物の表面の画像情報が読み取られ
るので、３次元情報が高速に測定される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面の図１乃至図１１に基づいて説明する。まず、本発
明の原理を図１に基づいて説明する。以下の説明におい
ては、目盛り情報表示手段としてのレーザー照射手段１
と、読取位置Ａから読取位置Ｂまで移動可能な読取手段
としての撮像装置２とを備えた装置を用いる。

【００１８】この装置において、レーザー照射手段１か
ら、例えば格子状にレーザーが照射されると、その結
果、被測定物４上には、図２に示すように格子状のレー
ザーマークが付くことになる。このレーザーマークはア
ドレスデータで変調されているため、格子線は通常のサ
イズで見ると１本の線であるが、図２の拡大部５に示す
ように、線の長短により符号化されたアドレス情報を表
している。縦の線は列アドレスを、また、横の線は行の
アドレスを示しており、所定のデータ長のアドレスが繰
り返し描画されている。

【００１９】このような格子を前記レーザー照射手段１
により被測定物４の表面に表示させ、読取位置Ａ及び読
取位置Ｂにて撮像装置２により当該表面を読み取り、読
み取った画像情報を撮像装置２の画素に対応したメモリ
に記憶させる。次に、レーザー照射手段１によるレーザ
ー格子の照射を止めた状態で、再び読取位置Ｂにて撮像
装置２により被測定物４の画像を読み取る。

【００２０】次に、メモリに記憶させた画像情報に基づ
いて、各格子線のアドレス値を解析し、解析の結果判明
したアドレス値を各格子線が表されたメモリの各ドット
に関連付ける。そして、メモリの各ドットの内、列アド
レスと行アドレスの双方が関連付けられたドットは、列
アドレスと行アドレスの交差する交点であり、当該交点
が表されたドットを、列アドレスと行アドレスにより認
識する。当該ドットは、メモリ上におけるアドレスが明
かであるから、このような認識処理は、結局、メモリ上
におけるアドレスにより特定できる対象画像領域を、レ
ーザー格子で表された列アドレスと行アドレスにより認
識することを意味する。

【００２１】このような処理を、読取位置Ａと読取位置
Ｂにおいて撮像装置２によって読み取った画像情報につ
いて行う。その結果、異なる読取位置Ａ及びＢにて読み
取られ、異なるメモリ上のアドレスが付された同一の対
象画像領域を、固有の列アドレスと行アドレスを持つ点
として判別できることとなる。

【００２２】また、メモリ上におけるアドレスが明かで
あれば、撮像装置２の被測定物４に対する位置関係か
ら、当該対象画像領域に対する角度（図１におけるθ
１，θ２）が明かになる。また、撮像装置２の互いの間
隔も明かなので、結局、当該対象画像領域の３次元座標
を三角法により求めることができる。

【００２３】更に、当該対象画像領域に対応する被測定
物４の表面情報は、レーザー格子の照射を止めた状態
で、読取位置Ｂの撮像装置２で読み取った情報として記
憶されているので、当該表面情報を前記対象画像領域に
正確に当てはめることができる。

【００２４】このようにして、本発明によれば、被測定
物表面上の複数の領域における３次元座標を求め、ま
た、各領域に対する表面情報を正確に当てはめることが
できる。

【００２５】次に、本発明の具体的な実施形態の一例に
ついて説明する。まず、目盛り情報表示手段としてのレ
ーザー照射手段１は、図３に示すように、ステッピング
モータ６，８により回転自在に設けられたポリゴンミラ
ー７，９と、レーザーダイオード１０と、変調器１１
と、データ送出装置１２とから構成されている。このレ
ーザー照射手段１では、ポリゴンミラー７はＣＰＵ１３
からの一定間隔の指示により角度が可変とされ、ポリゴ
ンミラー９は常に回転している。

【００２６】図３にはレーザー照射手段１の内、行アド
レス用の照射部のみの構成を示したが、本実施形態のレ
ーザー照射手段１には、列アドレス用の照射部も備えら
れている。この列アドレス用の照射部は、前記ポリゴン
ミラー７に対応するポリゴンミラーの回転軸方向が前記
ポリゴンミラー９のように縦向きであり、前記ポリゴン
ミラー９に対応するポリゴンミラーの回転軸方向が前記
ポリゴンミラー７のように横向きとなっている。しか
し、この他の構成は行アドレス用の照射部と同様なの
で、この列アドレス用の照射部については図示を省略す
る。

【００２７】このようなレーザー照射手段１の行アドレ
ス用の照射部から送出されるデータと、ポリゴンミラー
７，９の角度は、予め設定された条件で動作するように
データ送出装置１２のＣＰＵ１３により制御されてお
り、ポリゴンミラー７がθ１’のときアドレスＬ１のデ
ータが送出され、θ２’のときＬ２のデータが送出され
る。

【００２８】なお、ここで「ポリゴンミラー７がθ１’
のとき」とは、図４に示すように、ポリゴンミラー７に
よる照射可能範囲において、照射可能端を基準位置とし
た時に当該基準位置に対して角度θ１’のレーザーを照
射する場合を言う。

【００２９】同様に、列アドレス用の照射部からは、θ
１’の時のアドレスＣ１のデータが送出され、θ２’の
ときＣ２のデータが送出される。これにより被測定物４
には、アドレス情報が表されたレーザーの格子線が投影
されることになる。

【００３０】次に、このアドレス情報のデータ構造につ
いて詳しく説明する。データ送出装置１２のＲＯＭ１４
には、予めアドレス情報が格納されており、図５（Ａ）
に示すように、該アドレス情報はＣＰＵ１３からＦＩＦ
Ｏ１７を介して変調器１１に出力され、該変調器１１か
らアドレス信号Ｓａとして出力される。このアドレス信
号Ｓａは例えば図５（Ｂ）に示すような信号である。

【００３１】そして、変調器１１は前記アドレス信号Ｓ
ａに基づいて変調信号Ｓｂをレーザーダイオード１０に
対して出力する。この変調信号Ｓｂは、図５（Ｃ）のよ
うに、”１”のデータに対しては明るく、”０”に対し
ては少し暗くなるようにレーザーダイオード１０を駆動
させる。ＯＮ／ＯＦＦのデータ列ではなく、図５（Ｃ）
で示したように強弱のデータ列にすることにより、画像
処理が非常に容易となる。なぜなら、１つの行あるいは
列を特定する場合、線が連続であれば当該線の延びる方
向を検索するのは容易であり、コンピュータによるアル
ゴリズムが容易になるからである。

【００３２】また、このアドレス情報のデータ構造は、
図５（Ｄ）に示すようになっており、シンクビットが８
ビット、データビットが３２ビット、パリティビットが
１６ビットである。このように、符合化理論によりパリ
ティが付けられ、データの欠落にも耐えられる構成にな
っている。

【００３３】このような構造のアドレス情報が、繰り返
し一つの線上に埋め込まれており、例えば、撮像装置２
が５０００×５０００画素の装置であった場合、１を２
ドットで示すとすると、シンク、データビット、パリテ
ィビットを合わせ、５６ビットであるので、５０００／
（２×５６）＝４４．６個の同一アドレスが１つの線上
に繰り返し照射される。

【００３４】次に、撮像装置２について説明する。本実
施形態の撮像装置２は、図６に示すように、被測定物４
からの反射光を集光させるための結像レンズ１７と、該
結像レンズ１７による形成された像を読み取るためのＣ
ＣＤラインセンサ１８と、該ＣＣＤラインセンサ１８の
上下方向の位置を検出するポジションセンサ１９と、前
記ＣＣＤラインセンサ１８を図示しない駆動機構により
上下動させるモータ２０と、該モータ２０を駆動するド
ライバ２１と、該ドライバ２１を制御するＣＰＵ２２を
備えている。また、前記ＣＣＤラインセンサ１８には、
前記ＣＣＤラインセンサ１８を駆動し、読み取ったデー
タを記憶させるデータバッファを備えたＣＣＤドライバ
２３が接続されており、該ＣＣＤドライバ２３も前記Ｃ
ＰＵ２２により制御されるようになっている。このよう
な構成により、前記ＣＣＤラインセンサ１８により読み
取られたデータは、ＣＣＤドライバ２３を介してメモリ
２４に蓄積され、また、ＩＦ（インターフェース）２５
を介して外部の機器へ出力可能となっている。

【００３５】この記憶手段としてのメモリ２４は、少な
くともＣＣＤラインセンサ１８による３画面分の画素数
に対応するメモリ容量を有しており、格子が表示された
状態における撮像装置２が読取位置Ａ及びＢにある場合
の２画面と、格子の表示がされていない状態における読
取位置Ｂにある場合の１画面の画像情報を記憶できる。

【００３６】次に、本実施形態における３次元測定動作
を図７乃至図１１に基づいて説明する。なお、以下の説
明中におけるステップ符号は図７のフローチャートにお
ける各ステップに対応するものである。

【００３７】まず、レーザー照射手段１により被測定物
４に格子を表示させ（ステップＳ１）、撮像装置２によ
り読取位置Ａで格子の読み取り処理を行い、レーザーが
投影された被測定物４の１枚目の画像（以下、Ａ画面と
する）をメモリ２４に取り込む（ステップＳ２）。次
に、撮像装置２を予め判っている距離Ｌ離れた読取位置
Ｂに移動させ、２枚目の画像（以下、Ｂ画面とする）を
メモリ２４に取り込む（ステップＳ３）。次に、レーザ
ーの照射を止め（ステップＳ４）、読取位置Ｂにある撮
像装置２により、被測定物４の表面上に格子が無い状態
で、３枚目の画像（以下、Ｃ画面とする）を読み取り、
メモリ２４に取り込む（ステップＳ５）。

【００３８】次に、Ａ画面から判別したレーザ格子によ
るアドレス情報（以下、照射アドレスとする）と、Ａ画
面について予め判っているメモリ上のアドレス（以下、
画素アドレスとする）とを関連付け（ステップＳ６）、
次に、Ｂ画面の照射アドレスとＢ画面の画素アドレスと
を関連付ける（ステップＳ７）。

【００３９】これにより、例えば、図８（Ａ）に示すよ
うに、Ａ画面における画素Ｐ（画素アドレスは、読取位
置Ａを（０，０）とした時、（Ｘａ，Ｙａ）で表される
ものとする）と、図８（Ｂ）に示すようにＢ画面におけ
る画素Ｑ（画素アドレスは、読取位置Ｂを（０，０）と
した時、（Ｘｂ，Ｙｂ）で表されるものとする）とを、
同一の列アドレスと行アドレスを持つ格子の交点として
判別することができる。また、画素Ｐ及び画素Ｑは、そ
れぞれＡ画面とＢ画面における画素アドレス（Ｘａ，Ｙ
ａ）及び（Ｘｂ，Ｙｂ）から、図８（Ｃ）に示す角度θ
ｘ，θｘ’が明かであり、更に、読取位置Ａ及びＢの間
隔Ｌも明かであるから、これらの角度θｘ，θｘ’及び
間隔Ｌから三角法により３次元情報を得ることができる
（ステップＳ８）。

【００４０】次に、この３次元情報を、画素Ｑ（Ｘｂ，
Ｙｂ）に対して関連付けると共に、Ｃ画面における画素
Ｑ（Ｘｂ，Ｙｂ）のテクスチャーを、前記３次元情報の
関連付けられた画素Ｑ（Ｘｂ，Ｙｂ）にはめ込む（ステ
ップＳ９）。

【００４１】このＣ画面の画像は読取位置Ｂで格子線な
しの状態で取り込んでいる。即ち、Ｂ画面とＣ画面の画
像は一致し、Ｃ画面の電子画像情報の各画素は、３次元
立体情報が関連付けられたＢ画面の各画素と寸分の狂い
もなく一致していることを意味している。つまり、３枚
の画像を取り込み、自動的に処理するだけで、３次元の
立体情報だけでなく、高精度のテクスチャーマッピング
も可能にするシステムということができる。

【００４２】次に、前記ステップＳ６及びステップＳ７
の照射アドレスと画素アドレスの関連付け処理について
説明する。この関連付け処理は、図７（Ｂ）に示すよう
に、まずＡ画面から列方向のラインを検出して列アドレ
スを判別し、更に当該ラインの表された画素に判別した
列アドレスを関連付ける（ステップＳ１０）。次に、Ａ
画面から行方向のラインを検出して行アドレスを判別
し、更に当該ラインの表された画素に判別した行アドレ
スを関連付ける（ステップＳ１１）。その結果、Ａ画面
の画素の内、列アドレスと行アドレスの双方が関連付け
られた画素を交点として認識することができ（ステップ
Ｓ１２）、この作業を全ての格子の交点について行った
後、上述のように三角法による３次元情報を得るのであ
る。

【００４３】次に、前記関連付け処理におけるアドレス
判別方法について図９乃至図１１に基づいて説明する。
なお、図１０は図７（Ｂ）に示すラインの検出処理（ス
テップＳ１０，１１）を詳しく説明したフローチャー
ト、図１１は図１０における変換処理（ステップＳ２
７，２９，３１）を詳しく説明したフローチャートであ
り、以下の説明におけるステップ符号は、図１０及び図
１１の各ステップに対応している。

【００４４】本実施形態においては、Ａ画面とＢ画面の
それぞれを、図９に示すような８×８ドットのブロック
３０毎に解析し、アドレスの判別を行う。最初はこのブ
ロック３０をＡ画面またはＢ画面の左端に設定し、この
ブロック３０の中央部４ドットで表されるエリアＤに格
子のラインがあるか否かを判別する（ステップＳ２
０）。格子が無ければ（ステップＳ２０；ＮＯ）、ブロ
ック３０を右側に移動し（ステップＳ２１）、格子の検
索を続ける。そして、格子が無いまま画面端まで来たら
（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、ブロック３０を１ブロッ
ク分だけ下げ、画面の左端に移動させ（ステップＳ２
３）、格子の検出を続ける。

【００４５】そして、エリアＤに格子のラインが存在す
る場合には（ステップＳ２０；ＹＥＳ）、エリアＤ及び
その周囲のドットにおけるラインの描画パターンから、
ラインの連続方向を検出する（ステップＳ２５）。例え
ば、図９に示す例では、エリアＤにおいて、右上と左下
のドットにライン３１が存在するため、この方向に斜め
にライン３１が連続することが判る。

【００４６】次に、エリアＤにおけるライン３１のデー
タを取得して、以下連続方向において同様にデータ取得
しながら当該データをデータ列に変換する変換処理を行
う（ステップＳ２７）。この変換処理とは、図１１に示
すように、まずエリアＤを連続方向に移動させ（ステッ
プＳ４４）、その位置でデータを取得し（ステップＳ４
５）、取得したデータを並べてデータ列に変換する（ス
テップＳ４６）処理である。

【００４７】そして、このような変換処理をシンクビッ
トが検出されるまで継続し（ステップＳ２８；ＮＯ）、
シンクビットが検出された場合には（ステップＳ２８；
ＹＥＳ）、アドレスデータを得るために変換処理を行う
（ステップＳ２９）。これを全データ、即ち３２ビット
のデータが得られるまで継続し（ステップＳ３０；Ｎ
Ｏ）、全データの取得が終了した場合には（ステップＳ
３０；ＹＥＳ）、次にパリティビットの取得のための変
換処理を行う（ステップＳ３１）。これを全パリティビ
ットが得られるまで継続し（ステップＳ３２；ＮＯ）、
全パリティビットが得られたら（ステップＳ３２；ＹＥ
Ｓ）、訂正処理を行う（ステップＳ３３）。

【００４８】エラー訂正は次式により行う。

【００４９】

【数１】このようにして得られたアドレスデータは、行アドレス
についてはＬ０００，Ｌ００１，Ｌ００２、あるいは列
アドレスについてはＣ０００，Ｃ００１，Ｃ００２のよ
うな内容となっており、一つの格子線には一つのアドレ
スデータが繰り返し割り振られている。アドレスの先頭
データであるＬとＣは、例えばデータビットの先頭ビッ
トを０または１とすることによって表すことができる。

【００５０】そして、上述のように訂正したデータから
アドレスを判別し（ステップＳ３４）、当該アドレスを
有する格子線が表された各画素に、当該アドレスを割り
当てる（ステップＳ３５）。

【００５１】この処理を全ての列アドレスまたは行アド
レスについて行うと、Ａ画面またはＢ画面の各画素に
は、列アドレスと行アドレスが対応して関連付けられる
ことになり、列アドレスと行アドレスの双方が割り当て
られたところが列アドレス線と行アドレス線の交点とな
る。

【００５２】以上のような処理を、一つのラインが終了
するまで行い（ステップＳ３６；ＮＯ）、一つのライン
が終了したら（ステップＳ３６；ＹＥＳ）、次のライン
を検出を開始する（ステップＳ２０）。

【００５３】そして、以上のような処理を全画面につい
て行ったところでラインの検出処理を終了する（ステッ
プＳ２４；ＹＥＳ）。なお、上述したような３次元位置
情報の算出、画像読み取り制御、並びに３次元位置情報
とテクスチャー情報との各画素に対する関連付けは、前
記ＣＰＵ２２の制御により行われおり、前記ＣＰＵ２２
は、算出手段、画像読取制御手段、画像情報の関連付け
手段として機能している。

【００５４】以上のように本発明によれば、電子式のス
キャナーを使用し、固有のアドレス情報を物体の上に投
影して、２箇所以上から画像情報を取り込むことで、コ
ンピュータでの処理を容易にし、短時間で高精細の立体
情報を得ることができ、かつ、同じ装置において、画像
情報を取り込むことで、立体のデータと画像情報を正確
に一致させることができ、精度の良いテクチャーマッピ
ングも実現できる。

【００５５】なお、本実施形態では、格子状にレーザー
を照射させたが、２箇所で同じ場所を特定できれば良い
ので、格子である必然性はない。また、レーザーを変調
し、格子上の光の強弱でアドレスを読むようにしたが、
判別できるアドレスを照射することが目的であるので、
他の方法、例えば数字を描画しても良い。

【００５６】更に、レーザーを使用したシステムで説明
したが、アドレスが判別できれば良いので、格子が写さ
れたフィルム等を用い、物体の上に結像させても良い。
また、上述した実施形態では、撮像した被測定物の表面
情報そのものをテクチャーマッピングする例について説
明したが、当該表面情報以外の他の模様等を合成させる
こともできる。この場合には、当該模様等をデジタル画
像処理することにより、前記被測定物の表面を精密かつ
自在に装飾することができる。

【００５７】また、上述した実施形態においては、読取
手段としての撮像装置２を１つだけ設けた場合について
説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、複
数の読取手段を備えるようにしても良い。例えば、上述
した実施形態においては、前記読取位置Ａ及びＢのそれ
ぞれに撮像装置を設けるようにしても良い。

【００５８】

【発明の効果】請求項１に記載の３次元測定装置によれ
ば、被測定物たる立体物の表面上の複数領域に固有の目
盛り情報を表示させ、当該目盛り情報の表示状態と非表
示状態における立体物の表面についての画像情報を前記
立体物から所定距離離れた２箇所以上の位置で読み取っ
て記憶させ、異なる読取位置における同一の対象領域の
判別を前記目盛り情報に基づいて行い、該読取位置間の
距離と、該読取位置から前記判別した対象領域を見込む
角度とから、前記判別した対象領域の３次元位置情報を
算出し、前記判別した対象領域に、前記目盛り情報の非
表示状態における前記画像情報を関係付けるようにした
ので、立体物の３次元情報を高精度にかつ高速に測定す
ることができる。

【００５９】請求項２に記載の３次元測定装置によれ
ば、可視波長のレーザー光束により、前記立体物の表面
に前記目盛り情報が表示されるので、高い解像度により
目盛り情報を表示させることができ、より一層高精度に
３次元測定を行うことができる。

【００６０】請求項３に記載の３次元測定装置によれ
ば、前記目盛り情報表示手段により前記立体物表面に表
示される目盛り情報は、点または線の長短により符号化
されたアドレス情報なので、当該アドレス情報を一回表
示させ、読み取らせるだけで、測定位置を容易かつ高精
度に判別することができ、高精度な３次元情報の測定を
行うことができる。また、前記点または線が立体物表面
に描写されるため、立体物の立体形状情報を高精度に取
得することができる。

【００６１】請求項４に記載の３次元測定装置によれ
ば、前記目盛り情報表示手段により、前記立体物の表面
には格子状の目盛り情報が表示されるので、格子の交点
により、測定点を確実に判別することができ、かつ、立
体物の立体形状情報を高精度に取得することができる。

【００６２】請求項５に記載の３次元測定装置によれ
ば、前記画像読取制御手段により、目盛り情報の表示状
態では前記２か所以上の読取点における読取手段により
前記立体物の表面の画像情報が読み取られ、目盛り情報
の非表示状態では少なくも１か所の読取位置において読
取手段により前記立体物の表面の画像情報が読み取られ
るので、３次元情報を高速にかつ高精度に測定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態において、本発明の原理を
説明するためのブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態におけるアドレス情報を示
す拡大図である。

【図３】本発明の一実施形態における目盛り表示手段の
概略構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の一実施形態におけるポリゴンミラーの
照射角度を説明する平面図である。

【図５】（Ａ）は本発明の一実施形態における目盛り表
示手段による出力信号及びアドレス情報信号を説明する
ブロック、（Ｂ）は前記出力信号を示すタイミングチャ
ート、（Ｃ）は前記アドレス情報信号を示すタイミング
チャート、（Ｄ）は前記アドレス情報のデータ構造を示
す構造図である。

【図６】本発明の一実施形態における読取手段の概略構
成を示すブロック図である。

【図７】本発明の一実施形態における３次元測定動作を
示すフローチャートである。

【図８】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施形態におい
て、２つの異なる読取位置で読み取った画像情報の例を
示す模式図、（Ｃ）は当該画像情報により３次元情報を
取得する方法を説明する模式図である。

【図９】本発明の一実施形態におけるアドレス判別に用
いるブロックを示す正面図である。

【図１０】本発明の一実施形態におけるアドレスライン
の検出方法を示すフローチャートである。

【図１１】本発明の一実施形態におけるアドレスデータ
のデータ列への変換処理を示すフローチャートである。

【図１２】従来の三角法による３次元測定方法を説明す
る模式図である。

【図１３】従来のスリット露光法による３次元測定方法
を説明する斜視図である。

【符号の説明】

１…レーザー照射手段２…撮像装置４…被測定物７，９…ポリゴンミラー１２…データ送出装置１８…ＣＣＤラインセンサ２２…ＣＰＵ２４…メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】立体物の表面を、前記立体物と所定距離
離れた２か所以上の読取位置から画像情報として読み取
る読取手段と、立体物の表面上の複数領域に対し、固有の目盛り情報を
表示させる目盛り情報表示手段と、前記読取手段により読み取った画像情報を記憶する記憶
手段と、前記目盛り情報の表示状態及び非表示状態における前記
立体物の表面についての画像情報を、前記記憶手段に記
憶させる画像読取制御手段と、異なる読取位置における同一の対象領域の判別を前記目
盛り情報に基づいて行い、該読取位置間の距離と、該読
取位置から前記判別した対象領域を見込む角度とから、
前記判別した対象領域の３次元位置情報を算出する算出
手段と、前記判別した対象領域に、前記目盛り情報の非表示状態
における前記画像情報を関係付ける手段と、を備えたことを特徴とする３次元測定装置。
【請求項２】前記目盛り情報表示手段は、可視波長の
レーザー光束を用いることを特徴とする請求項１に記載
の３次元測定装置。
【請求項３】前記目盛り情報は、点または線の長短に
より符号化されたアドレス情報であることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の３次元測定装置。
【請求項４】前記目盛り情報表示手段は、前記立体物
の表面に前記目盛り情報を格子状に表示させる手段であ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに
記載の３次元測定装置。
【請求項５】前記画像読取制御手段は、目盛り情報の
表示状態では前記２か所以上の読取位置における読取手
段により前記立体物の表面の画像情報を読み取らせ、目
盛り情報の非表示状態では少なくも１か所の読取位置に
おける読取手段により前記立体物の表面の画像情報を読
み取らせることを特徴とする請求項１乃至請求項４のい
ずれかに記載の３次元測定装置。