KR100613421B1 - 3차원 형상 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

측정 정밀도가 향상된 3차원 형상 측정 방법을 제공한다.
주기와 방향이 서로 다른 복수의 1차원 격자(1∼3)를 포함하는 격자 패턴을, 각 1차원 격자(1∼3)에 대해 상이한 컬러를 이용하여, 피측정물에 동시에 투영한다. 그리고, 피측정물의 3차원 형상에 따라 변형된 격자 이미지를 촬상하고, 격자 이미지로부터 각 컬러마다의 1차원 격자 성분으로 분리하여, 각 1차원 격자 성분에 대한 위상을 검출하고, 검출된 위상에 기초하여 3차원 형상의 측정치를 얻는다. 또한, 백색광에 의해 피측정물을 촬상하여, 피측정물의 컬러 정보도 계측한다.

Description

3차원 형상 측정 방법{THREE-DIMENSIONAL SHAPE MEASURING METHOD}
도 1의 (a), (b), (c)는 본 발명의 하나의 실시형태로서의 3차원 형상 측정 방법에 이용하는 1차원 격자의 확대 설명도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 3차원 형상 측정 방법을 적용한 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 피측정물의 사시도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 2차원 격자 이미지(grid image)의 설명도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 피측정물의 공간주파수 스펙트럼의 강도 분포를 도시한 사시도이다.
도 6의 (a), (b), (c)는 본 실시형태에 따른, 다른 감도로 겹쳐진 피측정물의 높이 분포를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 실시형태에 따른 화상 처리 회로에서 행해지는 푸리에 변환 처리의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 실시형태에 따른 화상 처리 회로에서 행해지는 컨벌루션(convolution) 처리의 일례를 도시한 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1∼3 : 1차원 격자 4a∼4c, 31 : 백색 광원
5 : 투영 렌즈 6a, 6b, 7 : 피측정물
8 : 기준면 9 : 결상 렌즈
16 : 프리즘 기구 20 : 격자 이미지
21 : 이미지 센서 22 : 화상 처리 회로
본 발명은, 3차원 형상의 피측정물에 격자 패턴을 투영하고, 그 투영된 상으로부터 피측정물의 형상을 측정하는 3차원 형상 측정 방법에 관한 것이다.
종래부터, 피측정물에 격자 형상의 패턴을 투영하고, 피측정물의 각 부분의 높이 분포에 따라 변형된 격자 이미지로부터 3차원 형상을 측정하는 모아레법(moire method)이나 헤테로다인법(heterodyne method)이 주지되어 있다. 모아레법에서는 변형된 격자 이미지에 기준 격자를 포갬으로써 피측정물의 높이 분포의 등고선을 부여하는 모아레 무늬(Moire fringe)를 발생시켜 높이 분포를 구한다. 헤테로다인법에서는 기준 격자를 무변조의 공간적 캐리어 주파수 신호라 생각하고, 변형된 격자 이미지를 공간적으로 위상 변조된 캐리어 신호로 간주하여, 변형량을 위상으로서 검출함으로써 피측정물의 높이 분포를 구한다.
이러한 측정 방법은, 면의 형상이 매끄럽고 각 부분이 상호 연속적으로 접속된 피측정물의 3차원 형상의 측정에는 유효하다. 그러나, 이들 측정방법은 큰 불연속 단차를 갖는 피측정물이나 각 부분이 서로 접속점을 갖지 않는 독립적인 면으로 구성된 피측정물의 3차원 형상을 측정하는데는 적용할 수 없다. 모아레법의 경우는, 불연속적인 등고선 무늬의 차수를 하나로(uniquely) 결정할 수 없기 때문이고, 헤테로다인법의 경우는, [-π, π]의 주요값의 범위에서 겸쳐 검출되는 위상 분포로부터 불연속 물체의 높이 분포를 하나로 결정할 수 없기 때문이다.
이와 같은 불연속 단차를 갖는 피측정물의 3차원 형상을 측정하기 위해, 일본 특허 공개 공보 제1998-246612호에 개시되어 있는 바와 같이, 주기와 방향이 서로 다른 복수의 1차원 격자를 중첩시킨 2차원 격자 패턴을 피측정물에 투영하고; 피측정물의 3차원 형상에 따라 변형된 2차원 격자 이미지를 촬상하고; 2차원 격자 이미지로부터 각 1차원 격자성분마다 위상을 검출하여; 각 위상을 토대로 피측정물을 3차원 형상의 측정치를 얻는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 방법에서는, 주기와 방향이 다른 1차원 격자의 개수가 많아질수록, 격사상에서의 1차원 격자가 교차하는 부분이 많아져, 2차원 격자 이미지를 촬상한 후의 주파수 분리가 어려워진다. 이 경우, 1차원 격자가 서로 노이즈원으로서 작용하기 때문에, 피측정물의 3차원 형상의 정밀한 측정이 불가능해진다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명의 목적은 측정 정밀도가 향상된 3차원 형상 측정 방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 피측정물에 복수의 격자 패턴을 투영함으로써 형성된 격자 이미지를 이용하여, 상기 피측정물의 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법으로서, 상기 피측정물에, 주기와 방향이 서로 다르며 상이한 컬러의 복수의 1차원 격자를 포함하는 격자 패턴을 투영하는 단계; 상기 피측정물의 3차원 형상에 따라 변형된 격자 패턴을 촬상하는 단계; 상기 격자 이미지로부터 상이한 컬러의 각 1차원 격자를 분리하는 단계; 상기 각 1차원 격자에 대해 위상을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 위상에 기초하여 상기 측정값을 얻는 단계를 포함하는 3차원 형상 측정 방법을 제공한다.
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상기 상이한 컬러의 1차원 격자의 컬러는 적색, 녹색 및 청색이어도 좋다. 또한, 상기 격자 패턴을 투영하는 투영 렌즈의 중심과 상기 격자 패턴의 이미지를 감지하는 결상 렌즈의 중심을 연결하는 직선이, 상기 피측정물이 놓이는 기준면과 평행인 것이 바람직하다. 또한, 백색광에 의해 상기 피측정물을 촬상함으로써 상기 피측정물의 컬러 정보를 계측하는 단계를 더 포함하여도 좋다.
이후에서는, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1(a)에 도시한 바와 같이, 1은 본 실시형태에서 이용되는 적색의 1차원 격자(1)이다. 이 적색의 1차원 격자(1)는, 세로방향의 적색 라인의 주기적인 반복(주기=d1)에 의해 형성되어 있다. 또한, 도 1(b)에 도시한 바와 같이, 2는 본 실시형태에서 이용되는 녹색의 1차원 격자(2)이다. 이 녹색의 1차원 격자(2)는, 경사진 녹색 라인의 주기적인 반복(주기=d2)에 의해 형성되어 있다.
또한, 도 1(c)에 도시한 바와 같이, 3은 본 실시형태에서 이용되는 청색의 1차원 격자(3)이다. 이 청색의 1차원 격자(3)는, 전술한 녹색 라인보다도 큰 경사 각도를 갖는 경사진 청색 라인의 주기적인 반복(주기=d3)에 의해 형성되어 있다.
또한, 1차원 격자(1∼3)는 라인 대신에 도트(dot)로 형성되어도 좋다. 1차원 격자(1∼3)로서는 불필요한 고조파 성분을 포함하지 않는 사인파 격자가 이상적이나, 신호 처리의 단계에서 이러한 불필요한 고조파 성분을 제거함으로써 용이하게 제작할 수 있는 직사각형의 격자를 이용하는 것도 가능하다.
후술하는 투영 렌즈(5)의 중심과 결상 렌즈(9)의 중심을 연결하는 직선 방향의 1차원 격자(1∼3)의 각각의 주기(d1, d2, d3)는, 피측정물의 높이를 위상치로 변환하는 계측 감도에 대응하므로, 주기(d1, d2, d3)는 서로 다른 값을 갖도록 한다. 예를 들면, 다른 위상 감도를 갖는 복수의 계측 데이터를 통합함으로써 피측정물의 높이 분포를 구하는 방법으로서 합동법(congruence method)을 이용하는 경우에는, d1:d2:d3를 3:5:7 등의 소수비(素數比)로 하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 각 1차원 격자(1∼3)는, 각각의 백색 광원(4a∼4c)으로 렌즈(10∼12)를 통해 조명하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 적색의 1차원 격자(1)는 투영 렌즈(5)의 광축과 동축상에 배치된다. 백색 광원(4a)으로 적색의 1차원 격자(1)를 조명하여, 투영 렌즈(5)에 의해 기준면(8)상에 적색의 1차원 격자(1)의 상을 투영한다.
또한, 녹색의 1차원 격자(2)는 투영 렌즈(5)의 광축과 평행하게 배치된다. 백색 광원(4b)으로 녹색의 1차원 격자(2)를 조명하고, 프리즘 기구(16)를 통해 투영 렌즈(5)에 의해 기준면(8)상에 녹색의 1차원 격자(2)의 상을 투영한다. 또한, 녹색의 1차원 격자(2)와 광축을 사이에 두고 마주보는 위치에 청색의 1차원 격자(3)가 배치된다. 백색광원(4c)으로 청색의 1차원 격자(3)를 조명하고, 프리즘 기구(16)를 통해 투영 렌즈(5)에 의해 기준면(82)상에 청색의 1차원 격자(3)의 상을 투영한다.
본 실시형태에 있어서, 도 3에 도시한 3개의 피측정물(6a, 6b, 7)은 각각 상호 접속점을 갖지 않는 독립된 면으로 이루어진 물체이다. 이 3개의 피측정물(6a, 6b, 7)은 기준면(8)상에 놓여져 있으며, 기준면(8)은 높이 계측의 기준평면을 부여한다. 결상 렌즈(9)는 피측정물(6a, 6b, 7) 및 기준면(8)상에 투영된 격자 패턴을 격자 이미지(20)로서 이미지 센서(21)상에 결상한다. 본 실시형태에서는, 이미지 센서(21)로서 3판식 CCD카메라를 이용하고 있으며, 이미지 센서(21)로부터의 화상 데이터는 화상 처리 회로(22)로 입력된다. 투영 렌즈(5)의 중심과 결상 렌즈(9)의 중심을 잇는 직선을 기준면(8)에 평행하게 하여, 기준면(8)이 높이 계측의 기준평면이 되게 한다.
또한, 결상 렌즈(9)의 광축은 기준면(8)에 수직이며, 투영 렌즈(5)의 중심과 결상 렌즈(9)의 중심을 잇는 직선이 수평 방향으로 연장되도록 배치한다. 이와 같이 함으로써, 피측정물(6a, 6b, 7)의 높이를 위상치로 변환하는 계측 감도비는 1차원 격자(1∼3)의 수평방향의 주기비 d1:d2:d3에 의해 결정되며, 세로 방향의 주기비에는 의존하지 않는다. 그 결과, 1차원 격자(1∼3)를 중첩하여 다중화할 때의 라인의 경사각을 자유롭게 선택할 수 있다. 상기 라인의 경사각 선택의 자유도를 이용하여, 각 1차원 격자(1∼3)의 공간주파수 스펙트럼 성분이 서로 분리되도록 라인의 방향을 선택하여, 공간주파수 필터에 의한 스펙트럼의 선택적인 추출이 가능하게 된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 하나의 피측정물은 높이가 20mm인 원기둥체(6a)이며, 다른 하나의 피측정물은 높이가 30mm인 직육면체(6b)이다. 이들 피측정물(6a, 6b)은 테두리를 따라 커다란 불연속 단차를 가지며, 양자는 상호 접속점을 갖지 않는 독립된 면으로 구성되어 있다. 다른 하나의 피측정물(7)은 정상의 높이가 25mm인 산형상의 연속적인 높이 분포를 갖는 원뿔체(7)이다.
상기 피측정물(6a, 6b, 7)에, 도 2에 도시한 바와 같이, 각 백색 광원(4a∼4c)에 의해 각 1차원 격자(1∼3)의 격자 패턴을 동시에 투영한다. 그후, 이리하여 얻어진 격자 이미지(20)를 이미지 센서(21)에 의해 촬상한다. 격자 이미지(20)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 피측정물(6a, 6b, 7)의 3차원 형상에 따라 변형된다. 또한 수평 방향의 주기비가 d1:d2:d3=3:5:7이며, 세로 방향의 라인과 경사 방향의 라인으로 이루어진 3개의 1차원 격자(1∼3)의 패턴이 다중으로 중첩되어 있다.
피측정물의 높이 h(x,y)에 의해 위상 변조된 격자 이미지 패턴 g(x,y)은 하기의 식(1)로 표현된다. 여기서, fXk, fYk는 공간주파수, r(x,y)는 피측정물 표면의 반사율이다.
Figure 112004059297594-pat00009
푸리에 변환법의 공간주파수 필터링에 의해 φk(x,y)를 분리하여 개별적으로 추출하는 것이 가능하지만, 얻어지는 각각의 hk(x,y)는 Δhk(하기 식(2) 참조)의 주요값에 겹쳐지기 때문에 이들 데이터는 각각 Δhk가 계수(modulus)인 합동을 이룬다. x방향의 주기비를 하기 식(3)에 의거하여 선택하면, mK는 서로 소수인 복수의 간단한 정수를 나타내며, 하기 식(4), (5)는 mk(=Δhk/α)가 계수인 연립합동(하기 식(6) 참조)을 이룬다. 결국, 피측정물의 높이 h(x,y)는 이 연립합동방정식의 해법으로 귀착된다.
Figure 112001031631616-pat00002
이미지 센서(21)로부터의 격자 이미지 패턴은, 화상 처리 회로(22)에 입력되어, 도 7에 도시한 처리가 행해진다. 화상 처리 회로(22)에서는, 우선, 중첩된 복수의 다른 컬러의 격자 이미지를 포함하는 전체 격자 이미지(20)로부터 각 컬러별로 격자 이미지를 분리한다(단계 100). 그리고, 각 컬러별로 분리한 격자 이미지에 따른 화상 데이터를 2차원 푸리에 변환하여, 공간주파수 스펙트럼의 강도 분포를 얻는다(단계 110).
도 5는 상기와 같이 2차원 푸리에 변환을 함으로써 얻어진 공간주파수 스펙트럼의 강도 분포를 나타낸 사시도이다. 적색의 1차원 격자(1)의 공간주파수 스펙트럼(13, 13′), 녹색의 1차원 격자(2)의 공간주파수 스펙트럼(14, 14′), 및 청색의 1차원 격자(3)의 공간주파수 스펙트럼(15, 15′)은, 2차원 공간주파수 영역에서 도 5에 나타낸 바와 같이 분리된다. 그리하여, 각 1차원 격자(1∼3)의 공간주파수 스펙트럼에 대응한 스펙트럼 성분을 공간주파수 필터에 의해 선택적으로 추출할 수 있다(단계 120).
다음으로, 선택적으로 추출된 공간주파수 스펙트럼의 2차원 역 푸리에 변환을 행하고(단계 130), 위상을 헤테로다인법에 의해 검출한다(단계 140). 본 실시형태에서는 3개의 1차원 격자(1∼3)를 다중화하였으나, 도 5의 스펙트럼 분포로부터 알 수 있듯이, 더욱 많은 컬러의 1차원 격자를 다중화하여 각 스펙트럼을 분리할 수도 있다.
단계 100∼140의 처리를 반복적으로 실행하여, 모든 다중화 스펙트럼에 대해 위상 검출을 행한다(단계 150). 모든 다중화 스펙트럼에 대해 위상을 얻은 후에는, 기존의 방법에 의해 높이 분포를 구한다(단계 160). 다른 위상 감도를 갖는 복수의 계측 데이터를 통합하여 높이 분포를 구하는 방법으로는, 다파장 간섭 계측에 있어서의 합동법(congruence method)이나 합치법(coincidence method) 등과 같은 기존의 방법을 이용할 수 있다.
헤테로다인법에 의해 검출된 위상은 [-π, π]의 주요값의 범위에서 겹쳐 있다. 피측정물(6a, 6b, 7)의 높이를 위상치로 변환하는 계측 감도가 각 1차원 격자(1∼3)의 수평 방향의 주기비에 대응하여 3:5:7로 다르기 때문에, 도 6(a)∼(c)에 도시한 바와 같이, 각 주파수 스펙트럼마다 다른 높이 범위에서 겹쳐진 3차원 형상 분포가 얻어진다.
도 6(a)의 3차원 형상 분포(25)는 라인이 세로 방향인 적색의 1차원 격자(1)의 스펙트럼 성분(13)을 필터로 추출하고 헤테로다인법에 의해 검출하여 얻어진 높이 분포로서, 3mm의 높이 범위에서 겹쳐져 있다. 한편, 도 6(b)의 3차원 형상 분포(26)는 라인이 경사진 녹색의 1차원 격자(2)의 스펙트럼 성분(14)을 필터로 추출하고 헤테로다인법에 의해 검출하여 얻어진 높이 분포로서, 5mm의 높이 범위에서 겹쳐져 있다.
또한, 도 6(c)의 3차원 형상 분포(27)는 라인이 경사진 청색의 1차원 격자(3)의 스펙트럼 성분(15)을 필터로 추출하고 헤테로다인법에 의해 검출하여 얻어진 높이 분포로서, 7mm의 높이 범위에서 겹쳐져 있다. 이와 같이, 도 1의 (a), (b), (c)에 도시한 바와 같이 각 컬러마다의 1차원 격자(1∼3)의 격자 이미지로부터 동시에 3개의 다른 감도를 갖는 복수의 계측 데이터를 취득할 수 있다. 여러가지 컬러의 격자 패턴이 더 다중화되면, 더 많은 다른 감도의 계측 데이터를 얻을 수 있다.
본 발명과 달리 공간주파수 다중화를 행하지 않은 종래의 헤테로다인법에서는, 도 6(a)∼(c)의 겹쳐진 높이 분포(25∼27)중 어느 하나만이 얻어진다. 도 3의 피측정물(6a, 6b)과 같이, 테두리를 따라 큰 불연속 단차를 가지며, 상호 접속점을 갖지 않는 독립된 면으로 구성되어 있는 피측정물의 경우, 높이 분포(25∼27) 중 어느 하나로부터는, 그 3차원 형상을 하나로 결정할 수 없다. 따라서, 본 발명과 같이, 다른 컬러의 복수의 1차원 격자를 포함하는 격자 이미지(20)로부터 동시에 복수의 다른 감도를 갖는 복수의 계측 데이터를 취득하는 것이 불가결하다.
3:5:7의 높이 감도비로 겹쳐진 도 6(a)∼(c)의 3개의 높이 분포(25∼27)의 데이터를 통합하여 3차원 형상을 구하는 방법으로서, 다파장 간섭계측의 분야에서 잘 알려진 합동법을 이용하면, 도 3에 도시한 피측정물(6a, 6b, 7)의 3차원 형상 분포를 정확하게 구할 수 있다.
또한, 전체 격자 이미지(20)를 2차원 푸리에 변환하고 필터링하여 원하는 스펙트럼 성분을 선택적으로 추출하는 것과 등가의 처리를, 격자 이미지(20)에 대한 직접 연산에 의해 실현할 수도 있다. 더욱 구체적으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 우선 상기 중첩된 격사상(20)으로부터 각 컬러마다 격자 이미지를 분리한다(단계 100). 그리고, 원하는 스펙트럼을 선택적으로 추출하는데 이용한 2차원 필터 윈도우 함수를 역 푸리에 변환하여 2차원 임펄스 응답 함수를 얻는다(단계 200). 그후, 이 2차원 임펄스 응답 함수를 사용하여, 격자 이미지(20)에 직접 2차원 컨벌루션 연산(convolution operation)을 수행한다(단계 210). 이러한 방식으로, 각 1차원 격자(1∼3)의 공간주파수에 대응한 스펙트럼 성분을 선택적으로 추출할 수 있다. 또한, 이하의 처리(단계 130∼150)는, 전술한 처리와 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략한다.
본 발명에 따르면, 피측정물(6a, 6b, 7)의 3차원 형상에 따라 변형된 공간주파수 다중화 격자 이미지(20)를 화상 처리 회로(22)로 받아 들여, 전체 격자 이미지(20)로부터 각 컬러마다 격자 이미지를 분리한 다음, 각 1차원 격자(1∼3)의 공간주파수에 대응한 스펙트럼 성분을 공간주파수 필터에 의해 선택적으로 추출하고, 그 스펙트럼 성분 위상을 개별적으로 헤테로다인법에 의해 검출한다.
이 공간주파수 필터링은, 변형된 격자 이미지를 2차원 푸리에 변환한 주파수 스펙트럼 영역에서 행하거나, 혹은 그러한 처리와 동등한 2차원 컨벌루션 연산을 2차원 격자 이미지에 대해 직접 실행한다. 헤테로다인법에 의해 검출된 이들의 위상은 [-π, π]의 주요값의 범위에서 겹쳐져 있다. 피측정물(6a, 6b, 7)의 높이를 위상치로 변환하는 계측 감도가 각 1차원 격자(1∼3)의 공간주파수에 따라 달라지기 때문에, 각 주파수 스펙트럼마다 다른 높이 범위에서 위상이 겹쳐진 3차원 형상 분포가 얻어진다.
이 때문에, 각각의 1차원 격자(1∼3)의 스펙트럼 성분으로부터 얻어지는 복수의 계측 데이터를 통합함으로써, 불연속 단차나 독립된 물체면의 유무에 상관없이, 각각의 단독적인 계측점마다 그 높이를 개별적으로 결정할 수 있다. 또한, 1회의 격자 패턴 투영으로 순식간에 계측이 가능하므로, 고속 운동중이거나 고속 변형중인 불연속 물체의 순간적인 형상의 계측이 가능해진다.
게다가, 적색, 녹색, 청색의 각 컬러마다 격자 이미지를 분리하므로, 상기 컬러마다 분리된 격자 이미지에는 각 컬러마다의 격자 이미지가 교차하는 부분이 없다. 따라서, 다른 1차원 격자(1∼3)의 격자 이미지에 의한 노이즈를 감소시킬 수 있어, 정밀도 높은 측정이 가능하다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 이미지 센서(21)와 동축상에 링 형상의 백색 광원(31)을 설치하고, 이 백색 광원(31)으로부터의 백색광을 피측정물(6a, 6b, 7)에 투광하여, 이미지 센서(21)에 의해 피측정물(6a, 6b, 7)의 컬러 화상을 촬상한다. 이 컬러 화상의 각 픽셀로부터 피측정물의 컬러 정보를 얻는다. 이로써, 3차원 형상의 측정 데이터와 컬러 정보를 동시에 얻을 수 있다.
본 발명은 이와 같은 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지의 양태로 실시가 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 3차원 형상 측정 방법은, 큰 불연속 단차를 갖는 피측정물이나 각 부분이 상호 접속점을 갖지 않는 독립적인 면으로 구성된 피측정물의 3차원 형상을, 1회의 격자 패턴 투영에 의해 순간적으로 계측할 수 있다. 따라서, 종래의 측정방법에서는 곤란하였던 고속 운동중이거나 고속 변형중인 불연속 물체의 순간적인 형상의 계측이 가능해진다. 게다가, 전체 격자 이미지를 각 컬러마다 분리하였기 때문에, 분리후의 각 개별적인 격자 이미지에는 각 컬러마다의 격자 이미지가 교차하는 부분이 없다. 결과적으로, 다른 1차원 격자의 격자 이미지에 의한 노이즈를 감소시킬 수 있으므로, 정밀도 높은 측정이 가능해진다.

Claims (12)

  1. 피측정물에 복수의 격자 패턴을 투영함으로써 형성된 격자 이미지를 이용하여, 상기 피측정물의 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법으로서,
    상기 피측정물에, 주기와 방향이 서로 다르며 상이한 컬러의 복수의 1차원 격자를 포함하는 격자 패턴을 투영하는 단계;
    상기 피측정물의 3차원 형상에 따라 변형된 격자 패턴을 촬상하는 단계;
    상기 격자 이미지로부터 상이한 컬러의 각 1차원 격자를 분리하는 단계;
    상기 각 1차원 격자에 대해 위상을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 위상에 기초하여 상기 측정값을 얻는 단계를 포함하는 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상이한 컬러의 1차원 격자의 컬러는 적색, 녹색 및 청색인 것을 특징으로 하는 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상이한 컬러의 1차원 격자의 컬러는 복수의 백색광원에 의해 복수의 프리즘 기구를 통해 투영되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 격자 패턴은 도트(dot)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 격자 패턴은 사인파 라인(sinusoidal line)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 격자 패턴을 투영하는 투영렌즈의 중심과 상기 격자 패턴의 이미지를 감지하는 결상 렌즈의 중심을 연결하는 직선이, 상기 피측정물이 놓이는 기준면과 평행인 것을 특징으로 하는 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 결상 렌즈의 광학축이 상기 기준면과 수직인 것을 특징으로 하는 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    백색광에 의해 피측정물을 촬상함으로써 상기 피측정물의 컬러 정보를 계측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 1차원 격자에 대한 위상이 서로 비교될때 소수(prime number)로 표현되는 주기비를 가지는 것을 특징으로 하는 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 피측정물의 높이를 위상치로 변환하는 계측 감도비는 1차원 격자의 수평 방향에서의 주기비로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법.
  11. 피측정물에 복수의 격자 패턴을 투영함으로써 형성된 격자 이미지를 이용하여, 상기 피측정물의 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법으로서,
    상기 피측정물에, 주기와 방향이 서로 다르며 상이한 컬러의 복수의 1차원 격자를 포함하는 격자 패턴을 투영하는 단계;
    상기 피측정물의 3차원 형상에 따라 변형된 격자 패턴을 촬상하는 단계;
    상기 격자 이미지로부터 상이한 컬러의 각 1차원 격자 성분을 분리하는 단계;
    푸리에 변환을 통해 공간 주파수 스펙트럼의 강도 분포를 얻는 단계;
    공간 주파수 필터에 의해 공간 주파수 스펙트럼에 대응하는 스펙트럼 성분을 선택적으로 추출하는 단계;
    상기 선택된 스펙트럼 성분에 대해 2차원 역 푸리에 변환을 수행하는 단계;
    상기 각 1차원 격자 성분에 대해 위상을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 위상에 기초하여 상기 측정값을 얻는 단계를 포함하는 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법.
  12. 피측정물에 복수의 격자 패턴을 투영함으로써 형성된 격자 이미지를 이용하여, 상기 피측정물의 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법으로서,
    상기 피측정물에, 주기와 방향이 서로 다르며 상이한 컬러의 복수의 1차원 격자를 포함하는 격자 패턴을 투영하는 단계;
    상기 피측정물의 3차원 형상에 따라 변형된 격자 패턴을 촬상하는 단계;
    상기 격자 이미지로부터 상이한 컬러의 각 1차원 격자 성분을 분리하는 단계;
    2차원 필터 윈도우 함수를 통해 원하는 스펙트럼을 선택적으로 추출하고, 상기 스펙트럼을 역 푸리에 변환하여 2차원 임펄스 응답 함수를 얻는 단계;
    상기 2차원 임펄스 응답 함수에 대해 직접 2차원 컨벌루션 연산(convolution operation)을 수행하여 1차원 격자 성분에 대응하는 스펙트럼 성분을 얻는 단계;
    상기 각 1차원 격자 성분에 대해 위상을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 위상에 기초하여 상기 측정값을 얻는 단계를 포함하는 3차원 형상의 측정값을 얻는 방법.
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