TWI521471B - 3 - dimensional distance measuring device and method thereof - Google Patents

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TWI521471B
TWI521471B TW100109868A TW100109868A TWI521471B TW I521471 B TWI521471 B TW I521471B TW 100109868 A TW100109868 A TW 100109868A TW 100109868 A TW100109868 A TW 100109868A TW I521471 B TWI521471 B TW I521471B
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Tetsuro Aikawa
Yoshinori Satoh
Makoto Ochiai
Yasuhiro Yuguchi
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Toshiba Kk
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Description

3維距離計測裝置及其方法
本發明係關於間隔等的3維距離計測技術，尤其，關於即使在計測區域內的特徵量較少時，也可適切進行距離計測的3維距離計測裝置及其方法。
在工廠的高經年化越來越嚴重之狀況中，今後爐內構造物及機器的維護‧修補的機會會增加。在爐內修補工事等中，需要對象物的形狀尺寸、到對象處為止之進出路徑(間隔)的形狀尺寸等之尺寸資訊。該等尺寸資訊係不僅依存於設計圖面資訊，也需要完工(as built)資訊。
作為間隔計測的先前技術，有使用兩張以上畫像的立體視法所致之3維計測方法。此係可1次進行面之形狀計測，可有效率地實施作為構造物之間的間隔計測所需之最短距離計測的方法(例如，參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平7-218251號公報
於使用立體視法的計測方法中，因為計測對象物的正面附近與計測機器的位置關係接近正相對，故可比較容易地進行形狀計測。但是，於曲面的邊緣部份等中，相對於攝像機之計測面的角度變大，計測該區域內的特徵點(特徵量)會變少。為此，有計測精度的降低、欲計測之處沒有進入攝影範圍的課題。
本發明係有鑑於此種情況所發明者，目的為提供可謀求曲面的邊緣部份等之形狀計測精度的提升，且高精度計測計測對象物之兩點間之距離的3維距離計測裝置及其方法。
又，關於本發明之3維距離計測裝置及其方法的目的，係即使於無法充分取得計測對象物的設計圖面資訊等之狀況中也可進行正確的距離計測。
關於本發明的3維距離計測裝置，為了解決上述之課題，其特徵為具備：3維攝影手段，係具備攝影畫像之複數攝像裝置，與以計測對象空間內之計測對象物在所定範圍重疊之方式使前述攝像裝置旋轉而調整光軸之旋轉驅動裝置；建立對應運算處理手段，係運算將複數前述畫像所照到之前述計測對象空間內的所要計測點之像素的位置加以建立對應的位置建立對應資訊；3維形狀運算處理手段，係使用前述位置建立對應資訊與從前述旋轉驅動裝置所得之旋轉資訊，運算依據前述計測對象物之3維座標的3維形狀；3維形狀推斷運算處理手段，係根據由前述3維形狀運算處理手段所得之前述3維形狀，推斷無法取得前述計測對象物之前述3維形狀的區域之3維形狀；3維計測座標運算處理手段，係根據由前述3維形狀推斷運算處理手段所得之推斷結果，運算於前述計測對象物上被指定之兩個距離計測點的3維座標；及距離運算處理手段，係使用由前述3維計測座標運算處理手段所得之前述3維座標，運算前述兩點間的距離。
又，關於本發明的3維距離計測裝置，其特徵為具備：3維攝影手段，係具備在不同位置攝影畫像之複數攝像裝置，與以計測對象空間內之計測對象物在所定範圍重疊之方式使前述攝像裝置旋轉而調整光軸之旋轉驅動裝置；建立對應運算處理手段，係運算將複數前述畫像所照到之前述計測對象空間內的所要計測點之像素的位置加以建立對應的位置建立對應資訊；3維形狀運算處理手段，係使用前述位置建立對應資訊與從前述旋轉驅動裝置所得之旋轉資訊，運算依據前述計測對象物之3維座標的3維形狀；統合座標檢測處理手段，係作為對應點，檢測出具有依據利用前述3維攝影手段在不同位置攝影之複數畫像而藉由前述3維形狀運算處理手段運算之不同座標系的複數前述3維形狀之前述計測對象物的形狀重疊之部份；座標系統合運算處理手段，係使用藉由前述統合座標檢測處理手段所得之前述對應點，將前述不同之座標系座標統合為任意座標系；3維計測座標運算處理手段，係根據前述座標統合之結果，運算於前述計測對象物上被指定之兩個距離計測點的3維座標；及距離運算處理手段，係使用由前述3維計測座標運算處理手段所得之前述3維座標，運算前述兩點間的距離。
進而，關於本發明的3維距離計測方法，其特徵為具備：準備攝影畫像之複數攝像裝置，以計測對象空間內之計測對象物在所定範圍重疊之方式使前述攝像裝置旋轉而調整光軸，藉由前述攝像裝置進行攝影的工程；運算將複數前述畫像所照到之前述計測對象空間內的所要計測點之像素的位置加以建立對應的位置建立對應資訊的工程；使用前述位置建立對應資訊與前述攝像裝置的旋轉相關之資訊，運算依據前述計測對象物之3維座標的3維形狀的工程；根據前述3維形狀座標，推斷無法取得前述計測對象物之前述3維形狀的區域之3維形狀的工程；根據前述3維形狀的推斷結果，運算於前述計測對象物上被指定之兩個距離計測點的3維座標的工程；及使用前述3維座標，運算前述兩點間的距離的工程。
又進而，關於本發明的3維距離計測方法，其特徵為具備：準備攝影畫像之複數攝像裝置，以計測對象空間內之計測對象物在所定範圍重疊之方式使前述攝像裝置旋轉而調整光軸，藉由前述攝像裝置進行攝影的工程；在不同位置進行前述攝影的工程；運算將複數前述畫像所照到之前述計測對象空間內的所要計測點之像素的位置加以建立對應的位置建立對應資訊的工程；使用前述位置建立對應資訊與前述攝像裝置的旋轉相關之資訊，運算依據前述計測對象物之3維座標的3維形狀的工程；作為對應點，檢測出具有依據在不同位置攝影之複數畫像而運算之不同座標系的複數前述3維形狀之前述計測對象物的形狀重疊之部份的工程；使用前述對應點，將前述不同之座標系座標統合為任意座標系的工程；根據前述座標統合之結果，運算於前述計測對象物上被指定之兩個距離計測點的3維座標的工程；及使用前述3維座標，運算前述兩點間的距離的工程。
於關於本發明之3維距離計測裝置及其方法中，可謀求曲面的邊緣部份等之形狀計測精度的提升，且高精度計測計測對象物之兩點間之距離。
 [第1實施形態]
依據圖面來說明關於本發明之3維距離計測裝置及其方法的第1實施形態。
圖1係揭示關於本發明之3維距離計測裝置及3維距離計測方法之第1實施形態的區塊圖。圖1所示之3維距離計測裝置係揭示立體視法所致之3維距離計測裝置的構造者。在此，針對將3維距離計測裝置及其方法，適用於具有圓柱形狀及球形狀、直方體形狀的核能發電廠之爐內構造物(例如配管等)的表面上所形成之缺陷的長度之測定、爐內構造物之間的間隔之計測之狀況進行說明。以下，將3維距離計測裝置的計測對象稱為「間隔等」。
3維距離計測裝置係具備3維攝影部1、畫像輸入裝置2、建立對應運算處理部3、3維形狀運算處理部(形狀運算處理部)4、3維顯示處理部5、3維形狀推斷運算處理部(形狀推斷運算處理部)6、3維計測座標運算處理部(計測座標運算處理部)7、間隔運算處理部8。畫像輸入裝置2、建立對應運算處理部3、形狀運算處理部4、3維顯示處理部5、形狀推斷運算處理部6、計測座標運算處理部7及間隔運算處理部8，係利用執行為了實現後述之各功能所記憶之各種程式的個人電腦等來實現。
3維攝影部1係具備攝像裝置10及旋轉驅動裝置11。攝像裝置10係具備第1攝像裝置10a及第2攝像裝置10b。由第1攝像裝置10a及第2攝像裝置10b所攝影之兩張畫像，係經由畫像輸入裝置2被輸入至建立對應運算處理部3。
旋轉驅動裝置11係連接於攝像裝置10。旋轉驅動裝置11係使各攝像裝置10a、10b旋轉於正交之3軸。旋轉驅動裝置11的旋轉角度資訊，係被輸出至建立對應運算處理部3及形狀運算處理部4。
建立對應運算處理部3係將藉由攝像裝置10攝影之兩張畫像所照到之計測對象空間內的計測點設為同一點，進行像素位置的建立對應。
形狀運算處理部4係使用從建立對應運算處理部3所得之兩張畫像的像素位置之建立對應結果，與從旋轉驅動裝置11輸出之旋轉角度資訊，計算出3維座標，並運算爐內構造物表面的3維形狀。
形狀推斷運算處理部6係根據由形狀運算處理部4所得之3維形狀，作為圓弧或直線形狀等，推斷爐內構造物的3維形狀。
計測座標運算處理部7係根據由形狀推斷運算處理部6所得之3維形狀推斷結果，使用未圖示之輸入裝置，運算由操作員所指定之圓弧上或直線上的間隔等之計測點的計測座標。
間隔運算處理部8係使用由計測座標運算處理部7所得之計測座標，運算間隔等。
3維顯示處理部5係顯示從攝像裝置10所得之攝影畫像、以形狀運算處理部4所得之3維座標及3維形狀、3維形狀的剖面、以間隔運算處理部8所得之間隔等。
接著，針對第1實施形態之3維距離計測裝置的動作與效果進行說明。
3維攝影部1係適切設置於可攝影間隔等的位置。藉由旋轉驅動裝置11來旋轉控制各攝像裝置10a、10b中一方的攝像裝置，以因應從攝像裝置10到爐內構造物為止的計測距離，於最適合之處，計測間隔等的爐內構造物在所定範圍重疊之方式調整各攝像裝置10a、10b的光軸方向，使其一致。3維攝影部1係藉由各攝像裝置10a、10b同時攝影爐內構造物的表面。
建立對應運算處理部3係使用從旋轉驅動裝置11輸出之旋轉角度資訊，將藉由攝像裝置10攝影之兩張畫像所顯像之計測對象空間內的計測點設為同一點，進行像素位置的建立對應。同一點的抽出係使用所要之公知的畫像處理技術來進行。
形狀運算處理部4係使用從建立對應運算處理部3所得之兩張畫像的像素位置之建立對應結果，與從旋轉驅動裝置11輸出之旋轉角度資訊，計算出3維座標，並運算爐內構造物表面的3維形狀。
在此，使用圖2來說明根據以3維攝影部1攝影之畫像，求出3維座標。
於計測對象空間的座標系中，各攝像裝置10a、10b係在投影中心座標20a、20b(X0(a,b),Y0(a,b),Z0(a,b))分別攝影。於計測對象空間上的計測點22(X,Y,Z)，係於各別攝像面21a、21b中，作為對應之像素座標23a、23b(x(a,b),y(a,b))照相。
計測點的3維座標系使用根據投影中心座標20a、20b與像素座標23a、23b與計測點22在一直線上之狀況所導出之以下計算式(1)的條件計算式來求出。藉此，可進行爐內構造物的間隔等之3維計測。
於計算式(1)中，f為焦點距離，a11～a33為使用攝像裝置10之各軸周圍的旋轉量之旋轉轉換。
[計算式1]
形狀推斷運算處理部6係依據從形狀運算處理部4所得之3維形狀，作為圓弧形狀或直線形狀等，推斷無法充分取得3維形狀之爐內構造物的3維形狀。於形狀運算處理部4中被運算之檢測對象的一部份之3維形狀為圓柱形狀或球形狀等之曲線的形狀時，適用圓弧推斷，在為直方體形狀等之具有直線之面的形狀時，適用直線推斷。
具體來說，形狀推斷運算處理部6係於被運算之3維形狀中對於3維攝影部1的攝像裝置10接近正對向之位置，選擇被計測之處。亦即，與無法充分計測3維形狀之邊緣等的邊際部份不同之部份，相較於邊緣等的邊際部份，可充分計測3維形狀之處。選擇係形狀推斷運算處理部6自動進行，或藉由操作員經由未圖示之輸入裝置的輸入來進行。
形狀推斷運算處理部6係於在接近此正對向之狀態下計測之計測對象物上之處，依據藉由操作員所指定之任意剖面區間(例如，計測對象空間之Z軸方向的一定區間之X-Y剖面)，抽出3維形狀，在為圓柱形狀等時，根據由此區間所得之複數3維座標來求出圓弧。
在此，假設使高度方向(例如，對於計測對象物之上下方向(計測對象空間之Z軸方向))為一定的話，並非球體而可假設為圓。為此，可利用圓的一般計算式((x-a)2+(y-b)2=r2((a,b)為圓的中心，r為半徑))來界定計測對象物的表面形狀。形狀推斷運算處理部6係依據圓的一般計算式，根據由形狀運算處理部4所得之複數3維座標，藉由最小平方法等來解開聯立方程式，求出中心與半徑。
同樣地，形狀推斷運算處理部6係在被抽出之計測對象物的3維形狀為直方體形狀等時，根據由此區間所得之複數3維座標，求出直線。形狀推斷運算處理部6係可利用直線的一般計算式(ax+by+c=0(a，b，c為定數))來界定計測對象物的表面形狀。形狀推斷運算處理部6係依據直線的一般計算式，根據所得之複數3維座標，藉由最小平方法等來解開聯立方程式，求出各定數。在適用直線推斷時，延長直線會存在無限之計測點。為此，操作員可任意設定推斷之直線的距離，設定處理範圍。
再者，計測對象物相對於攝像裝置的座標系傾斜時，使用適切之圓的一般計算式與橢圓的一般計算式(x2/a2+y2/b2=1)或者直線的一般計算式，進行圓弧及直線所致之形狀推斷。
計測座標運算處理部7係依據從形狀推斷運算處理部6所得之爐內構造物的3維形狀之推斷結果的圓及直線的一般計算式，運算圓弧上或直線上之間隔計測點的3維座標。間隔計測點係例如於藉由3維顯示處理部5所顯示之3維形狀中藉由操作員指定。例如，指定所希望之間隔計測的兩個爐內構造物，或指定1個爐內構造物的表面上兩點。計測座標運算處理部7係對於在間隔空間被挾持之兩個爐內構造物，分別運算下個處理的運算所使用之爐內構造物的表面上之間隔計測點的3維座標候補。又，在測定缺陷的長度時，運算藉由操作員所指定之間隔計測點的3維座標。
間隔運算處理部8係使用於計測座標運算處理部7中被運算之間隔計測點的3維座標，來運算間隔等。
間隔運算處理部8係在計測兩個爐內構造物的間隔時，根據於計測座標運算處理部7中被運算之各表面上的複數間隔計測點之3維座標候補，求出爐內構造物之間的距離為最小距離的剖面(例如X-Y剖面)之間隔計測點的3維座標之組合，並運算距離。
在此，在推斷雙方的計測對象物具有圓弧的圓柱形狀時，間隔運算處理部8係作為爐內構造物之間的距離為最小距離的剖面，求出連結雙方圓弧中心之線為最小距離的剖面。間隔運算處理部8係可從複數計測座標的候補中，限定間隔計測所使用之間隔計測點的3維座標，可運算間隔。
在推斷一方的計測對象物為具有圓弧的圓柱形狀，另一方為具有直線的直方體形狀時，間隔運算處理部8係作為間隔，運算連結雙方計測對象物的中心之直線為最小距離的剖面上，且藉由操作員設定於直線上之距離的範圍內成為最小的距離。又，在推斷雙方為直線時，間隔運算處理部8係作為間隔，運算藉由操作員設定於各直線上之距離中最小的距離。
間隔運算處理部8係於預先設定之高度方向(例如Z軸方向)的計測範圍中進行該等運算處理，並自動地計算出最短距離。
又，間隔運算處理部8係在計測爐內構造物的表面上之缺陷的長度等時，依據被指定之兩點存在之表面上的3維座標來進行計測。
依據第1實施形態之3維距離計測裝置及其方法，即使在曲面邊緣部份等之攝像裝置10與爐內構造物的角度較大之處，進而在攝像裝置10的攝影範圍無法拍照之處，無法根據3維形狀取得用以計測間隔等的計測點時，也可藉由根據計測3維形狀之剖面區間的複數3維座標與圓及直線等的一般計算式，推斷爐內構造物的3維形狀，藉此，可取得存在於圓弧及直線的延長上的間隔計測點之3維座標，可計測間隔等。
又，運算藉由使用計測3維形狀的結果而推斷3維形狀所指定之間隔計測點的3維形狀座標候補，進而可計測間隔計測所需之最小距離。藉此，可謀求曲面的邊緣部份等之計測精度的提升，又即使在無法充分取得設計圖面資訊等時，也可進行正確的間隔計測。
進而，因為可高精度計測爐內構造物之間的間隔，故可判斷在爐內修補時所利用之修補機器是否可通過爐內構造物之間。
又進而，於計測曲面之爐內構造物的表面上之缺陷長度等時，藉由將3維形狀作為圓弧推斷，可取得表面上的3維座標，故不僅兩個3維座標之間的直線距離，也可計測正確的缺陷長度。
[第2實施形態]
依據圖面來說明關於本發明之3維距離計測裝置及其方法的第2實施形態。
圖3係揭示關於本發明之3維距離計測裝置及3維距離計測方法之第2實施形態的區塊圖。
第2實施形態之3維距離計測裝置及其方法與第1實施形態之3維距離計測裝置及其方法不同之處，係設置統合座標檢測處理部31及座標系統合運算處理部32，來代替3維形狀推斷運算處理部6及3維計測座標運算處理部7。關於與第1實施形態對應之構造及部分，附加相同符號，並省略重複的說明。
第2實施形態之3維距離計測裝置及其方法，係於複數計測處中實施計測，並座標統合複數計測位置的3維形狀，實施間隔計測者。再者，複數計測處之3維形狀係具有分別不同之座標系的計測結果。此3維距離計測裝置及其方法，係有助於例如在間隔等的計測區域超過攝像裝置10之1次攝影可得之畫像範圍，無法取得為了進行間隔計測所需之3維形狀之狀況。
統合座標檢測處理部31係檢測出藉由攝像裝置10在複數處攝影之畫像及為了統合從該畫像所得之3維形狀的不同座標系所需的相同對應點。座標系統合運算處理部32係使用以統合座標檢測處理部31檢測出之相同對應點，統合不同的座標系。
接著，針對第2實施形態之3維距離計測裝置及其方法的動作與效果進行說明。
與第1實施形態相同，3維攝影部1係設置於可攝影間隔等的位置。在此，如前述般，無法於1處中進行計測對象之間隔的全區域之攝影時，3維攝影部1係以攝影形成間隔等之計測對象的全區域之方式，移動至不同位置而再次進行攝影。攝影係在兩處以上進行，取得所要的畫像。
藉由利用建立對應運算處理部3及3維形狀運算處理部4進行所需的畫像處理所運算處理之3維形狀，係被輸出至統合座標檢測處理部31。
統合座標檢測處理部31係檢測出為了統合座標系所需之相同對應點。相同對應點係使用以下第1功能及第2功能之任一來進行。
第1功能係根據為了統合藉由操作員所指定之複數3維形狀資訊所需之3個以上之點，來決定對應點的功能。具體來說，第1功能係於藉由3維顯示處理部5所顯示之3維形狀上或複數之每一攝影畫像上，依據從操作員受理的指示，決定於複數計測位置之3維形狀重疊的部份中幾近相同的對應點者。
第2功能係由依據以各計測位置之攝影所得之畫像的3維形狀，藉由形狀匹配檢測出形狀重疊的部份，對於包含於重疊部份的計測座標，作為用以座標系統合的對應點，自動檢測出計測座標誤差最小之上位3點以上的功能。
形狀匹配係檢測出2以上之3維形狀的一致或近似部份的處理，在單純實施形狀匹配時，必須進行多數旋轉轉換與平行移動。又，在無法取得充分之3維形狀計測結果時，無法進行形狀匹配。
在此，統合座標檢測處理部31係關於第2功能，進行與建立對應運算處理部3幾近相同的處理，也可使用在兩處以上的計測處所攝影之畫像(至少在兩處攝影知至少3張畫像)，進行幾近相同點之像素位置的建立對應。統合座標檢測處理部31係使用被建立對應之點中5個以上的點，藉由計算式(2)所示之平移線性轉換來實施旋轉轉換與平行移動。
於計算式(2)中，X、Y、Z係在第1個計測處所攝影之畫像之被建立對應之點的座標。X'、Y'、Z'係在第2個計測處所攝影之畫像之被建立對應之點的座標。a、b、c、d、e、f、g、h、i係旋轉要素，tx、ty、tz係平行移動要素。
[計算式2]
以藉由以上處理所得之轉換後的對應點為基準，於藉由操作員所設定之旋轉修正量與平行移動修正量的範圍中，作為相同對應點，自動檢測出計測座標誤差為最小的上位5點以上。
座標系統合運算處理部32係以前述之計算式(2)的平移線性轉換為基準，依據第1功能或第2功能，轉換藉由統合座標檢測處理部31所檢測出之計測點的座標，並統合各座標系。藉此，可取得間隔等之計測點的3維座標。在此，成為基準之座標系與轉換之座標系被任意設定。
間隔運算處理部8係使用於座標系統合運算處理部32中被運算之計測座標，運算間隔等。間隔運算處理部8係與第1實施形態相同，作為間隔，計測藉由操作員所指定之計測處中爐內構造物之間的距離最小之處，並計測缺陷長度。
依據第2實施形態之3維距離計測裝置及其方法，進行使用複數計測處的3維形狀計測之結果來進行座標統合之對應點的檢測與座標統合，可進行間隔計測。藉此，除了第1實施形態所發揮之效果之外，也可不限於攝像裝置10的視角，而取得比較涵蓋廣範圍之爐內構造物的3維形狀，可計測爐內構造物之間的間隔等。
又，3維距離計測裝置係除了第1實施形態的3維形狀推斷運算處理部6及3維計測座標運算處理部7之外，具備第2實施形態的統合座標檢測處理部31及座標系統合運算處理部32亦可。在配管表面之缺陷等的計測對象是局部時，依據第1實施形態，藉由利用旋轉驅動裝置11調整一方的光軸方向使其一致，藉此產生視差而可高精度進行3維形狀計測。又，在配管與配管的間隔等之計測範圍涵蓋廣範圍時，依據第2實施形態使用在複數處計測之3維形狀計測結果等來進行座標統合。藉此，可不需考慮與計測對象的視角及計測距離，來進行3維形狀計測，又，可利用1個裝置來進行具有各種計測距離之計測對象的距離計測。
[第3實施形態]
依據圖面來說明關於本發明之3維距離計測裝置及其方法的第3實施形態。
圖4係揭示關於本發明之3維距離計測裝置及3維距離計測方法之第3實施形態的區塊圖。
第3實施形態之3維距離計測裝置及其方法與第1實施形態之3維距離計測裝置及其方法不同之處，係設置設計圖面資訊記錄部41及圖面形狀推斷運算部42，來代替3維形狀推斷運算處理部6。第3實施形態之3維距離計測裝置及其方法，係以CAD圖面等的資訊為基準來推斷形狀，實施間隔計測者。再者，關於與第1實施形態對應之構造及部分，附加相同符號，並省略重複的說明。
設計圖面資訊記錄部41係記憶爐內構造物的CAD圖面資料以及設計圖面上之爐內構造物的直徑及長度等的設計圖面資訊。設計圖面資訊係由設計圖面資訊記錄部41適切輸出入。又，設計圖面資訊記錄部41也可進行爐內構造物之3維形狀計測結果的記錄。
圖面形狀推斷運算部42係使用記錄於設計圖面資訊記錄部41之設計圖面資訊，決定相當於計測對象物的爐內構造物。圖面形狀推斷運算部42係根據爐內構造物的設計圖面資訊，作為圓弧或直線形狀，推斷無法充分取得3維形狀之計測對象物的3維形狀資訊，運算間隔計測點的3維座標。圖面形狀推斷運算部42係對應第1實施形態之3維形狀推斷運算處理部6。
接著，針對第3實施形態之3維距離計測裝置及其方法的動作與效果進行說明。
與第1實施形態相同，3維攝影部1係設置於可攝影間隔等的位置。藉由利用建立對應運算處理部3及3維形狀運算處理部(形狀運算處理部)4進行所需的畫像處理所運算處理之3維形狀，係被輸出至設計圖面資訊記錄部41及圖面形狀推斷運算部42。
圖面形狀推斷運算部42係進行根據記錄於設計圖面資訊記錄部41之CAD圖面資料所得之爐內構造物的直徑及長度等的設計圖面資訊，與由形狀運算處理部4所得之結果的比較。圖面形狀推斷運算部42係使用設計圖面資訊來內插從形狀運算處理部4所得之3維形狀中不足的形狀資訊，求出間隔計測點的3維座標候補點。
具體來說，圖面形狀推斷運算部42係由形狀運算處理部4的運算結果，將位於與3維攝影部1的攝像裝置10正對向之位置的計測對象物表面的3維形狀，與輸入至設計圖面資訊記錄部41的圖面資訊對照，作為圓弧形狀及直線形狀，推斷無法充分取得3維形狀之爐內構造物的形狀。再者，圓弧及直線推斷，係實施與第1實施形態之3維形狀推斷運算處理部6相同的處理。
於設計圖面資訊記錄部41中記錄正確的圖面資訊時，圖面形狀推斷運算部42係藉由與從形狀運算處理部4所得之計測資料的比較，進行所需要的畫像處理。具體來說，設計圖面資訊記錄部41係使用設計圖面上之爐內構造物的中心座標，進行3維形狀的座標系之對位。圖面形狀推斷運算部42係以圓柱形狀之爐內構造物的直徑及直方體形狀之爐內構造物的長度之資訊為基準，內插3維形狀。
3維計測座標運算處理部(計測座標運算處理部)7係依據於圖面形狀推斷運算部42中被推斷之爐內構造物的3維座標資訊，運算下個處理之間隔計測點的3維座標候補。間隔運算處理部8係使用於計測座標運算處理部7中被運算之間隔計測點的3維座標，來運算間隔等。再者，計測座標運算處理部7及間隔運算處理部8係進行與第1實施形態之各處理部相同的處理，於第3實施形態中省略重複之說明。
依據第3實施形態之3維距離計測裝置及其方法，除了第1實施形態所發揮之效果之外，藉由使用CAD圖面資料及設計圖面上之爐內構造物的直徑及長度等的設計圖面資訊，可內插以形狀運算處理部4運算之3維形狀中不足的形狀資訊，可更高精度進行間隔計測。
1．．．3維攝影部
2．．．畫像輸入裝置
3．．．建立對應運算處理部
4．．．3維形狀運算處理部
5．．．3維顯示處理部
6．．．3維形狀推斷運算處理部
7．．．3維計測座標運算處理部
8．．．間隔運算處理部
10，10a，10b．．．攝像裝置
11．．．旋轉驅動裝置
31．．．統合座標檢測處理部
32．．．座標系統合運算處理部
41．．．設計圖面資訊記錄部
42．．．圖面形狀推斷運算部
[圖1]揭示關於本發明之3維距離計測裝置及3維距離計測方法之第1實施形態的區塊圖。
[圖2]根據以3維攝影部攝影之畫像，求出3維座標的說明圖。
[圖3]揭示關於本發明之3維距離計測裝置及3維距離計測方法之第2實施形態的區塊圖。
[圖4]揭示關於本發明之3維距離計測裝置及3維距離計測方法之第3實施形態的區塊圖。
1．．．3維攝影部
2．．．畫像輸入裝置
3．．．建立對應運算處理部
4．．．3維形狀運算處理部
5．．．3維顯示處理部
6．．．3維形狀推斷運算處理部
7．．．3維計測座標運算處理部
8．．．間隔運算處理部
10，10a，10b．．．攝像裝置
11．．．旋轉驅動裝置

Claims (7)

  1. 一種3維距離計測裝置，其特徵為具備：3維攝影手段，係具備攝影畫像之複數攝像裝置，與以計測對象空間內之計測對象物在所定範圍重疊之方式使前述攝像裝置旋轉而調整光軸之旋轉驅動裝置；建立對應運算處理手段，係運算將複數前述畫像所照到之前述計測對象空間內的所要計測點之像素的位置加以建立對應的位置建立對應資訊；3維形狀運算處理手段，係使用前述位置建立對應資訊與從前述旋轉驅動裝置所得之旋轉資訊，運算依據前述計測對象物之3維座標的3維形狀；3維形狀推斷運算處理手段，係根據由前述3維形狀運算處理手段所得之前述3維形狀，推斷無法取得前述計測對象物之前述3維形狀的區域之3維形狀；3維計測座標運算處理手段，係根據由前述3維形狀推斷運算處理手段所得之推斷結果，運算於前述計測對象物上被指定之兩個距離計測點的3維座標；及距離運算處理手段，係使用由前述3維計測座標運算處理手段所得之前述3維座標，運算前述兩點間的距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之3維距離計測裝置，其中，更具備：設計圖面資訊記錄手段，係記錄前述計測對象物的設計圖面資訊；前述3維形狀推斷運算處理手段，係藉由比較前述設計圖面資訊與前述3維形狀，推斷前述計測對象物的3維形狀。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之3維距離計測裝置，其中，更具備：統合座標檢測處理手段，係作為對應點，檢測出具有依據利用前述3維攝影手段在不同位置攝影之複數畫像而藉由前述3維形狀運算處理手段運算之不同座標系的複數前述3維形狀之前述計測對象物的形狀重疊之部份；及座標系統合運算處理手段，係使用藉由前述統合座標檢測處理手段所得之前述對應點，將前述不同之座標系座標統合為任意座標系；前述3維計測座標運算處理手段，係依據前述座標統合之結果，運算前述兩個距離計測點的3維座標。
  4. 一種3維距離計測裝置，其特徵為具備：3維攝影手段，係具備在不同位置攝影畫像之複數攝像裝置，與以計測對象空間內之計測對象物在所定範圍重疊之方式使前述攝像裝置旋轉而調整光軸之旋轉驅動裝置；建立對應運算處理手段，係運算將複數前述畫像所照到之前述計測對象空間內的所要計測點之像素的位置加以建立對應的位置建立對應資訊；3維形狀運算處理手段，係使用前述位置建立對應資訊與從前述旋轉驅動裝置所得之旋轉資訊，運算依據前述計測對象物之3維座標的3維形狀；統合座標檢測處理手段，係作為對應點，檢測出具有依據利用前述3維攝影手段在不同位置攝影之複數畫像而藉由前述3維形狀運算處理手段運算之不同座標系的複數前述3維形狀之前述計測對象物的形狀重疊之部份；座標系統合運算處理手段，係使用藉由前述統合座標檢測處理手段所得之前述對應點，將前述不同之座標系座標統合為任意座標系；3維計測座標運算處理手段，係根據前述座標統合之結果，運算於前述計測對象物上被指定之兩個距離計測點的3維座標；及距離運算處理手段，係使用由前述3維計測座標運算處理手段所得之前述3維座標，運算前述兩點間的距離。
  5. 一種3維距離計測方法，其特徵為具備：準備攝影畫像之複數攝像裝置，以計測對象空間內之計測對象物在所定範圍重疊之方式使前述攝像裝置旋轉而調整光軸，藉由前述攝像裝置進行攝影的工程；運算將複數前述畫像所照到之前述計測對象空間內的所要計測點之像素的位置加以建立對應的位置建立對應資訊的工程；使用前述位置建立對應資訊與前述攝像裝置的旋轉相關之資訊，運算依據前述計測對象物之3維座標的3維形狀的工程；根據前述3維形狀座標，推斷無法取得前述計測對象物之前述3維形狀的區域之3維形狀的工程；根據前述3維形狀的推斷結果，運算於前述計測對象物上被指定之兩個距離計測點的3維座標的工程；及使用前述3維座標，運算前述兩點間的距離的工程。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之3維距離計測方法，其中，更具備：記錄前述計測對象物的設計圖面資訊的工程；前述推斷3維形狀的工程，係藉由比較前述設計圖面資訊與前述3維形狀，推斷前述計測對象物的3維形狀。
  7. 一種3維距離計測方法，其特徵為具備：準備攝影畫像之複數攝像裝置，以計測對象空間內之計測對象物在所定範圍重疊之方式使前述攝像裝置旋轉而調整光軸，藉由前述攝像裝置進行攝影的工程；在不同位置進行前述攝影的工程；運算將複數前述畫像所照到之前述計測對象空間內的所要計測點之像素的位置加以建立對應的位置建立對應資訊的工程；使用前述位置建立對應資訊與前述攝像裝置的旋轉相關之資訊，運算依據前述計測對象物之3維座標的3維形狀的工程；作為對應點，檢測出具有依據在不同位置攝影之複數畫像而運算之不同座標系的複數前述3維形狀之前述計測對象物的形狀重疊之部份的工程；使用前述對應點，將前述不同之座標系座標統合為任意座標系的工程；根據前述座標統合之結果，運算於前述計測對象物上被指定之兩個距離計測點的3維座標的工程；及使用前述3維座標，運算前述兩點間的距離的工程。
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