JP2000205821A

JP2000205821A - 三次元形状計測装置及びその三次元形状計測方法

Info

Publication number: JP2000205821A
Application number: JP11001554A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Daimon; 秀章大門
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-01-07
Filing date: 1999-01-07
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】効率よく物体の三次元形状の測定精度を向上
可能な三次元形状計測装置を提供する。【解決手段】画像撮影装置２で被測定物体の画像を撮
影し、得られた画像からステレオ対応を求めて被測定物
体の三次元形状を計測する。計測された三次元形状を表
示装置５に表示し、操作者に被測定物体との比較で評価
させる。形状データの修正が必要と判断されると、修正
が必要な領域に対して位置指示装置３を用いて被測定物
体面上に位置の指示を行わせる。第２の三次元座標計算
手段１２は位置指示装置３で指定された位置を検出し、
三次元座標を算出する。算出された形状データを表示装
置５に表示し、操作者に再び評価を行わせて正しいと判
断されると、形状データに修正を加え、位置指示作業を
終了する。正しくないと判断されると、位置指示作業を
繰返し行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は三次元形状計測装置
及びその三次元形状計測方法に関し、特に物体の三次元
形状を計測する三次元形状計測方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】三次元形状計測装置にはレンジファイン
ダを用いたもの、ステレオ方式による画像処理を用いた
もの等が知られている。ステレオ方式による計測では単
眼、二眼、三眼以上の複眼視等の手法がある。

【０００３】単眼による手法の場合、被測定物体とカメ
ラの相対位置を変化させて相対位置変化前後における特
徴点を観測し、複数方向からの画像（一般的には任意の
２枚の画像）を用いてステレオ計測を行う。例えば、被
測定物体を回転台上に設置し、被測定物体を回転させな
がら複数方向から観測して回転前後における特徴点の対
応点の探索を行うことによって特徴点の三次元座標を算
出する。

【０００４】上記のステレオ方式の別の手法には被測定
物体面上に積極的に特徴点（ステレオ対応点）を作成す
る方法がある。例えば、レーザ光投影、スリット光投
影、パターン光投影等によって物体面上に特徴点を生成
し、投影装置と観測装置との間で三角測量を行うことに
よって特徴点の三次元座標を算出する。

【０００５】上記のステレオ方式による三次元計測につ
いては、「画像処理ハンドブック」（尾上守夫著、昭晃
堂刊、昭和６２年６月８日発行、Ｐ．３９３〜３９７、
ＩＳＢＮ４−７８５６−９０２４−０）等に詳述されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の三次元
形状計測装置では、被測定物体とカメラとの相対位置を
変化させて複数方向から観測する方法の場合、簡易なシ
ステム構成で計測可能になるという利点があるが、対応
点の探索を誤ることがあり、三次元座標計算を失敗する
可能性があるという問題がある。

【０００７】また、被測定物体面上に積極的に特徴点を
作成する方法の場合には特徴点の数が少ないため、ステ
レオ計測における対応点の探索を容易に行うことが可能
という利点があるが、同時に多数の対応点を得ることが
難しいため、広範囲の計測に時間がかかり、物体表面の
テクスチャを取得することができないという問題があ
る。

【０００８】さらに、被測定物体の形状によっては部分
的に測定精度を向上させたいことがある。これは物体面
の形状が複雑なところほど多くの測定点を必要とし、ま
た計測が困難であるためである。

【０００９】さらにまた、人間にとっては明らかに形状
が分かる物体であっても、納得の行く形状データが得ら
れないことがある。これは誤測定による形状データを容
易に修正できないからである。

【００１０】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、効率よく物体の三次元形状の測定精度を向上させ
ることができる三次元形状計測装置及びその三次元形状
計測方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による三次元形状
計測装置は、測定対象となる被測定物の撮影画像から三
次元形状を算出する三次元形状算出手段と、外部指示に
応じて前記被測定物上の測定したい測定点を指示する指
示手段と、前記指示手段で指示された測定点の三次元座
標を算出する三次元座標算出手段と、前記三次元形状算
出手段及び前記三次元座標算出手段各々の算出結果を基
に前記被測定物の形状データを修正する修正手段とを備
えている。

【００１２】本発明による三次元形状計測方法は、測定
対象となる被測定物の撮影画像から三次元形状を算出す
るステップと、外部指示に応じて前記被測定物上の測定
したい測定点が入力された時にその測定点の三次元座標
を算出するステップと、これらの算出結果を基に前記被
測定物の形状データを修正するステップとを備えてい
る。

【００１３】すなわち、本発明の三次元形状計測方法
は、ステレオ方式による画像処理を用いた計測手法に、
被測定物体面上の任意の位置を指示しかつ指示した点の
座標計算を行う手法を追加することで、簡易なシステム
構成及び良好な操作性で、効果的に物体の三次元形状及
びテクスチャを計測可能としている。

【００１４】具体的には、測定精度が低いと予測される
領域や測定物体の形状が特殊で測定点を意図的に増加し
たい領域、及び計測後に誤測定したと思われる領域に対
して操作者が被測定物体（実物）と比較して評価推定
し、その結果を入力することによって、精度低下領域に
対して位置指示操作を行い、指示された点の座標を再計
算することで測定精度を向上させている。

【００１５】再測定する位置の指示操作としては操作者
が直接操作する方法、コンピュータを介して操作者が間
接的に操作する方法等があるが、いずれも操作者がその
位置を明示的に指示する。

【００１６】上記のように、画像撮影装置に、操作者が
位置を明示的に指示するための位置指示装置を追加する
ことで、物体の三次元形状の測定精度を向上させ、効率
よく形状データの追加及び修正を行うことが可能とな
る。

【００１７】また、物体の任意の位置に対して操作者が
指示操作を行うことで、操作者が納得のいく形状データ
を得ることが可能となり、画像処理によるステレオ計測
方式で発生する微少な誤差を減少させることが可能とな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態
による三次元形状計測装置の構成を示すブロック図であ
る。図において、本発明の実施の形態による三次元形状
計測装置はデータ処理装置１と、画像撮影装置２と、位
置指示装置３と、形状データ記憶装置４と、表示装置５
とから構成されており、データ処理装置１は第１の三次
元座標計算手段１１と、第２の三次元座標計算手段１２
と、形状データ修正手段１３とから構成されている。

【００１９】画像撮影装置２はステレオ計測方式による
三角測量を行うための画像を撮影し、位置指示装置３は
図示せぬ被測定物体面上の特定位置を指示する。データ
処理装置１において、第１の三次元座標計算手段１１は
画像撮影装置２で撮影された画像から対応点探索によっ
て対応点の三次元位置を計算し、第２の三次元座標計算
手段１２は位置指示装置３によって指示された位置を検
出し、その位置の三次元座標を計算し、形状データ修正
手段１３は第１の三次元座標計算手段１１及び第２の三
次元座標計算手段１２の算出座標を互いに修正する。形
状データ記憶装置４は形状データを記憶し、表示装置５
は形状データを表示する。

【００２０】上記の各手段の動作について、以下詳細に
説明する。画像撮影装置２は被測定物体を複数方向から
撮影する。データ処理装置１の第１の三次元座標計算手
段１１は撮影された画像から特徴点を抽出し、該特徴点
が各画像のどこに映っているかを探索する（対応点の探
索）。対応点が探索されたならば、例えば任意の２枚の
画像から特徴点の三次元座標を三角測量によって算出す
る。

【００２１】位置指示装置３は被測定物体面上の任意の
点に向けて設置し、測定する位置を指示する。データ処
理装置１の第２の三次元座標計算手段１２は位置指示装
置３によって指定された位置を検出し、三次元座標を算
出する。

【００２２】形状データ修正手段１３は第１の三次元座
標計算手段１１によって得られた形状データに、第２の
三次元座標計算手段１２によって得られた形状データを
用いて修正及び追加を行い、更新された形状データを形
状データ記憶装置４に記憶する。表示装置５は形状デー
タを表示し、被測定物体（実物）との比較の対象とす
る。

【００２３】図２は本発明の実施の形態による三次元形
状計測装置の動作を示すフローチャートである。これら
図１及び図２を参照して本発明の実施の形態による三次
元形状計測装置の動作について説明する。

【００２４】画像撮影装置２は複数方向からの画像を撮
影する（図２ステップＳ１）。第１の三次元座標計算手
段１１は画像撮影装置２で得られた画像から対応点の探
索を繰返し、被測定物体の三次元形状を計測する（図２
ステップＳ２）。ここまでの処理は画像処理による三次
元形状計測手法を用いた従来通りの手法である。

【００２５】次に、データ処理装置１は計測された三次
元形状を表示装置５によって表示し、操作者が被測定物
体と比較して評価を行う。操作者は形状データの修正が
必要と判断した場合、修正が必要な領域に対して位置指
示装置３を用いて被測定物体面上に位置の指示を行うの
で、第２の三次元座標計算手段１２には位置指示装置３
から修正指示及び指定位置の情報が入力される（図２ス
テップＳ３，Ｓ４）。第２の三次元座標計算手段１２は
位置指示装置３によって指定された位置を検出し、三次
元座標を算出する（図２ステップＳ５）。

【００２６】形状データ修正手段１３は第２の三次元座
標計算手段１２で算出された形状データを表示装置５に
表示し、操作者にその評価を促す。データ処理装置１は
操作者から正しいという判断が入力されると（図２ステ
ップＳ６）、形状データ修正手段１３によって形状デー
タに修正を加え（図２ステップＳ７）、位置指示作業を
終了する。データ処理装置１は操作者から正しくないと
いう判断が入力されると、ステップＳ４に戻って位置指
示作業Ａを繰返し行う（図２ステップＳ４〜Ｓ６）。

【００２７】データ処理装置１は上記の処理で更新され
た形状データを表示装置５に表示して操作者に確認を促
し、全体の形状が正しいという操作者の判断結果が入力
されると（図２ステップＳ８）、処理を終了する。ま
た、データ処理装置１は操作者から修正すべき部分が残
っているという判断結果が入力されると（図２ステップ
Ｓ８）、ステップＳ４に戻って位置指示作業Ａを繰返す
（図２ステップＳ４〜Ｓ８）。

【００２８】尚、本発明の実施の形態ではステップＳ２
による計測の後にステップＳ５による計測を行って形状
データを更新しているが、この順序はステップＳ５を先
に行っても良い。この場合、ステップＳ５による計測デ
ータのほうがステップＳ２による計測データよりも優先
される。

【００２９】上述したように、本発明の実施の形態で
は、誤測定したと思われる領域や被測定物体の形状が特
殊で測定点を意図的に増加したい領域に対して、操作者
が被測定物体（実物）と比較して評価推定した結果を位
置指示装置３に入力し、その位置指示装置３を通して指
定された領域に対する再計測あるいは追加計測を行うこ
とで、該当領域の測定精度を向上させることができる。

【００３０】また、本発明の実施の形態では、三次元形
状計測装置に上記のような方法を採用することで、計測
装置を簡易化することができ、その計測装置の操作性を
向上させることもできる。

【００３１】さらに、本発明の実施の形態では、画像撮
影装置２を利用しているため、位置指示装置３で測定し
た点に対しても物体面のテクスチャを同時に取得するこ
とができる。

【００３２】さらにまた、本発明の実施の形態では、画
像処理による形状計測において、照明や素材の影響によ
って対応点の探索が不可能な領域に対しても、測定する
ことができる。

【００３３】図３は本発明の一実施例による三次元形状
計測装置の構成を示す図である。図において、本発明の
一実施例による三次元形状計測装置はディジタルカメラ
４１と、レーザポインタ４２と、接続アーム（接続装
置）４３と、三脚４４と、水平方向角度測定用エンコー
ダ３５と、垂直方向角度測定用エンコーダ３６とから構
成されている。

【００３４】本発明の一実施例では単眼視による画像処
理を用いた三次元形状計測と、投影法による三角測量を
用いた三次元形状計測とを行う。図示せぬ被測定物体面
上の測定位置の指示にはレーザ光照射による位置指示操
作を行う。すなわち、図１に示す画像撮影装置２として
ディジタルカメラ４１を用い、位置指示装置３としてレ
ーザポインタ４２を用いている。レーザポインタ４２に
よる被測定物体面上の指示位置を検出する手段は画像撮
影装置２であるディジタルカメラ４１を併用する。

【００３５】ディジタルカメラ４１は三脚４４に固定さ
れ、レーザポインタ４２は接続アーム４３を介して三脚
４４に固定されている。レーザポインタ４２は水平方向
及び垂直方向の２軸で固定され、上下左右に首を振るこ
とができる。レーザポインタ４２と結合する軸には夫々
角度測定用エンコーダである水平方向角度測定用エンコ
ーダ４５及び垂直方向角度測定用エンコーダ４６が備え
付けられている。水平方向角度測定用エンコーダ４５及
び垂直方向角度測定用エンコーダ４６は夫々レーザ光の
指示方向を測定する。ここで、接続アーム４３の長さは
既知であるものとする。

【００３６】図４は本発明の一実施例による三次元形状
計測装置の構成を示すブロック図である。これら図３及
び図４を用いて、本発明の一実施例による三次元形状計
測装置の構成をさらに詳細に説明する。

【００３７】位置指示装置３はレーザ光を照射するレー
ザ照射手段３１（図３のレーザポインタ４２）で置換え
ることが可能である。また、画像撮影装置２（図３のデ
ィジタルカメラ４１）はレーザ照射手段３１が照射した
被測定物体面上のレーザ光を検出するレーザ検出手段２
１の機能を併せ持つ。

【００３８】第２の三次元座標計算手段１２は、レーザ
光検出位置から指示位置のディジタルカメラ４１からの
観測方向を検出するレーザ観測方向検出手段１２ａ（例
えば、撮影画像から画像処理によって観測方向を検出す
る）の算出するレーザ光観測方向と、レーザ光の照射方
向を検出するレーザ照射方向検出手段１２ｂ（例えば、
角度測定用エンコーダ）が算出するレーザ照射方向と、
レーザ照射手段３１及びレーザ検出手段２１の距離から
三角測量の原理によって被測定物体面上のレーザ光投影
点の三次元座標を算出する三次元座標計算手段１２ｃと
から構成されている。

【００３９】図９は本発明の一実施例による位置指示操
作による三次元計測手法を説明するための図である。こ
れら図３及び図９を参照して位置指示操作による三次元
計測手法について説明する。

【００４０】ディジタルカメラ４１の座標原点をＯと
し、座標系をＸ−Ｙ−Ｚとする。また、レーザポインタ
４２の座標原点をＯ’とし、座標系をＸ’−Ｙ’−Ｚ’
とする。図３の構成によって、Ｘ軸とＸ’軸とは同一直
線であり、原点Ｏと原点Ｏ’とは同一直線上にある。Ｙ
軸とＹ’軸、Ｚ軸とＺ’軸は夫々平行となっている。

【００４１】レーザポインタ４２（図９の原点Ｏ’の位
置）によって照射されたレーザ光は被測定物体面上の点
Ｐに投影され、ディジタルカメラ４１（図９の原点Ｏの
位置）は点Ｐを検出する。レーザポインタ４２に設けら
れた水平角度測定用エンコーダ４５及び垂直角度測定用
エンコーダ４６から原点Ｏ’から点Ｐへの方向を算出す
る。具体的には、Ｏ’ＰとＸ’−Ｚ’の平面とのなす角
度βと、Ｏ’のＸ’−Ｚ’平面への写像Ｏ’Ｐ’とＺ’
軸とのなす角度αとが算出される。

【００４２】ディジタルカメラ４１では焦点距離と画角
と撮影画像とから、原点Ｏから点Ｐへの方向が上記と同
様にして算出することができ、角度θ及び角度φを得
る。Ｏ−Ｏ’間の距離Ｌ（接続アーム４３の長さ）は既
知とする。上記の処理で得られた距離Ｌと、角度α，
β，θ，φとから被測定物体面上の指示位置Ｐの三次元
座標が算出される。

【００４３】図５は本発明の一実施例による三次元形状
計測装置の動作を示すフローチャートである。図５は図
２に示す処理動作のうちの位置指示作業Ａの部分を抜き
出した処理動作を示している。これら図２〜図５を参照
して本発明の一実施例による三次元形状計測装置の動作
について説明する。

【００４４】まず、被測定物体とディジタルカメラ４１
との相対位置を変更しながら複数方向から被測定物体の
画像を撮影する。選択された複数の画像から対応点の探
索を行い、被測定物体の三次元形状を算出する。ここま
での処理は図２のステップＳ１，Ｓ２に相当する。前述
の被測定物体とディジタルカメラ４１との相対位置の変
更は被測定物体を図示せぬ回転台等に設置すると容易に
行うことができる。

【００４５】レーザポインタ４２を動かすことで、被測
定物体面上の任意の位置にレーザ光が投影され、位置が
指示される（図５ステップＳ１１，Ｓ１２）。ディジタ
ルカメラ４１は被測定物体面上に投影されたレーザ光を
撮影し（図５ステップＳ１３）、レーザ観測方向検出手
段１２ａはディジタルカメラ４１に映った位置から観測
方向を算出する（図５ステップＳ１４）。

【００４６】同時に、レーザ照射方向検出手段１２ｂは
レーザ光の照射方向をレーザポインタ４２に備えた角度
測定用エンコーダからレーザ光の照射方向を算出する
（図５ステップＳ１５）。三次元座標計算手段１２ｃは
レーザ光の照射方向と観測方向とから指示位置の三次元
座標を算出する（図５ステップＳ１６）。

【００４７】上記の処理過程を、操作者の納得の行く精
度が得られるまで、被測定物体とディジタルカメラ４１
との相対位置を変更しながら繰返す（図５ステップＳ１
１〜Ｓ１７）。操作者の納得の行く精度が得られれば、
形状データ修正手段１３は先に行った三次元形状データ
に対して、レーザポインタ４２で指示した位置の三次元
データで修正あるいは追加を行う。

【００４８】本発明の一実施例では単眼視による画像撮
影によって三次元座標計算を行う場合について説明した
が、二眼や三眼以上による計測でも、上記と同様に扱う
ことができる。

【００４９】また、レーザポインタ４２はディジタルカ
メラ４１に内蔵することも可能であるが、輻輳角を大き
く取るためにはディジタルカメラ４１から接続アーム４
３を使用して距離をとるほうが望ましい。

【００５０】さらに、位置指示装置３として、レーザポ
インタ４２の代わりにスリット光投影装置や磁気指示装
置、及び接触式の三次元形状計測装置等を使用すること
も可能である。

【００５１】図６は本発明の他の実施例による三次元形
状計測装置の構成を示す図である。図において、本発明
の他の実施例による三次元形状計測装置は図３に示す接
続アーム４３を可変長アーム４７に置換した以外は本発
明の一実施例による三次元形状計測装置と同様の構成と
なっており、同一構成要素には同一符号を付してある。

【００５２】レーザポインタ４２とディジタルカメラ４
１とを可変長アーム４７で接続し、任意の角度からレー
ザ光を投射する。レーザポインタ４２とディジタルカメ
ラ４１との間の距離は可変長アーム４７に装着した距離
エンコーダ４８で算出する。

【００５３】可変長アーム４７を操作し、被測定物体面
上にレーザ光があたるように調整する。例えば、被測定
物体に凹みがある場合、アーム長とカメラ観測方向とを
調整することで、凹みにもレーザ光が当たるようにす
る。

【００５４】本発明の他の実施例は本発明の一実施例の
効果に加えて、レーザポインタ４２の投射位置を可変と
することで、任意の輻輳角を得ることができるため、測
定精度を向上させることができるという効果も有する。

【００５５】また、可変長アーム４７は長さだけでな
く、レーザポインタ４２の取付け位置に関しても変更可
能なアームとしても、レーザポインタ４２の位置が測定
できれば問題ない。

【００５６】図７は本発明の他の実施例による三次元形
状計測装置の構成を示すブロック図である。図におい
て、本発明の他の実施例による三次元形状計測装置はデ
ータ処理装置１内に形状指定手段１４を設けた以外は図
４に示す本発明の一実施例による三次元形状計測装置と
同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を
付してある。

【００５７】形状指定手段１４は物体の形状を表す言葉
を指定する手段及びレーザポインタ４２で物体を指示す
る手段各々の動作を組合せることで機能する。例えば、
形状指定手段１４は「平面」や「稜線」等の物体の形状
を表す選択メニューを有し、図示せぬコンピュータのソ
フトウェア上でこのメニューを指定する。

【００５８】図８は本発明の他の実施例による三次元形
状計測装置の動作を示すフローチャートである。図８は
図２に示す処理動作のうちの位置指示作業Ａの部分を抜
き出した処理動作を示しており、図５に示すステップＳ
１３，Ｓ１４，Ｓ１５に相当する処理動作については省
略してある。これら図６〜図８を参照して本発明の他の
実施例による三次元形状計測装置の動作について説明す
る。

【００５９】例えば、被測定物体の一部に長方形の平面
が含まれていたとする。この時、形状指定手段１４によ
って「平面」のメニューを選択する（図８ステップＳ２
１）。次に、レーザポインタ４２によって長方形の平面
の四隅を指示する（図８ステップＳ２２〜Ｓ２５）。形
状指定手段１４は「平面」が選択されたこと、四隅が指
定されたことから四隅で囲まれる領域を平面とみなし、
その領域の三次元座標を算出する。

【００６０】画像処理による計測では平面であっても微
少な凹凸があるものと誤測定することがあるが、形状指
定手段１４で明示的に平面であることを指定することに
よって、選択領域を完全な平面であるものとして測定す
ることが可能である。

【００６１】このように、操作者が被測定物体（実物）
と比較して評価推定した結果に基づいた指示情報が位置
指示装置２に入力された時にデータ処理装置１が指定さ
れた領域に対する再計測あるいは追加計測を行うことに
よって、操作者の判断に基づいた測定を繰返し行うこと
ができるので、精度よく三次元座標を得ることができ
る。すなわち、操作者が誤測定したと思われる領域や被
測定物体の形状が特殊で測定点を意図的に増加したい領
域を指定すれば、その指定情報に基づいた三次元座標が
精度よく得られるので、該当領域の測定精度を向上させ
ることができる。

【００６２】また、ディジタルカメラ４１とレーザポイ
ンタ４２と接続アーム４３または可変長アーム４７とだ
けで装置を構成することができるため、計測装置を簡易
化することができる。

【００６３】さらに、位置指示装置２による三次元形状
計測手法を併用しているので、画像処理による形状計測
において、照明や素材の影響によって対応点の探索が不
可能な領域に対しても、測定することができる。

【００６４】さらにまた、接続アーム４３や可変長アー
ム４７を用いることによって、位置指示による計測にお
いて、輻輳角を可変とすることができ、物体に凹部があ
る場合にも対応することができるとともに、測定精度を
向上させることができる。

【００６５】上記の構成において、レーザポインタ４２
で被測定物体の一部の形状を明示的に指定することが可
能となるため、画像処理による計測で明らかに異なると
推定される形状に対しても修正を加えることができる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、測
定対象となる被測定物の撮影画像から三次元形状を算出
し、外部指示に応じて被測定物上の測定したい測定点が
入力された時にその測定点の三次元座標を算出し、これ
らの算出結果を基に被測定物の形状データを修正するこ
とによって、効率よく物体の三次元形状の測定精度を向
上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による三次元形状計測装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態による三次元形状計測装置
の動作を示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施例による三次元形状計測装置の
構成を示す図である。

【図４】本発明の一実施例による三次元形状計測装置の
構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の一実施例による三次元形状計測装置の
動作を示すフローチャートである。

【図６】本発明の他の実施例による三次元形状計測装置
の構成を示す図である。

【図７】本発明の他の実施例による三次元形状計測装置
の構成を示すブロック図である。

【図８】本発明の他の実施例による三次元形状計測装置
の動作を示すフローチャートである。

【図９】本発明の一実施例による位置指示操作による三
次元計測手法を説明するための図である。

【符号の説明】

１データ処理装置２画像撮影装置３位置指示装置４形状データ記憶装置５表示装置１１第１の三次元座標計算手段１２第２の三次元座標計算手段１２ａレーザ観測方向検出手段１２ｂレーザ照射方向検出手段１２ｃ三次元座標計算手段１３形状データ修正手段１４形状指定手段２１レーザ検出手段３１レーザ照射手段４１ディジタルカメラ４２レーザーポインタ４３接続アーム４５水平角度測定用エンコーダ４６垂直角度測定用エンコーダ４７可変長アーム４８距離エンコーダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象となる被測定物の撮影画像から
三次元形状を算出する三次元形状算出手段と、外部指示
に応じて前記被測定物上の測定したい測定点を指示する
指示手段と、前記指示手段で指示された測定点の三次元
座標を算出する三次元座標算出手段と、前記三次元形状
算出手段及び前記三次元座標算出手段各々の算出結果を
基に前記被測定物の形状データを修正する修正手段とを
有することを特徴とする三次元形状計測装置。
【請求項２】前記指示手段は、前記被測定物の表面の
任意の点にレーザ光を照射するレーザ光照射手段からな
ることを特徴とする請求項１記載の三次元形状計測装
置。
【請求項３】前記被測定物の表面上に照射されたレー
ザ光を検出するレーザ光検出手段を含み、前記三次元座標算出手段は、前記レーザ光照射手段によ
る前記レーザ光の照射方向を算出するレーザ照射方向検
出手段と、前記レーザ光検出手段から見た前記被測定物
の表面上のレーザ光の観測方向を算出するレーザ観測方
向検出手段とからなることを特徴とする請求項２記載の
三次元形状計測装置。
【請求項４】前記被測定物の形状を指定する形状指定
手段を含み、前記形状指定手段から指定された形状に応
じて前記被測定物上に位置の指示操作を行うようにした
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載
の三次元形状計測装置。
【請求項５】測定対象となる被測定物の撮影画像から
三次元形状を算出するステップと、外部指示に応じて前
記被測定物上の測定したい測定点が入力された時にその
測定点の三次元座標を算出するステップと、これらの算
出結果を基に前記被測定物の形状データを修正するステ
ップとを有することを特徴とする三次元形状計測方法。
【請求項６】前記測定点をレーザ光によって指示する
ようにしたことを特徴とする請求項５記載の三次元形状
計測方法。
【請求項７】前記被測定物の表面上に照射されたレー
ザ光を検出した時にそのレーザ光の照射方向を算出する
ステップと、前記レーザ光を検出する手段から見た前記
被測定物の表面上のレーザ光の観測方向を算出するステ
ップとを含むことを特徴とする請求項６記載の三次元形
状計測方法。
【請求項８】前記被測定物の形状を指定するステップ
を含み、指定された形状に応じて前記被測定物上に位置
の指示操作を行うようにしたことを特徴とする請求項５
から請求項７のいずれか記載の三次元形状計測方法。