[发明专利]三维几何形状测量装置和三维几何形状测量方法

说明书

一种三维几何形状测量装置100，包括：虚拟坐标识别部402，其通过将参考仪器上的特征点虚拟投影到拍摄器件的像面上来识别与像面中的特征点相对应的虚拟拍摄像素的坐标；校正部403，其生成用于校正测量目标拍摄图像中包括的测量目标拍摄像素的坐标的校正信息；以及几何形状识别部405，其基于几何特性信息和校正信息，来校正通过用拍摄器件拍摄测量对象而生成的测量目标拍摄图像中包括的多个测量目标拍摄像素的坐标，并且基于基于测量目标拍摄像素的坐标而计算的测量三维坐标来识别测量对象的几何形状。

技术领域

本发明涉及用于测量测量对象的三维几何形状的三维几何形状测量装置和三维几何形状测量方法。

背景技术

光图案投影法利用三角测量的原理，并通过将条纹图案从投影仪投影到测量对象上，然后用相机拍摄根据测量对象的几何形状的变化而变化的图案来执行三维(3D)几何形状测量。在3D几何形状测量中，由于由拍摄部件或投影部件的光学缺陷等引起的图像失真的影响，可能降低测量精度。因此，重要的是，通过拍摄失真校正用参考仪器来获得图像失真以校正图像失真。日本未经审查的专利申请公开No.2017-207346描述了通拍摄参考仪器上的校准图案来校正图像的失真。

发明内容

发明要解决的问题

在日本未审查专利申请公开No.2017-207346描述的方法中，为了确保精度，通过辐射具有特定波长的光来执行校准。但是，由于图像失真的复杂性，因此存在仅利用这种方法难以确保足够的精度的问题。

本发明着眼于这一点，并且本发明的目的是提供一种3D几何形状测量装置和3D测量方法，其能够在处理复杂的图像失真时执行更精确的测量。

用于解决问题的方案

第一方面的3D几何形状测量装置，其包括拍摄器件，并且基于通过利用拍摄器件拍摄测量对象所获得的测量目标拍摄图像，来测量测量对象的三维几何形状，3D几何形状测量装置包括：参考坐标识别部，其识别通过使用所述拍摄器件拍摄具有多个特征点的参考仪器所生成的参考拍摄图像中与一特征点相对应的参考拍摄像素的坐标；虚拟坐标识别部，其使用(i)表示所述拍摄器件的几何特征的几何特性信息和(ii)在所述拍摄器件与所述参考仪器之间的相对位置和姿势信息，通过将所述参考仪器上的所述特征点虚拟投影到所述拍摄器件的像面上，来识别所述像面中与所述特征点相对应的虚拟拍摄像素的坐标；校正部，其基于所述参考拍摄像素的坐标与所述虚拟拍摄像素的坐标之间的比较，来生成用于校正所述测量目标拍摄图像中所包括的所述测量目标拍摄像素的坐标的校正信息；和几何形状识别部，其基于所述几何特性信息和所述校正信息，来校正通过用所述拍摄器件拍摄所述测量对象所生成的测量目标拍摄图像中所包括的多个所述测量目标拍摄像素的坐标，并且基于依据所述测量目标拍摄像素的坐标而计算的测量三维坐标，来识别测量对象的几何形状。

拍摄器件的几何特性信息可包括使用用于光学元件的径向方向上的失真的系数的函数和使用用于光学元件的周向方向上的失真的系数的函数中的至少一个。校正部可以识别在虚拟拍摄像素的坐标和参考拍摄像素的坐标之间的误差，校正部可以生成误差图像，其中，所识别的误差与所识别的误差所对应的像素的坐标相关联，并且几何形状识别部可以基于误差图像中与测量目标拍摄像素相对应的像素的坐标所关联的误差来校正测量目标拍摄像素的坐标，并基于校正后的坐标计算测量三维坐标。

校正部可以基于与不关联于所述误差的像素的坐标不同的坐标相关联的多个参考拍摄像素的多个误差来估算与不关联于所述误差的像素的误差，并且通过将与所述估算误差相对应的像素的坐标与所述估算误差相关联来生成误差图像。

校正部可以生成多个误差图像，所述多个误差图像对应于通过用拍摄器件在参考仪器安装在多个位置和姿势的状态下拍摄参考仪器所生成的多个参考拍摄图像，该装置还包括合成部，其通过将(i)一个误差图像中的与测量目标拍摄像素相关联的误差和(ii)另一个误差图像中的与相同测量目标拍摄像素相关联的误差求平均，来生成一个或多个平均误差图像。