[发明专利]非接触三维形状测定机及方法

说明书

本发明提供一种非接触三维形状测定机及方法。非接触三维形状测定机(20)构成为基于一边使测头(10)沿光轴(Z轴)方向扫描一边利用摄像机(34、44)拍摄所得到的帧图像以及获取到该帧图像的位置信息，来合成摄像对象(8)的三维形状，非接触三维形状测定机(20)具备对拍摄多个原始图像的期间内的测头(10)的扫描位置(dZ₁、dZ₂)进行检测的单元(12)、以及针对所拍摄到的原始图像通过利用了所述扫描位置(dZ₁、dZ₂)的信息的线性插值来生成插值图像并且使用该插值图像来生成合成帧图像的单元(72)。由此，即使在测头不以固定速度移动的情况下，也能够精度良好地合成帧图像来进行高精度的形状测定。

在此，引用纳入包含2016年5月11日申请的日本专利申请2016-095682的说明书、附图以及权利要求的所有公开。

技术领域

本发明涉及一种非接触三维形状测定机，特别是涉及一种适于在具备隔行扫描摄像机的图像测定机或测定显微镜中使用的、能够精度良好地合成帧图像来进行高精度的形状测定的非接触三维形状测定机。

背景技术

在现有的图像测定机中搭载的非接触三维形状合成方法中存在基于聚焦位置检测的三维形状合成(Point From Focus：点聚焦；以下称为PFF)以及利用白色光干涉的三维形状合成(White Light Interference：白光干涉；以下称为WLI)，但都是基于一边使测头沿光轴方向进行扫描一边进行拍摄所得到的连续图像(此处所说的图像为帧图像)以及获取到该图像的位置信息来对三维形状进行合成。

在此，在将隔行扫描摄像机用于拍摄连续图像的情况下，如图1的(1)所例示的那样，搭载于沿Z轴方向进行扫描的测头10的隔行扫描摄像机分为奇数(Odd)场和偶数(Even)场这两个场来拍摄一个视野范围内的图像，因此需要基于Odd场图像和Even场图像合成一个视野的图像(帧图像)以对三维形状进行合成。

在该帧图像的合成处理中，针对如图1的(1)所示那样例如在位置Z₂处拍摄到的Odd场图像(原始图像)和在位置Z₃处拍摄到的Even场图像(原始图像)，如图1的(2)所示那样分别生成相同位置Z₂处的Even场的插值图像(插值场图像)和位置Z₃处的Odd场的插值图像(插值场图像)，通过将各位置Z₂、Z₃处的原始图像(在Z₂处是Odd，在Z₃处是Even)与插值场图像(在Z₂处是Even，在Z₃处是Odd)进行合成，来如图1的(3)所示那样生成各位置Z₂、Z₃处的帧图像。

发明内容

发明要解决的问题

然而，在现有的帧图像合成处理中，如图2所示，以通过以固定时间间隔拍摄图像并且使测头10以固定速度移动来在测头的扫描方向上以固定的距离间隔拍摄图像为前提进行合成处理。即，作为生成与某个位置的Odd场图像对应的Even的插值场图像的方法，使用Odd场图像之前和之后的Even场图像(在图2中是Even原始图像1和2)，将具有对各像素的亮度值I1_ij与I2_ij进行简单平均所得到的亮度值I_ij＝(I1_ij+I2_ij)/2的图像作为Even插值场图像。

然而，实际上，由于测头在加速和减速过程中的速度变动、低速移动时的速度波动等而测头不以固定速度移动，因此拍摄不到固定距离间隔的图像。特别是在将伺服马达用于测头的移动的情况下，运动开始和运动结束时的加速和减速平缓，因此如果基于固定时间间距获取图像，则难以以正确的固定空间间距获取图像。其结果，具有无法正确地合成帧图像而导致测定精度劣化这样的问题。