[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

权利要求书

1.一种三维几何形状测量装置，其包括拍摄器件，并且基于通过利用所述拍摄器件拍摄测量对象所获得的测量目标拍摄图像，来测量所述测量对象的三维几何形状，所述三维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的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，其通过使用(i)表示所述拍摄器件的几何特征的几何特性信息和(ii)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，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，来识别所述像面中的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而生成的所述测量目标拍摄图像中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，来识别所述测量对象的几何形状。

2.根据权利要求1所述的三维几何形状测量装置，其中，所述拍摄器件的几何特性信息包括使用光学元件的径向方向上的失真相关的系数的函数或使用所述光学元件的周向方向上的失真相关的系数的函数中的至少一个。

3.根据权利要求1或2所述的三维几何形状测量装置，其中，

所述校正部识别所述虚拟拍摄像素的坐标和所述参考拍摄像素的坐标之间的误差，

所述校正部生成误差图像，其中，所识别的误差与对应于所识别的误差的像素的坐标相关联，并且

所述几何形状识别部基于与所述误差图像中的与所述测量目标拍摄像素相对应的像素的坐标相关联的误差来校正所述测量目标拍摄像素的坐标，并基于校正后的坐标来计算所述测量三维坐标。

4.根据权利要求3所述的三维几何形状测量装置，其中，所述校正部基于与不关联于误差的像素的坐标不同的坐标相关联的多个所述参考拍摄像素的多个误差来估算不关联于误差的所述像素的误差，并且通过将与所估算的误差相对应的像素的坐标与所估算的误差相关联来生成所述误差图像。

5.根据权利要求3所述的三维几何形状测量装置，其中，

所述校正部生成与通过用所述拍摄器件在所述参考仪器安装在多个位置和姿势的状态下拍摄所述参考仪器而生成的多个所述参考拍摄图像相对应的多个所述误差图像，并且所述装置还包括：

合成部，其通过将(i)在一个误差图像中的与所述测量目标拍摄像素相关联的误差和(ii)在另一个误差图像中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。

6.根据权利要求5所述的三维几何形状测量装置，其中，所述校正部生成与围绕在深度方向上轴线逐渐旋转的所述参考仪器的多个所述参考拍摄图像相对应的误差图像。

7.根据权利要求3所述的三维几何形状测量装置，其中，所述几何形状识别部获得与包括在所述测量目标拍摄图像中的所述测量目标拍摄像素相对应的测量三维坐标的近似值，并基于通过使用(i)多个所述误差图像、(ii)与所述误差图像相对应的所述参考仪器的位置的深度方向上的坐标、以及(iii)所述近似值的深度方向上的坐标而识别的误差，来计算所述测量三维坐标。

8.根据权利要求1或2所述的三维几何形状测量装置，还包括：

投影器件，其投影投影图像，其中，

所述图像拍摄器件通过拍摄投影图像被投影其上的测量对象，来生成所述测量目标拍摄图像。

9.一种三维几何形状测量方法，用于基于通过用拍摄器件拍摄测量对象而获得的测量目标拍摄图像来测量所述测量对象的三维几何形状，所述方法包括以下步骤：

在通过用所述拍摄器件拍摄具有多个特征点的参考仪器而生成的参考拍摄图像中，识别与一特征点相对应的参考拍摄像素的坐标；

通过使用(i)表示所述拍摄器件的几何特征的几何特性信息和(ii)所述拍摄器件和所述参考仪器之间的相对位置和姿势信息，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，来识别所述像面中的与所述特征点相对应的虚拟拍摄像素的坐标；

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，生成用于校正在所述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；和

基于所述几何特性信息和所述校正信息，校正通过用所述拍摄器件拍摄所述测量对象而生成的所述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，以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所述测量对象的几何形状。