TW201203173A - Three dimensional distance measuring device and method - Google Patents

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201203173 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 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。 【先前技術】 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、到對象處爲止之進出路徑 (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。 作爲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 ，可有效率地實施作爲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7-2 1 82 5 1號公報 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 於使用立體視法的計測方法中，因爲計測對象物的正 面附近與計測機器的位置關係接近正相對’故可比較容易 -5- 201203173 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。爲此，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，目的爲提供可謀 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。 [用以解決課題之手段] 關於本發明的3維距離計測裝置，爲了解決上述之課 題，其特徵爲具備：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 -6- 201203173 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，其特徵爲具備 :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，係作爲對應點，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爲任意座 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 201203173 測座標運算處理手段所得之前述3維座標，運算前述兩 間的距離。 進而，關於本發明的3維距離計測方法，其特徵爲 備：準備攝影畫像之複數攝像裝置，以計測對象空間內 計測對象物在所定範圍重疊之方式使前述攝像裝置旋轉 調整光軸，藉由前述攝像裝置進行攝影的工程；運算將 數前述畫像所照到之前述計測對象空間內的所要計測點 像素的位置加以建立對應的位置建立對應資訊的工程； 用前述位置建立對應資訊與前述攝像裝置的旋轉相關之 訊，運算依據前述計測對象物之3維座標的3維形狀的工 :根據前述3維形狀座標，推斷無法取得前述計測對象 之前述3維形狀的區域之3維形狀的工程；根據前述3維 狀的推斷結果，運算於前述計測對象物上被指定之兩個 離計測點的3維座標的工程：及使用前述3維座標’運算 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 具備：準備攝影畫像之複數攝像裝置，以計測對象空間 之計測對象物在所定範圍重疊之方式使前述攝像裝置旋 而調整光軸，藉由前述攝像裝置進行攝影的工程；在不 位置進行前述攝影的工程；運算將複數前述畫像所照到 前述計測對象空間內的所要計測點之像素的位置加以建 對應的位置建立對應資訊的工程：使用前述位置建立對 資訊與前述攝像裝置的旋轉相關之資訊’運算依據前述 測對象物之3維座標的3維形狀的工程；作爲對應點’檢 點 具 之 而 複 之 使 資 程 物 形 距 前 爲 內 轉 同 之 -JL·- 應 計 測 -8 - 201203173 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 合爲任意座標系的工程；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。 [發明的效果] 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。 【實施方式】 [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 "9 - 201203173 3維距離計測裝置的計測對象稱爲「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，係利用執行爲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l〇a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的旋轉角度资訊，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爲同一點，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 -10- 201203173 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，作爲圓弧或直線形狀等，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l〇a、10b中一方的 攝像裝置，以因應從攝像裝置1 〇到爐內構造物爲止的計測 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l〇a、10b的光軸方向，使其 —致。3維攝影部1係藉由各攝像裝置l〇a、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1〇攝影之兩張畫像所顯 -11 - 201203173 像之計測對象空間內的計測點設爲同一點，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1 〇a、1 〇b係 在投影中心座標 20a、2(^(乂〇(3，13)，¥。（3，1))，2()(3，13))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，作爲對應之像素座標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爲焦點距離，au〜a33爲使用攝 像裝置10之各軸周圍的旋轉量之旋轉轉換。 [計算式1] αΛΧ-Χ,γα,ΛΥ-ΥΛ^α,ΛΖ-ΖΛ flM(U〇)+ ff32(r- K)+α33(Ζ -z0) -12- .· (1) 201203173 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，作爲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維形狀爲圓柱形狀或球 形狀等之曲線的形狀時，適用圓弧推斷，在爲直方體形狀 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，在爲圓柱形狀等時，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））爲一定的話，並非球 體而可假設爲圓。爲此，可利用圓的一般計算式（（X-a)2 + (y-b)2 = r2((a,b)爲圓的中心，r爲半徑））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。 -13- 201203173 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維形狀爲直方體形狀等時，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爲定數））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。爲此，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=l )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。 -14- 201203173 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 離爲最小距離的剖面（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係作爲爐內構造物之間的距離爲最 小距離的剖面，求出連結雙方圓弧中心之線爲最小距離的 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 在推斷一方的計測對象杨爲具有圓弧的圓柱形狀，另 一方爲具有直線的直方體形狀時，間隔運算處理部8係作 爲間隔，運算連結雙方計測對象物的中心之直線爲最小距 離的剖面上，且藉由操作員設定於直線上之距離的範圍內 成爲最小的距離。又，在推斷雙方爲直線時，間隔運算處 理部8係作爲間隔，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 -15- 201203173 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，因爲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維形狀作爲圓弧推斷，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] -16- 201203173 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1 〇 之1次攝影可得之畫像範圍，無法取得爲了進行間隔計測 所需之3維形狀之狀況。 統合座標檢測處理部3 1係檢測出藉由攝像裝置1 〇在複 數處攝影之畫像及爲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3 2係 使用以統合座標檢測處理部3 1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。 -17- 201203173 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係檢測出爲了統合座標系所需 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功能係根據爲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，作爲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 -18- 201203173 ，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3 1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。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、匕係平行移動要素 ο [計算式2]

C /^0 · · · (2) 以藉由以上處理所得之轉換後的對應點爲基準，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 ’作爲相同對應點’自動檢測出計測座標誤差爲最小的上 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 平移線性轉換爲基準，依據第1功能或第2功能，轉換藉由 •19- 201203173 統合座標檢測處理部3 1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，成爲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，作爲間隔，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1〇 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3 1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 -20- 201203173 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圖面等的資訊爲基準來推斷形狀，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4 1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4 1適切 輸出入。又，設計圖面資訊記錄部4 1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4 1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，作爲圓弧或直線形狀，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 -21 - 201203173 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1〇正對 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，作爲圓弧形狀及直線形 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 -22- 201203173 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爲基準’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。 【圖式簡單說明】 [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。 -23- 201203173 [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。 【主要元件符號說明】 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 I 0，1 0a，1 Ob :攝像裝置 II :旋轉驅動裝置 3 1 :統合座標檢測處理部 3 2 :座標系統合運算處理部 4 1 :設計圖面資訊記錄部 42:圖面形狀推斷運算部 -24-

Claims (1)

1. 201203173 七、申請專利範圍： 1. 一種3維距離計測裝置，其特徵爲具備： 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 -25- 201203173 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，係作爲對應點，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 標統合爲任意座標系； 前述3維計測座標運算處琿手段，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. —種3維距離計測裝置，其特徵爲具備： 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 y 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； -26- 201203173 統合座標檢測處理手段，係作爲對應點，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 標統合爲任意座標系； 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. —種3維距離計測方法，其特徵爲具備： 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； -27- 201203173 根據前述3維形狀的推斷結果，運算於前述計測對胃 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. —種3維距離計測方法，其特徵爲具備： 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； 作爲對應點，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爲任 意座標系的工程； -28- 201203173 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。 -29-