CN104487800A - 数据显示在被测量的表面上的便携式三维计量 - Google Patents

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Abstract

一种用于3D表面计量的便携式仪器将增强现实反馈直接投影在被测量的目标表面上。该仪器生成多个结构光测量图案并依次将其投影在一个目标表面上。该目标表面的特征、轮廓、和纹理使所投影的每个测量图案图像(MPI)从初始测量图案失真。该仪器对每个MPI进行拍照，从所检测到的多次失真提取测量数据，并从该测量数据的所选择的多个方面导出一个结果图像。该仪器扭曲该结果图像以补偿来自投影仪或表面的失真，并将该结果图像投影在被测量的表面上，可选地，与其他信息一起，如概要、仪器状态、菜单和指令。该仪器轻便且坚固。较高的测量速度和一个可选的内置式惯性测量单元使具有手持式实施例的准确测量可以针对姿势和运动效果而进行校正。手势控制可以用于改善用户与该便携式计量仪器的交互。

Description

数据显示在被测量的表面上的便携式三维计量
相关申请：本申请要求2012年7月15日所提交的美国非临时申请号13/549,494的权益和优先权，该申请通过引用以其整体结合在此。
联邦政府资助的研究和开发无
附录：无
背景
相关领域包括通过投影结构光图案而进行的表面光学测量；将相关信息与主图像一起进行投影的投影仪；将图像投影到实物上；以及实时增强现实。
测量表面轮廓、纹理、和不连续的特征(如凹陷或裂缝)通常需要微米至毫米级的分辨率。光学途径如激光扫描和结构光投影由于其速度、非侵入性、和可接受的精度与准确度而流行。用这些方法以例行的方式测量的对象包括(但不限于)飞行器和其他交通工具主体、精密机械零件、纺织品、玻璃、金属薄片、颗粒状物质(如磨料和粉末)、以及现场考古工具。这些测量可以是制造、质量保障和控制、或过去事件的法医再现的一部分。对人体部位的测量适用于扩大的领域范围，包括安全、内科和牙科、制造假肢、试衣、和身临其境的游戏。
在许多这些应用中，测量结果的快速返回对于生产力并且有时甚至对于人身安全至关重要。在发现不能接受的错误时，可能需要立即停止生产线或医疗过程。而且，虽然某些应用可以全部时间都使用在一个位置的计量仪器，其他的应用可能需要在位置之间频繁地移动这种能力。
在安静的、受保护的实验室产生极好的测量结果的许多光学仪器受到撞击、振动、温度范围和梯度、气流、湿度、污染物、以及工厂和野外环境中所找到的其他变量严厉地挑战。在这些地方，空间通常受限，并且有待测量的对象可能笨拙地定位或处于匀速运动。可能缺乏电源出口，并且拖拽电缆是不可接受的危害。无线信号可能受阻或遭受电磁干扰。
通常，计量结果显示在与仪器连接或整合的屏幕上。如果操作者必须标记或修复对象上的问题区域，在屏幕和目标对象之间前后看(或在某些情况下行走)或使这些结果由第二个人传达消耗时间并创造错误的机会。“透视”显示器(头戴式或以其他方式)减轻这些缺点中的一部分。然而，为安全起见，它们会创造过多的视差或模糊的周边视觉。而且，如果不止一个人需要看结果，他们中的每个人需要一个单独的显示器或他们需要轮流观看。
这些实际挑战引起了对直接将测量结果显示在正在测量的表面上的3D表面计量仪器的需要。这种显示器将消除现场修复工作过程中的模糊性，可以被若干用户同时观看，并且将不会模糊其对其他对象的视觉。理想地，该仪器将便携(例如，紧凑、轻便、且坚固)、快速、准确、通用、并易于使用。
概述
非接触式3D表面计量仪器将测量结果直接显示在正在测量的目标表面上。结果图像生成器在各实施例中创建测量数据的假彩色表示、局部或统计测量值、文本、及格/不及格标记、基准点、和其他符号。针对投影仪和目标表面所引入的失真对此图像的投影进行校正。在某些实施例中,结果图像生成器生成其他信息，如菜单和指令。取决于实施例，颜色、字符大小、和布局可以手动地调整或本身可以为了最佳易读性而自动地调整。
非接触式3D表面计量仪器的实施例便携、紧凑、轻便、坚固、并且在某些情况下自含。用于将测量结果显示在目标表面上的同一图像生成器和投影光学器件还可以投影结构光图案以进行测量。用于捕捉测量图案图像的同一照相机还可以捕捉所投影的结果图像以存档。某些实施例具有很少或没有显著移动的零件，使用液晶或微机电***(MEMS)生成测量图案和结果图像。提供照明的发光二极管(LED)小、轻便、耐用、持久，并且需要很少或不需要冷却。加固的轻便仪器壳体可以手持或通过各种便携式装置安装。电源和处理电子设备可以在壳体内部或外部。
非接触式3D表面计量仪器的实施例快速，从而传送基本上实时的结果。结构光投影马上照亮整个目标表面并消除与扫描相关联的延迟时间。基于LCD和MEMS的图像生成器可以非常快速地改变结构光图案。可以电子地触发捕捉测量图案图像的照相机，消除了激活机械快门的时延。高性能技术(如多线程和图形处理单元(GPU)计算)减少处理时间。
非接触式3D表面计量仪器的实施例较为准确。图像生成器可以生成格雷码以及相移测量图案以提高精度和鲁棒性。对于许多应用而言，速度单独地保证可接受地准确的测量，即使对于手持操作。其他实施例包括惯性测量单元(IMU)以在测量的过程中收集关于仪器姿势和运动的数据。当过量运动导致并不可接受的精度或准确度时，来自IMU的数据可以触发“重做”指令。处理器还可以使用IMU数据在内部校正测量数据或结果图像的安排，以用文件证明测量了大目标表面的哪部分或将更小区域的相邻测量结合在更大区域的图中。
非接触式3D表面计量仪器的实施例通用且容易使用。夹具和开关符合人体工学。在某些实施例中，测量触发器被配置成使得激活开关不引起仪器移动。某些实施例感测影响测量准确度的外部因素(例如，环境光、目标尺寸、工作距离)并且如果条件太不利于仪器进行补偿则提醒用户。具有IMU的实施例可以校正某种运动的效果，如果效果不能被校正则提醒操作者并在结果图像中提供独立于仪器姿势的水平文本。在各种照明条件下可以针对易读性调整结果图像的颜色，还可以调整基准点和字符的尺寸和线宽。可以将照相机配置成用于存储结果图像以供稍后存档和统计分析。手势控制可以用于提高用户与便携式计量仪器和目标表面的交互。
附图简要说明
图1是一般化的计量仪器的功能框图。
图2A、图2B和图2C展示了结构光计量中所使用的测量图案的某些示例。
图3是一般化的测量过程的流程图。
图4是包括IMU并封闭在便携式壳体内的计量仪器的功能框图。
图5是使用来自IMU的数据的测量过程的流程图。
图6A展示了测量飞行器的铆钉部分的便携式计量仪器的示例。
图6B展示了在飞行器的铆钉部分上显示结果图像的便携式计量仪器的示例。
图7展示了独立式便携式计量仪器的示例。
图8展示了具有工作距离间隔物的站立式便携式计量仪器的示例。
图9展示了手持式便携式计量仪器的示例。
图10示出了手持式便携式计量仪器的手势控制的示例。
图11示出了手持式便携式计量仪器的手势控制的第二示例。
详细说明
本说明书将对基本仪器的操作进行解释，紧接着的是具有IMU的仪器的操作。紧接着具体实施例中的操作的预演的将是对替代实施例的讨论。
图1是一般化的计量仪器的功能框图。投影组件101最低限度包括光源102、图像生成器103、和投影光具组104。图像生成器103根据来自数据生成器107的控制信号生成图像。投影组件101将图像105从图像生成器103投影在正在测量的目标表面上。照相机106对来自目标表面的所投影的图像105进行拍照。照相机106被触发并且可以以其他方式受处理器107的控制(例如，自动聚焦；变焦；放大；遮光窗；光圈或滤色镜以排除将以其他方式在测量数据中造成误差的环境光)，并将其捕捉的图像作为测量数据发送至处理器107进行分析、存储、操纵、或重播。在某些实施例中，处理器107控制光源102调整亮度、颜色、脉冲占空比、或其他变量。在某些实施例中，处理器107控制投影光学器件104的聚焦、滤色、光阑、和光学校正或补偿。
将两种类型的图像投影在有待测量的表面上：用于结构光计量的测量图案图像(MPI)和示出某种形式的测量结果的结果图像(RI)以及(可选地)辅助信息和特征如基准点标记、指令、仪器状态、菜单、和其他用户界面显示数据。一般地，将每个MPI投影一段与照相机对投影亮度级的响应将允许的一样简短的时间，从而将仪器或目标的运动所引起的图像模糊最小化。RI(如果目的在于用户直接观看的话)或者保持“打开”直到被关闭，或者其刷新频率和占空比超过针对正在使用的亮度和颜色设置的闪光融合阈值。
图2A、图2B和图2C展示了结构光计量中所使用的测量图案的某些非限制性示例。方波空间调制211产生有条纹的测量图案212。正弦空间调制213产生周期梯度测量图案214(通常是灰度，但在此用可变地间隔开的线条阴影所展示)。有时还使用随机噪声图如215。调幅可以如所示的从“黑到白”或使用中间灰度级。计量仪器的实施例可以使用任何合适类型的测量图案。
处理器将照相机对目标表面上的MPI的捕捉与理论或实际参考表面上测量或建模的所存储的MPI进行比较。处理器从所捕捉的目标MPI的每个点与所存储的MPI的相应点之间的偏差导出三维(3D)“点云”。测量将通常包括对若干在频率、相位、取向、结构或任何参数方面不同的MPI的投影、捕捉、和分析，其中，这些图案之一揭露或说明其他图案可能遗漏或模糊的表面特征。
图3是一般化的测量过程的流程图。有待在测量之前完成的预备步骤301包括校准，设置从仪器到目标表面的工作距离，以及输入或加载任何其他设置如测量图案的选择、获取参数如亮度和环境光排除、容差、和可视化模式。在某些实施例中，这些设置的集合可以与具体目标类型或测试类型相关联或被输入、编辑、存储于处理器中并从中检索。在接收到“测量”命令之后，仪器执行测量周期302，从而投影并捕捉集合中的每个MPI。优选地，非常快速地完成上述内容，例如，在0.1秒内或更短时间内投影和捕捉12个MPI。在分析周期303中，处理器针对目标表面生成3D点云并将其还原到有待在RI中示出的结果。对RI坐标进行变换以补偿可能以其他方式使RI中的特征从目标表面的相应部分偏移的任何投影仪或目标表面失真。(为了简明，此流程图示出了在分析周期303内对所捕捉的图像的任何分析之前所发生的测量周期302内的所有捕捉。然而，某些实施例与获取新MPI并行地处理已经捕捉的MPI)。
许多工厂、野外、和手术室环境将获益于这些正在变得便携、甚至手持的3D计量能力。当仪器未保持完全地静止时，这呈现了与保持测量精确和准确有关的挑战。某些结构光测量可以简单地通过高速运行避免与仪器运动相关联的不精确和不准确。其他的测量(因为它们需要更高的分辨率、或由于所投影的MPI较暗或出于其他原因更久曝光)获益于增加的供仪器“获知”它在测量过程中怎样移动的能力。最低限度，如果运动将测量精度或准确度降低至预先确定的可接受性阈值以下(某些实施例允许用户选择的容差之一)，它可以提醒用户或强行进行重新测量。更加先进的实施例可以通过在对所捕捉的MPI集进行分析之前从其消除所检测的运动的某些影响来调整三维点云。姿势和运动追踪还可以使得仪器能够适应当结果图像被投影时其特征和位置。例如，可以将基准点或文本串显示为水平的，即使当仪器被转动偏离水平时，或可以将所投影的特征限制为在目标表面上保持就位，即使当投影结果图像时仪器移动或倾斜。
惯性测量单元(IMU)(通常包括加速度计和陀螺仪)以非常小的尺寸和轻重量可获得。与处理器耦合，它们可以存储仪器的姿势和运动的历史以及记录其当前取向。当投影RI时当前取向有用；例如，它可以使处理器能够将字符或基准点与外部水平线对齐，即使当仪器被固定在倾斜的位置时。
图4是包括IMU并示出了便携式壳体的表示的计量仪器的功能框图。在此，投影组件101、照相机106、处理器107、和IMU 412封闭在保护性壳体411内。使用轻量材料(例如，铝、碳纤维、或硬聚合物的外壳)并针对投影组件101和照相机106使用减震措施(例如，硬金属弹簧或聚合物泡沫)将壳体411设计成用于手动运输。替代配置(如图1中没有IMU的)也可以组装至类似于412的便携式壳体中。来自投影组件101的光离开壳体411，并且来自所投影的MPI 105的光通过端口413进入壳体411，这些端口可以或可以不安装有窗口或透镜。连接IMU 412以将仪器姿势和运动的测量结果传输至处理器107。
在自含实施例中，电源(如电池或(对于某些室外环境)太阳能电池)还可以处于壳体411内、上、或与其紧密连接。其他替代方案包括用于与离板处理器(除了或替代内部处理器107)或与离板控制器通信的数据端口或无线发射器、接收器或收发器。
图5是使用来自IMU的数据的测量过程的流程图。贯穿测量周期302，IMU收集姿势和运动历史501供处理器使用。与分析周期303分开地(或者(如在此所述的)在其之前或与其并行)，处理器执行过多运动检查502。将姿势和运动历史数据与预先确定的对测量数据的不可接受的影响的阈值进行比较，如果已经超过阈值，***可以显示提醒或指令以重新测量目标表面。某些实施例还可以使用IMU数据针对仪器姿势角度503(当正在比较的参照的取向不同时非常有用)来校正所捕捉的MPI。某些实施例还可以使用IMU数据来偏置连续MPI从而针对连续捕捉事件之间的运动进行校正。
做为启发性但非限制性示例，描述了测量飞行器的零件上的紧固件高度的工作流。
图6展示了测量飞行器的一部分上的紧固件的便携式计量仪器的示例。紧固件621将机身盖620附装至底层框架或其他结构。某些紧固件622突出，从而干扰跨过机身盖620的气流并增强阻力。壳体611中的便携式3D计量仪器对来自投影组件601的PMI 605M进行投影。PMI 605M中的条纹被机身的总体曲线所弯曲并更大或更小程度上受紧固件头部从表面突起的干扰。照相机606捕捉PMI 605M以供处理。在此，照相机606的视野示出为稍微大于PMI 605M，但其他实施例可以使照相机视野稍微小于PMI、或相同的尺寸、或具有较小横向偏置。视野之间实质上的重叠足够了。
本实施例具有从无线遥控装置617接收控制信号616的无线接收器615。这是一种使用户能够在没有机械地接合壳体611的任何一部分的情况下发送“测量”或其他命令的方式，避免了开始测量的行为将产生不想要的仪器运动的风险。控制信号616可以是射频、红外、音频、或与工作环境兼容的任何其他信号。
标识和表征问题紧固件的算法的非限制性示例可以做为分析周期的一部分在处理器中运行。在从所捕捉的MPI提取了3D点云之后，在点云内使用所存储的关于紧固件尺寸和形状的数据识别紧固件。对于所找到的紧固件中的每一个，计算一个最佳适配椭圆。从该椭圆外侧的圆环上的三个或更多个点云点计算最佳适配的外平面。从该椭圆内部的圆环上的三个或更多个点云点计算最佳适配的内平面。这两个平面之间的角度表示紧固件头部的角度误差，并且这两个平面之间在椭圆中心的距离表示紧固件头部的突起误差。在结果图像中的每个紧固件上将所导出的结果标记为假彩色、灰度、符号、或标签。
使用投影仪校准的过程中所存储的点以及(在某些情况下)从测量结果所采样的点使结果图像弯曲(变换成与表面上的投影条件匹配的坐标)。这保证了当结果图像被投影在目标表面上时结果图像紧固件标记落在相应紧固件上。
图6B展示了在飞行器上显示被测量的紧固件的结果图像(RI)的便携式计量仪器的示例。在前述图中示为在进行中的测量是完成的，并且投影组件601现在将结果图像605R投影在被测量的表面上。紧固件630在预先确定的容差内并且以不同于超出容差的紧固件631(突出太远)和632(凹陷太深，如其周围所标记的不规则斑点所示弯曲周围的表面)的方式标记。RI 605R还可以包括文本633(是否与测量相关)、基准点634、导航菜单635、和状态指示器如监测板上电池626的电池充电指示器636。
在某些实施例中，为了当前目标表面上的最佳易读性，所投影的信息如633-636由处理器自动定位或调整亮度或颜色。在某些实施例中，仪器内部的IMU保持文本633水平，即使仪器在转动。在某些实施例中，照相机606捕捉有待存储的结果图像605R以供存档、统计、或进一步操纵。
图7展示了独立式便携式计量仪器的示例。壳体711可以暂时地或永久地附装至被底座742所稳定的单脚架741。可选地，稳定底座742所需要的一部分重量可以是电池组726，通过影线725可访问该电池组并且通过电力电缆727将其与壳体711内的功率输入连接。
图8展示了具有工作距离间隔物的站立式便携式计量仪器的示例。在此，单脚架841在允许组件向目标表面820倾斜的支点842处结束。电池826安装在单脚架841内部，靠近顶部以便轻松访问。可以用任何类型的单脚架或三脚架实现安装腿内部的电池舱；在某些设计中，为了机械稳定性，电池可以靠近安装腿的底部。安装(可拆卸地或可互换地)至壳体811的工作距离间隔物包括一对在顶点844结束的杆843。当支点842停留在地板上并且点844停留在目标表面820上时，形成倾斜的三脚架。麦克风815可以接收语音命令，另一种在不移动仪器的情况下发起测量的方式；这同样可以在其他实施例上实现。
图9展示了手持式便携式计量仪器的示例。手柄945可以方便地携带、或固定壳体911以便测量。在非自动聚焦的实施例中，可以提供有纹理的聚焦环946以便照相机和投影光学器件的手动聚焦。在某些实施例(并且同样具有其他壳体类型)中，软线927可以将仪器耦合至遥控装置917以在不接触仪器的情况下发起测量，耦合至电池组926以在壳体911中没有超重的情况下提供足够功率，或如在此所述的两者的组合。用绳子捆绑的此模块可以(通过非限制性示例)夹在带子上或携带在口袋中以避免在壳体911上拖拽。
还考虑了双投影仪的实施例。这种更复杂的方式的原因可以包括需要连续同时测量和结果图像显示(尽管在许多情形下单个投影仪中的快速图像切换可以令人满意)或使用非可见的测量波长。在医学上，例如组织穿透近红外波长可以用于测量皮肤最外层下的特征，并且近紫外波长可以用于测量已经涂敷了荧光标记物的表面(例如，以标识癌细胞)。在此所描述的安装和保持配置中的任何一种及其等效物可以适用于单或双投影仪的实施例。这些投影仪可以彼此临近或在中央照相机的任一侧，只要所投影的视野与照相机的视野重叠。
可以通过手势而不是键盘、鼠标或其他物理输入设备控制如之前在此所描述的便携式计量仪器的实施例。这些手势可以是2d或3d手势。手势控制可以用于改善用户与便携式计量仪器和目标表面的交互。例如，用户可以与投影在表面上的用户提示进行交互。借助增强现实可视化显示器可看见这些提示。交互的示例包括发起动作、控制设置、切换模式等。可以通过使用手势选择按钮、接受提示、选择链接、挤捏以缩小/放大图像来执行这些交互。例如，图10示出了使用‘轻击’手势来选择(虚拟的/投影的)按钮1003的手1002。在本实施例中，内置式手势电子设备模块1001促进3D扫描仪内的手势感测能力。图11类似地示出了使用‘挤捏和拉伸’手势来放大窗口1102的手1101。
手势控制在传统输入装置如键盘或鼠标不方便的情况下对便携式计量仪器有用。例如，当没有键盘的空间时、当在对于键盘太过具有挑战性的肮脏环境中时、或当操作者需要使其手空闲以进行其他活动时，手势控制可能有用。
手势控制可以用不只一种方式结合在便携式计量仪器中。第一种方式仅使用内置照相机606。内置照相机606用于计量和手势识别两者。软件对照相机606的双重功能进行协调。这在不需要附加硬件时有利。第二种方式使用手势电子设备模块1001，该手势电子设备模块内置于便携式计量仪器中并被配置成用于检测和解释手势。例如，厉动(Leap Motion)或Kinect硬件和软件包可以整合在便携式计量仪器中。这种方式的优点是，这些现成的手势电子设备模块的SDK可用并且容易整合到便携式计量仪器软件中。第三种方式是使用具有投影组件601的内置照相机606。这种方式使用三角法来使能3d手势识别。投影组件601将菜单或控制装置的图像投影到表面上，然后用户可以使用具体手势与该表面进行交互，例如滑动以移动投影的滑块或点击在投影的按钮上。第四种方式使用电容式或磁性设备测量面板上方的电场或磁场的变化，并因此使能指尖的3d识别以及因此手势识别。
本领域技术人员将理解，使用所描述的那些零件或步骤的等效零件或步骤许多变化是可能的。本主题的专利保护范围不受摘要、说明书、或附图中任何内容而是仅仅受所附权利要求书的限制。

Claims (23)

1.一种用于测量表面的装置，该装置包括：
一个便携式壳体；
一个投影组件，安装在该便携式壳体内并将一个图像投影在该表面上，
一个照相机，安装在该便携式壳体内并被配置成用于捕捉该图像作为测量数据，以及
一个处理器，控制该投影组件和该照相机并从该照相机接收该测量数据，其中
该投影组件包括一个图像生成器、一个光源、和一系列投影光学器件，
该图像包括一个测量图案图像或一个结果图像，以及
该处理器通过分析对应于该测量图案图像的数据导出该结果图像的一种特征。
2.如权利要求1所述的装置，其中，该便携式壳体包括以下各项中的至少一项：一个手柄、一个单脚架、和一个间隔物。
3.如权利要求1所述的装置，进一步包括一个安装在该便携式壳体内的便携式电源。
4.如权利要求1所述的装置，其中，该处理器包括一个安装在该便携式壳体内的板上处理器部件。
5.如权利要求1所述的装置，其中，该图像生成器包括一个液晶阵列和一个微机电***之一。
6.如权利要求1所述的装置，其中，该光源具有一个受该处理器控制的可变光谱并且包括一个发光二极管。
7.如权利要求1所述的装置，其中，该光源、图像生成器、和投影光学器件系列中的至少一项对投影该测量图案图像和该结果图像都有帮助。
8.如权利要求1所述的装置，进一步包括一个辅助光源，该辅助光源具有一个在可见光谱之外的波长。
9.如权利要求8所述的装置，进一步包括以下各项中的至少一项：与该辅助光源兼容的一个辅助图像生成器以及与该辅助光源兼容的一系列辅助投影光学器件。
10.如权利要求1所述的装置，其中，该照相机被配置成用于排除将以其他方式在该测量数据中造成误差的环境光。
11.如权利要求1所述的装置，进一步包括一个惯性测量单元，该惯性测量单元安装在该便携式壳体内并且被配置成用于向该处理器传输姿势和运动数据。
12.一种用于测量表面的方法，该方法包括：
相对于该表面对一个便携式计量仪器进行定位，
将一个测量图案图像从该便携式计量仪器投影到该表面上，
捕捉该便携式计量仪器中来自该测量图案图像的测量数据，
从该测量数据计算一个表示该表面的点云，
从该点云并从所存储的信息创建一个结果图像，
将该结果图像变换成与该表面上的多个投影条件匹配的坐标，以及
将该结果图像从该便携式计量仪器投影到该表面上。
13.如权利要求12所述的方法，其中，在该测量图像之后的0.1秒内投影该结果图像。
14.如权利要求12所述的方法，其中，该结果图像包括以下各项中的至少一项：该测量的一种假彩色表示、该测量的结果的一个概要、一个取决于该测量的符号、一个字母数字字符、一个导航符号、一个状态指示器、一个菜单、和一条指令。
15.如权利要求12所述的方法，进一步包括监测该便携式计量仪器的姿势和运动，并执行以下各项中的至少一项：
如果在该测量图案图像的投影和捕捉的过程中该便携式计量仪器移动超过一个预先确定的阈值，发布一条提醒，
存储正在测量的该表面的一个区域的位置和取向，
调整该点云以对该测量图案图像的投影和捕捉的过程中该便携式计量仪器的姿势和运动进行补偿，以及
对该结果图像中的一个特征位置和取向进行适配，以对该结果图像的投影过程中该便携式计量仪器的姿势和运动进行补偿。
16.如权利要求12所述的方法，进一步包括记录被投影在该表面上时的该结果图像。
17.如权利要求12所述的方法，进一步包括调整该结果图像中的颜色、亮度、和特征位置至少之一以优化该结果图像的可见性或易读性，其中，该调整部分地响应于该测量数据的一种特征。
18.一种被用数据和指令编程的非瞬态机器可读存储介质，这些数据和指令包括：
参考数据，
用户界面显示数据，和多条指令，这些指令用于：
生成一个结构光图案，
将该结构光图案投影在一个表面上以产生一个测量图案图像，
捕捉该测量图案图像作为测量数据，
记录影响该测量数据的一段姿势和运动历史，
用该参考数据和该姿势和运动历史分析该测量数据以产生一个测量结果，
从该测量结果和该用户界面显示数据生成一个结果图像，
将该结果图像变换成表面投影坐标以产生一个经校正的结果图像，以及
将该经校正的结果图像投影到该表面上。
19.用于测量表面的装置，该装置包括：
用于将一个测量图案图像投影到该表面上的装置，
用于从该表面捕捉该测量图案图像作为测量数据的装置，
用于从该测量数据计算该表面的多种三维特征的装置，
用于从这些三维特征创建一个结果图像的装置，
用于将该结果图像投影在该表面上从而使得相对于该表面的多种相应特征精确地定位该结果图像的多种特征的装置，以及
用于保护性地封闭并手动地运输该投影装置和该捕捉装置的装置。
20.如权利要求19所述的用于测量表面的装置，进一步包括用于跟踪该保护性封闭及手动运输装置的姿势和运动的装置。
21.一种用于测量表面的装置，该装置包括：
一个便携式壳体；
一个投影组件，安装在该便携式壳体内并将一个图像投影在该表面上，其中，该投影组件包括一个图像生成器、一个光源、和一系列投影光学器件，
一个照相机，安装在该便携式壳体内并被配置成用于捕捉该图像作为测量数据，其中，该图像包括一个测量图案图像或一个结果图像，其中，该照相机进一步被配置成用于捕捉多种手势，以及
一个处理器，控制该投影组件和该照相机并从该照相机接收该测量数据，其中，该处理器通过分析对应于该测量图案图像的数据导出该结果图像的一种特征，其中，该处理器被配置成用于解释该照相机所捕捉到的手势并基于这些已解释的手势执行多条命令。
22.如权利要求21所述的装置，其中，该投影组件被配置成用于投影多个控制图像以与一个用户进行交互。
23.一种用于测量表面的装置，该装置包括：
一个便携式壳体；
一个投影组件，安装在该便携式壳体内并将一个图像投影在该表面上，其中，该投影组件包括一个图像生成器、一个光源、和一系列投影光学器件，
一个照相机，安装在该便携式壳体内并被配置成用于捕捉该图像作为测量数据，其中，该图像包括一个测量图案图像或一个结果图像，
一个被配置成用于捕捉和解释手势的手势识别设备，以及一个处理器，该处理器控制该投影组件和该照相机并从该照相机接收该测量数据，其中，该处理器通过分析对应于该测量图案图像的数据导出该结果图像的一种特征，其中，该处理器被配置成用于执行从该手势识别设备所接收到的多条命令。
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