JP6229134B2 - 計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、計測装置に関する。

従来、光切断法を利用して被計測物の三次元形状を測定する装置が知られている。例えば特許文献１には、被計測物における各部位の三次元座標系における位置を導出し、導出した各位置に基づいて被計測物の三次元形状を測定する三次元形状測定システムが記載されている。また特許文献２には、被計測物にある複数の着目位置同士の相対的な高さを求めることができる光切断三次元計測装置が記載されている。

特開２００８−２６２４３号公報 特開２００８−２９２４３４号公報

従来技術には、ノイズの影響を受けやすいという問題があった。

請求項１に記載の計測装置は、被計測物に対して、所定の照射方向からスリット光を照射する照射手段と、前記照射手段により前記スリット光が照射された前記被計測物を、前記照射方向とは異なる所定の撮像方向から撮像し撮像信号を出力する撮像手段と、前記撮像信号に基づいて計測信号を作成する計測信号作成手段と、前記計測信号と所定の前記スリット光の輝度分布モデルとの間で相関演算を行う相関演算手段と、前記相関演算手段による前記相関演算の結果に基づいて、前記計測信号における前記スリット光の照射範囲を特定する特定手段と、前記被計測物と、前記照射手段および前記撮像手段と、の相対的な位置関係を、互いに異なる複数通りの位置関係に設定可能な位置関係設定手段とを備え、前記撮像手段は、前記複数通りの位置関係の各々が設定された状態で前記被計測物を撮像し、前記計測信号作成手段は、前記複数通りの位置関係の各々に対応する複数の前記撮像信号の各々から、前記被計測物に設定された注目点の輝度を表す信号を抽出することにより、前記計測信号を生成することを特徴とする。
請求項３に記載の計測装置は、被計測物に対して、所定の照射方向からスリット光を照射する照射手段と、前記照射手段により前記スリット光が照射された前記被計測物を、前記照射方向とは異なる所定の撮像方向から撮像し撮像信号を出力する撮像手段と、前記撮像信号に基づいて計測信号を作成する計測信号作成手段と、前記計測信号と所定の前記スリット光の輝度分布モデルとの間で相関演算を行う相関演算手段と、前記相関演算手段による前記相関演算の結果に基づいて、前記計測信号における前記スリット光の照射範囲を特定する特定手段と、前記被計測物と、前記照射手段および前記撮像手段と、の相対的な位置関係を、互いに異なる複数通りの位置関係に設定可能な位置関係設定手段とを備え、前記撮像手段は、前記複数通りの位置関係の各々が設定された状態で前記被計測物を撮像し、前記計測信号作成手段は、前記複数通りの位置関係の各々に対応する複数の前記撮像信号の各々について、当該撮像信号から前記スリット光の短手方向に沿って輝度を表す信号を抽出し、抽出された複数の前記輝度を表す信号の各々から、前記短手方向に沿って設定された複数の注目点の輝度を表す信号を、複数の前記計測信号として抽出することを特徴とする。
請求項４に記載の計測装置は、被計測物に対して、所定の照射方向からスリット光を照射する照射手段と、前記照射手段により前記スリット光が照射された前記被計測物を、前記照射方向とは異なる所定の撮像方向から撮像し撮像信号を出力する撮像手段と、前記撮像信号に基づいて計測信号を作成する計測信号作成手段と、前記計測信号と所定の前記スリット光の輝度分布モデルとの間で相関演算を行う相関演算手段と、前記相関演算手段による前記相関演算の結果に基づいて、前記計測信号における前記スリット光の照射範囲を特定する特定手段と、前記被計測物と、前記照射手段および前記撮像手段と、の相対的な位置関係を、互いに異なる複数通りの位置関係に設定可能な位置関係設定手段とを備え、前記撮像手段は、前記複数通りの位置関係の各々が設定された状態で前記被計測物を撮像し、前記計測信号作成手段は、前記複数通りの位置関係の各々に対応する複数の前記撮像信号から選択された一群の前記撮像信号に基づき複数の前記計測信号を生成する処理を、互いに異なる組み合わせの前記一群の撮像信号について繰り返し実行することを特徴とする。
請求項７に記載の計測装置は、被計測物に対して、所定の照射方向からスリット光を照射する照射手段と、前記照射手段により前記スリット光が照射された前記被計測物を、前記照射方向とは異なる所定の撮像方向から撮像し撮像信号を出力する撮像手段と、前記撮像信号に基づいて計測信号を作成する計測信号作成手段と、前記計測信号と所定の前記スリット光の輝度分布モデルとの間で相関演算を行う相関演算手段と、前記相関演算手段による前記相関演算の結果に基づいて、前記計測信号における前記スリット光の照射範囲を特定する特定手段と、前記特定手段により特定された前記スリット光の照射範囲内に対応する前記計測信号と所定の直交基底との射影を演算することにより、前記計測信号における前記スリット光の中心位置を演算する中心位置演算手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ノイズの影響が少ない計測装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る三次元計測装置１の構成を模式的に示す斜視図である。 制御部４０の構成を模式的に示すブロック図である。 撮像部３０により撮像された画像の例を示す模式図である。 計測信号作成部４１により作成された計測信号の例を示す図である。 スリット光５０の輝度分布モデル４６の一例を示す図である。 中心位置演算部４４による演算を模式的に示す図である。 形状計測部４５による三次元形状の計測方法を模式的に示す図である。 制御部４０が実行する三次元計測処理のフローチャートである。 撮像部３０により撮像された画像の例を示す模式図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係る三次元計測装置について、図１〜６を用いて説明する。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る三次元計測装置１の構成を模式的に示す斜視図である。図１（ａ）および図１（ｂ）は、それぞれ同一の三次元計測装置１を異なる視点から見た斜視図であり、Ｘ軸−Ｙ軸−Ｚ軸からなる三次元座標系を設定している。三次元計測装置１は、被計測物２の三次元形状を計測する装置である。三次元計測装置１は、搬送部１０と、光源部２０と、撮像部３０と、制御部４０とを備える。

搬送部１０は、ＸＹ平面に平行な載置面１１を有する。搬送部１０は、載置面１１に載置された被計測物２を、一定の速度ｖで、Ｙ軸と平行な搬送方向Ｏに搬送する。光源部２０は、例えばスリットレーザー光源である。光源部２０は、載置面１１の上方（＋Ｚ方向）に設けられる。光源部２０は、載置面１１に対して、すなわち−Ｚ方向に向けて、スリット光５０を照射する。被計測物２は、搬送部１０により搬送される過程において、光源部２０により照射されているスリット光５０を通り抜ける。スリット光５０は、薄いシート状の光である。スリット光５０は、搬送方向Ｏに直交する長手方向（Ｘ軸に平行な方向）には、少なくとも被計測物２よりも大きく且つ均一な光量の広がりＳを有する。他方、スリット光５０は、搬送方向Ｏに平行な短手方向（Ｙ軸に平行な方向）には微小な広がりＤしか有していない。また、短手方向におけるスリット光５０の光量分布は山なりになっている。すなわち、所定の中心位置で最も光量が大きくなり、広がりＤの裾部に向かって光量が減少している。なお、図１では説明の便宜上、短手方向の広がりＤを実際よりも誇張して図示している。スリット光５０は、被計測物２の表面で反射して、光切断線５１をなす。

撮像部３０は、撮像光学系と撮像素子とを備えたデジタルカメラである。撮像部３０は、搬送部１０の搬送方向Ｏの延長線上の上方（＋Ｚ方向）に、撮像光学系を載置面１１に向けて設置される。撮像部３０は、載置面１１の全体のうち、スリット光５０が照射される位置近傍を、載置面１１の斜め上方から撮像する。つまり撮像部３０は、スリット光５０が照射された被計測物２を、光源部２０がスリット光５０を照射する照射方向とは異なる撮像方向から撮像する。撮像部３０は、撮像信号（以下、単に画像と呼ぶ）を制御部４０に出力する。制御部４０は、撮像部３０から出力された画像に基づき、被計測物２の表面形状を計測する。

以上をまとめると、搬送部１０は、被計測物２を搬送することにより、被計測物２と光源部２０および撮像部３０との相対的な位置関係を種々の位置関係に設定する。光源部２０は、被計測物２に対して、所定の照射方向からスリット光５０を照射する。そして撮像部３０は、搬送部１０によりそれら種々の位置関係が設定された状態で被計測物２を撮像し、それら種々の位置関係の各々に対応する画像を制御部４０に出力する。

図２は、制御部４０の構成を模式的に示すブロック図である。制御部４０は、計測信号作成部４１と、相関演算部４２と、範囲特定部４３と、中心位置演算部４４と、形状計測部４５とを機能的に有する。これらの各部は、制御部４０が有するＣＰＵが、不図示の記憶媒体に予め格納されている所定の制御プログラムを実行することにより、ソフトウェア的に実現される。なお、これらの各部を、同等の機能を有する電子回路として構成することも可能である。

以下、制御部４０が有する各部について、順に説明する。

（計測信号作成部４１の説明）
図２に模式的に示すように、撮像部３０からは、搬送中の被計測物２を順次撮像した複数の画像が計測信号作成部４１に順次入力される。図２では、制御部４０に入力される画像を、撮像した順に画像Ｆ１，Ｆ２，…，Ｆ１００と例示している。計測信号作成部４１は、入力された画像Ｆ１〜Ｆ１００のうち、まず先頭のｎ個の画像Ｆ１〜Ｆｎを選択する（ｎは１以上の整数）。そして、選択したそれらｎ個の画像から、被計測物２の表面に設定された注目点に対応する計測信号を作成する。なお、以下の説明では、ｎ＝５として説明を行う。注目点は、被計測物２の表面に設定される仮想的な点である。計測信号作成部４１は、１つの被計測物２に対してｍ個の注目点を設定する（ｍは１以上の整数）。従って、計測信号作成部４１は、先頭の５個（ｎ個）の画像Ｆ１〜Ｆ５から、それらｍ個の注目点の各々に対応したｍ個の計測信号を作成することになる。計測信号作成部４１は、作成したｍ個の計測信号を相関演算部４２に出力する。

次に計測信号作成部４１は、入力された画像Ｆ１〜Ｆ１００のうち、画像Ｆ１の次の画像Ｆ２を先頭とした５個（ｎ個）の画像Ｆ２〜Ｆ６を選択する。そして、選択した５個（ｎ個）の画像Ｆ２〜Ｆ６から、同様にｍ個の計測信号を作成して相関演算部４２に出力する。計測信号作成部４１は、この処理を画像Ｆ３〜Ｆ７、画像Ｆ４〜Ｆ８、…、画像Ｆ９６〜Ｆ１００のように、選択する画像を１つずつずらしながら繰り返し、ｍ個の計測信号を計ｋセット、順次作成して相関演算部４２に出力する（ｋは１以上の整数）。

次に、計測信号作成部４１が５個（ｎ個）の画像Ｆ１〜Ｆ５からｍ個の計測信号を作成する方法について説明する。

図３は、撮像部３０により撮像された画像の例を示す模式図である。図３には、時刻ｔ１に撮像された画像Ｆ１、時刻ｔ１より後の時刻ｔ２に撮像された画像Ｆ２、時刻ｔ２より後の時刻ｔ３に撮像された画像Ｆ３、時刻ｔ３より後の時刻ｔ４に撮像された画像Ｆ４、時刻ｔ４より後の時刻ｔ５に撮像された画像Ｆ５、の５つの画像を模式的に示している。画像Ｆ１〜Ｆ５は、それぞれスリット光５０が照射されている搬送中の被計測物２を撮像した画像である。

なお、以下の説明において、画像Ｆ１〜Ｆ５内の座標に言及することがある。画像Ｆ１〜Ｆ５の座標系は、左下隅を原点（０，０）として、右方向が＋ｘ方向、上方向が＋ｙ方向に設定されている。

画像Ｆ１〜Ｆ１００の撮影時、被計測物２は搬送中であるため、画像Ｆ１〜Ｆ１００の撮像時における被計測物２と光源部２０および撮像部３０との相対的な位置関係は、それぞれ異なっている。撮像部３０の位置および撮像方向（撮像角度）と、光源部２０の位置およびスリット光５０の照射方向（照射角度）は固定されている。

図３には、画像Ｆ１全体のうち、被計測物２のある一部を拡大した部分画像ＦＰ１を示している。また、画像Ｆ２〜Ｆ５から、部分画像ＦＰ１と同一の部位を拡大した部分画像ＦＰ２〜ＦＰ５を合わせて示している。ここで「同一の部位」とは、被計測物２の同一部位のことを意味している。被計測物２は搬送部１０により搬送されているので、画像Ｆ１内における部分画像ＦＰ１の位置と、画像Ｆ２内における部分画像ＦＰ２の位置は異なる。

なお、説明を簡単にするため、撮像部３０はテレセントリックな撮像光学系を有しているものとする。従って、画像Ｆ１〜Ｆ５に写り込んだ被計測物２の大きさ（撮像光学系により結像された被計測物２の像高）は、被計測物２と撮像部３０との距離によらず常に一定である。

搬送部１０が被計測物２を搬送速度ｖで搬送している間、撮像部３０は所定のフレームレートで繰り返し被計測物２を撮像する。撮像部３０は、搬送方向Ｏの延長線上から被計測物２を撮像するので、被計測物２は画像Ｆ１〜Ｆ１００において、時間の経過に伴い上から下に移動している。搬送部１０による搬送速度ｖは一定であるので、画像間において、被計測物２はΔＨ個のピクセル分だけ移動している。従って、画像Ｆ１の次に撮像された画像Ｆ２において、被計測物２は、画像Ｆ１から−ｙ方向（下方向）にΔＨ個のピクセル分だけ移動している。本実施形態において、ΔＨは２である。例えば部分画像ＦＰ１の左上隅の座標を（ｘ１，ｙ１）としたとき、部分画像ＦＰ２の左上隅の座標は（ｘ１，ｙ１−ΔＨ）となる。同様に、部分画像ＦＰ３の左上隅の座標は（ｘ１，ｙ１−２×ΔＨ）、部分画像ＦＰ４の左上隅の座標は（ｘ１，ｙ１−３×ΔＨ）、部分画像ＦＰ５の左上隅の座標は（ｘ１，ｙ１−４×ΔＨ）である。

計測信号作成部４１は、画像Ｆ１の、被計測物２に相当する領域を構成する各ピクセルの位置に、注目点を設定する。図３では、その一部として、ｘ座標＝ｘ２のラインに並ぶ注目点Ｐ１〜Ｐ９を図示している。いま、それらの注目点Ｐ１〜Ｐ９のうち、部分画像ＦＰ１内に設定されたある注目点Ｐ１について注目する。画像Ｆ２の部分画像ＦＰ２において、注目点Ｐ１は、部分画像ＦＰ１における注目点Ｐ１の位置と同一の位置に存在する（画像Ｆ２における部分画像ＦＰ２の位置が、画像Ｆ１における部分画像ＦＰ１から下方向に２ピクセル分（ΔＨピクセル分）だけずれている）。計測信号作成部４１は、画像Ｆ１内に設定した注目点Ｐ１のピクセルと、画像Ｆ２内における注目点Ｐ１のピクセルと、画像Ｆ３内における注目点Ｐ１のピクセルと、画像Ｆ４内における注目点Ｐ１のピクセルと、画像Ｆ５内における注目点Ｐ１のピクセルとを抽出する。そして、そのようにして抽出されたピクセルの輝度値を、時系列順に配列することにより、注目点Ｐ１に対応する計測信号を作成する。つまり計測信号とは、選択された５個（ｎ個）の画像における、注目点の輝度変化を表す信号である。

計測信号作成部４１は、同様にして、画像Ｆ１に基づき設定した全ての注目点について、画像Ｆ１〜Ｆ５から計測信号を作成する。これにより、画像Ｆ１〜Ｆ５に対応するｍ個の計測信号（１セット目）が作成され、相関演算部４２に出力される。計測信号作成部４１は同様に、画像Ｆ２〜Ｆ６，Ｆ３〜Ｆ７，…，Ｆ９６〜Ｆ１００の各組み合わせについて、それぞれｍ個の計測信号を作成し、相関演算部４２に出力する。以上のようにして、ｍ個の計測信号がｋセットだけ相関演算部に出力される。ここで、ｋは入力された画像Ｆ１〜Ｆ１００における５個（ｎ個）の画像の組み合わせの数である。

図４は、計測信号作成部４１により作成された計測信号の例を示す図である。計測信号ＳＰ３は、画像Ｆ１〜Ｆ５に基づき、図３に示した注目点Ｐ３について作成された計測信号である。同様に、計測信号ＳＰ４，ＳＰ５，ＳＰ６，ＳＰ７，ＳＰ８は、それぞれ図３に示した注目点Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８について作成された計測信号である。

注目点Ｐ３と注目点Ｐ５は、画像の縦方向において２ピクセル（ΔＨピクセル）だけ離れて位置している。そして、各々の注目点は、画像の縦方向において１フレームあたり２ピクセル（ΔＨピクセル）だけ移動する。従って、画像Ｆ２における注目点Ｐ３の座標は、画像Ｆ１における注目点Ｐ５の座標と一致する。また、注目点Ｐ５に対応する計測信号ＳＰ５は、注目点Ｐ３に対応する計測信号ＳＰ３を１フレーム分だけずらした形状を有している。計測信号ＳＰ５と計測信号ＳＰ７についても同様である。

また、注目点Ｐ４と注目点Ｐ６、注目点Ｐ６と注目点Ｐ８の関係も同様である。すなわち、計測信号ＳＰ６は、計測信号ＳＰ４を１フレーム分だけずらした形状を有しており、計測信号ＳＰ８は、計測信号ＳＰ６を１フレーム分だけずらした形状を有している。他方、注目点Ｐ３と注目点Ｐ５との間に位置する注目点Ｐ４の座標は、他のフレームにおける注目点Ｐ３の座標や注目点Ｐ５の座標と一致することはない。図４に例示するように、注目点Ｐ４に対応する計測信号ＳＰ４は、計測信号ＳＰ３や計測信号ＳＰ５を０．５フレーム分（１／ΔＨフレーム分）だけずらしたかのような形状を有する。つまり、本実施形態において、ｙ座標を２（ΔＨ）で割った余りが０になる位置に設定された注目点と、あまりが１になる位置に設定された注目点は、それぞれ独立しているということができる。

（相関演算部４２の説明）
注目点Ｐ５について作成された計測信号に含まれる輝度値は、それぞれ被計測物２の同一点である注目点Ｐ５の輝度値である。従って、仮にスリット光５０が存在せず、且つ撮像部３０が有する撮像素子のノイズや、環境光の照射状況などの条件が均一であれば、注目点Ｐ５の計測信号ＳＰ５はフラットな信号になるはずである。

実際には、被計測物２にはスリット光５０が照射されているので、スリット光５０が注目点Ｐ５に照射されているとき、注目点Ｐ５の輝度値は大きくなる。また、前述の通り、スリット光５０は短手方向において山なりの輝度分布を有するので、スリット光５０の中心位置と注目点Ｐ５の位置とが一致するとき、その輝度値は最大になる。従って、注目点Ｐ５の輝度値が最大になった位置、すなわち注目点Ｐ５の計測信号ＳＰ５における輝度値のピーク位置が、注目点Ｐ５の位置とスリット光５０の中心位置とが一致した位置であるということができる。

ところが、反射によるノイズや撮像素子で生じる電子的なノイズ等の外乱の影響により、スリット光５０の中心位置とは無関係に、輝度値が大きくなることがある。例えば図４に例示した計測信号ＳＰ１１は、環境光等の影響により全体的に輝度レベルが高くなっている。また、計測信号ＳＰ１２は、何らかのノイズにより瞬時的に輝度値が大きくなっている。そのため、単に注目点Ｐ５の計測信号における輝度値のピーク位置を調べるだけでは、ノイズ等で輝度値が大きくなった位置をスリット光５０の中心位置と一致した位置であると誤認してしまうおそれがある。相関演算部４２による相関演算は、そのような外乱による輝度値の変化と、スリット光５０が照射されたことによる輝度値の変化とを弁別するためのものである。

図５は、スリット光５０の輝度分布モデル４６の一例を示す図である。輝度分布モデル４６は、スリット光５０の短手方向の（すなわち図１のＸ軸方向の）輝度分布形状を表現するモデルであり、スリット光５０の短手方向の輝度分布形状に類似した形状を有している。図４に示した輝度分布モデル４６は、１０個の輝度値Ｂ（０）〜Ｂ（９）から成る輝度分布であり、縦軸が輝度値、横軸がピクセル位置を示す。

なお、本実施形態では、スリット光５０の輝度分布モデル４６を、適宜選択された１０ピクセル分の輝度値としたが、輝度分布モデル４６は、これ以外の態様によりスリット光５０の輝度分布を表現するモデルであってもよい。例えば、正弦関数や余弦関数、ガウシアン関数等の関数としてもよいし、所定のテストパターンに照射されたスリット光５０の光量から計測された輝度値としてもよい。その幅についても、光源部２０の位置や照射されるスリット光５０の特性、撮像部３０の解像力等に基づいて適宜決定すればよい。なお、スリット光５０の輝度分布モデル４６は、スリット光５０の短手方向における輝度分布形状にできるだけ類似した形状を有することが望ましい。

輝度分布モデル４６は、それを構成する輝度値の合計が０となるように、予め全輝度値の平均値を各輝度値から減算しておくことが望ましい。このような処置を施さない場合、相関値が計測信号の直流成分の影響を受け、輝度値が全体的に高い計測信号（例えば図４の計測信号ＳＰ１１）ではそうでない計測信号に比べて高い相関値が演算されてしまう。上述の処置を行い、輝度分布モデル４６の輝度値の合計が０となるようにしておくことで、輝度値の直流成分の影響を受けないようにすることができる。

相関演算部４２による相関演算は、この輝度分布モデル４６を、計測信号の各部に当てはめ、計測信号の各部における輝度分布モデル４６の形状との相関性（類似性）を調べる演算である。つまり、輝度分布モデル４６に近い形状が現れる計測信号ほど、演算される相関値が大きくなる。

以下、相関演算部４２が、ある１つの計測信号に対応する１つの相関値を演算する方法について説明する。

相関演算部４２は、次式（１）に示すように、演算対象の計測信号に含まれる５つの輝度値と輝度分布モデル４６との相関演算を行うことにより、各位置の相関値Ｅ（ｄ，ｓ）を演算する。

上式（１）において、Ａ（ｄ）〜Ａ（９＋ｄ）は計測信号を構成するｎ個の輝度値であり、Ｂ（０）〜Ｂ（９）はスリット光５０の輝度分布モデル４６を構成する１０個の輝度値である。またｄはシフト数（０以上の整数）であり、ｓはデータ番号を表す０以上の整数である。前述の通り、ｙ座標を２（ΔＨ）で割った余りが０になる位置に設定された注目点と、あまりが１になる位置に設定された注目点は、独立した扱いを受ける。データ番号ｓは、この独立した扱いを実現するための数であり、ｙ座標を２（ΔＨ）で割った余りである。つまりデータ番号ｓは、注目点の位置に応じて０〜（ΔＨ−１）のいずれかの整数を採る。また、データ番号ｓが異なる注目点は、相関演算に用いられる輝度分布モデル４６の位置も異なっている。具体的には、データ番号ｓが０の注目点については、Ｂ（０），Ｂ（２），Ｂ（４），Ｂ（６），Ｂ（８）が用いられ、データ番号ｓが１の注目点については、Ｂ（１），Ｂ（３），Ｂ（５），Ｂ（７），Ｂ（９）が用いられることになる。このような扱いをするのは、前述の通り、データ番号ｓが０の注目点の計測信号と１の注目点の計測信号が、それぞれ１／２フレーム（１／ΔＨフレーム）ずつずれていることに因る。

相関演算部４２は、上式（１）による演算を行い、ある１つの計測信号に対応する１つの相関値Ｅ（ｄ，ｓ）を演算する。相関演算部４２は、上式（１）による演算を、入力された各計測信号に対して行い、ｋ×ｍ個の計測信号に対応する、ｋ×ｍ個の相関値Ｅ（ｄ，ｓ）を、範囲特定部４３に出力する。

（範囲特定部４３の説明）
範囲特定部４３は、図２に模式的に示したように、画像Ｆ１〜Ｆ５に対して設定されたｍ個の注目点を、画像Ｆ１における当該注目点の座標に基づいて分類する。具体的には、まずｘ座標が同一である注目点のグループを複数作成する。そして、各々のグループに含まれる注目点を、更に、データ番号ｓが同一である各グループに分類する。本実施形態ではΔＨが２なので、ｙ座標が０，２，４，６，…のグループと、ｙ座標が１，３，５，７，…のグループとに分かれる。つまり、画像Ｆ１〜Ｆ５に対して設定されたｍ個の注目点が、縦方向にΔＨ個おきに位置する注目点同士のグループに分類される。例えば図３に例示した注目点Ｐ１〜Ｐ９は、注目点Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７，Ｐ９を含むグループと、注目点Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８を含むグループとに分類される。

なお、ΔＨが２より大きい場合には、更に複数のグループに分類される。例えばΔＨが５であれば、ｙ座標が０，５，１０，…のグループと、１，６，１１，…のグループと、２，７，１２，…のグループと、３，８，１３，…のグループと、４，９，１４，…のグループとに分かれることになる。

次に範囲特定部４３は、各々のグループについて、当該グループに含まれる注目点のうち、相関値Ｅ（ｄ，ｓ）が最も高い注目点を、スリット光５０の照射範囲として特定する。換言すると、範囲特定部４３は、相関値Ｅ（ｄ，ｓ）が最も高い注目点の、画像Ｆ１〜Ｆ５における位置を、スリット光５０の照射範囲として特定する。範囲特定部４３は、同様の処理を、画像Ｆ２〜Ｆ６，Ｆ３〜Ｆ７，…，Ｆ９６〜Ｆ１００の各組み合わせについて行う。

なお、スリット光５０の照射範囲は、同一の期間に複数の計測信号に渡る。例えば図４に例示した計測信号ＳＰ３，ＳＰ５，ＳＰ７は、それぞれスリット光５０が照射されたことに起因する高い輝度値を含んでいる。これは、計測信号がある一定期間における撮像結果から作成される信号であることに起因する。つまり、時刻ｔ１〜ｔ５の期間において、複数の注目点がスリット光５０の照射範囲を通過するためである。しかしながら、これら３つの計測信号ＳＰ３，ＳＰ５，ＳＰ７において、信号全体の形状が輝度分布モデル４６に最も近い計測信号ＳＰ５が、相関値Ｅ（ｄ，ｓ）が最も高くなる。そのため、範囲特定部４３は、注目点Ｐ５をスリット光５０の照射範囲として特定する。つまり本実施形態において、スリット光５０の照射範囲とは、「スリット光５０の形状が最もよく計測信号に表れている注目点」を指す。

（中心位置演算部４４の説明）
中心位置演算部４４は、範囲特定部４３により特定された注目点に対応する計測信号から、スリット光５０の中心位置を演算する。つまり中心位置演算部４４は、範囲特定部４３により特定された注目点ごとに、その注目点とスリット光５０の中心位置とが略一致したタイミング（フレーム番号）を演算する。

例えば画像Ｆ１〜Ｆ５から作成された、注目点Ｐ５に対応する計測信号ＳＰ５（図４）を考える。いま、注目点Ｐ５が、範囲特定部４３により特定されたものとする。この計測信号ＳＰ５は、時刻ｔ１における注目点Ｐ５の輝度値と、時刻ｔ２における注目点Ｐ５の輝度値と、時刻ｔ３における注目点Ｐ５の輝度値と、時刻ｔ４における注目点Ｐ１の輝度値と、時刻ｔ５における注目点Ｐ１の輝度値とから成る。中心位置演算部４４は、この計測信号ＳＰ５におけるスリット光５０の中心位置を演算して、画像Ｆ１の撮影時刻ｔ１から画像Ｆ５の撮影時刻ｔ５までのどの時刻に、注目点Ｐ１とスリット光５０の中心位置とが略一致したかを演算する。

次に、中心位置演算部４４による具体的な演算内容について説明する。中心位置演算部４４は、選択した注目点Ｐ５の計測信号ＳＰ５に、次式（２）を適用し、位相φ（ｓ）を演算する。

上式（２）において、ｆ（ｘ，ｓ）は計測信号ＳＰ５を構成する各輝度値である（ｘは０〜４の整数）。

上式（２）は、直交基底である余弦関数および正弦関数と、選択した計測信号ＳＰ５との射影を計算する式である。余弦関数および正弦関数の引数の「−（ｎ−１）π／ｎ」の項は、逆正接関数の値域が−π〜＋πのとき、位相φが連続的に取得できるように調節するための項である。また、「２π／（ｎ×ΔＨ）×（ｓ−（ΔＨ−１）／２）」の項は、データ番号ｓの値に合わせて全体の角度を補正するための項である。中心位置演算部４４は、上式（２）により演算された位相φを、次式（３）に適用することにより、計測信号ＳＰ５におけるスリット光５０の中心位置Ｃを演算する。

中心位置演算部４４は、範囲特定部４３が各々のグループについて特定した各注目点について、同様にして位相φ（ｓ）および中心位置Ｃを演算する。以下、上式（２）の意味するところについて説明する。

図６は、中心位置演算部４４による演算を模式的に示す図である。上式（２）は、１つの計測信号を構成する輝度値ｆ（０，ｓ）〜ｆ（４，ｓ）を、それぞれ２π／５（すなわち７２度）ずつ異なる位相を有する５つのベクトルＶ１〜Ｖ５と考え、その和となるベクトルＶ６の位相を求める式である。５つのベクトルＶ１〜Ｖ５の大きさは、それぞれ輝度値ｆ（０，ｓ）〜ｆ（４，ｓ）であり、その位相は−４π／５、−２π／５、０、＋２π／５、＋４π／５である。

図６から明らかなように、複数の輝度値が有する直流成分は、位相の異なるベクトル成分として打ち消し合う。従って、スリット光５０の中心付近の輝度値が飽和している（白飛びしている）場合であっても、その飽和している輝度値に引きずられることなく、位相φ（ｓ）を正確に求めることができる。

以上のように、計測信号作成部４１と、相関演算部４２と、範囲特定部４３と、中心位置演算部４４により、連続する５つの画像Ｆ１〜Ｆ５に基づいて、ｙ座標が０，２，４，６，…のグループから、１水平ライン分の光切断線５１の位置（スリット光５０の中心位置）が求められる。同様に、ｙ座標が１，３，５，７，…のグループから、更に１水平ライン分の光切断線５１の位置（スリット光５０の中心位置）が求められる。つまり連続する５つの画像Ｆ１〜Ｆ５に基づいて、２水平ライン分の光切断線５１の位置が演算される。計測信号作成部４１と、相関演算部４２と、範囲特定部４３と、中心位置演算部４４は、画像Ｆ２〜Ｆ６，Ｆ３〜Ｆ７，Ｆ４〜Ｆ８，…のように、連続する５つの画像の組み合わせの各々について、同様の処理を実行する。つまり本実施形態では、画像１フレームにつき２ライン分（ΔＨライン分）の光切断線５１の位置を求めることができる。これにより、スリット光５０によって被計測物２の表面に形成された多数の光切断線５１の位置が求まる。

（形状計測部４５の説明）
形状計測部４５は、中心位置演算部４４により演算された多数の光切断線５１の位置を縦方向に配列することにより、被計測物２の三次元形状を求める。具体的には、画像Ｆ１〜Ｆ５に基づいて、ｙ座標が０，２，４，６，…のグループから求められた１水平ラインと、画像Ｆ１〜Ｆ５に基づいて、ｙ座標が１，３，５，７，…のグループから求められた１水平ラインと、画像Ｆ２〜Ｆ６に基づいて、ｙ座標が０，２，４，６，…のグループから求められた１水平ラインと、…を順に縦方向に並べていくことにより、被計測物２の三次元形状を求める。

図７は、形状計測部４５による三次元形状の計測方法を模式的に示す図である。ΔＨが２のとき、ある１つの画像Ｆの各ピクセルに設けられた注目点は、ｙ座標が０，２，４，…の位置に設定された注目点Ｐｇと、ｙ座標が１，３，５，…の位置に設定された注目点Ｐｈとに分けられる。中心位置演算部４４が、画像Ｆを先頭とする５個（ｎ個）の画像について、ある縦ラインＬ１に含まれる複数の注目点Ｐｇに基づいて演算した１つの中心位置Ｃは、表面形状５２のある１点５３に対応している。全ての縦ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，…について同様に注目点Ｐｇに基づいて演算された中心位置Ｃの集合は、表面形状５２のある１つの水平ライン５４に対応している。また、全ての縦ラインＬ１，Ｌ２，Ｌ３，…について同様に注目点Ｐｈに基づいて演算された中心位置Ｃの集合は、表面形状５２の水平ライン５４と隣接する１つの水平ライン５５に対応している。

最終的に、形状計測部４５は、（ΔＨ×ｋ）本の水平ラインを縦方向に並べ、被計測物２の三次元形状として出力する。撮像部３０から入力される画像の数が十分に多ければ、ｋは概ねその入力画像の数に等しくなる。例えば１００００個の画像が入力された場合、ｋは９９９６になり、ほぼ１００００に等しい。従って、形状計測部４５は、概ね（入力画像の数×ΔＨ）だけの水平ラインから成る表面形状５２を生成するということができる。

図８は、制御部４０が実行する三次元計測処理のフローチャートである。三次元計測処理は、撮像画像に基づき、被計測物２の表面形状を計測する処理である。三次元計測処理は、制御部４０が実行する制御プログラムに含まれる処理である。

まずステップＳ５で、計測信号作成部４１は、撮像部３０から入力された１つの画像を不図示のメモリに記憶する。ステップＳ１０で、計測信号作成部４１は、左記のメモリに５つ（ｎ個）の画像が記憶されたか否かを判定する。５つ（ｎ個）に満たない画像しかメモリに記憶されていない場合、計測信号作成部４１は、ステップＳ５に処理を進める。他方、ステップＳ１０において、メモリに５つ（ｎ個）の画像が記憶されている場合、計測信号作成部４１は処理をステップＳ２０に進める。

ステップＳ２０では、計測信号作成部４１が、不図示のメモリに記憶された５つの画像のうち、最先の画像（１つ目の画像）を用いて、ｍ個の注目点を設定する。ステップＳ３０で計測信号作成部４１は、１つの注目点ごとに、不図示のメモリに記憶された５つの画像の各々から輝度値を抽出して画像の撮像時刻順に配列することにより、１つの計測信号を作成する。つまり計測信号作成部４１は、ｍ個の注目点の各々に対応するｍ個の計測信号を作成する。

ステップＳ４０では、相関演算部４２が、ｍ個の計測信号の各々について、その計測信号とスリット光５０の輝度分布モデル４６との相関演算を行う。これにより、ｍ個の相関値が演算される。ステップＳ４５では、範囲特定部４３が、画像の縦ラインの各々に対してそれぞれ２個（ΔＨ個）の注目点を、スリット光５０の照射範囲として特定する。ステップＳ５０では、中心位置演算部４４が、特定された注目点の各々について、その計測信号からスリット光５０の中心位置を演算する。ステップＳ６０では、中心位置演算部４４が、不図示のメモリに記憶されている５つ（ｎ個）の画像のうち、最先の画像（最も古い画像）を削除する。ステップＳ７０では、形状計測部４５が、全ての画像の組み合わせについて演算が完了したか否かを判定する。搬送部１０により被計測物２が所定の演算完了位置まで搬送されていない場合、形状計測部４５は処理をステップＳ５に進める。他方、搬送部１０により被計測物２が所定の演算完了位置まで搬送されていた場合、形状計測部４５は処理をステップＳ８０に進める。ステップＳ８０では、形状計測部４５が、図７で説明したように、被計測物２の三次元形状を求める。

上述した第１の実施の形態による三次元計測装置によれば、次の作用効果が得られる。
（１）光源部２０（照射手段）は、被計測物２に対して、所定の照射方向からスリット光５０を照射する。撮像部３０は、光源部２０によりスリット光５０が照射された被計測物２を、照射方向とは異なる所定の撮像方向から撮像し画像（撮像信号）を出力する。計測信号作成部４１は、撮像部３０が出力した画像に基づいて注目点ごとの計測信号を作成する。相関演算部４２は、各計測信号と所定のスリット光５０の輝度分布モデル４６との間で相関演算を行う。範囲特定部４３（特定手段）は、相関演算部４２による相関演算の結果に基づいて、計測信号におけるスリット光５０の照射範囲を特定する。このようにしたので、ノイズや外乱光の影響が少ない計測装置を提供することができる。

（２）範囲特定部４３は、相関演算部４２による相関演算の結果、相関値が最大となる計測信号の範囲を、スリット光５０の照射範囲として特定する。このようにしたので、ノイズ等により輝度値が大きくなっている部分と、スリット光５０が投影されたことにより輝度値が大きくなっている部分とを精度よく弁別することができる。

（３）中心位置演算部４４は、計測信号から範囲特定部４３により特定されたスリット光５０の照射範囲内の信号を抽出し、抽出した信号と所定の直交基底との射影を演算することにより、計測信号におけるスリット光５０の中心位置を演算する。このようにしたので、光量が飽和した場合であっても、スリット光５０の中心位置を正確に求めることができる。また、近似曲線を用いる方法では、計測信号は少なくとも３つの輝度値を含んでいる必要があるが、上述のようにしたので、計測信号は少なくとも１つの輝度値を含んでいればよい。つまり、ｎを３より小さくすることができる。

（４）搬送部１０（位置関係設定手段）は、被計測物２と光源部２０および撮像部３０との相対的な位置関係を、互いに異なる複数通りの位置関係に設定可能に構成される。撮像部３０は、複数通りの位置関係の各々が設定された状態で被計測物２を撮像する。このようにしたので、被計測物２の表面形状を精度よく計測することができる。

（５）計測信号作成部４１は、複数通りの位置関係の各々に対応する複数の画像の各々から、被計測物２に設定された注目点の輝度を表す信号を抽出することにより計測信号を生成する。このようにしたので、ノイズ等により輝度値が大きくなっている部分と、スリット光５０が投影されたことにより輝度値が大きくなっている部分とを精度よく弁別することができる。

（６）計測信号作成部４１は、各々が複数のグループのいずれかに属する複数の注目点をスリット光５０の短手方向に設定して、それら複数の注目点の各々に対応する複数の計測信号を作成する。中心位置演算部４４は、それら複数のグループの各々について、当該グループに属するいずれかの注目点に対応する計測信号におけるスリット光の中心位置を演算する。このようにしたので、画像１フレームにつき２水平ライン分（ΔＨ水平ライン分）の表面形状データを演算することができ、搬送方向Ｏに対する表面形状の分解能を高めることができる。あるいは、搬送方向Ｏに対する表面形状の分解能を下げることなく、被計測物２の搬送速度を高めることができる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態に係る三次元計測装置について説明する。なお、以下の説明では、第１の実施の形態に係る三次元計測装置１との相違点を中心に説明を行い、第１の実施の形態と同一の箇所については第１の実施の形態と同一の符号を付し説明を省略する。

第１の実施の形態に係る三次元計測装置１は、被計測物２に複数の注目点を設定して、注目点ごとに５つ（ｎ個）の画像間の輝度変化（輝度分布）を抽出して計測信号を作成し、その注目点にスリット光５０が照射される時刻（その注目点の位置とスリット光５０の中心位置とが一致する時刻）を特定することにより、被計測物２の三次元形状を計測していた。これに対して、本実施形態の三次元計測装置は、１つの画像ごとに、その画像においてスリット光５０が照射されている範囲を特定することにより、被計測物２の三次元形状を計測する。

換言すると、第１の実施の形態に係る三次元計測装置１は、注目点ごとに、複数の画像から当該注目点とスリット光５０の中心位置とが一致するタイミングを調べることで、被計測物２の三次元形状を計測していた。これに対して、本実施形態の三次元計測装置は、１つの画像から、スリット光５０の中心位置と一致する被計測物２の位置を調べることで、被計測物２の三次元形状を計測する。

以下、図２を用いて、本実施形態の三次元計測装置について説明する。撮像部３０からは、第１の実施の形態と同様に、被計測物２を撮像した複数の画像が計測信号作成部４１に入力される。本実施形態の計測信号作成部４１は、入力された１つの画像ごとに、当該画像の縦方向（搬送方向Ｏと平行な方向）に沿って輝度値を抽出することにより計測信号を作成する。相関演算部４２は、作成された計測信号とスリット光５０の輝度分布モデル４６との相関演算を行う。範囲特定部４３は、演算された相関値に基づいて、計測信号におけるスリット光５０の照射範囲を特定する。中心位置演算部４４は、特定された照射範囲に基づいて、当該画像の縦方向におけるスリット光５０の中心位置を演算する。形状計測部４５は、画像ごとのスリット光５０の中心位置に基づき、周知の三角測量法を用いて被計測物２の三次元形状を求める。

図９は、撮像部３０により撮像された画像の例を示す模式図である。図９には、図３に示したものと同様の画像Ｆ１および被計測物２のある一部を拡大した画像ＦＰ１を示している。

計測信号作成部４１は、まず画像Ｆ１を構成する全ピクセルのうち、ある縦ラインＬに含まれるピクセルに注目する。計測信号作成部４１は、それらの全ピクセルの位置に注目点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，…を設定し、縦ラインＬを構成する各注目点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，…の輝度値を抽出して計測信号Ａ’（ｘ）を作成する。つまり本実施形態における計測信号とは、縦ラインＬを構成する各ピクセルの輝度値を抽出した信号である。相関演算部４２は、計測信号に対して、次式（４）を用いて、スリット光５０の輝度分布モデル４６との相関演算を行う。

相関演算部４２は、縦ラインＬ以外の全縦ラインについても、同様にして相関値Ｅ’（ｄ）を演算する。

範囲特定部４３は、相関演算部４２が演算した縦ラインごとの相関値Ｅ’（ｄ）から、各縦ライン全域のうちスリット光５０が照射された位置（範囲）を特定する。中心位置演算部４４は、これにより特定されたスリット光５０の照射位置（照射範囲）について、次式（５）を用いてその輝度値と直交基底との射影を演算することにより、スリット光５０の中心位置すなわち輝度値のピーク位置を正確に演算する。

上式（５）において、Ａ’’（ｘ）は、計測信号Ａ’（ｘ）の全体のうち、スリット光５０が照射された範囲を抽出した信号である。例えば、計測信号Ａ’（０）〜Ａ’（Ｎ）のうち、スリット光５０が照射された範囲がＡ’（１０）〜Ａ’（１４）であった場合、Ａ’’（０）＝Ａ’（１０），Ａ’’（１）＝Ａ’（１１），…となる。

最後に、中心位置演算部４４は、式（５）により演算された位相φ’を、上式（３）に適用することにより、画像Ｆ１の撮影時点の縦ラインＬにおけるスリット光５０の中心位置Ｃを演算する。中心位置演算部４４は、全ての縦ラインについて同様の演算を行い、各縦ラインにおけるスリット光５０の中心位置Ｃを演算する。

計測信号作成部４１、相関演算部４２、範囲特定部４３および中心位置演算部４４は、画像Ｆ２〜Ｆ５の各々についても同様の処理を行う。これにより、画像Ｆ１〜Ｆ５の各々を構成する全ての縦ラインについて、スリット光５０の中心位置Ｃが演算される。換言すると、時刻ｔ１〜ｔ５の各々の時点における光切断線５１の位置が演算される。各々の時刻に演算された光切断線５１の位置は、それぞれ、被計測物２の表面の一部の位置に対応している。形状計測部４５は、画像ごとに演算された光切断線５１の位置から、被計測物２の三次元形状を求める。このような三次元形状の計測方法は周知であるため、詳しい説明は省略する。

上述した第２の実施の形態による三次元計測装置によれば、次の作用効果が得られる。
（１）計測信号作成部４１は、複数通りの位置関係の各々に対応する複数の画像Ｆ１〜Ｆ５の各々について、当該画像からスリット光５０の短手方向に沿って輝度値を抽出することにより、複数の画像Ｆ１〜Ｆ５の各々に対応する複数の計測信号を生成する。このようにしたので、第１の実施の形態に係る三次元計測装置１とは異なり、搬送部１０の搬送速度と撮像部３０の撮像タイミングとを同期させる必要がなくなる（第１の実施の形態では、画像１フレームごとに被計測物２がΔＨピクセルだけ移動するように搬送部１０と撮像部３０とを同期させる必要がある）。ただし、本実施形態の三次元計測装置は、画像１フレームごとに１ライン分の光切断線５１の位置しか得ることができないため、搬送方向Ｏの分解能については、第１の実施の形態の三次元計測装置に比べて劣る。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。

（変形例１）
撮像部３０が、テレセントリックでない撮像光学系を有していてもよい。この場合、撮像部３０により撮像される画像には、撮像部３０からの距離に応じた歪みが生じる。そこで、例えば一定間隔で縦横に罫線が描画されたテストチャートを撮像部３０により撮像しておき、その撮像結果から歪みに関する特性を測定しておく。そして、撮像部３０が出力する画像の歪みをこの測定結果に基づき補正してから計測信号作成部４１に入力することで、上述の実施形態と同様に被計測物２の三次元形状を求めることができる。

（変形例２）
スリット光５０の中心位置を求める方法は、上述した直交基底との射影を用いる方法（式（２），（５）を用いる方法）と異なっていてもよい。例えば、輝度値の近似式を作成して輝度値のピークを算出したり、輝度値の重心を輝度値のピークとしたりしてもよい。ただしそのような方法を用いると、輝度が飽和している箇所が存在する場合に、上述した直交基底との射影を用いる方法に比べて精度が落ちてしまう可能性がある。

（変形例３）
光源部２０、撮像部３０、搬送部１０の位置関係は上述した実施形態と異なっていてもよい。例えばスリット光５０を斜めから照射し、撮像部３０が被計測物２を真上から撮影するようにしてもよい。つまり、撮像部３０と光源部２０とを逆に配置してもよい。また、搬送部１０が被計測物２ではなく、光源部２０および撮像部３０を搬送してもよい。つまり、搬送部１０は被計測物２と光源部２０および撮像部３０との相対的な位置関係を変化させればよく、その方法として被計測物２を動かしても光源部２０および撮像部３０を動かしてもよい。

（変形例４）
第１の実施の形態において、画像間の被計測物２の送り幅ΔＨを２ピクセルとしていた。しかしながら、スリット光５０の短手方向に対する広がりＤが十分大きければ、送り幅ΔＨを２より大きくしてもよい。このようにすることで、搬送方向Ｏに沿った方向の分解能を更に高めることが可能になる。

（変形例５）
被計測物２の表面形状を計測する際、同時に被計測物２の表面のテクスチャ情報を取得するように、第１の実施の形態に係る三次元計測装置１を構成してもよい。具体的には、範囲特定部４３により特定されたスリット光５０の照射範囲に含まれる各ピクセルの輝度値を、同一ピクセルについて順次積算する。このようにして得られたデータは、被計測物２の表面のテクスチャ情報として扱うことができる。このようにすることで、単に三次元形状を計測するだけでなく、その表面のテクスチャ情報を同時に取得することができる、より使い勝手のよい計測装置を提供することができる。

（変形例６）
上述した第１の実施の形態では、連続する５つの画像を１つの単位として相関演算等を行っていた。この５つという数は一例であり、これより少ない画像、または多くの画像を対象として相関演算等を行うこともできる。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１…三次元計測装置、２…被計測物、１０…搬送部、２０…光源部、３０…撮像部、４０…制御部、４１…計測信号作成部、４２…相関演算部、４３…範囲特定部、４４…中心位置演算部、４５…形状計測部

Claims (7)

1. 被計測物に対して、所定の照射方向からスリット光を照射する照射手段と、
   前記照射手段により前記スリット光が照射された前記被計測物を、前記照射方向とは異なる所定の撮像方向から撮像し撮像信号を出力する撮像手段と、
   前記撮像信号に基づいて計測信号を作成する計測信号作成手段と、
   前記計測信号と所定の前記スリット光の輝度分布モデルとの間で相関演算を行う相関演算手段と、
   前記相関演算手段による前記相関演算の結果に基づいて、前記計測信号における前記スリット光の照射範囲を特定する特定手段と、
   前記被計測物と、前記照射手段および前記撮像手段と、の相対的な位置関係を、互いに異なる複数通りの位置関係に設定可能な位置関係設定手段とを備え、
   前記撮像手段は、前記複数通りの位置関係の各々が設定された状態で前記被計測物を撮像し、
   前記計測信号作成手段は、前記複数通りの位置関係の各々に対応する複数の前記撮像信号の各々から、前記被計測物に設定された注目点の輝度を表す信号を抽出することにより、前記計測信号を生成することを特徴とする計測装置。
2. 請求項１に記載の計測装置において、
   前記特定手段により特定された前記スリット光の照射範囲内に対応する前記計測信号と所定の直交基底との射影を演算することにより、前記計測信号における前記スリット光の中心位置を演算する中心位置演算手段を更に備え、
   前記計測信号作成手段は、各々が複数のグループのいずれかに属する複数の前記注目点を前記スリット光の短手方向に沿って設定して、前記複数の注目点の各々に対応する複数の前記計測信号を作成し、
   前記中心位置演算手段は、前記複数のグループの各々について、当該グループに属するいずれかの前記注目点に対応する前記計測信号における前記スリット光の中心位置を演算することを特徴とする計測装置。
3. 被計測物に対して、所定の照射方向からスリット光を照射する照射手段と、
   前記照射手段により前記スリット光が照射された前記被計測物を、前記照射方向とは異なる所定の撮像方向から撮像し撮像信号を出力する撮像手段と、
   前記撮像信号に基づいて計測信号を作成する計測信号作成手段と、
   前記計測信号と所定の前記スリット光の輝度分布モデルとの間で相関演算を行う相関演算手段と、
   前記相関演算手段による前記相関演算の結果に基づいて、前記計測信号における前記スリット光の照射範囲を特定する特定手段と、
   前記被計測物と、前記照射手段および前記撮像手段と、の相対的な位置関係を、互いに異なる複数通りの位置関係に設定可能な位置関係設定手段とを備え、
   前記撮像手段は、前記複数通りの位置関係の各々が設定された状態で前記被計測物を撮像し、
   前記計測信号作成手段は、前記複数通りの位置関係の各々に対応する複数の前記撮像信号の各々について、当該撮像信号から前記スリット光の短手方向に沿って輝度を表す信号を抽出し、抽出された複数の前記輝度を表す信号の各々から、前記短手方向に沿って設定された複数の注目点の輝度を表す信号を、複数の前記計測信号として抽出することを特徴とする計測装置。
4. 被計測物に対して、所定の照射方向からスリット光を照射する照射手段と、
   前記照射手段により前記スリット光が照射された前記被計測物を、前記照射方向とは異なる所定の撮像方向から撮像し撮像信号を出力する撮像手段と、
   前記撮像信号に基づいて計測信号を作成する計測信号作成手段と、
   前記計測信号と所定の前記スリット光の輝度分布モデルとの間で相関演算を行う相関演算手段と、
   前記相関演算手段による前記相関演算の結果に基づいて、前記計測信号における前記スリット光の照射範囲を特定する特定手段と、
   前記被計測物と、前記照射手段および前記撮像手段と、の相対的な位置関係を、互いに異なる複数通りの位置関係に設定可能な位置関係設定手段とを備え、
   前記撮像手段は、前記複数通りの位置関係の各々が設定された状態で前記被計測物を撮像し、
   前記計測信号作成手段は、前記複数通りの位置関係の各々に対応する複数の前記撮像信号から選択された一群の前記撮像信号に基づき複数の前記計測信号を生成する処理を、互いに異なる組み合わせの前記一群の撮像信号について繰り返し実行することを特徴とする計測装置。
5. 請求項１または請求項３に記載の計測装置において、
   前記特定手段により特定された前記スリット光の照射範囲内に対応する前記計測信号と所定の直交基底との射影を演算することにより、前記計測信号における前記スリット光の中心位置を演算する中心位置演算手段を備える計測装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の計測装置において、
   前記複数の撮像信号の各々について、前記特定手段により特定された前記スリット光の照射範囲の信号を積算することにより、前記被計測物の表面のテクスチャ情報を生成するテクスチャ生成手段を備える計測装置。
7. 被計測物に対して、所定の照射方向からスリット光を照射する照射手段と、
   前記照射手段により前記スリット光が照射された前記被計測物を、前記照射方向とは異なる所定の撮像方向から撮像し撮像信号を出力する撮像手段と、
   前記撮像信号に基づいて計測信号を作成する計測信号作成手段と、
   前記計測信号と所定の前記スリット光の輝度分布モデルとの間で相関演算を行う相関演算手段と、
   前記相関演算手段による前記相関演算の結果に基づいて、前記計測信号における前記スリット光の照射範囲を特定する特定手段と、
   前記特定手段により特定された前記スリット光の照射範囲内に対応する前記計測信号と所定の直交基底との射影を演算することにより、前記計測信号における前記スリット光の中心位置を演算する中心位置演算手段と、
   を備えることを特徴とする計測装置。