特許 6491206 物体の三次元光学測定に使用されるカメラにより二次元コードを読み取る方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6491206

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】物体の三次元光学測定に使用されるカメラにより二次元コードを読み取る方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/24 20060101AFI20190318BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/24 K

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-534628(P2016-534628)

(86)(22)【出願日】2014年12月4日

(65)【公表番号】特表2016-539334(P2016-539334A)

(43)【公表日】2016年12月15日

(86)【国際出願番号】EP2014076486

(87)【国際公開番号】WO2015082580

(87)【国際公開日】20150611

【審査請求日】2017年10月13日

(31)【優先権主張番号】102013224930.6

(32)【優先日】2013年12月4日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】500058187

【氏名又は名称】シロナ・デンタル・システムズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀 明代

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】ポピルカ，ビョーン

(72)【発明者】

【氏名】コチェルシェディット，ゲリット

【審査官】 齋藤 卓司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２５２７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第００／０２７１３１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１１１１４１５６（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１８６４８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三角測量を使用する物体の三次元光学測定のためのカメラ（１）により二次元コード（１７）を読み取る方法であって、
−前記カメラ（１）は、前記二次元コード（１７）より上方に位置決めされ、
−前記二次元コード（１７）は、前記カメラ（１）の白色光源（５）によって照射され、前記二次元コード（１７）の画像（１８）は、前記カメラ（１）によって捕捉され、
−前記二次元コード（１７）で暗号化されたデータは、演算装置（６）により前記二次元コード（１７）の画像（１８）から読み取られ、
−前記二次元コード（１７）は、前記カメラ（１）に向けて校正セット（８）上に配置され、前記二次元コード（１７）で暗号化されたデータは、前記カメラ（１）から直接に来る校正データ（１９）又はコード番号（２０）であり、前記カメラ（１）の校正データ（１９）は、データベース（２１）において識別され、
−前記カメラ（１）は、前記二次元コード（１７）より上方に前記カメラを位置決めするために、前記校正セット（８）の開口部（１２）又は窪み（１６）の位置（Ｐ２２、Ｐ３３）に少なくとも部分的に移動される、
ことを特徴とする、方法。

【請求項2】

前記二次元コード（１７）は、二進コード（１７）であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記二次元コード（１７）は、記録間隔中に交番する回数でのパターンで、又は、前記白色光源（５）で照射され、それぞれの場合において、１つの画像（１８）は捕捉され、前記白色光源（５）で照射された物体の画像（１８）のみが、前記二次元コード（１７）を読み取るために使用されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記白色光源（５）で照射される二次元コード（１７）の少なくとも第１の画像（１８）及び第２の画像（１８）は、同時に又は時間的に連続的に捕捉され、第１の波長又は第１の波長範囲の光のみが、前記第１の画像（１８）に向けて検出され、第２の波長又は第２の波長範囲の光のみが、前記第２の画像（１８）に向けて検出されることを特徴とする、請求項１〜３の一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、三角測量を使用した物体の三次元光学測定のためのカメラにより二次元コードを読み取る方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、歯科医療において歯、又は、不完全部を測定するのに使用されるように、三角測量を使用した物体の三次元測定用カメラは、初回使用前に、又は、定期的にさえ校正されなければならない。このために、例えば、マーカが正確にわかっている位置に配置される担体を含む校正セットが、使用される。校正のために、この校正目標、すなわち、マーカを有する担体は、カメラに対して様々な位置に位置決めして捕捉することができる。カメラは、画像、及び、担体上の、又は、互いに対するマーカの正確にわかっている位置を使用して校正される。

【0003】

担体上のマーカの位置は生産に関係する理由のために多少変動することがあり、マーカの位置は、したがって、適切な校正を実行するのに十分な精度ではわかっていないので、校正セットのそれぞれが、通常、正確に測定された後に校正セットを使用することができ、結果は、データベースに格納される。

【0004】

カメラを校正するために校正セットが使用される場合、例えば校正セットのシリアルナンバーを使用してマーカの正確な位置を予めデータベースにおいてチェックすることができる。

【0005】

しかしながら、データベースにおいてシリアルナンバー又は任意の他の識別／コードを読み取るか、入力するか、又は、検索することがエラーの発生源となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の目的は、このエラーの発生源を回避することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この目的は、三角測量を使用した物体の三次元光学測定のためのカメラにより二次元コードを読み取る方法を使用して達成される。この方法は、以下の方法ステップを含む。カメラは二次元コードより上方に位置決めされる。コードはカメラの白色光源により照射される。カメラを使用して、コードの画像が捕捉され、コードを演算装置により画像内で認識するか、又は読み取る。

【0008】

三角測量を使用した物体の三次元測定のためのカメラは、光、照明ビーム経路、及び、角度を取り囲む観察ビーム経路で物体を走査することに基づかれる。測定又は走査は、点単位に又は二次元でも行うことができる。特殊な形態の三角測量は、例えば、移相法であり、パターン、例えば、縞模様が、物体について高さプロファイルを判定するために異なる位置又は位相で物体上に投射されて捕捉される。トゥルーカラーで及び／又は天然の質感で取得された高さプロファイル又は３Ｄデータを描くために、物体の少なくとも１つの更なる画像が、パターンが物体上に投影されない場合には頻繁に捕捉され、物体は、白色光源、例えば、白色光ＬＥＤで照射される。単色光が三角測量に使用されることが多いので、カメラは、そのような場合には更に少なくとも１つの白色光源を有することが多い。

【0009】

本発明による読み取りについては、カメラは、コードの画像からコードの内容つまり暗号化されたデータを判定するために写真カメラとして本質的に使用される。これにより、例えば、ユーザが、シリアルナンバーを読み取って演算装置に前記シリアルナンバーを入力するか、又は、データベースを検索するのを回避することが可能である。

【0010】

コードは、例えば、マトリックスコード、例えばＱＲ(登録商標)コード（quick response code）とすることができ、該コードは、例えば、白黒点の正方行列を含み、かつ、例えば、二進コードを使用する符号化されたデータを表す。コードは、もちろん、また、他の色、又は、色の組み合わせも示すことができる。

【0011】

任意の他の形の、二次元コード、例えば、バーコード、又は、点コードもまた使用することができる。

【0012】

コードは、また、例えば、カメラにより捕捉されて、テキスト認識ソフトウェア、例えば、ＯＣＲにより認識されるシリアルナンバーとすることもできる。

【0013】

コードは、直接に判定されるデータ又は情報、例えば、校正データを含むことができるか、又は、特定の情報又はデータがデータベースに格納されるシリアルナンバーなどのコード番号を表すことができる。これもまた、コードのサイズ及びカメラの捕捉領域のサイズに左右される。

【0014】

コードは、有利なことにカメラに向けて校正セット上に配置され、コードで暗号化されたデータは、直接にカメラから来る校正データ、つまり、カメラの校正データがデータベースにおいて識別されるコード番号である。

【0015】

三角測量に基づいてカメラを校正するために、通常は、内側校正管、外側校正管及び校正カバーを有する校正セットが多用され、校正ラベルは、例えば、内側校正管の上側上に配置される。外側校正管の上部は、通常は、その側面に開口部を有し、該開口部を介して、カメラを外側校正管に少なくとも部分的に挿入して、校正ラベルをカメラにより捕捉することができるように内側校正管上の校正ラベルより上方に配置することができる。校正カバーは、通常は、また、カメラを射出窓校正に向けて少なくとも部分的に挿入することができる窪みを有する。

【0016】

二次元コードは、校正セット上の異なる位置にて配置することができる。例えば、コードは、校正セットの外壁上に配置することができる。カメラは、その後、コードが捕捉される間、例えば、自由にコードより上方に保持されなければならない。コードは、例えば、また、校正ラベルより下方の配置することができる。このため、外側校正管内の開口部を通るカメラの位置が、コードが捕捉されている間、支持又は確保される。しかしながら、校正ラベルの隣にコードのための十分な空間があり、かつ、カメラが開口部に挿入される位置で上記コードを捕捉することができることを確保したことができる場合に限り可能である。コードは、また、校正カバーの窪みの壁部上にも配置することができ、カメラの位置は、この場合、コードが捕捉されている間、校正カバーの窪みによって少なくとも支持又は確保されさえする。

【0017】

コードが校正データを直接に含むか、又は、コード番号を表すかどうかは、例えば、コードのサイズに左右される可能性があり、コードの可能なサイズは、次に、校正セットの上で次にコードの位置、並びに、カメラの捕捉領域のサイズに左右される。

【0018】

コードは、有利なことに二進コードである。二進コードは、二次元コードの典型的なセットを構成する。コードは、例えば、マトリックスコード、例えば、ＱＲ（登録商標）コード、又は、バーコードとすることができる。

【0019】

有利なことに、パターンは、記録間隔中に交番する回数にてコード上に投影されるか、又は、前記コードは、白色光源で照射されて、画像は、毎回捕捉され、白色光源で照射される物体の画像のみが、コードを読み取るために使用される。

【0020】

三角測量を使用する物体の三次元測定のために使用されるカメラは、交番する投影されたパターンを有する三角測量画像及びパターンのない白色光画像、すなわち、本質的に写真画像をもたらす捕捉モードを有することが多い。この捕捉モードにより、トゥルーカラーで物体の３Ｄ画像を生成することが可能である。

【0021】

物体が白色光で照射されてパターンは投射されないそのような画像の選択的使用のために、この一般的な捕捉モードを使用してコードを読み取ることもできる。

【0022】

有利なことに、白色光で照射されるコードの少なくとも第１及び第２の画像が同時に又は時間的に連続的に捕捉され、第１の波長又は第１の波長範囲の光のみが、第１の画像に向けて検出され、第２の波長又は第２の波長範囲の光のみが、第２の画像に向けて検出される。

【0023】

異なる波長の選択的な検出により、異なる色で複数の符号化を含む又は収容するコードを読み取ることが可能である。そのようなコードは、例えば、第１の二次元二進コードを含むことができ、第１の二次元二進コードは、例えば、赤色の色で示され、第２の二次元二進コードは、緑で示され、第３の二次元二進コードは青色で示され、第１、第２及び第３のコードは、局所的に互いより上方に配置される。そのようなコードは、したがって表面積当たり有意により多くの情報を含むか又は再現することができる。

【0024】

カメラが有する形式のセンサによっては、異なるコードを逐次的に又は同時に検出することができる。例えば、３つの異なる色に示す３つのコードはこれらの３つの異なる色に向けて３つのセンサにより同時に読み取ることができる。

【0025】

有利なことに、カメラは、コードより上方にカメラを位置決めするために校正セットの外壁に対して距離を隔てた位置にもたらされる。

【0026】

コードの単一の配置は、校正セットの外壁上にある。コードを読み取るために、カメラは、その後、この領域において校正セットの壁部まで単にもたらすことができる。１つの画像でコード全体を検出することをできるだけ簡単にするために、小さいサイズがここではコードについて選ばれるべきである。

【0027】

カメラは、有利なことに、コードより上方にカメラを位置決めするために開口部又は校正セットの窪みに少なくとも部分的に挿入される。

【0028】

校正セットの開口部又は窪みにカメラを挿入することによりカメラをもたらすことができる校正セットの内壁上にコードを配置すると、カメラによりコードを捕捉することが促進される。開口部のデザインによっては、開口部に挿入されるカメラの部分は、カメラのコードより上方の精密位置決めを確保し、かつ、撮像中にカメラが静止のままであることを確保するように案内することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

本発明による方法を図面を参照して説明する。

【図1】カメラ及び校正セットを示す。

【図2】校正セットを示す。

【図3】カメラの位置決めを示す。

【図4】コードの読み取り値を示す。

【発明を実施するための形態】

【0030】

三角測量を使用する物体の三次元光学測定用カメラ１の略図を図１に示す。カメラ１は、柄部２、及び、端部にて射出窓４が配置されるヘッド部分３を含む。照射ビームは、射出窓４を介して逃げることができる。更に、物体により反射される光は、観察ビームとして再びカメラに入ることができ、かつ、カメラにより検出することができる。

【0031】

カメラ１は、白色光ＬＥＤなど、少なくとも１つの白色光源５を有し、かつ、１つの演算装置６、カメラ１内に配置された検出器７に少なくとも無線で又はケーブルを介して接続され、検出されたデータが、演算装置６に伝送される。カメラ１を校正するために、校正セット８を使用することができ、また、その略図を図１に示す。

【0032】

校正セット８のデザインを図２に示す。校正セット８は、外側校正管９、内側校正管１０、及び校正カバー１１を有する。

【0033】

外側校正管９は、カメラヘッド３を挿入することができる開口部１２を有する。開口部１２の幅と高さは、例えば、カメラヘッド３の周縁部に本質的に対応し、かつ、挿入されたカメラヘッド３を保持すことができるか、又は、開口部１２により少なくとも多少支持することができるほどに深くすることができる。

【0034】

内側校正管１０は、頂面１３を有し、該頂面は、例えば、図２に示すように、内側校正管１０の縦軸１４に関して斜めに位置合わせすることができる。校正ラベル１５は、頂面１３上に配置される。

【0035】

校正カバー１１は、校正セット８が組み付けられる状態のときに内側校正管１０内へ延在する窪み１６を有する。窪み１６は、例えば、カメラを窪み１６に挿入することができるように本質的にカメラヘッド３のマイナスの形を有する。

【0036】

コード１７は、例えば、外側校正管９の外壁上、内側校正管１０の頂面１３上、又は、校正カバー１１の窪み１６の表面上に、図２に示す位置Ｐ１、Ｐ２、又はＰ３の１つに配置することができる。

【0037】

カメラ１は、本発明によればコード１７より上方に位置決めされる。コード１７の配置によっては、例えば、校正セット８上では、カメラ１のカメラヘッド３は、例えば、カメラ１のヘッド部分３の点線の描写を使用して図３に示すように、校正セット８の側壁より上方の位置Ｐ１１に保持される。コードが、例えば、内側校正管１０の頂面１３上で位置Ｐ２内に配置される場合、カメラ１のヘッド部分３は、破線で図３に示すように、外側校正管９の開口部１２の位置Ｐ２２に移動される。コード１７が、例えば、位置Ｐ３、即ち、校正補償１１の窪み１６に配置される場合、カメラヘッド３は、ダッシュと点線の線で図１に示すように、校正カバー１１の窪み１６の位置Ｐ３３に移動される。

【0038】

カメラ１が、カメラがコード１７より上方に位置決めされていた位置Ｐ１１、Ｐ２２、Ｐ３３に保持されている間、コード１７は、カメラ１の白色光源５を使用して照射され、該白色光源は、破線で図１に示され、かつ、Ｂと指定される。コード１７の画像１８は、検出器７により検出されて演算装置６に伝送される。図４に描かれるように、コード１７の検出された画像１８は、演算装置６を使用して読み取られる、すなわち、暗号化されたデータが取得される。矢印Ｖ１で示す変形例によれば、読み取られたデータは、校正セット８の校正データ１９に直接に対応する。矢印Ｖ２で示す変形例によれば、読み取られたデータは、データベース２１内のコード番号２０又はアドレスに対応する。これは、また、校正データ１９がデータベース２１に格納された校正セット８のシリアルナンバーとすることができる。校正データ１９は、その後、コード番号２０がデータベース２１からコード番号２０を使用して伝送された演算装置６又は別の演算装置により読み取ることができる。

【0039】

【表1】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】