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JP7301581B2 - Shape measuring device, radiotherapy system and shape measuring method - Google Patents
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JP7301581B2 - Shape measuring device, radiotherapy system and shape measuring method - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、形状測定装置、放射線治療システム及び形状測定方法に関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to a shape measuring device, a radiotherapy system, and a shape measuring method.

対象物までの距離や対象物の3次元形状を光学計測によりデータ化する技術がある。この技術が適用され、例えば、対象物の3次元形状を光学計測(スキャン)して3次元データ化する3次元形状測定装置(3Dスキャナ)が実現される。3次元データに基づいて、対象物の形状がコンピュータ上で表示されたり、対象物の模型が作成されたりする。また、放射線治療計画の一環として、3次元データに基づいて、機器同士又は機器と患者との干渉の有無が判定されたりする。 There is a technique for converting the distance to an object and the three-dimensional shape of the object into data by optical measurement. This technology is applied to implement, for example, a three-dimensional shape measuring apparatus (3D scanner) that optically measures (scans) the three-dimensional shape of an object and converts it into three-dimensional data. Based on the three-dimensional data, the shape of the object is displayed on a computer, or a model of the object is created. In addition, as part of radiotherapy planning, the presence or absence of interference between devices or between devices and a patient is determined based on three-dimensional data.

3Dスキャナとしては、例えば赤外光を対象物上にパターン投影することにより対象物の3次元形状をスキャンするパターン投影型の3Dスキャナがある。パターン投影型の3Dスキャナは、安価であり、また、高速にスキャン可能である。しかしながら、パターン投影型の3Dスキャナには、対象物上にレーザ光を照射することにより対象物の3次元形状をスキャンする3Dスキャナなどと比較して、測定誤差が大きいという問題があった。 As a 3D scanner, for example, there is a pattern projection type 3D scanner that scans the three-dimensional shape of an object by projecting a pattern of infrared light onto the object. A pattern projection type 3D scanner is inexpensive and can be scanned at high speed. However, the pattern projection type 3D scanner has a problem of large measurement error compared to a 3D scanner that scans the three-dimensional shape of an object by irradiating the object with a laser beam.

このような中、測定誤差を低減するために、距離及び形状が既知の対象物に関して3Dスキャンを実施して測定誤差を補正する技術がある。しかしながら、測定誤差を取得するために、3Dスキャナを規定の位置に正確に配置することは困難である。また、例えば測定距離に応じて測定誤差が変化する。測定誤差の取得を複数回実施する場合、手間も時間もかかるため容易ではない。 Under these circumstances, there is a technique for correcting measurement errors by performing a 3D scan of an object whose distance and shape are known in order to reduce measurement errors. However, it is difficult to precisely position the 3D scanner at a defined position to acquire the measurement error. Also, the measurement error changes depending on, for example, the measurement distance. Acquiring the measurement error multiple times is not easy because it takes time and effort.

特開2011-27594号公報JP 2011-27594 A 特開平7-88791号公報JP-A-7-88791 特開平10-115513号公報JP-A-10-115513

発明が解決しようとする課題は、非接触の形状測定における測定誤差を簡易に補正することである。 A problem to be solved by the invention is to easily correct a measurement error in non-contact shape measurement.

実施形態に係る形状測定装置は、第1の取得部と、生成部とを含む。第1の取得部は、補正用平面の法線方向に対して斜め方向から前記補正用平面を光学的にスキャンすることにより得られた前記補正用平面の外形に関する第1のスキャンデータと、前記補正用平面の位置情報を取得する。生成部は、前記第1のスキャンデータと、前記補正用平面の位置情報とに基づいて、複数の測定距離に関する複数の測定誤差を示す測定誤差分布を生成する。 A shape measuring device according to an embodiment includes a first acquisition unit and a generation unit. a first acquisition unit configured to obtain first scan data relating to an outer shape of the correction plane obtained by optically scanning the correction plane from a direction oblique to a normal direction of the correction plane; Acquire the position information of the correction plane. The generator generates a measurement error distribution indicating a plurality of measurement errors regarding a plurality of measurement distances based on the first scan data and the position information of the correction plane.

図1は、第1の実施形態に係る形状測定システムの構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a shape measuring system according to the first embodiment. 図2Aは、図1の形状測定装置の外観及び測定座標系の一例について説明するための図である。2A is a diagram for explaining an example of the appearance of the shape measuring apparatus of FIG. 1 and a measurement coordinate system; FIG. 図2Bは、図1の形状測定装置の外観及び測定座標系の一例について説明するための別の図である。FIG. 2B is another diagram for explaining an example of the appearance of the shape measuring apparatus of FIG. 1 and the measurement coordinate system. 図3は、図2のスキャナから得られるスキャンデータの一例について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an example of scan data obtained from the scanner in FIG. 図4は、第1の実施形態に係る誤差テーブル生成に係る一連の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flow chart showing an example of a series of flows related to error table generation according to the first embodiment. 図5Aは、第1の実施形態に係る基準点領域の一例について説明するための図である。FIG. 5A is a diagram for explaining an example of a reference point area according to the first embodiment; 図5Bは、第1の実施形態に係る基準点領域の一例について説明するための別の図である。FIG. 5B is another diagram for explaining an example of a reference point area according to the first embodiment; 図6は、第1の実施形態に係るスキャナのスキャナ方向と測定誤差の取得範囲との関係の一例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the relationship between the scanner direction of the scanner and the acquisition range of the measurement error according to the first embodiment. 図7は、第1の実施形態に係る各測定点に関する測定誤差の取得の一例について説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an example of acquisition of measurement errors for each measurement point according to the first embodiment. 図8は、第1の実施形態に係る測定点ごとの誤差テーブルから基準点領域ごとの誤差テーブルへの変換の一例について説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining an example of conversion from an error table for each measurement point to an error table for each reference point area according to the first embodiment. 図9は、第1の実施形態に係る基準点領域ごとの測定誤差の補間の一例について説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining an example of interpolation of measurement errors for each reference point area according to the first embodiment. 図10は、第1の実施形態に係る測定対象のスキャン処理に係る一連の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing an example of a series of flows related to scanning processing of a measurement object according to the first embodiment. 図11Aは、第1の実施形態に係るスキャナ方向の調整の別の一例について説明するための図である。11A is a diagram for explaining another example of adjustment of the scanner direction according to the first embodiment; FIG. 図11Bは、第1の実施形態に係るスキャナ方向の調整の別の一例について説明するための別の図である。11B is another diagram for explaining another example of the adjustment of the scanner direction according to the first embodiment; FIG. 図12Aは、第1の実施形態に係る測定誤差の取得の別の一例について説明するための図である。FIG. 12A is a diagram for explaining another example of obtaining a measurement error according to the first embodiment; 図12Bは、第1の実施形態に係る基準距離及びスキャナ方向の調整の別の一例について説明するための図である。FIG. 12B is a diagram for explaining another example of adjustment of the reference distance and the scanner direction according to the first embodiment; 図13Aは、第1の実施形態に係る基準距離及びスキャナ方向の調整の別の一例について説明するための図である。FIG. 13A is a diagram for explaining another example of adjustment of a reference distance and a scanner direction according to the first embodiment; 図13Bは、第1の実施形態に係る基準距離及びスキャナ方向の調整の別の一例について説明するための別の図である。FIG. 13B is another diagram for explaining another example of adjustment of the reference distance and the scanner direction according to the first embodiment; 図14は、第2の実施形態に係る放射線治療システムの構成の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of the configuration of a radiotherapy system according to the second embodiment. 図15は、図14の放射線治療装置の構成の一例を示す図である。15 is a diagram showing an example of the configuration of the radiotherapy apparatus of FIG. 14. FIG. 図16は、第2の実施形態に係る誤差テーブル生成に係る一連の流れの一例を示すフローチャートである。FIG. 16 is a flow chart showing an example of a series of flows related to error table generation according to the second embodiment. 図17Aは、第2の実施形態に係る治療用天板の移動の一例について説明するための図である。FIG. 17A is a diagram for explaining an example of movement of the treatment top plate according to the second embodiment; 図17Bは、第2の実施形態に係る治療用天板の移動の一例について説明するための別の図である。FIG. 17B is another diagram for explaining an example of the movement of the therapeutic tabletop according to the second embodiment.

[第1の実施形態]
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る形状測定装置、放射線治療システム及び形状測定方法を説明する。なお、以下の説明において、既出の図に関して前述したものと同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表されている場合もある。
[First embodiment]
A shape measuring apparatus, a radiotherapy system, and a shape measuring method according to the present embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following description, constituent elements having the same or substantially the same functions as those described above with respect to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and duplicate description will be given only when necessary. Moreover, even when the same parts are shown, the dimensions and ratios may be different depending on the drawing.

本実施形態に係る形状測定装置は、測定対象の3次元形状を測定し、測定対象の3次元形状を示すグラフィックモデル(3Dモデル)を生成する装置である。形状測定装置は、例えば放射線治療システムに包含される。このとき、生成された測定対象の3Dモデルは、例えば、放射線治療又は医用画像診断のために行われる干渉判定に用いられる。また、形状測定装置は、放射線治療システムとは無関係に用いることもできる。例えば、生成された測定対象の3Dモデルは、造形や製品検査などに用いられる。 A shape measuring apparatus according to the present embodiment is an apparatus that measures the three-dimensional shape of an object to be measured and generates a graphic model (3D model) representing the three-dimensional shape of the object to be measured. A shape measuring device is included in, for example, a radiotherapy system. At this time, the generated 3D model of the object to be measured is used, for example, for interference determination performed for radiotherapy or medical image diagnosis. The profilometer can also be used independently of the radiotherapy system. For example, the generated 3D model of the object to be measured is used for modeling, product inspection, and the like.

なお、以下の説明では、測定対象の3次元形状を測定する場合を例として本実施形態に係る技術について説明するが、これに限らない。本実施形態に係る技術は、測定対象の3次元形状に限らず、測定対象の2次元形状や測定対象までの距離、測定対象の位置の測定に適用可能である。 In addition, in the following description, the technology according to the present embodiment will be described by taking as an example the case of measuring the three-dimensional shape of the measurement target, but the present invention is not limited to this. The technique according to the present embodiment is applicable not only to the measurement of the three-dimensional shape of the measurement target, but also to the measurement of the two-dimensional shape of the measurement target, the distance to the measurement target, and the measurement of the position of the measurement target.

図1は、本実施形態に係る形状測定装置10の構成の一例を示す図である。図1に示すように、形状測定装置10は、処理回路11、3Dスキャナ131、レーザ距離計133、メモリ15、入力インタフェース17及びディスプレイ19を有する。処理回路11、3Dスキャナ131、レーザ距離計133、メモリ15、入力インタフェース17及びディスプレイ19は、バス等を介して互いに通信可能に接続されている。 FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a shape measuring device 10 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the shape measuring device 10 has a processing circuit 11, a 3D scanner 131, a laser rangefinder 133, a memory 15, an input interface 17 and a display 19. The processing circuit 11, the 3D scanner 131, the laser rangefinder 133, the memory 15, the input interface 17, and the display 19 are communicably connected to each other via a bus or the like.

処理回路11は、形状測定装置10の全体の動作を制御する。処理回路11は、形状測定に関するプログラム(以下、形状測定プログラムと呼ぶ)を実行して、校正処理や測定処理を行う。校正処理では、測定誤差を補正するための誤差テーブルが生成される。測定処理では、測定対象のスキャンにより得られたスキャンデータが誤差テーブルを用いて補正される。処理回路11は、ハードウェア資源として、Central Processing Unit(CPU)、Micro Processing Unit(MPU)、Graphics Processing Unit(GPU)等のプロセッサと、Read Only Memory(ROM)やRandom Access Memory(RAM)等のメモリとを有する。 The processing circuit 11 controls the overall operation of the shape measuring device 10 . The processing circuit 11 executes a program related to shape measurement (hereinafter referred to as a shape measurement program) to perform calibration processing and measurement processing. The calibration process generates an error table for correcting measurement errors. In the measurement process, scan data obtained by scanning the object to be measured is corrected using an error table. The processing circuit 11 includes, as hardware resources, a processor such as a Central Processing Unit (CPU), a Micro Processing Unit (MPU), a Graphics Processing Unit (GPU), a Read Only Memory (ROM), a Random Access Memory (RAM) and the like. memory.

処理回路11は、形状測定プログラムにより、測距データ取得機能111、スキャンデータ取得機能112、誤差テーブル生成機能113、誤差補正機能114、モデル生成機能115及び表示制御機能116を実行する。 The processing circuit 11 executes a distance measurement data acquisition function 111, a scan data acquisition function 112, an error table generation function 113, an error correction function 114, a model generation function 115, and a display control function 116 by a shape measurement program.

測距データ取得機能111において処理回路11は、レーザ距離計133から測距データを取得する。測距データは、レーザ距離計133から測定対象までの距離に関する測定結果である。取得された測距データは、校正処理において誤差テーブル生成機能113に使用される。ここで、測距データ取得機能111を実現する処理回路11は、基準距離取得部の一例である。 In the ranging data acquisition function 111 , the processing circuit 11 acquires ranging data from the laser rangefinder 133 . The distance measurement data is a measurement result regarding the distance from the laser rangefinder 133 to the measurement object. The obtained distance measurement data is used by the error table generation function 113 in the calibration process. Here, the processing circuit 11 that implements the distance measurement data acquisition function 111 is an example of a reference distance acquisition unit.

スキャンデータ取得機能112において処理回路11は、3Dスキャナ131からスキャンデータを取得する。スキャンデータは、測定対象の3次元形状に関する測定結果である。取得されたスキャンデータは、校正処理において誤差テーブル生成機能113に使用され、測定処理において誤差補正機能114に使用される。ここで、スキャンデータ取得機能112を実現する処理回路11は、第1の取得部及び第2の取得部の一例である。 In the scan data acquisition function 112 , the processing circuit 11 acquires scan data from the 3D scanner 131 . The scan data are the measurement results of the three-dimensional shape of the object to be measured. The acquired scan data is used by the error table generation function 113 in the calibration process, and is used by the error correction function 114 in the measurement process. Here, the processing circuit 11 that implements the scan data acquisition function 112 is an example of a first acquisition section and a second acquisition section.

誤差テーブル生成機能113において処理回路11は、メモリ15や入力インタフェース17から3Dスキャナ131の有効視野角など、誤差テーブルの生成に要する各種情報を取得する。処理回路11は、測距データ取得機能111及びスキャンデータ取得機能112によりそれぞれ取得された測距データ及びスキャンデータに基づいて、誤差テーブルを生成する。誤差テーブルは、3Dスキャナ131のスキャン範囲における測定誤差の空間分布(測定誤差分布)を示すデータである。生成された誤差テーブルは、例えばメモリ15に記憶される。ここで、誤差テーブル生成機能113を実現する処理回路11は、生成部の一例である。 In the error table generation function 113 , the processing circuit 11 acquires various information necessary for generating the error table, such as the effective viewing angle of the 3D scanner 131 from the memory 15 and the input interface 17 . The processing circuit 11 generates an error table based on the ranging data and scan data acquired by the ranging data acquisition function 111 and scan data acquisition function 112, respectively. The error table is data representing the spatial distribution of measurement errors (measurement error distribution) in the scanning range of the 3D scanner 131 . The generated error table is stored in the memory 15, for example. Here, the processing circuit 11 that implements the error table generation function 113 is an example of a generation unit.

誤差補正機能114において処理回路11は、スキャンデータ取得機能112からスキャンデータを入力する。処理回路11は、メモリ15の誤差テーブルを参照し、スキャンデータ取得機能112により取得されたスキャンデータを補正する。補正されたスキャンデータは、モデル生成機能115に使用される。ここで、誤差補正機能114を実現する処理回路11は、補正部の一例である。 In the error correction function 114 , the processing circuit 11 inputs scan data from the scan data acquisition function 112 . The processing circuit 11 refers to the error table in the memory 15 and corrects the scan data acquired by the scan data acquisition function 112 . The corrected scan data is used by model generation function 115 . Here, the processing circuit 11 that implements the error correction function 114 is an example of a correction unit.

モデル生成機能115において処理回路11は、誤差補正機能114により補正されたスキャンデータに基づいて、3Dモデルを生成する。より詳細には、処理回路11は、補正されたスキャンデータ(点群データ)を、ポリゴンデータに変換する。処理回路11は、変換されたポリゴンデータから測定対象に関する3次元のグラフィックモデル(3Dモデル)を生成する。生成された3Dモデルは、例えばメモリ15に記憶される。ここで、モデル生成機能115を実現する処理回路11は、モデル生成部の一例である。 In the model generation function 115 , the processing circuit 11 generates a 3D model based on the scan data corrected by the error correction function 114 . More specifically, the processing circuit 11 converts the corrected scan data (point cloud data) into polygon data. The processing circuit 11 generates a three-dimensional graphic model (3D model) of the object to be measured from the converted polygon data. The generated 3D model is stored in the memory 15, for example. Here, the processing circuit 11 that implements the model generation function 115 is an example of a model generation unit.

なお、形状測定装置10は、測定対象の3次元形状に関して、補正されたスキャンデータ(点群データ)を出力する装置であってもよい。つまり、3Dモデルの生成は、形状測定装置10の外部で行われてもよい。 Note that the shape measuring device 10 may be a device that outputs corrected scan data (point cloud data) regarding the three-dimensional shape of the object to be measured. In other words, the generation of the 3D model may be performed outside the shape measuring device 10 .

表示制御機能116において処理回路11は、生成された3Dモデルを表示するための画像データや操作用画面データ等、種々の表示情報をディスプレイ19に表示する。 In the display control function 116 , the processing circuit 11 displays various display information such as image data for displaying the generated 3D model and operation screen data on the display 19 .

なお、処理回路11は、Application Specific Integrated Circuit(ASIC)やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA)により実現されてもよい。また、処理回路11は、他の複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)又は単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)により実現されてもよい。 The processing circuit 11 may be realized by an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) or a Field Programmable Gate Array (FPGA). Processing circuitry 11 may also be implemented by other Complex Programmable Logic Devices (CPLDs) or Simple Programmable Logic Devices (SPLDs).

なお、各機能111~116は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能111~116を実現するものとしても構わない。 Note that the functions 111 to 116 are not limited to being realized by a single processing circuit. A plurality of independent processors may be combined to form a processing circuit, and the functions 111 to 116 may be realized by each processor executing a program.

3Dスキャナ131は、測定対象の3次元形状を非接触に測定する。非接触での3次元形状の測定方法としては、例えば、以下の3種類がある。第1の種類は、レーザ光を測定対象に照射し、測定対象により反射又は散乱されたレーザ光を受光することにより、レーザ光に関する投光から受光までの時間又は投光したレーザ光と受光したレーザ光との位相差に基づいて距離を演算する。第2の種類は、赤外線などの光を測定対象等にパターン投影し、そのパターン模様の変化を光学カメラにより撮影し、撮影画像に画像処理を施して測定対象等の凹凸を演算する。第3の種類は、2つの光学カメラから同時に測定対象等を撮影し、その2つの光学カメラの視差に応じた測定対象の像面位置を利用して撮影画像から測定対象等の凹凸を演算する。本実施形態に係る3Dスキャナ131は、第2の種類の測定方法により、非接触に測定対象の凹凸を数値化するものとする。数値化された測定対象の3次元形状は、例えば、測定対象上の複数の物点に関する点群データ(以下、スキャンデータと呼ぶ)である。生成されたスキャンデータは、処理回路11に供給される。なお、3Dスキャナ131は、第1の取得部及び第2の取得部の一例であると表現されてもよい。 The 3D scanner 131 measures the three-dimensional shape of the object to be measured in a non-contact manner. There are, for example, the following three types of non-contact three-dimensional shape measurement methods. In the first type, by irradiating a laser beam onto a measurement object and receiving the laser beam reflected or scattered by the measurement object, the time from projection to reception of the laser beam or the projected laser beam and the received laser beam are measured. A distance is calculated based on the phase difference with the laser beam. In the second type, a pattern of light such as infrared rays is projected onto an object to be measured, changes in the pattern are photographed by an optical camera, and the photographed image is subjected to image processing to calculate the unevenness of the object to be measured. In the third type, an object to be measured is simultaneously photographed by two optical cameras, and the image plane position of the object to be measured according to the parallax of the two optical cameras is used to calculate the unevenness of the object to be measured from the captured images. . It is assumed that the 3D scanner 131 according to the present embodiment digitizes the unevenness of the object to be measured in a non-contact manner using the second type of measurement method. The digitized three-dimensional shape of the object to be measured is, for example, point cloud data (hereinafter referred to as scan data) regarding a plurality of object points on the object to be measured. The generated scan data is supplied to the processing circuit 11 . Note that the 3D scanner 131 may be expressed as an example of the first acquisition unit and the second acquisition unit.

なお、測定対象により反射又は散乱される光は、3Dスキャナ131により測定対象に照射された光であってもよいし、3Dスキャナ131の外部の光源から測定対象に照射された光であってもよいし、自然光(環境光)であってもよい。また、当該光は、赤外領域に限らず、紫外領域や可視領域の波長を有していてもよい。また、当該光は、単波長の光であってもよいし、複数の波長を含む光であってもよい。 The light reflected or scattered by the object to be measured may be light irradiated to the object to be measured by the 3D scanner 131, or light irradiated to the object to be measured from a light source outside the 3D scanner 131. Alternatively, it may be natural light (environmental light). Further, the light is not limited to the infrared region, and may have a wavelength in the ultraviolet region or the visible region. Further, the light may be light of a single wavelength or light containing multiple wavelengths.

レーザ距離計133は、測定対象までの距離を測定する。レーザ距離計133は、レーザ光を測定対象へ照射し、測定対象により反射されたレーザ光を受光することにより、非接触に測定対象までの距離を測定する。測距方式は、三角測距を用いたものであってもよいし、Time of Flight(TOF)を用いたものであってもよい。また、レーザ光に限らず、音波を用いて測距が行われてもよい。また、メジャーを用いて測定対象までの距離が測定されてもよい。この場合、測定結果は、入力インタフェース17へ入力されればよい。測定結果(以下、測距データと呼ぶ)は、処理回路11に供給される。なお、レーザ距離計133は、基準距離取得部の一例であると表現されてもよい。 The laser rangefinder 133 measures the distance to the measurement object. The laser range finder 133 irradiates a laser beam onto the object to be measured and receives the laser beam reflected by the object to measure the distance to the object to be measured in a non-contact manner. The distance measurement method may be one using triangulation or may be one using Time of Flight (TOF). In addition, range finding may be performed using sound waves instead of laser light. Also, a measure may be used to measure the distance to the measurement target. In this case, the measurement results may be input to the input interface 17 . A measurement result (hereinafter referred to as distance measurement data) is supplied to the processing circuit 11 . Note that the laser rangefinder 133 may be expressed as an example of a reference distance acquisition unit.

メモリ15は、種々の情報を記憶するRAMやROM、Hard Disk Drive(HDD)、Solid State Drive(SSD)、集積回路記憶装置等の記憶装置である。例えば、メモリ15は、測距データや誤差テーブル、形状測定プログラム等を記憶する。メモリ15は、ハードウェアとして、CD-ROMドライブやDVDドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記録媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。 The memory 15 is a storage device such as a RAM, a ROM, a Hard Disk Drive (HDD), a Solid State Drive (SSD), or an integrated circuit storage device that stores various information. For example, the memory 15 stores distance measurement data, an error table, a shape measurement program, and the like. The memory 15 may be, as hardware, a driving device or the like that reads and writes various information with a portable recording medium such as a CD-ROM drive, a DVD drive, and a flash memory.

入力インタフェース17は、入力機器を介して受け付けたユーザからの各種指令を入力する。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ等が利用可能である。入力インタフェース17は、入力機器からの出力信号を、バスを介して処理回路11に供給する。 The input interface 17 inputs various commands received from the user via the input device. A keyboard, a mouse, various switches, and the like can be used as input devices. The input interface 17 supplies output signals from the input device to the processing circuit 11 via the bus.

ディスプレイ19は、種々の情報を表示する。ディスプレイ19は、例えば、CRTディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、LEDディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。また、ディスプレイ19に代えて、プロジェクタが用いられてもよい。 The display 19 displays various information. Display 19 may be, for example, a CRT display, liquid crystal display, organic EL display, LED display, plasma display, or any other display known in the art as appropriate. Also, instead of the display 19, a projector may be used.

なお、本実施形態に係る形状測定装置10において、処理回路11、3Dスキャナ131、レーザ距離計133、メモリ15、入力インタフェース17及びディスプレイ19は、一体に構成されているが、これに限らない。形状測定装置10は、複数の装置又はその一部の組合せにより実現されていてもよい。例えば、3Dスキャナ131及びレーザ距離計133は、それぞれ個別の装置として構成されていてもよい。このとき、3Dスキャナ131及びレーザ距離計133は、一体に構成されていてもよい。また、3Dスキャナ131及びレーザ距離計133の出力は、それぞれ、USBメモリなどの外部メモリを介して処理装置に供給されてもよい。 Although the processing circuit 11, the 3D scanner 131, the laser rangefinder 133, the memory 15, the input interface 17, and the display 19 are integrally configured in the shape measuring apparatus 10 according to this embodiment, the present invention is not limited to this. The shape measuring device 10 may be implemented by a combination of multiple devices or parts thereof. For example, the 3D scanner 131 and the laser rangefinder 133 may be configured as separate devices. At this time, the 3D scanner 131 and the laser rangefinder 133 may be integrated. Also, the outputs of the 3D scanner 131 and the laser rangefinder 133 may each be supplied to the processing device via an external memory such as a USB memory.

ここで、本実施形態に係る形状測定装置10の測定座標系について、図面を参照して説明する。図2A及び図2Bは、図1の形状測定装置10の外観及び測定座標系の一例について説明するための図である。図2A及び図2Bには、それぞれ、形状測定装置10の背面及び上面から見た形状測定装置10の外観の一例が測定座標系の座標軸とともに示されている。 Here, the measurement coordinate system of the shape measuring apparatus 10 according to this embodiment will be described with reference to the drawings. 2A and 2B are diagrams for explaining an example of the appearance of the shape measuring apparatus 10 of FIG. 1 and a measurement coordinate system. 2A and 2B show an example of the external appearance of the shape measuring device 10 viewed from the back and top, respectively, together with the coordinate axes of the measurement coordinate system.

以下の説明では、簡単のために、形状測定装置10において、3Dスキャナ131によるスキャンの方向と、レーザ距離計133による測距の方向とは一致しているとする。図2Bに示す例では、形状測定装置10によりスキャン及び測距が行われる向きが、スキャナ方向SDとして示されている。 In the following description, for the sake of simplicity, in the shape measuring device 10, the direction of scanning by the 3D scanner 131 and the direction of distance measurement by the laser rangefinder 133 are assumed to match. In the example shown in FIG. 2B, the direction in which scanning and ranging are performed by the shape measuring device 10 is indicated as the scanner direction SD.

図2Aに示すように、形状測定装置10の筐体101の背面には、ディスプレイ19が設けられている。また、図2A及び図2Bに示すように、筐体101の上面には、スキャンの開始を指示するための操作ボタンが設けられている。この操作ボタンは、入力インタフェース17に含まれる。また、図2Bに示すように、筐体101の前面には、3Dスキャナ131の受光光学系が設けられている。受光光学系に入射した光は、後段の受光素子の受光面へ入射し、電気信号へ変換される。受光素子は、例えば、Charge-Coupled Device(CCD)である。受光素子は、例えば単板式のカラーCCDであるが、3板式のカラーCCDであってもよい。受光素子は、CCDに限らず、Complementary Metal-Oxide Semiconductor(CMOS)等のイメージセンサであってもよいし、他の受光素子であってもよい。 As shown in FIG. 2A, a display 19 is provided on the rear surface of the housing 101 of the shape measuring device 10. As shown in FIG. Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, the upper surface of the housing 101 is provided with an operation button for instructing the start of scanning. This operation button is included in the input interface 17 . Further, as shown in FIG. 2B, a light receiving optical system of the 3D scanner 131 is provided on the front surface of the housing 101 . The light incident on the light receiving optical system is incident on the light receiving surface of the light receiving element in the subsequent stage and converted into an electric signal. A light receiving element is, for example, a Charge-Coupled Device (CCD). The light-receiving element is, for example, a single-plate color CCD, but may be a three-plate color CCD. The light-receiving element is not limited to a CCD, and may be an image sensor such as a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) or other light-receiving element.

図2A及び図2Bに示す例において、測定座標系の原点は、形状測定装置10の位置(以下、スキャナ位置と呼ぶ)である。換言すれば、測定座標系の原点は、3Dスキャナ131及びレーザ距離計133の位置である。ここで、スキャナ方向SD、つまり3Dスキャナ131の背面から全面へ向かう方向を-Z方向とする。スキャナ位置は、例えば、3Dスキャナ131の受光光学系における入射瞳の中心である。また、Z軸は、例えば3Dスキャナ131の受光光学系の光軸であるとする。X軸及びY軸は、互いに直交し、Z軸に直交する面内に設定される。3Dスキャナ131の背面に向かって左側面から右側面へ向かう方向を+X方向とする。3Dスキャナ131の下面から上面へ向かう方向を+Y方向とする。 In the examples shown in FIGS. 2A and 2B, the origin of the measurement coordinate system is the position of the shape measuring device 10 (hereinafter referred to as scanner position). In other words, the origin of the measurement coordinate system is the position of the 3D scanner 131 and laser rangefinder 133 . Here, the scanner direction SD, that is, the direction from the rear surface to the entire surface of the 3D scanner 131 is the -Z direction. The scanner position is, for example, the center of the entrance pupil in the receiving optics of the 3D scanner 131 . Also, the Z axis is assumed to be the optical axis of the light receiving optical system of the 3D scanner 131, for example. The X-axis and the Y-axis are set in a plane orthogonal to each other and orthogonal to the Z-axis. The direction from the left side toward the right side toward the back of the 3D scanner 131 is the +X direction. The direction from the lower surface to the upper surface of the 3D scanner 131 is the +Y direction.

なお、スキャナ位置としては、3Dスキャナ131の受光素子(撮像面)の中心が用いられてもよいし、形状測定装置10の筐体101の中心などであってもよい。また、スキャナ位置は、形状測定装置10の筐体101の背面など、形状測定装置10の筐体101上に設定されてもよい。スキャナ位置を示す表示が形状測定装置10の筐体101等に設けられていてもよい。 As the scanner position, the center of the light receiving element (imaging surface) of the 3D scanner 131 may be used, or the center of the housing 101 of the shape measuring apparatus 10 may be used. Also, the scanner position may be set on the housing 101 of the shape measuring apparatus 10 , such as the rear surface of the housing 101 of the shape measuring apparatus 10 . A display indicating the scanner position may be provided on the housing 101 of the shape measuring apparatus 10 or the like.

次に、本実施形態に係る3Dスキャナ131から得られるスキャンデータについて、図面を参照して説明する。図3は、図2の3Dスキャナ131から得られるスキャンデータの一例について説明するための図である。 Next, scan data obtained from the 3D scanner 131 according to this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram for explaining an example of scan data obtained from the 3D scanner 131 in FIG.

図3に示す例では、3Dスキャナ131が出力するスキャンデータは、ヘッダ情報及び点群データを含む。点群データは、例えば、測定対象上の各物点に関する色及び3次元座標を含む。色は、例えばR(赤)、G(緑)及びB(青)の各色の受光強度を含む。なお、スキャンデータは、例えばASCIIテキストファイル形式であるが、これに限らない。スキャンデータは、点群データを取り扱うことができる他のファイル形式であってもよい。 In the example shown in FIG. 3, the scan data output by the 3D scanner 131 includes header information and point cloud data. Point cloud data includes, for example, the color and three-dimensional coordinates of each object point on the measurement object. The color includes, for example, the received light intensity of each color of R (red), G (green), and B (blue). Note that the scan data is, for example, in the ASCII text file format, but is not limited to this. The scan data may be in other file formats that can handle point cloud data.

図3に示す例では、ヘッダ情報は、データ形式、点データの数、点データのデータ型を含む。また、色情報は、Rチャンネル、G1チャンネル、G2チャンネル及びBチャンネルの受光強度を示す。また、位置情報は、図2A及び図2Bの測定座標系における各点の位置座標である。 In the example shown in FIG. 3, the header information includes the data format, the number of point data, and the data type of the point data. Also, the color information indicates the received light intensity of the R channel, G1 channel, G2 channel and B channel. Also, the position information is the position coordinates of each point in the measurement coordinate system of FIGS. 2A and 2B.

なお、色情報は、3Dスキャナ131の受光素子の画素の配列などに応じて適宜変更される。また、色情報は、受光素子に応じて、点群データに含まれていなくてもよいし、A(透明度)がさらに含まれていてもよい。 Note that the color information is appropriately changed according to the arrangement of pixels of the light receiving elements of the 3D scanner 131 and the like. Further, the color information may not be included in the point group data, or may further include A (transparency) depending on the light-receiving element.

以下、誤差テーブル生成に係る一連の流れの一例について、図面を参照して詳細に説明する。図4は、本実施形態に係る誤差テーブル生成に係る一連の流れの一例を示すフローチャートである。 An example of a series of flows relating to error table generation will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 4 is a flow chart showing an example of a series of flows related to error table generation according to the present embodiment.

以下、本実施形態に係る形状測定装置10において、3Dスキャナ131は、スキャン範囲内の測定対象に関して、3次元形状の測定が可能であるとする。また、本実施形態に係る形状測定装置10において、測定誤差の補正は、誤差テーブルを用いて行われるとする。ここで、誤差テーブルは、3Dスキャナ131のスキャン範囲内に設定された各基準点領域の測定誤差を示す測定誤差分布であるとする。また、スキャン範囲は、3Dスキャナ131の有効距離及び有効視野角(画角)により規定されるとする。有効距離は、スキャナ方向SD(-Z方向)におけるスキャナ位置からの距離であるとする。有効視野角は、Z-X平面及びY-Z平面において、それぞれスキャナ位置を起点として3Dスキャナ131のスキャナ方向SDへ向かって開く角の大きさであるとする。 Hereinafter, in the shape measuring apparatus 10 according to this embodiment, the 3D scanner 131 is assumed to be capable of measuring the three-dimensional shape of the measurement object within the scan range. Also, in the shape measuring apparatus 10 according to the present embodiment, it is assumed that measurement errors are corrected using an error table. Here, it is assumed that the error table is a measurement error distribution indicating measurement errors of each reference point area set within the scanning range of the 3D scanner 131 . Also, the scan range is defined by the effective distance and effective viewing angle (angle of view) of the 3D scanner 131 . The effective distance is assumed to be the distance from the scanner position in the scanner direction SD (-Z direction). The effective viewing angle is assumed to be the angle of the 3D scanner 131 opening in the scanner direction SD with the scanner position as the starting point on the ZX plane and the YZ plane.

なお、スキャン範囲は、撮影モードや撮影条件等に応じて適宜変更され得る。このため、以下の流れは、撮影モードや撮影条件ごとに実施されてもよい。 Note that the scan range can be appropriately changed according to the imaging mode, imaging conditions, and the like. Therefore, the following flow may be performed for each shooting mode or shooting condition.

ステップS101において、3Dスキャナ131のスキャン範囲内に複数の基準点領域が設定される。図5A及び図5Bは、本実施形態に係る基準点領域DRの一例について説明するための図である。図5Aには、形状測定装置10のスキャン範囲SR内のスキャナ位置Oを含むZ-X平面が示されている。図5Bには、図5Aの5B-5B断面が示されている。 In step S<b>101 , a plurality of reference point areas are set within the scanning range of the 3D scanner 131 . 5A and 5B are diagrams for explaining an example of the reference point area DR according to this embodiment. FIG. 5A shows the ZX plane including the scanner position O within the scanning range SR of the shape measuring device 10. As shown in FIG. FIG. 5B shows a section 5B-5B of FIG. 5A.

まず、誤差テーブル生成機能113を実現する処理回路11は、3Dスキャナ131のスキャン範囲SRを取得する。換言すれば、処理回路11は、有効距離及び有効視野角を取得する。スキャン範囲SRは、ユーザにより入力インタフェース17へ入力されてもよいし、予め設定されてメモリ15に記憶されていてもよい。図5A及び図5Bに示す例では、有効距離は、0.5~2.0mである。また、有効視野角は、Z-X平面(X軸方向)及びY-Z平面(Y軸方向)において、それぞれ54°である。例えば、3Dスキャナ131のX軸方向及びY軸方向の有効視野角がそれぞれ54°であるとき、スキャン距離(測定距離)、有効視野の幅及び有効視野の高さは概ね同じ長さである。 First, the processing circuit 11 that implements the error table generation function 113 acquires the scan range SR of the 3D scanner 131 . In other words, processing circuitry 11 obtains the effective distance and the effective viewing angle. The scan range SR may be input to the input interface 17 by the user, or may be preset and stored in the memory 15 . In the example shown in FIGS. 5A and 5B, the effective distance is 0.5-2.0 m. Also, the effective viewing angle is 54° on the ZX plane (X-axis direction) and the YZ plane (Y-axis direction). For example, when the effective viewing angles in the X-axis direction and the Y-axis direction of the 3D scanner 131 are 54°, respectively, the scanning distance (measurement distance), the width of the effective visual field, and the height of the effective visual field are approximately the same length.

次に、誤差テーブル生成機能113を実現する処理回路11は、分割数を取得する。分割数は、ユーザにより入力インタフェース17へ入力されてもよいし、予め設定されてメモリ15に記憶されていてもよい。図5A及び図5Bに示す例では、X、Y及びZ方向の分割数は、それぞれ10である。 Next, the processing circuit 11 that implements the error table generation function 113 acquires the number of divisions. The division number may be input to the input interface 17 by the user, or may be preset and stored in the memory 15 . In the example shown in FIGS. 5A and 5B, the number of divisions in the X, Y and Z directions is 10 each.

その後、誤差テーブル生成機能113を実現する処理回路11は、X、Y及びZ方向の各方向に関して、3Dスキャナ131のスキャン範囲SRを分割数に応じて等間隔に分割する。以下、各方向にスキャン範囲を分割する点を基準点DPと呼ぶ。処理回路11は、8個の基準点DPにより規定される6面体を基準点領域DRとして設定する。このようにして、3Dスキャナ131のスキャナ方向SDに複数の基準点領域DRが設定される。図5A及び図5Bに示す例では、X、Y及びZ方向の各方向に関してスキャン範囲SRが10分割されているため、1331個の基準点DPと、1000個の基準点領域DRとが設定されている。 Thereafter, the processing circuit 11 that implements the error table generation function 113 divides the scan range SR of the 3D scanner 131 into equal intervals according to the number of divisions in each of the X, Y, and Z directions. A point dividing the scanning range in each direction is hereinafter referred to as a reference point DP. The processing circuit 11 sets a hexahedron defined by eight reference points DP as a reference point area DR. Thus, a plurality of reference point areas DR are set in the scanner direction SD of the 3D scanner 131 . In the example shown in FIGS. 5A and 5B, since the scanning range SR is divided into 10 in each of the X, Y, and Z directions, 1331 reference points DP and 1000 reference point areas DR are set. ing.

なお、基準点DPの間隔は、等間隔に限らない。基準点DPの間隔は、例えば、X軸方向又はY軸方向にZ軸から離れるにつれて細かく設定されたり、Z軸方向にスキャナ位置Oから離れるにつれて細かく設定されたりしてもよい。また、基準点DPの間隔は、方向ごとに異なっていてもよい。 Note that the intervals between the reference points DP are not limited to equal intervals. For example, the distance between the reference points DP may be set finer in the X-axis direction or the Y-axis direction as they move away from the Z-axis, or may be set finer in the Z-axis direction as they move away from the scanner position O. Also, the interval between the reference points DP may be different for each direction.

なお、誤差テーブル生成機能113を実現する処理回路11により基準点領域DRが設定される場合を例として説明したが、これに限らない。基準点領域DRは、予め設定されてメモリ15に記憶されていてもよい。 Although the case where the reference point area DR is set by the processing circuit 11 that implements the error table generation function 113 has been described as an example, the present invention is not limited to this. The reference point area DR may be preset and stored in the memory 15 .

ステップS102において、形状測定装置10が設置される。図6は、本実施形態に係る3Dスキャナ131のスキャナ方向SDと測定誤差の取得範囲との関係の一例を説明するための図である。図6に示すように、形状測定装置10は、補正用平面CPから所定の距離(以下、基準距離dと呼ぶ)の位置(以下、基準位置と呼ぶ)に設置される。つまり、基準距離dは、図6に示すように、形状測定装置10と補正用平面CPとの間の距離である。換言すれば、基準距離dは、補正用平面CPの法線方向におけるスキャナ位置Oから補正用平面CPまでの距離である。形状測定装置10は、例えばレーザ距離計133により基準距離dを測定することにより基準位置へ設置される。基準距離dは、例えば0.5mである。基準位置は、例えば3Dスキャナ131のスキャン範囲SRに応じて決定される。基準位置の決定については、後述する。形状測定装置10は、操作者等により人為的に設置されてもよいし、移動自在の機械式のアーム等により設置されてもよい。ここで、基準距離dは、補正用平面CPの位置情報の一例である。 In step S102, the shape measuring device 10 is installed. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the relationship between the scanner direction SD of the 3D scanner 131 and the measurement error acquisition range according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the shape measuring apparatus 10 is installed at a position (hereinafter referred to as the reference position) at a predetermined distance (hereinafter referred to as the reference distance d) from the correction plane CP. That is, the reference distance d is the distance between the shape measuring device 10 and the correction plane CP, as shown in FIG. In other words, the reference distance d is the distance from the scanner position O to the correction plane CP in the normal direction of the correction plane CP. The shape measuring device 10 is installed at the reference position by measuring the reference distance d with the laser rangefinder 133, for example. The reference distance d is, for example, 0.5 m. The reference position is determined according to the scanning range SR of the 3D scanner 131, for example. Determination of the reference position will be described later. The shape measuring device 10 may be manually installed by an operator or the like, or may be installed by a movable mechanical arm or the like. Here, the reference distance d is an example of position information of the correction plane CP.

また、形状測定装置10は、補正用平面CPに正対する角度に調整される。このとき、形状測定装置10のスキャナ方向SDは、第1のスキャナ方向SD1である。つまり、第1のスキャナ方向SD1は、補正用平面CPに対して直交する。このため、基準位置に設置された形状測定装置10は、例えば3脚などにより、水平方向に関して、回転可能に固定されているとする。換言すれば、形状測定装置10のスキャナ方向SDは、水平方向に関して回転可能である。形状測定装置10の位置は、操作者等により人為的に調整されてもよいし、移動自在の機械式のアーム等により調整されてもよい。 Further, the shape measuring device 10 is adjusted so as to face the correcting plane CP. At this time, the scanner direction SD of the shape measuring device 10 is the first scanner direction SD1. That is, the first scanner direction SD1 is orthogonal to the correction plane CP. For this reason, it is assumed that the shape measuring device 10 installed at the reference position is rotatably fixed in the horizontal direction by, for example, a tripod. In other words, the scanner direction SD of the shape measuring device 10 is rotatable with respect to the horizontal direction. The position of the shape measuring device 10 may be adjusted manually by an operator or the like, or may be adjusted by a movable mechanical arm or the like.

補正用平面CPは、補正用のスキャンデータを取得するための測定対象である。補正用平面CPは、例えば均一な平面を有する構造物である。補正用平面CPは、例えば2m×2m以上など、形状測定装置10のスキャン範囲より大きいことが望ましい。また、補正用平面CPは、高い平面度を有していることが望ましい。以下の説明では、建物内の壁面が補正用平面CPとして用いられる場合を例として説明する。 The correction plane CP is a measurement target for obtaining scan data for correction. The correction plane CP is, for example, a structure having a uniform plane. The correction plane CP is desirably larger than the scanning range of the shape measuring device 10, such as 2 m×2 m or more. Moreover, it is desirable that the correction plane CP has a high degree of flatness. In the following description, a case where a wall surface inside a building is used as the correction plane CP will be described as an example.

ステップS103において、形状測定装置10のスキャナ方向SDが基準角度θに回転される。このとき、図6に示すように、形状測定装置10のスキャナ方向SDは、第2のスキャナ方向SD2である。つまり、基準角度θは、第1のスキャナ方向SD1と第2のスキャナ方向SD2との成す角の角度であるとも表現できる。形状測定装置10は、例えば角度計を用いることにより、基準角度θまで回転される。基準角度θは、例えば50°である。基準角度θは、3Dスキャナ131のスキャン範囲SRや分割数に応じて適宜設定される。形状測定装置10は、操作者等により人為的に回転されてもよいし、移動自在の機械式のアーム等により回転されてもよい。 In step S103, the scanner direction SD of the shape measuring device 10 is rotated to the reference angle θ. At this time, as shown in FIG. 6, the scanner direction SD of the shape measuring device 10 is the second scanner direction SD2. That is, the reference angle θ can also be expressed as an angle formed by the first scanner direction SD1 and the second scanner direction SD2. The shape measuring device 10 is rotated to the reference angle θ by using a goniometer, for example. The reference angle θ is, for example, 50°. The reference angle θ is appropriately set according to the scanning range SR of the 3D scanner 131 and the number of divisions. The shape measuring apparatus 10 may be manually rotated by an operator or the like, or may be rotated by a movable mechanical arm or the like.

ここで、基準距離d及び基準角度θの設定について、より詳細に説明する。なお、以下の説明では、簡単のために、Z-X平面上のスキャン範囲SRを例とする。図6に示す例では、距離V1は、Z-X平面上のスキャン範囲内にある補正用平面CP上の点のうち、スキャナ位置Oからスキャナ位置Oに最も近い点までの距離である。同様に、距離V2は、Z-X平面上のスキャン範囲内にある補正用平面CP上の点のうち、スキャナ位置Oからスキャナ位置Oに最も遠い点までの距離である。このとき、距離V1及び距離V2は、それぞれ以下のように表される。ここで、3Dスキャナ131の有効視野角は54°であるとした。 Here, setting of the reference distance d and the reference angle θ will be described in more detail. In the following description, for the sake of simplicity, the scan range SR on the ZX plane will be taken as an example. In the example shown in FIG. 6, the distance V1 is the distance from the scanner position O to the closest point to the scanner position O among the points on the correction plane CP within the scanning range on the ZX plane. Similarly, the distance V2 is the distance from the scanner position O to the farthest point from the scanner position O among the points on the correction plane CP within the scanning range on the ZX plane. At this time, the distance V1 and the distance V2 are expressed as follows. Here, it is assumed that the effective viewing angle of the 3D scanner 131 is 54°.

Figure 0007301581000001
Figure 0007301581000001
Figure 0007301581000002
Figure 0007301581000002

例えば、距離V1を0.5mとし、基準角度θを50°とすると、式(1)及び式(2)から、基準距離d及び距離V2は、それぞれ0.46m及び2.04mとなる。つまり、基準距離d及び基準角度θをそれぞれ0.46m及び50°とした場合、Z-X平面上のスキャン範囲において、スキャナ位置Oから0.5~2.0mの距離に関して測定誤差を取得できることになる。換言すれば、本実施形態に係る補正用のスキャンでは、複数の測定距離に関する複数の測定誤差が取得できる。このようにして、基準距離d及び基準角度θは、例えば3Dスキャナ131のスキャン範囲SRに応じて設定される。 For example, if the distance V1 is 0.5 m and the reference angle θ is 50°, the reference distance d and the distance V2 are 0.46 m and 2.04 m, respectively, from equations (1) and (2). That is, when the reference distance d and the reference angle θ are set to 0.46 m and 50°, respectively, the measurement error can be obtained for the distance of 0.5 to 2.0 m from the scanner position O in the scanning range on the ZX plane. become. In other words, in the correction scan according to this embodiment, it is possible to obtain a plurality of measurement errors related to a plurality of measurement distances. Thus, the reference distance d and the reference angle θ are set according to the scan range SR of the 3D scanner 131, for example.

ステップS104において、スキャンデータ取得機能112を実現する処理回路11は、補正用のスキャンデータを取得する。補正用のスキャンデータは、補正用平面CPを測定対象として第2のスキャナ方向SD2に関してスキャンして得られたスキャンデータである。換言すれば、補正用のスキャンデータは、補正用平面CPの外形に関するスキャンデータである。ここで、補正用のスキャンデータは、第1のスキャンデータの一例である。取得された補正用のスキャンデータは、メモリ15に記憶される。 In step S104, the processing circuit 11 that implements the scan data acquisition function 112 acquires scan data for correction. The scan data for correction is scan data obtained by scanning the correction plane CP as the measurement target in the second scanner direction SD2. In other words, the scan data for correction is scan data relating to the outer shape of the plane CP for correction. Here, the scan data for correction is an example of the first scan data. The acquired scan data for correction is stored in the memory 15 .

ステップS105において、誤差テーブル生成機能113を実現する処理回路11は、各測定点に関して、測定誤差を算出する。図7は、本実施形態に係る各測定点に関する測定誤差の取得の一例について説明するための図である。なお、以下の説明では、簡単のために、Z-X平面上の測定点P1を例とする。 In step S105, the processing circuit 11 that implements the error table generation function 113 calculates measurement errors for each measurement point. FIG. 7 is a diagram for explaining an example of acquisition of measurement errors for each measurement point according to the present embodiment. In the following description, for the sake of simplicity, the measurement point P1 on the ZX plane is taken as an example.

補正用平面CPと、スキャナ位置Oから補正用平面CPへの垂線との交点、つまり点P0は、点P0´をZ-X平面上で-θ回転させた位置として表現できる。ここで、形状測定装置10の測定座標系において、スキャナ位置O及び点P0´の空間座標は、それぞれ、(0、0、0)及び(0、0、d)である。Y座標は変化しないため、Z-X座標系において、点P0´を-θ回転させることを考える。Z-X座標系における点P0´の座標は、(0、d)である。Z-X座標系における点P0の座標を(Vx、Vz)とすると、Vx及びVzは、以下のように表される。 The intersection of the correction plane CP and the perpendicular line from the scanner position O to the correction plane CP, that is, the point P0 can be expressed as a position obtained by rotating the point P0' by -θ on the ZX plane. Here, in the measurement coordinate system of the shape measuring device 10, the spatial coordinates of the scanner position O and the point P0' are (0, 0, 0) and (0, 0, d), respectively. Since the Y coordinate does not change, consider rotating the point P0' by -θ in the ZX coordinate system. The coordinates of the point P0' in the ZX coordinate system are (0, d). Assuming that the coordinates of the point P0 in the ZX coordinate system are (Vx, Vz), Vx and Vz are expressed as follows.

Figure 0007301581000003
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Figure 0007301581000004
Figure 0007301581000004

つまり、測定座標系における点P0の空間座標は、(dsinθ、0、dcosθ)と表される。また、補正用平面CPの法線ベクトルは、点P0からスキャナ位置Oへ向かうベクトルである。したがって、補正用平面CPは、以下の平面の方程式により表される。 That is, the spatial coordinates of the point P0 in the measurement coordinate system are expressed as (d sin θ, 0, d cos θ). Also, the normal vector of the correction plane CP is a vector directed from the point P0 to the scanner position O. FIG. Therefore, the correction plane CP is represented by the following plane equation.

Figure 0007301581000005
Figure 0007301581000005

また、測定座標系における補正用のスキャンデータの測定点P1の空間座標を(Sx、Sy、Sz)とすると、測定点P1とスキャナ位置Oとを通る直線の方程式は、媒介変数tを用いて、以下のように表される。 Further, if the spatial coordinates of the measurement point P1 of the scan data for correction in the measurement coordinate system are (Sx, Sy, Sz), the equation of a straight line passing through the measurement point P1 and the scanner position O can be expressed using the parameter t as , expressed as follows:

Figure 0007301581000006
Figure 0007301581000006

本来の測定点P1の位置を点P2とすると、点P2は、式(5)の平面と、式(6)の直線との交点である。したがって、式(5)及び式(6)より、測定座標系における点P2の空間座標(x、y、z)は、以下のように表される。 Assuming that the original position of the measurement point P1 is a point P2, the point P2 is the intersection of the plane of the formula (5) and the straight line of the formula (6). Therefore, from equations (5) and (6), the spatial coordinates (x, y, z) of point P2 in the measurement coordinate system are expressed as follows.

Figure 0007301581000007
Figure 0007301581000007
Figure 0007301581000008
Figure 0007301581000008
Figure 0007301581000009
Figure 0007301581000009

処理回路11は、このようにして算出された点P2と、測定点P1との間の距離ERを測定点P1の測定誤差として算出する。また、処理回路11は、各測定点に関して同様に測定誤差を算出する。複数の測定点に関する複数の測定誤差は、測定点ごとの誤差テーブルとしてメモリ15に記憶される。例えば、3Dスキャナ131の解像度が640×480である場合、この時点で307200個の測定誤差が格納された測定点ごとの誤差テーブルが生成される。 The processing circuit 11 calculates the distance ER between the point P2 thus calculated and the measurement point P1 as the measurement error of the measurement point P1. Also, the processing circuit 11 similarly calculates the measurement error for each measurement point. A plurality of measurement errors relating to a plurality of measurement points are stored in the memory 15 as an error table for each measurement point. For example, when the resolution of the 3D scanner 131 is 640×480, an error table for each measurement point storing 307200 measurement errors is generated at this point.

例えば3Dスキャナ131の個体差や撮影条件により、スキャンデータ間で測定点の位置が異なる場合がある。図8は、本実施形態に係る測定点ごとの誤差テーブルから基準点領域DRごとの誤差テーブルへの変換の一例について説明するための図である。つまり、図8に示すように、測定点P1の位置と基準点DPの位置とが異なる場合がある。このため、ステップS106乃至ステップS109において、誤差テーブル生成機能113を実現する処理回路11は、上述のようにして算出された各測定点に関する測定誤差を、基準点領域DRごとの誤差テーブルに変換する。換言すれば、処理回路11は、測定点ごとの誤差テーブルを、基準点領域DRごとの誤差テーブルに変換する。 For example, due to individual differences of the 3D scanner 131 and imaging conditions, the positions of measurement points may differ between scan data. FIG. 8 is a diagram for explaining an example of conversion from an error table for each measurement point to an error table for each reference point area DR according to the present embodiment. That is, as shown in FIG. 8, the position of the measurement point P1 and the position of the reference point DP may differ. Therefore, in steps S106 to S109, the processing circuit 11 that implements the error table generation function 113 converts the measurement error for each measurement point calculated as described above into an error table for each reference point region DR. . In other words, the processing circuit 11 converts the error table for each measurement point into an error table for each reference point area DR.

ステップS106において、誤差テーブル生成機能113を実現する処理回路11は、測定点P1を含む基準点領域DRを特定する。 In step S106, the processing circuit 11 that implements the error table generation function 113 identifies the reference point region DR including the measurement point P1.

ステップS107において、誤差テーブル生成機能113を実現する処理回路11は、測定点P1を含む基準点領域DRに関して測定誤差を算出する。具体的には、処理回路11は、測定点P1に関する測定誤差を、その基準点領域DRでの測定誤差としてテーブル化する。 In step S107, the processing circuit 11 that implements the error table generation function 113 calculates measurement errors with respect to the reference point region DR including the measurement point P1. Specifically, the processing circuit 11 tabulates the measurement error regarding the measurement point P1 as the measurement error in the reference point area DR.

なお、1つの基準点領域DRに複数の測定点P1が存在する場合には、処理回路11は、複数の測定点P1に関する複数の測定誤差の平均値を、その基準点領域DRでの測定誤差としてテーブル化する。 Note that when a plurality of measurement points P1 exist in one reference point region DR, the processing circuit 11 calculates the average value of a plurality of measurement errors relating to the plurality of measurement points P1 as the measurement error in the reference point region DR. table as

なお、複数の測定点P1に関する複数の測定誤差にバラつきが大きい場合もあり得る。このような場合、処理回路11は、複数の測定点P1に関する複数の測定誤差の分散を算出する。算出された分散の値が所定の閾値以上であるとき、処理回路11は、その基準点領域DRについては測定誤差の補正不可と判断し、本ステップではその基準点領域DRに関して測定誤差を算出しなくてもよい。また、処理回路11は、算出された分散の値が所定の閾値以上であるとき、その基準点領域DRについては測定対象のスキャンデータに関して対象外としてもよい。 It should be noted that there may be a case where there is a large variation in the plurality of measurement errors regarding the plurality of measurement points P1. In such a case, processing circuitry 11 calculates the variance of multiple measurement errors for multiple measurement points P1. When the calculated variance value is equal to or greater than the predetermined threshold value, the processing circuit 11 determines that the measurement error cannot be corrected for the reference point region DR, and in this step calculates the measurement error for the reference point region DR. It doesn't have to be. Further, when the calculated variance value is equal to or greater than a predetermined threshold value, the processing circuit 11 may exclude the reference point region DR from the scan data to be measured.

ステップS108において、誤差テーブル生成機能113を実現する処理回路11は、測定点P1を含まない基準点領域DRに関して測定誤差を補間する。図9は、本実施形態に係る基準点領域DRごとの測定誤差の補間の一例について説明するための図である。図9に示すように、複数の基準点領域DRは、測定点P1が存在しない基準点領域DR2や、上述したように測定誤差が算出されていない基準点領域DR4を含む。このため、処理回路11は、測定点P1を含む基準点領域DRに関して算出された測定誤差を用いて、測定誤差が算出されていない基準点領域DRに関して測定誤差を補間する。測定誤差は、例えば測定対象との距離に応じて変化する。このため、処理回路11は、測定誤差が算出されていない基準点領域DRの測定誤差として、スキャナ位置Oからの距離が等しい他の基準点領域DRの測定誤差を用いる。図9に示す例では、基準点領域DR1に関する測定誤差により、基準点領域DR4の測定誤差が補間される。同様に、基準点領域DR3に関する測定誤差により、基準点領域DR2の測定誤差が補間される。 In step S108, the processing circuit 11 that implements the error table generation function 113 interpolates measurement errors with respect to the reference point area DR that does not include the measurement point P1. FIG. 9 is a diagram for explaining an example of interpolation of measurement errors for each reference point region DR according to this embodiment. As shown in FIG. 9, the plurality of reference point areas DR include reference point areas DR2 in which the measurement point P1 does not exist and reference point areas DR4 in which the measurement error is not calculated as described above. Therefore, the processing circuit 11 uses the measurement error calculated for the reference point area DR including the measurement point P1 to interpolate the measurement error for the reference point area DR in which the measurement error is not calculated. The measurement error varies, for example, depending on the distance to the object to be measured. Therefore, the processing circuit 11 uses the measurement error of another reference point area DR having the same distance from the scanner position O as the measurement error of the reference point area DR whose measurement error is not calculated. In the example shown in FIG. 9, the measurement error of the reference point region DR4 is interpolated by the measurement error of the reference point region DR1. Similarly, the measurement error for the reference point region DR3 interpolates the measurement error for the reference point region DR2.

なお、スキャナ位置Oからの距離が等しい他の基準点領域DRのうち、複数の基準点領域DRに関して測定誤差が算出されている場合には、例えば、複数の基準点領域DRに関する測定誤差の平均値が用いられればよい。 Note that when the measurement error is calculated for a plurality of reference point regions DR among the other reference point regions DR having the same distance from the scanner position O, for example, the average of the measurement errors for the plurality of reference point regions DR value should be used.

ステップS109において、誤差テーブル生成機能113を実現する処理回路11は、誤差テーブルを出力する。出力された誤差テーブルは、メモリ15に記憶される。 In step S109, the processing circuit 11 that implements the error table generation function 113 outputs an error table. The output error table is stored in memory 15 .

以下、誤差テーブル生成に係る一連の流れの一例について、図面を参照して詳細に説明する。図10は、本実施形態に係る測定対象のスキャン処理に係る一連の流れの一例を示すフローチャートである。 An example of a series of flows relating to error table generation will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 10 is a flow chart showing an example of a series of flows relating to scanning processing of a measurement object according to this embodiment.

ステップS201において、スキャンデータ取得機能112を実現する処理回路11は、測定対象に関するスキャンにより得られたスキャンデータを取得する。測定対象に関するスキャンにより得られたスキャンデータは、測定対象の外形に関するスキャンデータである。ここで、測定対象に関するスキャンにより得られたスキャンデータは、第2のスキャンデータの一例である。なお、本ステップで取得されるスキャンデータは、複数の角度で測定対象をスキャンして得られた複数のスキャンデータを含む。 In step S201, the processing circuit 11 that implements the scan data acquisition function 112 acquires scan data obtained by scanning the object to be measured. Scan data obtained by scanning the object to be measured is scan data related to the outer shape of the object to be measured. Here, the scan data obtained by scanning the object to be measured is an example of the second scan data. Note that the scan data acquired in this step includes a plurality of scan data obtained by scanning the measurement object at a plurality of angles.

ステップS202において、誤差補正機能114を実現する処理回路11は、測定対象のスキャンデータの各測定点に関して、いずれの基準点領域DRに含まれるかを特定する。 In step S202, the processing circuit 11 that implements the error correction function 114 identifies which reference point region DR includes each measurement point of the scan data to be measured.

ステップS203において、誤差補正機能114を実現する処理回路11は、誤差テーブルを参照して、特定された基準点領域DRに関する測定誤差を取得する。処理回路11は、取得された測定誤差を用いて、各測定点の測定値を補正する。例えば、特定された基準点領域DRに関する測定誤差が-2.3cmの場合、実測定点とスキャナ位置Oとを結ぶ直線上で、実測定点から2.3cmだけスキャナ位置Oから離れる方向にある位置を、補正された測定点の位置とする。このようにして、処理回路11は、補正されたスキャンデータを生成する。補正されたスキャンデータは、例えばメモリ15に記憶される。 In step S203, the processing circuit 11 that implements the error correction function 114 refers to the error table and acquires the measurement error regarding the specified reference point region DR. The processing circuit 11 uses the acquired measurement error to correct the measurement value of each measurement point. For example, if the measurement error for the identified reference point region DR is -2.3 cm, the position on the straight line that connects the actual measurement point and the scanner position O is 2.3 cm from the actual measurement point in the direction away from the scanner position O. , is the position of the corrected measurement point. In this manner, processing circuitry 11 produces corrected scan data. The corrected scan data are stored in the memory 15, for example.

なお、実測定点が補正不可の基準点領域DRに含まれる場合には、その実測定点に関しては、無いものとして取り扱う。 If the actual measurement point is included in the reference point region DR that cannot be corrected, the actual measurement point is treated as non-existent.

ステップS204において、モデル生成機能115を実現する処理回路11は、補正されたスキャンデータを合成して、測定対象の3次元モデル(対象モデル)を生成する。生成された測定対象の3次元モデルは、例えばメモリ15に記憶される。 In step S204, the processing circuit 11 that implements the model generation function 115 synthesizes the corrected scan data to generate a three-dimensional model of the measurement target (target model). The generated three-dimensional model of the object to be measured is stored in the memory 15, for example.

ステップS205において、表示制御機能116を実現する処理回路11は、測定対象の3次元モデルから表示用の画像データを生成する。生成された表示用の画像データは、ディスプレイ19に表示される。 In step S205, the processing circuit 11 that implements the display control function 116 generates image data for display from the three-dimensional model of the object to be measured. The generated display image data is displayed on the display 19 .

なお、補正用のスキャンは、複数回実施されてもよい。複数回の補正用平面CPのスキャンは、例えば複数のスキャナ方向SDや複数の基準距離dに関して実施される。例えば、上述したように基準角度θを50°としてスキャンした後、基準角度θを-50°としたスキャンが実施される。このとき、補正用平面CPの同範囲に関して複数回のスキャンが行われてもよいし、異なる範囲に関して行われてもよい。補正用のスキャンが複数回実施された場合、誤差テーブルは、同一基準点領域DR内の測定誤差をスキャン回数で平均化した値がテーブル化されればよい。 Note that the scan for correction may be performed multiple times. A plurality of scans of the correction plane CP are performed with respect to, for example, a plurality of scanner directions SD and a plurality of reference distances d. For example, after scanning with the reference angle θ of 50° as described above, scanning is performed with the reference angle θ of −50°. At this time, the same range of the correction plane CP may be scanned multiple times, or different ranges may be scanned. When the scanning for correction is performed a plurality of times, the error table may be a table of values obtained by averaging the measurement errors within the same reference point area DR by the number of times of scanning.

なお、補正用のスキャンにおいて、スキャナ方向SD(基準角度θ)は、例えばレーザ距離計133の測距結果に基づいて調整されてもよい。図11A及び図11Bは、本実施形態に係るスキャナ方向SDの調整の別の一例について説明するための図である。図11A及び図11Bに示すように、例えば基準距離dが0.5mの場合には、基準角度θが30°及び45°であるとき、それぞれ、レーザ距離計133の測距結果が√2/2m及び1/√3mを示すように、形状測定装置10が水平方向に関して回転されればよい。 In addition, in the scan for correction, the scanner direction SD (reference angle θ) may be adjusted based on the distance measurement result of the laser rangefinder 133, for example. 11A and 11B are diagrams for explaining another example of adjustment of the scanner direction SD according to this embodiment. As shown in FIGS. 11A and 11B, for example, when the reference distance d is 0.5 m and the reference angle θ is 30° and 45°, the distance measurement result of the laser rangefinder 133 is √2/ It is sufficient if the shape measuring device 10 is rotated with respect to the horizontal direction to indicate 2m and 1/√3m.

なお、測定点に関する測定誤差の取得は、計算による方法に限らない。図12Aは、本実施形態に係る測定誤差の取得の別の一例について説明するための図である。図12Aに示すように、所定のスキャナ方向SDにおいて、スキャナ位置Oから所定の距離となる位置の補正用平面CP上に、予め基準線RLが描画される。この場合、基準線RL上の点に関しては、スキャナ位置Oからの距離が既知である。このため、測定点に関する測定誤差は、基準線RL上の点に関する測定値は、既知の距離と比較することにより算出することができる。 Acquisition of the measurement error for the measurement point is not limited to the calculation method. FIG. 12A is a diagram for explaining another example of obtaining a measurement error according to this embodiment. As shown in FIG. 12A, a reference line RL is drawn in advance on the correction plane CP at a position at a predetermined distance from the scanner position O in the predetermined scanner direction SD. In this case, for points on the reference line RL, the distance from the scanner position O is known. Therefore, the measurement error for a measurement point can be calculated by comparing the measurement for a point on the reference line RL with a known distance.

なお、基準距離d及びスキャナ方向SDは、例えば補正用平面CPへ基準線を描画することにより調整されてもよい。図12Bは、本実施形態に係る基準距離d及びスキャナ方向SDの調整の別の一例について説明するための図である。図12Aに示すように、補正用平面CP上に基準線RLが描画されているとする。換言すれば、基準線RLは、補正用平面CP上に付されている。このとき、形状測定装置10は、被写体からの光を撮像して画像データとして出力する撮像部を備える。撮像部は、撮像光学系及び撮像素子を有する。撮像光学系に入射した光は、後段の撮像素子の撮像面へ入射し、電気信号へ変換される。撮像素子は、例えば、CCDやCMOS等のイメージセンサである。なお、撮像光学系及び撮像素子として、3Dスキャナ131の受光光学系及び受光素子が用いられてもよい。このとき、3Dスキャナ131は、撮像部の一例であると表現できる。表示制御機能116を実現する処理回路11は、図12Bに示すように、ディスプレイ19でのライブビュー表示にガイド用の画像I10を重畳表示する。ガイド用の画像I10は、ガイド用の基準線ILを含む。ガイド用の基準線ILは、補正用平面CPの法線方向に対して斜め方向から見た基準線RLの形状に対応する。この場合、ユーザは、ディスプレイ19上で、ライブビュー表示による基準線RLと、重畳表示されたガイド用の基準線ILとが一致するように、基準距離d及びスキャナ方向SDを調整すればよい。基準線RLは、補正用平面CPに設けられた凹構造又は凸構造により表現されてもよい。ここで、表示制御機能116を実現する処理回路11は、表示部の一例である。なお、ディスプレイ19は、表示部の一例であると表現されてもよい。基準線RLは、基準の図形の一例である。ガイド用の基準線ILは、ガイド用の図形の一例である。 Note that the reference distance d and the scanner direction SD may be adjusted, for example, by drawing a reference line on the correction plane CP. FIG. 12B is a diagram for explaining another example of adjustment of the reference distance d and the scanner direction SD according to this embodiment. Assume that the reference line RL is drawn on the correction plane CP as shown in FIG. 12A. In other words, the reference line RL is drawn on the correction plane CP. At this time, the shape measuring apparatus 10 includes an imaging unit that captures light from a subject and outputs the image data. The imaging unit has an imaging optical system and an imaging device. The light incident on the imaging optical system is incident on the imaging surface of the imaging element in the subsequent stage and converted into an electrical signal. The imaging device is, for example, an image sensor such as CCD or CMOS. Note that the light receiving optical system and light receiving element of the 3D scanner 131 may be used as the image capturing optical system and image capturing element. At this time, the 3D scanner 131 can be expressed as an example of an imaging unit. The processing circuit 11 that implements the display control function 116 superimposes a guide image I10 on the live view display on the display 19, as shown in FIG. 12B. The guide image I10 includes a guide reference line IL. The guiding reference line IL corresponds to the shape of the reference line RL viewed obliquely with respect to the normal direction of the correction plane CP. In this case, the user may adjust the reference distance d and the scanner direction SD on the display 19 so that the live view display reference line RL and the superimposed guide reference line IL match. The reference line RL may be represented by a concave structure or a convex structure provided on the correction plane CP. Here, the processing circuit 11 that implements the display control function 116 is an example of a display unit. Note that the display 19 may be expressed as an example of a display unit. The reference line RL is an example of a reference figure. The guide reference line IL is an example of a guide figure.

なお、基準距離d及びスキャナ方向SDは、上述の基準線に限らず、例えば補正用平面CPへ基準図形を描画することにより調整されてもよい。図13A及び図13Bは、本実施形態に係る基準距離d及びスキャナ方向SDの調整の別の一例について説明するための図である。図13Aに示すように、所定のスキャナ方向SDにおいて、スキャナ位置Oから所定の距離となる位置の補正用平面CP上に、予め基準図形RGが描画されているとする。換言すれば、基準図形RGは、補正用平面CP上に付されている。このとき、表示制御機能116を実現する処理回路11は、図13Bに示すように、ディスプレイ19でのライブビュー表示にガイド用の画像I20を重畳表示する。ガイド用の画像I20は、ガイド用の基準図形IGを含む。ガイド用の基準図形IGは、補正用平面CPの法線方向に対して斜め方向から見た基準図形RGの形状に対応する。この場合、ユーザは、ディスプレイ19上で、ライブビュー表示による基準図形RGと、重畳表示されたガイド用の基準図形IGとが一致するように、基準距離d及びスキャナ方向SDを調整すればよい。基準図形RGは、補正用平面CPに設けられた凹構造又は凸構造により表現されてもよい。ここで、基準図形RGは、基準の図形の一例である。また、ガイド用の基準図形IGは、ガイド用の図形の一例である。 Note that the reference distance d and the scanner direction SD are not limited to the reference line described above, and may be adjusted by, for example, drawing a reference figure on the correction plane CP. 13A and 13B are diagrams for explaining another example of adjustment of the reference distance d and the scanner direction SD according to this embodiment. As shown in FIG. 13A, it is assumed that a reference figure RG is drawn in advance on a correction plane CP at a position a predetermined distance from the scanner position O in a predetermined scanner direction SD. In other words, the reference graphic RG is drawn on the correction plane CP. At this time, the processing circuit 11 that implements the display control function 116 superimposes a guide image I20 on the live view display on the display 19, as shown in FIG. 13B. The guide image I20 includes a guide reference graphic IG. The guide reference figure IG corresponds to the shape of the reference figure RG viewed obliquely with respect to the normal direction of the correction plane CP. In this case, the user may adjust the reference distance d and the scanner direction SD on the display 19 so that the live-view-displayed reference graphic RG and the superimposed guide reference graphic IG match. The reference figure RG may be represented by a concave structure or a convex structure provided on the correction plane CP. Here, the reference graphic RG is an example of a reference graphic. Further, the guide reference figure IG is an example of a guide figure.

なお、基準線RLや基準図形RGは、補正用平面CP上に描画される場合に限らず、液晶プロジェクタ等により補正用平面CP上に投影されてもよい。この場合、形状測定装置10は、当該液晶プロジェクタを含んでいてもよい。 Note that the reference line RL and the reference graphic RG are not limited to being drawn on the correction plane CP, and may be projected onto the correction plane CP by a liquid crystal projector or the like. In this case, the shape measuring device 10 may include the liquid crystal projector.

なお、上述の実施形態において、補正用平面CPとして構造物の壁面が用いられる場合を例として説明したが、これに限らない。例えば、補正用平面CPとして、床面が用いられてもよい。また、補正用平面CPは、例えば、液晶プロジェクタから画面等を投影する可搬型のスクリーン等であってもよい。この場合、基準距離dやスキャナ方向SDは、3Dスキャナ131に限らず、スクリーンを移動又は回転させることにより調整されてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the wall surface of the structure is used as the correction plane CP has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, a floor surface may be used as the correction plane CP. Further, the correction plane CP may be, for example, a portable screen or the like for projecting a screen or the like from a liquid crystal projector. In this case, the reference distance d and the scanner direction SD may be adjusted not only by the 3D scanner 131 but also by moving or rotating the screen.

なお、上述の実施形態において、可搬型の形状測定装置10を例として説明したが、これに限らない。形状測定装置10は、例えば放射線治療システムにおける放射線治療装置等にスキャナ位置Oが一意に定まるように固定されていてもよい。また、補正用平面CPとの間の距離が一意に定まるように設計された冶具等に固定されていてもよい。また、基準距離dは、形状測定装置10の外部で測定されて、測距結果が形状測定装置10に入力される仕様もあり得る。このように、基準距離dを既知の値として取り扱うことができる場合には、形状測定装置10は、レーザ距離計133を有していなくてもよい。 In addition, although the portable shape measuring device 10 has been described as an example in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this. For example, the shape measuring device 10 may be fixed to a radiotherapy device or the like in a radiotherapy system so that the scanner position O is uniquely determined. Alternatively, it may be fixed to a jig or the like designed so that the distance from the correction plane CP is uniquely determined. Moreover, the reference distance d may be measured outside the shape measuring device 10 and the distance measurement result may be input to the shape measuring device 10 . In this way, if the reference distance d can be treated as a known value, the shape measuring device 10 does not have to have the laser rangefinder 133 .

なお、上述の実施形態において、スキャナ方向SDを、補正用平面CPの法線方向からY軸回り(水平方向)に回転させることにより、複数の距離に関する複数の測定誤差を一度に取得する形状測定装置10を例として説明したが、スキャナ方向SDは、X軸又はZ軸回りに回転されてもよい。また、スキャナ方向SDは、X軸、Y軸及びZ軸のうち、2軸以上の軸回りに回転されてもよい。 In the above-described embodiment, by rotating the scanner direction SD around the Y-axis (horizontal direction) from the normal direction of the correction plane CP, shape measurement is performed to obtain a plurality of measurement errors related to a plurality of distances at once. Although the device 10 has been described as an example, the scanner direction SD may be rotated about the X-axis or the Z-axis. Also, the scanner direction SD may be rotated around two or more of the X, Y, and Z axes.

以上説明したように、本実施形態に係る補正用のスキャンは、補正用平面CPの法線方向に対して斜め方向から補正用平面CPをスキャンすることにより実施される。このようにして取得された補正用のスキャンデータは、複数のスキャン距離(測定距離)の測定点に関する点群データである。つまり、本実施形態に係る技術によれば、少なくとも1回の補正用のスキャンにより、複数の測定距離に関する複数の測定誤差を取得することができる。換言すれば、本実施形態に係る技術によれば、測定距離ごとに基準距離dを測定しながら形状測定装置10を配置しなくてもよいため、補正用のスキャンデータを簡易に取得できるという効果がある。簡易に補正用のスキャンデータを取得できれば、形状測定装置10の補正作業に要する作業時間を短縮できる。 As described above, the correction scan according to the present embodiment is performed by scanning the correction plane CP from a direction oblique to the normal direction of the correction plane CP. The scan data for correction acquired in this manner is point cloud data relating to measurement points at a plurality of scan distances (measurement distances). That is, according to the technique according to the present embodiment, it is possible to obtain a plurality of measurement errors related to a plurality of measurement distances by performing at least one correction scan. In other words, according to the technique according to the present embodiment, since it is not necessary to arrange the shape measuring device 10 while measuring the reference distance d for each measurement distance, it is possible to easily acquire the scan data for correction. There is If the scan data for correction can be easily obtained, the work time required for the correction work of the shape measuring device 10 can be shortened.

なお、補正用平面CPの法線方向に対して斜め方向から補正用平面CPをスキャンする補正用のスキャンは、補正用平面CPの法線方向に対してスキャナ方向SDが傾きを有する場合に限らない。補正用のスキャンにより得られるスキャンデータに含まれる少なくとも2つの測定点に関して、当該2つの測定点及びスキャナ位置Oを通る直線の方向が、それぞれ補正用平面CPの法線方向に対して傾きを有していればよい。つまり、本実施形態に係る技術によれば、スキャナ方向SD及び補正用平面CPの法線方向が一致している場合であっても、上述の実施形態と同様にして、1回の補正用のスキャンにより複数の測定距離に関する複数の測定誤差を取得できる。 Note that the correction scan for scanning the correction plane CP from a direction oblique to the normal direction of the correction plane CP is limited to the case where the scanner direction SD is inclined with respect to the normal direction of the correction plane CP. do not have. With respect to at least two measurement points included in scan data obtained by scanning for correction, the directions of straight lines passing through the two measurement points and the scanner position O each have an inclination with respect to the normal direction of the correction plane CP. It's fine if you do. That is, according to the technique according to the present embodiment, even when the scanner direction SD and the normal direction of the correction plane CP match, as in the above-described embodiment, one correction is performed. A plurality of measurement errors for a plurality of measured distances can be obtained by scanning.

また、本実施形態に係る測定誤差分布は、複数の測定距離に関する複数の測定誤差である。より詳細には、測定誤差分布は、各基準点領域に関して算出された測定誤差を示す誤差テーブルとして生成される。また、測定対象に関するスキャンデータは、各測定点の測定距離に応じて誤差テーブルが参照されることにより補正される。より詳細には、測定対象に関するスキャンデータは、各測定点の測定距離に応じた測定誤差により補正される。この構成であれば、撮影条件や3Dスキャナ131によって測定点が異なっている場合であっても、測定対象に関するスキャンデータを適切に補正できる。 Also, the measurement error distribution according to this embodiment is a plurality of measurement errors related to a plurality of measurement distances. More specifically, the measurement error distribution is generated as an error table showing the calculated measurement error for each reference point area. Further, the scan data relating to the measurement object is corrected by referring to the error table according to the measurement distance of each measurement point. More specifically, the scan data regarding the object to be measured is corrected by the measurement error according to the measurement distance of each measurement point. With this configuration, even if the measurement points differ depending on the imaging conditions and the 3D scanner 131, the scan data regarding the measurement target can be corrected appropriately.

なお、異なる斜め方向から実施される複数の補正用のスキャンは、スキャン角度(スキャナ方向SD)を変えてスキャンして得られる複数のスキャンデータを合成してモデリングする場合を想定している。このように、複数のスキャナ方向SDからスキャンして得られた複数の補正用のスキャンデータから誤差テーブルが生成されることで、測定対象のスキャンデータが合成されるときの精度向上も期待できる。 A plurality of correction scans performed from different oblique directions are assumed to be modeled by synthesizing a plurality of scan data obtained by scanning while changing the scan angle (scanner direction SD). By generating an error table from a plurality of scan data for correction obtained by scanning in a plurality of scanner directions SD in this way, an improvement in accuracy when combining scan data to be measured can be expected.

[第2の実施形態]
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る形状測定装置、放射線治療システム及び形状測定方法を説明する。ここでは、主に第1の実施形態との相違点について説明する。なお、以下の説明において、第1の実施形態と同一又は略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。
[Second embodiment]
A shape measuring apparatus, a radiotherapy system, and a shape measuring method according to the present embodiment will be described below with reference to the drawings. Here, differences from the first embodiment will be mainly described. In the following description, constituent elements having the same or substantially the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and repeated description will be made only when necessary.

図14は、本実施形態に係る放射線治療システム1の構成の一例を示す図である。図14に示すように、放射線治療システム1は、3Dスキャナ131、レーザ距離計133、干渉判定装置30、治療計画画像撮影装置50、治療計画装置70及び放射線治療装置90を有する。3Dスキャナ131、レーザ距離計133、干渉判定装置30、治療計画画像撮影装置50、治療計画装置70及び放射線治療装置90は、ネットワーク等を介して互いに通信可能に接続されている。 FIG. 14 is a diagram showing an example of the configuration of the radiotherapy system 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 14 , the radiotherapy system 1 has a 3D scanner 131 , a laser rangefinder 133 , an interference determination device 30 , a treatment planning imaging device 50 , a treatment planning device 70 and a radiotherapy device 90 . The 3D scanner 131, the laser rangefinder 133, the interference determination device 30, the treatment planning imaging device 50, the treatment planning device 70, and the radiotherapy device 90 are communicably connected to each other via a network or the like.

本実施形態に係る形状測定装置10は、例えば、3Dスキャナ131、レーザ距離計133及び干渉判定装置30を含む。なお、3Dスキャナ131、レーザ距離計133及び干渉判定装置30は、一体に構成されていてもよいし、それぞれ異なる装置として構成されていてもよい。 The shape measuring device 10 according to this embodiment includes, for example, a 3D scanner 131, a laser rangefinder 133, and an interference determination device 30. Note that the 3D scanner 131, the laser rangefinder 133, and the interference determination device 30 may be integrally configured, or may be configured as different devices.

本実施形態に係る3Dスキャナ131は、測定対象の3次元形状を光学的に測定する可搬型の測定機器である。3Dスキャナ131により得られたスキャンデータは、干渉判定装置30に供給される。測定対象は、干渉判定装置30による干渉判定に使用するグラフィックモデルの生成対象に設定される。典型的には、放射線治療又は医用画像診断毎に異なる形態を有し、予め用意されている標準的なグラフィックモデルとの間で形態の相違が生じるものである。具体的には、測定対象は、放射線治療又は医用画像診断の患者でもよいし、放射線治療又は医用画像診断の患者と当該患者を寝台に固定するための固定具との組合せでもよい。 The 3D scanner 131 according to this embodiment is a portable measuring device that optically measures the three-dimensional shape of a measurement target. Scan data obtained by the 3D scanner 131 is supplied to the interference determination device 30 . The object to be measured is set as an object for which a graphic model to be used for interference judgment by the interference judgment device 30 is generated. Typically, it has a different form for each radiotherapy or medical image diagnosis, and the form differs from the standard graphic model prepared in advance. Specifically, the measurement target may be a patient undergoing radiotherapy or medical image diagnosis, or a combination of a patient undergoing radiotherapy or medical image diagnosis and a fixture for fixing the patient to the bed.

干渉判定装置30は、CPUやGPU等のプロセッサ、ROMやRAM等のメモリ、表示機器、入力インタフェース、通信インタフェースを含むコンピュータである。干渉判定装置30の処理回路は、第1の実施形態に係る形状測定装置10の処理回路11と同様に、形状測定プログラムにより、測距データ取得機能111、スキャンデータ取得機能112、誤差テーブル生成機能113、誤差補正機能114、モデル生成機能115及び表示制御機能116を実行する。また、干渉判定装置30は、治療計画画像撮影装置50又は放射線治療装置90の機器同士又は機器と患者との干渉を判定する。干渉判定装置30の処理回路は、3Dスキャナ131によりスキャンされた測定対象に関する3次元のグラフィックモデルを利用して、シミュレーションにより干渉を判定する干渉判定機能をさらに実行する。ここで、干渉判定機能を実現する干渉判定装置30の処理回路は、干渉判定部の一例である。 The interference determination device 30 is a computer including a processor such as a CPU or GPU, a memory such as ROM or RAM, a display device, an input interface, and a communication interface. Similar to the processing circuit 11 of the shape measuring device 10 according to the first embodiment, the processing circuit of the interference determination device 30 has a distance measurement data acquisition function 111, a scan data acquisition function 112, and an error table generation function by a shape measurement program. 113, the error correction function 114, the model generation function 115 and the display control function 116 are executed. Further, the interference determination device 30 determines interference between devices of the treatment planning imaging device 50 or the radiation therapy device 90 or between the device and the patient. The processing circuit of the interference determination device 30 utilizes the three-dimensional graphic model of the measurement object scanned by the 3D scanner 131 to further perform an interference determination function of determining interference through simulation. Here, the processing circuit of the interference determination device 30 that implements the interference determination function is an example of an interference determination unit.

治療計画画像撮影装置50は、放射線治療計画に利用する医用画像(以下、治療計画画像と呼ぶ)を生成する医用画像診断装置である。治療計画画像撮影装置50は、患者の体表を描出可能であれば、如何なる医用画像診断装置でも良い。このような治療計画画像撮影装置50としては、例えば、X線コンピュータ断層撮影装置やコーンビームCT装置、磁気共鳴イメージング装置、超音波診断装置等が用いられる。 The treatment planning imaging apparatus 50 is a medical image diagnostic apparatus that generates medical images used for radiotherapy planning (hereinafter referred to as treatment planning images). The treatment planning image capturing device 50 may be any medical image diagnostic device that can visualize the patient's body surface. As such a treatment planning imaging device 50, for example, an X-ray computed tomography device, a cone-beam CT device, a magnetic resonance imaging device, an ultrasonic diagnostic device, or the like is used.

治療計画装置70は、CPUやGPU等のプロセッサ、ROMやRAM等のメモリ、表示機器、入力インタフェース、通信インタフェースを含むコンピュータである。治療計画装置70は、治療計画画像撮影装置50から直接的に又は医用画像管理システム(Picture Archiving and Communication Systems:PACS)等を介して治療計画画像を受信する。治療計画装置70は、治療計画画像を利用して、患者に関する治療計画を作成する。治療計画は、治療計画画像と放射線治療条件とを含む。放射線治療条件は、腫瘍位置や放射線照射方向数、放射線照射角度、放射線強度、コリメータ開度、ウェッジフィルタ等の各種条件を含む。治療計画は、放射線治療装置90に送信される。 The treatment planning apparatus 70 is a computer including a processor such as a CPU or GPU, a memory such as a ROM or RAM, a display device, an input interface, and a communication interface. The treatment planning apparatus 70 receives treatment planning images directly from the treatment planning imaging apparatus 50 or via a medical image archiving and communication system (PACS) or the like. The treatment planning device 70 utilizes the treatment planning images to create a treatment plan for the patient. A treatment plan includes a treatment plan image and radiotherapy conditions. Radiotherapy conditions include various conditions such as tumor position, number of radiation irradiation directions, radiation irradiation angle, radiation intensity, collimator opening degree, wedge filter, and the like. The treatment plan is transmitted to radiation therapy apparatus 90 .

図15は、図14の放射線治療装置90の構成の一例を示す図である。放射線治療装置90は、図15に示すように、治療用架台91(ガントリ)と治療用寝台94とコンソールとを有する。治療用架台91は、保持装置92と、回転軸回りに回転可能に保持装置92に設けられた照射ヘッド93とを有する。照射ヘッド93には、電子銃等により発生された電子等を加速する加速管と、加速管により加速された電子が衝突する金属ターゲットとが搭載される。金属ターゲットに電子が衝突することにより、放射線であるX線が発生する。照射ヘッド93は、治療計画装置70により同定された治療計画に含まれる放射線治療条件に従い放射線を照射する。照射ヘッド93からの放射線のビーム軸と回転軸とが交わる点は、空間的に不動であり、アイソ・センタと呼ばれている。治療用寝台94は、床面に設けられた基台95と、患者が載置される治療用天板96とを有する。治療用天板96は、基台95により、移動自在に支持される。治療用天板96は、撮像用天板と同様に平面形状を有している。患者の治療部位がアイソ・センタに一致するように治療用架台91、治療用寝台94及び患者が位置合わせされる。また、図15に示すように、本実施形態に係る治療用天板96は、補正用平面CPとして用いられる。 FIG. 15 is a diagram showing an example of the configuration of the radiotherapy apparatus 90 of FIG. 14. As shown in FIG. The radiotherapy apparatus 90, as shown in FIG. 15, has a treatment platform 91 (gantry), a treatment bed 94, and a console. The therapeutic platform 91 has a holding device 92 and an irradiation head 93 rotatably provided on the holding device 92 about a rotation axis. The irradiation head 93 is equipped with an acceleration tube for accelerating electrons generated by an electron gun or the like, and a metal target against which the electrons accelerated by the acceleration tube collide. X-rays, which are radiation, are generated by the collision of electrons with the metal target. The irradiation head 93 irradiates radiation according to the radiotherapy conditions included in the treatment plan identified by the treatment planning device 70 . The point where the beam axis of radiation from the irradiation head 93 and the axis of rotation intersect is spatially immobile and called the isocenter. The therapeutic bed 94 has a base 95 provided on the floor and a therapeutic top plate 96 on which the patient is placed. The therapeutic top plate 96 is movably supported by the base 95 . The therapeutic top plate 96 has a planar shape like the imaging top plate. The treatment platform 91, the treatment couch 94 and the patient are aligned such that the patient treatment site coincides with the isocenter. In addition, as shown in FIG. 15, the treatment top plate 96 according to this embodiment is used as a correction plane CP.

以下、誤差テーブル生成に係る一連の流れの一例について、図面を参照して詳細に説明する。図16は、本実施形態に係る誤差テーブル生成に係る一連の流れの一例を示すフローチャートである。図17A及び図17Bは、本実施形態に係る治療用天板96の移動の一例について説明するための図である。図17Aには、図15の治療用架台91側から見た治療用寝台94及び3Dスキャナ131の配置の一例が示されている。なお、以下の説明は、図4の第1の実施形態に係る誤差テーブル生成に係る一連の流れの一例と比較しながら行う。 An example of a series of flows relating to error table generation will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 16 is a flow chart showing an example of a series of flows related to error table generation according to this embodiment. 17A and 17B are diagrams for explaining an example of the movement of the therapeutic top plate 96 according to this embodiment. FIG. 17A shows an example of the arrangement of the treatment bed 94 and the 3D scanner 131 viewed from the treatment platform 91 side in FIG. 15 . The following description will be made while comparing with an example of a series of flow relating to error table generation according to the first embodiment shown in FIG.

ステップS301乃至ステップS304は、それぞれ、図4のステップS101乃至ステップS104と同様である。なお、本実施形態に係る補正用平面CPは、放射線治療装置90の治療用天板96である。また、基準距離dの調整は、治療用天板96の移動により実現されてもよい。 Steps S301 through S304 are the same as steps S101 through S104 in FIG. 4, respectively. The correction plane CP according to this embodiment is the treatment top plate 96 of the radiotherapy apparatus 90 . Also, the adjustment of the reference distance d may be realized by moving the treatment top plate 96 .

ステップS305において、所定の範囲に関するスキャンが終了したか否かが判断される。図17Aに示すように、3Dスキャナ131のスキャン範囲SRによっては、治療用天板96の大きさが、補正用平面CPとして十分ではない可能性がある。このため、本実施形態では、補正用平面CPとして要求される大きさの範囲(所定の範囲)に関して補正用のスキャンが終了するまで、治療用天板96を移動させながら、補正用のスキャンデータを収集する。所定の範囲に関するスキャンが終了したと判断された場合はステップS307へ進み、判断されなかった場合はステップS306へ進む。 In step S305, it is determined whether or not scanning of a predetermined range has been completed. As shown in FIG. 17A, depending on the scan range SR of the 3D scanner 131, the size of the treatment top plate 96 may not be sufficient for the correction plane CP. For this reason, in the present embodiment, the scanning data for correction is collected while moving the treatment table 96 until the scanning for correction is completed with respect to the range (predetermined range) of the size required for the correction plane CP. to collect. If it is determined that the scanning of the predetermined range has been completed, the process proceeds to step S307; otherwise, the process proceeds to step S306.

ステップS306において、治療用天板96が移動される。例えば、図17Aに示す例では、治療用天板96は、スキャン範囲SRにおいて、方向BD1及び方向BD2へ移動される。治療用天板96が移動された後、ステップS304へ戻る。その後、ステップS304において、移動された治療用天板96に関して補正用のスキャンが実施されることになる。 In step S306, the treatment top plate 96 is moved. For example, in the example shown in FIG. 17A, the treatment top plate 96 is moved in directions BD1 and BD2 in the scan range SR. After the therapeutic top plate 96 is moved, the process returns to step S304. Thereafter, in step S304, a correction scan is performed on the moved treatment table 96. FIG.

なお、治療用天板96の移動はX軸方向に限らず、所定の範囲やスキャンごとの測定範囲などに応じて、Z軸方向にさらに移動してもよい。なお、所定の範囲やスキャンごとの測定範囲などは、例えば予め設定されてメモリ15に記憶されていればよい。なお、スキャンごとの測定範囲は、スキャン範囲SR及び基準距離dに基づいて算出されてもよい。 It should be noted that the movement of the top plate 96 for treatment is not limited to the X-axis direction, and may be further moved in the Z-axis direction according to a predetermined range, a measurement range for each scan, and the like. Note that the predetermined range, the measurement range for each scan, and the like may be set in advance and stored in the memory 15, for example. Note that the measurement range for each scan may be calculated based on the scan range SR and the reference distance d.

また、治療用天板96は、図17Bに示すように、放射線治療装置90の座標系におけるZ軸及びX軸方向に限らず、Y軸方向(図17Bに示す例では、方向BD3)に移動されてもよい。この場合であっても、複数回のスキャンにより、要求される範囲で測定点までの距離ごとの測定誤差を取得できる。 In addition, as shown in FIG. 17B, the treatment top plate 96 is moved not only in the Z-axis and X-axis directions in the coordinate system of the radiotherapy apparatus 90 but also in the Y-axis direction (the direction BD3 in the example shown in FIG. 17B). may be Even in this case, it is possible to acquire the measurement error for each distance to the measurement point within the required range by scanning multiple times.

なお、治療用天板96の移動は、ユーザにより放射線治療装置90で制御されてもよいし、干渉判定装置30の処理回路によりスキャン範囲SR等に応じて制御されてもよい。 The movement of the treatment top plate 96 may be controlled by the user in the radiotherapy apparatus 90 or may be controlled by the processing circuit of the interference determination apparatus 30 according to the scan range SR or the like.

ステップS307において、全ての基準角度θに関してスキャンが終了したか否かが判断される。全ての基準角度θに関してスキャンが終了したと判断された場合はステップS308へ進み、判断されなかった場合はステップS303へ戻る。 In step S307, it is determined whether scanning has been completed with respect to all the reference angles θ. If it is determined that scanning has been completed with respect to all the reference angles θ, the process proceeds to step S308; otherwise, the process returns to step S303.

ステップS308乃至ステップS312は、それぞれ、図4のステップS105乃至ステップS109と同様である。 Steps S308 to S312 are the same as steps S105 to S109 in FIG. 4, respectively.

以上説明したように、本実施形態に係る補正用のスキャンでは、治療用天板96が補正用平面CPとして用いられる。また、1回のスキャン範囲(有効視野角)の全体に治療用天板96が含まれないとき、本実施形態に係る補正用のスキャンでは、有効視野角の全体に関して補正用のスキャンデータが取得されるように、治療用天板96が移動される。つまり、本実施形態に係る技術によれば、補正用のスキャンデータとして、複数の治療用天板96の位置に関する複数のスキャンデータが取得できる。換言すれば、本実施形態に係る補正用のスキャンでは、治療用天板96の補正用平面CPとして使用できる範囲の大きさが、補正用平面CPとして要求される大きさより小さい場合には、治療用天板96を移動させる。これにより、1回のスキャン範囲の全体が含まれる補正用平面CPを使用する場合と同様に、複数の測定距離に関する複数の測定誤差を取得できる。 As described above, in the correction scan according to the present embodiment, the treatment top plate 96 is used as the correction plane CP. Further, when the treatment top plate 96 is not included in the entire scanning range (effective viewing angle) of one scan, in the scanning for correction according to the present embodiment, scan data for correction is acquired for the entire effective viewing angle. Treatment table 96 is moved so that That is, according to the technique according to the present embodiment, it is possible to acquire a plurality of scan data relating to the positions of the plurality of therapeutic top plates 96 as the scan data for correction. In other words, in the correction scan according to the present embodiment, when the size of the range that can be used as the correction plane CP of the treatment top plate 96 is smaller than the size required as the correction plane CP, the treatment The top plate 96 is moved. This makes it possible to obtain a plurality of measurement errors related to a plurality of measurement distances, as in the case of using the correction plane CP that includes the entire scanning range of one scan.

以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、非接触の形状測定における測定誤差を簡易に補正することができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to easily correct measurement errors in non-contact shape measurement.

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU、GPU、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(Programmable Logic Device:PLD)等の回路を意味する。PLDは、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA)を含む。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。プログラムが保存された記憶回路は、コンピュータ読取可能な非一時的記録媒体である。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。また、プログラムを実行するのではなく、論理回路の組合せにより当該プログラムに対応する機能を実現してもよい。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1及び図14における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 The term "processor" used in the above description means circuits such as CPU, GPU, Application Specific Integrated Circuit (ASIC), and Programmable Logic Device (PLD). PLDs include Simple Programmable Logic Devices (SPLDs), Complex Programmable Logic Devices (CPLDs), and Field Programmable Gate Arrays (FPGAs). The processor realizes its functions by reading and executing the programs stored in the memory circuit. The memory circuit storing the program is a computer-readable non-transitory recording medium. It should be noted that instead of storing the program in the memory circuit, the program may be directly installed in the circuit of the processor. In this case, the processor realizes its function by reading and executing the program embedded in the circuit. Also, functions corresponding to the program may be realized by combining logic circuits instead of executing the program. Note that each processor of the present embodiment is not limited to being configured as a single circuit for each processor, and may be configured as one processor by combining a plurality of independent circuits to realize its function. good. Furthermore, a plurality of components in FIGS. 1 and 14 may be integrated into one processor to realize its functions.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1…放射線治療システム、
10…形状測定装置、
11…処理回路、
15…メモリ、
17…入力インタフェース、
19…ディスプレイ(表示部)、
30…干渉判定装置(干渉判定部)、
50…治療計画画像撮影装置、
70…治療計画装置、
90…放射線治療装置、
91…治療用架台、
92…保持装置、
93…照射ヘッド、
94…治療用寝台、
95…基台、
96…治療用天板、
101…筐体、
111…測距データ取得機能(基準距離取得部)、
112…スキャンデータ取得機能(第1の取得部、第2の取得部)、
113…誤差テーブル生成機能(生成部)、
114…誤差補正機能(補正部)、
115…モデル生成機能(モデル生成部)、
116…表示制御機能(表示部)、
131…3Dスキャナ(第1の取得部、第2の取得部、撮像部)、
133…レーザ距離計(基準距離取得部)。
1... radiotherapy system,
10 ... Shape measuring device,
11 ... processing circuit,
15... memory,
17 ... input interface,
19 ... display (display unit),
30... Interference determination device (interference determination unit),
50... treatment plan imaging device,
70 ... Treatment planning device,
90... Radiotherapy device,
91 ... therapeutic stand,
92 ... holding device,
93 ... irradiation head,
94 ... treatment bed,
95 ... base,
96... Top plate for treatment,
101 ... housing,
111 ... Ranging data acquisition function (reference distance acquisition unit),
112 ... Scan data acquisition function (first acquisition unit, second acquisition unit),
113 ... error table generation function (generation unit),
114 ... error correction function (correction unit),
115 ... model generation function (model generation unit),
116... Display control function (display unit),
131 ... 3D scanner (first acquisition unit, second acquisition unit, imaging unit),
133... Laser rangefinder (reference distance acquisition unit).

Claims (8)

補正用平面の法線方向に対して斜め方向から前記補正用平面を光学的にスキャンすることにより得られた前記補正用平面の外形に関する第1のスキャンデータと、前記補正用平面の位置情報を取得する第1の取得部と、
前記第1のスキャンデータと、前記補正用平面の位置情報とに基づいて、複数の測定距離に関する複数の測定誤差を示す測定誤差分布を生成する生成部と
前記補正用平面に付された基準の図形を撮像して画像データとして出力する撮像部と、
前記画像データをライブビュー表示し、前記ライブビュー表示した画像データに、前記補正用平面の法線方向に対して所定の斜め方向となり且つ前記補正用平面から基準距離となるスキャナ位置から見た前記基準の図形の形状に対応するガイド用の図形を含む画像データを重畳表示する表示部と
を具備し、
前記撮像部は、ユーザの操作に応じて、前記ライブビュー表示された画像データの基準の図形と、前記重畳表示された画像データのガイド用の図形とが一致するように、前記補正用平面の法線方向に対する斜め方向と前記補正用平面からの距離とが調整される、形状測定装置。
first scan data relating to the outer shape of the correction plane obtained by optically scanning the correction plane from a direction oblique to the normal direction of the correction plane, and positional information of the correction plane; a first acquisition unit that acquires
a generation unit that generates a measurement error distribution indicating a plurality of measurement errors related to a plurality of measurement distances based on the first scan data and the position information of the correction plane ;
an imaging unit that captures a reference figure attached to the correction plane and outputs it as image data;
The image data is displayed in a live view, and the image data displayed in the live view is viewed from a scanner position which is a predetermined oblique direction with respect to the normal direction of the correction plane and which is a reference distance from the correction plane. a display unit that superimposes and displays image data including a guide figure corresponding to the shape of the reference figure;
and
The imaging unit adjusts the correction plane so that the reference graphic of the image data displayed in the live view and the guide graphic of the superimposed image data match according to a user's operation. A shape measuring device in which a diagonal direction with respect to a normal direction and a distance from the correction plane are adjusted .
前記生成部は、基準点により分割されたスキャン範囲を基準点領域として設定し、
前記測定誤差分布は、前記第1のスキャンデータの測定点ごとの測定誤差から算出された前記基準点領域ごとの測定誤差である、
請求項1に記載の形状測定装置。
The generation unit sets a scanning range divided by reference points as a reference point area,
The measurement error distribution is the measurement error for each reference point region calculated from the measurement error for each measurement point of the first scan data.
The shape measuring device according to claim 1.
前記生成部は、前記第1のスキャンデータに測定点が存在しない前記基準点領域に関しては、前記第1のスキャンデータに測定点が存在する前記基準点領域のうち、等しい測定距離に位置する前記基準点領域の測定誤差を用いて補間することにより、前記測定誤差分布を生成する、請求項2に記載の形状測定装置。 With respect to the reference point areas in which the measurement points do not exist in the first scan data, the generating unit determines that the reference point areas in which the measurement points exist in the first scan data are located at equal measurement distances. 3. The shape measuring apparatus according to claim 2, wherein the measurement error distribution is generated by interpolating using the measurement error of the reference point area. 前記補正用平面の位置情報として、前記法線方向における測定座標系の原点から前記補正用平面までの距離を取得する基準距離取得部をさらに備える、請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の形状測定装置。 4. The apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a reference distance acquisition unit that acquires a distance from an origin of the measurement coordinate system in the normal direction to the correction plane as the position information of the correction plane. A profile measuring device as described. 対象を光学的にスキャンすることにより得られた前記対象の外形に関する第2のスキャンデータを取得する第2の取得部と、
前記第2のスキャンデータの各測定点に関して、前記各測定点の測定距離に応じて前記測定誤差分布を参照することにより、前記第2のスキャンデータを補正する補正部と
をさらに備える、請求項1に記載の形状測定装置。
a second acquisition unit that acquires second scan data relating to the outline of the target obtained by optically scanning the target;
and a correction unit that corrects the second scan data by referring to the measurement error distribution according to the measurement distance of each measurement point for each measurement point of the second scan data. 2. The shape measuring device according to 1.
前記補正された第2のスキャンデータから、前記対象に関する3次元的な対象モデルを生成するモデル生成部と、
前記対象モデルを使用して、放射線治療又は医用画像診断における前記対象及び装置間の干渉を判定する干渉判定部と
をさらに備える、請求項に記載の形状測定装置。
a model generator that generates a three-dimensional object model of the object from the corrected second scan data;
The shape measuring device according to claim 5 , further comprising: an interference determination unit that uses the target model to determine interference between the target and the device in radiotherapy or medical imaging diagnosis.
請求項1乃至のうちいずれか1項に記載の形状測定装置と、
前記形状測定装置のスキャン範囲内で移動可能に支持された天板を有する寝台と
を具備し、
前記補正用平面は、前記天板であり、
前記第1のスキャンデータは、複数の天板位置に関する複数のスキャンデータを含む、
放射線治療システム。
A shape measuring device according to any one of claims 1 to 6 ;
a bed having a top plate movably supported within the scanning range of the shape measuring device;
The correction plane is the top plate,
The first scan data includes a plurality of scan data related to a plurality of tabletop positions,
Radiation therapy system.
補正用平面の法線方向に対して斜め方向から前記補正用平面を光学的にスキャンすることにより得られた前記補正用平面の外形に関する第1のスキャンデータと、前記補正用平面の位置情報を取得することと、
前記第1のスキャンデータと、前記補正用平面の位置情報とに基づいて、複数の測定距離に関する複数の測定誤差を示す測定誤差分布を生成することと
撮像部により、前記補正用平面に付された基準の図形を撮像して画像データとして出力することと、
前記画像データをライブビュー表示し、前記ライブビュー表示した画像データに、前記補正用平面の法線方向に対して所定の斜め方向となり且つ前記補正用平面から基準距離となるスキャナ位置から見た前記基準の図形の形状に対応するガイド用の図形を含む画像データを重畳表示することと、
前記ライブビュー表示された画像データの基準の図形と、前記重畳表示された画像データのガイド用の図形とが一致するように、前記撮像部について、前記補正用平面の法線方向に対する斜め方向と前記補正用平面からの距離とを調整することと、
を含む形状測定方法。
first scan data relating to the outer shape of the correction plane obtained by optically scanning the correction plane from a direction oblique to the normal direction of the correction plane, and positional information of the correction plane; to obtain;
generating a measurement error distribution indicating a plurality of measurement errors related to a plurality of measurement distances based on the first scan data and the position information of the correction plane ;
an imaging unit imaging a reference figure attached to the correction plane and outputting it as image data;
The image data is displayed in a live view, and the image data displayed in the live view is viewed from a scanner position which is a predetermined oblique direction with respect to the normal direction of the correction plane and which is a reference distance from the correction plane. superimposed display of image data including a guide figure corresponding to the shape of the reference figure;
In order that the reference figure of the image data displayed in the live view and the guide figure of the image data displayed in the superimposed manner match, the imaging unit is rotated in an oblique direction with respect to the normal direction of the correction plane. adjusting the distance from the correction plane;
Shape measurement method including.
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