图像处理装置和存储介质的制作方法

本发明涉及用于测量待测对象的几何形状的图像处理装置和存储介质。

背景技术：

通过使用多个测量图像来执行待测对象的三维(3d)测量的非接触式3d几何形状测量仪器是已知的。

非接触式3d几何形状测量仪器通过使用测量图像生成中间图像，以测量待测对象的几何形状。由于在测量图像中包括各种类型的噪声，因此在中间图像中也包括类似的噪声。

技术实现要素：

本发明要解决的问题

非专利文献(s.montresor等人的“opticsexpress”，第24卷，第13期，第14322-14343页，2016)公开了使用各种滤波器去除中间图像的噪声的技术。但是，在上面提到的文献中公开的技术中，存在的问题是在中间图像中残留有未充分去除噪声的区域。

本发明着眼于这一点，并且本发明的目的是提供一种降低包括在中间图像中的噪声的技术。

解决问题的手段

根据本发明第一方面的图像处理装置包括：图像获取部，通过捕获待测对象来获取多个测量图像；建模部，对于测量图像的每个像素，识别对数据序列近似的近似函数的建模参数，在所述数据序列中，与测量图像相对应的像素的像素值根据预定次序被放置；中间图像生成部，基于所述建模参数生成用于生成指示待测对象的几何形状的几何图像的中间图像；噪声阈值图像生成部，通过使用指示所述数据序列中包括的像素的像素值与基于对于每个像素的建模参数识别出的像素的近似值之间的误差的统计识别中间图像中每个像素的噪声阈值来生成噪声阈值图像；以及噪声去除部，使用所述噪声阈值图像对所述中间图像执行阈值化。

使用通过对所述噪声阈值图像执行小波变换所获取的图像中的对应像素的噪声阈值，所述噪声去除部可以通过对图像执行逆小波变换来生成更新的中间图像，其中所述图像是对通过对中间图像执行小波变换所获取的图像中的每个像素执行阈值化所获取的。

图像处理装置还可以包括几何图像生成部，通过对由噪声去除部对中间图像执行阈值化而生成的更新的中间图像执行算术处理来生成几何图像，其中所述算术处理是根据多个条件确定的。

中间图像生成部可以生成编码的中间图像，使得待测对象的几何信息与根据所述条件确定的相位相对应，以及所述噪声阈值图像生成部可以使用基于所述统计由误差传播定律确定的相位误差来生成所述噪声阈值图像。

所述噪声阈值图像生成部可以使用标准偏差来生成所述噪声阈值图像，其中，所述标准偏差是包括在所述数据序列中的所述多个像素的像素值与每个像素的近似值之间的差。

所述图像获取部可以获取通过在具有不同相位的多个投影图案的光被投影到待测对象上的多种状态下捕获待测对象而获得的多个测量图像。

所述图像获取部可以获取在参照面的表面上反射的激光束和在待测对象的表面上反射的激光束入射到捕获装置的状态下捕获的多个测量图像。

所述图像获取部分可以获取在待测对象位于多个不同位置的多种状态下捕获的多个测量图像。

根据本发明第二方面的存储介质存储程序，该程序使计算机执行以下功能：通过捕获待测对象来获取多个测量图像；对于测量图像的每个像素，识别对数据序列近似的近似函数的建模参数，在所述数据序列中，与测量图像相对应的像素的像素值根据预定次序被放置；基于所述建模参数生成用于生成指示待测对象的几何形状的几何图像的中间图像；通过使用指示所述数据序列中包括的像素的像素值与基于对于每个像素的建模参数识别出的像素的近似值之间的误差的统计识别中间图像中每个像素的噪声阈值来生成噪声阈值图像；以及使用所述噪声阈值图像对所述中间图像执行阈值化。

发明效果

根据本发明，实现了使得能够降低包括在中间图像中的噪声的效果。

附图说明

图1图示了根据实施例的图像处理系统的概要。

图2图示了用于降低噪声的处理的概要。

图3示出了根据实施例的图像处理装置的功能配置。

图4a和4b每个图示了对数据序列近似的近似函数。

图5图示了用于识别对数据序列近似的近似函数的建模参数的处理。

图6是示出由图像处理装置执行的用于降低噪声的处理的流程图。

图7图示了根据变体1的图像处理系统的概要。

图8a至8g图示了两个激光束的干涉和测量数据。

图9图示了根据变体2的图像处理系统的配置。

具体实施方式

<实施例>

将参考图1解释根据该实施例的图像处理系统s的概要。图1图示了根据该实施例的图像处理系统s的概要。根据该实施例的图像处理系统是用于通过捕获投影图像被投影到其上的待测对象来测量待测对象的几何形状的图像处理系统。

图像处理系统s包括投影装置1、捕获装置2和图像处理装置3。图像处理装置3以使得能够通信的方式连接到投影装置1和捕获装置2。投影装置1例如是液晶投影仪。投影装置1将具有多个不同投影图案(pa1，pa2，...，pan)的光投影到待测对象上。投影装置1在改变正弦图案的相位的同时多次顺序地投影例如具有正弦图案的光。

捕获装置2是例如具有200万像素的成像元件的数码相机。捕获装置2通过顺序地捕获具有多个不同投影图案(pa1，pa2，...，pan)的光被投影到其上的待测对象来生成多个不同的测量图像(pb1，pb2，...，pbn)。捕获装置2将捕获的测量图像发送到图像处理装置3。

例如，图像处理装置3是计算机。图像处理装置3通过控制投影装置1顺序地投影具有多个投影图案的光并且控制捕获装置2通过捕获投影图像被投影到其上的待测对象来以顺序的方式生成测量图像来获取测量图像。图像处理装置3通过使用所获取的测量图像来生成中间图像，以识别待测对象的几何形状。图像处理装置3通过对中间图像执行图像处理来降低包括在中间图像中的噪声。

通过参考图2，将解释图像处理装置3执行的用于降低中间图像的噪声的处理的概要。图2图示了用于降低噪声的处理的概要。

首先，图像处理装置3获取多个测量图像。图像处理装置3识别对所获取的测量图像的每个像素的像素值近似的近似函数的建模参数(图2的(1))。在下文中，对所获取的测量图像的像素的像素值近似的近似函数的建模参数可以被称为“测量图像的建模参数”。图像处理装置3生成中间图像，该中间图像是通过使用建模参数重建测量图像而生成的重建图像(图2的(2))，并且生成噪声阈值图像，该噪声阈值图像是其中像素和噪声阈值彼此相关联的一组数据(图2的(3))。应当注意的是，稍后将描述用于导出建模参数的细节。

图像处理装置3使用噪声阈值图像对中间图像执行阈值化(图2的(4))。阈值化是用于基于中间图像的像素值和与中间图像的像素相对应的阈值的比较结果来改变中间图像的像素值的处理。图像处理装置3使用为其执行了阈值化的中间图像生成几何图像(图2的(5))。以这种方式，图像处理装置3能够降低包括在中间图像中的噪声。然后，图像处理装置3使用其中噪声降低的中间图像生成指示待测对象的几何形状的几何图像。以这种方式，图像处理装置3能够改进待测对象的几何形状的测量准确度。

<根据实施例的图像处理装置的配置>

将参考图3描述根据实施例的图像处理装置3的功能配置。图3示出了根据实施例的处理装置3的功能配置。根据实施例的图像处理装置3包括存储部31和控制部32。

存储部31包括存储介质，该存储介质包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)等。存储部31存储测量图像、建模参数、中间图像或校正后的测量图像。而且，存储部31是存储将由控制部32执行的程序的存储介质。存储部31可以具有诸如存储程序的cd-rom的存储介质。

控制部32是包括诸如未示出的中央处理单元(cpu)的处理器的计算资源。通过执行存储在存储部31中的程序，控制部32实现装置控制部321、图像获取部322、建模部323、中间图像生成部324、噪声阈值图像生成部325、噪声去除部326和几何图像生成部327的功能。装置控制部321通过发送指令信息来控制投影装置1和捕获装置2。

装置控制部321控制投影装置1，以将投影光投影到待测对象上。具体地，装置控制部321控制投影装置1，以便顺序地将具有多个投影图案的光投影到待测对象上，其中具有多个投影图案的光的亮度(luminance)根据由投影图像的坐标确定的相位而改变，并且其与相位和坐标之间的关系彼此不同。装置控制部321控制投影装置1，以便在改变正弦图案的相位的同时顺序地投影例如具有由具有正弦图案的投影图像生成的投影图案的光。顺序投影的投影图案之间的相位差是例如恒定的。

装置控制部321可以控制投影装置1，以便通过改变正弦图案的相位n次来以顺序的方式将n个投影图像投影到待测对象上。例如，当改变正弦图案的相位n次时，装置控制部321控制投影装置1，以便将正弦图案的相位改变δi＝2πi/n(i＝1，2，…，n)。当投影正弦图案时，装置控制部321执行控制，以便将具有与i(x，y)＝i0sin(2πxt/mx+δi)相对应的正弦图案的投影图像投影到待测对象上，其中i(x，y)表示投影图像的坐标(x，y)处的光强度。应当注意的是，mx表示投影图像的x方向上的像素数量，并且t表示投影图像中包括的正弦图案的数量。

装置控制部321控制捕获装置2，以便通过捕获投影光被投影到其上的待测对象来生成测量图像。具体地，装置控制部321控制捕获装置2，以便通过顺序地捕获具有多个投影图案的光被分别投影到其上的待测对象来生成多个不同的测量图像。装置控制部321控制捕获装置2，以便将多个不同的测量图像发送到图像获取部322。装置控制部321可以控制捕获装置2，以便向图像获取部322发送添加了识别测量图像的捕获次序的标识符的不同的测量图像。

图像获取部322获取通过在多个预定条件中的每一个条件下捕获待测对象所获取的多个测量图像。“多个条件”是例如投影到待测对象上的投影图案的类型、捕获投影图案被投影到其上的待测对象的次序、要被投影的光的波长以及发射光的光学系统。图像获取部322将所获取的不同的测量图像提供给建模部323。图像获取部322获取例如通过在具有不同相位的多个投影图案的光被投影到待测对象上的多种状态下捕获待测对象所获得的多个测量图像。

建模部323针对测量图像的每个像素识别对数据序列近似的近似函数的建模参数，在数据序列中，与测量图像相对应的像素的像素值按照根据条件确定的次序被放置。建模参数是对数据序列近似的近似函数的参数，其中与测量图像相对应的像素的像素值按照捕获的次序被放置。应当注意的是，下面的解释是在假设数据序列按照捕获的次序被放置的情况下给出的，但是数据序列可以根据其它条件被放置。

将参考图4a和4b描述建模部323识别对数据序列近似的近似函数的建模参数的方法。图4a和4b各自图示了对数据序列近似的近似函数。图4a是示出按照捕获的次序放置的测量图像的示意图。在图4a中，水平轴和垂直轴分别指示测量图像的x坐标和y坐标。下面的解释是在假设图像获取部322捕获六个测量图像(pb1，pb2，pb3，pb4，pb5和pb6)的情况下给出的。图4a中的ii指示由第i个测量图像的x坐标和y坐标确定的像素的像素值。

图4b是其中绘制数据序列的示意图，其中由坐标(x，y)确定的像素的像素值ii按照捕获的次序被放置。在图4b中，水平轴指示测量图像的捕获次序，并且垂直轴指示像素的像素值。基于第i张测量图像的坐标(x，y)确定的像素的像素值ii(x，y)用黑色圆圈绘制。用虚线指示的函数f(x，y)是对所绘制的数据序列近似的近似函数。

所绘制的数据序列的每条数据包括在测量时的误差。因此，每条数据和基于与数据序列相对应的近似函数近似地识别出的近似值不一定彼此一致。通过识别误差εi(x，y)的平方和变为最小的建模参数，可以使近似函数适合于绘制的数据序列，其中测量数据与近似值之间的差被设置为测量时的误差εi(x，y)。

将参考图5描述由建模部323识别建模参数的处理。图5图示了用于识别对数据序列近似的近似函数的建模参数的处理。类似于图4b，图5是其中绘制像素的像素值按照捕获的次序被放置的数据序列的示意图。在图5中，由实线指示的函数f是参考近似函数。振幅v指示近似函数的振幅，偏置i′(x，y)指示振幅v的中心，并且偏移量a指示近似函数的偏移量。由虚线指示的函数f(x，y)是与相应的测量图像相对应的坐标(x，y)的像素的像素值按照捕获的次序被放置的数据序列的近似函数，并且偏离参考近似函数相位振幅δv和偏移量δa。而且，误差εi(i＝1到6)分别指示从每条数据到与每条数据相对应的近似值的距离。

因此，与每条数据相对应的近似值由下面的等式(1)表示。

ii(x，y)＝i′(x，y)+i″(x，y，δ)cos[φ(x，y)+k(x，y)+(δi)]+εi(x，y)(1)

这里，相位是指示坐标(x，y)处的像素的像素值被排列的数据序列的近似函数的相移的变量，并且也是与待测对象的高度相关联的变量。在等式(1)中，i′(x，y)表示偏置i′(x，y)，并且v(x，y)表示近似函数的振幅。δi表示第i个测量图像的相位。如上所示，δi在本实施例中是δi＝2πi/n(i＝1，2，...，n)，并且n＝6。相位k(x，y)是与包括在投影图案中的正弦图案的相位相关联的变量。在下面的解释中，相位和相位k(x，y)的和可以被称为相位值。而且，εi(x，y)是误差。等式(1)被变换为由等式(2)表示。

这里，等式(2)的每个项被替换为如等式(3)至(5)中所示。

a0(x，y)＝i′(x，y)(3)

a1(x，y)＝v(x，y)cos[φ(x，y)+k(x，y)](4)

a2(x，y)＝-v(x，y)sin[φ(x，y)+k(x，y)](5)

等式(2)由使用等式(3)至(5)的等式(6)表示。

通过对于相应的测量图像表述等式(6)，由等式(7)表示坐标(x，y)的像素值。

通过使用矩阵由等式(8)表示等式(7)。

假定等式(8)是i＝xa。在这种情况下，关于最小化i-xa的2-范数的最优的向量′a′被已知为最小二乘法的解，并且可以被表述为a＝(x^tx)^-1x^ti。因此，x^tx由等式(9)表示。而且，x^ti由等式(10)表示。在下面的等式中，除非另有说明，否则没有任何下标(subscription)的σ是i＝1到n的总和。

当δi＝2πi/n(i＝1，2，...，n)时，等式(9)中的非对角矩阵为零，因此向量'a'由等式(11)表示。

因此，a0、a1和a2分别由等式(12)、(13)和(14)表示。

使用等式(12)至(14)，建模部323识别像素的相位值(相位和相位k(x，y)的和)、近似函数的振幅v以及偏移量a，它们是建模参数。图像的像素值由等式(15)表示，近似函数的振幅v由等式(16)表示，并且偏移量a由等式(17)表示。建模部323将识别出的建模参数提供给中间图像生成部324和噪声阈值图像生成部325。

中间图像生成部324基于建模参数生成中间图像，以生成指示待测对象的几何形状的几何图像。例如，中间图像生成部324生成中间图像，该中间图像是被编码的图像，使得待测对象的几何信息与根据条件确定的相位相对应。具体地，中间图像生成部324生成被编码的中间图像，使得测量图像的每个像素值等于与包括在建模参数中的相位值(φ(x，y)+k(x，y))相对应的值。中间图像生成部324将所生成的中间图像提供给噪声去除部326。

噪声阈值图像生成部325生成噪声阈值图像，该噪声阈值图像是指示中间图像中的每个像素的噪声阈值的一组数据。例如，噪声阈值图像生成部325通过使用指示包括在数据序列中的多个像素的像素值与基于针对每个像素的建模参数识别出的每个像素的近似值之间的误差的统计识别中间图像中每个像素的噪声阈值来生成噪声阈值图像。例如，噪声阈值图像生成部325使用标准偏差生成噪声阈值图像，该标准偏差是包括在数据序列中的多个像素的像素值与每个像素的近似值之间的差。具体地，噪声阈值图像生成部325通过使用由误差传播定律确定的相位误差的标准偏差来生成与相应的多个像素相对应的多个噪声阈值图像。在下文中，将解释噪声阈值图像生成部325识别噪声阈值并生成噪声阈值图像的方法。

噪声阈值图像生成部325首先识别估计误差量εi’(x，y)，其是相应的测量图像的每个像素的像素值ii(x，y)和与该相应的测量图像相对应的中间图像的每个像素的像素值ii^r(x，y)之间的差。识别出的估计误差量εi’(x，y)由等式(18)表示。

使用等式(18)，噪声阈值图像生成部325识别估计误差量的标准偏差σ(x，y)。标准偏差σ(x，y)由等式(19)表示。

使用等式(19)和已知的误差传播定律，噪声阈值图像生成部325识别变化量的估计误差估计误差由等式(20)表示。

噪声阈值图像生成部325使用在等式(20)中识别出的变化量的估计误差来生成噪声阈值图像。噪声阈值图像生成部325使用例如由d.donoho提出的已知算法(d.l.donoho等人，“ieeetrans.oninf.theory”，1995，第41卷，第3期，第613-627页)识别中间图像的每个像素的噪声阈值。识别出的噪声阈值由等式(21)表示。

应当注意的是，噪声阈值图像生成部325用来识别噪声阈值的算法不限于上面提到的算法，并且可以使用任何其它已知算法。噪声阈值图像生成部325将生成的噪声阈值图像提供给噪声去除部326。

噪声去除部326使用由噪声阈值图像生成部325获取的噪声阈值图像对中间图像执行阈值化。噪声去除部326可以使用用于阈值化的已知方法。噪声去除部326基于噪声阈值图像通过使用硬阈值化方法或软阈值化方法对中间图像执行阈值化来改变中间图像中的至少一些像素的像素值。以这种方式，噪声去除部326能够降低中间图像中的噪声。

如图1中所示，如果待测对象与捕获装置2的视角相比是小的，那么可以存在待测对象的图像仅存在于测量图像的一部分中的情况。在这种情况下，在中间图像中用于测量待测对象的几何形状的信号仅存在于中间图像的一部分中。这里，使用傅立叶变换的方法作为用于测量图像或中间图像的降噪处理是众所周知的，但是使用傅立叶变换的降噪处理中的频率分析的范围是整个图像。为此，使用傅立叶变换的方法不一定适合待测对象的图像仅存在于测量图像的一部分中的情况。

因此，使用通过对噪声阈值图像执行小波变换所获取的图像的对应像素的噪声阈值，噪声去除部326可以对通过对中间图像执行小波变换所获取的图像的每个像素执行阈值化。任何基础都可以用作小波变换的基础。小波变换的基础可以根据待测对象来确定，或者可以由用户自由地设置。噪声去除部326确定小波变换的变换级别l。以与小波变换的基础类似的方式，变换级别l可以根据待测对象来确定，或者可以由用户自由地设置。

噪声去除部326根据变换级别l对中间图像和噪声阈值图像执行小波变换。使用与通过根据变换级别l对噪声阈值图像执行小波变换所获取的图像相对应的像素的噪声阈值，噪声去除部326对通过根据变换级别l对中间图像执行小波变换所获取的图像的每个像素的像素值执行阈值化。例如，使用软阈值化方法，噪声去除部分326对通过对中间图像执行小波变换所获取的图像执行阈值化(等式(22))。

应当注意的是，φ^’w是通过根据变换级别l对中间图像执行小波变换所获取的图像中的每个像素的相位值，并且φ(x，y)是对与坐标(x，y)相对应的像素的相位值执行阈值化所产生的相位值。噪声去除部326能够通过将其相位值小于噪声阈值的像素的φ(x，y)设置为“0”来去除噪声的影响。

噪声去除部326通过对为其执行了噪声阈值化的图像执行逆小波变换来生成更新的中间图像。以这种方式，通过利用小波变换去除噪声，噪声去除部326能够降低位于中间图像中的噪声。而且，通过根据变换级别l执行频率分量的阈值化，噪声去除部326能够降低中间图像中的噪声。噪声去除部326将为其执行了阈值处理的中间图像提供给几何图像生成部327。

几何图像生成部327使用中间图像生成指示待测对象的几何形状的几何图像。例如，几何图像生成部327通过对更新的中间图像应用算术处理来生成几何图像，其中算术处理是根据多个条件确定的，该更新的中间图像是由噪声去除部326对中间图像执行阈值化生成的。具体地，如果在具有不同相位的投影图案被投影的同时通过使用捕获装置2生成的多个测量图像来识别待测对象的几何形状，则通过使用相移方法来识别与为其执行了阈值化的中间图像的每个像素相对应的投影图案的位置，几何图像生成部327通过识别待测对象的高度来生成几何图像。

在下文中，将参考图6描述由图像处理装置3执行的用于降低噪声的处理。图6是示出由图像处理装置执行的用于降低噪声的处理的流程图。首先，装置控制部321通过控制投影装置1来投影具有多个投影图案的光(步骤s1)。装置控制部321通过控制捕获装置2捕获具有多个投影图案的光被投影到其上的待测对象来生成测量图像。图像获取部322获取由捕获装置2生成的测量图像(步骤s2)。

接下来，建模部323识别所获取的测量图像的建模参数。随后，中间图像生成部324基于建模参数生成中间图像(步骤s3)。然后，噪声阈值图像生成部325基于建模参数生成噪声阈值图像(步骤s4)。应当注意的是，步骤s3和s4的次序可以颠倒。

使用由噪声阈值图像生成部325生成的噪声阈值图像，噪声去除部326对中间图像生成部324生成的中间图像执行阈值处理(步骤s5)。然后，几何图像生成部327通过使用对其执行了阈值化的中间图像来生成指示待测对象的几何形状的几何图像(步骤s6)。

[实施例的效果]

如上所述，图像处理装置3的建模部323识别每个测量图像的每个像素的建模参数。中间图像生成部324生成中间图像，并且噪声阈值图像生成部325生成阈值图像。噪声去除部326使用噪声阈值图像对中间图像执行阈值化。以这种方式，噪声去除部326能够降低包括在中间图像中的噪声。而且，几何图像生成部327通过使用对其执行了阈值化的中间图像来生成指示待测对象的几何形状的几何图像。以这种方式，几何图像生成部327能够改进测量准确度，因为几何图像生成部327可以通过使用其中噪声降低的中间图像来生成几何图像。

基于示例性实施例解释了本发明。本发明的技术范围不限于上述实施例中解释的范围，并且可以在本发明的范围内进行各种改变和修改。例如，装置的分配和集成的具体实施例不限于上述实施例，其全部或部分可以配置有功能上或物理上分散或集成的任何单元。另外，通过它们的任意组合生成的新的示例性实施例包括在本发明的示例性实施例中。另外，由组合所带来的新的示例性实施例的效果也具有原始示例性实施例的效果。

(变体1)

上面已经提供了用于通过捕获投影图像被投影到其上的待测对象来测量待测对象的几何形状的图像处理系统s的解释，但是图像处理系统不限于此。在下文中，将描述使用激光干涉仪的图像处理系统s1。

将参考图7描述使用激光干涉的图像处理系统s1。图7图示了根据变体1的图像处理系统s1的概要。在下文中，将提供关于图像处理系统s与图像处理系统s1不同的点的解释，并且将适当地省略对相似点的解释。图像处理系统s1是用于通过将具有预定波长的激光束投影到参照面和待测对象上并通过使在参照面上反射的反射光和在待测对象上反射的反射光彼此干扰来测量待测对象的几何形状的图像处理系统。

图像处理系统s1包括捕获装置2、图像处理装置3、激光振荡器4和偏振分束器5。图像处理装置3以使得能够通信的方式连接到捕获装置2和激光振荡器4。图像处理装置3能够适当地移动待测对象11。应当注意的是，图像处理装置3可以移动参照面10而不是移动待测对象11。

激光振荡器4是根据图像处理装置3的指令发射具有预定波长的激光束的激光振荡器。激光振荡器4发射的激光束在偏振分束器5中被偏振和分离成两个激光束：朝向参照面10的激光束和朝向待测对象11的激光束。在参照面10和待测对象11的表面上反射的激光束(反射光)经由偏转分束器5朝向捕获装置2。在图7中，wr表示在参照面10的表面上反射的激光束，并且wt表示在待测对象11的表面上反射的激光束。

通过参考图8a至8g，将描述在参照面10上反射的激光束和在待测对象11的表面上反射的激光束的干涉，以及由捕获装置2获取的测量数据。图8a至8g图示了两个激光束的干涉及其测量数据。在图8a至8g中，wr表示在参照面10的表面上反射的激光束，并且wt表示在待测对象11的表面上反射的激光束。

图像处理装置3控制捕获装置2在每次待测对象11移动根据激光的波长确定的行进距离时生成测量图像。即，图像获取部322获取在待测对象位于多个不同位置的多种状态下捕获的多个测量图像。以这种方式，图像处理装置3能够在两个激光束的相移不同的状态下获取作为两个激光束的干涉图像的测量图像。

图8a是示出两个激光束的相位大致相同的情况的示意图。图8b是示出通过两个激光束的干涉而引起的增强振幅而振幅增加的示意图。图8c是示出当两个激光束的相位大致相同时获取的测量图像的示意图。如图8c中所示，当两个激光束的相位大致相同时获取的测量图像是亮的图像，其是在测量图像的整个区域中光强度强的图像。

图8d是示出两个激光束的相位彼此移位大约π(弧度)的情况的示意图。图8e是示出通过两个激光束的干涉而引起的削弱振幅而振幅减小的示意图。图8f是示出当两个激光束的相位彼此移位大约π(弧度)时获取的测量图像的示意图。如图8f中所示，当两个激光束的相位彼此移位大约π(弧度)时获取的测量图像是暗的图像，其是在测量图像的整个区域中光强度弱的图像。

激光干涉仪中的测量图像变为其中光强度在测量图像的整个区域中大致相同程度的图像。如果测量图像中某个像素的光强度与另一个像素的光强度不同，那么在与该某个像素相对应的位置处激光束的光学方向上测量图像的高度和与另一个像素相对应的位置处的高度不同。图像处理装置3能够基于每个像素的光强度来识别测量图像的高度。

图8g是绘制其中像素的像素值按照捕获的次序被放置的数据序列的示意图。在图8g中，水平轴指示由于待测对象11的移动而发生的两个激光束的相位差，并且垂直轴指示与光强度相关联的像素的像素值。在图8g中，像素的像素值与由两个激光束的干涉产生的光强度相对应。

测量图像中像素的像素值分别用黑色圆圈绘制。例如，图8g中表示为(a)的黑色圆圈是当两个激光束的相位大致相同时干涉图像的测量数据。而且，图8g中表示为(b)的黑色圆圈是当两个激光束的相位彼此移位大约π(弧度)时的测量数据。由实线指示的函数f是对绘制的数据序列近似的近似函数。图8g中所示的绘制干涉图像的数据序列的示意图与图4b和图5中所示的分别绘制测量图像的数据序列的示意图相同。

变体1的图像处理装置3能够通过以与上述图像处理装置3类似的方式处理测量图像来降低中间图像中的噪声。而且，图像处理装置3能够通过使用具有降低的噪声的中间图像生成几何图像来改进测量待测对象的几何形状的准确度。

(变体2)

变体1的图像处理系统s1通过移动参照面10或待测对象11在两个激光束的相位彼此移位的状态下获取多个测量图像，但不仅如此，其还可以通过光学偏振和拆分激光束来获取作为示出其相位彼此不同的激光束的干涉的多个干涉图像的测量图像。

将参考图9描述使用由偏振相移引起的激光干涉的图像处理系统s2。图9图示了根据变体2的图像处理系统s2的配置。在下文中，将提供关于图像处理系统s2与图像处理系统s和s1不同的点的解释，并且将适当地省略对相似点的解释。图像处理系统s2是用于通过将具有预定波长的激光束投影到参照面和待测对象上并通过使在参照面上反射的反射光和在待测对象上反射的反射光彼此干涉来测量待测对象的几何形状的图像处理系统。

图像处理系统s2包括多个图像捕获装置2(2a、2b、2c和2d)、图像处理装置3、激光振荡器4、偏振分束器5a和5b、角隅棱镜反射器(cornercubereflector)6、多个分束器7(7a、7b、7c和7d)、准直透镜8a和8b、多个偏振板9(9a、9b、9c和9d)、1/4波片12以及放大透镜13。图像处理装置3以使得能够通信的方式连接到多个图像捕获装置2和激光振荡器4。应当注意的是，多个图像捕获装置2可以是成像元件，并且图像处理装置3可以包括多个成像元件。

由激光振荡器4发射的激光束在偏振分束器5a中被偏振和拆分。在偏振分束器5a中偏振和拆分的激光束中的一个直线行进并到达偏振分束器5b，并且其它激光束通过角隅棱镜反射器6到达偏振分束器5b。穿过偏振分束器5b的激光束穿过上面提到的各种光学系统到达1/4波片12。

穿过1/4波片12的激光束在多个分束器7中的每一个当中被拆分。被拆分的激光束通过偏振板9到达捕获装置2。图像处理系统s2被配置为使得在参照面10上反射的激光束和在待测对象11上反射的激光束在捕获装置2中干涉。具体地，提供多个偏振板9，使得两个激光束在捕获装置2中的不同相位干涉。图像处理装置3通过分别控制多个捕获装置2来生成作为两个激光束的干涉图像的测量图像。

由此，图像处理系统s2中的图像处理装置3能够在两个激光束的相移彼此不同的状态下获取作为多个干涉图像的测量图像。变体2的图像处理装置3能够通过以与上述图像处理装置3类似的方式处理测量图像来降低中间图像中的噪声。而且，图像处理装置3能够通过使用具有降低的噪声的中间图像生成指示几何形状的几何图像来改进测量待测对象的几何形状的准确度。

[标号的描述]

1投影装置

2捕获装置

3图像处理装置

4激光振荡器

5偏振分束器

6角隅棱镜反射器

7分束器

8准直透镜

9偏振板

10参照面

11待测对象

12波片

13放大透镜

31存储部

32控制部

321装置控制部322图像获取部

323建模部

324中间图像生成部

325噪声阈值图像生成部

326噪音去除部

327几何图像生成部