In vielen Bereichen der industriellen Produktion und im Bereich von Multimedia-Anwendungen werden heute Verfahren benötigt, um geometrische, dreidi- mensionale Daten eines Gegenstandes mit Hilfe von geeigneten Messeinrichtungen in numerische Daten auf einem Computer zu wandeln. Dies kann zum Zweck der Qualitätskontrolle oder auch mit dem Ziel er- folgen, diese Gegenstände einem menschlichen Beob- achter realistisch dreidimensional darzubieten. Es besteht außerdem großes Interesse, Objekte automa- tisiert zu erfassen und im Internet zu übertragen und zu visualisieren.

Optische Verfahren zur Formerfassung von Objekten lösen immer mehr die bisher verwendeten mechanisch abtastenden Verfahren ab. Ein grogner Vorteil der optischen Verfahren besteht darin, dass die Messung berührungslos und damit ohne mechanische Beeinflus-

sung des Objektes abläuft. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass eine große Anzahl von Gegen- standspunkten gleichzeitig erfasst werden kann, was zur einer Verkürzung der Messzeit führt.

Bekannte Formerfassungsverfahren basieren meist auf dem Triangulationsprinzip, dem Stereoprinzip oder auf interferometrischen Techniken.

Bei einem bekannten Triangulationsverfahren wird ein Lichtpunkt auf die Oberfläche des zu vermessen- den Objektes projiziert und aus einer von der Be- leuchtungsrichtung abweichenden Richtung beobach- tet. Die Koordinaten des beleuchteten Punktes kön- nen aus der Kenntnis der Orientierung des Projekti- onsstrahls im Raum und der Richtung, aus der der beobachtete Punkt wahrgenommen wird, berechnet wer- den. Das Verfahren ist zwar genau und eindeutig, da die Oberfläche des zu vermessenden Gegenstandes a- ber Punkt für Punkt abgetastet werden muss, ist es langsam. Außerdem können nur solche Punkte der O- berfläche erfasst werden, die sowohl vom Ort der Lichtquelle als auch einer beobachtenden Kamera di- rekt sichtbar sind. Ein durch eine solche Messung erhaltener Datensatz ist daher niemals vollständig.

Zwar können mehrere Datensätze durch wiederholte Messungen mit unterschiedlichen Beobachtungs-be- ziehungsweise Beleuchtungsperspektiven gewonnen

werden, um aber die Form des Gegenstandes in seiner Gesamtheit zu erfassen, müssen diese Datensätze je- doch in eine geometrische Beziehung zueinander ge- stellt werden (Matching), wofür häufig noch der Eingriff eines menschlichen Benutzers erforderlich ist. Darüber hinaus treten beim Matching auch die Nahtstellen der Datensätze unangenehm in Erschei- nung, da die einzelnen Datensätze selten perfekt zur Deckung miteinander gebracht werden können. Als Artefakte können Kanten und Sprünge entstehen, die nicht nur die Genauigkeit der Daten beeinträchti- gen, sondern vor allem auch für einen Betrachter visuell störend auffallen. Das menschliche Auge ist in der Lage, bereits geringste Erhebungen und Ein- buchtungen in der Oberfläche eines visualisierten oder realen Gegenstandes zu erkennen. Neben der La- ge eines Punktes im Raum kann der Mensch auch die Neigung der Oberfläche aus den Beleuchtungsverhält- nissen erschließen. Geringe Variationen des Ortes können bereits eine große Veränderung der Neigung hervorrufen, wodurch auch kleinste Unregelmäßigkei- ten einem menschlichen Beobachter auffallen. Dies ist im übrigen ein grundsätzliches Problem der meisten Verfahren zur dreidimensionalen Formerfas- sung. Die Aufnahme von Messdaten ist in den meisten Fällen nicht an diesen Umstand angepasst, so dass schon ein geringes Rauschen der Daten sehr störend

für den Betrachter wirkt. Dies gilt auch für die im folgenden beschriebenen bekannten Verfahren.

Weiterentwickelte, auf der Triangulation beruhende Verfahren, sind die Lichtschnitttechnik und die Streifenprojektion. Bei ersterer wird anstatt eines einzelnen Punktes eine Linie auf die Oberfläche des zu vermessenden Gegenstandes projiziert. Diese Li- nie wird aus einer von der Beleuchtungsrichtung ab- weichenden Richtung beobachtet. Die Raumkoordinaten der beleuchteten Punkte werden in gleicher Weise wie oben erwähnt gewonnen. Dieses Verfahren ist zwar schneller als die punktweise Triangulation, aber immer noch langsamer als andere Verfahren, die eine ganze Fläche auf einmal erfassen können. Auch hier sind mehrere Messungen unter verschiedenen Perspektiven und deren Matching nötig, um zu einer vollständigen Darstellung des Gegenstands zu gelan- gen.

Bei der Streifenprojektion handelt es sich um eine Weiterentwicklung der Lichtschnitttechnik, bei der mehrere Linien gleichzeitig auf die Oberfläche des zu vermessenden Gegenstandes projiziert werden. Die Intensität dieser Linien variiert periodisch in la- teraler Richtung und macht die einzelnen Linien für die Beobachtungskamera unterscheidbar. Das Verfah- ren ist zwar schnell, aber auch hier ist es nötig,

mehrere Messungen durch Matching zusammenzufügen, so dass auch hier die vorstehend erwähnten Kanten und Sprünge entstehen können.

Für hochgenaue Messungen werden häufig interfero- metrische Verfahren eingesetzt. Auch bei ihnen be- steht das Problem, dass die Ergebnisse mehrerer Einzelmessungen zusammengefügt werden müssen, um zu einer vollständigen dreidimensionalen Darstellung des Messgegenstandes zu kommen. Darüber hinaus sind diese Verfahren sehr empfindlich gegerüber kleins- ten Erschütterungen und können meist nur im Labor- betrieb genutzt werden.

Eine weiter Gruppe von Verfahren beruht auf dem Stereoprinzip. Dabei macht man sich die Tatsache zu Nutze, dass zwei Ansichten eines Gegenstandes, die unter verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen wur- den, Information über die dreidimensionale Gestalt enthalten. Man spricht hier von einem binokularen Stereoverfahren. Mit Hilfe von Softwarealgorithmen werden korrespondierende Merkmale des Objektes in den beiden Aufnahmen identifiziert. Die unter- schiedliche Lage des Merkmals in den beiden Bildern stellt ein Maß für die Tiefe des Merkmals im drei- dimensionalen Raum dar. Die Hauptaufgabe beim bino- kularen Stereo ist es, die Korrespondenz von Merk- malen zu ermitteln. Eine Methode besteht darin,

kleine Bilcausschnitte miteinander zu vergleichen aur der Grur, dlage deren Helligkeitsstruktur. Dabei treten zwei Schwierigkeiten auf. Haben Bildaus- schnitte keine markanten Helligkeitsstrukturen, können sie nicht einander zugeordnet werden. Dies bedeutet, dass die räumliche Tiefe von Objektpunk- ten nur in strukturierten Bereichen des Objektes ermittelt werden kann. Darüber hinaus ist die Hel- ligkeit, genauer Leuchtdichte, eines Objektes nicht gleich für unterschiedliche Blickwinkel. Das kann ebenfalls dazu führen, dass keine Tiefe ermittelt werden kann.

Das binokulare Stereoprinzip kann von zwei Ansich- ten auf mehrere Ansichten erweitert werden. Dies liefert weitere Information und macht die Korres- pondenzanalyse zuverlässiger, in vielen Fällen je- doch noch nicht ausreichend.

Eine weitere Gruppe von Stereoverfahren nutzt un- terschiedliche Beleuchtungsbedingungen, um die Form von Gegenständen zu ermitteln. Anders als beim bi- nokularen Stereo bleibt der Blickwinkel fest und die Beleuchtungsrichtung ändert sich. Man spricht daher von einem photometrischen Stereoverfahren.

Aus den Helligkeiten unter den einzelnen Beleuch- tungsrichtungen kann man auf die Neigung der Ob- jektoberfläche schließen. Man misst in diesem Fall

also nicht die räumliche Tiefe, sondern eine Größe, die deren Ableitung bildet. Photometrische Stereo- verfahren sind gut geeignet, lokale Objektstruktu- ren zu messen, globale Strukturmessungen sind al- lerdings mit Fehlern behaftet. Eine globale Objekt- struktur lässt sich besser mit einem Verfahren bestimmen, das die räumliche Tiefe selbst misst, beispielsweise also einem binokularen Stereoverfah- ren.

Die vorstehend erwähnten Verfahren weisen somit den Nachteil auf, dass nicht in allen Fällen zusammen- gehörige Bildpunkte auf unterschiedlichen Bildern eindeutig einander zugeordnet werden können. Man spricht dabei von dem Korrespondenzproblem.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur optischen Formerfassung anzugeben, bei dem das Korrespondenzproblem zumindest weitestgehend ver- mieden ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Mit diesem Verfahren können sowohl globale als auch die lokale Objektstrukturen genau erfasst werden. Diese beiden Prinzipien sind übrigens auch beim menschli- chen Gesichtssinn in starkem Maß beteiligt, um die Gestalt eines Gegenstandes zu erfassen. Deshalb

sind Messungen möglich, die nicht nur unter metri- schen, sondern auch unter visuellen Aspekten der Wirklichkeit äußerst nahe kommen.

Für die Korrespondenzanalyse beim erfindungsgemäßen Verfahren müssen also nicht Helligkeitswerte be- nutzt werden, sondern man kann auf Neigungswerte zurückgreifen. Neigungswerte sind anders als Hel- ligkeitswerte nämlich invariant gegenüber der Blickrichtung. Das Korrespondenzproblem wird mithin beim erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere da- durch gelöst, dass die Oberflächenormale eines Flä- chenpunkts am Gegenstand aus verschiedenen Blick- richtungen ermittelt wird. Bildpunkte mit denselben Flächennormalen sind somit leicht und schnell ein- ander eindeutig zuordenbar.

Darüber hinaus ist für das vorgeschlagene Verfahren keine explizite Matching-Prozedur nötig. Dadurch werden Artefakte an den Nahtstellen von Einzelauf- nahmen vermieden.

Das vorgeschlagene erfindungsgemäße Verfahren um- fasst folgende Schritte : a) Positionieren des Gegenstandes 1, mindestens ei- ner Lichtquelle 2 und mindestens einer Kamera 3 im Raum in mehreren Stellungen,

b) Erfassen der jeweiligen Stellung des Gegenstan- des Gi, der Lichtquelle Li und der Kamera Ki, c) Beleuchten des Gegenstandes 1 durch die Licht- quelle 2 in den Stellungen Gi, Li, Ki, d) Aufnehmen von Bildern 4 des Gegenstandes 1 in den Stellungen Gi, Li, Ki, e) Ermitteln der Oberflächennormalen 5 des Gegens- tandes 1 aus den Stellungen Gi, Li, Ki und den Bil- dern 4, f) Zuordnung korrespondierender Bildpunkte 6 in den Bildern 4 mit Hilfe der Oberflächennormale 5, g) Ermitteln der dreidimensionalen Form des Gegens- tandes aus den Stellungen Gi, Li, Ki, der Oberflä- chennormale 5 und von korrespondierenden Bildpunk- ten 6.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unter- ansprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh- rungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 schematisch eine Vorrichtung zur opti- schen Formerfassung von Gegenständen und Figur 2 eine tragbare Vorrichtung zur optischen Formerfassung von Gegenständen.

Ein zu vermessender dreidimensionaler Gegenstand 1 wird in die Stellungen Gl, G2,... Gi, zumindest ei- ne Lichtquelle 2 in die Stellungen L1, L2, L3, ... Li und die Kamera 3 in die Stellungen K1, K2, ... Ki gebracht (siehe Figur 1). Dies kann durch zu- mindest eine Verlagerungsvorrichtung erfolgen, z. B. eine Verschiebeeinheit, ein Förderband, einen Dreh- tisch oder einen an sich bekannten Roboter. Diese Option ist sehr gut geeignet für automatisierte Messvorgänge an einer Vielzahl von gleichartigen Gegenständen 1. Ebenso ist es möglich, dass ein Be- nutzer Gegenstand 1, Lichtquelle 2 und Kamera 3 nach Belieben frei im Raum positioniert. Tragbare, handgeführte Formerfassungssysteme sind von großem Interesse, wenn es um die Vermessung von Einzelob- jekten geht, die große Flexibilität erfordern. E- benso sind Kombinationen aus mechanischer Führung und freier Handhabung denkbar. So kann z. B. eine Lichtquelle 2 starr an der Kamera 3 montiert sein (Spezialfall der mechanischen Führung), die Einheit aus Kamera 3 und Lichtquelle 2 aber frei beweglich sein. Auch ist es denkbar, mehrere fest montierte Lichtquellen 2 zu verwenden, die nacheinander be- nutzt werden, was dem Positionieren einer einzelnen Lichtquelle 2 in verschiedenen Stellungen gleich- kommt. Analog dazu können auch mehrere Kameras 3 verwendet werden, was dem Positionieren einer ein-

zigen Kamera 3 in verschiedenen Stellungen ent- spricht. Ebenso können mehrere Gegenstände 1 einbe- zogen werden.

Für den weitern Ablauf der Messung ist es von Be- deutung, die Stellung des Gegenstandes 1 (Gi), der Lichtquelle 2 (Li) und der Kamera 3 (Ki) zu kennen.

Einerseits kann die Stellung Gi, Li bzw. Ki impli- zit gegeben sein. Liegt eine mechanische Führung vor, so ist die Lage beziehungsweise Stellung Gi, Li und Ki nämlich durch die Geometrie der Führung gegeben. Am Beispiel einer computergesteuerten Ver- schiebeeinheit (nicht dargestellt) ist leicht zu erkennen, dass die Stellung der Ansteuereinheit be- kannt ist und von dieser übernommen werden kann.

Bei ortsfester Montage des Gegenstandes 1, der Lichtquelle 2 oder der Kamera 3 kann die Lage ein- mal bestimmt und für alle weitern Messungen aber- nommen werden. Andererseits kann Gi, Li und Ki durch explizite Messung bestimmt werden. Dieser Fall ist besonders für handgeführte Messeinrichtun- gen zu betrachten. Dies kann durch einen zusätzli- chen Sensor S erfolgen, der die Stellung Gi, Li bzw. Ki verfolgt. Solche Sensoren S werden indus- triell hergestellt und arbeiten beispielsweise nach photogrammetrischen, trägheitsbasierten, Ultra- schall-oder auch magnetischen Prinzipien. Das Prinzip der Messung soll am Beispiel eines magne-

tisch arbeitenden Sensors S (Figur 2) näher be- schrieben werden. Das Magnetsensorsystem besteht aus einem ortsfest montierten Sender SE und vor- zugsweise mehreren Empfängern E, die am Gegenstand 1, der Lichtquelle 2 bzw. der Kamera 3 befestigt werden können. Dem Sender SE und den Empfängern E kann jeweils ein eigenes kartesisches Koordinaten- system zugeordnet werden. Die Lage Gi des Gegens- tandes 1 ist nun gegeben durch die Beziehung zwi- schen Senderkoordinatensystem und Empfängerkoordi- natensystem des Gegenstandes 1. Entsprechendes gilt für Lichtquelle 2 und Kamera 3. Die Beziehung zwei- er Koordinatensysteme zueinander kann beschrieben werden durch eine Koordinatentransformation. Für das Positionieren von starren Körpern im Raum be- sitzt diese Koordinatentransformation genau sechs Freiheitsgrade, drei für die Verschiebung in den drei Raumrichtungen und weitere drei für die Dre- hung im Raum. Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, eine Verschiebung und Drehung anzugeben. Die Ver- schiebung kann durch einen Vektor mir drei Dimensi- onen gegeben sein, die Drehung durch die Angabe dreier sogenannter"Eulerwinkel". Andere Darstel- lungen der Drehung sind möglich, wie z. B. die Anga- be von sog."Quaternionen".

Eine weitere Form der Darstellung beruht auf der Matrizenschreibweise. Hier kann man die sogenannte

"Drehmatrix"angeben. Lagesensoren mit seches Frei- heitsgraden liefern als Messwert die Koordinaten- transformation meist in Form einer Translation und Drehung in einer der oben genannten oder davon ab- geleiteten Darstellungen. Dieses Gebiet soll nicht weiter vertieft werden, es soll nur deutlich wer- den, dass alle benötigten Messwerte zur Verfügung gestellt werden können.

Die Lichtquelle 2, die den zu vermessenden Gegens- tand 1 ausleuchtet, wird vorzugsweise nahezu punkt- förmig gewählt. Dies bietet den Vorteil, dass das nachfolgend beschriebene photometrische Stereover- fahren einfach durchzuführen ist. Als Lichtquelle denkbar sind z. B. Blitzlampen, Halogenlampen, ex- terne Lichtquellen 2 mit Glasfasern oder Leuchtdio- den großer Leistung.

Als Kamera 3 wird vorzugsweise eine elektronisch arbeitende Kamera 3 verwendet, deren Bilder 4 auf einfache Weise von einem an sich bekannten Computer aufgenommen und weiterverarbeitet werden können.

Vorzugsweise handelt es sich um eine digitale Kame- ra 3. Für ausgewählte Kombinationen von Stellungen Gi, Li und Ki wird jeweils ein einzelnes Bild 4 aufgenommen. Aus den bekannten Stellungen Gi, Li und Ki sowie den Bildern 4 wird anschließend die sogenannte"Oberflächennormale"5 eines Punktes 7

des Gegenstandes 1 bestimmt. Unter der Oberflächen- normale 5 versteht man einen Vektor, der senkrecht steht auf einem Flächenelement 7 der Oberfläche des Gegenstands 1. Er ist ein gebräuchliches Maß für die Lage, Orientierung bzw. Neigung der Oberfläche im Raum. Es gibt eine Reihe von Methoden, die er- folgreich eingesetzt werden, um die Neigung von O- berflächen auf optischem Weg zu ermitteln. Eine grundlegende Methode, die"photometrisches Stereo- verfahren"genannt wird, kann für das beschriebene Verfahren eingesetzt werden. Beim photometrischen Stereo bleiben sowohl Kamera 3 als auch Gegenstand 1 zunächst am selben Ort, während eine Lichtquelle 2 verschiedene Stellungen im Raum einnimmt. In je- der dieser Stellungen wird ein Bild 4 aufgenommen.

In vielen Fällen ist es günstig, genau drei Stel- lungen der Lichtquelle 2 zu wählen, da hiermit die Oberflächennormale 5 eindeutig bestimmt ist. Zum Bestimmen von drei Unbekannten, nämlich den drei Komponenten des Normalenvektors, sind genau drei Beleuchtungsrichtungen notwendig. Vorzugsweise wird man nicht eine Lichtquelle 2 in drei Stellungen bringen, sondern wird drei verschiedene Lichtquel- len 2 verwenden und jeweils mit einer von Ihnen den Gegenstand 1 beleuchten. Vorzugsweise sind die drei Lichtquellen 2 fest an der Kamera 3 montiert (siehe Figur 2). Nun werden die in den Bilder 4 festgehal- tenen Lichtintensitäten und die Stellungen Gi, Li

und Ki so verknüpft, dass man als Ergebnis die O- berflächennormale 5 des Flächenpunktes 7 des Ge- genstandes erhält. Dabei legt man ein Modell des Gegenstandes 1 für seine Abstrahlcharakteristik des einfallenden Lichts zugrunde. Ein grundlegendes Mo- dell der Abstrahlcharakteristik ist der sogenannte "Lambertstrahler". Ein Lamberstrahler sendet ein- fallendes Licht gleichförmig in alle Raumrichtungen aus. Dieses Modell gilt in guter Näherung finir dif- fus reflekt-erende Objekte. Besonders einfach Ver- hältnisse liegen vor, wenn man punktförmige Licht- quellen 2 verwendet. Flächige Lichtquellen sind auch möglich und können als Zusammenwirken einer Vielzahl von Punktlichtquellen betrachtet werden.

Bei Objekten mit einem Anteil an spiegelnder Refle- xion sind verfeinerte Modelle entwickelt worden.

Das photometrische Stereoverfahren wird für weitere Stellungen Gi und Ki wiederholt. Die mathematischen und physikalischen Hintergründe sollen hier nicht weiter vertieft werden, entscheidend ist, dass es möglich ist, die Oberflächennormale 5 eines Gegens- tandes 1 mit Hilfe von photometrischen Stereover- fahren zu bestimmen.

Als nächstes wird die Methode des sogenannten "binokularen Stereoverfahrens"angewandt. Das be- deutet, dass korrespondierende Bildpunkte 6 in den aufgenommenen Bildern 4 ermittelt werden. Daraus

kann man auf die Lage der den Bildpunkten 6 ent- sprechenden Gegenstandspunkte 7 im Raum schließen.

Bisherige Verfahren stützen sich bei der Korrespon- derzanalyse meist auf die in den Bildern 4 festge- halène Lichtintensität. Man setzt dabei voraus, dass korrespondierende Punkte sich durch die glei- che Lichtintensität oder zumindest durch ähnliche Intensitätsmuster bemerkbar machen. Leider ist dies oft nur näherungsweise gegeben und schlägt deshalb häufig fehl. Man kann sagen, dass die Lichtintensi- tät im allgemeinen nicht invariant ist gegenüber der Stellung der Kamera 3, selbst wenn die Licht- quelle 2 nicht bewegt wird. Ähnliches gilt für die Farbeigenschaften.

Ganz anders dagegen verhält es sich mit der Ober- flächennormale 5 eines Gegenstandes 1. Sie ist in- variant gegenüber der Stellung von Kamera 3 und Lichtquelle 2. Dies ist als ein Hauptvorteil des vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahrens zu nennen. Die Korrespondenzanalyse kann wesentlich zuverlässiger durchgeführt werden, da sie sich auf eine stellungsinvariante Größe stützt.

Aus der Korrespondenz von Bildpunkten 6 wird, wie bei binokularen Stereoverfahren üblich, mit Hilfe von geometrische Beziehungen und Kenntnissen von Kameraparametern auf die Lage der zugehörigen Punk-

te des Objektes im Raum geschlossen. Da im vorge- schlagenen Verfahren eine Vielzahl von Ansichten des Gegenstandes 1 eingehen kann, ist eine Erfas- sung der Gegenstandsform von weitgehend allen Sei- ten möglich. Im beschriebenen Stereoverfahren wer- den alle Ansichten zu einer einzigen dreidimensio- nalen Ansicht des Gegenstandes 1 vereinigt. Damit wird ein explizites Zusammenfügen von dreidimensio- nalen Teilbildern wie bei anderen Verfahren umgan- gen. Die Tatsache, dass eine solche explizite Mat- chingprozedur umgangen werden kann, ist als ein weiterer entscheidender Vorteil des beschriebenen Verfahrens zu nennen.

Weiter soll noch einmal betont werden, dass das menschliche Auge in der Lage ist, bereits geringste Erhebungen und Einbuchtungen in der Oberfläche ei- nes visualisierten oder realen Gegenstandes zu er- kennen. Neben der Lage eines Punktes im Raum kann der Mensch auch die Neigung der Oberfläche aus den Beleuchtungsverhältnissen erschließen. Die Neigung einer Fläche kann als eine Ableitung des Ortes ver- standen werden. Geringe Variationen des Ortes kön- nen bereits eine große Veränderung der Neigung her- vorrufen, wodurch auch kleinste Unregelmäßigkeiten einem menschlichen Beobachter auffallen. Dies ist ein grundsätzliches Problem der meisten Verfahren zur dreidimensionalen Formerfassung. Die Aufnahme

von Messdaten ist in den meisten Fällen nicht an diesen Umstand angepasst, so dass schon ein gerin- ges Rauschen der Daten sehr störend für den Bet- rachter wirkt. Deshalb wird die bereits gewonnene Information der Oberflächennormale 5 neben der Kor- respondenzanalyse auch zur einer Verbesserung der dreidimensionalen Messwerte herangezogen. Unver- meidliche Fehler bei der Messung des Ortes werden durch Kenntnis der Oberflächennormalen 5 korri- giert. Dabei werden hauptsächlich Messfehler der Lage von Objektpunkten eliminiert, die Krümmung an jedem Punkt der Oberfläche bleibt aber im wesentli- chen erhalten. Damit ist eine drastische Verbesse- rung der Messgenauigkeit gegenüber binokular arbei- tenden Stereoverfahren zu erwarten. Neben einer verbesserten metrischen Genauigkeit ist auch eine verbesserter visueller Eindruck zu erwarten, da der menschliche Gesichtssinn Variationen der Oberflä- chennormale von dreidimensionalen Objekten sehr ge- nau bewerten kann. Das vorgeschlagenen Verfahren ist daher zugeschnitten auf die speziellen Gegeben- heiten des menschlichen Sehens und ermöglicht eine besonders realistische dreidimensionale Visualisie- rung.

Im folgenden wird anhand von Figur 2 ein Beispiel einer handgeführten Vorrichtung V gegeben, die zur Umsetzung des Verfahrens geeignet ist. Neben einem

vorzugsweise magnetisch arbeitenden Lagesensor S und einer CCD-Kamera 3 umfasst die Vorrichtung V drei Lichtleitfasern F, die mit einer externen Lichtquelle verbunden sind (nicht gezeichnet). Die Kamera 3, der Empfänger E des Lagesensors S und die Faserenden F, die somit die Lichtquellen 2 bilden, sind an einer Tragplatte M befestigt, die tragbar ausgebildet sein kann und hierfür vorzugsweise Handgriffe H aufweist. Die Tragplatte M kann auch automatisch bewegt beziehungsweise verlagert wer- den. Die von der Kamera 3 aufgezeichneten Bilder und die Signale des Lagesensors S werden einer Aus- werteeinrichtung A zugeführt und ausgewertet. Diese ist vorzugsweise als Computer ausgebildet, auf dem die Bestimmung der Oberflächennormalen 5 durchge- führt wird, wie dies vorstehend beschrieben ist.

Figur 2 zeigt somit eine Vorrichtung V zur Durch- führung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur opti- schen Formerfassung.