(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出すべきエッジを含む被測定画像上で指定された点の位置を記憶するステップと、
このステップで記憶された位置を中心として予め設定された複数の方向に延びる一定の長さの複数のツールを前記被測定画像に設定するステップと、
このステップで設定された複数のツールのそれぞれについて前記ツールに沿ったエッジ強度を測定するステップと、
このステップで測定された各ツールに沿ったエッジ強度のうち、最も大きいエッジ強度が得られたツールを前記指定された点の位置で用いられるツールとして記憶するステップと、
ティーチングにおけるエッジ検出パラメータの取得又はリピートモードにおけるエッジ検出の際に、前記指定された各点の位置において前記記憶されたツールを用いて前記被測定画像のエッジを検出するステップと
を備えたことを特徴とするエッジ検出方法。
【請求項２】
前記最も大きいエッジ強度が得られたツールを用いて検出されたエッジからエッジ検出のためのパラメータを算出し記憶するステップを更に備えたことを特徴とする請求項１記載のエッジ検出方法。
【請求項３】
被測定対象を撮像する撮像手段と、
この撮像手段で撮像された前記被測定対象の画像を表示する表示手段と、
この表示手段に前記被測定対象の画像に重ねてポインタを表示させる表示制御手段と、
前記ポインタの位置を移動させると共に前記ポインタで示された位置のデータの入力指示を与える入力手段と、
この入力手段によって入力指示が与えられたときの前記ポインタの位置のデータを記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶された位置を中心として予め設定された複数の方向に延びる一定の長さの複数のツールを設定し、これらのツールのそれぞれについて前記ツールに沿ったエッジ強度を測定すると共に、前記測定された各ツールに沿ったエッジ強度のうち最も大きいエッジ強度が得られたツールを前記指定された点の位置で用いられるツールとして前記記憶手段に記憶した後、ティーチングにおけるエッジ検出パラメータの取得又はリピートモードにおけるエッジ検出の際に、前記指定された各点の位置において前記記憶されたツールを用いて前記被測定画像のエッジを検出し、この検出されたエッジを用いて必要な計測情報を算出する演算手段と
を備えたことを特徴とする非接触画像計測システム。
【請求項４】
前記演算手段は、最も大きいエッジ強度が得られたツールを用いて検出されたエッジからエッジ検出のためのパラメータを算出し前記記憶手段に格納するものであることを特徴とする請求項３記載の非接触画像計測システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＣＣＤカメラ等の撮像手段で被測定対象を撮像すると共に、被測定対象の画像に含まれるエッジを検出するエッジ検出方法及び検出されたエッジに基づいて必要な計測情報を抽出する非接触画像計測システム及びエッジ検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の非接触画像計測システムは、接触測定では困難なＩＣのリードフレームのような薄板の測定や配線パターン等の測定に使用されている。非接触画像計測を行う場合には、被測定対象（ワーク）を測定テーブルにセットしたのち、ＣＣＤカメラ等の撮像装置をワークの測定したい箇所に移動させ、フォーカス調整を行ってＣＲＴディスプレイ上にワークの拡大画像を表示させる。そして、測定する箇所をマウスのカーソルやウィンドウで指示し、画像処理技術に基づいて画像のエッジ部分を抽出して所望する計測値を演算処理により求めていく。
【０００３】
図１２は、従来のエッジ検出オペレーションを説明するための図である。
先ず、同図（ａ）に示すように、被測定対象の画像情報６１のエッジ検出を行う部分にツール６２をセットする。ツール６２は、例えばマウス等の入力手段によって画面上に表示されたポインタをエッジ６３を横切るように移動させながら、始点指定→ドラッギング→終点指定の順に操作を行って設定する。
【０００４】
次に、同図（ｂ）に示すように、ツール６２上のエッジ位置６４をポインタによって指定する。これはエッジのティーチングと呼ばれ、ツール６２上の濃度のスライスレベルやエッジ強度のスライスレベル等の各種エッジ検出用パラメータを算出しセットするために行われる。これらのパラメータに基づいて、同図（ｃ）に示すように、ツール６２に沿ったエッジ検出が実行される。
ティーチングによって得られたエッジ検出用パラメータは、例えばＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）のパートプログラム等に組み込まれ、２回目以降の自動測定時のエッジ検出の基準として用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の非接触画像計測システムのエッジ検出方法では、エッジ検出のために３段階の操作を行わなくてはならないため、操作が面倒であるという問題がある。特に、図１２（ｄ），（ｅ）に示すように、円の直径やエッジ間の幅や角度等を測定する場合、複数箇所のエッジ位置について、同様のエッジ検出操作を繰り返さなくてはならず、操作が極めて煩雑である。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、エッジ検出のための操作を簡単化して操作性を大幅に向上させることができるエッジ検出方法及びこれを用いた非接触画像計測システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るエッジ検出方法は、検出すべきエッジを含む被測定画像上で指定された点の位置を記憶するステップと、このステップで記憶された位置を中心として予め設定された複数の方向に延びる一定の長さの複数のツールを前記被測定画像に設定するステップと、このステップで設定された複数のツールのそれぞれについて前記ツールに沿ったエッジ強度を測定するステップと、このステップで測定された各ツールに沿ったエッジ強度のうち、最も大きいエッジ強度が得られたツールを前記指定された点の位置で用いられるツールとして記憶するステップと、ティーチングにおけるエッジ検出パラメータの取得又はリピートモードにおけるエッジ検出の際に、前記指定された各点の位置において前記記憶されたツールを用いて前記被測定画像のエッジを検出するステップとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明のエッジ検出方法は、前記最も大きいエッジ強度が得られたツールを用いて検出されたエッジからエッジ検出のためのパラメータを算出し記憶するステップを更に備えるようにしてもよい。
【０００９】
また、本発明に係る非接触画像計測システムは、被測定対象を撮像する撮像手段と、この撮像手段で撮像された前記被測定対象の画像を表示する表示手段と、この表示手段に前記被測定対象の画像に重ねてポインタを表示させる表示制御手段と、前記ポインタの位置を移動させると共に前記ポインタで示された位置のデータの入力指示を与える入力手段と、この入力手段によって入力指示が与えられたときの前記ポインタの位置のデータを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された位置を中心として予め設定された複数の方向に延びる一定の長さの複数のツールを設定し、これらのツールのそれぞれについて前記ツールに沿ったエッジ強度を測定すると共に、前記測定された各ツールに沿ったエッジ強度のうち最も大きいエッジ強度が得られたツールを前記指定された点の位置で用いられるツールとして前記記憶手段に記憶した後、ティーチングにおけるエッジ検出パラメータの取得又はリピートモードにおけるエッジ検出の際に、前記指定された各点の位置において前記記憶されたツールを用いて前記被測定画像のエッジを検出し、この検出されたエッジを用いて必要な計測情報を算出する演算手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記演算手段は、更に、最も大きいエッジ強度が得られたツールを用いて検出されたエッジからエッジ検出のためのパラメータを算出し前記記憶手段に格納するものでもよい。
【００１１】
【作用】
本発明のエッジ検出方法によれば、オペレータが被測定画像上の測定したいエッジ位置を指定するとこの位置が記憶され、この位置を中心として予め設定された複数の方向に延びる一定の長さのツールが前記被測定画像に設定され、これらのツールのそれぞれについてエッジ強度が測定される。このエッジ強度は、エッジに対して最適方向のツールが最も大きな値となる。従って、エッジ強度が最も大きなツールを用いて前記被測定画像のエッジを検出することにより、最適な方向でエッジ位置を求めることができる。
この場合、オペレータは、エッジ位置の指定操作のみを行えばよく、操作が極めて簡単になる。
【００１２】
なお、エッジ位置の検出と共に、最も大きいエッジ強度が得られたツールを用いてスライスレベル等のエッジ検出用パラメータを算出し、記憶することにより、以後このパラメータを用いて自動計測を行うことができる。
【００１３】
また、本発明の非接触画像計測システムでは、演算手段が前述した方法により被測定対象の画像のエッジを検出するので、必要な計測情報を効率良く抽出することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明の実施例に係る非接触画像計測システムの全体構成を示す斜視図である。
このシステムは、非接触画像計測型の三次元測定機１と、この三次元測定機１を駆動制御すると共に、必要なデータ処理を実行するコンピュータシステム２と、計測結果をプリントアウトするプリンタ３とにより構成されている。
【００１５】
三次元測定機１は、次のように構成されている。即ち、架台１１上には、ワーク１２を載置する測定テーブル１３が装着されており、この測定テーブル１３は、図示しないＹ軸駆動機構によってＹ軸方向に駆動される。架台１１の両側縁中央部には上方に延びる支持アーム１４，１５が固定されており、この支持アーム１４，１５の両上端部を連結するようにＸ軸ガイド１６が固定されている。このＸ軸ガイド１６には、撮像ユニット１７が支持されている。撮像ユニット１７は、図示しないＸ軸駆動機構によってＸ軸ガイド１６に沿って駆動される。撮像ユニット１７の下端部には、ＣＣＤカメラ１８が測定テーブル１３と対向するように装着されている。また、撮像ユニット１７の内部には、図示しない照明装置及びフォーカシング機構の他、ＣＣＤカメラ１８のＺ軸方向の位置を移動させるＺ軸駆動機構が内蔵されている。
【００１６】
コンピュータシステム２は、コンピュータ本体２１、キーボード２２、ジョイスティックボックス２３、マウス２４及びＣＲＴディスプレイ２５を備えて構成されている。
コンピュータ本体２１は、例えば図２に示すように構成されている。即ち、ＣＣＤカメラ１８から入力される画像情報は、インタフェース（以下、Ｉ／Ｆと呼ぶ）３１を介して多値画像メモリ３２に格納される。多値画像メモリ３２に格納された多値画像情報は、表示制御部３３を介してＣＲＴディスプレイ２５に表示される。一方、マウス２４から入力される位置情報は、Ｉ／Ｆ３４を介してＣＰＵ３５に入力される。ＣＰＵ３５は、プログラムメモリ３６に格納されたプログラムに従って、マウス２４で指定された位置にポインタを表示させると共に、マウス２４からのクリック情報に基づいてエッジ検出のための必要な演算処理を実行する。ワークメモリ３７は、マウス２４によって指定された位置データやＣＰＵ３５で算出されたエッジ検出用パラメータ等を記憶する。
【００１７】
次に、このように構成された非接触画像計測システムにおけるエッジ検出手順について説明する。なお、エッジ検出は、システムがマニュアルモード、ティーチングモード及びリピートモードを有する場合、各モードで実行されるが、ここでは、ティーチングモードの例を説明する。
図３は、このエッジ検出のためのＣＰＵ３５の処理の手順を示すフローチャート、図４は、この処理を説明するためＣＲＴディスプレイ２５に表示画像を示す図である。
図４に示すワーク１２の画像情報４１には、検出しようとするエッジ４２が含まれている。ポインタ４３は、マウス２４によってその表示位置が変化する。マウス２４等を操作して検出したいエッジ４２の近傍にポインタ４３を移動してマウス２４をクリック操作すると、図３の処理が起動される。
ＣＰＵ３５は、先ず、クリックされたときのポインタの位置（ｘ，ｙ）をワークメモリ３７に書き込む（Ｓ１）。次に、後述するツールの傾きθ及びエッジ強度の最大値ＥＳｍａｘ  をリセットする（Ｓ２）。
【００１８】
続いて、ＣＰＵ３５は、位置（ｘ，ｙ）を中心として、角度θで一定の長さＬのツールをセットする（Ｓ３）。図５にθ＝０°のツール４４が示されている。ツール４４の長さＬは、他のエッジを検出しない程度の長さ、例えば１００ピクセル程度に予め設定しておく。このツール４４上を矢印方向に沿って、エッジ強度ＥＳを測定する。
エッジ強度ＥＳは、例えば図６に示すように、２次元の微分フィルタ４５を用いたフィルタリングにより、その移動平均を算出することによって求めることができる。微分フィルタ４５は、大きい程、精度が良いが、処理効率等も勘案して、例えば５×５画素程度に設定する。図７に、５×５の微分フィルタの一例を示す。
ツール４４に沿って、この微分フィルタ４５を移動させながら、各位置でのエッジ強度を求めると、図８のようなエッジ強度のグラフが求められる。このグラフの最大ピーク値を求めるエッジ強度ＥＳとする。
【００１９】
次にＣＰＵ３５は、求められたエッジ強度ＥＳの絶対値が最大値ＥＳmaxより大きいかどうかを判定し（Ｓ５）、もし、大きい場合には、求められたエッジ強度ＥＳを最大値ＥＳmaxとすると共に、そのときのツール４４の角度θを最適角度θTとする（Ｓ６）。
続いて、θをΔθだけ変化させ（Ｓ７）、θが１８０°を超えない範囲で、ステップＳ３〜Ｓ７を繰り返す（Ｓ８）。なお、θを３６０°の範囲で変化させるようにしてもよい。この場合には、エッジの極性（暗→明、又は明→暗）も考慮に入れたエッジ検出が可能である。
これにより、図９に示すように、ツール４４の傾きθを０°から１８０°まで、Δθずつ変化させながら、それぞれの角度θでのエッジ強度ＥＳが求められる。そのうち、図１０に示すように、エッジ強度として最大値が得られたツール４４のエッジ強度ＥＳと傾きθTがワークメモリ３７に記憶されることになる。この傾きθTは、エッジ４２の傾きに対してほぼ９０°の角度をなす最適傾きとなる。
【００２０】
ＣＰＵ３５は、この得られたツール４４を再度画像情報４１にセットし（Ｓ９）、エッジのティーチングを実行する（Ｓ１０）。即ち、例えば図１１に示すように、ツール４４に沿った濃度レベルのグラフを微分して、その微分値のピーク位置Ｐをエッジ位置と認識し、その位置における濃度レベルの値、若しくは、濃度補間曲線とピーク位置Ｐとの交差位置の濃度レベルを濃度のスライスレベルＴｈｐとする。また、例えば、このツール４４に沿って求められた図８のようなエッジ強度のグラフの第１ピークと第２ピークの間の予め設定された割合の位置をエッジ強度のスライスレベルＴｈｓとする。このほか、エッジの極性等を求めるようにしてもよい。
これらは、エッジ検出用パラメータとしてワークメモリ３７に記憶され、リピートモードにおけるエッジ検出の際に、繰り返し読み出されて、エッジ位置の検出、エッジ判定処理等に使用される。
【００２１】
このように、本実施例のシステムによれば、最初に検出すべきエッジの箇所を指定するだけで、最適なツール４４が測定対象画像に設定され、エッジ検出が行われると共に、リピートモードでのエッジ検出に必要なパラメータ等も抽出されるので、操作性が大幅に向上する。
例えば、図１２（ｄ）に示す円の直径測定の場合、及び同図（ｅ）に示すエッジ間の幅測定の場合は、共に３回のマウスのクリック操作だけで計測のための必要なエッジ検出が行われる。
なお、求められた最適方向のツールからエッジ位置を求める方法やエッジ強度を求める方法等は、他の周知の方法を用いることができる。また、エッジ検出用パラメータとして、上述したものの他に、ピークレベルからの割合で指定する相対スライスレベルを算出するようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、オペレータが被測定画像上の測定したいエッジ位置を指定すると、その位置を中心として予め設定された複数の方向に延びる一定の長さのツールが前記被測定画像に設定され、これらのツールのそれぞれについてエッジ強度が測定され、このエッジ強度が最も大きなツールを用いて前記被測定画像のエッジが検出されるので、エッジ検出のための操作が極めて簡単になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る非接触画像計測システムの構成を示す斜視図である。
【図２】同システムにおけるコンピュータ本体のブロック図である。
【図３】同システムにおけるエッジ検出処理のフローチャートである。
【図４】同システムにおける表示画面を示す図である。
【図５】同システムにおけるツールの生成例を示す図である。
【図６】同システムにおけるエッジ強度測定手順を説明するための図である。
【図７】同エッジ強度測定に使用される微分フィルタの例を示す図である。
【図８】同エッジ強度のグラフを示す図である。
【図９】同システムにおけるツールの設定方向を説明するための図である。
【図１０】同システムにおける最適ツールの選択結果を示す図である。
【図１１】同システムにおけるエッジ位置の決定方法を説明するための図である。
【図１２】従来のシステムにおけるエッジ検出手順を説明するための図である。
【符号の説明】
１…三次元測定機、２…コンピュータシステム、３…プリンタ、１１…架台、１２…ワーク、１３…測定テーブル、１４，１５…支持アーム、１６…Ｘ軸ガイド、１７…撮像ユニット、１８…ＣＣＤカメラ、２１…コンピュータ本体、２２…キーボード、２３…ジョイスティックボックス、２４…マウス、２５…ＣＲＴディスプレイ、３１，３４…インタフェース、３２…多値画像メモリ、３３…表示制御部、３５…ＣＰＵ、３６…プログラムメモリ、３７…ワークメモリ、４１，６１…画像情報、４２，６３…エッジ、４３…ポインタ、４４，６２…ツール。
【図１】
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【図２】
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【図１２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003595014.tif 000009
【図８】
0003595014.tif 000010
【図９】
0003595014.tif 000011
【図１０】
0003595014.tif 000012
【図１１】
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