(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象物を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された被測定対象物の画像を取り込む取り込み手段と、
前記取り込み手段により取り込まれた画像を２値化する２値化手段と、
前記２値化手段により２値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する輪郭線検出手段と、
前記輪郭線検出手段により検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出する角点検出手段と、
前記角点検出手段により検出された角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールを設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記エッジ検出ツールにより、図形情報の測定を行う測定手段と、
を備えることを特徴とする画像測定装置。
【請求項２】
前記図形情報は、多角形状であることを特徴とする請求項１に記載の画像測定装置。
【請求項３】
角点の数を指定して測定を行う図形情報の形状を指定する指定手段と、
前記輪郭線検出手段により輪郭線の検出された図形情報の中から、前記指定手段により指定された角点の数と一致する形状の図形情報を選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の画像測定装置による画像測定方法であって、
前記撮像手段で撮像された被測定対象物の画像を取り込む取り込み工程と、
前記取り込み工程により取り込まれた画像を２値化する２値化工程と、
前記２値化工程により２値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する輪郭線検出工程と、
前記輪郭線検出工程により検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出する角点検出工程と、
前記角点検出工程により検出された角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールを設定する設定工程と、
前記設定工程により設定された前記エッジ検出ツールにより、図形情報の測定を行う測定工程と、
を有することを特徴とする画像測定方法。
【請求項５】
前記図形情報は、多角形状であることを特徴とする請求項４に記載の画像測定方法。
【請求項６】
前記輪郭線検出工程により輪郭線の検出された図形情報の中から、角点の数を指定して測定を行う図形情報の形状を指定する指定手段により指定された角点の数と一致する形状の図形情報を選択する選択工程を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像測定装置及び画像測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどによりワークの測定箇所を撮像し、この撮像画像からエッジ検出やパターンマッチングなどを行う画像測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
エッジ検出は、例えば、図１１に示すように、操作者により設定されたエッジ検出ツールｔに基づいて、撮像画像に含まれる測定対象図形のエッジ情報（位置座標など）を取得し、図１２に示すように、当該測定対象図形の位置、幅、高さなどを測定することで、所望のワークであるか否か等を判定する技術である。
また、パターンマッチングは、撮像画像に含まれる測定対象図形と予め登録したテンプレート画像とを比較して、例えばワークの位置ズレや角度ズレなどを測定することで、所望のワークであるか否か等を判定する技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２４７７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の画像測定装置では、エッジ検出を行うのに、エッジ検出ツールｔを操作者が手動で複数箇所に設定しなければならないため手間が多い。
また、従来の画像測定装置では、パターンマッチングを行うのに、測定対象図形の形状に応じてテンプレート画像を登録する必要があるので手間が多く、また、この測定対象図形の向きやサイズがテンプレート画像と異なる場合には、処理に時間がかかったりパターンマッチングが行えないなどの不都合がある。
【０００５】
本発明の課題は、操作者の手間が少なく、測定を迅速且つ確実に行うことのできる画像測定装置及び画像測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、
請求項１に記載の発明は、画像測定装置において、
被測定対象物を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された被測定対象物の画像を取り込む取り込み手段と、
前記取り込み手段により取り込まれた画像を２値化する２値化手段と、
前記２値化手段により２値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する輪郭線検出手段と、
前記輪郭線検出手段により検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出する角点検出手段と、
前記角点検出手段により検出された角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールを設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記エッジ検出ツールにより、図形情報の測定を行う測定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像測定装置において、
前記図形情報は、多角形状であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像測定装置において、
角点の数を指定して測定を行う図形情報の形状を指定する指定手段と、
前記輪郭線検出手段により輪郭線の検出された図形情報の中から、前記指定手段により指定された角点の数と一致する形状の図形情報を選択する選択手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、
請求項１に記載の画像測定装置による画像測定方法であって、
前記撮像手段で撮像された被測定対象物の画像を取り込む取り込み工程と、
前記取り込み工程により取り込まれた画像を２値化する２値化工程と、
前記２値化工程により２値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する輪郭線検出工程と、
前記輪郭線検出工程により検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出する角点検出工程と、
前記角点検出工程により検出された角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールを設定する設定工程と、
前記設定工程により設定された前記エッジ検出ツールにより、図形情報の測定を行う測定工程と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像測定方法において、
前記図形情報は、多角形状であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の画像測定方法において、
前記輪郭線検出工程により輪郭線の検出された図形情報の中から、角点の数を指定して測定を行う図形情報の形状を指定する指定手段により指定された角点の数と一致する形状の図形情報を選択する選択工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、撮像手段で撮像された被測定対象物の画像が取り込まれて２値化され、２値化された画像内に存在する図形情報が認識されて、当該図形情報の輪郭線が検出される。そして、検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点が検出され、その角点を含む輪郭線上にエッジ検出ツールが設定されて、このエッジ検出ツールにより図形情報の測定が行われる。
このため、操作者が手動でエッジ検出ツールを設定する必要がない。また、測定対象である図形情報の認識のためのテンプレート画像の登録を行う必要がない。
また、測定対象となる図形情報の向きやサイズなどの状態に因らずエッジ検出ツールを設定できる。
よって、操作者の手間が少なく、測定を迅速且つ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明における画像測定装置の全体構成を示す外観図である。
【図２】図１の画像測定装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】図１の画像測定装置で取り込まれる原画像の一例である。
【図４】原画像を２値化した２値化画像の一例である。
【図５】２値化画像の輪郭線を検出した画像の一例である。
【図６】図形情報の角点を検出した画像の一例である。
【図７】エッジ検出ツールを設定した画像の一例である。
【図８】設定したエッジ検出ツールによる図形情報の測定箇所を示す図である。
【図９】本発明における画像測定処理を示すフローチャートである。
【図１０】図形情報の変形例を示す図である。
【図１１】従来技術を説明するための図である。
【図１２】従来技術を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図を参照して、本発明に係る画像測定装置について、詳細に説明する。
画像測定装置１００は、測定テーブル１３上に載置されたワーク（被測定対象物）１２を撮像し、その画像を処理して画像内の所定の図形（図形情報）のエッジを検出し、これにより該図形情報の線幅等の値を計測する装置である。
【００１５】
画像測定装置１００は、図１、２に示すように、装置本体部１０と、表示部２０と、操作部３０と、制御部４０と、等を備えて構成されている。
【００１６】
装置本体部１０は、ワーク１２を載置する測定テーブル１３と、ワーク１２を撮像する撮像ユニット（撮像手段）１７と、等を備えている。
【００１７】
測定テーブル１３は、架台１１上に装着されており、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。
【００１８】
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。
【００１９】
表示部２０は、例えば液晶表示パネルを備え、制御部４０から入力される制御信号に従って、各種の画像や設定画面などの表示を行う。
具体的に、表示部２０には、例えば、撮像ユニット１７にて撮像されて取り込まれた画像（原画像：図３参照）や、画像測定処理の各工程にて遷移していく画像（図４〜８）などが表示される。
ここで、原画像について説明する。
原画像は、１乃至複数の図形情報を含んだ白黒濃淡画像である。
図形情報とは、原画像の中の測定対象となる領域であり、図３に示すように、例えば、四角形（正方形や長方形）や、１２角形（十字形）などの多角形状を呈し、原画像の中の白色部となっている。
また、原画像において、図形情報以外の領域は、図形情報の背景となる背景情報であって、図形情報よりも黒味が強い黒色部となっている。
図３は、１２角形の図形情報Ｓ１と、四角形の図形情報Ｓ２と、内部がくり抜かれた四角形の図形情報Ｓ３とを有する原画像の例である。
【００２０】
操作部３０は、例えば、キーボードなどの操作キー群、マウスなどのポインティングデバイスなどを備え、操作者により操作されると、その操作に伴う操作信号を制御部４０に出力する。
この操作部３０は、指定手段として、原画像における図形情報の中から、測定を行う図形情報の形状を指定する場合などに使用される。
具体的には、操作者は、表示部２０に表示された設定画面を用いて、操作部３０により角点の数の指定を行うことで、測定を行う図形情報の形状を指定する。
例えば、操作者が「４」と指定すると、原画像の中に存在する図形情報の中から、四角形（正方形や長方形）の図形情報が選択され、それ以外の形状の図形情報、例えば１２角形（十字形状の図形情報）などは選択されないこととなる。
このように、操作者が、操作部３０により角点の数を指定すると、原画像の中に存在する図形情報の中から、その角点の数を有する図形情報が選択されてエッジ検出が行われる。
従って、操作者は、エッジ検出すべき図形情報を任意に指定することができる。即ち、取り込んだ原画像に、複数の異なる形状の図形情報が存在する場合、操作者は、操作部３０により図形情報の形状を指定することで、所望の形状の図形情報のみ測定を行うことができる。
【００２１】
また、操作部３０は、ワークの撮像指示操作や、画像測定処理の開始指示操作を行う場合などに操作される。
【００２２】
制御部４０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)４１と、ＲＡＭ(Random Access Memory)４２と、記憶部４３と、等を備えて構成され、システムバスなどを介して、測定テーブル１３と、撮像ユニット１７と、表示部２０と、操作部３０と、等と接続されている。
【００２３】
ＣＰＵ４１は、例えば、記憶部４３に記憶されている画像測定機用の各種処理プログラムに従って、各種制御処理を行う。
【００２４】
ＲＡＭ４２は、例えば、ＣＰＵ４１によって実行される処理プログラムなどを展開するためのプログラム格納領域や、入力データや処理プログラムが実行される際に生じる処理結果などを格納するデータ格納領域などを備えている。
【００２５】
記憶部４３は、例えば、画像測定装置１００で実行可能なシステムプログラムや、そのシステムプログラムで実行可能な各種処理プログラム、これら各種処理プログラムを実行する際に使用されるデータ、ＣＰＵ４１によって演算処理された各種処理結果のデータなどを記憶する。なお、プログラムは、コンピュータが読み取り可能なプログラムコードの形で記憶部４３に記憶されている。
【００２６】
具体的には、記憶部４３には、例えば、取り込みプログラム４３１、画像記憶部４３２、２値化プログラム４３３、輪郭線検出プログラム４３４、選択プログラム４３５、角点検出プログラム４３６、設定プログラム４３７、測定プログラム４３８、等が格納されている。
【００２７】
取り込みプログラム４３１は、例えば、撮像ユニット１７で撮像されたワーク１２の画像を取り込む機能を、ＣＰＵ４１に実現させるプログラムである。
具体的に、操作者が操作部３０によりワークの撮像指示操作を行って撮像ユニット１７のＣＣＤカメラ１８によりワーク１２の撮像がなされると、ＣＰＵ４１は、取り込みプログラム４３１を実行して、図３に示すような原画像を取り込んで、画像記憶部４３２に格納する。
ＣＰＵ４１は、かかる取り込みプログラム４３１を実行することによって、取り込み手段として機能する。
【００２８】
画像記憶部４３２は、ＣＰＵ４１が取り込みプログラム４３１を実行することによって取り込まれた原画像（白黒濃淡画像）を記憶する。
【００２９】
２値化プログラム４３３は、例えば、取り込みプログラム４３１の実行により取り込まれた画像を２値化する機能を、ＣＰＵ４１に実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ４１は、操作者が操作部３０により画像測定処理の開始指示操作を行うと、２値化プログラム４３３を実行し、白黒濃淡画像である原画像を白と黒の２階調に変換する。
即ち、ＣＰＵ４１は、例えば、ある閾値を定め、各画素ごとの輝度値（明るさ）がその閾値を上回っていれば白、下回っていれば黒に置き換える。これにより、２値化の黒部分が原画像に対しより黒く、２値化の白部分が原画像に対しより白く表示された２値化画像となる。
従って、図４に示すように、白部分である図形情報Ｓ１〜Ｓ３が、黒部分である背景情報に対して鮮明な画像となっている。
ＣＰＵ４１は、かかる２値化プログラム４３３を実行することによって、２値化手段として機能する。
【００３０】
輪郭線検出プログラム４３４は、例えば、２値化プログラム４３３の実行により２値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する機能を、ＣＰＵ４１に実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ４１は、輪郭線検出プログラム４３４を実行することで、２値化画像の白部分を図形情報として認識して、図５に示すように、この認識した図形情報の輪郭線を白線で表示する。
従って、図５に示すように、図形情報Ｓ１は、１２角形状（十字形）白線で表示され、図形情報Ｓ２は、四角形状の白線で表示される。また、図形情報Ｓ３は、大小２つの四角形状の白線で表示される。
ＣＰＵ４１は、かかる輪郭線検出プログラム４３４を実行することによって、輪郭線検出手段として機能する。
【００３１】
選択プログラム４３５は、例えば、輪郭線検出プログラム４３４の実行により輪郭線の検出された図形情報の中から、操作部３０により指定された形状の図形情報を選択する機能を、ＣＰＵ４１に実現させるプログラムである。
例えば、操作者が、操作部３０により「４」を指定していた場合、図５の例では、図形情報Ｓ１〜Ｓ３の中から、図形情報Ｓ２及びＳ３が選択されることとなる。
ＣＰＵ４１は、かかる選択プログラム４３５を実行することによって、選択手段として機能する。
【００３２】
角点検出プログラム４３６は、例えば、輪郭線検出プログラム４３４の実行により検出された輪郭線に基づいて、選択プログラム４３５の実行により選択された図形情報の角点を検出する機能を、ＣＰＵ４１に実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ４１は、操作部３０により指定された形状の図形情報の輪郭線を直線に近似し、近似直線の端点を角点として白円で表示する。
例えば、四角形を指定した場合、図６に示すように、図形情報Ｓ２の四角形の４つの角と、図形情報Ｓ３の大小２つの四角形の計８つの角に白円が表示されることとなる。
ＣＰＵ４１は、かかる角点検出プログラム４３６を実行することによって、角点検出手段として機能する。
【００３３】
設定プログラム４３７は、角点検出プログラム４３６の実行により検出された角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールＴを設定する機能を、ＣＰＵ４１に実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ４１は、近似直線の両端点の位置座標から当該近似直線の中央となる位置を求め、近似直線の中央にエッジ検出ツールＴ（ボックスツール）の中央が重なるように、エッジ検出ツールＴを設定する。
従って、例えば、図６のように四角形の図形情報Ｓ２、Ｓ３の角点が検出されていた場合には、図７に示すように、図形情報Ｓ２の４辺の中央にエッジ検出ツールＴが設定され、図形情報Ｓ３の大小２つの四角形の４辺の中央にエッジ検出ツールＴが設定されることとなる。
ＣＰＵ４１は、かかる設定プログラム４３７を実行することによって、設定手段として機能する。
【００３４】
測定プログラム４３８は、設定プログラム４３７の実行により設定されたエッジ検出ツールＴにより、図形情報の測定を行う機能を、ＣＰＵ４１に実現させるプログラムである。
具体的に、ＣＰＵ４１は、エッジ検出ツールＴに基づき、画像内の走査を行い、エッジの位置を検出する。そして、ＣＰＵ４１は、あるエッジ検出ツールＴで検出したエッジの位置から、対向するエッジ検出ツールＴで検出したエッジの位置までを計測して多角形の幅や高さを求める。
これにより、例えば、図８に示すように、図形情報Ｓ２の縦横の寸法や、図形情報Ｓ３の縦横の寸法及び図形情報Ｓ３のくり抜き部の寸法などを求めることができる。
ＣＰＵ４１は、かかる測定プログラム４３８を実行することによって、測定手段として機能する。
【００３５】
次に、画像測定装置１００における画像測定処理について、図９のフローチャートを用いて説明する。
先ず、ステップＳ１１において、操作者がワークの撮像指示操作を行って、撮像ユニット１７によりワーク１２の撮像が行われると、ＣＰＵ４１は、撮像されたワーク１２の画像を原画像として取り込む（図３参照）（取り込み工程）。
次いで、ステップＳ１２において、操作者は、操作部３０により角点の数の指定を行うことで、測定を行う図形情報の形状を指定して、画像測定処理の開始指示操作を行う。
次いで、ステップＳ１３において、ＣＰＵ４１は、原画像を２値化する（図４参照）（２値化工程）。
次いで、ステップＳ１４において、ＣＰＵ４１は、２値化された画像内に存在する図形情報を認識し、当該図形情報の輪郭線を検出する（図５参照）（輪郭線検出工程）。
次いで、ステップＳ１５において、ＣＰＵ４１は、輪郭線の検出された図形情報の中から、上記ステップＳ１２において指定された角点の数を有する図形情報、つまり、指定された形状の図形情報を選択する（選択工程）。
次いで、ステップＳ１６において、ＣＰＵ４１は、選択された図形情報の角点を検出する（図６参照）（角点検出工程）。
次いで、ステップＳ１７において、ＣＰＵ４１は、角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールＴを設定する（図７参照）（設定工程）。
次いで、ステップＳ１８において、ＣＰＵ４１は、エッジ検出ツールＴにより、図形情報の測定を行って（図８参照）（測定工程）、本処理を終了する。
【００３６】
以上のように、本実施形態の画像測定装置１００及び画像測定方法によれば、ＣＰＵ４１は、撮像ユニット１７で撮像されたワーク１２の画像を取り込んで２値化し、２値化された画像内に存在する図形情報を認識して、当該図形情報の輪郭線を検出する。そして、ＣＰＵ４１は、検出された輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出し、その角点を含む輪郭線上にエッジ検出ツールＴを設定し、このエッジ検出ツールＴにより図形情報の測定を行うようになっている。
このため、自動で図形情報の輪郭線及び角点が検出され、エッジ検出ツールＴの設定が行われるので、操作者が手動でエッジ検出ツールを設定する必要がない。
また、２値化画像の白黒により測定対象である図形情報の認識を行うため、比較のためのテンプレート画像などの登録を行う必要がない。
また、測定対象となる図形情報の輪郭線を直線に近似し、近似直線の端点を角点とし、この角点を含む輪郭線上にエッジ検出ツールを設定するため、測定対象となる図形情報の向きやサイズなどの状態に因らずエッジ検出ツールを設定できる。
よって、操作者の手間が少なく、測定を迅速且つ確実に行うことができる。このため、画像測定装置の使い勝手を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態の画像測定装置１００及び画像測定方法によれば、図形情報は、多角形状であるため、多角形の測定対象に対して好適に測定を行うことができる。
【００３８】
また、本実施形態の画像測定装置１００及び画像測定方法によれば、ＣＰＵ４１は、輪郭線の検出された図形情報の中から、操作部３０により指定された形状の図形情報を選択し、その選択した図形情報の角点を検出するようになっている。
このため、操作者が意図する図形情報だけを選択してエッジ検出が行われるので、より効率よく測定を行うことができる。
【００３９】
なお、上記実施形態においては、操作者が測定を行う図形情報の形状を指定し、その指定された形状の図形情報だけが選択的に測定される場合を例示して説明しているが、測定を行う図形情報の形状は指定しなくても良い。
その場合、操作者は、測定を行う図形情報の形状を指定せずに、画像測定処理の開始指示操作を行う。また、ＣＰＵ４１は、図形情報の輪郭線を検出すると、検出した全ての輪郭線に基づいて図形情報の角点を検出することとなる。即ち、原画像の中に異なる形状の図形情報が複数混在している場合であっても、全ての図形情報の測定が行われる。
【００４０】
また、測定対象である図形情報は、例えば、図１０に示すように、多角形状の図形情報の一部であっても良い。その場合であっても、角点を含む輪郭線上に、エッジ検出ツールＴが設定されるため、エッジ位置等の測定を行うことができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００  画像測定装置
１０  装置本体部
１１  架台
１２  ワーク（被測定対象物）
１３  測定テーブル
１４，１５  支持アーム
１６  軸ガイド
１７  撮像ユニット（撮像手段）
１８  ＣＣＤカメラ
２０  表示部
３０  操作部
４０  制御部
４１  ＣＰＵ
４２  ＲＡＭ
４３  記憶部
４３１  取り込みプログラム（取り込み手段）
４３２  画像記憶部
４３３  ２値化プログラム（２値化手段）
４３４  輪郭線検出プログラム（輪郭線検出手段）
４３５  選択プログラム（選択手段）
４３６  角点検出プログラム（角点検出手段）
４３７  設定プログラム（設定手段）
４３８  測定プログラム（測定手段）
Ｔ  エッジ検出ツール
【図１】
0005654801.tif 000002
【図２】
0005654801.tif 000003
【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】
0005654801.tif 000008
【図８】
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【図９】
0005654801.tif 000010
【図１０】
0005654801.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0005654801.tif 000013