(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラと、
前記コントローラから指示された照射パターンに従って照明光を照射するプロジェクタと、
前記照明光が照射される領域を撮像視野に含む撮像部と、
画像を表示可能な表示部とを備え、
前記コントローラは、
前記照明光が照射されている状態で前記撮像部により撮像された前記撮像視野の画像を前記表示部に表示する表示制御手段と、
前記表示部に表示される画像に関連付けて、前記撮像視野内の他の領域に比較して照明光の光量を低下させるべき領域であるマスク領域の設定をユーザから受付ける受付手段と、
前記プロジェクタの照射パターンと当該照射パターンにより前記撮像視野において生じる投影パターンとの位置についての対応関係に基づいて、前記設定されたマスク領域に従って、前記照射パターンを更新する更新手段と、
前記撮像視野の画像内の所定条件に適合する画素値を有する領域をマスク領域の候補として抽出する抽出手段とを含み、
前記抽出手段は、前記プロジェクタから照射される照明光の光量を複数に異ならせた状態で、それぞれ撮像された前記撮像視野の画像に基づいて、前記所定条件を決定する、画像計測システム。
【請求項２】
前記表示制御手段は、前記撮像視野の画像に加えて、設定されたマスク領域を示す表示領域を、当該撮像視野の画像の表示領域に関連付けて表示する、請求項１に記載の画像計測システム。
【請求項３】
前記表示制御手段は、前記撮像視野の画像に加えて、設定されたマスク領域を前記撮像視野の画像に合成した画像を表示する、請求項１または２に記載の画像計測システム。
【請求項４】
前記表示制御手段は、前記撮像視野の画像と、設定されたマスク領域を前記撮像視野の画像に合成した画像とを選択的に表示する、請求項１に記載の画像計測システム。
【請求項５】
前記受付手段は、さらに、前記プロジェクタから照射される照明光の光量の大きさの設定を受付ける、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像計測システム。
【請求項６】
前記受付手段は、互いに異なる複数のマスク領域の設定を受付けることができるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像計測システム。
【請求項７】
前記受付手段は、前記複数のマスク領域の別に、前記プロジェクタから照射される照明光の光量の大きさの設定を受付ける、請求項６に記載の画像計測システム。
【請求項８】
前記受付手段は、予め規定された複数の形状の選択を受付けるとともに、選択された形状の領域の大きさおよび位置の指定を受付ける、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像計測システム。
【請求項９】
前記受付手段は、前記抽出されたマスク領域の候補の形状を変更する操作を受付ける、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像計測システム。
【請求項１０】
前記受付手段は、画像計測処理の対象となる領域である検査領域の設定を受付けるとともに、前記撮像視野のうち当該検査領域を除く領域をマスク領域として設定する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像計測システム。
【請求項１１】
前記コントローラは、
前記設定されたマスク領域に対応する照射パターンに従って照明光が照射されている状態で、複数の撮像条件下で撮像されたそれぞれの画像を合成して合成画像を生成する合成手段と、
前記マスク領域の大きさおよび位置の少なくとも一方を変化させつつ、各マスク領域に対応する照射パターンに従う照明光が照射されている状態で生成された合成画像のコントラストを評価することで、前記マスク領域の大きさまたは位置を最適化する最適化手段とを含む、請求項１０に記載の画像計測システム。
【請求項１２】
前記コントローラは、前記プロジェクタから予め定められた基準の照射パターンに従って照明光を照射させるとともに、前記撮像部により撮像された画像に現れる投影パターンに基づいて、前記位置についての対応関係を決定する決定手段をさらに含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像計測システム。
【請求項１３】
コントローラと、
前記コントローラから指示された照射パターンに従って照明光を照射するプロジェクタと、
前記照明光が照射される領域を撮像視野に含む撮像部と、
画像を表示可能な表示部とを備え、
前記コントローラは、
前記照明光が照射されている状態で前記撮像部により撮像された前記撮像視野の画像を前記表示部に表示する表示制御手段と、
前記表示部に表示される画像に関連付けて、前記撮像視野内の他の領域に比較して照明光の光量を低下させるべき領域であるマスク領域の設定を受付ける受付手段と、
前記プロジェクタの照射パターンと当該照射パターンにより前記撮像視野において生じる投影パターンとの位置についての対応関係に基づいて、前記設定されたマスク領域に従って、前記照射パターンを更新する更新手段と、
前記撮像視野の画像内の所定条件に適合する画素値を有する領域をマスク領域の候補として抽出する抽出手段とを含み、
前記抽出手段は、前記プロジェクタから照射される照明光の光量を複数に異ならせた状態で、それぞれ撮像された前記撮像視野の画像に基づいて、前記所定条件を決定する、画像計測システム。
【請求項１４】
照明光を照射するプロジェクタと、前記照明光が照射される領域を撮像視野に含む撮像部とを含む画像計測システムに用いられるコントローラであって、
前記プロジェクタに対して照射パターンに従う照明光の照射を指示する照明制御手段と、
前記照明光が照射されている状態で前記撮像部により撮像された前記撮像視野の画像を表示部に表示する表示制御手段と、
前記表示部に表示される画像に関連付けて、前記撮像視野内の他の領域に比較して照明光の光量を低下させるべき領域であるマスク領域の設定をユーザから受付ける受付手段と、
前記プロジェクタの照射パターンと当該照射パターンにより前記撮像視野において生じる投影パターンとの位置についての対応関係に基づいて、前記設定されたマスク領域に従って、前記照射パターンを更新する更新手段と、
前記撮像視野の画像内の所定条件に適合する画素値を有する領域をマスク領域の候補として抽出する抽出手段とを含み、
前記抽出手段は、前記プロジェクタから照射される照明光の光量を複数に異ならせた状態で、それぞれ撮像された前記撮像視野の画像に基づいて、前記所定条件を決定する、コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、指示された照射パターンに従って照明光を変更できる、画像計測システムおよびコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＡ（Factory Automation）分野では、画像計測技術を用いた自動制御技術が広く利用されている。例えば、ワークなどの対象物を撮像し、その撮像された画像に対してパターンマッチングなどの画像計測処理を実行することで、各種の制御指令を生成するといった自動化処理が実現されている。このような画像計測技術を実現する視覚センサでは、外乱光の影響を抑制して、画像計測の精度を高めるなどの目的で、対象物に対して適切な照明光を照射する構成が採用されることが多い。
【０００３】
視覚センサの分野ではないが、プロジェクタを用いて任意の照明光を照射する照明装置が提案されている。例えば、特開２００９−０９９５１０号公報（特許文献１）は、光源部として投影式プロジェクタを採用した、物体の色をより鮮やかに見せるための照明装置を開示する。投影式プロジェクタを採用することで、対象物に含まれる複数の色を鮮やかに見せることができるといった効果を奏する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−０９９５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される照明装置は、照明される対象物に含まれる複数の色を鮮やかに見せることを目的としており、上述したような視覚センサに用いることは何ら想定されていない。
【０００６】
本技術は、任意の照明光を照射可能なプロジェクタを用いて、画像計測処理が可能な対象物のバリエーションを拡大することができる画像計測システムおよびそれに用いられるコントローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある局面に従う画像計測システムは、コントローラと、コントローラから指示された照射パターンに従って照明光を照射するプロジェクタと、照明光が照射される領域を撮像視野に含む撮像部と、画像を表示可能な表示部とを含む。コントローラは、照明光が照射されている状態で撮像部により撮像された撮像視野の画像を表示部に表示する表示制御手段と、表示部に表示される画像に関連付けて、撮像視野内の他の領域に比較して照明光の光量を低下させるべき領域であるマスク領域の設定を受付ける受付手段と、プロジェクタの照射パターンと当該照射パターンにより撮像視野において生じる投影パターンとの位置についての対応関係に基づいて、設定されたマスク領域に従って、照射パターンを更新する更新手段とを含む。
【０００８】
好ましくは、表示制御手段は、撮像視野の画像に加えて、設定されたマスク領域を示す表示領域を、当該撮像視野の画像の表示領域に関連付けて表示する。
【０００９】
好ましくは、表示制御手段は、撮像視野の画像に加えて、設定されたマスク領域を撮像視野の画像に合成した画像を表示する。
【００１０】
好ましくは、表示制御手段は、撮像視野の画像と、設定されたマスク領域を撮像視野の画像に合成した画像とを選択的に表示する。
【００１１】
好ましくは、受付手段は、さらに、プロジェクタから照射される照明光の光量の大きさの設定を受付ける。
【００１２】
好ましくは、受付手段は、互いに異なる複数のマスク領域の設定を受付けることができるように構成されている。
【００１３】
好ましくは、受付手段は、複数のマスク領域の別に、プロジェクタから照射される照明光の光量の大きさの設定を受付ける。
【００１４】
好ましくは、受付手段は、予め規定された複数の形状の選択を受付けるとともに、選択された形状の領域の大きさおよび位置の指定を受付ける。
【００１５】
好ましくは、画像計測システムは、撮像視野の画像内の所定条件に適合する画素値を有する領域をマスク領域の候補として抽出する抽出手段をさらに含む。
【００１６】
好ましくは、抽出手段は、プロジェクタから照射される照明光の光量を複数に異ならせた状態で、それぞれ撮像された撮像視野の画像に基づいて、所定条件を決定する。
【００１７】
好ましくは、受付手段は、抽出されたマスク領域の候補の形状を変更する操作を受付ける。
【００１８】
好ましくは、受付手段は、画像計測処理の対象となる領域である検査領域の設定を受付けるとともに、撮像視野のうち当該検査領域を除く領域をマスク領域として設定する。
【００１９】
好ましくは、コントローラは、設定されたマスク領域に対応する照射パターンに従って照明光が照射されている状態で、複数の撮像条件下で撮像されたそれぞれの画像を合成して合成画像を生成する合成手段と、マスク領域の大きさおよび位置の少なくとも一方を変化させつつ、各マスク領域に対応する照射パターンに従う照明光が照射されている状態で生成された合成画像のコントラストを評価することで、マスク領域の大きさまたは位置を最適化する最適化手段とを含む。
【００２０】
好ましくは、コントローラは、プロジェクタから予め定められた基準の照射パターンに従って照明光を照射させるとともに、撮像部により撮像された画像に現れる投影パターンに基づいて、位置についての対応関係を決定する決定手段をさらに含む。
【００２１】
本発明の別の局面に従う画像計測システムは、コントローラと、コントローラから指示された照射パターンに従って照明光を照射するプロジェクタと、照明光が照射される領域を撮像視野に含む撮像部と、画像を表示可能な表示部とを含む。コントローラは、照明光が照射されている状態で撮像部により撮像された撮像視野の画像内の所定輝度を超える画素からなる領域を抽出する抽出手段と、抽出された領域に基づいて、撮像視野内の他の領域に比較して照明光の光量を低下させるべき領域であるマスク領域を決定する決定手段と、プロジェクタの照射パターンと当該照射パターンにより撮像視野において生じる投影パターンとの位置についての対応関係に基づいて、決定されたマスク領域に従って、照射パターンを更新する更新手段とを含む。
【００２２】
本発明のさらに別の局面に従えば、照明光を照射するプロジェクタと、照明光が照射される領域を撮像視野に含む撮像部とを含む画像計測システムに用いられるコントローラが提供される。コントローラは、プロジェクタに対して照射パターンに従う照明光の照射を指示する照明制御手段と、照明光が照射されている状態で撮像部により撮像された撮像視野の画像を表示部に表示する表示制御手段と、表示部に表示される画像に関連付けて、撮像視野内の他の領域に比較して照明光の光量を低下させるべき領域であるマスク領域の設定を受付ける受付手段と、プロジェクタの照射パターンと当該照射パターンにより撮像視野において生じる投影パターンとの位置についての対応関係に基づいて、設定されたマスク領域に従って、照射パターンを更新する更新手段とを含む。
【００２３】
本発明のさらに別の局面に従えば、照明光を照射するプロジェクタと、照明光が照射される領域を撮像視野に含む撮像部とを含む画像計測システムに用いられるコントローラが提供される。コントローラは、プロジェクタに対して照射パターンに従う照明光の照射を指示する照明制御手段と、照明光が照射されている状態で撮像部により撮像された撮像視野の画像内の所定輝度を超える画素からなる領域を抽出する抽出手段と、抽出された領域に基づいて、撮像視野内の他の領域に比較して照明光の光量を低下させるべき領域であるマスク領域を決定する決定手段と、プロジェクタの照射パターンと当該照射パターンにより撮像視野において生じる投影パターンとの位置についての対応関係に基づいて、決定されたマスク領域に従って、照射パターンを更新する更新手段とを含む。
【発明の効果】
【００２４】
本技術によれば、任意の照明光を照射可能なプロジェクタを用いて、画像計測処理が可能な対象物のバリエーションを拡大することができる画像計測システムおよびそれに用いられるコントローラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態に係る画像計測システムの基本構成を示す模式図である。
【図２】図１に示すコントローラのハードウェア構成例を示す模式図である。
【図３】本実施の形態に係る画像計測システムにおけるマスク領域の設定方法の一例を説明するための模式図である。
【図４】本実施の形態に係る画像計測システムにおける照射パターンと投影パターンとの関係の一例を説明するための模式図である。
【図５】本実施の形態に係る画像計測システムを用いた画像計測処理の操作手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】本実施の形態に係る画像計測システムにおけるキャリブレーション処理を説明するための模式図である。
【図７】本実施の形態に係る画像計測システムにおけるキャリブレーションの確認手順を説明するための模式図である。
【図８】図５のステップＳ１のより詳細な手順を示すフローチャートである。
【図９】本実施の形態に係る画像計測システムにおけるマスク領域を設定するためのユーザインターフェイスの一例を示す模式図である。
【図１０】本実施の形態に係る画像計測システムにおけるマスク領域を設定するためのユーザインターフェイスの一例を示す模式図である。
【図１１】本実施の形態に係る画像計測システムにおけるマスク領域を設定するためのユーザインターフェイスの一例を示す模式図である。
【図１２】図５のステップＳ３のより詳細な手順を示すフローチャートである。
【図１３】光の滲み出しについて説明する模式図である。
【図１４】本実施の形態に係る画像計測システムにおけるマスク領域を半自動操作によって設定するためのユーザインターフェイスの一例を示す模式図である。
【図１５】図１４に示すマスク候補領域に対する編集操作を行うためのユーザインターフェイスの一例を示す模式図である。
【図１６】図１４および図１５に示すマスク領域設定の手順を示すフローチャートである。
【図１７】本実施の形態に係る画像計測システムが対象物を撮像することで得られたカメラ画像の一部を例示する図である。
【図１８】本実施の形態に係る画像計測システムにおけるマスク領域を自動設定するための処理手順を説明する模式図である。
【図１９】本実施の形態に係る画像計測システムにおけるマスク領域を自動設定するための処理手順を説明する模式図である。
【図２０】本実施の形態に係るマスク領域の自動設定の処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】本実施の形態に係る画像計測システムにおけるマスク領域の自動設定処理に適した光学系を示す模式図である。
【図２２】本実施の形態に係る画像計測システムにおけるマスク領域の自動設定処理に向けられたユーザインターフェイスの一例を示す模式図である。
【図２３】本実施の形態に係る画像計測システムにおける検査領域に対応してマスク領域を設定する処理を説明するための模式図である。
【図２４】本実施の形態に係る画像計測システムにおける検査領域に対応したマスク領域の最適化の処理を説明するための模式図である。
【図２５】本実施の形態に係る画像計測システムにおける検査領域に対応したマスク領域の最適化の処理手順を示すフローチャートである。
【図２６】本実施の形態に係る画像計測システムにおいて複数のマスク領域を設定する場合の操作例を説明するための模式図である。
【図２７】本実施の形態に係る画像計測システムにおけるマスク領域の抽出方法の一例を説明するための模式図である。
【図２８】本実施の形態に係る画像計測システムにおいて設定したマスク領域に対する変更の操作例を説明するための模式図である。
【図２９】本実施の形態に係る画像計測システムにおいて設定される複数の領域間での照明光量の反映方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２７】
＜Ａ．基本構成＞
まず、本実施の形態に係る画像計測システムの基本構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る画像計測システム１の基本構成を示す模式図である。
【００２８】
図１を参照して、画像計測システム１は、コントローラ１００と、コントローラ１００に接続された撮像部４およびプロジェクタ６を含む。コントローラ１００は、画像計測システム１全体の処理を司る。
【００２９】
撮像部４は、試料台２に配置された任意の対象物を撮像し、撮像により得られた画像信号（１または複数の静止画像および動画像を含み得る）をコントローラ１００へ出力する。撮像部４は、所定の撮像視野４１に含まれる光を画像信号に変換する光電変換器であり、典型的には、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）イメージセンサなどから構成される。
【００３０】
プロジェクタ６は、試料台２に配置された任意の対象物に対して照明光６１を照射する。プロジェクタ６から照射される照明光６１は、コントローラ１００から指示された照射パターンに従って任意に変更可能になっている。プロジェクタ６は、基本的には、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、キセノンランプなどの発光波長の幅が比較的広い光源と、当該光源の前面に配置されて任意の照射パターンを形成するパターン形成部とを含む。パターン形成部は、典型的には、透過率もしくは反射率を部分的に変化可能な透過層もしくは反射層、または、反射率を任意に変更可能な画素毎に配置されたデバイスなどを用いて構成される。プロジェクタ６の構成については、特に制限されることなく、公知の構成を採用できる。
【００３１】
図１に示すように、プロジェクタ６は、コントローラ１００から指示された照射パターンに従って照明光６１を照射するとともに、撮像部４は、照明光６１が照射される領域を撮像視野４１に含む。この図１に示す構成例においては、撮像部４の撮像方向は光軸ＡＸ１であり、プロジェクタ６の照明光６１の照射方向は光軸ＡＸ１とは異なる光軸ＡＸ２である。そのため、プロジェクタ６が照射した照明光６１のパターン、すなわちプロジェクタ６の射出窓から射出された照明光６１の光軸ＡＸ２断面における濃淡パターンと、試料台２または対象物に到達して照射される照明光６１を撮像部４が撮像することで得られる画像内の濃淡パターンとは必ずしも一致しない。以下では、説明の便宜上、プロジェクタ６の射出窓から射出された照明光６１の光軸ＡＸ２断面における濃淡パターンを「照射パターン」とも称し、照明光６１が試料台２または対象物に投影されて生じる濃淡パターンを「投影パターン」とも称す。
【００３２】
画像計測システム１は、さらに、コントローラ１００に接続された表示部１２０および操作部１２２を含む。表示部１２０は、画像を表示可能な液晶パネルなどで構成される。操作部１２２は、ユーザからの操作を受付ける。操作部１２２は、典型的には、タッチパネル、キーボード、マウスなどで構成される。なお、表示部１２０および操作部１２２を、表示設定器として一体化して構成してもよい。
【００３３】
表示部１２０および操作部１２２を介したユーザインターフェイスの詳細については、後述する。
【００３４】
コントローラ１００は、典型的には、汎用的なコンピュータをベースに構成することができる。図２は、図１に示すコントローラ１００のハードウェア構成例を示す模式図である。図２を参照して、コントローラ１００は、主たるコンポーネントとして、プロセッサ１０２と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）１１８と、主メモリ１０８と、カメラインターフェイス１０４と、照明インターフェイス１０６と、表示インターフェイス１１０と、操作インターフェイス１１２と、通信インターフェイス１１４と、光学ドライブ１２４とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス１１６を介して互いにデータ通信可能に接続される。
【００３５】
プロセッサ１０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの演算処理部であり、ハードディスクドライブ１１８から読み出したプログラムを主メモリ１０８に展開して実行することで、後述するような各種処理を実現する。主メモリ１０８は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの不揮発性メモリで構成される。
【００３６】
ハードディスクドライブ１１８には、典型的には、画像計測処理プログラム１１８１および設定パラメータ１１８２が格納される。画像計測処理プログラム１１８１が実行されることにより実現される処理、および、設定パラメータ１１８２の決定方法などについては、後述する。
【００３７】
カメラインターフェイス１０４は、撮像部４と接続され、撮像部４の撮像により得られる画像信号を取込むとともに、撮像部４に対して、撮像タイミングなどの指令を送出する。
【００３８】
照明インターフェイス１０６は、プロジェクタ６と接続され、プロジェクタ６に対して、照明パターンなどの指令を与えるとともに、プロジェクタ６から状態値などを取込む。
【００３９】
表示インターフェイス１１０は、表示部１２０と接続され、プロセッサ１０２などからの指令に従って、表示部１２０に対して、画像を表示するための画像信号を送出する。
【００４０】
操作インターフェイス１１２は、操作部１２２と接続され、操作部１２２からのユーザ操作を示す信号を取込む。
【００４１】
通信インターフェイス１１４は、図示しないネットワークなどに接続され、ネットワーク上のサーバ装置などとのデータの遣り取りを仲介する。
【００４２】
光学ドライブ１２４は、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disc-Read Only Memory）などの光学ディスク１２６からプログラムを読み取って、ハードディスクドライブ１１８などにインストールする。本実施の形態に係る画像計測システム１を実現するためのプログラムを格納する記憶媒体としては、光学ディスク１２６に限らず、任意の記憶媒体を採用することができる。光学ディスク１２６以外の記憶媒体が採用される場合には、当該採用された記憶媒体に応じた読込装置が実装されてもよい。
【００４３】
図２には、光学ディスク１２６などの記憶媒体を介して必要なプログラムをコントローラ１００へインストールする構成例を示すが、これに限られることなく、ネットワーク上のサーバ装置などからダウンロードするようにしてもよい。
【００４４】
図２に示すように、汎用的なコンピュータを用いてコントローラ１００を実装する場合には、本実施の形態に係る機能を提供するためのプログラムに加えて、コンピュータの基本的な機能を提供するためのＯＳ（Operating System）がインストールされていてもよい。この場合には、本実施の形態に係るプログラムは、ＯＳの一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なプログラムモジュールを所定の順序および／またはタイミングで呼出して処理を実行するものであってもよい。すなわち、本実施の形態に係るプログラムは、上記のようなプログラムモジュールを含んでおらず、ＯＳと協働して処理が実行されるように実装されることもある。すなわち、本実施の形態に係るプログラムとしては、一部のプログラムモジュールを含まないように構成されてもよい。
【００４５】
本実施の形態に係るプログラムは、他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には、上記のような組み合わせ対象の他のプログラムに含まれているプログラムモジュールを含んでおらず、当該他のプログラムと協働して処理が実行されてもよい。
【００４６】
図２に示すような汎用的なコンピュータを用いてコントローラ１００を実装する構成に代えて、その全部または一部の機能を専用回路（例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）など）を用いて実現してもよい。さらに、一部の処理を外部装置に担わせるようにしてもよい。
【００４７】
以上のとおり、コントローラ１００の実装形態については、本実施の形態に係る発明が具現化される時代に応じた構成を採用すればよい。
【００４８】
＜Ｂ．課題および解決手段の概要＞
次に、本実施の形態に係る画像計測システム１が解決する課題およびその解決手段の概要について説明する。
【００４９】
図１に示すような画像計測システム１では、撮像して画像計測処理の対象となる対象物のバリエーションは広い方が好ましい。一方で、対象物の材質や構造などに応じて、局所的に正反射が生じ、撮像された画像内に部分的な白潰れ（すなわち、ハレーション）が生じる場合がある。そこで、画像計測システム１では、プロジェクタ６を用いて、対象物に適した照明光を照射することで、ハレーションの発生を抑制する。
【００５０】
すなわち、本実施の形態に係る画像計測システム１は、局所的なハレーションが発生する対象物に対して、当該ハレーションの発生を抑制するための投影パターンを手動、半自動、全自動で決定するユーザ支援機能を提供する。より具体的には、プロジェクタ６から照射される照明光の投影パターン内にマスク領域を設定する操作をより容易化する。
【００５１】
本明細書において、「マスク領域」は、照射される照明光の濃淡パターンのうち、他の領域に比較して照明光の光量を低下させるべき領域を意味する。「他の領域に比較して照明光の光量を低下させる」には、他の領域に比較して照明光の光量をゼロではないある値まで下げることに加えて、照明光の光量をゼロにすることも含み得る。なお、以下の説明では、照明光の光量を、単に「照明光量」と記載することもある。
【００５２】
照明光に設定される「マスク領域」は、単一の領域に限定される必要はなく、互いに隔離された複数の領域であってもよい。この場合には、それぞれの領域に対応する光量は、互いに同一であってもよいし、異なるものであってもよい。「マスク領域」の位置、範囲、光量などは、撮像部４にて対象物を撮像したときにハレーションが生じないように設定されれば、どのように設定されてもよい。
【００５３】
図３は、本実施の形態に係る画像計測システム１におけるマスク領域の設定方法の一例を説明するための模式図である。図３（Ａ）には、面内の光量が一定（均一）である投影パターン８０１を有する照明光を対象物に対して照射した状態で、撮像部４により当該対象物を撮像することで得られる画像であるカメラ画像４０１を示す。カメラ画像４０１においては、対象物の中心部付近にハレーションが発生しており、当該中央部付近の画像情報を取得することができていない。
【００５４】
そこで、図３（Ａ）に示すように、カメラ画像４０１と位置について関連付けた状態で、マスク領域が設定される。このマスク領域の設定に応じて、図３（Ｂ）に示すような、投影パターン８０２を有する照明光が対象物に対して照射される。投影パターン８０２を有する照明光を対象物に対して照射することで、カメラ画像４０２に示すように、ハレーションが発生していた対象物の中心部付近についても、画像情報が取得できていることが分かる。さらに、図３（Ｂ）に示すカメラ画像４０２においては、ハレーションが発生していた反射率が相対的に高い領域（高反射率領域）の画像情報に加えて、反射率が相対的に低い領域（低反射率領域）の画像情報についても取得できていることが分かる。
【００５５】
このように、本実施の形態に係る画像計測システム１においては、プロジェクタ６が対象物に照射する照明光の投影パターンを調整することで、表面の反射率が局所的に変化するような対象物であっても、適切に画像情報を取得できることが分かる。言い換えれば、照明光の投影パターンを調整することで、実質的に撮像のダイナミックレンジを向上させることができる。
【００５６】
上述したように、撮像部４の撮像方向と、プロジェクタ６の照明光６１の照射方向とが一致しない場合には、照射パターンと投影パターンとについても一致しない。そこで、指示されたマスク領域を含む投影パターンを実現するために、対応する照射パターンを更新する必要がある。
【００５７】
図４は、本実施の形態に係る画像計測システム１における照射パターンと投影パターンとの関係の一例を説明するための模式図である。例えば、図１に示すような構成を採用した場合には、図４（Ａ）に示すように、矩形状の投影パターン８０１を実現するために、台形状の照射パターン６０１を設定する必要がある。ここで、図４（Ｂ）に示すように、投影パターン８０１内に円形状のマスク領域が設定されると、対応する照射パターン６０２内においては、投影パターン８０１と照射パターン６０１との間の写像関係に応じて、楕円状のマスク領域が設定される。このように、画像計測システム１は、プロジェクタ６の照射パターンと当該照射パターンにより撮像部４の撮像視野において生じる投影パターンとの位置についての対応関係に基づいて、設定されたマスク領域に従って、照射パターンを更新する。
【００５８】
本実施の形態に係る画像計測システム１における操作手順を概略すると、以下のようになる。図５は、本実施の形態に係る画像計測システム１を用いた画像計測処理の操作手順の一例を示すフローチャートである。図５を参照して、まず、キャリブレーションが実施される（ステップＳ１）。このキャリブレーションは、プロジェクタ６の照射パターンと当該照射パターンにより撮像部４の撮像視野において生じる投影パターンとの位置についての対応関係を決定する処理を含む。
【００５９】
続いて、照明光が照射されている状態で撮像部４により撮像された撮像視野の画像が表示部１２０に表示される（ステップＳ２）。すなわち、ステップＳ２において、コントローラ１００は、撮像部４により撮像された画像を表示部１２０に表示する。
【００６０】
表示部１２０に撮像視野の画像が表示された状態でマスク領域が設定される（ステップＳ３）。ステップＳ３においては、コントローラ１００は、表示部１２０に表示される画像に関連付けて、撮像視野内の他の領域に比較して照明光の光量を低下させるべき領域であるマスク領域の設定を受付ける。さらに、必要に応じて、プロジェクタ６から照射される照明光の光量の大きさが設定される（ステップＳ４）。すなわち、ステップＳ３において、コントローラ１００は、プロジェクタ６から照射される照明光の光量の大きさについての設定を受付ける。
【００６１】
マスク領域の設定および照明光の光量の設定が完了すると、マスク領域が設定された投影パターンに対応する照射パターンが決定される（ステップＳ５）。すなわち、ステップＳ５において、コントローラ１００は、プロジェクタ６の照射パターンと当該照射パターンにより撮像部４の撮像視野において生じる投影パターンとの位置についての対応関係に基づいて、設定されたマスク領域に従って、照射パターンを更新する。
【００６２】
そして、更新後の照射パターンに従ってプロジェクタ６から照明光が照射されるとともに、当該照明光が照射されている状態で撮像部４により撮像された画像に対する画像計測処理が実施される（ステップＳ６）。ステップＳ６の画像計測処理は、必要な回数だけ繰返し実施されてもよい。
【００６３】
＜Ｃ．キャリブレーション＞
次に、図５に示すキャリブレーション（ステップＳ１）のより詳細な処理手順について説明する。このキャリブレーションでは、プロジェクタ６の照射パターンと当該照射パターンにより撮像部４の撮像視野において生じる投影パターンとを相互に変換可能な変換パラメータ（典型的には、係数行列）が算出される。
【００６４】
キャリブレーションにおいては、予め定められた１または複数の基準の照射パターンが照射される。基準の照射パターンの各々が照射されている状態を撮像部４が撮像することで得られるカメラ画像に現れる投影パターンと、対応する基準の照射パターンとの対応関係から、変換パラメータが決定される。
【００６５】
図６は、本実施の形態に係る画像計測システム１におけるキャリブレーション処理を説明するための模式図である。例えば、図６（Ａ）に示すように、矩形状の基準の照射パターン１が設定され、当該基準の照射パターン１に対応する投影パターン１が撮像されたとする。
【００６６】
照射パターン１のそれぞれの頂点がａ（ｘ１，ｙ１），ｂ（ｘ２，ｙ２），ｃ（ｘ３，ｙ３），ｄ（ｘ４，ｙ４）として定義されており、撮像部４により撮像された画像内の投影パターン１の対応するそれぞれの頂点がＡ（Ｘ１，Ｙ１），Ｂ（Ｘ２，Ｙ２），Ｃ（Ｘ３，Ｙ３），Ｄ（Ｘ４，Ｙ４）として抽出されたとする。頂点ａ，ｂ，ｃ，ｄの各座標は、照射パターンを規定する座標系において定義されており、頂点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの各座標は、撮像部４の撮像視野を規定する座標系において定義されている。これらの頂点間の変換パラメータは、以下のような関係が成立するように決定される。なお、決定された変換パラメータから逆方向に変換する変換パラメータを算出することもできる。
【００６７】
変換行列Ｘ×ａ（ｘ１，ｙ１）→Ａ（Ｘ１，Ｙ１）
変換行列Ｘ×ｂ（ｘ２，ｙ２）→Ａ（Ｘ２，Ｙ２）
変換行列Ｘ×ｃ（ｘ３，ｙ３）→Ａ（Ｘ３，Ｙ３）
変換行列Ｘ×ｄ（ｘ４，ｙ４）→Ａ（Ｘ４，Ｙ４）
図６（Ａ）に示すような照射パターン１に限らず、別の照射パターンを採用してもよい。例えば、図６（Ｂ）に示すような離散的な部分からなる照射パターン２を採用してもよい。この場合には、各領域の中心点がｅ（ｘ５，ｙ５），ｆ（ｘ６，ｙ６），ｇ（ｘ７，ｙ７），ｈ（ｘ８，ｙ８）として定義されているとする。このとき、図６（Ｂ）に示すような投影パターン２が撮像されたとする。投影パターン２の対応するそれぞれの領域の中心点がＥ（Ｘ５，Ｙ５），Ｆ（Ｘ６，Ｙ６），Ｇ（Ｘ７，Ｙ７），Ｈ（Ｘ８，Ｙ８）として抽出されたとする。この場合にも、上述と同様の手順に従って、変換パラメータが算出される。
【００６８】
なお、変換パラメータの算出精度を高める観点からは、複数の基準の照射パターンを照射し、それぞれの照射にて得られる投影パラメータから変換パラメータをそれぞれ算出した上で、統計処理することが好ましい。
【００６９】
最終的に、ユーザが設定した投影パターンに対応する照明光が照射されているか否かを確認できるようにすることが好ましい。図７は、本実施の形態に係る画像計測システム１におけるキャリブレーションの確認手順を説明するための模式図である。図７（Ａ）に示すように、ユーザは、撮像部４にて撮像された画像（カメラ画像）に関連付けて、投影パターンを指定する。このような投影パターンの指定に応じて、キャリブレーションによって決定された変換パラメータに基づいて照射パターンが更新される。図７（Ｂ）は、更新後の照射パターンに従ってプロジェクタ６から照明光が照射された状態を撮像部４にて撮像することで得られるカメラ画像が表示されている状態を示す。
【００７０】
なお、表示部１２０において、投影パターンが現実のカメラ画像と関連付けて表示される必要があるので、変換パラメータに従って変換される投影パターンをさらに、その画像重心について縮小または拡大するようにしてもよい。この場合には、ユーザがその縮小または拡大の程度を指定するようにしてもよい。
【００７１】
ユーザは、カメラ画像内において、自身が指定した投影パターンと、照射された照明光とが一致していることを確認し、両者が概ね一致していれば、キャリブレーション完了と判断する。
【００７２】
このように、本実施の形態に係る画像計測システム１のコントローラ１００は、プロジェクタ６から予め定められた基準の照射パターンに従って照明光を照射させるとともに、撮像部４により撮像された画像に現れる投影パターンに基づいて、位置についての対応関係（変換パラメータ）を決定する。
【００７３】
上述したキャリブレーション手順の詳細は、以下のようになる。図８は、図５のステップＳ１のより詳細な手順を示すフローチャートである。図８を参照して、コントローラ１００は、プロジェクタ６に対して、１または複数の予め定められた基準の照射パターンの照射を指示する（ステップＳ１１）。コントローラ１００は、撮像部４により撮像された画像を取得し（ステップＳ１２）、取得した画像に含まれる投影パターンの特徴点の座標を抽出する（ステップＳ１３）。コントローラ１００は、抽出した投影パターンの特徴点の座標（図６に示す投影パターン内の各頂点の座標）と、対応する照射パターンの各頂点の座標とに基づいて、変換パラメータを算出する（ステップＳ１４）。
【００７４】
ユーザは、撮像部４により撮像された画像に関連付けて、任意の投影パターンを指定する（図７（Ａ）参照）。すなわち、コントローラ１００は、ユーザが指定する投影パターンの設定を受付ける（ステップＳ１５）とともに、ステップＳ１４において算出された変換パラメータに基づいて、当該指定された投影パターンから対応する投影パターンを決定する（ステップＳ１６）。
【００７５】
コントローラ１００は、プロジェクタ６に対して、ステップＳ１６において決定された投影パターンの照射を指示するとともに、当該照明光が照射されている状態で撮像部４により撮像された画像を表示部１２０に表示する（ステップＳ１７）。そして、ユーザは、表示部１２０に表示される画像を見ながら、指定した投影パターンと実際に照射されている照明光の輪郭とが一致しているか否かを入力する。すなわち、コントローラ１００は、実際に照射されている照明光が指定された投影パターンと一致しているか否かの指定を受付ける（ステップＳ１８）。実際に照射されている照明光が指定された投影パターンと一致していていなければ（ステップＳ１８においてＮＯの場合）、ステップＳ１１以下の処理が繰返される。
【００７６】
これに対して、実際に照射されている照明光が指定された投影パターンと一致していれば（ステップＳ１８においてＹＥＳの場合）、キャリブレーション処理は終了する。
【００７７】
＜Ｄ．マスク領域を設定するためのユーザインターフェイス例（手動操作）＞
次に、図５に示す、照明光が照射されている状態で撮像された画像の表示（ステップＳ２）、および、マスク領域の設定（ステップＳ３）に係るユーザインターフェイスの一例について説明する。以下に示すユーザインターフェイス例は、主として、ユーザの手動操作によって、マスク領域を設定するものである。
【００７８】
図９〜図１１は、本実施の形態に係る画像計測システム１におけるマスク領域を設定するためのユーザインターフェイスの一例を示す模式図である。
【００７９】
（ｄ１：ユーザインターフェイス画面その１）
図９に示すユーザインターフェイス画面２００は、表示部１２０に表示され、任意の方法でユーザ操作を受付ける。より具体的には、ユーザインターフェイス画面２００は、ユーザが所望する投影パターンを設定するための編集ウィンドウ２２０と、撮像部４により撮像された画像（カメラ画像）を表示するための参照ウィンドウ２３０とを含む。図９の編集ウィンドウ２２０には、マスク領域２２２が設定されている状態を示す。編集ウィンドウ２２０に表示される投影パターンと、参照ウィンドウ２３０に表示されるカメラ画像とは、位置について関連付けられている。すなわち、コントローラ１００は、参照ウィンドウ２３０に表示される撮像視野の画像（カメラ画像）に加えて、設定されたマスク領域２２２を示す表示領域（編集ウィンドウ２２０）を、カメラ画像の表示領域（参照ウィンドウ２３０）に関連付けて表示する。
【００８０】
この状態において、ユーザが編集ウィンドウ２２０内で任意の投影パターン（すなわち、マスク領域）を設定すれば、コントローラ１００は、当該設定に対応する位置に指定された投影パターン（照明光）が生じるように、照射パターンを決定または更新する。
【００８１】
ユーザインターフェイス画面２００は、マスク領域設定フィールド２１０をさらに含む。マスク領域設定フィールド２１０は、マスク領域２２２を設定するための各種操作を受付可能になっている。
【００８２】
マスク領域設定フィールド２１０でのマスク領域の設定関して、コントローラ１００は、予め規定された複数の形状の選択を受付けるとともに、選択された形状の領域の大きさおよび位置の指定を受付ける。より具体的には、マスク領域設定フィールド２１０は、マスク領域形状選択ボタン群２１２と、形状サイズ選択フィールド２１４とを含む。ユーザは、マスク領域形状選択ボタン群２１２に含まれる所望のボタンを選択することで、マスク領域２２２として所望の形状（例えば、円、四角形、扇形など）を選択することができる。そして、ユーザは、形状サイズ選択フィールド２１４に含まれるボタンおよび／または入力ボックスに対する操作により、所望の大きさおよび位置にマスク領域２２２を設定することができる。
【００８３】
マスク領域設定フィールド２１０は、照明光量スライダ２１６をさらに含む。ユーザは、照明光量スライダ２１６を操作することで、照明光の光量を調整することができる。例えば、いずれのマスク領域も選択することなく、照明光量スライダ２１６を操作することで、プロジェクタ６から照射される照明光の照射パターン内の光量の最大値（あるいは、基準値）を調整できる。すなわち、コントローラ１００は、プロジェクタ６から照射される照明光の光量の大きさの設定を受付ける。
【００８４】
また、マスク領域内の照明光の光量をゼロにする場合には、対象のマスク領域を選択した上で、照明光量スライダ２１６を操作することで設定できる。マスク領域に対する照明光の光量の調整方法については、後述する。
【００８５】
マスク領域設定フィールド２１０は、スルー／フリーズ画像切替ボタン２１８を含む。ユーザがスルー／フリーズ画像切替ボタン２１８を選択する毎に、参照ウィンドウ２３０に表示されるカメラ画像が、スルー表示（リアルタイム表示）とフリーズ表示（静止表示）との間で交互に切り替わる。例えば、ユーザは、何らかのタイミングでスルー／フリーズ画像切替ボタン２１８を選択して、当該タイミングのカメラ画像を参照ウィンドウ２３０に固定表示し、その状態でマスク領域を設定する。そして、マスク領域の設定が完了すると、スルー／フリーズ画像切替ボタン２１８を再度選択して、カメラ画像をスルー表示して、設定したマスク領域の適否を確認する。
【００８６】
図９に示すように、編集ウィンドウ２２０および参照ウィンドウ２３０を含むユーザインターフェイス画面２００を採用することで、ユーザは、設定したマスク領域に対応して、照明光がどのように照射されるのかをリアルタイムで確認することができ、マスク領域の設定をより迅速に行うことができる。なお、図９には、編集ウィンドウ２２０と参照ウィンドウ２３０とが横方向に並べて配置されている例を示すが、縦方向に並べるようにしてもよいし、表示部１２０の画面サイズに応じて、ウィンドウを並べる方向を決定してもよい。
【００８７】
（ｄ２：ユーザインターフェイス画面その２）
図１０に示すユーザインターフェイス画面２０２は、図９に示すユーザインターフェイス画面２００に比較して、合成結果ウィンドウ２４０がさらに表示されるようになっている。合成結果ウィンドウ２４０には、参照ウィンドウ２３０に表示されるカメラ画像上に、編集ウィンドウ２２０内で設定されたマスク領域２２２が重複して表示される。すなわち、コントローラ１００は、参照ウィンドウ２３０に表示される撮像視野の画像（カメラ画像）に加えて、設定されたマスク領域２２２をカメラ画像に合成した画像を合成結果ウィンドウ２４０内に表示する。
【００８８】
このような合成結果ウィンドウ２４０を表示することで、ユーザは、カメラ画像と投影パターンとの位置についての関連付けをより容易に把握することができる。すなわち、図１０に示すように、合成結果ウィンドウ２４０を表示することで、設定したマスク領域がカメラ画像に対してどのように反映されるのかを即座に確認することができ、マスク領域の設定をより迅速に行うことができる。なお、編集ウィンドウ２２０、参照ウィンドウ２３０、合成結果ウィンドウ２４０の配置方向および配置順などをユーザが任意に変更できるようにしてもよい。
【００８９】
（ｄ３：ユーザインターフェイス画面その３）
図１１に示すユーザインターフェイス画面２０４は、編集／合成結果ウィンドウ２５０を含む。編集／合成結果ウィンドウ２５０には、図１０に示すユーザインターフェイス画面２０２に含まれる編集ウィンドウ２２０および合成結果ウィンドウ２４０が選択的に表示される。より具体的には、選択フォーム２５２に対するユーザ操作に応じて、編集／合成結果ウィンドウ２５０に表示される内容は順次切り替えられる。
【００９０】
すなわち、コントローラ１００は、撮像部４により撮像された撮像視野の画像（カメラ画像）と、設定されたマスク領域２２２をカメラ画像に合成した画像とを編集／合成結果ウィンドウ２５０内で選択的に表示する。
【００９１】
ユーザインターフェイス画面２０４では、マスク領域２２２の状態と、設定されているマスク領域２２２をカメラ画像に重ねた状態とを選択的に表示することができる。ユーザは、選択フォーム２５２の選択を適宜切り替えることで、所望するマスク領域２２２が設定されているか否かを容易に確認することができる。
【００９２】
ユーザインターフェイス画面２０４は、透過量スライダ２５４をさらに含む。透過量スライダ２５４を操作することで、カメラ画像に重ねられるマスク領域２２２の透過量が調整でき、これによって、ユーザは、カメラ画像に含まれるハレーションが発生している領域とマスク領域２２２との対応関係を容易に確認することができる。
【００９３】
図１１に示すような共通の編集／合成結果ウィンドウ２５０を配置し、編集／合成結果ウィンドウ２５０内に表示される内容を適宜切り替えるようにすることで、必要な表示領域をコンパクトに抑えつつ、マスク領域２２２を容易に設定することができる。
【００９４】
なお、図１１には、編集ウィンドウ２２０および合成結果ウィンドウ２４０が切り替え対象である例を示すが、さらに、図９および図１０に示す参照ウィンドウ２３０を切り替え対象としてもよい。あるいは、さらに別の情報を選択的に表示するようにしてもよい。
【００９５】
（ｄ４：処理手順）
上述したマスク領域の設定手順の詳細は、以下のようになる。図１２は、図５のステップＳ３のより詳細な手順を示すフローチャートである。図１２を参照して、ユーザは、図５のステップＳ２において撮像部４により撮像されたカメラ画像がスルー表示されている状態を確認しつつ、適当なタイミングで、フリーズ表示に切り替える（ステップＳ３１）。続いて、ユーザは、操作部１２２（図９〜図１１のマスク領域設定フィールド２１０）を操作して、所望の形状のマスク領域を配置し（ステップＳ３２）、カメラ画像内のハレーションが発生している領域に応じて、その位置およびサイズを適宜調整する（ステップＳ３３）。マスク領域の位置およびサイズの調整完了後、ユーザは、カメラ画像をスルー表示に切り替えて（ステップＳ３４）、カメラ画像内のハレーションの発生が抑制されているか否かを確認する（ステップＳ３５）。カメラ画像内のハレーションの発生が抑制されていなければ（ステップＳ３５においてＮＯの場合）、ステップＳ３１以下の処理が再度実行される。
【００９６】
これに対して、カメラ画像内のハレーションの発生が抑制されていれば（ステップＳ３５においてＹＥＳの場合）、マスク領域の設定処理は完了する。
【００９７】
（ｄ５：滲み出し）
上述の操作例においては、カメラ画像内でハレーションが発生している領域に対応させてマスク領域を設定するような場合を典型例として説明したが、対象物の材質あるいは対象物を構成する材質間での反射率の相違などに起因して、光の滲み出しが生じる場合がある。
【００９８】
図１３は、光の滲み出しについて説明する模式図である。図１３（Ａ）に示すように、例えば、２種類の材質で構成される対象物を取り上げる。図１３（Ａ）に示す対象物は、内径側に高反射材質（例えば、樹脂など）が配置され、外周側に低反射材質（例えば、金属など）が配置されているとする。このような対象物に対して照明光を照射すると、内径側の高反射材質の部分からの反射が相対的に大きくなる。このような反射率の相違によって、図１３（Ｂ）に示すように、高反射材質の部分からの反射光が低反射材質の部分まで滲み出す場合がある。このような光の滲み出しにより、材質の境界の外側までハレーションが生じることになる。
【００９９】
そのため、上述のようなユーザインターフェイスを利用して、対象物により適したマスク領域を設定することで、同一の対象物内に高反射材質および低反射材質が混在していても、画像情報を失うことなく取得することができる。
【０１００】
すなわち、高反射材質および低反射材質が撮像部４の同一視野内に存在する場合には、高反射材質からなる領域で反射された光の滲み出しにより、低反射材質からなる領域についても見えなくなってしまい、当該領域の画像情報が失われてしまう場合がある。このような状況においては、高反射材質からなる領域に対応して照明光の光量を低下させる必要がある。一般的に、高反射材質からなる領域の位置は対象物の品種毎に変化するため、一律に設定することが難しいが、本実施の形態に係る画像計測システム１は、プロジェクタ６を照明として用いるとともに、上述したようなユーザインターフェイスなどを提供することで、対象物に応じて適切なマスク領域を自由に設定できるので、対象物として複数の品種が存在する場合であっても、高反射材質で生じるハレーションの影響を低減しつつ、低反射材質からなる領域の画像情報についても失うことなく適切に取得することができる。
【０１０１】
＜Ｅ．マスク領域を設定するためのユーザインターフェイス例（半自動操作）＞
次に、図５に示す、照明光が照射されている状態で撮像された画像の表示（ステップＳ２）、および、マスク領域の設定（ステップＳ３）に係るユーザインターフェイスの別の一例について説明する。以下に示すユーザインターフェイス例は、主として、半自動操作によって、マスク領域を設定するものである。より具体的には、コントローラ１００がカメラ画像内からマスク領域を抽出し、その抽出したマスク領域に対して、ユーザが必要な変更を加えるような構成を示す。すなわち、コントローラ１００は、撮像視野の画像であるカメラ画像内の所定条件に適合する画素値を有する領域をマスク領域の候補として抽出する機能を有している。
【０１０２】
図１４は、本実施の形態に係る画像計測システム１におけるマスク領域を半自動操作によって設定するためのユーザインターフェイスの一例を示す模式図である。図１４に示すユーザインターフェイス画面２０６には、ユーザが設定した投影パターン（マスク領域）および撮像部４により撮像されたカメラ画像の一方または両方が選択的に表示される。
【０１０３】
ユーザインターフェイス画面２０６は、投影パターンの表示を有効化するための照明パターン表示有効化ボタン２６６と、カメラ画像の表示を有効化するためのカメラ画像表示有効化ボタン２６８と含む。ユーザは、これらのボタンを適宜選択することで、ユーザインターフェイス画面２０６に表示される画像を切り替える。
【０１０４】
ユーザインターフェイス画面２０６は、マスク候補領域抽出機能ボタン２６２と、マスク生成ボタン２６４とをさらに含む。マスク候補領域抽出機能ボタン２６２は、後述するようなマスク領域の候補（以下、「マスク候補領域」とも称す。）を抽出する機能を有効化する。マスク生成ボタン２６４は、抽出されたマスク候補領域からマスク領域として設定すべき範囲が定まると、その定まった範囲をマスク領域として決定する機能を有効化する。以下、図１４を参照して、マスク領域の設定手順などについて説明する。
【０１０５】
まず、図１４（Ａ）に示すように、ユーザは、マスク候補領域抽出機能ボタン２６２を選択し、マスク候補領域の選択機能を有効化する（図１４（Ａ）内の（１））。続いて、ユーザは、表示されているカメラ画像内でマスク候補領域の境界を定義するエッジを選択する（図１４（Ａ）内の（２））。
【０１０６】
すると、図１４（Ｂ）に示すように、選択されたエッジ近傍にある輝度が相対的に高い領域（典型的には、ハレーションが発生している領域）が抽出され、マスク候補領域として抽出される（図１４（Ｂ）内の（３））。この抽出されたマスク候補領域については、後述するようなユーザ操作によって、その形状や範囲などを任意に変更することができる。
【０１０７】
そして、図１４（Ｃ）に示すように、ユーザがマスク生成ボタン２６４を選択すると、当該選択時に設定されているマスク候補領域がマスク領域として設定される（図１４（Ｃ）内の（４））。コントローラ１００は、上述したような処理手順に従って、設定されたマスク領域を含む投影パターンから照射パターンを算出する。
【０１０８】
最終的に、図１４（Ｄ）に示すように、ユーザは、投影パターンの表示を無効化して、設定したマスク領域に応じた照明光が対象物に照射されている状態で撮像されたカメラ画像を確認することで、マスク領域が適切に設定されているか否かを判断する。
【０１０９】
上述の説明においては、マスク候補領域を抽出するための所定条件として輝度の大きさを用いる例について説明したが、画像内の輝度分布または別の事前情報を用いるようにしてもよい。
【０１１０】
以上のような手順によって、ユーザは、マスク領域、すなわち投影パターンをより迅速かつ容易に設定することができる。
【０１１１】
図１５は、図１４に示すマスク候補領域に対する編集操作を行うためのユーザインターフェイスの一例を示す模式図である。図１５（Ａ）に示すように、抽出されたマスク候補領域はパスに変換されてもよい。すなわち、マスク候補領域を定義する境界（輪郭）は、複数のポイントの集合体を用いて定義されており、任意のポイントが選択可能になっている。ユーザは１または複数のポイントを選択してその位置を変更することで、マスク候補領域を任意に変更することができる。
【０１１２】
また、図１５（Ｂ）に示すように、マスク候補領域、すなわちマスク候補領域を定義するポイント全体を選択することで、領域全体としての縮小拡大を任意に行うこともできる。
【０１１３】
さらに、図１５に示す操作に加えて、または、図１５に示す操作に代えて、一般的な描画アプリケーションなどで採用されている各種の移動変形操作などを採用してもよい。このように、コントローラ１００は、抽出されたマスク候補領域（あるいは、マスク領域）の形状を変更する操作を受付ける。
【０１１４】
上述したマスク領域の設定手順の詳細は、以下のようになる。図１６は、図１４および図１５に示すマスク領域設定の手順を示すフローチャートである。図１６を参照して、コントローラ１００は、マスク候補領域の選択機能の有効化が指示されたか否か（すなわち、マスク候補領域抽出機能ボタン２６２が選択されたか否か）を判断する（ステップＳ５１）。マスク候補領域の選択機能の有効化が指示されていなければ（ステップＳ５１においてＮＯの場合）、ステップＳ５１の処理が繰返される。
【０１１５】
マスク候補領域の選択機能の有効化が指示されていれば（ステップＳ５１においてＹＥＳの場合）、コントローラ１００は、ユーザによりエッジが選択されたか否かを判断する（ステップＳ５２）。ユーザによりエッジが選択されていなければ（ステップＳ５２においてＮＯの場合）、ステップＳ５２の処理が繰返される。
【０１１６】
ユーザによりエッジが選択されていれば（ステップＳ５２においてＹＥＳの場合）、コントローラ１００は、選択されたエッジに隣接するハレーションが発生している領域を抽出し、ユーザインターフェイス画面２０６上に対応する領域をマスク候補領域として表示する（ステップＳ５３）。抽出した領域（マスク候補領域）の輪郭は、複数のポイントの集合として定義される。
【０１１７】
コントローラ１００は、マスク候補領域に対してユーザによる変更操作がなされたか否かを判断する（ステップＳ５４）。マスク候補領域に対してユーザによる変更操作がなされると（ステップＳ５４においてＹＥＳの場合）、コントローラ１００は、入力された変更操作に従って、マスク候補領域の形状、大きさ、位置などを更新する（ステップＳ５５）。
【０１１８】
マスク候補領域に対してユーザによる変更操作がなされていなければ（ステップＳ５４においてＮＯの場合）、あるいは、ステップＳ５５の実行後、コントローラ１００は、マスク生成がユーザによって指示されたか否かを判断する（ステップＳ５６）。マスク生成がユーザによって指示されると（ステップＳ５６においてＹＥＳの場合）、コントローラ１００は、現在設定されているマスク候補領域に対応するマスク領域および投影パターンを決定し（ステップＳ５７）、対応する照射パターンを決定する（ステップＳ５８）。そして、マスク領域の設定処理は終了する。
【０１１９】
これに対して、マスク生成がユーザによって指示されていなければ（ステップＳ５６においてＮＯの場合）、ステップＳ５４以下の処理が繰返される。
【０１２０】
＜Ｆ．マスク領域の自動設定処理＞
次に、マスク領域の設定を自動的に実行する場合の処理手順などについて説明する。すなわち、コントローラ１００が撮像部４により撮像されるカメラ画像に基づいて、投影パターンに含まれるマスク領域を自動的に設定する場合の処理について説明する。
【０１２１】
図１７は、本実施の形態に係る画像計測システム１が対象物を撮像することで得られたカメラ画像の一部を例示する図である。図１７に示す対象物は、上述の図３に示す対象物と同様である。図１７には、対象物に対して光量が均一である投影パターンを有する照明光が照射されている状態を示す。図１３を参照して例示したように、例えば、対象物の中心部付近に反射率が相対的に高い領域（高反射率領域）が存在し、当該部分にハレーションが発生している状態を想定する。このとき、光の滲み出しにより、外周側の領域にもハレーションが発生しているとする。
【０１２２】
一方で、光の滲み出しが生じている部分を含む領域をそのままマスク領域に設定してしまうと、本来照明光を照射する方が好ましい低反射率領域についても、照明光が照射されなくなる。そのため、マスク領域を自動で設定する場合には、以下のような処理を実施して、マスク領域として最適な範囲を決定することが好ましい。
【０１２３】
より具体的には、照明光量を複数段階に異ならせつつ、撮像部４にてそれぞれ撮像されるカメラ画像の状態に基づいて、マスク領域を決定する。すなわち、コントローラ１００は、撮像視野の画像であるカメラ画像内の所定条件に適合する画素値を有する領域をマスク候補領域として抽出する機能を有している。この所定条件を決定する手法の一例として、コントローラ１００は、プロジェクタ６から照射される照明光の光量を複数に異ならせた状態で、それぞれ撮像されたカメラ画像に基づいて、当該所定条件の一例であるしきい値を決定する。
【０１２４】
図１８および図１９は、本実施の形態に係る画像計測システム１におけるマスク領域を自動設定するための処理手順を説明する模式図である。
【０１２５】
図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）に示すように、照明光の光量（照明光量）を複数段階に変化させると、ハレーションが発生する領域も変化し、それに伴って、カメラ画像において画像情報が取得できる領域も変化する。本実施の形態においては、一例として、対象物の表面に設定されるＡ−Ａ’線上の輝度（輝度プロファイル）を評価することで、マスク領域を設定するためのしきい値を決定する。
【０１２６】
より具体的には、図１９（Ａ）に示すように、照明光量を複数段階に異ならせたときの輝度プロファイルをそれぞれ取得する。図１９（Ｂ）に示すように、これらの輝度プロファイルを同一の位置について平均化（加重平均）し、さらに、図１９（Ｃ）に示すように、正規化する。図１９（Ｃ）に示される正規化後の輝度プロファイルに対して、予め定められたしきい値ＴＨを適用し、当該しきい値ＴＨより高い輝度を有する領域をハレーションが発生する領域、すなわち高反射率領域として決定する。
【０１２７】
しきい値ＴＨについては、予め定められた固定値でもよいし、算出された正規化後の輝度プロファイルに基づいて動的に決定した値でもよい。例えば、正規化後の輝度プロファイルのダイナミックレンジ（最小値から最大値までの範囲）の上位９０％となる値をしきい値ＴＨとして決定してもよい。
【０１２８】
上述したマスク領域の自動設定に係る処理手順の詳細は、以下のようになる。図２０は、本実施の形態に係るマスク領域の自動設定の処理手順を示すフローチャートである。図２０に示す各ステップは、基本的には、コントローラ１００によって実行される。図２０に示す処理は、図５のステップＳ３の処理に代えて、あるいは、ステップＳ３の処理の前段階で実行されてもよい。
【０１２９】
図２０を参照して、コントローラ１００は、マスク領域の自動設定の処理開始が指示されると、撮像部４から得られるカメラ画像内に存在するハレーションが生じている領域（ハレーション領域）を抽出する（ステップＳ１００）。コントローラ１００は、ハレーション領域が複数抽出されたか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ハレーション領域が複数抽出されている場合（ステップＳ１０１においてＹＥＳの場合）には、コントローラ１００は、ユーザからいずれのハレーション領域を対象にするのかという指示を受付けて（ステップＳ１０２）、対象のハレーション領域を決定する。
【０１３０】
続いて、コントローラ１００は、プロジェクタ６から照射する照明光の照明光量を変化させる範囲および段階数を決定する（ステップＳ１０３）。コントローラ１００は、プロジェクタ６から決定した照明光量の照明光を照射させるとともに、撮像部４に撮像視野の画像を撮像させる（ステップＳ１０４）。コントローラ１００は、撮像部４により取得されたカメラ画像を対応する照明光量と関連付けて格納する（ステップＳ１０５）。
【０１３１】
コントローラ１００は、決定した照明光量のすべてについて処理が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。決定した照明光量のうち処理が完了していないものが残っていれば（ステップＳ１０６においてＮＯの場合）には、ステップＳ１０４以下の処理が繰返される。
【０１３２】
決定した照明光量のすべてについて処理が完了していれば（ステップＳ１０６においてＹＥＳの場合）、コントローラ１００は、ステップＳ１０５において格納したカメラ画像から輝度プロファイルをそれぞれ抽出し、加重平均を算出するとともに、正規化することで、正規化後の輝度プロファイルを算出する（ステップＳ１０７）（図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）参照）。そして、コントローラ１００は、正規化後の輝度プロファイルに対して、しきい値ＴＨを適用して、ハレーション領域を特定するとともに、当該特定したハレーション領域をマスク領域として決定する（ステップＳ１０８）。すなわち、コントローラ１００は、照明光が照射されている状態で撮像部により撮像された撮像視野の画像内の所定輝度を超える画素からなる領域を抽出する。そして、コントローラ１００は、抽出された領域に基づいて、撮像視野内の他の領域に比較して照明光の光量を低下させるべき領域であるマスク領域として決定する。
【０１３３】
コントローラ１００は、決定したマスク領域および当該マスク領域を反映した投影パターンを決定し、対応する照射パターンを決定する（ステップＳ１０９）。すなわち、コントローラ１００は、プロジェクタ６の照射パターンと当該照射パターンにより撮像視野において生じる投影パターンとの位置についての対応関係（典型的には、上述した変換パラメータ）に基づいて、決定されたマスク領域に従って、照射パターンを更新する。これによって、マスク領域の自動設定処理は終了する。
【０１３４】
上述のマスク領域の自動設定処理において、カメラ画像内の対象物の範囲、および、複数のハレーション領域のうち対象となるハレーション領域などの設定については、以下のような光学系およびユーザインターフェイス画面を採用してもよい。
【０１３５】
図２１は、本実施の形態に係る画像計測システム１におけるマスク領域の自動設定処理に適した光学系を示す模式図である。図２１に示すように、撮像部４およびプロジェクタ６の光軸を共通にする同軸光学系を採用すると、マスク領域を自動設定するために必要な各種設定を容易に行うことができる。
【０１３６】
図２２は、本実施の形態に係る画像計測システム１におけるマスク領域の自動設定処理に向けられたユーザインターフェイスの一例を示す模式図である。図２２を参照して、ユーザインターフェイス画面２０８は、編集ウィンドウ２７０を含む。編集ウィンドウ２７０には、撮像部４により撮像されたカメラ画像とともに、ユーザにより設定される、マスク領域を抽出する対象となる領域２７２の範囲が示されている。
【０１３７】
ユーザインターフェイス画面２０８は、抽出領域設定フィールド２１１をさらに含む。抽出領域設定フィールド２１１は、図９〜図１１に示すマスク領域設定フィールド２１０と同様のコンポーネントを有しており、ユーザは、マスク領域形状選択ボタン群２１２に含まれる所望のボタンを選択することで、マスク領域を抽出する対象となる領域２７２の形状および位置などを指定する。
【０１３８】
領域２７２の設定が完了すると、ユーザは、自動抽出ボタン２１９を選択する。すると、上述の図２０に示すような、マスク領域の自動設定の処理が開始される。このようなユーザインターフェイス画面２０８を採用することで、ユーザは、より容易にマスク領域を設定することができる。
【０１３９】
上述したようなマスク領域の自動設定の処理を利用することで、画像計測などについて専門知識を有していないユーザであっても、照明光の投影パターンをより適切かつ迅速に決定することができる。
【０１４０】
＜Ｇ．検査領域に対応したマスク領域の設定および最適化＞
本実施の形態に係る画像計測システムは、典型的には、カメラ画像に含まれる対象物の特定の領域に対して画像計測処理（例えば、文字認識など）を実行するようなアプリケーションが想定される。このようなアプリケーションにおいては、ハレーションを生じる領域に対して局所的にマスク領域を設定するのではなく、画像計測処理の対象となる領域以外をマスク領域に設定するような処理が好ましい場合もある。
【０１４１】
そこで、画像計測処理の対象となる領域（以下、「検査領域」とも称す。）のユーザ設定に応じて、マスク領域を設定する処理について説明する。加えて、マスク領域を動的に最適化する処理についても説明する。
【０１４２】
これらのマスク領域の設定処理および最適化処理においては、撮像条件を複数に異ならせて、同一の被写体を撮像して得られるカメラ画像を合成することで、ダイナミックレンジを向上させるＨＤＲ（High Dynamic Range）撮像の技術が応用される。なお、ＨＤＲの用語にとらわれることなく、本質的に同様の技術を採用できる。
【０１４３】
図２３は、本実施の形態に係る画像計測システムにおける検査領域に対応してマスク領域を設定する処理を説明するための模式図である。図２３（Ａ）を参照して、撮像部４の撮像視野４１にワークなどの対象物を配置し、ＨＤＲ撮像を行う。対象物の表面には、その特定の領域に特徴部分４２２が存在しているとする。ＨＤＲ撮像によって得られるカメラ画像４１０では、画像を構成する画素が有する輝度の範囲が所定の階調範囲に収まるように全体が調整されている。その結果、特徴部分４２２を含む検査領域のコントラストは画像全体の輝度分布に引きずられて低い状態になっているとする。
【０１４４】
図２３（Ａ）において撮像されたカメラ画像４１０に対して、ユーザは、図２３（Ｂ）に示すように、特徴部分４２２を含む領域を検査領域４２０として指定する。この検査領域４２０の指定に応答して、指定された検査領域以外がすべてマスク領域６１０として設定される。コントローラ１００は、画像計測処理の対象となる領域である検査領域４２０の設定を受付けるとともに、撮像視野のうち当該検査領域を除く領域をマスク領域として設定する。この設定されたマスク領域６１０に対応する投影パターンが決定され、対応する照射パターンに基づいて照明光が照射される。このようなマスク領域６１０に基づく照明光が照射されることで、実質的に検査領域４２０のみに照明光が照射され、それ以外の領域には照明光が照射されなくなる。
【０１４５】
検査領域４２０のみに照明光を照射した状態で、ＨＤＲ撮像されることで、図２３（Ｃ）に示すようなカメラ画像４１２が取得される。図２３（Ｃ）に示すような状態で取得されるカメラ画像４１２では、検査領域４２０以外の領域には照明光が照射されていないので、検査領域４２０以外の領域における輝度分布に影響を受けず、特徴部分４２２についてのコントラストだけを高めることができる。
【０１４６】
このように、検査領域４２０に関連付けてマスク領域（すなわち、投影パターン）を設定するとともに、対象物をＨＤＲ撮像することで、検査領域４２０に含まれる特徴部分４２２の画像計測の精度を高めることができる。
【０１４７】
さらに、カメラ画像内の対象物の輝度プロファイルに応じて、検査領域４２０の大きさおよび範囲を最適化してもよい。以下、検査領域４２０（および、マスク領域６１０）の最適化処理について説明する。
【０１４８】
図２４は、本実施の形態に係る画像計測システムにおける検査領域に対応したマスク領域の最適化の処理を説明するための模式図である。ユーザが検査領域４２０を設定することで生成されるマスク領域に従って、照射パターンおよび投影パターンが決定される。そして、決定された照射パターンを有する照明光が照射された状態で、対象物がＨＤＲ撮像されることで、図２４（Ａ）に示すような、特徴部分４２２の少なくとも一部を含む検査領域４２０のコントラストを高めることができる。検査領域４２０のコントラストとしては、検査領域４２０の輝度プロファイルの最小値と最大値との差として定義できる（図２４（Ａ）に示す例では、輝度プロファイルのコントラストＣ１）。
【０１４９】
この輝度プロファイルのコントラストの大きさを評価することで、検査領域４２０を最適化することができる。
【０１５０】
図２４（Ｂ）には、検査領域４２０を図２４（Ａ）に比較して狭くした状態を示し、図２４（Ｃ）には、検査領域４２０を図２４（Ａ）に比較して狭くした状態を示す。検査領域４２０以外の領域はマスクされるので、実質的に、検査領域４２０として指定された領域に照明光が照射されることになる。検査領域４２０の大きさおよび位置などを調整しつつ、対象物に対する画像計測処理に適した検査領域４２０を探索する。
【０１５１】
図２４（Ｂ）に示す状態においては、コントラストＣ２は、図２４（Ａ）のコントラストＣ１と同様の大きさであるのに対して、図２４（Ｃ）に示す状態においては、コントラストＣ３は、図２４（Ａ）のコントラストＣ１より大幅に増加していることが分かる。
【０１５２】
このように、コントローラ１００は、設定されたマスク領域に対応する照射パターンに従って照明光が照射されている状態で、複数の撮像条件下で撮像されたそれぞれの画像を合成して合成画像（ＨＤＲ画像）を生成する機能を有している。そして、コントローラ１００は、マスク領域の大きさおよび位置の少なくとも一方を変化させつつ、各マスク領域に対応する照射パターンに従う照明光が照射されている状態で生成されたＨＤＲ画像のコントラストを評価することで、マスク領域の大きさまたは位置を最適化する。すなわち、コントラストが最も高くなるように検査領域４２０の大きさおよび位置などが調整される。
【０１５３】
上述した検査領域４２０の最適化に係る処理手順の詳細は、以下のようになる。図２５は、本実施の形態に係る画像計測システムにおける検査領域に対応したマスク領域の最適化の処理手順を示すフローチャートである。図２５に示す各ステップは、基本的には、コントローラ１００によって実行される。図２０に示す処理は、図５のステップＳ３の処理に代えて、あるいは、ステップＳ３の処理の前段階で実行されてもよい。
【０１５４】
図２５を参照して、コントローラ１００は、検査領域４２０の最適化に係る処理開始が指示されると、プロジェクタ６から撮像視野の全体に一様な照明光量を有する照明光を照射した状態で、ＨＤＲ撮像を実行する（ステップＳ２００）。より具体的には、コントローラ１００は、プロジェクタ６に対して、照明光の照明光量を複数段階に異ならせる指示を与えるとともに、撮像部４に対して、各照明光量の照明光が照射されている状態において撮像するための指示を与える。そして、コントローラ１００は、撮像部４がそれぞれ撮像したカメラ画像を合成した結果を、ＨＤＲ撮像によるカメラ画像として出力する。
【０１５５】
続いて、コントローラ１００は、ステップＳ２００において生成したＨＤＲ撮像によるカメラ画像を表示部１２０に表示させるとともに、ユーザによる検査領域４２０の指定を受付ける（ステップＳ２０２）。検査領域４２０が指定されると、コントローラ１００は、指定された検査領域４２０以外の領域をマスク領域として設定する（ステップＳ２０４）。このマスク領域の設定に伴って、コントローラ１００は、投影パターンおよび対応する照射パターンを更新し、プロジェクタ６に対して、更新後の照射パターンに基づく照明光の照射を指示する。
【０１５６】
そして、コントローラ１００は、実質的にプロジェクタ６から検査領域４２０のみに照明光量を有する照明光を照射した状態で、ＨＤＲ撮像を実行し（ステップＳ２０６）、得られたＨＤＲ撮像によるカメラ画像のコントラストを算出する（ステップＳ２０８）。
【０１５７】
続いて、検査領域４２０を順次膨張または収縮させつつ、ＨＤＲ撮像およびコントラストの算出を繰返すことで、最適な検査領域４２０を探索する。検査領域４２０を膨張または収縮させる方法の一例として、本実施の形態においては、検査領域４２０と外接する四角形（外接矩形）を基準として、所定倍率に拡大または縮小するという方法を採用する。例えば、ユーザが設定した検査領域４２０を包含する外接矩形の大きさを１００％として、８０％から１２０％まで変化させるような方法が考えられる。
【０１５８】
このような探索処理において、コントローラ１００は、まず基準の外接矩形に対する縮小率または拡大率を規定する倍率（以下、「領域倍率」とも称す。）を基準値（例えば、８０％）に設定する（ステップＳ２１０）。そして、コントローラ１００は、検査領域４２０を設定されている領域倍率に応じて膨張または収縮させるとともに、膨張または収縮後の検査領域４２０に応じたマスク領域を決定する（ステップＳ２１２）。コントローラ１００は、決定されたマスク領域に応じて、投影パターンおよび対応する照射パターンを更新し、プロジェクタ６に対して、更新後の照射パターンに基づく照明光の照射を指示する。
【０１５９】
続いて、コントローラ１００は、実質的に、膨張または収縮された検査領域４２０のみに照明光量を有する照明光が照射されている状態で、ＨＤＲ撮像を実行し（ステップＳ２１４）、得られたＨＤＲ撮像によるカメラ画像のコントラストを算出する（ステップＳ２１６）。そして、コントローラ１００は、ステップＳ２１６において算出したコントラストが前回の算出処理において算出されたコントラストより大きいか否かを判断する（ステップＳ２１８）。
【０１６０】
今回算出したコントラストが前回算出されたコントラストより大きい場合（ステップＳ２１８においてＹＥＳの場合）、コントローラ１００は、領域倍率が変化範囲の上限に達しているか否かを判断する（ステップＳ２２０）。領域倍率が変化範囲の上限に達していなければ（ステップＳ２２０においてＮＯの場合）、コントローラ１００は、領域倍率を所定値だけ増加させて（ステップＳ２２２）、ステップＳ２１２以下の処理を繰返す。
【０１６１】
これに対して、領域倍率が変化範囲の上限に達していれば（ステップＳ２２０においてＹＥＳの場合）、コントローラ１００は、現在の検査領域４２０を最終的な検査領域として出力する（ステップＳ２２４）。そして、検査領域４２０の最適化に係る処理は終了する。
【０１６２】
一方、今回算出したコントラストが前回算出されたコントラストより小さい場合（ステップＳ２１８においてＮＯの場合）、コントローラ１００は、現在の検査領域４２０を前回の検査領域４２０に戻した（ステップＳ２２６）上で、最終的な検査領域として出力する（ステップＳ２２８）。そして、検査領域４２０の最適化に係る処理は終了する。
【０１６３】
最終的に、コントローラ１００は、最終的に出力した検査領域４２０に基づいて、マスク領域を決定し、当該マスク領域を反映した投影パターンおよび照射パターンを更新する。
【０１６４】
以上のように、検査領域４２０（すなわち、マスク領域）をコントラストに基づいて自動的に最適化する処理を採用することで、画像計測などについて専門知識を有していないユーザであっても、画像計測の精度をより高めることができる。
【０１６５】
＜Ｈ．複数のマスク領域／複数の照明光量の設定＞
以下では、１または複数のマスク領域を任意に設定する方法、および、複数のマスク領域に対してそれぞれ照明光量を設定する方法などについて説明する。
【０１６６】
図２６は、本実施の形態に係る画像計測システム１において複数のマスク領域を設定する場合の操作例を説明するための模式図である。図２６には、上述の図１４に示すユーザインターフェイス画面２０６を用いる場合を示す。
【０１６７】
まず、図２６（Ａ）に示すように、ユーザは、マスク候補領域抽出機能ボタン２６２を選択し、マスク候補領域の選択機能を有効化する（図２６（Ａ）内の（１））。続いて、ユーザは、表示されているカメラ画像内でマスク候補領域の境界を定義するエッジを選択する（図２６（Ｂ）内の（２））と、図２６（Ｂ）に示すように、選択されたエッジ近傍にある輝度が相対的に高い領域（典型的には、ハレーション領域）がマスク候補領域２２４として抽出される（マスク領域化）。
【０１６８】
さらに、ユーザが表示されているカメラ画像内で別のマスク候補領域の境界を定義するエッジを追加選択する（図２６（Ｃ）内の（２））と、図２６（Ｃ）に示すように、当該選択されたエッジ近傍にある輝度が相対的に高い別の領域がマスク候補領域２２６として抽出される（追加のマスク領域化）。
【０１６９】
コントローラ１００は、上述したような処理手順に従って、１または複数のマスク領域が設定されると、それらのマスク領域を含む投影パターンを規定し、当該規定した投影パターンから投影パターンを算出する。
【０１７０】
図２６（Ｂ）および図２６（Ｃ）に示すようなエッジ選択およびマスク領域化の処理は、任意の回数だけ繰返すことができる。すなわち、コントローラ１００では、互いに異なる複数のマスク領域の設定を受付けることができるようになっている。
【０１７１】
最終的に、図２６（Ｄ）に示すように、ユーザは、投影パターンの表示を無効化して、設定したマスク領域に応じた照明光が対象物に照射されている状態で撮像されたカメラ画像を確認することで、マスク領域が適切に設定されているか否かを判断する。
【０１７２】
マスク候補領域またはマスク領域として抽出される領域は、カメラ画像内の輝度プロファイルなどに基づいて決定してもよい。
【０１７３】
図２７は、本実施の形態に係る画像計測システム１におけるマスク領域の抽出方法の一例を説明するための模式図である。図２７（Ａ）に示すように、カメラ画像内の対象物に対して設定される線上（例えば、Ａ−Ａ’線上）の輝度（輝度プロファイル）のうち、予め定められたしきい値ＴＨを連続して超えている範囲を、ハレーション領域として認識するようにしてもよい。図２７（Ｂ）に示す例では、対象物の中心部分を含む所定範囲がハレーション領域として決定される。
【０１７４】
抽出されたマスク候補領域については、ユーザ操作によって、その形状、位置、範囲などを任意に変更することができる。すなわち、コントローラ１００は、抽出されたマスク候補領域の形状を変更する操作を受付ける。
【０１７５】
図２８は、本実施の形態に係る画像計測システム１において設定したマスク領域に対する変更の操作例を説明するための模式図である。図２８（Ａ）に示すように、ユーザがカメラ画像内でエッジを選択することで、マスク候補領域が抽出される。ユーザが抽出されたマスク候補領域を選択すると、図２８（Ｂ）に示すように、選択されたマスク候補領域が選択可能になる。なお、複数の領域が重なって配置されている場合（レイヤ化されている場合）には、より上側に配置されている領域が優先的に選択されることになる。
【０１７６】
より具体的には、選択されて編集可能状態になると、マスク候補領域に外接する編集用の外接矩形２２８が表示されるとともに、当該外接矩形の各頂点には編集用の矩形２２９が表示される。
【０１７７】
さらに、選択されて編集可能状態にあるマスク候補領域については、その照明光量についても任意に変更できる。すなわち、コントローラ１００は、設定されている複数のマスク領域の別に、プロジェクタ６から照射される照明光の光量の大きさの設定を受付ける。
【０１７８】
より具体的には、図２８（Ｃ）に示すように、ユーザが照明光量スライダ２１６を操作することで、選択されているマスク候補領域に設定される照明光量が変更される。各領域に対する照明光量の設定に応じて、表示部１２０（ユーザインターフェイス画面）に表示される領域を示すオブジェクトの表示（濃淡値または表示色など）も、対応する照明光量の設定値に応じて変更される。
【０１７９】
図２８（Ｃ）には、照明光量スライダ２１６を用いて照明光量を変更する例を示すが、これに限らず、数値ボックスあるいは矢印ボタンなどを用いて、選択されたマスク候補領域の照明光量を設定できるようにしてもよい。照明光量については、基準の照明光量に対して、０％〜１００％の範囲で任意に設定可能である。なお、照明光量を０％にすると、完全なマスク、すなわち照明光が当該領域には照射されない状態となる。
【０１８０】
ユーザが図２８（Ｂ）に示す外接矩形２２８の頂点に配置される矩形２２９を操作することで、マスク候補領域の縮小または拡大が可能である。すなわち、図２８（Ｄ）に示すように、選択されているマスク候補領域の外接矩形２２８の頂点にある矩形２２９を所望の位置までドラッグすることで、マスク候補領域を縦方向および／または横方向に縮小または拡大が可能である。
【０１８１】
図２８に示すように、複数のマスク候補領域（または、複数のマスク領域）を設定した場合、隣接するマスク候補領域同士が重なる場合も生じ得る。このような場合には、より上側に配置されているマスク候補領域の設定が優先される。
【０１８２】
図２９は、本実施の形態に係る画像計測システム１において設定される複数の領域間での照明光量の反映方法を説明するための模式図である。図２９（Ａ）には、３つの領域１，２，３が設定されている例を示す。これらの領域はレイヤ化されており、その重なり方向の位置（重なり順序）も定義されている。
【０１８３】
図２９（Ｂ）には、図２９（Ａ）に示すような設定によって生成される照射パターンを示す。図２９（Ｂ）に示すように、複数の領域が重複している部分については、重なり順序が最も上である領域の照明光量が優先して適用される。
【０１８４】
以上のように、本実施の形態に係る画像計測システム１においては、１または複数のマスク候補領域を自由に設定できるとともに、各マスク候補領域の照明光量についてもそれぞれ独立に設定できる。このような領域設定の自由度によって、ユーザは、対象物表面の反射率の状態などに応じて、より適切な投影パターンを設定することができる。
【０１８５】
＜Ｉ．その他の実施の形態＞
上述の実施の形態においては、複数の機能について言及したが、上述した機能のすべてを単一の画像処理システムに組み入れる必要はなく、上述した機能の一部を選択的に組み入れるようにしてもよい。また、上述した機能の一部同士を適宜組み合わせることも可能である。
【０１８６】
＜Ｊ．利点＞
本実施の形態に係る画像計測システム１では、プロジェクタ６を用いて、対象物に対して照射パターンに従う照明光を照射するプロジェクタ方式を採用する。このようなプロジェクタ方式を採用することで、特定の領域について照明強度を弱めた照射パターンを作成し、その照射パターンによって生じる投影パターンを含む撮像視野を撮像することで、画像計測処理の対象となるカメラ画像が取得される。本実施の形態においては、このような画像計測システム１におけるプロジェクタ６の設定をより容易化するユーザインターフェイスなどを提供する。
【０１８７】
特に、複数の方法でマスク領域または投影パターンを決定できることで、画像計測などについて専門知識を有していないユーザであっても、照明光の投影パターンをより適切かつ迅速に決定することができる。
【０１８８】
このようなユーザインターフェイスを採用することで、高反射率領域と低反射率領域とが同一の撮像視野内に混在する対象物に対して、高反射率領域に対応する領域の照明光量を低減することで、高反射率領域の正反射によるハレーションの影響を低減しつつ、高反射率領域以外の領域についてのコントラスト（視認性）を高めることができる。
【０１８９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１９０】
１  画像計測システム、２  試料台、４  撮像部、６  プロジェクタ、４１  撮像視野、６１  照明光、１００  コントローラ、１０２  プロセッサ、１０４  カメラインターフェイス、１０６  照明インターフェイス、１０８  主メモリ、１１０  表示インターフェイス、１１２  操作インターフェイス、１１４  通信インターフェイス、１１６  内部バス、１１８  ハードディスクドライブ、１２０  表示部、１２２  操作部、１２４  光学ドライブ、１２６  光学ディスク、１１８１  画像計測処理プログラム、１１８２  設定パラメータ、ＡＸ１，ＡＸ２  光軸。
【図１】
0006540557.tif 000002
【図２】
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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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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