(57)【要約】【課題】検査対象と撮像装置との相対的な位置関係である視点位置が基準視点位置と同じになるように、撮像装置の姿勢を制御する。【解決手段】特徴線抽出部１０５は、撮像装置が所定の姿勢で検査対象を撮像した画像データから検査対象の特徴線を抽出する。次に、移動量算出部１０９は、当該特徴線の位置と基準特徴線の位置とに基づいて、現在の視点位置から基準視点位置までの移動量を算出する。そして、反映部１１０は、当該移動量を姿勢制御情報に反映させる。【選択図】図２
2012078105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御装置であって、
前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する制御情報記憶手段と、
前記検査対象を特徴付ける部分を示す複数の特徴部同士の位置関係を示す３次元データを記憶する３次元データ記憶手段と、
前記撮像装置が所定の姿勢で前記検査対象を撮像した画像データを取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段が取得した画像データから前記検査対象の特徴部を抽出する特徴部抽出手段と、
前記３次元データ記憶手段が記憶する３次元データを透視投影したときに前記３次元データの特徴部の位置と前記特徴部抽出手段が抽出した特徴部の位置とが一致する視点位置を特定する視点特定手段と、
前記視点特定手段が特定した視点位置から予め定められた所定の視点位置である基準視点位置までの移動量を算出する移動量算出手段と、
前記移動量算出手段が算出した移動量を前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報に反映させる反映手段と
を備えることを特徴とする姿勢制御装置。
【請求項２】
前記制御情報記憶手段は、前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の複数の姿勢の識別情報に対応付けて前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶し、
前記反映手段は、前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報の各々に前記移動量算出手段が算出した移動量を反映させる
ことを特徴とする請求項１に記載の姿勢制御装置。
【請求項３】
前記検査対象と同じ型の物体であって基準となる形状を有する物体を前記基準視点位置から撮像したときに得られる基準画像データを記憶する基準記憶手段と、
前記基準視点位置で前記検査対象を撮像することで得られる補正後画像データと前記基準記憶手段が記憶する基準画像データとの間における前記特徴部以外の部分の変形量を算出する変形量算出手段と、
を備え、
前記反映手段は、前記撮像装置が前記検査対象の特徴部以外の部分を撮像する際の姿勢の識別情報に関連付けられた姿勢制御情報に、前記変形量算出手段が算出した変形量を反映させる
ことを特徴とする請求項２に記載の姿勢制御装置。
【請求項４】
前記制御情報記憶手段は、前記撮像装置の複数の姿勢の識別情報に対応付けて当該姿勢で撮像する際に撮像装置に入射させる光量を制御する光量制御情報をさらに記憶し、
前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢で前記撮像装置が撮像した画像データの所定の領域の平均明度が予め定められた基準明度になるように、前記姿勢の識別情報に関連付けられた光量制御情報を補正する光量補正手段と
を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の姿勢制御装置。
【請求項５】
検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御装置であって、
前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する制御情報記憶手段と、
検査対象を撮像する撮像装置が予め定められた所定の視点位置である基準視点位置から撮像した画像データに含まれる、前記検査対象を特徴付ける部分を示す複数の特徴部の位置を記憶する特徴部記憶手段と、
前記撮像装置が前記所定の姿勢で撮像した画像データを取得する画像取得手段と、
前記特徴部記憶手段が記憶する特徴部の位置と前記画像取得手段が取得した画像データの特徴部の位置とを用いて、前記撮像装置の視点位置から前記基準視点位置までの移動量を算出する移動量算出手段と、
前記移動量算出手段が算出した移動量を前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報に反映させる反映手段と
を備えることを特徴とする姿勢制御装置。
【請求項６】
前記特徴部記憶手段は、複数の視点位置を示す視点位置情報それぞれに関連付けて前記特徴部の位置を記憶し、
前記画像取得手段は、前記撮像装置が、前記初期位置記憶手段が記憶する視点位置情報が示すそれぞれの視点位置から撮像した画像データを取得し、
前記移動量算出手段は、前記位置記憶手段が記憶する視点位置情報毎に、前記特徴量の位置と前記画像取得手段が取得した画像データの特徴量の位置とを用いて、前記撮像装置の視点位置から前記視点位置情報が示す視点位置までの移動量を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の姿勢制御装置。
【請求項７】
前記撮像装置の光軸方向に直交する軸を基準に傾斜させた前記検査対象を前記撮像装置が撮像した画像データを、前記検査対象の傾斜角に関連付けて記憶する傾斜情報記憶手段と、
前記画像取得手段が取得した画像データと前記傾斜情報記憶手段が記憶する画像データとを比較し、最も近似する画像データに関連付けられた傾斜角を読み出す傾斜情報読出手段と
を備え、
前記移動量作成手段は、前記特徴部記憶手段が記憶する特徴部の位置と前記画像取得手段が取得した画像データの特徴部の位置と、前記傾斜情報読出手段が読み出した傾斜情報とを用いて、前記撮像装置の視点位置から前記視点位置情報が示す視点位置までの移動量を算出する
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の姿勢制御装置。
【請求項８】
検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御し、
前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する制御情報記憶手段と、
前記検査対象を特徴付ける部分を示す複数の特徴部同士の位置関係を示す３次元データを記憶する３次元データ記憶手段と、
を備える姿勢制御装置の制御方法であって、
画像取得手段は、前記撮像装置が所定の姿勢で前記検査対象を撮像した画像データを取得し、
特徴部抽出手段は、前記画像取得手段が取得した画像データから前記検査対象の特徴部を抽出し、
視点特定手段は、前記３次元データ記憶手段が記憶する３次元データを透視投影したときに前記３次元データの特徴部の位置と前記特徴部抽出手段が抽出した特徴部の位置とが一致する視点位置を特定し、
移動量算出手段は、前記視点特定手段が特定した視点位置から予め定められた所定の視点位置である基準視点位置までの移動量を算出し、
反映手段は、前記移動量算出手段が算出した移動量を前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報に反映させる
ことを特徴とする制御方法。
【請求項９】
検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御し、
前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する制御情報記憶手段と、
検査対象を撮像する撮像装置が予め定められた所定の視点位置である基準視点位置から撮像した画像データに含まれる、前記検査対象を特徴付ける部分を示す複数の特徴部の位置を記憶する特徴部記憶手段と
を備える姿勢制御装置であって、
画像取得手段は、前記撮像装置が前記所定の姿勢で撮像した画像データを取得し、
移動量算出手段は、前記特徴部記憶手段が記憶する特徴部の位置と前記画像取得手段が取得した画像データの特徴部の位置とを用いて、前記撮像装置の視点位置から前記基準視点位置までの移動量を算出し、
反映手段は、前記移動量算出手段が算出した移動量を前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報に反映させる
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御し、
前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する制御情報記憶手段と、
前記検査対象を特徴付ける部分を示す複数の特徴部同士の位置関係を示す３次元データを記憶する３次元データ記憶手段と
を備える姿勢制御装置を、
前記撮像装置が所定の姿勢で前記検査対象を撮像した画像データを取得する画像取得手段、
前記画像取得手段が取得した画像データから前記検査対象の特徴部を抽出する特徴部抽出手段、
前記３次元データ記憶手段が記憶する３次元データを透視投影したときに前記３次元データの特徴部の位置と前記特徴部抽出手段が抽出した特徴部の位置とが一致する視点位置を特定する視点特定手段、
前記視点特定手段が特定した視点位置から予め定められた所定の視点位置である基準視点位置までの移動量を算出する移動量算出手段、
前記移動量算出手段が算出した移動量を前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報に反映させる反映手段
として機能させるためのプログラム。
【請求項１１】
検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御し、
前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する制御情報記憶手段と、
検査対象を撮像する撮像装置が予め定められた所定の視点位置である基準視点位置から撮像した画像データに含まれる、前記検査対象を特徴付ける部分を示す複数の特徴部の位置を記憶する特徴部記憶手段と、
を備える姿勢制御装置を、
前記撮像装置が前記所定の姿勢で撮像した画像データを取得する画像取得手段、
前記特徴部記憶手段が記憶する特徴部の位置と前記画像取得手段が取得した画像データの特徴部の位置とを用いて、前記撮像装置の視点位置から前記基準視点位置までの移動量を算出する移動量算出手段、
前記移動量算出手段が算出した移動量を前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報に反映させる反映手段
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御装置、制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンに用いるタービンブレードは、運用中に、損傷などの欠陥が生じることがある。従来、このようなタービンブレード等の検査対象の欠陥を検査するために、カメラと照明とを備える撮像装置によって予め定められた視点位置から検査対象の表面を撮影し、得られる画像を解析することで、検査対象の欠陥の有無を判定している（例えば、特許文献１〜３を参照）。
【０００３】
なお、タービンブレードなどの複雑な形状を有する検査対象の欠陥を検査する場合、予め基準となる検査対象の画像と撮像装置が撮像した画像との差分を用いて欠陥の有無を判定する。この場合、基準となる画像に含まれる検査対象の位置と撮像装置が撮像した画像に含まれる検査対象の位置とを一致させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１４５３４０号公報
【特許文献２】特許第２９８２１６３号公報
【特許文献３】特許第３０３２６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、タービンブレード等の検査対象を設置治具に設置する際、基準となる設置位置と全く同じ位置に設置することは困難であり、設置作業に時間が掛かってしまうという問題があった。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、検査対象と撮像装置との相対的な位置関係である視点位置が基準となる視点位置と同じになるように、撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御装置、制御方法及びプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御装置であって、前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する制御情報記憶手段と、前記検査対象を特徴付ける部分を示す複数の特徴部同士の位置関係を示す３次元データを記憶する３次元データ記憶手段と、前記撮像装置が所定の姿勢で前記検査対象を撮像した画像データを取得する画像取得手段と、前記画像取得手段が取得した画像データから前記検査対象の特徴部を抽出する特徴部抽出手段と、前記３次元データ記憶手段が記憶する３次元データを透視投影したときに前記３次元データの特徴部の位置と前記特徴部抽出手段が抽出した特徴部の位置とが一致する視点位置を特定する視点特定手段と、前記視点特定手段が特定した視点位置から予め定められた所定の視点位置である基準視点位置までの移動量を算出する移動量算出手段と、前記移動量算出手段が算出した移動量を前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報に反映させる反映手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明においては、前記制御情報記憶手段は、前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の複数の姿勢の識別情報に対応付けて前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶し、前記反映手段は、前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報の各々に前記移動量算出手段が算出した移動量を反映させることが好ましい。
【０００８】
また、本発明においては、前記検査対象と同じ型の物体であって基準となる形状を有する物体を前記基準視点位置から撮像したときに得られる基準画像データを記憶する基準記憶手段と、前記基準視点位置で前記検査対象を撮像することで得られる補正後画像データと前記基準記憶手段が記憶する基準画像データとの間における前記特徴部以外の部分の変形量を算出する変形量算出手段と、を備え、前記反映手段は、前記撮像装置が前記検査対象の特徴部以外の部分を撮像する際の姿勢の識別情報に関連付けられた姿勢制御情報に、前記変形量算出手段が算出した変形量を反映させることが好ましい。
【０００９】
また、本発明においては、前記制御情報記憶手段は、前記撮像装置の複数の姿勢の識別情報に対応付けて当該姿勢で撮像する際に撮像装置に入射させる光量を制御する光量制御情報をさらに記憶し、前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢で前記撮像装置が撮像した画像データの所定の領域の平均明度が予め定められた基準明度になるように、前記姿勢の識別情報に関連付けられた光量制御情報を補正する光量補正手段とを備えることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御装置であって、前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する制御情報記憶手段と、検査対象を撮像する撮像装置が予め定められた所定の視点位置である基準視点位置から撮像した画像データに含まれる、前記検査対象を特徴付ける部分を示す複数の特徴部の位置を記憶する特徴部記憶手段と、前記撮像装置が前記所定の姿勢で撮像した画像データを取得する画像取得手段と、前記特徴部記憶手段が記憶する特徴部の位置と前記画像取得手段が取得した画像データの特徴部の位置とを用いて、前記撮像装置の視点位置から前記基準視点位置までの移動量を算出する移動量算出手段と、前記移動量算出手段が算出した移動量を前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報に反映させる反映手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明においては、前記特徴部記憶手段は、複数の視点位置を示す視点位置情報それぞれに関連付けて前記特徴部の位置を記憶し、前記画像取得手段は、前記撮像装置が、前記初期位置記憶手段が記憶する視点位置情報が示すそれぞれの視点位置から撮像した画像データを取得し、前記移動量算出手段は、前記位置記憶手段が記憶する視点位置情報毎に、前記特徴量の位置と前記画像取得手段が取得した画像データの特徴量の位置とを用いて、前記撮像装置の視点位置から前記視点位置情報が示す視点位置までの移動量を算出することが好ましい。
【００１２】
また、本発明においては、前記撮像装置の光軸方向に直交する軸を基準に傾斜させた前記検査対象を前記撮像装置が撮像した画像データを、前記検査対象の傾斜角に関連付けて記憶する傾斜情報記憶手段と、前記画像取得手段が取得した画像データと前記傾斜情報記憶手段が記憶する画像データとを比較し、最も近似する画像データに関連付けられた傾斜角を読み出す傾斜情報読出手段とを備え、前記移動量作成手段は、前記特徴部記憶手段が記憶する特徴部の位置と前記画像取得手段が取得した画像データの特徴部の位置と、前記傾斜情報読出手段が読み出した傾斜情報とを用いて、前記撮像装置の視点位置から前記視点位置情報が示す視点位置までの移動量を算出することが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御し、前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する制御情報記憶手段と、前記検査対象を特徴付ける部分を示す複数の特徴部同士の位置関係を示す３次元データを記憶する３次元データ記憶手段と、を備える姿勢制御装置の制御方法であって、画像取得手段は、前記撮像装置が所定の姿勢で前記検査対象を撮像した画像データを取得し、特徴部抽出手段は、前記画像取得手段が取得した画像データから前記検査対象の特徴部を抽出し、視点特定手段は、前記３次元データ記憶手段が記憶する３次元データを透視投影したときに前記３次元データの特徴部の位置と前記特徴部抽出手段が抽出した特徴部の位置とが一致する視点位置を特定し、移動量算出手段は、前記視点特定手段が特定した視点位置から予め定められた所定の視点位置である基準視点位置までの移動量を算出し、反映手段は、前記移動量算出手段が算出した移動量を前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報に反映させることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御し、前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する制御情報記憶手段と、検査対象を撮像する撮像装置が予め定められた所定の視点位置である基準視点位置から撮像した画像データに含まれる、前記検査対象を特徴付ける部分を示す複数の特徴部の位置を記憶する特徴部記憶手段とを備える姿勢制御装置であって、画像取得手段は、前記撮像装置が前記所定の姿勢で撮像した画像データを取得し、移動量算出手段は、前記特徴部記憶手段が記憶する特徴部の位置と前記画像取得手段が取得した画像データの特徴部の位置とを用いて、前記撮像装置の視点位置から前記基準視点位置までの移動量を算出し、反映手段は、前記移動量算出手段が算出した移動量を前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報に反映させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御し、前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する制御情報記憶手段と、前記検査対象を特徴付ける部分を示す複数の特徴部同士の位置関係を示す３次元データを記憶する３次元データ記憶手段とを備える姿勢制御装置を、前記撮像装置が所定の姿勢で前記検査対象を撮像した画像データを取得する画像取得手段、前記画像取得手段が取得した画像データから前記検査対象の特徴部を抽出する特徴部抽出手段、前記３次元データ記憶手段が記憶する３次元データを透視投影したときに前記３次元データの特徴部の位置と前記特徴部抽出手段が抽出した特徴部の位置とが一致する視点位置を特定する視点特定手段、前記視点特定手段が特定した視点位置から予め定められた所定の視点位置である基準視点位置までの移動量を算出する移動量算出手段、前記移動量算出手段が算出した移動量を前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報に反映させる反映手段として機能させるためのプログラムである。
【００１６】
また、本発明は、検査対象と、当該検査対象を撮像する撮像装置との間の相対位置を示す視点位置が所定の視点位置になるように前記撮像装置の姿勢を制御し、前記検査対象を撮像する際の前記撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する制御情報記憶手段と、検査対象を撮像する撮像装置が予め定められた所定の視点位置である基準視点位置から撮像した画像データに含まれる、前記検査対象を特徴付ける部分を示す複数の特徴部の位置を記憶する特徴部記憶手段と、を備える姿勢制御装置を、前記撮像装置が前記所定の姿勢で撮像した画像データを取得する画像取得手段、前記特徴部記憶手段が記憶する特徴部の位置と前記画像取得手段が取得した画像データの特徴部の位置とを用いて、前記撮像装置の視点位置から前記基準視点位置までの移動量を算出する移動量算出手段、前記移動量算出手段が算出した移動量を前記制御情報記憶手段が記憶する姿勢制御情報に反映させる反映手段として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、姿勢制御装置は、撮像装置が所定の姿勢で検査対象を撮像した画像データから検査対象の特徴部を抽出し、当該特徴部の位置と基準となる特徴部の位置とに基づいて、現在の視点位置から基準となる視点位置までの移動量を算出する。そして、姿勢制御装置は、当該移動量を、検査対象を撮像する際の撮像装置の姿勢を制御する姿勢制御情報に反映させる。これにより、反映後の姿勢制御情報を用いて撮像装置の姿勢を制御することで、検査対象と撮像装置との相対的な位置関係である視点位置が基準となる視点位置と同じになるように、撮像装置の姿勢を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による姿勢制御装置を含む欠陥判定システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による姿勢制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】複数の画像データから抽出した特徴線を用いて３次元空間における特徴線を示す方程式を導出する方法を示す図である。
【図４】第１の実施形態による姿勢制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】タービンブレードの変形の例を示す図である。
【図６】第２の実施形態による姿勢制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図７】第３の実施形態による姿勢制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図８】第３の実施形態による姿勢制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】第４の実施形態による姿勢制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】特徴点抽出部による特徴点の抽出方法を示す図である。
【図１１】第４の実施形態による姿勢制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】第５の実施形態による姿勢制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１３】第５の実施形態による制御情報記憶部が記憶する基準姿勢を示す図である。
【図１４】第６の実施形態による姿勢制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１５】第６の実施形態の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による姿勢制御装置２を含む欠陥判定システムの構成を示す図である。
欠陥判定システムは、検査対象３に含まれるクラックなどの欠陥の有無を測定するシステムであり、撮像装置１及び姿勢制御装置２を備える。
撮像装置１は、検査対象３を撮像する撮像部１１と、撮像部１１の位置及び視線方向を固定するアーム１２と、姿勢制御装置２から制御信号を受信し、当該制御信号に従って撮像装置１の姿勢を制御する制御部とを備える。
姿勢制御装置２は、撮像装置１の姿勢を制御する制御信号を撮像装置１に出力することで、撮像装置１が所定の視点位置で検査対象３を撮像できるように制御する。なお、視点位置とは、検査対象３と撮像装置１との相対的な位置関係のことである。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態による姿勢制御装置２の構成を示す概略ブロック図である。
姿勢制御装置２は、制御情報記憶部１０１（制御情報記憶手段）、姿勢制御部１０２、画像取得部１０３（画像取得手段）、３次元データ記憶部１０４（３次元データ記憶手段）、特徴線抽出部１０５（特徴部抽出手段）、入力部１０６（入力手段）、視点特定部１０７（視点特定手段）、基準特徴線記憶部１０８、移動量算出部１０９（移動量算出手段）、反映部１１０（反映手段）、基準画像記憶部１１１（基準記憶手段）、変形量算出部１１２（変形量算出手段）、３次元データ生成部１１３を備える。
【００２１】
制御情報記憶部１０１は、検査対象３を撮像する際の撮像装置１の姿勢を示す識別情報に関連付けて、当該姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する。なお、制御情報記憶部１０１は、少なくとも検査対象３の全体を撮像できる姿勢である基準姿勢の姿勢制御情報を記憶している。また、「撮像装置１の姿勢」とは、撮像装置１の撮像部１１の位置及び視線方向のことを言い、アーム１２の角度によって決定される。
姿勢制御部１０２は、制御情報記憶部１０１が記憶する姿勢制御情報に基づいて撮像装置１の姿勢を制御する。
画像取得部１０３は、姿勢制御部１０２が制御した姿勢で撮像装置１が撮像した画像データを取得する。
【００２２】
３次元データ記憶部１０４は、３次元データ生成部１１３が生成した３次元データを記憶する。ここで、３次元データとは、検査対象３のエッジ部分を示す複数の特徴線（特徴部）を表すデータである。具体的には、３次元データ記憶部１０４は、検査対象３の特徴線の位置を示す方程式を、３次元データとして記憶する。また、３次元データが格納する各特徴線の情報には、当該特徴線の関数及び当該特徴線を識別する識別情報が含まれる。
特徴線抽出部１０５は、画像取得部１０３が取得した画像データから検査対象３の特徴線を抽出する。具体的には、特徴線抽出部１０５は、画像取得部１０３が取得したそれぞれの画像データからエッジ部分を特徴線として抽出する。エッジ部分の抽出方法としては、例えば画像データにＨｏｕｇｈ変換処理を実行する方法や入力部１０６を介してユーザから直線の始点と終点の入力を受け付ける方法などが挙げられる。
入力部１０６は、特徴線抽出部１０５が抽出した特徴線を識別する識別情報の入力を受け付ける。
【００２３】
視点特定部１０７は、３次元データ記憶部１０４が記憶する３次元データを透視投影したときに、３次元データが示す特徴線の位置と特徴線抽出部１０５が抽出した特徴線の位置とが一致するような視点位置を特定する。また、視点特定部１０７は、特定した視点位置を基準としたときの各特徴線を示す方程式を生成する。
基準特徴線記憶部１０８は、撮像装置１が検査対象３の全体を撮像することができる所定の視点位置である基準視点位置を基準としたときの各特徴線を示す方程式を記憶する。
【００２４】
移動量算出部１０９は、視点特定部１０７が生成したデータと基準特徴線記憶部１０８が記憶するデータを用いて、基準姿勢における撮像装置１の視点位置から基準視点位置までの移動量を算出する。
反映部１１０は、移動量算出部１０９が算出した移動量を、制御情報記憶部１０１が記憶するそれぞれの姿勢制御情報に反映させる。また、反映部１１０は、変形量算出部１１２から検査対象３の特徴線以外の部分の変形量を入力し、撮像装置１が検査対象３の特徴線以外の部分を撮像する際の姿勢の識別情報に関連付けられた姿勢制御情報に当該変形量を反映させる。
【００２５】
基準画像記憶部１１１は、検査対象３と同じ型の物体であって基準となる形状を有する物体（例えば、未使用のタービンブレードなど）を基準視点位置から撮像したときに得られる基準画像データを記憶する。なお、基準画像データは、実際に撮像装置１が基準視点位置から撮像した画像データであっても良く、検査対象３の３Ｄデータを基準視点位置を視点としてモデリングすることで得られる画像データであっても良い。
変形量算出部１１２は、反映部１１０によって移動量が反映された姿勢制御情報に基づいて姿勢制御部１０２が制御した姿勢で、撮像装置１が撮像した画像データ（補正後画像データ）を画像取得部１０３から取得する。また、変形量算出部１１２は、当該画像データと基準画像記憶部１１１が記憶する基準画像データとの間における特徴線以外の部分の変形量を算出する。
【００２６】
３次元データ生成部１１３は、姿勢制御部１０２から入力した姿勢制御情報と、特徴線抽出部１０５が抽出した特徴線とを用いて３次元データを生成し、３次元データ記憶部１０４に当該３次元データを記録する。
ここで、３次元データ記憶部１０４が記憶する３次元データの生成方法を説明する。
まず、姿勢制御部１０２は、撮像装置１の姿勢を、検査対象３の全体を撮像できる姿勢に制御し、画像取得部１０３は当該姿勢で撮像した画像データを取得する。同様の処理を複数回実行することで、画像取得部１０３は、異なる視点位置から検査対象３の全体を撮像した画像データを取得する。このとき、姿勢制御部１０２は、撮像装置１を制御した姿勢を示す姿勢制御情報を３次元データ生成部１１３に出力する。
【００２７】
図３は、複数の画像データから抽出した特徴線を用いて３次元空間における特徴線を示す方程式を導出する方法を示す図である。
次に、特徴線抽出部１０５は、画像取得部１０３が取得したそれぞれの画像データからエッジ部分を特徴線として抽出する。タービンブレードのプラットホームはエッジを有するため、画像データに当該エッジが直線として表れることとなる。
次に、ユーザは、当該抽出した特徴線のそれぞれに一意な識別情報を付与する。入力部１０６は、ユーザから当該識別情報の入力を受け付ける。同様の処理を、全ての画像データに対して実行する。図３（Ａ）に示す例では、それぞれの特徴線にｌ１（ｎ）、ｌ２（ｎ）、ｌ３（ｎ）という識別情報を付与している。ここで、添字「１」、「２」、「３」は、特徴線に一意な識別番号を示し、添字「（ｎ）」は、画像データの識別番号を示す。このとき、ユーザは、検査対象３の同一の部分を示す特徴線に対して同じ識別番号を付与する。
【００２８】
特徴線抽出部１０５は、入力部１０６から識別情報と特徴線との対応関係を示す情報を３次元データ生成部１１３に出力する。また、３次元データ生成部１１３は、姿勢制御部１０２から入力した姿勢制御情報と特徴線抽出部１０５が抽出した特徴線の情報から、それぞれの画像データが示す特徴線を３次元空間に投影したときの平面を示す平面方程式を導出する。次に、３次元データ生成部１１３は、導出した複数の平面方程式から３次元空間における特徴線を示す方程式を導出する。
図３（Ｂ）に示す例では、３次元データ生成部１１３は、撮像装置１が第１の画像データを撮像したときの座標系から、特徴線ｌ１（１）を示す平面方程式ｇ（ｌ１（１））及び撮像装置１が第ｎの画像データを撮像したときの座標系から、特徴線ｌ１（ｎ）を示す平面方程式ｇ（ｌ１（ｎ））を導出する。そして、３次元データ生成部１１３は、導出した平面方程式ｇ（ｌ１（１））及びｇ（ｌ１（ｎ））から直線Ｌ１を示す方程式ｇ（ｌ１（１））×ｇ（ｌ１（ｎ））を導出する。
上記手順を特徴線毎に繰り返すことで、それぞれの特徴線を示す方程式を導出することができる。そして、３次元データ生成部１１３は、導出したそれぞれの方程式を特徴線の識別情報に関連付けて、３次元データとして３次元データ記憶部１０４に記録する。
【００２９】
上記構成を備えることで、姿勢制御装置２は、以下に示す動作を行う。
画像取得部１０３は、撮像装置１が所定の姿勢で検査対象３を撮像した画像データを取得する。特徴線抽出部１０５は、画像取得部１０３が取得した画像データから検査対象３の特徴線を抽出する。視点特定部１０７は、３次元データ記憶部１０４が記憶する３次元データを透視投影したときに３次元データの特徴線の位置と特徴線抽出部１０５が抽出した特徴線の位置とが一致する視点位置を特定する。移動量算出部１０９は、視点特定部１０７が特定した視点位置から予め定められた所定の視点位置である基準視点位置までの移動量を算出する。反映部１１０は、移動量算出部１０９が算出した移動量を制御情報記憶部１０１が記憶する姿勢制御情報に反映させる。
これにより、姿勢制御装置２は、当該姿勢制御情報を用いて撮像装置１を制御することで、撮像装置１の視点位置が基準視点位置と同じになるように撮像装置１の姿勢を制御することができる。
【００３０】
次に、本実施形態による姿勢制御装置２の動作を説明する。
図４は、第１の実施形態による姿勢制御装置２の動作を示すフローチャートである。
まず、姿勢制御部１０２は、制御情報記憶部１０１から基準姿勢の姿勢制御情報を読み出し、当該姿勢制御情報に基づいて撮像装置１の姿勢を基準姿勢に制御する（ステップＳ１）。これにより、撮像装置１は、基準姿勢で検査対象３を撮像する。
次に、画像取得部１０３は、撮像装置１から撮像装置１が撮像した画像データを取得する（ステップＳ２）。次に、特徴線抽出部１０５は、画像取得部１０３が取得した画像データから特徴線を抽出する（ステップＳ３）。
【００３１】
次に、入力部１０６は、ユーザから特徴線抽出部１０５が抽出した特徴線の識別情報の入力を受け付ける（ステップＳ４）。このとき、ユーザは３次元データ記憶部１０４が記憶する特徴線に対応する特徴線に対して識別情報を入力する。次に、特徴線抽出部１０５は、入力部１０６が入力を受け付けた識別番号を、抽出した特徴線のそれぞれに関連付けて、視点特定部１０７に出力する。
次に、視点特定部１０７は、特徴線抽出部１０５から入力した特徴線（２次元平面上の特徴線）と３次元データ記憶部１０４が記憶する３次元データが示す特徴線（３次元空間上の特徴線）とを用いて、基準姿勢の撮像装置１の位置を基準としたときの各特徴線の位置関係を示す方程式を導出する（ステップＳ５）。つまり、視点特定部１０７は、３次元データ記憶部１０４が記憶する３次元データを透視投影したときに３次元データの特徴線の位置と特徴線抽出部１０５が抽出した特徴線の位置とが一致する視点位置を特定し、当該視点位置を基準とした各特徴線の方程式を導出する。ここで「一致する」とは、完全に一致することのみを示すものではなく、同一の識別情報が示す特徴線同士のずれ量の総和が最小となることを言う。
【００３２】
視点特定部１０７が、基準姿勢の撮像装置１の視点位置を基準とした特徴線の方程式を導出すると、移動量算出部１０９は、当該特徴線の方程式と、基準特徴線記憶部１０８が記憶する特徴線の方程式とを用いて、撮像装置１の視点位置から基準視点位置までの移動量を算出する（ステップＳ６）。具体的には、視点特定部１０７が導出した特徴線と基準特徴線記憶部１０８が記憶する特徴線とが一致するときの平行移動距離及び回転角を、基準姿勢における撮像装置１の視点位置から基準視点位置までの移動量として数値解析手法で算出する。
【００３３】
次に、反映部１１０は、移動量算出部１０９が算出した移動量を制御情報記憶部１０１が記憶する各姿勢制御情報に反映させる（ステップＳ７）。例えば、反映部１１０は、移動量算出部１０９が算出したｘ軸方向の移動量を、姿勢制御情報のうち撮像装置１のアーム１２の左右方向（左右方向がｘ軸に対応する場合）の移動量に加算する。同様の処理を、ｙ軸方向の移動量、ｚ軸方向の移動量、ｘ軸方向の回転角、ｙ軸方向の回転角、ｚ軸方向の回転角に対してそれぞれ実行する。
【００３４】
次に、姿勢制御部１０２は、制御情報記憶部１０１から基準姿勢の姿勢制御情報を読み出し、当該姿勢制御情報に基づいて撮像装置１の姿勢を基準姿勢に制御する（ステップＳ８）。これにより、撮像装置１は、移動量算出部１０９が算出した移動量を反映した基準姿勢で検査対象３を撮像する。
次に、画像取得部１０３は、撮像装置１から撮像装置１が撮像した画像データを取得し（ステップＳ９）、変形量算出部１１２に出力する。
【００３５】
次に、変形量算出部１１２は、基準画像記憶部１１１が記憶する基準画像データを読み出す（ステップＳ１０）。基準画像データは、上述したように検査対象３と同じ型の物体であって基準となる形状を有する物体を基準視点位置から撮像したときに得られる画像を示すデータである。また、ステップＳ９で画像取得部１０３が取得した画像データは、移動量算出部１０９が算出した移動量を反映した基準姿勢で検査対象３を撮像した画像を示すデータである。したがって、画像取得部１０３が取得した画像データと基準画像記憶部１１１が記憶する基準画像データは、少なくとも特徴線の位置が一致することとなる。
【００３６】
次に、変形量算出部１１２は、画像取得部１０３から入力した画像データと基準画像記憶部１１１が記憶する基準画像データとの間における特徴部以外の部分の変形量を算出する（ステップＳ１１）。例えば、変形量算出部１１２は、テンプレートマッチング法などを用いることで、変形量を算出すると良い。
【００３７】
図５は、タービンブレードの変形の例を示す図である。
検査対象３がタービンブレードである場合、タービンブレードは、ガスタービンでの運用により羽根部分が変形することが多い。例えば、図５に示す例では、基準画像データと画像取得部１０３が取得した画像データとを比較すると、特徴線が含まれるプラットホーム部分は一致するが、特徴部以外の部分である羽根部分に変形が生じていることが分かる。
そこで、変形量算出部１１２は、画像取得部１０３が取得した画像データの特徴線以外の部分と基準画像データの特徴線以外の部分とをテンプレートマッチング処理し、変形量である平行移動距離及び回転角を算出する。
【００３８】
次に、反映部１１０は、変形量算出部１１２が算出した変形量を、制御情報記憶部１０１が記憶する姿勢制御情報のうち、撮像装置１が検査対象３の特徴線以外の部分を撮像する際の姿勢の識別情報に関連付けられた姿勢制御情報に当該変形量を反映させる（ステップＳ１２）。
【００３９】
このように、本実施形態によれば、特徴線抽出部１０５は、撮像装置１が所定の姿勢で検査対象３を撮像した画像データから検査対象３の特徴線を抽出する。次に、移動量算出部１０９は、当該特徴線の位置と基準特徴線の位置とに基づいて、現在の視点位置から基準視点位置までの移動量を算出する。そして、反映部１１０は、当該移動量を姿勢制御情報に反映させる。これにより、姿勢制御部１０２が反映後の姿勢制御情報を用いて撮像装置１の姿勢を制御することで、検査対象３と撮像装置１との相対的な位置関係である視点位置が基準視点位置と同じになるように、撮像装置１の姿勢を制御することができる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、変形量算出部１１２は、特徴線の位置を一致させた後の画像データと、検査対象３と同じ型の基準となる物体との間の変形量を算出する。そして、反映部１１０は、当該移動量を姿勢制御情報のうち、特徴線以外の部分を撮像する姿勢を示す姿勢制御情報に反映させる。これにより、姿勢制御部１０２が反映後の姿勢制御情報を用いて撮像装置１の姿勢を制御することで、変形部分を撮像する際の検査対象３と撮像装置１との相対的な位置関係である視点位置が基準視点位置と同じになるように、撮像装置１の姿勢を制御することができる。
【００４１】
《第２の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について詳しく説明する。
図６は、第２の実施形態による姿勢制御装置２の構成を示す概略ブロック図である。
本発明の第２の実施形態による姿勢制御装置２は、第１の実施形態による姿勢制御装置２の３次元データ記憶部１０４、視点特定部１０７、移動量算出部１０９、及び変形量算出部１１２の代わりに、記憶しているデータ及び動作が異なる３次元データ記憶部２０１、視点特定部２０２、移動量算出部２０３、及び変形量算出部２０４を備える。また、本発明の第２の実施形態による姿勢制御装置２は、第１の実施形態による姿勢制御装置２の基準特徴線記憶部１０８及び基準画像記憶部１１１を備えず、代わりに基準視点位置記憶部２０５を備える。また、本発明の第２の実施形態による姿勢制御装置２は、第１の実施形態による姿勢制御装置２が備える３次元データ生成部１１３を備えない。
なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
３次元データ記憶部２０１は、検査対象３の外観を表す３次元モデルを示す、３次元データを記憶する。
視点特定部２０２は、３次元データ記憶部２０１から３次元データを読み出し、当該３次元データが示す３次元モデルを透視投影したときに、３次元モデルの特徴線の位置と特徴線抽出部１０５が抽出した特徴線の位置とが一致するような視点位置を特定する。
基準視点位置記憶部２０５は、基準視点位置を記憶する。
移動量算出部２０３は、視点特定部２０２が特定した視点位置から基準視点位置記憶部２０５が記憶する基準視点位置までの移動量を算出する。
【００４３】
変形量算出部２０４は、基準視点位置記憶部２０５が記憶する基準視点位置を用いて３次元データ記憶部２０１が記憶する３次元データが示す３次元モデルをレンダリングする。また、変形量算出部２０４は、レンダリングにより得られた画像データ（基準画像データ）と、反映部１１０によって移動量が反映された姿勢制御情報に基づいて姿勢制御部１０２が制御した姿勢で、撮像装置１が撮像した画像データ（補正後画像データ）との間における特徴部以外の部分の変形量を算出する。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、異なる視点位置から検査対象３の全体を撮像した画像データを用いて生成した３次元データではなく、検査対象３の外観を示す３次元モデルを示す３次元データを用いて、姿勢の制御を行うことができる。
【００４５】
《第３の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第３の実施形態について詳しく説明する。
図７は、第３の実施形態による姿勢制御装置２の構成を示す概略ブロック図である。
本発明の第３の実施形態による姿勢制御装置２は、第１の実施形態による姿勢制御装置２の制御情報記憶部１０１の代わりに、記憶しているデータが異なる制御情報記憶部３０１を備える。また、本発明の第２の実施形態による姿勢制御装置２は、第１の実施形態による姿勢制御装置２に加え、更に光量補正部３０２を備える。
なお、第３の実施形態において、第１の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４６】
制御情報記憶部３０１は、検査対象３を撮像する際の撮像装置１の姿勢を示す識別情報に関連付けて、当該姿勢を制御する姿勢制御情報と、当該姿勢で撮像する際に撮像装置１に入射させる光量を制御する光量制御情報とを記憶する。なお、光量制御情報は、照明の光量、絞り、シャッター速度などの情報を示す。
光量補正部３０２は、制御情報記憶部１０１が記憶する姿勢で、撮像装置１が撮像した画像データの所定の領域の平均明度が予め定められた基準明度になるように、姿勢の識別情報に関連付けられた光量制御情報を補正する。例えば検査対象３がタービンブレードである場合、羽根部分の中央付近を撮像し、欠陥部分が明瞭に画像データに現れるように光量を制御したときの画像データの中央付近の領域の明度値の平均を、基準明度とすると良い。
【００４７】
以下に、本実施形態による姿勢制御装置２の動作を説明する。
図８は、第３の実施形態による姿勢制御装置２の動作を示すフローチャートである。
なお、上記ステップＳ１〜ステップＳ１２の動作は、第１の実施形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。
上記ステップＳ１２によって反映部１１０が姿勢制御情報に当該変形量を反映させると、姿勢制御部１０２は、制御情報記憶部３０１からある識別情報に関連付けられた姿勢制御情報及び光量制御情報を読み出し、当該姿勢制御情報に基づいて撮像装置１の姿勢を基準姿勢に制御する（ステップＳ１３）。撮像装置１は当該姿勢で検査対象３を撮像する。
次に、画像取得部１０３は、撮像装置１から撮像装置１が撮像した画像データを取得する（ステップＳ１４）。
【００４８】
次に、光量補正部３０２は、画像取得部１０３が取得した画像データの中央付近の領域の明度値の平均を算出する（ステップＳ１５）。そして、光量補正部３０２は、当該明度値の平均と基準明度との差が所定の閾値以内であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。
光量補正部３０２は、明度の差が所定の閾値以内でないと判定した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、画像データの明度値の平均と基準明度との差異が小さくなるように補正する補正情報を生成する（ステップＳ１７）。すなわち、明度値の平均が低い場合には、より多くの光量を撮像装置１に取り入れられるよう、照明の光量を増加させ、絞りの開口を大きくし、またはシャッター速度を遅くすることを示す補正情報を生成する。他方、明度値の平均が高い場合には、撮像装置１に取り入れられる光量を減らすよう、照明の光量を減少させ、絞りの開口を小さくし、またはシャッター速度を速くすることを示す補正情報を生成する。
【００４９】
そして、光量補正部３０２は、生成した補正情報を、姿勢制御部１０２が読み出した姿勢制御情報と同じ識別情報に関連付けられた光量制御情報に反映させる（ステップＳ１８）。
次に、姿勢制御部１０２は、制御情報記憶部３０１から、ステップＳ１３で読み出した姿勢制御情報と同じ識別情報に関連付けられた光量制御情報を読み出し、当該光量制御情報を用いて撮像装置１を制御する（ステップＳ１９）。撮像装置１が、補正された光量制御情報が示す条件で検査対象３を撮像すると、ステップＳ１４に戻り、明度の調整処理を行う。
【００５０】
他方、ステップＳ１６で、光量補正部３０２が、明度の差が所定の閾値以内であると判定した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、姿勢制御部１０２は、制御情報記憶部３０１が記憶する全ての姿勢に対して光量制御情報が補正されたか否かを判定する（ステップＳ２０）。補正されていない光量制御情報があると判定した場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、ステップＳ１３に戻り、まだ読み出していない姿勢制御情報に基づいて撮像装置１を制御する。他方、全ての光量制御情報が補正されていると判定した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、処理を終了する。
これにより、本実施形態による姿勢制御装置２は、姿勢制御部１０２が反映後の光量制御情報を用いて撮像装置１を制御することで、各姿勢で撮像する画像データの明度を一定にすることができる。
【００５１】
《第４の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第４の実施形態について詳しく説明する。
図９は、第４の実施形態による姿勢制御装置２の構成を示す概略ブロック図である。
姿勢制御装置２は、制御情報記憶部４０１（制御情報記憶手段）、姿勢制御部４０２、画像取得部４０３（画像取得手段）、基準画像記憶部４０４（特徴部記憶手段）、特徴点抽出部４０５（特徴部抽出手段）、移動量算出部４０６（移動量算出手段）、反映部４０７（反映手段）を備える。
【００５２】
制御情報記憶部４０１は、検査対象３を撮像する際の撮像装置１の姿勢を示す識別情報に関連付けて、当該姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する。なお、制御情報記憶部４０１は、少なくとも検査対象３を特徴付ける部分を示す特徴点（特徴部）を撮像できる姿勢である基準姿勢の姿勢制御情報を、異なる特徴点毎に記憶している。なお、それぞれの特徴点を撮像するための基準姿勢は、撮像部１１の視線方向が鉛直方向であり、かつ特徴点から撮像部１１までの高さ（カメラ座標系における特長点のｚ軸方向の値）が等しくなる姿勢を示す。
【００５３】
姿勢制御部４０２は、制御情報記憶部４０１が記憶する姿勢制御情報に基づいて撮像装置１の姿勢を制御する。
画像取得部４０３は、姿勢制御部４０２が制御した姿勢で撮像装置１が撮像した画像データを取得する。
基準画像記憶部４０４は、撮像装置１が所定の基準視点位置から撮像した画像データである基準画像データと当該基準画像データに含まれる特徴点の座標とを関連付けた情報を複数記憶する。なお、基準画像記憶部４０４が記憶する複数の基準画像データは、それぞれ異なる基準視点位置から撮像したものであり、それぞれに異なる特徴点が含まれる。
【００５４】
図１０は、特徴点抽出部４０５による特徴点の抽出方法を示す図である。
特徴点抽出部４０５は、画像取得部４０３が取得した画像データから検査対象３の特徴点を抽出する。
ここで、特徴点抽出部４０５による特徴点の抽出方法を説明する。
例えば、図１０（Ａ）に示すように、検査対象３の設置位置が所定の位置からずれて設置されると、画像取得部１０３は、図１０（Ｃ）に示すような画像データを取得する。他方、基準画像データは、図１０（Ｂ）に示すような画像であり、基準画像記憶部４０４には、当該基準画像データに関連付けて特徴点の座標が記憶されている。ここで、特徴点抽出部４０５は、図１０（Ｄ）に示すように、画像取得部４０３が取得した画像データと基準画像記憶部１１１が記憶する基準画像データとをテンプレートマッチング処理し、基準画像データの特徴点に対応する座標を、画像取得部４０３が取得した画像データの座標として抽出する。
【００５５】
移動量算出部４０６は、特徴点抽出部４０５が抽出した特徴点の座標と基準画像記憶部１１１が記憶する特徴点の座標とを用いて、撮像装置１の視点位置から基準視点位置までの移動量を算出する。
反映部４０７は、移動量算出部４０６が算出した移動量を制御情報記憶部４０１が記憶する姿勢制御情報に反映させる。
【００５６】
上記構成を備えることで、姿勢制御装置２は、以下に示す動作を行う。
画像取得部４０３は、撮像装置１が所定の姿勢で撮像した画像データを取得する。移動量算出部４０６は、基準画像記憶部４０４が記憶する特徴点の位置と画像取得部４０３が取得した画像データの特徴点の位置とを用いて、撮像装置１の視点位置から基準視点位置までの移動量を算出する。反映部４０７は、移動量算出部４０６が算出した移動量を制御情報記憶部４０１が記憶する姿勢制御情報に反映させる。
これにより、姿勢制御装置２は、当該姿勢制御情報を用いて撮像装置１を制御することで、撮像装置１の視点位置が基準視点位置と同じになるように撮像装置１の姿勢を制御することができる。
【００５７】
次に、本実施形態による姿勢制御装置２の動作を説明する。
図１１は、第４の実施形態による姿勢制御装置２の動作を示すフローチャートである。
まず、姿勢制御部４０２は、制御情報記憶部４０１から基準姿勢の姿勢制御情報を１つ読み出し、当該姿勢制御情報に基づいて撮像装置１の姿勢を基準姿勢に制御する（ステップＳ２１）。これにより、撮像装置１は、基準姿勢で検査対象３を撮像する。
次に、画像取得部４０３は、撮像装置１から撮像装置１が撮像した画像データを取得する（ステップＳ２２）。次に、特徴点抽出部４０５は、画像取得部４０３が取得した画像データから特徴点を抽出する（ステップＳ２３）。
【００５８】
次に、姿勢制御部４０２は、制御情報記憶部１０１が記憶する全ての基準姿勢で撮像装置１を制御したか否かを判定する（ステップＳ２４）。姿勢制御部４０２は、撮像装置１の制御に用いていない基準姿勢があると判定した場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、ステップＳ２１に戻り、別の基準姿勢の姿勢制御情報で撮像装置１を制御する。
他方、姿勢制御部４０２が、制御情報記憶部１０１が記憶する全ての基準姿勢で撮像装置１を制御したと判定した場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、移動量算出部４０６は、特徴点抽出部が抽出したそれぞれの基準姿勢における特徴点の座標と、基準画像記憶部１１１が記憶する特徴点の座標とを、それぞれ撮像部１１のカメラ座標系の座標に変換する（ステップＳ２５）。ここで、カメラ座標系とは、実空間における撮像部１１の位置と姿勢を示す直交する座標軸で表される座標系のことを示す。
【００５９】
以下に、具体的な座標の変換方法を説明する。
一般に、カメラ座標系の座標（ｘ，ｙ，ｚ）と画像座標（Ｘ，Ｙ）の関係は、式（１）に示すとおりである。
【００６０】
【数１】
2012078105.tif 000003
【００６１】
なお、ｆは、撮像部１１の焦点距離を撮像素子のサイズで除算した値であり、撮像部１１の設計によって決まる定数である。また、Ｃｘは、画像データの中心のＸ座標である。また、Ｃｙは、画像データの中心のＹ座標である。
本実施例では、カメラ座標系において特徴点から撮像部１１までの高さはすべて同じｈである。したがって、特徴点抽出部４０５が抽出したそれぞれの基準姿勢における特徴点の座標（Ｘｓ，Ｙｓ）を実空間における座標（ｘｓ、ｙｓ）に変換する式は、式（２）に示すとおりである。
【００６２】
【数２】
2012078105.tif 000004
【００６３】
但し、ｘｃ、ｙｃは、制御情報記憶部４０１が記憶する姿勢制御情報が示す実空間における撮像部１１のｘ座標の値及びｙ座標の値である。
同様に、基準画像記憶部４０４が記憶する特徴点の座標（Ｘｅ，Ｙｅ）を実空間における座標（ｘｅ、ｙｅ）に変換する式は、式（３）に示すとおりとなる。
【００６４】
【数３】
2012078105.tif 000005
【００６５】
移動量算出部４０６は、特徴点の座標を画像座標系からカメラ座標系に変換すると、変換したそれぞれの座標の情報を用いて、基準姿勢における撮像装置１の視点位置から基準視点位置までの移動量を算出する（ステップＳ２６）。
具体的には、移動量算出部４０６は、以下に示す式（４）を用い、最小二乗法によって移動量の算出を行う。
【００６６】
【数４】
2012078105.tif 000006
【００６７】
但し、ｘｓｎは、特徴点抽出部４０５が抽出したｎ番目の基準姿勢における特徴点のｘ座標を実空間における座標に変換した座標を示す。また、ｙｓｎは、特徴点抽出部４０５が抽出したｎ番目の基準姿勢における特徴点のｙ座標を実空間における座標に変換した座標を示す。また、ｘｅｎは、基準画像記憶部４０４が記憶するｎ番目の基準画像データに関連付けられた特徴点のｘ座標を実空間における座標に変換した座標を示す。また、ｙｅｎは、基準画像記憶部４０４が記憶するｎ番目の基準画像データに関連付けられた特徴点のｙ座標を実空間における座標に変換した座標を示す。
また、ｄｘは、実空間における座標撮像装置１のｘ軸方向の平行移動量を示す。また、ｄｙは、実空間における座標撮像装置１のｙ軸方向の平行移動量を示す。また、ａ、ｂは、撮像装置１の拡大率及び回転角を示すパラメータであり、下記式（５）を満たす。
なお、式（４）の行列の右上の添え字「＋」は、当該行列の擬似逆行列を示す。
【００６８】
【数５】
2012078105.tif 000007
【００６９】
なお、ｋは撮像装置１の拡大率を示し、θは撮像装置１の回転角を示す。
これにより、移動量算出部４０６は、ステップＳ２６で、基準姿勢における撮像装置１の視点位置から基準視点位置までの移動量（ｄｘ、ｄｙ、ｋ、θ）を算出する。
そして、反映部４０７は、移動量算出部４０６が算出した移動量を制御情報記憶部４０１が記憶する姿勢制御情報に反映させる（ステップＳ２７）。
【００７０】
以降、姿勢制御装置２の姿勢制御部４０２は、制御情報記憶部４０１が記憶する姿勢制御情報を用いて撮像装置１の姿勢を制御し、その位置で撮像処理を行う。このとき、撮像装置１の姿勢が変わることで、移動量を反映させた後であっても位置ずれが生じる可能性がある。その場合は、上記ステップＳ２１〜ステップＳ２７と同様の処理を行い、当該ずれの量が小さくなるように姿勢を補正することが望ましい。
【００７１】
このように、本実施形態によれば、特徴点抽出部４０５は、撮像装置１が所定の姿勢で検査対象３を撮像した画像データから検査対象３の特徴点を抽出する。次に、移動量算出部４０６は、当該特徴点の位置と基準特徴点の位置とに基づいて、現在の視点位置から基準視点位置までの移動量を算出する。そして、反映部４０７は、当該移動量を姿勢制御情報に反映させる。これにより、姿勢制御部４０２が反映後の姿勢制御情報を用いて撮像装置１の姿勢を制御することで、検査対象３と撮像装置１との相対的な位置関係である視点位置が基準視点位置と同じになるように、撮像装置１の姿勢を制御することができる。
【００７２】
《第５の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第５の実施形態について詳しく説明する。
図１２は、第５の実施形態による姿勢制御装置２の構成を示す概略ブロック図である。
本発明の第５の実施形態による姿勢制御装置２は、第４の実施形態による姿勢制御装置２の制御情報記憶部４０１及び基準画像記憶部４０４の代わりに、記憶しているデータが異なる制御情報記憶部５０１及び基準画像記憶部５０２を備える。
なお、第５の実施形態において、第４の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７３】
制御情報記憶部５０１は、検査対象３を撮像する際の撮像装置１の姿勢を示す識別情報に関連付けて、当該姿勢を制御する姿勢制御情報を記憶する。なお、制御情報記憶部５０１は、少なくとも検査対象３を特徴付ける部分を示す特徴点を撮像できる姿勢である基準姿勢の姿勢制御情報を異なる特徴点毎に、撮像面を示す撮像面情報（始点位置情報）に関連付けて記憶している。
【００７４】
図１３は、第５の実施形態による制御情報記憶部５０１が記憶する基準姿勢を示す図である。
制御情報記憶部５０１は、図１３（Ａ）に示すように撮像装置１の視線方向が鉛直方向（ｚ軸方向）であり、かつ撮像装置１のｚ軸方向の値が等しい姿勢を示す姿勢制御情報を、「ｘｙ面」を示す撮像面情報に関連付けて記憶する。また、制御情報記憶部５０１は、図１３（Ｂ）に示すように撮像装置１の視線方向がｚ軸方向に直交する方向（ｘ軸方向）であり、かつ撮像装置１のｘ軸方向の値が等しい姿勢を示す姿勢制御情報を、「ｙｚ面」を示す撮像面情報に関連付けて記憶する。また、制御情報記憶部５０１は、図１３（Ｃ）に示すように撮像装置１の視線方向がｚ軸方向及びｘ軸方向に直交する方向（ｙ軸方向）であり、かつ撮像装置１のｙ軸方向の値が等しい姿勢を示す姿勢制御情報を、「ｘｚ面」を示す撮像面情報に関連付けて記憶する。
【００７５】
基準画像記憶部５０２は、撮像装置１が基準視点位置から撮像した画像データである基準画像データと当該基準画像データに含まれる特徴点の座標とを関連付けた情報を複数記憶する。なお、基準画像記憶部５０２が記憶する複数の基準画像データは、それぞれ制御情報記憶部５０１が記憶する基準姿勢に対応する基準視点位置から撮像したものである。
【００７６】
そして、移動量算出部４０６は、基準画像記憶部５０２が記憶する視点位置情報毎に、基準画像記憶部５０２が記憶する特徴点の座標と画像取得部４０３が取得した画像データの特徴量の座標とを用いて、各撮像面毎の移動量を算出する。これにより、本実施形態による姿勢制御装置２は、検査対象３の設置位置が３次元的にずれている場合にも、視点位置が基準視点位置と同じになるように、撮像装置１の姿勢を制御することができる。
【００７７】
《第６の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第６の実施形態について詳しく説明する。
図１４は、第６の実施形態による姿勢制御装置２の構成を示す概略ブロック図である。
本発明の第６の実施形態による姿勢制御装置２は、第４の実施形態による姿勢制御装置２に、さらに傾斜画像記憶部６０１（傾斜情報記憶手段）と傾斜情報読出部６０２（傾斜情報読出手段）を備える。また、第６の実施形態による姿勢制御装置２は、第４の実施形態による姿勢制御装置２の移動量算出部４０６に代えて、動作が異なる移動量算出部６０３を備える。
なお、第６の実施形態において、第４の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７８】
傾斜画像記憶部６０１は、基準画像記憶部４０４が記憶する基準画像データを撮像した基準視点位置から、撮像装置１のｘ軸及びｙ軸を基準に傾斜させた検査対象３を撮像装置１が撮像した画像データを、傾斜角に関連付けて記憶する。
傾斜情報読出部６０２は、画像取得部１０３が取得した画像データと傾斜画像記憶部６０１が記憶する画像データとを比較し、最も近似する画像データに関連付けられた傾斜角を読み出す。
移動量算出部６０３は、特徴点抽出部４０５が抽出した特徴点の座標と基準画像記憶部１１１が記憶する特徴点の座標とに加え、さらに傾斜情報読出部６０２が読み出した傾斜情報を用いて、撮像装置１の視点位置から基準視点位置までの移動量を算出する。
【００７９】
図１５は、第６の実施形態の動作を示す図である。
検査対象３の設置位置が図１５（Ａ）に示すように仰角方向に傾斜している場合、撮像装置１が撮像した画像データは、図１５（Ｂ）に示すように反射が不均一となる。そこで、傾斜情報読出部６０２は、図１５（Ｃ）に示すような傾斜画像記憶部６０１が記憶する画像データと、画像取得部１０３が取得した画像データとを比較する。そして、最も近似する画像データに関連付けられた傾斜角を読み出すことで、検査対象３の仰角方向の傾斜度合いを推定することができる。図１５に示す例では、検査対象３はｘ軸方向周りにθだけ傾斜していることが推定できる。
【００８０】
このように、検査対象３の仰角方向の傾斜角を推定し、撮像装置１の視点位置から基準視点位置までの移動量を算出することで、検査対象３の設置位置が３次元的にずれている場合にも、視点位置が基準視点位置と同じになるように、撮像装置１の姿勢を制御することができる。
【００８１】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【００８２】
上述の姿勢制御装置２は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００８３】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００８４】
１…撮像装置  ２…姿勢制御装置  ３…検査対象  １１…撮像部  １２…アーム  １０１、３０１、４０１、５０１…制御情報記憶部  １０２、４０２…姿勢制御部  １０３、４０３…画像取得部  １０４、２０１…３次元データ記憶部  １０５…特徴線抽出部  １０６…入力部  １０７、２０２…視点特定部  １０８…基準特徴線記憶部  １０９、２０３、４０６、６０３…移動量算出部  １１０、４０７…反映部  １１１、４０４、５０２…基準画像記憶部  １１２、２０４…変形量算出部  ２０５…基準視点位置記憶部  ３０２…光量補正部  ４０５…特徴点抽出部  ６０１…傾斜画像記憶部  ６０２…傾斜情報読出部
【図１】
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【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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