CN101672630A - 图像测量设备及计算机程序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像测量设备和相应的计算机程序，其基于通过把光线施加到置有测量对象的载物台上并在成像装置上执行所述光线的透射光或反射光的图像形成所得到的图像来对测量对象的形状进行测量。在视域范围内显示通过在成像装置上执行成像所得到的测量对象的图像，并基于测量对象的图像提取特征量信息。判定是否已存储了与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息。如果判定已经存储了近似一致的特征量信息，根据与特征量信息相关联地存储的测量条件信息对测量对象的形状进行测量。

Description

图像测量设备及计算机程序

对相关申请的交叉引用

本申请要求基于2008年9月8日提交的日本专利申请No.2008-229201的外国优先权，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于根据测量对象形状中固有的特征量信息来测量所期望形状的图像测量设备和计算机程序。特别地，本发明涉及当测量对象已知时能够容易地为测量对象指定测量条件的图像测量设备和计算机程序。

背景技术

现已开发出多种用于对测量对象形状进行测量的图像测量设备。这种图像测量设备对固定在载物台上的测量对象施加光线，通过光接收透镜利用在诸如CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补型金属氧化物半导体)之类的成像装置上由所施加光线的透射光或反射光成像来获得图像，并且根据所获得的图像来对测量对象的形状进行测量。

通过检测图像中测量对象与背景图像之间的边界部分(后文中称为“边缘部分”)来执行对测量对象形状的测量。边缘部分是在测量对象的像素和背景图像的像素之间的亮度值上具有明显改变的部分。例如，获取图像数据中相邻像素间的亮度差值大于预定值的(像素之间的)部分作为代表边缘部分的多个边缘点。通过使用如最小二乘法的回归分析方法，由连接所获得的边缘点而形成的形状可近似为诸如线或圆的几何图形。使用此图形，可以测量出边缘之间的距离和角度以及边缘自身的参数(坐标、直径、中心坐标等)。

如果多次测量具有相同形状的测量对象，可以通过存储一次测量的形状图案并使用所存储的形状图案执行图案匹配来测量期望的形状，从而降低每次提取边缘所导致的计算负荷。例如，在日本专利No.3596753中，使用通过离线指教所产生的图像数据来执行对测量对象图像的图案匹配，从而测得其形状。

然而，对测量对象图像的图案匹配处理需要较大的计算负荷。随着测量对象种类的增加，所要存储的形状图案图像数据的数量也增加。这对存储器等的存储能力构成压力并增大了整体计算负荷。因此存在难以维持测量响应的问题。

另一方面，在通过对测量对象成像所得到的图像中，测量对象的形状中具有固有的特征量。例如，在所得图像的形状中存在多个固有的特征量，如所得图像的面积、周长、从重心到边线的距离。因此，如果基于这些特征量的特征量信息来存储测量条件，则可以用较小的计算负荷来可靠地测量形状。

发明内容

考虑到这些情况，本发明的目的是提供能够基于对测量对象成像所得的图像中固有的特征量信息来指定测量条件的图像测量设备和计算机程序。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种基于图像来对测量对象的形状进行测量的图像测量设备，所述图像是通过把光线施加到固定有测量对象的载物台上并在成像装置上执行所述光线的透射光或反射光的图像形成所得到的，所述图像测量设备包括：特征量信息存储单元，其构造来将测量对象形状中固有的特征量信息与测量对象的测量条件信息相关联地存储；显示单元，构造来在视域范围内显示通过在成像装置上执行图像形成所得到的测量对象的图像；特征量信息提取单元，构造来基于测量对象的图像提取特征量信息；判定单元，构造来判定是否存储了与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息；以及测量单元，构造来在判定单元判定存储了近似一致的特征量信息的情况下，根据与特征量信息相关联地存储的测量条件信息对测量对象的形状进行测量。

根据本发明的第二方面，根据第一方面的图像测量设备还包括：图像存在判定单元，其构造来在判定单元判定没有存储近似一致的特征量信息的情况下，判定测量对象的图像是否处在视域的外围；和消息输出单元，其构造来在图像存在判定单元判定测量对象的图像处在视域外围的情况下，输出并显示消息来移动测量对象从而使测量对象处在视域范围内。

根据本发明的第三方面，在根据第二方面的图像测量设备中，消息输出单元被构造为在图像存在判定单元判定测量对象的图像没有处于视域外围的情况下，输出并显示消息来确认固定测量对象的方向。

根据本发明的第四方面，根据第一至第三方面之一的图像测量设备还包括：形状图案图像存储单元，其构造来将测量对象的形状图案图像数据与测量对象的测量条件信息相关联地存储；显示单元，构造来在判定单元判定存储了多项近似一致的特征量信息的情况下，显示与多项相应的形状图案图像数据对应的信息；以及选择接收单元，构造来接收从与显示的多项形状图案图像数据对应的信息中对与一项形状图案图像数据对应的信息的选择。

根据本发明的第五方面，根据第一至第三方面之一的图像测量设备还包括：重新提取单元，构造来在判定单元判定存储了多项近似一致的特征量信息的情况下，基于测量对象的相同图像提取另一特征量信息；重新判定单元，构造来针对与多项已存储的特征量信息对应的测量条件信息，判定是否存储了与重新提取单元所提取的另一特征量信息近似一致的特征量信息；以及其中测量单元被构造来在重新判定单元判定存储了与另一特征量信息近似一致的特征量信息的情况下，根据与特征量信息相关联地存储的测量条件信息来对测量对象的形状进行测量。

为了实现上述目标，根据本发明的第六方面，提供了一种图像测量设备可执行的计算机程序，该图像测量设备基于图像来对测量对象的形状进行测量，所述图像是通过把光线施加到固定有测量对象的载物台上并在成像装置上执行所述光线的透射光或反射光的图像形成所得到的，所述计算机程序使计算机实现图像测量设备的功能，所述图像测量设备包括：特征量信息存储单元，其构造来将测量对象形状中固有的特征量信息与测量对象的测量条件信息相关联地存储；显示单元，构造来在视域范围内显示通过在成像装置上执行图像形成所得到的测量对象的图像；特征量信息提取单元，构造来基于测量对象的图像提取特征量信息；判定单元，构造来判定是否已存储了与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息；以及测量单元，构造来在判定单元判定已经存储了近似一致的特征量信息的情况下，根据与特征量信息相关联地存储的测量条件信息对测量对象的形状进行测量。

根据本发明的第七方面，在根据第六方面的计算机程序中，图像测量设备还包括：图像存在判定单元，其构造来在判定单元判定没有存储近似一致的特征量信息的情况下，判定测量对象的图像是否处在视域的外围；和消息输出单元，其构造来在图像存在判定单元判定测量对象的图像处在视域外围的情况下，输出并显示消息来移动测量对象从而使测量对象处在视域范围内。

根据本发明的第八方面，在根据第七方面的计算机程序中，消息输出单元被构造为在图像存在判定单元判定测量对象的图像没有处于视域外围的情况下，输出并显示消息来确认固定测量对象的方向。

根据本发明的第九方面，在根据第六至第八方面之一的计算机程序中，图像测量设备还包括：形状图案图像存储单元，其构造来将测量对象的形状图案图像数据与测量对象的测量条件信息相关联地存储；显示单元，构造来在判定单元判定存储了多项近似一致的特征量信息的情况下，显示与多项相应的形状图案图像数据对应的信息；以及选择接收单元，构造来接收从与显示的多项形状图案图像数据对应的信息中对与一项形状图案图像数据对应的信息的选择。

根据本发明的第十方面，在根据第六至第八方面之一的计算机程序中，图像测量设备还包括：重新提取单元，构造来在判定单元判定存储了多项近似一致的特征量信息的情况下，基于测量对象的相同图像提取另一特征量信息；重新判定单元，构造来针对与多项存储的特征量信息对应的测量条件信息，判定是否存储了与重新提取单元所提取的另一特征量信息近似一致的特征量信息；以及其中测量单元被构造来在重新判定单元判定存储了与另一特征量信息近似一致的特征量信息的情况下，根据与特征量信息相关联地存储的测量条件信息来对测量对象的形状进行测量。

根据本发明的第一和第六方面，将测量对象形状中固有的特征量信息与测量对象的测量条件信息相关联地存储。在视域范围内显示通过在成像装置上成像所得到的测量对象的图像，并基于测量对象的图像提取特征量信息。特征量信息的示例包括所得图像的面积、周长、重心到边线的距离。术语“特征量信息”表示通过成像所得到的图像形状中固有的数值等信息。如果已存储了与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息，则根据与该特征量信息相关联地存储的测量条件信息来对测量对象的形状进行测量。无需图像间的涉及大计算负荷的图案匹配处理，就可以根据与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息相关联的测量条件信息来对测量对象的图像形状进行测量。特征量信息为图像形状所固有。这样可以显著降低计算负荷。

在本发明的第二和第七方面中，如果没有存储与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息，则判定测量对象的图像是否处在视域的外围。如果测量对象的图像处在视域的外围，则输出并显示消息来移动测量对象从而使测量对象处在视域范围内。对测量对象的图像是否处在视域的外围进行判断，如果判定图像处在外围，则可以认为测量对象被放置得从视域伸出。于是，通过输出指示该效果的消息，就可以提示测量操作者以适当的方式重新固定测量对象。这样可以有效地对测量对象的形状进行测量而不用重复此过程。

在本发明的第三和第八方面中，如果判定测量对象的图像没有处于视域的外围，则输出并显示消息来确认固定测量对象的方向。如果判定图像没有处于视域的外围，则测量对象未被放置得从视域伸出。可以考虑到测量操作者错误固定了测量对象以及未沿着应该的固定方向来固定测量对象的人为错误的可能性。因此，通过输出指示该效果的消息，就可以提示测量操作者以适当的方式重新固定测量对象。这样可以有效地对测量对象的形状进行测量而不用重复此过程。

在本发明的第四和第九方面中，可以将测量对象的形状图案图像数据与测量对象的测量条件信息相关联地存储。如果存储了多项与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息，则可以显示与多项相应的形状图案图像数据对应的信息。可以接收从与所显示的多项形状图案图像数据对应的信息中对与一项形状图案图像数据对应的信息的选择。于是可以单独地指定测量条件信息。

在本发明的第五和第十方面中，如果已经存储了与所提取的特征量信息近似一致的多项特征量信息，则可以基于测量对象的相同图像提取另一特征量信息。然后，针对与多项存储的特征量信息对应的测量条件信息，可以判定是否存储了与所提取的另一特征量信息近似一致的特征量信息。如果判定存储了与另一特征量信息近似一致的特征量信息，则根据与特征量信息相关联地存储的测量条件信息来对测量对象的形状进行测量。通过对同一测量对象使用不同的特征量信息来缩窄(narrow)测量条件信息，可以即便在无法仅使用一个特征量信息来缩窄测量条件信息的情况下可靠地缩窄对应于测量对象的测量条件信息。这使得可以精确地测量形状。

利用上述构造，无需图像间的涉及大计算负荷的图案匹配处理，就可以根据与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息相关联的测量条件信息来对测量对象的图像形状进行测量。特征量信息为图像形状所固有。这样可以显著降低计算负荷。另外，即使无法通过仅使用一个特征量信息来缩窄测量条件信息，也可以通过接收从与所提取特征量信息近似一致的多项特征量信息中对一项特征量信息的选择，或者通过使用不同的特征量信息以指定测量条件信息，来可靠地缩窄对应于测量对象的测量条件信息。这使得可以精确地测量形状。

附图说明

图1是示出了根据本发明第一实施例的图像测量设备的构造的示意图；

图2是示出了根据本发明第一实施例的图像测量设备的控制单元构造的框图；

图3A至图3F是使出了根据第一实施例的特征量信息的种类的示意图；

图4示出了测量对象的图像穿过视域边界的状态示例；

图5是示出了根据本发明第一实施例图像测量设备的控制单元的CPU的特征量信息的比较处理过程的流程图；

图6是示出了当并未存储与所提取特征量信息近似一致的特征量信息时，根据本发明第一实施例的图像测量设备的控制单元的CPU的后续处理过程的流程图；

图7A至图7D是示出由测量对象的固定方向差别所导致的错误的一致度计算的视图；

图8是示出了根据本发明第二实施例的图像测量设备的控制单元构造的框图；

图9是示出了根据本发明第二实施例的图像测量设备的控制单元的CPU的特征量信息比较处理过程的流程图；

图10是示出了根据本发明第三实施例的图像测量设备的控制单元构造的框图；

图11是示出了根据本发明第三实施例的图像测量设备的控制单元的CPU的特征量信息比较处理过程的流程图。

具体实施方式

现参照附图详细描述根据本发明实施例的图像测量设备。

(第一实施例)

图1是示出了根据本发明第一实施例的图像测量设备的构造的示意图。如图1所示，根据第一实施例的图像测量设备1包括测量部分2和控制单元3。通过在测量部分2成像得到图像数据，并在控制部分3执行对所得图像数据的计算，从而测量所需形状的尺寸等。

在测量部分2，两组发光系统分置在载物台21的两侧，载物台21用于将测量对象20移动至测量区域。在光接收透镜单元23中提供环形落射照明系统22，环形落射照明系统22从上方对载物台21上的测量对象20进行照明。由落射照明系统22发出的光从测量对象20的表面反射，并返回光接收透镜单元23。通过这种方式，可以对测量对象20的表面的不规则性、图案等成像。

在载物台21的下方置有从下方对测量对象20进行照明的透射照明系统24。透射照明系统24包括至少一个光源241、反射机构242和透镜243。从光源241发出的光经反射机构242反射到载物台21上。通过透镜243，光会聚成近似垂至于载物台21方向上的平行光线。这样，可以执行其中光线仅透过没有测量对象20的位置的成像。

光接收透镜单元23至少包括光接收透镜231、分束器232、高放大率侧成像透镜部分233和低放大率侧成像透镜部分236。高放大率侧成像透镜部分233包括用于成像的隙缝234和高放大率侧成像透镜235，低放大率侧成像透镜部分236包括用于成像的隙缝237和低放大率侧成像透镜238。分束器232是使得来自光接收透镜231的光分成两个方向的棱镜。例如可以使用立方型或平板型分束器。穿过立方型分束器的光不会折射，因此光轴不发生偏移，易于对分支角度进行对准调整。因而，立方型分束器比平板型分束器更优选。

图1示出了如下示例，其中从落射照明系统22发出的光对从测量对象20反射的光以及从透射照明系统24发出经过测量对象20透射到高放大率侧成像透镜部分233和低放大率侧成像透镜部分236的光进行引导。通过分束器232进行分路所得到的两个方向上的光线被引导至低放大率侧成像透镜部分236和高放大率侧成像透镜部分233。

高放大率侧成像设备25使用成像装置251(如CCD或CMOS)对引导至高放大率侧成像透镜部分233的光执行成像，并将所得图像作为高放大率图像数据发送至控制单元3。类似地，低放大率侧成像设备26使用成像装置261(如CCD或CMOS)对引导至低放大率侧成像透镜部分236的光执行成像，并将所得图像作为低放大率图像数据发送至控制单元3。利用上述使用光接收透镜231和分束器232的两分支光学系统的构造，可以同时获得高放大率图像数据和低放大率图像数据而无需机械切换光学系统。高、低放大率图像数据可以进行电信号转换并显示在一个屏幕上，并可以分别同时显示在两个屏幕上。

图2是示出了根据本发明第一实施例的图像测量设备1的控制单元3的构造的框图。如图2所示，根据第一实施例的图像测量设备1的控制单元3至少包括CPU(中央控制单元)33、存储装置34(如存储器)、通信单元35以及连接上述硬件的内部总线36。通过内部总线36，控制单元3连接至鼠标32和键盘31(输入装置)，并连接至显示装置27(输出装置)。

CPU 33通过内部总线36连接至控制单元3的如上文所述的硬件单元和部件，并控制这些硬件单元和部件的操作，按照存储在存储装置34中的计算机程序来执行各种软件功能。存储装置34是诸如SRAM(静态随机访问存储器)或SDRAM(同步动态随机访问存储器)之类的易失性存储器，并且加载模块在计算机程序执行期间被扩展来存储计算机程序的执行期间所产生的暂时数据等。测量对象形状中固有的特征量信息也存储在存储装置34中。

通信单元35连接至内部总线36，并通过通信线连接至成像设备25和26以接收通过在成像设备25、26上成像所得到的图像数据。通过建立与诸如Internet、LAN(局域网)和WAN(广域网)之类的外部网络的连接，可以对外部网络发送或从外部网络接收数据。存储在存储装置34中的计算机程序可以通过通信单元35从外部计算机下载。

控制单元3的CPU 33执行显示单元331的功能用以在显示装置27上显示落射图像数据和透射图像数据，其中落射图像数据是表示由成像设备25使用落射照明系统22所取得的落射图像的图像数据，透射图像数据是表示由成像设备26使用透射照明系统24所取得的透射图像的图像数据。CPU 33还执行特征量信息存储单元332的功能，用于在存储单元34中存储测量对象形状中固有的特征量信息，诸如所得图像的面积、周长、以及重心到边线的距离。CPU 33还执行特征量信息提取单元333的功能来从通过对测量对象20成像所得到的图像中提取特征量信息，并执行判定单元334的功能来判定是否存储了与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息。CPU 33还执行测量单元335的功能。如果由判定单元334判定已经存储了与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息，则测量单元335基于与该特征量信息相关联地存储的测量条件信息对测量对象的形状进行测量。

另外，CPU 33还执行图像存在判定单元336和消息输出单元337的功能。如果判定单元334判定没有存储与所提取特征量信息近似一致的特征量信息，则图像存在判定单元336判定测量对象20的图像是否处在视域的外围。如果图像存在判定单元336判定测量对象20的图像处在视域的外围，则消息输出单元337显示并输出一个消息来移动测量对象20从而使测量对象20处在视域范围内。

显示单元331显示落射图像数据和透射图像数据，使得两种图像的视域中心都大致置于显示装置27的显示屏的中心，其中落射图像数据是表示由成像设备25使用落射照明系统22所取得的落射图像的图像数据，透射图像数据是表示由成像设备26使用透射照明系统24所取得的透射图像的图像数据。将高放大率侧图像和低放大率侧图像每一个都显示来使得视域中心大致位于显示装置27的显示屏的中心。

特征量信息存储单元332把测量操作者将测量对象20正确地放置在载物台21上时所获得的图像形状中所固有的特征量的特征量信息与测量对象20的测量条件信息相关联地存储。换句话说，通过提取具有与所测量对象的特征量信息近似一致的特征量信息的测量对象，能够立刻根据与该特征量信息相关联的测量条件信息测量出预定的尺寸等。本文中的术语“测量条件信息”是较宽的概念，包括针对光照条件、成像装置的曝光时间、自动测量的各种设置参数，以及检测测量对象边缘的方法、和待测量边缘的规范等。

特征量信息提取单元333从通过成像得到并显示的图像中提取图像形状中固有的特征量信息。具体来说，被提取为特征量信息的是所得图像的面积和周长、所得图像的最小外切矩形的长边和短边的长度、所得图像的孔状空白的数量、所得图像与具有相同面积的圆之间的一致度(即圆度)、所得图像的从重心到边线的距离等。

图3A至图3F是示出了根据第一实施例的特征量信息的种类的示意图。在图3A中，表示测量对象20的图像的面积被计算作为特征量信息。在图3B中，表示测量对象20的图像的周长被计算作为特征量信息。在图3C中，确定了表示测量对象20的图像的最小外切矩形，并计算出该矩形的长边201和短边202的长度作为特征量信息。

在图3D中，如果表示测量对象20的图像具有多个孔状空白203，则提取空白203的数量作为特征量信息。在图3E中，表示测量对象20的图像与具有相同面积的圆204之间的一致度被计算作为特征量信息。在图3F中，从表示测量对象20的图像的重心205到边线206之间的距离被计算作为特征量信息。

判定单元334判定是否在存储装置34中存储了与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息。在如图3A、3B、3D和3E所示由单一数值表示特征量信息的情况下，可以通过其差值是否处于预定误差范围内来判定所提取的特征量信息是否与所存储的特征量信息近似一致。在特征量信息由多个数值表示(如图3C和图3F所示)的情况下，可以根据这些特征量之间的数值差值计算有多少个所提取的特征量信息与存储的特征量信息一致来进行判定。

如果判定单元334判定已经在存储装置34中存储了与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息，则根据与该特征量相关联的测量条件信息来对测量对象20的形状进行测量。换句话说，如果两个特征量信息近似一致，则可以判定两种情况下的测量对象20的形状近似一致。于是使用该形状对应的测量条件信息执行测量。这使得对期望形状的测量无需在每次测量时都指定并检测边缘。注意测量的时刻并未特别限定。可以在接收到通过按钮、开关等的指示的时刻开始测量。也可以在指定了测量条件信息的时刻自动开始测量。

如果判定单元334判定未在存储装置34中存储与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息，则图像存在判定单元336判定测量对象20的图像是否处在视域的外围。如果判定测量对象20的图像处在视域的外围，则可以判定测量对象20被固定为穿过了视域的边界。

如果图像存在判定单元336判定测量对象20的图像处在视域的外围，则消息输出单元337输出并显示一个消息来移动测量对象20从而使测量对象20处于视域范围内。当测量操作者正确地固定了测量对象20，如果已经存储了与测量对象20的特征量信息近似一致的特征量信息，则可以正确地对测量对象20进行测量。这样可以避免不必要的重复过程。

图4示出了测量对象20的图像穿过视域边界的状态示例。如图4所示，在测量对象20被固定在略微偏离载物台21中心的位置处时，可能会产生从视域40伸出的区域20a。在这种情况下，由于根据处于视域40范围内的测量对象20的图像提取了特征量信息，因此，即使两组特征量信息都是关于同一测量对象20，所提取的特征量信息也将被错误地判定为与所存储的特征量信息不一致。

下面参照流程图详细描述根据本发明第一实施例具有前述构造的图像测量设备1的操作。图5是示出了根据本发明第一实施例的图像测量设备1的控制单元3的CPU 33的特征量信息比较处理的过程的流程图。

如图5所示，控制单元3的CPU 33获取对测量对象20成像所得到的图像(步骤S501)，并基于所获取的图像提取特征量信息(步骤S502)。CPU 33选择一项已存储在存储装置34中的特征量信息(步骤S503)，并判定所提取的特征量信息是否与所选择的特征量信息近似一致(步骤S504)。注意，当特征量信息是数值信息时，可以根据所提取特征量信息与所存储特征量信息的包含适当计算误差的数值是否分别处在预定范围内来判定它们之间的近似一致度。

如果CPU 33判定所提取特征量信息与所选特征量信息近似一致(步骤S504：是)，则CPU 33读取与所选特征量信息相关联存储的测量条件信息，其中所选特征量信息与所提取的特征量信息近似一致(步骤S505)，并根据所读取的测量条件信息对测量对象20的形状进行测量(步骤S506)。如果CPU 33判定所提取特征量信息与所存储特征量信息不一致(步骤S504：否)，则CPU 33判定是否已选择了全部特征量信息(步骤S507)。

如果CPU 33判定存在未被选择的特征量信息(步骤S507：否)，则CPU 33选择下一个特征量信息(步骤S508)并返回步骤S504的处理，重复上述处理。如果CPU 33判定已选择了全部特征量信息(步骤S507：是)，则CPU 33结束处理。

在将所提取的特征量信息与所有存储的特征量信息进行比较的情况下，如果判定没有存储与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息，则很可能测量对象20未被正确固定。图6是示出了，当并未存储与所提取特征量信息近似一致的特征量信息时，根据本发明第一实施例的图像测量设备1的控制单元3的CPU 33的后续处理过程的流程图。

如果控制单元3的CPU 33判定已选择了全部特征量信息(步骤S507：是)，则CPU 33判定表示测量对象20的图像是否处在视域的外围(步骤S601)。如果CPU 33判定表示测量对象20的图像处在视域的外围(步骤S601：是)，则CPU 33判定测量对象20被固定得偏离了视域中心，并向显示装置27输出将测量对象20向视域中心移动(步骤S602)的消息来提示测量操作者移动测量对象20。

如果CPU 33判定表示测量对象20的图像并没有处在视域的外围(步骤S601：否)，则CPU 33判定测量对象20所固定的位置是适当的，并向显示装置27输出消息来确认固定测量对象20的方向(步骤S603)来提示测量操作者确认测量对象20是否已正确固定。图7A至图7D是示出了由固定测量对象20的方向上的差别所导致的一致度计算错误的示例视图。

当如图7A所示测量对象20是六角棱柱时，测量对象20一般被固定为使其底面(六边形)处在载物台21的顶面上。于是，如图7B所示，测量对象20的图像是六边形。因此，通过提取例如表示六边形的图像的面积来判定近似一致度。

另一方面，如图7C所示，如果测量操作者错误地将测量对象20固定为使得六角棱柱的侧面处在载物台21的顶面，则如图7D所示测量对象20的图像是四边形。因此，即使提取了例如表示六边形的图像的面积作为特征量信息，仍将错误地判定其面积与四边形的面积不一致。因此对测量对象20是否正确地进行了固定非常重要。

如上所述，根据第一实施例，基于与提取自测量对象图像的特征量信息近似一致的已存储特征量信息相关联的测量条件信息来对测量对象的形状进行测量。特征量信息为图像形状所固有。这种测量不涉及需要很大计算负荷的图像间图案匹配处理。于是可以显著降低测量的计算负荷。

另外，对测量对象20的图像是否处在视域的外围进行判定。如果判定图像处在外围，则可以认为测量对象20被放置得从视域伸出。于是，通过输出指示该效果的消息，就可以提示测量操作者以适当的方式重新固定测量对象。这样可以有效地对测量对象的形状进行测量而不用重复此过程。

此外，如果判定测量对象20的图像没有处于视域的外围，则测量对象未被放置得从视域伸出。可以考虑到测量操作者错误固定了测量对象20以及未沿着应该的固定方向来固定测量对象20的人为错误的可能性。因此，通过输出指示该效果的消息，就可以提示测量操作者以适当的方式重新固定测量对象。这样可以有效地对测量对象的形状进行测量而不用重复此过程。

注意，在上述第一实施例中，如果判定表示测量对象20的图像没有处在视域的外围，则假设测量对象20未被正确固定来继续处理。然而本发明不限于此。例如，如果由于不可预知的故障偶然错误地做出了不一致的判定，仅需要输出表示测量失败的消息。

(第二实施例)

根据本发明第二实施例的图像测量设备1的构造与第一实施例相同，因此其组件由相同的参考标号指示并不再给出详细说明。图8是示出了根据本发明第二实施例的图像测量设备1的控制单元3的构造的框图。如图8所示，根据第二实施例的图像测量设备1的控制单元3的硬件构造与第一实施例的相同，因此其组件由相同的参考标号指示并不再给出详细说明。

在第二实施例中，控制单元3的CPU 33执行形状图案图像存储单元338的功能，在存储装置34中存储与测量对象的测量条件信息相关联的测量对象的形状图案图像数据。形状图案图像存储单元338还以关联的方式存储已被存储在特征量信息存储单元332中的测量对象所固有的特征量信息，诸如所得图像的面积、周长以及从重心到边线的距离。控制单元3的CPU 33与第一实施例中的区别在于，如果判定单元334判定已经存储了多项与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息，则CPU 33执行形状图案显示单元339的功能来显示每一个与每项特征量信息相对应的形状图案图像数据，并且执行形状图案选择接收单元340的功能，来接收从多项所显示的形状图案图像数据中对一项形状图案图像数据的选择。

形状图案显示单元339在显示装置27上把与多项已存储的特征量信息相对应的多项形状图案图像数据显示为例如缩略图。对列出缩略图的顺序进行指定的方法并不特别限定。可以通过各种分类方法来列出缩略图，例如按照计算出的一致度的降序(升序)、按照选择图像的日期的升序(降序)、按照将图像创建为特征量信息(测量条件信息)的日期的升序(降序)。形状图案选择接收单元340接收通过使用鼠标、按钮等从所列出的形状图案图像数据中对被认为最接近测量对象的形状图案图像数据的选择。

注意，在上述实施例中，如果判定单元334判定近似一致，则使用形状图案显示单元339显示被判定为近似一致的多项形状图案图像数据中每一项的对应形状图案，但是表示被判定为近似一致的多项形状图案图像数据中每一项的信息不限于形状图案。可以使用诸如使操作者能够识别出每个形状图案的部分名、以及由操作者在登记形状图案图像数据时针对每个图像数据文件设置的文件名和简述等各种信息。

下面参照流程图详细描述根据本发明第二实施例的具有前述构造的图像测量设备1的操作。图9是示出了根据本发明第二实施例的图像测量设备1的控制单元3的CPU 33的特征量信息比较处理的过程的流程图。

如图9所示，控制单元3的CPU 33获取测量对象20的图像(步骤S901)，并基于所获得的图像提取特征量信息(步骤S902)。CPU33选择一项已存储在存储装置34中的特征量信息(步骤S903)，并判定所提取的特征量信息是否与所选择的特征量信息近似一致(步骤S904)。注意，当特征量信息是数值信息时，可以根据所提取特征量信息与所存储特征量信息的包含适当计算误差的数值是否分别处在预定范围内来判定它们之间的近似一致度。

如果CPU 33判定所提取特征量信息与所选择特征量信息近似一致(步骤S904：是)，则CPU 33将特征量信息暂存在存储装置(存储器)34中(步骤S905)如果CPU 33判定所提取特征量信息与所选择特征量信息不一致(步骤S904：否)，则CPU 33跳过步骤S905。

CPU 33判定是否所有特征量信息都已选择过(步骤S906)。如果CPU 33判定存在未被选择的特征量信息(步骤S906：否)，则CPU 33选择下一个特征量信息(步骤S907)并返回步骤S904的处理，重复上述处理。如果CPU 33判定已选择了全部特征量信息(步骤S906：是)，则CPU 33判定暂存在存储装置(存储器)34中的特征量信息是否为单项(一个)(步骤S908)。

如果CPU 33判定暂存了多项特征量信息(步骤S908：否)，则CPU 33读取与暂存的多项特征量信息相对应的多项形状图案图像数据，并将其在显示装置27上列出(步骤S909)。CPU 33判定是否接收到从列出的多项形状图案图像数据中对一项形状图案图像数据的选择(步骤S910)。如果CPU 33判定未接收到对一项形状图案图像数据的选择(步骤S910：否)，则CPU 33变成选择等待状态。

如果CPU 33判定接收到对一项形状图案图像数据的选择(步骤S910：是)或者判定暂存的特征量信息为单项(步骤S908：是)，则CPU 33读取与所接收的形状图案图像数据相关联地存储的测量条件信息(步骤S911)并基于所读取的测量条件信息对测量对象的形状进行测量(步骤S912)。

对于即使所提取的特征量信息已与全部存储的特征量信息进行了比较而仍判定没有存储与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息的情况，后续处理都与第一实施例相同。因此不再给出详细说明。

如上所述，根据第二实施例，即使存储了多项特征量信息作为用于选择测量条件信息的候选，也能够通过接收从多项相应形状图案图像数据中对一项形状图案图像数据的选择来单独指定测量条件信息。

如果所述候选已被缩窄为上述第二实施例中的多项特征量信息，可以利用与特征量信息相关联地存储的多项形状图案图像数据来执行多项形状图案图像数据与表示所获得测量对象图像的图像数据之间的图案匹配处理，从而可以基于形状图案图像数据以最高的一致度来测量形状。由于要进行图案匹配处理的多项形状图案图像数据已被缩窄为几项形状图案图像数据，因此执行图案匹配处理所增加的计算机处理负荷可以降至最低。

(第三实施例)

根据本发明第三实施例的图像测量设备1的构造与第一、第二实施例相同，因此其组件由相同的参考标号指示并不再给出详细说明。图10是示出了根据本发明第三实施例的图像测量设备1的控制单元3的构造的框图。如图10所示，根据第三实施例的图像测量设备1的控制单元3的硬件构造与第一实施例的相同，因此其组件由相同的参考标号指示并不再给出详细说明。

在第三实施例中，控制单元3的CPU 33与第一、第二实施例中的区别在于，如果判定单元334判定已经存储了多项与从图像提取的特征量信息近似一致的特征量信息，则CPU 33执行重新提取单元341的功能来基于所获得的图像提取另一特征量信息，并执行重新判定单元342的功能来判定是否在存储装置34中存储了与所提取的另一特征量信息近似一致的特征量信息。

重新提取单元341从通过成像得到并显示的图像中提取也为图像形状所固有的另一特征量信息，此特征量信息不同于作为前一次判定基础的特征量信息，所述前一次判定对是否存储了与所提取特征量信息近似一致的特征量信息进行判定。例如，如果之前基于通过成像得到的图像的面积来判定已经存储了与所提取特征量信息近似一致的特征量信息，则可以提取该图像的周长作为另一特征量信息。

对于与多项已存储的特征量信息相对应的测量条件信息，重新判定单元342判定是否已经在存储装置34中存储了与所提取的另一特征量信息近似一致的特征量信息。对所提取的特征量信息与所存储的特征量信息进行的是否一致的判定与第一、二实施例相同。

下面参照流程图详细描述根据本发明第三实施例的具有前述构造的图像测量设备1的操作。图11是示出了根据本发明第三实施例的图像测量设备1的控制单元3的CPU 33的特征量信息比较处理的过程的流程图。如图11所示，从控制单元3的CPU 33获取测量对象20的图像的步骤(步骤S901)到CPU 33判定是否已选择了所有特征量信息的步骤(步骤S906)的处理都与图9所示的第二实施例相同，因此不再给出详细说明。

如果CPU 33判定已选择了全部特征量信息(步骤S906：是)，则CPU 33判定暂存在存储装置(存储器)34中的特征量信息是否为单项(一个)(步骤S1101)。如果CPU 33判定暂存的特征量信息为单项(一个)(步骤S1101：是)，则CPU 33跳过步骤S1102到步骤S1109的处理(在后文说明)。

如果CPU 33判定暂存了多项特征量信息(步骤S1101：否)，则CPU 33基于所获得的图像提取与前一特征量信息不同的另一特征量信息(步骤S1102)。CPU 33基于暂时存储在存储装置34中的前次使用的特征量信息来读取与多项特征量信息对应的多项测量条件信息(步骤S1103)，从所读取的多项测量条件信息中选择一项测量条件信息(步骤S1104)，并且重新判定所提取的另一特征量信息是否与所选择的测量条件信息相关联地存储的特征量信息近似一致(步骤S1105)。注意特征量信息是数值信息，可以根据所提取特征量信息与所存储特征量信息的包含适当计算误差的数值是否分别处在预定范围内来判定它们之间的近似一致度。

如果CPU 33判定所提取的另一特征量信息与所选择的测量条件信息相关联存储的特征量信息近似一致(步骤S1105：是)，则CPU 33再次将特征量信息暂存在存储装置34中(步骤S1106)。如果CPU 33判定所提取的另一特征量信息与所选择的测量条件信息相关联存储的特征量信息不是近似一致(步骤S1105：否)，则CPU 33跳过步骤S1106并判定是否已选择全部暂存的测量条件信息(步骤S1107)。

如果CPU 33判定存在未被选择的测量条件信息(步骤S1107：否)，则CPU 33选择下一测量条件信息(步骤S1108)并返回步骤S904的处理，重复上述处理。如果CPU 33判定已选择了全部特征量信息(步骤S1107：是)，则CPU 33判定暂存在存储装置(存储器)34中的特征量信息是否为单项(一个)(步骤S1109)。

如果CPU 33判定暂存的特征量信息为单项(一个)(步骤S1109：是)，则CPU 33读取与特征量信息相关联存储的测量条件信息(步骤S1110)，并基于所读取的测量条件信息对测量对象20的形状进行测量(步骤S1111)。如果CPU 33判定暂存了多项特征量信息(步骤S1109：否)，则CPU 33判定是否已完成了对所有特征量的比较处理(步骤S1112)。如果CPU 33判定存在未完成的特征量(步骤S1112：否)，则CPU 33返回步骤S1102的处理，重复上述处理。如果CPU 33判定已完成了对所有特征量的比较处理(步骤S1112：是)，则CPU 33从多项相应的测量条件信息中接收一项测量条件信息(步骤S1113)并返回步骤S1110的处理。

对于即使所提取的特征量信息已与测量条件信息相关联存储的全部特征量信息进行了比较而仍判定没有存储与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息的情况，后续处理都与第一实施例相同。因此不再给出详细说明。

如上所述，根据第三实施例，即使保留了多项特征量信息作为候选，也能够通过逐个选择特征量信息并重复比较处理直到余下一项特征量信息作为最终候选来唯一地指定特征量信息。

通过在上述第三实施例中顺次选择另一特征量信息来缩窄作为候选的特征量信息。然而，除了顺次选择，也可以从一开始就从图像中提取多项特征量信息并同时执行比较处理以选择重叠的测量条件信息。可以针对每个特征量信息计算一致度，然后累加所计算的一致度并选择具有最高一致度的特征量信息。

在上述第三实施例中，如果所述候选已被缩窄为多项特征量信息，则可以在将候选缩窄到几项特征量信息的阶段执行图案匹配处理，无需将候选缩窄到一项特征量信息。换句话说，如果候选被缩窄到多项特征量信息，则可以使用与特征量信息相关联存储的形状图案图像数据，在该数据和表示所获得的测量对象的图像的图像数据之间执行图案匹配处理，然后基于具有最高一致度的形状图案图像数据来测量形状。由于要进行图案匹配处理的形状图案图像数据已被缩窄为几项，执行图案匹配处理所增加的计算负荷可以降至最低。

应当理解，本发明不限于上述第一至第三实施例，可以在本发明精神的范围内获得各种修改、替换等。例如可以使多项测量条件信息与一项特征量信息相关联地存储。另外，特征量信息也不限于本文中公开的数值并不受特别的限定，只要其值(如直方图值)允许执行高速比较处理即可。

Claims (10)

1.一种图像测量设备，用来基于图像对测量对象的形状进行测量，所述图像是通过把光线施加到置有测量对象的载物台上并在成像装置上执行所述光线的透射光或反射光的图像形成所得到的，所述图像测量设备包括：

特征量信息存储单元，其构造来将测量对象形状中固有的特征量信息与测量对象的测量条件信息相关联地存储；

显示单元，其构造来在视域范围内显示通过在成像装置上执行图像形成所得到的测量对象的图像；

特征量信息提取单元，其构造来基于测量对象的图像提取特征量信息；

判定单元，其构造来判定是否已存储与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息；以及

测量单元，其构造来在判定单元判定存储近似一致的特征量信息的情况下，根据与特征量信息相关联地存储的测量条件信息对测量对象的形状进行测量。

2.根据权利要求1的图像测量设备，还包括：

图像存在判定单元，其构造来在判定单元判定没有存储近似一致的特征量信息的情况下，判定测量对象的图像是否处在视域的外围；和

消息输出单元，其构造来在图像存在判定单元判定测量对象的图像处在视域外围的情况下，输出并显示消息来移动测量对象从而使测量对象处在视域范围内。

3.根据权利要求2的图像测量设备，其中消息输出单元被构造为在图像存在判定单元判定测量对象的图像没有处于视域外围的情况下，输出并显示消息来确认固定测量对象的方向。

4.根据权利要求1的图像测量设备，还包括：

形状图案图像存储单元，其构造来将测量对象的形状图案图像数据与测量对象的测量条件信息相关联地存储；

显示单元，其构造来在判定单元判定存储多项近似一致的特征量信息的情况下，显示与多项相应的形状图案图像数据对应的信息；以及

选择接收单元，其构造来接收从与所显示的多项形状图案图像数据对应的信息中对与一项形状图案图像数据对应的信息的选择。

5.根据权利要求1的图像测量设备，还包括：

重新提取单元，其构造来在判定单元判定存储多项近似一致的特征量信息的情况下，基于测量对象的相同图像提取另一特征量信息；和

重新判定单元，其构造来针对与多项已存储的特征量信息对应的测量条件信息，判定是否存储与重新提取单元所提取的另一特征量信息近似一致的特征量信息；并且

其中测量单元被构造来在重新判定单元判定存储与另一特征量信息近似一致的特征量信息的情况下，根据与特征量信息相关联地存储的测量条件信息来对测量对象的形状进行测量。

6.一种图像测量设备可执行的计算机程序，该图像测量设备基于图像来对测量对象的形状进行测量，所述图像是通过把光线施加到固定有测量对象的载物台上并在成像装置上执行所述光线的透射光或反射光的图像形成所得到的，所述计算机程序使计算机实现图像测量设备的功能，所述图像测量设备包括：

特征量信息存储单元，其构造来将测量对象形状中固有的特征量信息与测量对象的测量条件信息相关联地存储；

显示单元，其构造来在视域范围内显示通过在成像装置上执行图像形成所得到的测量对象的图像；

特征量信息提取单元，其构造来基于测量对象的图像提取特征量信息；

判定单元，其构造来判定是否存储与所提取的特征量信息近似一致的特征量信息；以及

测量单元，其构造来在判定单元判定存储近似一致的特征量信息的情况下，根据与特征量信息相关联地存储的测量条件信息对测量对象的形状进行测量。

7.根据权利要求6的计算机程序，使计算机实现图像测量设备的功能，所述图像测量设备还包括：

图像存在判定单元，其构造来在判定单元判定没有存储近似一致的特征量信息的情况下，判定测量对象的图像是否处在视域的外围；和

消息输出单元，其构造来在图像存在判定单元判定测量对象的图像处在视域外围的情况下，输出并显示消息来移动测量对象从而使测量对象处在视域范围内。

8.根据权利要求7的计算机程序，使计算机实现图像测量设备的功能，其中所述消息输出单元被构造为在图像存在判定单元判定测量对象的图像没有处于视域外围的情况下，输出并显示消息来确认固定测量对象的方向。

9.根据权利要求6的计算机程序，使计算机实现图像测量设备的功能，所述图像测量设备还包括：

形状图案图像存储单元，其构造来将测量对象的形状图案图像数据与测量对象的测量条件信息相关联地存储；

显示单元，其构造来在判定单元判定存储多项近似一致的特征量信息的情况下，显示与多项相应的形状图案图像数据对应的信息；以及

选择接收单元，其构造来接收从与所显示的多项形状图案图像数据对应的信息中对与一项形状图案图像数据对应的信息的选择。

10.根据权利要求6的计算机程序，使计算机实现图像测量设备的功能，所述图像测量设备还包括：

重新提取单元，其构造来在判定单元判定存储多项近似一致的特征量信息的情况下，基于测量对象的相同图像提取另一特征量信息；和

重新判定单元，其构造来针对与多项存储的特征量信息对应的测量条件信息，判定是否存储与重新提取单元所提取的另一特征量信息近似一致的特征量信息；并且

其中测量单元被构造来在重新判定单元判定存储与另一特征量信息近似一致的特征量信息的情况下，根据与特征量信息相关联地存储的测量条件信息来对测量对象的形状进行测量。

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