JP2001004345A - 画像測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は画像測定装置に関するものであり、
その目的とするところは図形が並んだパターンを印刷し
た印刷物において，各図形の形状を正確に測定する事で
ある。 【解決手段】 レンズを備えた画像入力部と画像入力部
から入力した画像を輝度のデータとして記憶するフレー
ムメモリと、フレームメモリを構成する各画素の輝度に
対する演算処理部と、演算結果を記憶するメモリと、画
像入力部から入力した画像に含まれる図形どうしの間隔
を画素単位で算出する機構と図形同士の間隔の実寸と画
素単位の間隔から一画素当たりの寸法に換算する機構を
備え、以降の画像測定の際に画素単位の寸法値をレンズ
の収差が不変である性質から先に取得した各画素ごとの
１画素あたりの寸法を乗算して実寸値へ換算する機構を
備えた画像測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は印刷物上の図形の特
徴量を画像処理を用いて測定する画像測定装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来は撮影時にレンズの収差による歪み
を含んだ画像をそのまま使用して、撮影した図形の特徴
を表す面積、幅、長さ等を算出していたため正しい形状
を測定することができなかった。

【０００３】上記課題を解決するため、レンズ収差など
を予め定められた補正計数を用いて補正する技術として
「特開平６−５４１８２号」があげられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、レンズの作用によって生じる収差が影響し
てフレームメモリ上に記憶した画像データに含まれてい
る画像の歪みを演算処理によって、歪みのない正しい形
状の図形の画像データを生成することにより、図形の特
徴を表す面積、幅、長さ等を正しく算出することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は図４に示すよ
うな等間隔αの目盛５１を備えたスケール５０の目盛５
１の撮影位置へ画像入力部となるビデオカメラ１をセッ
トし、フレームメモリ９上に画像入力部１が備えている
レンズ２の収差を含む画像１５を記憶する。

【０００６】例えば、画像１５に示すようにスケール５
０の目盛５１が垂直方向の間隔で並ぶように撮影してフ
レームメモリ９に画像を記憶した場合、各目盛の間隔は
一定であるため、フレームメモリ上の画像においても目
盛と目盛の間の画素数は一定になるはずであるが、レン
ズ２の収差により一定にはならない。

【０００７】図２に示すようにフレームメモリ９を水平
方向ｍ画素と垂直方向ｎ画素のマトリックスとした場合
にフレームメモリ９を構成する画素を列単位で区切って
目盛間の間隔についてフレームメモリ９上の画像１５の
目盛５１−１と目盛５１−２の画素単位での間隔をＨ０
（ｉ）（０≦ｉ≦ｍ−１）とし、目盛５１−２と目盛５
１−３の画素単位での間隔をＨ１（ｉ）（０≦ｉ≦ｍ−
１）とし、目盛５１−３と目盛５１−４の画素単位での
間隔をＨ２（ｉ）（０≦ｉ≦ｍ−１）とした場合、本来
ならば（式１）のように目盛５１−１と目盛５１−２の
どの部分で間隔を測定しても間隔は等しくなるはずであ
り、目盛５１はすべて等間隔αであるため、（式２）の
ようにすべての間隔は等しくなるはずであるがレンズ２
の収差によってこれらの値にも差が生じる。従って画像
入力部１とレンズ２の組み合わせでフレームメモリ９上
に撮影した画像において垂直方向の一画素当たりの寸法
は、（式３）（式４）（式５）によって算出できる。

【０００８】同様に図５に示すようにスケール５０の目
盛５１が水平方向の間隔で並ぶようにした場合について
も各目盛毎の間隔は一定であるため、フレームメモリ９
上の画像１６においては目盛と目盛の間の画素数は一定
になるはずであるが、レンズ２の収差により一定にはな
らない。

【０００９】フレームメモリ９を構成する画素を行単位
で区切って目盛間の間隔についてフレームメモリ９上の
画像１６の目盛５１−１１と目盛５１−１２の画素単位
での間隔をＴ１（ｉ）（０≦ｉ≦ｎ−１）とし目盛５１
−１２と目盛５１−１３の画素単位での間隔をＴ２
（ｉ）（０≦ｉ≦ｎ−１）とし目盛５１−１３と目盛５
１−１４の画素単位での間隔をＴ３（ｉ）（０≦ｉ≦ｎ
−１）とし目盛５１−１４と目盛５１−１５の画素単位
での間隔をＴ４（ｉ）（０≦ｉ≦ｎ−１）とし目盛５１
−１５と目盛５１−１６の画素単位での間隔をＴ５
（ｉ）（０≦ｉ≦ｎ−１）とした場合、レンズ２の収差
によってこれらの値にも差が生じる。スケール５０の目
盛５１のそれぞれの目盛間隔は一定値αであるため、フ
レームメモリ９の水平方向の１画素当たりの寸法は、
（式６）（式７）（式８）（式９）（式１０）で算出で
きる。

【００１０】このときレンズ２の収差は撮影対象に依存
せず不変であるため、レンズ２を備えた画像入力部１か
らフレームメモリ９に読み込んだ画像については、いか
なる対象に対しても1画素当たりの寸法については、算
出した値を適用できるため、レンズ２の収差で生じたフ
レームメモリ９上に撮影した画像の図形の形状の歪みが
あっても、フレームメモリ９上でパターンの形状を構成
している画素毎の水平方向と垂直方向の１画素当たりの
寸法を乗算することによってレンズ２の収差を補正した
寸法を求めることができ、図形の幅、面積等を正しく測
定することにより目的を達成できる。

【００１１】

【数１】

【数２】

【数３】

【数４】

【数５】

【数６】

【００１２】

【数７】

【００１３】

【数８】

【００１４】

【数９】

【００１５】

【数１０】

【００１６】本方式により、また補正計数等を用いずに
実機の実測値を用いて収差の補正ができ、機差のない画
像測定が可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を用いて説明する。

【００１８】図１は本発明による間隔測定を実施するた
めの一実施例を示すブロック図である。画像入力部とな
るビデオカメラ１は平行線が並んだ図形１３が印刷され
た印刷物１２を撮影するための撮影用レンズ２を備えて
おり運転用スイッチ７をオンにして画像入力部１でステ
ージ１１上の突き当て部１４に沿って置いた印刷物１２
の図形１３を撮影して Ａ／Ｄ変換部３で明暗レベルを
数値で表す輝度データに変換してフレームメモリ９上の
各画素に記憶する。中央演算処理部となるＣＰＵ５上で
画像処理プログラム８を実行してフレームメモリ９上の
輝度データから各直線の幅や間隔等の特徴量を算出し算
出した値とフレームメモリ９に記憶した輝度データから
構成される画像は出力装置６から出力する。

【００１９】図２は画像入力部１から入力した画像を明
暗レベルを表す数値とした輝度データとして、水平方向
にはｍ個ずつ並び、垂直方向にはｎ個ずつ並んだ各画素
に記憶するフレームメモリ９である。

【００２０】図３は等間隔αの目盛５１を備えたスケー
ル５０である。

【００２１】図４は、図１のステージ１１上に印刷物１
２の代わりにスケール５０を目盛５１が垂直な方向に並
ぶように置き、レンズ２を備えた画像入力部１から、撮
影してフレームメモリ９に記憶した画像１５である。ス
ケール５０の目盛５１に相当する画像１５の目盛部分を
それぞれ目盛５１−１と目盛５１−２と目盛５１−３と
目盛５１−４とした場合、各目盛どうしの間隔は一定の
画素数になるはずであるが、レンズ２の収差により一定
にはならず、ばらつきが生じる。

【００２２】同様に、図５は、図１のステージ１１上に
印刷物１２の代わりにスケール５０を目盛５１が水平な
方向に並ぶようにレンズ２を備えた画像入力部１から撮
影してフレームメモリ９に記憶した画像１６である。ス
ケール５０の目盛５１に相当する画像１６の目盛部分を
それぞれ目盛５２−１１と目盛５１−１２と目盛５１−
１３と目盛５１−１４と目盛５１−１５とした場合もフ
レームメモリ９上での各目盛どうしの間隔はレンズ２の
収差によって一定にはならずばらつきが生じる。

【００２３】図６は画像１５と画像１６からフレームメ
モリ９上の各一画素当たりの寸法を算出し、レンズ２の
収差による寸法のずれの補正量を算出しメモリ４に記憶
するフローである。ステップ３１において収差の算出に
使用するスケール５０を図４のように目盛５１をビデオ
カメラ１で撮影したときに垂直な方向に並ぶようにステ
ージ１１に置く。

【００２４】次にステップ３２において画像入力部１を
スケール５０の予定の撮影位置に固定する。次にステッ
プ３３において運転スイッチ７を押しスケール５０の目
盛５１を画像入力部１から入力しフレームメモリ９に画
像１５として記憶する。次にステップ３４においてフレ
ームメモリ９上に記憶した画像１５上の目盛パターンを
それぞれ目盛５１−１と目盛５１−２と目盛５１−３と
目盛５１−４とし、目盛５１−１と目盛５１−２の画素
単位の間隔をＨ１(ｉ) （０≦ｉ≦ｍ−１）とし、目盛
５１−２と目盛５１−３の画素単位の間隔をＨ２(ｉ)
（０≦ｉ≦ｍ−１）とし、目盛５１−３と目盛５１−４
の画素単位の間隔をＨ３(ｉ) （０≦ｉ≦ｍ−１）とす
る。次にステップ３５においてスケール５０の目盛５１
の間隔は一定値αであることより、フレームメモリ９の
垂直な方向の一画素当たりの寸法は、目盛５１−１を構
成する画素と目盛５１−２を構成する画素の範囲ではＨ
１(ｉ)／αとなり、目盛５１−２を構成する画素と目盛
５１−３を構成する画素の範囲ではＨ2(ｉ)／αとな
り、目盛５１−３を構成する画素と目盛５１−４を構成
する画素の範囲ではＨ３(ｉ)／αとなる。

【００２５】次にステップ３６により各画素ごとの垂直
な方向の寸法P(ｉ，ｊ)（０≦ｉ≦ｍ−１，０≦ｊ≦ｎ
−１）をメモリ４に記憶する。次に垂直な方向の場合と
同様にして水平な方向についてもレンズ２を備えた画像
入力部１からフレームメモリ９上に画像を記憶した場合
の各画素毎の１画素当たりの寸法を求めるため、ステッ
プ３７により収差の算出に使用するスケール５０を図５
のように目盛５１を画像入力部１で撮影したときに水平
な方向に並ぶようにステージ１１に置く。

【００２６】次にステップ３８において画像入力部１を
スケール５０の予定の撮影位置に固定する。次にステッ
プ３９において運転スイッチ７を押しスケール５０の目
盛５１を画像入力部１から入力しフレームメモリ９に画
像１６として記憶する。次にステップ４０においてフレ
ームメモリ９上に記憶した画像１６上の目盛部分をそれ
ぞれ目盛５１−１１と目盛５１−１２と目盛５１−１３
と目盛５１−１４と目盛５１−１５とし、目盛５１−１
１と目盛５１−１２の画素単位の間隔をＴ１(ｉ) （０
≦ｉ≦ｎ−１）とし、目盛５１−１２と目盛５１−１３
の画素単位の間隔をＴ２(ｉ)（０≦ｉ≦ｎ−１）とし、
目盛５１−１３と目盛５１−１４の画素単位の間隔をＴ
３(ｉ)（０≦ｉ≦ｎ−１）とし、目盛５１−１４と目盛
５１−１５の画素単位の間隔をＴ４(ｉ) （０≦ｉ≦ｎ
−１）とする。次にステップ４１においてスケール５０
の目盛５１の間隔は一定値αであることより、フレーム
メモリ９の水平な方向の一画素当たりの寸法は、目盛５
１−１１を構成する画素と目盛５１−１２を構成する画
素の範囲ではＴ１(ｉ)／αとなり、目盛５１−１２を構
成する画素と目盛５１−１３を構成する画素の範囲では
Ｔ２(ｉ)／αとなり、目盛５１−１３を構成する画素と
目盛５１−１４を構成する画素の範囲ではＴ３(ｉ)／α
となり、目盛５１−１４を構成する画素と目盛５１−１
５を構成する画素の範囲ではＴ４(ｉ)／αとなる。次に
ステップ４２により各画素ごとの水平な方向の寸法Ｑ
(ｉ，ｊ)（０≦ｉ≦ｍ−１，０≦ｊ≦ｎ−１）をメモリ
４に記憶する。

【００２７】図７はステージ１１上に計測の対象となる
図形１８を印刷した印刷物１９をレンズ２を備えた画像
入力部１で撮影し、フレームメモリ９に記憶した画像２
０である。このとき、画像２０は図形１８に対しレンズ
２の収差により歪みを生じており相似形ではない。

【００２８】図８はこの図形１８の面積を測定する処理
を示したフローである。まずステップ６０により画像２
０において図形１８を構成する画素数Ｒと、図形１８を
構成する画素の座標値（Ｘ（ｉ），Ｙ（ｉ））（０≦ｉ
≦Ｒ−１）をすべて取得する。次にステップ６１により
レンズ２の収差は撮影する対象に関わらず不変であり画
像２０においても一画素当たりの寸法は画像１５や画像
１６と同じであるため図形１８を撮影した画像２０を構
成する各画素ごとの面積ＳＳ（ｉ）（０≦ｉ≦Ｒ−１）
を（式１１）により算出し、次にステップ６２によって
図形１８を構成する各画素ごとの面積の総和Ｓを（式１
２）により算出し、図形１８の面積とする。

【００２９】

【数１１】

【００３０】

【数１２】

【００３１】このようにあらかじめレンズ２の収差を補
正するためのフレームメモリ９の垂直な方向の１画素当
たりの寸法Ｐ（ｉ，ｊ）（０≦ｉ≦ｍ−１，０≦ｊ≦ｎ
−１）と水平な方向の１画素当たりの寸法Ｑ（ｉ，ｊ）
（０≦ｉ≦ｍ−１，０≦ｊ≦ｎ−１）を取得することに
より、以降レンズ２を備えた画像入力部１で撮影しフレ
ームメモリ９上に記憶した画像に対しては、画像２０の
場合と同様に、面積や、幅、間隔等の図形パターンの特
徴を表す数値をレンズ２の収差を補正して取得すること
ができる。

【００３２】ただし本発明の画像測定装置ではレンズの
収差を補正する場合、フレームメモリ９上に記憶される
スケールの目盛部分の数によって一画素当たりの寸法の
補正の精度に差が生じる。

【００３３】例えば、図９のようにステージ１１上にス
ケール５００の等間隔βの目盛５１０が垂直な方向に並
ぶようにレンズ２を備えた画像入力部１で撮影しフレー
ムメモリ９上に記憶した画像１７において目盛部分がｋ
個に分割され、目盛部分どうしの画素単位の間隔をＵｉ
（ｊ）とした場合、フレームメモリ９の各画素の垂直な
方向の一画素当たりの寸法ｇｉｊ（０≦ｉ≦ｋ−１，０
≦ｊ≦ｍ−１）を（式１３）で算出できる。

【００３４】このときそれぞれのｇｉｊの平均をＧとし
た場合、各分割部Ｕｉ（ｊ）の一画素当たりの寸法につ
いてフレームメモリ９上に読み込まれる目盛パターン５
１０の数が少なすぎる場合すなわち分割の数ｋが少なす
ぎると、レンズの収差による一画素当たりの寸法の誤差
の分布が詳細にならず、最終的には（式１４）に示すよ
うに各ｇｉｊの収差を含む一画素当たりの寸法の差が０
になってしまう。

【００３５】また、フレームメモリ９上に読み込まれる
目盛部分の数が多すぎる場合、即ち分割の数ｋが大きす
ぎると目盛の間隔がフレームメモリ９上で一画素以下と
なりフレームメモリ９の解像度の限界に達するためレン
ズの収差を含む一画素当たりの寸法を算出不能となる。
これはスケール５００を目盛５１０が水平な方向に並ぶ
ように画像入力部１からフレームメモリ９に記憶し、レ
ンズ２の収差を含むフレームメモリ９の水平の方向の一
画素当たりの寸法の補正量を算出する場合も同様であ
る。

【００３６】従って本発明では、（式１５）に示すよう
にフレームメモリ９の垂直の方向の一画素当たりの寸法
ｇｉｊの偏差平方和が最大値Ｃになりフレームメモリ９
上での目盛部分ごとの間隔の数ｋｃとなるレンズ２とス
ケールの組み合わせ及び水平の方向についても同様の組
み合わせとなるレンズ２とスケールの組み合わせによっ
てレンズ２の収差を含むフレームメモリ９の水平の方向
の一画素当たりの寸法の補正量を算出することによって
最も精度の高い補正を行い測定対象となる図形の正しい
寸法が算出できる。

【００３７】

【数１３】

【００３８】

【数１４】

【００３９】

【数１５】

【００４０】

【発明の効果】本発明の画像測定装置では図形を印刷し
た印刷物を画像入力部となるビデオカメラから撮影して
フレームメモリ上に記憶した画像のデータにおいてレン
ズの構造上の収差によって歪みの生じた画像に対して面
積、幅等の特徴量を正しく測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の画像測定装置の構成図である。

【図２】 本発明の画像測定装置のフレームメモリの構
成図である。

【図３】 等間隔αの目盛５１を備えたスケールの図で
ある。

【図４】 目盛５１が垂直な方向に並ぶようにフレーム
メモリに撮影した図である。

【図５】 目盛５１が水平な方向に並ぶようにフレーム
メモリ撮影した図である。

【図６】 本発明の画像測定装置の処理の流れ図であ
る。

【図７】 本発明の画像測定装置での測定例を示すため
の不定形の図形である。

【図８】 本発明の画像測定装置の測定例を示す処理の
流れ図である。

【図９】 目盛５１０が垂直な方向に並ぶようにフレー
ムメモリに撮影した図である。

【符号の説明】

１：画像入力用ビデオカメラ、２：画像入力用カメラに
備えたレンズ、 ３：Ａ／Ｄ変換部、 ４：メモリ、
５：ＣＰＵ、６：出力装置、７：運転用スイッチ、８：
画像処理プログラム、９：フレームメモリ、１１：印刷
物設置用ステージ、１２：印刷物、１３：パターン、１
４：印刷物固定用ストッパー、１０１：データ搬送路、
９０：フレームメモリ９の画素、Ｘ：フレームメモリ９
の水平方向の座標軸、Ｙ：フレームメモリ９の垂直方向
の座標軸、ｍ：フレームメモリ９の水平方向の画素数、
ｎ：フレームメモリ９の垂直方向の画素数、５０：スケ
ール、５１：等間隔αの目盛、１５：スケール５０の目
盛５１をフレームメモリ９に記憶した画像、５１−１：
フレームメモリ９に読み込んだ画像１５においてスケー
ル５０の目盛５１に相当する部分、５１−２：フレーム
メモリ９に読み込んだ画像１５においてスケール５０の
目盛５１に相当する部分、５１−３：フレームメモリ９
に読み込んだ画像１５においてスケール５０の目盛５１
に相当する部分、５１−４：フレームメモリ９に読み込
んだ画像１５においてスケール５０の目盛５１に相当す
る部分、１６：スケール５０の目盛５１をフレームメモ
リ９に記憶した画像、５１−１１：フレームメモリ９に
読み込んだ画像１５においてスケール５０の目盛５１に
相当する部分、５１−１２：フレームメモリ９に読み込
んだ画像１５においてスケール５０の目盛５１に相当す
る部分、５１−１３：フレームメモリ９に読み込んだ画
像１５においてスケール５０の目盛５１に相当する部
分、５１−１４：フレームメモリ９に読み込んだ画像１
５においてスケール５０の目盛５１に相当する部分、５
１−１５：フレームメモリ９に読み込んだ画像１５にお
いてスケール５０の目盛５１に相当する部分、３１〜４
２：ステップ、１９：印刷物、１８：印刷物１９上の印
刷パターン、２０：印刷パターン１８を撮影してフレー
ムメモリ９上に記憶した画像、６０〜６２：ステップ、
５００：スケール、５１０：目盛、１７：スケール５
００の目盛５１０をフレームメモリ９に記憶した画像。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA23 BB02 CC02 EE00 EE08 FF04 FF61 JJ03 JJ09 PP11 QQ03 QQ21 QQ23 QQ24 QQ25 QQ27 QQ41 TT02 5L096 BA08 EA45 FA09 FA59 FA64 FA70

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を撮影して入力する画像の入力部
   と、画像を記憶するフレームメモリと、画像の入力部か
   らフレームメモリに記憶した図形の特徴量を表す面積、
   幅、長さ等を算出する機構を備えている画像測定装置に
   おいて、 あらかじめ正確な形状寸法の分かっている図形とその図
   形を撮影してフレームメモリに記憶した画像と形状のず
   れから、画像入力部が備えたレンズの収差によるフレー
   ムメモリ一画素あたりの寸法の誤差を算出する機構と、
   フレームメモリの各画素に対応した寸法誤差を記憶する
   寸法較正用メモリと、測定の対象となる図形を撮影しフ
   レームメモリに記憶した画像に対して、特徴量の算出時
   にフレームメモリの各画素に対応した寸法較正表から正
   しい寸法を算出する演算機構を備えていることを特徴と
   する画像測定装置。