JP2006208085A - 画像測定装置及び画像測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像部が単板式カラーカメラでありながら高精度な測定が可能な画像測定装置を提供する。
【解決手段】 単板式カラーカメラ２７のＣＣＤ４１から出力された四つの画像データ（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）は、パーソナルコンピュータ５に送られる。演算処理部８９において、画像データ（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）のそれぞれに基づいて、エッジの位置及びコントラスト値を演算し、コントラスト値を重み付けにしてエッジの位置の平均値を演算して、エッジの位置データとして出力する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、例えば単板式カラーカメラを用いた画像測定装置及び画像測定方法に関する。

画像測定装置は、ワークを撮像して、画像上におけるワークのエッジの位置を検出し、これを基にしてワークの形状や寸法等を計測する精密測定機器である。撮像には、イメージセンサであるＣＣＤ(Charge Coupled Device)を組み込んだＣＣＤカラーカメラが広く用いられている（例えば特許文献１）。

ＣＣＤは光の強弱を検知するセンサなので、ＣＣＤのみではモノクロ画像しか得られない。ＣＣＤによりカラー画像を得るには、ＣＣＤの各画素上にカラーフィルタを配置する。例えば、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）でカラー表現する場合、これら三色のカラーフィルタが必要となる。

カラー画像を得るためには、一画素に対してＲＧＢ全ての色情報（感度）が必要である。一画素上には一種類のカラーフィルタしか配置できない（つまり、一つの色しか割り当てることができない）ので、一画素からは一種類の色情報しか得られないことになる。この制限の下でカラー画像を得るために、３板式（３ＣＣＤ方式）や単板式（１ＣＣＤ方式）が開発された。

３板式は、同じ解像度の三つのＣＣＤを用意し、光をＲＧＢ分光プリズムで分解して、Ｒ成分をＲ用のＣＣＤ、Ｇ成分をＧ用のＣＣＤ、Ｂ成分をＢ用のＣＣＤで検知する。これに対して、単板式は、各画素上にＲ，Ｇ，Ｂのいずれかのカラーフィルタが配置された一つのＣＣＤを用意し、各画素においてＲ，Ｇ，Ｂのうち得られない色情報については、隣の画素から得られた色情報を利用して、後処理で計算して、擬似的にカラー化する。

ところで、エッジが位置する箇所では、隣り合う画素間で極端な輝度差が生じる。このため、隣の画素から得られる色情報を利用してカラー表現をする単板式では、エッジが位置する箇所で異常な濃淡強度変化が生じることになり、エッジの画像がぼやけたり、千鳥模様化したりする。このような画像を基にエッジの位置を検出すると、測定誤差が大きくなり高精度測定を実現することができない。そこで、現状の画像測定装置には、高精度な画像が得られる３板式カラーカメラが利用される。
特開平１０−１４５６１２号公報（段落００５７、図４）

しかし、（１）３板式はＣＣＤが三つ必要なので単板式よりも高価となり、これが画像測定装置のコストを上げる要因となる。（２）画像測定装置において、ＣＣＤカラーカメラは移動可能なユニットに収容されている。ユニットの位置決め精度を高めるためには、ユニットの駆動に要する力をできるだけ小さくする必要がある。３板式では三つのＣＣＤを備えるので、ＣＣＤの受光サイズがＢ／Ｗ（白黒）カメラのＣＣＤの受光サイズと同じにした場合、カメラサイズが大型化する。したがって、ユニットも大型化するので、その駆動に要する力が大きくなる。（３）ＣＣＤカラーカメラの製造工程の一つであるＲＧＢ分光プリズムの組み立ての際に、プリズムの合わせ面にはゴミが混入しやすい。画像測定装置の光学系は顕微鏡光学系なので、ビームが細い。したがって、ゴミが混入したＲＧＢ分光プリズムで分光された光を撮像するとワークと共にゴミの画像が映る場合がある。このため、プリズムの合わせ面にゴミが混入している３板式カラーカメラは、画像測定装置に用いることができない。よって、３板式カラーカメラは、単板式カラーカメラよりも歩留まりが悪く、これも画像測定装置のコストを上げる原因となる。

本発明は、撮像部が単板式でありながら高精度な測定が可能な画像測定装置及び画像測定方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画像測定装置は、一つの画素に一つの色が割り当てられると共に四つの画素を一つのセットとしてこれにカラーを表現するための複数の色が割り当てられており、前記セットが行列状に配置された構成を有し、測定対象を撮像して四つの前記画素のそれぞれに基づく四つの画像データを出力する撮像部と、四つの前記画像データのそれぞれに基づいて、前記測定対象の位置及び前記測定対象を境界とした一方側と他方側とのコントラスト値を演算し、これらを基にして前記測定対象の位置データを生成して出力する演算処理部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る画像測定装置によれば、擬似カラー化前の四つの画像データのそれぞれの場合について、測定対象の位置及びコントラスト値を演算する。したがって、この演算は、隣の画素との間に極端な輝度差があることにより生じる異常な濃淡強度変化の影響を受けない。そして、本発明によれば、これら測定対象の位置及びコントラスト値を基にして、測定対象の位置データを生成して出力する（例えば、コントラスト値を重み付けにして測定対象の位置の平均値を演算して、測定対象の位置データとして出力する。）。よって、本発明によれば、撮像部が単板式でありながら高精度な測定を実現することができる。

本発明に係る画像測定装置において、前記撮像部が組み込まれた単板式カラーカメラと、前記撮像部からの四つの前記画像データを用いて擬似カラー化の処理をする擬似カラー化処理部及び前記演算処理部が組み込まれたパーソナルコンピュータと、をさらに備えることができる。

これは、単板式カラーカメラで得られた四つの画像データが、このカメラ内部で擬似カラー化の演算をせずに出力され、パーソナルコンピュータで擬似カラー化の演算がされるタイプの画像測定装置である。これによれば、測定対象の位置データの演算処理をパーソナルコンピュータで実行するので、カメラ内部で擬似カラー化処理をしない方式の既存の単板式カラーカメラを利用できる。

本発明に係る画像測定装置において、四つの前記画素にそれぞれ割り当てられる色は互いに異なるようにすることができる。これによれば、四種類の色に基づく画像データが得られる。このため、たとえ一つの色の画像データに基づく測定対象の位置の誤差が大きくても、残りの三つの色の画像データに基づく測定対象の位置も平均値の演算に利用するので、誤差を小さくできる。

本発明に係る画像測定方法は、一つの画素に一つの色が割り当てられると共に四つの画素を一つのセットとしてこれにカラーを表現するための複数の色が割り当てられており、前記セットが行列状に配置された構成を有する撮像部により、測定対象を撮像して四つの前記画素のそれぞれに基づく四つの画像データを出力する工程と、四つの前記画像データのそれぞれに基づいて、前記測定対象の位置及び前記測定対象を境界とした一方側と他方側とのコントラスト値を演算する工程と、前記測定対象の位置及び前記コントラスト値を基にして、前記測定対象の位置データを生成して出力する工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係る画像測定装置及び画像測定方法によれば、四つの画素に割り当てられた色に基づく四つの画像データのそれぞれについて、測定対象の位置及びコントラスト値を演算し、これらを基にして測定対象の位置データを生成して出力する。したがって、単板式の撮像部を用いた画像測定装置及び画像測定方法でありながらも、高精度な測定が可能となる。

図１は、本実施形態に係るマニュアル操作型の画像測定装置１の全体構成を示す斜視図である。装置１は、非接触画像計測型の測定機本体３と、必要な測定処理を実行するパーソナルコンピュータ５と、測定機本体３に対して必要な測定指令を与える指令入力部７と、測定機本体３に安定した電力を供給する電源ユニット９とにより構成されている。なお、電源ユニット９は測定機本体３に内蔵することもできる。

測定機本体３は、次のように構成されている。架台１１上には、ワークＷが載置されるステージ１３が装着されており、このステージ１３は、Ｘ軸つまみ１５、Ｙ軸つまみ１７及び微動つまみ１９に対する手動操作によってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能にされている。なお、測定機本体３には図示しないＸ軸及びＹ軸駆動部が設けられている。これら駆動部はサーボ制御されており、測定プログラムの実行時にこれらの駆動部によりステージ１３が自動移動される。架台１１の後端部には上方に延びるフレーム２１が固定されている。

フレーム２１にカメラユニット２３が支持されている。カメラユニット２３は、Ｚ軸つまみ２５によってフレーム２１に形成されたガイドレールに沿ってＺ軸方向に移動可能にされている。カメラユニット２３の内部には、ステージ１３を上部から臨むように単板式カラーカメラ２７が取り付けられている。カメラ２７の画像ヘッド２９が外部に露出している。カメラ２７により、ステージ１３に載置されたワークＷが撮像される。画像ヘッド２９のレンズの周囲には、ワークＷに照明光を照射するためのリング状の斜め照明装置３１が備えられている。

パーソナルコンピュータ５は、コンピュータ本体３３、キーボード３５、マウス３７及びＣＲＴ３９を備えて構成されている。

次に、測定機本体３の光学系について説明する。図２は、測定機本体３の光学系を示す図である。撮像部の一例であるＣＣＤ４１が組み込まれた単板式カラーカメラ２７は、ステージ１３と対向して配置されている。単板式カラーカメラ２７の光軸ＡＸ上に、撮像レンズ４３、ハーフミラー４５、対物レンズ４７が配置されている。撮像レンズ４３及びハーフミラー４５は図１のカメラユニット２３内にあり、対物レンズ４７は画像ヘッド２９に取り付けられている。

対物レンズ４７の周囲には、斜め照明装置３１が配置されている。この装置３１は、ステージ１３を直接に照明する。カメラユニット２３内のハーフミラー４５の側方には、コリメータレンズ４９を介して落射照明装置５１が配置されている。装置５１は、ハーフミラー４５を介してステージ１３を照明する。

単板式カラーカメラ２７の比較となる３板式カラーカメラについて簡単に説明する。図３は、３板式カラーカメラ５３の内部構造を示す図である。カメラ５３は、三つのＣＣＤ５５と、これらの前方に配置された分光プリズム５７と、を備える。撮像レンズ４３を通過した光Ｌは、分光プリズム５７でＲＧＢ成分に分けられて、対応するＣＣＤ５５で受光される。３板式カラーカメラ５３の製造工程の一つである分光プリズム５７の組み立ての際に分光プリズム５７の合わせ面５９にゴミが混入しやすい。

図４は、本実施形態を実現できるハードウェア構成を示す図である。ＣＰＵ６１、プログラムメモリ６３、ワークメモリ６５、多値画像メモリ６７、表示制御ＩＣ６９及び照明制御ＩＣ７１は、バス７３に接続されている。表示制御ＩＣ６９には、ＣＲＴ３９が接続されている。照明制御ＩＣ７１には、斜め照明装置３１や落射照明装置５１が接続されている。

単板式カラーカメラ２７は、インターフェース７５を介してバス７３に接続されている。単板式カラーカメラ２７で撮像されたワークＷの画像データは、ＣＰＵ６１で処理されて、多値画像メモリ６７に格納される。多値画像メモリ６７に格納された画像データは、表示制御ＩＣ６９でワークＷの画像に変換する処理が実行されてＣＲＴ３９に表示される。ＣＰＵ６１は、ワークＷの形状や寸法等の測定処理を実行する。ワークメモリ６５は、ＣＰＵ６１の各種処理のための作業領域を提供する。

ステージ１３に対する単板式カラーカメラ２７のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向位置をそれぞれ検出するためのＸ軸エンコーダ７７、Ｙ軸エンコーダ７９及びＺ軸エンコーダ８１が設けられている。これらのエンコーダはインターフェース８３を介してバス７３に接続されている。これにより、エンコーダ７７，７９，８１からの出力はＣＰＵ６１に取り込まれる。ＣＰＵ６１は、取り込まれた各軸位置の情報等に基づいて、ワークの現在位置の演算などを実行する。

照明制御ＩＣ７１は、ＣＰＵ６１で生成された指令値に基づいてアナログ量の指令電圧を生成し斜め照明装置３１や落射照明装置５１に印加する。入力装置（指令入力部７やキーボード３５）は、インターフェース８５を介してバス７３に接続されている。

次に、図２に示す単板式カラーカメラ２７に備えられるＣＣＤ４１について説明する。図５はＣＣＤ４１の平面図である。ＣＣＤ４１は撮像部の一例であり、ｍ×ｎの行列状に配置された多数の画素（０，０），（１，０），・・・，（ｍ，ｎ）を備え、図５にはその一部が表れている。各画素上には、フィルタＲ、フィルタＧ１，Ｇ２、フィルタＢのいずれかが配置されている。

フィルタＲが配置された画素からはＲ成分の情報が検知され、フィルタＧ１，Ｇ２が配置された画素からはＧ成分の情報が検知され、フィルタＢが配置された画素からはＢ成分の情報が検知される。Ｇ成分を検知する画素数を、Ｒ成分やＢ成分を検知する画素数の二倍にしたのは、人間の視神経が最も敏感なのは、Ｇ成分だからである。

フィルタの配列について詳細に説明すると、ＣＣＤ４１は、フィルタＧ１が配置された画素とフィルタＲが配置された画素とが交互に位置する行と、フィルタＢが配置された画素とフィルタＧ２が配置された画素とが交互に位置する行と、により構成され、これらの行が交互に設けられている。これは、いわゆるベイヤー(Bayer)配列であり、フィルタＧ１が配置された画素、フィルタＲが配置された画素、フィルタＢが配置された画素、フィルタＧ２が配置された画素を一つのセットＳとすると、複数のセットＳが行列状に配置されていることになる。

以上のように撮像部となるＣＣＤ４１は、一つの画素に一つの色が割り当てられると共に四つの画素を一つのセットとしてこれにカラーを表現するための複数の色が割り当てられており、セットが行列状に配置された構成を有すると言うことができる。

各画素からは一つの色情報しか得られない。単板式では、足りない色情報を隣接する画素の色情報から補充して、擬似カラー化する。隣接する画素の範囲を隣接画素群Ｎとする。隣接画素群Ｎの規定の仕方は様々であり、本実施形態では、隣接画素群Ｎ０の要素が画素（０，０），（１，０），（０，１），（１，１）であり、隣接画素群Ｎ１の要素が画素（１，０），（２，０），（１，１），（２，１）であり、隣接画素群Ｎ２の要素が画素（０，１），（１，１），（０，２），（１，２）であり、隣接画素群Ｎ３の要素が画素（１，１），（２，１），（１，２），（２，２）であり、隣接画素群Ｎ４の要素が・・・であり、・・・、隣接画素群ＮＸの要素が・・・と規定する。

擬似カラー化された色情報を含む画像データは、図４に示す多値画像メモリ６７に格納される。具体的には、図６に示す多値画像メモリ６７のメモリ領域Ｍに格納される。例えば、図５に示す画素（０，０）の擬似カラーの色情報は隣接画素群Ｎ０の色情報から演算され、画素（１，０）の擬似カラーの色情報は隣接画素群Ｎ１の色情報から演算され、画素（０，１）の擬似カラーの色情報は隣接画素群Ｎ２の色情報から演算され、画素（１，１）の擬似カラーの色情報は隣接画素群Ｎ３の色情報から演算される。このようにして演算された各画素（０，０），（１，０），・・・，（ｍ，ｎ）の擬似カラーの色情報は、図６に示すように、各画素と対応するアドレスに格納される。

次に、本実施形態に係る画像測定装置１を用いて、測定対象の位置データを得る動作について、ワークＷのエッジ検出を例にして説明する。エッジ検出の場合、測定対象はエッジを意味し、測定対象の位置データはエッジの位置データを意味する。図７は、この動作を説明する本実施形態に係る画像測定装置１の機能ブロック図である。

単板式カラーカメラ２７のＣＣＤ４１には、点線で示すワークＷのエッジの一部を含む像が投影されている。この状態のＣＣＤ４１の平面図が図８である。図８は図５と対応しており、斜線のある画素が暗部、斜線のない画素が明部をそれぞれ示している。ＣＣＤ４１により、ワークＷのエッジの一部の像を撮像することにより、フィルタＲ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂ下の画素から、それぞれ画像データ（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）が得られる。これら四つの画像データを図９〜図１２に示す。ＣＣＤ４１から出力されたこれら四つの画像データは、単板式カラーカメラ２７内で擬似カラー化処理されることなく、パーソナルコンピュータ５に送られる。

画像データ（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）は、フレームグラバ等のパーソナルコンピュータ５の画像処理アプリケーションにより取り込まれて、パーソナルコンピュータ５の擬似カラー化処理部８７及び位置データを出力する演算処理部８９に送られる。これらの処理部の機能は、図４のＣＰＵ６１や多値画像メモリ６７等により実現される。

演算処理部８９の位置・コントラスト値演算部９１において、画像データ（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）のそれぞれについて、エッジの位置及びエッジを境界とした一方側と他方側とのコントラスト値の演算が実行される。図１３〜図１６は、画像データ（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）に基づいて検出されたエッジの位置Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ１，Ｐ_Ｇ２，Ｐ_Ｂを示している。

エッジの位置及びコントラスト値を求める方法の一例を図１４に示す画像データ（Ｇ１）の場合で説明する。画像上のエッジ検出ツールＴは、ｙ軸に沿って移動する。図１４ではエッジ検出ツールＴの位置がｙ＝６とｙ＝７との間である。この場合における画像データ（Ｇ１）に基づく画像の濃淡グラフが図１７（ａ）である。横軸が画像データのｘ方向であり、縦軸が濃度の大きさである。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の濃淡グラフを微分した微分グラフである。微分グラフ（微分値を自乗した値のグラフでもよい）とｘ軸とで規定される領域の重心ｇがエッジの位置Ｐ_Ｇ１とされる。このようにして、エッジの位置を演算すると、サブピクセルの値でエッジの位置を求めることができる。エッジを境界とした一方側と他方側とのコントラスト値をＷ_Ｇ１する。

四つの画像データのそれぞれについてエッジの位置及びコントラスト値を求めるので、エッジの位置及びコントラスト値の組が四つできる。これら四つの位置・コントラスト値（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）は、演算処理部８９の平均値演算部９３に送られる。平均値演算部９３では、次の式を用いてエッジの位置の平均値Ｐを演算する。これがエッジの位置データとして出力される。

Ｐ：エッジの位置の平均値
Ｐ_Ｒ：画像データ（Ｒ）に基づくエッジの位置
Ｐ_Ｇ１：画像データ（Ｇ１）に基づくエッジの位置
Ｐ_Ｇ２：画像データ（Ｇ２）に基づくエッジの位置
Ｐ_Ｂ：画像データ（Ｂ）に基づくエッジの位置
Ｗ_Ｒ：画像データ（Ｒ）に基づくコントラスト値
Ｗ_Ｇ１：画像データ（Ｇ１）に基づくコントラスト値
Ｗ_Ｇ２：画像データ（Ｇ２）に基づくコントラスト値
Ｗ_Ｂ：画像データ（Ｂ）に基づくコントラスト値
図１８は、エッジの位置Ｐ及び画像データ（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）のそれぞれに基づくエッジの位置Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ１，Ｐ_Ｇ２，Ｐ_Ｂを示すグラフである。このようにして求められたエッジの位置Ｐのデータを基にして、ワークＷの形状、寸法等が測定される。一方、擬似カラー化処理部８７へ送られた画像データ（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）は、ここで擬似カラー化された後、ＣＲＴ３９に表示される。

次に、比較形態に係る画像測定装置の動作を説明し、その後、本実施形態の主な効果について、比較形態と比較して説明する。図１９は、比較形態に係る画像測定装置の機能ブロック図であり、図７と対応する。ＣＣＤ４１からの画像データ（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）は、パーソナルコンピュータ５の擬似カラー化処理部８７に送られて、擬似カラー化される。

擬似カラー化されたデータは、ＣＲＴ３９に送られて表示されると共にグレースケール処理部９５で白黒灰のデータに変換される。画像の明から暗（又は暗から明）の変化している位置、つまり灰色の位置にエッジが存在する。位置演算部９７において、灰色の明度を所定のしきい値で区切ることにより、図２０に示すように、エッジの位置Ｑが特定される。

図２１は、実際のエッジの位置Ｒ、本実施形態で測定されたエッジの位置Ｐ、比較形態で測定されたエッジの位置Ｑを示している。本実施形態によれば比較形態に比べて、より正確にエッジの位置を求めることができる。この理由を説明する。

比較形態では、擬似カラー化後の画像データに基づいてエッジの位置を演算し、これをエッジの位置データとしている。背景技術の欄でも説明したように、単板式では、隣の画素から得られる色情報を利用してカラー表現する。したがって、隣り合う画素間で極端な輝度差が生じるエッジの箇所では、異常な濃淡強度変化が生じる結果、エッジの画像にぼやけ等が生じる。このような画像を基にしてエッジの位置を演算することになるので、測定誤差が大きくなる。

これに対して、本実施形態では、擬似カラー化前の四つの画像データのそれぞれの場合について、エッジの位置及びコントラスト値を演算する。したがって、この演算は、隣の画素との間に極端な輝度差があることによる生じる異常な濃淡強度変化の影響を受けない。そして、本実施形態では、各画像データに基づく四つのコントラスト値を重み付けにしてエッジの位置の平均値を演算する。

平均値の演算にコントラスト値を重み付けにするのは、次の理由からである。コントラスト値が小さい画像データに基づくエッジの位置はノイズと区別しにくく、これに対してコントラスト値が大きい画像データに基づくエッジの位置はノイズと区別しやすい。そこで、コントラスト値が大きい画像データに基づくエッジの位置に重みをおいて、エッジの位置の平均値を演算するのである。

そして、本実施形態によれば、上記平均値をエッジの位置データとして出力するので、エッジの位置をサブピクセル値で特定することができる。以上のように、本実施形態によれば、撮像部が単板式カラーカメラ２７でありながらも高精度な測定を実現することができる。特に、メガピクセルの単板式カラーカメラを用いれば、より高解像度の画像が得られるため、エッジの検出精度をさらに向上させることができる。

また、本実施形態によれば、単板式カラーカメラ２７を用いるので、３板式カラーカメラを用いる場合に比べて、（１）画像測定装置１のコストを下げることができると共に（２）カメラ２７を小型化できることによりカメラユニット２３の位置決め精度が向上する。

さらに、本実施形態によれば、単板式カラーカメラ２７で得られた四つの画像データ（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）が、このカメラ２７内部で擬似カラー化の演算をせずに出力され、パーソナルコンピュータ５で擬似カラー化の演算がされる。そして、エッジの位置データの演算処理をパーソナルコンピュータ５で実行している。よって、カメラ２７内部で擬似カラー化処理をしない方式の既存の単板式カラーカメラを利用できる。

なお、四つの画素上にそれぞれ配置するカラーフィルタは、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンダ），Ｙ１（黄），Ｙ２（黄）の組合せでもよいし、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青），Ｃ（シアン）の組合せでもよい。特に、ＲＧＢＣのフィルタの場合、四つの画素にそれぞれ割り当てられる色は互いに異なるので、次の効果が生じる。Ｒ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂのフィルタを用いる場合、緑（つまりＧ１，Ｇ２）の画像データが５０パーセントの割合を占めることになる。よって、緑の画像データに基づいて演算したエッジの位置の誤差が大きい場合、エッジの位置の平均値の誤差も大きくなる。

これに対して、ＲＧＢＣのフィルタによれば、四種類の色に基づく画像データが得られる。このため、たとえ一つの色の画像データに基づくエッジの位置の誤差が大きくても、残りの三つの色の画像データに基づくエッジの位置も平均値の演算に利用するので、誤差を小さくできる。

なお、本実施形態では、エッジ検出を例に説明したが、画像上でテンプレートに合う位置を検出するパターンマッチングについてもパターンの位置データが必要なので、この位置データを得るのに本発明を適用できる。具体的には、画像データ（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）のそれぞれに基づいてパターンの位置及びコントラスト値を求めて、コントラスト値を重み付けにして、パターンの位置の平均値を演算するのである。擬似カラー化後の画像データではパターンのエッジにぼやけ等が生じるので、サブピクセルレベルではマッチングの位置がずれるが、本発明によれば、上記平均値をパターンの位置とするので、測定精度の向上が図れる。

本実施形態に係る画像測定装置の全体構成を示す斜視図である。 図１の画像測定装置に備えられる測定機本体の光学系を示す図である。 ３板式カラーカメラの内部構造を示す図である。 本実施形態を実現できるハードウェア構成を示す図である。 図１の画像測定装置に備えられる単板式カラーカメラ内のＣＣＤの平面図である。 擬似カラー化された色情報を含む画像データが格納されるメモリ領域を示す図である。 本実施形態に係る画像測定装置の動作を説明するための機能ブロック図である。 単板式カラーカメラ内のＣＣＤの受光状態の一例を示す平面図である。 フィルタＲ下の画素から得られた画像データ（Ｒ）を示す図である。 フィルタＧ１下の画素から得られた画像データ（Ｇ１）を示す図である。 フィルタＧ２下の画素から得られた画像データ（Ｇ２）を示す図である。 フィルタＢ下の画素から得られた画像データ（Ｂ）を示す図である。 画像データ（Ｒ）に基づいて検出されたエッジの位置Ｐ_Ｒを示す図である。 画像データ（Ｇ１）に基づいて検出されたエッジの位置Ｐ_Ｇ１を示す図である。 画像データ（Ｇ２）に基づいて検出されたエッジの位置Ｐ_Ｇ２を示す図である。 画像データ（Ｂ）に基づいて検出されたエッジの位置Ｐ_Ｂを示す図である。 画像データ（Ｇ１）に基づく画像の濃淡グラフ及びこのグラフを微分した微分グラフを示す図である。 画像データ（Ｒ），（Ｇ１），（Ｇ２），（Ｂ）のそれぞれに基づくエッジの位置Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ１，Ｐ_Ｇ２，Ｐ_Ｂ及びこれらを平均した位置Ｐを示す図である。 比較形態に係る画像測定装置の機能ブロック図である。 比較形態に係る画像測定装置で測定したエッジの位置Ｑを示す図である。 実際のエッジの位置Ｒ、本実施形態で測定されたエッジの位置Ｐ、比較形態で測定されたエッジの位置Ｑを示す図である。

符号の説明

１・・・画像測定装置、３・・・測定機本体、５・・・パーソナルコンピュータ、７・・・指令入力部、９・・・電源ユニット、１１・・・架台、１３・・・ステージ、１５・・・Ｘ軸つまみ、１７・・・Ｙ軸つまみ、１９・・・微動つまみ、２１・・・フレーム、２３・・・カメラユニット、２５・・・Ｚ軸つまみ、２７・・・単板式カラーカメラ、２９・・・画像ヘッド、３１・・・斜め照明装置、３３・・・コンピュータ本体、３５・・・キーボード、３７・・・マウス、３９・・・ＣＲＴ、４１・・・ＣＣＤ、４３・・・撮像レンズ、４５・・・ハーフカメラ、４７・・・対物レンズ、４９・・・コリメータレンズ、５１・・・落射照明装置、５３・・・３板式カラーカメラ、５５・・・ＣＣＤ、５７・・・分光プリズム、５９・・・合わせ面、６１・・・ＣＰＵ、６３・・・プログラムメモリ、６５・・・ワークメモリ、６７・・・多値画像メモリ、６９・・・表示制御ＩＣ、７１・・・照明制御ＩＣ、７３・・・バス、７５・・・インターフェース、７７・・・Ｘ軸エンコーダ、７９・・・Ｙ軸エンコーダ、８１・・・Ｚ軸エンコーダ、８３，８５・・・インターフェース、８７・・・擬似カラー化処理部、８９・・・演算処理部、９１・・・位置・コントラスト値演算部、９３・・・平均値演算部、９５・・・グレースケール処理部、９７・・・位置演算部、Ｗ・・・ワーク、ＡＸ・・・光軸、Ｌ・・・光、Ｓ・・・セット、Ｎ，Ｎ０，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３・・・隣接画素群、Ｍ・・・メモリ領域、Ｐ，Ｐ_Ｒ，Ｐ_Ｇ１，Ｐ_Ｇ２，Ｐ_Ｂ，Ｑ，Ｒ・・・エッジの位置、Ｔ・・・エッジ検出ツール、ｇ・・・重心

Claims (6)

1. 一つの画素に一つの色が割り当てられると共に四つの画素を一つのセットとしてこれにカラーを表現するための複数の色が割り当てられており、前記セットが行列状に配置された構成を有し、測定対象を撮像して四つの前記画素のそれぞれに基づく四つの画像データを出力する撮像部と、
   四つの前記画像データのそれぞれに基づいて、前記測定対象の位置及び前記測定対象を境界とした一方側と他方側とのコントラスト値を演算し、これらを基にして前記測定対象の位置データを生成して出力する演算処理部と、を備えた
   ことを特徴とする画像測定装置。
2. 前記撮像部が組み込まれた単板式カラーカメラと、
   前記撮像部からの四つの前記画像データを用いて擬似カラー化の処理をする擬似カラー化処理部及び前記演算処理部が組み込まれたパーソナルコンピュータと、をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像測定装置。
3. 四つの前記画素にそれぞれ割り当てられる色は互いに異なる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像測定装置。
4. 前記測定対象の位置データは、前記コントラスト値を重み付けにした前記測定対象の位置の平均値である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像測定装置。
5. 一つの画素に一つの色が割り当てられると共に四つの画素を一つのセットとしてこれにカラーを表現するための複数の色が割り当てられており、前記セットが行列状に配置された構成を有する撮像部により、測定対象を撮像して四つの前記画素のそれぞれに基づく四つの画像データを出力する工程と、
   四つの前記画像データのそれぞれに基づいて、前記測定対象の位置及び前記測定対象を境界とした一方側と他方側とのコントラスト値を演算する工程と、
   前記測定対象の位置及び前記コントラスト値を基にして、前記測定対象の位置データを生成して出力する工程と、を備えた
   ことを特徴とする画像測定方法。
6. 前記測定対象の位置データは、前記コントラスト値を重み付けにした前記測定対象の位置の平均値である
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像測定方法。

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