JP2007508562A - デジタルカメラによる寸法測定方法 - Google Patents

Abstract

対象上の第１の検出可能点と第２の検出可能点との間の距離は、前記第１の検出可能点を有する第１の画像を作り、次に、カメラを移動させ、続いて、前記第２の検出可能点を有する他の画像を作ることによって、デジタルカメラを用いて測定される。画像上での検出可能点の座標が計算される。２又はそれ以上の重なり合う画像は、重なり合う画像の重複部分での対応する検出可能点が、カメラの移動を決定するために検出されると、カメラによって作られる。

Description

本発明は、画像処理手段と、画像上で点を検出する検出手段と、前記画像上で検出された点の座標を計算する座標計算手段とを設けられたデジタルカメラを用いて対象の寸法を測定するための方法に関する。これによって、対象上の第１の検出可能点と第２の検出可能点との間の距離は、前記第１の検出可能点を有する第１の画像を作り、次に、デジタルカメラの視野を移動させ、続いて、前記第２の検出可能点を有する他の画像を作ることによって測定され、前記第１の画像上の前記第１の検出可能点の座標及び前記他の画像上の前記第２の検出可能点の座標は、計算され、前記視野の移動は、前記第１の検出可能点と前記第２の検出可能点との間の距離を計算するために決められる。望ましくは、前記デジタルカメラはＣＣＤカメラ（ＣＣＤとは、電荷結合素子の意である。）であり、あるいは、それはＣＭＯＳカメラ（ＣＭＯＳとは、相補型金属酸化膜半導体の意である。）又は如何なる他のデジタル画像装置でもある。

対象の寸法、特に、製品の押出加工のための金型における開口部又は隙間の寸法の高精度測定のためのこのような方法、及び該方法を適用するための装置は、ＥＰ−Ａ−０５００４００に開示される。これによって、視野は、撮影の方向に直交する方向でデジタルカメラを移動させることによって動かされる。

デジタルカメラを用いて対象の２点間の距離を測定するように、対象は、カメラから所定の位置及び所定の距離で、カメラの視野に置かれうる。デジタルカメラからの信号を基に、画像は、カメラの視野を示しながら、及び前記２点を示しながら、処理され、これらの点が検出可能となる。点が検出された後、及び２点の座標が計算された後に、２点間の距離は、容易に測定、即ち計算されうる。

例えば、点は、それが所謂強度逆転点、即ち、２つの異なる色、特に白黒又は明暗色の境界にある画像上の点である場合に、検出可能である。特に、画像上の表示が角点、急カーブ又はラインの交点を示す場合には、このような点が、画像上で検出可能である。画像上の点が検出された後に、その座標は、画像上でのその位置が正確に決められるように、計算され得る。

２点間の距離がデジタルカメラの視野よりも大きい場合には、カメラは、その視野を広げるようズームアウトすることができる。同じことが、デジタルカメラと対象との間の距離を大きくすることによって達成され得る。しかし、このような場合には、測定の精度は下がりうる。故に、精度が維持されるべき場合には、ズームアウトは選択対象とはならない。

ＥＰ−Ａ−０５００４００は、撮影の方向に直交する方向で配置可能なＣＣＤカメラを使用することによって上記問題に対する解決法を提示する。第１の検出可能点を示す第１の画像が作られ、第２の検出可能点を示す他の画像が作られ、更に、ＣＣＤカメラの移動がＣＣＤカメラのＸ及びＹ座標を測定することによって検出される。従って、Ｘ軸テーブル及び別個のＹ軸テーブルが、撮影中に、ＣＣＤカメラの位置を決めるために提案される。

本発明は、測定されるべき距離がデジタルカメラの視野よりも大きく、デジタルカメラの視野の移動を決定するための更なる手段が必要とされない、デジタルカメラによる対象の寸法測定方法を目的とする。

上記目的を達成するために、２又はそれ以上の重なり合う画像は、前記重なり合う画像の重複部分での対応する検出可能点が検出されると、前記デジタルカメラによって作られ、その後、前記第１及び第２の画像での前記対応する検出可能点の座標が、測定されるべき対象に対するデジタルカメラの前記視野の移動を決めるために計算される。

画像の重複は、測定されるべき対象のある点、又は周囲の領域のある点が、デジタルカメラの視野の移動の前に作られる画像上、及びその移動後に作られる画像上に現れることを意味する。それによって、１つの画像の一部は、他の画像の一部と同じ表示を示す。即ち、両方の部分が同一である。２つの画像を作る時期の間のデジタルカメラの視野の移動は、前記同一部分において検出可能点を検出することによって、及び２つの画像の夫々において前記点の座標を計算することによって、正確に決められうる。座標の差は、デジタルカメラの視野の移動に対応する。視野の移動を計算するこのような方法は、既存の手段を用いることによって実行可能である。従って、デジタルカメラの移動を測定するための更なる手段、特に、ＥＰ−Ａ−０５００４００で提案されている機械的な付加手段は不要である。

１つの好ましい実施例において、前記視野は、撮影の方向に直交する方向で前記デジタルカメラを移動させることによって動かされる。これによって、デジタルカメラは、ＥＰ−Ａ−０５００４００に示されているように、測定されるべき対象に対して移動可能なフレーム内に取り付けられうる。

他の好ましい実施例において、前記視野は、前記デジタルカメラに対して測定されるべき対象を動かすことによって移動される。移動の距離及び方向は、デジタルカメラによって撮られた画像により決められるので、前記移動を制御するための特別の手段は不要である。対象は、未知の距離に亘って動かされうるので、適切な重複が提供される。このような重複は、１つ又はそれ以上の検出可能点を含むべきである。

更なる他の実施例において、前記視野は、例えば１つ又はそれ以上の可動なミラー及び／又はレンズのような、調整可能な光学装置を介して前記デジタルカメラによって見られる。一般的に、ミラー又はレンズの比較的小さな動きは、むしろ大きな視野の移動を引き起こすことができ、精度は、このような小さな動きを測定する際には低いことが明らかである。しかし、本発明に従うと、結果、即ち、視野の移動が測定されるので、ミラー及び／又はレンズの移動を測定する必要はない。

１つの好ましい実施例において、多数の重なり合う画像が処理され、これによって、全ての画像が前記対象の検出可能なラインを示す。このようなラインは、対象の輪郭の一部、又は異なる色若しくは同様のものの間の境界でありうる。画像が処理され得るように、視野は、そのラインを追従することができ、時々、デジタルカメラは、撮影をすることができる。次の画像への視野の移動は、視野の動きがラインを追従するように、画像上のラインの形によって制御されうる。

本発明は、また、対象上の第１の検出可能点と第２の検出可能点との間の距離が、前記第１の検出可能点を有する第１の画像を作り、次に、デジタルカメラの視野を移動させ、続いて、前記第２の検出可能点を有する他の画像を作ることによって測定されうるように、画像処理手段と、画像上で点を検出する検出手段と、前記画像上で検出された点の座標を計算する座標計算手段とを設けられたデジタルカメラを有する対象の寸法を測定するためのシステムに関する。これによって、前記第１の画像上の前記第１の検出可能点の座標及び前記他の画像上の前記第２の検出可能点の座標は、計算され、前記視野の移動は、前記第１の検出可能点と前記第２の検出可能点との間の距離を計算するために決められ、２つの重なり合う画像上で対応する検出可能点を検出する手段と、前記移動の前に作られた画像及び前記移動の後に作られた重複画像での前記対応する検出可能点の座標を計算することによって前記視野の移動を決定する手段とが提供される。

ここで、本発明について、添付の図面を参照することにより、測定システムの実施例の記述を用いて更に説明する。なお、図面は、概要を表すに過ぎない。

図１は、本実施例ではＣＣＤカメラである、デジタル画像装置１と、カメラ１の前の対象２とを示す。対象２は、カメラ１に見えるような位置に示されている。カメラ１から見た対象２の後ろには、光源３及び散光板４がある。光源３は、対象２の輪郭が、暗色（対象２）と明色（周囲の領域、即ち、散光板４）との間の明瞭な境界として、ＣＣＤカメラ１による視認が可能であるように、散光板４を照らす。

更に、測定システムは、ＣＣＤカメラの信号を基に画像を処理する画像処理手段と、処理された画像上で点を検出するための検出手段と、画像上で検出された点の座標を計算するための座標計算手段とを設けられている。

本実施例において、対象２の長さは、測定システムを用いて測定されるべきである。対象の長さは、ＣＣＤカメラによって視認される場合に、即ち、カメラ１に対するある位置において、対象２の２つの端部５、６の間の距離である。対象２の寸法を測定することによって、対象２の特性が調査可能であり、十分に高い測定精度がもたらされる。

ＣＣＤカメラ１は、対象２の全体がその視野内にあるように調整可能であるので、画像は、対象２の輪郭全体を示すよう処理されうる。その画像は、図２に示されており、点線で指示されている。その場合に、対象２の端部５、６は、画像上で点Ａ及び点Ｂとして検出され、続いて、画像上のこれら２つの点Ａ、Ｂの座標は、それらの間の距離が決定され得るように計算されうる。

このような測定の精度は、画像上の画像素子、即ち画素の数に依存する。原理上では、画像上での検出された点の計算された座標の精度は、画素の寸法（画素サイズ）に対応する。例えば濃淡値の補間のような、特別の技術の使用時には、精度を上げることが可能であるが、精度は限定されている。

測定の精度を上げるために、ＣＣＤカメラ１は、画像上での表示対象２の縮尺比を上げるようズームインすることができる。これによって、処理された画像での対象２の寸法は、より大きくなる。しかし、ＣＣＤカメラ１の視野は、それに応じて狭くなる。これによって、１つの画像で対象２の全体を表示することが不可能となりうる。その場合には、２つの重なり合う画像（即ち、部分的重複）が、対象２の全体を示すと共に、処理され得る。

図３は、点線で示されているこれら２つの重なり合う画像７、８を示す。第１の画像７がＣＣＤカメラによって撮られた（即ち、カメラの信号を基に画像処理手段によって処理された）後に、カメラは、撮影の方向に直交する方向で動かされ、続いて、第２の画像が撮られる。上述したカメラ１の移動方向は、矢印１０で示されている。これによって移動は、また、図面の面に直交する成分を有することができる。２つの画像７、８は、重複領域９を有し、それらは、共に、対象２の全体を表す。

対象２の２つの端部５、６の間の距離は、以下のように決められる。第１の画像７では、対象２の下側の端部５が、点Ａとして検出手段によって検出され、続いて、第１の画像７におけるその点Ａの座標が、座標計算手段によって計算される。次に、第２の画像８では、対象２の上側の端部６が点Ｂとして検出され、第２の画像８におけるその点Ｂの座標が計算される。検出された点Ａ、Ｂの両方の座標の精度は、画像７、８での対象２の表示の拡大に対応して、比較的高い。

明らかであるように、点Ａと点Ｂとの間の距離は、第２の画像８に対する第１の画像７の位置が知られた後では、容易に決められる。２つの画像７、８の間のこの相互関係は、２つの画像７、８の重複領域において、同じ検出可能点又は点のパターンを両画像７、８において検出することによって決められる。示した実施例では、検出可能点Ｃは、検出手段によって検出される。点Ｃは、それが対象２の輪郭において明瞭な曲線を表すので、対象２の検出可能な点である。その場合、２つの画像７、８の夫々における点Ｃの座標は、座標計算手段によって計算される。実際には、座標の２つの設定の間の差は、２つの画像７、８の相互関係を表すので、第２の画像８の位置に対する第１の画像７の位置が決められる。

２つの画像の重複領域内の検出可能点は、また、測定されるべき対象には存在しないが、対象の近くの構造体、例えば散光板４上に存在する点の表示でもありうる。従って、散光板４は、検出可能な点及び／又は線を設けられ得る。散光板４とＣＣＤカメラ１との間の距離が正確に知られている場合には、２つの画像の相互関係は、２つの画像７、８の重複領域９において表示された散光板４上の、ある検出可能点の座標が計算されるときに決められうる。

示した実施例では、対象２の全体は、２つの画像７、８上に表されている。しかし、本発明は、また、夫々の重複領域において１つ又はそれ以上の検出可能点が見つけられるように、夫々の２つの隣り合う画像が部分的に互いに重なり合わされた２つよりも多い画像を使用することによっても適用可能である。

ＣＣＤカメラの視野よりもずっと大きな対象を調べる場合には、多数の相互に重なり合う画像が撮られうる。これによって、ＣＣＤカメラの視野は、対象の表示において検出された（曲線状の）線を追従する。システムが既知の形状を有する対象を調べるべき場合には、視野は、所定の線を追従することができる。しかし、これら全ての場合において、重なり合う画像は、対象の形状を調べることが可能となるように、作られる。

上述した実施例は、対象の寸法及び／又は形状を測定する方法の一例に過ぎず、非常に多数の他の実施例が可能である。例えば、対象の色の違いが検出されるべき場合には、図１の光源３は、（カメラ１から見て）対象２の後ろに置かれずに、対象３の他の側（図１において右側）に置かれるべきである。

測定システムを示す。 カメラの視野を示す。 ２つの重なり合う視野を示す。

Claims (6)

1. 画像処理手段と、画像上で点を検出する検出手段と、前記画像上で検出された点の座標を計算する座標計算手段とを設けられ、
   前記対象上の第１の検出可能点と第２の検出可能点との間の距離は、前記第１の検出可能点を有する第１の画像を作り、次に、デジタルカメラの視野を移動させ、続いて、前記第２の検出可能点を有する他の画像を作ることによって測定され、
   前記第１の画像上の前記第１の検出可能点の座標及び前記他の画像上の前記第２の検出可能点の座標は、計算され、
   前記視野の移動は、前記第１の検出可能点と前記第２の検出可能点との間の距離を計算するために決められる、
   前記デジタルカメラを用いて前記対象の寸法を測定するための方法であって、
   ２又はそれ以上の重なり合う画像は、前記重なり合う画像の重複部分での対応する検出可能点が検出されると、前記デジタルカメラによって作られ、その後、前記第１及び第２の画像での前記対応する検出可能点の座標が、前記視野の移動を決めるために計算される、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記視野は、撮影の方向に直交する方向で前記デジタルカメラを移動させることによって動かされる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記視野は、測定されるべき対象を動かすことによって移動される、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記視野は、調整可能な光学装置を介して前記デジタルカメラによって見られる、ことを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 多数の重なり合う画像が処理され、これによって、全ての画像が前記対象の検出可能なラインを示す、ことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一項記載の方法。
6. 対象上の第１の検出可能点と第２の検出可能点との間の距離が、前記第１の検出可能点を有する第１の画像を作り、次に、デジタルカメラの視野を移動させ、続いて、前記第２の検出可能点を有する他の画像を作ることによって測定されうるように、画像処理手段と、画像上で点を検出する検出手段と、前記画像上で検出された点の座標を計算する座標計算手段とを設けられ、
   前記第１の画像上の前記第１の検出可能点の座標及び前記他の画像上の前記第２の検出可能点の座標は、計算され、
   前記視野の移動は、前記第１の検出可能点と前記第２の検出可能点との間の距離を計算するために決められる、
   前記デジタルカメラを有する、前記対象の寸法を測定するためのシステムであって、
   ２つの重なり合う画像上で対応する検出可能点を検出する手段と、
   前記移動の前に作られた画像及び前記移動の後に作られた重複画像での前記対応する検出可能点の座標を計算することによって前記視野の移動を決定する手段と、
   を特徴とするシステム。

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