JP2011054110A - 画像処理型測定機および画像処理測定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】赤、緑、青等の少なくとも1以上に着色された被測定物の画像に対して、エッジ検出の信頼性を向上させる。
【解決手段】赤色LED31、緑色LED32および青色LED33を有する照明装置30と、各光源の照度を独立的に制御可能な制御部61と、被測定物1からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光し、それぞれの光に基づく赤色光画像信号R、緑色光画像信号Gおよび青色光画像信号Bに分解して出力するカラーイメージセンサ50と、赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDからのいずれかの光を被測定物に照射したときに、カラーイメージセンサから得られる画像信号のうち照射光と同じ色の画像信号に対して濃淡画像処理を施す画像処理部62とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】赤色LED31、緑色LED32および青色LED33を有する照明装置30と、各光源の照度を独立的に制御可能な制御部61と、被測定物1からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光し、それぞれの光に基づく赤色光画像信号R、緑色光画像信号Gおよび青色光画像信号Bに分解して出力するカラーイメージセンサ50と、赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDからのいずれかの光を被測定物に照射したときに、カラーイメージセンサから得られる画像信号のうち照射光と同じ色の画像信号に対して濃淡画像処理を施す画像処理部62とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、画像処理型測定機および画像処理測定方法に関する。例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)などに着色された被測定物の画像のエッジ検出等に利用できる。
被測定物に光を照射する照明装置と、被測定物からの反射光を受光するイメージセンサと、このイメージセンサで受光された画像から被測定物の形状を求める画像処理装置とを備える画像処理型測定機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
従来の画像処理型測定機では、照明装置とセンサとの組み合わせとして、
(a)白色光照明装置と白黒イメージセンサとの組み合わせ
(b)R/G/Bカラー照明装置と白黒イメージセンサとの組み合わせ
などが知られている。
従来の画像処理型測定機では、照明装置とセンサとの組み合わせとして、
(a)白色光照明装置と白黒イメージセンサとの組み合わせ
(b)R/G/Bカラー照明装置と白黒イメージセンサとの組み合わせ
などが知られている。
しかしながら、上述した構成では、R/G/Bに着色された被測定物の画像(R/G/Bパターン)のエッジを検出する際、エッジが不鮮明になり、正確にエッジを検出することが困難である。
例えば、図10に示すように、R/G/Bに着色された被測定物において、R/G/Bパターンのエッジを検出する場合を考える。
標準的な白黒濃淡画像のエッジ検出では、画素の輝度値を8ビット(256階調)に量子化し、その輝度値の差の大きいところをエッジと判定する。
しかし、(a)白色光照明装置と白黒イメージセンサとの組み合わせ構成において取得される画像は、図11(A)に示すような濃淡画像となる。これは、図11(B)の輝度分布図のように、エッジ(着色された部分の境界)における輝度差が小さいため、正確にエッジを検出できない場合がある。なお、図11(B)は、図11(A)画像の点線部の画素の輝度分布を示している。
また、(b)R/G/Bカラー照明装置と白黒イメージセンサとの組み合わせ構成において取得される画像でも、この問題を解決するには不十分である。
標準的な白黒濃淡画像のエッジ検出では、画素の輝度値を8ビット(256階調)に量子化し、その輝度値の差の大きいところをエッジと判定する。
しかし、(a)白色光照明装置と白黒イメージセンサとの組み合わせ構成において取得される画像は、図11(A)に示すような濃淡画像となる。これは、図11(B)の輝度分布図のように、エッジ(着色された部分の境界)における輝度差が小さいため、正確にエッジを検出できない場合がある。なお、図11(B)は、図11(A)画像の点線部の画素の輝度分布を示している。
また、(b)R/G/Bカラー照明装置と白黒イメージセンサとの組み合わせ構成において取得される画像でも、この問題を解決するには不十分である。
本発明の目的は、このような課題を解決すべくなされたもので、例えば、赤、緑、青など少なくとも1色以上で着色された被測定物の画像に対して、エッジ検出等の画像処理の正確性、信頼性を向上させることが可能な画像処理型測定機および画像処理測定方法を提供することにある。
本発明の画像処理型測定機は、赤色を発光する赤色発光光源、緑色を発光する緑色発光光源および青色を発光する青色発光光源を有し、これら光源からの光を被測定物に照射可能な照明手段と、前記赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源の照度を独立的に制御可能な光源制御手段と、前記被測定物からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光し、それぞれの光に基づく赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号に分解して出力する色画像分解手段と、前記赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源からのいずれかの光が前記被測定物に照射されたときに、前記色画像分解手段から得られる画像信号のうち照射光と同じ色の画像信号に対して濃淡画像処理を施す濃淡画像処理手段と、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、赤、緑、青の少なくとも1色以上で着色された被測定物において、着色された色の部分と他の部分とのエッジを検出する場合、まず、赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源のなかからいずれかを選択し、着色された色と同じ色の光を被測定物に照射する。
例えば、赤が着色された被測定物において、赤色の部分と他の部分とのエッジを検出する場合、着色された色と同じ赤色光を赤色発光光源から被測定物に照射すると、色画像分解手段によって得られる赤色光画像信号では、赤色に着色された部分のみが赤、他の部分が黒の画像が得られる。すると、濃淡画像処理手段によって、色画像分解手段から得られた赤色光画像信号に対して濃淡画像処理が施される。これによって得られた濃淡画像は、赤色の部分が明るく、他の部分が暗く処理される。そのため、これらのエッジにおいて、輝度差が大きくなるため、エッジが鮮明な画像が得られる。
従って、赤、緑、青の少なくとも1色以上で着色された被測定物の画像に対して、エッジ検出等の画像処理の正確性、信頼性を向上させることができる。
例えば、赤が着色された被測定物において、赤色の部分と他の部分とのエッジを検出する場合、着色された色と同じ赤色光を赤色発光光源から被測定物に照射すると、色画像分解手段によって得られる赤色光画像信号では、赤色に着色された部分のみが赤、他の部分が黒の画像が得られる。すると、濃淡画像処理手段によって、色画像分解手段から得られた赤色光画像信号に対して濃淡画像処理が施される。これによって得られた濃淡画像は、赤色の部分が明るく、他の部分が暗く処理される。そのため、これらのエッジにおいて、輝度差が大きくなるため、エッジが鮮明な画像が得られる。
従って、赤、緑、青の少なくとも1色以上で着色された被測定物の画像に対して、エッジ検出等の画像処理の正確性、信頼性を向上させることができる。
本発明の画像処理型測定機において、前記濃淡画像処理手段で処理された濃淡画像において、濃淡の差が大きい境界をエッジとして判定するエッジ判定手段を有する、ことが好ましい。
このような構成によれば、濃淡画像において、濃淡の差が大きい境界をエッジとして判定するエッジ判定手段を有しているから、被測定物のエッジ検出を正確に行うことができる。
このような構成によれば、濃淡画像において、濃淡の差が大きい境界をエッジとして判定するエッジ判定手段を有しているから、被測定物のエッジ検出を正確に行うことができる。
本発明の画像処理型測定機において、前記色画像分解手段は、被測定物からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光するダイクロイックプリズムと、このダイクロイックプリズムによって分光された赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ受光して光電変換する3つのCCDセンサとを含んで構成されている、ことが好ましい。
このような構成によれば、市販のダイクロイックプリズムと、3つのCCDセンサとから構成できるから、安価に製造できる。
このような構成によれば、市販のダイクロイックプリズムと、3つのCCDセンサとから構成できるから、安価に製造できる。
本発明の画像処理測定方法は、赤色を発光する赤色発光光源、緑色を発光する緑色発光光源および青色を発光する青色発光光源を有し、これら光源からの光を被測定物に照射可能な照明手段と、前記被測定物からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光し、それぞれの光に基づく赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号に分解して出力する色画像分解手段とを有する画像処理型測定機を用いて、被測定物の画像を処理して被測定物の形状などを測定する画像処理測定方法において、前記赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源からのいずれかの光を前記被測定物に照射する光照射工程と、前記赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源からのいずれかの光が前記被測定物に照射されたときに、前記色画像分解手段から得られる画像信号のうち照射光と同じ色の画像信号に対して濃淡画像処理を施す濃淡画像処理工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明の画像処理測定方法において、前記濃淡画像処理工程で処理された濃淡画像において、濃淡の差が大きい境界をエッジとして判定するエッジ判定工程を有する、ことが好ましい。
このような構成の画像処理測定方法によれば、上述した画像処理型測定機と同様な効果が期待できる。
このような構成の画像処理測定方法によれば、上述した画像処理型測定機と同様な効果が期待できる。
本発明の画像処理測定方法は、赤色を発光する赤色発光光源、緑色を発光する緑色発光光源および青色を発光する青色発光光源を有し、これら光源からの光を被測定物に照射可能な照明手段と、前記被測定物からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光し、それぞれの光に基づく赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号に分解して出力する色画像分解手段とを有する画像処理型測定機を用いて、被測定物の画像を処理して被測定物の形状などを測定する画像処理測定方法において、前記赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源からの光を合成して選択された色の光を前記被測定物に照射する光照射工程と、 前記選択された色の光が前記被測定物に照射されたときに、前記色画像分解手段から得られる赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号を取り込み、HLS変換を行って色相を求める色相算出工程と、前記色相算出工程で求められた色相に対して、前記選択された色に関して予め設定された上下限値を閾値として2値化処理を行う2値化処理工程と、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、例えば、シアン(Cy)、マゼンダ(Mg)、黄(Ye)の少なくとも1色以上で着色された被測定物において、着色された色の部分と他の部分とのエッジを検出する場合、赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源のなかからいずれかを選択し、着色された色と同じ光を被測定物に照射する。
例えば、Cyが着色された被測定物において、Cyが着色された部分と他の部分とのエッジを検出する場合、緑色発光光源と青色発光光源とを点灯して、着色された色と同じCyの光を合成し、この合成光を被測定物に照射する。
すると、色画像分解手段によって、被測定物からの反射光が赤色光、緑色光および青色光に分光され、それぞれの光に基づく赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号が得られるから、色相算出工程において、色画像分解手段から得られる赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号が取り込まれたのち、HLS変換処理が行われて色相が求められる。
2値化処理工程において、色相算出工程で求められた色相に対して、選択された色に関して予め設定された上下限値を閾値として2値化処理が行われると、着色された色の部分のみが明るく、他の部分が暗く処理される。そのため、これらのエッジにおいて、輝度差が大きくなるため、エッジが鮮明な画像が得られる。
従って、例えば、Cy、Mg、Ye等の少なくとも1色以上で着色された被測定物の画像に対しても、エッジ検出等の画像処理の正確性、信頼性を向上させることができる。
例えば、Cyが着色された被測定物において、Cyが着色された部分と他の部分とのエッジを検出する場合、緑色発光光源と青色発光光源とを点灯して、着色された色と同じCyの光を合成し、この合成光を被測定物に照射する。
すると、色画像分解手段によって、被測定物からの反射光が赤色光、緑色光および青色光に分光され、それぞれの光に基づく赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号が得られるから、色相算出工程において、色画像分解手段から得られる赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号が取り込まれたのち、HLS変換処理が行われて色相が求められる。
2値化処理工程において、色相算出工程で求められた色相に対して、選択された色に関して予め設定された上下限値を閾値として2値化処理が行われると、着色された色の部分のみが明るく、他の部分が暗く処理される。そのため、これらのエッジにおいて、輝度差が大きくなるため、エッジが鮮明な画像が得られる。
従って、例えば、Cy、Mg、Ye等の少なくとも1色以上で着色された被測定物の画像に対しても、エッジ検出等の画像処理の正確性、信頼性を向上させることができる。
本発明の画像処理測定方法は、赤色を発光する赤色発光光源、緑色を発光する緑色発光光源および青色を発光する青色発光光源を有し、これら光源からの光を被測定物に照射可能な照明手段と、前記被測定物からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光し、それぞれの光に基づく赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号に分解して出力する色画像分解手段とを有する画像処理型測定機を用いて、被測定物の画像を処理して被測定物の形状などを測定する画像処理測定方法において、前記赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源からの光を合成して選択された色の光を前記被測定物に照射する光照射工程と、前記選択された色の光が前記被測定物に照射されたときに、前記色画像分解手段から得られる赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号を取り込み、HLS変換を行って彩度を求める彩度算出工程と、前記彩度算出工程で求められた彩度に基づく濃淡画像に変換する濃淡画像変換工程と、を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、例えば、シアン(Cy)、マゼンダ(Mg)、黄(Ye)の少なくとも1色以上で着色された被測定物において、着色された色の部分と他の部分とのエッジを検出する場合、赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源からの光を被測定物に照射する。
すると、色画像分解手段によって、被測定物からの反射光が赤色光、緑色光および青色光に分光され、それぞれの光に基づく赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号が得られるから、彩度算出工程において、色画像分解手段から得られる赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号が取り込まれたのち、HLS変換処理が行われて彩度を求める。
すると、彩度算出工程で求められた彩度に基づく濃淡画像に変換される。これによって得られた濃淡画像は、着色された部分が明るく、他の部分が暗く処理される。そのため、これらのエッジにおいて、輝度差が大きくなるため、エッジが鮮明な画像が得られる。
従って、例えば、Cy、Mg、Ye等の少なくとも1色以上で着色された被測定物の画像に対しても、エッジ検出等の画像処理の正確性、信頼性を向上させることができる。
すると、色画像分解手段によって、被測定物からの反射光が赤色光、緑色光および青色光に分光され、それぞれの光に基づく赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号が得られるから、彩度算出工程において、色画像分解手段から得られる赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号が取り込まれたのち、HLS変換処理が行われて彩度を求める。
すると、彩度算出工程で求められた彩度に基づく濃淡画像に変換される。これによって得られた濃淡画像は、着色された部分が明るく、他の部分が暗く処理される。そのため、これらのエッジにおいて、輝度差が大きくなるため、エッジが鮮明な画像が得られる。
従って、例えば、Cy、Mg、Ye等の少なくとも1色以上で着色された被測定物の画像に対しても、エッジ検出等の画像処理の正確性、信頼性を向上させることができる。
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
<第1実施形態>
(画像処理型測定機の構成)
本実施形態の画像処理型測定機は、図1に示すように、被測定物1を載置したステージ10と、このステージ10の真上に配置された対物レンズ20と、この対物レンズ20の周囲に配置された照明装置30と、この照明装置30を駆動させるドライバ40と、対物レンズ20で集光された被測定物1からの反射光を受光するカラーイメージセンサ50と、ドライバ40を制御しつつカラーイメージセンサ50からの画像信号R,G,Bを処理し、被測定物1の形状などを求める画像処理装置60と、この画像処理装置60に接続された入力部70および画像モニタ80とを備えて構成されている。なお、対物レンズ20、照明装置30およびカラーイメージセンサ50は、ユニットとして一体化され、ステージ10に対して三次元方向へ相対移動可能に構成されている。
<第1実施形態>
(画像処理型測定機の構成)
本実施形態の画像処理型測定機は、図1に示すように、被測定物1を載置したステージ10と、このステージ10の真上に配置された対物レンズ20と、この対物レンズ20の周囲に配置された照明装置30と、この照明装置30を駆動させるドライバ40と、対物レンズ20で集光された被測定物1からの反射光を受光するカラーイメージセンサ50と、ドライバ40を制御しつつカラーイメージセンサ50からの画像信号R,G,Bを処理し、被測定物1の形状などを求める画像処理装置60と、この画像処理装置60に接続された入力部70および画像モニタ80とを備えて構成されている。なお、対物レンズ20、照明装置30およびカラーイメージセンサ50は、ユニットとして一体化され、ステージ10に対して三次元方向へ相対移動可能に構成されている。
照明装置30は、赤色を発光する赤色発光光源としての赤色LED(Light Emitting Diode)31と、緑色を発光する緑色発光光源としての緑色LED32と、青色を発光する青色発光光源として青色LED33とを有する。これら赤色LED31、緑色LED32および青色LED33は、それぞれ各色毎に被測定物1に対して一定以上の照度でムラなく均等に照明できるように、対物レンズ20の周囲に沿って1または複数個配置されている。
ドライバ40は、赤色LED31、緑色LED32および青色LED33に電流を印加してこれらを発光させるもので、赤色LED31に電流を印加する赤色LEDドライバ41と、緑色LED32に電流を印加する緑色LEDドライバ42と、青色LED33に電流を印加する青色LEDドライバ43とを含んで構成されている。
カラーイメージセンサ50は、対物レンズ20で集光された被測定物1からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光し、それぞれの光に基づく赤色光画像信号R、緑色光画像信号Gおよび青色光画像信号Bに分解して出力する色画像分解手段を構成している。
具体的には、図2に示すように、被測定物1からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光するダイクロイックプリズム51と、このダイクロイックプリズム51によって分光された赤色光、緑色光および青色光を受光して光電変換する3つのCCD(Charge Coupled Device)センサ52,53,54とから構成されている。
ダイクロイックプリズム51は、3つのプリズム素子51A、51B,51Cと、プリズム素子51Aとプリズム素子51Bとの間に設けられ青色光を反射し、赤色光および緑色光を透過する第1ダイクロイック膜51Dと、プリズム素子51Bとプリズム素子51Cとの間に設けられ赤色光を反射し、緑色光を透過する第2ダイクロイック膜51Eとから構成されている。
CCDセンサ52,53,54は、ダイクロイックプリズム51によって分光された青色光、赤色光および緑色光を受光できるようにダイクロイックプリズム51に固定されている。
具体的には、図2に示すように、被測定物1からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光するダイクロイックプリズム51と、このダイクロイックプリズム51によって分光された赤色光、緑色光および青色光を受光して光電変換する3つのCCD(Charge Coupled Device)センサ52,53,54とから構成されている。
ダイクロイックプリズム51は、3つのプリズム素子51A、51B,51Cと、プリズム素子51Aとプリズム素子51Bとの間に設けられ青色光を反射し、赤色光および緑色光を透過する第1ダイクロイック膜51Dと、プリズム素子51Bとプリズム素子51Cとの間に設けられ赤色光を反射し、緑色光を透過する第2ダイクロイック膜51Eとから構成されている。
CCDセンサ52,53,54は、ダイクロイックプリズム51によって分光された青色光、赤色光および緑色光を受光できるようにダイクロイックプリズム51に固定されている。
画像処理装置60は、入力部70からの指令に基づいて、赤色LEDドライバ41、緑色LEDドライバ42および青色LEDドライバ43を制御し、赤色LED31、緑色LED32および青色LED33の照度を独立的に制御可能な光源制御手段としての制御部61と、カラーイメージセンサ50からの赤色光画像信号R、緑色光画像信号Gおよび青色光画像信号Bを取り込み処理するとともに、画像モニタ80へ出力する画像処理部62とを含んで構成されている。
画像処理部62は、赤色LED31、緑色LED32および青色LED33からのいずれかの光が被測定物1に照射されたときに、カラーイメージセンサ50から得られる画像信号のうち照射光と同じ色の画像信号を取り込んで濃淡画像処理を施す濃淡画像処理手段と、濃淡処理手段で処理された濃淡画像において、濃淡の差が大きい境界をエッジとして判定するエッジ判定手段などを含んで構成されている。
(測定方法)
例えば、R/G/Bで着色された被測定物1(図10参照)において、R/G/Bの線幅を測定する例を、図3のフローチャートを参照しながら説明する。
ST(ステップ)1において、赤色光を被測定物1に照射する。これには、入力部70において、赤色LED31のみが点灯するように指令すると、制御部61から印加電流値が赤色LEDドライバ41に指令される。これにより、赤色LEDドライバ41から赤色LED31に電流が印加される結果、赤色光が被測定物1に照射される。
例えば、R/G/Bで着色された被測定物1(図10参照)において、R/G/Bの線幅を測定する例を、図3のフローチャートを参照しながら説明する。
ST(ステップ)1において、赤色光を被測定物1に照射する。これには、入力部70において、赤色LED31のみが点灯するように指令すると、制御部61から印加電流値が赤色LEDドライバ41に指令される。これにより、赤色LEDドライバ41から赤色LED31に電流が印加される結果、赤色光が被測定物1に照射される。
ST2において、カラーイメージセンサ50から得られる画像信号のうち、照射光と同じ色の画像信号である赤色光画像信号Rを取得する。つまり、画像処理部62は、カラーイメージセンサ50から得られる画像信号のうち、赤色光画像信号Rを取り込み、この赤色光画像信号Rを画像モニタ80に表示する。すると、画像モニタ80には、図4(A)のように、Rパターンの部分のみが赤色に表示され、他の部分は黒に表示される。
ST3において、赤色光画像を白黒の濃淡画像に処理する。例えば、Rパターンの部分の画素を最大階調として、これより輝度が低くなるに従って階調が低くなるように256階調の白黒濃淡画像に変換すると、図4(B)の上段に示すように処理される。ここで、図4(B)の上段において、点線部の画素の輝度分布を求めると、図4(B)の下段に示す輝度分布図が得られる。図4(B)の下段に示す輝度分布図を見ると、Rパターンの部分と他の部分との境界(エッジ)において輝度差が大きく、エッジが鮮明な画像が得られている。
ST4において、濃淡画像からRパターンのエッジを求め、Rパターンの線幅を求める。例えば、図4(B)において、点線部の画素の輝度値を調べ、輝度値の差がある閾値を超えた位置をエッジとして判定し、このエッジ間の寸法をRパターンの線幅Rwとして求める(図4(C)参照)。
次に、緑色光を被測定物1にそれぞれ照射し、そのときにカラーイメージセンサ50から得られる画像信号のうち、緑色光画像信号Gを取得し、その緑色光画像信号Gを処理する。
図5(A)は、カラーイメージセンサ50から得られる画像信号のうち、緑色光画像信号Gに基づく画像を示す図である。図5(B)は、緑色光画像の白黒濃淡画像および点線部の画素の輝度分布図である。図5(C)は、Gパターンの部分と他の部分とのエッジ検出から求められるGパターンの線幅Gwを示す図である。
図5(A)は、カラーイメージセンサ50から得られる画像信号のうち、緑色光画像信号Gに基づく画像を示す図である。図5(B)は、緑色光画像の白黒濃淡画像および点線部の画素の輝度分布図である。図5(C)は、Gパターンの部分と他の部分とのエッジ検出から求められるGパターンの線幅Gwを示す図である。
最後に、青色光を被測定物1にそれぞれ照射し、そのときにカラーイメージセンサ50から得られる画像信号のうち、青色光画像信号Bを取得し、その青色光画像信号Bを処理する。
図6(A)は、カラーイメージセンサ50から得られる画像信号のうち、青色光画像信号Bに基づく画像を示す図である。図6(B)は、青色光画像の白黒濃淡画像および点線部の画素の輝度分布図である。図6(C)は、Bパターンの部分と他の部分とのエッジ検出から求められる青色パターンの線幅Bwを示す図である。
図6(A)は、カラーイメージセンサ50から得られる画像信号のうち、青色光画像信号Bに基づく画像を示す図である。図6(B)は、青色光画像の白黒濃淡画像および点線部の画素の輝度分布図である。図6(C)は、Bパターンの部分と他の部分とのエッジ検出から求められる青色パターンの線幅Bwを示す図である。
(実施形態の効果)
本実施形態によれば、赤色LED31,緑色LED32および青色LED33からの光をそれぞれ各別に被測定物1に照射し、各光の照射時毎に、カラーイメージセンサ50から得られる赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号のうち、照射光と同じ色の画像を取り込んで、白黒の濃淡画像に変換したので、着色された部分と他の部分とのエッジが鮮明な画像を得ることができる。
本実施形態によれば、赤色LED31,緑色LED32および青色LED33からの光をそれぞれ各別に被測定物1に照射し、各光の照射時毎に、カラーイメージセンサ50から得られる赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号のうち、照射光と同じ色の画像を取り込んで、白黒の濃淡画像に変換したので、着色された部分と他の部分とのエッジが鮮明な画像を得ることができる。
従って、従来の構造では困難とされていた赤、緑、青で着色された被測定物1の画像に対して、エッジ検出、パターンサーチ(パターンマッチング)等の画像処理を行うにあたって、これらの画像処理の正確性、信頼性を向上させることができる。
<第2実施形態>
第2実施形態は、第1実施形態の画像処理型測定機を用いて、図7に示すように、R/G/BとCy(シアン)/Mg(マゼンダ)/Ye(黄)の6色に着色された被測定物2において、Cy/Mg/Yeの線幅を測定する例である。
まず、Cyに着色された部分の線幅を測定する場合、Cyと同じ色の光を被測定物2に照射する。これには、緑色LED32および青色LED33を点灯させて、これらの光を合成すると、Cyと同じ色の光が得られるから、この合成したCyと同じ色の光を被測定物2に照射する。
この状態において、画像処理部62は、カラーイメージセンサ50から得られる各色画像信号(赤色光画像信号R、緑色光画像信号Gおよび青色光画像B)を取り込み、こ れをRGB色空間からHLS色空間へ変換し、色相Hを求める。これには、まず、各色画像信号をYCC色空間に変換し、これからHLS色空間へ変換して、色相Hを求める。
第2実施形態は、第1実施形態の画像処理型測定機を用いて、図7に示すように、R/G/BとCy(シアン)/Mg(マゼンダ)/Ye(黄)の6色に着色された被測定物2において、Cy/Mg/Yeの線幅を測定する例である。
まず、Cyに着色された部分の線幅を測定する場合、Cyと同じ色の光を被測定物2に照射する。これには、緑色LED32および青色LED33を点灯させて、これらの光を合成すると、Cyと同じ色の光が得られるから、この合成したCyと同じ色の光を被測定物2に照射する。
この状態において、画像処理部62は、カラーイメージセンサ50から得られる各色画像信号(赤色光画像信号R、緑色光画像信号Gおよび青色光画像B)を取り込み、こ れをRGB色空間からHLS色空間へ変換し、色相Hを求める。これには、まず、各色画像信号をYCC色空間に変換し、これからHLS色空間へ変換して、色相Hを求める。
ここで、YCC色空間は、白黒の輝度信号Yと、色差信号C1,C2とを用いた色空間をいい、輝度信号Yと、色差信号C1,C2は、次の式で表される。なお、Y,R,G,Bは、ともに8ビット(256階調:0〜255)である。
Y =0.299R+0.587G+0.144B ……式(1)
C1=R−Y=0.701R−0.587G−0.144B ……式(2)
C2=B−Y=−0.299R−0.587G+0.886B ……式(3)
Y =0.299R+0.587G+0.144B ……式(1)
C1=R−Y=0.701R−0.587G−0.144B ……式(2)
C2=B−Y=−0.299R−0.587G+0.886B ……式(3)
また、HLS色空間は、色相H(Hue)、明度L(Light/Luminance)、彩度S(Saturation)の色の3属性を用いた色空間をいい、色相H、明度L、彩度Sは、次の式で表される。
H=tan−1(C1/C2) ……式(4)
L=Y ……式(5)
S=√(C1 2+C2 2) ……式(6)
H=tan−1(C1/C2) ……式(4)
L=Y ……式(5)
S=√(C1 2+C2 2) ……式(6)
画像処理部62は、カラーイメージセンサ50から得られる各色画像信号を取り込み、前記式(4)から色相Hを求めた後、選択したCyの色相Hの2値化処理を行う。ここで、予め選択した色の色相Hについて、上限値と下限値の2つの閾値が予め設定されている。例えば、Cyの場合、下限値が290°、上限値が300°として設定されている。
すると、画像処理部62は、下限値(290°)〜上限値(300°)までの間の画素を「白」、それ以外の画素を「黒」として2値化し、この画像を画像モニタ80に表示する。画像モニタ80には、図8(A)に示すように、Cyに着色された部分のみが白色に表示され、他の部分が黒色に表示されるから、これからCyに着色された部分の線幅を求めることができる。
すると、画像処理部62は、下限値(290°)〜上限値(300°)までの間の画素を「白」、それ以外の画素を「黒」として2値化し、この画像を画像モニタ80に表示する。画像モニタ80には、図8(A)に示すように、Cyに着色された部分のみが白色に表示され、他の部分が黒色に表示されるから、これからCyに着色された部分の線幅を求めることができる。
次に、Mgの部分の線幅を測定する場合、Mgと同じ色の光を被測定物2に照射する。これには、赤色LED31および青色LED33を点灯させて、これらの光を合成すると、Mgと同じ色の光が得られるから、この合成したMgと同じ色の光を被測定物2に照射する。
この状態において、画像処理部62は、カラーイメージセンサ50から得られる各色画像信号を取り込み、前記式(4)から色相Hを求めた後、選択したMgの色相Hの2値化処理を行う。例えば、Mgの場合、下限値が40°、上限値が50°として設定されている。
すると、画像処理部62は、下限値(40°)〜上限値(50°)までの間の画素を「白」、それ以外の画素を「黒」として2値化し、この画像を画像モニタ80に表示する。画像モニタ80には、図8(B)に示すように、Mgに着色された部分のみが白色に表示され、他の部分が黒色に表示されるから、これからMgに着色された部分の線幅を求めることができる。
この状態において、画像処理部62は、カラーイメージセンサ50から得られる各色画像信号を取り込み、前記式(4)から色相Hを求めた後、選択したMgの色相Hの2値化処理を行う。例えば、Mgの場合、下限値が40°、上限値が50°として設定されている。
すると、画像処理部62は、下限値(40°)〜上限値(50°)までの間の画素を「白」、それ以外の画素を「黒」として2値化し、この画像を画像モニタ80に表示する。画像モニタ80には、図8(B)に示すように、Mgに着色された部分のみが白色に表示され、他の部分が黒色に表示されるから、これからMgに着色された部分の線幅を求めることができる。
最後に、Yeの部分の線幅を測定する場合、Yeと同じ色の光を被測定物2に照射する。これには、赤色LED31および緑色LED32を点灯させて、これらの光を合成すると、Yeと同じ色の光が得られるから、この合成したYeと同じ色の光を被測定物2に照射する。
この状態において、画像処理部62は、カラーイメージセンサ50から得られる各色画像信号を取り込み、前記式(4)から色相Hを求めた後、選択したYeの色相Hの2値化処理を行う。例えば、Yeの場合、下限値が170°、上限値が180°として設定されている。
すると、画像処理部62は、下限値(170°)〜上限値(180°)までの間の画素を「白」、それ以外の画素を「黒」として2値化し、この画像を画像モニタ80に表示する。画像モニタ80には、図8(C)に示すように、Yeの部分のみが白色に表示され、他の部分が黒色に表示されるから、これから、Yeの部分の線幅を求めることができる。
この状態において、画像処理部62は、カラーイメージセンサ50から得られる各色画像信号を取り込み、前記式(4)から色相Hを求めた後、選択したYeの色相Hの2値化処理を行う。例えば、Yeの場合、下限値が170°、上限値が180°として設定されている。
すると、画像処理部62は、下限値(170°)〜上限値(180°)までの間の画素を「白」、それ以外の画素を「黒」として2値化し、この画像を画像モニタ80に表示する。画像モニタ80には、図8(C)に示すように、Yeの部分のみが白色に表示され、他の部分が黒色に表示されるから、これから、Yeの部分の線幅を求めることができる。
なお、第2実施形態では、画像処理部62が上記各処理工程を実行する手段を構成している。具体的には、画像処理部62は、選択された色の光が被測定物に照射されたときに、カラーイメージセンサ50から得られる赤色光画像信号R、緑色光画像信号Gおよび青色光画像信号Bを取り込み、HLS変換を行って色相を求める色相算出手段と、この色相算出手段で求められた色相に対して、選択された色に関して予め設定された上下限値を閾値として2値化処理を行う2値化処理手段とを構成している。
<第3実施形態>
第3実施形態は、第1実施形態の画像処理型測定機を用いて、Cy/Mg/Yeに着色された被測定物において、Cy/Mg/Yeの線幅を測定する例である。
まず、赤色LED31、緑色LED32および青色LED33を点灯させて、これらからの合成光(白色)を被測定物2に照射する。
この状態において、画像処理部62は、カラーイメージセンサ50から得られる各色画像信号(R,G,B)を取り込み、このRGB色空間からHLS色空間へ変換し、彩度Sを求めたのち、彩度Sに基づく濃淡画像に変換する。つまり、式(6)から彩度Sを求めたのち、彩度Sに基づく濃淡画像に変換する。
図9(A)は、カラーイメージセンサ50から得られる各色画像信号から得られる原画像である。同図において、原画像の背景部分は彩度が小さいが、Cy/Mg/Yeに着色された部分は彩度が大きい。そのため、この原画像を彩度Sの濃淡画像に変換すると、図9(B)に示すように、Cy/Mg/Yeに着色された部分と他の部分との輝度差が大きくなり、エッジ検出が可能となる。
例えば、Cy/Mg/Yeに着色された部分を横断する画素の輝度値を調べ、輝度値の差がある閾値を超えた位置をエッジとして判定すれば、このエッジ間の寸法をCy/Mg/Yeの線幅として求めることができる。
第3実施形態は、第1実施形態の画像処理型測定機を用いて、Cy/Mg/Yeに着色された被測定物において、Cy/Mg/Yeの線幅を測定する例である。
まず、赤色LED31、緑色LED32および青色LED33を点灯させて、これらからの合成光(白色)を被測定物2に照射する。
この状態において、画像処理部62は、カラーイメージセンサ50から得られる各色画像信号(R,G,B)を取り込み、このRGB色空間からHLS色空間へ変換し、彩度Sを求めたのち、彩度Sに基づく濃淡画像に変換する。つまり、式(6)から彩度Sを求めたのち、彩度Sに基づく濃淡画像に変換する。
図9(A)は、カラーイメージセンサ50から得られる各色画像信号から得られる原画像である。同図において、原画像の背景部分は彩度が小さいが、Cy/Mg/Yeに着色された部分は彩度が大きい。そのため、この原画像を彩度Sの濃淡画像に変換すると、図9(B)に示すように、Cy/Mg/Yeに着色された部分と他の部分との輝度差が大きくなり、エッジ検出が可能となる。
例えば、Cy/Mg/Yeに着色された部分を横断する画素の輝度値を調べ、輝度値の差がある閾値を超えた位置をエッジとして判定すれば、このエッジ間の寸法をCy/Mg/Yeの線幅として求めることができる。
なお、第3実施形態では、画像処理部62が上記各処理工程を実行する手段を構成している。具体的には、画像処理部62は、選択された色の光が被測定物に照射されたときに、カラーイメージセンサ50から得られる赤色光画像信号R、緑色光画像信号Gおよび青色光画像信号Bを取り込み、HLS変換を行って彩度を求める彩度算出手段と、彩度算出工程で求められた彩度に基づく濃淡画像に変換する濃淡画像変換手段とを構成している。
<変形例>
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本考案に含まれる。
前記実施形態では、R/G/B、または、これとCy/Mg/Yeとに着色された被測定物の画像のエッジ検出の例を説明したが、着色された色については、これらのうちの少なくとも1以上の色、あるいは、これ以外の色で着色されていても、本発明を適用できる。
本発明は、前述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本考案に含まれる。
前記実施形態では、R/G/B、または、これとCy/Mg/Yeとに着色された被測定物の画像のエッジ検出の例を説明したが、着色された色については、これらのうちの少なくとも1以上の色、あるいは、これ以外の色で着色されていても、本発明を適用できる。
照明装置30は、赤色LED31と、緑色LED32と、青色LED33とで構成されていたが、LEDに限られない。例えば、白熱電球とカラーフィルターとの組み合わせでもよい。
カラーイメージセンサ50として、ダイクロイックプリズムと、3つのイメージセンサとを含んで構成されていたが、これに限られない。例えば、ダイクロイックプリズムでなく、被測定物からの反射光をダイクロイックミラーによって赤、緑、青に分光し、その分光を3つのイメージセンサで受光、光電変換するようにしてもよい。
カラーイメージセンサ50として、ダイクロイックプリズムと、3つのイメージセンサとを含んで構成されていたが、これに限られない。例えば、ダイクロイックプリズムでなく、被測定物からの反射光をダイクロイックミラーによって赤、緑、青に分光し、その分光を3つのイメージセンサで受光、光電変換するようにしてもよい。
本発明は、例えば、赤、緑、青などの少なくとも1以上に着色された被測定物の画像に対して、エッジ検出等の画像処理を行って被測定物の形状などを測定する画像処理型測定機や画像処理測定方法などに利用できる。
1…被測定物、
30…照明装置、
31…赤色LED(赤色発光光源)、
32…緑色LED(緑色発光光源)、
33…青色LED(緑色発光光源)、
50…カラーイメージセンサ(色画像分解手段)、
51…ダイクロイックプリズム、
52,53,54…CCDセンサ、
61…制御部(光源制御手段)、
62…画像処理部(濃淡画像処理手段、エッジ判定手段)。
30…照明装置、
31…赤色LED(赤色発光光源)、
32…緑色LED(緑色発光光源)、
33…青色LED(緑色発光光源)、
50…カラーイメージセンサ(色画像分解手段)、
51…ダイクロイックプリズム、
52,53,54…CCDセンサ、
61…制御部(光源制御手段)、
62…画像処理部(濃淡画像処理手段、エッジ判定手段)。
Claims (7)
- 赤色を発光する赤色発光光源、緑色を発光する緑色発光光源および青色を発光する青色発光光源を有し、これら光源からの光を被測定物に照射可能な照明手段と、
前記赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源の照度を独立的に制御可能な光源制御手段と、
前記被測定物からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光し、それぞれの光に基づく赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号に分解して出力する色画像分解手段と、
前記赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源からのいずれかの光が前記被測定物に照射されたときに、前記色画像分解手段から得られる画像信号のうち照射光と同じ色の画像信号に対して濃淡画像処理を施す濃淡画像処理手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理型測定機。 - 請求項1に記載の画像処理型測定機において、
前記濃淡画像処理手段で処理された濃淡画像において、濃淡の差が大きい境界をエッジとして判定するエッジ判定手段を有する、
ことを特徴とする画像処理型測定機。 - 請求項1または請求項2に記載の画像処理型測定機において、
前記色画像分解手段は、被測定物からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光するダイクロイックプリズムと、このダイクロイックプリズムによって分光された赤色光、緑色光および青色光をそれぞれ受光して光電変換する3つのCCDセンサとを含んで構成されている、ことを特徴とする画像処理型測定機。 - 赤色を発光する赤色発光光源、緑色を発光する緑色発光光源および青色を発光する青色発光光源を有し、これら光源からの光を被測定物に照射可能な照明手段と、前記被測定物からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光し、それぞれの光に基づく赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号に分解して出力する色画像分解手段とを有する画像処理型測定機を用いて、被測定物の画像を処理して被測定物の形状などを測定する画像処理測定方法において、
前記赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源からのいずれかの光を前記被測定物に照射する光照射工程と、
前記赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源からのいずれかの光が前記被測定物に照射されたときに、前記色画像分解手段から得られる画像信号のうち照射光と同じ色の画像信号に対して濃淡画像処理を施す濃淡画像処理工程と、
を備えたことを特徴とする画像処理測定方法。 - 請求項4に記載の画像処理測定方法において、
前記濃淡画像処理工程で処理された濃淡画像において、濃淡の差が大きい境界をエッジとして判定するエッジ判定工程を有する、ことを特徴とする画像処理測定方法。 - 赤色を発光する赤色発光光源、緑色を発光する緑色発光光源および青色を発光する青色発光光源を有し、これら光源からの光を被測定物に照射可能な照明手段と、前記被測定物からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光し、それぞれの光に基づく赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号に分解して出力する色画像分解手段とを有する画像処理型測定機を用いて、被測定物の画像を処理して被測定物の形状などを測定する画像処理測定方法において、
前記赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源からの光を合成して選択された色の光を前記被測定物に照射する光照射工程と、
前記選択された色の光が前記被測定物に照射されたときに、前記色画像分解手段から得られる赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号を取り込み、HLS変換を行って色相を求める色相算出工程と、
前記色相算出工程で求められた色相に対して、前記選択された色に関して予め設定された上下限値を閾値として2値化処理を行う2値化処理工程と、
を備えたことを特徴とする画像処理測定方法。 - 赤色を発光する赤色発光光源、緑色を発光する緑色発光光源および青色を発光する青色発光光源を有し、これら光源からの光を被測定物に照射可能な照明手段と、前記被測定物からの反射光を赤色光、緑色光および青色光に分光し、それぞれの光に基づく赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号に分解して出力する色画像分解手段とを有する画像処理型測定機を用いて、被測定物の画像を処理して被測定物の形状などを測定する画像処理測定方法において、
前記赤色発光光源、緑色発光光源および青色発光光源からの光を合成して選択された色の光を前記被測定物に照射する光照射工程と、
前記選択された色の光が前記被測定物に照射されたときに、前記色画像分解手段から得られる赤色光画像信号、緑色光画像信号および青色光画像信号を取り込み、HLS変換を行って彩度を求める彩度算出工程と、
前記彩度算出工程で求められた彩度に基づく濃淡画像に変換する濃淡画像変換工程と、
を備えたことを特徴とする画像処理測定方法。
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