JP2012063310A - 欠陥寸法測定装置、欠陥寸法測定方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置の光軸方向に対して高低差がある検査対象の欠陥の寸法を正確に測定する。
【解決手段】平面座標取得部３０２は、画像データに含まれる検査対象の欠陥を示す画素の平面座標を取得する。空間座標変換部３０５は、平面座標取得部３０２が取得した平面座標を、仮想空間に配置された検査対象の外観を表す３次元モデルの表面と平面座標が示す点に対応する仮想空間上の直線との交点を示す空間座標に変換する。仮想寸法算出部３０７は、空間座標変換部３０５が変換した複数の空間座標を用いて仮想空間における前記欠陥の寸法を算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、検査対象の欠陥の寸法を測定する欠陥寸法測定装置、欠陥寸法測定方法、及びプログラムに関する。

従来、製品の外観検査により、検査対象にクラック等の欠陥が見つかった場合、検査員が目視によりその欠陥の寸法を測定していた。しかし、目視による寸法の測定には時間がかかり、かつ計測者によるばらつきが発生するため、欠陥の寸法の測定を自動化することが望まれている。

このような要望に対し、特許文献１や特許文献２に、検査対象の画像から欠陥の寸法を自動的に算出する方法が開示されている。
具体的には、以下の処理によって欠陥の寸法を算出する。
まず、寸法算出装置は、検査対象を撮像する撮像装置が撮像した画像データにおける欠陥の位置を示す情報の入力を受け付ける。次に、寸法算出装置は、入力した情報から、画像データ上の寸法（例えば画素数）を算出する。そして、寸法算出装置は、算出した寸法に情報撮像装置の画像分解能を乗算することで、欠陥の寸法を算出する。

特許第２９７８８６６号公報 特許第４１５８３４９号公報

ところで、撮像装置の画素分解能は、撮像装置の光軸から検査対象の面までの距離によって異なる。例えば、撮像装置と検査対象との距離が近いほど画素分解能は高くなり、撮像装置と検査対象との距離が遠いほど画素分解能は低くなる。そのため、撮像装置の光軸方向に対して高低差がある検査対象の欠陥の寸法を測定したい場合、特許文献１や特許文献２に開示された方法を用いても正確な寸法の測定ができないという問題がある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、検査対象の欠陥の寸法を測定する欠陥寸法測定装置であって、前記検査対象を撮像する撮像装置が撮像した画像データに含まれる前記検査対象の欠陥を示す画素の平面座標を取得する平面座標取得部と、前記平面座標取得部が取得した平面座標を、当該平面座標が示す点に対応する前記仮想空間上の直線と、仮想空間に配置された前記検査対象の外観を表す３次元モデルの表面との交点を示す空間座標に変換する空間座標変換部と、前記空間座標変換部が算出した複数の空間座標を用いて仮想空間における前記欠陥の寸法を算出する仮想寸法算出部を備えることを特徴とする。

また、本発明においては、前記検査対象を撮像する撮像装置が撮像した画像データを取得する画像取得部と、前記検査対象を基準としたときの前記撮像装置の視点位置及び視線方向に対応する、前記仮想空間における前記３次元モデルを基準としたときの視点位置及び視線方向を用いて前記３次元モデルのレンダリングを行い、画像を生成するレンダリング部と、前記レンダリング部が生成した画像に含まれる前記３次元モデルの輪郭と前記画像取得部が取得した画像データに含まれる前記検査対象の輪郭との誤差を最小にする補正部とを備え、前記空間座標変換部は、前記補正部による補正結果を用いて前記平面座標を前記空間座標に変換することが好ましい。

また、本発明においては、前記空間座標変換部が変換した複数の空間座標が示す点を通る補間線を生成する補間部を備え、前記仮想寸法算出部は、前記補間部が生成した補間線の長さを、前記仮想空間における前記欠陥の寸法として算出することが好ましい。

また、本発明においては、前記空間座標変換部が変換した複数の空間座標が示す点のうち、連続する２つの点の間に存在する前記３次元モデルの面の全ての法線ベクトル同士の内積の最大値が所定の角度以上である場合に、前記３次元モデルの面上における前記２つの点の間の点を示す空間座標を算出する中間点座標算出部を備え、前記補間部は、前記空間座標変換部が変換した複数の空間座標及び前記中間点座標算出部が算出した空間座標を通る補間線を生成することが好ましい。

また、本発明においては、仮想空間に配置された前記検査対象の外観を表す３次元モデルの表面と前記平面座標取得部が取得した平面座標のうち前記欠陥の端部に相当する画素と、当該画素に隣接する画素との中点に対応する前記仮想空間上の直線との交点を示す空間座標を算出する端部座標算出部を備え、前記補間部は、前記空間座標変換部が変換した複数の空間座標及び前記端部座標算出部が算出した空間座標を通る補間線を生成することが好ましい。

また、本発明は、検査対象の欠陥の寸法を測定する欠陥寸法測定装置を用いた欠陥寸法測定方法であって、平面座標取得部は、前記検査対象を撮像する撮像装置が撮像した画像データに含まれる前記検査対象の欠陥を示す画素の平面座標を取得し、空間座標変換部は、前記平面座標取得部が取得した平面座標を、当該平面座標が示す点に対応する前記仮想空間上の直線と、仮想空間に配置された前記検査対象の外観を表す３次元モデルの表面との交点を示す空間座標に変換し、仮想寸法算出部は、前記空間座標変換部が変換した複数の空間座標を用いて仮想空間における前記欠陥の寸法を算出することを特徴とする。

また、本発明は、検査対象の欠陥の寸法を測定する欠陥寸法測定装置を、前記検査対象を撮像する撮像装置が撮像した画像データに含まれる前記検査対象の欠陥を示す画素の平面座標を取得する平面座標取得部、前記平面座標取得部が取得した平面座標を、当該平面座標が示す点に対応する前記仮想空間上の直線と、仮想空間に配置された前記検査対象の外観を表す３次元モデルの表面との交点を示す空間座標に変換する空間座標変換部、前記空間座標変換部が変換した複数の空間座標を用いて仮想空間における前記欠陥の寸法を算出する仮想寸法算出部として機能させるためのプログラムである。

本発明によれば、平面座標取得部が取得した平面座標を３次元モデルの表面の点を示す空間座標に変換し、当該空間座標を用いて欠陥の寸法を算出する。そのため、欠陥寸法測定装置は、撮像装置の光軸方向に対する高低差を加味して欠陥の寸法を算出することができる。これにより、欠陥寸法測定装置は、撮像装置の光軸方向に対して高低差がある検査対象の欠陥の寸法を正確に測定することができる。

本発明の一実施形態による欠陥寸法測定装置を含む欠陥寸法測定システムの構成を示す図である。 第１の実施形態による欠陥寸法測定装置の構成を示す概略ブロック図である。 マッピング情報記憶部が記憶するマッピング情報を説明する図である。 第１の実施形態による欠陥寸法測定装置の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態による欠陥寸法測定装置の構成を示す概略ブロック図である。 第３の実施形態による欠陥寸法測定装置の構成を示す概略ブロック図である。 補間線が中間点を通る場合と通らない場合の差を示す図である。 第４の実施形態による欠陥寸法測定装置の構成を示す概略ブロック図である。 補間線が端部を通る場合と通らない場合の差を示す図である。 第５の実施形態による欠陥寸法測定装置の構成を示す概略ブロック図である。

《第１の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による欠陥寸法測定装置３を含む欠陥寸法測定システムの構成を示す図である。
欠陥寸法測定システムは、検査対象４に含まれるクラック（欠陥）の寸法を測定するシステムであり、撮像装置１、コントローラ２、欠陥寸法測定装置３を備える。
撮像装置１は、検査対象４を撮像する撮像部１１と、撮像部１１の位置及び視線方向を固定するアーム１２と、コントローラ２から制御信号を受信し、当該制御信号に従ってアーム１２の姿勢を制御する制御部とを備える。
コントローラ２は、撮像装置１のアーム１２の姿勢を制御する制御信号をアーム１２に出力する。また、コントローラ２は、アーム１２の制御パターンを複数記憶しており、アーム１２の姿勢を制御した制御パターンの識別情報を示すパターン信号を欠陥寸法測定装置３に出力する。
欠陥寸法測定装置３は、撮像装置１が撮像した画像データを取得し、当該画像データに含まれる検査対象４の欠陥の寸法を測定する。また、欠陥寸法測定装置３は、利用者から情報の入力を受け付ける入力装置３１、及び情報の出力を行うディスプレイ３２を備える。

図２は、第１の実施形態による欠陥寸法測定装置３の構成を示す概略ブロック図である。
欠陥寸法測定装置３は、画像取得部３０１、平面座標取得部３０２、マッピング情報記憶部３０３、パターン取得部３０４、空間座標変換部３０５、補間部３０６、仮想寸法算出部３０７、長さ情報記憶部３０８、実寸法算出部３０９を備える。

画像取得部３０１は、撮像装置１が撮像した画像データを取得し、当該画像データをディスプレイ３２に表示させる。
平面座標取得部３０２は、入力装置３１を介して画像データに含まれる検査対象４の欠陥を示す画素の平面座標を取得する。例えば、入力装置３１がマウス等のポインティングデバイスであった場合、利用者が入力装置３１を用いて、ディスプレイ３２に表示された画像データ上の欠陥の位置をポインタで選択することで、平面座標取得部３０２は、当該位置を示す平面座標を取得する。また、平面座標取得部３０２は、複数の平面座標を取得し、それぞれに取得順を示す識別番号を割り当てる。
マッピング情報記憶部３０３は、画像データが配置された仮想平面の座標（平面座標）と、検査対象４の外観を示す３次元モデルが配置された仮想空間の座標（空間座標）との対応関係を記憶する。なお、マッピング情報記憶部３０３は、コントローラ２によるアーム１２の制御パターン毎に、当該制御パターンの識別情報に関連付けてマッピング情報を記憶する。

図３は、マッピング情報記憶部３０３が記憶するマッピング情報を説明する図である。
上記したように、マッピング情報は、平面座標と空間座標との対応関係を示す。具体的には、マッピング情報は、ある平面座標（Ｉｘ１，Ｉｙ１）を、当該平面座標（Ｉｘ１，Ｉｙ１）が示す点に対応する仮想空間上の直線と、仮想空間に配置された３次元モデルの表面との交点を示す空間座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に関連付けた情報である。これにより、マッピング情報を用いることで、画像データに含まれる検査対象４の点を、３次元モデルの表面の点に変換することができる。

パターン取得部３０４は、コントローラ２からパターン信号を取得し、当該パターン信号から制御パターンの識別情報を読み出す。
空間座標変換部３０５は、パターン取得部３０４が読み出した識別情報に関連付けられたマッピング情報をマッピング情報記憶部３０３から読み出す。そして、空間座標変換部３０５は、読み出したマッピング情報を用いて、平面座標取得部３０２が取得した平面座標を空間座標に変換する。

補間部３０６は、空間座標変換部３０５が変換した複数の空間座標が示す点同士を、識別番号順に直線で繋ぐことで、空間座標変換部３０５が変換した空間座標が示す点を通る補間線を生成する。
仮想寸法算出部３０７は、補間部３０６が生成した補間線の長さを、仮想空間における欠陥の寸法として算出する。
長さ情報記憶部３０８は、仮想空間の単位長と実空間における長さとの関係を示す長さ関係情報を記憶する。
実寸法算出部３０９は、長さ情報記憶部３０８が記憶する長さ関係情報を用いて、仮想寸法算出部３０７が算出した仮想空間における寸法から、欠陥の実寸法を算出する。

欠陥寸法測定装置３は、上記構成を有することで、以下に示す処理を行う。
平面座標取得部３０２は、検査対象４を撮像する撮像装置１が撮像した画像データに含まれる検査対象４の欠陥を示す画素の平面座標を取得する。空間座標変換部３０５は、平面座標取得部３０２が取得した平面座標を、平面座標が示す点に対応する仮想空間上の直線と、仮想空間に配置された検査対象４の外観を表す３次元モデルの表面との交点を示す空間座標に変換する。仮想寸法算出部３０７は、空間座標変換部３０５が変換した複数の空間座標を用いて仮想空間における前記欠陥の寸法を算出する。実寸法算出部３０９は、仮想空間の単位長と実空間における長さとの関係を示す長さ関係情報を用いて、仮想寸法算出部３０７が算出した仮想空間における寸法から欠陥の実寸法を算出する。
これにより、欠陥寸法測定装置３は、撮像装置１の光軸方向に対して高低差がある検査対象４の欠陥の寸法を正確に測定する。

次に、第１の実施形態による欠陥寸法測定装置３の動作を説明する。
図４は、第１の実施形態による欠陥寸法測定装置３の動作を示すフローチャートである。
コントローラ２が所定の制御パターンに基づいて撮像装置１のアーム１２の姿勢を制御し、撮像装置１の撮像部１１が所定の位置から検査対象４を撮像すると、欠陥寸法測定装置３の画像取得部３０１は、撮像装置１が撮像した画像データを取得し（ステップＳ１）、取得した画像データをディスプレイ３２に表示させる（ステップＳ２）。

画像取得部３０１が画像データをディスプレイ３２に表示させると、平面座標取得部３０２は、利用者による画像データ上の欠陥の位置の入力を待機する。このとき、ディスプレイ３２には、画像データと欠陥の位置の入力を終了させる「選択終了ボタン」が表示される。
利用者が入力装置３１を用いて、ディスプレイ３２に表示された画像データ上の欠陥の位置を選択すると、平面座標取得部３０２は、入力装置３１を介して当該位置の平面座標を取得する（ステップＳ３）。次に、平面座標取得部３０２は、取得した平面座標に取得順を示す識別番号を割り当てる（ステップＳ４）。
平面座標取得部３０２は、取得した平面座標に取得順を示す識別番号を割り当てると、利用者による次の欠陥の位置の入力を待機する（ステップＳ５）。利用者により次の欠陥の位置が入力された場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ステップＳ３に戻り、当該欠陥の位置を示す平面座標を取得する。

他方、利用者がディスプレイ３２に表示された「選択終了ボタン」を押下することで、欠陥の位置の入力処理が終了した場合（ステップＳ５：ＮＯ）、平面座標取得部３０２は、取得した複数の平面座標を空間座標変換部３０５に出力する。このとき、パターン取得部３０４は、コントローラ２からパターン信号を取得し、制御パターンの識別情報を読み出し（ステップＳ６）、空間座標変換部３０５に当該識別情報を出力する。

次に、空間座標変換部３０５は、パターン取得部３０４から入力した識別情報に関連付けられたマッピング情報を、マッピング情報記憶部３０３から読み出す（ステップＳ７）。次に、空間座標変換部３０５は、マッピング情報記憶部３０３から読み出したマッピング情報に従って、平面座標取得部３０２から入力した平面座標を空間座標に変換する（ステップＳ８）。なお、平面座標取得部３０２が平面座標に割り当てた識別番号は、空間座標変換部３０５によって変換された空間座標にも割り当てられる。

次に、補間部３０６は、空間座標変換部３０５が変換した空間座標のそれぞれを、識別番号順に直線で結んだ補間線を生成する（ステップＳ９）。次に、仮想寸法算出部３０７は、補間部３０６が生成した補間線の仮想空間における長さを算出する（ステップＳ１０）。次に、実寸法算出部３０９は、長さ情報記憶部３０８が記憶する長さ関係情報を読み出す（ステップＳ１１）。そして、実寸法算出部３０９は、長さ関係情報が示す仮想空間の単位長に対応する実空間における長さを、仮想寸法算出部３０７が算出した長さに乗じることで、欠陥の実寸法を算出する（ステップＳ１２）。

このように、本実施形態によれば、平面座標取得部３０２が取得した平面座標を３次元モデルの表面の点を示す空間座標に変換し、当該空間座標を用いて欠陥の実寸法を算出する。そのため、欠陥寸法測定装置３は、撮像装置１の光軸方向に対する高低差を加味して欠陥の実寸法を算出することができる。これにより、欠陥寸法測定装置３は、撮像装置１の光軸方向に対して高低差がある検査対象４の欠陥の寸法を正確に測定することができる。

また、本実施形態によれば、空間座標が示す点を通る補間線を補間部３０６が生成し、当該補間線の長さを算出することで、欠陥の寸法を測定する。これにより、欠陥寸法測定装置３は、線状に発生するクラック等の欠陥の長さを測定することができる。

《第２の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について詳しく説明する。
図５は、第２の実施形態による欠陥寸法測定装置３の構成を示す概略ブロック図である。
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態の補間部３０６及び仮想寸法算出部３０７の代わりに、異なる動作をする補間部３１１及び仮想寸法算出部３１２を備えるものである。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
補間部３１１は、多項式補間を用いて、空間座標変換部３０５が変換した空間座標が示す点を通る２次以上の曲線である補間線を示す数式を生成する。
仮想寸法算出部３１２は、補間部３１１が生成した数式を線積分することで、補間線の長さを算出する。

このように、本実施形態による欠陥寸法測定装置３は、空間座標変換部３０５が変換した空間座標のそれぞれを曲線で補間することができる。これにより、測定対象の表面に沿った補間線を作成することができるため、第１の実施形態よりさらに正確に欠陥の実寸法を測定することができる。

《第３の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第３の実施形態について詳しく説明する。
図６は、第３の実施形態による欠陥寸法測定装置３の構成を示す概略ブロック図である。
本発明の第３の実施形態は、第２の実施形態の構成に加え、３次元モデル記憶部３２２及び中間点座標算出部３２１を備えるものである。なお、第３の実施形態において、第２の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

３次元モデル記憶部３２２は、検査対象４の外観を表す３次元モデルを示すモデルデータを記憶する。モデルデータは、３次元モデルの各頂点の座標、及び当該頂点が構成する面の法線の情報を含む。
中間点座標算出部３２１は、空間座標変換部３０５が変換した複数の空間座標が示す点のうち、連続する２つの点の間で３次元モデルの面の法線の向きが大きく変化する場合に、当該２つの点の中間点を抽出し、当該中間点の空間座標を算出する。
そして、補間部３１１は、空間座標変換部３０５及び中間点座標算出部３２１から空間座標を入力し、これらの空間座標が示す点を通る補間線を生成する。

なお、中間点座標算出部３２１は、２つの点の間に存在する３次元モデルの面の全ての法線ベクトル同士の内積の最大値を算出し、当該最大値が所定の角度（例えば４０度）以上であるか否かを判定することで、３次元モデルの面の法線の向きが大きく変化しているか否かを判定する。
また、中間点座標算出部３２１が抽出する中間点は、空間座標変換部３０５が変換した空間座標が示す２つの点の一方の点と中間点の間に存在する３次元モデルの面の全ての法線ベクトル同士の内積の最大値と、他方の点と中間点の間に存在する３次元モデルの面の全ての法線ベクトル同士の内積の最大値との差が最小となる点である。

図７は、補間線が中間点を通る場合と通らない場合の差を示す図である。
図７（Ａ）は、中間点座標算出部３２１が中間点を抽出しない場合に生成される補間線を示す図である。図７（Ａ）に示す例では、空間座標変換部３０５が生成した点Ｂと点Ｃの間（点線で囲った部分）で３次元モデルの面の法線の向きが大きく変化している。このような場合に、補間部３１１が中間点を通らない補間線を生成すると、図７（Ａ）に示すように、点Ｂと点Ｃとの間を結ぶ補間線は、３次元モデルの表面に沿わない。
これに対し、補間部３１１が中間点を通る補間線を生成することで、図７（Ｂ）に示すように、補間線は３次元モデルの表面に沿った形となる。これにより、第１、第２の実施形態よりさらに正確に欠陥の実寸法を測定することができる。

なお、本実施形態では、第２の実施形態と同様に、補間部３１１が、空間座標変換部３０５が変換した空間座標が示す点を通る２次以上の曲線である補間線を生成する場合を説明した。しかしこれに限られず、第１の実施形態と同様に、補間部３１１が、空間座標変換部３０５が変換した複数の空間座標が示す点同士を識別番号順に直線で繋ぐことで補間線を生成するようにしても良い。

《第４の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第４の実施形態について詳しく説明する。
欠陥の寸法の測定を行う際、当該欠陥の寸法を小さめに見積もることは好ましくない。第４の実施形態によれば、欠陥の寸法を小さく見積もることを防止することができる。

図８は、第４の実施形態による欠陥寸法測定装置３の構成を示す概略ブロック図である。
本発明の第４の実施形態は、第２の実施形態の構成に加え、端部座標算出部３３１を備えるものである。なお、第４の実施形態において、第２の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

端部座標算出部３３１は、マッピング情報記憶部３０３が記憶するマッピング情報を用いて、平面座標取得部３０２が取得した平面座標のうち前記欠陥の端部に相当する画素と、当該画素に隣接する画素との中点の空間座標を算出する。すなわち、端部座標算出部３３１は、３次元モデルの表面と平面座標取得部３０２が取得した平面座標のうち欠陥の端部に相当する画素と、当該画素に隣接する画素との中点に対応する仮想空間上の直線との交点を示す空間座標を算出する。
そして、補間部３１１は、空間座標変換部３０５及び端部座標算出部３３１から空間座標を入力し、それぞれの空間座標が示す点を通る補間線を生成する。

図９は、補間線が端部を通る場合と通らない場合の差を示す図である。
図９（Ａ）は、端部座標算出部３３１が端部を抽出しない場合に生成される補間線を示す図である。画素は画像データを構成する最小単位であるが、１つの画素は厳密には３Ｄモデルの点ではなく面に相当する。そこで、マッピング情報は、当該画素の中央の点を示す平面座標と空間座標との対応関係を格納している。そのため、図９（Ａ）に示すように、欠陥の端部が画素の中央より外側に存在する場合において、空間座標変換部３０５が変換した空間座標が示す点を通る補間線を生成したとき、実寸法算出部３０９は、実際の欠陥の寸法より小さめの寸法を算出することとなる。

そこで、図９（Ｂ）に示すように、端部座標算出部３３１が、欠陥の端部に相当する画素と、当該画素に隣接する画素との中点を欠陥の端部として抽出し、当該端部の空間座標を通る補間線を生成することで、実寸法算出部３０９は、欠陥の寸法を小さく見積もることを防止することができる。また、欠陥の端部に相当する画素に隣接する画素を欠陥の端部とせず、欠陥の端部に相当する画素と、当該画素に隣接する画素との中点を欠陥の端部とすることで、欠陥の寸法を過剰に大きく算出することを防止することができる。

なお、本実施形態では、第２の実施形態と同様に、補間部３１１が、空間座標変換部３０５が変換した空間座標が示す点を通る２次以上の曲線である補間線を生成する場合を説明した。しかしこれに限られず、第１の実施形態と同様に、補間部３１１が、空間座標変換部３０５が変換した複数の空間座標が示す点同士を識別番号順に直線で繋ぐことで補間線を生成するようにしても良い。

《第５の実施形態》
以下、図面を参照しながら本発明の第５の実施形態について詳しく説明する。
撮像装置１が検査対象４を撮像する際、検査対象４の配置のずれや、アーム１２制御の微妙な誤差などの要因から、検査対象４と撮像装置１との位置関係を毎回同じにすることは難しい。
第５の実施形態によれば、検査対象４と撮像装置１との位置関係が初期設定と異なる場合にも、欠陥の寸法を正確に測定することができる。

図１０は、第５の実施形態による欠陥寸法測定装置３の構成を示す概略ブロック図である。
本発明の第５の実施形態は、第１の実施形態のマッピング情報記憶部３０３の代わりに３次元モデル記憶部３２２、視点情報記憶部３４１、レンダリング部３４２、及び補正部３４３を備え、画像取得部３０１及び空間座標変換部３０５の代わりに動作の異なる画像取得部３４４及び空間座標変換部３４５を備えるものである。なお、第５の実施形態において、第２の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

３次元モデル記憶部３２２は、検査対象４の外観を表す３次元モデルを示すモデルデータを記憶する。
視点情報記憶部３４１は、検査対象４を基準としたときの撮像装置１の視点位置及び視線方向に対応する、仮想空間における３次元モデルを基準としたときの視点位置及び視線方向を示す視点情報を記憶する。
レンダリング部３４２は、視点情報記憶部３４１が記憶する視点情報を用いて、３次元モデル記憶部３２２が記憶するモデルデータのレンダリングを行い、レンダリングの結果得られたレンダリング画像データを画像取得部３０１に出力する。

画像取得部３４４は、レンダリング部３４２から取得したレンダリング画像データと撮像装置１から取得した画像データとを重ね合わせてディスプレイ３２に表示させる。
補正部３４３は、入力装置３１から３次元モデルの姿勢（ｘ軸方向の位置、ｙ軸方向の位置、ｚ軸方向の位置、ｘ軸方向の回転角度、ｙ軸方向の回転角度、ｚ軸方向の回転角度）の補正量を入力し、当該補正量を用いて視点情報記憶部３４１が記憶する視点情報を書き換える。利用者は、入力装置３１を用いて、ディスプレイ３２に表示された３次元モデルの輪郭と画像データに含まれる検査対象４の輪郭との誤差を最小にするよう、補正量を調整する。

空間座標変換部３４５は、３次元モデル記憶部３２２が記憶するモデルデータ及び視点情報記憶部３４１が記憶する視点情報を用いて、平面座標取得部３０２が取得した平面座標を空間座標に変換する。まず、空間座標変換部３４５は、視点情報を用いて、平面座標取得部３０２が取得した平面座標を、仮想空間上の直線に変換する。そして、空間座標変換部３４５は、当該直線と３次元モデル記憶部３２２が記憶するモデルデータが示す３次元モデルの表面との交点の空間座標を算出する。これにより、当該算出した空間座標が、平面座標取得部３０２が取得した平面座標に対応する空間座標となる。

このように、本実施形態によれば、空間座標変換部３４５は、補正部３４３による補正結果を用いて平面座標を空間座標に変換する。これにより、欠陥寸法測定装置３は、検査対象４と撮像装置１との位置関係が初期設定と異なる場合にも、欠陥の寸法を正確に測定することができる。
なお、本実施形態では、補正部３４３が入力装置３１を介して利用者から補正量の入力を受け付ける場合を説明したが、これに限られず、例えば補正部３４３が自動処理によって補正量を算出しても良い。具体的には、補正部３４３が、ｘ軸方向の位置、ｙ軸方向の位置、ｚ軸方向の位置、ｘ軸方向の回転角度、ｙ軸方向の回転角度、ｚ軸方向の回転角度のそれぞれを所定の範囲内で変化させ、レンダリング部３４２が出力したレンダリング画像データに含まれる３次元モデルの輪郭と、画像取得部３０１が取得した画像データに含まれる検査対象４の輪郭との誤差が最小になったものを、補正量として採用する方法が挙げられる。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上記したそれぞれの実施形態では、平面座標取得部３０２が入力装置３１を介して利用者から欠陥の位置の入力を受け付ける場合を説明したが、これに限られず、例えば平面座標取得部３０２が自動処理によって欠陥の位置を割り出しても良い。この場合、上記したそれぞれの実施形態と異なり、取得順を示す情報を得ることができない。そのため、補間部３０６は、隣接する画素に対応する空間座標が示す点の間を補間する補間線を生成することとなる。

なお、上記したそれぞれの実施形態では、欠陥がクラックである場合に、その長さを測定する例を説明したが、これに限られず、欠陥寸法測定装置３は、例えば凹みなどの欠陥の外接四角形の寸法を測定しても良い。
また、欠陥寸法測定装置３は、複数種類の欠陥の寸法を算出してもよい。例えば、仮想寸法算出部３０７が入力装置３１を介して欠陥の種類を入力し、当該種類に応じた測定方法で欠陥の寸法を測定する。また、上述したように平面座標取得部３０２が自動処理によって欠陥の位置を割り出す場合、平面座標取得部３０２は、欠陥の種類毎に異なるアルゴリズムを用いて欠陥の位置を割り出すこととなる。この場合、仮想寸法算出部３０７は平面座標取得部３０２が用いたアルゴリズムに応じた測定方法で欠陥の寸法を測定しても良い。

また、第１〜第４の実施形態では、欠陥寸法測定装置３がマッピング情報記憶部３０３を備え、空間座標変換部３０５がマッピング情報記憶部３０３に記憶されているマッピング情報を用いて平面座標を空間座標に変換する場合を説明したが、これに限られない。例えば、第５の実施形態のように、３次元モデル記憶部３２２及び視点情報記憶部３４１を備え、空間座標変換部が、モデルデータ及び視点情報を用いて平面座標から空間座標を算出することで変換処理を行っても良い。

なお、第１〜第４の実施形態では、欠陥寸法装置３が実寸法算出部３０９を備え、仮想空間における寸法から、欠陥の実寸法を算出する場合を説明したが、これに限られない。例えば、仮想空間における寸法が実空間における寸法と同じように設定されている場合、実寸法算出部３０９を備えずに、仮想寸法算出部が算出した寸法をそのまま実寸法として出力するようにしても良い。

上述の欠陥寸法測定装置３は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１…撮像装置 ２…コントローラ ３…欠陥寸法測定装置 ４…検査対象 １１…撮像部 １２…アーム ３１…入力装置 ３２…ディスプレイ ３０１、３４４…画像取得部 ３０２…平面座標取得部 ３０３…マッピング情報記憶部 ３０４…パターン取得部 ３０５、３４５…空間座標変換部 ３０６、３１１…補間部 ３０７、３１２…仮想寸法算出部 ３０８…長さ情報記憶部 ３０９…実寸法算出部 ３２１…中間点座標算出部 ３２２…３次元モデル記憶部 ３３１…端部座標算出部 ３４１…視点情報記憶部 ３４２…レンダリング部 ３４３…補正部

Claims (7)

1. 検査対象の欠陥の寸法を測定する欠陥寸法測定装置であって、
   前記検査対象を撮像する撮像装置が撮像した画像データに含まれる前記検査対象の欠陥を示す画素の平面座標を取得する平面座標取得部と、
   前記平面座標取得部が取得した平面座標を、当該平面座標が示す点に対応する前記仮想空間上の直線と、仮想空間に配置された前記検査対象の外観を表す３次元モデルの表面との交点を示す空間座標に変換する空間座標変換部と、
   前記空間座標変換部が算出した複数の空間座標を用いて仮想空間における前記欠陥の寸法を算出する仮想寸法算出部と
   を備えることを特徴とする欠陥寸法測定装置。
2. 前記検査対象を撮像する撮像装置が撮像した画像データを取得する画像取得部と、
   前記検査対象を基準としたときの前記撮像装置の視点位置及び視線方向に対応する、前記仮想空間における前記３次元モデルを基準としたときの視点位置及び視線方向を用いて前記３次元モデルのレンダリングを行い、画像を生成するレンダリング部と、
   前記レンダリング部が生成した画像に含まれる前記３次元モデルの輪郭と前記画像取得部が取得した画像データに含まれる前記検査対象の輪郭との誤差を最小にする補正部と
   を備え、
   前記空間座標変換部は、前記補正部による補正結果を用いて前記平面座標を前記空間座標に変換する
   ことを特徴とする請求項１に記載の欠陥寸法測定装置。
3. 前記空間座標変換部が変換した複数の空間座標が示す点を通る補間線を生成する補間部を備え、
   前記仮想寸法算出部は、前記補間部が生成した補間線の長さを、前記仮想空間における前記欠陥の寸法として算出する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の欠陥寸法測定装置。
4. 前記空間座標変換部が変換した複数の空間座標が示す点のうち、連続する２つの点の間に存在する前記３次元モデルの面の全ての法線ベクトル同士の内積の最大値が所定の角度以上である場合に、前記３次元モデルの面上における前記２つの点の間の点を示す空間座標を算出する中間点座標算出部を備え、
   前記補間部は、前記空間座標変換部が変換した複数の空間座標及び前記中間点座標算出部が算出した空間座標を通る補間線を生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載の欠陥寸法測定装置。
5. 仮想空間に配置された前記検査対象の外観を表す３次元モデルの表面と前記平面座標取得部が取得した平面座標のうち前記欠陥の端部に相当する画素と、当該画素に隣接する画素との中点に対応する前記仮想空間上の直線との交点を示す空間座標を算出する端部座標算出部を備え、
   前記補間部は、前記空間座標変換部が変換した複数の空間座標及び前記端部座標算出部が算出した空間座標を通る補間線を生成する
   ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の欠陥寸法測定装置。
6. 検査対象の欠陥の寸法を測定する欠陥寸法測定装置を用いた欠陥寸法測定方法であって、
   平面座標取得部は、前記検査対象を撮像する撮像装置が撮像した画像データに含まれる前記検査対象の欠陥を示す画素の平面座標を取得し、
   空間座標変換部は、前記平面座標取得部が取得した平面座標を、当該平面座標が示す点に対応する前記仮想空間上の直線と、仮想空間に配置された前記検査対象の外観を表す３次元モデルの表面との交点を示す空間座標に変換し、
   仮想寸法算出部は、前記空間座標変換部が変換した複数の空間座標を用いて仮想空間における前記欠陥の寸法を算出する
   ことを特徴とする欠陥寸法測定方法。
7. 検査対象の欠陥の寸法を測定する欠陥寸法測定装置を、
   前記検査対象を撮像する撮像装置が撮像した画像データに含まれる前記検査対象の欠陥を示す画素の平面座標を取得する平面座標取得部、
   前記平面座標取得部が取得した平面座標を、当該平面座標が示す点に対応する前記仮想空間上の直線と、仮想空間に配置された前記検査対象の外観を表す３次元モデルの表面との交点を示す空間座標に変換する空間座標変換部、
   前記空間座標変換部が変換した複数の空間座標を用いて仮想空間における前記欠陥の寸法を算出する仮想寸法算出部、
   として機能させるためのプログラム。

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