JP2021148731A - Shape measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、物体の形状を計測する形状計測装置に関する。 The present disclosure relates to a shape measuring device for measuring the shape of an object.
立体形状を有する各種物体を対象物として、立体形状の特徴部分の抽出や抽出した特徴部分に対する計測が行われている。特許文献1は、神経細胞のスパインと呼ばれる微細構造の三次元形態の解析を行う形態解析方法を開示している。この形態解析方法においては、まず、一定方向(z方向)から合焦面を移動させながら脳の切片を撮影して、脳神経細胞の三次元画像を取得する。次に、三次元画像を二次元平面(xy平面)にシルエット投影して脳神経細胞の二次元画像を求め、二次元画像に基づいて、脳神経細胞の二次元的な形状を特定し、脳神経細胞のスパインの二次元平面内での存在領域を抽出する。その後、スパインの三次元内での存在領域を抽出し、スパインの三次元形態を判別する。 For various objects having a three-dimensional shape, the feature portion of the three-dimensional shape is extracted and the extracted feature portion is measured. Patent Document 1 discloses a morphological analysis method for analyzing a three-dimensional morphology of a fine structure called a spine of a nerve cell. In this morphological analysis method, first, a section of the brain is photographed while moving the focal plane from a certain direction (z direction), and a three-dimensional image of brain nerve cells is acquired. Next, a three-dimensional image is silhouette-projected onto a two-dimensional plane (xy plane) to obtain a two-dimensional image of the brain nerve cell, and based on the two-dimensional image, the two-dimensional shape of the brain nerve cell is identified, and the brain nerve cell Extract the region of existence of the spine in the two-dimensional plane. After that, the existing region of the spine in the three dimensions is extracted, and the three-dimensional morphology of the spine is determined.
特許文献1が開示する方法では、対象物(脳神経細胞)の三次元画像を二次元平面にシルエット投影した二次元画像に基づいて、対象物の形状を特定している。しかし、対象物の形状によっては、特徴部分の近くに比較的大きな他の部分が存在することがある。このような対象物に、特許文献1が開示する方法を適用すると、投影方向によっては、投影方向から見て特徴部分が他の部分に重なるため、二次元画像において特徴部分が他の部分のシルエットの内部に隠れてしまい、特徴部分の特定及び計測が困難である。 In the method disclosed in Patent Document 1, the shape of an object is specified based on a two-dimensional image obtained by silhouette-projecting a three-dimensional image of an object (brain nerve cell) onto a two-dimensional plane. However, depending on the shape of the object, there may be other relatively large parts near the featured part. When the method disclosed in Patent Document 1 is applied to such an object, the feature portion overlaps with another portion when viewed from the projection direction depending on the projection direction, so that the feature portion is a silhouette of the other portion in the two-dimensional image. It is difficult to identify and measure the featured part because it is hidden inside.
本開示は、上記課題を鑑みてなされたものであり、対象物の形状を好適に計測できる形状計測装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object of the present disclosure is to provide a shape measuring device capable of suitably measuring the shape of an object.
上記課題を解決するために、本開示技術の一態様は、対象物の形状を計測する形状計測装置であって、対象物の三次元形状を特定する三次元形状特定部と、対象物の三次元形状のうち、所定の特徴を有する形状の部分である特徴部分を特定する特徴部分特定部と、対象物の三次元形状から特徴部分の三次元形状を抽出し、特徴部分の三次元形状を互いに平行な複数の平面でそれぞれ切断した画像である複数の二次元断面画像を生成する二次元断面画像生成部と、複数の二次元断面画像に基づいて、特徴部分に対する計測を行う特徴部分計測部と、を備える形状計測装置である。 In order to solve the above problems, one aspect of the disclosed technology is a shape measuring device that measures the shape of an object, that is, a three-dimensional shape specifying unit that specifies the three-dimensional shape of the object, and a tertiary of the object. Of the original shape, the feature part specifying part that specifies the feature part that is the part of the shape having a predetermined feature, and the three-dimensional shape of the feature part are extracted from the three-dimensional shape of the object, and the three-dimensional shape of the feature part is obtained. A two-dimensional cross-section image generation unit that generates a plurality of two-dimensional cross-section images that are images cut on a plurality of planes parallel to each other, and a feature portion measurement unit that measures a feature portion based on a plurality of two-dimensional cross-section images. It is a shape measuring device including.
本開示の形状計測装置によれば、対象物の形状を好適に計測することができる。 According to the shape measuring device of the present disclosure, the shape of an object can be suitably measured.
[実施形態]
本開示に係る形状計測装置は、対象物の三次元形を、その形状の特徴(平面、曲面、及び線形状など)ごとに分類してグループ化した複数の特徴部分を特定した後、各特徴部分の三次元形状について複数の二次元断面画像をそれぞれ生成して、この生成した複数の二次元断面画像を用いて各特徴部分に対する各種の計測を個別に行う。これにより、対象物において複数の特徴部分どうしが所定の方向に重なるような場合であっても、各特徴部分のみをそれぞれ特定して抽出するので、各特徴部分に対する各種の計測を好適に実施することができる。
[Embodiment]
The shape measuring device according to the present disclosure classifies the three-dimensional shape of an object according to its shape features (plane, curved surface, line shape, etc.), identifies a plurality of grouped feature portions, and then identifies each feature. A plurality of two-dimensional cross-sectional images are generated for each of the three-dimensional shapes of the portions, and various measurements are individually performed for each feature portion using the generated plurality of two-dimensional cross-sectional images. As a result, even when a plurality of feature portions overlap in a predetermined direction in the object, only each feature portion is specified and extracted, so that various measurements for each feature portion are preferably performed. be able to.
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
<構成>
図1に、本実施形態に係る形状計測装置10の機能ブロック図を示す。図1に例示する形状計測装置10は、対象物撮影部11と、三次元形状特定部12と、特徴部分特定部13と、二次元断面画像生成部14と、特徴部分計測部15と、を備える。図2は、対象物撮影部11の側面図の一例を模式的に示す図である。
<Structure>
FIG. 1 shows a functional block diagram of the
対象物撮影部11は、カメラ111と、カメラ111を支持するカメラ支持部112と、計測の対象となる対象物900を載置する対象物載置部113と、を含む。カメラ111は、例えば単眼カメラであって、レンズから合焦位置までの距離が固定されている。カメラ支持部112は、カメラ111の高さを可変自在にカメラ111を支持する。これによって、カメラ111と対象物900との間の距離である撮影距離を変更することができる。対象物撮影部11は、対象物載置部113に載置された対象物900を、複数の撮影距離においてカメラ111で撮影する。撮影された画像は、画像を撮影した際の撮影距離を対応付けて、図示しない記憶部などに記憶される。なお、対象物900は、例えば金属製の部品であり、表面から突出するウィスカと呼ばれる微細突出部分901のような異物を有し得る(図2を参照)。
The
三次元形状特定部12は、対象物撮影部11が撮影した対象物900の画像及びそのときの撮影距離に基づいて、対象物900の三次元形状を特定する。なお、この三次元形状特定部12は、対象物撮影部11と一体的に構成されてもよい。
The three-dimensional
特徴部分特定部13は、三次元形状特定部12が特定した対象物900の三次元形状に基づいて、対象物900において予め定めた特徴を有する部分である特徴部分を特定する。特徴部分については後述する。
The feature
二次元断面画像生成部14は、特徴部分特定部13が特定した特徴部分の三次元形状を、対象物900の三次元形状から抽出し、この抽出した特徴部分の三次元形状の二次元断面画像を複数生成する。二次元断面画像については後述する。
The two-dimensional cross-sectional
特徴部分計測部15は、特徴部分特定部13が特定した特徴部分ごとに、二次元断面画像生成部14が生成した複数の二次元断面画像に基づいて、特徴部分に対する各種計測を行う。
The feature
なお、上述した三次元形状特定部12、特徴部分特定部13、二次元断面画像生成部14、及び特徴部分計測部15による一部又は全部の機能は、プロセッサとメモリとを有する1つあるいは2つ以上のコンピューターによって実現することができる。
It should be noted that some or all of the functions of the three-dimensional
<処理>
本実施形態に係る処理の例を説明する。図3は、形状計測装置10が実行する形状計測処理の一例を示すフローチャートである。
<Processing>
An example of the process according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the shape measurement process executed by the
(ステップS301)
三次元形状特定部12は、対象物900の三次元形状を表す情報を取得する。対象物900は、限定されないが、例えば金属製の部品であり、微細突出部分901のような異物を有し得る。対象物900の三次元形状は、レンズから合焦位置までの距離が固定されている単眼カメラを用いて、対象物900を特定の撮影方向から、対象物900までの距離を変えながら複数回撮影することで測定することができる。本実施形態では、三次元形状特定部12は、対象物900の三次元形状を表す情報として、対象物撮影部11のカメラ111が対象物900を撮影した画像及び撮影距離を取得する。なお、対象物撮影部11による撮影方向や撮影の数は、限定されない。
(Step S301)
The three-dimensional
(ステップS302)
三次元形状特定部12は、対象物900の三次元形状を表す情報に基づいて、対象物900の三次元形状を特定する。例えば、三次元形状特定部12は、上述の複数回の撮影で得られた対象物900の各画像における合焦度が高い部分と、その画像を撮影したときのカメラ111から対象物900までの撮影距離とに基づいて、対象物表面の合焦位置の空間分布を算出することにより、対象物900の三次元形状を特定することができる。
(Step S302)
The three-dimensional
(ステップS303)
特徴部分特定部13は、三次元形状特定部12が特定した対象物900の三次元形状において、所定の特徴を有する特徴部分を特定する。具体的には、特徴部分特定部13は、対象物900の三次元形状に基づいて、例えば、対象物900の各表面の法線方向や曲率及びその分布などの特徴を求める。特徴部分特定部13は、対象物900の局所的な形状について、その局所的な形状の中心部の法線方向や曲率を求めることができる。そして、特徴部分特定部13は、この求めた特徴に基づいて、対象物900の三次元形状を平面、曲面、及び線形状などに分類してグループ化し、各グループの形状を特徴部分としてそれぞれ特定する。このような三次元形状の分類は、適宜公知の方法を用いて行うことができる。
(Step S303)
The feature
(ステップS304)
二次元断面画像生成部14は、特徴部分特定部13によって特定された対象物900の各特徴部分について、対象物900の三次元形状から特徴部分の三次元形状をそれぞれ抽出する。
(Step S304)
The two-dimensional cross-sectional
(ステップS305)
二次元断面画像生成部14は、各特徴部分の三次元形状に基づいて、各特徴部分の複数の二次元断面画像(二次元断面画像群)を生成する。具体的には、二次元断面画像生成部14は、特徴部分の三次元形状を用いて、任意の撮影距離における形状(断面形状)の輪郭を抽出することで、特徴部分の二次元断面画像の生成が可能である。又は、二次元断面画像生成部14は、対象物900の合焦点画像から特徴部分にあたる領域の画像を抽出することによっても、特徴部分の二次元断面画像の生成が可能である。この際、合焦点画像にボケが生じている領域でも断面が適切に得られるように、二次元断面画像生成部14は、合焦度の高い領域の輝度値又は合焦度を用いて二次元断面画像を生成することが望ましい。この複数の二次元断面画像は、特徴部分の三次元形状を、所定の方向に所定の間隔で互いに平行な複数の平面で切断(分割)した画像となる。所定の方向は、カメラ111が移動する方向とすることができる。所定の間隔は、特徴部分の形状を抽出することができる任意の長さとすることができる。例えば、特徴部分が太さ1μmの線形状であれば、1μm未満の間隔にすればよい。
(Step S305)
The two-dimensional cross-sectional
(ステップS306)
特徴部分計測部15は、特徴部分ごとに、その特徴部分について生成された複数の二次元断面画像(二次元断面画像群)に基づいて、特徴部分の各種計測を行い、特徴部分の立体形状を求める。計測では、一例として、細線化処理や測長などが実施される。この際、特徴部分計測部15は、二次元断面画像における断面形状の輪郭から形状の内側に任意の距離だけ離れた領域を抽出することが望ましい。これにより、特徴部分が対象物900の表面に横たわった線形状であっても、特徴部分の中心部分を線状として得ることができる。
(Step S306)
The feature
(ステップS307)
特徴部分計測部15は、各特徴部分についてそれぞれ計測された形状の結果から、対象物900の立体形状を表す情報を算出する。以上で、形状計測処理は終了となる。
(Step S307)
The feature
<具体例>
以下に、図4乃至図6をさらに参照して、形状計測処理の具体的な一例を示す。本例では、対象物900は金属製の部品であり、特徴部分として微細突出部分901の立体形状を求めている。
<Specific example>
Hereinafter, a specific example of the shape measurement process will be shown with reference to FIGS. 4 to 6. In this example, the
図4に、上述のステップS301において、三次元形状特定部12が取得する対象物900の三次元形状を表す情報の一例を示す。図4に示すように、合焦法を用いて各撮影距離における対象物900の画像がカメラ111で撮影され、撮影された複数の画像が撮影距離と対応付けられて対象物900の三次元形状を表す情報として三次元形状特定部12によって取得される。
FIG. 4 shows an example of information representing the three-dimensional shape of the
図5に、上述のステップS303において、特徴部分特定部13が特定した特徴部分の一例を示す。図5に示すように、本実施形態の対象物900は、微細突出部分901(線形状グループ)と、微細突出部分901以外の部分(曲面グループ)とに分類され、それぞれが特徴部分として特定される。
FIG. 5 shows an example of the feature portion specified by the feature
図6に、上述のステップS305において、二次元断面画像生成部14が微細突出部分901について生成する複数の二次元断面画像(二次元断面画像群)の一例を示す。図6に示すように、微細突出部分901の二次元断面画像が所定の間隔で複数生成される。二次元断面画像生成部14は、この複数の二次元断面画像(二次元断面画像群)に基づいて、微細突出部分901の立体形状を算出する。立体形状の算出は、各二次元断面画像について微細突出部分901の形状に細線化処理を行い、細線化された各二次元断面画像の微細突出部分901の形状を互いに連結して立体化することで実行可能である。なお、細線化処理及び立体化処理は、公知の各種方法を用いることができる。
FIG. 6 shows an example of a plurality of two-dimensional cross-sectional images (two-dimensional cross-sectional image group) generated by the two-dimensional cross-sectional
[効果]
本開示の一実施形態に係る形状計測装置10においては、対象物900の三次元形状を、その形状の特徴(平面、曲面、及び線形状など)ごとに分類してグループ化し、各グループの形状を特徴部分としてそれぞれ特定する。そして、各特徴部分の三次元形状について複数の二次元断面画像(二次元断面画像群)をそれぞれ生成して、この生成した複数の二次元断面画像を用いて各特徴部分に対する各種の計測を個別に行う。
[effect]
In the
この処理により、対象物900において複数の特徴部分(例えば、平面と線形状)どうしが所定の方向(例えば、撮影方向)に重なるような場合であっても、各特徴部分のみをそれぞれ特定して抽出するので、各特徴部分に対する各種の計測を好適に実施することができる。
By this processing, even when a plurality of feature portions (for example, a plane and a line shape) overlap in a predetermined direction (for example, a shooting direction) in the
なお、本開示は、形状計測装置として捉えるだけでなく、形状計測方法、形状計測装置のコンピューターが実行するプログラム、プログラムを格納したコンピューター読み取り可能な非一時的記録媒体として捉えることも可能である。 The present disclosure can be regarded not only as a shape measuring device, but also as a shape measuring method, a program executed by a computer of the shape measuring device, and a computer-readable non-temporary recording medium in which the program is stored.
本開示の形状計測装置は、画像の細線化処理を用いて物体の形状を高精度かつ高速に計測する場合などに有用である。 The shape measuring device of the present disclosure is useful when measuring the shape of an object with high accuracy and high speed by using the thinning process of an image.
10 形状計測装置
11 対象物撮影部
12 三次元形状特定部
13 特徴部分特定部
14 二次元断面画像生成部
15 特徴部分計測部
111 カメラ
112 カメラ支持部
113 対象物載置部
900 対象物
901 微細突出部分
10
Claims (1)
前記対象物の三次元形状を特定する三次元形状特定部と、
前記対象物の三次元形状のうち、所定の特徴を有する形状の部分である特徴部分を特定する特徴部分特定部と、
前記対象物の三次元形状から前記特徴部分の三次元形状を抽出し、前記特徴部分の三次元形状を互いに平行な複数の平面でそれぞれ切断した画像である複数の二次元断面画像を生成する二次元断面画像生成部と、
前記複数の二次元断面画像に基づいて、前記特徴部分に対する計測を行う特徴部分計測部と、を備える、
形状計測装置。 A shape measuring device that measures the shape of an object.
A three-dimensional shape specifying part that specifies the three-dimensional shape of the object,
Among the three-dimensional shapes of the object, a feature portion specifying portion that specifies a feature portion that is a portion of a shape having a predetermined feature, and a feature portion specifying portion.
The three-dimensional shape of the feature portion is extracted from the three-dimensional shape of the object, and a plurality of two-dimensional cross-sectional images, which are images obtained by cutting the three-dimensional shape of the feature portion on a plurality of planes parallel to each other, are generated. Dimensional cross-section image generator and
A feature portion measuring unit that measures the feature portion based on the plurality of two-dimensional cross-sectional images is provided.
Shape measuring device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020051547A JP2021148731A (en) | 2020-03-23 | 2020-03-23 | Shape measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020051547A JP2021148731A (en) | 2020-03-23 | 2020-03-23 | Shape measuring device |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2020051547A Pending JP2021148731A (en) | 2020-03-23 | 2020-03-23 | Shape measuring device |
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Country | Link |
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2020
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