JP2802781B2 - Evaluation method of positional relationship between two opposing surfaces by image processing - Google Patents
Evaluation method of positional relationship between two opposing surfaces by image processingInfo
- Publication number
- JP2802781B2 JP2802781B2 JP21163889A JP21163889A JP2802781B2 JP 2802781 B2 JP2802781 B2 JP 2802781B2 JP 21163889 A JP21163889 A JP 21163889A JP 21163889 A JP21163889 A JP 21163889A JP 2802781 B2 JP2802781 B2 JP 2802781B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reflecting mirror
- image data
- camera
- image processing
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、対向する2面の位置関係を画像処理によっ
て評価する方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for evaluating the positional relationship between two opposing surfaces by image processing.
対向する2面を重ねるときなど、相互の位置関係の位
置合わせが必要となる。For example, when two opposing surfaces are overlapped, it is necessary to adjust the mutual positional relationship.
従来の光学的な位置合わせは、第13図に示すように、
平行な2面からなる鏡か、または同様の機能を有する組
み合わせプリズム14を対向する2面12、13間に介在さ
せ、2つのカメラ15を同一光軸上で設置し、それらのカ
メラの画像の一致状態を照合することによって行われて
いる。Conventional optical alignment, as shown in FIG.
A mirror consisting of two parallel surfaces or a combination prism 14 having a similar function is interposed between the two opposite surfaces 12 and 13, two cameras 15 are installed on the same optical axis, and images of those cameras are displayed. This is done by matching the matching state.
ところが、このような方法では、2つのカメラ15の位
置が基準となるため、撮影時に両カメラ15の支持フレー
ムの熱変形などの影響によって、対応関係に誤差が生じ
やすく、また中間の鏡やプリズム14などの位置誤差が位
置合わせ対象の2面の誤差と識別できないなどの問題が
あって、精密な測定が困難であった。However, in such a method, since the position of the two cameras 15 is used as a reference, an error is likely to occur in the correspondence due to the influence of thermal deformation of the support frames of the two cameras 15 at the time of shooting, and an intermediate mirror or prism is used. Precise measurement has been difficult due to problems such as a position error such as 14 being indistinguishable from an error between two surfaces to be aligned.
したがって、本発明の目的は、反射鏡やカメラなどの
測定器側の位置的誤差を補正し、精密な計測を可能とす
る方法を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a method for correcting a positional error on a measuring instrument side such as a reflecting mirror or a camera and enabling a precise measurement.
上記目的の下に、本発明は、対向する2面間に山型の
反射鏡を介在させ、この反射鏡の頂角側で1台のカメラ
を配置し、このカメラの画像データを画像処理装置に送
り込むようにしている。To achieve the above object, the present invention provides an image processing apparatus in which a mountain-shaped reflecting mirror is interposed between two opposing surfaces, and one camera is disposed on the vertex of the reflecting mirror. I send it to.
1台のカメラは、反射鏡の頂角の稜線を境として対向
する2面の像を撮影し、画像データに変換する。この画
像データは、画像処理装置のメモリの内部に格納されて
いく。画像処理装置は、画像上で、頂角の稜線を軸とし
て、一方の画像データを反転させることによって、一方
の画像データを他方の画像データに重ね合わせ、反転後
の画像データと他方の画像データとの一致状態を確認
し、この一致状態から2面の相互間の位置関係を評価す
る。One camera captures two images facing each other with the vertex ridgeline of the reflecting mirror as a boundary, and converts it into image data. This image data is stored inside the memory of the image processing apparatus. The image processing apparatus superimposes one image data on the other image data by reversing one image data on the image with the apex of the apex as an axis, and reversing the image data and the other image data Is checked, and the positional relationship between the two surfaces is evaluated based on the matched state.
この評価方法では、反射鏡やカメラなどの位置的誤差
が測定精度に影響せず、また対向する2面の相互の位置
関係なども画像処理の分野で補正できるため、正確な測
定が可能となる。In this evaluation method, a positional error of a reflecting mirror, a camera, and the like does not affect measurement accuracy, and a mutual positional relationship between two facing surfaces can be corrected in the field of image processing, so that accurate measurement can be performed. .
第1図は、測定システム1の構成を示している。この
実施例で、対向する2面は、基準面2と位置合わせ面3
であり、これらは互いに向き合った状態で対向してい
る。FIG. 1 shows the configuration of the measurement system 1. In this embodiment, two opposing surfaces are a reference surface 2 and an alignment surface 3.
These are opposed to each other while facing each other.
そして、測定システム1は反射鏡4、カメラ5および
画像処理装置6によって組み立てられている。The measurement system 1 is assembled by the reflecting mirror 4, the camera 5, and the image processing device 6.
上記反射鏡4は、側面から見て山型であり、基準面2
と位置合わせ面3との間に介在していて、矢印方向に位
置調整可能な状態で組み込まれている。そして、カメラ
5は、反射鏡4の頂角側にあって、頂角の2等分面上
で、その稜線に垂直な線上にほぼ位置合わせされた状態
で配置されており、画像処理装置6に接続されている。
この配置に際し、カメラ5の内部の受光素子(CCD素
子)などの縦または横の列が反射鏡4の頂角の2等分面
に対し平行となるように設定されている。The reflection mirror 4 has a mountain shape when viewed from the side, and the reference surface 2
And the positioning surface 3, and are incorporated so that the position can be adjusted in the direction of the arrow. The camera 5 is disposed on the vertex angle side of the reflecting mirror 4 and is substantially aligned on a line perpendicular to the ridgeline on a bisecting plane of the vertex angle. It is connected to the.
In this arrangement, the vertical or horizontal rows of light receiving elements (CCD elements) inside the camera 5 are set so as to be parallel to the bisecting plane of the apex angle of the reflecting mirror 4.
画像処理装置6は、コンピュータなどによって組み立
てられており、メモリ装置7の他、ディスプレイ装置
8、入力装置9などに接続されている。The image processing device 6 is assembled by a computer or the like, and is connected to the display device 8, the input device 9, and the like in addition to the memory device 7.
測定時に、カメラ5は、基準面2および位置合わせ面
3の像とともに、反射鏡4の稜線を撮影し、1フレーム
の画像データに変換する。画像処理装置6は、本発明の
方法に基づくプログラムを内蔵しており、カメラ5から
の画像データを取り込み、メモリ装置7の所定の番地に
格納した後、第2図のように、画面の稜線を境として、
一方の画像データ例えば位置合わせ面3に対応する画像
データを反射鏡4の頂角の稜線を軸として反転させるこ
とによって、稜線を軸として鏡に写し出す状態とする。
この後、画像処理装置6は、稜線を境とする基準面2の
画像データと反転後の位置合わせ面3の画像データとを
読み出し、それらのデータを例えば走査方向に順次照合
し、それらの間で例えばアンド条件を取る。両者の画像
データが完全に一致している場合に、それらの画像は、
第3図のAのように、前面で一方のレベル例えば白レベ
ルとなっている。しかし、それらの画像データにずれが
存在すると、両画像は第3図Bのように、そのずれ部分
で、黒レベルのデータとして現れる。したがって、基準
面2と位置合わせ面3との画像データの間で両者の一致
状態を確認することによって、基準面2と位置合わせ面
3との相互の位置関係が画像処理の分野で評価できるこ
とになる。At the time of measurement, the camera 5 captures images of the reference plane 2 and the alignment plane 3 together with the ridge line of the reflecting mirror 4 and converts the image into one frame of image data. The image processing device 6 incorporates a program based on the method of the present invention, takes in image data from the camera 5, stores the image data at a predetermined address of the memory device 7, and then, as shown in FIG. Bordering on
By inverting one image data, for example, the image data corresponding to the alignment surface 3 with the vertex of the apex of the reflecting mirror 4 as an axis, the mirror is projected with the ridge as an axis.
After that, the image processing device 6 reads out the image data of the reference surface 2 bordering the ridge line and the image data of the alignment surface 3 after the inversion, sequentially compares the data in the scanning direction, for example, Take for example the AND condition. If the image data is exactly the same,
As shown in FIG. 3A, the front surface has one level, for example, a white level. However, if there is a shift in the image data, both images appear as black level data at the shift portion as shown in FIG. 3B. Therefore, the mutual positional relationship between the reference plane 2 and the alignment plane 3 can be evaluated in the field of image processing by confirming the matching state between the image data of the reference plane 2 and the alignment plane 3. Become.
この測定方法によると、反射鏡4の稜線を軸とする画
像の反転機能によって、カメラ5自体の位置、姿勢の誤
差および反射鏡4の2等分面の傾きなどを除き、反射鏡
4の姿勢やその位置誤差を回避することができる。な
お、後述するように、反射鏡4の2等分面の傾きについ
ても、正常な状態での稜線の向きを検定しておけば、取
り込まれた画像データでの稜線の傾きから、計算でその
誤差が補正できるので、やはり測定精度は低下しない。
また、基準面2と位置合わせ面3とが互いに平行で、各
面上の測定すべき点がその点の垂直線上で対向している
場合に、反射鏡4の頂角は90゜として設定される。しか
し、例えば測定すべき点が垂線よりもずれた位置にある
ときは、反射鏡4の形状が単純な山型でなくなるため、
反射鏡4の加工精度や位置決め精度の影響を受けやすく
なるが、反転による効果は同様に得られる。According to this measuring method, the posture of the reflecting mirror 4 is removed by the function of inverting the image about the ridge line of the reflecting mirror 4 except for errors in the position and posture of the camera 5 and the inclination of the bisector of the reflecting mirror 4. And its position error can be avoided. As will be described later, the inclination of the bisecting surface of the reflecting mirror 4 can also be calculated based on the inclination of the ridge line in the captured image data by examining the direction of the ridge line in a normal state. Since the error can be corrected, the measurement accuracy does not decrease.
When the reference surface 2 and the positioning surface 3 are parallel to each other and the points to be measured on each surface are opposed to each other on the vertical line of the point, the vertex angle of the reflecting mirror 4 is set to 90 °. You. However, for example, when the point to be measured is located at a position deviated from the perpendicular, the shape of the reflecting mirror 4 is not a simple mountain shape.
Although the processing accuracy and positioning accuracy of the reflecting mirror 4 are easily affected, the effect of inversion can be obtained in the same manner.
第4図ないし第12図は、各種の測定態様を示してい
る。4 to 12 show various measurement modes.
まず、第4図は、頂角90゜の反射鏡4が基準面2の方
向から離れた場合の量を示している。この場合、カメラ
5の画像が全体的に中心より上方または下方に移動する
だけであり、両画像の稜線を中心とする対応関係に変化
がないため、同様の画像処理によって評価できる。First, FIG. 4 shows the amount when the reflecting mirror 4 having a vertex angle of 90 ° is separated from the direction of the reference plane 2. In this case, since the image of the camera 5 moves only above or below the center as a whole, and there is no change in the correspondence relationship centering on the ridge line of both images, it can be evaluated by the same image processing.
次に、第5図は、反射鏡4の頂角に鋭角方向または鈍
角方向の誤差が現れている場合を示している。この場合
でも、稜線を中心として画像が稜線と直交する方向に圧
縮されるか、または逆に拡大されるだけであり、比率が
同じなので、対応関係の評価は、前記と同様に行える。Next, FIG. 5 shows a case where an error in the acute angle direction or the obtuse angle direction appears at the apex angle of the reflecting mirror 4. In this case as well, the image is compressed in the direction orthogonal to the ridge line with the ridge line as the center, or is simply expanded, and the ratio is the same. Therefore, the evaluation of the correspondence can be performed in the same manner as described above.
さらに、第6図は、反射鏡4の頂角(θ=45゜)の2
等分面がカメラの交軸の中心線から離れ、角度αだけ傾
いて合致していない例を示している。この場合、正常な
画面に対し、稜線を中心として一方の面が拡大され、ま
た他方の面が縮小されている。この拡大または縮小の比
率は、下記の式によって求められる。Further, FIG. 6 shows that the apex angle (θ = 45 °) of the reflecting mirror 4 is 2
An example is shown in which the equal plane is separated from the center line of the camera's intersection axis, is inclined by the angle α, and does not match. In this case, with respect to a normal screen, one surface is enlarged around the ridge line and the other surface is reduced. The enlargement or reduction ratio is obtained by the following equation.
L1,L2=L0{tan(θ+α)−tan(2α)} これは、正常なピッチに対する一次式であり、係数
(L1/L2)を一方に掛けることによって、一方の画像デ
ータと他方の画像データとを同一比率に補正できる。L 1 , L 2 = L 0 {tan (θ + α) −tan (2α)} This is a linear expression for a normal pitch, and by multiplying one by a coefficient (L 1 / L 2 ), one image data is obtained. And the other image data can be corrected to the same ratio.
次に、第7図は、反射鏡4がカメラ5の交軸を中心と
して、いずれかの方向に角度βだけ回転している場合を
示している。この場合に、正常な画面に対し写し出され
た画面が傾きの角度βだけずれた状態となっている。こ
のときのずれ量は、反射鏡4からカメラ5までの受光面
までの距離をlとして、下記の式によって補正できる。Next, FIG. 7 shows a case where the reflecting mirror 4 is rotated by an angle β in any direction about the intersection axis of the camera 5. In this case, the screen projected on the normal screen is shifted by the inclination angle β. The shift amount at this time can be corrected by the following equation, where l is the distance from the reflecting mirror 4 to the light receiving surface from the camera 5.
ずれ量(補正量)=ltan(±2β) さらに、第8図は、反射鏡4に水平面内でいずれかの
方向に傾きが生じている場合を示している。この場合、
正常な画面に対し、撮影後の画像が稜線を中心として傾
き方向に写し出されるが、稜線を中心として反転するこ
とによって、対応関係がとれるため、特に補正は必要と
されない。Shift amount (correction amount) = ltan (± 2β) FIG. 8 shows a case where the reflecting mirror 4 is inclined in any direction in the horizontal plane. in this case,
An image after photographing is displayed on a normal screen in a tilting direction with the ridgeline as a center, but by inverting the ridgeline as a center, a correspondence can be obtained, so that no special correction is required.
このように種々の誤差は、自己補正機能によって画像
処理の分野でも除去できる。Thus, various errors can be removed in the field of image processing by the self-correction function.
そして、第9図は以上のような種々の誤差を必要に応
じ補正する場合を示している。すなわち、対向する基準
面2と位置合わせ面3と平行な位置に位置合わせ用の基
準面10、11を対向状態で配置しておく。位置合わせ時
に、反射鏡4は、この基準面10、11の間に移動し、カメ
ラ5と正しく対向する。カメラ5は、これらの基準面1
0、11の画像を処理することによって、位置関係を確認
し、必要に応じ反射鏡4の位置や誤差などを修正してい
く。したがって、このような検定は、測定内に必要に応
じ行われていく。FIG. 9 shows a case where the various errors described above are corrected as necessary. In other words, the positioning reference surfaces 10 and 11 are arranged in a position facing each other at a position parallel to the facing reference surface 2 and positioning surface 3. At the time of alignment, the reflecting mirror 4 moves between the reference surfaces 10 and 11 and correctly faces the camera 5. The camera 5 uses these reference planes 1
By processing the images 0 and 11, the positional relationship is confirmed, and the position and error of the reflecting mirror 4 are corrected as necessary. Therefore, such assays are performed as needed within the measurement.
次に第10図は、基準面2と位置合わせ面3とがずれた
状態で対向している場合を示している。この場合、反射
鏡4は、それぞれの基準面2または位置合わせ面3に対
向するような反射面を形成する。Next, FIG. 10 shows a case where the reference surface 2 and the positioning surface 3 face each other in a shifted state. In this case, the reflecting mirror 4 forms a reflecting surface facing each of the reference surfaces 2 or the positioning surfaces 3.
さらに、第11図は、基準面2と位置合わせ面3とを平
行でない場合を示している。この場合に、カメラ5は、
基準面2と位置合わせ面3とのなす角の中心線上に配置
されており、また反射鏡4の頂角は、光軸と一致するよ
うに配置される。この場合でも、基準面2および位置合
わせ面3がともに平行な状態で対向しているものとみな
すことにより同様に処理できる。Further, FIG. 11 shows a case where the reference plane 2 and the positioning plane 3 are not parallel. In this case, the camera 5
It is arranged on the center line of the angle formed by the reference plane 2 and the alignment plane 3, and the apex angle of the reflecting mirror 4 is arranged so as to coincide with the optical axis. Even in this case, the same processing can be performed by regarding that the reference surface 2 and the positioning surface 3 face each other in a parallel state.
さらに、第12図は、基準面2と位置合わせ面3とが平
行でなく、しかも2等分面上に存在しない場合の測定例
を示している。この場合、カメラ5の光軸に対し、角度
の異なる反射鏡4を利用することによって同様に処理で
きる。もっとも、それらの角度によって、像が同じ寸法
になることもあるが、誤差に対しては角度を加味して適
切な補正が必要となる。FIG. 12 shows a measurement example in the case where the reference plane 2 and the positioning plane 3 are not parallel and do not exist on the bisector. In this case, the same processing can be performed by using the reflecting mirror 4 having different angles with respect to the optical axis of the camera 5. Of course, the image may have the same size depending on the angle, but an error needs to be appropriately corrected in consideration of the angle.
本発明では、カメラが反射鏡を介し2つの基準面と位
置合わせ面とを撮影する過程で、反射鏡の頂角の稜線を
挟んで、基準面の像と位置合わせ面の像とが線対称の状
態で対向するため、画像処理によって、稜線を軸として
他方の画像を反転させることにより、カメラ自体の位置
誤差と姿勢の誤差、さらに反射鏡の2等分面の傾きの誤
差などが除去され、反射鏡の姿勢および位置の誤差が回
避できる。また、1台のカメラのみで同時に2つの面が
撮影されるため、従来のように、2つのカメラによる相
互の位置誤差などもなくなる。According to the present invention, in the process in which the camera takes images of the two reference planes and the alignment plane via the reflector, the image of the reference plane and the image of the alignment plane are line-symmetric with respect to the vertex of the reflector. In this state, the other image is inverted around the ridge line by image processing, thereby removing the position error and the attitude error of the camera itself, and the error of the inclination of the bisector of the reflecting mirror. Thus, errors in the attitude and position of the reflecting mirror can be avoided. Further, since two surfaces are simultaneously photographed by only one camera, there is no mutual positional error between the two cameras as in the related art.
第1図は本発明の測定システムの概略的な側面図、第2
図は視野の説明図、第3図は一致状態およびずれ状態の
説明図、第4図ないし第12図はそれぞれの測定態様の説
明図、第13図は従来例の側面図である。 1……測定システム、2……基準面、3……位置合わせ
面、4……反射鏡、5……カメラ、6……画像情報装
置、7……メモリ装置、8……ディスプレイ、9……入
力装置、10、11……位置合わせ用の基準面。FIG. 1 is a schematic side view of the measuring system of the present invention, FIG.
FIG. 3 is an explanatory view of a visual field, FIG. 3 is an explanatory view of a coincident state and a shifted state, FIGS. 4 to 12 are explanatory views of respective measurement modes, and FIG. 13 is a side view of a conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measuring system, 2 ... Reference plane, 3 ... Alignment plane, 4 ... Reflection mirror, 5 ... Camera, 6 ... Image information apparatus, 7 ... Memory apparatus, 8 ... Display, 9 ... ... Input device, 10, 11 ... Reference plane for alignment.
Claims (1)
せ、この反射鏡の頂角側で2面の像および頂角の稜線を
カメラにより撮影して画像に変換し、この画像上で頂角
の稜線を軸として一方の画像データを反転させ、反転後
の一方の画像データと他方の画像データとの一致状態か
ら2面の相互の位置関係を評価することを特徴とする対
向する2面の位置関係の画像処理による評価方法。1. A mountain-shaped reflecting mirror is interposed between two opposing surfaces, and images of the two surfaces and a ridgeline of the apex angle are photographed by a camera on the apex side of the reflecting mirror and converted into an image. A method in which one image data is inverted around the ridge line of the apex angle as an axis, and a mutual positional relationship between the two surfaces is evaluated based on a coincidence state between the inverted one image data and the other image data. Evaluation method by image processing of the positional relationship between two surfaces to be performed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21163889A JP2802781B2 (en) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | Evaluation method of positional relationship between two opposing surfaces by image processing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21163889A JP2802781B2 (en) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | Evaluation method of positional relationship between two opposing surfaces by image processing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0375503A JPH0375503A (en) | 1991-03-29 |
JP2802781B2 true JP2802781B2 (en) | 1998-09-24 |
Family
ID=16609091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21163889A Expired - Lifetime JP2802781B2 (en) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | Evaluation method of positional relationship between two opposing surfaces by image processing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2802781B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5383118A (en) * | 1992-09-23 | 1995-01-17 | At&T Corp. | Device alignment methods |
TWI434157B (en) * | 2010-12-22 | 2014-04-11 | Metal Ind Res & Dev Ct | An image acquisition device for the precision alignment and its module |
-
1989
- 1989-08-17 JP JP21163889A patent/JP2802781B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0375503A (en) | 1991-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7452084B2 (en) | Projector with a device for measuring angle of inclination | |
US6226416B1 (en) | Apparatus and method for measuring rotation quantity of spherical object | |
CN108650447B (en) | Image sensor, depth data measuring head and measuring system | |
JP3219387B2 (en) | Imaging device and distance measuring device using the imaging device | |
US7434933B2 (en) | Device and method for determining geometric measurement values of an eye | |
CN109949728B (en) | Detection apparatus for display panel | |
US20210364900A1 (en) | Projection Method of Projection System for Use to Correct Image Distortion on Uneven Surface | |
KR100481399B1 (en) | Imaging system, program used for controlling image data in same system, method for correcting distortion of captured image in same system, and recording medium storing procedures for same method | |
US6545702B1 (en) | Method and apparatus for panoramic imaging | |
TW544544B (en) | Optical element inspection device and optical element inspection method | |
US6912055B2 (en) | Spherical form measuring and analyzing method | |
JP2802781B2 (en) | Evaluation method of positional relationship between two opposing surfaces by image processing | |
JP2002099902A (en) | Image processing device for measuring three-dimensional information of object through binocular stereoscopic vision, its method, and storage medium with measurement program stored therein | |
CN116678322A (en) | Crack width measurement method and system considering parallel laser beam inclination angle | |
US20020031261A1 (en) | Matching device | |
JP2007093369A (en) | Displacement measuring apparatus and shape inspection apparatus using the same | |
JP2002131054A (en) | Automatic surveying method | |
JPS61223605A (en) | Method for inspecting surface shape | |
JPH09329440A (en) | Coordinating method for measuring points on plural images | |
CN111426453A (en) | Detection device of display panel | |
JP2007333525A (en) | Distance measurement device | |
JPS60211303A (en) | Correcting device for optical axis direction of visual device | |
JPH11132763A (en) | Distance measuring method | |
JP3421922B2 (en) | Alignment fluctuation measurement device | |
JP2000339473A (en) | Method for tracking feature point in two-dimensional moving image |