JP3141048B2 - Three-dimensional measuring method and three-dimensional measuring device - Google Patents

Three-dimensional measuring method and three-dimensional measuring device

Info

Publication number
JP3141048B2
JP3141048B2 JP04182595A JP18259592A JP3141048B2 JP 3141048 B2 JP3141048 B2 JP 3141048B2 JP 04182595 A JP04182595 A JP 04182595A JP 18259592 A JP18259592 A JP 18259592A JP 3141048 B2 JP3141048 B2 JP 3141048B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
center
image
point
coordinates
measurement
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
Application number
JP04182595A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05340721A (en
Inventor
優 此村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optic Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optic Co Ltd filed Critical Olympus Optic Co Ltd
Priority to JP04182595A priority Critical patent/JP3141048B2/en
Priority to US08/043,207 priority patent/US5469254A/en
Publication of JPH05340721A publication Critical patent/JPH05340721A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3141048B2 publication Critical patent/JP3141048B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はパイプなどの単一断面を
有する長尺な対象物を撮像した2次元観察画像から、3
次元計測を行うにあたり測定座標系を対象物に合わせて
傷などのサイズを計測する3次元計測方法及び3次元計
測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional observation image of a long object having a single cross section such as a pipe.
The present invention relates to a three-dimensional measuring method and a three-dimensional measuring device for measuring a size of a flaw or the like by adjusting a measurement coordinate system to an object when performing dimension measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】パイプ内部にある傷の長さを計測する場
合には、以下のような方法が使われていた。パイプ内に
長さのわかっている参照物体を入れてその参照物体と傷
を画像内で比較して傷の長さを計測していた。あるい
は、観察光学系とはある距離(基線長)離れたところか
らチャートを投影して観察画像内でのチャートのズレを
基に3次元座標を算出していたり、実開昭57ー298
06号に開示されているようにパターンを投影して3次
元座標を算出していた。又、特開昭63ー140903
号では光切断線を投影して、円筒物体の位置などを計測
する従来例が開示されている。
2. Description of the Related Art When measuring the length of a flaw inside a pipe, the following method has been used. The length of the flaw was measured by placing a reference object of a known length in the pipe and comparing the reference object with the flaw in the image. Alternatively, a chart is projected from a certain distance (base line length) away from the observation optical system to calculate three-dimensional coordinates based on the deviation of the chart in the observation image.
No. 06 discloses a three-dimensional coordinate system by projecting a pattern. Also, JP-A-63-140903
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-157, a conventional example of measuring a position of a cylindrical object by projecting a light cutting line is disclosed.

【0003】このようにパイプ内部の傷を計測するとき
に、被測定物に対して参照物体を使用したり、チャート
を投影したり、補助手段を使用していて、観察画像のみ
から3次元座標を算出しているものではなかった。
When measuring a flaw inside a pipe in this way, a reference object is used for an object to be measured, a chart is projected, and auxiliary means are used. Was not calculated.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする問題点】このため、チャート
を投影する手段とか、補助手段が必要になり、測定でき
る装置が制限されるという問題がある。このため、その
ような手段を有しない既存の装置でも長さなどの測定で
きる装置が望まれる状況にあった。つまり、測定時に必
要となる変数で、あらかじめわかっている定数以外の変
数を観察画像中から得て測定する事。すなわち、測定補
助具を使用しない測定を行うことができる装置があれば
非常に便利である。
For this reason, there is a problem that means for projecting the chart and auxiliary means are required, and the measuring apparatus is limited. For this reason, there has been a situation in which an existing device that does not have such means can measure the length and the like. In other words, it is necessary to obtain a variable other than a constant that is known in advance from the observation image and measure it, which is necessary for measurement. That is, it is very convenient if there is a device that can perform measurement without using a measurement aid.

【0005】本発明は上述した点にかんがみてなされた
もので、測定のための補助具が必要でなく、予め分かっ
ている定数以外の変数を観察画像中から得て、長さなど
を計測できる3次元計測方法及び3次元計測装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and does not require an auxiliary tool for measurement, and can obtain a variable other than a constant that is known in advance from an observed image to measure a length and the like. It is an object to provide a three-dimensional measuring method and a three-dimensional measuring device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の3次元計測方法
は、単一断面を有する長尺部材を観察し、観察画像内の
情報から前記長尺部材の表面の3次元計測方法におい
て、画面内にある長尺部材の消失点と、前記長尺部材の
観察画像内の等輝度の仮想線に基づく前記長尺部材の断
面形状とから測定用座標を設定するための情報を算出
し、該測定用座標を前記消失点と前記断面形状に対応し
て設定し、前記長尺部材及び観察光学系の既知の情報を
用いて前記画面に表示される長尺部材の任意位置に対応
する3次元位置を計測可能にしている。
According to the three-dimensional measuring method of the present invention, a long member having a single cross section is observed, and a three-dimensional measuring method of the surface of the long member is performed based on information in an observation image. Vanishing point of the long member in the
Calculate information for setting measurement coordinates from the cross-sectional shape of the long member based on the virtual line of equal luminance in the observation image, and set the measurement coordinates in correspondence with the vanishing point and the cross-sectional shape. The three-dimensional position corresponding to an arbitrary position of the long member displayed on the screen can be measured using the known information of the long member and the observation optical system.

【0007】本発明の3次元計測装置は、単一断面を有
する長尺部材を観察し、観察画像内の情報から前記長尺
部材の表面の3次元計測を行う3次元計測装置におい
て、画面内にある長尺部材の消失点を抽出する消失点抽
出手段と、前記長尺部材の観察画像内の等輝度の仮想線
に基づく前記長尺部材の断面の形状と相似な図形を画面
内にマッチさせるマッチング手段と、前記断面にマッチ
ングした図形の中心を画像内で求める中心点抽出手段
と、前記消失点抽出手段からの座標と前記中心点抽出手
段からの座標から測定用の座標軸を算出する座標軸算出
手段と、前記長尺部材及び観察光学系の既知の情報を用
いて少なくとも前記画面に表示される長尺部材の任意位
置に対応する3次元位置を算出する3次元位置算出手段
とを設けることにより、測定補助具を使用しないで観察
画像から3次元位置とか長さなどを算出できる。
The three-dimensional measuring apparatus of the present invention is a three-dimensional measuring apparatus for observing a long member having a single cross section and performing three-dimensional measurement of the surface of the long member from information in an observation image. Vanishing point extracting means for extracting a vanishing point of a long member, and a virtual line of equal luminance in an observation image of the long member
Matching means for matching a figure similar to the cross-sectional shape of the long member based on the image, a center point extracting means for obtaining a center of the figure matched to the cross-section in an image, and a vanishing point extracting means. Coordinate axis calculating means for calculating a coordinate axis for measurement from the coordinates and the coordinates from the center point extracting means; and at least any of the long members displayed on the screen using known information on the long members and the observation optical system. By providing the three-dimensional position calculating means for calculating the three-dimensional position corresponding to the position, the three-dimensional position or the length can be calculated from the observed image without using the measurement aid.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1ないし図41は本発明の第1実施例に係り、
図1は本発明の第1実施例の内視鏡装置を示す全体構成
図、図2は電子内視鏡の先端側の構成を示す断面図、図
3は電子内視鏡の先端側を傾けた様子を示す説明図、図
4は図3の場合に得られる観察像を示す説明図、図5は
パイプの内部を観察している様子を示す説明図、図6は
パイプの長さ方向に対しての反射光の輝度のレベル変化
を示す説明図、図7は対物光学系の中心がパイプの中心
に一致している場合での観察画像を示す説明図、図8は
対物光学系の座標中心をパイプの中心軸上に設定した状
態で電子内視鏡の先端を傾けた様子を示す説明図、図9
は図8の場合での観察画像を示す説明図、図10は電子
内視鏡の先端をパイプの中心軸に平行な方向にずらした
様子を示す説明図、図11は図10の場合での観察画像
を示す説明図、図12は計測装置の構成を示すブロック
図、図13はこの実施例で使用する座標系の説明図、図
14はスコープの先端側と座標系との関係を示す説明
図、図15は図14の場合での観察画像を示す説明図、
図16は測定座標系をパイプの座標系に一致させる手順
を示すフローチャート図、図17はS座標系とC座標系
の関係を示す説明図、図18は光学系の中心軸とパイプ
の中心軸が一致している場合におけるS座標系とC座標
系の関係を示す説明図、図19は図18の状態から光学
系の中心軸がパイプの中心軸に対し、平行に移動した場
合におけるS座標系とC座標系の関係を示す説明図、図
20は測定座標系をパイプ座標系に一致するように平行
移動する様子を示す説明図、図21はプログラムのフロ
ーチャート図、図22は画像読み出しの処理を示すフロ
ーチャート図、図23は自動座標合わせの処理を示すフ
ローチャート図、図24は画面内で最も暗い最暗点を抽
出する処理を示すフローチャート図、図25は画像中心
と最暗点の画面上でのずれ量からスコープのパイプに対
する傾きを算出する処理を示すフローチャート図、図2
6は測定座標系を算出した傾きにー1を掛けた量だけ傾
ける処理を示すフローチャート図、図27は画像内から
等輝度円を抽出するために明るさを求める様子を示す説
明図、図28は等輝度円を抽出し、その円の中心と直径
を求める処理を示すフローチャート図、図29は明るさ
の点集合から等輝度円の中心を求める様子を示す説明
図、図30は等輝度円の直径から等輝度線の光学系の座
標中心からの距離を求める処理を示すフローチャート
図、図31は像高を生じる入射角度を求める説明図、図
32は最暗点を求めるための説明図、図33は画面の中
心を中心として円周上に複数の点を取り、明るさの差を
求める様子を示す説明図、図34は画像の明るさが均等
でない場合に最暗点をずらす処理のフローチャート図、
図35は最暗点と等輝度円の中心のずれ量と距離からそ
の距離での等輝度円の中心の3次元座標を算出する処理
を示すフローチャート図、図36は測定座標系をパイプ
座標系に一致するように平行移動する様子を示す説明
図、図37は中心のx,z座標にー1を掛けた量だけ測
定用座標系を平行移動する処理を示すフローチャート
図、図38は測定する処理を示すフローチャート図、図
39は画面内で指定された点の測定座標系での3次元座
標を計算する処理を示すフローチャート図、図40は指
定された2点が形成する円弧の長さを計算する処理を示
すフローチャート図、図41はパイプ上の2つの測定点
を示す説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1 to 41 relate to a first embodiment of the present invention.
FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an endoscope apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a distal end side of an electronic endoscope, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an observation image obtained in the case of FIG. 3, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of observing the inside of the pipe, and FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a change in the level of luminance of reflected light, FIG. 7 is an explanatory diagram showing an observed image when the center of the objective optical system coincides with the center of the pipe, and FIG. FIG. 9 is an explanatory view showing a state in which the tip of the electronic endoscope is tilted with the center set on the center axis of the pipe;
Is an explanatory diagram showing an observation image in the case of FIG. 8, FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state in which the tip of the electronic endoscope is shifted in a direction parallel to the center axis of the pipe, and FIG. 11 is a diagram in the case of FIG. FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a measuring device, FIG. 13 is an explanatory diagram of a coordinate system used in this embodiment, and FIG. 14 is an explanatory diagram showing the relationship between the distal end of the scope and the coordinate system. FIG. 15 is an explanatory diagram showing an observation image in the case of FIG. 14,
FIG. 16 is a flowchart showing the procedure for matching the measurement coordinate system to the pipe coordinate system , FIG. 17 is an explanatory diagram showing the relationship between the S coordinate system and the C coordinate system, and FIG. 18 is the center axis of the optical system and the center axis of the pipe. FIG. 19 is an explanatory diagram showing the relationship between the S coordinate system and the C coordinate system when the values coincide with each other. FIG. 19 shows the S coordinate when the center axis of the optical system moves parallel to the center axis of the pipe from the state of FIG. FIG. 20 is an explanatory diagram showing the relationship between the coordinate system and the C coordinate system, FIG. 20 is an explanatory diagram showing how the measurement coordinate system is translated so as to match the pipe coordinate system, FIG. 21 is a flowchart of the program, and FIG. 23 is a flowchart showing the process of automatic coordinate matching, FIG. 24 is a flowchart showing the process of extracting the darkest darkest point in the screen, and FIG. 25 is a screen showing the center of the image and the darkest point. Up Flowchart showing a processing for calculating an inclination from the amount of deviation scope of the pipe, FIG. 2
FIG. 6 is a flowchart showing a process of inclining by an amount obtained by multiplying the calculated coordinate system by −1, FIG. 27 is an explanatory diagram showing how brightness is obtained to extract an equal luminance circle from an image, and FIG. Is a flowchart showing a process of extracting an equal luminance circle and calculating the center and diameter of the circle, FIG. 29 is an explanatory diagram showing a state of obtaining the center of the equal luminance circle from a set of brightness points, and FIG. FIG. 31 is a flowchart showing a process for obtaining the distance from the coordinate center of the optical system of the isoluminance line from the diameter of FIG. 31, FIG. 31 is an explanatory diagram for obtaining an incident angle that produces an image height, FIG. FIG. 33 is an explanatory diagram showing a state in which a plurality of points are taken on the circumference with the center of the screen as the center, and a difference in brightness is obtained. FIG. 34 is a diagram showing a process of shifting the darkest point when the brightness of the image is not uniform. Flowchart diagram,
FIG. 35 is a flowchart showing a process of calculating the three-dimensional coordinates of the center of the isoluminous circle at that distance from the shift amount and distance between the darkest point and the center of the isoluminous circle. FIG. 37 is a flow chart showing a process of translating the coordinate system for measurement by an amount obtained by multiplying the center x and z coordinates by −1, and FIG. FIG. 39 is a flowchart showing processing for calculating three-dimensional coordinates in a measurement coordinate system of a point designated on the screen, and FIG. 40 is a flowchart showing the length of an arc formed by two designated points. FIG. 41 is a flowchart showing a calculation process, and FIG. 41 is an explanatory diagram showing two measurement points on a pipe.

【0009】図1に示すように本発明の3次元計測装置
の第1実施例は内視鏡装置であり、パイプを観察する場
合のものである。図1に示す内視鏡装置1は撮像手段を
内蔵した電子内視鏡(電子スコープとも記す)2と、こ
の電子スコープ2に照明光を供給する光源装置3と、電
子スコープ2の撮像手段に対する信号処理を行う計測装
置4と、この計測装置4から出力される画像信号を表示
するモニタ5とから構成され、計測装置4にはデータ入
力等を行うためのキーボード6が接続されている。
As shown in FIG. 1, a first embodiment of a three-dimensional measuring apparatus according to the present invention is an endoscope apparatus for observing a pipe. An endoscope apparatus 1 shown in FIG. 1 includes an electronic endoscope (also referred to as an electronic scope) 2 having a built-in imaging unit, a light source device 3 for supplying illumination light to the electronic scope 2, and an imaging unit of the electronic scope 2. The measuring device 4 includes a measuring device 4 that performs signal processing and a monitor 5 that displays an image signal output from the measuring device 4. A keyboard 6 for inputting data and the like is connected to the measuring device 4.

【0010】上記電子スコープ2は細長の挿入部7と、
この挿入部7の後端に形成された太幅の操作部8と、こ
の操作部8から延出されたユニバーサルコード9とを有
し、このユニバーサルコード9の先端に設けたコネクタ
11を光源装置3に着脱自在で接続することができる。
The electronic scope 2 has an elongated insertion portion 7,
It has a wide-width operation section 8 formed at the rear end of the insertion section 7 and a universal cord 9 extending from the operation section 8, and a connector 11 provided at the end of the universal cord 9 is connected to a light source device. 3 can be detachably connected.

【0011】上記挿入部7は手元側から長尺の軟性部1
2と、先端近くに形成され、湾曲自在の湾曲部13と、
後述する対物光学系と照明光学系が設けてある先端部1
4とからなり、この挿入部7は先端部14側から検査対
象物となるパイプ15などに挿入され、パイプ15の内
面が検査される。又、操作部8には湾曲部13を湾曲操
作するアングルノブ16が設けてある。
The insertion portion 7 is a long flexible portion 1 from the hand side.
2, a bendable portion 13 formed near the tip and freely bendable;
The tip 1 on which an objective optical system and an illumination optical system to be described later are provided.
The insertion portion 7 is inserted into the pipe 15 or the like to be inspected from the distal end portion 14 side, and the inner surface of the pipe 15 is inspected. The operation section 8 is provided with an angle knob 16 for operating the bending section 13 to bend.

【0012】上記コネクタ11にはELコード17が設
けられていて、ELコード17の他端にはELコネクタ
18が設けられている。このELコネクタ18は計測装
置4に接続できるようになっている。又、計測装置4と
光源装置3とは調光ケーブル19で接続され、例えば画
像信号の輝度レベルで光源装置3内の図示しない光源ラ
ンプからライトガイド21(図2参照)の入射端面に供
給される照明光の強度を絞りで調光し、観察に適した明
るさで表示できるようにしている。
The connector 11 is provided with an EL code 17, and the other end of the EL code 17 is provided with an EL connector 18. This EL connector 18 can be connected to the measuring device 4. The measuring device 4 and the light source device 3 are connected by a dimming cable 19, and are supplied from a light source lamp (not shown) in the light source device 3 to the incident end face of the light guide 21 (see FIG. 2) at a luminance level of the image signal, for example. The intensity of the illuminating light is dimmed with a stop so that the display can be performed at a brightness suitable for observation.

【0013】図2は電子内視鏡2の先端側の光学系を示
す。操作部8から延出されたユニバーサルコード9内及
び挿入部7内にはライトガイド21が挿通され、このラ
イトガイド21の先端側は(挿入部7の)先端部14の
照明窓に固定され、入射端面に供給される照明光をこの
先端側の端面、つまり出射端面から出射する。
FIG. 2 shows an optical system on the distal end side of the electronic endoscope 2. A light guide 21 is inserted into the universal cord 9 and the insertion section 7 extending from the operation section 8, and the distal end side of the light guide 21 is fixed to the illumination window of the distal end section 14 (of the insertion section 7). The illumination light supplied to the incident end face is emitted from the end face on the tip side, that is, the emission end face.

【0014】この出射端面に対向して照明光学系を構成
する照明レンズ22が取り付けてあり、出射端面から出
射された照明光はこの照明レンズ22により広げられて
出射され、この照明光学系の中心軸23前方側を照明す
る。
An illumination lens 22 that constitutes an illumination optical system is attached to face the emission end face. Illumination light emitted from the emission end face is expanded and emitted by the illumination lens 22, and the center of the illumination optical system. The front side of the shaft 23 is illuminated.

【0015】この照明窓に隣接して観察窓が設けてあ
り、この観察窓には対物光学系(観察光学系)24がレ
ンズ枠を介して取り付けてあり、この対物光学系24の
結像位置にはCCD25が配置され、対物光学系24で
結像された光学像を光電変換する。このCCD25で光
電変換された信号は挿入部7、操作部8、ユニバーサル
コード9、コネクタ11、ELコード17、ELコネク
タ18を通り計測装置4に送られる。送られた画像信号
は計測装置4内で信号処理されて標準的な映像信号に変
換されてモニタ5に送られモニタ5で映し出される。
An observation window is provided adjacent to the illumination window, and an objective optical system (observation optical system) 24 is attached to the observation window via a lens frame. Is provided with a CCD 25, and photoelectrically converts an optical image formed by the objective optical system 24. The signal photoelectrically converted by the CCD 25 is sent to the measuring device 4 through the insertion section 7, the operation section 8, the universal code 9, the connector 11, the EL code 17, and the EL connector 18. The sent image signal is subjected to signal processing in the measuring device 4, converted into a standard video signal, sent to the monitor 5, and projected on the monitor 5.

【0016】上記対物光学系24は、例えば先端の凹レ
ンズを含めて6枚のレンズで構成されている。最後の凸
レンズの後ろにはCCD25が接合されている。図2で
は対物光学系24の中心軸26と共に、入射光線がどの
ようにCCD25面上に届くかその一例を示している。
The objective optical system 24 is composed of, for example, six lenses including a concave lens at the tip. A CCD 25 is joined behind the last convex lens. FIG. 2 shows an example of how the incident light beam reaches the surface of the CCD 25 together with the central axis 26 of the objective optical system 24.

【0017】レンズが無かった場合に入射光線が対物光
学系24の中心軸26と交わる点を、(対物)光学系の
座標中心Oと呼ぶ。図3に示すようにこの光学系の座標
中心Oを中心にして対物光学系24を角度θ傾け、対物
光学系24の中心軸26を物体ABのBに合わせる
(尚、分かり易くするため、図3(この図以降でも同
様)では対物光学系24の中心軸26は先端部14の中
心軸に沿っているとして示している)。
The point where the incident light beam intersects the central axis 26 of the objective optical system 24 when there is no lens is called the coordinate center O of the (objective) optical system. As shown in FIG. 3, the objective optical system 24 is tilted at an angle θ about the coordinate center O of the optical system, and the center axis 26 of the objective optical system 24 is aligned with B of the object AB. In FIG. 3 (the same applies to this figure and thereafter), the central axis 26 of the objective optical system 24 is shown as being along the central axis of the distal end portion 14).

【0018】このときモニタ5の表示面5Aでの観察画
像は図4に示すようになる。すなわち、観察画像の中心
に物体Bがあり、画像中でBの下にAがくる。後述する
ように画面からAの位置に相当する光線の光学系の中心
軸に対する出射角度が算出できるが、この場合には光学
系の座標中心Oを中心にして電子スコープ2を回転させ
ているので、算出した出射角度と電子スコープ2の回転
角度が一致する。もしも回転中心が光学系の座標中心O
よりも手前側にあれば、少ない回転角度でも画像中では
多くずれが出る。逆に光学系の座標中心Oよりも物体側
にあれば多く回転しても画像中のずれ量は少なくなる。
At this time, the observation image on the display surface 5A of the monitor 5 is as shown in FIG. That is, the object B is at the center of the observation image, and A is below B in the image. As will be described later, the emission angle of the light beam corresponding to the position A from the screen with respect to the central axis of the optical system can be calculated. In this case, since the electronic scope 2 is rotated around the coordinate center O of the optical system, , The calculated emission angle matches the rotation angle of the electronic scope 2. If the rotation center is the coordinate center O of the optical system
If it is on the near side, there will be many deviations in the image even with a small rotation angle. Conversely, if it is on the object side with respect to the coordinate center O of the optical system, the amount of displacement in the image is reduced even if it is rotated more.

【0019】尚、図4(この図以降でも同様)では分か
り易くするため、CCD25に結像された光学像はCC
D25の中心に物体Aが上側にBが位置するよう上下が
反転して結像されるが、モニタ5の表示面5Aではさら
に反転されて図4に示すように表示されるとしている。
この場合、CCD25の中心位置はモニタ5の表示面5
Aの中心位置に表示されるものとしている。
Note that the optical image formed on the CCD 25 is not shown in FIG.
An image is formed by inverting the object A upside down so that B is positioned on the upper side at the center of D25, but the image is further inverted on the display surface 5A of the monitor 5 and displayed as shown in FIG.
In this case, the center position of the CCD 25 is on the display surface 5 of the monitor 5.
A is displayed at the center position of A.

【0020】一方、図5はパイプ15内部を観察してい
るときの光線を示した図である。照明レンズ22から出
射された照明光はパイプ15内面15Aのある点Cを照
明し、その反射光が対物光学系に戻ってくる。この反射
光の明るさが点Cの明るさとして観察画像内に表示され
る。
FIG. 5 is a view showing light rays when observing the inside of the pipe 15. The illumination light emitted from the illumination lens 22 illuminates a certain point C on the inner surface 15A of the pipe 15, and the reflected light returns to the objective optical system. The brightness of the reflected light is displayed in the observation image as the brightness of the point C.

【0021】図6はパイプ15の長さ方向に対して反射
光の輝度がどうなるかを定性的に示したグラフである。
このグラフに示すように単調減少関数となっている。
FIG. 6 is a graph qualitatively showing the luminance of the reflected light in the length direction of the pipe 15.
As shown in this graph, it is a monotonically decreasing function.

【0022】点Cがスコープ2の先端よりもある程度遠
いところにあれば、照明光学系と対物光学系の位置の差
による輝度のむらを無視できるので、パイプ15の横断
面CDに相当する円周上からの反射光量は等しいと見な
せる。
If the point C is located at a certain distance from the tip of the scope 2, unevenness in brightness due to the difference between the positions of the illumination optical system and the objective optical system can be neglected. Can be regarded as equal.

【0023】すなわち、対物光学系の中心がパイプ15
の中心と一致している場合は、図7に示すように観察画
像内に輝度の等しい等輝度線を描くと画像中心を中心と
する円となる。また、画像の中心はパイプ15の中心軸
と一致していてパイプ画像の消失点(バニシングポイン
ト)BPとなっている。さらに、図で矢印で示すよう
に画像の中心が最も暗く、画像の中心から遠ざかるに従
って明るくなる。
That is, the center of the objective optical system is the pipe 15
When the equal luminance line is drawn in the observation image as shown in FIG. 7, a circle centered on the center of the image is obtained. The center of the image coincides with the center axis of the pipe 15 and is a vanishing point (BP) of the pipe image. Further, the center of the image is darkest as indicated by an arrow in FIG. 7 , and becomes brighter as the distance from the center of the image increases.

【0024】さて、図8は対物光学系の座標中心Oがパ
イプ15の中心軸上にあり、光学系の中心軸がパイプ1
5の中心軸に対してある角度θを持っている場合に、ど
のような画像になるかを説明している。尚、図8におい
て符号25AはCCD25の撮像面を表している。
FIG. 8 shows that the coordinate center O of the objective optical system is on the center axis of the pipe 15, and the center axis of the optical system is the pipe 1
A description is given of what kind of image is formed when the image has a certain angle θ with respect to the central axis of No. 5. In FIG. 8, reference numeral 25A denotes an imaging surface of the CCD 25.

【0025】図9にこの場合の観察画像を示す。パイプ
15の中心(消失点)は画像の下側に移動する。後述す
るようにこのズレ量は角度θに対応している。また、図
8に示した等輝度線(仮想線)は図9に示すように円と
なりその中心はパイプ15の中心と一致する。
FIG. 9 shows an observation image in this case. The center (vanishing point) of the pipe 15 moves to the lower side of the image. As will be described later, this shift amount corresponds to the angle θ. Also, the isoluminance line (virtual line) shown in FIG. 8 becomes a circle as shown in FIG. 9, and its center coincides with the center of the pipe 15.

【0026】すなわち、光学系の中心軸がある傾きを持
ったときでも、パイプ15の中心に対して等輝度線が同
心円状態に見えるこの見え方に変化はない。一方、図1
0に対物光学系がパイプ15の中心軸とある距離aだけ
離れて平行にある場合にどのような画像になるか説明す
る。
That is, even when the center axis of the optical system has a certain inclination, there is no change in the appearance in which the isoluminance lines are concentric with the center of the pipe 15. On the other hand, FIG.
A description will be given of what kind of image is formed when the objective optical system is located at 0 and parallel to the center axis of the pipe 15 at a distance a.

【0027】図11にこの場合の観察画像を示す。対物
光学系とパイプ15の中心軸は平行であるのでパイプ1
5の中心、つまり消失点の観察画像上の位置は変わらな
い。消失点は画像の中心にある。また、図10に示した
等輝度線は図11に示すようにやはり円で表されるが、
その中心は画像の下側にずれ量aに相当する量だけずれ
て表示される。
FIG. 11 shows an observation image in this case. Since the objective optical system and the central axis of the pipe 15 are parallel, the pipe 1
The center of 5, that is, the position of the vanishing point on the observation image does not change. The vanishing point is at the center of the image. Further, the isoluminance line shown in FIG. 10 is also represented by a circle as shown in FIG.
The center of the image is displayed shifted to the lower side of the image by an amount corresponding to the shift amount a.

【0028】すなわち、光学系の中心Oがパイプ15の
中心軸に対して平行にずれた場合には、パイプ15の消
失点は画面上でずれないが、等輝度線を表す円の中心が
ズレ量aに従った量だけ移動する。また、前述のように
“画像の中心と消失点の関係”と“消失点と等輝度円の
中心の関係”は互いに影響を与えない独立な関係にある
ので、別々に計算することで、それぞれの値を算出でき
る。
That is, when the center O of the optical system is shifted in parallel with the center axis of the pipe 15, the vanishing point of the pipe 15 does not shift on the screen, but the center of the circle representing the equal luminance line is shifted. Move by an amount according to the amount a. Also, as mentioned above
"Relationship between image center and vanishing point" and "
Central relationships "are independent relationships that do not affect each other
So, by calculating separately, you can calculate each value
You.

【0029】図12は計測装置4の構成を示す。ELコ
ネクタ18から入力されるCCD25の出力信号は映像
入力回路61に入力され、増幅及びA/D変換などを行
われた後、フレームメモリ62に一時、記憶される。こ
のフレームメモリ62に一時、記憶された映像信号は読
み出され、映像出力回路63によりD/A変換された
後、モニタ5に出力され、撮像された対象物が表示され
る。
FIG. 12 shows the configuration of the measuring device 4. The output signal of the CCD 25 input from the EL connector 18 is input to a video input circuit 61, and after being subjected to amplification and A / D conversion, is temporarily stored in a frame memory 62. The video signal temporarily stored in the frame memory 62 is read out, D / A converted by the video output circuit 63, output to the monitor 5, and the imaged object is displayed.

【0030】上記フレームメモリ62はアドレスバス、
データバス、コントロールバスからなるバス64を介し
てCPU65と接続され、CPU65はフレームメモリ
62に記憶された映像データを用いて計測の処理等を行
う。このCPU65はバス64を介してROM66,R
AM67,画像処理を行うワークエリアとして使用され
る画像処理用メモリ68,ハードディスク69,フロッ
ピディスク70,グラフィックディスプレイの制御を行
うグラフィックディスプレイコントローラ(GDCと略
記)71,このGDC71と接続され、グラフィック表
示を行うためのグラフィックRAM72と接続されてい
る。
The frame memory 62 includes an address bus,
The CPU 65 is connected to a CPU 65 via a bus 64 including a data bus and a control bus. The CPU 65 performs measurement processing and the like using the video data stored in the frame memory 62. This CPU 65 is connected to a ROM 66, R
AM 67, an image processing memory 68 used as a work area for performing image processing, a hard disk 69, a floppy disk 70, a graphic display controller (abbreviated as GDC) 71 for controlling a graphic display, and connected to the GDC 71 to perform graphic display. And a graphic RAM 72 for performing the operation.

【0031】このグラフィックRAM72は映像出力回
路63と接続され、計測のために生成された画像映像
出力回路63に出力される。ここで以後の説明に使用す
る座標系を定義する。これらの座標系を図13(a),
図13(b)及び図13(c)に示す。図13(a)は
電子スコープ2でパイプ15の内部を観察している場合
でのS座標、測定用座標、C座標及びP座標を示し、図
13(b)はモニタ画面上のT座標を示し、図13
(c)は画像処理用メモリ68でのMem座標を示す。
これら座標の座標を表す記号に付いている添え字はどの
座標系に属する変数であるかを示している。例えば、x
SはS座標系 でのx座標を表す。
The graphic RAM 72 is connected to a video output circuit 63, and an image generated for measurement is output to the video output circuit 63. Here, a coordinate system used in the following description is defined. These coordinate systems are shown in FIG.
This is shown in FIGS. 13B and 13C. FIG. 13A shows S coordinates, measurement coordinates, C coordinates, and P coordinates when the inside of the pipe 15 is observed with the electronic scope 2, and FIG. 13B shows T coordinates on the monitor screen. FIG.
(C) shows the Mem coordinates in the image processing memory 68.
The subscript attached to the symbol representing the coordinates of these coordinates indicates which coordinate system the variable belongs to. For example, x
S represents the x coordinate in the S coordinate system.

【0032】[P座標]パイプに設けた座標で、パイプ
の中心軸がyP軸である。 [S座標]スコープに設けた座標で、スコープの観察光
学系の中心を原点として、観察光学系の中心軸がyS軸。 [測定用座標]測定に使用する計算上の座標で、初めは
S座標に一致している。この座標がP座標に一致すると
正しく測定ができる。
[P coordinates] The coordinates provided on the pipe, and the center axis of the pipe is the yP axis. [S coordinates] Coordinates provided on the scope, with the center of the observation optical system of the scope as the origin and the central axis of the observation optical system being the yS axis. [Measurement coordinates] Calculation coordinates used for measurement, which initially coincide with the S coordinates. If the coordinates match the P coordinates, the measurement can be performed correctly.

【0033】[C座標]CCD面上に設けた座標で、中
心を原点として、xC軸及びyC軸はS座標のxS軸及びyS軸
と反対の方向。 [T座標]フレームメモリ62上での座標で、観察のた
めのモニタ画面上に設けた座標と一致している。例えば
画面の中心を原点としている。 [Mem座標]画像処理用メモリ68上の座標で、T座
標の左上に相当する点を原点としている。
[C-coordinates] Coordinates provided on the CCD surface, and the xC-axis and the yC-axis are opposite to the xS-axis and the yS-axis of the S-coordinate with the center as the origin. [T Coordinates] Coordinates on the frame memory 62 coincide with the coordinates provided on the monitor screen for observation. For example, the origin is the center of the screen. [Mem coordinates] In the coordinates on the image processing memory 68, a point corresponding to the upper left of the T coordinate is set as the origin.

【0034】このように定義された座標系において、例
えば、スコープの先端を移動等してS座標がP座標に一
致するように設定する(測定用座標をP座標に一致する
ように設定する)と、この場合のパイプ15の観察画像
は図7に示すようなものとなる。この観察画像におい
て、例えば見込み角θ1の点P1から見込み角θ2の点
P2にかけて傷が観察され、点P1から点P2までの長
さを計測しようとした場合には、このパイプ15の直径
(=2・hS)及び光学系の焦点距離fなどが既知である
ことを用いると以下のように簡単に算出できる。詳細は
後述する。
In the coordinate system defined in this way, the S coordinate is set to coincide with the P coordinate by moving the tip of the scope, for example (setting the measurement coordinate so as to coincide with the P coordinate). In this case, the observation image of the pipe 15 is as shown in FIG. In this observation image, for example, when a flaw is observed from the point P1 of the prospective angle θ1 to the point P2 of the prospective angle θ2, and the length from the point P1 to the point P2 is to be measured, the diameter D ( = 2 · hS) and the fact that the focal length f of the optical system and the like are known, it can be easily calculated as follows. Details will be described later.

【0035】例えば図7のように消失点BPを原点Oと
して観察画像面上でx,zの直交座標軸(y座標軸は紙
面に垂直方向)を設定し、角xOP1をαとすると、点
P1のy座標yOSは後述する式(1)、(7)、(8)
を用いることにより求めることができる。
For example, as shown in FIG. 7, the x and z orthogonal coordinate axes (the y coordinate axis is perpendicular to the paper surface) are set on the observation image plane with the vanishing point BP as the origin O, and the angle xOP1 is α. The y-coordinate yOS is calculated by the following equations (1), (7), and (8).
Can be obtained by using

【0036】又、式(2)ないし(4)を用いると、点
P1のx,zの座標(xS,zS)が求められ、点P1の
x,y,zの3次元座標(xS,yS,zS)が決定する。同
様にして点P2のx,y,z座標を求めることができ
る。従って、点P1から点P2までの長さは直線の場合
には各座標成分の2乗の和の平方根を計算することによ
り求めることができるし、曲線の場合には短い線分に分
割してそれぞれの線分の長さを求め、それらの総和から
全体の長さを求めることができる。又、2点間の長さ
(距離)を求めることができれば、任意の面積も求める
(計測)ことができることになる。
Using equations (2) to (4), the x, z coordinates (xS, zS) of the point P1 are obtained, and the x, y, z three-dimensional coordinates (xS, yS) of the point P1 are obtained. , ZS) are determined. Similarly, the x, y, z coordinates of the point P2 can be obtained. Therefore, the length from the point P1 to the point P2 can be obtained by calculating the square root of the sum of the squares of the respective coordinate components in the case of a straight line, or divided into short line segments in the case of a curve. The length of each line segment is obtained, and the total length can be obtained from the sum of them. In addition, if the length (distance) between two points can be obtained, an arbitrary area can be obtained (measured).

【0037】従って、スコープの座標系をパイプの座標
系に一致させることにより、パイプの内面上の任意の点
の3次元座標を(補助具等を必要とすることなくパイプ
及び光学系に関する既知の情報を用いるのみで)、観察
画像のみから求めることができるし、長さとか面積等を
簡単に求めることができる。このため、スコープの座標
系をパイプの座標系に一致させることについて以下に説
明する。
Therefore, by making the coordinate system of the scope coincide with the coordinate system of the pipe, the three-dimensional coordinates of an arbitrary point on the inner surface of the pipe can be changed (without the need for an auxiliary tool or the like, a known method relating to the pipe and the optical system). (Only by using information), it can be obtained only from the observed image, and the length and the area can be easily obtained. For this reason, matching the coordinate system of the scope with the coordinate system of the pipe will be described below.

【0038】それでは、スコープ2がパイプ15の内部
に自由な位置で置かれている場合に画像について説明す
る。完全に自由な位置では説明がしにくいので、図14
に示すようにx軸上でaだけシフトしてx軸の回りにθ
だけ回転した場合について説明する。
Next, an image in the case where the scope 2 is freely placed inside the pipe 15 will be described. Since it is difficult to explain in a completely free position, FIG.
As shown in the figure, a is shifted by a on the x-axis, and θ is shifted around the x-axis.
The case where only the rotation is performed will be described.

【0039】この場合の画像は図15に示すようにパイ
プ15の最遠点(消失点)が画面中央から下側に移動し
て等輝度線が示す円の中心が消失点の左側にaに相当す
る量だけずれる。
In this case, as shown in FIG. 15, the farthest point (vanishing point) of the pipe 15 moves downward from the center of the screen as shown in FIG. Deviate by a corresponding amount.

【0040】前段で述べてきたようにS座標の原点を光
学系の座標中心Oに置く事により、スコープ2がパイプ
15に対して回転移動するときと、平行移動するときの
画像の変化を独立にとらえる事ができるようになる。す
なわち、スコープ2のパイプ15に対する3次元座標
が、得られた画像の中からのデータだけにより算出する
事ができる。
By setting the origin of the S coordinate at the coordinate center O of the optical system as described in the preceding paragraph, the image change when the scope 2 rotates and moves parallel to the pipe 15 can be controlled independently. You will be able to capture. That is, the three-dimensional coordinates of the scope 2 with respect to the pipe 15 can be calculated using only data from the obtained image.

【0041】図16はS座標の原点を光学系の座標中心
Oに設定する際の実際の算出手順を示すフローチャート
である。以下に、フローチャートのそれぞれの手順(ス
テップ)に従った実際の算出方法を説明する。
FIG. 16 is a flowchart showing an actual calculation procedure when the origin of the S coordinate is set to the coordinate center O of the optical system. Hereinafter, an actual calculation method according to each procedure (step) of the flowchart will be described.

【0042】CCD25上の座標C座標とモニタ画面上
の座標T座標は1対1に対応しているので以下の説明で
は、CCD25上とモニタ画面上とを区別せずにCCD
画面上のC座標で説明する。
Since the coordinate C on the CCD 25 and the coordinate T on the monitor screen correspond one-to-one, in the following description, the CCD 25 and the monitor screen are distinguished without distinction.
The description will be made using the C coordinates on the screen.

【0043】図17はこの説明に用いる座標系を示す。
ここで、SOO は任意の距離 yOS でのパイプの中心軸上
の点、SO は SOO と等距離 yOS での光学系中心軸上の
点、COO は SOO に対応するC座標上の点、CO は SO
に対応するC座標上の点、画面の中心点でもある。
FIG. 17 shows a coordinate system used for this explanation.
Here, SOO is a point on the central axis of the pipe at an arbitrary distance yOS, SO is a point on the central axis of the optical system at an equidistant yOS, COO is a point on the C coordinate corresponding to SOO, and CO is SO
And the center point of the screen corresponding to the C coordinate.

【0044】hC は CO と COO との距離、hS は SO
と SOO との距離、θS は 原点 O に対して SO と SO
O のなす角度で、光線の入射角度。これはスコープの回
転角度に等しい。
HC is the distance between CO and COO, hS is SO
And SOO, θS is SO and SO with respect to origin O
The angle between O and the angle of incidence of the ray. This is equal to the rotation angle of the scope.

【0045】f は光学系の焦点距離、distは光学系の
歪曲収差補正係数、D はパイプの直径である。
F is the focal length of the optical system, dist is the distortion correction coefficient of the optical system, and D is the diameter of the pipe.

【0046】図16のステップS1に示すように、まず
画面内で最も暗い点を抽出する。パイプ15の最も遠い
点は観察画像中で最も暗い点として観察される(消失
点)。画像内で最暗点を抽出する画像処理方法について
はここでは詳しく述べない。詳細は後述する。デジタル
画像処理で通常使われている方法を用いればできる。そ
の点を COO とする。
As shown in step S1 of FIG. 16, the darkest point on the screen is first extracted. The farthest point of the pipe 15 is observed as the darkest point in the observation image (vanishing point). The image processing method for extracting the darkest point in the image will not be described in detail here. Details will be described later. This can be achieved by using a method commonly used in digital image processing. That point is called COO.

【0047】次に図16のステップS2に示すように、
画像(画面)の中心と最暗点の画面上でのずれ量からス
コープ2のパイプ15に対する傾きを算出する。尚、図
17において、hCはCCD面上での像高を示す。入射光
線の入射角度と像高の間には以下の関係が成り立つ。こ
の関係式は使用する光学系により決定されている。
Next, as shown in step S2 of FIG.
The inclination of the scope 2 with respect to the pipe 15 is calculated from the amount of shift between the center of the image (screen) and the darkest point on the screen. In FIG. 17, hC indicates the image height on the CCD surface. The following relationship holds between the incident angle of the incident light beam and the image height. This relational expression is determined by the optical system used.

【0048】 hC = f ・ sin θS/dist (1) この式よりθSが求められる。すなわち、スコープ2の
パイプ15に対する光学系の中心を原点とした回転角度
がわかる。言い換えれば、スコープ2の持っている測定
座標系の y 座標軸をこの角度だけ傾ければ、測定座標
系がパイプ15の座標系と平行になる。
HC = f · sin θS / dist (1) θS is obtained from this equation. That is, the rotation angle with respect to the center of the optical system with respect to the pipe 15 of the scope 2 as the origin is known. In other words, if the y coordinate axis of the measurement coordinate system of the scope 2 is inclined by this angle, the measurement coordinate system becomes parallel to the coordinate system of the pipe 15.

【0049】この角度θSはS座標の x,z 軸の回転の合
成となっているので、C座標で線分CO-COO が x 軸とな
す角度αを用いて、S座標の x,z 軸それぞれの回転に
振り分ける必要がある。
Since the angle θS is obtained by synthesizing the rotation of the x and z axes of the S coordinate, the angle α formed by the line segment CO-COO and the x axis in the C coordinate is used to calculate the x and z axes of the S coordinate. It is necessary to distribute to each rotation.

【0050】 α = arccos hxC/hC (2) hxS = hS ・ cos α (3) hzS = hS ・ sin α (4) θxS=arctan hzS/yOS = arctan(hS・sin α/yOS) = arctan( tan θS・sin α) (5) θzS=-arctan hxS/yOS=-arctan(hS・cos α/yOS) = -arctan( tan θS・cos α) (6) 以上よりそれぞれの軸に対する回転角度 θxS, θzS が
算出できる。
Α = arccos hxC / hC (2) hxS = hS · cos α (3) hzS = hS · sin α (4) θxS = arctan hzS / yOS = arctan (hS · sin α / yOS) = arctan (tan) θS · sin α) (5) θzS = −arctan hxS / yOS = −arctan (hS · cos α / yOS) = − arctan (tan θS · cos α) (6) From the above, the rotation angles θxS, θzS with respect to each axis Can be calculated.

【0051】次にステップS3に示すように測定用座標
系を算出した傾きにー1を掛けた量だけ傾ける。 測定用座標を x 軸のまわりに ーθxS 測定用座標を z 軸のまわりに ーθzS 回転させる。
Next, as shown in step S3, the measuring coordinate system is tilted by an amount obtained by multiplying the calculated tilt by -1. Rotate the coordinates for measurement around the x-axis by -θxS Rotate the coordinates for measurement by -θzS around the z-axis.

【0052】次にステップS4に示すように等輝度線を
画像から抽出し、その円の中心と直径を求める。等輝度
線抽出の画像処理についてはここでは詳しくは述べな
い。まず、画面内でほぼ中央の明るさの点を抽出する。
2値化処理や平滑化処理を行い円を抽出する。
Next, as shown in step S4, equal luminance lines are extracted from the image, and the center and diameter of the circle are obtained. The image processing for isoluminance line extraction will not be described in detail here. First, a brightness point approximately at the center of the screen is extracted.
A circle is extracted by performing a binarization process or a smoothing process.

【0053】抽出した円に対して大きさのわかっている
円をマッチングさせたり、あるいは抽出した円の x, y
座標の最大最小値を取って円の縁を検出し直径と中心位
置を求める。次にステップS5に示すように円の直径か
ら、等輝度線の光学系の座標中心からの距離 yOS を求
める。
A circle of a known size is matched with the extracted circle, or the x, y of the extracted circle is
The edge of the circle is detected by taking the maximum and minimum values of the coordinates, and the diameter and the center position are obtained. Next, as shown in step S5, a distance yOS from the coordinate center of the optical system of the equal luminance line is obtained from the diameter of the circle.

【0054】図18に示すように、光学系の中心軸とパ
イプの中心軸が一致している場合には、(1)式と hS = yOS ・ tan θS (7) D = 2 ・ hS (8) より、hC がわかれば yOS を求める事ができる。
As shown in FIG. 18, when the center axis of the optical system coincides with the center axis of the pipe, equation (1) and hS = yOS.tan θS (7) D = 2.hS (8) Therefore, if hC is known, yOS can be obtained.

【0055】図19に示すように、光学系の中心軸が平
行移動した場合にも、yOS が十分大きければ角度 SA-O
-SB は図18の場合と同じと見なせるので同じ方法で計
算できる。また、図示しないが光学系の中心軸が回転移
動したときも同様に誤差を無視する事ができる。この場
合には等輝度線は円でなく楕円になってCCD面上に結
像している。
As shown in FIG. 19, even when the center axis of the optical system moves in parallel, if yOS is sufficiently large, the angle SA-O
Since -SB can be regarded as the same as in FIG. 18, it can be calculated in the same way. Although not shown, the error can be similarly ignored when the center axis of the optical system rotates. In this case, the isoluminance line is not a circle but an ellipse and forms an image on the CCD surface.

【0056】次にステップS6に示すように最暗点と等
輝度円の中心のずれ量と、距離 yOSから、その距離での
等輝度線の中心の3次元座標を算出する。図20に示す
ように画面内の最暗点を CO、距離 yOS での等輝度線の
円の中心を CP とする。
Next, as shown in step S6, the three-dimensional coordinates of the center of the isoluminance line at that distance are calculated from the shift amount between the darkest point and the center of the isoluminance circle and the distance yOS. As shown in FIG. 20, the darkest point in the screen is CO, and the center of the circle of the isoluminance line at the distance yOS is CP.

【0057】C座標の CO に相当する測定座標上の距離
yOS での点を SO とする。測定座標上で等輝度線の中
心点 SP は距離 yOS の所にある事がわかっているの
で、C座標上の CP,CO のずれ量 hC から SP の測定座
標上の3次元位置を求めることができる。すなわち、
(1)式から見込み角θSがわかりその角度で出た光線
が yOS の距離にある y 軸と垂直な平面と交わる点の3
次元座標を求めればよい。
The distance on the measurement coordinates corresponding to CO on the C coordinate
Let the point at yOS be SO. Since it is known that the center point SP of the isoluminance line on the measurement coordinates is located at the distance yOS, the three-dimensional position on the measurement coordinates of the SP can be obtained from the displacement hC of CP and CO on the C coordinate. it can. That is,
From equation (1), the expected angle θS can be found, and the ray that comes out at that angle intersects the plane perpendicular to the y axis at the distance of yOS.
The dimensional coordinates may be obtained.

【0058】次にステップS7に示すように中心の x,
z 座標にー1を掛けた量だけ測定用座標を平行移動す
る。図20からわかるように、測定座標系の中心軸は S
O を通っていてパイプの中心軸は SP を通っている。す
なわち、測定座標系を SO, SP のずれ量に相当する量だ
け平行移動すれば、測定座標系をパイプ座標系に一致さ
せる事ができる。
Next, as shown in step S7, the center x,
Translate the measurement coordinates by the amount obtained by multiplying the z coordinate by -1. As can be seen from FIG. 20, the central axis of the measurement coordinate system is S
Through O, the central axis of the pipe passes through SP. In other words, if the measurement coordinate system is translated by an amount corresponding to the deviation between SO and SP, the measurement coordinate system can be made to match the pipe coordinate system.

【0059】SP の測定座標系上の座標を ( xS, yOS, z
S ) とすれば、測定系の x 座標を -xS z 座標を -zS 移動する。
Let the coordinates of the SP on the measurement coordinate system be (xS, yOS, z
S), the x coordinate of the measurement system is moved by -xS z coordinate by -zS.

【0060】以上の手順により測定座標系をP座標と一
致させる事ができる。観察画面内の1点を指定するとそ
れに対応する測定座標系上のパイプ表面の座標が1つ決
定するので、観察画面内の1点の3次元座標が算出され
る。2点を指定すると2点間のパイプ面上での距離が算
出される。3点を指定すると3点で囲まれるパイプ面上
の面積が算出される。
According to the above procedure, the measurement coordinate system can be made coincident with the P coordinate. When one point in the observation screen is designated, one coordinate of the pipe surface on the measurement coordinate system corresponding to the point is determined, so that three-dimensional coordinates of one point in the observation screen are calculated. When two points are designated, the distance on the pipe surface between the two points is calculated. When three points are designated, the area on the pipe surface surrounded by the three points is calculated.

【0061】この第1実施例によれば、補助具などを必
要とすることなく、既知の情報を用いて画像上から任意
の点に対応するパイプの3次元位置情報を求めることが
でき、この3次元位置情報を用いた3次元的長さ、3次
元的面積なども簡単に求めることができる。このため、
測定の作業が容易にできる。又、測定のための補助機構
などを有しない既存の内視鏡でも利用できる。
According to the first embodiment, it is possible to obtain three-dimensional position information of a pipe corresponding to an arbitrary point from an image using known information without requiring an auxiliary tool or the like. The three-dimensional length and the three-dimensional area using the three-dimensional position information can be easily obtained. For this reason,
Measurement work can be easily performed. Further, the present invention can be used with an existing endoscope having no auxiliary mechanism for measurement.

【0062】次に図21以降のフローチャート等を参照
してより具体的に3次元計測方法を説明する。図21は
プログラムのフローチャートを示す。このプログラムが
スタートすると、ステップS11に示すように計算に必
要な各変数が初期化される。次にステップS12に示す
ようにパイプ直径Dの入力が行われる。
Next, the three-dimensional measurement method will be described more specifically with reference to the flowcharts shown in FIG. FIG. 21 shows a flowchart of the program. When this program starts, variables required for calculation are initialized as shown in step S11. Next, the input of the pipe diameter D is performed as shown in step S12.

【0063】つまり、ユーザに対して測定するパイプの
直径を入力するようにグラフィック画面上に表示して、
キーボードからのパイプの直径のデータ入力値を取り込
む。次にステップS13に示すように画像読み出しの処
理を行う。この画像読み出しの処理を図22に示す。
That is, it is displayed on the graphic screen so that the user inputs the diameter of the pipe to be measured.
Captures the pipe diameter data input from the keyboard. Next, an image reading process is performed as shown in step S13. This image reading process is shown in FIG.

【0064】ステップS13−1に示すようにRAM6
7内にフレームメモリ62の1ラインの半分の量のライ
ンバッファを2本(L1[i],L2[i] )用意する。このライ
ンバッファに1ラインを半分のドット数に縮小しながら
データを移動する。
As shown in step S13-1, the RAM 6
7, two line buffers (L1 [i], L2 [i]) having a half amount of one line of the frame memory 62 are prepared. Data is moved to this line buffer while reducing one line to half the number of dots.

【0065】つまり、ステップS13−2に示すように
まずフレームメモリ62の1ドットのデータを読み出
す。このフレームメモリ62は16ビットの内の上位8
ビットにクロマ(色)信号、下位8ビットにY(明る
さ)信号を記録するようになっているので、今回の処理
に使用する下位8ビットだけを取り出す。実際には、上
位8ビットを0にする。
That is, as shown in step S13-2, first, one dot data of the frame memory 62 is read. The frame memory 62 stores the upper 8 bits of the 16 bits.
Since the chroma (color) signal is recorded in the bits and the Y (brightness) signal is recorded in the lower 8 bits, only the lower 8 bits used in the current processing are extracted. Actually, the upper 8 bits are set to 0.

【0066】つぎに、ステップS13−3に示すように
次の隣の点を同様に読み出す。一つ前のYデータと今度
のYデータを足して2で割ってから、ステップS13−
4に示すようにラインバッファL1[i] の1ドット目に格
納する。次にステップS13−5に示すように1ライン
分行ったか否かを判断し、1ライン分が終了するまで処
理を繰り返す。
Next, as shown in step S13-3, the next adjacent point is similarly read. After adding the previous Y data and the current Y data and dividing by 2, the process proceeds to step S13-
As shown in FIG. 4, the data is stored in the first dot of the line buffer L1 [i]. Next, as shown in step S13-5, it is determined whether or not the processing has been performed for one line, and the processing is repeated until the processing for one line is completed.

【0067】このようにしてフレームメモリ62の2ド
ットから平均の明るさを持った1ドットを作り出して、
ラインバッファに格納することをくりかえして、この結
果、1ラインが半分の大きさに縮小される。ステップS
13−6、S13−7に示すように次のラインも同様に
処理してラインバッファーL2[i] に格納する。
In this way, one dot having an average brightness is created from the two dots of the frame memory 62, and
By repeating the storing in the line buffer, one line is reduced to half the size. Step S
As shown in 13-6 and S13-7, the next line is processed in the same manner and stored in the line buffer L2 [i].

【0068】2ラインが格納されたらつぎにステップS
13−8に示すように、各ラインで同じ位置にあるデー
タを足して2で割ってから、画像処理用メモリ68に格
納する。これを1ライン分行う。そして、ステップS1
3−9に示すように全ラインに対して行ったか否かを判
断し、全ラインに対する処理が終了するまで、この処理
を繰り返す。
After two lines have been stored, step S is performed.
As shown in 13-8, the data at the same position in each line is added, divided by 2, and then stored in the image processing memory 68. This is performed for one line. Then, step S1
As shown in 3-9, it is determined whether or not the processing has been performed for all lines, and this processing is repeated until the processing for all lines is completed.

【0069】このようにする事で、上下左右合わせて4
ドットのデータから平均されたデータを持つ1/4間引
き画像が得られ、結果が画像処理用メモリ68に格納さ
れ、この画像読み出しの処理が終了する。尚、後の画像
処理に都合の良いようにこの後に3*3、4*4、5*
5等の平滑化フィルターを掛けておいても良い。
By doing so, the total of 4
A 1/4 thinned image having averaged data is obtained from the dot data, the result is stored in the image processing memory 68, and the image reading process ends. In addition, 3 * 3, 4 * 4, 5 *
A smoothing filter such as 5 may be applied.

【0070】次に自動座標合わせを説明する。この処理
は画像処理用メモリ68上で行われる。図23はその自
動座標合わせのフローチャートを示す。この処理ではス
テップS14ー1に示すようにまず画面内で最も暗い
点、つまり最暗点を抽出する。このステップS14ー1
の処理内容は図24のようになる。
Next, automatic coordinate matching will be described. This process is performed on the image processing memory 68. FIG. 23 shows a flowchart of the automatic coordinate adjustment. In this process, the darkest point on the screen, that is, the darkest point is first extracted as shown in step S14-1. This step S14-1
Is as shown in FIG.

【0071】図24においてステップS14ー1aない
しS14ー1eに示す処理を行う。つまり、まずステッ
プS14ー1aに示すように画像処理用メモリ68内か
ら1ドット分の明るさデータを取り込み、ステップS1
4ー1aに示すようにその明るさYが8ビット階調(0
−255)で15と50の範囲にはいるか否かを判断
し、範囲内の点を探す。もしも条件を満たす点があれ
ば、ステップS14ー1cに示すようにその点のx座標
とy座標を求めそれぞれを加算していく。また、ステッ
プS14ー1dに示すように同時にその加算した画素数
をカウントする。ステップS14ー1eに示す判断を行
い、全てのデータが終了するまでこの処理を続ける。
The processing shown in steps S14-1a to S14-1e in FIG. 24 is performed. That is, first, as shown in step S14-1a, one dot of brightness data is fetched from the image processing memory 68, and the process proceeds to step S1-1a.
As shown in 4-1a, the brightness Y is 8-bit gradation (0
In -255), it is determined whether or not the point is in the range between 15 and 50, and a point in the range is searched. If there is a point that satisfies the condition, the x coordinate and the y coordinate of the point are obtained as shown in step S14-1c, and each is added. At the same time, the number of added pixels is counted as shown in step S14-1d. The determination shown in step S14-1e is made, and this processing is continued until all the data ends.

【0072】画像処理用メモリ68内の全ての点を走査
したら、ステップS14ー1f及びS14ー1gに示す
ように、x座標の合計とy座標の合計のそれぞれをカウ
ントした値で割る。すなわち、条件を満たす図形の重心
を求める。この重心をOO(OOxM,OOyM )とする。この
点が最も暗い最暗点となる。
When all the points in the image processing memory 68 have been scanned, as shown in steps S14-1f and S14-1g, the sum of the x coordinate and the sum of the y coordinate are each divided by the counted value. That is, the center of gravity of the figure satisfying the condition is obtained. This center of gravity is defined as OO (OOxM, OOyM). This point is the darkest darkest point.

【0073】次に図23におけるステップS14−2に
示すように画像中心と最暗点の画面上でのズレ量からス
コープのパイプに対する傾きを算出する。このフローチ
ャートを図25に示す。また、概念図を図17に示す。
傾きを算出するためにはまず、図25のステップS14
ー2aに示すようにM座標の最暗点OOをT座標に変換
してからさらにC座標に変換する。
Next, as shown in step S14-2 in FIG. 23, the inclination of the scope with respect to the pipe is calculated from the amount of shift between the center of the image and the darkest point on the screen. This flowchart is shown in FIG. FIG. 17 is a conceptual diagram.
To calculate the inclination, first, in step S14 in FIG.
As shown in FIG. 2a, the darkest point OO of the M coordinate is converted into the T coordinate and then further converted into the C coordinate.

【0074】次にステップS14ー2bに示すようにC
座標に置いて、画面の中心O(OxC,OyC )と最暗点OO
の距離をhCとすると、 hC=((OOxC−OxC)2+(OOyC−OyC)2)1/2 となる。
Next, as shown in step S14-2b, C
In the coordinates, the center O ( OxC, OyC ) of the screen and the darkest point OO
Is hC = ((OOxC-OxC) 2+ (OOyC-OyC) 2) 1/2.

【0075】次に、ステップS14ー2cに示すよう
に、hCの像高を生じさせるための入射光線の入射角度θ
s を求めると、 hC =f・sin θS/dist となる。ここでfは光学系の焦点距離を、distは歪曲収
差補正計数を表す。
Next, as shown in step S14-2c, the incident angle θ of the incident light beam for producing the image height of hC
When s is found, hC = f · sin θS / dist. Here, f represents the focal length of the optical system, and dist represents the distortion correction coefficient.

【0076】次にステップS14ー2dに示すように、
この物体高さはS座標のx,z座標で表されていないの
で、S座標のx,z軸に振り分ける。振り分けるには、
C座標面での像の傾き角度αを使用する。図17に示す
計算式によりθxS,θzSを求める。
Next, as shown in step S14-2d,
Since the object height is not represented by the x and z coordinates of the S coordinate, it is assigned to the x and z axes of the S coordinate. To sort
The inclination angle α of the image on the C coordinate plane is used. ΘxS and θzS are obtained by the calculation formula shown in FIG.

【0077】次に図23のステップS14ー3に示すよ
うに、測定用座標系を算出した傾きに−1を掛けた量だ
け傾ける事について図26に示す。これはすなわち、測
定用座標系はS座標のx軸、z軸に対して回転角度θ
x,θzとして-θxS,-θzSの角度を持つことを表す。
Next, as shown in step S14-3 in FIG. 23, FIG. 26 shows that the calculated coordinate system is tilted by an amount obtained by multiplying the calculated tilt by -1. This means that the coordinate system for measurement is a rotation angle θ with respect to the x axis and z axis of the S coordinate.
This means that x and θz have angles of -θxS and -θzS.

【0078】次に図23におけるステップS14ー4に
示すように、等輝度線を画像から抽出し、その円の中心
と直径を求める事について図27ないし図29を参照し
て説明する。図27は画像内から等輝度円を抽出するた
めの明るさをどのように求めるか示し、図28は等輝度
線を画像から抽出し、その円の中心と直径を求めるため
のフローチャートを示し、図29は明るさの点集合から
等輝度円の中心を求める様子を示す。
Next, as shown in step S14-4 in FIG. 23, extracting the equal luminance line from the image and obtaining the center and diameter of the circle will be described with reference to FIGS. 27 to 29. FIG. 27 shows how to find the brightness for extracting an equal luminance circle from the image, FIG. 28 shows a flowchart for extracting the equal luminance line from the image, and finding the center and diameter of the circle, FIG. 29 shows how the center of the circle of equal luminance is obtained from a set of points of brightness.

【0079】図28におけるステップS14ー4aに示
すようにまず最暗点TOOが最も近い画像の辺上の点T
Eを求める。例えば図27(a)の場合には画面の上の
辺上の点となり、図27(b)の場合には右端の位置の
点になる。
As shown in step S14-4a in FIG. 28, first, the point T on the side of the image where the darkest point TOO is closest
Find E. For example, in the case of FIG. 27A, the point is on the upper side of the screen, and in the case of FIG. 27B, the point is on the right end.

【0080】次に図28におけるステップS14ー4b
に示すように、等輝度線を抽出する明るさを求める。図
27(c)に示すようにTOOが画像の中心に近い場合
には、TOOとTEを結ぶ線分1:2に内分する点TY
での明るさを等輝度線を抽出するための明るさとする。
Next, step S14-4b in FIG.
As shown in (1), the brightness for extracting the equal luminance line is obtained. When TOO is close to the center of the image as shown in FIG. 27C, a point TY that is internally divided into a line segment 1: 2 connecting TOO and TE.
Is the brightness for extracting the equal luminance line.

【0081】また、TOOが画像の中心から離れている
場合には図27(d)に示すように1:5に内分する点
を使用する。次に図28におけるステップS14ー4c
に示すように、点TYの回りの8点とTY自身の明るさ
を足して9で割る。すなわち、TYの回りの明るさの平
均を取る。その明るさをYAとする。もちろんこの操作
もMem座標で行われる。
When the TOO is far from the center of the image, a point internally divided at 1: 5 is used as shown in FIG. Next, step S14-4c in FIG.
As shown in the figure, 8 points around the point TY and the brightness of the TY itself are added and divided by 9. That is, the average brightness around TY is calculated. The brightness is set to YA. Of course, this operation is also performed at the Mem coordinates.

【0082】次に図28におけるステップS14ー4d
に示すように、画像処理用メモリ68を走査して明るさ
YAと同じ明るさの図形の重心YOAを求める。このY
Aと同じ明るさの点の図形が等輝度円に相当する。
Next, step S14-4d in FIG.
As shown in (1), the image processing memory 68 is scanned to determine the center of gravity YOA of a figure having the same brightness as the brightness YA. This Y
A figure of a point having the same brightness as A corresponds to an equal luminance circle.

【0083】次に図28におけるステップS14ー4e
に示すように、YAOから半径方向に走査して明るさY
Aの点までの距離riを求める。図28におけるステッ
プS14ー4fに示すように、iを0から35の方向に
ついて走査を行ったか否かを判断し、36方向に対して
同様の処理を繰り返す。そして、図29に示すようにY
AOから半径方向に走査して明るさYAの点の集合が求
められる。
Next, step S14-4e in FIG.
As shown in the figure, scanning in the radial direction from YAO
The distance ri to the point A is obtained. As shown in step S14-4f in FIG. 28, it is determined whether or not i has been scanned in the direction from 0 to 35, and the same processing is repeated in 36 directions. Then, as shown in FIG.
A set of points of brightness YA is obtained by scanning from AO in the radial direction.

【0084】図28におけるステップS14ー4gに示
すように、36個の距離(半径)riから平均値r_m
eanと最小値r_minを求める。同時に最小値r_
minの存在する向きi_minも求める。
As shown in step S14-4g in FIG. 28, the average value r_m is calculated from the 36 distances (radii) ri.
ean and a minimum value r_min are obtained. At the same time, the minimum value r_
The direction i_min where min exists is also found.

【0085】次に図28におけるステップS14ー4h
(及び図29)に示すように、最小値の存在する向きと
反対の向きに平均値から最小値を引いた分YSだけ重心
YAOを移動する。その点を等輝度円の中心YOとす
る。また図28におけるステップS14ー4iに示すよ
うに、平均値r_meanを等輝度円の半径とし、その
2倍を直径とし、ステップS14ー4の処理が終了す
る。
Next, step S14-4h in FIG.
As shown in (and FIG. 29), the center of gravity YAO is moved by the amount YS obtained by subtracting the minimum value from the average value in the direction opposite to the direction in which the minimum value exists. The point is defined as the center YO of the circle of equal luminance. Also, as shown in step S14-4i in FIG. 28, the average value r_mean is set to the radius of the circle of equal luminance, and twice the diameter is set to the diameter, and the processing in step S14-4 ends.

【0086】次に図23におけるステップS14ー5に
示すように、等輝度円の直径から、等輝度線のある位置
の光学系の座標中心(S座標、P座標の原点)からの距
離を求める。この様子を図30、図31で示す。まず、
図30におけるステップS14ー5aに示すように、画
面上の等輝度円の半径を像高hCとしてその像高を生じさ
せる入射角度θS を求める。この計算式は図31に示し
てある。
Next, as shown in step S14-5 in FIG. 23, the distance from the coordinate center (the origin of the S coordinate and the P coordinate) of the position of the equal luminance line to the position of the equal luminance line is obtained from the diameter of the equal luminance circle. . This situation is shown in FIGS. First,
As shown in step S14-5a in FIG. 30, the radius of the circle of equal luminance on the screen is set as the image height hC, and the incident angle θS for generating the image height is obtained. This calculation formula is shown in FIG.

【0087】この入射光線はパイプ内面からの光線なの
で物体高さはD/2とならなければならない。図30に
おけるステップS14ー5bに示すように、入射角度θ
Sと物体高さはD/2を用いて等輝度円までの距離yOS
を求める。図31に示す式から等輝度円までの距離yOS
を求める事ができる。
Since this incident ray is a ray coming from the inner surface of the pipe, the object height must be D / 2. As shown in step S14-5b in FIG. 30, the incident angle θ
S and the object height are the distances to the circle of equal brightness using D / 2, yOS
Ask for. From the equation shown in FIG. 31, the distance yOS to the circle of equal luminance
Can be requested.

【0088】実際にはこの場合、等輝度円の中心が座標
に中心軸と一致していないために半径の位置で計算する
と誤差を生じるが、直径を用いて計算すると等輝度円の
中心が画像の中心とずれていても誤差を生じない。よっ
て図31に示す計算式で算出する事ができる。
[0088] In fact in this case, although the center of the equi-luminance circle cause errors when calculating a radius of a position for not coincide with the center axis coordinates, the center of isoluminant circle is calculated using the diameters image No error occurs even if it deviates from the center. Therefore, it can be calculated by the calculation formula shown in FIG.

【0089】次に図23におけるステップS14ー6に
示すように、図面の明るさが均等でない場合に最暗点の
位置をずらす事について図32,33,34を参照して
説明する。
Next, shifting the position of the darkest point when the brightness of the drawing is not uniform, as shown in step S14-6 in FIG. 23, will be described with reference to FIGS.

【0090】図32(a)に示すように画面の右下が左
上に比べて明るい場合を考える。最暗点を抽出するため
の暗い領域はEで示す領域になる。最暗点はEの領域の
重心であるからほぼEの図形の中心になる。ところがこ
の場合真の最暗点Fは領域Eの重心ではなく、少し右下
によっている。一方、図32(b)に示すように画面全
体の明るさにあまり差のない場合には、E領域の重心が
最暗点Fに一致する。このように、画面の明るさが均等
でない場合には最暗点の位置をずらす必要が生じる。
Assume that the lower right corner of the screen is brighter than the upper left corner as shown in FIG. A dark area for extracting the darkest point is an area indicated by E. Since the darkest point is the center of gravity of the area of E, it is almost at the center of the figure of E. However, in this case, the true darkest point F is not the center of gravity of the area E, but is slightly lower right. On the other hand, as shown in FIG. 32 (b), when there is not much difference in the brightness of the entire screen, the center of gravity of the E region coincides with the darkest point F. As described above, when the brightness of the screen is not uniform, it is necessary to shift the position of the darkest point.

【0091】図33にて処理概要を説明する。画面の中
心を中心とした円周上に点Gをとり、対角線方向で明る
さの差を求める。この明るさの差から画面内で最も明る
い方向を探し、同時にその明るさの差を求める。図34
にて処理の手順を示す。
The outline of the processing will be described with reference to FIG. A point G is set on a circle centered on the center of the screen, and a difference in brightness is obtained in a diagonal direction. From the difference in brightness, the brightest direction in the screen is searched, and at the same time, the difference in brightness is determined. FIG.
Shows the processing procedure.

【0092】まずステップS14ー6aに示すように、
図面の中心を中心としたほぼ画面いっぱいの円を設定す
る。この円の直径の両端の点を対にして、つまり円の中
心を通る対角線方向の線と交わる2点を対にして全方向
走査する。次に直径の両端の2点の明るさの差を求め
る。
First, as shown in step S14-6a,
Set an almost screen-full circle centered on the center of the drawing. The omnidirectional scanning is performed by pairing the points at both ends of the diameter of the circle, that is, by pairing two points intersecting a diagonal line passing through the center of the circle. Next, a difference in brightness between two points at both ends of the diameter is obtained.

【0093】次にステップS14ー6bに示すように、
明るさの差が所定値以上なるか否かを判断し、ない場合
には画面の明るさのむらが少ないのでこの処理を行わず
に終了する。明るさの差が所定値以上の場合にはステッ
プS14ー6cに示すように、その明るさの差の最大値
と向きを求める。
Next, as shown in step S14-6b,
It is determined whether or not the difference in brightness is equal to or larger than a predetermined value. If there is no difference, the process is terminated without performing this processing since there is little unevenness in screen brightness. If the difference in brightness is equal to or larger than the predetermined value, the maximum value and the direction of the difference in brightness are obtained as shown in step S14-6c.

【0094】次にステップS14ー6dに示すように、
明るさYが50となる図形(等輝度円)の半径syを求め
る。この求め方は等輝度円の求め方と同様である。すな
わち、図32(a)における図形Eの中心を求める事に
なる。明るさの差が大きい場合にはこの等輝度円の半径
分移動させるが、それほど明るさの差が大きくない場合
には点Fを大きくずらす必要がない。
Next, as shown in step S14-6d,
The radius sy of a figure (equiluminance circle) having a brightness Y of 50 is obtained. This method is the same as the method for obtaining the equal luminance circle. That is, the center of the figure E in FIG. 32A is obtained. If the difference in brightness is large, the circle is moved by the radius of the circle of equal luminance. If the difference in brightness is not so large, it is not necessary to shift the point F greatly.

【0095】そこでステップS14ー6eに示すよう
に、明るさの差の最大値に比例した所定量をsyに掛け、
ステップS14ー6fに示すように、所定量をsyに掛け
た量だけ最暗点を移動させる。移動の向きは明るさの差
が最も大きい方向である。次に図23におけるステップ
S14ー7に示すように、ある最暗点と等輝度円の中心
のずれ量と、等輝度円のある距離から、その距離での等
輝度線の中心の3次元座標を算出することについて図3
5,36を参照して説明する。
Then, as shown in step S14-6e, sy is multiplied by a predetermined amount proportional to the maximum value of the brightness difference,
As shown in step S14-6f, the darkest point is moved by an amount obtained by multiplying the predetermined amount by sy. The direction of movement is the direction in which the difference in brightness is greatest. Next, as shown in step S14-7 in FIG. 23, the three-dimensional coordinates of the center of the isoluminance line at that distance from the distance between the certain darkest point and the center of the isoluminous circle and the distance of the isoluminous circle. Figure 3 for calculating
This will be described with reference to FIGS.

【0096】まず図35におけるステップS14ー7a
に示すように、最暗点COOと等輝度円の中心YOの画
面上での像高を求める。 hC・hC=(COOxC−YOxC)・(COOxC−YOxC)+(COOyC−YOy
C)・(COOyC−YOyC) 次にステップS14ー7bに示すように、スコープの先
端からyOS の距離にある物体高さでhSの像高を生じさせ
る高さを求める。この点をSPとする。
First, step S14-7a in FIG.
As shown in (5), the image height on the screen of the darkest point COO and the center YO of the circle of equal luminance is obtained. hC · hC = (COOxC−YOxC) · (COOxC−YOxC) + (COOyC−YOy
C) · (COOyC−YOyC) Next, as shown in step S14-7b, a height at which an image height of hS is generated at an object height at a distance of yOS from the tip of the scope is obtained. This point is referred to as SP.

【0097】hC =f・sin θS/dist 図36に示すように、距離yOS でのY軸に垂直な平面と
光学系の中心軸が交わる点をSOとすると、SPとSO
の距離hSはパイプの中心軸とスコープの平行移動量と一
致する。このときは測定軸の位置合わせが済んでいない
ので、測定座標上ではSOは画像の中心でかつ等輝度円
の中心である。SPは画像上では等輝度円の中心である
が、測定座標上では単なる空間内の点である。
HC = f · sin θS / dist As shown in FIG. 36, if the point at which the plane perpendicular to the Y axis at the distance yOS intersects the center axis of the optical system is SO, SP and SO
Is equal to the parallel displacement of the center axis of the pipe and the scope. At this time, since the alignment of the measurement axes has not been completed, SO is the center of the image and the center of the circle of equal luminance on the measurement coordinates. SP is the center of the circle of equal luminance on the image, but is simply a point in space on the measurement coordinates.

【0098】測定座標をパイプの座標に一致させたと
き、SPは測定座標で等輝度円の中心点となる。測定座
標がパイプ座標に一致していなくてもhSの値は変わらな
いので、この計算式でスコープのずれ量が計算できる。 hS=yOS tan θS 算出したhSは空間内の長さであるので、測定座標系のx
軸、z軸に値を振り分ける必要がある。図17での方法
と同じ方法で値を振り分け、図35におけるステップS
14ー7cに示すように、それぞれshift_x,shift_ zと
する。
When the measurement coordinates match the coordinates of the pipe, SP is the measurement coordinate and is the center point of the circle of equal luminance. Even if the measured coordinates do not match the pipe coordinates, the value of hS does not change, so the amount of displacement of the scope can be calculated using this formula. hS = yOS tan θS Since the calculated hS is the length in the space, x in the measurement coordinate system
It is necessary to assign values to the axis and z axis. The values are distributed in the same manner as in FIG.
As shown in 14-7c, they are shift_x and shift_z, respectively.

【0099】次に図23におけるステップS14ー8に
示すように、中心のx,z座標にずれ量のx,z座標に
−1を掛けた量だけ測定用座標系を平行移動することに
ついて図37で説明する。
Next, as shown in step S14-8 in FIG. 23, the parallel movement of the measuring coordinate system by an amount obtained by multiplying the x and z coordinates of the center by the x and z coordinates of the offset by -1 is shown. 37.

【0100】図37にあるように測定用座標系のずれ量
をそれぞれ xshift,zshift として、算出したずれ量shift_x,shift_ zに−1を掛け
た数字とする。すなわち測定用座標系はS座標に対して
この量だけシフトする。
As shown in FIG. 37, the shift amounts of the measurement coordinate system are xshift and zshift, respectively, and the calculated shift amounts shift_x and shift_z are multiplied by −1. That is, the measuring coordinate system shifts by this amount with respect to the S coordinate.

【0101】次に図21におけるステップS15に示す
測定について図38で説明する。図38におけるステッ
プS15ー1に示すように長さの測定を行うので画面内
の2点を指定する。2点を指定したらステップS15ー
2及びS15ー3に示すようにそれぞれの点の測定座標
上での3次元座標を算出し、パイプ内面での2点間の距
離、つまりステップS15ー4に示すように2点が形成
する円弧の長さを計算する。その後、ステップS15ー
5に示すように計算結果を表示し、ステップS15ー6
に示す測定を終了するか否かに応じて、他の測定点で同
様の測定を続行したり、測定を終了する。
Next, the measurement shown in step S15 in FIG. 21 will be described with reference to FIG. Since the length is measured as shown in step S15-1 in FIG. 38, two points on the screen are designated. When two points are specified, the three-dimensional coordinates on the measured coordinates of each point are calculated as shown in steps S15-2 and S15-3, and the distance between the two points on the inner surface of the pipe, that is, shown in step S15-4 Thus, the length of the arc formed by the two points is calculated. Thereafter, the calculation result is displayed as shown in step S15-5, and step S15-6 is displayed.
The same measurement is continued at other measurement points or the measurement is terminated depending on whether or not to terminate the measurement shown in (1).

【0102】ステップS15ー2又はS15ー3におけ
る画面内で指定した点の測定座標系での3次元座標を計
算する方法について図39で説明する。まずステップS
15ー2aに示すようにT座標で指定された座標をC座
標に変換する。これは通常の拡大縮小と平行移動の変換
式である。
The method of calculating the three-dimensional coordinates in the measurement coordinate system of the point specified in the screen in step S15-2 or S15-3 will be described with reference to FIG. First, step S
The coordinate specified by the T coordinate is converted to the C coordinate as shown in 15-2a. This is a normal conversion formula for scaling and translation.

【0103】次にステップS15ー2bに示すように、
C座標から測定座標上での3次元座標を計算する。以下
にその関係式を示す。C座標上での像高hcと入射角度θ
s との関係式。
Next, as shown in step S15-2b,
The three-dimensional coordinates on the measurement coordinates are calculated from the C coordinates. The relational expression is shown below. Image height hc on C coordinate and incident angle θ
Relational expression with s.

【0104】hC・hC=(hxC・hxC+hyC・hyC) hC=f・sin θS/dist S座標上での物体高さhSとS座標のx,y軸に振り分け
る関係式。
HC · hC = (hxC · hxC + hyC · hyC) hC = f · sin θS / dist A relational expression for distributing the object height hS on the S coordinate and the x and y axes of the S coordinate.

【0105】 hxC/hC=cos α hxS=hS cos α hS=hyS tan θS hyS=hS sin α S座標から測定用座標M座標の間の関係式。この式は3
次元空間のx軸、z軸まわりの回転と平行移動を表して
いる。つまり、 xM cos (-θz) sin (-θz) 0 yM = -sin (-θz) cos (-θz) 0 zM 0 0 1 1 0 0 hxS -x shift × 0 -cos (-θx) sin (-θx) hyS + 0 0 -sin (-θx) cos (-θx) hzS -z shift ここでは、行列の括弧を省略して示し、実際には図39
のようになる。
HxC / hC = cos α hxS = hS cos α hS = hyS tan θS hyS = hS sin α The relational expression from the S coordinate to the M coordinate for measurement. This equation is 3
The rotation and the translation about the x-axis and the z-axis of the dimensional space are shown. That is, xM cos (-θz) sin (-θz) 0 yM = -sin (-θz) cos (-θz) 0 zM 0 0 1 1 0 0 hxS -x shift × 0 -cos (-θx) sin (- θx) hyS +0 0 -sin (-θx) cos (-θx) hzS -z shift
become that way.

【0106】さらに測定用座標上でパイプの面上に点が
存在する関係式は、 xM・xM+zM・zM=(D/2)・(D/2) となり、変数がxS,yS,zS,xM,yM,zM の6個で独立な方程
式も6個あるので解くことができる。
Further, a relational expression in which a point exists on the surface of the pipe on the coordinates for measurement is xM xxM + zMzzM = (D / 2) ・ (D / 2), and the variables are xS, yS, zS, xM , yM, zM and six independent equations, so that they can be solved.

【0107】次にステップS15ー2cに示すように、
この解のxM,yM,zMを点の求める3次元座標とする。次に
図38のステップS15−2及びS15−3により、2
つの測定点のパイプ面上の3次元座標がわかったところ
で、指定された2点が形成する円弧の長さを計算する。
Next, as shown in step S15-2c,
Let xM, yM, and zM of this solution be the three-dimensional coordinates for which a point is determined. Next, by steps S15-2 and S15-3 in FIG.
When the three-dimensional coordinates of the two measurement points on the pipe surface are known, the length of the arc formed by the two specified points is calculated.

【0108】図40,図41にその方法を示す。図41
において、第1の点Hと第2の点IをyM=0の面に投影
してそれぞれの点をh,iとする。投影した点とxM軸と
のなす角度をそれぞれθ1 ,θ2 とすると、図40のス
テップS15−4a及びS15−4bに示すように、或
いは平方で表すと、 (cos θ1)・(cos θ1) =x1・x1 /(x1・x1+z1・z
1), (cos θ2)・(cos θ2) =x2・x2 /(x2・x2+z2・z2) となる。
FIGS. 40 and 41 show the method. FIG.
, The first point H and the second point I are projected onto a surface of yM = 0, and the respective points are defined as h and i. Assuming that the angles formed by the projected point and the xM axis are θ1 and θ2, respectively, as shown in steps S15-4a and S15-4b in FIG. 40, or as a square, (cos θ1) · (cos θ1) = x1 / x1 / (x1 / x1 + z1 / z
1), (cos θ2) · (cos θ2) = x2 · x2 / (x2 · x2 + z2 · z2).

【0109】投影した円弧hiの長さは、ステップS1
5−4cに示すように hi=D×(θ2 −θ1 )/2π となり、これはIJの長さに等しいので求めるHIの長
さLは、ステップS15−4dに示すように、 L・L=(hi・hi+(y2 −y1)・(y2 −y1)) となる。
The length of the projected arc hi is determined in step S1.
As shown in 5-4c, hi = D × (θ2−θ1) / 2π, which is equal to the length of IJ, so that the length L of HI to be obtained is L·L = (Hi · hi + (y2−y1) · (y2−y1)).

【0110】次に図38のステップS15−5にあるよ
うに計算結果を表示する。ステップS15−6に示す判
断に対し、測定を繰り返す場合は測定のはじめに戻り、
終了する場合には終了の操作をする。次は図21におけ
るステップS16の終了処理となる。
Next, the calculation result is displayed as in step S15-5 in FIG. If the measurement is repeated in response to the determination shown in step S15-6, return to the beginning of the measurement,
If the operation is to be terminated, an operation of termination is performed. Next is the end processing of step S16 in FIG.

【0111】測定が終了したら、設定されたパイプの直
径やその他の変数をファイルにしてハードディスクに記
録しこのプログラムを終了する。以上のように構成し
たのでパイプに対する測定座標のマッチングを自動的に
することができる。
When the measurement is completed, the set pipe diameter and other variables are recorded as a file in the hard disk and the program is terminated. With the configuration described above, the matching of the measurement coordinates to the pipe can be automatically performed.

【0112】実施例では、等輝度円の半径を抽出する
ときに抽出した半径の最小値を使用していたが、平均値
から標準差σだけ少ない範囲の半径を用いても良い。こ
うすることにより、抽出する画像にむらがあり抽出した
半径が大きくばらつく場合にも正確に半径を抽出するこ
とができる。
In the present embodiment, the minimum value of the extracted radius is used when extracting the radius of the circle of equal luminance. However, a radius smaller than the average value by the standard difference σ may be used. By doing so, it is possible to accurately extract the radius even when the extracted image is uneven and the extracted radius varies greatly.

【0113】次に本発明の第2実施例について説明す
る。第1実施例では画像処理を用いて自動的に消失点と
等輝度線を抽出していたが、画像処理を用いずに画像を
見ながら手動で点を選択する方法である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the vanishing point and the equal luminance line are automatically extracted by using the image processing. However, a method of manually selecting points while viewing the image without using the image processing is used.

【0114】図42はその操作画面を示す。図42
(a)は画像内の最も暗い点を抽出するために操作をし
ているときの画面である。
FIG. 42 shows the operation screen. FIG.
(A) is a screen when an operation is performed to extract the darkest point in an image.

【0115】2つの同心円と中心がガイドラインとして
画像中にスーパーインポーズされている。中心をつかん
でいる手の形をしたカーソル41が表示されていて、キ
ーボードのカーソル移動キーを操作する事でこのカーソ
ル41が移動する。ガイドライン42もカーソル41の
移動に従って移動する(b)。
The two concentric circles and the center are superimposed in the image as guidelines. A cursor 41 in the shape of a hand holding the center is displayed, and the cursor 41 is moved by operating a cursor movement key on the keyboard. The guide line 42 also moves according to the movement of the cursor 41 (b).

【0116】画面内の最も暗い点にガイドラインの中心
を合わせたらENTキーを押す。すると(c)のカーソ
ル43が表示される。等輝度線にガイドライン43を合
わせたら(d)ENTキーを押す。以上のようにする事
で第1実施例と同様に測定系の座標をP座標と一致させ
る事ができる。
When the guideline is centered on the darkest point on the screen, the ENT key is pressed. Then, the cursor 43 shown in (c) is displayed. When the guideline 43 is matched with the isoluminance line, press the (d) ENT key. As described above, the coordinates of the measurement system can be made to coincide with the P coordinates as in the first embodiment.

【0117】また、図43(a)、(b)にガイドライ
ンのその他の実施例を示す。図43(a)は消失点を設
定するガイドの点と断面形状を設定するガイドとなる円
と、この点から円に向けて放射状に線を表示している。
図43(b)は図(a)において、さらに内側に円を表
示し、この円の内側にはガイドとなる点のみを表示して
いる。
FIGS. 43 (a) and 43 (b) show other examples of the guideline. FIG. 43 (a) shows a guide point for setting a vanishing point, a circle serving as a guide for setting a cross-sectional shape, and a line radiating from this point toward the circle.
FIG. 43 (b) shows a circle further inside in FIG. 43 (a), and only points serving as guides are displayed inside this circle.

【0118】次に図44を参照して本発明の第3実施例
を説明する。この第3実施例は内視鏡画像でなく通常の
TVカメラ51を用いた3次元計測装置52で、パイプ
ラインの表面の検査を行う実施例である。図44に示す
ようにこの3次元計測装置52はパイプ53を撮像する
TVカメラ51と、このTVカメラ51とケーブル54
で接続され、TVカメラ51に内蔵された撮像手段に対
する信号処理を行う信号処理手段とモニタ55が一体化
された計測装置56とから構成される。計測装置56の
パネルにモニタ55とENTキー57、カーソルキー5
8が設けられている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The third embodiment is an embodiment in which the surface of a pipeline is inspected by a three-dimensional measuring device 52 using a normal TV camera 51 instead of an endoscope image. As shown in FIG. 44, the three-dimensional measuring device 52 includes a TV camera 51 that captures an image of a pipe 53, a TV camera 51 and a cable 54.
And a signal processing means for performing signal processing on an image pickup means built in the TV camera 51 and a measuring device 56 in which a monitor 55 is integrated. A monitor 55, an ENT key 57, and a cursor key 5 are provided on a panel of the measuring device 56.
8 are provided.

【0119】図45にパイプラインを観察しているとき
の画像の例を示す。画像内にはパイプラインの消失点が
ある。パイプ53の一部にはパイプ53を接続するため
のフランジ59が見えている。第2実施例と同じように
まず画面内で消失点を指定したあと、破線で示すガイド
ライン60をパイプ53のフランジ59に合わせる。こ
の2つのデータから第1実施例で示した方法によりパイ
プライン上に測定座標を張り付ける事ができる。
FIG. 45 shows an example of an image when observing the pipeline. There is a vanishing point in the pipeline in the image. A flange 59 for connecting the pipe 53 is visible in a part of the pipe 53. As in the second embodiment, first, a vanishing point is specified in the screen, and then a guide line 60 indicated by a broken line is matched with the flange 59 of the pipe 53. From these two data, measurement coordinates can be pasted on the pipeline by the method shown in the first embodiment.

【0120】画面上の点から測定座標上の観察できる側
の点を算出する事によりパイプライン上の3次元座標を
算出する事ができる。測定方法は第1実施例と同じであ
る。上述の各実施例では単一断面として円形を有するパ
イプを用いて説明したが、断面は円形である必要はなく
楕円形でも正方形でも長方形でも多角形であってもよ
い。
The three-dimensional coordinates on the pipeline can be calculated by calculating the observable point on the measurement coordinates from the points on the screen. The measuring method is the same as in the first embodiment. Although each of the above embodiments has been described using a pipe having a circular cross section as a single cross section, the cross section need not be circular, and may be elliptical, square, rectangular, or polygonal.

【0121】パイプの断面を得る方法として等輝度線を
用いているが、これに限定される事はなくパイプの断面
と一致する接続部の線を用いてもよいし、パイプの内側
に描かれている断面と一致する線を用いてもよい。
Although a method for obtaining the cross section of the pipe uses the isoluminance line, the present invention is not limited to this, and a line of the connecting portion that matches the cross section of the pipe may be used, or the line drawn inside the pipe may be used. Alternatively, a line that matches the cross section may be used.

【0122】[0122]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、画像中の
最も暗い点と、被測定部材の断面を表す線を用いる事に
より、測長の為などの補助具を必要とすることなく、2
次元画像から3次元座標を求めることができる。このた
め、測定の作業が容易になると共に、測定できる装置の
制約が少なく、広く適用できる。
According to the present invention described above, by using the darkest point in the image and the line representing the cross section of the member to be measured, there is no need for an auxiliary tool for length measurement or the like. 2
Three-dimensional coordinates can be obtained from the three-dimensional image. For this reason, the measurement operation is facilitated, and there are few restrictions on the devices that can be measured, and the invention can be widely applied.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例の内視鏡装置を示す全体構
成図。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an endoscope apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】電子内視鏡の先端側の構成を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a distal end side of the electronic endoscope.

【図3】電子内視鏡の先端側を傾けた様子を示す説明
図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which the distal end side of the electronic endoscope is inclined.

【図4】図3の場合に得られる観察像を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing an observation image obtained in the case of FIG. 3;

【図5】パイプの内部を観察している様子を示す説明
図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of observing the inside of the pipe.

【図6】パイプの長さ方向に対しての反射光の輝度のレ
ベル変化を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a level change of the luminance of reflected light in the length direction of the pipe.

【図7】対物光学系の中心がパイプの中心に一致してい
る場合での観察画像を示す説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an observation image when the center of the objective optical system coincides with the center of a pipe.

【図8】対物光学系の座標中心をパイプの中心軸上に設
定した状態で電子内視鏡の先端を傾けた様子を示す説明
図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state in which the tip of the electronic endoscope is tilted in a state where the coordinate center of the objective optical system is set on the center axis of the pipe.

【図9】図8の場合での観察画像を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an observation image in the case of FIG. 8;

【図10】電子内視鏡の先端をパイプの中心軸に平行な
方向にずらした様子を示す説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state in which the tip of the electronic endoscope is shifted in a direction parallel to the center axis of the pipe.

【図11】図10の場合での観察画像を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an observation image in the case of FIG. 10;

【図12】計測装置の内部構成を示すブロック図。FIG. 12 is a block diagram showing an internal configuration of the measuring device.

【図13】この実施例で使用する座標系の説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram of a coordinate system used in this embodiment.

【図14】スコープの先端側と座標系との関係を示す説
明図。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a relationship between a distal end side of a scope and a coordinate system.

【図15】図14の場合での観察画像を示す説明図。FIG. 15 is an explanatory diagram showing an observation image in the case of FIG. 14;

【図16】測定座標系をパイプ座標系に一致させる手順
を示すフローチャート図。
FIG. 16 is a flowchart showing a procedure for matching a measurement coordinate system with a pipe coordinate system .

【図17】S座標系とC座標系の関係を示す説明図。FIG. 17 is an explanatory diagram showing a relationship between an S coordinate system and a C coordinate system.

【図18】光学系の中心軸とパイプの中心軸が一致して
いる場合におけるS座標系とC座標系の関係を示す説明
図。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the relationship between the S coordinate system and the C coordinate system when the center axis of the optical system matches the center axis of the pipe.

【図19】図18の状態から光学系の中心軸がパイプの
中心軸に対し、平行に移動した場合におけるS座標系と
C座標系の関係を示す説明図。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing the relationship between the S coordinate system and the C coordinate system when the center axis of the optical system moves parallel to the center axis of the pipe from the state of FIG. 18;

【図20】測定座標系をパイプ座標系に一致するように
平行移動する様子を示す説明図。
FIG. 20 is an explanatory view showing a state in which a measurement coordinate system is translated so as to coincide with a pipe coordinate system.

【図21】プログラムのフローチャート図。FIG. 21 is a flowchart of a program.

【図22】画像読み出しの処理を示すフローチャート
図。
FIG. 22 is a flowchart illustrating an image reading process.

【図23】自動座標合わせの処理を示すフローチャート
図。
FIG. 23 is a flowchart showing an automatic coordinate matching process.

【図24】画面内で最も暗い最暗点を抽出する処理を示
すフローチャート図。
FIG. 24 is a flowchart showing a process of extracting the darkest darkest point in the screen.

【図25】画像中心と最暗点の画面上でのずれ量からス
コープのパイプに対する傾きを算出する処理を示すフロ
ーチャート図。
FIG. 25 is a flowchart showing a process for calculating the inclination of the scope with respect to the pipe from the amount of displacement between the center of the image and the darkest point on the screen.

【図26】測定座標系を算出した傾きにー1を掛けた量
だけ傾ける処理を示すフローチャート図。
FIG. 26 is a flowchart showing a process of inclining by an amount obtained by multiplying the inclination calculated for the measurement coordinate system by −1;

【図27】画像内から等輝度円を抽出するために明るさ
を求める様子を示す説明図。
FIG. 27 is an explanatory diagram showing how to obtain brightness to extract an equal luminance circle from an image.

【図28】等輝度円を抽出し、その円の中心と直径を求
める処理を示すフローチャート図。
FIG. 28 is a flowchart showing processing for extracting an equal luminance circle and obtaining the center and diameter of the circle.

【図29】明るさの点集合から等輝度円の中心を求める
様子を示す説明図。
FIG. 29 is an explanatory diagram showing a state where a center of an equal luminance circle is obtained from a point set of brightness.

【図30】等輝度円の直径から等輝度線の光学系の座標
中心からの距離を求める処理を示すフローチャート図。
FIG. 30 is a flowchart showing a process for obtaining the distance from the coordinate center of the optical system of the equal luminance line from the diameter of the equal luminance circle.

【図31】像高を生じる入射角度を求める説明図。FIG. 31 is an explanatory diagram for finding an incident angle that produces an image height.

【図32】最暗点を求めるための説明図。FIG. 32 is an explanatory diagram for obtaining the darkest point.

【図33】画面の中心を中心として円周上に複数の点を
取り、明るさの差を求める様子を示す説明図。
FIG. 33 is an explanatory diagram showing a state in which a plurality of points are taken on the circumference with the center of the screen as a center, and a difference in brightness is obtained.

【図34】画像の明るさが均等でない場合に最暗点をず
らす処理のフローチャート図。
FIG. 34 is a flowchart of processing for shifting the darkest point when the brightness of an image is not uniform.

【図35】最暗点と等輝度円の中心のずれ量と距離から
その距離での等輝度円の中心の3次元座標を算出する処
理を示すフローチャート図。
FIG. 35 is a flowchart showing a process for calculating three-dimensional coordinates of the center of the isoluminous circle at that distance from the shift amount and distance between the darkest point and the center of the isoluminous circle.

【図36】測定座標系をパイプ座標系に一致するように
平行移動する様子を示す説明図。
FIG. 36 is an explanatory diagram showing a state in which a measurement coordinate system is translated so as to coincide with a pipe coordinate system.

【図37】中心のx,z座標にー1を掛けた量だけ測定
用座標系を平行移動する処理を示すフローチャート図。
FIG. 37 is a flowchart showing a process of translating the measurement coordinate system by an amount obtained by multiplying the x, z coordinates of the center by −1.

【図38】測定する処理を示すフローチャート図。FIG. 38 is a flowchart showing a measurement process.

【図39】画面内で指定された点の測定座標系での3次
元座標を計算する処理を示すフローチャート図。
FIG. 39 is a flowchart showing a process of calculating three-dimensional coordinates in a measurement coordinate system of a point specified on the screen.

【図40】指定された2点が形成する円弧の長さを計算
する処理を示すフローチャート図。
FIG. 40 is a flowchart showing a process of calculating the length of an arc formed by two designated points.

【図41】パイプ上の2つの測定点を示す説明図。FIG. 41 is an explanatory diagram showing two measurement points on a pipe.

【図42】本発明の第2実施例における消失点と等輝度
円のガイドラインの位置を設定する様子の説明図。
FIG. 42 shows vanishing points and equal luminance in the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram of setting a position of a guide line of a circle .

【図43】図42におけるガイドラインの他の実施例を
示す説明図。
FIG. 43 is an explanatory view showing another embodiment of the guide line in FIG. 42;

【図44】本発明の第3実施例の全体構成図。FIG. 44 is an overall configuration diagram of a third embodiment of the present invention.

【図45】第3実施例における観察画像を示す説明図。FIG. 45 is an explanatory diagram showing an observation image in the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…内視鏡装置 2…電子スコープ 3…光源装置 4…計測装置 5…モニタ 6…キーボード 7…挿入部 8…操作部 9…ユニバーサルコード 11…コネクタ 14…先端部 15…パイプ 21…ライトガイド 22…照明レンズ 24…対物光学系 25…CCD 26…中心軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Endoscope apparatus 2 ... Electronic scope 3 ... Light source device 4 ... Measuring device 5 ... Monitor 6 ... Keyboard 7 ... Insertion part 8 ... Operation part 9 ... Universal code 11 ... Connector 14 ... Tip part 15 ... Pipe 21 ... Light guide Reference numeral 22: illumination lens 24: objective optical system 25: CCD 26: central axis

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01N 21/84 - 21/958 G02B 23/24 - 23/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30 102 G01N 21/84-21/958 G02B 23/24-23/26

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 単一断面を有する長尺部材を観察し、観
察画像内の情報から前記長尺部材の表面の3次元計測方
法において、 画面内にある長尺部材の消失点と、前記長尺部材の観察
画像内の等輝度の仮想線に基づく前記長尺部材の断面形
状とから測定用座標を設定するための情報を算出し、該
測定用座標を前記消失点と前記断面形状に対応して設定
し、前記長尺部材及び観察光学系の既知の情報を用いて
前記画面に表示される長尺部材の任意位置に対応する3
次元位置を計測可能とする3次元計測方法。
1. A three-dimensional measuring method for observing a long member having a single cross section, based on information in an observation image, wherein a vanishing point of the long member in a screen and the length of the long member are determined. Observation of length members
Information for setting measurement coordinates is calculated from the cross-sectional shape of the long member based on the imaginary virtual line in the image, and the measurement coordinates are set corresponding to the vanishing point and the cross-sectional shape. 3 corresponding to an arbitrary position of the long member displayed on the screen using the known information of the long member and the observation optical system.
A three-dimensional measurement method capable of measuring a three-dimensional position.
【請求項2】 単一断面を有する長尺部材を観察し、観
察画像内の情報から前記長尺部材の表面の3次元計測を
行う3次元計測装置において、 画面内にある長尺部材の消失点を抽出する消失点抽出手
段と、前記長尺部材の観察画像内の等輝度の仮想線に基づく前
長尺部材の断面の形状と相似な図形を画面内にマッチ
させるマッチング手段と、 前記断面にマッチングした図形の中心を画像内で求める
中心点抽出手段と、 前記消失点抽出手段からの座標と前記中心点抽出手段か
らの座標から測定用の座標軸を算出する座標軸算出手段
と、 前記長尺部材及び観察光学系の既知の情報を用いて少な
くとも前記画面に表示される長尺部材の任意位置に対応
する3次元位置を算出する3次元位置算出手段と、 を有することを特徴とする3次元計測装置。
2. A three-dimensional measuring apparatus for observing a long member having a single cross section and performing three-dimensional measurement of the surface of the long member from information in an observation image. A vanishing point extracting unit for extracting a point, and a point based on a virtual line of equal luminance in an observation image of the long member.
And matching means for matching the shape, similar to a figure of the cross section of the serial elongated member in the screen, and the center point extracting means for finding the center of the figure in the image that is matched to the cross section, and coordinates from the vanishing point extracting means A coordinate axis calculating unit that calculates a coordinate axis for measurement from the coordinates from the center point extracting unit; and at least an arbitrary position of the long member displayed on the screen using known information of the long member and the observation optical system. And a three-dimensional position calculating means for calculating a corresponding three-dimensional position.
JP04182595A 1992-04-06 1992-07-09 Three-dimensional measuring method and three-dimensional measuring device Expired - Lifetime JP3141048B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04182595A JP3141048B2 (en) 1992-04-06 1992-07-09 Three-dimensional measuring method and three-dimensional measuring device
US08/043,207 US5469254A (en) 1992-04-06 1993-04-05 Method and apparatus for measuring three-dimensional position of a pipe from image of the pipe in an endoscopic observation system

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8406692 1992-04-06
JP4-84066 1992-04-06
JP04182595A JP3141048B2 (en) 1992-04-06 1992-07-09 Three-dimensional measuring method and three-dimensional measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05340721A JPH05340721A (en) 1993-12-21
JP3141048B2 true JP3141048B2 (en) 2001-03-05

Family

ID=26425148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04182595A Expired - Lifetime JP3141048B2 (en) 1992-04-06 1992-07-09 Three-dimensional measuring method and three-dimensional measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3141048B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6596363B2 (en) 2000-04-10 2003-07-22 Tdk Corporation Optical information medium

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2761561B1 (en) * 1997-03-26 2004-07-16 Tokendo Sarl CCD DISTAL SENSOR VIDEOENDOSCOPIC PROBE
JP4530973B2 (en) * 2005-11-09 2010-08-25 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 Piping internal inspection system and method
JP2007215907A (en) * 2006-02-20 2007-08-30 Pentax Corp Endoscope processor, endoscopic system and black balance adjustment program
EP2030558B1 (en) 2006-05-31 2017-05-03 National University Corporation Chiba University Three-dimensional image forming device, three-dimensional image forming method and program
JP4898500B2 (en) * 2007-03-12 2012-03-14 株式会社栗本鐵工所 Pipe inner surface diagnosis method and pipe inner surface diagnosis apparatus
JP5647878B2 (en) * 2010-05-31 2015-01-07 東北電力株式会社 Steel pipe internal corrosion analysis apparatus and steel pipe internal corrosion analysis method
JP6646133B2 (en) * 2016-02-23 2020-02-14 オリンパス株式会社 Image processing device and endoscope
JP6789868B2 (en) * 2017-03-30 2020-11-25 株式会社日立製作所 Image processing device
CN110799081B (en) * 2017-07-18 2022-04-05 富士胶片株式会社 Endoscope device and measurement support method
JP6851296B2 (en) * 2017-10-03 2021-03-31 株式会社豊田中央研究所 Image processing device, image processing control program

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6596363B2 (en) 2000-04-10 2003-07-22 Tdk Corporation Optical information medium

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05340721A (en) 1993-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5469254A (en) Method and apparatus for measuring three-dimensional position of a pipe from image of the pipe in an endoscopic observation system
JP3141048B2 (en) Three-dimensional measuring method and three-dimensional measuring device
US7452084B2 (en) Projector with a device for measuring angle of inclination
US6527395B1 (en) Method for calibrating a projector with a camera
KR100792106B1 (en) Captured image projection apparatus and captured image correction method
CN100562136C (en) The keystone correction on the limit of the part of use screen
US6031941A (en) Three-dimensional model data forming apparatus
JP4730136B2 (en) Video display device
US20060050152A1 (en) Method for digital image stitching and apparatus for performing the same
JP2009508122A (en) Method for supplying survey data using surveying equipment
JPH0887594A (en) Provision method of perfect and distortionless computer display of image
JP3996617B2 (en) Projector device with image distortion correction function
JP6461426B2 (en) Brightness adjusting apparatus and method, image display system, program, and recording medium
GB2284048A (en) Method for examining the surface of a workpiece
KR20020066219A (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
JP2009133082A (en) Insert installation position collating method and insert installation position collating system
KR100780701B1 (en) Apparatus automatically creating three dimension image and method therefore
JP2001264037A (en) Method and device for calibrating camera, and storage medium stored with camera calibration program
JP2005348870A (en) Measurement endoscope
US20020080999A1 (en) System and method for highlighting a scene under vision guidance
JPH07174538A (en) Image input camera
JP2519445B2 (en) Work line tracking method
JP3963156B2 (en) Image processing apparatus and method, medium storing program for image processing, and inspection apparatus
EP0198571B1 (en) Method and system for patching original and extracting original-trimming data in scanner
JP2003333582A (en) Omnidirectional image imaging apparatus, and control method, program and storage means for omnidirectional image imaging apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20001205

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081215

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081215

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121215

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121215

Year of fee payment: 12