JP3431022B1

JP3431022B1 - ３次元寸法計測装置及び３次元寸法計測方法

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Publication number: JP3431022B1
Application number: JP2002037581A
Authority: JP
Inventors: 祥平沼田; 高木　　太郎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-07-28
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP2003240527A

Abstract

【要約】【課題】本発明の目的は、外部から直接計測できない内
部構造を有する計測対象物の３次元寸法を、Ｘ線ＣＴ撮
像装置を利用してボクセル幅以下の分解能で高速に計測
できる３次元寸法計測装置及び３次元寸法計測方法を提
供することにある。【解決手段】本発明による３次元寸法計測装置は、計測
対象物の３次元ビットマップデータを取得するＸ線ＣＴ
撮像装置と、前記３次元ビットマップデータに対応する
画像を表示する表示装置と、前記画像に計測プローブの
走査経路を定義する計測条件定義手段と、前記３次元ビ
ットマップデータ上で前記走査経路に対応する経路に沿
って計測プローブを走査して前記計測対象物の寸法を計
測する計測手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線ＣＴ(Compute
d Tomography）撮像装置を利用した３次元寸法計測装置
及び３次元寸法計測方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の３次元寸法計測装置としては、計
測対象物表面に機械的なプローブを当て、プローブの位
置から寸法を計測するもの、計測対象物表面における光
（レーザー光など）の反射から寸法を計測するもの等が
ある。機械的なプローブを用いる場合、高精度な計測を
行うことができるが、形状が複雑な計測対象物に対して
プローブパス（プローブを当てるための経路）を定義す
ることが困難である。光の反射を用いる場合、プローブ
パスを定義する必要がないため簡便であり、計測精度も
高い。しかし、光の反射を利用できない計測対象物の内
側表面は、計測不可能である。

【０００３】また、２次元画像処理を利用した３次元寸
法計測技術としては、ＣＣＤカメラで計測対象物を撮影
し、画像メモリを用いて計測点間のピクセル数を計数す
ることにより、寸法を計測する方法がある。ピクセルと
は、２次元のビットマップ画像を構成する単位画素のこ
とである。この方法では、ＣＣＤカメラで撮影した計測
対象物の画像を、１ピクセルの大きさが所定のスケール
となるように拡大又は縮小して画像メモリに記憶し、画
面に表示する。画像メモリとしては、５００×５００ピ
クセル程度の２値画像を用いる場合が一般的である。こ
の場合、計測分解能（寸法計測の分解能）は画像の１／
５００となる。例えば、外形φ２５０mmの計測対象物の
場合、計測分解能は０.５mm となる。この計測分解能
は、ノギスなどを用いて機械的に計測した場合の計測分
解能（５０μｍ以下）に比べて、十分でなかった。

【０００４】これに対して、ＣＣＤカメラで計測対象物
の濃淡画像を撮影し、計測分解能をピクセル幅以下にす
る方法が、特開平９−６１１２１号公報に記載されてい
る。しかし、この方法は、２次微分法(濃淡の変化の最
大位置を境界位置とする方法)で求めた計測対象物の両
境界位置から中央位置（例えば、線状の計測対象物の中
心線）を求める方法であり、計測対象物が剪断補強筋な
どの特定形状のものに特化されている。即ち、適用でき
る形状及び寸法計測位置が、非常に限定的であった。

【０００５】一方、Ｘ線ＣＴ撮像画像を利用して２次元
断面で寸法を計測する技術は、上記の２次元画像処理技
術を応用して医療分野などで進んでいる。しかし、医療
分野の場合、産業用の高密度で大きな構造物を計測対象
物にしていないため、ビームハードニング現象による画
像のカッピングに対する対策などは考慮されていない。
ビームハードニング現象とは、ＣＴに用いられるＸ線が
スペクトル分布を持つＸ線であるために、計測対象物を
透過するに伴ってＸ線の低エネルギー部分の減衰が大き
くなり、Ｘ線スペクトルの平均値が高エネルギー側にシ
フトする現象である。カッピングとは、ビームハードニ
ング現象による非線形効果の影響で、画像の中央部のＣ
Ｔ値（密度を示す）が実際の密度を示す値よりも小さく
なる現象である。また、Ｘ線ＣＴ撮像画像を３次元寸法
計測に用いることも、これまで考慮されていなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、利用
者が指定する測定対象物や測定点に対して、任意形状の
部位の寸法を十分な計測分解能で計測することはできな
い。接触式及び光学式の３次元寸法計測の場合、表面形
状しか計測することができず、粗い表面では精度が低下
する。従来のＸ線ＣＴ撮像断層像を利用する場合、３次
元形状を計測できず、計測分解能も低い。特開平９−６
１１２１号公報の場合、例えばリングの幅を計測するこ
とはできない。

【０００７】本発明の目的は、外部から直接計測できな
い内部構造を有する計測対象物の３次元寸法を、Ｘ線Ｃ
Ｔ撮像装置を利用してボクセル幅以下の高分解能で高速
に計測できる３次元寸法計測装置及び３次元寸法計測方
法を提供することにある。ボクセル幅とは、３次元ビッ
トマップデータの単位画素の一辺の長さ（幅）である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による３次元寸法
計測装置は、計測対象物の３次元ビットマップデータを
取得するＸ線ＣＴ撮像装置と、前記３次元ビットマップ
データに対応する画像を表示する表示装置と、前記３次
元ビットマップデータが存在する仮想空間に定義された
有限の体積を持つ検査領域である仮想プローブを定義す
る仮想プローブ定義手段と、前記画像に前記仮想プロー
ブの走査経路を定義する計測条件定義手段と、前記３次
元ビットマップデータ上で前記走査経路に対応する経路
に沿って前記仮想プローブを走査して、前記仮想プロー
ブ内部に含まれる複数のボクセルのＣＴ値の変化を求め
て、前記計測対象物の寸法を計測する計測手段とを備え
る。

【０００９】本発明による３次元寸法計測方法では、Ｘ
線ＣＴ撮像装置を用いて計測対象物の３次元ビットマッ
プデータを取得し、前記３次元ビットマップデータに対
応する画像を表示する工程を含み、前記画像に対して定
義され、前記３次元ビットマップデータが存在する仮想
空間に定義された有限の体積を持つ検査領域である仮想
プローブの走査経路に沿って前記仮想プローブを走査し
て、前記仮想プローブ内部に含まれる複数のボクセルの
ＣＴ値の変化を求めて、前記計測対象物の寸法を計測す
る。

【００１０】３次元ビットマップデータとは、立方体又
は直方体の画素（ボクセル）で構成された３次元形状物
を表すソリッドデータである。各ボクセルは、それぞれ
のボクセルに対応するＣＴ値（ボクセル値）を有する。
計測プローブは、ビットマップ画像上で定義される仮想
的なプローブ（以下、仮想プローブという）で、３次元
ビットマップデータの存在する仮想空間に定義された有
限の体積を持つ検査領域である。この場合、探針式の３
次元計測器で用いられる機械式のプローブのように、仮
想プローブを仮想空間（ビットマップデータ）内で走査
して、仮想プローブ内部に含まれる複数のボクセルの平
均ＣＴ値を求める。これにより、任意形状の計測対象物
に対して、その内部や、粗さのある表面位置を、ボクセ
ル幅以下の高精度で高速に計測することができる（詳細
は後述）。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明による
実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例である３
次元寸法計測装置の概略構成図である。本３次元寸法計
測装置は、計測対象物１の３次元ビットマップデータ１
０１を取得するＸ線ＣＴ撮像装置２，３次元ビットマッ
プデータ１０１から計測対象物１の寸法を計測する寸法
計測装置４，寸法計測装置４で計測した寸法計測データ
（寸法計測結果）１０２を出力する出力装置５などから
構成される。

【００１２】寸法計測装置４は、３次元ビットマップデ
ータ１０１をレンダリング表示する表示装置４ｂ，３次
元ビットマップデータ１０１から計測対象物１の表面位
置を計測し、その寸法を求める演算装置４ａ，ユーザー
からの入力を受け付ける入力手段４ｃなどを備える。レ
ンダリング表示とは、３次元的な可視化のために、３次
元ビットマップデータ１０１を、明暗を用いて２次元表
示したものである。入力手段４ｃとしては、キーボー
ド，マウスなどを用いる。ユーザーは、表示装置４ｂに
表示されたレンダリング画像（３次元ビットマップデー
タ１０１に対応する画像，３次元ビットマップデータを
レンダリング処理した２次元画像）に対して、入力手段
４ｃを用いて仮想プローブの走査経路等を定義する。演
算装置４ａは、３次元ビットマップデータ上で、ユーザ
ーが定義した走査経路に対応する経路に沿って仮想プロ
ーブを走査して、計測対象物１の表面位置を計測し、そ
の寸法を求める。

【００１３】図２は、本発明の一実施例である３次元寸
法計測方法の概略フローチャートである。本方法は、Ｘ
線ＣＴ撮像工程Ａ１，計測条件定義工程Ａ２，計測工程
Ａ３，出力工程Ａ４を備える。以下、図１の装置と対応
させて各工程を説明する。

【００１４】Ｘ線ＣＴ撮像工程Ａ１では、計測対象物１
がＸ線ＣＴ撮像装置２で撮像される。具体的には、計測
対象物１は回転台２ｂ上に固定され、電子加速器２ａで
発生させたシート状のＸ線２ｆが、計測対象物１を透過
してアレイ検出器（Ｘ線検出器）２ｄで検出される。回
転台２ｂを図１のθ方向（回転台の周方向）に所定の角
度ずつ回転させながら同様のＸ線検出（信号検出）を繰
り返し、一回転分の検出信号を信号処理装置２ｅで処理
して一つの断面画像を再構成する。次に、昇降器２ｃを
図１のｚ方向（上下方向）に所定の距離だけ上げて（又
は下げて）、異なる断面の画像を同様にして再構成す
る。信号処理装置２ｅは、上記電子加速器２ａによるＸ
線の発生，回転台２ｂの回転移動，昇降器２ｃの上下移
動などの制御装置も備えている。

【００１５】信号処理装置２ｅは、以上の工程を計測対
象物１の上端から下端まで行い、得られた複数の異なる
断面画像を合成して、３次元ビットマップデータ１０１
を作成する。このとき、途中で得られる断面画像は２次
元のビットマップデータであり、画像を構成する単位画
素（ピクセル）の一辺の長さ（ピクセル幅）は、Ｘ線Ｃ
Ｔ撮像装置２の分解能に応じて決まる。各ピクセルは、
計測対象物１の対応する位置の密度の関数であるＣＴ値
（２次元画像では、ピクセル値という）を持つ。３次元
ビットマップデータ１０１では、単位画素は立方体とな
り、ボクセルと呼ばれる。各ボクセルの一辺の長さ（ボ
クセル幅）及びＣＴ値（３次元画像では、ボクセル値と
いう）は、合成に用いた断面画像のピクセルの値（ピク
セル幅及びピクセル値）をもとに、必要に応じて変更を
加えて作成される。

【００１６】次に、計測条件定義工程Ａ２において、ユ
ーザーは、表示装置４ｂに表示されたレンダリング画像
の計測対象部位に対して、入力手段４ｃを用いて仮想プ
ローブ（計測プローブ）による計測条件を定義する。計
測条件は、仮想プローブのプロパティ（仕様）及び仮想
プローブを走査する走査経路（プローブパス）を含む。
仮想プローブのプロパティは、仮想プローブの形状，大
きさ，動作，入出力方法等を含む。計測対象物１に応じ
て、最適のプロパティが選択される。仮想プローブの動
作とは、仮想プローブに特有の計測方法を指す（詳細は
後述）。仮想プローブの入出力方法には、仮想プローブ
の定義ファイルを用いた入出力，マウスやキーボードを
用いた視覚的入力，数値の直接入力などが含まれる。
尚、仮想プローブのプロパティは標準的な固定条件にし
て、計測条件定義工程Ａ２でプローブパスのみを定義す
るようにしても良い。

【００１７】次に、計測工程Ａ３において、演算装置４
ａは、３次元ビットマップデータ上で、ユーザーが定義
した走査経路に対応する経路に沿って仮想プローブを走
査して、計測対象物１の表面位置及び寸法を計測する。
計測工程Ａ３では、計測条件定義工程Ａ２で定義された
複数の計測点をまとめて計測することができる。

【００１８】最後に、出力工程Ａ４において、上記計測
結果である寸法計測データ１０２が出力装置５によって
出力される。出力工程Ａ４では、入力手段４ｃによるユ
ーザーの選択に応じて、寸法計測データ１０２をテキス
トデータ，色付き画像データなど任意の形態に変換（デ
ータ変換）し、画面表示，ファイル出力などを行う。

【００１９】ここで、仮想プローブを用いて計測対象物
の表面位置を計測する方法の一例を、図３により説明す
る。図３は、３次元ビットマップデータ１０上におい
て、球形の仮想プローブ１２を計測対象物の表面１４
（破線）に対してほぼ垂直に走査する例を示す。図３に
示すように、計測対象物の表面１４が直線（平面）で
も、計測対象物の表面部位（計測部位）を示す３次元ビ
ットマップデータ１０は、ノイズを含むために凹凸を有
する。このような３次元ビットマップデータ１０に対し
て、有限の体積を持つ球形の仮想プローブ１２をプロー
ブパス１３に沿って走査し、仮想プローブ１２の体積の
半分を計測対象物が占める仮想プローブ位置（仮想プロ
ーブ１２の中心位置１２ａ）を境界位置として検出す
る。

【００２０】仮想プローブ１２の直径がボクセル幅Ｌよ
りも大きければ、ノイズに起因する３次元ビットマップ
データ１０の凹凸の影響が平均化されるので、検出した
境界位置は計測対象物の表面１４とほぼ等しい位置にな
る。このようにボクセル幅Ｌよりも大きな仮想プローブ
１２を用いることによって、計測部位の周りを多点計測
した場合と同様に、Ｘ線ＣＴ撮像画像に含まれるノイズ
の影響が小さく、高精度な計測を行うことができる。

【００２１】さらに、本実施例のＸ線ＣＴ撮像装置２で
は、３次元ビットマップデータを生成する際に、画像を
ぼかす方法を用いる。ここで、画像をぼかすことによる
作用を説明する。図４は、Ｘ線ＣＴ撮像装置２で得た３
次元ビットマップデータの一例を示す図で、（ａ）は画
像をぼかさない場合を示し、（ｂ）は画像をぼかした場
合を示している。プローブパス１３に沿って走査される
仮想プローブ１２は、仮想プローブ内に含まれるボクセ
ルの情報を集めて計測対象物の境界位置を判定する。こ
のため、境界位置の計測精度はボクセルの大きさ（ボク
セル幅Ｌ）とボクセルの持つ情報量に依存する。

【００２２】画像をぼかさない３次元ビットマップデー
タ１１ａの場合、ボクセルの持つ情報量は「１」又は
「０」であるため、仮想プローブ１２はボクセルの大き
さのみに依存する境界位置（１２ａに対応）を検出す
る。このため、仮想プローブ１２で検出した境界位置と
計測対象物の表面１４（破線）との間にずれが生じる。

【００２３】一方、画像をぼかした３次元ビットマップ
データ１１ｂの場合、１１ａと比較して、１つのボクセ
ルの持つ情報量は著しく多い（２５６色ビットマップ
で、２００倍以上）。このため、仮想プローブ１２は計
測対象物の表面１４とほとんど等しい境界位置（１２ａ
に対応）を検出できる。図４では、直径がボクセル幅Ｌ
よりも大きな球形の仮想プローブ１２を用い、計測対象
物の表面１４に対して鋭角をなすプローブパス１３を指
定した例を示している。１２ａは、仮想プローブ１２の
中心位置を示す。

【００２４】画像をぼかす方法としては、例えば、信号
処理装置２ｅがアレイ検出器２ｄによる検出信号から断
面画像を再構成する際又は再構成した後に、各検出信号
の値を画像領域における所定の幅を持つ範囲（所定の数
のボクセル）に反映させる方法を用いることができる。
これにより、複数の検出信号の重ね合わせが行われ、設
定した幅でボケのある画像が生成される。

【００２５】次に、計測条件定義工程Ａ２における仮想
プローブのプロパティ及び走査経路の定義について、図
５を用いて説明する。図５は、表示装置４ｂに表示され
た計測条件設定画面５３の一例を示す。計測条件設定画
面５３は、３次元ビットマップデータ１０１のレンダリ
ング画像を表示する画像表示窓５４，プローブ設定ダイ
アログ５５，プローブ描画ツール５６を含む。本例の場
合、プローブ描画ツール５６は、仮想プローブの形状と
して球と立方体を備え、プローブ走査方法として一方向
走査と往復走査を備える。

【００２６】プローブ設定ダイアログ５５は、計測画像
選択ボタン５７ａ，プローブパス設定ボタン５７ｂ，計
測方法設定リストボックス５７ｃ，プローブ形状選択リ
ストボックス５７ｄ，プローブサイズ設定窓５７ｅ，設
定情報表示窓５７ｆ，登録ボタン５７ｇ，実行ボタン５
７ｈ，キャンセルボタン５７ｉを含む。計測画像選択ボ
タン５７ａは、３次元ビットマップデータ１０１の中か
ら計測対象となる画像を選択するためのボタンである。
５７ａで選択された計測対象となる画像が、画像表示窓
５４に表示される。

【００２７】計測方法設定リストボックス５７ｃは、プ
ローブ走査方法として一方向走査又は往復走査を設定
（選択）するためのボタンである。ユーザーは、プロー
ブパス設定ボタン５７ｂを押し、計測方法設定リストボ
ックス５７ｃでプローブ走査方法を設定すれば、画像表
示窓５４に表示されたレンダリング画像上でプローブパ
スを任意に設定できる。プローブパスの設定は、例え
ば、マウスを用いて画像表示窓５４に表示された矢印カ
ーソル（図示せず）を始点に移動させ、始点でマウスを
クリックして終点までドラッグすることにより行うこと
ができる。

【００２８】プローブ形状選択リストボックス５７ｄ
は、仮想プローブの形状を選択するためのものである。
プローブ形状としては、例えば球や立方体などがある。
プローブサイズ設定窓５７ｅは、球の直径，立方体の一
辺の長さ（立方体の幅）などのプローブサイズを設定す
るためのものである。プローブサイズ（球の直径又は立
方体の幅）は、レンダリング画像又は３次元ビットマッ
プデータの単位画素の幅の５倍程度が高精度計測に適当
であり、これをデフォルトとしても良い。設定情報表示
窓５７ｆは、プローブ設定ダイアログ５５で設定された
情報を表示するためのものである。

【００２９】ここで、計測対象部位に適した仮想プロー
ブ形状の選択方法を、図６により説明する。図６は、図
５の画像表示窓５４に表示されたレンダリング画像のＡ
部に対して仮想プローブを選択する例である。Ａ部のレ
ンダリング画像は、様々な形状を含む。図６において、
黒色のハッチング部分が計測対象物のレンダリング画像
１５ａに対応し、白色のハッチング部分が計測対象物の
外側空間（外側領域）のレンダリング画像１５ｂに対応
する。即ち、レンダリング画像１５は、レンダリング画
像１５ａ及び１５ｂからなる。

【００３０】図６に示すように、プローブパス５１ａが
頂点を含む計測対象部位を通る場合には、径の小さい球
形の仮想プローブ５２ａを選択し、プローブパス５１ｂ
が平面上にある計測対象部位を通る場合には、計測対象
部位の平面との接触面積が大きい直方体の仮想プローブ
５２ｂを選択する。このようにして、計測対象部位の形
状に応じて仮想プローブ形状を選択することにより、計
測対象部位の表面位置及び寸法を短時間且つ高精度で計
測できる。この方法は、単純形状の計測対象物を高精度
で計測したい場合、複雑形状の計測対象物を低い精度で
も計測したい場合など、様々なユーザーの要求に対して
柔軟に対応できる。

【００３１】ユーザーは、設定情報表示窓５７ｆに表示
された設定情報を確認後、登録ボタン５７ｇを押すこと
により、続けて次の計測箇所を設定できる。全ての計測
箇所に対するプローブ設定が終了した後、実行ボタン５
７ｈが押されると、演算装置４ａは、プローブ設定ダイ
アログ５５で設定された計測条件に従って計測を実行す
る。上記計測条件の設定中にキャンセルボタン５７ｉが
押されれば、設定はリセットされる。

【００３２】以上のようにして、ユーザーは、計測対象
物の構造によらず、計測条件設定画面５３上において任
意の計測部位（計測位置）を短時間で容易に指定でき、
計測結果を短時間で得ることができる。

【００３３】尚、上記した計測条件設定画面５３上にお
けるボタンを押す行為，選択する行為等は、例えば、マ
ウスによりクリックすれば良い。また、プローブ描画ツ
ール５６からプローブ形状，プローブ走査方法を選択し
て、レンダリング画像上で計測条件を設定することもで
きる。

【００３４】次に、計測条件定義工程Ａ２における計測
条件の設定例，計測工程Ａ３における計測対象物１の表
面位置の計測例について、図７及び図８を用いて説明す
る。図７は、Ｘ線ＣＴ撮像装置２により撮像された３次
元ビットマップデータの一例を示し、図５のＡ部の拡大
図に相当する。図７の３次元ビットマップデータ１６
は、計測対象物の３次元ビットマップデータ１６ａ（黒
色のハッチング部分）と、計測対象物の外側空間の３次
元ビットマップデータ１６ｂ（白色のハッチング部分）
とからなる。

【００３５】ユーザーは、図５に示した計測条件設定画
面５３において、図７に示すような大きさの球形の仮想
プローブ１２を選択し、プローブパス１３を定義する。
プローブパス１３は、例えば、マウスを用いて画面上の
矢印カーソル（図示せず）を始点Ｓに対応する点に移動
させ、この点においてマウスをクリックして図７の矢印
先端位置（終点）に対応する点までドラッグすることに
より、定義する。演算装置４ａは、３次元ビットマップ
データ１６上で仮想プローブ１２をプローブパス１３に
沿って走査することにより、プローブパス１３方向にお
ける仮想プローブ１２の中心位置（仮想プローブ位置）
と、仮想プローブ１２内に含まれるＣＴ値（ボクセル
値）との関係を求める。演算装置４ａは、こうして取得
したＣＴ値を分析して、計測対象物１の表面位置を検出
（計測）する。

【００３６】演算装置４ａで求めた仮想プローブ位置と
仮想プローブ１２内に含まれるＣＴ値との関係の一例を
図８に示す。図８で、ＣＴ値＝１は仮想プローブ１２内
が全て３次元ビットマップデータ１６ａで満たされた状
態に対応し、ＣＴ値＝０は仮想プローブ１２内が全て３
次元ビットマップデータ１６ｂで満たされた状態に対応
する。ＣＴ値＝０.５は仮想プローブ１２内の体積の半
分が３次元ビットマップデータ１６ａで満たされた状態
に対応する。この場合、縦軸のＣＴ値は横軸の仮想プロ
ーブ位置に対してガウス積分関数２０にほぼ従う関係と
なる。従って、仮想プローブ１２によるＣＴ値の計測点
が図８に■印で示すような離散的であっても、この計測
値に対してガウス積分関数２０を適用する（仮定する）
ことにより、正確な表面位置（境界位置）２１を求める
ことができる。図８では、ＣＴ値＝０.５となる仮想プ
ローブ位置が計測対象物１の表面位置２１に対応してい
る。この場合、表面位置の計測分解能は、ボクセル幅よ
りも小さくなる。

【００３７】このようにして、図７に示す３次元ビット
マップデータ１６から所望のプローブパス１３方向にお
ける計測対象物１の表面位置２１を求めることにより、
計測対象物１の表面位置及び寸法を、ノイズに影響され
ずに、ボクセル幅以下の高分解能で計測できる。図８に
示すようなガウス積分関数に従うＣＴ値を得るために
は、例えば、線形性を保存するＸ線ＣＴ撮像装置を用い
れば良い。線形性を保存するＸ線ＣＴ撮像装置とは、実
際の密度とＣＴ値との関係が線形で変換できるように構
成された装置である。この場合、Ｘ線ＣＴ撮像装置によ
り再構成された画像のボケがガウス積分関数に従う。

【００３８】次に、計測対象部位の特徴に応じて計測方
法を選択する一例を、図９を用いて説明する。図９は、
３種類の物質からなる計測対象物をＸ線ＣＴ撮像装置で
撮像した３次元ビットマップデータの一例である。本３
次元ビットマップデータ２８は、密度が異なる２種類の
物質の境界を含む計測対象部位２９ａ，１種類の物質
（黒のハッチングで示す）の両側に密度が異なる他の物
質（白のハッチングで示す）が存在する計測対象部位２
９ｂ，密度が異なる３種類の物質の境界を含む計測対象
部位２９ｃを有する。

【００３９】計測対象部位２９ａの場合、図９に太線で
示すプローブパスに対するＣＴ値の変化は、ガウス積分
関数に従う。計測対象部位２９ｂの場合も、図９に太線
で示すプローブパスに対するＣＴ値の変化は、ガウス積
分関数に従う。但し、黒のハッチングで示す物質の厚さ
が小さい場合には、その両側に存在する境界に対応する
ガウス積分関数が重なる。計測対象部位２９ｃの場合
も、図９に太線で示すプローブパスに対するＣＴ値の変
化は、ガウス積分関数に従う。但し、３種類の物質間に
存在する２つの境界に対応する形状が異なる２つのガウ
ス積分関数が重なる。従って、計測対象部位２９ａ，２
９ｂ，２９ｃにおける表面位置の計測方法は、別々の方
法を採用する。

【００４０】図１０は、図９の計測対象部位２９ａにお
ける表面位置の計測方法を示す図であり、(ａ）は３次
元ビットマップデータにおける仮想プローブの走査要領
を示し、(ｂ）は仮想プローブ位置とＣＴ値との関係を
示す。ユーザーは、表示装置４ｂに表示された２９ａの
レンダリング画像に対して、図１０（ａ）に示す球形の
仮想プローブ１２及びプローブパス１３を定義する。演
算装置４ａは、３次元ビットマップデータ上で仮想プロ
ーブ１２をプローブパス１３に沿って走査し、仮想プロ
ーブ１２内に含まれるＣＴ値（ボクセル値）を求める。
この際、ＣＴ値が変化する領域（境界付近の領域）で
は、ＣＴ値を求める仮想プローブ位置の間隔を小さくし
て多くのデータをとる。図１０（ａ）において、点線で
示した円が、ＣＴ値を求めた仮想プローブ１２の位置を
表している。図１０（ａ）から、境界付近の領域におい
て、多くの仮想プローブ位置でＣＴ値を求めていること
が解る。このとき、仮想プローブを往復走査してデータ
の精度を上げても良い。

【００４１】このようにして、演算装置４ａは、図１０
（ｂ）に示す仮想プローブ位置と仮想プローブ１２内に
含まれるＣＴ値との関係を計測する。図１０（ｂ）で、
実線３４ａは仮想プローブ位置に対して計測したＣＴ値
であり、破線３５ａは実際の計測対象物の表面である。
演算装置４ａは、以下の手順で計測対象物の表面位置を
求める。図１０(ｂ)において、初めに、高密度物質の密
度を示すＣＴ値３６Ｈ及び低密度物質の密度を示すＣＴ
値３６Ｌを求める。次に、３６Ｈと３６Ｌの中央値（平
均値）３６Ａ（＝(３６Ｈ＋３６Ｌ)／２）を求める。次
に、実線３４ａが中央値３６Ａとなる点３７を、計測対
象物の表面位置として求める。この場合、３４ａは３５
ａがガウス積分関数に従ってぼけたものであるため、点
３７は実際の表面位置をボクセル幅以下の高分解能で正
しく示している。従って、計測対象物の表面位置及び寸
法を、ノイズに影響されずに、ボクセル幅以下の高分解
能で計測できる。

【００４２】図１１は、図９の計測対象部位２９ｂにお
ける厚さの計測方法を示す図であり、（ａ）は３次元ビ
ットマップデータにおける仮想プローブの走査要領を示
し、（ｂ）は仮想プローブ位置とＣＴ値との関係を示
す。ユーザーは、表示装置４ｂに表示された２９ｂのレ
ンダリング画像に対して、図１１（ａ）に示す球形の仮
想プローブ１２及びプローブパス１３を定義する。演算
装置４ａは、３次元ビットマップデータ上で仮想プロー
ブ１２をプローブパス１３に沿って走査し、仮想プロー
ブ１２内に含まれるＣＴ値（ボクセル値）を求める。図
１１（ａ）において、点線で示した円が、ＣＴ値を求め
た仮想プローブ１２の位置を表している。このとき、仮
想プローブを往復走査してデータの精度を上げても良
い。

【００４３】このようにして、演算装置４ａは、図１１
（ｂ）に示す仮想プローブ位置と仮想プローブ１２内に
含まれるＣＴ値との関係を計測する。図１１（ｂ）で、
実線３４ｂは仮想プローブ位置に対して計測したＣＴ値
であり、２つの太い破線35ｂは実際の計測対象物の表面
である。図１１（ｂ）は、仮想プローブ位置における左
側から高密度物質，低密度物質，高密度物質の順に計測
対象領域が構成されている例を示している。

【００４４】演算装置４ａは、以下の手順で計測対象物
（低密度物質）の厚さを求める。図１１（ｂ）におい
て、初めに、高密度物質の密度を示すＣＴ値３６Ｈ及び
低密度物質の密度を示すＣＴ値３６Ｌを求める。３６Ｌ
は、例えば、計測対象物の低密度物質と同じ材質が数十
ボクセル以上の広い領域を占める部分に対するＣＴ値を
取得して、その平均値として求める。次に、ＣＴ値＝３
６Ｈを示す細い破線32ｂと実線３４ｂとで囲まれる領域
３８ｂの面積を求める。この場合、３４ｂは35ｂがガウ
ス積分関数に従ってぼけたものであるから、ＣＴ値＝３
６Ｈを示す太い破線３３Ｈ、ＣＴ値＝３６Ｌを示す太い
破線３３Ｌ、及び２つの太い破線３５ｂで囲まれる領域
３９ｂの面積と、領域３８ｂの面積とが等しい。この関
係を利用して、計測対象物（低密度物質）の厚さ４０
を、（領域３８ｂの面積）／（３６Ｈ−３６Ｌ）から求
める。

【００４５】このようにして、計測対象物が密度の異な
る物質で挟まれた薄い構造物を含む場合でも、この薄い
構造物の境界位置及び厚さをボクセル幅以下の高分解能
（高精度）で計測できる。

【００４６】図１２は、図９の計測対象部位２９ｃにお
ける厚さの計測方法を示す図であり、（ａ）は３次元ビ
ットマップデータにおける仮想プローブの走査要領を示
し、（ｂ）は仮想プローブ位置とＣＴ値との関係を示
す。ユーザーは、表示装置４ｂに表示された２９ｃのレ
ンダリング画像に対して、図１２（ａ）に示す球形の仮
想プローブ１２及びプローブパス１３を定義する。演算
装置４ａは、３次元ビットマップデータ上で仮想プロー
ブ１２をプローブパス１３に沿って走査し、仮想プロー
ブ１２内に含まれるＣＴ値（ボクセル値）を求める。図
１２（ａ）において、点線で示した円が、ＣＴ値を求め
た仮想プローブ１２の位置を表している。このとき、仮
想プローブを往復走査してデータの精度を上げても良
い。

【００４７】このようにして、演算装置４ａは、図１２
（ｂ）に示す仮想プローブ位置と仮想プローブ１２内に
含まれるＣＴ値との関係を計測する。図１２（ｂ）で、
太い実線３４ｃは仮想プローブ位置に対して計測したＣ
Ｔ値であり、２つの太い破線３５ｃは実際の計測対象物
の表面である。図１２（ｂ）は、仮想プローブ位置にお
ける左側から高密度物質，低密度物質，中密度物質の順
に計測対象領域が構成されている例を示している。

【００４８】演算装置４ａは、以下の手順で計測対象物
（低密度物質）の厚さを求める。図１２(ｂ)において、
初めに、高密度物質の密度を示すＣＴ値３６Ｈ、中密度
物質の密度を示すＣＴ値３６Ｍ及び低密度物質の密度を
示すＣＴ値３６Ｌを求める。３６Ｌは、例えば、計測対
象物の低密度物質と同じ材質が数十ボクセル以上の広い
領域を占める部分に対するＣＴ値を取得して、その平均
値として求める。次に、ＣＴ値＝３６Ｈを示す細い破線
３２ｃ，太い実線３４ｃ及びプローブパスの終端を示す
細い実線４１で囲まれる領域３８ｃの面積を求める。こ
の場合、３４ｃは３５ｃがガウス積分関数に従ってぼけ
たものであるから、ＣＴ値＝３６Ｈを示す太い破線３３
Ｈ，ＣＴ値＝３６Ｌを示す太い破線３３Ｌ，ＣＴ値＝３
６Ｍを示す太い破線３３Ｍ，実線４１、及び２つの太い
破線３５ｃで囲まれる領域３９ｃの面積は、領域３８ｃ
の面積と等しい。

【００４９】次に、これを拘束条件として、高密度物質
と低密度物質の境界位置４２を中心とするガウス積分関
数４３（太い点線で示す）と、低密度物質と中密度物質
の境界位置４４を中心とするガウス積分関数４５（太い
点線で示す）とを定義し、２つのガウス積分関数４３と
４５の和を３４ｃにフィッティングさせる。このフィッ
ティングに関する収束計算により、境界位置４２及び４
４を求める。こうして求めた境界位置４２と４４との間
の距離４０が、計測対象物（低密度物質）の厚さとして
求められる。

【００５０】このようにして、計測対象物が密度の異な
る２つの物質で挟まれた薄い構造物を含む場合でも、こ
の薄い構造物の境界位置及び厚さをボクセル幅以下の高
分解能（高精度）で計測できる。

【００５１】次に、計測対象物表面の曲率による影響を
補正する方法の一例を、図１３を用いて説明する。図１
３は、本補正方法の説明図で、（ａ）は３次元ビットマ
ップデータを示し、（ｂ）は３次元ＣＡＤデータの画像
を示す。この場合、計測対象物の３次元ビットマップデ
ータを計測すると共に、計測対象物の３次元ＣＡＤデー
タも求める。３次元ＣＡＤデータは、例えば、３次元Ｃ
ＡＤ専用ソフトウェアを用いて計測位置の曲面（曲率）
を求め、この曲面で区切られる仮想プローブの体積を計
算する機能を追加して求めれば良い。曲率を持つ計測対
象物表面の３次元ビットマップデータ５８ａ及びＣＡＤ
データ画像５８ｂは、それぞれ図１３の（ａ）及び
（ｂ）における黒のハッチング部分のように表示され
る。

【００５２】図１３（ａ）で有限の体積を持つ球形の仮
想プローブ６０ａをプローブパス６１ａに沿って走査す
ると、仮想プローブ位置が６２ａにおいて仮想プローブ
６０ａの体積の半分を計測対象物が占める。この場合、
仮想プローブ位置６２ａは、計測対象物の表面位置６３
（破線）とずれる。一方、図１３（ｂ）で同様な球形の
仮想プローブ６０ｂをプローブパス６１ｂに沿って走査
しても、仮想プローブ位置が６２ｂにおいて仮想プロー
ブ６０ｂの体積の半分を計測対象物が占めることにな
る。

【００５３】即ち、３次元ＣＡＤデータの画像における
仮想プローブ位置６２ｂと計測対象物の表面位置６３と
のずれは、３次元ビットマップデータと同じになる。従
って、３次元ＣＡＤデータの画像において、予め仮想プ
ローブ位置６２ｂと計測対象物の表面位置６３とのずれ
（計測誤差）を求め、３次元ビットマップデータで求め
た仮想プローブ位置６２ａにこの計測誤差を補正するこ
とにより、実際の計測対象物の表面位置６３を求めるこ
とができる。このようにして、仮想プローブが有限な体
積を有することに起因する計測誤差を補正（キャンセ
ル）して、正確な表面位置を計測することができる。こ
の処理は、ＣＡＤデータがなくても、計測部位の特徴
（エッジの角度，曲率半径など）を入力する手段を設け
ることでも実行できる。

【００５４】次に、本発明による３次元寸法計測方法の
他の実施例を、図１４を用いて説明する。図１４は、図
１の寸法計測装置４による他の寸法計測方法を示す概略
フローチャートである。演算装置４ａは、ステップＢ１
でユーザーからのロードコマンドを受け付けると、ステ
ップＢ２でＸ線ＣＴ撮像装置２から３次元ビットマップ
データ１０１を読み込む（入力する）。ステップＢ１
は、例えば、ユーザーが表示装置４ｂに表示された３次
元ビットマップデータのロードボタンを押すことにより
実行される。

【００５５】次に、演算装置４ａは、ステップＢ３でユ
ーザーからのプローブ計測条件定義（設定）コマンドを
受け付けると、ステップＢ４でユーザーが定義（設定）
したプローブパス情報を表示装置４ｂに表示する。この
プローブパス情報とは、例えば、レンダリング画像上に
表示されたプローブパス画像である。ステップＢ３及び
Ｂ４は、例えば、図５で説明した方法を用いる。

【００５６】次に、演算装置４ａは、ステップＢ５で、
ユーザーからのプローブパス決定入力を受け付けると次
の処理に進み、ユーザーからのプローブパス再設定（又
はキャンセス）入力を受け付けるとステップＢ３に戻
る。プローブパス決定入力又はプローブパス再設定入力
は、例えば、図５で説明した方法を用いる。ステップＢ
５でプローブパスが決定されると、演算装置４ａは、ス
テップＢ６で、プローブパスの計測位置に適した複数の
計測方法の候補を表示装置４ｂに表示する。計測方法の
候補には、計測対象物の境界位置を計測する方法，薄肉
部の幅（厚さ，隙間）を計測する方法，薄肉部の幅計測
のうち薄肉部を挟む両側の物質の材質が異なる場合の計
測方法などがある。これらの候補が、例えば、「境界位
置計測」，「幅計測（２材質）」，「幅計測（３材
質）」のように表示される。

【００５７】次に、演算装置４ａは、ステップＢ７でユ
ーザーにより計測方法が選択されると、ステップＢ８で
選択された計測方法により３次元ビットマップデータ上
でプローブパスに沿って仮想プローブを走査して計測を
行う。計測方法の選択は、例えば、ユーザーが表示装置
４ｂに表示された複数の計測方法の中から所望の計測方
法を選択することにより実行される。

【００５８】最後に、演算装置４ａは、ステップＢ９で
ユーザーにより計測結果の出力方法が選択されると、ス
テップＢ１０でユーザーにより選択された出力方法に従
って、出力装置５及び／又は表示装置４ｂに計測結果を
出力する。計測結果の出力方法には、例えば、計測値を
表示装置４ｂに表示する方法、計測値に応じて着色した
ビットマップ画像を表示装置４ｂに表示する方法、計測
値などをテキストファイルに出力する方法、計測値に応
じて着色した３次元ビットマップデータやSTLデータを
出力する方法などがある。ＳＴＬデータとは、物体表面
が三角形パッチ（ファセット）による多角形として表さ
れた形状データである。

【００５９】尚、以上の実施例では、３次元ビットマッ
プデータに対応する画像としてレンダリング画像を用い
た例を説明したが、これに限定されるものではない。

【００６０】次に、本発明による３次元寸法計測方法の
他の実施例を説明する。本実施例は、上記した実施例の
ようにユーザーがレンダリング画像上でプローブパスを
設定するのではなく、プローブパスは自動で設定され
る。この場合、計測対象物の寸法計測が自動で行われ、
その後、ユーザーは計測位置を指定する。この計測位置
の指定は、例えば、計測結果データをレンダリング表示
した画面（レンダリング画面）上で、結果を知りたい位
置をマウスでクリックするなどして行う。計測結果デー
タとは、寸法の計測値に応じて着色した３次元ビットマ
ップデータやSTLデータなどである。

【００６１】以下、３次元ＣＡＤデータを利用してプロ
ーブパスを自動で設定し、計測対象物の寸法を自動で計
測する方法の一例を説明する。始めに、Ｘ線ＣＴ撮像装
置で計測対象物を撮像した３次元ビットマップデータ
と、計測対象物の３次元ＣＡＤデータとを用意する。３
次元ＣＡＤデータは、例えば計測対象物の設計図などで
ある。次に、３次元ＣＡＤデータをＳＴＬデータに変換
する。ＣＡＤデータをＳＴＬデータに変換するには、例
えば既存のＣＡＤソフトウェアなどを用いればよい。

【００６２】次に、ＳＴＬデータと３次元ビットマップ
データとの位置合わせを行う。位置合わせの方法は、例
えば、予め複数の部位を計測して、この計測値をもとに
基準（基準となる点，線，面，座標など）を求め、ＳＴ
Ｌデータと３次元ビットマップデータの基準が合うよう
に、これらのデータの一方又は両方を座標変換する。こ
のとき、求める基準として原点と座標系を設定すると、
座標変換が容易になる。上記位置合わせにより、３次元
ビットマップデータとＳＴＬデータは等しい座標で表さ
れる。

【００６３】次に、ＳＴＬデータ上でプローブパスを自
動設定する。ＳＴＬデータはファセット（三角形パッ
チ）が集合したデータであるため、例えば、各ファセッ
トの重心位置からファセット面の法線方向にプローブパ
スを自動設定する。これにより、計測対象物の表面全体
（又はユーザーの指定領域）で、ファセット数に対応す
る複数のプローブパスを自動設定することができる。

【００６４】次に、３次元ビットマップデータ上で、上
記のようにして設定された全プローブパスに対応する経
路に沿って仮想プローブを走査して、計測対象物の寸法
を自動計測する。この場合、３次元ビットマップデータ
とＳＴＬデータは、上記位置合わせにより座標が等しく
設定されているため、計測対象物の表面位置を正確に計
測することができる。この結果、各ファセット位置にお
ける計測対象物の表面位置及び寸法、並びに、各ファセ
ット位置における計測対象物とＳＴＬデータとの表面位
置の差などを求めることができる。この表面位置の差
は、例えばＳＴＬデータが計測対象物の設計図を表す場
合、実際の製品（計測対象物）が設計図どおりに製作さ
れているか否かを示す指標となる。

【００６５】上記したようにして自動計測した結果は、
例えば新しいＳＴＬデータ（計測結果ＳＴＬデータ）と
して保存される。この計測結果ＳＴＬデータは、例えば
ファセット毎の色情報として計測結果が保存される。ユ
ーザーは、計測結果ＳＴＬデータのレンダリング画像上
で任意（所望）の計測対象位置（部位）を指定すること
により、計測結果ＳＴＬデータから計測結果を取得する
ことができる。

【００６６】例えば、ユーザーが、計測結果ＳＴＬデー
タのレンダリング画像上で、所望のファセットをマウス
のクリックにより指定すると、ソフトウェアがファセッ
トの持つ計測結果情報を画面上に表示する。計測結果情
報は、例えば、３次元ビットマップデータのＳＴＬデー
タに対する表面位置の差が、ｘ方向で＋０.１mm 、ｙ方
向で−０.２mm 、ｚ方向で−０.１mm などと表したもの
である。計測結果情報としては、計測対象物の表面位
置，厚さなどの値を表してもよい。このようにして、ユ
ーザーは、計測結果ＳＴＬデータのレンダリング画像上
で任意の計測位置を指定するだけで、即座に、計測結果
ＳＴＬデータから計測結果を取得することができる。

【００６７】以上の実施例で例示された本発明では、物
体内部の非破壊検査に使われるＸ線ＣＴを利用するた
め、物体の内部形状を計測することができる。このた
め、組み立てた機械部品とそのケーシングとの間の距離
など、外部から直接計測することのできない内部構造を
有する物体（３次元構造物，計測対象物）の寸法計測に
適している。

【００６８】また、一度３次元ビットマップデータを作
成すれば、物体そのものがなくても任意の表面位置又は
寸法を計測することができる。従って、例えば、壊して
しまう試作品，使用している過程で変形する製品などに
対して、始めに３次元ビットマップデータを作成してお
き、後にその寸法等を使用製品と比較する場合に適す
る。このような本発明の寸法計測方法は、自動車関連機
器，産業機械関連機器，考古学関連物品，芸術関連物品
などへの適用が特に効果的である。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、外部から直接計測でき
ない内部構造を有する計測対象物の３次元寸法を、Ｘ線
ＣＴ撮像装置を利用してボクセル幅以下の高分解能で高
速に計測できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である３次元寸法計測装置の
概略構成図である。

【図２】本発明の一実施例である３次元寸法計測方法の
概略フローチャートである。

【図３】仮想プローブを用いて計測対象物の表面位置を
計測する方法の一例を示す図である。

【図４】Ｘ線ＣＴ撮像装置で得た３次元ビットマップデ
ータの一例を示す図で、（ａ）は画像をぼかさない場合
を、（ｂ）は画像をぼかした場合を、それぞれ示す。

【図５】表示装置に表示された計測条件設定画面の一例
を示す図である。

【図６】図５のレンダリング画像のＡ部に対して仮想プ
ローブを選択する例を示す図である。

【図７】Ｘ線ＣＴ撮像装置により撮像された３次元ビッ
トマップデータの一例を示す図である。

【図８】仮想プローブ位置と仮想プローブ内に含まれる
ＣＴ値との関係の一例を示す図である。

【図９】３種類の物質からなる計測対象物をＸ線ＣＴ撮
像装置で撮像した３次元ビットマップデータの一例を示
す図である。

【図１０】図９の計測対象部位２９ａにおける表面位置
の計測方法を示す図で、（ａ）は３次元ビットマップデ
ータにおける仮想プローブの走査要領を、（ｂ）は仮想
プローブ位置とＣＴ値との関係を、それぞれ示す。

【図１１】図９の計測対象部位２９ｂにおける厚さの計
測方法を示す図で、（ａ）は３次元ビットマップデータ
における仮想プローブの走査要領を、（ｂ）は仮想プロ
ーブ位置とＣＴ値との関係を、それぞれ示す。

【図１２】図９の計測対象部位２９ｃにおける厚さの計
測方法を示す図で、（ａ）は３次元ビットマップデータ
における仮想プローブの走査要領を、（ｂ）は仮想プロ
ーブ位置とＣＴ値との関係を、それぞれ示す。

【図１３】計測対象物表面の曲率による影響を補正する
方法の一例を説明する図で、(ａ)は３次元ビットマップ
データを、（ｂ）は３次元ＣＡＤデータの画像を、それ
ぞれ示す。

【図１４】本発明による３次元寸法計測方法の他の実施
例を示す概略フローチャートである。

【符号の説明】

１…計測対象物、２…Ｘ線ＣＴ撮像装置、２ａ…電子加
速器、２ｂ…回転台、２ｃ…昇降器、２ｄ…アレイ検出
器、２ｅ…信号処理装置、２ｆ…Ｘ線、３…プローブ計
測条件定義手段、４…寸法計測装置、４ａ…演算装置、
４ｂ…表示装置、４ｃ…入力手段、５…出力装置、１
０，１１，１１ａ，１１ｂ，１６，１６ａ，１６ｂ，２
８，５８ａ…３次元ビットマップデータ、１２，５２
ａ，５２ｂ，６０ａ，６０ｂ…仮想プローブ、１２ａ，
６２ａ，６２ｂ…仮想プローブ位置、１３，１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ，５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂ…プロ
ーブパス、１５，１５ａ,１５ｂ…レンダリング画像、
２１…表面位置、３５ａ,３５ｂ，３５ｃ…計測対象物
の表面、５８ｂ…ＣＡＤデータ画像。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−243833（ＪＰ，Ａ) 特開2000−156780（ＪＰ，Ａ) 特開2001−52160（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 15/00 - 15/08 G01B 11/00 - 11/30 102 G01B 21/00 - 21/32 G06T 1/00 - 9/40 A61B 6/00 - 6/14 313 G01N 23/00 - 23/227

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】計測対象物の３次元ビットマップデータを
取得するＸ線ＣＴ撮像装置と、前記３次元ビットマップ
データに対応する画像を表示する表示装置と、前記３次
元ビットマップデータが存在する仮想空間に定義された
有限の体積を持つ検査領域である仮想プローブを定義す
る仮想プローブ定義手段と、前記画像に前記仮想プロー
ブの走査経路を定義する計測条件定義手段と、前記３次
元ビットマップデータ上で前記走査経路に対応する経路
に沿って前記仮想プローブを走査して、前記仮想プロー
ブ内部に含まれる複数のボクセルのＣＴ値の変化を求め
て、前記計測対象物の寸法を計測する計測手段と、を備
えることを特徴とする３次元寸法計測装置。
【請求項２】請求項１において、前記計測条件定義手段
は、前記仮想プローブの仕様も定義することを特徴とす
る３次元寸法計測装置。
【請求項３】請求項１又は２において、前記計測手段
は、前記仮想プローブ位置と前記仮想プローブ内に含ま
れるＣＴ値との関係からＣＴ値の変化を求めて前記計測
対象物の寸法を求めることを特徴とする３次元寸法計測
装置。
【請求項４】請求項３において、前記計測手段は、前記
仮想プローブ位置と前記仮想プローブ内に含まれるＣＴ
値との関係をガウス積分関数でフィッティングさせ、Ｃ
Ｔ値の変化を求めることにより、前記計測対象物の寸法
を求めることを特徴とする３次元寸法計測装置。
【請求項５】請求項３又は４において、前記計測手段
は、前記計測対象物の表面位置である境界の内側物質及
び外側物質それぞれの密度に対応するＣＴ値も用いて前
記計測対象物の寸法を求めることを特徴とする３次元寸
法計測装置。
【請求項６】請求項１乃至５の何れかにおいて、前記仮
想プローブの大きさが前記画像を構成する単位画素の幅
よりも大きいことを特徴とする３次元寸法計測装置。
【請求項７】請求項１乃至６の何れかにおいて、前記Ｘ
線ＣＴ撮像装置は、前記計測対象物を透過したＸ線の検
出信号から断面画像を再構成する際又は再構成した後
に、画像をぼかす処理を施すことを特徴とする３次元寸
法計測装置。
【請求項８】請求項１乃至７の何れかにおいて、前記計
測手段は、前記計測対象物の３次元ＣＡＤデータ上にお
ける前記仮想プローブ位置と前記計測対象物の表面位置
との関係に基づいて、前記画像上で求めた前記計測対象
物の寸法の計測誤差を補正することを特徴とする３次元
寸法計測装置。
【請求項９】計測対象物の３次元ビットマップデータを
取得するＸ線ＣＴ撮像装置と、前記３次元ビットマップ
データに対応する画像を表示する表示装置と、前記３次
元ビットマップデータが存在する仮想空間に定義された
有限の体積を持つ検査領域である仮想プローブを定義す
る仮想プローブ定義手段と、前記画像に前記仮想プロー
ブの仕様及び走査経路を定義するための入力手段と、前
記３次元ビットマップデータ上で前記走査経路に対応す
る経路に沿って前記仮想プローブを走査し、前記仮想プ
ローブ位置と前記仮想プローブ内に含まれるＣＴ値との
関係から前記計測対象物の寸法を計測する計測手段と、
を備えることを特徴とする３次元寸法計測装置。
【請求項１０】計測対象物の３次元ビットマップデータ
を取得するＸ線ＣＴ撮像装置と、前記３次元ビットマッ
プデータのレンダリング画像を表示する表示装置と、前
記３次元ビットマップデータが存在する仮想空間に定義
された有限の体積を持つ検査領域である仮想プローブを
定義する仮想プローブ定義手段と、前記レンダリング画
像上で前記仮想プローブの仕様及び走査経路を定義する
ための入力手段と、前記３次元ビットマップデータ上で
前記走査経路に対応する経路に沿って前記仮想プローブ
を走査し、前記仮想プローブ位置と前記仮想プローブ内
に含まれるＣＴ値との関係から前記計測対象物の寸法を
計測する計測手段と、を備えることを特徴とする３次元
寸法計測装置。
【請求項１１】請求項９又は１０において、前記仮想プ
ローブの大きさが前記３次元ビットマップデータに対応
する画像又は前記レンダリング画像を構成する単位画素
の幅よりも大きいことを特徴とする３次元寸法計測装
置。
【請求項１２】Ｘ線ＣＴ撮像装置を用いて計測対象物の
３次元ビットマップデータを取得し、前記３次元ビット
マップデータに対応する画像を表示する工程を含み、前
記画像に対して定義され、前記３次元ビットマップデー
タが存在する仮想空間に定義された有限の体積を持つ検
査領域である仮想プローブの走査経路に沿って前記仮想
プローブを走査して、前記仮想プローブ内部に含まれる
複数のボクセルのＣＴ値の変化を求めて、前記計測対象
物の寸法を計測することを特徴とする３次元寸法計測方
法。
【請求項１３】請求項１２において、前記仮想プローブ
位置と前記仮想プローブ内に含まれるＣＴ値との関係か
らＣＴ値の変化を求めて前記計測対象物の寸法を求める
ことを特徴とする３次元寸法計測方法。
【請求項１４】請求項１３において、前記仮想プローブ
位置と前記仮想プローブ内に含まれるＣＴ値との関係を
ガウス積分関数でフィッティングさせ、ＣＴ値の変化を
求めることにより、前記計測対象物の寸法を求めること
を特徴とする３次元寸法計測方法。
【請求項１５】請求項１３又は１４において、前記計測
対象物の表面位置である境界の内側物質及び外側物質そ
れぞれの密度に対応するＣＴ値も用いて前記計測対象物
の寸法を求めることを特徴とする３次元寸法計測方法。
【請求項１６】請求項１２乃至１５の何れかにおいて、
前記仮想プローブの大きさが前記画像を構成する単位画
素の幅よりも大きく設定されていることを特徴とする３
次元寸法計測方法。
【請求項１７】請求項１２乃至１６の何れかにおいて、
前記計測対象物を透過したＸ線の検出信号から断面画像
を再構成する際又は再構成した後に、画像をぼかすこと
を特徴とする３次元寸法計測方法。
【請求項１８】請求項１２乃至１７の何れかにおいて、
前記計測対象物の３次元ＣＡＤデータ上における前記仮
想プローブ位置と前記計測対象物の表面位置との関係に
基づいて、前記画像上で求めた前記計測対象物の寸法の
計測誤差を補正することを特徴とする３次元寸法計測方
法。
【請求項１９】Ｘ線ＣＴ撮像装置を用いて計測対象物の
３次元ビットマップデータを取得し、前記計測対象物の３次元ＣＡＤデータを変換して求めた
物体表面が三角形パッチによる多角形として表された形
状データと前記３次元ビットマップデータとの位置合わ
せを行い、前記物体表面が三角形パッチによる多角形と
して表された形状データ上で前記３次元ビットマップデ
ータが存在する仮想空間に定義された有限の体積を持つ
検査領域である仮想プローブの走査経路を自動設定し、前記３次元ビットマップデータ上で前記走査経路に対応
する経路に沿って前記仮想プローブを走査して、前記仮
想プローブ内部に含まれる複数のボクセルのＣＴ値の変
化を求めて、前記計測対象物の寸法を計測することを特
徴とする３次元寸法計測方法。
【請求項２０】請求項１９において、前記計測対象物の
寸法を計測した計測結果が保存された計測結果物体表面
が三角形パッチによる多角形として表された形状データ
のレンダリング画像を表示装置に表示し、該レンダリン
グ画像上で指定された計測対象位置に対応する計測結果
を表示装置に表示することを特徴とする３次元寸法計測
方法。
【請求項２１】計測対象物の３次元ビットマップデータ
を取得するＸ線ＣＴ撮像装置と、前記計測対象物の３次
元ＣＡＤデータを変換して求めた物体表面が三角形パッ
チによる多角形として表された形状データと前記３次元
ビットマップデータとの位置合わせを行う手段と、前記
３次元ビットマップデータが存在する仮想空間に定義さ
れた有限の体積を持つ検査領域である仮想プローブを定
義する仮想プローブ定義手段と、前記物体表面が三角形
パッチによる多角形として表された形状データ上で前記
仮想プローブの走査経路を自動設定する手段と、前記３
次元ビットマップデータ上で前記走査経路に対応する経
路に沿って前記仮想プローブを走査して、前記仮想プロ
ーブ内部に含まれる複数のボクセルのＣＴ値の変化を求
めて、前記計測対象物の寸法を計測する計測手段と、を
備えることを特徴とする３次元寸法計測装置。
【請求項２２】請求項２１において、前記計測手段によ
る計測結果が保存された計測結果物体表面が三角形パッ
チによる多角形として表された形状データのレンダリン
グ画像を表示すると共に、該レンダリング画像上で指定
された計測対象位置に対応する計測結果を表示する表示
装置を備えることを特徴とする３次元寸法計測装置。