JP5641325B2 - 鋳型文字種別認識装置 - Google Patents

Description

本発明は、アルミダイキャストなどの鋳物部品の表面上に鋳出し形成された鋳型文字を認識する鋳型文字種別認識技術に関する。

自動車部品などの鋳物部品には、製造ロット情報など当該部品を識別するための鋳型文字が形成されている。なお、ここでの鋳型文字における文字という語句には、狭義の文字のみならず数字、記号、符号、マークなども含まれている。従って、この鋳物部品に対して何らかの処理を行う場合には、その前処理としてその鋳型文字の読み取りが自動的に行われる。

特許文献１には、鋳物部品に形成された鋳型文字の撮影画像をパターンマッチング画像認識処理にかけて、その鋳型文字を認識する装置が記載されている。しかしながら、一般には鋳型文字は鋳造によって形成される僅かな凹凸差に基づいていることから、輝度差をベースとする撮影画像によるパターンマッチングでは十分な文字認識精度が得られないという問題がある。

この問題を解決するため技術として、特許文献２には、撮影画像に基づくパターンマッチング処理や特徴量抽出処理のような一般的な画像処理（濃淡処理や二値処理）を用いるのではなく、鋳型文字（鋳出し文字）の凹凸を識別して三次元データ化し、鋳出し文字を擬似的にコンピュータ上で再現することにより文字認識を行う装置が記載されている。この装置では、三次元計測データから変換された二次元画像データを予め学習した情報に基づき文字数字を判別するために、パターンマッチング画像認識にとっては悪条件となる特性を有する鋳鉄の表面に鋳出しされた文字であっても認識可能な人間の目によるこれらの文字の識別ロジックを利用するように構成した学習判断ロジック、つまりニューラルネットワークを用いて文字認識が行われる。しかしながら、このようなニューラルネットワークを用いた場合、文字認識を実現するためには多大な学習時間が必要となる。また、この装置での三次元データでは、ニューラルネットワーク技術を用いて実現されている手書き文字の文字認識のように文字部分と背景部分との違いが明確ではないため、文字の姿勢を正しく把握することが困難であり、その結果として学習過程において最適な解に到達できず、認識率が不十分なニューラルネットワークが構築されてしまう可能性も少なくない。

さらには、鋳型文字の母型は鋳型に形成されているが使用を通じての磨耗等により、仕上がり鋳型文字形状を特徴付ける周囲の鋳肌との凹凸差も減少することになり、ニューラルネットワークのような学習法に基づく認識処理を困難なものとしている。

特開平１０−１９８８０４号公報（段落番号〔０００７−００１３〕、図２） 特開２００７−２１９９４３号公報（段落番号〔０００３−００３０〕、図１０）

上述したような実情に鑑み、本発明の目的は、アルミダイキャストなどの鋳造品の表面に凹凸差でもって形成された鋳型文字を、ニューラルネットワークのような技術を用いることなく、高い信頼性をもって安定的に認識する技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明による鋳型文字種別認識装置は、鋳型文字の測定形状に対応する多数の測定点の三次元位置情報を含む測定点データを入力する測定データ入力部と、鋳型文字の基準形状に対応する多数の基準点の位置情報を含む基準点データを格納する基準データ格納部と、対応する測定点と基準点との間の距離を逐次収束させる逐次収束処理にもとづいて測定点と基準点とを位置合わせすることで前記測定形状と前記基準形状との位置合わせを行う位置合わせ処理手段と、位置合わせ処理手段による位置合わせ処理後の測定点データと基準点データとに基づいて鋳型文字種別を評価する鋳型文字種別評価手段とを含み、
前記鋳型文字種別評価手段が、位置合わせされた前記測定形状と前記基準形状との間の相違を示す差分量を算定する差分算定部と、前記差分量から前記測定形状が示す鋳型文字の文字種を特定する文字種別判別部とを有し、
前記差分算定部は、前記測定形状が前記基準形状から外れている面積量に相当する正差分量と、前記基準形状が前記測定形状から外れている面積量に相当する逆差分量とを算定し、両者の大きい方を前記差分量として算定する。

この構成によると、鋳型文字の測定形状を示す測定点と鋳型文字の基準形状を示す基準点との間の距離を逐次収束させる逐次収束処理によって測定形状と基準形状とが位置合わせされた状態で、測定形状と基準形状との間の相違を示す差分量を算定し、この差分量に基づいて当該基準形状の文字と測定形状で示された文字の認識が行われる。これにより、取得した測定形状と基準形状の姿勢（傾き）が異なっていても正確な文字認識が可能であるとともに、ニューラルネットワークにおける、手間のかかる学習工程を必要としないことから、その利用に負担がかからない利点がある。

測定形状と基準形状とを重ね合わせた際の相違量であるとみなすことができる差分量は、測定形状における基準形状から外れた形状部分の量である相違量としての差分量（正差分量）と、基準形状における測定形状から外れた形状部分の量である相違量としての差分量（逆差分量）とは異なる。従って、より信頼性の高い文字認識を実現するにはこの両者の差分量の大きい方を認識判定に採用することが好ましい。従って、本発明では、差分算定部は、測定形状が前記基準形状から外れている面積量に相当する正差分量と、基準形状が測定形状から外れている面積量に相当する逆差分量とを算定し、両者の大きい方を差分量として算定するように構成されている。

また、文字形状は文字種によってそのサイズ（面積）が異なるため、何らかの基準値で正規化することが好ましい。そのような正規化のための基準値として、文字の縦長さと横長さの長いほうを一片とする正方形の大きさ、つまり文字を外接する正方形の大きさが適切であることが実験的に確かめられた。従って、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記差分量は、対応する基準形状の文字の外接正方形の面積量で正規化される。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記位置合わせ処理手段は、測定点データから測定対象物のエッジに対応するエッジ点を検出するエッジ検出部によって生成されたエッジ点群と、前記基準データ格納部に格納されている前記基準形状のエッジに基づくエッジ基準点データであるエッジ基準点群とを位置合わせするエッジ位置合わせを行い、当該エッジ位置合わせによって得られたエッジ合同変換パラメータを用いて前記測定点データ全体の測定点が前記基準点データの基準点に向かう位置合わせを行うように構成されている。この構成では、得られた測定点データからエッジ検出処理によって抽出された文字形状のエッジに対応する測定点であるエッジ測定点群と、文字毎に用意されている文字基準形状のエッジに対応するエッジ基準点群とを用いて、エッジ位置合わせを行う。エッジ測定点群は測定された文字形状の外形形状を規定するために重要であり、基本的な実体的形状を表していることから正確な測定点として検出される傾向がある。したがって、このエッジ位置合わせにより、エッジ測定点群はエッジ基準点群に対して正確に重なる結果が得られる。さらに、そのようなエッジ位置合わせに用いられたエッジ合同変換パラメータを用いて測定点データ全体の測定点群を基準点データ全体の基準点群に合わせるように位置合わせを行う。これにより、傾斜面や孔や切り欠きといったその測定誤差が大きくなるような特定の測定領域が存在する測定対象物であっても、満足できる測定点群と基準点群との重ね合わせが可能となる。

本発明に係る鋳型文字種別認識処理の基本的原理を示す模式図である。 測定点群と基準点群との位置合わせの原理を示す模式図である。 本発明に係る鋳型文字種別認識装置の一例を模式的に示す概略構成図である。 評価ユニットの機能ブロック図である。 鋳型文字評価モジュールの機能ブロック図である。 表面評価モジュールの機能ブロック図である。 欠陥評価モジュールの機能ブロック図である。 基準データ変更モジュールの機能ブロック図である。 本発明に係る鋳型文字種別認識処理を採用した物体形状検査の前半部の手順を示すフローチャートである。 本発明に係る鋳型文字種別認識処理を採用した物体形状検査の後半部の手順を示すフローチャートである。 鋳型文字部分抽出ルーチンを示すフローチャートである。 重心点算出ルーチンを示すフローチャートである。 重心座標図形表示ルーチンを示すフローチャートである。 エッジ抽出ルーチンを示すフローチャートである。 エッジ位置合わせルーチンを示すフローチャートである。 全点位置合わせルーチンを示すフローチャートである。 差分面積比率算出ルーチンを示すフローチャートである。 測定点群と基準点群との位置合わせを模式的に示す模式図である。 鋳型文字として数字を用いた、数一致または数不一致と差分面積比率との関係を示すグラフである。 差分量である差分面積の算定原理を模式的に示す模式図である。

本発明に係る鋳型文字種別認識装置における、鋳型文字種別認識処理の基本的原理を、図１を用いて説明する。なお、この例では、鋳型文字種別認識装置は、鋳型文字が形成されている鋳物部品の表面から得られた三次元位置データからその形状の評価を行う物体形状評価システムに組み込まれている。この鋳型文字種別認識装置によって認識された文字ないしは文字列によって、当該鋳物部品の使用鋳型が特定され、その物体形状評価における基準データの選択に利用される。

まず、三角測量に原理に基づいて三次元測定を行う光切断方式によって測定対象物である鋳物部品の表面の三次元位置データが得られる（＃００１）。なお、図１では、鋳物部品の表面に形成された鋳型文字（ここでは数字の２）が、説明目的のためにデフォルメして描かれている。この光切断方式では、スリット光を測定対象物に照射し、測定対象物の表面形状に応じて追従する帯状の光をカメラで撮影し、その撮影画像内の結像位置から、点列のＸ、Ｙ、Ｚ値が演算される。このスリット光によって走査される測定対象物の全表面の測定点の三次元位置データが光切断画素位置情報（画像データとして取り扱うことができる）として生成され、以下に述べる鋳型文字種別認識のための測定点データとしてワークメモリに展開される（＃００２）。

メモリに展開された測定点データを、予め分かっている鋳型文字の鋳物部品における位置関係から鋳型文字領域に絞り込み、さらに鋳肌面からの所定高さ以上の高さ位置をもつだけの測定点データを抽出する（＃００３）。抽出された測定点データによって規定される文字測定形状と文字参照データ格納部から読み出された文字基準データにより規定される文字基準形状とを位置合わせする（＃００４-1,-2・・・）。位置合わせされた文字測定形状と文字基準形状との間の重ね合わせ差分量が算定され、その差分量がしきい値と比較され、文字認識判定が行われる（＃００５-1,-2・・・）。この位置合わせ処理と判定処理は、予め認識対象として格納されている全ての文字に対して逐次行われる。しきい値条件が満たされると（＃００６）、その文字基準形状が示す文字が文字測定形状の文字であると判定され、この位置合わせ処理と判定処理は終了し、文字認識結果としての認識文字（文字列）が出力される（＃００７）。

次に、先に述べた鋳型文字種別認識処理及びこれから述べられる物体形状評価処理の両方の処理において共通的に利用される、測定点群と基準点群との位置合わせの原理を図２の模式図を用いて説明する。
ここでも、測定対象物の表面の三次元位置データを得るために、三角測量に原理に基づいて三次元測定を行う光切断方式が用いられている（＃０１）。測定対象物の全表面の測定点の三次元位置データが測定点データとしてメモリに展開される（＃０２）。

なお、表面凹凸形状評価のための前準備として、測定対象物の表面全体の基準となる三次元データである全基準データと、測定対象物の表面に形成されているエッジの基準データであるエッジ基準データ（全基準データにエッジ検出フィルタ処理を施すことによって作り出すことができる）とが、鋳型別に鋳型識別コードによって抽出可能に格納されている。この説明では、鋳型識別コードが、この図１で模式的に示された鋳型文字種別認識処理で認識された文字（文字列）とする。

ワークメモリに展開された測定点データである測定点群に対してソーベルフィルタのようなエッジ検出フィルタをかけてエッジ検出処理を行う（＃０３）。このエッジ検出処理によって測定対象物表面のエッジ測定点群が生成される。さらに、鋳型文字種別認識処理で認識された文字（文字列）である鋳型識別コード、この例では、数字の「２」を検索キーとしてエッジ基準データが抽出される（＃０４）。次に、生成されたエッジ測定点群と、抽出されたエッジ基準データから読み出したエッジ基準点群とを対応付けて、エッジ測定点群をエッジ基準点群に近づける位置合わせを行う（＃０５）。

この位置合わせには後で詳しく説明するＩＣＰ（iterative closest point）法に基づいて方法が適している。この方法では、その位置合わせにおいて合同変換パラメータとしてＥ（Ｒ,ｔ）、Ｒ：回転行列、ｔ：並進移動ベクトルを最小化するものを求める演算が所定のしきい値に達するまで繰り返される（＃０６）。エッジ測定点群とエッジ基準点群との位置合わせが終了し、最終的にエッジ測定点群をエッジ基準点群に近づける合同変換パラメータが得られる。先ほど説明した鋳型識別コードを検索キーとして、今回は全基準データが抽出される（＃０７）。得られた合同変換パラメータを用いて、全測定点データからの全測定点群を、全基準データから読み出した全基準点群に近づける位置合わせを行う（＃０８）。測定条件が良好な場合、これにより、目標通りに仕上げられている箇所の測定点群と基準点群とがほぼ重なり合う。もし、測定点と基準点とが所定以上に離れている場合、欠陥の可能性があるとみなされ、その箇所を特定した欠陥情報が得られることになる（＃０９）。

上述したような、鋳型文字種別認識アルゴリズムによって鋳型番号としての鋳型文字を認識する技術、及びそこで得られた鋳型番号に基づいて抽出されるエッジ基準データおよび全基準データを用いた位置合わせアルゴリズムによって物体形状を評価する技術を組み込んだ物体形状評価装置の一例を説明する。図３は、そのような物体形状評価装置の構成を模式的に示す斜視図である。

この物体形状評価装置は、測定装置部１と、測定物台２と、この測定装置部１及び測定物台２に対する測定動作制御及びその測定結果に対する評価を行うコントローラ３を備えている。測定装置部１は、測定系の主な構成要素として、スリット光を発生させるレーザタイプのスリット光源ユニット１１ａと、測定対象物のスリット光が照射されている領域を撮像する撮像ユニット１１ｂとを備えている。このスリット光源ユニット１１ａと撮像ユニット１１ｂとは測定ヘッドとして一体的に組み付けられている。また測定物台２は、主な構成要素として、基台２３と、基台２３に立設された門形フレーム２２とを備えている。測定対象物のポジショニング機構として、基台２３に対してＹ方向移動可能なように基台２３に取り付けられているＹステージ２４と、このＹステージ２４に対してＸ方向移動可能なようにＹステージ２４に取り付けられているＸステージ２５と、このＸステージ２５に対して回転可能にＸステージ２５に取り付けられている回転テーブル２１とが装備されている。この回転テーブル２１の上に載置された測定対象物の表面のＸ−Ｙ平面走査がＸステージ２５によるＸ方向走査とＹステージ２４によるＹ方向走査とによって可能となる。なお、測定ヘッド内にはスリット光源ユニット１１ａと撮像ユニット１１ｂとを昇降させる昇降機構が備えられている。

スリット光源ユニット１１ａは、レーザスリット平行光投光器でありレーザスリット投光器１２とシリンドリカルレンズ１３とを含む。レーザスリット投光器１２から出た扇状に拡がっていくスリット光はシリンドリカルレンズ１３によってスリット光軸に平行な平行光に変換され、測定対象物を照射する。

撮像ユニット１１ｂは、テレセントリック系レンズ群１５と、面状に配置された多数の受光素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ）からなる撮像部１６と、テレセントリック系レンズ群１５の被写体側に配置されたＰ偏光板１４とを備えている。テレセントリック系レンズ群６の採用は、画角ゼロで測定対象物上の複数の凹凸表面を死角なく撮像するためである。スリット光光源ユニット２からのスリット光が測定対象物の表面に照射され、そこで反射した反射光が、撮像ユニット１１ｂの撮像光軸に沿って、Ｐ偏光板１４とテレセントリック系レンズ群１５とを通過して撮像部１６に達するように設定されている。

コントローラ３は、実質的にはコンピュータユニットとして形成されており、光源制御部３１、画像メモリ３２、画像処理部３３、三次元測定データ演算部３４、評価ユニット１００、昇降機構制御部３５、回転テーブル制御部３６、Ｘステージ制御部３７、Ｙステージ制御部３８を備えている。回転テーブル制御部３６、Ｘステージ制御部３７、Ｙステージ制御部３８はそれぞれ、回転テーブル２１、Ｘステージ２５、Ｙステージ２４の動作を制御して、測定対象物を測定平面（Ｘ−Ｙ平面）内の適正な測定位置に設定し、測定対象物の全面を走査する。昇降機構制御部３５は、スリット光源ユニット１１ａと撮像ユニット１１ｂとの測定対象物に対する高さを調整する。

撮像ユニット１１ｂからコントローラ３に送られてきた撮像画像（画像データ）は、画像メモリ３２に展開される。さらに、必要に応じて、画像処理部３３によって座標変換やレベル補正、エッジ検出などの画像処理を施され、スリット光による光切断線が検出される。三次元測定データ演算部３４は、スリット光の照射点や照射角度、スリット光軸と撮像光軸とのなす角度が既知なので、画像処理部３３で検出された光切断線の座標値から三角測量法に基づいて演算することで、光切断線つまり複数の直線状深溝を形成している測定対象物の３次元断面形状に対応する多数の測定点データ（距離画像）を得ることができる。ここでいう距離画像とは、測定点としての画素にその三次元位置座標値を割り当てた測定データである。なお、三角測量法に基づく演算に代えて、その演算結果を格納したテーブルを用いる方法を採用してもよい。三次元測定データ演算部３４によって生成された測定点データは評価ユニット１００に転送される。

評価ユニット１００は、図４に示すように、本発明の鋳型文字種別検出装置の中核要素として機能する鋳型文字評価モジュール４と、表面評価モジュール５と、欠陥評価モジュール６と、基準データ変更モジュール７と、データ格納部８を備えている。鋳型文字評価モジュール４と表面評価モジュール５とは、入力された測定点データに対してＩＣＰなどの位置合わせアルゴリズムを用いて測定点群の基準点群への位置合わせを行う共通の機能を有するので、実際には統合されたモジュールとして構築されると好都合であるが、ここでは説明をしやすくするため、２つの要素として分けられている。表面評価モジュール５は、転送されてきた測定点データに、位置合わせアルゴリズムを適用して測定点群の基準点群への位置合わせを行い測定対象物の表眼形状を評価する。これに対して、鋳型文字評価モジュール４は、測定点データから抽出した鋳型文字部分に属する測定点群（文字測定形状）と文字基準点群（文字基準形状）との間の位置合わせを行い、文字測定形状と文字基準形状との重なり具合を示す差分量に基づいて文字種別を認識判定する。認識された文字は鋳型番号とみなされるので、この鋳型番号に基づいてこの測定対象物の製造に用いられた鋳型の型番号に応じて基準データを適切に選択することができる。これによって、型番号ごとの形状違いが欠陥として誤判定されることが防止される。

欠陥評価モジュール６は、表面評価モジュール５から出力された測定点群の基準点群への位置合わせ結果に基づいて測定対象物の表面欠陥を評価する。基準データ変更モジュール７は、鋳型の部分修正といったような要因によって製品許容範囲内での形状変更が生じた際に、この形状測定を通じてその基準データを変更する機能を有する。そのような基準データの変更は所定数の測定対象物単位で判定される。

データ格納部８には、文字基準データ格納部８０と基準データ格納部８１と欠陥情報格納部８２と型修正情報格納部８３が設けられている。文字基準データ格納部８０は、鋳型文字（ここでは０から９までの数字）の表面形状を示す文字基準点データを格納する。この基準データはエッジ基準点データと全基準点データとに区分けされている。全基準点データは、鋳型文字の全面に渡って予め区分けされた所定ブロック毎に測定点に対応するように設定された理想形状を示すデータである。エッジ基準点データは、その全基準点データから展開された基準点群から、その基準点群によって規定される外形形状におけるエッジに対応する基準点だけを取り出したものである。

文字基準データ格納部８０と類似しているが、基準データ格納部８１は、測定対象物の表面形状を示す基準点データを格納する。基準データはエッジ基準点データと全基準点データとに区分けされている。全基準点データは、測定対象物の測定対象全面に渡って予め区分けされた所定ブロック毎に測定点に対応するように設定された理想的な仕上がり形状を示すデータである。エッジ基準点データは、その全基準点データから展開された基準点群から、その基準点群によって規定される外形形状におけるエッジに対応する基準点だけを取り出したものである。欠陥情報格納部８２は、位置合わせが終了した状態で、基準点から所定以上に離れている測定点のうち所定の条件を満たすことで欠陥と判定された測定点の集まりに関する情報である欠陥情報を格納する。型修正情報格納部８３は、後で詳しく説明されるが、表面欠陥評価の処理を通じて鋳型が修正された可能性がある部分に関する情報である型修正情報を格納する。

図５に示すように、鋳型文字評価モジュール４は、測定点データ入力部５１と、鋳型文字抽出部４２と、差分面積比率算定前処理部４３と、鋳型文字種別評価手段４４とを含んでいる。
測定点データ入力部５１は三次元測定データ演算部３４から測定点データを受け取り、鋳型文字抽出部４２に転送する。鋳型文字抽出部４２は、受け取った測定点データから、鋳型文字が含まれている領域の測定点データだけを切り出す。鋳型文字が形成されている領域は、予め分かっているので、その領域の測定点データを鋳型文字領域測定点データとして切り出すことができる。さらに、ここでは、鋳型文字は鋳肌面から浮き上がった凸面として形成されているので、鋳型文字領域だけを分離する分離しきい値を用いて凸面に含まれている鋳型文字を作り出している測定点データだけに絞り込むことで、最終的な鋳型文字測定点データとして出力する。分離しきい値は、鋳型文字の形成バラツキと、測定誤差と、鋳型の数十パーセントまでの磨耗とを考慮して、経験的及び実験的に導出される値である。

差分面積比率算定前処理部４３は、後で詳しく説明されるが、対応する鋳型文字測定点と鋳型文字基準点との間の距離を逐次収束させる逐次収束処理に基づいて測定点と基準点とを位置合わせすることで鋳型文字の測定形状と鋳型文字の基準形状との姿勢を一致させる機能を果たす。このため、差分面積比率算定前処理部４３は、エッジ検出部５２と、点群対応付け部５３と、重み演算部５４と、収束評価部５５と、合同変換パラメータ生成部５６と、位置合わせ実行部５７とを有する。エッジ検出部５２は、測定点データに基づいて測定点群をワーキングメモリに展開し、ソーベルフィルタなどのエッジ検出フィルタを用いて測定対象物の表面におけるエッジに対応するエッジ測定点を検出して、エッジ測定点群からなるエッジ測定点データを生成する。点群対応付け部５３は、前記所定ブロック単位で、前述した位置合わせアルゴリズムに基づいて測定点と基準点とを対応させる。点群対応付け部５３は、説明をわかり易くするために、位置合わせの処理対象をエッジ測定点群とエッジ基準点群とするエッジ点群対応付け部５３ａと、位置合わせの処理対象を全測定点群と全基準点群とする全点群対応付け部５３ａとに区分けしているが、その演算機能は同じである。重み演算部５４は、位置合わせ処理に用いられる重み係数を求める。ここで用いられる重み係数：ｗは、隣接点間距離重み係数：γiと対応点間距離重み係数：ρiとを乗算した値である。合同変換パラメータ生成部５６は、対応付けされた基準点群に測定点群を位置合わせするための合同変換パラメータを求める。収束評価部５５は、合同変換パラメータを用いて測定点群が基準点群に収束移動させようとする際にその逐次収束評価値を演算し、測定点群の移動が基準点群に逐次収束していくかどうかを評価する。位置合わせ実行部５７は、合同変換パラメータ生成部５６によって生成されるとともに収束評価部５５で収束すると評価された合同変換パラメータを用いて測定点群の位置座標を変換する。

この差分面積比率算定前処理部４３の中核的な機能は、対応する測定点群と基準点群との間の距離を逐次収束させる逐次収束処理に基づいて測定点群と基準点群とを位置合わせすることである。この機能は、実質的には点群対応付け部５３と重み演算部５４と収束評価部５５と合同変換パラメータ生成部５６と位置合わせ実行部５７とによって作り出されるので、これらの機能部を一体化したものを位置合わせ処理手段５０と称する。

差分面積比率算定前処理部４３の位置合わせ処理手段５０から出力される全位置合わせデータ、つまり鋳型文字の測定形状と前もって登録されている所定鋳型文字の基準形状との文字姿勢を合わせる文字姿勢合わせ情報は、鋳型文字種別評価手段４４に与えられる。文字姿勢合わせ情報に基づいて鋳型文字種別を評価する鋳型文字種別評価手段４４は、位置合わせされた測定形状と基準形状との間の相違を示す差分量を算定する差分算定部４５と、当該差分量から前記測定形状が示す鋳型文字の文字種を特定する文字種別判定部４６とを有する。差分算定部４５は、測定形状が基準形状から外れている面積量に相当する正差分量と、前記基準形状が測定形状から外れている面積量に相当する逆差分量とを算定し、両者の大きい方を差分量として選択する。さらに、この選択された差分量は、対応する基準形状の文字の外接正方形の面積量で正規化され、文字種別判定部４６に転送される。

文字種別判定部４６は、受け取った差分量を、予め設定されたしきい値と比較して、当該差分量がしきい値を下回った場合、その基準形状の文字が測定形状の文字であると認識し、その認識した文字（文字列を含む）を認識結果として出力する。この認識結果は鋳物部品の識別情報であるので、測定対象物としての鋳物部品及び当該鋳物部品の鋳型を特定するために表面評価モジュール５に送られる。

この文字種別判定部４６に用いられている文字種別判定のしきい値を設定するしくみを図１９及び図２０を用いて説明する。図１９は、０から９までの数字を全ての組み合わせで重ね合わせて得られた正規化された差分面積である差分面積比率の最小値を数字毎に示したグラフである。図２０は、位置合わせされた測定形状と基準形状との間の相違を示す差分量を算定する差分算定部４５の原理を模式的に示している。この例では、測定形状（数字「２」を示している）が上位（差分される側）に位置し、基準形状（数字「１」を示している）が下位（差分する側）に位置している。このケースでは、「２」を構成する文字領域のうち、「１」を構成する文字領域が重なっていない領域が差分面積として算定され、さらに特定文字の縦長と横長との大きい方を一片とした正方形の面積でその差分面積を除算することで差分面積比率（％）を得る。０から９までの数字をもつ測定形状に対して、同様に０から９までの数字をもつ基準形状を当てはめて得られた実験結果が図１９に示されている。図１９において、太実線は、測定バラツキを考慮しないで、０から９までの数字に対して異なる数字を合わせた場合での最小の差分面積比率を示す線である。太点線は、測定バラツキを考慮して、０から９までの数字に対して異なる数字を合わせた場合での最小の差分面積比率を示す線である。細実線は、測定バラツキを考慮しないで、０から９までの数字に対して同じ数字を合わせた場合での差分面積比率を示す線である。細点線は、測定バラツキを考慮して、０から９までの数字に対して同じ数字を合わせた場合での差分面積比率を示す線である。この図１９から、文字種別判定のしきい値を一点鎖線で示すように、異なる数字をあわせて得られた太点線と同じ数字を合わせて得られた細点線との間に引かれた線から求めることで、確実に数字を認識できることが理解できる。つまり、測定形状に対して０から９までの数字に対応する基準形状を順次合わせて差分面積比率を算定し、その算定値がこのしきい値、ここでは1.9を下回れば、その基準形状の数字が測定形状が示している数字であると判定することができる。

なお、この実施形態では、差分面積比率の算定では、測定形状を上位に位置させた算定と、基準形状を上位に位置させた算定の２つの算定で行い、その大きい方の差分面積比率を選択するという手法を採用している。

図６に示すように、表面評価モジュール５は、処理対象となるデータが異なるだけで、舎利内容は、実質的には上述した鋳型文字評価モジュール４と同じであり、測定点データ入力部５１と、エッジ検出部５２と、点群対応付け部５３と、重み演算部５４と、収束評価部５５と、合同変換パラメータ生成部５６と、位置合わせ実行部５７とを有する。表面評価モジュール５による処理内容を概略的に説明すれば、
（１）三次元測定データ演算部３４から測定点データを受け取り、鋳型文字評価モジュール４から上述した認識結果を受け取る。
（２）エッジ点群対応付け部５３ａによって対応付けられたエッジ測定点群とエッジ基準点群との位置合わせ結果をエッジ位置合わせデータとして生成する、
（３）このエッジ位置合わせデータに基づいて、全点群対応付け部５３ｂによって対応付けられた全測定点群と全基準点群との位置合わせ結果を全位置合わせデータとして生成する、
（４）全位置合わせデータを欠陥評価モジュール６に出力する、
となる。鋳型文字評価モジュール４から受け取った認識結果（鋳型番号）は、エッジ基準点群や全基準点群を基準データ格納部８１から抽出するための検索キーとして利用される。

図７に示すように、表面欠陥評価手段として機能する表面欠陥評価モジュール６は、誤対応測定点群抽出部６１と、欠陥判定部６２と、型修正評価部６３と、型修正箇所情報登録部６４と、欠陥特徴量演算部６５とを有する。誤対応測定点群抽出部６１は、後で詳しく説明する表面欠陥判定条件に基づいて、対応する測定点と基準点との間の対応点間距離が第1しきい値より大きい測定点を誤対応測定点とみなしていくことで誤対応測定点群（誤対応領域）を抽出する。欠陥判定部６２は、抽出された誤対応測定点群に含まれる誤対応測定点のうち隣接する測定点との距離が第２しきい値より小さい近傍測定点の数が第３しきい値より大きい時に当該近傍測定点を含む領域を表面欠陥の可能性があると判定し、その欠陥情報を記述した欠陥データを出力する。

欠陥特徴量演算部６５は、欠陥判定部６２によって判定された欠陥(表面欠陥：めくれ、へこみ、剥がれなど)の欠陥サイズや欠陥重心などといった欠陥特徴量を算定し、その欠陥の三次元位置ともに欠陥情報として欠陥情報格納部８２に格納する。測定対象物が鋳型製作されるような製品の場合、ロット生産の途中で鋳型の一部を修正した場合、正常に製作された製品の形状と基準点データによる形状が一致しなくなり、その不一致を欠陥とみなすという問題が生じる。型修正評価部６３は、この問題を解決すべく、欠陥判定部６２によって判定された欠陥が使用された鋳型を部分的に修正したために生じたものであるかどうかを欠陥情報を参照してチェックする機能を有する。型修正評価部６３が、受け取った欠陥データに対応する欠陥領域が型修正によるものではないと評価した場合、欠陥判定部６２に型修正なしが通知されるので、欠陥判定部６２はその欠陥領域を欠陥と確定する。型修正評価部６３が、受け取った欠陥データに対応する欠陥領域が型修正によるものであると評価した場合、その欠陥領域が型修正によるという評価結果を型修正箇所情報登録部６４も出力する。型修正箇所情報登録部６４は、この評価結果を受けて生成された型修正箇所情報を型修正箇所情報格納部８３に登録する。

この実施の形態ではさらに、欠陥判定部６２によって判定された欠陥に対応している基準点群と測定点群との間の類似度を演算してこの類似度を欠陥情報として欠陥情報格納部８２に格納する類似度演算部６６が備えられている。従って、欠陥特徴量演算部６５は、判定された欠陥が使用された鋳型を部分的に修正したために生じたものであるかどうかをチェックする際に、この類似度を参照することができる。類似度は、その欠陥に含まれる基準点群によって規定される表面形状とその欠陥に含まれる測定点群によって規定される表面形状との類似度を直接的にあるいは間接的に表せるものであればよい。直接的な類似度としては欠陥サイズに対応する等価楕円長軸長さ（長さが近似するほど類似度は大きいことになる）など、間接的な類似度としては基準点群と測定点群との平均対応距離（距離が短いほど類似度は大きいとみなすことができる）などが挙げられる。

測定対象物が鋳型製作されるような製品の場合、所定数の製品が製作されると磨耗等によって鋳型に寸法変動が生じる。このような寸法変動は、製品が正常に製作されているにもかかわらず、その測定点データと基準データとの間のずれが生じる。このずれを欠陥と判定することを避けるためには、そのようなずれが生じる領域の基準データを正常に製作された製品の測定点データによって修正することが好ましい。この目的のために設けられた基準データ変更モジュール７は、図８に示すように、データ入力部７１と測定点データ形状評価部７２と基準データ変更部７３とを有する。データ入力部７１は、表面評価モジュール５で生成された測定点データと製品設計データである形状データを受け取り、内部処理可能な形式に変換して測定点データ形状評価部７２に転送する。測定点データ形状評価部７２が測定点データと製品設計データとを比較して製品が設計寸法の許容範囲であると評価すると、基準データ変更部７３が基準データ格納部８１にアクセスして、この測定点データで基準データを変更する。なお、このような基準データの変更は、同様な手順で文字基準データに対して行われる。

上述したように構成された物体形状評価装置を用いた、鋳型文字の認識処理と、その認識結果も用いた測定対象物の形状評価処理の基本的な流れを図９から図１７に示されたフローチャートを用いて以下に説明する。図９と図１０には、測定対象物の基本的な検査手順を示すフローチャートが示されている。ここでの測定対象物は、長方形のプレート体に表面に多数の直線状の深溝が形成されたもので、その測定領域は４００mm×３００mm程度とする。この測定領域は１００mm×１５mmの測定ブロックに区分けされている。１回のＸ軸方向走査で４つの測定ブロックを走査して、走査ピッチと撮像解像度によって規定される測定単位での直線状深溝の３次元断面形状位置を表す測定点データを取得して、測定ブロック毎に区分けしてメモリに格納する。1回のＸ軸方向走査が完了する毎に所定ピッチ
でＹ軸方向移動を行い、次の測定ブロックに対するＸ軸方向走査を逆方向で行う。このような、Ｘ軸方向走査とＹ軸方向移動を繰り返すことで、全測定領域における直線状深溝の測定点データを取得する。さらに、測定死角の発生を考慮して、測定対象物を９０度回転させた状態で、再度同じ測定領域における測定を行う。なお、取得した測定点データを用いた測定対象物の測定結果に対する評価は、つまり測定対象物に対する検査は、各ブロック単位で行われ、各ブロック単位での検査結果をまとめて、最終的な総合判定が行われる。

上述した検査を行うために、定対象物が回転テーブル２１にセットされる（＃１）。図示されていない測定開始ボタンが操作されると（＃２Yes分岐）、測定が開始される。まず、光源制御部３１によってレーザスリット投光器１２がＯＮされ、スリット光が照射される（＃３）。測定開始ポイントである１番目の測定ブロックの左エッジがスリット光によって照射されるように、Ｘ方向走査機構及びＹ方向走査機構、回転テーブル２１を動作させる（＃４）。Ｘステージ２５を正方向に定速移動させながらＸ軸方向走査を行う（＃５）。それとともに、撮像ユニット１１ｂからの画像データを画像メモリ３２に転送する（＃６）。スリット光が測定対象物の側端に達すると（＃７Yes分岐）、Ｘ軸方向走査を停止する（＃８）。Ｘ軸方向走査を停止すると、画像処理部３３は、転送された画像データを処理し、その光切断線画素位置情報を生成する（＃９）。この光切断線画素位置情報から、三次元測定データ演算部３４は、画素位置とその画素位置から三角測量法に基づいて演算された三次元位置との関係を格納したテーブルを利用して、光切断線画素位置情報に基づき深溝の三次元座標値を読み出し、この値を測定点データとして各測定点に対応付けられたメモリアドレスに転送する（＃１０）。測定データから測定対象の鋳型文字を抽出する鋳型文字部分抽出ルーチンを実行する（＃１１）。

この鋳型文字部分抽出ルーチンは図１１に示すように、測定データ全点が読み出され（＃１００）、あらかじめ文字付近に登録しておいた計測開始地点のＸ、Ｙ座標を読み出し計測し（＃１０１）、あらかじめ設定された大きさの面積を切り出し部分として登録し（＃１０２）、切り出す（＃１０３）。次に文字と鋳肌面を分離するため、鋳肌面を含む切り出し文字の平均高さとバラツキ係数を演算し（＃１０４）、平均高さ+バラツキ係数以上の高さ部分を鋳型文字領域として登録する（＃１０５）。このとき、切り出した文字を基準データの文字として登録したい場合は、文字の縦長・横長を測定し、大きい方を一辺とした正方形を基準データの文字の大きさとして登録する。

次に、切り出し文字の重心点を求めるために重心点算出ルーチンを行う、この重心点算出ルーチンは図１２に示すように、測定点データから文字点群が読み出される（＃２００）。この全点群における隣接点の距離を調べ、一定距離内の点群を一つの点群とする（＃２０１）。このとき、ノイズも一つの点群として、各々の点群の重心点を算出する（＃２０２）。文字の重心点の数が２つ以上だった場合（＃１３No分岐）、複数ある重心点の重心座標図形を選択する重心座標図形選択ルーチンを実行する（＃１４）。この重心座標図形表示ルーチンは図１３に示すように、重心点の数が設定数以下かを判断し、設定数以下ならば（＃３００Yes分岐）、重心の位置が予め設定した文字位置範囲内にある点群を仮文字点群として登録する（＃３０１）。設定数より大きければ（＃３００No分岐）、選択された重心の点群数が設定最小範囲以下かを判断し、最小範囲以下ならば（＃３０２Yes分岐）、選択点群のノイズとして文字候補から除外する（＃３０３）。設定最小範囲以上ならば（＃３０２No分岐）、残りの点群のうち、重心の位置が予め設定した文字位置範囲内にある点群を仮文字点群として登録する（＃３０１）。選択した仮文字点群を仮選択状態にしてサブ画面に図形表示する（＃３０４）。次に登録ボタンによって選択された点群を文字点群データとして登録する（＃３０５）。ここで、文字認識は重心位置が設定範囲内にある文字を対象とし、サブ画面にて重心の範囲を設定可とする。

重心座標図形表示ルーチンが終了するか、あるいは文字の重心点の数が１つだった場合（＃１３Yes分岐）、測定データから測定対象の縁を抽出するエッジ抽出ルーチンを実行する（＃１５）。このエッジ抽出ルーチンは図１４に示すように、測定データ全点が読み出され（＃４００）、あるしきい値以上の微分値をエッジとしてメモリに保存する（＃４０１）。

図１４に示された、全点測定点データ読み出し（＃４００）とエッジ基準点抽出・保存（＃４０１）とからなるエッジ抽出ルーチンによって文字のエッジを抽出した後（＃１５）、鋳型文字評価モジュール４が上述した位置合わせアルゴリズムを用いて測定点のエッジデータと基準点のエッジデータの位置合わせを行う位置合わせルーチンを実行する（＃１６）。この位置合わせルーチンでは、図１５に示すように、エッジの測定点データが読み出され（＃５００）、さらにその測定点群に対応するエッジの基準点データが読み出される（＃５０１）。もっとも小さい対応点距離を有するように測定点を基準点を対応付ける（＃５０２）。対応点間距離の基づいた重み係数と隣接点間距離にも続いた重み係数を算出し、これらを掛け合わせてトータル重み係数を求める（＃５０３）。さらに、このトータル重み係数と対応点間距離を用いて、逐次収束評価値を算出する（＃５０４）。算出された逐次収束評価値に基づいてこの対応付けられた対応点群が逐次収束しているかどうかチェックされる（＃５０５）。収束しない場合（＃５０５No分岐）、ステップ＃５０２に戻り再度測定点と基準点との対応付けを行う。収束する場合（＃５０５Yes分岐）、対
応点群が出来る限り一致するような合同変換パラメータを生成する（＃５０６）。生成された合同変換パラメータを用いてエッジ測定点群の位置座標を変換し、エッジ測定点群（＃５０７）および全点測定群を移動させる（＃５０８）。エッジ測定点群の移動後とエッジ基準点群とから平均対応距離を算出し、（＃５０９）。算出された平均対応距離をと予め設定されたしきい値を比較して、終了条件が満たされたかどうかチェックされる（＃５１０）。尚、このチェックステップにおいて、上限の繰り返し回数を付加的に設定しておくと好都合である、終了条件が満たされていない場合（＃５１０No分岐）、ステップ＃５０２に戻り、移動後の測定点と基準点との対応付けを行う、終了条件が満たされた場合（＃５１０Yes分岐）、この位置合わせルーチンを終了する。

次に全点による位置合わせルーチン（＃１７）を実施する。この位置合わせルーチンでは、図１６に示すように、測定点データが読み出され（＃６００）、さらにその測定点群に対応する全基準点データが読み出される（＃６０１）。もっとも小さい対応点距離を有するように測定点と基準点を対応付ける（＃６０２）。対応点間距離の基づいた重み係数と隣接点間距離に基づいた重み係数を算出し、これらを掛け合わせてトータル重み係数を求める（＃６０３）。さらに、このトータル重み係数と対応点間距離を用いて、逐次収束評価を算出する（＃６０４）。算出された逐次収束評価に基づいてこの対応付けられた対応点群が逐次収束しているかどうかチェックされる（＃６０５）。収束しない場合（＃６０５No分岐）、ステップ＃６０２に戻り再度測定点と基準点との対応付けを行う、収束する場合（＃６０５Yes分岐）、対応点群ができる限り一致するような合同変換パラメータを生成する（＃６０６）。生成された合同変換パラメータを用いて全測定点群の位置座標を変換し、全測定点群を移動させる（＃６０７）。全測定点群の移動後と全基準点群とから平均対応距離を算出し、（＃６０８）。算出された平均対応距離と予め設定されたしきい値を比較して、終了条件が満たされたかどうかチェックされる（＃６０９）。なお、このチェックステップにおいて、上限の繰り返し回数を付加的に設定しておくと好都合である。収束条件が満たされていない場合（＃６０９No分岐）、ステップ＃６０２に戻り、移動後の測定点と基準点との対応付けを行う、終了条件が満たされた場合（＃６０９Yes分岐）、この位置合わせルーチンを終了する。

位置合わせルーチンが終了すると、基準データの文字点群と測定データの文字点群との差分面積比率を計算する差分面積比率算出ルーチン（＃１８）を実行する。この差分面積比率算出ルーチンでは、図１７に示すように、基準データから対応点間距離しきい値を用いて、対応点間距離がしきい値以上となる測定点の集合体（特定測定点群）を誤対応領域として抽出する処理を実行する（＃７００）。このとき、Ｚ軸方向のずれを考慮せず、ＸＹ軸方向のずれのみを誤対応領域として考慮する。誤対応領域が抽出されなかった場合（＃７０１No分岐）、ステップ＃７０５へジャンプする。誤対応領域が抽出された場合（＃７０１Yes分岐）、語対応領域に含まれている測定点間の隣接点間距離が予め設定されている隣接店間距離しきい値以下となる集合を一塊として、塊ごとに番号を付けるラベリングを行い（＃７０２）、各ラベルの塊ごとに特徴量（重心）を算出する（＃７０３）。全ラベリング番号の点群数の合計を差分面積として登録する（＃７０４）。このとき差分面積を、測定点群と基準点群の入れ替え前（Ｓ1：基準データ）、入れ替え後（Ｓ2：測定データとして登録する、次に測定点群と基準点群の入れ替えを行っていなければ（＃７０５No分岐）、測定点群と基準点軍を入れ替えて（＃７０６）ステップ＃７００に戻り、誤対応領域抽出処理、ラベリング、差分面積登録を行う。測定点群と基準点群を入れ替え済ならば、（＃７０５Yes分岐）、差分面積Ｓ1とＳ2の大きい方を抽出差分面積として登録し（＃７０７）、差分面積比率を計算する（＃７０８）。ここで差分面積比率とは、抽出差分面積を特定の文字の縦長・横長の大きい方を一辺とした正方形の大きさで割った面積とする。

算出した差分面積比率と判定しきい値を比較し、差分面積比率がしきい値未満ならば（＃１９Yes分岐）、測定データが同じ型番であることをサブ画面に表示する。差分面積比率がしきい値より大きければ（＃１９No分岐）、測定データが異なる型番であることをサブ画面に表示し、測定データを新規型番の基準データとして登録するかどうかを選択することができる（＃２０）。なお、差分面積比率の判定しきい値は設定変更可能である。新しい文字と判断した場合、全体をスキャンしてマスター登録を行うことができる（＃２１）。

文字認識により型番を判別した後、それと一致する専用のマスターを基準データとして設定し（＃２２）、測定物全体の欠陥判別照合を行う。まず、鋳型文字の読み取り走査と同様に、測定画像データを取得し（＃２３）、そこから測定点データを算出する（＃２４）。測定データから測定対象のエッジを抽出するエッジ抽出ルーチンを実行する（＃２５）。次に測定点のエッジデータと基準点のエッジデータの位置合わせを行う位置合わせルーチンを実行する（＃２６）。次に全点による位置合わせルーチンを実行する（＃２７）。位置合わせルーチンが終了すると、表面欠陥領域の検出を行う欠陥判定ルーチンを実行する（＃２８）。この欠陥判定ルーチンでは、対応点間距離しきい値を用いて、対応点間距離がしきい値以上となる測定点の集合体（特定測定点群）を誤対応領域として抽出する処理を実行する。欠陥判定ルーチンが終了すると、型修正による形状違い判定ルーチンを実行する（＃２９）。最後に走査対象個所が残っていないことを確認した後、全ての測定ブロックにおける欠陥評価結果に基づいてOK・NG判定を行う（＃３０）。

この実施形態で採用されている、測定点群と基準点群との位置合わせアルゴリズムを、図１８の模式図を用いて説明する。この位置合わせアルゴリズムでは、基準点群と測定点群との位置合わせを行う逐次収束処理としてＩＣＰアルゴリズムに基づいた方法が採用されている。このＩＣＰアルゴリズムでは、図１８で模式的に示されているように、基準点群（基準点データ）の各点について最も近い測定点群（測定点データ）の点を対応点とし、各対応点距離の２乗和を最小とする合同変換パラメータを推定して、逐次収束させていく。このようなＩＣＰアルゴリズムによる位置合わせでは、図１８で示しているような等測定走査ピッチで測定点を決定していくような形状測定の場合、測定面の姿勢によっては僅かな走査ピッチのずれが大きな測定点のずれを導くことになる（図１８では、測定点Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6がこれに当てはまる）。従って、想定している位置座標と実際の位置座標と
の誤差が大きいことが予想される測定点とそれに対応する基準点とをそのまま逐次収束処理における逐次収束評価に用いることは好ましくない。このような問題を回避するため、本発明で適用されている改善されたＩＣＰアルゴリズムでは、以下に説明するような重み係数を取り入れている。

図１８では、基準点群（基準点データ）：Ｍに含まれる基準点はｍで示されており、測定順序に対応させて添え字（自然数）が付与されている。測定点群（測定点データ）：Ｓに含まれる測定点はｓで示されており、基準点と同様に測定順序に対応させて添え字（自然数）が付与されている。測定点群を基準点群に重ねる位置決めのための従来のＩＣＰアルゴリズムを用いた逐次収束処理では、測定点群中の各測定点について基準点群の中で最も近い基準点を対応点とし、各対応点間の距離の２乗和が最小となる合同変換パラメータ（Ｒ、ｔ）が求められる。ここで、Ｒは回転行列で、ｔは並進移動ベクトルである。その際、対応する基準点と測定点の組み合わせの中で、上述した大きい誤差が予想される測定点との組み合わせたものを他の組み合わせと同様に扱うと無視できない誤差の影響を受ける可能性がある。従って、測定点又は前記基準点の隣接点間距離に基づいて隣接点間距離重み係数を割り当て、その悪影響を抑制する。ここでは、基準点の間の隣接点間距離に基づいてその対応点間の距離に対する重み係数を算定することにするが、もちろん測定点の間の隣接点間距離に基づいてその対応点間の距離に対する重み係数を算定してもよい。

三次元座標（ｘi，yi，ｚi）を有する基準点：ｍiの隣接点間距離：ｄiは、三平方の定理で求められ、その二乗は、
ｄi2＝ｘi2＋yi2＋ｚi2となる。
隣接点間距離重み係数：γiは、重み関数をΓとすると、
γi＝Γ(ｄi2)で求められる。
例えば、重み関数：Γを次のようなしきい値関数とすると好都合である。
ｄi2がしきい値：ｄth以上の時、γi＝０.０１
ｄi2がしきい値：ｄth未満の時、γi＝１
しきい値：ｄthは基準点群や測定点群の特性によって適切に決めることにより、想定している位置座標と実際の位置座標との誤差が大きいことが予想される測定点とそれに対応する基準点とが逐次収束評価に及ぼす悪影響を抑制することができる。

なお、このようなＩＣＰアルゴリズムに基づく位置合わせにおいて、上述した非特許文献に開示されているようなＭ推定を用いることが有用である。図１８を用いて、Ｍ推定を導入したＩＣＰアルゴリズムを簡単に説明する。このＭ推定の導入は、対応する測定点と基準点との間の対応点間距離に基づいて決定された対応点間距離重み係数を逐次収束処理における逐次収束評価に用いることである。例えば、対応点間距離をｅiとすると、対応点間距離重み係数：ρiは、重み関数をΡとすると、
ρi＝Ρ(ｅi) で求められる。ここでも、重み関数：Ρを次のようなしきい値関数とすることができる；
｜ｅi｜が設定幅：Ｂi以下の時、
ρi＝(Ｂi2／２ ）(１−(１−(ｅi／Ｂi）2）
｜ｅi｜が設定幅：Ｂiを越える時、
ρi＝(Ｂi2／２ ）。

隣接点間距離重み係数：γiに加えて対応点間距離重み係数：ρiも逐次収束評価に用いる場合には、トータル重み係数：ｗは、隣接点間距離重み係数：γiと対応点間距離重み係数：ρiとをパラメータとする関数から導くことができる。従って、逐次収束処理における逐次収束評価値：Ｊは、対応点の数をＮとすれば、対応点間距離：ｅiと対応点間距離重み係数：ρiと隣接点間距離重み係数：γiとをパラメータとする評価関数：Ｈを用いて導出することができる。
Ｊ＝(１／Ｎ)ΣＨ(ｅi，ρi，γi）
演算を簡単化するために、トータル重み係数：ｗiを各重み係数の乗算とすれば、
Ｊ＝(１／Ｎ)ΣＨ(ｅi，ｗi）、ｗi＝ρi×γi
となる。

次に、上述したアルゴリズムを用いて位置合わせされた基準点群（基準点データ）と測定点群（測定点データ）とから、効率的にめくり上がりなどの特定の表面欠陥を判定する基本的なアルゴリズムを図１８の下側の模式図を用いて説明する。
まず、対応点間距離：ｅiが予め設定されている対応点間距離しきい値（第1しきい値）：ＴA以上となる連続した測定点群を誤対応領域として抽出する。図２では、測定点Ｓ4、Ｓ5、Ｓ6が抽出されている。さらに、誤対応領域に属する測定点の分布密度が算定される。簡単に分布密度を算定するため、例えば、それらの測定点の隣接点間距離：ｄiを用いることができる。つまり、隣接点間距離：ｄiが予め設定されている隣接点間距離しきい値（第２しきい値）：ＴL以上となる測定点を近傍測定点とみなす。これにより、所定以上の分布密度を有する対応点（近傍測定点）が抽出されたことになる。さらに、この近傍測定点の数が予め設定されている近傍点数しきい値（第３しきい値）：ＴC以上となるかどうかチェックされる。近傍測定点の数が近傍点数しきい値より大きい場合この近傍測定点群によって規定される領域、つまりこの近傍測定点群を含む表面領域が表面欠陥として判定される。

以下、別実施形態を例示する。
（１）上記実施形態における鋳型文字種別評価では、一文字単位で文字認識が行われていたが、用いられている文字の種類が限られている場合、複数文字単位で文字認識を行ってもよい。
（２）エッジ基準点データは予め生成して基準データ格納部８０、８１に格納するのではなく、使用する時に、全基準点データからエッジ検出フィルタ処理などで生成してもよい。
（３）上記実施形態では、位置合わせアルゴリズムとして重み演算付きのＩＣＰアルゴリズムを採用していたが、一般的なＩＣＰアルゴリズムを採用してもよいし、その他の位置合わせアルゴリズムを採用してもよい。
（４）上記実施形態では、隣接点間距離重み係数は位置合わせルーチンにおいて算出していたが、この隣接点間距離重み係数を基準点群の隣接点間距離に基づいて求める場合、予め算定しておいてテーブル化しておくことで演算速度を高速化することができる。
（５）上記実施の形態では、判定条件として予め設定された多くのしきい値が用いられていたが、このしきい値を予め設定されたものではなく、測定対象の表面形状あるいは測定結果の統計学的な特性からしきい値が算定されるような構成を採用してもよい。

本発明は、三次元測定装置を用いた測定点データに基づく文字認識技術に利用することができる。

４：鋳型文字評価モジュール
４２：鋳型文字抽出部
４３：差分面積比率算定前処理部
４４：鋳型文字種別評価手段
４５：差分算定部
４６：文字種別判定部
３４：三次元測定データ演算部
５０：位置合わせ処理手段
５１：測定点データ入力部
５２：エッジ検出部
５３：点群対応付け部
５４：重み演算部
５５：収束評価部
５６：合同変換パラメータ生成部
５７：位置合わせ実行部
８０：文字基準データ格納部

Claims (3)

1. 鋳型文字の測定形状に対応する多数の測定点の三次元位置情報を含む測定点データを入力する測定データ入力部と、
   鋳型文字の基準形状に対応する多数の基準点の位置情報を含む基準点データを格納する基準データ格納部と、
   対応する測定点と基準点との間の距離を逐次収束させる逐次収束処理にもとづいて測定点と基準点とを位置合わせすることで前記測定形状と前記基準形状との位置合わせを行う位置合わせ処理手段と、
   位置合わせ処理手段による位置合わせ処理後の測定点データと基準点データとに基づいて鋳型文字種別を評価する鋳型文字種別評価手段と、
   を含み、
   前記鋳型文字種別評価手段が、位置合わせされた前記測定形状と前記基準形状との間の相違を示す差分量を算定する差分算定部と、前記差分量から前記測定形状が示す鋳型文字の文字種を特定する文字種別判別部とを有し、
   前記差分算定部は、前記測定形状が前記基準形状から外れている面積量に相当する正差分量と、前記基準形状が前記測定形状から外れている面積量に相当する逆差分量とを算定し、両者の大きい方を前記差分量として算定する鋳型文字種別認識装置。
2. 前記差分量は、対応する基準形状の文字の外接正方形の面積量で正規化されている請求項１に記載の鋳型文字種別認識装置。
3. 前記位置合わせ処理手段は、測定点データから測定対象物のエッジに対応するエッジ点を検出するエッジ検出部によって生成されたエッジ点群と、前記基準データ格納部に格納されている前記基準形状のエッジに基づくエッジ基準点データであるエッジ基準点群とを位置合わせするエッジ位置合わせを行い、当該エッジ位置合わせによって得られたエッジ合同変換パラメータを用いて前記測定点データ全体の測定点が前記基準点データの基準点に向かう位置合わせを行う請求項１又は２に記載の鋳型文字種別認識装置。

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