JP6668095B2 - 画像測定機およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、測定対象を複数の測定視野で測定する画像測定機およびプログラムに関する。

近年、画像処理技術の発展を背景に、多彩な画像測定機が商品化されている。画像測定機を用いた一般的な測定では、被測定物（以下、ワークという）の画像を撮像し、これによって得られた画像を解析して、直線、円、多角形等の形状を抽出し、抽出した形状の距離、傾き、径、幅等の測定結果を求める。

１回の撮像による視野に収まらないワークを測定する場合には、複数回に分けてワーク全体をカバーするように複数の画像を撮像し、これら複数の画像を貼り合わせて１枚の画像にして視野よりも広い範囲に対する測定結果を得られるようにしたイメージステッチと呼ばれる測定手法が用いられる（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１１−１８５８８８号公報

しかし、イメージステッチを行うと、画像を合成する際に、１ピクセル未満の位置を補間することによって合成後の画像が劣化する。また、合成に用いる画像の内部に明るさの斑や、レンズの歪曲収差等により、貼り合わせ部の境界付近でエッジ検出位置に誤差が生じることがある。

本発明の目的は、イメージステッチを用いても測定結果に誤差が生じにくい画像測定機およびプログラムを提供することである。

（１）本発明の画像測定機は、被測定物を撮像する撮像手段と、被測定物及び撮像手段を相対的に移動させる移動手段と、撮像手段にて被測定物を撮像する位置を取得する位置取得手段と、撮像手段及び移動手段を制御する制御手段と、撮像手段が撮像した画像を表示する表示手段と、表示手段が表示する画像に対する測定指示を受け付ける測定指示受付手段と、測定指示受付手段が受付けた測定指示に従い測定を実行する測定命令実行手段とを備え、撮像手段にて撮像される画像に基づいて被測定物を測定する。制御手段は、移動手段にて被測定物及び撮像手段を相対的に移動させて撮像手段に複数の元画像を撮像させる撮像制御部と、複数の元画像を貼り合わせて合成画像を生成する合成画像生成部とを備え、表示手段は、合成画像生成部が生成した合成画像を表示し、測定指示受付手段は、表示手段が表示する合成画像に対する測定指示を受け付け、測定命令実行手段は、合成画像に対する測定指示を、個々の元画像に対する測定指示に変換し、個々の元画像に対する測定指示に従い測定を実行する。このような構成により、合成等による劣化のない個々の元画像を用いて測定を行うことができるので、精度の高い測定が可能となる。

（２）本発明では、表示手段は、合成画像に重畳して、個々の元画像に対して実行した測定の結果を表示するとよい。このような構成により、オペレータは、通常の単一の画像に対する測定と同様の操作及び表示により、イメージステッチ処理を行った合成画像について測定をすることができる。（３）また、本発明では、画像測定機は、合成画像、複数の元画像、及び合成の処理に用いるパラメータを対応付けて記憶手段に格納するとよい。このような構成により、オペレータが特に意識せずに元画像を使った測定に必要なデータを一括して管理することができる。

（４）本発明の画像測定プログラムは、被測定物を異なる相対位置で撮像した複数の元画像に基づいて被測定物を測定する画像測定プログラムであり、コンピュータに、複数の元画像を貼り合わせて合成画像を生成する合成画像生成ステップと、合成画像生成ステップで生成した合成画像を表示装置に表示させるステップと、表示装置に表示した合成画像に対する測定指示の入力を受け付けるステップと、合成画像に対する測定指示を、個々の元画像に対する測定指示に変換し、個々の元画像に対する測定指示に従い測定を実行するステップとを実行させる。このような構成により、合成等による劣化のない個々の元画像を用いて測定を行うことができるので、精度の高い測定が可能となる。

（５）本発明の画像測定プログラムは、個々の元画像に対して実行した測定の結果を、前記合成画像に重畳して前記表示装置に表示させるステップをさらに備えるとよい。このような構成により、オペレータは、通常の単一の画像に対する測定と同様の操作及び表示により、イメージステッチ処理を行った合成画像について測定をすることができる。

画像測定機１の構成を示す斜視図である。 撮像ユニット１２０の構成をステージ１００とともに示す模式図である。 位置取得機構１１０の構成を示すブロック図である。 コンピュータ本体１４１の構成を示すブロック図である。 画面表示の例を示す図である。 イメージステッチ用の画像測定方法を示す模式図である。 イメージステッチ処理を模式的に示す図である。 合成画像ＳＩＭとエッジ抽出領域の第１ウィンドウＷ１における表示例を示す。 合成画像ＳＩＭに対するエッジ抽出領域に基づいて設定される、元画像（ＩＭ１〜９）におけるエッジ抽出領域を模式的に示す図である。 元画像（ＩＭ１〜９）に対するエッジ検出結果を模式的に示す図である。 合成画像ＳＩＭに重畳してエッジ検出結果を表示する第１ウィンドウＷ１の表示例を示す。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、画像測定機１の構成を示す斜視図である。画像測定機１は、ステージ１００と、撮像ユニット１２０と、位置取得機構１１０と、リモートボックス１３０と、コンピュータシステム１４０とを備える。

ステージ１００は、その上面が水平面となるように配置され、当該上面にワーク（被測定物）Ｗが載置される。ステージ１００の上面のうち少なくともワークＷが載置される部分は、ガラス等の光を透過する素材で形成される。ステージ１００は、図示されていないＸ軸駆動モータおよびＹ軸駆動モータにより駆動され、水平面と平行なＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能とされる。各軸の駆動モータに対する駆動制御信号は、後述のリモートボックス１３０やコンピュータシステム１４０から各軸の駆動モータへと与えられる。

図２は、撮像ユニット１２０の構成をステージ１００とともに示す模式図である。撮像ユニット１２０は、光学系１２２、撮像素子１２４、および光源１２６を備える。光学系１２２は、例えば複数のレンズ及び絞りを組み合わせてテレセントリック光学系を構成する。テレセントリック光学系では主光線が平行光とみなせるため、撮像した画像内における寸法がＺ軸方向（高さ方向）の位置に依存しない。このため、起伏（例えば段差や孔部等）があるワークを測定するのに好適である。光源１２６は、ワークＷの画像を撮像する際にコンピュータシステム１４０による制御の下、ワークＷに光を照射する。本実施形態では、光学系１２２を介してワークＷに対し上方（つまり撮像素子１２４側）から光を照射する落射照明用の光源１２６ａ、及びワークＷに対し下方（つまりステージ１００の裏側）から光を照射する透過照明用の光源１２６ｂを備える。撮像素子１２４は、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の二次元イメージセンサである。撮像素子１２４の受光面上には、光学系１２２によってワークＷの像が結像される。撮像素子１２４は、当該結像された像を撮像して、所定のフォーマットの画像データを出力する。この画像データには、画像を構成する画素の情報の他、少なくとも画像の撮影順を示すインデックスが含まれる。撮像ユニット１２０は、撮像素子１２４が出力する画像信号を、コンピュータシステム１４０に送信する。コンピュータシステム１４０と撮像ユニット１２０とは、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）のような汎用の通信規格にて接続される。また、撮像ユニット１２０は１枚（１フレーム）の画像の撮像を完了するタイミングでトリガ信号をラッチ１１８に出力する。

撮像ユニット１２０は、Ｚ軸駆動モータにより駆動され、Ｚ軸方向（すなわちステージ１００の上面に垂直な方向）に移動可能とされる。撮像ユニット１２０のＺ軸方向の位置を調整することにより、ピント調整が行われる。Ｚ軸駆動モータに対する駆動制御信号は、後述のリモートボックス１３０やコンピュータシステム１４０から与えられる。

図３は、位置取得機構１１０の構成を示すブロック図である。位置取得機構１１０は、Ｘ軸エンコーダ１１２、Ｙ軸エンコーダ１１４、Ｚ軸エンコーダ１１６、及びラッチ１１８を備える。

Ｘ軸エンコーダ１１２は、ステージ１００のＸ軸方向の位置座標を測定し出力する。Ｙ軸エンコーダ１１４は、ステージ１００のＹ軸方向の位置座標を測定し出力する。Ｚ軸エンコーダ１１６は、撮像ユニット１２０のＺ軸方向の位置座標を測定し出力する。各エンコーダは、目盛りが刻まれたスケールとスケールのメモリを読み取るスケール読み取り部とを備える。スケールは各軸に沿ってステージ１００や撮像ユニット１２０の可動部分に取り付けられる。一方、スケール読み取り部は、非可動部に配置される。

ラッチ１１８は、カウンタ１１８ａとバッファ１１８ｂとを備える。カウンタ１１８ａは外部からトリガ信号（例えばパルス信号）が供給されると、カウント値を１増加させる。なお、カウンタ１１８ａの値は、コンピュータシステム１４０の指示に基づき適宜リセットされる。バッファ１１８ｂは複数のアドレスの記憶領域を有し、トリガ信号が供給されたタイミングで、カウンタ１１８ａのカウント値に応じたアドレスの記憶領域に、各軸のエンコーダの出力値をラッチし、記憶する。トリガ信号は、例えば撮像素子１２４から、１枚の画像の撮像が完了するタイミングで供給されるようにするとよい。ラッチ１１８が保持する各軸の位置座標は、アドレス値（つまりカウント値）と対応付けられて、適宜、コンピュータシステム１４０に取り込まれる。コンピュータシステム１４０とラッチ１１８とは、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）のような汎用の通信規格にて接続される。画像データと位置座標はそれぞれ別々にコンピュータシステム１４０に取り込まれるが、画像データについては撮像順を示すインデックスが付され、位置座標については撮像順を示すカウント値が付されるため、非同期でコンピュータシステム１４０に取り込まれたとしても、取り込み後に対応付けることが可能である。

図１に戻ると、リモートボックス１３０は、ステージ１００および撮像ユニット１２０の位置を設定するための操作手段であり、操作者による操作に応じて、有線または無線の通信によりＸ軸駆動モータ、Ｙ軸駆動モータ、およびＺ軸駆動モータに対する駆動制御信号を送信する。リモートボックス１３０は、ジョイスティック１３２とジョグシャトル１３４を備える。ジョイスティック１３２は、ステージ１００は、ステージ１００の位置を設定するための操作入力手段であり、リモートボックス１３０は、ジョイスティック１３２の傾斜方向に応じて、ステージ１００をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるための駆動制御信号を送信する。ジョグシャトル１３４は、撮像ユニット１２０のＺ軸方向位置を設定するための操作入力手段であり、リモートボックス１３０は、ジョグシャトル１３４の回転方向、回転量、及び回転速度等に応じて、撮像ユニット１２０をＺ軸方向に移動させるための駆動制御信号を送信する。

コンピュータシステム１４０は、コンピュータ本体１４１、キーボード１４２、マウス１４３及びディスプレイ１４４を備える。図４は、コンピュータ本体１４１の構成を示すブロック図である。コンピュータ本体１４１は、制御の中心をなすＣＰＵ４０と、記憶部４１と、ワークメモリ４２と、インタフェース（図４において「ＩＦ」と示す。）４３、４４と、ディスプレイ１４４での表示を制御する表示制御部４５とを備える。

キーボード１４２又はマウス１４３から入力されるオペレータの指示情報は、インタフェース４３を介してＣＰＵ４０に入力される。インタフェース４４は、撮像ユニット１２０およびステージ１００と接続され、撮像ユニット１２０およびステージ１００に対しＣＰＵ４０からの各種制御信号を供給し、撮像ユニット１２０およびステージ１００から各種のステータス情報や測定結果を受信してＣＰＵ４０に入力する。

表示制御部４５は、ディスプレイ１４４に撮像ユニット１２０で撮像した画像を表示する。また、表示制御部４５は、撮像ユニット１２０により撮像した画像の他、画像測定機１への制御指示を入力するためのインタフェース、撮像した画像を解析するためのツールのインタフェース等をディスプレイ１４４に表示する。

ワークメモリ４２は、ＣＰＵ４０の各種処理のための作業領域を提供する。記憶部４１は、例えばハードディスクドライブやＲＡＭ等により構成され、ＣＰＵ４０により実行されるプログラム、撮像ユニット１２０で撮像して得られた画像データ等を格納する。

ＣＰＵ４０は、各インタフェースを介した各種入力情報、オペレータの指示や記憶部４１に格納された測定定義プログラム（パートプログラム）等に基づいて、撮像ユニット１２０、Ｘ軸駆動モータ、Ｙ軸駆動モータ、Ｚ軸駆動モータ等を制御し、撮像ユニット１２０による二次元画像の撮像、複数の画像を貼り合わせるイメージステッチ処理、撮像して得られた画像データの解析等の各種の処理を実行する。

以下では、上述の画像測定機を用いて行う測定について説明する。

〔キャリブレーション〕
測定に先立ち、所望の測定精度を得るために各種のキャリブレーションを実行する。キャリブレーション項目としては、例えば、レンズの歪曲収差を補正するための歪曲補正パラメータの取得等を行うとよい。歪曲補正パラメータは、ガラス基板に校正用パターンを蒸着して高精度に作成したチャートを画像測定機で撮像し、得られた画像内における複数の特徴点の位置座標の、歪曲収差が無い場合の理想的な特徴点の位置座標に対する誤差に基づき求めるとよい。構成用のパターンとしては、例えば市松模様のパターンを用い、市松模様を構成する縦横の直線の交点を特徴点とするとよい。

〔基本的な画像測定〕
はじめに、オペレータによるジョイスティック１３２の操作またはコンピュータシステム１４０による制御により、ワークＷが撮像視野内に入るようステージ１００を移動する。そして、ワークＷにピントが合うよう、撮像ユニット１２０のＺ軸方向位置を調節する。ピントをワークＷに合せた後、撮像ユニット１２０により測定用の画像を撮像する。このとき、撮像した画像とともに、Ｘ軸エンコーダ１０２およびＹ軸エンコーダ１０４が出力するステージ１００の座標が、コンピュータシステム１４０に取り込まれ、記憶部４１に格納される。具体的には、撮像素子１２４が１枚の画像の撮像を完了するタイミングで位置取得機構１１０のラッチ１１８へのトリガ信号となるパルスを出力する。当該パルスの立ち上がり遷移のタイミングで（つまり、画像の撮像完了とほぼ同時に）、ラッチ１１８は各軸の位置座標をラッチし、保持する。コンピュータシステム１４０は、撮像素子１２４から画像信号を取り込むとともに、ラッチ１１８から画像を撮像したときの位置座標を取りこみ、両者を対応付けて記憶する。

コンピュータシステム１４０は、得られた測定用の画像を、当該画像を解析するための測定ツールのインタフェースとともに、ディスプレイ１４４に表示する。図５は、画面表示の例を示す図である。この画面表示は、コンピュータシステム１４０のＣＰＵ４０で実行されるプログラム（測定用アプリケーションソフトウェア）によってディスプレイ１４４に映し出される。

図５に表したように、プログラムの実行によってディスプレイ１４４にはメインウィンドウＭＷが表示される。また、メインウィンドウＭＷの中には複数のウィンドウ（第１ウィンドウＷ１〜第８ウィンドウＷ８）が表示される。メインウィンドウＭＷの上側には、メニューや各種操作及び設定のためのアイコンも表示される。なお、本実施形態では一例として８つのウィンドウを表示する例を示すが、必要に応じて８つ以外のウィンドウ表示を行うこともできる。また、各ウィンドウのレイアウトはオペレータの操作によって自由に変更することができる。

第１ウィンドウＷ１には、撮像ユニット１２０で取り込んだワークＷの画像ＷＧが表示される。オペレータは、例えばマウス１４３やリモートボックス１３０のジョイスティック１３２を操作することで第１ウィンドウＷ１に表示させるワークＷの画像ＷＧの位置を調整することができる。また、オペレータは、例えばマウス１４３によるアイコンの選択によって、ワークＷの画像ＷＧを拡大・縮小することもできる。

第２ウィンドウＷ２には、オペレータによって選択可能な測定ツールのアイコンが表示される。測定ツールのアイコンは、ワークＷの画像ＷＧから測定ポイントを指定するための指定方法に対応して設けられている。測定ツールの具体例としては、直線のエッジ検出ツール、円形のエッジ検出ツール等が挙げられる。

第３ウィンドウＷ３には、オペレータによって選択可能なファンクションのアイコンが表示される。ファンクションのアイコンは、測定方法ごとに設けられている。例えば、１点の座標を測定する方法、直線の長さを測定する方法、円形を測定する方法、楕円形を測定する方法、角穴を測定する方法、長穴を測定する方法、ピッチを測定する方法、２つの線の交差を測定する方法などである。コンピュータシステム１４０は、オペレータの選択に従い、直線の長さ、直線間の距離、円の径などの寸法の測定や、真直度、真円度、平行度等の理想的な幾何形状からのずれ（狂い）の評価を行う。

第４ウィンドウＷ４には、測定に関する操作手順を表すガイダンスが表示される。

第５ウィンドウＷ５には、撮像ユニット１２０からワークＷに照射する照明をコントロールするための各種スライダが表示される。オペレータは、このスライダを操作することで、ワークＷに対して所望の照明を当てることができる。

第６ウィンドウＷ６には、ステージ１００のＸＹ座標値が表示される。第６ウィンドウＷ６に表示されるＸＹ座標値は、所定の原点に対するステージ１００のＸ軸方向の座標及びＹ軸方向の座標である。

第７ウィンドウＷ７には、公差判定結果が表示される。すなわち、第７ウィンドウＷ７には、公差の判定を行うことができる測定方法を選択した場合に、その結果が表示される。

第８ウィンドウＷ８には、測定結果が表示される。すなわち、第８ウィンドウＷ８には、所定の演算によって測定結果を得る測定方法が選択された場合に、その測定結果が表示される。なお、第７ウィンドウＷ７の交差判定結果及び第８ウィンドウＷ８の測定結果の表示の詳細は図示を省略する。

〔イメージステッチ用の元画像の撮像〕
撮像ユニット１２０による１回の撮像範囲よりも広い測定範囲を測定する場合、ステージ１００をＸＹ軸方向に順次移動させることにより撮像ユニット１２０をワークＷに対し相対的に移動させながら、複数の画像で測定範囲全体を網羅するよう撮像を繰り返し、このようにして得られた複数の画像を貼り合わせて測定範囲全体をカバーする一枚の大きな画像を合成するイメージステッチを行う。以下では、図６に示すように９枚の画像に分けて撮像範囲全体を撮像する場合を例に説明するが、貼り合わせる画像の数はこれに限定されないことは言うまでもない。

コンピュータシステム１４０は、１回の撮像範囲よりも広い測定範囲を測定することが要求された場合に、自動的に、またはオペレータの操作に従い、イメージステッチにより要求の測定範囲を撮像するための複数の測定位置を決定する。測定位置を複数の測定位置は、ある測定位置での視野の５％程度が隣接する測定位置での視野と重複するように決定するとよい。また、複数の画像を撮像するための時間が最短となるように、測定位置の移動経路を決定するとよい。図６に示すように、コンピュータシステム１４０による制御に従い、ステージ１００は、撮像ユニットの撮像視野の中心位置（以下では測定位置という）を、Ｐ１→Ｐ２→…→Ｐ９の順に移動する。ステージ１００は、各測定位置（Ｐ１〜Ｐ９）において停止し、各測定位置で停止した状態で、撮像ユニット１２０は撮像を行う。各測定位置で撮像した画像（ＩＭ１〜９）は、順次、コンピュータシステム１４０に取り込まれ、記憶部４１に格納される。なお、コンピュータシステム１４０に取り込まれる画像のデータには、撮像した順番に応じて番号が付されており、撮影された順番を特定可能とされる。ここで取り込まれた複数の画像がイメージステッチ用の元画像となる。

ラッチ１１８は、イメージステッチ用の画像撮影の開始前に、カウンタ１１８ａのカウント値がリセットされる。そして、各測定位置Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐ９において撮像が完了したタイミングで撮像ユニット１２０から供給されるトリガ信号に基づき、測定位置に応じたアドレスに、各軸の位置座標を記憶する。記憶した各測定位置の位置座標は、コンピュータシステム１４０に取り込まれ、別途取り込んだ画像（ＩＭ１〜９）と対応付けて記憶部４１に格納される。

〔イメージステッチ処理〕
コンピュータシステム１４０は、上記のようにして撮像した複数の元画像（ＩＭ１〜９）を貼り合わせて、測定範囲全体をカバーする一枚の大きな画像を合成するイメージステッチ処理を行う。

コンピュータシステム１４０は、画像の合成に先立ち、合成画像の画質劣化を抑制すべく、各元画像に対して補正を行う。例えば、光学系の特性により生じる画像の歪曲誤差の補間、隣接する画像間における画素位置のずれの補間、隣接部の明るさの差を低減させるシェーディング処理等が挙げられる。

歪曲誤差の補間では、コンピュータシステム１４０は、予めキャリブレーションにより取得した歪曲補正パラメータを用いて、各元画像（ＩＭ１〜９）について画像内の位置に応じて歪曲収差を相殺するようピクセル補間処理を行う。

隣接する画像間での画素位置のずれは、１画素に相当する視野内の領域のサイズとステージ１００の移動のピッチとが異なることによって生じる。例えば、縦１５３６ピクセル、横２０４８ピクセルの画素を有する撮像素子で縦２４ｍｍ、横３２ｍｍの視野を撮像する場合、１画素に相当する視野内の領域（ピクセルサイズ）は１辺が約１６μｍの正方形となる。一方、ステージ１００の移動は１画素相当の領域における１辺の長さとは一致しない場合が通常である。このため、ある測定位置で撮像した画像において１つの画素内に含まれている領域が、隣接する測定位置で撮像した画像においては複数の画素に跨がることが起こり得る。隣接する画像間で画素位置にずれがある場合には、単に画素を貼り合わせた場合、貼り合わせの境界部での誤差が大きくなるとともに、合成後の画像の画質が劣化する。そこで、コンピュータシステム１４０は、各画像の撮像位置とピクセルサイズとに基づき、各元画像（ＩＭ１〜９）についてピクセル補完処理を行い、画素位置が一致するよう補正する。

シェーディング処理では、コンピュータシステム１４０は、各元画像（ＩＭ１〜９）についてシェーディング処理により、隣接する画像との貼り合わせの境界部付近における明るさの差を低減させる。これにより、イメージステッチ処理により得られる合成画像内における明るさ斑が軽減される。

上記のような、各元画像（ＩＭ１〜９）に対する補正により、イメージステッチ後の合成画像ＳＩＭにおける画質の劣化を抑制することができる。

続いてコンピュータシステム１４０は、図７に模式的に示したように、補正が行われた元画像（ＩＭ１〜９）を、各元画像が撮像されたときの撮像位置情報に基づいて貼り合わせ、合成画像ＳＩＭを作成する。隣接する元画像間における重複部分の画素値は、一方の元画像の値を用いる。なお、他の方法として、重複部分の画素値は、隣接する元画像間における平均値としてもよい。合成画像ＳＩＭの画像データは、元画像（ＩＭ１〜９）の画像群及び各元画像（ＩＭ１〜９）を撮像した時の撮像情報（位置、露光時間、フォーカス、歪曲歪パラメータ等の補正データ等）と対応付けられ、記憶部４１に格納される。合成画像ＳＩＭの画像データは、ディスプレイへのプレビュー画像の表示、測定ツールの適用指示、報告書用の画像等に用いられる。一方、元画像は、後述するように、測定値の計算に用いられる。

〔イメージステッチ処理後の測定・解析〕
コンピュータシステム１４０は、イメージステッチ処理により合成した合成画像ＳＩＭをワークの画像ＷＧとしてディスプレイ１４４における第１ウィンドウＷ１内に表示する。そして、オペレータによる操作を受け付け、操作に応じた測定を行う。
以下では、円形のエッジを検出する測定ツールを用いて合成画像ＳＩＭ内の円形形状を検出し、検出した円の直径を測定する場合を例に説明する。

オペレータは、第３ウィンドウＷ３に表示されたアイコンの中から、円形の測定を選択する。当該選択を受け、コンピュータシステム１４０は、円形の測定を行うための操作手順を示すガイダンスを第４ウィンドウＷ４に表示する。オペレータは、表示されたガイダンスに従い、第２ウィンドウＷ２に表示された形のエッジ検出ツールを選択し、図８に示したように、第１ウィンドウＷ１に表示されている合成画像ＳＩＭの円形の形状を含んだ円環状のエッジ抽出領域を指定する。コンピュータシステム１４０は、図９に示したように、合成画像ＳＩＭに対する単一のエッジ抽出領域を、各元画像（ＩＭ１〜４、６〜９）に対する円弧形状のエッジ抽出領域に変換する。なお、元画像ＩＭ５については、合成画像ＳＩＭに対し指定されたエッジ抽出領域に対応する領域を含まないので、エッジ抽出領域が設定されない。本例のように、合成画像ＳＩＭに対し指定されたエッジ抽出領域が複数の元画像に跨るものである場合には、各元画像におけるエッジ抽出領域は、互いに重複するように設定されるとよい。なお、合成画像ＳＩＭに対し指定されたエッジ抽出領域が１つの元画像にのみ含まれる場合には、当該１つの元画像に対してエッジ抽出領域が設定される。

コンピュータシステム１４０は、各元画像（ＩＭ１〜９）におけるエッジ抽出領域についてエッジ抽出処理を実行する。その結果、図１０に示したように、各元画像（ＩＭ１〜９）においてエッジが検出される。コンピュータシステム１４０は、図１１に示したように、各元画像（ＩＭ１〜９）で検出されたエッジを、合成画像ＳＩＭに重畳して、第１ウィンドウＷ１内に表示する。このとき、各元画像（ＩＭ１〜９）で検出されたエッジ位置を、キャリブレーション時に取得した歪曲補正パラメータにて補正した上で、表示する。複数の元画像の重複部分については、複数の元画像でそれぞれ検出されたエッジが、重複して表示される。このため、貼り合わせ部分では、それ以外の部分より検出されるエッジの密度が高くなる場合がある。

オペレータが第４ウィンドウＷ４に表示された「確定」ボタンを選択すると、検出されたエッジが確定される。その後、コンピュータシステム１４０は、全ての元画像（ＩＭ１〜９）で検出されたエッジに基づき計算を実行し、円の形状の測定結果（径、中心座標、真円度等）を第８ウィンドウＷ８に表示する。

以上で説明したように、本実施形態によれば、オペレータが合成画像ＳＩＭに対して測定ツールの適用を指示する操作を行うと、コンピュータシステム１４０が、当該操作によって指示された測定ツールを元画像（ＩＭ１〜９）に対する測定ツールの適用指示へと分解して各元画像（ＩＭ１〜９）に適用する。そして、各元画像（ＩＭ１〜９）対して測定ツールを適用した結果を、集約して合成画像ＳＩＭ上に重畳して表示する。このような構成により、オペレータは、単一の測定画像に対して測定ツールを適用する場合と同様の操作により、差異を意識することなく、イメージステッチによる合成画像に対して測定ツールを適用し、適用結果を見ることができる。また、測定ツールの適用は、合成する前の個々の元画像に対して行われるため、合成によって画質が劣化した画像に対して測定ツールを適用する場合と比べ高精度な測定結果を得ることができる。

〔実施形態の変形〕
なお、上記に本実施形態及びその具体例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

例えば、ワークＷに対する照明は、落射照明と透過照明に限定されるものではなく、例えば、リング照明等であってもよい。

また、例示した表示画面に示された各ウィンドウの表示形式や表示項目などは、上記説明に限定されるものではない。

また、上記の実施形態では、イメージステッチ処理を用いた測定をオペレータの操作により実行する場合を例に説明したが、予め用意した測定手順を規定するプログラム（パートプログラム）に従い、測定を行うようにしてもよい。

また、上記実施形態では、各測定位置（Ｐ１〜Ｐ９）で停止して撮像したが、停止せずに動きながら撮像するようにしてもよい。このようにすれば、画像のブレを補正する必要が生じる場合があるが、移動と停止を繰り返す場合と比べ元画像の撮像に要する時間を短縮することができる。

また、測定の内容が上記実施形態で説明したものに限定されないことも当然である。例えば、エッジ検出の他、オートトレース、パターン検索、ワンクリック測定等の様々な測定についても、本発明を適用することが可能である。

また、前述の実施形態またはその具体例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。

以上で説明したように、本発明に係る光学系は画像測定機に好適に利用できる。

１ 画像測定機
１００ ステージ
１１０ 位置取得機構
１２０ 撮像ユニット
１３０ リモートボックス
１４０ コンピュータシステム
Ｗ ワーク（被測定物）

Claims (5)

1. 被測定物を撮像する撮像手段と、
   前記被測定物及び前記撮像手段を相対的に移動させる移動手段と、
   前記撮像手段にて前記被測定物を撮像する位置を取得する位置取得手段と
   前記撮像手段及び前記移動手段を制御する制御手段と、
   前記撮像手段が撮像した画像を表示する表示手段と、
   前記表示手段が表示する画像に対する測定指示を受け付ける測定指示受付手段と、
   前記測定指示受付手段が受付けた測定指示に従い測定を実行する測定命令実行手段と、
   を備え、
   前記撮像手段にて撮像される画像に基づいて前記被測定物を測定する画像測定機であって、
   前記制御手段は、
   前記移動手段にて前記被測定物及び前記撮像手段を相対的に移動させて前記撮像手段に複数の元画像を撮像させる撮像制御部と、
   前記複数の元画像を貼り合わせて合成画像を生成する合成画像生成部と、
   を備え、
   前記表示手段は、前記合成画像生成部が生成した前記合成画像を表示し、
   前記測定指示受付手段は、前記表示手段が表示する前記合成画像における測定ポイントを指定する測定指示を受け付け、
   前記測定命令実行手段は、前記合成画像における測定ポイントを指定する測定指示を、個々の元画像における測定ポイントを指定する測定指示に変換し、個々の元画像に対する測定指示に従い測定を実行する
   画像測定機。
2. 前記表示手段は、前記合成画像に重畳して、個々の元画像に対して実行した測定の結果を表示することを特徴とする、請求項１に記載の画像測定機。
3. 前記合成画像、前記複数の元画像、及び合成の処理に用いるパラメータを対応付けて記憶手段に格納することを特徴とする請求項１または２に記載の画像測定機。
4. 被測定物を異なる相対位置で撮像した複数の元画像に基づいて前記被測定物を測定する画像測定プログラムであって、コンピュータに、
   前記複数の元画像を貼り合わせて合成画像を生成する合成画像生成ステップと、
   前記合成画像生成ステップで生成した前記合成画像を表示装置に表示させるステップと、
   前記表示装置に表示した前記合成画像に対する測定指示の入力を受け付けるステップと、
   前記合成画像における測定ポイントを指定する測定指示を、個々の元画像における測定ポイントを指定する測定指示に変換し、個々の元画像に対する測定指示に従い測定を実行するステップと
   を実行させるための画像測定プログラム。
5. 個々の元画像に対して実行した測定の結果を、前記合成画像に重畳して前記表示装置に表示させるステップをさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の画像測定プログラム。