JPH0357405B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は自動寸法測定方法に関し、特に、被測
定物の光学像に対応する映像アナログ信号の２値
画像を表示装置に表示し、この２値画像と４本の
カーソルから成る測定枠を用いて自動的に被測定
物のエツジ間寸法を測定する方法に関する。

［従来技術とその問題点］ 表示装置に表示された被測定物の２値画像のエ
ツジの特徴点をカーソルで検出し、この特徴点の
直交座標値を求める方法は知られている。しか
し、従来の方法は、１本のカーソルを用いて複数
のエツジ特徴点を測定するため、エツジ間の寸法
等を測定するのに時間がかかるという問題があつ
た。

［発明の目的］ 本発明の目的は、測定枠を構成する４本のカー
ソルの内の少なくとも１対のカーソルを移動させ
て２値画像の特徴点を検出することにより、上述
の従来方法の欠点を解決する自動寸法測定方法を
提供することである。

［発明の概要］ 本発明は、被測定物の光学像に対応する映像ア
ナログ信号を出力し、前記映像アナログ信号から
得た２値デジタル信号に基づいて表示装置に２値
画像を表示し、該２値画像とカーソルとにより自
動的に被測定物のエツジ間寸法を測定する方法に
関し、４本のカーソルから成る測定枠の少なくと
も１対のカーソルを用い、夫々のカーソルを移動
させ、表示装置に表示された２値画像のエツジの
特徴点を検出することを特徴とする自動寸法測定
方法である。

［実施例］ 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を
説明する。第１図は、本発明に係る方法を実施す
るための自動寸法測定装置の簡単なブロツク図、
第２図は被測定物の光学像をサンプリングして得
られたデジタル映像の位置を特定する画素直交座
標、第３図は２値化ポジ画像及び２値化ネガ画像
を示す図、第４図は２値画像のエツジの特徴点を
説明するための図、第５図は本発明の第１実施例
を説明するための２値画像の図、第６図は本発明
の第２実施例を説明するための２値画像の図、第
７図は本発明の第３実施例を説明するための図で
ある。

第１図において、XYZステージ（或いはテー
ブル）１０の上に戴置された被測定物１２の光学
像は、通常、顕微鏡１４等の光学系を用いて拡大
された後、テレビカメラ１６で映像信号に変換さ
れる。テレビカメラ１６で得られた映像は、視野
内のすべての点において連続的なアナログ電圧値
を有する。このアナログ映像信号は、アナログ・
デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１８において、例え
ば、第２図に示すように、水平方向（Ｘ軸方向）
に508個、縦方向（Ｙ方向）に242個の点でサンプ
リングされる。このサンプリングされた点（画
素）の明るさのレベルは、例えば、64段階であ
り、このようなデジタル画像を多値画像と称す
る。尚、各画像の視野内での位置を特定するた
め、水平及び垂直方向の画素番号を使用すれば都
合がよい。即ち、第２図に示すように、例えば、
多値画像のエツジの画素Ｐの位置を画素座標
（316，120）として表わす。XYZステージ１０
は、Ｘ及びＹ軸方向４（水平方向）とＺ軸方向
（垂直方向）に移動可能なステージであり、ステ
ージを移動させた場合の被測定物の相対位置は、
当業者に周知のリニアスケール等を使用して求め
ることができる。尚、本発明では、被測定物を必
ずしもXYZステージに戴置する必要はない。

Ａ／Ｄ１８からの多値画像は、画像処理手段２
０において２値画像に変換される。即ち、画素の
明るさレベルが所定レベル（しきい値）を超えた
場合は論理値１とし、所定レベル以下の場合には
論理値０とする。２値画像を表示装置２２に表示
するのに、論理値１の画素を白で表示し、論理値
０の画素を黒で表示すると、例えば、第３図Ａに
示すような２値画像が得られる（斜線部分は黒画
素領域を示す（以下同様））。本明細書では、第３
図Ａに示した２値画像を２値化ポジ画像といい、
白黒を反転させた２値画像（第３図Ｂ）を２値化
ネガ画像という。

第１図において、キーボード等の入力装置２４
を介して制御命令、文字、数字等が、中央処理装
置（CPU）２６に入力される。これらの入力情
報は、CPU２６から文字信号発生手段２８に送
られる。文字信号発生手段２８は文字等の信号を
画像合成手段３０に送る。この手段３０は、
CPU２６に制御されて、画像処理手段２０、文
字信号発生手段２８及びカーソル制御手段３２か
らの画像信号を合成し、デジタル・アナログ変換
器（Ｄ／Ａ）３４に合成デジタル信号を送る。
Ｄ／Ａ３４においてデジタル信号がアナログ信号
に変換され、表示装置２２に合成画像が表示され
る。第１図に示した装置は、更に、測定結果等を
プリントするプリンタ３６、RAM（ランダム・
アクセス・メモリ）３８、ROM（リード・オン
リー・メモリ）４０、更に又、後述する２値画像
特徴点検出手段４２及び測定用カウント手段４４
を有する。CPU２６は、XYZステージ制御信号
を出力し、XYZステージからステージ移動量を
示す位置信号を受ける。尚、第１図では、図面を
簡単にするため、タイミング手段を省略してあ
る。

次に、第４図を参照し、本発明に直接関係する
２値画像のエツジ特徴点（最小点、最大点及び交
点）について説明する。

第４図は、表示装置の管面上に表示された２値
画像（一部）、測定枠５０及び十字型カーソル５
１を示す。測定枠５０は４本のカーソルＵ，Ｂ，
Ｒ，Ｌから成り、一方、十字型カーソル５１は測
定枠５０の内部にあつて、縦及び横カーソル５１
Ｖ及び５１Ｈから成る。

説明を簡単にするため、カーソルＲのみを黒画
素領域から左側に移動させるとすると、最小点
（Pmin）とはカーソルＲが２値画像のエツジの画
素と重なる最初の画素点であり、最大点
（Pmax）とはカーソルＲ全体が白画素領域に始
めて入つた際のカーソルＲ上のエツジの画素点で
あり、交点（CR）とはカーソル５１Ｈ上のエツ
ジ点である。尚、２値画像のエツジとは、第４図
の場合には、黒画素領域と接する連続した白画素
である。

第４図の説明では、２値画像のエツジの特徴点
を検出するのに、カーソルを黒画素領域から移動
させ、エツジを構成する白画素を検出するように
したが、これとは逆に、白画素領域から移動させ
て黒画素を検出するようにしてもよい。しかし、
後述する本発明の実施例では、操作の便宜を考慮
して、必要に応じて２値画像の白黒を反転させる
ことにより、常にカーソルを黒画素領域から移動
させ白画素を検出するようにしている。

第５図は、本発明に係るカーソル外方移動測定
法を説明するための図である。カーソル外方移動
測定法では、最初に測定枠を２値画像（斜線で示
す）の内部に設定し、第５図Ａ（十字型カーソル
の図示を省略）に示すように、４本のカーソル
Ｕ，Ｂ，Ｒ及びＬを外方に向けて同時に移動させ
る。この４本のカーソルの夫々が、特徴点（最大
点（Pmax））を検出し、この検出に基づいて特
徴点の画素座標値を測定する。第５図Ｂは、２対
の平行カーソルの内、カーソルＵとＢのみを外方
に移動させて特徴点（最小点（Pmin））を検出す
る方法を示す。尚、第５図Ａ及びＢで、上述の場
合とは異なり、夫々、最小点及び最大点を検出す
るようにしてもよい。一方、第５図Ｃに示した２
値画像では、カーソルＲとＬを外方に移動させて
特徴点（交点）を検出し、図示の如き２値画像の
所望の水平方向のエツジ幅を測定する方法であ
る。

上述のカーソル移動はカーソル制御手段３２
（第１図）により制御され、２値画像の特徴点は
２値画像特徴点検出手段４２により検知され、更
に、２値画像の特徴点間の寸法は、測定用カウン
ト手段４４により求められる。

次に、第６図を参照して本発明に係るカーソル
内方移動測定法を説明する。第６図Ａ及びＢに示
した２値画像は、夫々第５図Ａ及びＢの２値画像
と略同一である。しかし、第６図Ａ及びＢでは、
上述したようにカーソルを黒画素領域から移動さ
せ白画素を検出するようにするため、第５図Ａ及
びＢの２値化画像を反転させている。５０は、第
５図と同様に、カーソルＵ，Ｂ，Ｒ及びＬから成
る測定枠を示す。カーソル内方移動測定法では、
最初に測定枠を２値画像の外部に設定し、第６図
Ａに示すように、４本のカーソルＵ，Ｂ，Ｒ及び
Ｌを内方に向けて移動させる。この４本のカーソ
ルの夫々により、２値画像の特徴点（最小点）を
検出して夫々の画素座標値を測定する。第６図Ｂ
では、２対の平行カーソルの内、カーソルＵとＢ
のみを内方に移動させて２値画像の特徴点（最大
点）を検出して夫々の画素座標値を測定してい
る。尚、第６図Ａ及びＢで、上述の場合とは異な
り、夫々、最大点及び最小点を検出するようにし
てもよい。

第６図では、第５図Ｃに対応する交点検出の例
を省略したが、カーソル内方移動測定法の場合の
交点検出は、上述の説明から容易に理解できよ
う。

このようにして得られた各特徴点の画素座標値
から特徴点間の寸法が求められる。尚、カーソル
制御、エツジ特徴点検出等は、カーソル外方移動
測定法の場合と同様である。

第７図は、本発明に係る２値画像のエツジ特徴
点を高速で検出する方法を説明するための図であ
り、第７図の場合は、最小点を検出する例を示し
ているが最大点及び交点の検出の場合も同様であ
る。

このカーソル高速収れん方法は、先ず、カーソ
ルのライン移動量（ラインＮとする）を設定して
カーソルを（Ｎ−１）ライン飛び越して移動させ
る。特徴点を飛び越した可能性がない場合はカー
ソルを再び同一量（ラインＮ）移動させる。特徴
点を飛び越した可能性がある場合にのみカーソル
の移動方向を逆にし且つ移動量を半分にしてエツ
ジ特徴点を検出するものである。この方法は、カ
ーソルを１画素ラインづつ移動させてエツジ特徴
点を検出する場合に比べ、極めて速くエツジ特徴
点を検出できる。

先ず、第７図に示すように、Ｎを16に設定して
特徴点Pminを検出する場合について説明する
（尚、カーソルは当初ラインＬ１にあるとする）。
第１回目のカーソル移動はＮ（＝16）ラインなの
で、カーソルはラインＬ２に移動してカーソル上
の画素をチエツクする。ラインＬ２上の画素はす
べて黒画素なので（即ち特徴点を飛び越した可能
性がないので）、カーソルを更に同一方向にＮ（＝
16）ライン移動させる（ラインＬ３）。ラインＬ
３上には白画素が存在するので、このライン上に
エツジの特徴点が存在する可能性があるが特徴点
であると特定はできない（つまり、特徴点を飛び
越した可能性が考えられる）。このように、特徴
点を飛び越した可能性がある場合には、カーソル
の移動方向を逆にし、カーソルの移動量を直前の
カーソル移動量の1/2とする（即ち、カーソル移
動量を８ラインとする）。したがつて、カーソル
はラインＬ４にくる。ラインＬ４上の画素はすべ
て黒画素なので、再び特徴点を飛び越した可能性
が考えられる。したがつて、カーソルの移動方向
を更に逆にし、カーソルを４ライン移動させる
（ラインＬ５）。ラインＬ５上には白画素が存在す
るので再び特徴点を飛び越した可能性がある。し
たがつて、カーソルの移動方向を更に逆にし、カ
ーソルを２ライン移動させる（ラインＬ６）。ラ
インＬ６上には白画素が存在しないので再び特徴
点を飛び越した可能性があるので、カーソルの移
動方向を逆にしてカーソルを１ライン進める（ラ
インＬ７）。この点が求めるエツジの特徴点Ｐで
ある。つまり、ラインＬ６からＬ７のカーソルの
移動は１ラインの移動であり、１ラインの移動に
よりカーソル上に白画素が存在するようになつた
からである。

このように、第７図の場合には、６回のカーソ
ル移動で特徴点を検出している。若し、カーソル
移動を１画素ラインづつ行なうとすれば、第７図
の場合には27回のカーソル移動が必要である。

尚、第７図に示したカーソル移動方法におい
て、カーソルが特徴点を飛び越した可能性がある
場合には、カーソルを１画素ライン戻して特徴点
かどうかを調べ、特徴点でない場合には、カーソ
ルの方向を１画素ライン戻した方向で且つカーソ
ルの移動量を１画素ライン戻す前の移動量の1/2
にして特徴点を検出するようにする方法も考えら
れる。この方法は、第７図の場合に比べて、より
速く特徴点を検出できる可能性がある。

［発明の効果］ 上述の説明から明らかなように、本発明に係る
方法は、４本のカーソルから成る測定枠の内の少
なくとも１対のカーソルを同時に移動させて２値
画像のエツジの特徴点を検出し、特徴点の位置を
測定できるので、被測定物のエツジ間寸法等を高
速測定することが可能である。更に、高速収れん
手法を用いてカーソルを移動させてエツジの特徴
点を検出すれば、更に高速寸法測定が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る方法を実施するための
自動寸法測定装置の簡単なブロツク図、第２図は
被測定物の光学像をサンプリングして得られたデ
ジタル映像の位置を特定する直交座標、第３図は
２値化ポジ画像及び２値化ネガ画像を示す図、第
４図は２値画像のエツジの特徴点を説明するため
の図、第５図は本発明の第１実施例を説明するた
めの２値画像の図、第６図は本発明の第２実施例
を説明するための２値画像の図、第７図は本発明
の第３実施例を説明するための図である。 図中、１０はXYZステージ、１２は被測定物、
１８はアナログ・デジタル変換器、２０は画像処
理手段、２２は表示装置、３２はカーソル制御手
段、４２は２値画像特徴点検出手段、５０は測定
枠を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定物の光学像に対応する映像アナログ信
   号を出力し、前記映像アナログ信号から得た２値
   デジタル信号に基づいて表示装置に２値画像を表
   示し、該２値画像とカーソルとにより自動的に被
   測定物のエツジ間寸法を測定する方法に関し、 ４本のカーソルから成る測定枠の少なくとも１
   対のカーソルを用い、夫々のカーソルを移動さ
   せ、表示装置に表示された２値画像のエツジの特
   徴点を検出することを特徴とする自動寸法測定方
   法。 ２ 前記測定枠を前記被測定物の２値画像内に設
   定し、前記少なくとも１対のカーソルを互いに外
   側に移動させて２値画像のエツジの特徴点を検出
   する特許請求の範囲第１項記載の自動寸法測定方
   法。 ３ 前記少なくとも１対のカーソルを前記被測定
   物の２値画像の外部に設定し、前記少なくとも１
   対のカーソルを夫々内側に移動させ、夫々のカー
   ソルにより２値画像のエツジの特徴点を検出する
   特許請求の範囲第１項記載の自動寸法測定方法。 ４ カーソルを移動させて前記特徴点を検出する
   場合において、カーソルの１回当りの移動量を予
   め設定してカーソルを移動させ、前記特徴点を飛
   び越した可能性がある場合には、カーソルの移動
   方向を逆にすると共にカーソルの移動量を前回の
   移動量の1/2として前記特徴点を検出する特許請
   求の範囲第１項乃至第３項いずれかに記載の自動
   寸法測定方法。 ５ カーソルを移動させて前記特徴点を検出する
   場合において、カーソルが前記特徴点を飛び越し
   た可能性がある場合には、カーソルを１画素ライ
   ン戻して前記特徴点かどうかを調べ、前記特徴点
   でない場合には、カーソルの方向を１画素ライン
   戻した方向で且つカーソルの移動量を１画素ライ
   ン戻す前の移動量の1/2にして前記特徴点を検出
   する特許請求の範囲第４項記載の自動寸法測定方
   法。