JPH0810130B2 - 光切断線法による物体測定装置 - Google Patents
光切断線法による物体測定装置Info
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- JPH0810130B2 JPH0810130B2 JP61278599A JP27859986A JPH0810130B2 JP H0810130 B2 JPH0810130 B2 JP H0810130B2 JP 61278599 A JP61278599 A JP 61278599A JP 27859986 A JP27859986 A JP 27859986A JP H0810130 B2 JPH0810130 B2 JP H0810130B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像上の光切断線位置を計測して物体の形
状、位置、姿勢等を計測する光切断線法による物体測定
装置に関するものである。
状、位置、姿勢等を計測する光切断線法による物体測定
装置に関するものである。
物体の形状，姿勢等を計測するには、計測精度，計測
速度の面から光切断法を利用したものが有効である。例
えば、特開昭59−197810号では、光切断線の照射された
物体の画像と照射されていない原画像との減算を行い、
背景光の影響を排除して、差画像として光切断線を抽出
している。この様にして抽出した光切断線の画像上の位
置を決定して物体の形状，姿勢等を求めるのであるが、
光切断線の画像上の位置を決定する方法として、最明点
抽出法が従来から知られている。
速度の面から光切断法を利用したものが有効である。例
えば、特開昭59−197810号では、光切断線の照射された
物体の画像と照射されていない原画像との減算を行い、
背景光の影響を排除して、差画像として光切断線を抽出
している。この様にして抽出した光切断線の画像上の位
置を決定して物体の形状，姿勢等を求めるのであるが、
光切断線の画像上の位置を決定する方法として、最明点
抽出法が従来から知られている。
光切断法を用いた形状解析等では、第１に高速性が要
求され、精度についてはあまり問題とならなかった。し
かし、物体形状計測装置を組立や検査システムに使用す
る場合、高精度での三次元位置の計測が必要となる。し
かし、上述した最明点抽出法は十分な計測精度を与える
ものではなく、高精度化について課題を有していた。そ
して光切断法による計測精度は、一般に撮像素子の分解
能により決っているため、計測精度を向上させるために
は高価な高分解能を有する撮像素子を使用する必要があ
り、コストの面でも課題を有していた。
求され、精度についてはあまり問題とならなかった。し
かし、物体形状計測装置を組立や検査システムに使用す
る場合、高精度での三次元位置の計測が必要となる。し
かし、上述した最明点抽出法は十分な計測精度を与える
ものではなく、高精度化について課題を有していた。そ
して光切断法による計測精度は、一般に撮像素子の分解
能により決っているため、計測精度を向上させるために
は高価な高分解能を有する撮像素子を使用する必要があ
り、コストの面でも課題を有していた。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決すべく、
画像上の光切断線位置を撮像素子の分解能以上の高精度
で計測する物体測定装置において高速演算処理により高
速化を実現した光切断線法による物体測定装置を提供す
ることにある。
画像上の光切断線位置を撮像素子の分解能以上の高精度
で計測する物体測定装置において高速演算処理により高
速化を実現した光切断線法による物体測定装置を提供す
ることにある。
本発明は、上記目的を達成するために、物体にスリッ
ト光を投射するスリット照射手段と、前記物体を走査し
て撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像されたアナロ
グ画像信号をデジタル画像信号に変換するA/D変換手段
とを備え、該A/D変換手段で変換されたスリット光のデ
ィジタル画像信号に基づいて前記物体に投影されたスリ
ット光の位置を計測する物体計測装置において、前記各
走査線Ｊにおける走査線方向のディジタル画像信号に対
して所定の閾値THを超える連続した部分が終了したこと
を示すキャリー信号を出力すると共に前記走査線方向の
ディジタル画像信号から前記所定の閾値THを減算演算し
て走査線上の位置座標Ｉにおけるディジタル画像信号の
値Ｆ（Ｉ）を算出する第１の減算演算部と該第１の減算
演算部から順次算出されるディジタル画像信号の値Ｆ
（Ｉ）を記憶する第１の記憶部と該第１の記憶部から順
次読出されるディジタル画像信号の値Ｆ（Ｉ）について
累積和ΣＦ（Ｉ）を順次加算演算して記憶保持する第１
の加算演算・保持部と前記第１の減算演算部から出力さ
れるキャリー信号に基づいて前記第１の加算演算・保持
部に記憶保持された所定の閾値THを超える連続した部分
毎の累積和ΣＦ（Ｉ）を移し替えて一時保持するラッチ
部とを備えた第１の演算処理手段を設け、前記第１の演
算処理手段の第１の記憶部から順次読出されるディジタ
ル画像信号の値Ｆ（Ｉ）と前記撮像手段から得られる走
査線上の位置座標Ｉとを掛算演算して値Ｉ×Ｆ（Ｉ）を
順次算出する掛算演算部と該掛算演算部で順次算出され
る値Ｉ×Ｆ（Ｉ）を記憶する第２の記憶部と該第２の記
憶部から順次読出される値Ｉ×Ｆ（Ｉ）について累積和
ΣＦ（Ｉ）を順次加算演算して記憶保持する第２の加算
演算・保持部とを備えた第２の演算処理手段を設け、前
記第１および第２の演算処理手段とは並列演算処理する
ように構成し、前記第１の演算処理手段のラッチ部に一
時保持された連続した部分毎の累積和ΣＦ（Ｉ）につい
て前記第１の減算演算部から出力されるキャリー信号に
基づいて前段の累積和ΣＦ（Ｉ）と後段の累積和ΣＦ
（Ｉ）とを比較する比較部を備えて該比較部から得られ
る信号に基づいて大きい方の累積和ΣＦ（Ｉ）を記憶保
持させていって最大の累積和（ΣＦ（Ｉ））maxを保持
する第１の最大値保持手段を設け、前記第２の演算処理
手段の第２の加算演算・保持部に記憶保持された連続し
た部分毎の累積和ΣＩ×Ｆ（Ｉ）について前記第１の最
大値保持手段の比較部から得られる信号に基づいて大き
い方の累積和ΣＩ×Ｆ（Ｉ）を記憶保持させていって最
大の累積和（ΣＩ×Ｆ（Ｉ））maxを保持する第２の最
大値保持手段を設け、該第２の最大値保持手段で保持さ
れた最大の累積和（ΣＩ×Ｆ（Ｉ））maxを前記第１の
最大値保持手段に保持された最大の累積和ΣＦ（Ｉ））
maxで除算処理して荷重平均により中心座標Ｍ（Ｊ）を
算出する除算処理手段を設け、該除算処理手段から順次
算出される各走査線の中心座標Ｍ（Ｊ）に基づいて物体
に投影されたスリット光の位置を計測するように構成し
たことを特徴とする光切断線法による物体測定装置であ
る。
ト光を投射するスリット照射手段と、前記物体を走査し
て撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像されたアナロ
グ画像信号をデジタル画像信号に変換するA/D変換手段
とを備え、該A/D変換手段で変換されたスリット光のデ
ィジタル画像信号に基づいて前記物体に投影されたスリ
ット光の位置を計測する物体計測装置において、前記各
走査線Ｊにおける走査線方向のディジタル画像信号に対
して所定の閾値THを超える連続した部分が終了したこと
を示すキャリー信号を出力すると共に前記走査線方向の
ディジタル画像信号から前記所定の閾値THを減算演算し
て走査線上の位置座標Ｉにおけるディジタル画像信号の
値Ｆ（Ｉ）を算出する第１の減算演算部と該第１の減算
演算部から順次算出されるディジタル画像信号の値Ｆ
（Ｉ）を記憶する第１の記憶部と該第１の記憶部から順
次読出されるディジタル画像信号の値Ｆ（Ｉ）について
累積和ΣＦ（Ｉ）を順次加算演算して記憶保持する第１
の加算演算・保持部と前記第１の減算演算部から出力さ
れるキャリー信号に基づいて前記第１の加算演算・保持
部に記憶保持された所定の閾値THを超える連続した部分
毎の累積和ΣＦ（Ｉ）を移し替えて一時保持するラッチ
部とを備えた第１の演算処理手段を設け、前記第１の演
算処理手段の第１の記憶部から順次読出されるディジタ
ル画像信号の値Ｆ（Ｉ）と前記撮像手段から得られる走
査線上の位置座標Ｉとを掛算演算して値Ｉ×Ｆ（Ｉ）を
順次算出する掛算演算部と該掛算演算部で順次算出され
る値Ｉ×Ｆ（Ｉ）を記憶する第２の記憶部と該第２の記
憶部から順次読出される値Ｉ×Ｆ（Ｉ）について累積和
ΣＦ（Ｉ）を順次加算演算して記憶保持する第２の加算
演算・保持部とを備えた第２の演算処理手段を設け、前
記第１および第２の演算処理手段とは並列演算処理する
ように構成し、前記第１の演算処理手段のラッチ部に一
時保持された連続した部分毎の累積和ΣＦ（Ｉ）につい
て前記第１の減算演算部から出力されるキャリー信号に
基づいて前段の累積和ΣＦ（Ｉ）と後段の累積和ΣＦ
（Ｉ）とを比較する比較部を備えて該比較部から得られ
る信号に基づいて大きい方の累積和ΣＦ（Ｉ）を記憶保
持させていって最大の累積和（ΣＦ（Ｉ））maxを保持
する第１の最大値保持手段を設け、前記第２の演算処理
手段の第２の加算演算・保持部に記憶保持された連続し
た部分毎の累積和ΣＩ×Ｆ（Ｉ）について前記第１の最
大値保持手段の比較部から得られる信号に基づいて大き
い方の累積和ΣＩ×Ｆ（Ｉ）を記憶保持させていって最
大の累積和（ΣＩ×Ｆ（Ｉ））maxを保持する第２の最
大値保持手段を設け、該第２の最大値保持手段で保持さ
れた最大の累積和（ΣＩ×Ｆ（Ｉ））maxを前記第１の
最大値保持手段に保持された最大の累積和ΣＦ（Ｉ））
maxで除算処理して荷重平均により中心座標Ｍ（Ｊ）を
算出する除算処理手段を設け、該除算処理手段から順次
算出される各走査線の中心座標Ｍ（Ｊ）に基づいて物体
に投影されたスリット光の位置を計測するように構成し
たことを特徴とする光切断線法による物体測定装置であ
る。
上記構成により、背景の明るさの変化に影響されす、
画像上の光切断線位置を、後述する（１）式に基づい
て、累積和ΣＩ×Ｆ（Ｉ）を累積和ΣＦ（Ｉ）で除算処
理して荷重平均により中心座標Ｍ（Ｊ）を算出するの
で、１画素以下の高精度で算出でき、しかも第１および
第２の演算処理手段で累積和ΣＦ（Ｉ）と累積和ΣＩ×
Ｆ（Ｉ）とを平行して演算処理するように構成したので
光切断線の画像の入力に同期して演算処理を実行するこ
とを可能にして前記画像上の光切断線位置を高速度で算
出し、しかも各走査線上において累積和ΣＩ×Ｆ（Ｉ）
および累積和ΣＦ（Ｉ）を最大のものをとることによっ
て二次反射等によって切断線が複数現れてもその影響を
除去できると共に背景を除去するために差画像に対して
与えられる閾値THの値も状況により細かく設定し直す必
要がなくなり、前記画像上の光切断線位置を安定して検
出することができ、その結果物体の形状、位置、姿勢等
を高信頼度で、且つ高速度で計測することができる。
画像上の光切断線位置を、後述する（１）式に基づい
て、累積和ΣＩ×Ｆ（Ｉ）を累積和ΣＦ（Ｉ）で除算処
理して荷重平均により中心座標Ｍ（Ｊ）を算出するの
で、１画素以下の高精度で算出でき、しかも第１および
第２の演算処理手段で累積和ΣＦ（Ｉ）と累積和ΣＩ×
Ｆ（Ｉ）とを平行して演算処理するように構成したので
光切断線の画像の入力に同期して演算処理を実行するこ
とを可能にして前記画像上の光切断線位置を高速度で算
出し、しかも各走査線上において累積和ΣＩ×Ｆ（Ｉ）
および累積和ΣＦ（Ｉ）を最大のものをとることによっ
て二次反射等によって切断線が複数現れてもその影響を
除去できると共に背景を除去するために差画像に対して
与えられる閾値THの値も状況により細かく設定し直す必
要がなくなり、前記画像上の光切断線位置を安定して検
出することができ、その結果物体の形状、位置、姿勢等
を高信頼度で、且つ高速度で計測することができる。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第２図は本発明の一実施例に係る光切断線抽出回路を
備えた物体形状計測装置の説明図である。物体形状計測
装置は、被測定対象物体41に光源42からスリット光を照
射し、これをテレビ（TV）カメラ43で撮像し、画像処理
装置44で処理し、画像45を得るものである。そして、物
体41上に投射された光切断線（スリット光）46の画像位
置から、三角測量の原理を用いてその空間位置を求め、
対象物体41の空間的な位置あるいは形状を求める。従っ
て、画像上での光切断線46の計測精度及び抽出処理時間
が、全体の計測精度及び処理時間の中で大きな比重を占
める。
備えた物体形状計測装置の説明図である。物体形状計測
装置は、被測定対象物体41に光源42からスリット光を照
射し、これをテレビ（TV）カメラ43で撮像し、画像処理
装置44で処理し、画像45を得るものである。そして、物
体41上に投射された光切断線（スリット光）46の画像位
置から、三角測量の原理を用いてその空間位置を求め、
対象物体41の空間的な位置あるいは形状を求める。従っ
て、画像上での光切断線46の計測精度及び抽出処理時間
が、全体の計測精度及び処理時間の中で大きな比重を占
める。
まず高精度な光切断線抽出方式について説明し、次に
その高速処理を可能にする装置構成について説明する。
その高速処理を可能にする装置構成について説明する。
まず第３図に示すようにスリット光を投射している画
像Ａと、投射していない画像Ｂの２つを用いて、この２
つの画像の間で画像減算を行う。なお、画像上の座標系
を水平方向をI,垂直方向をＪとする。これにより、２つ
の画像の間で変化している部分は光切断線照射部のみで
あるから、光切断線のみを背景の明るさに関係なく抽出
することができる。この処理の後、差画像Ｃの明るさを
走査線方向（Ｉ方向）に調べてみると、第４図のよう
に、スリット光の部分以外は相殺されて雑音成分の影響
によるごくわずかの明るさレベルしか示さない。そこで
一定のしきい値THを設定することで、スリット光部分の
みを残すことができる。スリット光部分の明るさ変化
は、第４図のように正規分布状のものとなり、スリット
光の画像上位置はこの分布の中心と考えられるから、次
式（１）による荷重平均処理により推定中心値Ｍ（Ｊ）
が計算される。
像Ａと、投射していない画像Ｂの２つを用いて、この２
つの画像の間で画像減算を行う。なお、画像上の座標系
を水平方向をI,垂直方向をＪとする。これにより、２つ
の画像の間で変化している部分は光切断線照射部のみで
あるから、光切断線のみを背景の明るさに関係なく抽出
することができる。この処理の後、差画像Ｃの明るさを
走査線方向（Ｉ方向）に調べてみると、第４図のよう
に、スリット光の部分以外は相殺されて雑音成分の影響
によるごくわずかの明るさレベルしか示さない。そこで
一定のしきい値THを設定することで、スリット光部分の
みを残すことができる。スリット光部分の明るさ変化
は、第４図のように正規分布状のものとなり、スリット
光の画像上位置はこの分布の中心と考えられるから、次
式（１）による荷重平均処理により推定中心値Ｍ（Ｊ）
が計算される。
但し、Ｆ（Ｉ）は明るさの値、I0,I1は第４図に示す
ようなＩ座標の値である。これを各Ｊについて行うこと
で光切断線が （Ｍ（Ｊ）,J） Ｊ＝0,1,…,N の点列として抽出される。但しＮは水平画素数である。
ようなＩ座標の値である。これを各Ｊについて行うこと
で光切断線が （Ｍ（Ｊ）,J） Ｊ＝0,1,…,N の点列として抽出される。但しＮは水平画素数である。
以上の処理を高速に行うための装置構成について次に
説明する。
説明する。
第５図は、本発明の一実施例に係る光切断線抽出回路
を含む画像処理装置の全体構成図である。カメラ41から
出力される画像信号はA/Dコンバータ２でデジタル変換
され、画像メモリ３あるいは光切断線抽出回路１に入力
できるようになっている。画像メモリ３は光切断線抽出
回路１及びバスライン47に接続されている。光切断線抽
出回路１はA/Dコンバータ２及び画像メモリ３から画像
データを入力し演算結果を位置記憶メモリ48に出力す
る。尚、49は汎用のCPUであり、50は汎用メモリであ
る。
を含む画像処理装置の全体構成図である。カメラ41から
出力される画像信号はA/Dコンバータ２でデジタル変換
され、画像メモリ３あるいは光切断線抽出回路１に入力
できるようになっている。画像メモリ３は光切断線抽出
回路１及びバスライン47に接続されている。光切断線抽
出回路１はA/Dコンバータ２及び画像メモリ３から画像
データを入力し演算結果を位置記憶メモリ48に出力す
る。尚、49は汎用のCPUであり、50は汎用メモリであ
る。
まずスリット光を投射していない画像Ｂ（第３図）を
画像メモリ３に入力する。次にスリット光を投射した画
像Ａ（第３図）を直接光切断線抽出回路１に入力し、こ
れと同期して、画像メモリ３に記憶してある画像Ｂのデ
ータを読み出し光切断線抽出回路１に入力する。
画像メモリ３に入力する。次にスリット光を投射した画
像Ａ（第３図）を直接光切断線抽出回路１に入力し、こ
れと同期して、画像メモリ３に記憶してある画像Ｂのデ
ータを読み出し光切断線抽出回路１に入力する。
次に、これらの入力信号を処理する光切断線抽出回路
１について、第１図によりその動作を説明する。
１について、第１図によりその動作を説明する。
画像メモリ３からの原画像Ｂのデータと、TVカメラ41
で撮像されA/Dコンバータ２でデジタル化されたスリッ
ト光照射画像Ａのデータとを、同期をとりながら減算器
４に入力する。これにより両画像A,Bの差画像Ｃのデー
タをラッチ５に出力する。減算器４でキャリーが発生し
た場合、ラッチ５をクリアし以後に送るデータを“0"に
する。この信号を、減算器７に入力し、予めしきい値レ
ジスター６に設定されているしきい値と比較し、しきい
値以下のものは“0"として出力し、その時負論理のキャ
リーを発生する。この減算結果はレジスター８に保持さ
れる。これと同期して、現在処理されている画素のアド
レス情報（（１）式のＩ）が列アドレスレジスタ９より
送られラッチ10に保持される。レジスター８及びラッチ
10は、減算器７でキャリーが発生しない限りフリッツ・
フロップ11よりアウトプット・イネイブルを受信し、そ
の保持する情報を、次段の加算器12及び乗算器13に送
る。加算器12はレジスター14と共に累積加算器を形成
し、レジスター８より送られてくる閾値TH以上の差分値
（Ｆ（Ｉ）＝Ａ−Ｂ）について、その累積和ΣＦ（Ｉ）
をレジスター14に蓄積する。乗算器13はレジスター８よ
り送られてくる閾値TH以上の差分値（Ｆ（Ｉ）＝Ａ−
Ｂ）とラッチ10より送られてくる位置情報Ｉとの積Ｉ×
Ｆ（Ｉ）を計算し、レジスタ15にその結果Ｉ×Ｆ（Ｉ）
が保持される。レジスタ14及び15はANDゲート16で出力
されるフリップフロップ17の出力であるキャリーの値
と、コントロール18より出力されるクロックとの論理積
をクロックとして受信し、キャリーが発生しない限り、
レジスタ14及び15は、前段の出力を保持する。また、レ
ジスタ14はANDゲート19の出力によりキャリーが発生し
た時、クリアされる。加算器20及びレジスター21で構成
される累積加算器により、レジスター15より送られてく
る値の累積和ΣＩ×Ｆ（Ｉ）を計算し、レジスター21に
その結果を保持する。ラッチ22はレジスター14の内容を
保持する。レジスター21及びラッチ22は、ANDゲート24
で出力されるフリップフロップ25の出力であるキャリー
の値とコントロール18より出力されるクロックとの論理
積をクロックとして受信し、キャリーが発生していない
限り、レジスター21及びラッチ22は前段の出力を保持す
る。また、レジスター21はANDゲート23の出力によりキ
ャリーが発生した時、クリアされる。クリアされる前の
値はレジスター26に保持されるが、このタイミングはAN
Dゲート27により与えられる。ANDゲート27の機能は後述
する。ラッチ22に保持された値は、常にレジスター28に
保持されている値とコンパレータ29で比較され、ラッチ
22の出力値がレジスタ28の出力値より大きい時、コンパ
レータ29のＡ＜Ｂの出力は“1"となる。レジスター28は
背景画像の入力時に水平走査の開始と同期して初期値と
して“0"が設定されるが、これはコントロール18からの
クリア信号によって行なわれる。ANDゲート27は、コン
パレータ29のＡ＜Ｂの出力“1",フリップフロップ25の
出力が“0"つまりキャリアフラグが立った時、かつフリ
ップフロップ30の出力が“1"つまり１画素前のキャリア
フラグは立っていない時、そしてコントロール18よりク
ロックが供給された時に“1"を出力し、レジスター26に
クロックを供給しレジスター21に保持されている累積和
をレジスター26に保持させる。また、レジスター31,28
にラッチ22の値を保持させ、レジスター28の値は以後の
ラッチ22の値との比較に使われる。この結果、一走査終
了跡、レジスター31には式（１）の統計式における分母
の値が、レジスター26には分子の値が保持されているこ
とになる。コンパレータ29における処理は、第６図にお
けるしきい値TH以上の斜線部の各面積の比較を行うこと
に相当し、この比較により最終的には差信号一走査線内
における、しきい値TH以上の部分の面積最大のブロック
について、その中心位置を求めることになる。これによ
り、しきい値設定が低すぎてノイズ成分による影響が出
ても、スリット光の部分はその面積が他のノイズ成分よ
り大きくなるので、この方法によりスリット光位置を安
定に求めることができる。一走査線の走査終了と共に、
除算器32により、レジスター26の値をレジスター31の値
で割ったものをレジスター33に保持し、この値を位置記
憶メモリ48に出力される。
で撮像されA/Dコンバータ２でデジタル化されたスリッ
ト光照射画像Ａのデータとを、同期をとりながら減算器
４に入力する。これにより両画像A,Bの差画像Ｃのデー
タをラッチ５に出力する。減算器４でキャリーが発生し
た場合、ラッチ５をクリアし以後に送るデータを“0"に
する。この信号を、減算器７に入力し、予めしきい値レ
ジスター６に設定されているしきい値と比較し、しきい
値以下のものは“0"として出力し、その時負論理のキャ
リーを発生する。この減算結果はレジスター８に保持さ
れる。これと同期して、現在処理されている画素のアド
レス情報（（１）式のＩ）が列アドレスレジスタ９より
送られラッチ10に保持される。レジスター８及びラッチ
10は、減算器７でキャリーが発生しない限りフリッツ・
フロップ11よりアウトプット・イネイブルを受信し、そ
の保持する情報を、次段の加算器12及び乗算器13に送
る。加算器12はレジスター14と共に累積加算器を形成
し、レジスター８より送られてくる閾値TH以上の差分値
（Ｆ（Ｉ）＝Ａ−Ｂ）について、その累積和ΣＦ（Ｉ）
をレジスター14に蓄積する。乗算器13はレジスター８よ
り送られてくる閾値TH以上の差分値（Ｆ（Ｉ）＝Ａ−
Ｂ）とラッチ10より送られてくる位置情報Ｉとの積Ｉ×
Ｆ（Ｉ）を計算し、レジスタ15にその結果Ｉ×Ｆ（Ｉ）
が保持される。レジスタ14及び15はANDゲート16で出力
されるフリップフロップ17の出力であるキャリーの値
と、コントロール18より出力されるクロックとの論理積
をクロックとして受信し、キャリーが発生しない限り、
レジスタ14及び15は、前段の出力を保持する。また、レ
ジスタ14はANDゲート19の出力によりキャリーが発生し
た時、クリアされる。加算器20及びレジスター21で構成
される累積加算器により、レジスター15より送られてく
る値の累積和ΣＩ×Ｆ（Ｉ）を計算し、レジスター21に
その結果を保持する。ラッチ22はレジスター14の内容を
保持する。レジスター21及びラッチ22は、ANDゲート24
で出力されるフリップフロップ25の出力であるキャリー
の値とコントロール18より出力されるクロックとの論理
積をクロックとして受信し、キャリーが発生していない
限り、レジスター21及びラッチ22は前段の出力を保持す
る。また、レジスター21はANDゲート23の出力によりキ
ャリーが発生した時、クリアされる。クリアされる前の
値はレジスター26に保持されるが、このタイミングはAN
Dゲート27により与えられる。ANDゲート27の機能は後述
する。ラッチ22に保持された値は、常にレジスター28に
保持されている値とコンパレータ29で比較され、ラッチ
22の出力値がレジスタ28の出力値より大きい時、コンパ
レータ29のＡ＜Ｂの出力は“1"となる。レジスター28は
背景画像の入力時に水平走査の開始と同期して初期値と
して“0"が設定されるが、これはコントロール18からの
クリア信号によって行なわれる。ANDゲート27は、コン
パレータ29のＡ＜Ｂの出力“1",フリップフロップ25の
出力が“0"つまりキャリアフラグが立った時、かつフリ
ップフロップ30の出力が“1"つまり１画素前のキャリア
フラグは立っていない時、そしてコントロール18よりク
ロックが供給された時に“1"を出力し、レジスター26に
クロックを供給しレジスター21に保持されている累積和
をレジスター26に保持させる。また、レジスター31,28
にラッチ22の値を保持させ、レジスター28の値は以後の
ラッチ22の値との比較に使われる。この結果、一走査終
了跡、レジスター31には式（１）の統計式における分母
の値が、レジスター26には分子の値が保持されているこ
とになる。コンパレータ29における処理は、第６図にお
けるしきい値TH以上の斜線部の各面積の比較を行うこと
に相当し、この比較により最終的には差信号一走査線内
における、しきい値TH以上の部分の面積最大のブロック
について、その中心位置を求めることになる。これによ
り、しきい値設定が低すぎてノイズ成分による影響が出
ても、スリット光の部分はその面積が他のノイズ成分よ
り大きくなるので、この方法によりスリット光位置を安
定に求めることができる。一走査線の走査終了と共に、
除算器32により、レジスター26の値をレジスター31の値
で割ったものをレジスター33に保持し、この値を位置記
憶メモリ48に出力される。
この様に、本実施例によれば、光切断線照射画像と原
画像の差画像に対して、走査線方向に明るさ変化を調
べ、あるしきい値以上の部分について統計処理を用いそ
の中心値を計算し、これを各走査線ごとに行うので、１
画素以下の高精度の計測が可能となる。
画像の差画像に対して、走査線方向に明るさ変化を調
べ、あるしきい値以上の部分について統計処理を用いそ
の中心値を計算し、これを各走査線ごとに行うので、１
画素以下の高精度の計測が可能となる。
また、差画像演算部と位置計算部とを分け、更に位置
計算値においては統計処理式の分母・分子を各々別系統
で処理し、一走査線分の走査が終了したところで割算を
実行させて該当走査線の光切断線位置を出力させ、そし
てこれらの各演算処理を直列に行なう構成のため、高速
処理が可能である。
計算値においては統計処理式の分母・分子を各々別系統
で処理し、一走査線分の走査が終了したところで割算を
実行させて該当走査線の光切断線位置を出力させ、そし
てこれらの各演算処理を直列に行なう構成のため、高速
処理が可能である。
更にまた、前述の位置計算部の統計処理式の分母は、
差画像の走査線方向に明るさを見たとき、あるしきい値
以上の部分についてその部分の面積値であり、一走査線
内で出現した前回の部分の面積値と今回の面積値の比較
を行なう処理手順としたので、ノイズによる計測誤差が
除去され、安定した計測が可能となる。
差画像の走査線方向に明るさを見たとき、あるしきい値
以上の部分についてその部分の面積値であり、一走査線
内で出現した前回の部分の面積値と今回の面積値の比較
を行なう処理手順としたので、ノイズによる計測誤差が
除去され、安定した計測が可能となる。
本発明によれば、画像上の光切断線位置を撮像素子の
分解能以上の高精度で計測することを並列高速演算処理
により高速化を実現し、多数の物体または複雑な物体の
形状、位置、姿勢等を高精度で、しかも高速で計測でき
るようにした効果を奏する。
分解能以上の高精度で計測することを並列高速演算処理
により高速化を実現し、多数の物体または複雑な物体の
形状、位置、姿勢等を高精度で、しかも高速で計測でき
るようにした効果を奏する。
第１図は本発明の一実施例に係る光切断線抽出回路の構
成図、第２図は物体形状計測装置の説明図、第３図は差
画像の作成説明図、第４図はスリット光（光切断線）部
分の明るさ変化を示すグラフ、第５図は画像処理装置の
全体ブロック図、第６図はノイズがある場合のスリット
光部分の明るさ変化を示すグラフである。 １……光切断線抽出回路、３……画像メモリ 4,7……減算器、5,10,22……ラッチ ６……しきい値レジスタ 8,14,15,21,26,28,31,33……レジスタ ９……列アドレスレジスタ 11,17,25,30……フリップフロップ 12,20……加算器、13……乗算器 16,19,23,24,27……アンドゲート 29……コンパレータ、32……割算器
成図、第２図は物体形状計測装置の説明図、第３図は差
画像の作成説明図、第４図はスリット光（光切断線）部
分の明るさ変化を示すグラフ、第５図は画像処理装置の
全体ブロック図、第６図はノイズがある場合のスリット
光部分の明るさ変化を示すグラフである。 １……光切断線抽出回路、３……画像メモリ 4,7……減算器、5,10,22……ラッチ ６……しきい値レジスタ 8,14,15,21,26,28,31,33……レジスタ ９……列アドレスレジスタ 11,17,25,30……フリップフロップ 12,20……加算器、13……乗算器 16,19,23,24,27……アンドゲート 29……コンパレータ、32……割算器
Claims (1)
- 【請求項１】物体にスリット光を投写するスリット照射
手段と、前記物体を走査して撮像する撮像手段と、該撮
像手段で撮像されたアナログ画像信号をデジタル画像信
号に変換するA/D変換手段とを備え、該A/D変換手段で変
換されたスリット光のディジタル画像信号に基づいて前
記物体に投影されたスリット光の位置を計測する物体計
測装置において、前記各走査線Ｊにおける走査線方向の
ディジタル画像信号に対して所定の閾値THを超える連続
した部分が終了したことを示すキャリー信号を出力する
と共に前記走査線方向のディジタル画像信号から前記所
定の閾値THを減算演算して走査線上の位置座標Ｉにおけ
るディジタル画像信号の値Ｆ（Ｉ）を算出する第１の減
算演算部と該第１の減算演算部から順次算出されるディ
ジタル画像信号の値Ｆ（Ｉ）を記憶する第１の記憶部と
該第１の記憶部から順次読出されるディジタル画像信号
の値Ｆ（Ｉ）について累積和ΣＦ（Ｉ）を順次加算演算
して記憶保持する第１の加算演算・保持部と前記第１の
減算演算部から出力されるキャリー信号に基づいて前記
第１の加算演算・保持部に記憶保持された所定の閾値TH
を超える連続した部分毎の累積和ΣＦ（Ｉ）を移し替え
て一時保持するラッチ部とを備えた第１の演算処理手段
を設け、前記第１の演算処理手段の第１の記憶部から順
次読出されるディジタル画像信号の値Ｆ（Ｉ）と前記撮
像手段から得られる走査線上の位置座標Ｉとを掛算演算
して値Ｉ×Ｆ（Ｉ）を順次算出する掛算演算部と該掛算
演算部で順次算出される値Ｉ×Ｆ（Ｉ）を記憶する第２
の記憶部と該第２の記憶部から順次読出される値Ｉ×Ｆ
（Ｉ）について累積和ΣＦ（Ｉ）を順次加算演算して記
憶保持する第２の加算演算・保持部とを備えた第２の演
算処理手段を設け、前記第１および第２の演算処理手段
とは並列演算処理するように構成し、前記第１の演算処
理手段のラッチ部に一時保持された連続した部分毎の累
積和ΣＦ（Ｉ）について前記第１の減算演算部から出力
されるキャリー信号に基づいて前段の累積和ΣＦ（Ｉ）
と後段の累積和ΣＦ（Ｉ）とを比較する比較部を備えて
該比較部から得られる信号に基づいて大きい方の累積和
ΣＦ（Ｉ）を記憶保持させていって最大の累積和（ΣＦ
（Ｉ））maxを保持する第１の最大値保持手段を設け、
前記第２の演算処理手段の第２の加算演算・保持部に記
憶保持された連続した部分毎の累積和ΣＩ×Ｆ（Ｉ）に
ついて前記第１の最大値保持手段の比較部から得られる
信号に基づいて大きい方の累積和ΣＩ×Ｆ（Ｉ）を記憶
保持させていって最大の累積和（ΣＩ×Ｆ（Ｉ））max
を保持する第２の最大値保持手段を設け、該第２の最大
値保持手段で保持された最大の累積和（ΣＩ×Ｆ
（Ｉ））maxで除算処理して荷重平均により中心座標Ｍ
（Ｊ）を算出する除算処理手段を設け、該除算処理手段
から順次算出される各走査線の中心座標Ｍ（Ｊ）に基づ
いて物体に投影されたスリット光の位置を計測するよう
に構成したことを特徴とする光切断線法による物体測定
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61278599A JPH0810130B2 (ja) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | 光切断線法による物体測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61278599A JPH0810130B2 (ja) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | 光切断線法による物体測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63132107A JPS63132107A (ja) | 1988-06-04 |
| JPH0810130B2 true JPH0810130B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=17599510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61278599A Expired - Lifetime JPH0810130B2 (ja) | 1986-11-25 | 1986-11-25 | 光切断線法による物体測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810130B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2709301B2 (ja) * | 1987-09-17 | 1998-02-04 | 工業技術院長 | 線条光抽出回路 |
| JPH038708U (ja) * | 1989-06-09 | 1991-01-28 | ||
| JP3892838B2 (ja) * | 2003-10-16 | 2007-03-14 | ファナック株式会社 | ３次元測定装置 |
| EP1640688A1 (de) * | 2004-09-24 | 2006-03-29 | Konrad Maierhofer | Verfahren und Vorrichtung zur 3-dimensionalen Vermessung der Oberfläche eines Gegenstands |
| JP4774525B2 (ja) * | 2005-10-28 | 2011-09-14 | パナソニック電工Ｓｕｎｘ株式会社 | 表面形状検出装置 |
| JP5488953B2 (ja) * | 2008-09-17 | 2014-05-14 | 新日鐵住金株式会社 | 凹凸疵検査方法及び装置 |
| JP5256400B2 (ja) * | 2008-10-22 | 2013-08-07 | 中央発條株式会社 | コイルばねの形状測定装置と形状測定方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6195203A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-14 | Hitachi Ltd | 光切断線検出装置 |
-
1986
- 1986-11-25 JP JP61278599A patent/JPH0810130B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63132107A (ja) | 1988-06-04 |
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