JPH08247719A - エッジ検出方法及びこれを用いた非接触画像計測システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッジ検出のための操作を簡単化して操作性
を大幅に向上させる。 【構成】 検出すべきエッジを含む被測定画像上で指定
された点の位置を記憶し、この記憶された位置を中心と
して予め設定された複数の方向に延びる一定の長さのツ
ールを被測定画像に設定する。設定された複数のツール
のそれぞれについてツールに沿ったエッジ強度を測定す
る。各ツールに沿ったエッジ強度のうち、最も大きいエ
ッジ強度が得られたツールを用いて被測定画像のエッジ
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤカメラ等の撮像
手段で被測定対象を撮像すると共に、被測定対象の画像
に含まれるエッジを検出するエッジ検出方法及び検出さ
れたエッジに基づいて必要な計測情報を抽出する非接触
画像計測システム及びエッジ検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の非接触画像計測システム
は、接触測定では困難なＩＣのリードフレームのような
薄板の測定や配線パターン等の測定に使用されている。
非接触画像計測を行う場合には、被測定対象（ワーク）
を測定テーブルにセットしたのち、ＣＣＤカメラ等の撮
像装置をワークの測定したい箇所に移動させ、フォーカ
ス調整を行ってＣＲＴディスプレイ上にワークの拡大画
像を表示させる。そして、測定する箇所をマウスのカー
ソルやウィンドウで指示し、画像処理技術に基づいて画
像のエッジ部分を抽出して所望する計測値を演算処理に
より求めていく。

【０００３】図１２は、従来のエッジ検出オペレーショ
ンを説明するための図である。先ず、同図（ａ）に示す
ように、被測定対象の画像情報６１のエッジ検出を行う
部分にツール６２をセットする。ツール６２は、例えば
マウス等の入力手段によって画面上に表示されたポイン
タをエッジ６３を横切るように移動させながら、始点指
定→ドラッギング→終点指定の順に操作を行って設定す
る。

【０００４】次に、同図（ｂ）に示すように、ツール６
２上のエッジ位置６４をポインタによって指定する。こ
れはエッジのティーチングと呼ばれ、ツール６２上の濃
度のスライスレベルやエッジ強度のスライスレベル等の
各種エッジ検出用パラメータを算出しセットするために
行われる。これらのパラメータに基づいて、同図（ｃ）
に示すように、ツール６２に沿ったエッジ検出が実行さ
れる。ティーチングによって得られたエッジ検出用パラ
メータは、例えばＣＮＣ（Computer Numerical Contro
l）のパートプログラム等に組み込まれ、２回目以降の
自動測定時のエッジ検出の基準として用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の非接触画像計測システムのエッジ検出方法で
は、エッジ検出のために３段階の操作を行わなくてはな
らないため、操作が面倒であるという問題がある。特
に、図１２（ｄ），（ｅ）に示すように、円の直径やエ
ッジ間の幅や角度等を測定する場合、複数箇所のエッジ
位置について、同様のエッジ検出操作を繰り返さなくて
はならず、操作が極めて煩雑である。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、エッジ検出のための操作を簡単化し
て操作性を大幅に向上させることができるエッジ検出方
法及びこれを用いた非接触画像計測システムを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るエッジ検出
方法は、検出すべきエッジを含む被測定画像上で指定さ
れた点の位置を記憶するステップと、このステップで記
憶された位置を中心として予め設定された複数の方向に
延びる一定の長さのツールを前記被測定画像に設定する
ステップと、このステップで設定された複数のツールの
それぞれについて前記ツールに沿ったエッジ強度を測定
するステップと、このステップで測定された各ツールに
沿ったエッジ強度のうち、最も大きいエッジ強度が得ら
れたツールを用いて前記被測定画像のエッジを検出する
ステップとを備えたことを特徴とする。

【０００８】また、この発明のエッジ検出方法は、前記
最も大きいエッジ強度が得られたツールを用いて検出さ
れたエッジからエッジ検出のためのパラメータを算出し
記憶するステップを更に備えるようにしてもよい。

【０００９】また、本発明に係る非接触画像計測システ
ムは、被測定対象を撮像する撮像手段と、この撮像手段
で撮像された前記被測定対象の画像を表示する表示手段
と、この表示手段に前記被測定対象の画像に重ねてポイ
ンタを表示させる表示制御手段と、前記ポインタの位置
を移動させると共に前記ポインタで示された位置のデー
タの入力指示を与える入力手段と、この入力手段によっ
て入力指示が与えられたときの前記ポインタの位置のデ
ータを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された
位置を中心として予め設定された複数の方向に延びる一
定の長さのツールを設定し、これらのツールのそれぞれ
について前記ツールに沿ったエッジ強度を測定すると共
に、前記測定された各ツールに沿ったエッジ強度のうち
最も大きいエッジ強度が得られたツールを用いて前記被
測定画像のエッジを検出し、この検出されたエッジを用
いて必要な計測情報を算出する演算手段とを備えたこと
を特徴とする。

【００１０】また、前記演算手段は、更に、最も大きい
エッジ強度が得られたツールを用いて検出されたエッジ
からエッジ検出のためのパラメータを算出し前記記憶手
段に格納するものでもよい。

【００１１】

【作用】本発明のエッジ検出方法によれば、オペレータ
が被測定画像上の測定したいエッジ位置を指定するとこ
の位置が記憶され、この位置を中心として予め設定され
た複数の方向に延びる一定の長さのツールが前記被測定
画像に設定され、これらのツールのそれぞれについてエ
ッジ強度が測定される。このエッジ強度は、エッジに対
して最適方向のツールが最も大きな値となる。従って、
エッジ強度が最も大きなツールを用いて前記被測定画像
のエッジを検出することにより、最適な方向でエッジ位
置を求めることができる。この場合、オペレータは、エ
ッジ位置の指定操作のみを行えばよく、操作が極めて簡
単になる。

【００１２】なお、エッジ位置の検出と共に、最も大き
いエッジ強度が得られたツールを用いてスライスレベル
等のエッジ検出用パラメータを算出し、記憶することに
より、以後このパラメータを用いて自動計測を行うこと
ができる。

【００１３】また、本発明の非接触画像計測システムで
は、演算手段が前述した方法により被測定対象の画像の
エッジを検出するので、必要な計測情報を効率良く抽出
することができる。

【００１４】

【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明の実施例
について説明する。図１は、本発明の実施例に係る非接
触画像計測システムの全体構成を示す斜視図である。こ
のシステムは、非接触画像計測型の三次元測定機１と、
この三次元測定機１を駆動制御すると共に、必要なデー
タ処理を実行するコンピュータシステム２と、計測結果
をプリントアウトするプリンタ３とにより構成されてい
る。

【００１５】三次元測定機１は、次のように構成されて
いる。即ち、架台１１上には、ワーク１２を載置する測
定テーブル１３が装着されており、この測定テーブル１
３は、図示しないＹ軸駆動機構によってＹ軸方向に駆動
される。架台１１の両側縁中央部には上方に延びる支持
アーム１４，１５が固定されており、この支持アーム１
４，１５の両上端部を連結するようにＸ軸ガイド１６が
固定されている。このＸ軸ガイド１６には、撮像ユニッ
ト１７が支持されている。撮像ユニット１７は、図示し
ないＸ軸駆動機構によってＸ軸ガイド１６に沿って駆動
される。撮像ユニット１７の下端部には、ＣＣＤカメラ
１８が測定テーブル１３と対向するように装着されてい
る。また、撮像ユニット１７の内部には、図示しない照
明装置及びフォーカシング機構の他、ＣＣＤカメラ１８
のＺ軸方向の位置を移動させるＺ軸駆動機構が内蔵され
ている。

【００１６】コンピュータシステム２は、コンピュータ
本体２１、キーボード２２、ジョイスティックボックス
２３、マウス２４及びＣＲＴディスプレイ２５を備えて
構成されている。コンピュータ本体２１は、例えば図２
に示すように構成されている。即ち、ＣＣＤカメラ１８
から入力される画像情報は、インタフェース（以下、Ｉ
／Ｆと呼ぶ）３１を介して多値画像メモリ３２に格納さ
れる。多値画像メモリ３２に格納された多値画像情報
は、表示制御部３３を介してＣＲＴディスプレイ２５に
表示される。一方、マウス２４から入力される位置情報
は、Ｉ／Ｆ３４を介してＣＰＵ３５に入力される。ＣＰ
Ｕ３５は、プログラムメモリ３６に格納されたプログラ
ムに従って、マウス２４で指定された位置にポインタを
表示させると共に、マウス２４からのクリック情報に基
づいてエッジ検出のための必要な演算処理を実行する。
ワークメモリ３７は、マウス２４によって指定された位
置データやＣＰＵ３５で算出されたエッジ検出用パラメ
ータ等を記憶する。

【００１７】次に、このように構成された非接触画像計
測システムにおけるエッジ検出手順について説明する。
なお、エッジ検出は、システムがマニュアルモード、テ
ィーチングモード及びリピートモードを有する場合、各
モードで実行されるが、ここでは、ティーチングモード
の例を説明する。図３は、このエッジ検出のためのＣＰ
Ｕ３５の処理の手順を示すフローチャート、図４は、こ
の処理を説明するためＣＲＴディスプレイ２５に表示画
像を示す図である。図４に示すワーク１２の画像情報４
１には、検出しようとするエッジ４２が含まれている。
ポインタ４３は、マウス２４によってその表示位置が変
化する。マウス２４等を操作して検出したいエッジ４２
の近傍にポインタ４３を移動してマウス２４をクリック
操作すると、図３の処理が起動される。ＣＰＵ３５は、
先ず、クリックされたときのポインタの位置（ｘ，ｙ）
をワークメモリ３７に書き込む（Ｓ１）。次に、後述す
るツールの傾きθ及びエッジ強度の最大値ＥＳmax をリ
セットする（Ｓ２）。

【００１８】続いて、ＣＰＵ３５は、位置（ｘ，ｙ）を
中心として、角度θで一定の長さＬのツールをセットす
る（Ｓ３）。図５にθ＝０°のツール４４が示されてい
る。ツール４４の長さＬは、他のエッジを検出しない程
度の長さ、例えば１００ピクセル程度に予め設定してお
く。このツール４４上を矢印方向に沿って、エッジ強度
ＥＳを測定する。エッジ強度ＥＳは、例えば図６に示す
ように、２次元の微分フィルタ４５を用いたフィルタリ
ングにより、その移動平均を算出することによって求め
ることができる。微分フィルタ４５は、大きい程、精度
が良いが、処理効率等も勘案して、例えば５×５画素程
度に設定する。図７に、５×５の微分フィルタの一例を
示す。ツール４４に沿って、この微分フィルタ４５を移
動させながら、各位置でのエッジ強度を求めると、図８
のようなエッジ強度のグラフが求められる。このグラフ
の最大ピーク値を求めるエッジ強度ＥＳとする。

【００１９】次にＣＰＵ３５は、求められたエッジ強度
ＥＳの絶対値が最大値ＥＳmax より大きいかどうかを判
定し（Ｓ５）、もし、大きい場合には、求められたエッ
ジ強度ＥＳを最大値ＥＳmax とすると共に、そのときの
ツール４４の角度θを最適角度θT とする（Ｓ６）。続
いて、θをΔθだけ変化させ（Ｓ６）、θが１８０°を
超えない範囲で、ステップＳ３〜Ｓ７を繰り返す（Ｓ
８）。なお、θを３６０°の範囲で変化させるようにし
てもよい。この場合には、エッジの極性（暗→明、又は
明→暗）も考慮に入れたエッジ検出が可能である。これ
により、図９に示すように、ツール４４の傾きθを０°
から１８０°まで、Δθずつ変化させながら、それぞれ
の角度θでのエッジ強度ＥＳが求められる。そのうち、
図１０に示すように、エッジ強度として最大値が得られ
たツール４４のエッジ強度ＥＳと傾きθT がワークメモ
リ３７に記憶されることになる。この傾きθT は、エッ
ジ４２の傾きに対してほぼ９０°の角度をなす最適傾き
となる。

【００２０】ＣＰＵ３５は、この得られたツール４４を
再度画像情報４１にセットし（Ｓ９）、エッジのティー
チングを実行する（Ｓ１０）。即ち、例えば図１１に示
すように、ツール４４に沿った濃度レベルのグラフを微
分して、その微分値のピーク位置Ｐをエッジ位置と認識
し、その位置における濃度レベルの値、若しくは、濃度
補間曲線とピーク位置Ｐとの交差位置の濃度レベルを濃
度のスライスレベルＴｈｐとする。また、例えば、この
ツール４４に沿って求められた図８のようなエッジ強度
のグラフの第１ピークと第２ピークの間の予め設定され
た割合の位置をエッジ強度のスライスレベルＴｈｓとす
る。このほか、エッジの極性等を求めるようにしてもよ
い。これらは、エッジ検出用パラメータとしてワークメ
モリ３７に記憶され、リピートモードにおけるエッジ検
出の際に、繰り返し読み出されて、エッジ位置の検出、
エッジ判定処理等に使用される。

【００２１】このように、本実施例のシステムによれ
ば、最初に検出すべきエッジの箇所を指定するだけで、
最適なツール４４が測定対象画像に設定され、エッジ検
出が行われると共に、リピートモードでのエッジ検出に
必要なパラメータ等も抽出されるので、操作性が大幅に
向上する。例えば、図１２（ｄ）に示す円の直径測定の
場合、及び同図（ｅ）に示すエッジ間の幅測定の場合
は、共に３回のマウスのクリック操作だけで計測のため
の必要なエッジ検出が行われる。なお、求められた最適
方向のツールからエッジ位置を求める方法やエッジ強度
を求める方法等は、他の周知の方法を用いることができ
る。また、エッジ検出用パラメータとして、上述したも
のの他に、ピークレベルからの割合で指定する相対スラ
イスレベルを算出するようにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、オ
ペレータが被測定画像上の測定したいエッジ位置を指定
すると、その位置を中心として予め設定された複数の方
向に延びる一定の長さのツールが前記被測定画像に設定
され、これらのツールのそれぞれについてエッジ強度が
測定され、このエッジ強度が最も大きなツールを用いて
前記被測定画像のエッジが検出されるので、エッジ検出
のための操作が極めて簡単になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る非接触画像計測システ
ムの構成を示す斜視図である。

【図２】 同システムにおけるコンピュータ本体のブロ
ック図である。

【図３】 同システムにおけるエッジ検出処理のフロー
チャートである。

【図４】 同システムにおける表示画面を示す図であ
る。

【図５】 同システムにおけるツールの生成例を示す図
である。

【図６】 同システムにおけるエッジ強度測定手順を説
明するための図である。

【図７】 同エッジ強度測定に使用される微分フィルタ
の例を示す図である。

【図８】 同エッジ強度のグラフを示す図である。

【図９】 同システムにおけるツールの設定方向を説明
するための図である。

【図１０】 同システムにおける最適ツールの選択結果
を示す図である。

【図１１】 同システムにおけるエッジ位置の決定方法
を説明するための図である。

【図１２】 従来のシステムにおけるエッジ検出手順を
説明するための図である。

【符号の説明】

１…三次元測定機、２…コンピュータシステム、３…プ
リンタ、１１…架台、１２…ワーク、１３…測定テーブ
ル、１４，１５…支持アーム、１６…Ｘ軸ガイド、１７
…撮像ユニット、１８…ＣＣＤカメラ、２１…コンピュ
ータ本体、２２…キーボード、２３…ジョイスティック
ボックス、２４…マウス、２５…ＣＲＴディスプレイ、
３１，３４…インタフェース、３２…多値画像メモリ、
３３…表示制御部、３５…ＣＰＵ、３６…プログラムメ
モリ、３７…ワークメモリ、４１，６１…画像情報、４
２，６３…エッジ、４３…ポインタ、４４，６２…ツー
ル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出すべきエッジを含む被測定画像上で
   指定された点の位置を記憶するステップと、 このステップで記憶された位置を中心として予め設定さ
   れた複数の方向に延びる一定の長さのツールを前記被測
   定画像に設定するステップと、 このステップで設定された複数のツールのそれぞれにつ
   いて前記ツールに沿ったエッジ強度を測定するステップ
   と、 このステップで測定された各ツールに沿ったエッジ強度
   のうち、最も大きいエッジ強度が得られたツールを用い
   て前記被測定画像のエッジを検出するステップとを備え
   たことを特徴とするエッジ検出方法。
2. 【請求項２】 前記最も大きいエッジ強度が得られたツ
   ールを用いて検出されたエッジからエッジ検出のための
   パラメータを算出し記憶するステップを更に備えたこと
   を特徴とする請求項１記載のエッジ検出方法。
3. 【請求項３】 被測定対象を撮像する撮像手段と、 この撮像手段で撮像された前記被測定対象の画像を表示
   する表示手段と、 この表示手段に前記被測定対象の画像に重ねてポインタ
   を表示させる表示制御手段と、 前記ポインタの位置を移動させると共に前記ポインタで
   示された位置のデータの入力指示を与える入力手段と、 この入力手段によって入力指示が与えられたときの前記
   ポインタの位置のデータを記憶する記憶手段と、 この記憶手段に記憶された位置を中心として予め設定さ
   れた複数の方向に延びる一定の長さのツールを設定し、
   これらのツールのそれぞれについて前記ツールに沿った
   エッジ強度を測定すると共に、前記測定された各ツール
   に沿ったエッジ強度のうち最も大きいエッジ強度が得ら
   れたツールを用いて前記被測定画像のエッジを検出し、
   この検出されたエッジを用いて必要な計測情報を算出す
   る演算手段とを備えたことを特徴とする非接触画像計測
   システム。
4. 【請求項４】 前記演算手段は、最も大きいエッジ強度
   が得られたツールを用いて検出されたエッジからエッジ
   検出のためのパラメータを算出し前記記憶手段に格納す
   るものであることを特徴とする請求項３記載の非接触画
   像計測システム。