JPH1027242A - 画像処理装置および方法ならびに表面テクスチャの計測装置および方法 - Google Patents
画像処理装置および方法ならびに表面テクスチャの計測装置および方法Info
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- JPH1027242A JPH1027242A JP9036127A JP3612797A JPH1027242A JP H1027242 A JPH1027242 A JP H1027242A JP 9036127 A JP9036127 A JP 9036127A JP 3612797 A JP3612797 A JP 3612797A JP H1027242 A JPH1027242 A JP H1027242A
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面の粗さ、すなわちテクスチャを示す高さ
情報を処理するための装置および方法であって、表面の
2次元の記録を改善するために用いられてもよいものを
提供する。 【解決手段】 この装置または方法は計測器具の分野に
特に適用できる。表面情報を処理することにおいて、装
置または方法は基礎的な高さ情報だけでなく傾斜情報も
考慮にいれる。このような傾斜情報は、ユーザによって
選択することができる所望の照明角度に応じてさらに調
整される。
情報を処理するための装置および方法であって、表面の
2次元の記録を改善するために用いられてもよいものを
提供する。 【解決手段】 この装置または方法は計測器具の分野に
特に適用できる。表面情報を処理することにおいて、装
置または方法は基礎的な高さ情報だけでなく傾斜情報も
考慮にいれる。このような傾斜情報は、ユーザによって
選択することができる所望の照明角度に応じてさらに調
整される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、3次元のトポグ
ラフィ情報を2次元の媒体に記録できるようにする画像
処理方法および装置であって、たとえばデータを処理す
ることにより、そうした情報を表示装置(VDU)に表
示できるようにするためのものである。
ラフィ情報を2次元の媒体に記録できるようにする画像
処理方法および装置であって、たとえばデータを処理す
ることにより、そうした情報を表示装置(VDU)に表
示できるようにするためのものである。
【0002】
【従来の技術】従来、3次元のトポグラフィー情報を処
理して表示装置のような2次元の媒体に記録できるよう
にするためには、2次元の面に対して垂直な軸に沿った
高さ情報のデータ値を、異なった色彩を割当てることに
よって表示するようにしている。色彩は、グレーの種々
のシェードを含み得る。
理して表示装置のような2次元の媒体に記録できるよう
にするためには、2次元の面に対して垂直な軸に沿った
高さ情報のデータ値を、異なった色彩を割当てることに
よって表示するようにしている。色彩は、グレーの種々
のシェードを含み得る。
【0003】しかしながらこのような方法は基本的な高
さ情報以外の要素を無視している。
さ情報以外の要素を無視している。
【0004】
【発明の概要】この発明の実施例は画像処理方法および
装置であって、データ処理量は少ないが、高さ、局部的
傾斜および照明角度の情報すべてを示す、記録に適する
データを生成することができ、それによりよりよくトポ
ロジーを表わすことができるものを提供することに関す
る。
装置であって、データ処理量は少ないが、高さ、局部的
傾斜および照明角度の情報すべてを示す、記録に適する
データを生成することができ、それによりよりよくトポ
ロジーを表わすことができるものを提供することに関す
る。
【0005】この発明の1つの適用例は、表面粗さ、す
なわちテクスチャを決定するのに用いられる計測器具に
よって生成されるデータを処理するのに適した装置を提
供することである。特にこの発明の実施例は、この出願
人の名前で公開された英国特許出願公報GB−A−22
87790に記載されている計測器具における表示処理
に用いるのに適する。この器具は、測定対象面上をスタ
イラスを移動させて非常に小さな表面の凹凸を検出し
て、表面粗さ、すなわちテクスチャを測定する型のもの
である。このような装置は典型的には品質管理および故
障の検出等に用いられる。
なわちテクスチャを決定するのに用いられる計測器具に
よって生成されるデータを処理するのに適した装置を提
供することである。特にこの発明の実施例は、この出願
人の名前で公開された英国特許出願公報GB−A−22
87790に記載されている計測器具における表示処理
に用いるのに適する。この器具は、測定対象面上をスタ
イラスを移動させて非常に小さな表面の凹凸を検出し
て、表面粗さ、すなわちテクスチャを測定する型のもの
である。このような装置は典型的には品質管理および故
障の検出等に用いられる。
【0006】
【詳細な説明】この発明の実施例を図面を参照して説明
するが、これは単なる例示である。
するが、これは単なる例示である。
【0007】さて、図面を参照して、図1は発明を実施
する方法のデータ収集段階に用いるのに適するデータ取
得装置の、非常に概略的であって、かつかなり簡略化さ
れた一例を示す。
する方法のデータ収集段階に用いるのに適するデータ取
得装置の、非常に概略的であって、かつかなり簡略化さ
れた一例を示す。
【0008】データ収集装置は表面粗さ、すなわちテク
スチャを測定する計測装置であって、ピボットアーム1
20上に取付けられて設けられたスタイラス130が、
測定されるワークピース140の表面を横切って移動
し、これによりスタイラスが表面のテクスチャ、すなわ
ち粗さを辿るようにする型のものである。スタイラスが
表面上を移動する際の偏位は、光学干渉計システムか、
またはスタイラスまたはピボットアームに関連したLV
DT(線形可変差動変成器)といった従来の手段によっ
て、予め定められた間隔をおいて測定される。適切なデ
ータロガーまたは適当にプログラムされたパーソナルコ
ンピュータ、たとえばユニット110にリンク150を
介して接続されたパーソナルコンピュータ160を用い
ることによって、予め定められた間隔をおいてデータの
ログがとられる。
スチャを測定する計測装置であって、ピボットアーム1
20上に取付けられて設けられたスタイラス130が、
測定されるワークピース140の表面を横切って移動
し、これによりスタイラスが表面のテクスチャ、すなわ
ち粗さを辿るようにする型のものである。スタイラスが
表面上を移動する際の偏位は、光学干渉計システムか、
またはスタイラスまたはピボットアームに関連したLV
DT(線形可変差動変成器)といった従来の手段によっ
て、予め定められた間隔をおいて測定される。適切なデ
ータロガーまたは適当にプログラムされたパーソナルコ
ンピュータ、たとえばユニット110にリンク150を
介して接続されたパーソナルコンピュータ160を用い
ることによって、予め定められた間隔をおいてデータの
ログがとられる。
【0009】データ取得装置は、出願人によって製造さ
れ、かつこの出願日に市場で入手可能なTalysca
n計測器具の製品群内のいかなるものであってもよい。
図1には示されていないが、用いられるデータ取得装置
は望ましくはGB−A−2287790に開示されてい
る型であって、ワークピースの表面の2次元区域の表面
テクスチャを迅速に決定できるようにする型のものであ
る。もちろん他の形の、表面テクスチャ、すなわち粗さ
データの取得装置、たとえば走査トンネル型電子顕微
鏡、原子力顕微鏡または光学システムが用いられてもよ
い。
れ、かつこの出願日に市場で入手可能なTalysca
n計測器具の製品群内のいかなるものであってもよい。
図1には示されていないが、用いられるデータ取得装置
は望ましくはGB−A−2287790に開示されてい
る型であって、ワークピースの表面の2次元区域の表面
テクスチャを迅速に決定できるようにする型のものであ
る。もちろん他の形の、表面テクスチャ、すなわち粗さ
データの取得装置、たとえば走査トンネル型電子顕微
鏡、原子力顕微鏡または光学システムが用いられてもよ
い。
【0010】図1に示される装置の動作において、測定
される所望の表面がx−y面と規定され、x軸は図の矢
印によって示される方向であり、かつy軸は紙面と交わ
る方向に規定されるならば、スタイラス130は一定の
y座標においてxの方向にワークピース140のx−y
面上を移動し、表面の高さZ(Xi ,Y0 )が複数の予
め定められたデータ点(Xi ,Y0 )(i=0,1,
2,…n)が各々で測定される。x方向において所望の
区域の表面を走査し終えると、n個の点での高さの測定
が完了し、ユニット110はY方向に移動されて、X走
査を繰返して高さZ(Xi ,Y1 )(i=0,1,2,
…,n)を決定する。このプロセスは高さの値Z
(Xi ,Yj )(i=0,1,2,…n;j=0,1,
2,…m)が収集されるよう、Yのすべての値に対して
繰返される。
される所望の表面がx−y面と規定され、x軸は図の矢
印によって示される方向であり、かつy軸は紙面と交わ
る方向に規定されるならば、スタイラス130は一定の
y座標においてxの方向にワークピース140のx−y
面上を移動し、表面の高さZ(Xi ,Y0 )が複数の予
め定められたデータ点(Xi ,Y0 )(i=0,1,
2,…n)が各々で測定される。x方向において所望の
区域の表面を走査し終えると、n個の点での高さの測定
が完了し、ユニット110はY方向に移動されて、X走
査を繰返して高さZ(Xi ,Y1 )(i=0,1,2,
…,n)を決定する。このプロセスは高さの値Z
(Xi ,Yj )(i=0,1,2,…n;j=0,1,
2,…m)が収集されるよう、Yのすべての値に対して
繰返される。
【0011】図2は、処理装置7を備えたパーソナルコ
ンピュータ160を示し、この処理装置7には表示装置
1が接続され、この表示装置1はコマンド入力を容易に
することおよび処理情報を表示することの両方に用いら
れる。コマンドは、キーボード3またはポインティング
デバイス5を別個に、または組合わせて用いることによ
って処理装置7に入力できる。計測測定装置110から
のデータはインタフェース11を介して入力線150に
よってパーソナルコンピュータに送られ、パーソナルコ
ンピュータは先に述べたデータロガー(図4のステップ
1)として作用する。
ンピュータ160を示し、この処理装置7には表示装置
1が接続され、この表示装置1はコマンド入力を容易に
することおよび処理情報を表示することの両方に用いら
れる。コマンドは、キーボード3またはポインティング
デバイス5を別個に、または組合わせて用いることによ
って処理装置7に入力できる。計測測定装置110から
のデータはインタフェース11を介して入力線150に
よってパーソナルコンピュータに送られ、パーソナルコ
ンピュータは先に述べたデータロガー(図4のステップ
1)として作用する。
【0012】これに代えてデータは磁気データ担体13
または他の携帯データ記憶媒体に与えられてもよい。
または他の携帯データ記憶媒体に与えられてもよい。
【0013】所望の表面テクスチャ、すなわち粗さのデ
ータは高さのデータZ(Xi ,Yj)の2次元のアレイ
としてデータ記憶媒体によって記憶されるか、または処
理装置の内部メモリに記憶され、このようなデータは後
に説明されるようにその後処理されて2次元の記録を生
成するのに適する。各データ点Z(X,Y)はこの例で
は最後の画像の1ピクセルに対応することとなる。
ータは高さのデータZ(Xi ,Yj)の2次元のアレイ
としてデータ記憶媒体によって記憶されるか、または処
理装置の内部メモリに記憶され、このようなデータは後
に説明されるようにその後処理されて2次元の記録を生
成するのに適する。各データ点Z(X,Y)はこの例で
は最後の画像の1ピクセルに対応することとなる。
【0014】この発明では、記憶されたデータの処理を
始める前にコンピュータ160は図3に示されるように
表示装置1上に簡単なメニューを表示する。メニューは
ユーザが1から4または6から9の範囲の番号を単に選
択することによって、2次元の画像のための所望の照明
角度を選択するようにする。この例では1から4の番号
はそれぞれ南西、南、南東および西からの照明を示し、
6から9の番号はそれぞれ東、北西、北および北東から
の照明を選択する。図3では北が紙の上部にくる。後に
説明されることとなるように、ユーザは番号5のキーを
押して高さのみの表示を選択してもよい。さらにユーザ
は、キーボード上の文字Pを押してグレースケール表示
と偽色彩表示との間でトグルしてもよい。
始める前にコンピュータ160は図3に示されるように
表示装置1上に簡単なメニューを表示する。メニューは
ユーザが1から4または6から9の範囲の番号を単に選
択することによって、2次元の画像のための所望の照明
角度を選択するようにする。この例では1から4の番号
はそれぞれ南西、南、南東および西からの照明を示し、
6から9の番号はそれぞれ東、北西、北および北東から
の照明を選択する。図3では北が紙の上部にくる。後に
説明されることとなるように、ユーザは番号5のキーを
押して高さのみの表示を選択してもよい。さらにユーザ
は、キーボード上の文字Pを押してグレースケール表示
と偽色彩表示との間でトグルしてもよい。
【0015】次に図4を参照して、ユーザが1から9の
キーのうちいずれかを押して所望のオプションを選択す
る(ステップ2)と、コンピュータ160のメモリから
の高さデータZ(Xi ,Yj )を用いて高さデータの分
布を示す値が決定される(ステップ3)。ステップ5で
は、各値Xi およびYj におけるX方向およびY方向の
両方の傾斜が計算されて、適切な配列に記憶される。そ
の後x方向およびy方向の両方における傾斜値の分布の
単一の測定値が計算され(ステップ7)、各ピクセルに
対する色彩またはグレースケールがその点での高さおよ
び傾斜値の重み付き組合せに従って決定される。このと
き傾斜値は照明角度を示すよう調整されている。その後
ユーザには別の照明角度を選択するオプションが与えら
れ(ステップ15)、この場合処理ステップ13が繰返
される。
キーのうちいずれかを押して所望のオプションを選択す
る(ステップ2)と、コンピュータ160のメモリから
の高さデータZ(Xi ,Yj )を用いて高さデータの分
布を示す値が決定される(ステップ3)。ステップ5で
は、各値Xi およびYj におけるX方向およびY方向の
両方の傾斜が計算されて、適切な配列に記憶される。そ
の後x方向およびy方向の両方における傾斜値の分布の
単一の測定値が計算され(ステップ7)、各ピクセルに
対する色彩またはグレースケールがその点での高さおよ
び傾斜値の重み付き組合せに従って決定される。このと
き傾斜値は照明角度を示すよう調整されている。その後
ユーザには別の照明角度を選択するオプションが与えら
れ(ステップ15)、この場合処理ステップ13が繰返
される。
【0016】図5は、高さの値Z(Xi ,Yj )の分布
を決定するための方法の一例を詳細に示し、用いられる
分布の測度は範囲である。例では、Z(Xi ,Yj )の
各値と、先に記憶されているZmax およびZmin の値と
を比較して、最新の、高さの値がZmax よりも大きい
か、またはZmin よりも小さいときに、先に記憶された
値を、Z(Xi ,Yj )の最新の値で置換えて、最大Z
max および最小Zmin の高さの値を求めることによって
範囲が計算される。
を決定するための方法の一例を詳細に示し、用いられる
分布の測度は範囲である。例では、Z(Xi ,Yj )の
各値と、先に記憶されているZmax およびZmin の値と
を比較して、最新の、高さの値がZmax よりも大きい
か、またはZmin よりも小さいときに、先に記憶された
値を、Z(Xi ,Yj )の最新の値で置換えて、最大Z
max および最小Zmin の高さの値を求めることによって
範囲が計算される。
【0017】ステップ301では、高さの値Z(0,
0)、すなわち点X=0,Y=0での高さの値をコピー
することによってZmin およびZmax の値が初期化され
る。当業者には明らかであろうが、変数を初期化するた
めには、他のどのような点での高さの値を用いることも
できるし、または固定基準値たとえば0を用いることも
できる。
0)、すなわち点X=0,Y=0での高さの値をコピー
することによってZmin およびZmax の値が初期化され
る。当業者には明らかであろうが、変数を初期化するた
めには、他のどのような点での高さの値を用いることも
できるし、または固定基準値たとえば0を用いることも
できる。
【0018】残りのステップ303から317は2つの
入れ子型ループを成す。これにより処理対象の各ピクセ
ルXi およびYj における高さZを計算し、適切であれ
ば、Zmax およびZmin の値が最新にされる。
入れ子型ループを成す。これにより処理対象の各ピクセ
ルXi およびYj における高さZを計算し、適切であれ
ば、Zmax およびZmin の値が最新にされる。
【0019】変数YおよびXは0に設定され(ステップ
303および305)、高さZ(0,0)(すなわちX
=0,Y=0における高さの値)がZmax の、このとき
記憶されている値と比較される。もしそれがZmax より
も大きければZ(0,0)がZmax になる(ステップ3
07)。同様に、ステップ309ではZ(0,0)の値
がZmin と比較され、もしその値よりも小さければZ
min はZ(0,0)に等しくされる。システムは次に、
ステップ311でX点の合計数であるnにXが等しいか
どうかを判断する。もし等しくなければステップ313
でXはインクリメントされ、工程はステップ307に戻
り、ステップ307から311までを繰返す。たとえば
値Z(0,0)の比較の後、高さの値Z(1,0)が、
Zmax およびZmin の、記憶された値と比較される。こ
の繰返しはx=nになるまで、すなわちY=0の値に対
してXの値すべてを処理するまで続く。
303および305)、高さZ(0,0)(すなわちX
=0,Y=0における高さの値)がZmax の、このとき
記憶されている値と比較される。もしそれがZmax より
も大きければZ(0,0)がZmax になる(ステップ3
07)。同様に、ステップ309ではZ(0,0)の値
がZmin と比較され、もしその値よりも小さければZ
min はZ(0,0)に等しくされる。システムは次に、
ステップ311でX点の合計数であるnにXが等しいか
どうかを判断する。もし等しくなければステップ313
でXはインクリメントされ、工程はステップ307に戻
り、ステップ307から311までを繰返す。たとえば
値Z(0,0)の比較の後、高さの値Z(1,0)が、
Zmax およびZmin の、記憶された値と比較される。こ
の繰返しはx=nになるまで、すなわちY=0の値に対
してXの値すべてを処理するまで続く。
【0020】Yの値すべてについて処理が済んでいなけ
ればYはステップ319でインクリメントされ、Xは0
に再度設定され(ステップ305)、Yのこの新しい値
におけるXの値すべてを求めるためにステップ307お
よび309が繰返される。この工程はY=mが真にな
り、ステップ315においてXおよびYの値すべてを処
理したことを示すまで繰返される。この段階で、Zmax
およびZmin の、記憶された値は実際の高さデータの最
大値および最小値を表わすこととなる。
ればYはステップ319でインクリメントされ、Xは0
に再度設定され(ステップ305)、Yのこの新しい値
におけるXの値すべてを求めるためにステップ307お
よび309が繰返される。この工程はY=mが真にな
り、ステップ315においてXおよびYの値すべてを処
理したことを示すまで繰返される。この段階で、Zmax
およびZmin の、記憶された値は実際の高さデータの最
大値および最小値を表わすこととなる。
【0021】範囲は単に、最大の高さの値と最小の高さ
の値との差、すなわちZmax からZ min を引いたもので
ある。表面粗さ、すなわちテクスチャに関するデータは
極値を含まないことが多いため、このような試みで十分
である。もちろんもしこのような極値が存在する可能性
が高ければ、別の範囲の測度(たとえば4分位数間領
域)または別の分布の測度を用いることができる。
の値との差、すなわちZmax からZ min を引いたもので
ある。表面粗さ、すなわちテクスチャに関するデータは
極値を含まないことが多いため、このような試みで十分
である。もちろんもしこのような極値が存在する可能性
が高ければ、別の範囲の測度(たとえば4分位数間領
域)または別の分布の測度を用いることができる。
【0022】次に、X方向(「GradientX」)
およびY方向(「GradientY」)の両方におけ
る、各点での傾斜値を決定するための1つの方法を説明
する。各点で計算された傾斜は「3点傾斜」であり、す
なわちそれは対象の点の(対象の方向における)両側の
点の高さを考えることによって計算される。このように
傾斜を計算することにより当該点の高さが実際上は無視
され、かつ両側の点の間の距離が実際上は2単位である
ことが認められるだろう。したがって傾斜は実際上は、
両側の点の高さの差を2で割ったものである。対象の表
面が2次元であるため、X方向およびY方向の傾斜が別
個に計算される。
およびY方向(「GradientY」)の両方におけ
る、各点での傾斜値を決定するための1つの方法を説明
する。各点で計算された傾斜は「3点傾斜」であり、す
なわちそれは対象の点の(対象の方向における)両側の
点の高さを考えることによって計算される。このように
傾斜を計算することにより当該点の高さが実際上は無視
され、かつ両側の点の間の距離が実際上は2単位である
ことが認められるだろう。したがって傾斜は実際上は、
両側の点の高さの差を2で割ったものである。対象の表
面が2次元であるため、X方向およびY方向の傾斜が別
個に計算される。
【0023】上記の計算方法は表面の外側境界の点、た
とえば点(0,0)および(n,m)の傾斜を計算する
のに用いることはできないことが認められるだろう。こ
のような点での傾斜を計算するにはさまざまな方法を用
いることができるが、この発明に用いられる方法は境界
点そのものと、隣接する点との間の関連した方向におけ
る高さの差をとって傾斜値を計算することである。こう
して得られた結果は非境界点の場合のように2で除算さ
れない。なぜなら、用いられる点の間の距離は1単位で
あるからである。
とえば点(0,0)および(n,m)の傾斜を計算する
のに用いることはできないことが認められるだろう。こ
のような点での傾斜を計算するにはさまざまな方法を用
いることができるが、この発明に用いられる方法は境界
点そのものと、隣接する点との間の関連した方向におけ
る高さの差をとって傾斜値を計算することである。こう
して得られた結果は非境界点の場合のように2で除算さ
れない。なぜなら、用いられる点の間の距離は1単位で
あるからである。
【0024】したがってたとえば、(0,0)に関して
は、それと(1,0)との間の高さの差が傾斜Xを計算
するのに用いられ、かつそれと(0,1)との間の差が
傾斜Yを計算するのに用いられる。点(n,m)につい
ては、対応する点は(n−1,m)および(n,m−
1)である。
は、それと(1,0)との間の高さの差が傾斜Xを計算
するのに用いられ、かつそれと(0,1)との間の差が
傾斜Yを計算するのに用いられる。点(n,m)につい
ては、対応する点は(n−1,m)および(n,m−
1)である。
【0025】次に、境界点以外のすべての点における傾
斜を計算するためのプロセスが図6を参照して説明され
る。ステップ501、503および505において変数
SD、YおよびXは0に設定される。変数YおよびXが
ループを制御するのに用いられ、変数SDは傾斜分布の
計算に用いられる。ステップ507において、点(x+
1,y)および点(x−1,y)における高さの差を決
定し、かつ2で除算することによってX方向の点Z
(x,y)での傾斜が計算される。すなわち、
斜を計算するためのプロセスが図6を参照して説明され
る。ステップ501、503および505において変数
SD、YおよびXは0に設定される。変数YおよびXが
ループを制御するのに用いられ、変数SDは傾斜分布の
計算に用いられる。ステップ507において、点(x+
1,y)および点(x−1,y)における高さの差を決
定し、かつ2で除算することによってX方向の点Z
(x,y)での傾斜が計算される。すなわち、
【0026】
【数3】
【0027】ステップ509においてY方向の点(x,
y)の傾斜が同様に計算される。すなわち、
y)の傾斜が同様に計算される。すなわち、
【0028】
【数4】
【0029】もちろん、もし、(x,y)が境界上にあ
れば、すなわちもしx=0、x=n、y=0またはy=
nであれば、先に述べられた傾斜の、修正された計算が
用いられる。
れば、すなわちもしx=0、x=n、y=0またはy=
nであれば、先に述べられた傾斜の、修正された計算が
用いられる。
【0030】ステップ511において変数SDはX方向
の傾斜の2乗とY方向の傾斜の2乗との和だけ増加す
る。すなわち、
の傾斜の2乗とY方向の傾斜の2乗との和だけ増加す
る。すなわち、
【0031】
【数5】
【0032】ステップ513において、Xの値すべてが
Yの最新の値に対して処理されたかどうか(すなわちx
=nであるかどうか)判断される。もしそうされていな
ければステップ515でXがインクリメントされ、かつ
最新のYの値においてこのようなX点すべてが処理され
るまでステップ507から511までが繰返される。ス
テップ517において、Yの値すべてが処理されたかど
うか(すなわちy=mであるかどうか)が判断される。
もしそうされていなければyの値がインクリメントさ
れ、xは0に再度設定され、かつyの新しい値に対して
Xの値すべてが再度処理される。この入れ子型ループ構
成が最大および最小の高さの値を決定するのに用いられ
るものに類似することに注目されたい。ステップ505
から511までの処理はXおよびYの値すべてにおける
傾斜が決定されるまで続く。
Yの最新の値に対して処理されたかどうか(すなわちx
=nであるかどうか)判断される。もしそうされていな
ければステップ515でXがインクリメントされ、かつ
最新のYの値においてこのようなX点すべてが処理され
るまでステップ507から511までが繰返される。ス
テップ517において、Yの値すべてが処理されたかど
うか(すなわちy=mであるかどうか)が判断される。
もしそうされていなければyの値がインクリメントさ
れ、xは0に再度設定され、かつyの新しい値に対して
Xの値すべてが再度処理される。この入れ子型ループ構
成が最大および最小の高さの値を決定するのに用いられ
るものに類似することに注目されたい。ステップ505
から511までの処理はXおよびYの値すべてにおける
傾斜が決定されるまで続く。
【0033】ステップ521では、簡略化された以下の
関係式を用いて標準偏差が計算される。
関係式を用いて標準偏差が計算される。
【0034】
【数6】
【0035】さて、上記のように簡略化することが有効
であることの根拠を説明する。当業者には既に知られて
いるであろうが、1組の、Vのp値の標準偏差は以下の
ように規定される。
であることの根拠を説明する。当業者には既に知られて
いるであろうが、1組の、Vのp値の標準偏差は以下の
ように規定される。
【0036】
【数7】
【0037】対象面のうち多くの傾斜、すなわち計測分
析のための表面は一般に平均μとして0を有し、したが
ってμ2 の項は上記の式から実質上取除くことができ
る。この例の目的には標準偏差σへの近似値のみ得られ
れば良いからである。
析のための表面は一般に平均μとして0を有し、したが
ってμ2 の項は上記の式から実質上取除くことができ
る。この例の目的には標準偏差σへの近似値のみ得られ
れば良いからである。
【0038】高さの値および傾斜の値に対して、異なっ
た方法を用いて分布の値が計算されてきたことが認めら
れるだろう。分布を得るために、適切な測度であればど
のようなものを用いることもできるが、上述の測度を用
いると過度の処理を必要とせずに良い結果が得られるこ
とがわかっている。より複雑な傾斜計算も行なわれ得る
ことがさらに認められるだろう。
た方法を用いて分布の値が計算されてきたことが認めら
れるだろう。分布を得るために、適切な測度であればど
のようなものを用いることもできるが、上述の測度を用
いると過度の処理を必要とせずに良い結果が得られるこ
とがわかっている。より複雑な傾斜計算も行なわれ得る
ことがさらに認められるだろう。
【0039】各点に対する個々の色彩値の計算を次に説
明する。各ピクセル値が計算されるようにするために、
各点における正規化した高さおよび正規化した傾斜が計
算される。この例において高さは高さの値の範囲を用い
ることによって正規化され、かつ傾斜は標準偏差の6倍
で除算することによって正規化される。このとき、高さ
の値の正規分布において、このような値の99%、一般
的には99.73%の値が標準偏差の±3倍の中にある
ことがわかっている。
明する。各ピクセル値が計算されるようにするために、
各点における正規化した高さおよび正規化した傾斜が計
算される。この例において高さは高さの値の範囲を用い
ることによって正規化され、かつ傾斜は標準偏差の6倍
で除算することによって正規化される。このとき、高さ
の値の正規分布において、このような値の99%、一般
的には99.73%の値が標準偏差の±3倍の中にある
ことがわかっている。
【0040】正規化することに加えて、(図4の)ステ
ップ1において入力された視野角を考慮にいれるように
するために各点における傾斜値が調整される。照明角度
を考慮にいれた見かけの傾斜はXおよびY方向における
傾斜の重み付き組合せとなり、重み付けは照明角度によ
って決定する。
ップ1において入力された視野角を考慮にいれるように
するために各点における傾斜値が調整される。照明角度
を考慮にいれた見かけの傾斜はXおよびY方向における
傾斜の重み付き組合せとなり、重み付けは照明角度によ
って決定する。
【0041】最後に、表示するためにデータを出力する
前に各値が許容範囲内にあるかどうかが検査される。も
し出力値がこの範囲内になければ適当な最終値に設定さ
れる。
前に各値が許容範囲内にあるかどうかが検査される。も
し出力値がこの範囲内になければ適当な最終値に設定さ
れる。
【0042】次に図7を参照して、図5および図6に関
して先に述べた入れ子型ループの機構が再び用いられ
て、Xの各値が確実に所与のYに対して処理され、その
後Yの値がインクリメントされ、Xの各値が再び処理さ
れて、こうしてXおよびYの各値がシーケンシャルに処
理されるようにする。
して先に述べた入れ子型ループの機構が再び用いられ
て、Xの各値が確実に所与のYに対して処理され、その
後Yの値がインクリメントされ、Xの各値が再び処理さ
れて、こうしてXおよびYの各値がシーケンシャルに処
理されるようにする。
【0043】YおよびXはそれぞれステップ1301お
よび1303において0に初期化される。
よび1303において0に初期化される。
【0044】ステップ1305では、高さの最小値Z
min を引いて、この結果を範囲(Zma x −Zmin )で除
算することによって高さが正規化される。このようにす
ると、正規化された高さZnorm(X,Y)が0と1との
間の数となることが明らかであろう。その後、正規化さ
れた高さは色彩の数から1を引いたもの、この実施例に
おいては255によって乗算されて(ステップ130
7)、0と255との間の値を与える。
min を引いて、この結果を範囲(Zma x −Zmin )で除
算することによって高さが正規化される。このようにす
ると、正規化された高さZnorm(X,Y)が0と1との
間の数となることが明らかであろう。その後、正規化さ
れた高さは色彩の数から1を引いたもの、この実施例に
おいては255によって乗算されて(ステップ130
7)、0と255との間の値を与える。
【0045】ステップ1309から1313において、
高さの値と同じ範囲の値、すなわち0から255までの
値を生ずるように傾斜値が処理される。
高さの値と同じ範囲の値、すなわち0から255までの
値を生ずるように傾斜値が処理される。
【0046】ステップ1309において傾斜値は、以下
の式に従って照明角度θを考慮にいれるよう調整され
る。
の式に従って照明角度θを考慮にいれるよう調整され
る。
【0047】
【数8】
【0048】このように調整された後、傾斜値はステッ
プ1311において、標準偏差σの6倍によって除算さ
れることによって「正規化され」る。6が用いられるの
は先に述べた理由による。多くの場合において、「正規
化された」傾斜値は−1と1との間にあることとなる。
時々、「正規化された」傾斜の値がこれらの範囲外とな
ることがあり、このような例外的な値はステップ131
7のその後のプロセスにおいて訂正される。
プ1311において、標準偏差σの6倍によって除算さ
れることによって「正規化され」る。6が用いられるの
は先に述べた理由による。多くの場合において、「正規
化された」傾斜値は−1と1との間にあることとなる。
時々、「正規化された」傾斜の値がこれらの範囲外とな
ることがあり、このような例外的な値はステップ131
7のその後のプロセスにおいて訂正される。
【0049】ステップ1313において、「正規化され
た」傾斜値は、0と256との間の値を与えるよう処理
される。これは、「正規化された」傾斜値を128で乗
算して、定数128を加えることによって達成される。
た」傾斜値は、0と256との間の値を与えるよう処理
される。これは、「正規化された」傾斜値を128で乗
算して、定数128を加えることによって達成される。
【0050】このようにして、現在処理中の点に対する
高さの値および傾斜の値が得られる。これらの値は一般
的には、0から255の範囲にあるだろう。その点を表
わすピクセルが設定される色彩を決定するためにその点
における高さおよび傾斜の加重平均をとる。この例で
は、等しい加重が用いられ、すなわち実際には2つの値
の単純平均がとられる。
高さの値および傾斜の値が得られる。これらの値は一般
的には、0から255の範囲にあるだろう。その点を表
わすピクセルが設定される色彩を決定するためにその点
における高さおよび傾斜の加重平均をとる。この例で
は、等しい加重が用いられ、すなわち実際には2つの値
の単純平均がとられる。
【0051】より一般的には、
【0052】
【数9】
【0053】この例ではS=T=0.5であるが、適切
であれば、S+T=1の関係を維持する限り、異なった
値のSおよびTを用いることもできる。
であれば、S+T=1の関係を維持する限り、異なった
値のSおよびTを用いることもできる。
【0054】先に述べたとおり、傾斜値が「正規化され
る」方法によっては、色彩の許容範囲外の値が生ずるこ
とがあるかもしれない。これはステップ1317で訂正
される。したがってもし色彩値が0より小さければ、0
に設定され、もし255よりも大きければ255に設定
される。ステップ1319においてピクセルが記憶され
るが、同時に、計算された色彩、色彩(X,Y)で、位
置XおよびYに出力されてもよい。記載された例ではピ
クセルは表示装置に表示されるよう出力されるが、これ
に代えてこのようなピクセルを印刷して、ハードコピー
をとってもよい。処理された画像はデータ担体上に記憶
されるか、または伝送リンクに出力することもできる。
る」方法によっては、色彩の許容範囲外の値が生ずるこ
とがあるかもしれない。これはステップ1317で訂正
される。したがってもし色彩値が0より小さければ、0
に設定され、もし255よりも大きければ255に設定
される。ステップ1319においてピクセルが記憶され
るが、同時に、計算された色彩、色彩(X,Y)で、位
置XおよびYに出力されてもよい。記載された例ではピ
クセルは表示装置に表示されるよう出力されるが、これ
に代えてこのようなピクセルを印刷して、ハードコピー
をとってもよい。処理された画像はデータ担体上に記憶
されるか、または伝送リンクに出力することもできる。
【0055】ステップ1321において、現在のXの値
がnに等しいかどうかが判断される。もし等しくなけれ
ばXの値はインクリメントされ、かつステップ1305
以下の処理が再実行される。このように、このYの値に
対してXの値すべてが処理される。ステップ1325に
おいてこのような処理がすべて済むと、YがYの値の合
計数、すなわちmに等しいかどうかが判断される。もし
すべての値が処理されていなければ、Yの値はインクリ
メントされ、かつ処理はステップ1305に戻る。すな
わちXは0に再度設定される。その後、Yの新しい値に
おけるXの値すべてが処理される。
がnに等しいかどうかが判断される。もし等しくなけれ
ばXの値はインクリメントされ、かつステップ1305
以下の処理が再実行される。このように、このYの値に
対してXの値すべてが処理される。ステップ1325に
おいてこのような処理がすべて済むと、YがYの値の合
計数、すなわちmに等しいかどうかが判断される。もし
すべての値が処理されていなければ、Yの値はインクリ
メントされ、かつ処理はステップ1305に戻る。すな
わちXは0に再度設定される。その後、Yの新しい値に
おけるXの値すべてが処理される。
【0056】このような処理すべてが済むと、走査され
た表面の画像表示が、この例では表示装置1に表示され
ることとなる。(図4の)ステップ15においてユーザ
に対する指示要求が行なわれ、ユーザは適当なメニュー
オプションを選んで照明角度を変えるよう要求すること
ができる。もし代わりの角度が選択されれば、図4のス
テップ13、すなわち図7の処理ステップ1301から
1325までが繰返される。
た表面の画像表示が、この例では表示装置1に表示され
ることとなる。(図4の)ステップ15においてユーザ
に対する指示要求が行なわれ、ユーザは適当なメニュー
オプションを選んで照明角度を変えるよう要求すること
ができる。もし代わりの角度が選択されれば、図4のス
テップ13、すなわち図7の処理ステップ1301から
1325までが繰返される。
【0057】図8および図9は照明の、多数の異なった
例に関する、以上に説明された実施例によって生成され
た典型的な出力を示す。処理されたデータは、先に述べ
た計測装置によって(図8の)織物のマットおよび(図
9の)砥石車の表面を走査することによって生成され
た。
例に関する、以上に説明された実施例によって生成され
た典型的な出力を示す。処理されたデータは、先に述べ
た計測装置によって(図8の)織物のマットおよび(図
9の)砥石車の表面を走査することによって生成され
た。
【0058】各場合において中央の図は高さデータのみ
を示す。まわりの図は先に述べた例に従った高さデータ
および調整された傾斜データの組合せを示す。図を考察
するとわかるように、先に述べた方法で生成された表示
は高さのみの表示よりも優れている。さらに特に図8を
考察すると、照明角度を変えることによって、異なった
特徴が強調され得ることがわかるだろう。これにより、
走査された表面および欠陥の場所の検査が簡単になる。
を示す。まわりの図は先に述べた例に従った高さデータ
および調整された傾斜データの組合せを示す。図を考察
するとわかるように、先に述べた方法で生成された表示
は高さのみの表示よりも優れている。さらに特に図8を
考察すると、照明角度を変えることによって、異なった
特徴が強調され得ることがわかるだろう。これにより、
走査された表面および欠陥の場所の検査が簡単になる。
【0059】以上に説明された例では、表示される画像
はn*mピクセルのものであり、1つのデータ点は1つ
のピクセルによって表示された。しかし利用できる画像
区域よりもデータの量が少なければ点を表示するために
1つより多いピクセルを用いてもよい。これとは逆に、
もし利用できる画像区域よりもデータの量が多ければ、
データは間引きされる(すなわちデータは捨てられる)
か、または平均されて、画像の所望のサイズを考慮にい
れて、表示に利用できるピクセルの数にデータ点の数が
等しくなるようにする。
はn*mピクセルのものであり、1つのデータ点は1つ
のピクセルによって表示された。しかし利用できる画像
区域よりもデータの量が少なければ点を表示するために
1つより多いピクセルを用いてもよい。これとは逆に、
もし利用できる画像区域よりもデータの量が多ければ、
データは間引きされる(すなわちデータは捨てられる)
か、または平均されて、画像の所望のサイズを考慮にい
れて、表示に利用できるピクセルの数にデータ点の数が
等しくなるようにする。
【0060】さらに、述べられた例はコンピュータのソ
フトウェアの実現例に適する一連のコマンドからなる
が、このような実現例は本質的なものではなく、代わり
にこの発明はハードウェア製品によって実施することが
できる。
フトウェアの実現例に適する一連のコマンドからなる
が、このような実現例は本質的なものではなく、代わり
にこの発明はハードウェア製品によって実施することが
できる。
【図1】この発明を実施する方法に用いるのに適するデ
ータ取得装置を示す概略図である。
ータ取得装置を示す概略図である。
【図2】図1に示される画像処理装置をより詳細に示す
図である。
図である。
【図3】画像処理装置の、典型的なユーザインタフェー
スを示す図である。
スを示す図である。
【図4】この発明を実施するための方法を示すフロー図
である。
である。
【図5】図4によって示される方法で最大および最小の
高さを計算するための1つの方法を示すフロー図であ
る。
高さを計算するための1つの方法を示すフロー図であ
る。
【図6】図4によって示される方法で傾斜および傾斜分
布係数を計算するための1つの方法を示すフロー図であ
る。
布係数を計算するための1つの方法を示すフロー図であ
る。
【図7】後に表示されるピクセルの色彩を、図4に示さ
れる方法で計算することができる1つの方法を示すフロ
ー図である。
れる方法で計算することができる1つの方法を示すフロ
ー図である。
【図8】この発明を実施する方法に従って処理された画
像データから生成された画像の例を示す図である。
像データから生成された画像の例を示す図である。
【図9】この発明を実施する方法に従って処理された画
像データから生成された画像の例を示す図である。
像データから生成された画像の例を示す図である。
110 ユニット 120 ピボットアーム 130 スタイラス
Claims (24)
- 【請求項1】 画像担体上に画像を形成するのに適する
データを提供するための画像処理装置であって、前記画
像は表面テクスチャおよび粗さ等の特徴を表示するもの
であり、前記装置は、 表面上の異なった点における複数の高さの値Z(x,
y)を入力するための入力手段と、 前記複数の高さの値における傾斜データを計算し、かつ
選択された照明角度に応じて前記傾斜データを調整する
ための処理手段と、 前記高さデータおよび調整された傾斜データに従って画
像データを出力するための出力手段とを含む、画像処理
装置。 - 【請求項2】 前記出力画像データに従って画像を形成
するための画像形成手段をさらに含む、請求項1に記載
の装置。 - 【請求項3】 ワークピースの表面テクスチャ、すなわ
ち粗さを決定するための計測装置であって、 表面上の複数の点における表面の高さを測定して複数の
高さの値Z(x,y)を生成するための手段と、 前記複数の高さの値における傾斜データを計算し、かつ
選択された照明角度に応じて前記傾斜データを調整する
ための処理手段と、 前記高さデータおよび調整された傾斜データに従って画
像を形成するための手段とを含む、計測装置。 - 【請求項4】 選択された照明角度を入力するためのユ
ーザ入力手段をさらに含む、請求項1から3のいずれか
に記載の装置。 - 【請求項5】 前記処理手段が前記高さデータを正規化
するための手段を含む、請求項1から4のいずれかに記
載の装置。 - 【請求項6】 前記高さデータ正規化手段が、前記高さ
データの範囲を計算するための手段を含む、請求項5に
記載の装置。 - 【請求項7】 前記処理手段が前記傾斜データを正規化
するための手段を含む、請求項1から6のいずれかに記
載の装置。 - 【請求項8】 前記傾斜データ正規化手段が、前記傾斜
データの標準偏差を計算するための手段を含む、請求項
7に記載の装置。 - 【請求項9】 前記処理手段が以下の関係式に従って前
記傾斜データを調整するよう適合され、 【数1】 ここでGradientX(x,y)およびGradi
entY(x,y)はそれぞれx方向およびy方向にお
ける点(x,y)での傾斜であり、θは選択された角度
である、請求項1から8のいずれかに記載の装置。 - 【請求項10】 点(x,y)での高さの値および点
(x,y)での調整された傾斜値の加重平均に従った色
彩で点(x,y)の画像を形成するよう前記画像形成手
段が適合される、請求項2から9のいずれかに記載の装
置。 - 【請求項11】 前記画像形成手段が表示装置を含む、
請求項2から10のいずれかに記載の装置。 - 【請求項12】 前記画像形成手段がプリンタを含む、
請求項2から10のいずれかに記載の装置。 - 【請求項13】 画像担体上に画像を形成するのに適す
るデータを提供するための画像処理方法であって、前記
画像は表面のテクスチャおよび粗さ等の特徴を示すもの
であり、前記方法は、 表面上の異なった点における複数の高さの値Z(x,
y)を入力するステップと、 前記複数の高さの値における傾斜データを計算するステ
ップと、 選択された照明角度に依存して前記傾斜データを調整す
るステップと、 前記高さのデータおよび前記調整された傾斜データに従
って画像データを出力するステップとを含む、画像処理
方法。 - 【請求項14】 前記出力画像データに従って画像を形
成するステップをさらに含む、請求項13に記載の方
法。 - 【請求項15】 ワークピースの表面テクスチャ、すな
わち粗さを決定するための計測方法であって、 表面上の複数の点における表面の高さを測定して複数の
高さの値Z(x,y)を生成するステップと、 前記複数の高さの値における傾斜データを計算するステ
ップと、 選択された照明角度に依存して前記傾斜データを調整す
るステップと、 前記高さのデータおよび前記調整された傾斜データに従
って画像を形成するステップとを含む、計測方法。 - 【請求項16】 前記選択された照明角度を入力するス
テップをさらに含む、請求項13から15のいずれかに
記載の方法。 - 【請求項17】 前記高さのデータを正規化するステッ
プをさらに含む、請求項13から16のいずれかに記載
の方法。 - 【請求項18】 前記高さのデータが前記高さのデータ
の範囲に関して正規化される、請求項17に記載の方
法。 - 【請求項19】 前記傾斜データを正規化するステップ
をさらに含む、請求項13から18のいずれかに記載の
方法。 - 【請求項20】 前記傾斜データの標準偏差に従って前
記傾斜データが正規化される、請求項19に記載の方
法。 - 【請求項21】 以下の関係式に従って前記傾斜データ
が調整され、 【数2】 ここでGradientX(x,y)およびGradi
entY(x,y)はそれぞれx方向およびy方向にお
ける点(x,y)での傾斜であり、かつθは選択された
角度である、請求項13から21のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項22】 前記点(x,y)における高さの値お
よび前記点(x,y)における調整された傾斜値の加重
平均に従った色彩で前記画像形成ステップが前記点
(x,y)の画像を形成する、請求項14から21のい
ずれかに記載の方法。 - 【請求項23】 前記画像形成ステップが表示装置上に
前記画像を形成する、請求項14から22のいずれかに
記載の方法。 - 【請求項24】 前記画像形成ステップが画像担体上に
前記画像を印刷するステップを含む、請求項14から2
2のいずれかに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB9603653:8 | 1996-02-21 | ||
GB9603653A GB2310557B (en) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | Image processing apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1027242A true JPH1027242A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=10789144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9036127A Pending JPH1027242A (ja) | 1996-02-21 | 1997-02-20 | 画像処理装置および方法ならびに表面テクスチャの計測装置および方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6031928A (ja) |
EP (1) | EP0791897B1 (ja) |
JP (1) | JPH1027242A (ja) |
DE (1) | DE69721864T2 (ja) |
GB (1) | GB2310557B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017042933A1 (ja) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | コヨミ株式会社 | 画像処理装置、画像処理システム、画像処理方法、画像処理プログラム、及び画像データ構造 |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6254385B1 (en) | 1997-01-02 | 2001-07-03 | Lj Laboratories, Llc | Apparatus and method for measuring optical characteristics of teeth |
US5759030A (en) | 1996-01-02 | 1998-06-02 | Lj Laboratories, L.L.C. | Method for determing optical characteristics of teeth |
US6307629B1 (en) | 1997-08-12 | 2001-10-23 | Lj Laboratories, L.L.C. | Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object |
US6239868B1 (en) | 1996-01-02 | 2001-05-29 | Lj Laboratories, L.L.C. | Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object |
US6373573B1 (en) * | 2000-03-13 | 2002-04-16 | Lj Laboratories L.L.C. | Apparatus for measuring optical characteristics of a substrate and pigments applied thereto |
US6301004B1 (en) | 2000-05-31 | 2001-10-09 | Lj Laboratories, L.L.C. | Apparatus and method for measuring optical characteristics of an object |
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