JPWO2009088053A1 - 測定装置および方法、並びに、プログラム - Google Patents

Abstract

本発明は、１つの撮影範囲内に収まらない２点間の距離の測定を簡単に行うことができる測定装置および方法、並びに、プログラムに関する。
始点が設定された画像について、指定位置アドレス算出回路４３は始点の座標を記憶し、代表点設定回路４４は代表点を設定し、その座標および近傍の画像の特徴量を記憶する。以後の終点が設定されるまでの画像において、代表点探索回路４５は直前画像の代表点を探索し、その座標を記憶し、代表点設定回路４４は新たな代表点を設定し、その座標および近傍の画像の特徴量を記憶する。指定位置アドレス算出回路４３は終点が設定された画像上の終点の座標を記憶する。ベクトル算出部６１は、始点、代表点および終点を設定順に接続した各２点間のベクトルを算出し、距離算出部６２は、始点から終点までのベクトルの大きさに基づいて、始点と終点の間の距離を算出する。本発明は、例えば、顕微鏡を用いた測定システムに適用できる。

Description

本発明は、測定装置および方法、プログラムに関し、特に、１つの撮影範囲内に収まらない２点間の距離を測定することが可能な測定装置および方法、並びに、プログラムに関する。

従来、デジタルカメラなどの撮像装置のうち、顕微鏡に接続可能なものの中には、撮影したデジタル画像上において２点間の距離の測定を行えるものがある。しかしながら、そのような撮像装置では、同じ撮影視野の範囲（以下、撮影範囲とも称する）内に存在する２点間の距離しか測定できないため、１つの撮影範囲内に収まらない２点間の距離の測定には、従来、測定顕微鏡や距離計測装置などの専用の装置が用いられていた（例えば、特許文献１参照）。

特許第３６５２０１４号公報

しかしながら、そのような専用の装置は高価であるため、例えば、測定顕微鏡以外の顕微鏡において、１つの撮影範囲内に収まらない２点間の距離の測定を簡単に行えるようにすることが望まれていた。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、１つの撮影範囲内に収まらない２点間の距離の測定を簡単に行えるようにするものである。

本発明の一側面の測定装置は、測定対象物の撮影範囲を移動させながら撮影した複数の画像を用いて始点と終点との２点間の距離を測定する測定装置において、前記始点が設定された画像における前記始点の座標、および、前記終点が設定された画像における前記終点の座標を算出し、記憶部に記憶させる座標算出手段と、前記始点が設定された画像において前記始点とは異なる座標の位置に代表点を設定し、前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を記憶するとともに、前記始点が設定された画像より後の前記終点が設定されるまでの各画像において、直前に設定された前記代表点が探索され、検出された前記代表点の座標と異なる座標の位置に新たな前記代表点を設定し、新たな前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を前記記憶部に記憶させる代表点設定手段と、前記始点が設定された画像より後の前記終点が設定されるまでの各画像において、直前に設定された前記代表点の近傍の画像の特徴量に基づいて前記代表点を探索し、検出した前記代表点の座標を前記記憶部に記憶させる代表点探索手段と、記憶されている前記始点、前記代表点および前記終点の座標を用いて、前記始点が設定された画像での前記始点から前記代表点まで、同一画像で異なる位置に設定された前記代表点間、および、前記終点が設定された画像での前記代表点と前記終点を接続した同一画像上での各２点間のベクトルを算出するベクトル算出手段と、算出された前記ベクトルを全て加算することにより求められる前記始点から前記終点までのベクトルに基づいて、前記始点と前記終点の間の距離を算出する距離算出手段とを備える。

本発明の一側面の測定方法は、測定対象物の撮影範囲を移動させながら撮影した複数の画像を用いて始点と終点との２点間の距離を測定する測定方法において、前記始点が設定された画像における前記始点の座標を取得する始点座標取得ステップと、前記始点が設定された画像において前記始点とは異なる代表点を設定し、設定した前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する第１の代表点設定ステップと、前記始点が設定された画像より後の終点が設定されるまでの各画像において、直前に設定された前記代表点の近傍の画像の特徴量に基づいて前記代表点を探索し、直前に設定された代表点の座標を取得する代表点探索ステップと、前記代表点探索ステップにより検出した前記代表点の座標とは異なる座標の位置に新たな前記代表点を設定し、新たな前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する第２の代表点設定ステップと、前記終点が設定された画像における前記終点の座標を取得する終点座標取得ステップと、取得された前記始点、前記代表点および前記終点の座標を用いて、前記始点が設定された画像での前記始点から前記代表点まで、同一画像で異なる位置に設定された前記代表点間、および、前記終点が設定された画像での前記代表点と前記終点を接続した同一画像上での各２点間のベクトルを算出するベクトル算出ステップと、算出された前記ベクトルを全て加算することにより求められる前記始点から前記終点までのベクトルに基づいて、前記始点と前記終点の間の距離を算出する距離算出ステップとを含む。

本発明の一側面のプログラムは、測定対象物の撮影範囲を移動させながら撮影した複数の画像を用いて始点と終点との２点間の距離を測定する処理を、コンピュータに実行させるプログラムにおいて、前記始点が設定された画像における前記始点の座標を取得する始点座標取得ステップと、前記始点が設定された画像において前記始点とは異なる代表点を設定し、設定した前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する第１の代表点設定ステップと、前記始点が設定された画像より後の終点が設定されるまでの各画像において、直前に設定された前記代表点の近傍の画像の特徴量に基づいて前記代表点を探索し、直前に設定された代表点の座標を取得する代表点探索ステップと、前記代表点探索ステップにより検出した前記代表点の座標とは異なる座標の位置に新たな前記代表点を設定し、新たな前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する第２の代表点設定ステップと、前記終点が設定された画像における前記終点の座標を取得する終点座標取得ステップと、取得された前記始点、前記代表点および前記終点の座標を用いて、前記始点が設定された画像での前記始点から前記代表点まで、同一画像で異なる位置に設定された前記代表点間、および、前記終点が設定された画像での前記代表点と前記終点を接続した同一画像上での各２点間のベクトルを算出するベクトル算出ステップと、算出された前記ベクトルを全て加算することにより求められる前記始点から前記終点までのベクトルに基づいて、前記始点と前記終点の間の距離を算出する距離算出ステップとを含む処理をコンピュータに実行させる。

本発明の一側面においては、始点が設定された画像における前記始点の座標が記憶され、前記始点が設定された画像において前記始点とは異なる代表点が設定され、設定された前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量が記憶され、前記始点が設定された画像より後の終点が設定されるまでの画像において、直前に設定された前記代表点の近傍の画像の特徴量を用いて前記代表点が探索され、検出された前記代表点の座標が記憶されるとともに、新たな前記代表点が設定され、新たな前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量が記憶され、前記終点が設定された画像における前記終点の座標が記憶され、記憶されている前記始点、前記代表点および前記終点の座標を用いて、前記始点、前記代表点および前記終点のいずれかの２つの点を接続した各２点間のベクトルが画像毎に算出され、算出された前記ベクトルを全て加算することにより求められる前記始点から前記終点までのベクトルに基づいて、前記始点と前記終点の間の距離が算出される。

本発明の一側面によれば、１つの撮影範囲内に収まらない２点間の距離を測定することができる。

本発明を適用した測定システムの一実施の形態を示すブロック図である。 測定システムにより実行される測定処理を説明するためのフローチャートである。 測定システムにより実行される測定処理を説明するためのフローチャートである。 測定処理の具体例を説明するための図である。 測定処理の具体例を説明するための図である。 測定処理の具体例を説明するための図である。 測定処理の具体例を説明するための図である。 ２点間の距離の算出方法を説明するための図である。

符号の説明

１ 測定システム， １１ 顕微鏡， １２ カメラヘッド， １３ カメラコントロールユニット， ４２ 画像処理回路， ４３ 指定位置アドレス算出回路， ４４ 代表点設定回路， ４５ 代表点探索回路， ４７ CPU， ４８ 記憶回路， ４９ 測定結果通知回路， ５０ 表示素子， ６１ ベクトル算出部， ６２ 距離算出部， ６３ 制御部

以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について説明する。

図１は、本発明を適用した測定システムの一実施の形態を示す図である。図１の測定システム１は、例えば、測定顕微鏡とは異なる標準的な観察顕微鏡により構成される顕微鏡１１のステージ３３上に設置された測定対象物の２点間の距離を測定することが可能なシステムである。測定システム１において、カメラヘッド１２は、撮像素子２１の撮像面が顕微鏡１１の光学系で結像する結像面とほぼ平行になるように顕微鏡１１に装着され、カメラヘッド１２のインタフェース回路２３は、カメラインタフェースケーブル１４を介して、カメラコントロールユニット１３のインタフェース回路４１に接続されている。また、顕微鏡１１のレボルバ３５および顕微鏡１１全体の情報を提供するインタフェース（不図示）とカメラコントロールユニット１３のCPU（Central Processing Unit）４７とは、ケーブル１５を介して相互に接続されている。

カメラヘッド１２は、例えば、CCD（Charge Coupled Devices）またはCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などにより構成される撮像素子２１、A/D（Analog/Digital）変換素子２２、および、インタフェース回路２３を含むように構成される。カメラコントロールユニット１３は、インタフェース回路４１、画像処理回路４２、指定位置アドレス算出回路４３、代表点設定回路４４、代表点探索回路４５、例えば、マウス、タッチパネル、または、キースイッチ等により構成されるユーザインタフェース部４６、CPU４７、記憶回路４８、測定結果通知回路４９、および、例えば、LCD（Liquid Crystal Display）などにより構成される表示素子５０を含むように構成される。また、CPU４７は、所定の制御プログラムを実行することにより、ベクトル算出部６１、距離算出部６２、および、制御部６３を含む機能を実現する。

ここで、測定システム１において、顕微鏡１１のステージ３３上に設置された測定対象物を撮影し、撮影した画像を表示する場合の処理について説明する。

顕微鏡１１の照明装置３１から射出された光は、コンデンサレンズ３２等を介して、ステージ３３上の測定対象物に照射される。照明された測定対象物は、対物レンズ３４、および、鏡筒ユニット３６内の図示せぬ結像光学系により、カメラヘッド１２の撮像素子２１の撮像面上に、その像が結像する。測定対象物の像は、撮像素子２１により電気的な撮影信号に変換され、さらに、A/D変換素子２２により、デジタル撮影信号に変換され、インタフェース回路２３およびカメラインタフェースケーブル１４を介して、カメラコントロールユニット１３に転送される。

カメラコントロールユニット１３に転送されたデジタル撮影信号は、インタフェース回路４１により受信され、画像処理回路４２に供給される。画像処理回路４２は、制御部６３の制御の基に、デジタル撮影信号に所定の画像処理を施し、デジタル画像信号を生成する。画像処理回路４２は、例えば、カメラヘッド１２がカラー対応である場合、個々の画素が赤、緑、青の３つのデータを持つように画素補間処理を行ったり、赤、緑、青のデータ間の色バランス処理を行ったりする。また、画像処理回路４２は、例えば、画素欠陥補正処理、フィルタ処理、輪郭強調処理等を必要に応じて行う。

画像処理回路４２は、生成したデジタル画像信号を、指定位置アドレス算出回路４３、代表点設定回路４４、代表点探索回路４５、および、表示素子５０に供給する。表示素子５０は、画像処理回路４２から供給されるデジタル画像信号に基づく画像を表示する。なお、以下、デジタル画像信号に基づく画像を、単に画像とも称する。

測定システム１においては、以上の撮影処理および表示処理が所定のフレームレートで繰り返し実行され、カメラヘッド１２により撮影された複数の画像が、カメラコントロールユニット１３の表示素子５０に表示される。

なお、顕微鏡１１のステージ３３は、顕微鏡１１の左右方向（ｘ方向、図１の紙面に対して垂直な方向（紙面の上から下に突き抜ける方向））、前後方向（ｙ方向、図１の紙面上で左右方向）、および、上下方向（ｚ方向、図１の紙面上で上下方向）に動かすことができる。そして、ステージ３３を左右に動かすことにより、カメラヘッド１２によるステージ３３上の測定対象物の撮影範囲が横方向（ｘ方向）に移動し、ステージ３３を前後に動かすことにより、カメラヘッド１２によるステージ３３上の測定対象物の撮影範囲が縦方向（ｙ方向）に移動する。

次に、図２および図３のフローチャートに従って、適宜、図４乃至図８を参照しながら、測定システム１により実行される測定処理について説明する。

測定システム１により顕微鏡１１のステージ３３上の測定対象物の２点間の距離の測定を行う場合、ユーザは、表示素子５０に表示される画像を見ながら、顕微鏡１１のステージ３３を移動させ、ユーザインタフェース部４６を介して、測定したい距離の始点を設定する。そして、ユーザにより設定された始点の位置を示す情報が、ユーザインタフェース部４６から制御部６３に供給されたとき、この測定処理が開始される。

例えば、表示素子５０に図４の画像Ｇ１が表示されているときに始点Ｐｓが設定され、始点Ｐｓの位置を示す情報が、ユーザインタフェース部４６から制御部６３に供給されたとき、この測定処理が開始される。なお、図４、および、後述する図５乃至図７においては、カメラヘッド１２により撮影され、表示素子５０に表示されている画像の範囲のみが示されており、画像内の点や斜線等は、説明を補助するために記載したものであって、実際に撮影されておらず、表示されている画像とは異なる。

ステップＳ１において、指定位置アドレス算出回路４３によって、現在取得している画像における座標系で始点の座標を算出し、記憶させる。具体的には、CPU４７の制御部６３は、ユーザにより設定された始点の位置を示す情報を指定位置アドレス算出回路４３に供給する。指定位置アドレス算出回路４３は、始点が設定された画像における始点の座標を算出し、記憶回路４８に記憶させる。

ステップＳ２において、代表点設定回路４４により、制御部６３の制御の基に、始点が設定された画像において、代表点を設定する。例えば、始点が設定された画像内において、始点とは異なる位置の画素であって、所定の特徴量が最大となり、他の画素との識別が容易な画素が代表点に設定される。なお、代表点の設定に用いられる特徴量には、例えば、各画素やその隣接画素から得られるコントラストまたはエッジの強度、色情報などが用いられる。

また、顕微鏡１１のステージ３３の移動により、代表点が次のフレームの画像からはみ出す前に、例えば、図４に示されるように、画像Ｇ１の４辺から距離ｄ（単位はピクセル）以上離れた範囲である中央部Ｒｃ内の画素の中から代表点を設定するようにする。ここで、距離ｄは、以下の式（１）により算出される。

なお、式（１）において、ステージの最大移動速度は、標準的な使用方法において想定される、ステージ３３の１秒間の移動距離の最大値を示す。また、αは余裕率を示し、例えば、1.1に設定される。すなわち、距離ｄは、ステージ３３を移動させることにより、１フレーム間に画素が移動する距離の最大値（想定値）に余裕率を乗じた値となる。従って、例えば、図４に示されるように、画像Ｇ１の中央部Ｒｃ内において代表点Ｐｒ１を設定することにより、次のフレームの画像から代表点Ｐｒ１がはみ出してしまう可能性を低下させることができる。

なお、式（１）で用いられる撮像素子２１の画素ピッチは、使用するカメラによって一意的に決定される値である。カメラヘッド１２のフレームレートは、例えば、カメラヘッド１２との間の通信、または、ユーザ設定などにより、カメラコントロールユニット１３に設定される。

ステップＳ３において、代表点設定回路４４によって、代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する。例えば、図４の例の場合、代表点設定回路４４は、代表点Ｐｒ１の座標を記憶回路４８に記憶させるとともに、代表点Ｐｒ１を中心とする所定の範囲内（例えば、５×５画素）の画素値を、代表点Ｐｒ１の近傍の画像の特徴量として取得し、記憶回路４８に記憶させる。なお、代表点の近傍の画素の特徴量は、画素値に限定されるものではなく、例えば、代表点の近傍の画素に対して各種のフィルタ処理や画像変換処理を施すことにより得られる値を用いるようにしてもよい。

ステップＳ４において、制御部６３は、終点が設定されたかを判定する。終点が設定されていないと判定された場合、処理はステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、制御部６３は、撮像範囲が変わった新たな画像が取得されたかを判定する。新たな画像が取得されていないと判定された場合、処理はステップＳ４に戻り、ステップＳ４において、終点が設定されたと判定されるか、ステップＳ５において、新たな画像が取得されたと判定されるまで、ステップＳ４およびＳ５の処理が繰り返し実行される。

一方、ステップＳ５において、撮像範囲が変わった新たな画像が取得されたと判定された場合、処理はステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、代表点探索回路４５により、制御部６３の制御の基に、新たな画像において、直前に設定された代表点を探索する。具体的には、代表点探索回路４５は、記憶回路４８に記憶されている、直前設定された代表点の近傍の画像の特徴量を読み出す。代表点探索回路４５は、パターンマッチングなどの手法を用いて、新たな画像において、読み出した特徴量との類似度が最大となり、かつ、所定の閾値以上となる領域を探索する。すなわち、代表点探索回路４５は、新たな画像において、代表点が設定された画像における代表点の近傍の画像と類似する領域の探索を行う。

ステップＳ７において、代表点探索回路４５によって、代表点が見つかったかを判定する。代表点探索回路４５は、新たな画像において、代表点の近傍の画像の特徴量との類似度が最大となり、かつ、所定の閾値以上となる領域を検出し、直前に設定された代表点の位置を特定できた場合、代表点が見つかったと判定し、処理はステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、制御部６３は、新たな代表点の設定が必要であるかを判定する。例えば、代表点探索回路４５は、図５に示されるように、画像Ｇ２の中央部Ｒｃの外の範囲である端部Ｒｅにおいて代表点Ｐｒ１を検出した場合、新たな代表点の設定が必要であると判定し、処理はステップＳ９に進む。

ステップＳ９において、カメラコントロールユニット１３は、新たな画像における代表点の座標を記憶する。例えば、代表点探索回路４５は、画像Ｇ２における代表点Ｐｒ１の座標を記憶回路４８に記憶させる。

ステップＳ１０において、代表点設定回路４４は、制御部６３の制御の基に、新たな代表点を設定する。例えば、代表点設定回路４４は、ステップＳ２と同様の処理により、画像Ｇ２の中央部Ｒｃ内において、新たな代表点Ｐｒ２を設定する。

その後、処理はステップＳ３に戻り、ステップＳ３において、新たに設定された代表点の座標および近傍の画像の特徴量が、記憶回路４８に記憶される。このように、新たな画像において、直前に設定された代表点が探索され、検出された代表点の座標が記憶された後、新たな代表点が設定され、新たに設定された代表点の座標および近傍の画像の特徴量が記憶されることにより、新たな画像に対して新たな代表点の設定が行われる。

その後、ステップＳ４において、終点が設定されたと判定されるか、ステップＳ７において、代表点が見つからなかったと判定されるまで、ステップＳ３乃至Ｓ１０の処理が繰り返し実行される。

一方、ステップＳ８において、制御部６３は、例えば、代表点探索回路４５により、新たに取得した画像Ｇ２の中央部Ｒｃにおいて代表点Ｐｒ１を検出した場合、新たな代表点の設定は必要でないと判定し、ステップＳ９およびＳ１０の処理は行われずに、処理はステップＳ４に戻り、ステップＳ４以降の処理が実行される。すなわち、代表点が中央部Ｒｃに存在する場合、代表点の新たな設定は行われず、代表点探索回路４５で検出した代表点が継続して使用される。これにより、処理時間を短縮できるとともに、代表点の座標の記憶に必要な記憶容量を削減することができる。なお、本発明では、ステップＳ８の処理が必ずしも必要ではなく、処理時間の増大をいとわなければ、このステップＳ８の処理を省略してもよい。

また、ステップＳ７において、新たに取得した画像の中で代表点が見つからなかったと判定された場合、例えば、代表点が画像からはみ出してしまったり、ノイズなどの影響により、ステップＳ６において、新たな画像において、代表点の近傍の画像の特徴量との類似度が最大となり、かつ、所定の閾値以上となる領域が見つからなかった場合、処理はステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、測定結果通知回路４９は、制御部６３の制御の基に、測定の失敗を通知する。例えば、測定結果通知回路４９は、表示素子５０に所定のメッセージや画像を表示させたり、図示せぬランプを点灯または点滅させたりすることにより、距離の測定を失敗したことを通知する。その後、測定処理は終了する。

ところで、ユーザは、測定したい距離の始点を設定した後、表示素子５０に表示される画像を見ながら、顕微鏡１１のステージ３３を移動させ、ユーザインタフェース部４６を介して、測定したい距離の終点の座標を設定する。そして、ユーザにより設定された終点の位置を示す情報が、ユーザインタフェース部４６から制御部６３に供給されたとき、ステップＳ４において、終点が設定されたと判定され、処理はステップＳ１２に進む。

なお、以下、上述したように図５の画像Ｇ２において代表点Ｐｒ２が設定された後、図６の画像Ｇ３において、代表点Ｐｒ２が端部Ｒｅ内に検出され、新たに代表点Ｐｒ３が設定され、図７の画像Ｇ４において、代表点Ｐｒ３が端部Ｒｅ内に検出され、新たに代表点Ｐｒ４が検出された後、終点Ｐｅが設定された場合を例に挙げて説明する。

ステップＳ１２において、終点が設定された画像において、代表点探索回路４５により直前に設定した代表点を検出し、その座標を記憶する。

さらにステップＳ１２において、ステップＳ１と同様の処理により、終点の座標が算出され、記憶回路４８に記憶される。

ステップＳ１３において、ベクトル算出部６１は、記憶回路４８に記憶されている始点と始点の設定時に設定された代表点の座標、同一画像上で探索して検出された代表点とその画像上で新たに設定された代表点の座標、および、終点の設定時に探索されて検出された代表点と終点の座標を用いて、各２点間のベクトルを算出する。もちろん、始点から終点が設定されるまでに直前に設定された代表点の探索と、新たに代表点を設定することを同一画像で行った画像が複数枚あれば、その画像の枚数と同じ回数探索して検出された代表点と新たに設定された代表点間のベクトルを算出する。

ベクトルの算出については、例えば、図４の画像Ｇ１における代表点Ｐｒ１の座標から始点Ｐｓの座標を引くことにより、始点Ｐｓから代表点Ｐｒ１へのベクトルｖ１（Ｘ１，Ｙ１）が求められる。同様に、図５の画像Ｇ２における代表点Ｐｒ２の座標から代表点Ｐｒ１の座標を引くことにより、代表点Ｐｒ１から代表点Ｐｒ２へのベクトルｖ２（Ｘ２，Ｙ２）が求められ、図６の画像Ｇ３における代表点Ｐｒ３の座標から代表点Ｐｒ２の座標を引くことにより、代表点Ｐｒ２から代表点Ｐｒ３へのベクトルｖ３（Ｘ３，Ｙ３）が求められ、図７の画像Ｇ４における代表点Ｐｒ４の座標から代表点Ｐｒ３の座標を引くことにより、代表点Ｐｒ３から代表点Ｐｒ４へのベクトルｖ４（Ｘ４，Ｙ４）が求められ、画像Ｇ４における終点Ｐｅの座標から代表点Ｐｒ４の座標を引くことにより、代表点Ｐｒ４から終点Ｐｅへのベクトルｖ５（Ｘ５，Ｙ５）が求められる。

ステップＳ１４において、距離算出部６２は、始点と終点の間の距離を求める。ここで、始点と終点の間の距離は、始点から終点への各ベクトルの総和を算出することで算出することができ、始点から終点へのベクトルは、ステップＳ１３において算出されたベクトルを全て加算することにより求められる。

例えば、図８に示されるように、始点Ｐｓから終点ＰｅへのベクトルＶseは、ベクトルｖ１乃至ｖ５を加算することにより求められる。従って、始点Ｐｓと終点Ｐｅとの間の画像上の距離Ｄｉ（単位は、ピクセル）は、以下の式（２）により求められる。

そして、実際の測定対象物上の始点Ｐｓと終点Ｐｅとの間の距離Ｄａ（単位は、ｍｍ）は、以下の式（３）により求められる。

Ｄａ＝Ｄｉ×画素ピッチ÷対物レンズの倍率 ・・・（３）

なお、距離算出部６２は、例えば、ケーブル１５を介して、レボルバ３５の設定位置を取得することにより、測定対象物の撮影に用いられている対物レンズ３４の倍率を取得する。なお、ユーザが、測定対象物の撮影に用いられている対物レンズ３４の倍率を距離算出部６２に設定するようにしてもよい。

また、カメラコントロールユニット１３に、カメラヘッド１２により撮影された画像において１mmに相当する範囲を指定し、１mmが何画素分に相当するかを学習させ、その値（単位は、ピクセル／mm）（以下、キャリブレーション値と称する）を用いて、以下の式（４）により、実際の距離Ｄａを算出するようにしてもよい。

Ｄａ＝Ｄｉ÷キャリブレーション値 ・・・（４）

ステップＳ１５において、測定結果通知回路４９は、制御部６３の制御の基に、測定結果を通知する。例えば、測定結果通知回路４９は、測定した始点と終点との間の距離を表示素子５０に表示させる。その後、測定処理は終了する。

以上のようにして、顕微鏡１１に、カメラヘッド１２およびカメラコントロールユニット１３を接続するだけで、１つの撮影範囲内に収まらない２点間の距離の測定を簡単に行えるようにすることができる。

なお、以上の説明では、代表点が各画像の端部Ｒｅ内に検出されたときに、新たな代表点を設定する例を示したが、ステップＳ８の処理を省略して、始点が設定された画像より後の終点が設定されるまでの画像において、フレームごとに常に新たな代表点を設定するようにしてもよい。この場合、処理時間、および、代表点の座標の記憶に必要な容量が増大するが、代表点が画像からはみ出し、測定を失敗する可能性を低減させることができる。

また、CPU４７は、ケーブル１５を介して、対物レンズ３４の倍率情報以外にも、ステージ３３の移動情報などの顕微鏡１１の動作状態の取得が可能となっている。そこで、例えば、上述したステップＳ８において、制御部６３が、顕微鏡１１からのステージ３３の移動情報を取得し、ステージ３３の移動に伴う撮像範囲の変化量に基づいて、新たな代表点の設定が必要か否かを判定するようにすることも可能である。

また、例えば、各画像の中心の画素など、代表点を設定する位置を予め固定しておくようにしてもよい。これにより、代表点の設定処理にかかる時間を短縮することができる。
ただし、この場合、代表点がコントラストまたはエッジ強度が弱い画素に設定されることがあり、探索処理において、代表点の誤検出が発生する可能性が高くなる。

さらに、以上の説明では、顕微鏡１１のステージ３３を動かすことにより、測定対象物の撮影範囲を移動させる例を示したが、カメラヘッド１２をステージ３３の上面に対して平行な方向に移動させることにより、撮影範囲を移動させるようにすることも可能である。

また、以上の説明では、２点間の距離を測定する場合の例を示したが、上述したように、測定システム１では、１つの撮影範囲内に収まらない２点間のベクトルを算出することが可能である。従って、１つの撮影範囲内に収まらない３点以上の点の位置関係を求めることができ、例えば、複数の点で決定される図形（例えば、円など）の形状、２辺の間の角度などの測定を行うことも可能である。

さらに、以上の説明では、本発明を、顕微鏡を用いて２点間の距離を測定するシステムに適用する例を示したが、本発明は、例えば、測定対象物を光学的に拡大または縮小するか否かに関わらず、測定対象物を撮影した動画像上で設定した２点間の距離を測定する装置やシステムに適用できる。

また、上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置、手段などより構成される全体的な装置を意味するものとする。

さらに、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明の第１の側面の測定装置は、測定対象物の撮影範囲を移動させながら撮影した複数の画像を用いて始点と終点との２点間の距離を測定する測定装置において、前記始点が設定された画像における前記始点の座標、および、前記終点が設定された画像における前記終点の座標を算出し、記憶部に記憶させる座標算出手段と、前記始点が設定された画像において前記始点とは異なる座標の位置に代表点を設定し、前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を記憶するとともに、前記始点が設定された画像より後の前記終点が設定されるまでの各画像において、直前に設定された前記代表点が探索され、検出された前記代表点の座標と異なる座標の位置に新たな前記代表点を設定し、新たな前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を前記記憶部に記憶させる代表点設定手段と、前記始点が設定された画像より後の前記終点が設定されるまでの各画像において、直前に設定された前記代表点の近傍の画像の特徴量に基づいて前記代表点を探索し、検出した前記代表点の座標を前記記憶部に記憶させる代表点探索手段と、記憶されている前記始点、前記代表点および前記終点の座標を用いて、前記始点が設定された画像での前記始点から前記代表点まで、同一画像で異なる位置に設定された前記代表点間、および、前記終点が設定された画像での前記代表点と前記終点を接続した同一画像上での各２点間のベクトルを算出するベクトル算出手段と、算出された前記ベクトルを全て加算することにより求められる前記始点から前記終点までのベクトルに基づいて、前記始点と前記終点の間の距離を算出する距離算出手段とを備える。

本発明の第１の側面の測定方法は、測定対象物の撮影範囲を移動させながら撮影した複数の画像を用いて始点と終点との２点間の距離を測定する測定方法において、前記始点が設定された画像における前記始点の座標を取得する始点座標取得ステップと、前記始点が設定された画像において前記始点とは異なる代表点を設定し、設定した前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する第１の代表点設定ステップと、前記始点が設定された画像より後の終点が設定されるまでの各画像において、直前に設定された前記代表点の近傍の画像の特徴量に基づいて前記代表点を探索し、直前に設定された代表点の座標を取得する代表点探索ステップと、前記代表点探索ステップにより検出した前記代表点の座標とは異なる座標の位置に新たな前記代表点を設定し、新たな前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する第２の代表点設定ステップと、前記終点が設定された画像における前記終点の座標を取得する終点座標取得ステップと、取得された前記始点、前記代表点および前記終点の座標を用いて、前記始点が設定された画像での前記始点から前記代表点まで、同一画像で異なる位置に設定された前記代表点間、および、前記終点が設定された画像での前記代表点と前記終点を接続した同一画像上での各２点間のベクトルを算出するベクトル算出ステップと、算出された前記ベクトルを全て加算することにより求められる前記始点から前記終点までのベクトルに基づいて、前記始点と前記終点の間の距離を算出する距離算出ステップとを含む。

本発明の第１の側面のプログラムは、測定対象物の撮影範囲を移動させながら撮影した複数の画像を用いて始点と終点との２点間の距離を測定する処理を、コンピュータに実行させるプログラムにおいて、前記始点が設定された画像における前記始点の座標を取得する始点座標取得ステップと、前記始点が設定された画像において前記始点とは異なる代表点を設定し、設定した前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する第１の代表点設定ステップと、前記始点が設定された画像より後の終点が設定されるまでの各画像において、直前に設定された前記代表点の近傍の画像の特徴量に基づいて前記代表点を探索し、直前に設定された代表点の座標を取得する代表点探索ステップと、前記代表点探索ステップにより検出した前記代表点の座標とは異なる座標の位置に新たな前記代表点を設定し、新たな前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する第２の代表点設定ステップと、前記終点が設定された画像における前記終点の座標を取得する終点座標取得ステップと、取得された前記始点、前記代表点および前記終点の座標を用いて、前記始点が設定された画像での前記始点から前記代表点まで、同一画像で異なる位置に設定された前記代表点間、および、前記終点が設定された画像での前記代表点と前記終点を接続した同一画像上での各２点間のベクトルを算出するベクトル算出ステップと、算出された前記ベクトルを全て加算することにより求められる前記始点から前記終点までのベクトルに基づいて、前記始点と前記終点の間の距離を算出する距離算出ステップとを含む処理をコンピュータに実行させる。
本発明の第２の側面の測定装置は、被検面状の異なる２点間の距離を測定する測定装置において、前記被検面の像を結像する結像光学系と、前記結像光学系により形成された像を撮像する撮像手段と、前記異なる２点の一方から他方へ、前記被検面に対して前記撮像手段を相対的に移動させながら、少なくとも前記一方の点を含む撮影画像および前記他方の点を含む撮影画像を取得し、かつ前記撮像手段で撮像された撮影画像の一部の領域が重なるように前記撮像手段を制御する制御手段と、それぞれの前記撮影画像のうち、前記重複した領域中に距離測定のための代表点を設定する設定手段と、各々の前記撮影画像に存在する前記一方の点、前記他方の点、前記代表点のうち２点の座標の差を前記各々の撮影画像から求め、それぞれの前記撮影画像について求められた前記座標の差を用いて前記２点間の距離を算出する算出手段とを備える。

本発明の第１の側面においては、始点が設定された画像における前記始点の座標が記憶され、前記始点が設定された画像において前記始点とは異なる代表点が設定され、設定された前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量が記憶され、前記始点が設定された画像より後の終点が設定されるまでの画像において、直前に設定された前記代表点の近傍の画像の特徴量を用いて前記代表点が探索され、検出された前記代表点の座標が記憶されるとともに、新たな前記代表点が設定され、新たな前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量が記憶され、前記終点が設定された画像における前記終点の座標が記憶され、記憶されている前記始点、前記代表点および前記終点の座標を用いて、前記始点、前記代表点および前記終点のいずれかの２つの点を接続した各２点間のベクトルが画像毎に算出され、算出された前記ベクトルを全て加算することにより求められる前記始点から前記終点までのベクトルに基づいて、前記始点と前記終点の間の距離が算出される。
本発明の第２の側面においては、結像光学系により形成された像が撮像され、被検面状の異なる２点の一方から他方へ、前記被検面に対して撮像手段を相対的に移動させながら、少なくとも前記一方の点を含む撮影画像および前記他方の点を含む撮影画像を取得し、かつ前記撮像手段で撮像された撮影画像の一部の領域が重なるように前記撮像手段が制御され、それぞれの前記撮影画像のうち、前記重複した領域中に距離測定のための代表点が設定され、各々の前記撮影画像に存在する前記一方の点、前記他方の点、前記代表点のうち２点の座標の差が前記各々の撮影画像から求められ、それぞれの前記撮影画像について求められた前記座標の差を用いて前記２点間の距離が算出される。

本発明の第１の側面または第２の側面によれば、１つの撮影範囲内に収まらない２点間の距離を測定することができる。

Claims (7)

1. 測定対象物の撮影範囲を移動させながら撮影した複数の画像を用いて始点と終点との２点間の距離を測定する測定装置において、
   前記始点が設定された画像における前記始点の座標、および、前記終点が設定された画像における前記終点の座標を算出し、記憶部に記憶させる座標算出手段と、
   前記始点が設定された画像において前記始点とは異なる座標の位置に代表点を設定し、前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を記憶するとともに、前記始点が設定された画像より後の前記終点が設定されるまでの各画像において、直前に設定された前記代表点が探索され、検出された前記代表点の座標と異なる座標の位置に新たな前記代表点を設定し、新たな前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を前記記憶部に記憶させる代表点設定手段と、
   前記始点が設定された画像より後の前記終点が設定されるまでの各画像において、直前に設定された前記代表点の近傍の画像の特徴量に基づいて前記代表点を探索し、検出した前記代表点の座標を前記記憶部に記憶させる代表点探索手段と、
   記憶されている前記始点、前記代表点および前記終点の座標を用いて、前記始点が設定された画像での前記始点から前記代表点まで、同一画像で異なる位置に設定された前記代表点間、および、前記終点が設定された画像での前記代表点と前記終点を接続した同一画像上での各２点間のベクトルを算出するベクトル算出手段と、
   算出された前記ベクトルを全て加算することにより求められる前記始点から前記終点までのベクトルに基づいて、前記始点と前記終点の間の距離を算出する距離算出手段と
   を備えることを特徴とする測定装置。
2. 前記代表点探索手段は、画像の中央の所定の範囲の外において前記代表点を検出した場合、検出した前記代表点の座標を前記記憶部に記憶させ、前記所定の範囲内において前記代表点を検出した場合、検出した前記代表点の座標を前記記憶部に記憶させず、
   前記代表点設定手段は、前記所定の範囲の外において前記代表点が検出された場合、新たな前記代表点を設定し、前記所定の範囲内において前記代表点が検出された場合、新たな前記代表点を設定しない
   ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
3. 前記代表点設定手段は、画像の中央の所定の範囲内の画素の中から前記代表点を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
4. 前記代表点設定手段は、所定の特徴量が大きい画素を前記代表点に設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
5. 前記代表点検索手段により直前に設定された前記代表点が検出できなかった場合、測定の失敗を通知する通知手段を
   さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
6. 測定対象物の撮影範囲を移動させながら撮影した複数の画像を用いて始点と終点との２点間の距離を測定する測定方法において、
   前記始点が設定された画像における前記始点の座標を取得する始点座標取得ステップと、
   前記始点が設定された画像において前記始点とは異なる代表点を設定し、設定した前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する第１の代表点設定ステップと、
   前記始点が設定された画像より後の終点が設定されるまでの各画像において、直前に設定された前記代表点の近傍の画像の特徴量に基づいて前記代表点を探索し、直前に設定された代表点の座標を取得する代表点探索ステップと、
   前記代表点探索ステップにより検出した前記代表点の座標とは異なる座標の位置に新たな前記代表点を設定し、新たな前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する第２の代表点設定ステップと、
   前記終点が設定された画像における前記終点の座標を取得する終点座標取得ステップと、
   取得された前記始点、前記代表点および前記終点の座標を用いて、前記始点が設定された画像での前記始点から前記代表点まで、同一画像で異なる位置に設定された前記代表点間、および、前記終点が設定された画像での前記代表点と前記終点を接続した同一画像上での各２点間のベクトルを算出するベクトル算出ステップと、
   算出された前記ベクトルを全て加算することにより求められる前記始点から前記終点までのベクトルに基づいて、前記始点と前記終点の間の距離を算出する距離算出ステップと を含むことを特徴とする測定方法。
7. 測定対象物の撮影範囲を移動させながら撮影した複数の画像を用いて始点と終点との２点間の距離を測定する処理を、コンピュータに実行させるプログラムにおいて、
   前記始点が設定された画像における前記始点の座標を取得する始点座標取得ステップと、
   前記始点が設定された画像において前記始点とは異なる代表点を設定し、設定した前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する第１の代表点設定ステップと、
   前記始点が設定された画像より後の終点が設定されるまでの各画像において、直前に設定された前記代表点の近傍の画像の特徴量に基づいて前記代表点を探索し、直前に設定された代表点の座標を取得する代表点探索ステップと、
   前記代表点探索ステップにより検出した前記代表点の座標とは異なる座標の位置に新たな前記代表点を設定し、新たな前記代表点の座標および近傍の画像の特徴量を取得する第２の代表点設定ステップと、
   前記終点が設定された画像における前記終点の座標を取得する終点座標取得ステップと、
   取得された前記始点、前記代表点および前記終点の座標を用いて、前記始点が設定された画像での前記始点から前記代表点まで、同一画像で異なる位置に設定された前記代表点間、および、前記終点が設定された画像での前記代表点と前記終点を接続した同一画像上での各２点間のベクトルを算出するベクトル算出ステップと、
   算出された前記ベクトルを全て加算することにより求められる前記始点から前記終点までのベクトルに基づいて、前記始点と前記終点の間の距離を算出する距離算出ステップと を含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。

Images