JP2000241139A - 形状測定装置 - Google Patents
形状測定装置Info
- Publication number
- JP2000241139A JP2000241139A JP11043502A JP4350299A JP2000241139A JP 2000241139 A JP2000241139 A JP 2000241139A JP 11043502 A JP11043502 A JP 11043502A JP 4350299 A JP4350299 A JP 4350299A JP 2000241139 A JP2000241139 A JP 2000241139A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- pixel
- measuring apparatus
- shape measuring
- imaging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速、高分解能で、フレキシブルに対応で
き、低コストで対象物体の形状を測定する。 【解決手段】 線状のレーザ光を対象物体1に照射し、
その反射光を撮影した撮像手段5の画像を解析して前記
対象物体1の形状を測定する形状測定装置において、前
記撮像手段5の撮像光の光軸を前記撮像手段5に対して
相対的に、該撮像手段5の水平方向i、垂直方向jの少
なくとも一方の方向に微小単位ずつずらす画素ずらし手
段6が設けられていることを特徴とする形状測定装置。
き、低コストで対象物体の形状を測定する。 【解決手段】 線状のレーザ光を対象物体1に照射し、
その反射光を撮影した撮像手段5の画像を解析して前記
対象物体1の形状を測定する形状測定装置において、前
記撮像手段5の撮像光の光軸を前記撮像手段5に対して
相対的に、該撮像手段5の水平方向i、垂直方向jの少
なくとも一方の方向に微小単位ずつずらす画素ずらし手
段6が設けられていることを特徴とする形状測定装置。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は形状測定装置に関す
る。
る。
【0002】
【従来の技術】近年、物体の形状を非接触で測定するニ
ーズが高まっている。この形状測定には広視野で高分解
能が要求される。その方法として従来一般的にズームレ
ンズで高分解能化したカメラに移動可能な機構を付ける
方法が用いられていた。この方法では移動機構が必要で
あるため、大型となり、コストが高く、移動機構の動作
に時間がかかる問題がある。
ーズが高まっている。この形状測定には広視野で高分解
能が要求される。その方法として従来一般的にズームレ
ンズで高分解能化したカメラに移動可能な機構を付ける
方法が用いられていた。この方法では移動機構が必要で
あるため、大型となり、コストが高く、移動機構の動作
に時間がかかる問題がある。
【0003】また別の方法として、線状のレーザ光を物
体に照射して、その反射光から得られる画像により形状
を測定する光切断法が知られている。この光切断法にお
いて高分解能化するために、特開平5−164521号
公報には複数の撮像素子を使用する方法が開示されてい
る。しかし、この方法では撮像素子、撮像画像の処理装
置あるいは撮像切替器が必要であるためコストが高い問
題がある。
体に照射して、その反射光から得られる画像により形状
を測定する光切断法が知られている。この光切断法にお
いて高分解能化するために、特開平5−164521号
公報には複数の撮像素子を使用する方法が開示されてい
る。しかし、この方法では撮像素子、撮像画像の処理装
置あるいは撮像切替器が必要であるためコストが高い問
題がある。
【0004】これらを解決する従来技術として、特開平
9−186940号公報には、撮像光の光軸を水平およ
び垂直方向に微小単位ずつずらして撮像した複数の画像
情報により解像度を高める方法が開示されている。
9−186940号公報には、撮像光の光軸を水平およ
び垂直方向に微小単位ずつずらして撮像した複数の画像
情報により解像度を高める方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術は、画素ずらしした複数の画像を記録して演算する必
要があるため、大きな画像メモリを必要とし、画像合成
に膨大な処理時間がかかるという問題点があった。
術は、画素ずらしした複数の画像を記録して演算する必
要があるため、大きな画像メモリを必要とし、画像合成
に膨大な処理時間がかかるという問題点があった。
【0006】本発明は上記課題を解決したもので、高
速、高分解能で、フレキシブルに対応できる低コストな
形状測定装置を提供する。
速、高分解能で、フレキシブルに対応できる低コストな
形状測定装置を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項1において講じた技術的手段
(以下、第1の技術的手段と称する。)は、線状のレー
ザ光を対象物体に照射し、その反射光を撮影した撮像手
段の画像を解析して前記対象物体の形状を測定する形状
測定装置において、前記撮像手段の撮像光の光軸を前記
撮像手段に対して相対的に、該撮像手段の水平方向、垂
直方向の少なくとも一方の方向に微小単位ずつずらす画
素ずらし手段が設けられていることを特徴とする形状測
定装置である。
るために、本発明の請求項1において講じた技術的手段
(以下、第1の技術的手段と称する。)は、線状のレー
ザ光を対象物体に照射し、その反射光を撮影した撮像手
段の画像を解析して前記対象物体の形状を測定する形状
測定装置において、前記撮像手段の撮像光の光軸を前記
撮像手段に対して相対的に、該撮像手段の水平方向、垂
直方向の少なくとも一方の方向に微小単位ずつずらす画
素ずらし手段が設けられていることを特徴とする形状測
定装置である。
【0008】上記第1の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【0009】すなわち、一つの撮像手段により複数の画
像を撮像し、その複数の画像から対象物体の位置を求め
ることができるので、高分解能の形状測定ができる。ま
た、線状のレーザ光を照射した画像であるため、線状の
画像データだけを記録すればよいので低コスト化の小さ
な画像メモリを使用でき、演算量の少ないので高速化で
きる。さらに、要求される形状測定精度に応じて画素ず
らしピッチを変えることができるので、フレキシブルに
対応でき、低い形状測定精度の場合に高速に処理するこ
とができる。
像を撮像し、その複数の画像から対象物体の位置を求め
ることができるので、高分解能の形状測定ができる。ま
た、線状のレーザ光を照射した画像であるため、線状の
画像データだけを記録すればよいので低コスト化の小さ
な画像メモリを使用でき、演算量の少ないので高速化で
きる。さらに、要求される形状測定精度に応じて画素ず
らしピッチを変えることができるので、フレキシブルに
対応でき、低い形状測定精度の場合に高速に処理するこ
とができる。
【0010】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項2において講じた技術的手段(以下、第2の技
術的手段と称する。)は、前記画素ずらし手段が、撮像
光の光軸を固定して前記撮像手段を微小単位ずつずらす
手段であることを特徴とする請求項1記載の形状測定装
置である。
の請求項2において講じた技術的手段(以下、第2の技
術的手段と称する。)は、前記画素ずらし手段が、撮像
光の光軸を固定して前記撮像手段を微小単位ずつずらす
手段であることを特徴とする請求項1記載の形状測定装
置である。
【0011】上記第2の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【0012】すなわち、前記撮像手段を機械的に動かす
ので、簡単な構成で画像ずらしすることができる。
ので、簡単な構成で画像ずらしすることができる。
【0013】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項3において講じた技術的手段(以下、第3の技
術的手段と称する。)は、前記画素ずらし手段が、前記
撮像手段を固定して撮像光の光軸を微小単位ずつずらす
手段であることを特徴とする請求項1記載の形状測定装
置である。
の請求項3において講じた技術的手段(以下、第3の技
術的手段と称する。)は、前記画素ずらし手段が、前記
撮像手段を固定して撮像光の光軸を微小単位ずつずらす
手段であることを特徴とする請求項1記載の形状測定装
置である。
【0014】上記第3の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【0015】すなわち、撮像手段が固定されているの
で、該撮像手段が故障する恐れが少ない効果を有する。
で、該撮像手段が故障する恐れが少ない効果を有する。
【0016】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項4において講じた技術的手段(以下、第4の技
術的手段と称する。)は、前記撮像手段の画像のうち、
所定の輝度閾値以上の画像の輝度だけを一次記憶手段に
一次記憶することを特徴とする請求項1記載の形状測定
装置である。
の請求項4において講じた技術的手段(以下、第4の技
術的手段と称する。)は、前記撮像手段の画像のうち、
所定の輝度閾値以上の画像の輝度だけを一次記憶手段に
一次記憶することを特徴とする請求項1記載の形状測定
装置である。
【0017】上記第4の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【0018】すなわち、画像は線状であり、輝度閾値以
上の画像だけを記憶するので、一次記憶手段に必要な記
憶容量が少なく、低価格な一次記憶手段を利用すること
ができる。
上の画像だけを記憶するので、一次記憶手段に必要な記
憶容量が少なく、低価格な一次記憶手段を利用すること
ができる。
【0019】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項5において講じた技術的手段(以下、第5の技
術的手段と称する。)は、前記撮像手段の走査線ごと
に、画像の輝度の積算値、輝度と画素位置を乗した値の
積算値を演算し、画素ずらしした画像の複数の前記積算
値から輝度の重心位置を演算することを特徴とする請求
項1記載の形状測定装置である。
の請求項5において講じた技術的手段(以下、第5の技
術的手段と称する。)は、前記撮像手段の走査線ごと
に、画像の輝度の積算値、輝度と画素位置を乗した値の
積算値を演算し、画素ずらしした画像の複数の前記積算
値から輝度の重心位置を演算することを特徴とする請求
項1記載の形状測定装置である。
【0020】上記第5の技術的手段による効果は、以下
のようである。
のようである。
【0021】すなわち、二つの積算値だけで重心位置が
演算できるので、画像全体の輝度から演算する必要がな
く高速に演算できるため高速に測定できる。
演算できるので、画像全体の輝度から演算する必要がな
く高速に演算できるため高速に測定できる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【0023】図1は本発明の実施例の形状測定装置の概
略構成図である。図2は、本発明の実施例の形状測定装
置の構成を概略的に示すブロック図である。図1と図2
では同じ部分には同じ符号を用いている。
略構成図である。図2は、本発明の実施例の形状測定装
置の構成を概略的に示すブロック図である。図1と図2
では同じ部分には同じ符号を用いている。
【0024】まず、図1で本実施例の構成を説明する。
本形状測定装置は、レーザスリット投光器2、レーザ出
力制御部3、光学レンズ4、撮像手段である撮像素子
5、画素ずらし手段である画素ずらし機構部6、画素ず
らし制御部7、画像データ入力・処理部8、データ演算
・装置制御部9、コマンドデコーダ18、データバス1
9から構成されている。1は、形状を測定する対象物体
である。
本形状測定装置は、レーザスリット投光器2、レーザ出
力制御部3、光学レンズ4、撮像手段である撮像素子
5、画素ずらし手段である画素ずらし機構部6、画素ず
らし制御部7、画像データ入力・処理部8、データ演算
・装置制御部9、コマンドデコーダ18、データバス1
9から構成されている。1は、形状を測定する対象物体
である。
【0025】前記レーザスリット投光器2は、線状のレ
ーザ光を前記対象物体1に照射する装置で、前記レーザ
出力制御部3と信号線で連結されている。前記対象物体
1と前記撮像素子5の間の光軸上に前記光学レンズ4が
設けられている。前記撮像素子5はCCD素子である
が、撮像手段としては特にこれに限定されない。受光さ
れた画像の輝度を電気信号に変換できる手段なら何でも
適用でき、真空管式の撮像管でもよい。
ーザ光を前記対象物体1に照射する装置で、前記レーザ
出力制御部3と信号線で連結されている。前記対象物体
1と前記撮像素子5の間の光軸上に前記光学レンズ4が
設けられている。前記撮像素子5はCCD素子である
が、撮像手段としては特にこれに限定されない。受光さ
れた画像の輝度を電気信号に変換できる手段なら何でも
適用でき、真空管式の撮像管でもよい。
【0026】前記画素ずらし機構部6は、圧電素子によ
り前記撮像素子5を、その水平方向、垂直方向に微小単
位ずつずらす機構のものである。これにより前記撮像素
子5を、光軸に対し水平・垂直に微小単位ずつずらして
撮像することができる。
り前記撮像素子5を、その水平方向、垂直方向に微小単
位ずつずらす機構のものである。これにより前記撮像素
子5を、光軸に対し水平・垂直に微小単位ずつずらして
撮像することができる。
【0027】なお、前記画素ずらし手段としては、圧電
素子を用いる手段の代わりに、傾斜可変である平行平板
を前記光学レンズ4と前記撮像素子5の間に設けてるな
どして、光軸を微小単位ずつずらす手段でもよい。この
場合でも、前記撮像素子5と撮像光の光軸の関係は同じ
であり、機能・効果は実施例と同じである。
素子を用いる手段の代わりに、傾斜可変である平行平板
を前記光学レンズ4と前記撮像素子5の間に設けてるな
どして、光軸を微小単位ずつずらす手段でもよい。この
場合でも、前記撮像素子5と撮像光の光軸の関係は同じ
であり、機能・効果は実施例と同じである。
【0028】前記撮像素子5は画像データ入力・処理部
8と信号線で連結され、前記画素ずらし機構部6は画素
ずらし制御部7と信号線で連結されている。前記レーザ
出力制御部3、画素ずらし制御部7、画像データ入力・
処理部8は、それぞれ信号線で前記コマンドデコーダ1
8と連結されている。該コマンドデコーダ18はデータ
バス19を介してデータ演算・装置制御部9と連結され
ている。
8と信号線で連結され、前記画素ずらし機構部6は画素
ずらし制御部7と信号線で連結されている。前記レーザ
出力制御部3、画素ずらし制御部7、画像データ入力・
処理部8は、それぞれ信号線で前記コマンドデコーダ1
8と連結されている。該コマンドデコーダ18はデータ
バス19を介してデータ演算・装置制御部9と連結され
ている。
【0029】図2のブロック図では、図1の画像データ
入力・処理部8の内部構成が詳しく描かれている。該画
像データ入力・処理部8は、A/D変換部10、輝度閾
値設定部11、比較器12、走査線カウンタ13、水平
画素カウンタ14、データパケット構成部15、FIF
O16、FIFO書き込み制御部17から構成されてい
る。
入力・処理部8の内部構成が詳しく描かれている。該画
像データ入力・処理部8は、A/D変換部10、輝度閾
値設定部11、比較器12、走査線カウンタ13、水平
画素カウンタ14、データパケット構成部15、FIF
O16、FIFO書き込み制御部17から構成されてい
る。
【0030】前記A/D変換部10は画像素子5から送
られた画像信号をデジタル化する機能を有する。前記輝
度閾値設定部11は所定の輝度閾値を記録し、前記比較
器12にその情報を伝える機能を有する。前記比較器1
2は、前記A/D変換部10の画像デジタル信号と前記
輝度閾値設定部11の輝度閾値を比較して、輝度閾値以
下の画像デジタル信号をカットする機能を有する。
られた画像信号をデジタル化する機能を有する。前記輝
度閾値設定部11は所定の輝度閾値を記録し、前記比較
器12にその情報を伝える機能を有する。前記比較器1
2は、前記A/D変換部10の画像デジタル信号と前記
輝度閾値設定部11の輝度閾値を比較して、輝度閾値以
下の画像デジタル信号をカットする機能を有する。
【0031】前記走査線カウンタ13及び水平画素カウ
ンタ14は、撮像素子5からの水平・垂直同期信号より
画像信号の画像座標値をカウントする機能を有する。前
記データパケット構成部15は前記画像信号と前記画像
座標をパケット化する機能を有する。 前記FIFO1
6は前記データパケット構成部15のデータパケットを
一時記憶する一次記憶手段である。 前記FIFO書き
込み制御部17は、前記コマンドデコーダ18からの命
令と撮像素子5からの画像信号により、前記データパケ
ット構成部15でパケット化された画像信号と画像座標
の前記FIFO16への書き込みを制御する機能を有す
る。
ンタ14は、撮像素子5からの水平・垂直同期信号より
画像信号の画像座標値をカウントする機能を有する。前
記データパケット構成部15は前記画像信号と前記画像
座標をパケット化する機能を有する。 前記FIFO1
6は前記データパケット構成部15のデータパケットを
一時記憶する一次記憶手段である。 前記FIFO書き
込み制御部17は、前記コマンドデコーダ18からの命
令と撮像素子5からの画像信号により、前記データパケ
ット構成部15でパケット化された画像信号と画像座標
の前記FIFO16への書き込みを制御する機能を有す
る。
【0032】前記コマンドデコーダ18は、データバス
19を介して伝達されるデータ演算・装置制御部9から
の命令によりレーザ制御部3、輝度閾値設定部11、画
素ずらし制御部7、FIFO16を制御する機能を有す
る。前記データ演算・装置制御部9は、データバス1
9、コマンドデコーダ18を介してレーザ出力制御部
3、画素ずらし制御部、画像データ入力・処理部を制御
し、かつ画像データを演算する機能を有し、パーソナル
コンピュータを使用している。パーソナルコンピュータ
に限定するものではないが、該パーソナルコンピュータ
の近年の発達はめざましく、処理能力の向上により高速
に処理することが可能になっている。また、広く普及し
ているパーソナルコンピュータを使用すれば、低コスト
化することができる。
19を介して伝達されるデータ演算・装置制御部9から
の命令によりレーザ制御部3、輝度閾値設定部11、画
素ずらし制御部7、FIFO16を制御する機能を有す
る。前記データ演算・装置制御部9は、データバス1
9、コマンドデコーダ18を介してレーザ出力制御部
3、画素ずらし制御部、画像データ入力・処理部を制御
し、かつ画像データを演算する機能を有し、パーソナル
コンピュータを使用している。パーソナルコンピュータ
に限定するものではないが、該パーソナルコンピュータ
の近年の発達はめざましく、処理能力の向上により高速
に処理することが可能になっている。また、広く普及し
ているパーソナルコンピュータを使用すれば、低コスト
化することができる。
【0033】前記A/D変換部10、走査線カウンタ1
3、水平画素カウンタ14、 FIFO書き込み制御部
17は、それぞれ撮像素子5と連結されている。前記A
/D変換部10は前記比較器12と連結されている。該
比較器12は輝度閾値設定部11およびデータパケット
構成部15と連結されている。前記走査線カウンタ1
3、水平画素カウンタ14は、それぞれ前記データパケ
ット構成部15と連結されている。
3、水平画素カウンタ14、 FIFO書き込み制御部
17は、それぞれ撮像素子5と連結されている。前記A
/D変換部10は前記比較器12と連結されている。該
比較器12は輝度閾値設定部11およびデータパケット
構成部15と連結されている。前記走査線カウンタ1
3、水平画素カウンタ14は、それぞれ前記データパケ
ット構成部15と連結されている。
【0034】前記データパケット構成部15および前記
FIFO書き込み制御部17は、それぞれ前記FIFO
16と連結されている。前記輝度閾値設定部11、FI
FO16、FIFO書き込み制御部17は、それぞれ前
記部コマンドデコーダ18と連結されている。。
FIFO書き込み制御部17は、それぞれ前記FIFO
16と連結されている。前記輝度閾値設定部11、FI
FO16、FIFO書き込み制御部17は、それぞれ前
記部コマンドデコーダ18と連結されている。。
【0035】図3は、本発明の実施例の作動を説明する
フローチャート図である。
フローチャート図である。
【0036】投光する光量を制御するレーザ出力制御部
3の命令によりレーザスリット投光器2から線状のレー
ザ光が対象物体1に照射される。対象物体1からの反射
光は投光軸から任意の角度より集光するための光学レン
ズ4により集光され、前記対象物体1の像を撮像素子5
で撮像する。
3の命令によりレーザスリット投光器2から線状のレー
ザ光が対象物体1に照射される。対象物体1からの反射
光は投光軸から任意の角度より集光するための光学レン
ズ4により集光され、前記対象物体1の像を撮像素子5
で撮像する。
【0037】ステップS101で前記撮像素子5の画像
の輝度が、形状を測定するために適した値になるように
レーザ出力を制御する。次に、ステップS102で前記
画像よりノイズを除去するために適した輝度閾値を算出
し、輝度閾値設定部11に記録・設定し、ステップS1
03に進む。
の輝度が、形状を測定するために適した値になるように
レーザ出力を制御する。次に、ステップS102で前記
画像よりノイズを除去するために適した輝度閾値を算出
し、輝度閾値設定部11に記録・設定し、ステップS1
03に進む。
【0038】該ステップS103では撮像素子5の垂直
同期信号を待ち、該垂直同期信号が来たらステップS1
04に進む。該ステップS104では走査線の画素の画
像輝度の信号がA/D変換部に順次送られ、画像デジタ
ル信号に変換されステップS105に進む。該ステップ
S105では比較器12で、前記画像デジタル信号と前
記輝度閾値が比較され、画像デジタル信号が輝度閾値よ
り大きければステップS104に戻り、デジタル信号が
輝度閾値以上ならステップS106に進む。
同期信号を待ち、該垂直同期信号が来たらステップS1
04に進む。該ステップS104では走査線の画素の画
像輝度の信号がA/D変換部に順次送られ、画像デジタ
ル信号に変換されステップS105に進む。該ステップ
S105では比較器12で、前記画像デジタル信号と前
記輝度閾値が比較され、画像デジタル信号が輝度閾値よ
り大きければステップS104に戻り、デジタル信号が
輝度閾値以上ならステップS106に進む。
【0039】該ステップS106では、前記FIFO書
き込み制御部17の命令により、前記データパケット構
成部15でパケット化された画像信号と画像座標を前記
FIFO16に書き込みステップS107に進む。該ス
テップS107では、1フレーム分の画素の読み出しが
終了したかどうか判断し、終了していなければステップ
S104に進み、次の走査線の読み出しを行い、終了し
ていればステップS108に進む。
き込み制御部17の命令により、前記データパケット構
成部15でパケット化された画像信号と画像座標を前記
FIFO16に書き込みステップS107に進む。該ス
テップS107では、1フレーム分の画素の読み出しが
終了したかどうか判断し、終了していなければステップ
S104に進み、次の走査線の読み出しを行い、終了し
ていればステップS108に進む。
【0040】該ステップS108では、FIFOに書き
込まれたデータをデータ演算・装置制御部9に読み込
み、ステップS109に進む。該ステップS109で
は、重心演算前処理を実行し、走査線ごとに割り当てた
前記データ演算・装置制御部9のメモリに格納し、ステ
ップS110に進む。該ステップS110では画素ずら
し制御部7から画素ずらし機構部6に命令が送られ、撮
像素子5を水平または垂直方向に画素ずらしを行う。
込まれたデータをデータ演算・装置制御部9に読み込
み、ステップS109に進む。該ステップS109で
は、重心演算前処理を実行し、走査線ごとに割り当てた
前記データ演算・装置制御部9のメモリに格納し、ステ
ップS110に進む。該ステップS110では画素ずら
し制御部7から画素ずらし機構部6に命令が送られ、撮
像素子5を水平または垂直方向に画素ずらしを行う。
【0041】本実施例においては、画像素子5の水平方
向、垂直方向ともに1/2画素ステップすなわち前記画
像素子5の画素ピッチの1/2の距離だけずらす画素ず
らしを行っている。これにより、原点位置、水平1/2
画素ずらし位置、垂直1/2画素ずらし位置、水平・垂
直1/2画素ずらし位置の4フレームの画像情報が得ら
れる。このため、水平方向、垂直方向のそれぞれの方向
で、前記画像素子5の画素密度が4倍のなったと同じ分
解能が得られ、高分解能の形状測定ができる。
向、垂直方向ともに1/2画素ステップすなわち前記画
像素子5の画素ピッチの1/2の距離だけずらす画素ず
らしを行っている。これにより、原点位置、水平1/2
画素ずらし位置、垂直1/2画素ずらし位置、水平・垂
直1/2画素ずらし位置の4フレームの画像情報が得ら
れる。このため、水平方向、垂直方向のそれぞれの方向
で、前記画像素子5の画素密度が4倍のなったと同じ分
解能が得られ、高分解能の形状測定ができる。
【0042】なお、前記画素ずらしは1/2画素ステッ
プに限定されない。1/3画素ステップ、1/4画素ス
テップなど、一般的に1/n画素ステップで画素ずらし
を行ってもよい。それぞれ水平方向、垂直方向ともに画
素ずらしを行うと、9回、16回、n2回の画素ずらし
を行い、分解能がそれぞれ9倍、16倍、n2倍にな
る。すなわち画素ずらしのピッチを小さくすれば高分解
能になる。しかし、画像取り込み回数が増えるため形状
測定時間が長くなる。本発明は一台の装置で、この画素
ずらしのピッチを選択することにより、対象物体の形状
測定に適した分解能や形状測定時間をフレキシブルに選
択することができる。
プに限定されない。1/3画素ステップ、1/4画素ス
テップなど、一般的に1/n画素ステップで画素ずらし
を行ってもよい。それぞれ水平方向、垂直方向ともに画
素ずらしを行うと、9回、16回、n2回の画素ずらし
を行い、分解能がそれぞれ9倍、16倍、n2倍にな
る。すなわち画素ずらしのピッチを小さくすれば高分解
能になる。しかし、画像取り込み回数が増えるため形状
測定時間が長くなる。本発明は一台の装置で、この画素
ずらしのピッチを選択することにより、対象物体の形状
測定に適した分解能や形状測定時間をフレキシブルに選
択することができる。
【0043】次のステップS111では、4フレームの
画像の取り込みが終了したかどうか判断し、終了してい
なければステップS106に戻り、次の画像データの取
り込み処理を行う。4フレームの画像の取り込みが終了
していたら、ステップS112に進む。該ステップS1
12では、重心演算前処理された複数画面のデータから
重心位置を演算し、線状のスリット画像の中心線を抽出
し、ステップS113に進む。該ステップ113では、
前記スリット画像の中心線のデータから三次元座標演算
を行い、対象物体1の形状データを算出する。
画像の取り込みが終了したかどうか判断し、終了してい
なければステップS106に戻り、次の画像データの取
り込み処理を行う。4フレームの画像の取り込みが終了
していたら、ステップS112に進む。該ステップS1
12では、重心演算前処理された複数画面のデータから
重心位置を演算し、線状のスリット画像の中心線を抽出
し、ステップS113に進む。該ステップ113では、
前記スリット画像の中心線のデータから三次元座標演算
を行い、対象物体1の形状データを算出する。
【0044】図4は、本発明の実施例の重心演算前処理
を説明する説明図である。図4(a)〜4(d)は、そ
れぞれ原点位置、水平1/2画素ずらし位置、水平・垂
直1/2画素ずらし位置、垂直1/2画素ずらし位置の
画像30と撮像素子8の位置関係を示す概略図である。
わかりやすくするため画素数を少なく示している。i、
jは前記撮像素子8の画像座標系であり、それぞれ水平
方向、垂直方向の位置を表している。(i,j)一組で
前記撮像素子8の画素の位置を表している。図4(e)
〜4(h)は、図4(a)〜4(d)の画素ずらし位置
における前記撮像素子8の同一走査線の画像信号データ
グラフ図である。線状のレーザ光で照射された対象物体
1から得られる画像は、線状のスリット画像であるの
で、図4(a)〜4(d)の画像信号データは前記スリ
ット画像を横断するデータであり、スリットの広がりを
示している。
を説明する説明図である。図4(a)〜4(d)は、そ
れぞれ原点位置、水平1/2画素ずらし位置、水平・垂
直1/2画素ずらし位置、垂直1/2画素ずらし位置の
画像30と撮像素子8の位置関係を示す概略図である。
わかりやすくするため画素数を少なく示している。i、
jは前記撮像素子8の画像座標系であり、それぞれ水平
方向、垂直方向の位置を表している。(i,j)一組で
前記撮像素子8の画素の位置を表している。図4(e)
〜4(h)は、図4(a)〜4(d)の画素ずらし位置
における前記撮像素子8の同一走査線の画像信号データ
グラフ図である。線状のレーザ光で照射された対象物体
1から得られる画像は、線状のスリット画像であるの
で、図4(a)〜4(d)の画像信号データは前記スリ
ット画像を横断するデータであり、スリットの広がりを
示している。
【0045】横軸は画素ずらしにより高分解能化された
画像座標系の水平方向の位置を表すi’であり、縦軸は
対応する画素の画像信号値である。20は、輝度閾値を
表す直線である。。各画素の画像信号値はデジタル信号
化されたのち、前記輝度閾値20より大きい値だけ記録
される。この値をもとに原点位置場合には式(1)、
(2)によりf1(j’)、 g1(j’)を計算す
る。
画像座標系の水平方向の位置を表すi’であり、縦軸は
対応する画素の画像信号値である。20は、輝度閾値を
表す直線である。。各画素の画像信号値はデジタル信号
化されたのち、前記輝度閾値20より大きい値だけ記録
される。この値をもとに原点位置場合には式(1)、
(2)によりf1(j’)、 g1(j’)を計算す
る。
【0046】 f1(j’)=Σ(b−bmin) ・・・・(1) g1(j’)=Σ{i’×(b−bmin)}・・・・(2) ただし、i’、j’は、画素ずらしにより高分解能化さ
れた画像座標系であり、式(3)で計算される。これが
重心演算前処理である。
れた画像座標系であり、式(3)で計算される。これが
重心演算前処理である。
【0047】
【数1】
【0048】同様にして、水平1/2画素ずらし位置、
水平・垂直1/2画素ずらし位置、垂直1/2画素ずら
し位置の重心演算前処理の演算をし、 f2(j’)、
g2(j’)、 f3(j’)、g3(j’)、 f
4(j’)、g4(j’)を求める。ここで、水平1/
2画素ずらし位置、水平・垂直1/2画素ずらし位置、
垂直1/2画素ずらし位置の場合の高分解能化された座
標系は、それぞれ式(4)、(5)、(7)により求め
る。
水平・垂直1/2画素ずらし位置、垂直1/2画素ずら
し位置の重心演算前処理の演算をし、 f2(j’)、
g2(j’)、 f3(j’)、g3(j’)、 f
4(j’)、g4(j’)を求める。ここで、水平1/
2画素ずらし位置、水平・垂直1/2画素ずらし位置、
垂直1/2画素ずらし位置の場合の高分解能化された座
標系は、それぞれ式(4)、(5)、(7)により求め
る。
【0049】
【数2】
【0050】
【数3】
【0051】
【数4】
【0052】こうして重心演算前処理により演算された
結果は、データ演算・装置制御部に記録される。
結果は、データ演算・装置制御部に記録される。
【0053】図5は、本発明の実施例の重心位置演算処
理を説明する説明図である。図5(a)は、図4
(e)、4(f)を重ね合わせたグラフ図で、重心位置
演算の概念を説明するために示されている。図5(c)
は、演算された重心位置を示す概略図である。式(8)
により重心位置を計算する。これは、図5(a)の輝度
の重心のi’を計算することを意味している。これによ
り、スリット画像の一点の高分解能化された座標21
( i’、 j’)が決まる。
理を説明する説明図である。図5(a)は、図4
(e)、4(f)を重ね合わせたグラフ図で、重心位置
演算の概念を説明するために示されている。図5(c)
は、演算された重心位置を示す概略図である。式(8)
により重心位置を計算する。これは、図5(a)の輝度
の重心のi’を計算することを意味している。これによ
り、スリット画像の一点の高分解能化された座標21
( i’、 j’)が決まる。
【0054】 i’={g1(j’)+g2(j’)}/{f1(j’)+f2(j’)} ・・・・(8) 図5(b)は、図4(g)、4(h)を重ね合わせたグ
ラフ図である。上記と同様に式(9)により重心位置を
計算する。図5(d)は演算された重心位置を示す概略
図である。スリット画像の一点の高分解能化された座標
22( i’、j’)が決まる。
ラフ図である。上記と同様に式(9)により重心位置を
計算する。図5(d)は演算された重心位置を示す概略
図である。スリット画像の一点の高分解能化された座標
22( i’、j’)が決まる。
【0055】 i’={g3(j’)+g4(j’)}/{f3(j’)+f4(j’)} ・・・・(9) 同様にして、高分解能化された画像座標系の各走査線に
対して重心位置の座標23〜28を演算すると、スリッ
ト画像の精確な位置が求められる。
対して重心位置の座標23〜28を演算すると、スリッ
ト画像の精確な位置が求められる。
【0056】本発明では、線状のレーザ光で対象物体1
を照射し、輝度閾値より大きい画像信号のみで演算する
ことにより形状測定する。このため、FIFO16のメ
モリは小さくてよく、安価なFIFOを利用できるの
で、低コスト化できる。また、演算に必要なデータも少
なく、重心演算と合わせて高速に形状測定をすることが
できる。
を照射し、輝度閾値より大きい画像信号のみで演算する
ことにより形状測定する。このため、FIFO16のメ
モリは小さくてよく、安価なFIFOを利用できるの
で、低コスト化できる。また、演算に必要なデータも少
なく、重心演算と合わせて高速に形状測定をすることが
できる。
【0057】
【発明の効果】以上のように、本発明は、線状のレーザ
光を対象物体に照射し、その反射光を撮影した撮像手段
の画像を解析して前記対象物体の形状を測定する光切断
法において、撮像光の光軸を前記撮像手段に対して相対
的に、該撮像手段の水平方向、垂直方向の少なくとも一
方の方向に微小単位ずつずらす画素ずらし手段が設けら
れていることを特徴とする形状測定装置であるので、高
速、高分解能で、フレキシブルに対応でき、低コストで
対象物体の形状を測定することができる。
光を対象物体に照射し、その反射光を撮影した撮像手段
の画像を解析して前記対象物体の形状を測定する光切断
法において、撮像光の光軸を前記撮像手段に対して相対
的に、該撮像手段の水平方向、垂直方向の少なくとも一
方の方向に微小単位ずつずらす画素ずらし手段が設けら
れていることを特徴とする形状測定装置であるので、高
速、高分解能で、フレキシブルに対応でき、低コストで
対象物体の形状を測定することができる。
【図1】本発明の実施例の形状測定装置の概略構成図
【図2】本発明の実施例の形状測定装置の構成を概略的
に示すブロック図
に示すブロック図
【図3】本発明の実施例の作動を説明するフローチャー
ト図
ト図
【図4】本発明の実施例の重心演算前処理を説明する説
明図であり、図4(a)〜4(d)は原点位置、水平1
/2画素ずらし位置、水平・垂直1/2画素ずらし位
置、垂直1/2画素ずらし位置の画像30と撮像素子8
の位置関係を示す概略図、図4(e)〜4(h)は図4
(a)〜4(d)の画素ずらし位置における前記撮像素
子8の同一走査線の画像信号データグラフ図である。
明図であり、図4(a)〜4(d)は原点位置、水平1
/2画素ずらし位置、水平・垂直1/2画素ずらし位
置、垂直1/2画素ずらし位置の画像30と撮像素子8
の位置関係を示す概略図、図4(e)〜4(h)は図4
(a)〜4(d)の画素ずらし位置における前記撮像素
子8の同一走査線の画像信号データグラフ図である。
【図5】本発明の実施例の重心位置演算処理を説明する
説明図であり、図5(a)は図4(e)、4(f)を重
ね合わせたグラフ図、図5(b)は図4(g)、4
(h)を重ね合わせたグラフ図、図5(c)、5(d)
は演算された重心位置を示す概略図である。
説明図であり、図5(a)は図4(e)、4(f)を重
ね合わせたグラフ図、図5(b)は図4(g)、4
(h)を重ね合わせたグラフ図、図5(c)、5(d)
は演算された重心位置を示す概略図である。
【符号の説明】 1…対象物体 2…レーザスリット投光器 3…レーザ出力制御部 4…光学レンズ 5…撮像素子(撮像手段) 6…画素ずらし機構(画素ずらし手段) 7…画素ずらし制御部 8…画像データ入力・処理部 9…データ演算・装置制御部 16…FIFO(一次記憶手段) i…水平方向 j…垂直方向
フロントページの続き (72)発明者 小坂井 映 愛知県刈谷市昭和町2丁目3番地 アイシ ン・ニュ−ハ−ド株式会社内 Fターム(参考) 2F065 AA51 DD03 FF01 FF02 FF09 GG04 HH05 JJ03 JJ19 JJ26 MM14 MM24 NN02 QQ03 QQ08 QQ31 QQ42 QQ51 UU06
Claims (5)
- 【請求項1】 線状のレーザ光を対象物体に照射し、そ
の反射光を撮影した撮像手段の画像を解析して前記対象
物体の形状を測定する形状測定装置において、前記撮像
手段の撮像光の光軸を前記撮像手段に対して相対的に、
該撮像手段の水平方向、垂直方向の少なくとも一方の方
向に微小単位ずつずらす画素ずらし手段が設けられてい
ることを特徴とする形状測定装置。 - 【請求項2】 前記画素ずらし手段が、撮像光の光軸を
固定して前記撮像手段を微小単位ずつずらす手段である
ことを特徴とする請求項1記載の形状測定装置。 - 【請求項3】 前記画素ずらし手段が、前記撮像手段を
固定して撮像光の光軸を微小単位ずつずらす手段である
ことを特徴とする請求項1記載の形状測定装置。 - 【請求項4】 前記撮像手段の画像のうち、所定の輝度
閾値以上の画像の輝度だけを一次記憶手段に一次記憶す
ることを特徴とする請求項1記載の形状測定装置。 - 【請求項5】 前記撮像手段の走査線ごとに、画像の輝
度の積算値、輝度と画素位置を乗した値の積算値を演算
し、画素ずらしした画像の複数の前記積算値から輝度の
重心位置を演算することを特徴とする請求項1記載の形
状測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11043502A JP2000241139A (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 形状測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11043502A JP2000241139A (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 形状測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000241139A true JP2000241139A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12665508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11043502A Pending JP2000241139A (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 形状測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000241139A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007192608A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Roland Dg Corp | 三次元形状の測定方法およびその装置 |
JP2010169433A (ja) * | 2009-01-20 | 2010-08-05 | Ckd Corp | 三次元計測装置 |
JP7493474B2 (ja) | 2021-03-08 | 2024-05-31 | 三菱重工業株式会社 | 形状計測装置および方法 |
-
1999
- 1999-02-22 JP JP11043502A patent/JP2000241139A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007192608A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Roland Dg Corp | 三次元形状の測定方法およびその装置 |
JP2010169433A (ja) * | 2009-01-20 | 2010-08-05 | Ckd Corp | 三次元計測装置 |
JP4744610B2 (ja) * | 2009-01-20 | 2011-08-10 | シーケーディ株式会社 | 三次元計測装置 |
JP7493474B2 (ja) | 2021-03-08 | 2024-05-31 | 三菱重工業株式会社 | 形状計測装置および方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4389371B2 (ja) | 画像修復装置および画像修復方法 | |
US5602584A (en) | Apparatus for producing a panoramic image using a plurality of optical systems | |
JP2009031150A (ja) | 三次元形状計測装置、三次元形状計測方法、三次元形状計測プログラム、および記録媒体 | |
JPH05316302A (ja) | 画像入力装置 | |
JP4347614B2 (ja) | 3次元曲面形状の測定装置及び測定方法 | |
JP3507865B2 (ja) | Dmdを用いたccdカメラによる実時間形状計測方法と装置 | |
JP6967464B2 (ja) | 画像処理装置 | |
JP3562250B2 (ja) | 先行車両検出装置 | |
JP4198536B2 (ja) | 物体撮影装置、物体撮影方法及び物体撮影プログラム | |
JP2000241139A (ja) | 形状測定装置 | |
US8179431B2 (en) | Compound eye photographing apparatus, control method therefor, and program | |
JPH10320558A (ja) | キャリブレーション方法並びに対応点探索方法及び装置並びに焦点距離検出方法及び装置並びに3次元位置情報検出方法及び装置並びに記録媒体 | |
JP5925109B2 (ja) | 画像処理装置、その制御方法、および制御プログラム | |
CN114067000B (zh) | 基于全景相机和振镜相机的多目标监测方法和*** | |
JP4228430B2 (ja) | 焦点位置決定方法および装置 | |
US6297881B1 (en) | Three-dimensional measurement method and three-dimensional measurement device | |
JP4390779B2 (ja) | 画像入力装置 | |
JPH0981790A (ja) | 三次元形状復元装置および方法 | |
JPH10185520A (ja) | レーザー光線の受光点中心の検出方法 | |
JP2000275024A (ja) | 3次元入力装置 | |
JP4003274B2 (ja) | 距離測定装置 | |
JP3065699B2 (ja) | 合焦位置検出装置 | |
JP2005024618A (ja) | 傾斜角度測定装置を有するプロジェクタ。 | |
JP2002031511A (ja) | 3次元デジタイザ | |
JP4032556B2 (ja) | 3次元入力装置 |