JP3031577B2 - 被測定物の表面測定方法及び表面測定装置 - Google Patents
被測定物の表面測定方法及び表面測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、塗装面や研磨面、その
他の被測定物の表面の粗さや凹凸形状を光学的に自動測
定する方法及び測定装置に関する。
他の被測定物の表面の粗さや凹凸形状を光学的に自動測
定する方法及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような光学的手段を適用し
て、被測定物の表面の粗さを自動測定する測定装置とし
て、特開平１−２１０８０６号、特開平１−２１０８０
７号に開示されたものがある。
て、被測定物の表面の粗さを自動測定する測定装置とし
て、特開平１−２１０８０６号、特開平１−２１０８０
７号に開示されたものがある。
【０００３】これらの測定装置は、自動車のボディー表
面の塗装の粗さを検査するものであり、予め決められた
明暗の縞模様を照射する光源と、ビデオカメラを備え、
ベルトコンベア等で搬送されてくる自動車のボディーの
塗装面に上記縞模様を照射して、その反射模様を輝度変
化としてビデオカメラで撮像する。そして、ビデオカメ
ラ２によって得られた映像データに基づいてコンピュー
タシステムが、反射模様の歪み具合等を解析することに
よって塗装の粗さを判定する。
面の塗装の粗さを検査するものであり、予め決められた
明暗の縞模様を照射する光源と、ビデオカメラを備え、
ベルトコンベア等で搬送されてくる自動車のボディーの
塗装面に上記縞模様を照射して、その反射模様を輝度変
化としてビデオカメラで撮像する。そして、ビデオカメ
ラ２によって得られた映像データに基づいてコンピュー
タシステムが、反射模様の歪み具合等を解析することに
よって塗装の粗さを判定する。
【０００４】又、他の従来例としては、被測定物の表面
に点接触するプローブを備え、ブローブを任意の方向へ
走査したときのプローブの上下動の変位を電気信号に変
換すして、その電気信号の振幅変化の周期から測定物の
表面の凹凸形状を判定する接触方式の測定装置が知られ
ている。
に点接触するプローブを備え、ブローブを任意の方向へ
走査したときのプローブの上下動の変位を電気信号に変
換すして、その電気信号の振幅変化の周期から測定物の
表面の凹凸形状を判定する接触方式の測定装置が知られ
ている。
【０００５】更に、被測定物の表面に極めて小さな面積
の光を照射する点光源を備え、点光源を任意の方向へ走
査したときの表面からの反射光をビデオカメラ等で受光
することによって表面の凹凸を表す電気信号を得て、そ
の電気信号の振幅変化の周期から測定物の表面の凹凸形
状を判定する非接触方式の測定装置が知られている。
の光を照射する点光源を備え、点光源を任意の方向へ走
査したときの表面からの反射光をビデオカメラ等で受光
することによって表面の凹凸を表す電気信号を得て、そ
の電気信号の振幅変化の周期から測定物の表面の凹凸形
状を判定する非接触方式の測定装置が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平１−
２１０８０６号、特開平１−２１０８０７号に開示され
た技術は、被測定物の表面からの反射光の明暗分布に基
づいて、直接に該表面の粗さを計測するものであるの
で、外部から入射する外光の影響を受けやすく、暗室内
等の外光の侵入しない環境で測定する必要があることか
ら、大掛かりな装置が必要となったり、そのような最適
環境が得られない状況下で測定する場合には測定精度が
悪くなる問題があった。現実問題としてこのような最適
状況を設定することは極めて困難であり、ある特定の物
を限られた環境の下で測定する専用の測定装置に適用す
るのでは汎用性に乏しく、又、測定精度を向上させるた
めの調整が測定環境毎に異なることから、操作が極めて
煩雑であった。
２１０８０６号、特開平１−２１０８０７号に開示され
た技術は、被測定物の表面からの反射光の明暗分布に基
づいて、直接に該表面の粗さを計測するものであるの
で、外部から入射する外光の影響を受けやすく、暗室内
等の外光の侵入しない環境で測定する必要があることか
ら、大掛かりな装置が必要となったり、そのような最適
環境が得られない状況下で測定する場合には測定精度が
悪くなる問題があった。現実問題としてこのような最適
状況を設定することは極めて困難であり、ある特定の物
を限られた環境の下で測定する専用の測定装置に適用す
るのでは汎用性に乏しく、又、測定精度を向上させるた
めの調整が測定環境毎に異なることから、操作が極めて
煩雑であった。
【０００７】又、上記接触方式の測定装置と非接触方式
の測定装置にあっては、極めて局所的な部分を線走査す
ることによって得られる、時間軸に対する電気信号の振
幅変化の周期から被測定物の表面の凹凸形状を測定する
ものであるので、次のような技術的な課題があった。
の測定装置にあっては、極めて局所的な部分を線走査す
ることによって得られる、時間軸に対する電気信号の振
幅変化の周期から被測定物の表面の凹凸形状を測定する
ものであるので、次のような技術的な課題があった。
【０００８】即ち、面的な広がりを持った２次元の測定
を行うことが困難であり、線走査に起因する方向性を持
った測定に限定されてしまうことから、方向性を持たな
い被測定物の表面を測定するのに適さない。
を行うことが困難であり、線走査に起因する方向性を持
った測定に限定されてしまうことから、方向性を持たな
い被測定物の表面を測定するのに適さない。
【０００９】更に、自動車のボディー表面の粗さを測定
する場合のように、広い範囲の表面を測定するのに適さ
ず、もし仮に広い範囲の表面を測定しようとすれば、極
めて多くの線走査を繰り返す必要があることから、測定
に長時間を必要とする。又、未だ固化していない流動的
な広い範囲の表面や常に流動的な広い範囲の表面を測定
することは、測定に長時間を必要とすることに起因して
不可能といえる。
する場合のように、広い範囲の表面を測定するのに適さ
ず、もし仮に広い範囲の表面を測定しようとすれば、極
めて多くの線走査を繰り返す必要があることから、測定
に長時間を必要とする。又、未だ固化していない流動的
な広い範囲の表面や常に流動的な広い範囲の表面を測定
することは、測定に長時間を必要とすることに起因して
不可能といえる。
【００１０】勿論、上記接触方式の測定装置にあって
は、このような流動的な表面の測定は不可能である。更
に、測定時の周囲環境が高温であったり定温である状況
下では、測定が困難となる等の問題があった。
は、このような流動的な表面の測定は不可能である。更
に、測定時の周囲環境が高温であったり定温である状況
下では、測定が困難となる等の問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題に鑑みて成されたものであり、単一周波数分布を有す
る明暗模様の光学パターンを被測定表面に照射すること
により、該被測定表面からの反射映像を面撮像し、該反
射映像の画像データを２次元フーリエ変換することによ
り、該反射映像の空間周波数スペクトルを求め、該空間
周波数スペクトルを等周波数毎に周回積分して、反射映
像の特徴を周波数に対するスペクトル強度の１次元分布
特性に変換することにより、該被測定表面の特徴抽出を
行うようにした。
題に鑑みて成されたものであり、単一周波数分布を有す
る明暗模様の光学パターンを被測定表面に照射すること
により、該被測定表面からの反射映像を面撮像し、該反
射映像の画像データを２次元フーリエ変換することによ
り、該反射映像の空間周波数スペクトルを求め、該空間
周波数スペクトルを等周波数毎に周回積分して、反射映
像の特徴を周波数に対するスペクトル強度の１次元分布
特性に変換することにより、該被測定表面の特徴抽出を
行うようにした。
【００１２】又、上記１次元分布特性を所定周波数範囲
毎に積算し、該所定周波数範囲毎の積算スペクトル強度
を求めることにより、被測定表面の特徴抽出を行うよう
にした。
毎に積算し、該所定周波数範囲毎の積算スペクトル強度
を求めることにより、被測定表面の特徴抽出を行うよう
にした。
【００１３】
【作用】このような構成を有する本発明によれば、被測
定表面で反射した反射映像の空間周波数スペクトラムに
変換して特徴抽出するので、方向性を持たない表面の状
態を測定することができる。
定表面で反射した反射映像の空間周波数スペクトラムに
変換して特徴抽出するので、方向性を持たない表面の状
態を測定することができる。
【００１４】又、該空間周波数スペクトルを等周波数毎
に周回積分して、反射映像の特徴を周波数に対するスペ
クトル強度の１次元分布特性に変換することにより、該
被測定表面の特徴抽出をより簡易に行うことができる。
に周回積分して、反射映像の特徴を周波数に対するスペ
クトル強度の１次元分布特性に変換することにより、該
被測定表面の特徴抽出をより簡易に行うことができる。
【００１５】更に、被測定表面を非接触で測定すること
ができ、且つ広い面の状態を同時に測定することができ
る。
ができ、且つ広い面の状態を同時に測定することができ
る。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面と共に説明す
る。
る。
【００１７】まず、全体構成を図１に基づいて説明する
と、被測定物２の被測定表面４に光学模様の基準パター
ンを照射する基準パターン投影部６と、被測定表面４か
らの反射映像を撮像する撮像部８とから成る投影部１０
を備えている。
と、被測定物２の被測定表面４に光学模様の基準パター
ンを照射する基準パターン投影部６と、被測定表面４か
らの反射映像を撮像する撮像部８とから成る投影部１０
を備えている。
【００１８】基準パターン投影部６は、図２に示すよう
に、一様なスペクトラム分布の平面光を発光する光源ラ
ンプ１２と、光を透過する部分と光を透過しない部分か
ら成る格子縞やストライプ模様、市松模様等の単一周波
数分布を有する周期模様のスリット１４を備え、光源ラ
ンプ１２からの光がスリット１４を通過することによっ
てできる明暗（即ち、２値の明暗）模様の基準パターン
を被測定表面４に照射する。
に、一様なスペクトラム分布の平面光を発光する光源ラ
ンプ１２と、光を透過する部分と光を透過しない部分か
ら成る格子縞やストライプ模様、市松模様等の単一周波
数分布を有する周期模様のスリット１４を備え、光源ラ
ンプ１２からの光がスリット１４を通過することによっ
てできる明暗（即ち、２値の明暗）模様の基準パターン
を被測定表面４に照射する。
【００１９】撮像部８は、焦点深度の深い受像光学系１
６を介して得られる反射映像をＣＣＤ等の面撮像デバイ
スによって撮像する電子スチルカメラやビデオカメラ等
の撮像機器１８で構成され、反射映像を輝度画像として
撮像する。ここで、上記面撮像デバイスは、マトリック
ス配列された多数の画素を有し、面走査によりフレーム
撮像を行うと共に、面走査周期毎に夫々の画素信号を点
順次に出力する。
６を介して得られる反射映像をＣＣＤ等の面撮像デバイ
スによって撮像する電子スチルカメラやビデオカメラ等
の撮像機器１８で構成され、反射映像を輝度画像として
撮像する。ここで、上記面撮像デバイスは、マトリック
ス配列された多数の画素を有し、面走査によりフレーム
撮像を行うと共に、面走査周期毎に夫々の画素信号を点
順次に出力する。
【００２０】画素信号は、輝度画像入力部２０に転送さ
れ、ビデオテープレコーダ２２でフレーム画毎に記録さ
れると共に、オンラインとオフラインの切換えを行う切
換え回路２４を介してＡ／Ｄ変換器２６に転送される。
尚、図１に示すように、切換え回路２４の切換え接続に
より撮像部８の出力接点とＡ／Ｄ変換器２６の入力接点
を接続することでオンライン処理、ビデオテープレコー
ダ２２の出力接点とＡ／Ｄ変換器２６の入力接点を切換
え接続することによりビデオテープレコーダ２２に一旦
記録した反射映像をオフライン処理することができる。
れ、ビデオテープレコーダ２２でフレーム画毎に記録さ
れると共に、オンラインとオフラインの切換えを行う切
換え回路２４を介してＡ／Ｄ変換器２６に転送される。
尚、図１に示すように、切換え回路２４の切換え接続に
より撮像部８の出力接点とＡ／Ｄ変換器２６の入力接点
を接続することでオンライン処理、ビデオテープレコー
ダ２２の出力接点とＡ／Ｄ変換器２６の入力接点を切換
え接続することによりビデオテープレコーダ２２に一旦
記録した反射映像をオフライン処理することができる。
【００２１】Ａ／Ｄ変換器２６は反射映像の画素毎の画
素信号を所定ビット数（例えば、８ビット）の画素デー
タに変換し、加減算器２８を介して画像蓄積メモリ３０
に格納させる。
素信号を所定ビット数（例えば、８ビット）の画素デー
タに変換し、加減算器２８を介して画像蓄積メモリ３０
に格納させる。
【００２２】更に、加減算器２８は、画像蓄積メモリ３
０に格納されている１フレーム画の画素データとＡ／Ｄ
変換器２６から点順次周期で転送されてくる新たな画素
データを配列を崩すことなく積算演算して再び元の画像
蓄積メモリ３０に格納し、複数のフレーム画についてこ
の積算演算処理を繰り返すことにより、絞り込み撮像を
実現する。
０に格納されている１フレーム画の画素データとＡ／Ｄ
変換器２６から点順次周期で転送されてくる新たな画素
データを配列を崩すことなく積算演算して再び元の画像
蓄積メモリ３０に格納し、複数のフレーム画についてこ
の積算演算処理を繰り返すことにより、絞り込み撮像を
実現する。
【００２３】この積算演算処理で得られた１フレーム画
の画素データは、画像蓄積メモリ３０から読み出されて
画像補正部３２のＤＣ補正部３４、感度むら補正部３６
及び校正部３８に転送される。
の画素データは、画像蓄積メモリ３０から読み出されて
画像補正部３２のＤＣ補正部３４、感度むら補正部３６
及び校正部３８に転送される。
【００２４】校正部３８は、被測定面４を実際に測定す
る前段階で、本測定装置を予め最適な測定状態に初期設
定するために設けられている。即ち、この初期設定で
は、実際の被測定物２の代わりに、黒硝子等の安定した
基準物に基準パターンを照射したときの反射映像を撮像
し、この反射映像のフレーム画に含まれる不要な直流成
分を検出すると共に、フレーム画の周波数変動を解析す
ることによって投影部１０自身が内包する感度むらを検
出して、ＤＣ補正部３４と感度むら補正部３６による補
正処理のための校正データを保持する。尚、この初期設
定を、実際の測定動作中に所定周期毎に実施すること
で、常に最適状態を確保するようになっている。
る前段階で、本測定装置を予め最適な測定状態に初期設
定するために設けられている。即ち、この初期設定で
は、実際の被測定物２の代わりに、黒硝子等の安定した
基準物に基準パターンを照射したときの反射映像を撮像
し、この反射映像のフレーム画に含まれる不要な直流成
分を検出すると共に、フレーム画の周波数変動を解析す
ることによって投影部１０自身が内包する感度むらを検
出して、ＤＣ補正部３４と感度むら補正部３６による補
正処理のための校正データを保持する。尚、この初期設
定を、実際の測定動作中に所定周期毎に実施すること
で、常に最適状態を確保するようになっている。
【００２５】そして、ＤＣ補正部３４が、画像蓄積メモ
リ３０から読み出した画素データから校正部３８に保持
されている直流成分を減算処理することにより、後述す
る周波数画像変換部４０で信号処理の対象外となる背景
映像部分及びオフセット成分を除去し、次に、感度むら
補正部３６が感度むらを補正して周波数画像変換部４０
へ転送する。
リ３０から読み出した画素データから校正部３８に保持
されている直流成分を減算処理することにより、後述す
る周波数画像変換部４０で信号処理の対象外となる背景
映像部分及びオフセット成分を除去し、次に、感度むら
補正部３６が感度むらを補正して周波数画像変換部４０
へ転送する。
【００２６】周波数画像変換部４０では、まず、前処理
部４２で１フレーム画の画素データに対してハミング関
数の重付け演算処理を行うことにより、１フレーム画の
信号処理範囲を設定すると同時に、信号処理範囲の区切
り部分が不連続とならずに徐々に零に成るようにする。
尚、この荷重関数としてハミング関数に限らず、被測定
表面４やスリット１４の空間周波数に応じて、ハニング
関数やガウス関数等を適宜に適用しても良い。
部４２で１フレーム画の画素データに対してハミング関
数の重付け演算処理を行うことにより、１フレーム画の
信号処理範囲を設定すると同時に、信号処理範囲の区切
り部分が不連続とならずに徐々に零に成るようにする。
尚、この荷重関数としてハミング関数に限らず、被測定
表面４やスリット１４の空間周波数に応じて、ハニング
関数やガウス関数等を適宜に適用しても良い。
【００２７】次に、演算部４４が、前処理部４２から出
力された画素データに対して２次元離散的フーリエ変換
処理を行うことにより、反射映像の空間周波数スペクト
ラムを求める。
力された画素データに対して２次元離散的フーリエ変換
処理を行うことにより、反射映像の空間周波数スペクト
ラムを求める。
【００２８】即ち、前処理部４２から出力された１フレ
ーム画の画素データを、図３に示すように、撮像部８の
面撮像デバイスの画素配列に対応したＮ×Ｍ個のデータ
ｇ(0,0) ……ｇ(N-1,M-1) で示すと、次式（１）の２次
元離散的フーリエ変換を行うことで、反射映像の空間周
波数スペクトラムＧ(k,L) を求める。
ーム画の画素データを、図３に示すように、撮像部８の
面撮像デバイスの画素配列に対応したＮ×Ｍ個のデータ
ｇ(0,0) ……ｇ(N-1,M-1) で示すと、次式（１）の２次
元離散的フーリエ変換を行うことで、反射映像の空間周
波数スペクトラムＧ(k,L) を求める。
【００２９】
【数１】
【００３０】但し、この実施例では、所謂２次元高速フ
ーリエ変換の手法を適用することで更に高速演算を実現
している。即ち、上記式（１）中の指数関数を次式
（２）に置き換えると次式（３）が求まり、
ーリエ変換の手法を適用することで更に高速演算を実現
している。即ち、上記式（１）中の指数関数を次式
（２）に置き換えると次式（３）が求まり、
【００３１】
【数２】
【００３２】
【数３】
【００３３】更に、式（３）が次式（４）と（５）に分
けられる。
けられる。
【００３４】
【数４】
【００３５】
【数５】
【００３６】したがって、式（４）の１次元離散的フー
リエ変換を行った後、式（５）の１次元離散的フーリエ
変換を行うことで、反射映像の空間周波数スペクトラム
Ｇ(k,L) を求めている。
リエ変換を行った後、式（５）の１次元離散的フーリエ
変換を行うことで、反射映像の空間周波数スペクトラム
Ｇ(k,L) を求めている。
【００３７】尚、図４は、上記式（４）と（５）より２
次元高速フーリエ変換を求めるアルゴリズムを示し、こ
のフーリエ変換を行うと、図５に示すように、撮像部８
に設けられた面撮像デバイスの画素配列で規定されるサ
ンプリング周波数Δｋ，ΔＬ毎にｋ−Ｌ空間周波数領域
におけるパワースペクトル分布が得られる。
次元高速フーリエ変換を求めるアルゴリズムを示し、こ
のフーリエ変換を行うと、図５に示すように、撮像部８
に設けられた面撮像デバイスの画素配列で規定されるサ
ンプリング周波数Δｋ，ΔＬ毎にｋ−Ｌ空間周波数領域
におけるパワースペクトル分布が得られる。
【００３８】次に、空間周波数スペクトラムＧ(k,L) の
データは等周波数抽出部４６に転送され、まず、集計演
算部４８が、ｋ−Ｌ空間周波数領域における等周波数成
分毎に空間周波数スペクトラムＧ(k,L) の加算平均値を
演算することにより、一次元化した特徴抽出データを求
める。
データは等周波数抽出部４６に転送され、まず、集計演
算部４８が、ｋ−Ｌ空間周波数領域における等周波数成
分毎に空間周波数スペクトラムＧ(k,L) の加算平均値を
演算することにより、一次元化した特徴抽出データを求
める。
【００３９】即ち、空間周波数スペクトラムＧ(k,L)
は、図５のように、反射映像の特徴を２次元周波数領域
で示すが、この特徴抽出データから更に処理し易い特徴
抽出を行うために、ｋ−Ｌ空間周波数領域のスペクトラ
ムＧ(k,L) を｜Ｇ(r，θ) ｜2 の極座標で表し、
は、図５のように、反射映像の特徴を２次元周波数領域
で示すが、この特徴抽出データから更に処理し易い特徴
抽出を行うために、ｋ−Ｌ空間周波数領域のスペクトラ
ムＧ(k,L) を｜Ｇ(r，θ) ｜2 の極座標で表し、
【００４０】
【数６】
【００４１】の等周波数毎に周回積分を行う。
【００４２】そして、この演算処理によれば、図６に示
すように、ｋ−Ｌ空間周波数領域内のスペクトラムＧ
(k,L) を等しい周波数毎に周回積分を行うことから、図
７に示すような周波数ｒに対するパワースペクトルＰ
(r) のヒストグラムから成る一次元化した特徴抽出デー
タが求まり、記憶部５０に記憶される。
すように、ｋ−Ｌ空間周波数領域内のスペクトラムＧ
(k,L) を等しい周波数毎に周回積分を行うことから、図
７に示すような周波数ｒに対するパワースペクトルＰ
(r) のヒストグラムから成る一次元化した特徴抽出デー
タが求まり、記憶部５０に記憶される。
【００４３】記憶部５０の特徴抽出データは集計部５２
へ読み出され、まず、特徴抽出データから基本周波数設
定部５４に設定されている基準パターンの基本周波数成
分を削除した後、図７に示す長波周期範囲ＲL と中波周
期範囲ＲM と短波周期範囲Ｒs 毎にクラス分けし、各ク
ラス毎にパワースペクトルＰ(r) を積算演算して各クラ
スの積算結果をディスプレーや印字装置などから成る表
示部５６へ転送して表示する。
へ読み出され、まず、特徴抽出データから基本周波数設
定部５４に設定されている基準パターンの基本周波数成
分を削除した後、図７に示す長波周期範囲ＲL と中波周
期範囲ＲM と短波周期範囲Ｒs 毎にクラス分けし、各ク
ラス毎にパワースペクトルＰ(r) を積算演算して各クラ
スの積算結果をディスプレーや印字装置などから成る表
示部５６へ転送して表示する。
【００４４】この実施例によれば、次のような優れた効
果を発揮する。
果を発揮する。
【００４５】まず、被測定表面４で反射した反射映像を
周波数画像変換部４０が２次元フーリエ変換することに
よって、被測定表面４の凹凸や粗さ、うねり等を空間周
波数スペクトラムとして特徴抽出するので、方向性を持
たない表面の状態を測定することができる。
周波数画像変換部４０が２次元フーリエ変換することに
よって、被測定表面４の凹凸や粗さ、うねり等を空間周
波数スペクトラムとして特徴抽出するので、方向性を持
たない表面の状態を測定することができる。
【００４６】そして、等周波数抽出部４６で、各周波数
毎の周回積分を行うことによって、各周波数毎のスペク
トル強度を１次元分布に変換し、このスペクトル強度の
周波数変化を評価することによって、極めて容易に被測
定表面４の状況を知ることができる。例えば、図７に示
す低域周波数範囲ＲL のスペクトル強度からは、被測定
表面のうねり状態等を知ることができ、高域周波数範囲
Ｒs のスペクトル強度からは、被測定表面の粗さ状態等
を知ることができ、中間周波数範囲Ｒm のスペクトル強
度からは、被測定表面の例えば塗装むら状態等を知るこ
とができる。
毎の周回積分を行うことによって、各周波数毎のスペク
トル強度を１次元分布に変換し、このスペクトル強度の
周波数変化を評価することによって、極めて容易に被測
定表面４の状況を知ることができる。例えば、図７に示
す低域周波数範囲ＲL のスペクトル強度からは、被測定
表面のうねり状態等を知ることができ、高域周波数範囲
Ｒs のスペクトル強度からは、被測定表面の粗さ状態等
を知ることができ、中間周波数範囲Ｒm のスペクトル強
度からは、被測定表面の例えば塗装むら状態等を知るこ
とができる。
【００４７】又、この２次元フーリエ変換の演算処理を
行う前に、画像補正部３２が、撮像によって得られた反
射映像のデータから、オフセット成分と投影部１０固有
の感度むらを補正するので、精度の良い２次元フーリエ
変換に基づき、被測定表面４の特徴抽出を高精度で実現
される。
行う前に、画像補正部３２が、撮像によって得られた反
射映像のデータから、オフセット成分と投影部１０固有
の感度むらを補正するので、精度の良い２次元フーリエ
変換に基づき、被測定表面４の特徴抽出を高精度で実現
される。
【００４８】又、撮像部８に設けられる撮像機器１８の
焦点深度を深くすると共に、撮像した反射映像を輝度画
像入力部２０で積算処理するようにしたので、反射映像
の光放射特性を検出するためのＳ／Ｎ比を向上すること
ができる。
焦点深度を深くすると共に、撮像した反射映像を輝度画
像入力部２０で積算処理するようにしたので、反射映像
の光放射特性を検出するためのＳ／Ｎ比を向上すること
ができる。
【００４９】更に、被測定面４に対して非接触で測定す
るので、半固体や液体状態等の流動的な表面の測定を行
うことができる。
るので、半固体や液体状態等の流動的な表面の測定を行
うことができる。
【００５０】尚、この実施例では、周波数画像変換部４
０の前処理部４２において、反射映像のデータに対して
ハミング関数を荷重演算することで、２次元フーリエ変
換で得られる空間周波数スペクトラム中に不要な周波数
成分が含まれないように前処理しているが、予め、基準
パターン投影部６内の光源ランプ１２を、光軸の光強度
が最も強く、周囲に行くほど次第に光強度が弱くなるよ
うなハミング関数と類似した強度分布を有する光を発光
する光源ランプに代えることにより、前処理部４２にお
けるハミング関数の荷重演算を省略してもよい。このよ
うな光源ランプとして、例えば、ボール電球を適用する
ことができ、そしてこのような光源ランプを適用すれ
ば、特徴抽出までの処理の高速化を実現できると共に、
デジタル演算を行うためのコンピュータシステムの簡素
化を図ることができる。
０の前処理部４２において、反射映像のデータに対して
ハミング関数を荷重演算することで、２次元フーリエ変
換で得られる空間周波数スペクトラム中に不要な周波数
成分が含まれないように前処理しているが、予め、基準
パターン投影部６内の光源ランプ１２を、光軸の光強度
が最も強く、周囲に行くほど次第に光強度が弱くなるよ
うなハミング関数と類似した強度分布を有する光を発光
する光源ランプに代えることにより、前処理部４２にお
けるハミング関数の荷重演算を省略してもよい。このよ
うな光源ランプとして、例えば、ボール電球を適用する
ことができ、そしてこのような光源ランプを適用すれ
ば、特徴抽出までの処理の高速化を実現できると共に、
デジタル演算を行うためのコンピュータシステムの簡素
化を図ることができる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
測定表面で反射した反射映像の空間周波数スペクトラム
に変換して特徴抽出するので、方向性を持たない表面の
状態を測定することができる。
測定表面で反射した反射映像の空間周波数スペクトラム
に変換して特徴抽出するので、方向性を持たない表面の
状態を測定することができる。
【００５２】又、該空間周波数スペクトルを等周波数毎
に周回積分して、反射映像の特徴を周波数に対するスペ
クトル強度の１次元分布特性に変換することにより、該
被測定表面の特徴抽出をより簡易に行うことができる。
に周回積分して、反射映像の特徴を周波数に対するスペ
クトル強度の１次元分布特性に変換することにより、該
被測定表面の特徴抽出をより簡易に行うことができる。
【００５３】更に、被測定表面を非接触で測定すること
ができ、且つ広い面の状態を同時に測定することができ
る。
ができ、且つ広い面の状態を同時に測定することができ
る。
【図１】本発明による被測定物の表面測定装置の一実施
例の全体構成を示すブロック図である。
例の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の投影部の構成を示す構成説明図であ
る。
る。
【図３】一実施例における空間周波数スペクトルの演算
アルゴリズムを説明するための説明図である。
アルゴリズムを説明するための説明図である。
【図４】一実施例における空間周波数スペクトルの演算
アルゴリズムを更に説明するための説明図である。
アルゴリズムを更に説明するための説明図である。
【図５】一実施例により求まる空間周波数スペクトルの
分布を説明するための説明図である。
分布を説明するための説明図である。
【図６】一実施例により求まる空間周波数スペクトルか
ら周回積分を行うための演算アルゴリズムを説明するた
めの説明図である。
ら周回積分を行うための演算アルゴリズムを説明するた
めの説明図である。
【図７】空間周波数スペクトルを周回積分することによ
り得られる１次元特性を説明するための説明図である。
り得られる１次元特性を説明するための説明図である。
４…被測定面、６…基準パターン投影部、８…撮像部、
１０…投影部、１２…光源ランプ、１４…スリット、１
６…撮像光学系、１８…撮像機器、２０…輝度画像入力
部、２２…ビデオテープレコーダ、２６…Ａ／Ｄ変換
器、２８…加減算器、３０…画像蓄積メモリ、３２…画
像補正部、３４…ＤＣ補正部、３６…感度むら補正部、
３８…校正部、４０…周波数画像変換部、４２…前処理
部、４４…演算部、４６…等周波数抽出部、４８…集計
演算部、５０…記憶部、５２…集計部、５４…基本周波
数設定部、５６…表示部。
１０…投影部、１２…光源ランプ、１４…スリット、１
６…撮像光学系、１８…撮像機器、２０…輝度画像入力
部、２２…ビデオテープレコーダ、２６…Ａ／Ｄ変換
器、２８…加減算器、３０…画像蓄積メモリ、３２…画
像補正部、３４…ＤＣ補正部、３６…感度むら補正部、
３８…校正部、４０…周波数画像変換部、４２…前処理
部、４４…演算部、４６…等周波数抽出部、４８…集計
演算部、５０…記憶部、５２…集計部、５４…基本周波
数設定部、５６…表示部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−97608（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−219505（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−285208（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−19091（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30
Claims (7)
- 【請求項１】 単一周波数分布を有する明暗模様の光学
パターンを被測定表面に照射することにより、該被測定
表面からの反射映像を面撮像し、 該反射映像の画像データを２次元フーリエ変換すること
により、該反射映像の空間周波数スペクトルを求め、 該空間周波数スペクトルを等周波数毎に周回積分して、
反射映像の特徴を周波数に対するスペクトル強度の１次
元分布特性に変換することにより、該被測定表面の特徴
抽出を行う被測定物の表面測定方法。 - 【請求項２】 請求項１の被測定物の表面測定方法にお
いて、 更に、前記１次元分布特性を所定周波数範囲毎に積算
し、該所定周波数範囲毎の積算スペクトル強度を求める
ことにより、前記被測定表面の特徴抽出を行う被測定物
の表面測定方法。 - 【請求項３】 単一周波数分布を有する明暗模様の光学
パターンを被測定表面に照射する基準ターン投影手段
と、 該被測定表面からの反射映像を面撮像する撮像手段と、 該撮像手段より得られる反射映像の画像データを２次元
フーリエ変換することにより、該反射映像の空間周波数
スペクトルを求める周波数画像変換手段と、 該空間周波数スペクトルを等周波数毎に周回積分するこ
とにより、反射映像の特徴を周波数に対するスペクトル
強度の１次元分布特性に変換する等周波数抽出手段と、 を備えた被測定物の表面測定装置。 - 【請求項４】 前記等周波数抽出手段で求まる１次元分
布特性を所定周波数範囲毎に積算することにより、該所
定周波数範囲毎の積算スペクトル強度を求める集計手段
を更に備えた請求項３の被測定物の表面測定装置。 - 【請求項５】 前記基準ターン投影手段が、 ハミング関数に相当する光強度分布の光を発光する光源
と、 該光源からの光を透過することにより、単一周波数分布
を有する光学パターンを生じさせる明暗模様のスリット
と、 を有する請求項３または４記載の被測定物の表面測定装
置。 - 【請求項６】 前記撮像手段が、 焦点深度の深い撮像光学系と、 該撮像光学系を通過した前記反射映像を面撮像する撮像
機器とを有すると共に、 該撮像機器が出力した該反射映像の複数フレーム画の映
像信号について積算演算処理を行うことにより絞り込み
撮像を行う輝度画像入力手段を含む請求項３ないし５の
何れか１項記載の被測定物の表面測定装置。 - 【請求項７】 予め安定した基準物の表面に前記基準パ
ターン投影手段による光学パターンを照射したときの反
射映像の輝度画像データを保持する校正手段と、 実際に前記被測表面を測定する際に、該被測表面の反射
映像の輝度画像データから上記校正手段に保持されてい
る輝度画像データに基づいてオフセット成分を除去する
と共に、前記撮像手段の感度むらを補正する補正手段
と、 を更に備えた請求項３ないし６の何れか１項記載の被測
定物の表面測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3296052A JP3031577B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 被測定物の表面測定方法及び表面測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3296052A JP3031577B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 被測定物の表面測定方法及び表面測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133729A JPH05133729A (ja) | 1993-05-28 |
| JP3031577B2 true JP3031577B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=17828483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3296052A Expired - Fee Related JP3031577B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 被測定物の表面測定方法及び表面測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3031577B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19717593A1 (de) * | 1997-04-25 | 1998-10-29 | Duerr Systems Gmbh | Meßsystem zur Beurteilung der Oberflächenqualität |
| DE19749331A1 (de) * | 1997-11-07 | 1999-05-20 | Kostal Leopold Gmbh & Co Kg | Verfahren zum Detektieren von auf einer Windschutzscheibe befindlichen Objekten sowie Vorrichtung |
| JP4778790B2 (ja) * | 2005-12-28 | 2011-09-21 | 株式会社リコー | 表面処理装置と現像スリーブと現像装置および画像形成装置 |
| JP5151272B2 (ja) * | 2006-07-10 | 2013-02-27 | 株式会社リコー | 中空体の製造方法 |
-
1991
- 1991-11-12 JP JP3296052A patent/JP3031577B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05133729A (ja) | 1993-05-28 |
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