JP5368337B2

JP5368337B2 - 撮像用パターン

Info

Publication number: JP5368337B2
Application number: JP2010027383A
Authority: JP
Inventors: 裕子宍戸
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2030-02-10
Also published as: JP2011163952A

Description

本発明は、画像機器に撮像される撮像用パターンに関する。

従来、対象物を撮像した画像に基づいて、対象物を測定する画像計測器や、顕微鏡などの画像機器が知られている。このような画像機器では、所定の撮像用パターンを撮像することで測定誤差の校正などをしている（例えば、特許文献１参照）。
この撮像用パターンは、画像機器に撮像されたときに明るい画像となる領域（以下、明領域とする）と、暗い画像となる領域（以下、暗領域とする）とを組み合わせたパターンとして構成され、例えば、レンズの収差などに基づく画像内の歪みの補正や、寸法の測定誤差の校正などをすることができる。

図７は、画像機器のレンズの収差などに基づく画像内の歪みを補正するための従来の撮像用パターン１００を示す図である。なお、図７（Ａ）は、撮像用パターン１００の全体図であり、図７（Ｂ）は、撮像用パターン１００の中心付近を拡大した図である。また、図７では、明領域を白色で示し、暗領域をハッチで示している。以下の図においても同様である。
撮像用パターン１００は、画像機器のレンズの収差などに基づく画像内の歪みを補正するための撮像用パターンであり、図７に示すように、明領域からなる矩形状の基板１１０の内部に暗領域からなる複数の円形状の円形部１２０を縦横方向に等間隔で配置したパターンとして構成されている。
そして、画像機器は、撮像用パターン１００を撮像した画像を処理して円形部１２０の中心位置を算出することでレンズの収差などに基づく画像内の歪みを補正することができる。

図８は、画像機器の寸法の測定誤差を校正するための従来の撮像用パターン２００を示す図である。なお、図８（Ａ）は、撮像用パターン２００の全体図であり、図８（Ｂ）は、撮像用パターン２００の中心付近を拡大した図である。
撮像用パターン２００は、画像機器の寸法の測定誤差を校正するための撮像用パターンであり、図８に示すように、撮像用パターン２００の中央に設けられる矩形状の明領域からなる中央部２１０を備え、枠状に形成された明領域、及び暗領域からなる複数の枠状部２２０を、中央部２１０を中心とする同心状に交互に配列したパターンとして構成されている。

そして、画像機器は、撮像用パターン２００を撮像した画像を処理して明領域、及び暗領域の境界、すなわちエッジを検出し、既知の長さを有する２つのエッジ間の距離（例えば、図８（Ａ）中Ｄ１）を測定することで寸法の測定誤差を校正することができる。
なお、特許文献１に記載の倍率校正プレート（撮像用パターン）では、画像処理測定機（画像機器）は、倍率校正プレートのエッジを検出し、既知の長さを有する２つのエッジ間の距離を測定することで寸法の測定誤差を校正している。なお、以下では、画像機器の寸法の測定誤差を校正するための２つのエッジを測定エッジとする。

また、撮像用パターン１００，２００は、図７、及び図８に示すように、画像機器に撮像される際に、画像の縦横方向に沿って表示されるとともに、交点を画像の中心とする２本の基準線Ｌ１，Ｌ２（図７，８中一点鎖線）に合わせることによって、画像機器に対する位置決めをするための位置決め用パターン１３０，２３０を備えている。
位置決め用パターン１３０，２３０は、撮像用パターン１００，２００の中心から縦横方向に沿って所定の間隔で複数の矩形状の暗領域を配置したパターンとして構成されている。
そして、画像機器の使用者は、基準線Ｌ１，Ｌ２を位置決め用パターン１３０，２３０に合わせるように、画像機器、及び撮像用パターン１００，２００を相対的に移動させることによって、画像機器に対して撮像用パターン１００，２００を位置決めすることができる。

ところで、このような画像機器では、対象物を拡大して撮像するためのズーム機能を備えている場合があり、この場合には、画像機器は、図７（Ｂ）、及び図８（Ｂ）に示すように、ズームの倍率ごとに撮像用パターン１００，２００を撮像することで測定誤差を校正する。
なお、撮像用パターン２００や、特許文献１に記載の倍率校正プレートは、複数の測定エッジを同心状に配置したパターンとして構成されている。したがって、撮像用パターン２００や、特許文献１に記載の倍率校正プレートによれば、ズームの倍率に応じて撮像用パターンを変更することなく、画像機器の測定誤差を校正することができる。

特開平０８−１７０９０７号公報

しかしながら、撮像用パターン１００，２００を拡大して撮像すると、位置決め用パターン１３０，２３０の面積も画像内で拡大されるので、画像機器の使用者は、例えば、基準線Ｌ１，Ｌ２に位置決め用パターン１３０，２３０の中央を合わせるように、画像機器、及び撮像用パターン１００，２００を相対的に移動させる必要がある。すなわち、撮像用パターン１００，２００を拡大して撮像すると、画像機器の使用者は、基準線Ｌ１，Ｌ２に位置決め用パターン１３０，２３０を合わせにくくなるという問題がある。

本発明の目的は、拡大して撮像した場合であっても基準線に位置決めパターンを容易に合わせることができる撮像用パターンを提供することにある。

本発明の撮像用パターンは、対象物を撮像した画像に基づいて、前記対象物を測定する画像機器に撮像される撮像用パターンであって、前記画像機器にて画像を撮像する際に、画像の縦横方向に沿って表示されるとともに、交点を画像の中心とする２本の基準線に合わせることによって、前記画像機器に対する位置決めをするための位置決め用パターンを備え、前記位置決め用パターンは、前記撮像用パターンの中心から縦横方向に沿って所定の間隔で設けられる複数の図形で構成され、前記各図形のうち、縦方向に沿って設けられる各図形は、縦方向に平行な辺を一辺のみ有する図形とされ、横方向に沿って設けられる各図形は、横方向に平行な辺を一辺のみ有する図形とされ、前記各辺の延長線は、前記撮像用パターンの中心を通ることを特徴とする。

このような構成によれば、位置決め用パターンの各辺の延長線は、撮像用パターンの中心を通るので、画像機器の使用者は、撮像用パターンを拡大して撮像した場合であっても基準線に位置決めパターンの各辺を合わせることによって、画像機器に対して撮像用パターンを位置決めすることができる。また、位置決め用パターンの各図形は、縦方向、または横方向に平行な辺を一辺のみ有する図形とされているので、画像機器の使用者は、基準線に位置決めパターンの各辺を合わせやすい。したがって、撮像用パターンを拡大して撮像した場合であっても基準線に位置決めパターンを容易に合わせることができる。

本発明では、前記撮像用パターンの中央に設けられる矩形状の明領域、または暗領域からなる中央部と、前記中央部を中心として縦方向に沿って両側に延出し、前記明領域、及び前記暗領域を交互に繰り返す縦方向パターンと、前記中央部を中心として横方向に沿って両側に延出し、前記明領域、及び前記暗領域を交互に繰り返す横方向パターンとを備え、前記明領域、及び前記暗領域の境界であるエッジを前記画像機器に検出させることで前記画像機器の測定誤差を校正するための撮像用パターンとされ、前記各図形は、前記画像機器に検出させない前記各エッジにそれぞれ当接して設けられることが好ましい。

ここで、前述した撮像用パターン２００のように、中央部２１０と、枠状部２２０の一部で構成される横方向パターン、及び縦方向パターンとを備え、測定エッジを画像機器に検出させることで画像機器の測定誤差を校正するための撮像用パターンでは、明領域から暗領域に変化する境界を測定エッジとして検出するか、暗領域から明領域に変化する境界を測定エッジとして検出するかを容易に判断することができない。したがって、画像機器は、測定エッジを容易に検出することができないという問題がある。

例えば、図８（Ａ）に示すように、既知の長さを有する２つの測定エッジ間の距離Ｄ１を測定することで測定誤差を校正する際に、画像機器は、測定エッジを容易に検出することができずに誤って距離Ｄ１＋Ｄ２を測定してしまう場合がある。このような場合には、画像機器は、測定誤差を適切に校正することができないという問題がある。
本発明によれば、位置決めパターンの各図形は、画像機器に検出させない各エッジにそれぞれ当接して設けられているので、画像機器は、位置決めパターンの各図形が当接していない明領域、及び暗領域の境界を測定エッジとして検出すればよい。したがって、画像機器は、測定エッジを容易に検出することができ、ひいては測定誤差を適切に校正することができる。

本発明では、前記各図形は、前記撮像用パターンの中心から離間するに従って拡大されることが好ましい。

このような構成によれば、各図形は、撮像用パターンの中心から離間するに従って拡大されるので、前述した撮像用パターン２００や、特許文献１に記載の倍率校正プレートのように、ズームの倍率に応じて撮像用パターンを変更することなく、画像機器の測定誤差を校正することができる撮像用パターンであっても、基準線を位置決め用パターンに合わせる際に、画像機器の使用者は、画像機器にて撮像される画像内における位置決め用パターンを適切な大きさで視認することができる。したがって、撮像用パターンを拡大して撮像した場合であっても基準線に位置決めパターンを容易に合わせることができる。

本発明の第１実施形態に係る撮像用パターンの中心付近を拡大した図。本発明の第２実施形態に係る撮像用パターンを示す図。前記実施形態における撮像用パターンの中心付近を拡大した図。前記実施形態における撮像用パターンの中心付近を更に拡大した図。画像機器のレンズの収差などに基づく画像内の歪みを補正するための他の撮像用パターンを示す図。画像機器の寸法の測定誤差を校正するための他の撮像用パターンを示す図。画像機器のレンズの収差などに基づく画像内の歪みを補正するための従来の撮像用パターンを示す図。画像機器の寸法の測定誤差を校正するための従来の撮像用パターンを示す図。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像用パターン１の中心付近を拡大した図である。
撮像用パターン１は、画像機器のレンズの収差などに基づく画像内の歪みを補正するための撮像用パターンであり、図１に示すように、明領域からなる矩形状の基板１１の内部に暗領域からなる複数の円形状の円形部１２を縦横方向に等間隔で配置したパターンとして構成されている。
そして、画像機器は、撮像用パターン１を撮像した画像を処理して各円形部１２の中心位置を算出することでレンズの収差などに基づく画像内の歪みを補正することができる。

また、撮像用パターン１は、画像機器に撮像される際に、画像の縦横方向に沿って表示されるとともに、交点を画像の中心とする２本の基準線Ｌ１，Ｌ２（図１中一点鎖線）に合わせることによって、画像機器に対する位置決めをするための位置決め用パターン１３を備えている。
位置決め用パターン１３は、撮像用パターン１の中心から縦横方向に沿って所定の間隔で複数の図形を配置したパターンとして構成されている。具体的に、各図形は、直角三角形状の暗領域とされ、各図形のうち、縦方向に沿って設けられる各図形は、縦方向に平行な辺１３Ａを一辺のみ有する図形とされ、横方向に沿って設けられる各図形は、横方向に平行な辺１３Ｂを一辺のみ有する図形とされている。また、各辺１３Ａ，１３Ｂの延長線は、撮像用パターン１の中心を通っている。
そして、画像機器の使用者は、基準線Ｌ１，Ｌ２を位置決め用パターン１３の各辺１３Ａ，１３Ｂに合わせるように、画像機器、及び撮像用パターン１を相対的に移動させることによって、画像機器に対して撮像用パターン１を位置決めすることができる。

このような本実施形態によれば以下の効果がある。
（１）位置決め用パターン１３の各辺１３Ａ，１３Ｂの延長線は、撮像用パターン１の中心を通るので、画像機器の使用者は、撮像用パターン１を拡大して撮像した場合であっても基準線Ｌ１，Ｌ２に位置決めパターン１３の各辺１３Ａ，１３Ｂを合わせることによって、画像機器に対して撮像用パターン１を位置決めすることができる。また、位置決め用パターン１３の各図形は、縦方向、または横方向に平行な辺を一辺のみ有する図形とされているので、画像機器の使用者は、基準線Ｌ１，Ｌ２に位置決めパターン１３の各辺１３Ａ，１３Ｂを合わせやすい。したがって、撮像用パターン１を拡大して撮像した場合であっても基準線Ｌ１，Ｌ２に位置決めパターン１３を容易に合わせることができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図２は、本発明の第２実施形態に係る撮像用パターン２を示す図である。
前記第１実施形態では、撮像用パターン１は、画像機器のレンズの収差などに基づく画像内の歪みを補正するための撮像用パターンであり、位置決め用パターン１３を備えていた。これに対して、本実施形態では、撮像用パターン２は、画像機器の寸法の測定誤差を校正するための撮像用パターンであり、図２に示すように、位置決め用パターン２３を備えている点で異なる。なお、位置決め用パターン２３については後に詳述する。

図３は、撮像用パターン２の中心付近を拡大した図である。図４は、撮像用パターン２の中心付近を更に拡大した図である。なお、図３は、図２中一点鎖線で囲まれる領域を拡大した図であり、図４は、図３の中心付近を拡大した図である。
撮像用パターン２は、図２〜図４に示すように、撮像用パターン２の中央に設けられる矩形状の明領域からなる中央部２１を備え（図４参照）、枠状に形成された明領域、及び暗領域からなる複数の枠状部２２を、中央部２１を中心とする同心状に交互に配列したパターンとして構成されている。すなわち、撮像用パターン２は、枠状部２２の一部で構成され、中央部２１を中心として縦方向に沿って両側に延出し、明領域、及び暗領域を交互に繰り返す縦方向パターンと、枠状部２２の一部で構成され、中央部２１を中心として横方向に沿って両側に延出し、明領域、及び暗領域を交互に繰り返す横方向パターンとを備えている。

そして、画像機器は、撮像用パターン２を撮像した画像を処理して明領域、及び暗領域の境界、すなわちエッジを検出し、既知の長さを有する２つのエッジ間の距離を測定することで寸法の測定誤差を校正することができる。なお、撮像用パターン２は、複数の測定エッジを同心状に配置したパターンとして構成されているので、ズームの倍率に応じて撮像用パターンを変更することなく、画像機器の測定誤差を校正することができる。

また、撮像用パターン２は、画像機器に撮像される際に、画像の縦横方向に沿って表示されるとともに、交点を画像の中心とする２本の基準線Ｌ１，Ｌ２（図１参照）に合わせることによって、画像機器に対する位置決めをするための位置決め用パターン２３を備えている。
位置決め用パターン２３は、撮像用パターン２の中心から縦横方向に沿って所定の間隔で複数の図形を配置したパターンとして構成されている。具体的に、各図形は、直角三角形状の暗領域とされ、各図形のうち、縦方向に沿って設けられる各図形は、縦方向に平行な辺２３Ａを一辺のみ有する図形とされ、横方向に沿って設けられる各図形は、横方向に平行な辺２３Ｂを一辺のみ有する図形とされている。また、各辺２３Ａ，２３Ｂの延長線は、撮像用パターン２の中心を通っている。
そして、画像機器の使用者は、基準線Ｌ１，Ｌ２を位置決め用パターン２３の各辺２３Ａ，２３Ｂに合わせるように、画像機器、及び撮像用パターン２を相対的に移動させることによって、画像機器に対して撮像用パターン２を位置決めすることができる。

また、位置決め用パターン２３の各図形は、画像機器に検出させない各エッジにそれぞれ当接して設けられる。具体的に、位置決め用パターン２３の各図形は、枠状部２２のうち、暗領域からなる枠状部２２にそれぞれ当接して設けられている。
さらに、位置決め用パターン２３の各図形は、撮像用パターン２の中心から離間するに従って拡大されている。

このような本実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
（２）位置決めパターン２３の各図形は、画像機器に検出させない各エッジにそれぞれ当接して設けられているので、画像機器は、位置決めパターン２３の各図形が当接していない明領域、及び暗領域の境界を測定エッジとして検出すればよい。したがって、画像機器は、測定エッジを容易に検出することができ、ひいては測定誤差を適切に校正することができる。

（３）位置決めパターン２３の各図形は、撮像用パターン２の中心から離間するに従って拡大されるので、撮像用パターン２のように、ズームの倍率に応じて撮像用パターンを変更することなく、画像機器の測定誤差を校正することができる撮像用パターンであっても、基準線Ｌ１，Ｌ２を位置決め用パターン２３に合わせる際に、画像機器の使用者は、画像機器にて撮像される画像内における位置決め用パターン２３を適切な大きさで視認することができる。したがって、撮像用パターン２を拡大して撮像した場合であっても基準線Ｌ１，Ｌ２に位置決めパターン２３を容易に合わせることができる。

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、画像機器のレンズの収差などに基づく画像内の歪みを補正するための撮像用パターン１、及び画像機器の寸法の測定誤差を校正するための撮像用パターン２に本発明を適用していたが画像機器の検査をするための撮像用パターンのような他の撮像用パターンに本発明を適用してもよい。

図５は、画像機器のレンズの収差などに基づく画像内の歪みを補正するための他の撮像用パターンを示す図である。
前記第１実施形態では、位置決め用パターン１３の各図形は、直角三角形状の暗領域とされていたが、他の形状であってもよく、異なる姿勢で配置されていてもよい。具体的に、位置決め用パターン１３の各図形は、図５（Ａ）では、二等辺三角形状の暗領域とされ、図５（Ｂ），（Ｃ）では、直角三角形状の暗領域とされるとともに、前記第１実施形態とは異なる姿勢で配置され、図５（Ｄ）では、半円状の暗領域とされている。

図６は、画像機器の寸法の測定誤差を校正するための他の撮像用パターンを示す図である。
前記第２実施形態では、位置決め用パターン２３の各図形は、直角三角形状の暗領域とされていたが、他の形状であってもよく、異なる姿勢で配置されていてもよい。具体的に、位置決め用パターン２３の各図形は、図６（Ａ），（Ｂ）では、直角三角形状の暗領域とされるとともに、前記第１実施形態とは異なる姿勢で配置されている。

前記第１実施形態では、撮像用パターン１の基板１１は、明領域とされ、円形部１２は、暗領域とされていたが、明領域、及び暗領域は逆であってもよい。また、前記第２実施形態では、撮像用パターン２の中央部２１は、明領域とされていたが、暗領域とされていてもよい。
前記第２実施形態では、位置決め用パターン２３の各図形は、画像機器に検出させない各エッジにそれぞれ当接して設けられていたが、画像機器に検出させる各エッジにそれぞれ当接して設けられていてもよい。また、位置決め用パターンの各図形は、各エッジに当接して設けられていなくてもよい。
前記第２実施形態では、位置決め用パターン２３の各図形は、撮像用パターン２の中心から離間するに従って拡大されていたが、拡大されていなくてもよい。

本発明は、画像機器に撮像される撮像用パターンに好適に利用することができる。

１，２…撮像用パターン
１３…位置決め用パターン
１３Ａ，１３Ｂ…辺
２１…中央部
２２…枠状部
２３…位置決め用パターン
２３Ａ，２３Ｂ…辺
Ｌ１，Ｌ２…基準線

Claims

対象物を撮像した画像に基づいて、前記対象物を測定する画像機器に撮像される撮像用パターンであって、
前記画像機器にて画像を撮像する際に、画像の縦横方向に沿って表示されるとともに、交点を画像の中心とする２本の基準線に合わせることによって、前記画像機器に対する位置決めをするための位置決め用パターンを備え、
前記位置決め用パターンは、
前記撮像用パターンの中心から縦横方向に沿って所定の間隔で設けられる複数の図形で構成され、
前記各図形のうち、縦方向に沿って設けられる各図形は、縦方向に平行な辺を一辺のみ有する図形とされ、横方向に沿って設けられる各図形は、横方向に平行な辺を一辺のみ有する図形とされ、
前記各辺の延長線は、前記撮像用パターンの中心を通ることを特徴とする撮像用パターン。
請求項１に記載の撮像用パターンにおいて、
前記撮像用パターンの中央に設けられる矩形状の明領域、または暗領域からなる中央部と、
前記中央部を中心として縦方向に沿って両側に延出し、前記明領域、及び前記暗領域を交互に繰り返す縦方向パターンと、
前記中央部を中心として横方向に沿って両側に延出し、前記明領域、及び前記暗領域を交互に繰り返す横方向パターンとを備え、
前記明領域、及び前記暗領域の境界であるエッジを前記画像機器に検出させることで前記画像機器の測定誤差を校正するための撮像用パターンとされ、
前記各図形は、前記画像機器に検出させない前記各エッジにそれぞれ当接して設けられることを特徴とする撮像用パターン。
請求項１または請求項２に記載の撮像用パターンにおいて、
前記各図形は、前記撮像用パターンの中心から離間するに従って拡大されることを特徴とする撮像用パターン。