JP6840589B2 - Information processing equipment and programs - Google Patents
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Description
本発明は、情報処理装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to an information processing device and a program.
従来、測定対象物にレーザ光を照射し、測定対象物の表面から反射した光を検出することにより、測定対象物の各部の位置座標等を取得する非接触型の測定技術が知られている（特許文献１）。 Conventionally, a non-contact type measurement technique is known in which a laser beam is applied to a measurement object and the light reflected from the surface of the measurement object is detected to acquire the position coordinates of each part of the measurement object. (Patent Document 1).
このような技術においては、レーザ光等の測定光が照射された測定対象物を撮像した画像を解析して測定光の位置を特定し、三角測量の原理を用いて測定対象物の形状を測定する。ここで、一般に測定光は一定の幅を持つ。このため、測定光が照射された測定対象物を撮像した画像において、測定光に対応する領域も一定の幅を持つことになる。 In such a technique, the position of the measurement light is specified by analyzing the image of the measurement target irradiated with the measurement light such as laser light, and the shape of the measurement target is measured using the principle of triangulation. To do. Here, the measurement light generally has a constant width. Therefore, in the image obtained by capturing the measurement object irradiated with the measurement light, the region corresponding to the measurement light also has a certain width.
一定の幅を持つ測定光の領域から一つの位置を特定するために、測定光の光量のピーク位置、すなわち、画像における輝度値のピーク位置を特定することが行われる。測定光の位置は測定対象物の形状特定に直結するため、画像中において撮像された測定光のピーク位置の検出精度は、物体形状の測定精度を左右する重要な要素となる。したがって、測定光のピーク位置の検出精度を数値化することができれば、形状測定の精度を特定するための有用な手掛かりとなる。 In order to specify one position from the region of the measurement light having a certain width, the peak position of the amount of light of the measurement light, that is, the peak position of the brightness value in the image is specified. Since the position of the measurement light is directly linked to the shape identification of the object to be measured, the detection accuracy of the peak position of the measurement light captured in the image is an important factor that influences the measurement accuracy of the object shape. Therefore, if the detection accuracy of the peak position of the measurement light can be quantified, it will be a useful clue for specifying the accuracy of the shape measurement.
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、画像中において撮像された測定光のピーク位置の検出精度を推定する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a technique for estimating the detection accuracy of the peak position of the measurement light captured in an image.
本発明の第１の態様は、情報処理装置である。この装置は、形状計測のための測定光が照射された測定対象物体を撮像して得られた画像を取得する画像取得部と、前記画像において前記測定光が撮像されている領域の画素値のプロファイルを取得するプロファイル取得部と、前記プロファイルにおいて前記画素値をＮ乗（Ｎは１以上の実数）した場合における画素値の重心位置に対する、Ｍ乗（ＭはＮより大きな実数）した場合における画素値の重心位置の移動量を算出する重心移動量算出部と、前記画像において前記プロファイルを取得した位置と、前記重心移動量算出部が算出した移動量とを対応づけて出力する出力部と、を備える。 The first aspect of the present invention is an information processing device. This device has an image acquisition unit that acquires an image obtained by imaging an object to be measured irradiated with measurement light for shape measurement, and a pixel value of a region in which the measurement light is imaged in the image. A profile acquisition unit that acquires a profile, and a pixel when the pixel value is raised to the Nth power (N is a real number greater than N) with respect to the position of the center of gravity of the pixel value when the pixel value is raised to the Nth power (N is a real number greater than or equal to 1). A center of gravity movement amount calculation unit that calculates the movement amount of the center of gravity position of the value, an output unit that outputs the position obtained by acquiring the profile in the image and the movement amount calculated by the center of gravity movement amount calculation unit in association with each other. To be equipped.
前記プロファイル取得部は、前記画像において前記測定光が撮像されている領域の短手方向を第１の軸、前記測定光の強度を第２の軸とする画素値のプロファイルを取得してもよく、前記重心移動量算出部は、前記第１の軸における座標をｘ座標、ｘ座標における前記画素値をＩ（ｘ）としたとき、前記移動量Ｓを、
前記出力部は、前記画像において前記プロファイルを取得した位置に前記移動量に応じて異なる画素値を割り当てた画像を出力してもよい。 The output unit may output an image in which different pixel values are assigned according to the amount of movement to the position where the profile is acquired in the image.
本発明の第２の態様は、プログラムである。このプログラムは、コンピュータに、形状計測のための測定光が照射された測定対象物体を撮像して得られた画像を取得する機能と、前記画像において前記測定光が撮像されている領域の画素値のプロファイルを取得する機能と、前記プロファイルにおいて前記画素値をＮ乗（Ｎは１以上の実数）した場合における画素値の重心位置に対する、Ｍ乗（ＭはＮより大きな実数）した場合における画素値の重心位置の移動量を算出する機能と、前記画像において前記プロファイルを取得した位置と、算出した前記移動量とを対応づけて出力する機能と、を実現させる。 A second aspect of the present invention is a program. This program has a function of acquiring an image obtained by imaging an object to be measured irradiated with measurement light for shape measurement by a computer, and a pixel value of a region in which the measurement light is imaged in the image. And the pixel value when the pixel value is M-th power (M is a real number larger than N) with respect to the position of the center of gravity of the pixel value when the pixel value is N-th power (N is a real number of 1 or more) in the profile. The function of calculating the movement amount of the center of gravity position of the above and the function of outputting the position obtained by acquiring the profile in the image and the calculated movement amount in association with each other are realized.
このプログラムは、計測装置や情報処理装置等のハードウェア資源の基本的な制御を行うために機器に組み込まれるファームウェアの一部として提供されてもよい。このファームウェアは、例えば、機器内のＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュメモリなどの半導体メモリに格納される。このファームウェアを提供するため、あるいはファームウェアの一部をアップデートするために、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供されてもよく、また、このプログラムが通信回線で伝送されてもよい。 This program may be provided as part of the firmware built into the device to perform basic control of hardware resources such as measuring devices and information processing devices. This firmware is stored in a semiconductor memory such as a ROM (Read Only Memory) or a flash memory in the device, for example. In order to provide this firmware or to update a part of the firmware, a computer-readable recording medium on which the program is recorded may be provided, or the program may be transmitted over a communication line.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、データ構造、記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above components and the conversion of the expression of the present invention between methods, devices, systems, computer programs, data structures, recording media and the like are also effective as aspects of the present invention.
本発明によれば、画像中において撮像された測定光のピーク位置の検出精度を推定する技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a technique for estimating the detection accuracy of the peak position of the measurement light captured in the image.
＜実施の形態の概要＞
以下図１を参照して、実施の形態の概要を述べる。
図１は、実施の形態に係る計測システムＭＳの全体構成を模式的に示す図である。計測システムＭＳは、計測装置１、情報処理装置２及び表示装置３を含む。
<Outline of the embodiment>
Hereinafter, an outline of the embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a measurement system MS according to an embodiment. The measurement system MS includes a measurement device 1, an information processing device 2, and a display device 3.
計測装置１は、光学式プローブ１１と台１２とを備える。光学式プローブ１１は、測定対象物Ｗの表面を走査し、測定対象物Ｗの表面の位置座標を測定する。このため計測装置１は、光源１１１と撮像部１１２とを含む。台１２は、計測対象とする測定対象物Ｗを載置して固定するための台である。光学式プローブ１１は台１２に対して平行な方向（図１中矢印Ａで示す方向）に移動自在である。なお、図示はしないが、計測装置１はアーム式三次元測定機であってもよい。この場合、光学式プローブ１１は、台１２に対して平行な方向以外の方向に移動することもできる。 The measuring device 1 includes an optical probe 11 and a base 12. The optical probe 11 scans the surface of the object W to be measured and measures the position coordinates of the surface of the object W to be measured. Therefore, the measuring device 1 includes a light source 111 and an imaging unit 112. The table 12 is a table on which the measurement object W to be measured is placed and fixed. The optical probe 11 is movable in a direction parallel to the base 12 (the direction indicated by the arrow A in FIG. 1). Although not shown, the measuring device 1 may be an arm-type coordinate measuring machine. In this case, the optical probe 11 can move in a direction other than the direction parallel to the table 12.
光源１１１は、測定光（例えばラインレーザ）を照射することができる。また撮像部１１２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の既知の固体撮像素子である。撮像部１１２は、測定対象物Ｗを被写体に含む画像（以下「測定画像」と記載する。）を撮像する。 The light source 111 can irradiate the measurement light (for example, a line laser). The image pickup unit 112 is a known solid-state image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor. The imaging unit 112 captures an image (hereinafter, referred to as “measurement image”) including the measurement object W as a subject.
光学式プローブ１１は、光源１１１が測定光を台１２に向けて照射している状態で、移動しながら撮像部１１２に測定対象物Ｗを撮像させる。これにより、撮像部１１２は、測定対象物Ｗの表面の各部に測定光が照射されている状態の測定対象物Ｗを被写体に含む測定画像を撮像することができる。 The optical probe 11 causes the imaging unit 112 to image the measurement object W while moving while the light source 111 irradiates the measurement light toward the table 12. As a result, the imaging unit 112 can capture a measurement image including the measurement object W in a state where each portion of the surface of the measurement object W is irradiated with the measurement light.
情報処理装置２は、例えばデスクトップＰＣ（Personal Computer）やノートＰＣ、ワークステーション等の計算機である。情報処理装置２は計測装置１と有線又は無線で接続されており、形状計測のための測定光が照射された測定対象物Ｗを撮像して得られた測定画像を計測装置１から取得する。表示装置３は情報処理装置２のモニタであり、情報処理装置２が取得した測定画像や、解析結果を示す画像等を表示することができる。 The information processing device 2 is, for example, a computer such as a desktop PC (Personal Computer), a notebook PC, or a workstation. The information processing device 2 is connected to the measuring device 1 by wire or wirelessly, and acquires a measurement image obtained by imaging the measurement object W irradiated with the measurement light for shape measurement from the measuring device 1. The display device 3 is a monitor of the information processing device 2, and can display a measurement image acquired by the information processing device 2, an image showing an analysis result, and the like.
図１において、実線で示す拡大領域Ｃ１は、計測装置１において測定対象物Ｗ及び撮像部１１２を含むワーク領域Ｃ２の拡大図である。拡大領域Ｃ１において、破線で示す実光路Ｌ１は、測定対象物Ｗが存在する場合における測定光の光路である。一方一点鎖線で示す仮想光路Ｌ２は、測定対象物Ｗが存在しない場合いおける測定光の光路である。 In FIG. 1, the enlarged area C1 shown by the solid line is an enlarged view of the work area C2 including the measurement object W and the imaging unit 112 in the measuring device 1. In the enlarged region C1, the actual optical path L1 shown by the broken line is the optical path of the measurement light when the object W to be measured is present. On the other hand, the virtual optical path L2 indicated by the alternate long and short dash line is the optical path of the measurement light in the absence of the measurement object W.
既知の技術であるため詳細な説明は省略するが、拡大領域Ｃ１に示すように、測定光の光路は測定対象物Ｗが存在する場合と存在しない場合とで異なる。結果として、測定対象物Ｗが存在する場合と存在しない場合とでは、測定光が撮像部１１２の画像素子上において結像する位置が異なる。すなわち、測定対象物Ｗの高さＨの情報は、撮像部１１２が撮像した測定画像における測定光の位置のずれＤに変換される。したがって、情報処理装置２は計測装置１が撮像した測定画像を解析することにより、測定対象物Ｗの立体形状を計測することができる。 Since it is a known technique, detailed description thereof will be omitted, but as shown in the enlarged region C1, the optical path of the measurement light differs depending on whether the measurement object W is present or not. As a result, the position where the measurement light is imaged on the image element of the image pickup unit 112 differs depending on whether the measurement object W is present or not. That is, the information on the height H of the measurement object W is converted into the deviation D of the position of the measurement light in the measurement image captured by the imaging unit 112. Therefore, the information processing device 2 can measure the three-dimensional shape of the measurement object W by analyzing the measurement image captured by the measurement device 1.
図２（ａ）―（ｂ）は、実施の形態に係る情報処理装置２が実行する解析処理を説明するための図である。より具体的には、図２（ａ）は計測装置１における撮像部１１２が撮像した測定画像の一例を示す図である。また図２（ｂ）は、撮像部１１２が測定撮像した画像における測定光のプロファイルを示す図である。 2A and 2B are diagrams for explaining the analysis process executed by the information processing apparatus 2 according to the embodiment. More specifically, FIG. 2A is a diagram showing an example of a measurement image captured by the imaging unit 112 in the measuring device 1. Further, FIG. 2B is a diagram showing a profile of the measurement light in the image measured and captured by the imaging unit 112.
図２（ａ）には、光源１１１が測定光としてラインレーザを照射した場合の測定画像を示している。ラインレーザは直線形状の光であるため、測定対象物Ｗが存在しない場合には測定光は測定画像において直線形状となる。しかしながら、台１２上に測定対象物Ｗが載置されている場合、測定対象物Ｗの高さに応じて測定画像における測定光の撮像位置が変化する。図２（ａ）に示す例では、曲面の外形を持つ測定対象物Ｗを計測しているため、測定光Ｉの一部が曲線となって撮像されている。 FIG. 2A shows a measurement image when the light source 111 irradiates a line laser as measurement light. Since the line laser is linear light, the measurement light has a linear shape in the measurement image when the measurement object W does not exist. However, when the measurement object W is placed on the table 12, the imaging position of the measurement light in the measurement image changes according to the height of the measurement object W. In the example shown in FIG. 2A, since the measurement object W having the outer shape of the curved surface is measured, a part of the measurement light I is imaged as a curved line.
情報処理装置２は、測定画像における測定光Ｉの位置が、測定対象物Ｗが存在しない場合における撮像位置からどの程度ずれているかを計測することにより、その位置における測定対象物Ｗの高さを測定することができる。しかしながら、光源１１１が照射する光は幅を持つため、何らかの基準に基づいて測定画像における「測定光Ｉの位置」を特定する。具体的には、情報処理装置２は、測定画像において測定光Ｉが撮像されている領域の画素値のプロファイルを取得してその重心位置を解析することにより、測定画像における測定光Ｉの位置を測定する。 The information processing device 2 measures the height of the measurement object W at that position by measuring how much the position of the measurement light I in the measurement image deviates from the imaging position when the measurement object W does not exist. Can be measured. However, since the light emitted by the light source 111 has a width, the "position of the measurement light I" in the measurement image is specified based on some reference. Specifically, the information processing apparatus 2 obtains a profile of the pixel value of the region in which the measurement light I is imaged in the measurement image and analyzes the position of the center of gravity thereof to obtain the position of the measurement light I in the measurement image. Measure.
図２（ｂ）は、測定画像において測定光Ｉが撮像されている領域の短手方向を横軸、測定光Ｉの相対強度を縦軸とするプロファイルを示す図である。より具体的には、図２（ｂ）は、図２（ａ）において領域Ｃ３に含まれる測定光Ｉの、線分Ｌ３上の画素値を正規化した場合におけるプロファイルを示す図である。図２（ｂ）に示すように、測定光Ｉのプロファイルは、ピークから離れるほど減衰する正規分布のような形状となっている。 FIG. 2B is a diagram showing a profile in which the lateral axis is the lateral direction of the region in which the measurement light I is imaged and the relative intensity of the measurement light I is the vertical axis in the measurement image. More specifically, FIG. 2B is a diagram showing a profile of the measurement light I included in the region C3 in FIG. 2A when the pixel value on the line segment L3 is normalized. As shown in FIG. 2B, the profile of the measurement light I has a shape like a normal distribution that attenuates as the distance from the peak increases.
そこで情報処理装置２は、測定画像の各場所において図２（ｂ）に示すような画素値のプロファイルを作成し、プロファイルの重心位置を求める。情報処理装置２は求めた重心位置を、その場所における測定光Ｉの位置とする。これにより、情報処理装置２は測定画像から測定光Ｉの位置を特定することができるため、測定対象物Ｗの立体形状を測定することができる。 Therefore, the information processing device 2 creates a profile of pixel values as shown in FIG. 2B at each location of the measurement image, and obtains the position of the center of gravity of the profile. The information processing device 2 sets the determined position of the center of gravity as the position of the measurement light I at that location. As a result, the information processing device 2 can specify the position of the measurement light I from the measurement image, so that the three-dimensional shape of the measurement object W can be measured.
ところで、測定光Ｉのプロファイルは厳密には左右対称とならない場合がある。例えば図２（ｂ）に示す例では、図中右側の方がプロファイルのすそ野が広く歪んだ形状となっている。これは、測定対象物の材料や傾斜角等が主な原因である。 By the way, the profile of the measurement light I may not be strictly symmetrical. For example, in the example shown in FIG. 2B, the skirt of the profile is wider and distorted on the right side of the figure. This is mainly due to the material of the object to be measured, the inclination angle, and the like.
実施の形態に係る情報処理装置２は、輝度値をＮ乗（Ｎ≧１）した場合におけるプロファイルの重心位置に対する、輝度値をＭ乗（Ｍ＞Ｎ）した場合におけるプロファイルの重心位置の移動量Ｓを用いて定量化することにより、その位置における測定光Ｉのピーク位置の検出精度を定量化する。これにより、実施の形態に係る情報処理装置２は、測定画像の各部におけるプロファイルの歪みを精度よく定量化することができる。結果として、撮像された測定光のピーク位置の検出精度自体を精度よく推定することができる。
以下、実施の形態に係る情報処理装置２についてより詳細に説明する。
The information processing apparatus 2 according to the embodiment moves the center of gravity position of the profile when the brightness value is M power (M> N) with respect to the center of gravity position of the profile when the brightness value is N power (N ≧ 1). By quantifying using S, the detection accuracy of the peak position of the measurement light I at that position is quantified. As a result, the information processing apparatus 2 according to the embodiment can accurately quantify the distortion of the profile in each part of the measurement image. As a result, the detection accuracy itself of the peak position of the captured measurement light can be estimated accurately.
Hereinafter, the information processing apparatus 2 according to the embodiment will be described in more detail.
＜情報処理装置２の機能構成＞
図３は、実施の形態に係る情報処理装置２の機能構成を模式的に示す図である。情報処理装置２は、入力インタフェース２１、記憶部２２、及び制御部２３を備える。
入力インタフェース２１は、情報処理装置２が計測装置１等の外部の装置からデータを取得するためのインタフェースである。入力インタフェース２１は、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）インタフェース、各種記録メディアのリーダ、又はWi-Fi（登録商標）等の通信モジュールによって実現される。
<Functional configuration of information processing device 2>
FIG. 3 is a diagram schematically showing a functional configuration of the information processing apparatus 2 according to the embodiment. The information processing device 2 includes an input interface 21, a storage unit 22, and a control unit 23.
The input interface 21 is an interface for the information processing device 2 to acquire data from an external device such as the measuring device 1. The input interface 21 is realized by, for example, a USB (Universal Serial Bus) interface, a reader of various recording media, or a communication module such as Wi-Fi (registered trademark).
記憶部２２は、基本プログラム等を格納するＲＯＭや、情報処理装置２の作業領域となるＲＡＭ（Random Access Memory）、及び画像データやアプリケーションプログラムを格納するＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶装置である。 The storage unit 22 includes a ROM for storing a basic program and the like, a RAM (Random Access Memory) for a work area of the information processing device 2, and an HDD (Hard Disc Drive) and an SSD (Solid State) for storing image data and application programs. It is a large-capacity storage device such as Drive).
制御部２３は、情報処理装置２のＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサであり、記憶部２２に記憶されたプログラムを実行することによって画像取得部２３１、プロファイル取得部２３２、重心移動量算出部２３３、及び出力部２３４として機能する。 The control unit 23 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or GPU (Graphics Processing Unit) of the information processing device 2, and an image acquisition unit 231 and a profile acquisition unit are executed by executing a program stored in the storage unit 22. It functions as 232, the center of gravity movement amount calculation unit 233, and the output unit 234.
画像取得部２３１は、形状計測のための測定光Ｉが照射された測定対象物Ｗを撮像して得られた測定画像を、入力インタフェース２１を介して計測装置１から取得する。プロファイル取得部２３２は、測定画像において測定光Ｉが撮像されている領域の画素値のプロファイルを取得する。より具体的には、プロファイル取得部２３２は、測定画像において測定光Ｉが撮像されている領域の短手方向を第１の軸、測定光Ｉの強度を第２の軸とする画素値のプロファイルを取得する。 The image acquisition unit 231 acquires a measurement image obtained by imaging the measurement object W irradiated with the measurement light I for shape measurement from the measurement device 1 via the input interface 21. The profile acquisition unit 232 acquires the profile of the pixel value in the region where the measurement light I is captured in the measurement image. More specifically, the profile acquisition unit 232 has a pixel value profile in which the short direction of the region in which the measurement light I is imaged in the measurement image is the first axis and the intensity of the measurement light I is the second axis. To get.
重心移動量算出部２３３は、プロファイル取得部２３２が取得したプロファイルにおいて、画素値をＮ乗（Ｎは１以上の実数）した場合における画素値の重心位置に対する、Ｍ乗（ＭはＮより大きな実数）した場合における画素値の重心位置の移動量Ｓを算出する。より具体的には、重心移動量算出部２３３は、プロファイル取得部２３２が生成したプロファイルの第１の軸における座標をｘ座標、ｘ座標における画素値をＩ（ｘ）としたとき、移動量Ｓを以下の式（１）を用いて算出する。 In the profile acquired by the profile acquisition unit 232, the center of gravity movement amount calculation unit 233 has a real number larger than N (M is a real number larger than N) with respect to the position of the center of gravity of the pixel value when the pixel value is Nth power (N is a real number of 1 or more). ), The amount of movement S of the position of the center of gravity of the pixel value is calculated. More specifically, the center of gravity movement amount calculation unit 233 moves the movement amount S when the coordinates on the first axis of the profile generated by the profile acquisition unit 232 are the x-coordinates and the pixel value at the x-coordinates is I (x). Is calculated using the following formula (1).
図４は、実施の形態に係る重心移動量算出部２３３が算出する重心位置の移動量Ｓを説明するための図である。図４において、実線で示すプロファイルは図２（ｂ）に示すプロファイルと同一である。すなわち、図４において実線及び黒丸で示すプロファイルは、画素値を１乗した場合におけるプロファイルを示す。一方、図４において破線及び白丸で示すプロファイルは、画素値を２乗した場合におけるプロファイルを示す。 FIG. 4 is a diagram for explaining the movement amount S of the center of gravity position calculated by the center of gravity movement amount calculation unit 233 according to the embodiment. In FIG. 4, the profile shown by the solid line is the same as the profile shown in FIG. 2 (b). That is, the profile shown by the solid line and the black circle in FIG. 4 indicates the profile when the pixel value is squared. On the other hand, the profile shown by the broken line and the white circle in FIG. 4 shows the profile when the pixel value is squared.
また図４において、実線の縦線は画素値を１乗した場合における重心位置を示し、破線の縦線は画素値を２乗した場合における重心位置を示す。図４に示す例では、画素値の重心位置は図中左側にＳだけ移動したことになる。重心移動量算出部２３３は、便宜上、図４における左側を「マイナス方向」、右側を「プラス方向」と規定する。したがって、図４に示す例では、重心移動量算出部２３３は重心の移動量として「−Ｓ」を出力する。 Further, in FIG. 4, the solid vertical line indicates the position of the center of gravity when the pixel value is squared, and the broken vertical line indicates the position of the center of gravity when the pixel value is squared. In the example shown in FIG. 4, the position of the center of gravity of the pixel value is moved to the left side in the figure by S. For convenience, the center of gravity movement amount calculation unit 233 defines the left side in FIG. 4 as the "minus direction" and the right side as the "plus direction". Therefore, in the example shown in FIG. 4, the center of gravity movement amount calculation unit 233 outputs "-S" as the movement amount of the center of gravity.
ここで、測定画像の画素値は測定対象物Ｗの表面における測定光Ｉの強度（Intensity）に対応し、０以上の値を持つ。したがって、Ｍが１より大きな数である場合、画素値をＭ乗することは、画素値が大きいほどより強調されることになる。言い換えると、画素値をＭ乗することは、プロファイルにおいて小さな画素値の影響を弱めることになる。 Here, the pixel value of the measurement image corresponds to the intensity of the measurement light I on the surface of the measurement object W and has a value of 0 or more. Therefore, when M is a number larger than 1, multiplying the pixel value to the M power is emphasized as the pixel value is larger. In other words, raising the pixel value to the Mth power weakens the influence of a small pixel value in the profile.
図４に示すように、画素値が２乗されたプロファイルは、元のプロファイルよりもすそ野に存在する画素の値が相対的に小さくなっている。これは画素値が２乗されたプロファイルは、元のプロファイルよりも対称な形に近づいていることを示唆している。 As shown in FIG. 4, in the profile in which the pixel value is squared, the value of the pixel existing in the skirt is relatively smaller than that in the original profile. This suggests that the profile with the squared pixel values is closer to a symmetric shape than the original profile.
当然ながら、元のプロファイルが対称な形であっても画素値を累乗することによって小さな画素値の影響が弱まることになる。しかしながら、元のプロファイルが対称な形である場合には、画素値を累乗した後のプロファイルも対称である。重心移動量算出部２３３が式（１）に基づいて移動量Ｓを算出する場合、元のプロファイルが対象である場合にはその値は０となる。つまり、式（１）は、算出対象とするプロファイルの形状が対称からずれているほど、すなわち歪んでいるほど、移動量Ｓの値は０から離れる。ゆえに、式（１）はプロファイルの対称性を定量化するために用いることができる。 As a matter of course, even if the original profile has a symmetrical shape, the influence of the small pixel value is weakened by raising the pixel value. However, if the original profile has a symmetric shape, the profile after powering the pixel values is also symmetric. When the center of gravity movement amount calculation unit 233 calculates the movement amount S based on the equation (1), the value is 0 when the original profile is the target. That is, in the equation (1), the value of the movement amount S deviates from 0 as the shape of the profile to be calculated deviates from the symmetry, that is, as it is distorted. Therefore, equation (1) can be used to quantify profile symmetry.
そこで、出力部２３４は、測定画像においてプロファイルを取得した位置と、重心移動量算出部２３３が算出した移動量Ｓとを対応づけて出力する。より具体的には、出力部２３４は、測定画像においてプロファイルを取得した位置に、移動量Ｓに応じて異なる画素値を割り当てた画像を出力する。出力部２３４が出力する画像は、測定対象物Ｗの各位置における測定の信頼度を示す、いわば「信頼度マップ」ということができる。情報処理装置２の使用者は、信頼度マップを見ることにより、測定対象物Ｗの形状測定の信頼度を一見して把握することができる。なお、信頼度マップの具体例は後述する。 Therefore, the output unit 234 outputs the position where the profile is acquired in the measurement image and the movement amount S calculated by the center of gravity movement amount calculation unit 233 in association with each other. More specifically, the output unit 234 outputs an image in which different pixel values are assigned according to the movement amount S at the position where the profile is acquired in the measurement image. The image output by the output unit 234 can be called a "reliability map" showing the reliability of measurement at each position of the measurement object W. The user of the information processing apparatus 2 can grasp the reliability of the shape measurement of the measurement object W at a glance by looking at the reliability map. A specific example of the reliability map will be described later.
＜比較例＞
ここで、プロファイルの対称性を示す量として、従来「歪度」が知られている。歪度ｓは、以下の式（２）で与えられる。
Here, the "skewness" is conventionally known as a quantity indicating the symmetry of the profile. The skewness s is given by the following equation (2).
式（２）に示すように、歪度ｓの定義式には（ｘ−ｘａｖｇ）３という項がある。この項は、プロファイルにおいて重心から離れた個所ほど、歪度ｓの算出時の寄与度が３乗に比例して大きくなることを示している。すなわち、プロファイルのすそ野部分の寄与度が、重心位置よりも大きくなることを示している。この結果、歪度ｓはプロファイルの重心から離れた位置に対応する画素のわずかなノイズを大きく増大させ、その算出値の安定性を低下させる。結果として、歪度ｓはピーク位置検出における信頼度評価の指標としては、信号ノイズ比が悪くなる傾向にある。 As shown in the equation (2), the definition equation of the skewness s has a term (xx avg ) 3. This term indicates that the farther the profile is from the center of gravity, the greater the contribution of the skewness s at the time of calculation is in proportion to the cube. That is, it is shown that the contribution of the skirt portion of the profile is larger than the position of the center of gravity. As a result, the skewness s greatly increases the slight noise of the pixel corresponding to the position away from the center of gravity of the profile, and lowers the stability of the calculated value. As a result, the skewness s tends to have a poor signal-to-noise ratio as an index for reliability evaluation in peak position detection.
図５（ａ）―（ｂ）は、実施の形態に係る出力部２３４が生成した移動量Ｓと、比較例に係る歪度ｓとの比較を説明するための図である。具体的には、図５（ａ）は、測定対象物Ｗとして校正用の球を測定した場合における、出力部２３４が出力した信頼度マップである。測定対象物Ｗが球であるため、出力部２３４が出力した信頼度マップも略円形となっている。 5 (a)-(b) are diagrams for explaining the comparison between the movement amount S generated by the output unit 234 according to the embodiment and the skewness s according to the comparative example. Specifically, FIG. 5A is a reliability map output by the output unit 234 when a calibration sphere is measured as the measurement object W. Since the measurement object W is a sphere, the reliability map output by the output unit 234 is also substantially circular.
図５（ａ）において、画素値の大きな領域（すなわち白色に近い領域）は、移動量Ｓが小さく信頼度の高い領域であることを示している。反対に、画素値の小さな領域（すなわち黒色に近い領域）は、移動量Ｓが大きく信頼度が低い領域であることを示している。図５（ａ）は、測定対象物Ｗである球の端部で移動量Ｓが大きくなっており、この部分ではピーク波形の歪みが大きくなっていることを示している。一方で、球の端部以外の領域では一様に信頼度が高くなっている。測定対象物Ｗは校正用の球であるため、図５（ａ）において多くの領域において信頼度が高いという結果は妥当である。 In FIG. 5A, a region having a large pixel value (that is, a region close to white) indicates a region having a small movement amount S and high reliability. On the contrary, a region having a small pixel value (that is, a region close to black) indicates that the movement amount S is large and the reliability is low. FIG. 5A shows that the amount of movement S is large at the end of the sphere, which is the object W to be measured, and the distortion of the peak waveform is large at this part. On the other hand, the reliability is uniformly high in the region other than the end of the sphere. Since the measurement object W is a sphere for calibration, the result that the reliability is high in many regions in FIG. 5A is valid.
図５（ｂ）は、測定対象物Ｗとして図５（ａ）と同じ校正用の球を測定した場合における、歪度ｓを用いた信頼度マップを示す図である。図５（ｂ）に示す例は、図５（ａ）に示す例と比較して、画像中の各領域における信頼度の指標値のばらつきが大きい。これは、実施の形態に係る重心移動量算出部２３３が算出する移動量Ｓに基づく信頼度マップは、従来知られている歪度ｓを用いた信頼度マップよりも、算出した信頼度自体の信頼性が高いことを示している。 FIG. 5B is a diagram showing a reliability map using the skewness s when the same calibration sphere as in FIG. 5A is measured as the measurement object W. The example shown in FIG. 5B has a large variation in the index value of the reliability in each region in the image as compared with the example shown in FIG. 5A. This is because the reliability map based on the movement amount S calculated by the center of gravity movement amount calculation unit 233 according to the embodiment has the calculated reliability itself rather than the reliability map using the conventionally known skewness s. It shows that it is highly reliable.
このように、実施の形態に係る出力部２３４は式（１）に基づいてプロファイルの重心の移動量を算出するため、測定対象物Ｗの計測の信頼性を精度よく定量化することができる。 As described above, since the output unit 234 according to the embodiment calculates the amount of movement of the center of gravity of the profile based on the equation (1), the reliability of the measurement of the measurement object W can be quantified with high accuracy.
＜情報処理装置２の処理フロー＞
図６は、実施の形態に係る情報処理装置２が実行する情報処理の流れを説明するためのフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば情報処理装置２の電源が投入されたときに開始する。
<Processing flow of information processing device 2>
FIG. 6 is a flowchart for explaining the flow of information processing executed by the information processing apparatus 2 according to the embodiment. The process in this flowchart starts, for example, when the power of the information processing apparatus 2 is turned on.
画像取得部２３１は、形状計測のための測定光Ｉが照射された測定対象物Ｗを撮像して得られた測定画像を取得する（Ｓ２）。プロファイル取得部２３２は、測定画像において解析対象とする領域を選択する（Ｓ４）。プロファイル取得部２３２は、測定画像において測定光Ｉが撮像されている領域の短手方向を第１の軸、測定光Ｉの強度を第２の軸とする画素値のプロファイルを取得する（Ｓ６）。 The image acquisition unit 231 acquires a measurement image obtained by imaging the measurement object W irradiated with the measurement light I for shape measurement (S2). The profile acquisition unit 232 selects a region to be analyzed in the measurement image (S4). The profile acquisition unit 232 acquires a profile of pixel values having the short side direction of the region where the measurement light I is imaged in the measurement image as the first axis and the intensity of the measurement light I as the second axis (S6). ..
重心移動量算出部２３３は、取得したプロファイルにおいて画素値をＮ乗（Ｎは１以上の実数）した場合における画素値の重心位置に対する、Ｍ乗（ＭはＮより大きな実数）した場合における画素値の重心位置の移動量を算出する（Ｓ８）。 The center of gravity movement amount calculation unit 233 is a pixel value when the pixel value is raised to the Nth power (N is a real number of 1 or more) in the acquired profile and is Mth power (M is a real number larger than N) with respect to the center of gravity position of the pixel value. The amount of movement of the position of the center of gravity of is calculated (S8).
プロファイル取得部２３２が測定画像中の全ての領域を選択するまでの間（Ｓ１０のＮｏ）、情報処理装置２の記憶部２２はステップＳ４に戻って上述の術の処理を継続する。プロファイル取得部２３２が測定画像中の全ての領域を選択すると（Ｓ１０のＹｅｓ）、出力部２３４は、測定画像においてプロファイルを取得した位置に移動量Ｓに応じて異なる画素値を割り当てた信頼度マップを示す画像を出力する（Ｓ１２）。 Until the profile acquisition unit 232 selects all the regions in the measurement image (No in S10), the storage unit 22 of the information processing apparatus 2 returns to step S4 and continues the processing of the above-mentioned technique. When the profile acquisition unit 232 selects all the areas in the measurement image (Yes in S10), the output unit 234 assigns different pixel values according to the movement amount S to the positions where the profile is acquired in the measurement image. Is output (S12).
出力部２３４が信頼度マップを示す画像を出力すると、本フローチャートにおける処理は終了する。 When the output unit 234 outputs an image showing the reliability map, the process in this flowchart ends.
以上説明したように、実施の形態に係る情報処理装置２によれば、測定画像中において撮像された測定光Ｉのピーク位置の検出精度を推定する技術を提供することができる。 As described above, the information processing apparatus 2 according to the embodiment can provide a technique for estimating the detection accuracy of the peak position of the measurement light I captured in the measurement image.
特に、情報処理装置２は、測定画像において測定光Ｉが撮像されている領域の画素値のプロファイルをまず算出する。情報処理装置２はそのプロファイルにおいて画素値をＮ乗（Ｎは１以上の実数）した場合における画素値の重心位置に対する、Ｍ乗（ＭはＮより大きな実数）した場合における画素値の重心位置の移動量Ｓを算出する。この移動量ＳをＩのピーク位置の検出精度を示す指標とすることにより、情報処理装置２は従来知られた歪度を用いた指標よりも信頼性の高い指標を得ることができる。 In particular, the information processing device 2 first calculates the profile of the pixel value in the region where the measurement light I is captured in the measurement image. The information processing device 2 has the position of the center of gravity of the pixel value when the pixel value is raised to the Nth power (N is a real number of 1 or more) and the position of the center of gravity of the pixel value when the pixel value is raised to the Mth power (M is a real number larger than N). The movement amount S is calculated. By using this movement amount S as an index indicating the detection accuracy of the peak position of I, the information processing apparatus 2 can obtain an index with higher reliability than the index using the conventionally known skewness.
また、情報処理装置２は測定画像においてプロファイルを取得した位置に移動量Ｓに応じて異なる画素値を割り当てた画像を出力することにより、情報処理装置２の使用者は一見して測定対象物Ｗの各部における測定精度の信頼性を把握することができる。 Further, the information processing device 2 outputs an image in which different pixel values are assigned according to the movement amount S to the position where the profile is acquired in the measurement image, so that the user of the information processing device 2 can see the measurement object W at first glance. It is possible to grasp the reliability of the measurement accuracy in each part of the above.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the claims that such modified or improved forms may also be included in the technical scope of the present invention.
＜変形例＞
上記では、計測装置１と情報処理装置２とが異なる装置である場合について説明した。しかしながら、計測装置１と情報処理装置２とは同じ装置であってもよい。これは例えば計測装置１が情報処理装置２と同等の計算リソースを備えさせることで実現できる。
<Modification example>
In the above, the case where the measuring device 1 and the information processing device 2 are different devices has been described. However, the measuring device 1 and the information processing device 2 may be the same device. This can be realized, for example, by equipping the measuring device 1 with the same computing resources as the information processing device 2.
１・・・計測装置
２・・・情報処理装置
３・・・表示装置
１１・・・光学式プローブ
１１１・・・光源
１１２・・・撮像部
１２・・・台
２１・・・入力インタフェース
２２・・・記憶部
２３・・・制御部
２３１・・・画像取得部
２３２・・・プロファイル取得部
２３３・・・重心移動量算出部
２３４・・・出力部
ＭＳ・・・計測システム
1 ... Measuring device 2 ... Information processing device 3 ... Display device 11 ... Optical probe 111 ... Light source 112 ... Imaging unit 12 ... Stand 21 ... Input interface 22 ...・ ・ Storage unit 23 ・ ・ ・ Control unit 231 ・ ・ ・ Image acquisition unit 232 ・ ・ ・ Profile acquisition unit 233 ・ ・ ・ Center of gravity movement calculation unit 234 ・ ・ ・ Output unit MS ・ ・ ・ Measurement system
Claims (4)
前記画像において前記測定光が撮像されている領域の画素値のプロファイルを取得するプロファイル取得部と、
前記プロファイルにおいて前記画素値をＮ乗（Ｎは１以上の実数）した場合における画素値の重心位置に対する、Ｍ乗（ＭはＮより大きな実数）した場合における画素値の重心位置の移動量を算出する重心移動量算出部と、
前記画像において前記プロファイルを取得した位置と、前記重心移動量算出部が算出した移動量とを対応づけて出力する出力部と、
を備える情報処理装置。 An image acquisition unit that acquires an image obtained by imaging an object to be measured irradiated with measurement light for shape measurement, and an image acquisition unit.
A profile acquisition unit that acquires a profile of a pixel value in a region where the measurement light is captured in the image, and a profile acquisition unit.
In the profile, the amount of movement of the center of gravity position of the pixel value when the pixel value is raised to the Nth power (N is a real number greater than or equal to N) with respect to the center of gravity position of the pixel value when the pixel value is raised to the Nth power (M is a real number larger than N) is calculated. The center of gravity movement calculation unit and
An output unit that outputs the position where the profile is acquired in the image and the movement amount calculated by the center of gravity movement amount calculation unit in association with each other.
Information processing device equipped with.
前記重心移動量算出部は、前記第１の軸における座標をｘ座標、ｘ座標における前記画素値をＩ（ｘ）としたとき、前記移動量Ｓを、
請求項１に記載の情報処理装置。 The profile acquisition unit acquires a pixel value profile with the short side of the region in which the measurement light is imaged as the first axis and the intensity of the measurement light as the second axis in the image.
When the coordinate on the first axis is the x-coordinate and the pixel value on the x-coordinate is I (x), the center of gravity movement amount calculation unit determines the movement amount S.
The information processing device according to claim 1.
請求項１又は２に記載の情報処理装置。 The output unit outputs an image in which different pixel values are assigned according to the amount of movement to the position where the profile is acquired in the image.
The information processing device according to claim 1 or 2.
形状計測のための測定光が照射された測定対象物体を撮像して得られた画像を取得する機能と、
前記画像において前記測定光が撮像されている領域の画素値のプロファイルを取得する機能と、
前記プロファイルにおいて前記画素値をＮ乗（Ｎは１以上の実数）した場合における画素値の重心位置に対する、Ｍ乗（ＭはＮより大きな実数）した場合における画素値の重心位置の移動量を算出する機能と、
前記画像において前記プロファイルを取得した位置と、算出した前記移動量とを対応づけて出力する機能と、
を実現させるプログラム。 On the computer
A function to acquire an image obtained by imaging an object to be measured irradiated with measurement light for shape measurement, and
A function of acquiring a profile of a pixel value in a region where the measurement light is captured in the image, and
In the profile, the amount of movement of the center of gravity position of the pixel value when the pixel value is raised to the Nth power (N is a real number larger than N) with respect to the center of gravity position of the pixel value when the pixel value is raised to the Nth power (N is a real number larger than N) is calculated. Function to do and
A function of associating the acquired position of the profile with the calculated movement amount in the image and outputting the image.
A program that realizes.
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