JPH0961121A - 寸法計測装置及び計測方法 - Google Patents
寸法計測装置及び計測方法Info
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- JPH0961121A JPH0961121A JP24080595A JP24080595A JPH0961121A JP H0961121 A JPH0961121 A JP H0961121A JP 24080595 A JP24080595 A JP 24080595A JP 24080595 A JP24080595 A JP 24080595A JP H0961121 A JPH0961121 A JP H0961121A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来、目視計測していた剪断補強筋などの寸
法計測を、画像処理装置を用いて自動的に、正確に計測
する方法並びに装置を提供する。 【構成】 上面に被検体１を載置できる光透過板２を有
し、内部に光源３を有する透過照明装置４と、光透過板
２の上方に設置した撮像カメラ６と、撮像画像より被検
体１の２次元座標を抽出する画像処理装置７とよりなる
ことを特徴とする。なおカメラのレンズ歪などによる誤
差を修正するための校正板16を用いることを今一つの特
徴とする。
法計測を、画像処理装置を用いて自動的に、正確に計測
する方法並びに装置を提供する。 【構成】 上面に被検体１を載置できる光透過板２を有
し、内部に光源３を有する透過照明装置４と、光透過板
２の上方に設置した撮像カメラ６と、撮像画像より被検
体１の２次元座標を抽出する画像処理装置７とよりなる
ことを特徴とする。なおカメラのレンズ歪などによる誤
差を修正するための校正板16を用いることを今一つの特
徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばコンクリート構
造物に用いられる剪断補強筋のような金属線条体で作製
された角形或は丸形の枠や、その他平坦なワークの寸法
計測に関する。
造物に用いられる剪断補強筋のような金属線条体で作製
された角形或は丸形の枠や、その他平坦なワークの寸法
計測に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来此の種枠の寸法測定は、一々スケー
ルを現物に押し当てて、目視によって行うのが一般的で
ある。また枠の寸法公差を考慮した基準ゲージを用意
し、そのゲージをはめ合わせて寸法及び角度などの合否
判定を行う方法も行われている。これらは何れも人手に
より行うもので、他の物品の場合に知られている画像処
理方式による測定法は採用されていない。
ルを現物に押し当てて、目視によって行うのが一般的で
ある。また枠の寸法公差を考慮した基準ゲージを用意
し、そのゲージをはめ合わせて寸法及び角度などの合否
判定を行う方法も行われている。これらは何れも人手に
より行うもので、他の物品の場合に知られている画像処
理方式による測定法は採用されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これは、従来の画像処
理方式による寸法測定の場合、 500×500 画素程度の画
像メモリを使用して、２値画像による計測が一般的であ
るが、この場合の計測分解能は、視野の１／500 とな
る。それに対し、剪断補強筋の一例では、最大1000×10
00mmのサイズにおける計測度は±１mmが求められてお
り、上記従来の方式では1000×1000mmの視野に対し、２
mm（1000mm×１／500 ）の計測分解能しか得られず、不
充分であることが一因と思われる。
理方式による寸法測定の場合、 500×500 画素程度の画
像メモリを使用して、２値画像による計測が一般的であ
るが、この場合の計測分解能は、視野の１／500 とな
る。それに対し、剪断補強筋の一例では、最大1000×10
00mmのサイズにおける計測度は±１mmが求められてお
り、上記従来の方式では1000×1000mmの視野に対し、２
mm（1000mm×１／500 ）の計測分解能しか得られず、不
充分であることが一因と思われる。
【０００４】また、被検体への照明方法として、被検体
のエッジを強調するためには、透過照明法が採用される
ところとなるが、この照明法においては、光量変化によ
る被検体のやせやふとりが発生し、これにより計測誤差
が生じると言う問題を有している。特に上記のように大
きな被検体の場合においては、被検体全体に均一な透過
光の投光が求められるが、それはなかなか困難で、光量
の不均一による誤差の発生も無視できない。
のエッジを強調するためには、透過照明法が採用される
ところとなるが、この照明法においては、光量変化によ
る被検体のやせやふとりが発生し、これにより計測誤差
が生じると言う問題を有している。特に上記のように大
きな被検体の場合においては、被検体全体に均一な透過
光の投光が求められるが、それはなかなか困難で、光量
の不均一による誤差の発生も無視できない。
【０００５】一般に撮像カメラ例えばＣＣＤカメラに使
用するカメラレンズには、レンズ収差のため図６に示す
ようにレンズ中心軸Ｓから外に向けてレンズ歪が発生
し、正方形の撮像画像14として現れるべき画像は、15の
ように歪んだ画像となる。このレンズ歪は焦点距離の短
いレンズ程大きくこれが計測誤差となって現れる。
用するカメラレンズには、レンズ収差のため図６に示す
ようにレンズ中心軸Ｓから外に向けてレンズ歪が発生
し、正方形の撮像画像14として現れるべき画像は、15の
ように歪んだ画像となる。このレンズ歪は焦点距離の短
いレンズ程大きくこれが計測誤差となって現れる。
【０００６】然し乍ら逆に、剪断補強筋のような大きな
被検体を、レンズ歪が小さくその計測誤差が無視できる
ような長焦点距離のレンズを使用して撮像しようとすれ
ば、巨大な撮像スペースが必要となり、これも実現困難
である。また一般的に高精度な計測を行うには図４に示
すように、被検体とカメラレンズ及び撮像素子面を平行
関係にしなければならないが、実際にはカメラ本体の取
り付け誤差、カメラ本体内のＣＣＤ素子の取り付け誤差
等から必らずしも充分とはなり難く、これらも計測誤差
を生じるもととなっている。以上のようなことが、剪断
補強筋のような大きな被検体の寸法計測に、画像処理方
式が採用されなかった理由ではないかと考えられる。
被検体を、レンズ歪が小さくその計測誤差が無視できる
ような長焦点距離のレンズを使用して撮像しようとすれ
ば、巨大な撮像スペースが必要となり、これも実現困難
である。また一般的に高精度な計測を行うには図４に示
すように、被検体とカメラレンズ及び撮像素子面を平行
関係にしなければならないが、実際にはカメラ本体の取
り付け誤差、カメラ本体内のＣＣＤ素子の取り付け誤差
等から必らずしも充分とはなり難く、これらも計測誤差
を生じるもととなっている。以上のようなことが、剪断
補強筋のような大きな被検体の寸法計測に、画像処理方
式が採用されなかった理由ではないかと考えられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の様な従来
の考えを改め、被検体の寸法計測に画像処理方式を採用
し、正確で効率的合否判断をしようとするものである。
従ってその基本は図１に示すように、上面に計測すべき
剪断補強筋などの被検体１を載置できる、白色アクリル
板などの光透過板２を備え、内部に蛍光灯などの光源３
を備えた透過照明装置４と、光透過板２の上方に設置し
た被検体１と直交する方向に受光面５を有するＣＣＤカ
メラなどの撮像カメラ６と、撮像カメラ６による撮像画
像を受像し、被検体１の２次元座標を抽出し、その抽出
座標より形状、寸法を計測する画像処理装置７とよりな
る計測装置並びにその操作方法となる。
の考えを改め、被検体の寸法計測に画像処理方式を採用
し、正確で効率的合否判断をしようとするものである。
従ってその基本は図１に示すように、上面に計測すべき
剪断補強筋などの被検体１を載置できる、白色アクリル
板などの光透過板２を備え、内部に蛍光灯などの光源３
を備えた透過照明装置４と、光透過板２の上方に設置し
た被検体１と直交する方向に受光面５を有するＣＣＤカ
メラなどの撮像カメラ６と、撮像カメラ６による撮像画
像を受像し、被検体１の２次元座標を抽出し、その抽出
座標より形状、寸法を計測する画像処理装置７とよりな
る計測装置並びにその操作方法となる。
【０００８】そして、上記撮像画像からの２次元の被検
体座標抽出において、図２に示す濃淡画像８で最も輝度
変化量の大きな点を、図３のように内エッジ座標10、外
エッジ座標11とし、その両座標間の中心を被検体座標12
と定めて計測することを１つの特徴とする。
体座標抽出において、図２に示す濃淡画像８で最も輝度
変化量の大きな点を、図３のように内エッジ座標10、外
エッジ座標11とし、その両座標間の中心を被検体座標12
と定めて計測することを１つの特徴とする。
【０００９】また、被検体１の計測に先き立って、図５
に示すような格子状の穴17を設けた校正板16を、被検体
１の替りに透過照明装置４上に載置して、被検体１の計
測と同様に投光、撮像、画像処理を施して、校正板16の
穴位置座標を抽出し、この抽出座標と校正板16の穴17の
実寸座標との相違値から実寸座標変換式を作製して置
く。その後、被検体１を計測し、得られた被検体１の抽
出座標を、上記実寸座標変換式を用いて実寸座標に変換
することを今１つの特徴とするものである。
に示すような格子状の穴17を設けた校正板16を、被検体
１の替りに透過照明装置４上に載置して、被検体１の計
測と同様に投光、撮像、画像処理を施して、校正板16の
穴位置座標を抽出し、この抽出座標と校正板16の穴17の
実寸座標との相違値から実寸座標変換式を作製して置
く。その後、被検体１を計測し、得られた被検体１の抽
出座標を、上記実寸座標変換式を用いて実寸座標に変換
することを今１つの特徴とするものである。
【００１０】
【作用】上記濃淡画像８での内外エッジ座標10，11の抽
出は、最も輝度変化量の大きい位置を内外エッジ座標と
するものであるため、従来の２次元画像でのエッジ座標
の抽出が１画素単位の分解能であるのに対し、１画素以
下単位の分解能を得ることができる。従って 500×500
画素と言う限られた画像メモリを用いても、１／500 を
超える高い分解能を得ることができ、課題の計測分解能
の不足を補うことができる。
出は、最も輝度変化量の大きい位置を内外エッジ座標と
するものであるため、従来の２次元画像でのエッジ座標
の抽出が１画素単位の分解能であるのに対し、１画素以
下単位の分解能を得ることができる。従って 500×500
画素と言う限られた画像メモリを用いても、１／500 を
超える高い分解能を得ることができ、課題の計測分解能
の不足を補うことができる。
【００１１】また濃淡画像８での上記内外エッジ座標1
0，11の抽出は、照明の光量変化及び不均一による計測
誤差発生の因となる、被検体のやせ及びふとりが、内外
エッジで互いに同程度発生すると考えられる（内外エッ
ジ間という狭い範囲内での光量不均一はほとんど無いか
ら）ので、内外両エッジ座標間の中心を被検体座標とす
ることにより、やせやふとりによる誤差は打ち消される
こととなる。
0，11の抽出は、照明の光量変化及び不均一による計測
誤差発生の因となる、被検体のやせ及びふとりが、内外
エッジで互いに同程度発生すると考えられる（内外エッ
ジ間という狭い範囲内での光量不均一はほとんど無いか
ら）ので、内外両エッジ座標間の中心を被検体座標とす
ることにより、やせやふとりによる誤差は打ち消される
こととなる。
【００１２】前記被検体１の計測に先き立って、校正板
16を用いての実寸座標変換式を作製しておけば、巨大な
撮像スペースを要せず、しかもレンズ歪の大きい焦点距
離の短いレンズの撮像カメラを用いて寸法計測を行って
も、レンズ歪に超因する誤差はこの変換式によって消失
され、極めて容易に正確な計測を行うことができる。
16を用いての実寸座標変換式を作製しておけば、巨大な
撮像スペースを要せず、しかもレンズ歪の大きい焦点距
離の短いレンズの撮像カメラを用いて寸法計測を行って
も、レンズ歪に超因する誤差はこの変換式によって消失
され、極めて容易に正確な計測を行うことができる。
【００１３】
【実施例】図１に示すように、被検体１として直径12.7
mmの鋼線を溶接９して作製した1200mm×1200mmの正方形
剪断補強筋を、透過照明装置４の上面に水平に置き、蛍
光灯の光源３により透光して、受光面５を被検体１に直
交する方向に備えたＣＣＤ素子を用いた撮像カメラ６で
撮像した。撮像画像を画像処理装置７に送り、図２に示
すように濃淡画像８で現らわした。
mmの鋼線を溶接９して作製した1200mm×1200mmの正方形
剪断補強筋を、透過照明装置４の上面に水平に置き、蛍
光灯の光源３により透光して、受光面５を被検体１に直
交する方向に備えたＣＣＤ素子を用いた撮像カメラ６で
撮像した。撮像画像を画像処理装置７に送り、図２に示
すように濃淡画像８で現らわした。
【００１４】濃淡画像８のＡ−Ａ′における輝度レベル
は、図３に示すとおりで、最も輝度変化量の大きい内エ
ッジ座標10と外エッジ座標11との間の中心点を被検体座
標12とした。なおこの最も変化量の大きい位置は、隣り
合う画素の各輝度値の差分（変化量）を取り、その差分
値の重心位置をもって最大変化量位置とした。このよう
にして得た被検体座標12により、被検体１の寸法、形状
（角度）を計測した。
は、図３に示すとおりで、最も輝度変化量の大きい内エ
ッジ座標10と外エッジ座標11との間の中心点を被検体座
標12とした。なおこの最も変化量の大きい位置は、隣り
合う画素の各輝度値の差分（変化量）を取り、その差分
値の重心位置をもって最大変化量位置とした。このよう
にして得た被検体座標12により、被検体１の寸法、形状
（角度）を計測した。
【００１５】上記計測において、撮像は図４に示すよう
に、撮像カメラ６の受光面５、ＣＣＤ素子面13が、被検
体１の上面と平行で、レンズの中心軸線Ｓに対して垂直
の位置にして行うことが理想的で、これに近付くように
勤めた。図５は、図６の正方形の被検体におけるレンズ
歪なしの撮像画像14に対し、レンズ歪のある撮像画像15
を生じるような、レンズ歪の対策として用いる校正板16
を示すもので、格子状の穴17が設けられている。なお、
図６にはレンズの中心軸線Ｓからの距離ａ，a'における
レンズ歪の定義式を示した。
に、撮像カメラ６の受光面５、ＣＣＤ素子面13が、被検
体１の上面と平行で、レンズの中心軸線Ｓに対して垂直
の位置にして行うことが理想的で、これに近付くように
勤めた。図５は、図６の正方形の被検体におけるレンズ
歪なしの撮像画像14に対し、レンズ歪のある撮像画像15
を生じるような、レンズ歪の対策として用いる校正板16
を示すもので、格子状の穴17が設けられている。なお、
図６にはレンズの中心軸線Ｓからの距離ａ，a'における
レンズ歪の定義式を示した。
【００１６】上記校正板16に設けた穴17の実寸座標Ｘ，
Ｙに対し、前記のようにして得た校正板16の撮像画像
ｘ，ｙの関係は、Ｘ＝ｆ1 （ｘ，ｙ），Ｙ＝ｆ2 （ｘ，
ｙ）と仮定し、校正板16に設けられたｎ個の穴17位置座
標（ｘ1 ，ｙ1 ）（ｘ2 ，ｙ2）…（ｘn ，ｙn ）と
（Ｘ1 ，Ｙ1 ）（Ｘ2 ，Ｙ2 ）…（Ｘn ，Ｙn ）から関
数ｆ1 ，ｆ2 の係数を最小２乗近似法で決定したものと
なる。即ちこれが、撮像画像座標の実寸座標への変換式
となる。
Ｙに対し、前記のようにして得た校正板16の撮像画像
ｘ，ｙの関係は、Ｘ＝ｆ1 （ｘ，ｙ），Ｙ＝ｆ2 （ｘ，
ｙ）と仮定し、校正板16に設けられたｎ個の穴17位置座
標（ｘ1 ，ｙ1 ）（ｘ2 ，ｙ2）…（ｘn ，ｙn ）と
（Ｘ1 ，Ｙ1 ）（Ｘ2 ，Ｙ2 ）…（Ｘn ，Ｙn ）から関
数ｆ1 ，ｆ2 の係数を最小２乗近似法で決定したものと
なる。即ちこれが、撮像画像座標の実寸座標への変換式
となる。
【００１７】なお関数ｆ1 ，ｆ2 にはレンズ歪の同心円
状の誤差と、ＣＣＤ素子及びカメラレンズの傾きによる
誤差を考慮し、ｘ，ｙの４次式を採用した。実施例にお
いて使用したカメラレンズには、図７に示すように最大
−２％のレンズ歪曲線18があったが、上記実寸変換式に
よって実寸変換することで、± 0.1％以下の歪曲線19の
範囲内に納めることができた。この結果実際の計測結果
も、前記1200×1200mmの視野に対し、±１mmの精度で計
測することができ、此の程被検体においては十分な計測
精度であった。なお実施例においては角形の被検体のも
のについて説明したが、丸形その他の形状においても実
施できることは言うまでもない。
状の誤差と、ＣＣＤ素子及びカメラレンズの傾きによる
誤差を考慮し、ｘ，ｙの４次式を採用した。実施例にお
いて使用したカメラレンズには、図７に示すように最大
−２％のレンズ歪曲線18があったが、上記実寸変換式に
よって実寸変換することで、± 0.1％以下の歪曲線19の
範囲内に納めることができた。この結果実際の計測結果
も、前記1200×1200mmの視野に対し、±１mmの精度で計
測することができ、此の程被検体においては十分な計測
精度であった。なお実施例においては角形の被検体のも
のについて説明したが、丸形その他の形状においても実
施できることは言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】本発明により、従来人の手作業と目視に
よって行って来た寸法、形状の計測、判別が、画像処理
により自動的に行うことができ、しかもその精度が高
く、被検体全個数の品質保証を容易に行うことが出来
る。また装置の構成も簡素なものであるから、低コスト
で設置でき、操作も簡単で、剪断補強筋に限らず平坦な
種々のワークの寸法、形状の計測を効率よく行うことが
できる。
よって行って来た寸法、形状の計測、判別が、画像処理
により自動的に行うことができ、しかもその精度が高
く、被検体全個数の品質保証を容易に行うことが出来
る。また装置の構成も簡素なものであるから、低コスト
で設置でき、操作も簡単で、剪断補強筋に限らず平坦な
種々のワークの寸法、形状の計測を効率よく行うことが
できる。
【図１】本発明寸法計測装置の基本構成を示す概念図で
ある。
ある。
【図２】被検体である剪断補強筋が撮像された濃淡画像
である。
である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ′の輝度レベルと、内外エ
ッジ座標と被検体座標の抽出位置を示す説明図である。
ッジ座標と被検体座標の抽出位置を示す説明図である。
【図４】理想的な被検体、カメラレンズ、ＣＣＤ素子の
各面の位置関係を示す概念図である。
各面の位置関係を示す概念図である。
【図５】実寸座標変換式を作製するために使用される校
正板の模式図である。
正板の模式図である。
【図６】カメラレンズに歪がある場合の撮像画像並びに
レンズ歪の定義式を示す概念図である。
レンズ歪の定義式を示す概念図である。
【図７】本発明の実施例に使用したカメラレンズのレン
ズ歪曲線を示す。
ズ歪曲線を示す。
１ 剪断補強筋よりなる被検体 ２ 光透過板 ３ 蛍光灯よりなる光源 ４ 透過照明装置 ５ 撮像カメラ６の受光面 ６ ＣＣＤカメラよりなる撮像カメラ ７ 画像処理装置 ８ 被検体１の撮像された濃淡画像 ９ 被検体１の溶接個所 10 内エッジ座標 11 外エッジ座標 12 被検体座標 13 ＣＣＤ素子 14 レンズ歪無しの場合の撮像画像 15 レンズ歪がある場合の撮像画像 16 校正板 17 校正板に格子状に設けた穴 18 補正前のレンズ歪曲線 19 補正後のレンズ歪曲線 Ｓ カメラレンズの中心軸線 ａ，a' カメラレンズの中心軸線からの距離
Claims (4)
- 【請求項１】 上面に、計測すべき剪断補強筋などの被
検体を載置できる光透過板を有し、内部に光源を備えた
透過照明装置と、光透過板の上方に設置した被検体と直
交する方向に受光面を有する撮像カメラと、撮像カメラ
による撮像画像を受像し、被検体の２次元座標を抽出
し、その抽出座標により形状、寸法を計測する画像処理
装置と、を具備してなることを特徴とする寸法計測装
置。 - 【請求項２】 透過照明装置の上面に、測定すべき被検
体を載置し、該被検体の下面より上方に向って透過光を
投光し、該被検体の上方に設置した受光面を被検体と直
交する方向とした撮像カメラによって撮像し、該撮像画
像を画像処理装置により２次元の被検体座標を抽出し、
その抽出座標により被検体の形状、寸法を計測すること
を特徴とする寸法測定方法。 - 【請求項３】 撮像画像からの２次元の被検体座標抽出
において、濃淡画像で最も輝度変化量の大きい位置を内
外エッジ座標とし、その内外エッジ座標間の中心位置を
被検体座標とすることを特徴とする請求項２記載の寸法
計測方法。 - 【請求項４】 請求項２の寸法計測を行うのに先き立っ
て、格子状に穴を空けた校正板を、被検体の替わりに透
過照明装置の上面に載置して、上記寸法計測と同様に投
光、撮像、画像処理を施し、校正板の穴位置座標を抽出
し、この抽出座標と校正板の穴位置の実寸座標から、実
寸座標変換式を作製しておき、請求項２または３により
得られ被検体の抽出座標を該実寸座標変換式を用いて実
寸座標に変換することを特徴とする寸法計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24080595A JPH0961121A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 寸法計測装置及び計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24080595A JPH0961121A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 寸法計測装置及び計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0961121A true JPH0961121A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=17064956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24080595A Pending JPH0961121A (ja) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | 寸法計測装置及び計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0961121A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006520891A (ja) * | 2003-03-21 | 2006-09-14 | ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト | 測量機器において画像処理を行う方法と装置 |
| JP2008151740A (ja) * | 2006-12-20 | 2008-07-03 | Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd | 画像処理装置、及び画像処理方法 |
| JP5222430B1 (ja) * | 2012-10-19 | 2013-06-26 | 株式会社イノテック | 寸法計測装置、寸法計測方法及び寸法計測装置用のプログラム |
| JP2014055833A (ja) * | 2012-09-12 | 2014-03-27 | Jfe Steel Corp | 熱間長尺材の測長方法及び装置 |
| CN110455813A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-15 | 东莞市三姆森光电科技有限公司 | 用于提取不规则弧形边缘的通用***及方法 |
| CN111429449A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-07-17 | 燕山大学 | 一种型材滚弯件在线尺寸检测方法及*** |
| CN114152206A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-08 | 武汉理工大学重庆研究院 | 一种工件尺寸视觉检测装置 |
| JP7362179B1 (ja) * | 2022-04-12 | 2023-10-17 | 株式会社Clue | 情報処理システム、情報処理方法及びプログラム |
| WO2023199594A1 (ja) * | 2022-04-12 | 2023-10-19 | 株式会社Clue | 情報処理システム、情報処理方法及びプログラム |
-
1995
- 1995-08-25 JP JP24080595A patent/JPH0961121A/ja active Pending
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