JPH11132740A - 画像計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な操作でエッジ検出できるようにする。 【解決手段】 メモリ４１Ｄに記憶された画像データ５
１Ｂによる画像がディスプレイ４３の表示画面上に表示
された状態で、マウス４２ｂによりその画像に対する計
測箇所の指示をすると、この指示内容が計測条件入力の
ためのプログラム５３Ｂにより入力され、エッジ検出の
ためのプログラム５３Ｄによって指示された点の最近傍
のエッジ点の座標及びこれに近接する少なくとも２点の
エッジ点の座標が検出される。そして、形状認識のため
のプログラム５３Ｆによって上記少なくとも３点のエッ
ジ点の座標に基づきエッジ要素を認識することにより計
測対象物の形状の認識が行われる。このように、マウス
４２ｂを用いて計測箇所を指示するという簡単な操作に
より計測対象物のエッジ検出を含む形状認識を行うこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像計測装置に係
り、更に詳しくは対象物の画像情報から対象物の輪郭上
の複数点を検出し、これに基づいて形状認識やその他の
計測処理を行う画像計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工業や医療の分野で用いられる画像計測
装置では、撮像して得た対象物の画像をディスプレイの
表示画面に表示するだけでなく、対象物の画像情報から
対象物の輪郭上の複数点を抽出し、それに基づいて計測
処理を行うようになっている。特に、画像情報から対象
物の輪郭即ちエッジを検出するエッジ検出処理は、画像
から長さ、面積測定等の様々な計測処理を行う前提とな
るので、これらの処理に先立って行う必要がある。

【０００３】エッジ検出用の計測処理プログラムの一つ
に、キャリパーツールと呼ばれる計測処理プログラムが
ある。このキャリパーツールでは、対象物の画像のエッ
ジ（輪郭）の一部の上にエッジ検出の対象となる所定の
小さな範囲を設定すると共に、その範囲にあるエッジ上
の点の座標を自動的に検出するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たキャリパーツールによる測定では、オペレータが画面
上に表示されるエッジ検出の対象範囲、位置及び方向を
示すエッジ位置検出領域のマーク（目印）であるキャリ
パを、マウスでつかみ対象物の画像のうち測定したい箇
所に移動し、エッジの方向に応じてキャリパの傾き（方
向）をその都度マウスで指示することにより、エッジ検
出の対象となる上記所定の範囲を画像のエッジ上に設定
する必要があった。このため、キャリパをマウスでつか
む動作や測定箇所への移動、エッジの方向に応じてキャ
リパの方向を変える操作が必要不可欠となり、操作が煩
わしくなる原因となっていた。

【０００５】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その目的はより簡単な操作でエッジ検出を行うこと
ができる画像計測装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、計測対象物（１０）の像を撮像して得られた画像情
報（５１Ｂ）を用いて前記計測対象物（１０）の形状を
計測する画像計測装置であって、前記画像情報を記憶す
るメモリ（４１Ｄ）と；前記画像情報に対応する画像を
表示画面上に表示する画像表示装置（４３）と；前記表
示画面上に表示された画像に対して計測箇所の近傍の点
の指示を入力するための点入力手段（４２ｂ、５３Ｂ）
と；前記メモリ（４１Ｄ）内の画像情報（５１Ｂ）に含
まれる各画素の位置情報と階調情報とに基づいて、前記
点入力手段（４２ｂ、５３Ｂ）により指示された点の近
傍に存在する前記対象物（１０）の像（１０’）のエッ
ジ上の複数点の内所定の条件を満たすエッジ上の点の座
標であるエッジ座標を検出する第１のエッジ検出手段
（５３Ｄ1 ）と；前記エッジ座標が検出された前記エッ
ジ上の点を基準点として含む所定範囲内に前記指示され
た点と前記基準点とを結ぶ方向の複数ラインを設定し、
該複数ラインの前記基準点を含むライン以外の少なくと
も２ラインについて、各ライン毎に前記メモリ内の画像
情報に含まれる各画素の位置情報と階調情報とに基づい
てエッジ上の点の座標を検出する第２のエッジ検出手段
（５３Ｄ2 ）と；前記第１、第２のエッジ検出手段によ
り検出された相互に近接する少なくとも３点のエッジ上
の点の座標に基づき前記３点が属するエッジ要素の種類
を認識することにより、前記計測対象物の少なくとも一
部の形状を認識する形状認識手段（５３Ｆ）とを有す
る。

【０００７】これによれば、メモリに記憶された画像情
報に対応する画像が画像表示装置の表示画面上に表示さ
れた状態で、その画像に対して点入力手段により計測箇
所の近傍の点の指示が入力されると、第１のエッジ検出
手段によりメモリ内の画像情報に含まれる各画素の位置
情報と階調情報とに基づいて、点入力手段により指示さ
れた点の近傍に存在する対象物の像のエッジ上の複数点
の内最近傍に存在するエッジ上の点の座標であるエッジ
座標が検出される。次いで、第２のエッジ検出手段によ
り、エッジ座標が検出されたエッジ上の点を基準点とし
て含む所定範囲内に指示された点と基準点とを結ぶ方向
の複数ラインが設定され、該複数ラインの前記基準点を
含むライン以外の少なくとも２ラインについて、各ライ
ン毎にメモリ内の画像情報に含まれる各画素の位置情報
と階調情報とに基づいてエッジ上の点の座標が検出され
る。そして、形状認識手段により、第１、第２のエッジ
検出手段により検出された相互に近接する少なくとも３
点のエッジ上の点の座標に基づき前記３点が属するエッ
ジ要素の種類を認識することにより、計測対象物の少な
くとも一部の形状が認識される。従って、計測箇所を指
示する点の入力という簡単な操作のみで、計測対象物の
エッジ検出及び形状認識を行うことができる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の画像計測装置において、任意の幾何形状の指示を入力
するための計測条件入力手段（４２ｂ、４２ａ、５３
Ｂ）と、前記計測条件入力手段により指示された幾何形
状を求める計測処理をする計測手段（５３Ｈ）とを更に
有し、該計測手段（５３Ｈ）は、前記形状認識手段（５
３Ｆ）により認識された形状の中から前記指示に対応す
る幾何形状のパラメータを求めることを特徴とする。

【０００９】これによれば、計測条件入力手段により任
意の幾何形状の指示を入力すると、計測手段により、形
状認識手段により認識された形状の中から指示に対応す
る幾何形状のパラメータが求められる。従って、任意の
幾何形状の指示を入力するという簡単な操作で、その幾
何形状の計測の結果を得ることができる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、計測対象物（１
０）の像を撮像して得られた画像情報（５１Ｂ）を用い
て前記計測対象物（１０）の形状を計測する画像計測装
置であって、前記画像情報を記憶するメモリ（４１Ｄ）
と；前記画像情報に対応する画像を表示画面上に表示す
る画像表示装置（４３）と；前記表示画面上に表示され
た画像に対して計測箇所の近傍の点の指示を入力するた
めの点入力手段（４２ｂ、５３Ｂ）と；前記メモリ（４
１Ｄ）内の画像情報（５１Ｂ）に含まれる各画素の位置
情報と階調情報とに基づいて、前記点入力手段（４２
ｂ、５３Ｂ）により指示された点の近傍に存在する前記
対象物（１０）の像（１０’）のエッジ上の複数点の内
所定の条件を満たすエッジ上の点の座標であるエッジ座
標を検出する第１のエッジ検出手段（５３Ｄ1 ）と；前
記エッジ座標が検出された前記エッジ上の点を基準点と
して含む所定範囲内に前記指示された点と前記基準点と
を結ぶ方向の複数ラインを設定し、該複数ラインの前記
基準点を含むライン以外の少なくとも２ラインについ
て、各ライン毎に前記メモリ内の画像情報に含まれる各
画素の位置情報と階調情報とに基づいてエッジ上の点の
座標を検出する第２のエッジ検出手段（５３Ｄ2 ）とを
備え、前記第２のエッジ検出手段（５３Ｄ2 ）は、前記
基準点のエッジ座標及びこれに近接する少なくとも２点
のエッジ上の座標に基づき直線要素を認識し、該直線要
素と、基準点を含む前記指示された点と前記基準点とを
結ぶ方向のライン上に存在する画素の階調変化とに基づ
いて前記直線要素の法線ベクトルを求める機能をも更に
有することを特徴とする。

【００１１】これによれば、メモリに記憶された画像情
報に対応する画像が画像表示装置の表示画面上に表示さ
れた状態で、その画像に対して点入力手段により計測箇
所の近傍の点の指示が入力されると、第１のエッジ検出
手段によりメモリ内の画像情報に含まれる各画素の位置
情報と階調情報とに基づいて、点入力手段により指示さ
れた点の近傍に存在する対象物の像のエッジ上の複数点
の内最近傍に存在するエッジ上の点の座標であるエッジ
座標が検出される。次いで、第２のエッジ検出手段によ
り、エッジ座標が検出されたエッジ上の点を基準点とし
て含む所定範囲内に指示された点と基準点とを結ぶ方向
の複数ラインが設定され、該複数ラインの前記基準点を
含むライン以外の少なくとも２ラインについて、各ライ
ン毎にメモリ内の画像情報に含まれる各画素の位置情報
と階調情報とに基づいてエッジ上の点の座標が検出され
る。また、この場合、基準点を含むエッジが直線、曲線
のいずれであっても、第２のエッジ検出手段（５３Ｄ2
）により、基準点のエッジ座標及びこれに近接する少
なくとも２点のエッジ上の座標に基づき直線要素（最小
２乗近似による要素）を認識し、かつ該直線要素と基準
点を含む前記指示された点と前記基準点とを結ぶ方向の
ライン上に存在する画素の階調変化（これにより直線要
素の法線ベクトルの概略方向がわかる）とに基づいて前
記直線要素の法線ベクトルを確実に求めることができ
る。

【００１２】上記請求項１〜３に記載の各発明におい
て、第１のエッジ検出手段は、メモリ内の画像情報に含
まれる各画素の位置情報と階調情報とに基づいて、指示
された点の最近傍に存在するエッジ上の点の座標である
エッジ座標を検出するものであれば、その検出方法は如
何なる方法であっても良く、例えば、請求項４に記載の
発明の如く、前記第１のエッジ検出手段（５３Ｄ1 ）
は、前記点入力手段により指示された指示点を中心とす
る放射状の複数のサーチ方向のライン上に存在する画素
の位置情報と階調情報とに基づいて複数のエッジ上の点
を検出し、これらの点の内の前記指示点との距離が最短
の点の座標をエッジ座標として検出しても良い。かかる
場合には、指示点を中心とする放射状の複数のサーチ方
向のライン上に存在する画素の位置情報と階調情報とに
基づいて複数のエッジ上の点を検出し、これらの点の内
の前記指示点との距離が最短の点の座標をエッジ座標と
して検出するので、例えば、指示点を中心とする同心円
の半径を徐々に大きくしてエッジ座標を計測する場合等
に比べ、エッジ検出に用いられる画素の数が少なくな
り、迅速なエッジ検出が可能になる。この場合、サーチ
方向を増やすことにより、より精度良く指示点の最近傍
に存在するエッジ上の点の座標を検出できるようにな
る。

【００１３】あるいは、請求項５に記載の発明の如く、
前記第１のエッジ検出手段（５３Ｄ1 ）は、点入力手段
により指示された点を中心とする所定の矩形範囲（Ｒ）
内に行方向及び列方向の複数ラインを設定し、前記行方
向及び列方向のそれぞれについて、前記指示された点を
含むラインと、該ライン以外の少なくとも２ラインにつ
いて、各ライン毎に前記メモリ内の画像情報に含まれる
各画素の位置情報と階調情報とに基づいてエッジ上の点
の座標を検出し、これらの点の内の前記指示された点と
の距離が最短の点の座標をエッジ座標とするようにして
も良い。

【００１４】請求項６に記載の発明は、計測対象物（１
０）の像を撮像して得られた画像情報（５１Ｂ）を用い
て前記計測対象物の形状を計測する画像計測装置であっ
て、前記画像情報（５１Ｂ）を記憶するメモリ（４１
Ｄ）と；前記画像情報に対応する画像を表示画面上に表
示する画像表示装置（４３）と；前記画面上に表示され
るエッジ検出の対象範囲、位置及び方向を示すマーク
（Ｓ）を所望の位置に移動させるためのマーク位置移動
手段（５３Ｊ，４２ｂ）と；前記マーク（Ｓ）の移動に
伴い、前記マークによるエッジ検出の対象範囲内に含ま
れるエッジ上の点の座標をリアルタイムで求めるリアル
タイム検出手段（５３Ｈ）とを有する。

【００１５】これによれば、マークの移動に伴って、リ
アルタイム検出手段により、マークによるエッジ検出の
対象範囲内に含まれるエッジ上の点の座標がリアルタイ
ムで求められる。このため、このリアルタイムに求めら
れたエッジ上の点の座標を画面上に表示せることによ
り、マーク内にあるエッジ座標の位置を直ちに認識でき
るようになる。ここで、エッジ座標は、任意の点を原点
とする直交座標（Ｘ，Ｙ）、極座標（ｒ，θ）の何れで
あっても良い。

【００１６】この場合において、請求項７に記載の発明
の如く、前記リアルタイム検出手段（５３Ｈ）は、前記
マークの移動中に、前記エッジ検出の対象領域の範囲内
に含まれるエッジ上の点の座標に基づいて、前記計測対
象物の輪郭上の複数点間の距離、任意に選んだ直線への
垂線の長さあるいは任意に選んだ点との距離、若しくは
該任意に選んだ点を端点としてそれぞれ含む任意に選ん
だ直線と前記エッジ上の点を通る直線とが成す角度をリ
アルタイムで求める機能を更に有していることが望まし
い。この場合、エッジ検出の対象範囲内にある対象物の
輪郭上の点であるエッジ点相互間の距離や、任意に選ん
だ直線への垂線の長さあるいは任意に選んだ点との距
離、若しくは該任意に選んだ点を端点としてそれぞれ含
む任意に選んだ直線と前記エッジ上の点を通る直線とが
成す角度がリアルタイムで算出される。このため、マー
クを移動させるだけで、対象物の画像に基づく種々の計
測を自動的に行なうことができる。特に、任意に選んだ
点との距離、若しくは該任意に選んだ点を端点としてそ
れぞれ含む任意に選んだ直線と前記エッジ上の点を通る
直線とが成す角度の測定は、例えば前記の任意に選んだ
点を原点とする極座標を用いて行うようにしても良い。

【００１７】あるいは、請求項８に記載の発明の如く、
前記リアルタイム検出手段（５３Ｈ）は、前記座標を求
めたエッジ上の点の法線ベクトルをリアルタイムで求
め、前記移動中の前記マークの角度を前記法線ベクトル
と同方向にして前記画面上にリアルタイムに表示する機
能を更に有していても良い。

【００１８】この場合、マークを法線ベクトルと同方向
にして画面上にリアルタイムに表示するので、どの方向
で計測を行っているかを容易に把握できる。さらに、エ
ッジ上の点を高精度に検出することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図１２に基づいて説明する。

【００２０】図１には、一実施形態に係る画像計測装置
の全体構成が概略的に示されている。この図１の画像計
測装置は、計測対象物（以下、「対象物」という）１０
の像を撮像して得られた画像情報である画像データを用
いて対象物１０の形状等を計測する装置であり、撮像ユ
ニット２０と、光源ユニット６０と、インターフェイス
ユニット３０と、ホストコンピュータ４０とを備えてい
る。

【００２１】前記撮像ユニット２０は、対象物１０（例
えば、機械部品や半導体チップや液晶ディスプレイパネ
ル、生物・生体試料など）を撮像するための構成部分で
ある。この撮像ユニット２０は、対象物１０を載置して
ベース２１上を２次元移動可能なＸＹステージ２２と、
ＸＹステージ２２の上方に配置され、ベース２１上に植
設された支柱２３に固定された光学系ユニット２４とを
備えている。

【００２２】これをさらに詳述すると、ＸＹステージ２
２は、ベース２１上をＹ方向（図１における紙面直交方
向）に移動するＹステージ２２Ｙと、このＹステージ２
２Ｙ上をＹ方向に直交するＸ方向（図１における紙面内
左右方向）に移動可能なＸステージ２２Ｘとを備えてい
る。この内、Ｘステージ２２Ｘ上に対象物１０が載置さ
れている。Ｙステージ２２Ｙ、Ｘステージ２２Ｘは、後
述するインターフェイスユニット３０内の制御部３１に
よって制御される不図示のリニアアクチュエータを含む
駆動系により駆動されるようになっている。また、Ｙス
テージ２２Ｙ、Ｘステージ２２Ｘの位置は、不図示のレ
ーザ干渉計あるいはエンコーダ等の位置検出装置によっ
て計測されるようになっており、この位置検出装置の出
力信号が制御部３１及びこれを介してホストコンピュー
タ４０に送出されるようになっている。

【００２３】光学系ユニット２４内には、対象物１０の
像を結像面に結像させる対物レンズ等の光学系２５、光
学系２５の結像面に配置されたＣＣＤカメラ２６、落射
照明用光学系２７等が収容されている。ＣＣＤカメラ２
６は、光学系２５によって結像面に結像された対象物１
０の像を撮像して撮像信号（電気信号）を後述するイン
ターフェイスユニット３０内の撮像制御部３２に出力す
る。このＣＣＤカメラ２６は、ホストコンピュータ４０
からの制御信号（コマンド）に基づき後述するインター
フェイスユニット３０内の撮像制御部３２によって撮像
可能状態、撮像停止状態などが制御される。なお、対象
物１０の撮像装置としては、ＣＣＤカメラの他、撮像管
を用いても良く、あるいは非常に大きな画素数の撮像を
する場合は１次元撮像素子（いわゆるラインセンサ）を
用いることも可能である。後者のラインセンサを用いる
場合には、ＸＹステージ２２を移動させ、対象物１０と
ラインセンサとを相対移動させながら順次対象物の画像
を１ラインづつ読み取るようにして撮像を行う必要があ
る。

【００２４】また、撮像ユニット２０では、ベース２１
の内部に透過照明用光学系２８が設けられている。そし
て、後述する光源ユニット６０内の不図示の光源からの
光によって対象物１０が前記落射照明用光学系２７を介
して図１の上方から落射照明、又は透過照明用光学系２
８を介して下方からの透過照明で照明され、光学系ユニ
ット２４内の光学系２５によって結像面に対象物１０の
像が結像されるようになっている。

【００２５】前記光源ユニット６０は、光ファイバなど
を介して撮像ユニット２０に落射又は透過の照明光を出
力するものであり、光源を含み光量が調節可能な調光装
置とこの調光装置からの光を前記光ファイバに導くため
の光学系とを有する。また、落射照明、透過照明の選択
及びこれらの光の光量の調整は後述するインターフェイ
スユニット３０内部の制御部３１によって制御されるよ
うになっている。

【００２６】インターフェイスユニット３０は、制御部
３１、撮像制御部３２を含んで構成されている。制御部
３１は、ホストコンピュータ４０からの制御信号を受け
てＸＹステージ２２のリニアアクチュエータを制御して
ＸＹステージ２２を移動させたり、落射照明、透過照明
を選択したり、光源ユニット６０から出力される光の光
量を制御するための構成部分であり、マイクロプロセッ
サとそのファームウェアで構成される。

【００２７】撮像制御部３２は、前述の如く、ホストコ
ンピュータ４０からの制御信号（コマンド）に基づきＣ
ＣＤカメラ２６の撮像可能状態、撮像停止状態を制御し
たり、ＣＣＤカメラ２６からの撮像信号を、白黒２５６
階調でＡ／Ｄ変換して画像データ（１画素について１バ
イト）としてホストコンピュータ４０に出力する。

【００２８】前記ホストコンピュータ（以下、適宜「コ
ンピュータ」という）４０は、本実施形態ではマウスな
どのポインティングデバイスによる操作が可能な所定の
オペレーティングシステムで動作するパーソナルコンピ
ュータを用いて構成され、コンピュータ本体４１に入力
デバイスであるキーボード４２ａ，マウス４２ｂと画像
表示装置としてのディスプレイ４３とを接続した構成に
なっている。

【００２９】コンピュータ本体４１は、マイクロプロセ
ッサ４１Ｂ、メモリ４１Ｄ、キーボード４２ａ，マウス
４２ｂを接続するためのキーボードインターフェイス
（キーボードコントローラ）４１Ｈ、ディスプレイ４３
を接続するためのビデオインターフェイス４１Ｊ、シリ
アルインターフェイス４１Ｌ、ハードディスク４１Ｐ及
び画像入力ボード４１Ｒを有している。

【００３０】マイクロプロセッサ４１Ｂはハードディス
ク４１Ｐに格納された制御プログラムをメモリ４１Ｄに
ロードしてプログラムを起動させることによって、シリ
アルインターフェイス（ＲＳ２３２Ｃ）４１Ｌを介して
インターフェイスユニット３０の制御部３１に制御信号
を送ってＸＹステージ２２のリニアアクチュエータの制
御、光学系２５の倍率制御、光量制御等を行うようにな
っており、これらの設定はハードディスク４１Ｐに記憶
できるようになっている。また、マイクロプロセッサ４
１Ｂは、画像入力ボード４１Ｒ及び撮像制御部３２を介
してＣＣＤカメラ２６の撮像の制御を行うとともに、Ｃ
ＣＤカメラ２６からの撮像信号が撮像制御部３２でＡ／
Ｄ変換されて得られる画像データ５１Ｂをメモリ４１Ｄ
に転送し予め用意している配列を用いて各画素の画像デ
ータを配列要素として記憶するようになっている。従っ
て、メモリ４１Ｄ内には、各画素の２５６階調の階調情
報と位置情報（配列の情報）とを含む画像情報としての
画像データが記憶されることになる。

【００３１】前記ハードディスク４１Ｐには、エッジ
（輪郭）検出、ピッチ測定など測定対象物１０の画像デ
ータに対して様々な画像処理・計測処理を行う様々なプ
ログラムが格納されており、マイクロプロセッサ４１Ｂ
ではこれらのプログラムをメモリ４１Ｄにロードしてプ
ログラムを起動させることによって画像処理・計測処理
を行うようになっている。

【００３２】また、マイクロプロセッサ４１Ｂは、ビデ
オインターフェイス４１Ｈに制御コマンドを送るととも
に、メモリ４１Ｄ内の画像データ５１Ｂや画像処理・計
測処理の結果の情報をビデオインターフェイス４１Ｊを
介してディスプレイ４３に転送して対象物１０の画像や
画像処理・計測処理の結果をディスプレイ４３の表示画
面の所定の領域（ウィンドウ）に表示する。

【００３３】図１には、メモリ４１Ｄに、画像データ５
１Ｂが記憶されるとともに、計測条件入力のためのプロ
グラム５３Ｂ、エッジ検出のためのプログラム５３Ｄ、
形状認識のためのプログラム５３Ｆ、計測のためのプロ
グラム５３Ｈ、マーク位置移動のためのプログラム５３
Ｊ及びオペレーティングシステム５３Ｌがロードされた
状態が示されている。エッジ検出のためのプログラム５
３Ｄは、詳細を後述する第１のエッジ検出プログラム５
３Ｄ1 と第２のエッジ検出プログラム５３Ｄ2と第３の
エッジ検出プログラム５３Ｄ3 とを含んでいる。上記各
プログラムは、それぞれを一つの実行モジュール（ある
いは実行ファイル）で構成することが勿論できるが、任
意の複数を一つの実行モジュールで構成したり、全てを
単一の実行モジュールで構成することも可能である。ど
のような構成にするかは、オペレーティングシステム、
開発言語等に基づいて決定すれば良い。なお、オペレー
ティングシステム５３Ｌに表示管理機能、入出力管理機
能等の管理機能がある場合、各プログラムはこの機能を
呼び出して表示、入出力等を行う。

【００３４】上記各プログラムを用いて様々な処理を行
う点が本実施形態の特徴であるので、以下、これらのプ
ログラムについて簡単に説明する。

【００３５】計測条件入力のためのプログラム５３Ｂ
は、ディスプレイ４３の表示画面上に計測条件のメニュ
ー（タスクバーやツールバー、ツールボックスなどで表
示される）及びメモリ４１Ｄ内の画像データ５１Ｂの画
像が表示された状態において、マウス４２ｂ（又はキー
ボード４２ａ）の操作によりマウスカーソル（又はグラ
フィックカーソル、カーソル）の位置を検出することに
よって、光学系２５の倍率、透過照明／落射照明の選
択、照明光量の調整等の計測条件やディスプレイ４３の
表示画面に表示された画像上に対して計測箇所の指示や
エッジ検出処理、幾何形状の計測処理の指示その他の計
測条件を入力するためのプログラムである。本実施形態
では、上記のマウス４２ｂ（及びキーボード４２ａ）及
び計測条件入力のためのプログラム５３Ｂによって、点
入力手段及び計測条件入力手段が実現されている。

【００３６】第１のエッジ検出プログラム５３Ｄ1 は、
ディスプレイ４３の表示画面上に表示された計測条件の
メニューの内のエッジ検出処理を指示することにより起
動し、キーボード４２ａ、マウス４２ｂ等の入力デバイ
スにより点（測定開始点）の指示とともに第１の検出モ
ード又は第２の検出モードの選択がなされ、それらの指
示、選択内容が計測条件入力のためのプログラム５３Ｂ
で入力された場合に、前記モードの選択に応じてそれぞ
れ次のような処理を実行するプログラムである。すなわ
ち、このプログラム５３Ｄ1 は、第１の検出モード、す
なわちベクトルサーチのモードが選択された場合に、そ
の指示された点の近傍に存在するエッジ上の点の内、所
定の条件を満たす点、例えば最近傍に存在するエッジ上
の点（対象物１０の画像の輪郭上の１点：以下、適宜
「エッジ点」、「エッジ位置」あるいは「エッジの位
置」という）の座標を後述するベクトルサーチによりメ
モリ４１Ｄ内の対象物１０の画像データ５１Ｂ（この画
像データには、各画素についての２５６階調の階調情報
と位置情報とが含まれる）に基づいて検出し、また、第
２の検出モード、すなわちエリアサーチのモードが選択
された場合に、その指示された点を中心とする所定の範
囲内について後述するエリアサーチを行い、その所定の
範囲内の対象物１０の画像データに基づいて前記指示さ
れた点の最近傍に存在するエッジ点の座標を検出するプ
ログラムである。前記所定の条件は、最近傍の他、最も
シャープなエッジ上、明から暗に変化するエッジ上、暗
から明に変化するエッジ上、マニュアル指定されたエッ
ジ上等の条件とすることができる。

【００３７】このプログラム５３Ｄ1 では第１の検出モ
ードの場合、指示された指示点を中心とする複数の検出
方向の直線を用いてエッジを検出し、指示点の最近傍の
エッジ点の座標をエッジ座標として検出する（ベクトル
サーチを行う）。また、第２の検出モードの場合、前記
指示された点を中心とする所定範囲内で検出して見つか
ったエッジ点の内、その範囲内の指示された点の最近傍
のエッジ点の座標をエッジ座標とするようにしてエッジ
の検出を行う。また、本実施形態の場合、このエッジの
検出の際に、画像データ５１Ｂの各画素の階調情報を微
分することにより、エッジ点を検出するか、画像データ
５１Ｂの各画素を白黒２値化してエッジ点を検出するか
の設定が可能になっている。

【００３８】第２のエッジ検出プログラム５３Ｄ2 は、
第１のエッジ検出プログラム５３Ｄ1 の終了によって起
動する。このプログラム５３Ｄ2 では前記検出モード及
び設定がいずれの場合でも、メモリ４１Ｄ内の画像デー
タが示す各画素の位置情報と階調情報とに基づいてエッ
ジ座標が検出されたエッジ点を基準点とし、この基準点
を含む所定範囲内に指示された点と基準点とを結ぶ方向
の複数ラインを設定し、各ライン毎にエッジ上の点を求
め、求めた点の中から各ライン毎に基準点に最短な点の
座標を求めることにより近接する複数のエッジ点の座標
を検出するようになっている。また、このプログラム５
３Ｄ2 は、前記検出した複数のエッジ点の座標に基づき
直線要素を認識し、該直線要素と基準点を含む方向のラ
イン上に存在する画素の階調変化とに基づいて前記直線
要素の法線ベクトルを求め、前記法線ベクトルと同一の
方向を向いたキャリパ（エッジ検出の対象範囲、位置、
方向を示すマーク）を前記基準点の位置に設定するよう
になっている。第３のエッジ検出プログラム５３Ｄ3
は、第２のエッジ検出プログラム５３Ｄ2 の終了によっ
て起動する。このプログラム５３Ｄ3 は、前記設定され
たキャリパの範囲内に含まれる画素の階調変化に基づい
てエッジ点を検出しその点の座標を求める。

【００３９】なお、前記プログラム５３Ｄ1 、５３Ｄ2
、５３Ｄ3 が検出するエッジ点は、計測条件入力のた
めのプログラム５３Ｂによって設定されるエッジ検出処
理条件によって、計測目的に最適のエッジ上から検出す
ることができるようになっている。これについての詳細
は後述する。

【００４０】本実施形態ではこのエッジ検出のためのプ
ログラム５３Ｄに含まれる第１のエッジ検出プログラム
５３Ｄ1 によって第１のエッジ検出手段が実現され、第
２のエッジ検出プログラム５３Ｄ2 によって第２のエッ
ジ検出手段が実現されている。

【００４１】前記形状認識のためのプログラム５３Ｆ
は、エッジ検出のためのプログラム５３Ｄで検出された
近接する少なくとも３点のエッジ点の座標に基づいて前
記３点が属するエッジ要素の種類を認識することによ
り、計測対象物１０の少なくとも一部の形状を認識する
プログラムであり、これによって形状認識手段が実現さ
れる。本実施形態では、このプログラム５３Ｆは、認識
した対象物１０の形状を直線、円又は円弧といった幾何
学的に表現できる図形（以下、これを「幾何形状」とい
う）に要素分割し、この要素分割した形状の情報を各図
形のコードや位置情報などを含むファイルにしてメモリ
４１Ｄ及びハードディスク４１Ｐに記憶する機能をも有
している。かかる機能の設定は、ディスプレイ４３の表
示画面上に表示された計測条件のメニュー（タスクバー
やツールバー、ツールボックスなどで表示される）をマ
ウス４２ｂにより選択することにより計測条件入力のた
めのプログラム５３Ｂによって行われる。上記のよう
に、認識した対象物１０の形状を要素分割し、その要素
分割した形状の情報にしておくことで、データ量が減少
するだけでなく、対象物１０がＣＡＤ又はＣＡＭなどに
より設計・製作されている場合、計算機上で設計値と比
較し誤差を算出するのが容易且つ迅速になる。

【００４２】計測のためのプログラム５３Ｈは、マウス
４２ｂで表示画面上のメニューからある幾何形状が選択
され、その幾何形状の指示が計測条件入力のためのプロ
グラム５３Ｂによって入力された際に、形状認識のため
のプログラム５３Ｆによって認識された対象物１０の形
状の中からその指示に対応する幾何形状のパラメータの
計測を実行するプログラムである。幾何形状として、例
えば、直線、線分、円、多角形等があり、計測内容とし
ては長さ、距離、角度、面積等がある。計測結果は、デ
ィスプレイ４３の表示画面の所定の領域（ウィンドウ内
のボックス）に表示されるようになっている。

【００４３】また、このプログラム５３Ｈは、後述する
ように、マーク位置移動のためのプログラム５３Ｊでマ
ウス４２ｂ等によりキャリパを移動させるのに伴って、
第２のエッジ検出プログラム５３Ｄ2 及び、第３のエッ
ジ検出プログラム５３Ｄ3 を子プロセスとしてプログラ
ム５３Ｄ2 でキャリパを設定すると共に、プログラム５
３Ｄ3 によってそのキャリパで示されたエッジ検出の対
象範囲内のエッジ点の座標をリアルタイムで検出し、そ
のエッジ座標をディスプレイ４３の表示画面の所定の領
域（ウィンドウ内のボックス）に表示する機能をも有す
る。さらに、このプログラム５３Ｈは、マーク位置移動
のためのプログラム５３Ｊと並行して動作し、キャリパ
で示されたエッジ検出の対象範囲内で検出された複数の
エッジ点相互間の距離をリアルタイムで算出してディス
プレイ４３の表示画面の所定の領域（ウィンドウ内のボ
ックス）に表示する。本実施形態では、このプログラム
５３Ｈによって任意の幾何形状の計測を実行する計測手
段及びリアルタイム検出手段が実現されている。

【００４４】マーク位置移動のためのプログラム５３Ｊ
は、画面上に表示されるエッジ検出の対象範囲、位置及
び方向を示すマークであるキャリパを、マウス４２ｂ等
で指示された所望の位置に移動させるためのプログラム
であり、本実施形態ではマウス４２ｂとプログラム５３
Ｊとによってマーク位置移動手段が実現されている。

【００４５】上記の各プログラム５３Ｄ、５３Ｆ、５３
Ｈ、５３Ｊによってそれぞれ実行されるエッジ検出及び
法線ベクトル検出、形状認識、幾何形状の計測、キャリ
パの移動、リアルタイム検出・表示等の各処理の内容に
ついては、後に更に詳述する。

【００４６】次に、上記のようにして構成された本実施
形態に係る画像計測装置の動作について説明する。

【００４７】まず、対象物１０をＸＹステージ２２上に
置いて、コンピュータ４０の入力デバイスを操作し、対
象物１０の撮像のため照明条件等の設定後、撮像開始の
設定をする。この撮像開始の設定により、コンピュータ
４０からの制御信号に基づき撮像制御部３２によりＣＣ
Ｄカメラ２６は撮像可能状態に設定される。ＣＣＤカメ
ラ２６によりその撮像範囲内にある対象物１０の像が撮
像され、その画像信号が撮像制御部３２によりＡ／Ｄ変
換され画像データとしてホストコンピュータ４０に出力
され、コンピュータ本体４１のマイクロプロセッサ４１
Ｂにより前述の如くしてメモリ４１Ｄに記憶される。そ
して、マイクロプロセッサ４１Ｂによりビデオインター
フェイス４１Ｊを介してメモリ４１Ｄ内の画像データ５
１Ｂによる対象物１０の画像がディスプレイ４３の表示
画面の所定の領域（ウインドウ）に表示される。

【００４８】オペレータは、ディスプレイ４３に表示さ
れた画像データ５１Ｂによる対象物１０の像を見なが
ら、マウス４２ｂ等によりディスプレイ４３に表示され
た計測条件のメニューのうちのエッジ検出処理及びその
検出モード（第１の検出モード又は第２の検出モード）
の選択、並びに点（表示画面上に表示された対象物１０
の画像の輪郭近傍の点（計測開始点））の指示等の計測
条件の入力操作を行う。これにより、計測条件入力のた
めのプログラム５３Ｂによって上記の計測条件が入力さ
れる。この計測条件の入力により、エッジ検出のための
プログラム５３Ｄ、計測のためのプログラム５３Ｈ及び
マーク位置移動のためのプログラム５３Ｊが起動する。
そして、エッジ検出のためのプログラム５３Ｄによって
エッジ検出が開始される。

【００４９】（ベクトルサーチの設定の場合）前記エッ
ジ検出は、まず第１のエッジ検出プログラム５３Ｄ1 に
よるエッジ検出が行われる。図２は、第１の検出モー
ド、すなわちべクトルサーチのサーチ方向のラインを例
示した図である。この図２において、中心の点Ｐがマウ
ス４２ｂによって指示された点である。

【００５０】サーチ方向は方向１から１２までの１２方
向あり、直線１−７，２−８，３−９，４−１０，５−
１１，６−１２の６つの直線の方向を順次正方向負方向
の順でエッジ検出を行う。例えば、直線１−７の検出を
する場合、第１のエッジ検出プログラム５３Ｄ1 ではマ
ウス４２ｂ等により指示した点Ｐを基準として方向１の
ライン上に位置する点（画素）の画像データを順次メモ
リ４１Ｄから読み出し、その画像データが示す輝度（階
調）とその微分値（輝度（階調）の変化率）を計算す
る。この場合、輝度の微分値に極大点又は極小点があれ
ばその点の位置をエッジ点とする。次いで、方向７につ
いてもその方向のライン上に位置する点（画素）の画像
データが示す輝度（階調）とその微分値（輝度（階調）
の変化率）を計算し、エッジ点をサーチする。そして、
直線２−８、……、６−１２についても上記と同様にし
て順次エッジ検出を行う。

【００５１】今、図２の方向４の方向にエッジがあるも
のとして説明を進める。図３（ａ）は後述するようにキ
ャリパＳが設定された状態を示す図であるが、以下、便
宜上この図及び同図（ｂ）、（ｃ）に基づいて、上記の
エッジ位置の検出の原理について更に詳述する。図２の
方向４の直線が、図３（ａ）の３ラインに相当する。

【００５２】図２の方向４のサーチ即ち、図３（ａ）の
３ラインに沿ってサーチが行われると、同図（ｂ）のよ
うな画像データの示す輝度の変化、（ｃ）のような輝度
の微分値の変化が検出される。この場合、図３（ｂ）か
ら明らかなように、対象物１０（その像１０’）がある
と輝度が大きくなるという変化を示し、その輝度の微分
値は、輝度が暗から明に変化するとき極大点Ｍを示し、
その逆の明から暗に変化するときは極小点Ｍ’を示して
いる。この場合、マウス４２ｂ等により指示した点Ｐ
（図３（ａ）の左側にある）には極大点Ｍが近くにあり
このＭの座標をエッジ座標として検出する。

【００５３】このようにして、各サーチ方向について求
めたエッジ位置の座標について、マウス４２ｂ等により
指示した点の座標までの距離をそれぞれ計算する。そし
て、この距離が最も短い点、すなわちマウス４２ｂ等に
より指示した点の最近傍に存在するエッジ点の座標をエ
ッジ座標として検出する。これにより、グレイスケール
で高精度にエッジの位置が求められる。

【００５４】上述のようにして、マウス等で指示された
点の最近傍に存在するエッジ点の座標であるエッジ座標
が求まると、第２のエッジ検出プログラム５３Ｄ2 が起
動する。プログラム５３Ｄ2 は前記エッジ点を中心とす
るエッジ検出の対象となる所定の小さな長方形状の範囲
（エッジ位置検出領域）を設定する。上記の「エッジ位
置検出領域」が画像上のどの範囲、どの位置及び方向に
あるかを示すマーク（目印）が、キャリパであり、その
一方の辺の長さであるサーチ長と他方の辺の長さである
プロジェクション長は、計測条件入力のためのプログラ
ム５３Ｂにおいて設定可能であり、予め設定された値が
用いられる。また、上記の「エッジ位置検出領域」の設
定と同時に、計測のためのプログラム５３Ｈによりそれ
に対応するキャリパＳがディスプレイ４３の表示画面上
に表示される。キャリパとエッジ位置検出領域とは１対
１に対応しているので、以下適宜エッジ位置検出領域を
もキャリパという。このときのキャリパＳの角度は、上
記の検出されたエッジ座標に対応する点が求められたサ
ーチ方向に一致している。

【００５５】上記のようにして、キャリパＳ及びそのキ
ャリパＳで表示されるエッジ位置検出領域の設定が終了
すると、第２のエッジ検出プログラム５３Ｄ2 は、次の
ようにして法線ベクトルの算出処理を行う。

【００５６】ここでは、図３（ａ）に示されるように、
図２の４の方向にエッジ点Ｍが検出され、該エッジ点Ｍ
を中心としてキャリパＳが設定された場合を採り上げて
説明する。なお、図３（ａ）に示したキャリパＳの場
合、左右方向の長さがサーチ長であり、上下方向がプロ
ジェクション長である。第２のエッジ検出プログラム５
３Ｄ2 は、サーチ長の方向に設定したライン上にある画
素の輝度の微分値に基づいてエッジ点を検出する。前記
サーチ長の方向に設定するラインは複数とすることがで
き、プロジェクション長が、ラインの数に対応してい
る。

【００５７】この場合、図３（ａ）の３ライン目のサー
チ結果である図３（ｂ）、（ｃ）の輝度の変化、輝度の
微分値の変化から明らかなように、エッジ点Ｍにおける
エッジの法線ベクトルの概略的な方向は方向４になる。
ここで、エッジの法線ベクトルの方向は、エッジの明方
向に向かうものと定義している。

【００５８】図３（ａ）中にキャリパＳで示される領域
内の１、２、４、５の各ラインについて、前述したエッ
ジ座標Ｍの検出の際と同様の各画素の画像データの階調
（輝度）及び階調の微分値（変化率）の変化に基づくエ
ッジ位置検出を行う。これにより、図３（ｂ）、（ｃ）
の３ラインの場合と同様の１、２、４、５の各ラインに
ついての輝度の変化と輝度の微分値の変化を示すデータ
が得られ、エッジの位置ｍ１，ｍ２，ｍ４，ｍ５、ｍ
１’、ｍ２’、ｍ４’、ｍ５’の座標が求められる。そ
して、各ラインについて、原点（基準点）Ｍに最短なエ
ッジ点の座標を検出することにより、エッジ点ｍ１，ｍ
２，ｍ４，ｍ５の座標が求められる。これらのエッジ点
は、マウス４２ｂ等により指示した点Ｐ近傍における対
象物１０の画像１０’の輪郭の微小部分であり、求めた
エッジ点ｍ１，ｍ２，ｍ４，ｍ５及びＭの座標から最小
２乗直線などを計算し、この最小２乗直線の傾きを求め
ることによりエッジ点Ｍにおける正しい法線ベクトルＶ
の方向が求められる。法線ベクトルを求める際に隣接す
る（又は連続する）エッジ位置の座標を用いているの
で、その処理は速くなる。上記のようにして、エッジ点
Ｍにおける法線ベクトルが求まると、その向きに合わせ
てキャリパＳが点Ｍを中心に表示画面上で回転移動さ
れ、正しい法線ベクトルと同一方向に設定され、ディス
プレイ４３の表示画面上に表示される。

【００５９】以上の処理が終了すると、第３のエッジ検
出プログラム５３Ｄ3 が起動する。プログラム５３Ｄ3
は、前記設定されたキャリパＳの範囲内に相当する画像
データをメモリ４１Ｄから読み出し、その画像データが
示す輝度（階調）とその微分値を計算し、微分値の極大
点又は極小点をエッジ点として検出し、その点の座標値
を求め、エッジ座標データ５１Ｄとしてメモリ４１Ｄに
記憶する（図１参照）。エッジの法線方向に設定された
キャリパＳによってエッジ点が検出されるので、高精度
にエッジ点の座標を求めることができる。この場合、計
測対象物の形状、表面状態によっては、複数の極大点、
極小点が検出されるので、プログラム５３Ｄ3 は、計測
目的に最適のエッジ上の点を選択する機能も備えてい
る。

【００６０】図１２（ａ）にそのような計測対象物６０
の平面図を、図１２（ｂ）に前記計測対象物の画像デー
タが示す輝度（階調）の微分値を示す。計測対象物６０
は、その左右の端部の斜面部６１、６１’と、長孔６２
とを有する。図１２（ａ）において、符号６１ａ、６１
ｂ、６１ａ’、６１ｂ’は夫々前記斜面の端部である。
符号６２ａ、６２ｂは、夫々長孔６２の側面である。符
号６３は表面の傷（溝）である。点Ｍは第１のエッジ検
出プログラム５３Ｄ1 が検出した基準点、ベクトルＶは
第２のエッジ検出プログラム５３Ｄ2 が検出したベクト
ル、破線で示したＳは第２のエッジ検出プログラム５３
Ｄ2 が設定したキャリパである。図１２（ｂ）に示す微
分値は、前記斜面６１、６１’の端部、長孔６２の側
面、傷６３の位置で極大値、又は極小値を示している。
図１２（ｂ）の各極大値、極小値には夫々図１２（ａ）
の対応する位置の符号を付してある。これらの位置は、
いずれもエッジである。

【００６１】計測条件入力のためのプログラム５３Ｂで
は、第３のエッジ検出プログラム５３Ｄ3 が検出するエ
ッジ点を計測目的に応じて、これらの極大値、極小値の
位置から選択する条件を設定することができるようにな
っている。

【００６２】例えば、キャリパＳの最も点Ｍ側端部
（又はその反対側端部側）にあるエッジ点、即ち６１ａ
（６１ａ’）を検出する。キャリパＳの点Ｍ側端部
（又はその反対側端部）からＮ番目にあるエッジ点、即
ち、Ｎ＝２であれば６１ｂ（６１ｂ’）を検出する。
微分値が正（又は負）であるエッジ点、即ち６１ｂ、６
３、６２ａ、６１ａ’（６１ａ、６３、６２ｂ、６１
ｂ’）を検出する。これは、像が明から暗（暗から明）
に変化するエッジ点である。微分値が所定の値以上の
エッジ点のみ検出する。これによって、コントラストが
小さい、微少な傷のエッジ点、例えば６３を検出しない
ようにすることができる。微分値が最大（又は最小）
（即ちコントラスト最大）であるエッジ点を検出する。
前記〜の組み合わせを設定することができる。

【００６３】なお、このような検出するエッジ点の選択
は、第１のエッジ検出プログラム５３Ｄ1 、第２のエッ
ジ検出プログラム５３Ｄ2 におけるエッジ点の検出につ
いても適用することができるようになっている。

【００６４】次に、エッジ検出モードとして第２の検出
モード（以下「エリアサーチ」という）が選択された場
合を説明する。

【００６５】（エリアサーチの設定の場合）この場合
も、まず、第１のエッジ検出プログラム５３Ｄ1 による
エッジ検出が行われる。

【００６６】エリアサーチの場合、第１のエッジ検出プ
ログラム５３Ｄ1 は、まず、計測条件入力のためのプロ
グラム５３Ｂでマウス４２ｂ等により指示した点を中心
として、所定面積のサーチエリアを設定する。このサー
チエリアがディスプレイ４３の画面上に表示される。

【００６７】図４は、このサーチエリアＲの一例を示し
たものであり、マウス４２ｂ等により指示した点はこの
サーチエリアＲの中心点Ｐになっている。

【００６８】第１のエッジ検出プログラム５３Ｄ1 はサ
ーチエリアＲ内に行方向と列方向の細かなエリア（表示
画面上のピクセルの幅の１ラインのエリアに相当）を設
定し、それぞれの細分化された細長いエリア（以下、適
宜「細分化エリア」という）について、対象物１０の画
像１０’のエッジ点を検出する。

【００６９】この場合、最初に点Ｐを含む行方向の直線
（基準線）Ｌの細分化エリアについて上記のエッジ点の
検出が行われる。ここで、このエッジ点の検出は、行方
向及び列方向の何れの方向の場合も必ずしも全てのライ
ンの細分化エリアについて行う必要はなく、予め設定さ
れた数のピクセルおきに行うようにしても良い。行方向
について、２ピクセルおきに検出対象細分化エリアを設
定した場合、エッジ検出を行う行方向の細分化エリア
は、図４の斜線部のように示される。

【００７０】図５は、このエリアサーチによるエッジ検
出の様子を概念的に示した図であり、図５（ａ）のよう
に、まずサーチエリアＲの基準線Ｌ上のエッジ検出が行
われる。このときの処理は、ベクトルサーチの場合の検
出と同様であり、対象物の画像１０’に対して点Ｐから
基準線Ｌ上に位置する点（画素）の画像データを順次メ
モリ４１Ｄから読み出し、その画像データで示される輝
度とその微分値を計算し、輝度の微分値の極大点又は極
小点からエッジの位置（エッジ点）ｍ１０を検出する。
同様にして、他の行方向の細分化エリアについてもエッ
ジ点ｍ１１、ｍ１２、ｍ１４、ｍ１５の検出が行われ
る。次いで、図５（ｂ）のように、サーチエリアＲの列
方向にエッジ検出を行いエッジ点ｍ２０、ｍ２１を検出
する。

【００７１】こうして得られた各エッジ点と点Ｐとの距
離をそれぞれ計算し、最も小さな値になる（即ち点Ｐに
対して最短距離にある）エッジ点を見つけ、その点の座
標をエッジ座標として検出する。

【００７２】上述のようにして、マウス４２ｂで指示さ
れた点Ｐの最近傍に存在するエッジ点の座標であるエッ
ジ座標が求まると、第２のエッジ検出プログラム５３Ｄ
2 が起動する。プログラム５３Ｄ2 は、前記エッジ点を
中心としてエッジ位置検出領域を設定するとともに、計
測のためのプログラム５３Ｈによりそれに対応する前記
領域の範囲、位置及び方向を示すマークであるキャリパ
Ｓをディスプレイ４３の表示画面上に表示する。この時
のキャリパＳの角度は、次のようにして求める。

【００７３】点Ｐに対して最短距離にある、上で求めた
エッジ点の座標（エッジ座標）Ｍ（ｘ，ｙ）と点Ｐの座
標Ｐ（ｘ，ｙ）から ベクトルＶ（ｘ，ｙ）＝Ｍ（ｘ，ｙ）−Ｐ（ｘ，ｙ） ………（１） となるベクトルＶを求め、このベクトルＶの傾きを求
め、それをキャリパの角度とする。すなわち、キャリパ
の角度Ｕは、 角度Ｕ＝ＡＲＣＴＡＮ（Ｖｘ／Ｖｙ） （Ｖｙ≠０）………（２） エッジ検出のためのプログラム５３Ｄにより、上記のよ
うにしてベクトルＶの角度が算出されると、エッジ座標
ＭをキャリパＳの中心位置、ベクトルＶの角度をその傾
きとしてキャリパＳがディスプレイ４３の表示画面上に
表示される。図６は、その表示例を示したものである。

【００７４】この場合、上記のエリアサーチは必ずしも
サーチエリアＲ内の行方向、列方向の全てのラインの細
分化エリアについて行われているとは限らない（図６の
場合、行方向について２ピクセルおきに行われている）
ので、上記のベクトルＶの方向がエッジ点Ｍにおけるエ
ッジの法線方向に一致しているとは限らない。

【００７５】上記のようにしてキャリパＳが表示される
と、前述したベクトルサーチの場合と同様にして、キャ
リパＳで示されるエッジ位置検出領域内のキャリパＳの
向きと同方向の各ラインについて、各画素の画像データ
の階調（輝度）及び階調の微分値（変化率）の変化に基
づくエッジ位置検出が行われ、各ラインについて点Ｍに
最短なエッジ点の座標が求められ、求めたエッジ点の座
標及び点Ｍの座標から最小２乗直線に基づいてエッジ点
Ｍにおける正しい法線ベクトルの方向が求められる。そ
して、その法線ベクトルの向きに合わせてキャリパＳが
点Ｍを中心に表示画面上で回転移動され、正しい法線ベ
クトルと同一方向で表示される。

【００７６】以上の処理が終了すると、第３のエッジ検
出プログラム５３Ｄ3 が起動し、ベクトルサーチの場合
と同様にしてエッジ点が検出され、その座標が高精度に
求められる。

【００７７】ところで、エッジの検出の際に、画像デー
タ５１Ｂの各画素の階調情報を微分することによりエッ
ジ点を検出する設定でなく、画像データ５１Ｂの各画素
を白黒２値化してエッジ点を検出する設定がなされてい
る場合には、第１のエッジ検出プログラム５３Ｄ1 で
は、まず、サーチエリアＲ内の画素の画像データを２値
化する。図７は、その２値化を例示したものであり、サ
ーチエリアＲのうち対象物の画像１０’があるところは
「１」、ないところは「０」になる。そして、「１」に
なっている点（画素）のそれぞれとマウス４２ｂで指示
された点Ｐとの距離を計算し、その距離が最短となる点
の座標をエッジ座標として検出する。そして、第２のエ
ッジ検出プログラム５３Ｄ2 では、各ラインの「１」の
画素の内、点Ｐとの距離が最短な画素の座標に基づいて
最小２乗直線を求め、エッジ座標に対応する点の概略的
な法線ベクトルを求めるようにしても良い。このように
すれば、前述した各画素の階調情報を微分（変化率）す
るエリアサーチの場合に比べ、より高速に演算しエッジ
を検出することができる。

【００７８】いずれにしても、これまでに説明したエッ
ジサーチ（ベクトルサーチ、エリアサーチ）により、マ
ウス４２ｂにより指示した点最近傍のエッジ座標と、そ
のエッジ座標に対応する点におけるエッジの法線ベクト
ルが求められ、その法線ベクトルの向きに合わせて、上
記エッジ座標の点を中心としてキャリパが設定され画面
上に表示され、そのキャリパに基づいて再度エッジ点の
座標が求められる。このようにすることによってどのよ
うな形状のエッジであっても、必ずエッジの法線方向に
キャリパを設定することが可能となり、測定の再現性が
向上する。

【００７９】なお、エッジサーチの範囲は大きくないの
で、サーチされる部分が直線以外の例えば円弧であって
も、前述した直線近似に基づいて求めた法線ベクトル
は、エッジ点Ｍの正しい法線ベクトルとほぼ一致するも
のである。サーチされる部分の形状についての情報を与
え、その形状に対応する最小２乗曲線を求め、該曲線上
の検出点Ｍにおける法線ベクトルを求めるようにしても
良い。

【００８０】次に、形状認識のためのプログラム５３Ｆ
の詳細を説明する。前記第３のエッジ検出プログラム５
３Ｄ3 と同時に、又はこれに代えて形状認識のためのプ
ログラム５３Ｆが起動し、対象物１０の少なくとも一部
の形状の形状認識が行えるようになっている。ここで形
状認識された結果は、計測のためのプログラム５３Ｈで
用いられる。

【００８１】まず、プログラム５３Ｄ1 によって検出さ
れた基準点とプログラム５３Ｄ2 によって検出されたこ
れに近接する少なくとも２点の合計３点以上のエッジ点
の座標に基づき最小２乗法、又はhough 変換法によりエ
ッジ要素の形状の種類を認識する。形状の種類の認識方
法は、最小２乗形状からの誤差の大きさ検出による方法
や、hough 変換による方法が選択できるようになってい
る。即ち、最小２乗法による認識方法の場合、前記３点
以上のエッジ点の座標に基づいて、最小２乗直線、最小
２乗円を求め、夫々に対する残差の少ない方の形状であ
ると認識する。

【００８２】hough 変換による方法の場合は、多数の点
から任意に選んだ２点によって構成される直線の法線ベ
クトルの方向の分布の状態を監視し、分布が特定の方向
に集約するならば直線であると認識し、多数の点から任
意に選んだ３点によって構成される円の中心座標の分布
の状態を監視し、分布が特定の位置に集約するならば円
であると認識する。このときの処理に用いられるエッジ
点の個数が多い程、正確に形状認識されるので、プログ
ラム５３Ｄ2 で設定するサーチラインの数は多い方が好
ましい。例えば、前記サーチラインを４本と設定した場
合は、基準点と合わせて合計５個のエッジ点の座標から
どのような幾何形状か（例えば、直線、円又は円弧）を
認識する。

【００８３】形状認識のためのプログラム５３Ｆは、更
に、上記認識した形状の詳細を正確に求める処理を行
う。前記形状の種類を認識する処理において、キャリパ
内のエッジ要素が直線の形状として認識された場合、認
識された直線のパラメータが概略求められている。そこ
で、更にその直線のパラメータを詳細に求める処理が行
われる。最小２乗法による誤差の大きさによる検出方法
が選択されていた場合、基準点から認識した直線上で一
方の側に一定間隔離れた位置にエッジ検出の対象となる
エッジ位置検出領域（キャリパ）を設定し、そのキャリ
パの範囲にあるエッジ及びその法線方向の検出が行われ
る。そして、順次一定距離ずつエッジ検出の場所を移動
させながらエッジ検出を行う。そして、エッジ検出して
得たエッジ点が前記直線上に有るか否かを検査する。直
線との誤差が所定値以下ならば直線上の点とみなし、そ
の点も含めて直線を再計算する。そして、再度誤差を計
算し、所定値以下であれば次のエッジ点について上記の
処理を繰り返す。誤差が所定値よりも大きい場合は、そ
の直前の点を直線の一端の点とする。そして、もう一方
の端について上記処理を行う。かくして、対象物の形状
の一部を構成する直線を表わす直線のパラメータが、両
端の点の位置を含めて求められる。求めた直線のパラメ
ータはメモリ４１Ｄ内に幾何形状データ５１Ｃ（図１参
照）として記憶される。

【００８４】hough 変換法が選択された場合、次のよう
にして直線のパラメータを求めるようになっている。

【００８５】一般に、直線の方程式「ｙ＝ａｘ＋ｂ」
は、「ρ＝ｘ・ＣＯＳθ＋ｙ・ＳＩＮθ ただしρは、
原点から直線に下ろした垂線の長さ、θは垂線とｘ軸と
のなす角度である）」の式で表され、原点を点Ｐにとる
と、ρ及びθはエッジの法線ベクトルの長さ及び角度が
近似的にあてはまるようになっている。ここでは、この
近似値近傍で適当な大きさのρ−θ空間を表す２次元配
列を予め用意し、検出したエッジ点（ｘ，ｙ）をρ，θ
をパラメータとした直線の式に代入し、得られたρ−θ
の関係を示す軌跡がρ−θ空間を通過する毎に、その２
次元配列の配列要素に１を加える、という処理が行われ
る。画像中の検出したエッジ点に対するすべての軌跡を
描いた後、最も大きな値となっている配列要素を抽出す
る。最小２乗法の場合と同様に、キャリパの位置を順次
移動させながらエッジ点を新たに検出して点数を増やし
ていき、抽出された点近傍に次の点が存在しなくなるま
で繰り返す。最も大きな値となっている配列要素がρ及
びθであり、最後に検出した点が両端の点である。

【００８６】いずれの設定でも、同一直線上のエッジ点
列を求めることができ、直線が検出される。

【００８７】図９は、第１のエッジ検出プログラム５３
Ｄ1 において第１の検出モード（ベクトルサーチ）で基
準点を検出し、形状認識のためのプログラム５３Ｆで直
線の形状要素を抽出する様子を例示したものである。

【００８８】点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で囲まれた対象物の画
像１０’の輪郭を成す直線Ｐ１ーＰ２近傍の点Ｘをマウ
スで指示すると、同図（ａ）のように、第１のエッジ検
出プログラム５３Ｄ1 によって第１の検出モードでマウ
スによる指示点Ｘを中心として放射状にベクトルサーチ
によるエッジ検出が行われ、第２のエッジ検出プログラ
ム５３Ｄ2 によって指示点Ｘの最近傍のエッジ点ｐ０の
座標及びその法線ベクトルが検出され、キャリパが設定
され、第３のエッジ検出プログラム５３Ｄ3 によって、
このキャリパによるエッジ点の正確な座標が求められ
る。そして、形状認識のためのプログラム５３Ｆによっ
てこれらのエッジ点に基づき前述の如くして直線要素が
認識される。次いで、同図（ｂ）のように、指示点Ｘの
最近傍点のエッジ座標ｐ０から順に所定の距離だけ離れ
た点ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４、ｐ５、ｐ６の順にエッジ
位置の検出が行われ、同様に、反対方向の点ｐ７，ｐ８
の順にエッジ位置の検出が行われ、上述した直線を求め
る処理と両端の点Ｐ１，Ｐ２を検出する処理とが行われ
る。このようにして、対象物の画像１０’の輪郭を成す
直線（線分）Ｐ１−Ｐ２が認識され、認識した直線のパ
ラメータ（直線の方程式、両端点の位置など）が求めら
れ、メモリ４１Ｄに記憶される。

【００８９】こうして、対象物の画像１０’の輪郭（エ
ッジ）近傍をマウスなどで指示するだけで、直線の両端
及び直線のパラメータを求めることができる。第２の検
出モードでも同様であり、対象物の画像１０’の輪郭
（エッジ）近傍をマウスなどで指示するだけで、サーチ
エリアＲが設定されて、エッジ座標が検出され、その直
線の両端及び直線のパラメータを求めることができる。

【００９０】形状認識のためのプログラム５３Ｆの形状
の種類を認識する処理において、キャリパで示されるエ
ッジ位置検出領域内のエッジ要素が円又は円弧の形状と
して認識された場合、円のパラメータを求める処理が行
われる。

【００９１】形状の種類を認識する処理によって、円の
半径と中心の位置とが概略求められている。はじめに基
準点の位置から認識した円の周上で一方方向に一定距離
離れた位置にエッジ検出の対象となるエッジ位置検出領
域（キャリパ）を設定し、そのキャリパ範囲にあるエッ
ジ及びその法線方向の検出が行われる。そして、順次一
定距離ずつエッジ検出の場所を移動させながらエッジ検
出が行われる。こうしてエッジ検出して得たエッジ点が
前記円周上に有るか否かを検査する。円要素との誤差が
所定値以下ならば同一円周上の点とみなし、その点も含
めて円を再計算する。再度誤差を計算し、所定値以下で
あれば、次のエッジ検出の場所の点について上記処理を
繰り返す。誤差が所定値よりも大きい場合は、その直前
の点を円弧の一端の点とする。そして、もう一方の端に
ついて上記処理を行う。かくして、対象物の形状の一部
を構成する円弧を表わす円弧のパラメータが、両端の点
の位置を含めて求められる。円弧が閉じた円である場合
は、一方方向への処理において、基準点に戻った時に処
理を終了する。求めた円弧のパラメータはメモリ４１Ｄ
内に幾何形状データ５１Ｃとして記憶される。

【００９２】この場合も上述した最小２乗形状からの誤
差の大きさによる検出方法だけでなく、hough 変換法に
よる方法が選択できるようになっている。hough 変換法
の場合は、前記直線の場合の直線の式を円の式に替えて
直線の場合と同様の処理を行うことによって円パラメー
タの詳細が求められる。

【００９３】本実施形態の画像計測装置では、以上のよ
うにして、撮像ユニット２０を用いて読み取られた画像
データ５１Ｂからディスプレイ４３の表示画面に表示さ
れた画像に対して、測定したい対象物の輪郭（エッジ）
近傍をマウス４２ｂで指定することにより、その位置か
ら最も近い位置にあるエッジの座標の検出を行い、検出
されたエッジ座標を基準にしてエッジ検出を行って対象
物１０の形状を認識するようになっている。そして、対
象物１０の輪郭をなす直線又は円弧の始点終点座標を自
動的に求めることができる。このように、本実施形態の
画像計測装置は、マウス４２ｂなどにより表示画面上の
１点を指示するという簡単な操作で、対象物の形状認識
ができる。

【００９４】計測対象物の像１０’を構成する直線や
円、円弧などの各要素に対して形状認識のためのプログ
ラム５３Ｆによる処理を行うことによって得られた様々
な情報、例えば、指示された位置最近傍のエッジ座標と
法線ベクトル及びその座標を含む形状情報（直線なら両
端点座標、円弧なら両端点座標と中心座標、といった要
素分割して得られた情報）などは、所定のフォーマット
にして登録し、メモリ４１Ｄ（仮想メモリの場合も含
む）に幾何形状データ５１Ｃとして記憶しておくととも
に、ファイルとしてハードディスク４１Ｐに保存される
ようになっている。このファイルを読みだすことで、１
度撮像した対象物について、くり返し表示と後述するよ
うな測定とができるようになっている。

【００９５】このように、認識した形状を直線、円又は
円弧に要素分割した情報を記憶するので、測定対象物の
形状に関するデータ量が小さくなり、また、計測のため
のプログラム５３Ｈによる幾何形状の計測を実行する処
理速度が速くなる。

【００９６】次に、計測のためのプログラム５３Ｈによ
る、前記メモリ４１Ｄ内の幾何形状データ５１Ｃを用い
た計測について説明する。マウス４２ｂなどにより、計
測のためのプログラム５３Ｈを起動すると、ディスプレ
イ４３の画面上に表示された図形と所望の演算・計測内
容を指示することにより、前述した処理により認識され
た対象物１０の形状及び要素分割して得られた情報を用
いて以下のような演算処理及び計測処理が行われる。

【００９７】一般的な幾何寸法は、「直線−直線」の計
算又は「円−直線」又は「円−円」の計算によって求め
ることができる。そこで、直線と直線が指示された場合
は、交点座標、直角度、平行度、直線と直線との距離な
どが自動的に計算される。また、円と直線が指示された
場合は、交点座標、円と直線の最短距離、中心座標と直
線との距離、中心座標から直線に下だした垂線の足の座
標等が自動的に演算される。円と円が指示された場合
は、円と円の交点座標、円中心間距離などが求まる。ま
た、指示された図形が複数の直線からなる閉形状の場
合、要素分割して得られた情報から閉図形を認識し、そ
の閉図形を構成する直線の数に応じて、３本では三角
形、４本では四角形などと認識し、これらの頂点の座標
や重心座標、中心座標が求められる。所定の数の円や直
線から成る閉図形の場合を複数選べば、予め登録してお
いた円の数、直線の数から、指定の形状が認識され、所
定の出力が計算される。

【００９８】上記の演算・計測結果はディスプレイ４３
の表示画面の所定の領域（ウィンドウ内のボックス）に
表示されるようになっている。

【００９９】図１１は、別の計測対象物に対してこのよ
うな幾何寸法を求める計測処理が行われる場合のディス
プレイ４３の表示の一例である。図１１に示されるよう
な対象物の画像１０’がディスプレイの表示画面上のウ
ィンドウに表示されている場合において、マウス４２ｂ
により、計測のためのプログラム５３Ｈで幾何寸法計測
処理を指定した後、２点１、２を計測箇所として指示す
れば、幾何形状データ５１Ｃからそれらの点が属する幾
何形状、即ち夫々直線が選択され、上述した直線−直線
計算が行われ、交点Ｂの座標、２直線の角度θなどが求
められる。同様に、２点９、９’をマウス４２ｂにより
計測箇所として指示すれば、２直線の角度、平行度、２
直線間の距離Ｌが求められる。また、４つの点３、４、
５、６を連続で選べば四角形の要素成分が求められる。
また、２点７、８を連続で選べば上述した円−円計算が
行われ、円と円の交点Ａの座標が求められ、同様に２点
１１、１２を連続で選べば２つの円の中心間距離Ｄが求
められる。上記いずれの場合も、求められた計測結果
は、ディスプレイ４３の表示画面上のウィンドウ４４Ｄ
に表示される。

【０１００】なお、計測箇所として指示された点が属す
る図形要素が幾何形状データ５１Ｃに含まれていない場
合は、その時点で前記した各処理がなされ、その点が属
する図形要素の形状の種類と詳細パラメータとが求めら
れ、前記幾何寸法を求める処理が行われる。そして、求
めた幾何形状データはメモリ４１Ｄに記憶される。

【０１０１】本実施形態の装置は、表示画面４４上に表
示された計測対象物のエッジに沿って、キャリパＳを移
動させ、キャリパＳの位置における計測対象物のエッジ
座標をリアルタイムに求めることもできる。以下これに
ついて説明する。即ち、計測処理のためのプログラム５
３Ｈによって、リアルタイムエッジ検出処理が指示され
ると、マウス４２ｂの操作に応じてマーク位置移動のた
めのプログラム５３Ｊによって表示画面上でキャリパＳ
の位置が移動される度毎に、エッジ検出、法線ベクトル
の検出、エッジ座標再検出の一連の処理が、計測のため
のプログラム５３Ｈによりエッジ検出のためのプログラ
ム５３Ｄ（プログラム５３Ｄ1 、５３Ｄ2 、５３Ｄ3 ）
を子プロセスとして行われ、キャリパＳが法線方向を向
くように表示画面上に表示されると共に、移動したキャ
リパの位置、方向に基づいて検出されたエッジ点の座標
が求められる。このときキャリパＳは対象物１０の画像
１０’の輪郭に添って移動するように表示される。

【０１０２】図８はその表示例を示したものである。デ
ィスプレイ４３の表示画面４４上で対象物１０の画像１
０’が表示されるウィンドウ４４Ａにおいて、まず始め
に、対象物１０の画像１０’の輪郭近傍の点Ａをマウス
４２ｂ等により指示する。その後、この点Ａに表示され
たキャリパＳを点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇに移動させる
と、各点でエッジ座標及び法線方向が求められ、キャリ
パＳは矢印で示した方向になるように表示され、このキ
ャリパの範囲内の画素の輝度変化に基づいてエッジ点が
検出され、その点の座標が求められる。また、計測のた
めのプログラム５３Ｈにより、キャリパＳの移動位置毎
に、キャリパＳの中心を通る法線方向の輝度分布がウィ
ンドウ４４Ｂに、また点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ各
点におけるエッジの座標がウィンドウ４４Ｃに表示され
るようになっている。ウィンドウ４４Ｄは、計測結果を
表示する部分でありこの点については後述する。

【０１０３】このように、キャリパＳを移動にさせるの
に伴って、エッジ点の座標がリアルタイムで検出されて
そのエッジ座標が画面上に表示される。その際、キャリ
パＳも表示されるので、エッジ検出の対象範囲を容易に
把握することができ、使い易くなる。また、キャリパＳ
が法線ベクトルと同方向にして画面上にリアルタイムに
表示されるので、どの方向で計測を行っているかが確認
でき、かつ、法線方向に設定されたキャリパＳに基づい
てエッジ座標を求めているので、高精度に座標を求める
ことができる。

【０１０４】更に、本実施形態の装置の計測のためのプ
ログラム５３Ｈは、マウス４２ｂによるキャリパの移動
に伴って、任意幾何形状の寸法をリアルタイム計測処理
する機能も備えている。

【０１０５】図１０（ａ）は、この場合の計測の様子を
示したものである。ディスプレイ４３の表示画面４４上
で対象物の画像１０’が表示されるウィンドウ４４Ａに
おいて、計測のためのプログラム５３Ｈでリアルタイム
計測処理を指定した後、まず、対象物の輪郭上の点Ｋ
１，Ｋ２を通るようにマウス４２ｂ等によりキャリパＳ
を移動させて計測位置を指示する。この場合、キャリパ
Ｓのプロジェクション長を長目に設定することが好まし
い。すると、図１０（ａ）の計測対象部分の拡大図であ
る図１０（ｂ）に示されるように、キャリパＳ内におい
て、点Ｋ１の近傍に複数のエッジ点ｋ1 〜ｋn が検出さ
れる。同様に、キャリパＳ内において、点Ｋ２の近傍に
複数のエッジ点ｋ1 ’〜ｋn ’が検出される。

【０１０６】そして、検出したエッジ点ｋ1 〜ｋn 、ｋ
1 ’〜ｋn ’を用いて前述した最小２乗法又はhough 変
換法による形状認識処理を行い、点Ｋ１、Ｋ２の属する
図形要素の形状の種類（この場合は共に直線）を認識す
る。この場合、形状認識処理に用いる点は、キャリパＳ
内に存在する点に限られるのでデー多数が少なく、形状
認識は短時間に終了する。

【０１０７】そして、形状認識の処理によって得られた
直線要素に関する情報を用いて直線−直線計算が開始さ
れ、演算・計測結果が表示される。キャリパ内における
形状の代表点、例えば検出した点ｋ1 〜ｋn 、ｋ1 ’〜
ｋn ’それぞれの平均点（Ｋ１１，Ｋ１２）の座標はウ
ィンドウ４４Ｃに、２直線（点Ｋ１１を通る対象物の輪
郭，点Ｋ１２を通る対象物の輪郭）の平行度、距離、角
度、直角度等はウィンドウ４４Ｄに、直線Ｋ１１−Ｋ１
２の輝度分布はウィンドウ４４Ｂにそれぞれ表示され
る。同様に、対象物１０の輪郭上の点Ｋ３，Ｋ４を通る
ようにキャリパＳを移動させて計測位置を指示すると、
点Ｋ３，Ｋ４について同様に処理が行われ結果が表示さ
れる。こうしてマウスなどにより、形状を指示するとい
う簡単な操作で、その幾何形状の計測の結果を得ること
ができる。また、対象物１０の輪郭上の点Ｋ１，Ｋ２，
Ｋ３，Ｋ４の相互間の距離がリアルタイムで算出され表
示されるので、対象物の画像１０’からその輪郭上の２
点間の距離を容易に測定することができる。また、キャ
リパを法線ベクトルと同方向にして画面上にリアルタイ
ムに表示するので、どの方向で計測を行っているかが把
握し易くなる。なお、点ｋ1 〜ｋn 、ｋ1 ’〜ｋn ’を
検出した後、幾何形状データ４１Ｃを参照して、形状を
認識するようにしても良い。

【０１０８】このように、計測箇所の指示をマウスによ
りキャリパを用いて行う場合には、キャリパを移動させ
るだけで、対象物の画像に基づく上記の種々の計測を自
動的に行なうことができる。この他、キャリパが輪郭上
の１点のみを通るように設定し、このキャリパによって
検出した点から任意に選んだ直線への垂線の長さあるい
は前記点と任意に選んだ点との距離、若しくは該任意点
を端点として含む任意に選んだ直線との角度をリアルタ
イムで算出し表示することも可能である。かかる計測
は、対象物上のあるエッジ点の座標（ｘ、ｙ）を検出し
た場合に、この座標を対象物上の任意に選んだ点を原点
とする極座標（ｒ、θ）に変換する等によって容易に行
うことができる。

【０１０９】以上説明したように、本実施形態の画像計
測装置によると、マウス４２ｂにより測定箇所を指示す
るという簡単な操作で、対象物１０の画像１０’に基づ
いて様々な計測を行うことができる。

【０１１０】なお、上記実施形態では、ベクトルサーチ
の際のサーチ方向を１２方向とした場合について説明し
たが、これに限らず、そのサーチ方向の数は、より多く
することは可能であり、多ければ多いほど検出確度が上
がるのは言うまでもない。また、検出したエッジの法線
ベクトルはエッジの明方向に方向をとるものとしたが、
その逆方向でもよいことは勿論である。

【０１１１】さらに、上記実施形態では、計測処理など
の演算は、プログラムを用いてマイクロプロセッサで行
われる場合について説明したが、これに限らず、デジタ
ルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）などを用いて処理を行
うようにしても良い。

【０１１２】また、上記実施形態では、ＣＣＤカメラに
より撮像して得た画像データをそのままメモリ内に記憶
し、この画像情報を用いて種々の計測処理を行う場合に
ついて説明したが、本発明がこれに限定されることはな
く、例えば予め撮像して得た対象物の画像情報をフロッ
ピーディスク、光磁気ディスク等の情報記録媒体に記録
し、この記録媒体に記録した情報をメモリ内に記録し、
この情報を用いて上述した種々の計測を行うようにして
も良い。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし５
に記載の発明によれば、点の指示を入力するという簡単
な操作で計測対象物のエッジ検出及び形状認識をするこ
とができるという従来にない優れた効果がある。

【０１１４】特に、請求項２に記載の発明によれば、上
記効果に加え、任意の幾何形状の指示を入力するという
簡単な操作で、その幾何形状の計測の結果を得ることが
できるという効果もある。

【０１１５】また、請求項６に記載の発明によれば、マ
ークによるエッジ検出の対象範囲内に含まれるエッジ上
の点の座標がリアルタイムで求められるので、この点の
座標を画面上に表示せることにより、マーク内にあるエ
ッジ座標の位置を直ちに認識できるという効果がある。

【０１１６】また、請求項７に記載の発明によれば、マ
ークを移動させるだけで、対象物の画像に基づく種々の
計測を自動的に行なうことができるという効果がある。

【０１１７】また、請求項８に記載の発明によれば、マ
ークを法線ベクトルと同方向にして画面上にリアルタイ
ムに表示するので、どの方向で計測を行っているかを容
易に把握できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る画像計測装置を示す図
である。

【図２】第１の検出モードの設定をした場合のサーチ方
向を例示した図である。

【図３】（ａ）はキャリパＳが設定された状態を示す
図、（ｂ）は（ａ）中の３ライン上において方向４のサ
ーチをしたときのライン上の画素の画像データの示す輝
度の変化を示す図、（ｃ）は（ｂ）輝度の微分値の変化
を示す図である。

【図４】サーチエリアを例示した図である。

【図５】エッジ検出によって見つかったエッジの位置を
例示した図であって、（ａ）はサーチエリアＲの行方向
に複数のエッジ点が得られた様子を示す図、（ｂ）はサ
ーチエリアＲの列方向に複数のエッジ点が得られた様子
を示す図である。

【図６】エッジ座標を中心位置として設定されたキャリ
パの表示例を示した図である。

【図７】サーチエリアＲおける画像データの２値化を例
示した図である。

【図８】キャリパＳが対象物の画像１０’の輪郭に添っ
て移動する様子を示す図である。

【図９】第１の検出モードでエッジ検出をした後に、直
線の形状要素を抽出する様子を例示した図である
（（ａ）、（ｂ））。

【図１０】（ａ）は計測のためのプログラムによる任意
幾何形状のリアルタイム計測処理の一例を説明するため
の図、（ｂ）は（ａ）の計測対象部分を拡大して示す図
である。

【図１１】別の計測対象物に対して幾何寸法を求める計
測処理が行われる場合のディスプレイの表示の一例を示
す図である。

【図１２】（ａ）はエッジ点検出の対象となる計測対象
物の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の計測対象物の
画像データが示す輝度（階調）の微分値を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 計測対象物 ４１Ｄ メモリ ４２ａ キーボード（計測条件入力手段の一部） ４２ｂ マウス（点入力手段の一部、計測条件入力手段
の一部、マーク位置移動手段の一部） ４３ ディスプレイ（表示装置） ５１Ｂ 画像データ（画像情報） ５３Ｂ 計測条件入力のためのプログラム（点入力手段
の一部、計測条件入力手段の一部） ５３Ｄ1 第１のエッジ検出プログラム（第１のエッジ
検出手段） ５３Ｄ2 第２のエッジ検出プログラム（第２のエッジ
検出手段） ５３Ｆ 形状認識のためのプログラム（形状認識手段） ５３Ｈ 計測のためのプログラム（計測手段、リアルタ
イム検出手段） ５３Ｊ マーク位置移動のためのプログラム（マーク位
置移動手段の一部） Ｐ 基準点 Ｓ キャリパ（マーク）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測対象物の像を撮像して得られた画像
   情報を用いて前記計測対象物の形状を計測する画像計測
   装置であって、 前記画像情報を記憶するメモリと；前記画像情報に対応
   する画像を表示画面上に表示する画像表示装置と；前記
   表示画面上に表示された画像に対して計測箇所の近傍の
   点の指示を入力するための点入力手段と；前記メモリ内
   の画像情報に含まれる各画素の位置情報と階調情報とに
   基づいて、前記点入力手段により指示された点の近傍に
   存在する前記対象物の像のエッジ上の複数点の内所定の
   条件を満たすエッジ上の点の座標であるエッジ座標を検
   出する第１のエッジ検出手段と；前記エッジ座標が検出
   された前記エッジ上の点を基準点として含む所定範囲内
   に前記指示された点と前記基準点とを結ぶ方向の複数ラ
   インを設定し、該複数ラインの前記基準点を含むライン
   以外の少なくとも２ラインについて、各ライン毎に前記
   メモリ内の画像情報に含まれる各画素の位置情報と階調
   情報とに基づいてエッジ上の点の座標を検出する第２の
   エッジ検出手段と；前記第１、第２のエッジ検出手段に
   より検出された相互に近接する少なくとも３点のエッジ
   上の点の座標に基づき前記３点が属するエッジ要素の種
   類を認識することにより、前記計測対象物の少なくとも
   一部の形状を認識する形状認識手段とを有する画像計測
   装置。
2. 【請求項２】 任意の幾何形状の指示を入力するための
   計測条件入力手段と、前記計測条件入力手段により指示
   された幾何形状を求める計測処理をする計測手段とを更
   に有し、該計測手段は、前記形状認識手段により認識さ
   れた形状の中から前記指示に対応する幾何形状のパラメ
   ータを求めることを特徴とする請求項１に記載の画像計
   測装置。
3. 【請求項３】 計測対象物の像を撮像して得られた画像
   情報を用いて前記計測対象物の形状を計測する画像計測
   装置であって、 前記画像情報を記憶するメモリと；前記画像情報に対応
   する画像を表示画面上に表示する画像表示装置と；前記
   表示画面上に表示された画像に対して計測箇所の近傍の
   点の指示を入力するための点入力手段と；前記メモリ内
   の画像情報に含まれる各画素の位置情報と階調情報とに
   基づいて、前記点入力手段により指示された点の近傍に
   存在する前記対象物の像のエッジ上の複数点の内所定の
   条件を満たすエッジ上の点の座標であるエッジ座標を検
   出する第１のエッジ検出手段と；前記エッジ座標が検出
   された前記エッジ上の点を基準点として含む所定範囲内
   に前記指示された点と前記基準点とを結ぶ方向の複数ラ
   インを設定し、該複数ラインの前記基準点を含むライン
   以外の少なくとも２ラインについて、各ライン毎に前記
   メモリ内の画像情報に含まれる各画素の位置情報と階調
   情報とに基づいてエッジ上の点の座標を検出する第２の
   エッジ検出手段とを備え、 前記第２のエッジ検出手段は、前記基準点のエッジ座標
   及びこれに近接する少なくとも２点のエッジ上の座標に
   基づき直線要素を認識し、該直線要素と、前記基準点を
   含む前記指示された点と前記基準点とを結ぶ方向のライ
   ン上に存在する画素の階調変化とに基づいて前記直線要
   素の法線ベクトルを求める機能をも更に有することを特
   徴とする画像計測装置。
4. 【請求項４】 前記第１のエッジ検出手段は、前記計測
   条件入力手段により指示された指示点を中心とする放射
   状の複数のサーチ方向のライン上に存在する画素の位置
   情報と階調情報とに基づいて複数のエッジ上の点を検出
   し、これらの点の内の前記指示点との距離が最短の点の
   座標をエッジ座標として検出することを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか一項に記載の画像計測装置。
5. 【請求項５】 前記第１のエッジ検出手段は、点入力手
   段により指示された点を中心とする所定の矩形範囲内に
   行方向及び列方向の複数ラインを設定し、前記行方向及
   び列方向のそれぞれについて、前記指示された点を含む
   ラインと、該ライン以外の少なくとも２ラインについ
   て、各ライン毎に前記メモリ内の画像情報に含まれる各
   画素の位置情報と階調情報とに基づいてエッジ上の点の
   座標を検出し、これらの点の内の前記指示された点との
   距離が最短の点の座標をエッジ座標とする請求項１〜３
   のいずれか一項に記載の画像計測装置。
6. 【請求項６】 計測対象物の像を撮像して得られた画像
   情報を用いて前記計測対象物の形状を計測する画像計測
   装置であって、 前記画像情報を記憶するメモリと；前記画像情報に対応
   する画像を表示画面上に表示する画像表示装置と；前記
   画面上に表示されるエッジ検出の対象範囲、位置及び方
   向を示すマークを所望の位置に移動させるためのマーク
   位置移動手段と；前記マークの移動に伴い、前記マーク
   によるエッジ検出の対象範囲内に含まれるエッジ上の点
   の座標をリアルタイムで求めるリアルタイム検出手段と
   を有する画像計測装置。
7. 【請求項７】 前記リアルタイム検出手段は、前記マー
   クの移動中に、前記エッジ検出の対象領域の範囲内に含
   まれるエッジ上の点の座標に基づいて、前記計測対象物
   の輪郭上の複数点間の距離、任意に選んだ直線への垂線
   の長さあるいは任意に選んだ点との距離、若しくは該任
   意に選んだ点を端点としてそれぞれ含む任意に選んだ直
   線と前記エッジ上の点を通る直線とが成す角度をリアル
   タイムで求める機能を更に有することを特徴とする請求
   項６に記載の画像計測装置。
8. 【請求項８】 前記リアルタイム検出手段は、前記座標
   を求めたエッジ上の点の法線ベクトルをリアルタイムで
   求め、前記移動中の前記マークの角度を前記法線ベクト
   ルと同方向にして前記画面上にリアルタイムに表示する
   機能を更に有することを特徴とする請求項６に記載の画
   像計測装置。