JP2014197004A

JP2014197004A - 画像計測装置

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Publication number: JP2014197004A
Application number: JP2014087758A
Authority: JP
Inventors: 中務　貴司; Takashi Nakatsukasa; 貴司中務
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2014-04-21
Filing date: 2014-04-21
Publication date: 2014-10-16

Abstract

【課題】計測結果が計測対象物のどの部分のどの計測結果であるのかを使用者が的確に把握することができる画像計測装置及びコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】撮像手段で取得した計測対象物の画像を表示し、表示された画像上で特徴画像、及び計測位置の指定を受け付ける。指定を受け付けた特徴画像と、計測位置及び該計測位置を示す寸法線の表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報とを記憶しておく。新たに取得した計測対象物の画像と記憶してある特徴画像とを照合し、計測対象物の画像の姿勢及び位置に関する情報を特定する。姿勢及び位置が特定された計測対象物の画像に対して計測位置を設定し、該計測位置のエッジ部分を検出して、所定の物理量を計測する。記憶された寸法線を表示する特徴画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、計測位置を示す寸法線及び計測結果を所定の位置に表示する。
【選択図】図５

Description

本発明は、計測対象物の載置された状態に依存することなく、計測結果を見やすく表示することができる画像計測装置及びコンピュータプログラムに関する。

従来、計測対象物の形状を計測する装置として、計測対象物に光を照射し、照射した光の透過光又は反射光を受光レンズにより、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子に結像させて画像を取得し、取得した画像をコンピュータにて演算処理することにより計測対象物の形状を計測する画像計測装置が多々開発されている。

計測対象物の画像は、受光レンズによって計測対象物に対して極めて正確な相似形となる。画像上の寸法を受光レンズの倍率でキャリブレーションすることにより、画像上の寸法に基づいて実際の計測対象物の寸法を計測することができる。したがって、画像上の計測対象物の形状を正確に特定することにより、実物の計測対象物の形状を正確に計測することができる。画像上の計測対象物の形状の特定は、計測対象物と背景画像との境界部分（以下、エッジ部分）を検出することにより行われる。図１７は、従来の画像上で指定されるエッジ検出領域の例示図である。図１８は、従来のエッジ点に基づいて最小二乗法によって特定する形状の例示図である。図１９は、従来のエッジ点を幾何学図形にフィッティングして得られる円を説明するための模式図である。

画像上でエッジを検出する場合、図１７に示すように、エッジ部分周辺をマウス等のポインティングデバイスにてクリック操作又はドラッグ操作で囲む等してエッジ検出領域を指定する。エッジ部分は、計測対象物の画素と背景画像の画素との輝度値変化が激しい箇所であり、コンピュータは、指定された領域の画像データの中で例えば隣接する画素間の輝度差が所定の値より大きい箇所（画素間）を、図１７に示すように複数のエッジ点として取得する。取得した複数のエッジ点は、最小二乗法のような回帰分析法により、図１８に示すように直線等の幾何学図形にフィッティングされ、例えばフィッティングされた直線をエッジとして検出する。直線が点であっても同様に検出することができ、円形状についても直線と同様、図１９に示すように隣接する画素間の輝度値変化が激しい箇所を複数のエッジ点として取得し、最小二乗法等によって幾何学図形にフィッティングされ、例えばフィッティングされた円をエッジとして検出することができる。

計測対象物自体の大きさ、計測対象部分の大きさは様々である。したがって、人が手に持つことができる程度のサイズ（数ｍｍ〜１００ｍｍ角程度のサイズ）の計測対象物を、数ｍｍ角の視野しか有していない計測装置にて計測を実行する場合、計測対象物の全体像を一括して把握することができない。この場合、例えば特許文献１に開示されているＸＹステージ等を移動させることにより、視野に対して計測対象物を相対的に移動させ、必要な部分を視野内に移動してから計測している。

例えば同一の視野内に収まらない２つの直線間の距離を計測する場合、まず一方の直線エッジを指定し、ＸＹステージを移動させて他方の直線エッジを指定する。指定された直線エッジ間の距離を、表示画像内位置及びＸＹステージの移動量から算出して計測する。

画像計測装置では、計測された計測結果が、計測対象物のどの部分のどの計測値であるのかを把握することが難しい。そこで従来は、例えば特許文献１に示すように、計測対象物の画像を表示画面にて表示するとともに、幾何寸法の計測のために指定された計測箇所に応じた寸法線も表示することにより、使用者はどの幾何寸法の計測結果が表示されているのか容易に確認することができる。

特開平１１−１３２７４０号公報

上述した特許文献１も含めて、従来の画像計測装置では、計測対象物が視野に収まる場合には、計測結果が計測対象物のどの部分のどの計測値であるのか、使用者は容易に把握することができる。しかし、計測対象物が視野に収まらない場合には、計測対象物の全体像を表示することができず、計測結果が計測対象物のどの部分をどのように計測した計測値であるのか把握することが困難であり、使用者が計測対象部分を直感的に把握することが難しいという問題点があった。

例えば、検出したエッジ部分を計測対象物とは別の画面上で表示し、別画面にて寸法線及び計測結果を表示する装置も存在する。しかし、計測対象物の全体像を表示することができないことには変わりは無く、計測対象物の形状が複雑である場合には、結局計測結果が計測対象物のどの部分をどのように計測した計測値であるのか把握することが困難であることには変わりは無い。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、計測結果が計測対象物のどの部分の計測値であるのかを使用者が的確に把握することができ、計測対象物の画像の姿勢、位置等に左右されず、計測結果が計測対象物のどの部分の計測結果であるのかを使用者が目視で確認することができる画像計測装置及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る画像計測装置は、計測対象物を載置するステージと対向して、計測対象物の画像を取得する撮像手段が配置してある画像計測装置において、前記撮像手段で取得した前記計測対象物の画像を表示する表示手段と、表示された画像上の任意の部分画像を特徴画像として指定を受け付ける特徴画像指定受付段と、表示された画像上で、計測対象物の計測位置の指定を受け付ける計測位置指定受付手段と、前記特徴画像指定受付手段で指定を受け付けた特徴画像と、前記計測位置指定受付手段で指定を受け付けた計測位置及び該計測位置を示す寸法線を表示する表示位置を表す、前記特徴画像に対する相対位置に関する情報とを記憶する相対位置記憶手段と、前記撮像手段により新たに取得された計測対象物の画像と記憶してある特徴画像とを照合し、新たに取得した計測対象物の画像の姿勢及び位置に関する情報を特定する姿勢／位置特定手段と、前記相対位置記憶手段に記憶された特徴画像に対する計測位置の相対位置に関する情報に基づいて、姿勢及び位置が特定された計測対象物の画像に対して計測位置を設定し、該計測位置のエッジ部分を検出するエッジ部分検出手段と、検出したエッジ部分に基づいて所定の物理量を計測する計測手段と、前記相対位置記憶手段に記憶された寸法線の表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、計測位置を示す寸法線及び計測結果を所定の位置に表示する計測結果表示手段とを備えることを特徴とする。

また、第２発明に係る画像計測装置は、第１発明において、前記相対位置記憶手段は、前記計測結果を表示する表示位置も前記特徴画像に対する相対位置に関する情報として記憶するようにしてあり、前記計測結果表示手段は、前記相対位置記憶手段に記憶された特徴画像に対する前記計測結果を表示する表示位置の相対位置に関する情報に基づいて、前記計測結果を所定の位置に表示するようにしてあることを特徴とする。

また、第３発明に係る画像計測装置は、第１又は第２発明において、前記寸法線及び／又は前記計測結果を表示する位置の変更を受け付ける表示位置変更手段を備えることを特徴とする。

また、第４発明に係る画像計測装置は、第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、所定の公差範囲内であるか否かを判定する対象となる前記計測結果の指定を受け付ける計測結果指定受付手段と、該計測結果指定受付手段で指定を受け付けた計測結果の表示態様を変更する表示態様変更手段とを備えることを特徴とする。

また、第５発明に係る画像計測装置は、第４発明において、前記計測結果指定受付手段で指定を受け付けた計測結果が所定の公差範囲内であるか否かを判定する計測結果判定手段を備え、前記表示態様変更手段は、該計測結果判定手段で所定の公差範囲内であると判定された場合、前記計測結果の表示態様を変更するようにしてあることを特徴とする。

また、第６発明に係る画像計測装置は、第１乃至第５発明のいずれか１つにおいて、前記計測結果が表示範囲外にて表示されている部分が存在するか否かを判断する表示状態判断手段を備え、前記計測結果表示手段は、該表示状態判断手段で表示範囲外にて表示されている部分が存在すると判断した場合、前記計測結果の表示位置を表示範囲内へ移動させて表示するようにしてあることを特徴とする。

また、第７発明に係る画像計測装置は、第１乃至第６発明のいずれか１つにおいて、前記計測結果の表示位置の傾斜角度を検出する表示角度検出手段と、検出した傾斜角度が所定角度以上であるか否かを判断する傾斜角度判断手段とを備え、前記計測結果表示手段は、該傾斜角度判断手段で傾斜角度が所定角度以上であると判断した場合、前記計測結果を上下反転して表示するようにしてあることを特徴とする。

また、第８発明に係る画像計測装置は、第１発明において、表示された計測位置を示す寸法線及び計測結果の表示位置を表す、計測対象物の画像に対する相対位置に関する情報を、計測対象物の画像の姿勢及び位置に対応付けて記憶する計測結果表示位置記憶手段を備え、前記計測結果表示手段は、前記計測結果表示位置記憶手段に記憶された寸法線及び計測結果の表示位置を表す、計測対象物の画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、前記姿勢／位置特定手段で特定した計測対象物の画像の姿勢及び位置に関する情報を変更して表示するようにしてあることを特徴とする。

次に、上記目的を達成するために第９発明に係るコンピュータプログラムは、計測対象物を載置するステージと対向して、計測対象物の画像を取得する撮像手段が配置してある画像計測装置で実行することが可能なコンピュータプログラムにおいて、前記画像計測装置を、前記撮像手段で取得した前記計測対象物の画像を表示する表示手段、表示された画像上の任意の部分画像を特徴画像として指定を受け付ける特徴画像指定受付段、表示された画像上で、計測対象物の計測位置の指定を受け付ける計測位置指定受付手段、前記特徴画像指定受付手段で指定を受け付けた特徴画像と、前記計測位置指定受付手段で指定を受け付けた計測位置及び該計測位置を示す寸法線を表示する表示位置を表す、前記特徴画像に対する相対位置に関する情報とを記憶する相対位置記憶手段、前記撮像手段により新たに取得された計測対象物の画像と記憶してある特徴画像とを照合し、新たに取得した計測対象物の画像の姿勢及び位置に関する情報を特定する姿勢／位置特定手段、前記相対位置記憶手段に記憶された特徴画像に対する計測位置の相対位置に関する情報に基づいて、姿勢及び位置が特
定された計測対象物の画像に対して計測位置を設定し、該計測位置のエッジ部分を検出するエッジ部分検出手段、検出したエッジ部分に基づいて所定の物理量を計測する計測手段、及び前記相対位置記憶手段に記憶された寸法線の表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、計測位置を示す寸法線及び計測結果を所定の位置に表示する計測結果表示手段として機能させることを特徴とする。

また、第１０発明に係るコンピュータプログラムは、第９発明において、前記相対位置記憶手段を、前記計測結果を表示する表示位置も前記特徴画像に対する相対位置に関する情報として記憶する手段として機能させ、前記計測結果表示手段を、前記相対位置記憶手段に記憶された特徴画像に対する前記計測結果を表示する表示位置の相対位置に関する情報に基づいて、前記計測結果を所定の位置に表示する手段として機能させることを特徴とする。

また、第１１発明に係るコンピュータプログラムは、第９又は第１０発明において、前記画像計測装置を、前記寸法線及び／又は前記計測結果を表示する位置の変更を受け付ける表示位置変更手段として機能させることを特徴とする。

また、第１２発明に係るコンピュータプログラムは、第９乃至第１１発明のいずれか１つにおいて、前記画像計測装置を、所定の公差範囲内であるか否かを判定する対象となる前記計測結果の指定を受け付ける計測結果指定受付手段、及び該計測結果指定受付手段で指定を受け付けた計測結果の表示態様を変更する表示態様変更手段として機能させることを特徴とする。

また、第１３発明に係るコンピュータプログラムは、第１２発明において、前記画像計測装置を、前記計測結果指定受付手段で指定を受け付けた計測結果が所定の公差範囲内であるか否かを判定する計測結果判定手段として機能させ、前記表示態様変更手段を、該計測結果判定手段で所定の公差範囲内であると判定された場合、前記計測結果の表示態様を変更する手段として機能させることを特徴とする。

また、第１４発明に係るコンピュータプログラムは、第９乃至第１３発明のいずれか１つにおいて、前記画像計測装置を、前記計測結果が表示範囲外にて表示されている部分が存在するか否かを判断する表示状態判断手段として機能させ、前記計測結果表示手段を、該表示状態判断手段で表示範囲外にて表示されている部分が存在すると判断した場合、前記計測結果の表示位置を表示範囲内へ移動させて表示する手段として機能させることを特徴とする。

また、第１５発明に係るコンピュータプログラムは、第９乃至第１４発明のいずれか１つにおいて、前記画像計測装置を、前記計測結果の表示位置の傾斜角度を検出する表示角度検出手段、及び検出した傾斜角度が所定角度以上であるか否かを判断する傾斜角度判断手段として機能させ、前記計測結果表示手段を、該傾斜角度判断手段で傾斜角度が所定角度以上であると判断した場合、前記計測結果を上下反転して表示する手段として機能させることを特徴とする。

また、第１６発明に係るコンピュータプログラムは、第９発明において、前記画像計測装置を、表示された計測位置を示す寸法線及び計測結果の表示位置を表す、計測対象物の画像に対する相対位置に関する情報を、計測対象物の画像の姿勢及び位置に対応付けて記憶する計測結果表示位置記憶手段として機能させ、前記計測結果表示手段を、前記計測結果表示位置記憶手段に記憶された寸法線及び計測結果の表示位置を表す、計測対象物の画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、前記姿勢／位置特定手段で特定した計測対象物の画像の姿勢及び位置に関する情報を変更して表示する手段として機能させることを特徴とする。

第１発明及び第９発明では、撮像手段で取得した計測対象物の画像を表示し、表示された画像上の任意の部分画像を特徴画像として指定を受け付け、計測対象物の計測位置の指定を受け付ける。指定を受け付けた特徴画像と、計測位置及び該計測位置を示す寸法線を表示する表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報とを記憶しておく。撮像手段により新たに取得された計測対象物の画像と記憶してある特徴画像とを照合し、新たに取得した計測対象物の画像の姿勢及び位置に関する情報を特定する。記憶された特徴画像に対する計測位置の相対位置に関する情報に基づいて、姿勢及び位置が特定された計測対象物の画像に対して計測位置を設定し、該計測位置のエッジ部分を検出して、所定の物理量を計測する。記憶された寸法線の表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、計測位置を示す寸法線及び計測結果を所定の位置に表示する。指定を受け付けた特徴画像と、計測位置及び該計測位置を示す寸法線を表示する表示位置を特徴画像に対する相対位置に関する情報として記憶しておくことにより、計測対象物の画像と特徴画像とを照合して、計測対象物の画像の姿勢及び位置、並びに計測位置及び該計測位置を示す寸法線を表示する表示位置を計測対象物の画像に対する相対位置として定めることができる。したがって、計測対象物の画像の姿勢、位置等に左右されず、計測結果が計測対象物のどの部分の計測値であるのかを使用者が目視で確認することができる。

第２発明及び第１０発明では、計測結果を表示する表示位置も特徴画像に対する相対位置に関する情報として記憶しておき、記憶された特徴画像に対する計測結果を表示する表示位置の相対位置に関する情報に基づいて、計測結果を所定の位置に表示する。これにより、計測結果の表示についても、計測対象物の画像の姿勢、位置等に左右されず、計測対象物の画像に応じて表示する位置を変えることができるので、計測結果が計測対象物のどの部分の計測結果であるのかを使用者が目視で確認することができる。

第３発明及び第１１発明では、寸法線及び／又は計測結果を表示する位置の変更を受け付けることにより、寸法線及び／又は計測結果を表示する位置が視野から外れる場合であっても、視野内に収まるように表示する位置を変更することができ、計測結果が計測対象物のどの部分の計測結果であるのかを使用者が目視で確認することができる。

第４発明及び第１２発明では、所定の公差範囲内であるか否かを判定する対象となる計測結果の指定を受け付け、指定を受け付けた計測結果の表示態様を変更することにより、計測結果が公差範囲内に収まっているか否かを判定する対象となる計測結果を表示態様の相違により容易に確認することができる。したがって、公差範囲内に収まるよう精度が要求されている計測結果を目視で確認することができる。

第５発明及び第１３発明では、指定を受け付けた計測結果が所定の公差範囲内であるか否かを判定し、所定の公差範囲内であると判定された場合、計測結果の表示態様を変更することにより、適正と考えられる一定範囲内の計測結果であるか否かを計測結果の表示態様により容易に確認することができる。したがって、適正である計測結果と適正ではない計測結果とを目視で確認することができ、計測対象物のどの部分の計測結果が適正でないのか、容易に確認することができるので、再計測が容易となる。

第６発明及び第１４発明では、計測結果が表示範囲外にて表示されている部分が存在する場合、計測結果の表示位置を表示範囲内へ移動させて表示することにより、計測結果の表示を確実に目視で確認することが可能となる。

第７発明及び第１５発明では、計測結果の表示位置の傾斜角度を検出し、検出した傾斜角度が所定角度以上である場合、計測結果を上下反転して表示することにより、計測対象物がどのような角度でステージに載置された場合であっても、計測結果を目視で確認し易いように表示することができる。

第８発明及び第１６発明では、表示された計測位置を示す寸法線及び計測結果の表示位置を表す、計測対象物の画像に対する相対位置に関する情報を、計測対象物の画像の姿勢及び位置に対応付けて記憶しておき、記憶された寸法線及び計測結果の表示位置を表す、計測対象物の画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、特定した計測対象物の画像の姿勢及び位置に関する情報を変更して表示することにより、計測対象物がどのような角度でステージに載置された場合であっても、記憶してある寸法線及び計測結果の位置に関する情報等に基づいた表示位置に合わせて回転させて表示することができる。

上記構成によれば、指定を受け付けた特徴画像と、計測位置及び該計測位置を示す寸法線を表示する表示位置を特徴画像に対する相対位置に関する情報として記憶しておくことにより、計測対象物の画像と特徴画像とを照合して、計測対象物の画像の姿勢及び位置、並びに計測位置及び該計測位置を示す寸法線を表示する表示位置を計測対象物の画像に対する相対位置として定めることができる。したがって、計測対象物の画像の姿勢、位置等に左右されず、計測結果が計測対象物のどの部分の計測値であるのかを使用者が目視で確認することができる。

本発明の実施の形態１に係る画像計測装置の本体部分を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係る画像計測装置の構成を示す模式図である。本発明の実施の形態１に係る画像計測装置の制御ユニットの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態１に係る画像計測装置の制御ユニットの機能を示す機能ブロック図である。本発明の実施の形態１に係る画像計測装置の制御ユニットのＣＰＵの特徴画像記憶処理の手順を示すフローチャートである。計測対象物の画像と視野範囲との関係及び計測結果の表示位置との関係を示す模式図である。特徴画像及び計測位置の指定の受付方法を示す模式図である。本発明の実施の形態１に係る画像計測装置の制御ユニットのＣＰＵの画像計測処理の手順を示すフローチャートである。特徴画像と計測対象物の画像とのマッチング処理の例示図である。計測位置及び寸法線の表示方法を示す模式図である。計測結果が表示範囲外へはみ出した場合の寸法線及び／又は計測結果の表示位置を変更する方法を説明する模式図である。計測結果を上下反転して表示する場合の表示位置を変更する方法を説明する模式図である。本発明の実施の形態２に係る画像計測装置の制御ユニットの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係る画像計測装置の制御ユニットの機能を示す機能ブロック図である。本発明の実施の形態２に係る画像計測装置の制御ユニットのＣＰＵの画像計測処理の手順を示すフローチャートである。寸法線及び計測結果の表示方法を示す模式図である。従来の画像上で指定されるエッジ検出領域の例示図である。従来のエッジ点に基づいて最小二乗法によって特定する形状の例示図である。従来のエッジ点を幾何学図形にフィッティングして得られる円を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施の形態に係る画像計測装置について、図面に基づいて具体的に説明する。

（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１に係る画像計測装置の本体部分２を示す斜視図であり、図２は、本発明の実施の形態１に係る画像計測装置１の構成を示す模式図である。図２に示すように本実施の形態１に係る画像計測装置１は、本体部分２と制御ユニット３とで構成されており、本体部分２にて撮像された画像データを制御ユニット３にて演算処理して、所望の形状の寸法等を計測する。

図１に示すように、本体部分２では、中央部近傍に光を透過する載置部２１１を有するステージ２１を備えており、本体部分２に、載置部２１１を中心に回転することが可能に、支持部２１２を介して連結されている。計測対象
物２０を載置部２１１の上に載置し、操作パネル２９にて所望の操作の指定を受け付けることにより、アーム部２８の上方に配置されている撮像部３０により計測対象物２０が撮像され、計測結果を表示装置２７に表示する。

図２に示すように、本体部分２では、載置された計測対象物２０を移動させるステージ２１を挟んで２組の照明装置２２、２４が設置されている。まずステージ２１上の計測対象物２０を上方から照らすリング状の落射照明装置２２が受光レンズユニット２３に設置されている。落射照明装置２２で照射された光は、計測対象物２０の表面で反射して、受光レンズユニット２３へ戻ってくる。これにより、計測対象物２０の表面の凹凸、パターン等を撮像することができる。

また、ステージ２１の下方には、計測対象物２０を下方から照らす透過照明装置２４が設置されている。透過照明装置２４は、少なくとも光源２４１、反射機構２４２及びレンズ２４３で構成されており、光源２４１から照射された光を反射機構２４２にてステージ２１側へ反射させ、レンズ２４３にてステージ２１に対して略直交する方向の平行光へと変換する。これにより、計測対象物２０が存在しない位置の光のみ透過して撮像することができる。

受光レンズユニット２３は、少なくとも受光レンズ２３１、ビームスプリッタ２３２、高倍側結像レンズ部２３３、低倍側結像レンズ部２３６を備えている。高倍側結像レンズ部２３３は、結像するためのスリット２３４及び高倍側結像レンズ２３５で構成され、低倍側結像レンズ部２３６は、結像するためのスリット２３７及び低倍側結像レンズ２３８で構成されている。ビームスプリッタ２３２は、受光レンズ２３１からの光を二方向に分岐するプリズムである。例えばキューブ型、プレート型を使用することができる。キューブ型ビームスプリッタは、プレート型と比較して、ビームスプリッタを通過した光が屈折することがないので光軸がずれず、分岐角度のアライメント調整が容易なため好ましい。

図２では、落射照明装置２２から照射された光が計測対象物２０で反射した光及び透過照明装置２４から照射されて計測対象物２０を透過した光を、高倍側結像レンズ部２３３及び低倍側結像レンズ部２３６へ誘導する一例を示している。ビームスプリッタ２３２により分岐された二方向の光は、低倍側結像レンズ部２３６及び高倍側結像レンズ部２３３の双方へ誘導される。

高倍側撮像装置２５は、高倍側結像レンズ部２３３へ誘導された光をＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子２５１で結像させ、高倍画像データとして制御ユニット３へ送信する。同様に低倍側撮像装置２６は、低倍側結像レンズ部２３６へ誘導された光をＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子２６１で結像させ、低倍画像データとして制御ユニット３へ送信する。上述の受光レンズ２３１及びビームスプリッタ２３２による二分岐光学系の構成により、光学系を機械的に切り替えることなく高倍画像データと低倍画像データとを同時に取得することができる。両画像データは電子的に切り替えて１つの画面上に表示することができ、また２つの画面上に別個に同時に表示することもできる。

図３は、本発明の実施の形態１に係る画像計測装置１の制御ユニット３の構成を示すブロック図である。図３に示すように本実施の形態１に係る画像計測装置１の制御ユニット３は、少なくともＣＰＵ（中央演算装置）３３、ＲＡＭ３４、ディスク等の記憶装置３５、通信装置３６及び上述したハードウェアを接続する内部バス３７で構成されている。内部バス３７を介して、入力装置であるマウス３２、キーボード３１、出力装置である表示装置２７にも接続されている。

ＣＰＵ３３は、内部バス３７を介して制御ユニット３の上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部の動作を制御するとともに、記憶装置３５に記憶されているコンピュータプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。ＲＡＭ３４は、例えばＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等の揮発性メモリで構成され、コンピュータプログラムの実行時にロードモジュールが展開され、コンピュータプログラムの実行時に発生する一時的なデータ等を記憶する。

また、高倍側撮像装置２５及び低倍側撮像装置２６で撮像された両画像データは、高倍画像データ及び低倍画像データを互いに位置合わせをした状態で記憶装置３５に記憶される。ここで、低倍画像と高倍画像とは、同じ受光レンズ２３１からの光をビームスプリッタ２３２で二方向に分岐した光のうちの各々一方向の光を高倍側結像レンズ２３５又は低倍側結像レンズ２３８を通して撮像素子２５１、２６１に結像させて得られているので、同軸で撮像されている。すなわち、低倍画像の視野中心と高倍画像の視野中心とが一致するように撮像されている。

記憶装置３５は、特徴画像記憶部３５１及び相対位置記憶部３５２も備えている。特徴画像記憶部３５１は、計測対象物２０ごとに特徴を示す特徴画像データを記憶する。記憶してある特徴画像データと取得した画像データとをマッチング処理することによって、計測対象物２０がステージ２１上でどのような姿勢及び位置で載置されたか把握することができる。相対位置記憶部３５２は、指定を受け付けた計測位置及び該計測位置を示す寸法線の表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報として記憶する。記憶した相対位置に関する情報に基づいて、計測対象物２０の画像の姿勢及び位置が特定された時点で、計測位置及び寸法線を表示する相対位置が定まる。もちろん、特徴画像記憶部３５１及び相対位置記憶部３５２を一体化させて記憶しても良い。

通信装置３６は内部バス３７に接続されており、通信線を介して高倍側撮像装置２５、低倍側撮像装置２６に接続され、高倍側撮像装置２５、低倍側撮像装置２６で撮像された画像データを受信する。また、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮ等の外部のネットワークに接続されることにより、外部のコンピュータ等ともデータ送受信を行うことが可能となる。なお、記憶装置３５に記憶されているコンピュータプログラムは、通信装置３６を介して外部コンピュータからダウンロードされる。

図４は、本発明の実施の形態１に係る画像計測装置１の制御ユニット３の機能を示す機能ブロック図である。図４において、画像データ取得部３３１は、低倍側撮像装置２６にて撮像した低倍画像の低倍画像データ、及び低倍画像と同軸で高倍側撮像装置２５にて撮像した高倍画像の高倍画像データを取得する。取得した両画像データは、記憶装置３５に記憶される。

表示部３３２は、取得した低倍画像データ又は高倍画像データを表示装置２７に表示し、特徴画像指定受付部３３３は、表示装置２７に表示されている計測対象物２０の画像に対して、特徴的な部分を示す画像と考えられる部分画像の領域指定を受け付ける。領域指定の受付方法は特に限定されるものではなく、例えばマウス３２等のドラッグ操作等により、特徴的な部分を示す画像と考えられる部分画像を含む矩形領域の指定を受け付け、指定を受け付けた矩形領域内に含まれる部分画像は、計測対象物２０の特徴画像として記憶装置３５の特徴画像記憶部３５１に記憶される。

計測位置指定受付部３３４は、表示装置２７に表示されている計測対象物２０の画像に対して、計測位置の指定を受け付ける。計測位置の指定の受付方法は特に限定されるものではなく、例えばマウス３２等のドラッグ操作等によりエッジ部分近傍の領域指定を受け付ける。なお、公差の適正範囲の指定を受け付ける公差指定受付部３４６を備えても良い。公差の適正範囲の指定の受付方法は特に限定されるものではなく、例えば設定画面からキーボード３１等の打鍵により指定を受け付けても良い。

姿勢／位置特定部３３５は、取得した計測対象物２０の画像データと特徴画像記憶部３５１に記憶してある特徴画像とをマッチング処理（照合）して、計測対象物２０の画像の姿勢及び位置に関する情報を特定する。エッジ部分検出部３３６は、相対位置記憶部３５２に記憶された特徴画像に対する計測位置の相対位置に関する情報に基づいて、姿勢及び位置が特定された計測対象物２０の画像に対して計測位置を設定して、設定された計測位置のエッジ部分を検出し、計測部３３７は、特定された計測対象物２０の画像の姿勢及び位置に関する情報、及び検出されたエッジ部分に基づいて、所定の物理量を計測する。

計測結果表示部３３８は、相対位置記憶部３５２に記憶された計測位置及び寸法線の表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、計測位置を示す寸法線及び計測結果を所定の位置に表示する。なお、相対位置記憶部３５２に、計測対象物２０の画像に対する、計測結果を表示する相対位置に関する情報も記憶しておき、姿勢／位置特定部３３５にて特定した計測対象物２０の画像の姿勢及び位置、並びに計測対象物２０の画像に対する計測結果を表示する相対位置に関する情報に基づいて、計測結果を所定の位置に表示しても良い。これにより、計測対象物２０の画像の姿勢及び位置に応じて計測結果の表示位置を変更することができる。

表示位置変更部３３９は、寸法線及び／又は計測結果を表示する位置の変更を受け付ける。表示する位置の変更の受付方法は、特に限定されるものではなく、例えばマウス３２等のドラッグ操作等により受け付ける。

また、計測結果指定受付部３４０は、所定の公差範囲内であるか否かを判定する対象となる計測結果の指定を受け付ける。計測結果の指定の受付方法は、特に限定されるものではなく、例えばマウス３２等のクリック操作等により計測結果の表示位置の指定を受け付けても良いし、計測結果を計測する計測位置の指定を受け付けても良い。

計測結果判定部３４１は、指定を受け付けた計測結果が所定の公差範囲内であるか否かを判定する。表示態様変更部３４２は、計測結果指定受付部３４０にて指定を受け付けた計測結果、及び計測結果判定部３４１にて公差範囲内であると判定された計測結果の表示態様を変更する。例えば表示色を変更する、強調表示する等の表示態様の変更により、公差範囲内であると判定された計測結果を使用者が目視で確認することができる。

表示状態判断部３４３は、計測結果が表示範囲外にて表示されている部分が存在するか否かを判断する。計測結果表示部３３８は、表示状態判断部３４３にて計測結果が表示範囲外にて表示されている部分が存在すると判断した場合、計測結果の表示位置を表示範囲内へ移動させて表示する。これにより、計測結果を使用者が目視で確認することができる。

表示角度検出部３４４は、計測結果の表示位置の傾斜角度を検出し、傾斜角度判断部３４５は、表示角度検出部３４４にて検出した傾斜角度が所定角度以上であるか否かを判断する。計測結果表示部３３８は、傾斜角度判断部３４５にて傾斜角度が所定角度以上であると判断した場合、計測結果を上下反転して表示する。

図５は、本発明の実施の形態１に係る画像計測装置１の制御ユニット３のＣＰＵ３３の特徴画像記憶処理の手順を示すフローチャートである。制御ユニット３のＣＰＵ３３は、低倍側撮像装置２６にて撮像した低倍画像の低倍画像データ、及び低倍画像と同軸で高倍側撮像装置２５にて撮像した高倍画像の高倍画像データを取得する（ステップＳ５０１）。取得した両画像データは、記憶装置３５に記憶される。

ＣＰＵ３３は、高倍画像データが視野範囲内にて表示することが可能であるか否かを判断し（ステップＳ５０２）、ＣＰＵ３３が、高倍画像データが視野範囲内にて表示することが可能であると判断した場合（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３３は、高倍画像データを表示装置２７に表示し（ステップＳ５０３）、ＣＰＵ３３が、高倍画像データが視野範囲内にて表示することが不可能であると判断した場合（ステップＳ５０２：ＮＯ）、ＣＰＵ３３は、低倍画像データを表示装置２７に
表示する（ステップＳ５０４）。

図６は、計測対象物２０の画像と視野範囲との関係及び計測結果の表示位置との関係を示す模式図である。図６（ａ）に示すように計測対象物２０の画像（画像データ）を取得した場合、図６（ｂ）に示すように計測対象物２０の画像データに対して視野範囲６１が狭い場合、例えば高倍画像データを表示する場合等には、計測対象物２０のどの部分が表示されているのか不明確になる。そこで、計測対象物２０の画像データに対して視野範囲６１が十分に広い場合、例えば低倍画像データを表示する場合等には、図６（ｃ）に示すように計測対象物２０の全体像が視野範囲６１内に収まる。

そして、図６（ｃ）に示すように、視野範囲６１内に全体像が表示されている計測対象物２０に対して、マウス３２等のドラッグ操作等により計測領域６２の指定を受け付けることで、計測対象物２０の全体像を見ながら計測領域６２を指定することができる。したがって、どの部分を計測しているのか使用者が目視で確認しつつ指定することができ、誤った部分について計測することを未然に防止することができる。

図５に戻って、制御ユニット３のＣＰＵ３３は、表示された低倍画像上又は高倍画像上にて、特徴的な部分を示す画像と考えられる特徴画像を含む矩形領域の指定を受け付ける（ステップＳ５０５）。特徴画像を含む矩形領域の指定の受付方法は特に限定されるものではなく、例えばマウス３２等のドラッグ操作等により、特徴画像を含む矩形領域の指定を受け付け、指定を受け付けた矩形領域内に含まれる部分画像を、計測対象物２０の特徴画像として記憶装置３５の特徴画像記憶部３５１に記憶すれば良い。

ＣＰＵ３３は、表示された低倍画像上又は高倍画像上にて、計測位置の指定を受け付ける（ステップＳ５０６）。計測位置の指定の受付方法は特に限定されるものではなく、例えばマウス３２等のドラッグ操作等によりエッジ部分近傍の領域指定を受け付ける。なお、ステップＳ５０６にて公差の適正範囲の指定を受け付けても良い。公差の適正範囲の指定の受付方法は特に限定されるものではなく、例えば設定画面からキーボード３１等の打鍵により指定を受け付けても良い。また、計測結果が表示された状態で、マウス３２等のクリック操作等により計測位置の指定を受け付け、指定を受け付けた計測位置ごとに公差の適正範囲の指定を受け付けても良い。

ＣＰＵ３３は、指定を受け付けた特徴画像と、指定を受け付けた計測位置及び該計測位置を示す寸法線の表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報とを、それぞれ特徴画像記憶部３５１及び相対位置記憶部３５２に記憶する（ステップＳ５０７）。

図７は、特徴画像及び計測位置の指定の受付方法を示す模式図である。図７（ａ）は、特徴画像を含む矩形領域７１及び計測位置７２、７２、・・・の指定の受付方法を示す例示図であり、図７（ｂ）は、指定を受け付けて特徴画像記憶部３５１に記憶される特徴画像の例示図であり、図７（ｃ）は、指定を受け付けた計測位置７２、７２、・・・、寸法線７３、７３、・・・及び計測結果７４、７４、・・・の表示位置の指定を受け付けて相対位置記憶部３５２に記憶される相対位置に関する情報の例示図である。

図７（ａ）に示すように、まず矩形領域７１の指定を受け付けることにより図７（ｂ）に示すような特徴画像を切り出し、特徴画像記憶部３５１に記憶する。特徴画像記憶部３５１には、特徴画像の画像データだけではなく、計測対象物２０の画像に対する矩形領域７１の相対位置の座標、回転角度等も記憶される。

次に、図７（ａ）に示すように計測位置７２、７２、・・・の指定を受け付けることにより、図７（ｃ）に示すように、計測位置及び計測位置を示す寸法線７３、７３、・・・の表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報を、相対位置記憶部３５２に記憶する。相対位置記憶部３５２には、これら相対位置に関する情報だけでなく、計測位置７２、７２、・・・、寸法線７３、７３、・・・の表示位置を表す、計測対象物２０の画像に対する相対位置の座標、回転角度等も記憶される。なお、計測結果を表示する計測結果表示位置７４、７４、・・・についても、図７（ｃ）に示すように相対位置記憶部３５２に他の要素と同様に記憶しても良い。

図８は、本発明の実施の形態１に係る画像計測装置１の制御ユニット３のＣＰＵ３３の画像計測処理の手順を示すフローチャートである。制御ユニット３のＣＰＵ３３は、新たに低倍側撮像装置２６にて撮像した低倍画像の低倍画像データ、及び低倍画像と同軸で高倍側撮像装置２５にて撮像した高倍画像の高倍画像データを取得する（ステップＳ８０１）。取得した両画像データは、記憶装置３５に記憶される。

ＣＰＵ３３は、高倍画像データが視野範囲内にて表示することが可能であるか否かを判断し（ステップＳ８０２）、ＣＰＵ３３が、高倍画像データが視野範囲内にて表示することが可能であると判断した場合（ステップＳ８０２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３３は、高倍画像データを表示装置２７に表示し（ステップＳ８０３）、ＣＰＵ３３が、高倍画像データが視野範囲内にて表示することが不可能であると判断した場合（ステップＳ８０２：ＮＯ）、ＣＰＵ３３は、低倍画像データを表示装置２７に表示する（ステップＳ８０４）。

ＣＰＵ３３は、新たに取得した画像データと特徴画像記憶部３５１に記憶してある特徴画像とをマッチング処理（照合）し（ステップＳ８０５）、計測対象物２０の画像の姿勢及び位置に関する情報を特定する（ステップＳ８０６）。ＣＰＵ３３は、相対位置記憶部３５２に記憶された計測位置の特徴画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、姿勢及び位置が特定された計測対象物２０の画像に対して計測位置を設定して、設定された計測位置のエッジ部分を検出する（ステップＳ８０７）。

図９は、特徴画像と計測対象物２０の画像とのマッチング処理の例示図である。図９（ａ）は、新たに取得した画像データの例示図であり、図９（ｂ）は、特徴画像記憶部３５１に記憶されている特徴画像の例示図である。

図９（ａ）に示すように、新たに計測対象物２０の画像データを取得した場合、図９（ｂ）に示す特徴画像９１と一致する部分画像を取得した画像データから探索する。特徴画像９１と一致する部分画像が探索された場合、該部分画像に対する矩形領域７１を特定する。特徴画像記憶部３５１には、計測対象物２０の画像に対する矩形領域７１の相対位置の座標、相対的な回転角度等も記憶されており、相対位置記憶部３５２には、計測位置７２、７２、・・・、寸法線７３、７３、・・・の表示位置を表す、計測対象物２０の画像に対する相対位置の座標、回転角度等も記憶されているので、矩形領域７１が特定されることにより、計測対象物２０のどの部分が計測位置であるのか正確に特定することができ、所望のエッジ部分を検出することができる。

図８に戻って、制御ユニット３のＣＰＵ３３は、検出したエッジ部分に基づいて所定の物理量を計測する（ステップＳ８０８）。計測する所定の物理量とは、長さ、直径、角度等である。ＣＰＵ３３は、相対位置記憶部３５２に記憶された寸法線の表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、計測位置を示す寸法線及び計測結果を所定の位置に表示する（ステップＳ８０９）。

図１０は、計測位置及び寸法線の表示方法を示す模式図である。図１０（ａ）に示すように、計測位置６２、６２、・・・について計測された所定の物理量、例えば長さ、直径、角度等は、特定された計測対象物２０の画像の姿勢及び位置、並びに相対位置記憶部３５２に記憶された特徴画像に対する寸法線６３、６３、・・・を表示する相対位置に関する情報に基づいて、所定の位置に計測結果６４として表示される。

なお、計測位置６２及び寸法線６３の表示位置は、特徴画像との相対位置として記憶していることから、例えば図１０（ｂ）に示すように計測対象物２０が任意の位置にてステージ２１上の載置された場合であっても、特定された計測対象物２０の姿勢及び位置に対応して計測位置６２及び寸法線６３の表示位置を移動及び回転させ、図１０（ｃ）に示すように見やすい位置に計測結果６４を表示することができる。したがって、使用者が適当に計測対象物２０をステージ２１上に載置した場合であっても、計測位置６２及び寸法線６３を計測対象物２０の画像の姿勢及び位置に合わせて移動及び回転させて表示することができ、記憶した計測位置６２にて計測した計測結果６４を見やすい位置に表示することができる。

また、相対位置記憶部３５２に、特徴画像に対する計測結果６４を表示する相対位置に関する情報も記憶しておき、制御ユニット３のＣＰＵ３３が、特定された計測対象物２０の画像の姿勢及び位置、並びに特徴画像に対する計測結果６４を表示する相対位置に関する情報に基づいて、計測結果６４を所定の位置に表示しても良い。これにより、計測対象物２０の画像の姿勢及び位置に応じて計測結果６４の表示位置を変更することができる。

このように、寸法線６３及び計測結果６４の表示位置が自動的に特定される場合、計測対象物２０の載置方法によっては、計測結果６４が表示範囲外にはみ出すおそれがある。表示範囲外にはみ出した場合、使用者は計測結果６４を知ることができず、目視で確認することができない。

そこで、本実施の形態１では、寸法線６３及び／又は計測結果６４を表示する位置の変更を受け付けることにより、寸法線６３及び／又は計測結果６４を表示範囲内へ移動させて表示するので、使用者が目視で確認することができるようになる。もちろん、ＣＰＵ３３が、計測結果６４が表示範囲外にて表示されている部分が存在するか否かを判断し、表示範囲外にて表示されている部分が存在すると判断した場合、ＣＰＵ３３が、計測結果６４の表示位置を表示範囲内へ移動させて表示するようにしても良い。図１１は、計測結果６４が表示範囲外へはみ出した場合の寸法線６３及び／又は計測結果６４の表示位置を変更する方法を説明する模式図である。

図１１（ａ）に示すように計測対象物２０が表示画面上の上方に位置するように載置された場合、計測対象物２０の上辺の長さを示す寸法線６３及び計測結果６４は、視野範囲６１外の領域８１にて表示され、使用者が目視で確認することができない。そこで、ＣＰＵ３３は、視野範囲６１外にて寸法線６３及び計測結果６４を表示する領域８１が存在するか否かを判断し、存在すると判断した場合には、図１１（ｂ）に示すように、寸法線６３の高さを減少させ、計測結果６４が視野範囲６１内に収まるように表示位置を変更する。もちろん、使用者がマウス３２等のドラッグ操作等により明示的に移動しても良い。

また、計測対象物２０のステージ２１上の載置方法によっては、計測結果６４が上下反転して表示され、計測結果６４として表示された計測値が読みにくくなる場合も生じうる。そこで、本実施の形態１では、計測結果６４の表示位置の傾斜角度を検出し、検出した傾斜角度が所定角度以上である場合には、計測結果６４を上下反転して表示することにより、使用者にとって常に確認し易い計測値として計測結果６４を表示することができるようにした。図１２は、計測結果６４を上下反転して表示する場合の表示位置を変更する方法を説明する模式図である。

図１２（ａ）に示すように、例えば計測対象物２０の画像が、記憶した計測対象物２０の特徴画像に対して、画面に向かって時計回り又は反時計回りに９０度以上回転した場合、計測結果６４の数値は上下逆に表示されることから、使用者にとっては確認しづらい表示態様となる。そこで、ＣＰＵ３３が、計測対象物２０の画像が、画面に向かって時計回り又は反時計回りに９０度以上回転していると判断した場合、図１２（ｂ）に示すように計測結果６４を上下反転して表示することにより、使用者
が計測結果６４を目視で確認しやすくなる。

もちろん計測結果６４を上下反転して表示することに限定されるものではなく、使用者が確認し易い表示態様で計測結果６４を表示することができさえすれば良い。例えば図１２（ｃ）に示すように、計測結果６４を上下反転するのではなく、画面の横方向に整列して表示しても良い。

さらに、計測対象物２０の画像自体も回転させて、計測結果６４を表示しても良い。すなわち図１２（ｄ）に示すように、計測対象物２０の画像と寸法線６３及び計測結果６４を一体として相対位置関係を記憶しておき、ＣＰＵ３３が、計測対象物２０の画像が記憶した計測対象物２０の特徴画像に対して画面に向かって時計回り又は反時計回りに９０度以上回転していると判断した場合、記憶してある特徴画像と同じ方向まで計測対象物２０の画像、寸法線６３、計測結果６４を一体として回転させることにより、より確認し易い表示態様で計測結果６４を表示することができる。

その他、ＣＰＵ３３が、計測結果６４が公差範囲内であるか否かを判定し、ＣＰＵ３３が、公差範囲内であると判定した計測結果６４については、計測結果６４の表示態様を変更しても良い。例えば表示色を変更する、強調表示する等の表示態様の変更により、公差範囲内に収まらなかった計測結果６４を使用者が目視で確認することができる。なお、公差範囲内であるか否かを判定する対象となる計測結果６４について計測結果６４の表示態様を変更しても良いことは言うまでもない。

以上のように本実施の形態１によれば、指定を受け付けた特徴画像と、計測位置及び該計測位置を示す寸法線の表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報として記憶しておくことにより、計測対象物２０の画像と特徴画像とをマッチング処理して、計測対象物２０の画像の姿勢及び位置、並びに計測位置６２、６２、・・・及び該計測位置６２、６２、・・・を示す寸法線６３、６３、・・・の表示位置を表す、計測対象物２０の画像に対する相対位置として定めることができる。したがって、計測対象物２０の画像の姿勢、位置等に左右されず、計測結果６４、６４、・・・が計測対象物２０のどの部分の計測値であるのかを使用者が目視で確認することができる。

（実施の形態２）本発明の実施の形態２に係る画像計測装置１の構成は、実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明を省略する。本実施の形態２は、表示された計測位置を示す寸法線及び計測結果の表示位置に関する情報を、計測対象物２０の画像の姿勢及び位置に対応付けて記憶しておき、計測対象物２０の画像を、表示した寸法線、計測結果、計測の基礎となった計測位置に応じて表示する点で実施の形態１とは相違する。

図１３は、本発明の実施の形態２に係る画像計測装置１の制御ユニット３の構成を示すブロック図である。図１３に示すように本実施の形態２に係る画像計測装置１の制御ユニット３のハードウェア構成も、実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより、詳細な説明は省略する。

記憶装置３５は、特徴画像記憶部３５１、相対位置記憶部３５２に加えて、計測結果表示位置記憶部３５３を備えている。計測結果表示位置記憶部３５３は、計測対象物２０の画像の姿勢、位置、計測位置及び寸法線の表示位置を表す、計測対象物２０の画像に対する相対位置に関する情報を記憶する。記憶した相対位置に関する情報に基づいて、計測対象物２０の画像の姿勢及び位置に関する情報が特定された時点で、対応する計測位置及び寸法線を表示する相対位置が定まる。もちろん計測結果を表示する位置についても相対位置に関する情報を記憶しても良い。

図１４は、本発明の実施の形態２に係る画像計測装置１の制御ユニット３の機能を示す機能ブロック図である。図１４において、画像データ取得部３３１は、低倍側撮像装置２６にて撮像した低倍画像の低倍画像データ、及び低倍画像と同軸で高倍側撮像装置２５にて撮像した高倍画像の高倍画像データを取得する。取得した両画像データは、記憶装置３５の特徴画像記憶部３５１に記憶される。

計測結果表示部３３８は、相対位置記憶部３５２に記憶された計測位置及び寸法線の表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、計測位置を示す寸法線及び計測結果を所定の位置に表示する。そして、表示されている計測対象物２０の特徴画像に対応付けて、寸法線、計測結果の表示位置を表す、計測対象物２０に対する相対位置に関する情報を計測結果表示位置記憶部３５３に記憶する。

図１５は、本発明の実施の形態２に係る画像計測装置１の制御ユニット３のＣＰＵ３３の画像計測処理の手順を示すフローチャートである。制御ユニット３のＣＰＵ３３は、相対位置記憶部３５２に記憶された寸法線の表示位置を表す、特徴画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、計測位置を示す寸法線及び計測結果を所定の位置に表示し（図８のステップＳ８０９）、表示した寸法線、計測結果及び該計測対象物２０の画像の表示位置を、計測位置及び寸法線の表示位置を表す、計測対象物２０の画像に対する相対位置に関する情報として計測結果表示位置記憶部３５３に記憶する（ステップＳ１５０１）。

ＣＰＵ３３は、新たに低倍側撮像装置２６にて撮像した低倍画像の低倍画像データ、及び低倍画像と同軸で高倍側撮像装置２５にて撮像した高倍画像の高倍画像データを取得する（ステップＳ１５０２）。取得した両画像データは、記憶装置３５の特徴画像記憶部３５１に記憶される。

ＣＰＵ３３は、高倍画像データが視野範囲内にて表示することが可能であるか否かを判断し（ステップＳ１５０３）、ＣＰＵ３３が、高倍画像データが視野範囲内にて表示することが可能であると判断した場合（ステップＳ１５０３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３３は、高倍画像データを表示装置２７に表示し（ステップＳ１５０４）、ＣＰＵ３３が、高倍画像データが視野範囲内にて表示することが不可能であると判断した場合（ステップＳ１５０３：ＮＯ）、ＣＰＵ３３は、低倍画像データを表示装置２７に表示する（ステップＳ１５０５）。

ＣＰＵ３３は、新たに取得した画像データと特徴画像記憶部３５１に記憶してある特徴画像とをマッチング処理（照合）し（ステップＳ１５０６）、計測対象物２０の画像の姿勢及び位置に関する情報を特定する（ステップＳ１５０７）。ＣＰＵ３３は、相対位置記憶部３５２に記憶された計測位置の特徴画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、姿勢及び位置が特定された計測対象物２０の画像に対して計測位置を設定して、設定された計測位置のエッジ部分を検出する（ステップＳ１５０８）。

ＣＰＵ３３は、検出したエッジ部分に基づいて所定の物理量を計測する（ステップＳ１５０９）。計測する所定の物理量とは、長さ、直径、角度等である。ＣＰＵ３３は、計測結果表示位置記憶部３５３に記憶された計測位置及び寸法線の表示位置を表す、計測対象物２０の画像に対する相対位置に関する情報に基づいて、計測位置を示す寸法線、計測結果及び計測対象物２０の画像を所定の位置に表示する（ステップＳ１５１０）。

図１６は、寸法線及び計測結果の表示方法を示す模式図である。図１６（ａ）に示すように、計測された所定の物理量、例えば長さ、角度、直径等は、計測対象物２０の画像の姿勢及び位置、並びに相対位置記憶部３５２に記憶した、計測対象物２０の画像に対する計測位置（計測領域）６２及び寸法線６３を表示する相対位置に関する情報に基づいて、所定の位置に計測結果６４として表示される。

次に、表示してある寸法線６３、計測位置６２、好ましくは計測結果６４の表示位置６５を計測対象物２０の画像との相対位置として記憶する。例えば図１６（ｂ）に示すように、図１６（ａ）から計測対象物２０を除き、計測結果６４の表示を除いた画面イメージとして、計測結果表示位置記憶部３５３に記憶する。

そして、図１６（ｃ）に示すように、計測対象物２０が任意の位置にてステージ２１上に載置された場合、計測対象物２０の姿勢及び位置を特定して、対応する特徴画像及び特徴画像に対応する寸法線６３、計測位置６２、好ましくは計測結果６４の表示位置６５に合わせて、計測対象物２０の画像自体を移動及び回転して表示させる。すなわち、図１６（ｄ）に示すように、特徴画像に計測対象物２０の画像を重ね合わせるように計測対象物２０の画像を移動及び回転させ、記憶した計測位置６２にてエッジ部分を自動検出して所定の物理量を自動計測して、計測結果６４として表示位置６５に表示する。

以上のように本実施の形態２によれば、計測対象物２０がどのような角度でステージ２１上に載置された場合であっても、計測結果表示位置記憶部３５３に記憶した計測位置及び寸法線の表示位置を表す、計測対象物２０の画像に対する相対位置に関する情報に基づいて計測対象物２０の画像を回転させ、計測された計測結果を所定の位置に表示することができる。また、同じ計測対象物２０については、新たに計測位置の指定を受け付けることなく、必要な物理量を自動的に計測することも可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態１及び２に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。例えば、画像計測装置１が、本体部分２と外部コンピュータとで構成されており、本体部分２にて撮像して取得された画像データを外部コンピュータにて演算処理して、所望の形状の寸法等を計測しても良い。また、制御ユニット３を本体部分２に内蔵しても良いことは言うまでもない。

１画像計測装置２本体部分３制御ユニット２０計測対象物２１ステージ２５高倍側撮像装置２６低倍側撮像装置２７表示装置３１キーボード３２マウス３３ＣＰＵ３４ＲＡＭ３５記憶装置３６通信装置３７内部バス３５１特徴画像記憶部３５２相対位置記憶部３５３計測結果表示位置記憶部

Claims

計測対象物を載置するステージと、
前記ステージと対向して配置され、上方から計測対象物の画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段の前方に取り付けられた表示部と、
前記ステージの下方に設けられ、所定の操作を指示するための操作部と、
前記撮像手段及び表示部とを備える上部と、前記ステージ及び操作部とを備える下部とを連結するアーム部と、
前記撮像手段により撮像された計測対象物の画像とマッチング処理を行うための特徴画像データと、前記特徴画像に対する計測対象物上に設定された計測位置の相対位置に関する情報を記憶する記憶部と、
前記撮像手段により取得された計測対象物の画像と、前記記憶手段に記憶された特徴画像とをマッチング照合し、取得した計測対象物の画像の姿勢及び位置に関する情報を特定するマッチング処理と、前記記憶手段に記憶された特徴画像に対する計測位置の相対位置に関する情報に基づいて、姿勢及び位置が特定された計測対象物の画像に対して計測位置を設定し、該計測位置のエッジを検出するエッジ部分検出処理と、検出したエッジ部分に基づいて所定の物理量を計測する計測処理とを実行する制御部とを備え、
前記制御部は、前記下部に設けられた操作部による計測結果の表示指示を受けて、前記撮像手段により新たにされる計測対象物の画像に対して前記マッチング処理、前記エッジ検出処理及び前記計測処理を自動的に実行し、前記表示部に計測結果を表示することを特徴とする画像計測装置。
略水平方向に光を出射する光源と該光源からの光をステージに向かって反射する反射機構とからなる透過照明部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の画像計測装置。
前記撮像手段は、
計測対象物からの光を二方向に分岐するビームスプリッタと、
該ビームスプリッタにより分岐された二方向の光の内、一方の光を撮像素子に結像させる低倍側結像レンズと、
他方の光を撮像素子に結像させる高倍側結像レンズとを備え、
高倍画像データと低倍画像データとを同時に取得可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像計測装置。
前記高倍側結像レンズは、前記表示手段の後方に延びる水平方向に光軸が配置され、
前記低倍側結像レンズは、前記ステージと直交する方向に延びる垂直方向に光軸が配置され、
前記撮像手段は、前記ビームスプリッタにより反射された光を前記高倍側結像レンズにより撮像素子に結像させて高倍画像データを取得し、前記ビームスプリッタを透過した光を前記低倍側結像レンズにより撮像素子に結像させて低倍画像データを取得することを特徴とする請求項３に記載の画像計測装置。
前記表示手段は、前記高倍画像データと低倍画像データを切り替えて１つの画面上に表示する表示モードと、２つの画面上に同時に表示する表示モードとを備えることを特徴とする請求項４に記載の画像計測装置。
前記計測位置指定受付手段は、前記表示手段に表示された前記低倍画像データ上で計測位置の指定を受け付けることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像計測装置。
前記記憶部は、前記特徴画像に対する計測結果を表示する表示位置の相対位置に関する情報を記憶しており、
前記制御部は、前記下部に設けられた操作部による計測結果の表示指示を受けて、前記記憶部に記憶された前記特徴画像に対する計測結果に関する情報に基づいて、計測結果を前記表示部の所定の位置に表示することを特徴とする請求項１乃至６に記載の画像計測装置。