JPS6326426B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6326426B2 JPS6326426B2 JP55138906A JP13890680A JPS6326426B2 JP S6326426 B2 JPS6326426 B2 JP S6326426B2 JP 55138906 A JP55138906 A JP 55138906A JP 13890680 A JP13890680 A JP 13890680A JP S6326426 B2 JPS6326426 B2 JP S6326426B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- point
- plane pattern
- coordinate points
- image sensor
- shape
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は規則的もしくは不規則的な平面パター
ンの形状測定方法と装置に係るものである。ここ
にいう平面パターンとは記号、文字、図形の外、
三次元物体の二次元平面への投影像を含む。
ンの形状測定方法と装置に係るものである。ここ
にいう平面パターンとは記号、文字、図形の外、
三次元物体の二次元平面への投影像を含む。
本発明を不規則な形状の粉粒体の二次元平面へ
の拡大投影像の形状測定に適用するものとして説
明する。
の拡大投影像の形状測定に適用するものとして説
明する。
従来粉粒体シルエツトの幾何学的形状を表わす
特性値として、そのシルエツトの投影面積、最大
径、周辺長を測定してこれと等価の円又は矩形を
基準とし面積相当径、周囲相当径を求めこれをそ
の粉粒体の特性値としていた。しかし、シルエツ
トの形状が基準形である円又は矩形から離れてい
くとそのような特性値は形状を表わすという意味
を失うこととなる。製品粉粒体の品質管理、製造
プロセスの改良、プロセス選定には特定の基準形
に置換して形状特性値を求めるのではなく、その
粉粒体の形状そのものを数値で表わす真正な形状
特性値ともいうべきものの測定が要請されてい
る。この要請に応えるものとして平面パターンの
輪郭のフーリエ係数を測定してこれをその平面パ
ターンの形状特性値とすることが提案されてい
る。フーリエ変換による平面パターンの形状特性
値の決定について第１，２図を参照して説明す
る。
特性値として、そのシルエツトの投影面積、最大
径、周辺長を測定してこれと等価の円又は矩形を
基準とし面積相当径、周囲相当径を求めこれをそ
の粉粒体の特性値としていた。しかし、シルエツ
トの形状が基準形である円又は矩形から離れてい
くとそのような特性値は形状を表わすという意味
を失うこととなる。製品粉粒体の品質管理、製造
プロセスの改良、プロセス選定には特定の基準形
に置換して形状特性値を求めるのではなく、その
粉粒体の形状そのものを数値で表わす真正な形状
特性値ともいうべきものの測定が要請されてい
る。この要請に応えるものとして平面パターンの
輪郭のフーリエ係数を測定してこれをその平面パ
ターンの形状特性値とすることが提案されてい
る。フーリエ変換による平面パターンの形状特性
値の決定について第１，２図を参照して説明す
る。
第１図ａに示すようにｘ，ｙ方向に平面パター
ンを走査し、その走査線と平面パターン輪郭との
交差座標（xi，yi）を決定する。第１図ｂはこれ
らの座標点を示し、座標点に付した番号は走査線
が輪郭と出会う順番を示す。この平面パターンは
原理的には各座標点における輪郭の接線の傾斜角
（ある基準接線に対する偏角）の集合として表わ
すことができるが、輪郭の偏角関数を求めるには
先ず任意の座標点を始点（x0，y0）とし、この始
点から反時計方向に最も近い点を（x1，y1）と
し、次にこの点（x1，y1）から反時計方向に最も
近い点を（x2，y2）とし、以下この操作を順次繰
り返して（xi，yi）の点列を反時計回りに並べ変
える（第２図参照）。
ンを走査し、その走査線と平面パターン輪郭との
交差座標（xi，yi）を決定する。第１図ｂはこれ
らの座標点を示し、座標点に付した番号は走査線
が輪郭と出会う順番を示す。この平面パターンは
原理的には各座標点における輪郭の接線の傾斜角
（ある基準接線に対する偏角）の集合として表わ
すことができるが、輪郭の偏角関数を求めるには
先ず任意の座標点を始点（x0，y0）とし、この始
点から反時計方向に最も近い点を（x1，y1）と
し、次にこの点（x1，y1）から反時計方向に最も
近い点を（x2，y2）とし、以下この操作を順次繰
り返して（xi，yi）の点列を反時計回りに並べ変
える（第２図参照）。
座標点（xi，yi）における角度変化を△φiとす
ると偏角関数iは次式より求められる。
ると偏角関数iは次式より求められる。
i＝i
〓k=1
△k (1)
始点からｉ番目とｉ＋１番目の座標点間の距離
を△liとすると輪郭長Ｌは Ｌ＝o 〓i=1 △liとなる。ｔ＝2πli／Ｌ、li＝i 〓j=1 △liと置き、 (1)式を円の偏角関数ｔで正規化して2πの周期関
数* (t)すなわち(2)式を得る。
を△liとすると輪郭長Ｌは Ｌ＝o 〓i=1 △liとなる。ｔ＝2πli／Ｌ、li＝i 〓j=1 △liと置き、 (1)式を円の偏角関数ｔで正規化して2πの周期関
数* (t)すなわち(2)式を得る。
* (t)＝i−ｔ (2)
これをフーリエ級数に展開すると(3)式のように
なる。* (t) ＝μ0＋∞ 〓k=1 Akcos（kt−αk） (3) 係数Akは粒子像の移動、回転、鏡像変換に対
して不変であり、又始点の位置を変えても不変で
あり、円、矩形等の特定の幾何学的形状に対し規
則的な値をとるのでパターン認識の指標として適
当である。しかしこの係数決定には繁雑な数字的
処理を必要とするので、処理の高速化単純化のた
めには高速フーリエ変換に頼らざるを得ない。と
ころが高速フーリエ変換のためには座標点の数ｎ
は2N個必要とするが（Ｎは通常９又は10であり、
従つてｎは512又は1024となる）、この特定数の座
標点の取得はテレビカメラ又は機械によるｘ―ｙ
走査方式では保証されることはできない。従来は
ｘ―ｙ走査方式により前記の特定数よりも多い座
標点を得た場合はそれらの座標点の数が前記の特
定数となるよう座標点を選択抽出し、又新たに座
標点をつくつたときは元の座標点の座標から内挿
してその座標値を決定するというサンプリング補
間処理を行つてきた。又、ｘ―ｙ走査方式により
前記の特定数よりも少ない座標点を得た場合は走
査ピツチを変えてパターン掃引をし直して後上述
のサンプリング補間処理を行つた。このことと先
に述べた反時計回りの座標点の並べ換えとが殆ん
ど禁止的な程の繁雑さをもたらしていた。人が視
認して輪郭の座標点を辿つていくグラスペンの場
合は座標点の並べ換えは不変となるがサンプリン
グ補間処理は必要であり、繁雑さはｘ―ｙ走査方
式に比して軽減されるも、なおサンプリング補間
処理に伴う繁雑がフーリエ係数を平面パターンの
形状特性値として採用することを困難としてい
た。
なる。* (t) ＝μ0＋∞ 〓k=1 Akcos（kt−αk） (3) 係数Akは粒子像の移動、回転、鏡像変換に対
して不変であり、又始点の位置を変えても不変で
あり、円、矩形等の特定の幾何学的形状に対し規
則的な値をとるのでパターン認識の指標として適
当である。しかしこの係数決定には繁雑な数字的
処理を必要とするので、処理の高速化単純化のた
めには高速フーリエ変換に頼らざるを得ない。と
ころが高速フーリエ変換のためには座標点の数ｎ
は2N個必要とするが（Ｎは通常９又は10であり、
従つてｎは512又は1024となる）、この特定数の座
標点の取得はテレビカメラ又は機械によるｘ―ｙ
走査方式では保証されることはできない。従来は
ｘ―ｙ走査方式により前記の特定数よりも多い座
標点を得た場合はそれらの座標点の数が前記の特
定数となるよう座標点を選択抽出し、又新たに座
標点をつくつたときは元の座標点の座標から内挿
してその座標値を決定するというサンプリング補
間処理を行つてきた。又、ｘ―ｙ走査方式により
前記の特定数よりも少ない座標点を得た場合は走
査ピツチを変えてパターン掃引をし直して後上述
のサンプリング補間処理を行つた。このことと先
に述べた反時計回りの座標点の並べ換えとが殆ん
ど禁止的な程の繁雑さをもたらしていた。人が視
認して輪郭の座標点を辿つていくグラスペンの場
合は座標点の並べ換えは不変となるがサンプリン
グ補間処理は必要であり、繁雑さはｘ―ｙ走査方
式に比して軽減されるも、なおサンプリング補間
処理に伴う繁雑がフーリエ係数を平面パターンの
形状特性値として採用することを困難としてい
た。
本願発明の目的は、平面パターンの輪郭の座標
点を一方向に2N個採取して各座標点の接線の偏角
関数iを決定し、正規化して高速フーリエ変換し
その係数から平面パターンの形状を決定する方法
を提供することであつて、それにより従来必要と
した座標点の並べ変えとサンプリング補間処理を
不要としている。
点を一方向に2N個採取して各座標点の接線の偏角
関数iを決定し、正規化して高速フーリエ変換し
その係数から平面パターンの形状を決定する方法
を提供することであつて、それにより従来必要と
した座標点の並べ変えとサンプリング補間処理を
不要としている。
この目的は本発明に従つて、被測定平面パター
ンの輪郭内の一点を回転中心とし、そして輪郭上
の一点を始点としてリニア・アレーのCCDイメ
ージセンサ又は被測定平面パターンの何れか一方
を他方に対して2π／ｎの刻み角度で一方向に間
欠的に回転させ、前記の始点における接線からの
前記の輪郭上のｎ個の各極座標点（ri，θi）の接
線の偏角関数iを決定し、この偏角関数の正規化
関数* i＝i−θiを高速フーリエ変換してその係数
から平面パターンの形状を決定することにより達
成される。
ンの輪郭内の一点を回転中心とし、そして輪郭上
の一点を始点としてリニア・アレーのCCDイメ
ージセンサ又は被測定平面パターンの何れか一方
を他方に対して2π／ｎの刻み角度で一方向に間
欠的に回転させ、前記の始点における接線からの
前記の輪郭上のｎ個の各極座標点（ri，θi）の接
線の偏角関数iを決定し、この偏角関数の正規化
関数* i＝i−θiを高速フーリエ変換してその係数
から平面パターンの形状を決定することにより達
成される。
第３図を参照して本発明の原理を説明する。リ
ニア・アレーのCCD（charge coupled device）
イメージセンサとは、直線状に光電素子を配置
し、このアレーを光像に晒すと等価的にコンデン
サである光電素子が露光光量に応じて電荷を蓄え
るようにした装置であつて、その電荷は光電素子
に順次アクセスすると放出し、それによりその光
像の情報が得られる。第３図に示すように、平面
パターン内の任意の一点Ｏを選び、その点を中心
としてCCDイメージセンサ１を反時計方向に
2π／ｎの刻み角度で間欠的に回転させる。回転
毎に中心から輪郭までの距離1ri，2riを測定し、π
（180度）回転させて測定を終る。又は回転毎に中
心から輪郭までの一方の距離を測定し、2π（360
度）回転させて測定を終る。
ニア・アレーのCCD（charge coupled device）
イメージセンサとは、直線状に光電素子を配置
し、このアレーを光像に晒すと等価的にコンデン
サである光電素子が露光光量に応じて電荷を蓄え
るようにした装置であつて、その電荷は光電素子
に順次アクセスすると放出し、それによりその光
像の情報が得られる。第３図に示すように、平面
パターン内の任意の一点Ｏを選び、その点を中心
としてCCDイメージセンサ１を反時計方向に
2π／ｎの刻み角度で間欠的に回転させる。回転
毎に中心から輪郭までの距離1ri，2riを測定し、π
（180度）回転させて測定を終る。又は回転毎に中
心から輪郭までの一方の距離を測定し、2π（360
度）回転させて測定を終る。
このイメージセンサにコンピユータを接続し所
定のアルゴリズムにより各極座標点（ri，θi）の
接線の偏角関数iを決定し、次いでこの偏角関数
の正規化関数* i＝i−θiを決定し、そしてこれを
高速フーリエ変換してその係数を平面パターンの
形状特性値として記録又は表示する。
定のアルゴリズムにより各極座標点（ri，θi）の
接線の偏角関数iを決定し、次いでこの偏角関数
の正規化関数* i＝i−θiを決定し、そしてこれを
高速フーリエ変換してその係数を平面パターンの
形状特性値として記録又は表示する。
第４図に示すように回転角θi，θi+1における動
径ri，ri+1が計測されると、ｉ番目の座標点での
接線とｉ＋１番目の接線との角度変化△iは決定
できる。このようにしてｉ＋１番目での偏角i+1
は始点からの角度変化△kの和として次式から
決定される。
径ri，ri+1が計測されると、ｉ番目の座標点での
接線とｉ＋１番目の接線との角度変化△iは決定
できる。このようにしてｉ＋１番目での偏角i+1
は始点からの角度変化△kの和として次式から
決定される。
i＝i
〓k=1
△k
これは(1)式と当然同じであるが、これの正規化
は既に述べたように次式により行う。
は既に述べたように次式により行う。
* i＝i−θi
この* iは(2)式の偏角関数とは厳密には等しく
ないが、回転中心が平面パターン内にあり、パタ
ーン輪郭が刻み角の変化に対して滑らかに変化す
るのであればパターンの図形認識として十分の精
度を有する。
ないが、回転中心が平面パターン内にあり、パタ
ーン輪郭が刻み角の変化に対して滑らかに変化す
るのであればパターンの図形認識として十分の精
度を有する。
第５図に本発明の方法を実施するための装置の
概略を示す。
概略を示す。
移動台３上の平面パターン５内の任意の一点と
リニア・アレーのCCDイメージセンサ１の中央
点とを光学的に一致させる。２は光学系を示す。
リセツトボタン６を押して刻み送りカウンタ８を
リセツトするとノアゲート１４は開の状態とな
る。次にスタートパルス発生器１１の始動スイツ
チを押してスタートパルス発生器１１を作動す
る。スタートパルス発生器１１からのパルス信号
はオアゲート１３とノアゲート１４を通りイメー
ジセンサの走査回路１０に加わり、これを起動さ
せて第１回目の走査を行わせる。第１回目の走査
が終ると始点位置の動径を表わす信号と走査終了
出力信号とを出力する。この走査終了出力信号に
応答してスタートパルス発生回路７はパルス信号
を発生し、このパルス信号をうけて刻み送りプリ
セツト用カウンタ８は１カウントを計上し、又パ
ルスモーター駆動回路９はパルスモータ４を１ス
テツプ駆動して静止しているCCDイメージセン
サ１に対して移動台３を2π／ｎだけ回動させる。
又、スタートパルス発生回路７からのパルス信号
はパルス遅延回路１２で移動台３の回動時間だけ
遅らされてからオアゲート１３とノアゲート１４
とを通過してイメージセンサの走査回路１０に加
わり、これを起動して第２回目の走査を行わせ
る。これを所定回数（１回の走査で1riと2riとを測
定する場合はｎ／２回、１回の走査で1riを測定す
る場合はｎ回）繰返すと刻み送りプリセツト用カ
ウンタ８はストツプ信号を発生し、ノアゲート１
４を閉状態とする。４′はCCDイメージセンサ１
に直結されたパルスモータで、移動台３を静止さ
せCCDイメージセンサ１を回動する場合に使用
する。
リニア・アレーのCCDイメージセンサ１の中央
点とを光学的に一致させる。２は光学系を示す。
リセツトボタン６を押して刻み送りカウンタ８を
リセツトするとノアゲート１４は開の状態とな
る。次にスタートパルス発生器１１の始動スイツ
チを押してスタートパルス発生器１１を作動す
る。スタートパルス発生器１１からのパルス信号
はオアゲート１３とノアゲート１４を通りイメー
ジセンサの走査回路１０に加わり、これを起動さ
せて第１回目の走査を行わせる。第１回目の走査
が終ると始点位置の動径を表わす信号と走査終了
出力信号とを出力する。この走査終了出力信号に
応答してスタートパルス発生回路７はパルス信号
を発生し、このパルス信号をうけて刻み送りプリ
セツト用カウンタ８は１カウントを計上し、又パ
ルスモーター駆動回路９はパルスモータ４を１ス
テツプ駆動して静止しているCCDイメージセン
サ１に対して移動台３を2π／ｎだけ回動させる。
又、スタートパルス発生回路７からのパルス信号
はパルス遅延回路１２で移動台３の回動時間だけ
遅らされてからオアゲート１３とノアゲート１４
とを通過してイメージセンサの走査回路１０に加
わり、これを起動して第２回目の走査を行わせ
る。これを所定回数（１回の走査で1riと2riとを測
定する場合はｎ／２回、１回の走査で1riを測定す
る場合はｎ回）繰返すと刻み送りプリセツト用カ
ウンタ８はストツプ信号を発生し、ノアゲート１
４を閉状態とする。４′はCCDイメージセンサ１
に直結されたパルスモータで、移動台３を静止さ
せCCDイメージセンサ１を回動する場合に使用
する。
クロツクパルス発生器１５は被測定パターンを
照射する光源の光量を変えてもCCDイメージセ
ンサのバツクグラウンドを一定にするよう変化す
るパルス信号を発生する可変周波クロツク発生器
とするのが好ましい。そのような可変周波クロツ
ク発生器はCCDイメージセンサの出力のピーク
値とある基準値との差に応答する電圧周波数変換
器である。
照射する光源の光量を変えてもCCDイメージセ
ンサのバツクグラウンドを一定にするよう変化す
るパルス信号を発生する可変周波クロツク発生器
とするのが好ましい。そのような可変周波クロツ
ク発生器はCCDイメージセンサの出力のピーク
値とある基準値との差に応答する電圧周波数変換
器である。
第１図ａは平面パターンをｘ―ｙ走査する様子
を示し、第１図ｂは平面パターンの輪郭上の座標
点を示す。第２図は平面パターンの輪郭上の座標
点を整置し各座標点における偏角を決定する説明
図である。第３図及び第４図は本発明の方法の原
理を説明するための図であり、第５図は本発明の
方法を実施するための装置の略図である。 図面中、１…リニア・アレーのCCDイメージ
センサ、２…光学系、３…移動台、４，４′…パ
ルスモータ、５…被測定平面パターン、６…リセ
ツトスイツチ、７…スタートパルス発生回路、８
…刻み送りプリセツト用カウンタ、９…パルスモ
ータ駆動回路、１０…CCDイメージセンサ走査
回路、１１…スタートパルス発生器、１２…パル
ス遅延回路、１３…オア回路、１４…ノア回路、
１５…可変周波クロツク発生器。
を示し、第１図ｂは平面パターンの輪郭上の座標
点を示す。第２図は平面パターンの輪郭上の座標
点を整置し各座標点における偏角を決定する説明
図である。第３図及び第４図は本発明の方法の原
理を説明するための図であり、第５図は本発明の
方法を実施するための装置の略図である。 図面中、１…リニア・アレーのCCDイメージ
センサ、２…光学系、３…移動台、４，４′…パ
ルスモータ、５…被測定平面パターン、６…リセ
ツトスイツチ、７…スタートパルス発生回路、８
…刻み送りプリセツト用カウンタ、９…パルスモ
ータ駆動回路、１０…CCDイメージセンサ走査
回路、１１…スタートパルス発生器、１２…パル
ス遅延回路、１３…オア回路、１４…ノア回路、
１５…可変周波クロツク発生器。
Claims (1)
- １ 被測定平面パターンの輪郭内の一点を回転中
心とし、そして輪郭上の一点を始点としてリニ
ア・アレーのCCDイメージセンサ又は被測定平
面パターンの何れか一方を他方に対して2π／ｎ
の刻み角度で一方向に間欠的に回転させ、前記の
始点における接線からの前記の輪郭上のｎ個の各
極座標点（ri，θi）の接線の偏角関数iを決定し、
この偏角関数の正規化関数* i＝i−θiを高速フー
リエ変換してその係数から平面パターンの形状を
決定することを特徴とした平面パターンの形状測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55138906A JPS5763410A (en) | 1980-10-03 | 1980-10-03 | Measuring method and device for shape of plane pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55138906A JPS5763410A (en) | 1980-10-03 | 1980-10-03 | Measuring method and device for shape of plane pattern |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5763410A JPS5763410A (en) | 1982-04-16 |
| JPS6326426B2 true JPS6326426B2 (ja) | 1988-05-30 |
Family
ID=15232891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55138906A Granted JPS5763410A (en) | 1980-10-03 | 1980-10-03 | Measuring method and device for shape of plane pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5763410A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6354508U (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-12 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6429702A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Hamamatsu Photonics Kk | Shape measuring instrument |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5146840A (en) * | 1974-10-18 | 1976-04-21 | Shindengen Electric Mfg | Mojininshikisochi |
| JPS5941231B2 (ja) * | 1978-12-20 | 1984-10-05 | 松下電器産業株式会社 | パタ−ン認識装置 |
-
1980
- 1980-10-03 JP JP55138906A patent/JPS5763410A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6354508U (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-12 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5763410A (en) | 1982-04-16 |
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