专利名称：图像测量装置和图像测量方法
技术领域：
本发明涉及一种图像测量装置和图像测量方法。
背景技术：
迄今为止，已知一种图像测量装置，其通过电荷耦合器件(CXD)相机等拍摄工件的测量点的图像，并对所拍摄的图像执行边缘检测等(例如参见日本专利申请公开公布No.08-247719)。边缘检测例如是用于根据由使用者在所拍摄的图像内设置的边缘检测工具来获取所拍摄的图像中包括的要测量的对象图形的边缘信息(例如，位置坐标)、并测量诸如对象图形的位置或宽度的图形信息的技术。作为边缘检测工具，例如，公知图14A中所示的矩形工具(在下文中称为框形工具)·73和图14B中所示的环形工具(在下文中称为圆形工具)74。框形工具73更适合于图像中的直线部分72a的边缘检测，并且通过框形工具73的中点的位置坐标(X，Y)、框形工具73的横跨直线部分72a的两端之间的距离W、框形工具73的与直线部分72a平行的两边的宽度H、以及角度Θ来定义。在框形工具73的情况下，以在宽度H内预先设置的间隔ΛΗ，重复地执行从箭头的底部朝向箭头的边缘检测。圆形工具74更适合于圆形图像72b的边缘检测，并且通过位置坐标(X，Y)、检测开始的内径rl、以及检测结束的外径r2来定义。在圆形工具74的情况下，以预先设置的间隔Λ Θ，通过以坐标(X，Y)为中心的旋转，重复地执行从箭头的底部朝向箭头的边缘检测。此外，已知一种图像测量装置,其配备有称作“分步重复功能(step-and-repeatfunction)”的功能，用于通过设置边缘检测工具的位移量以及要执行的测量的数目，连续测量要测量的等间隔且规则布置的对象图形。然而，在这样的传统图像测量装置中，使用者必须独自在所拍摄的图像内手动设置边缘检测工具，以执行上述边缘检测，从而测量图形信息是困难的。此外，在通过使用分步重复功能来测量图形信息的情况下，需要设置在所拍摄的图像内设置的边缘检测工具的位移量并设置要执行的测量的数目，从而测量图形信息更困难。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供能够快速地且确定地执行对图像的图形信息的测量并减少使用者的操作的图像测量装置和图像测量方法。根据本发明的第一方面，提供了一种图像测量装置，包括成像器部分，用以拍摄要测量的对象的图像；获取部分，用以获取由成像器部分拍摄的对象的所拍摄图像；轮廓检测部分，用以通过霍夫(Hough)变换来检测由获取部分获取的图像中包括的图形的轮廓；设置部分，用以在由轮廓检测部分检测的轮廓上设置边缘检测工具；以及测量部分，用以通过由设置部分设置的边缘检测工具来测量关于图形的图形信息。优选地，图像测量装置还包括指定部分，用以接受使用者指定图形的形态的输入，其中轮廓检测部分从由获取部分获取的图像中包括的图形中检测具有与由指定部分指定的形态相同或类似的形态的图形的轮廓。根据本发明的第二方面，提供了一种用于测量图像的方法，包括步骤获取由成像器部分拍摄的要测量的对象的图像；通过霍夫变换来检测通过获取步骤获取的图像中包括的图形的轮廓；在通过检测步骤检测的轮廓上设置边缘检测工具；以及由通过设置步骤设置的边缘检测工具来测量关于图形的图形信息。优选地，所述方法还包括指定步骤，用以接受使用者指定图形的形态的输入，其中检测步骤从由获取部分获取的图像中包括的图形中检测具有与通过指定步骤指定的相同或类似的形态的图形的轮廓。
从下面给出的详细描述和附图，将变得更加全面地理解本发明的以上和其它目的、优点和特征，其中仅仅通过例示给出附图，因此附图不意在定义本发明的限制，并且其中图I是示出根据本发明的实施例的图像测量装置的整体结构的外部视图；图2是示出图I的图像测量装置的控制结构的框图；图3示出被拍摄到图像测量装置中的原始图像的示例；图4示出通过校正图3的原始图像的图像质量而获得的经校正图像的示例；图5示出其中检测轮廓的图像的示例；图6示出其中设置边缘检测工具的图像的示例；图7示出显示边缘检测工具要执行测量的图形的图形信息的示例；图8示出被拍摄到图像测量装置中的原始图像的示例；图9示出通过校正图8的原始图像的图像质量而获得的经校正图像的示例；图10示出其中检测轮廓的图像的示例；图11示出其中设置边缘检测工具的图像的示例；图12示出显示边缘检测工具要执行测量的图形的图形信息的示例；图13是示出根据本发明的实施例的图像测量过程的流程图；图14A是用于说明边缘检测工具的视图；以及图14B是用于说明边缘检测工具的视图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图而详细描述根据本发明的实施例的图像测量装置。图像测量装置100是拍摄放置在测量台13上的工件12 (要测量的对象)的图像、处理所拍摄图像的图像数据以检测所拍摄图像内的预定图形的边缘、并从而测量诸如关于图形的线宽的图形信息的装置。如图I和2中所示，图像测量装置100包括主体10、显示部分20、操作部分30、控制器40等。主体10包括用于将工件12放置在其上的测量台13、用以拍摄工件12的图像的成像器单元(成像器部分)17等。测量台13安装在底座11上，并且通过未图示的Y轴驱动机构而在Y轴方向上移动。分别将支撑臂14和15固定至底座11的两个上部端部的中间部分以从中间部分向上延伸。将X轴导轨16固定至支撑臂14和15的两个上端部分以将两个上端部分连接。成像器单元17由X轴导轨16支撑。通过未图示的X轴驱动机构沿着X轴导轨16驱动成像器单元17。C XD相机18安装在成像器单元17的下端部分，以便与测量台13相对。在成像器单元17的内部安装用以在Z轴方向上移动C⑶相机18的Z轴驱动机构、以及未图示的照明系统和聚焦机构。显示部分20例如包括液晶显示面板，并且根据由控制器40输入的控制信号来显示各种图像和设置屏幕。具体地，显示部分20例如显示由成像器单元17拾取并拍摄的图像(原始图像见图3和8)、以及在图像测量处理的每个步骤过渡(transit)的图像(见图4_7和图9_12)。这里，将详细说明原始图像。原始图像是包括一个或多个图形的黑白灰度图像。“图形”是原始图像中作为要测量的对象的区域，并且以具有预定宽度的直线(见图3)、圆(见图8)等形状形成。图形是原始图像中较暗或较亮的区域，即，亮度与其它区域不同的区域。操作部分30例如包括诸如键盘的操作键、诸如鼠标的指示设备，并且响应于操作而向控制器40输出与使用者的操作关联的操作信号。在使用者在原始图像中的图形中指定要执行图形信息的测量的图形的形态或形状的这样的情况下，操作部分30用作指定设备。具体地，使用者通过在使用显示部分20上显示的设置屏幕的同时通过操作部分30指定“直线”、“圆”等来指定图形的形状。当使用者指定图形的形状时，从存在于原始图像中的图形中选择具有所指定的形状的图形。然后，对所选择的图形执行边缘检测，并且执行关于所选择的图形的图形信息的测量。因此，使用者可以任意地指定要执行边缘测量的图形。也就是，如果在拍摄的图像中存在各自具有不同形状的多个图形，则使用者可以通过经由操作部分30指定图形的形状，来仅仅测量具有期望形状的图形的这样的图形信息。此外，当执行用以指示工件的拾取的操作、或者执行用以指示图像测量处理的开始的操作时，操作操作部分30。控制器40包括中央处理单元(CPU)41、随机存取存储器(RAM)42、存储部分43等，并且通过系统总线等连接至测量台13、成像器单元17、显示部分20、操作部分30等。CPU 41例如根据存储在存储部分43中的用于图像测量装置的各种处理程序而执行各种控制处理。RAM 42例如包括用于扩展要由CPU 41执行的处理程序的程序存储区域、用于存储当执行处理程序时生成的输入数据或处理结果的数据存储区域，等等。存储部分43例如存储可由图像测量装置100执行的系统程序、可由系统程序执行的各种处理程序、当执行各种处理程序时使用的数据、由CPU 41计算的各种处理结果的数据，等等。这里，程序以计算机可读程序代码的形式存储在存储部分43中。具体地，存储部分43包括用于存储原始图像(黑白灰度图像)的图像数据存储部分43a、以及用于存储程序的程序存储部分43b。程序存储部分43b例如存储获取程序431、图像质量校正程序432、轮廓检测程序433、设置程序434、测量程序435等。获取程序431是例如用于使得CPU 41实现获取由成像器单元17拍摄的工件12的图像的功能的程序。具体地，当使用者通过操作部分30执行用以指示工件的拾取的操作、并且由成像 器单元17的CXD相机18拍摄工件12的图像时，CPU 41执行获取程序431、获取原始图像(见图3和图8)作为图像数据、并将图像数据存储在图像数据存储部分43a中。CPU 41通过执行获取程序431而用作获取部分。图像质量校正程序432是例如用于使得CPU 41实现校正通过获取程序431的执行而获取的原始图像的图像质量的功能的程序。具体地，CPU 41在执行图像质量校正程序432 (见图4和图9)时，例如执行用于将作为黑白灰度图像的原始图像的图像数据转换为具有两等级(gradation) (B卩，黑色和白色)的图像数据的二值化(binarization)处理、或者用于通过使用各种图像过滤去除噪声的噪声去除处理。作为图像质量校正处理，除了上述二值化处理或噪声去除处理之外，还可以采用各种公知的处理。CPU 41通过执行图像质量校正程序432而用作图像质量校正部分。轮廓检测程序433是例如用于使得CPU 41实现检测通过图像质量校正程序432的执行而校正了图像质量的经校正图像中包括的图形的轮廓的功能的程序。具体地，CPU 41在执行轮廓检测程序433 (见图5和图10)时，通过使用霍夫变换来检测图形的轮廓。霍夫变换是图像处理领域中的公知技术，并且是用于通过执行坐标转换而从大量的点中确定直线或曲线的等式的方法。因此，可以对图像中包括的图形合适地执行对具有直线部分或曲线部分的图形的轮廓的检测。在使用者已经通过操作部分30的操作指定了要执行图形信息的测量的图形的形状的情况下，CPU 41从经校正图像中包括的图形中仅仅检测具有所指定形状的图形的轮廓。CPU 41通过执行轮廓检测程序433而用作轮廓检测部分。设置程序434是例如用于使得CPU 41实现在通过轮廓检测程序433的执行而检测到的轮廓上设置边缘检测工具的功能的程序。具体地，CPU 41通过执行设置程序434，根据所检测的轮廓而选择预定边缘检测工具，并在轮廓上设置所选择的边缘检测工具。
例如，如果所检测的轮廓是直线，则CPU 41在直线的轮廓上设置矩形框工具Tl(见图6)作为边缘检测工具。此外，例如，如果所检测的轮廓是曲线，则CPU 41在圆的轮廓上设置圆环形工具T2 (见图11)作为边缘检测工具。CPU 41通过执行设置程序434而用作设置部分。测量程序435是例如用于使得CPU 41实现通过使用通过设置程序434的执行而设置的边缘检测工具来测量关于图形的图形信息的功能的程序。具体地，在确定直线的宽度的情况下，CPU 41通过使用框形工具Tl来检测边缘的位置。然后，CPU 41测量从由一个框形工具Tl检测一个边缘的位置到由被设置为与所述一个框形工具Tl相对的另一框形工具Tl检测另一边缘的位置的距离，并确定直线的宽度 (见图7)。此外，例如，在确定圆的半径的情况下，CPU 41通过使用圆形工具T2来检测边缘的位置，并确定圆的中心或半径(见图12)。CPU 41通过执行测量程序435而用作测量部分。这里，例如，将示出与上述获取程序431、图像质量校正程序432、轮廓检测程序433、设置程序434或测量程序435的执行相关联的在显示部分20上显示的图像。图3至图7示出从直线图形检测轮廓、在所检测的轮廓上设置框形工具Tl、然后测量线宽作为图形信息的示例。图3示出包括三个直线图形S1、S2和S3的图形的原始图像的示例。在图3中，直线图形SI至S3构成亮度比其它区域暗的暗部分。图4示出通过校正图3的原始图像的图像质量而获得的经校正图像的示例。此图4是执行二值化处理作为图像质量校正的示例。作为二值化中的黑色部分的直线图形SI至S3在图4中比在原始图像中更暗，作为二值化中的白色部分的背景在图4中比在原始图像中更白。这样，通过执行图像质量校正，图形(直线图形SI至S3)变得与背景截然不同，从而对轮廓的检测变为可能。图5示出通过霍夫变换来检测直线图形SI至S3的轮廓的图像的示例。在图5中，通过白线的方式来显示直线LI至L6作为直线图形SI至S3的所检测的轮廓。图6示出设置框形工具Tl的图像的示例。在图6中，设置分别对应于直线LI至L6的六个框形工具Tl。图7示出要由框形工具Tl测量的图形信息(线宽)。如图7中所示，测量直线LI与L2之间的距离tl、直线L3与L4之间的距离t2、以及直线L5与L6之间的距离t3，分别作为直线图形SI至S3的线宽。图8是图12示出从圆形图形检测轮廓、在所检测的轮廓上分别设置圆形工具T2、以及测量每个圆的中心或半径作为图形信息的示例。图8示出包括两个图形(即，较大的圆形图形S4和较小的圆形图像S5)的原始图像的示例。在图8中，圆形图形S4和S5构成比其它区域更亮的亮部分。图9示出通过校正图8的原始图像的图像质量而获得的经校正图像的示例。
此图9是例如执行噪声去除处理作为图像质量校正、因此原始图像中的噪声被去除的示例。相对于原始图像，图9中的图形(圆形图形S4和S5)与背景截然不同。图10示出通过使用霍夫变换来检测圆形图形S4和S5的轮廓的图像的示例。在图10中，通过黑线的方式显示圆周L7和L8，作为圆形图形S4和S5的所检测的轮廓。图11示出设置圆形工具T2的图像的示例。在图11中，分别对圆周L7和L8设置圆形工具T2、T2。图12示出要由圆形工具Τ2、Τ2测量的图形信息。如图12中所示，测量与所检测的边缘上的多个点距离相同的位置作为圆的中心PO。·
此外，测量从中心PO到边缘上的点Pl的距离作为圆的半径。接下来，将参照图13中所示的流程图来描述由图像测量装置100执行的图像测量处理。首先，当在步骤Sll响应于使用者的用以指示对工件的拾取的操作而执行对工件12的拾取时，CPU 41将所拾取的工件12的图像获取到图像数据存储部分43a中作为原始图像数据(见图3和图8)(获取步骤)。然后，在步骤S12，使用者通过经由操作部分30指定要测量图形信息的图形的形状，执行用以指示图像测量处理的开始的操作。然后，在步骤S13，CPU 41校正原始图像数据的图像质量(见图4和图9)(图像质量校正步骤)。然后，在步骤S14，CPU 41通过使用霍夫变换，从在经校正图像中存在的图形中检测具有由使用者在上述步骤S12指定的形状的图形的轮廓(见图5和图10)(轮廓检测步骤)。然后，在步骤S15，CPU 41在所检测的轮廓上设置边缘检测工具Tl或T2 (见图6和图11)(设置步骤)。然后，在步骤S16，CPU 41通过使用边缘检测工具来测量关于图形的图形信息(见图7和图12)(测量步骤)，然后结束处理。如上所述，根据本发明的实施例，当获取由成像器单元17拍摄的工件12的原始图像数据时，通过使用霍夫变换来检测与所获取的原始图像数据对应的原始图像中包括的图形的轮廓，在所检测的轮廓上设置边缘检测工具，并且通过所设置的边缘检测工具执行对关于图形的图形信息的测量。也就是，响应于图像的获取而自动设置边缘检测工具，然后执行对图形信息的测量。因此，使用者不需要手动设置边缘检测工具T。此外，在连续测量等间隔且规则布置的图形的图形信息的情况下，使用者不需要设置边缘检测工具T的位移量，并且不需要设置要执行的测量的数目。此外，因为通过霍夫变换来检测图形的轮廓，所以变为可以通过对在图像测量装置处的处理采用图像处理领域中公知的霍夫变换来实现快速测量。因此，可以在不麻烦使用者的情况下快速地且确定地执行测量。
此外，根据本发明的实施例，图像测量装置100包括操作部分30，用以指定使用者将要执行图形信息的测量的图像的形状。然后，从所获取的图像中包括的图形中检测具有通过操作部分30指定的形状的图形的轮廓。因此，甚至在原 始图像中包括混合多种形状的图形的情况下，也可以仅仅对使用者意图执行测量的图形执行测量。在以上实施例中，作为示例，说明了在校正原始图像的图像质量之后检测图像中包括的图形的轮廓的配置。然而，根据原始图像的条件而任意地执行图像质量校正处理，因此不是必须执行图像质量校正处理。此外，在以上实施例中，作为示例，说明了执行关于通过操作部分30指定的图形的图形信息的测量的配置。然而，不是必须执行图形的指定。在此情况下，对原始图像中包括的所有图形设置边缘检测工具。
权利要求
1.一种图像测量装置，包括 成像器部分，用以拍摄要测量的对象的图像； 获取部分，用以获取由所述成像器部分拍摄的所述对象的所拍摄图像； 轮廓检测部分，用以通过霍夫变换来检测由所述获取部分获取的图像中包括的图形的轮廓； 设置部分，用以在由所述轮廓检测部分检测的轮廓上设置边缘检测工具；以及 测量部分，用以通过由所述设置部分设置的边缘检测工具来测量关于所述图形的图形信息。
2.如权利要求I所述的图像测量装置，还包括指定部分，用以接受使用者指定所述图形的形态的输入， 其中所述轮廓检测部分从由所述获取部分获取的图像中包括的图形中检测具有与由所述指定部分指定的相同或类似的形态的图形的轮廓。
3.一种用于测量图像的方法，包括步骤 获取由成像器部分拍摄的要测量的对象的图像； 通过霍夫变换来检测通过获取步骤获取的图像中包括的图形的轮廓； 在通过检测步骤检测的轮廓上设置边缘检测工具；以及 由通过设置步骤设置的边缘检测工具来测量关于所述图形的图形信息。
4.如权利要求3所述的方法，还包括 指定步骤，用以接受使用者指定图形的形态的输入， 其中所述检测步骤从由获取部分获取的图像中包括的图形中检测具有与通过指定步骤指定的相同或类似的形态的图形的轮廓。
全文摘要
一种图像测量装置包括成像器部分、获取部分、轮廓检测部分、设置部分、以及测量部分。成像器部分拍摄要测量的对象的图像。获取部分获取由所述成像器部分拍摄的所述对象的所拍摄图像。轮廓检测部分通过霍夫变换来检测由所述获取部分获取的图像中包括的图形的轮廓。设置部分在由所述轮廓检测部分检测的轮廓上设置边缘检测工具。测量部分通过由所述设置部分设置的边缘检测工具来测量关于所述图形的图形信息。
文档编号G01B11/00GK102954760SQ20121028698
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月13日 优先权日2011年8月11日
发明者栗原正纪 申请人:株式会社三丰
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
