邊緣檢測偏差校正值計算、邊緣檢測偏差校正方法及設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種邊緣檢測偏差校正值計算、邊緣檢測偏差校正方法及設(shè)備。其中，利用圖像測量裝置，來測量彼此相對且展現(xiàn)出相反的明暗變化的第一組邊緣之間在掃描方向上的距離；以及基于測量值和真實值之間的差來計算偏差校正值。使用上述偏差校正值，來計算作為使用圖像測量裝置對測量對象進行掃描所檢測到的邊緣檢測點的各方向上的校正值的檢測點校正值；基于各方向上的檢測點校正值來指定邊緣檢測點的校正中所使用的校正量；以及使用該校正量來對邊緣檢測點進行校正。
【專利說明】
邊緣檢測偏差校正值計算、邊緣檢測偏差校正方法及設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及在圖像測量裝置的邊緣檢測期間進行的邊緣檢測偏差校正值計算方 法、邊緣檢測偏差校正方法、以及校正檢測偏差的程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖像測量裝置使用CCD照相機通過場鏡來拍攝工件（測量對象）的圖像，然后基于 所拍攝的圖像、通過在多個位置處檢測邊緣（明暗之間的邊界)來進行工件的形狀、尺寸等 的測量。通常，通過將示出檢測范圍的邊緣檢測工具重疊顯示在通過用戶操作所拍攝的工 件的圖像上，來進行邊緣的檢測。該工具包括與工件的形狀和測量的內(nèi)容相匹配的各種形 狀。這些形狀可以包括如圖11A所示的直線狀工具、如圖11B所示的矩形工具等。在任何情況 下，工具22顯示在工件圖像21上，并且通過在箭頭符號的方向上搜索圖像數(shù)據(jù)來檢測邊緣 23。具體地，讀取工具中的灰度，并且利用預定算法來識別明暗之間的邊界，然后將所識別 出的明暗之間的邊界檢測為邊緣。
[0003] 然而，在圖像測量裝置中，由于鏡頭的像差或照相機的傾斜，導致CCD照相機所拍 攝的圖像數(shù)據(jù)中包括諸如失真等的誤差，并且由于誤差的存在，邊緣的位置的檢測精度劣 化。為了校正這樣的誤差，例如，諸如在日本特開2005-004391和日本專利5412757號中所公 開的，通常對圖像數(shù)據(jù)進行畫面內(nèi)校正處理。
[0004] 通過進行畫面內(nèi)校正處理，可以校正由于鏡頭像差、照相機傾斜等所導致的圖像 數(shù)據(jù)中的誤差。然而，即使使用校正后的圖像數(shù)據(jù)，在所檢測的邊緣位置中仍然存在由于邊 緣檢測算法等而導致的微小誤差。另外，誤差的大小根據(jù)諸如照明的類型、分辨率、或者鏡 頭的類型或個體差異等的光學設(shè)置、和攝像視野內(nèi)檢測的邊緣位置的差異而不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供預先準備用于對邊緣檢測誤差進行校正的偏差校正值的邊緣檢測偏 差校正值計算方法、向要校正的邊緣檢測點的位置的校正應用所準備的偏差校正值的邊緣 檢測偏差校正方法、以及執(zhí)行這些方法的程序。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢測偏差校正值計算方法，測量彼此相對且展現(xiàn)出在明暗之間 的相反的變化的第一組邊緣之間在掃描方向上的距離，以及基于測量值和真實值之間的差 來計算偏差校正值。例如，在從工件的明亮區(qū)域開始進行掃描的情況下，通過圖像測量裝置 (也稱為圖像測量器、視覺測量器、視覺測量機、視覺測量裝置或圖像測量裝置)來測量存在 從明亮區(qū)域向黑暗區(qū)域變化的邊緣和存在從黑暗區(qū)域向明亮區(qū)域變化的邊緣之間的距離， 并且通過求出測量值和真實值之間的差來獲得偏差校正值。使用該方法，能夠容易地獲得 偏差校正值。
[0007] 由于所使用的邊緣檢測算法，在邊緣之間為黑暗區(qū)域的情況下，邊緣之間的距離 測量成比真實值寬，而在為明亮區(qū)域的情況下，邊緣之間的距離測量成比真實值窄。在這種 情況下，通過將邊緣部分處的明暗變化預先定義為正方向或負方向，能夠通過判斷偏差校 正值是在相對于所定義的正方向和負方向的相同方向上還是相反方向上校正各區(qū)域的寬 度，來識別偏差校正值的數(shù)學符號。因此，通過使用具有以這種方式所識別出的數(shù)學符號， 基于針對邊緣部分在明暗之間的變化所定義的正方向和負方向，能夠在合適的方向上進行 校正。例如，在將邊緣部分的區(qū)域從黑暗向明亮變化的方向指定為正方向的情況下，加寬的 黑暗區(qū)域的寬度收窄的方向和收窄的明亮區(qū)域的寬度加寬的方向均為負方向，因此兩者的 偏差校正值均為負值。相反，在將邊緣部分的區(qū)域從明亮到黑暗變化的方向指定為正方向 的情況下，兩者的偏差校正值均為正值。換句話說，不管邊緣之間存在黑暗區(qū)域還是明亮區(qū) 域，偏差校正值的數(shù)學符號都是相同的。因此，在求出測量值與真實值之間的差以計算偏差 校正值的情況下，僅設(shè)置使得邊緣之間為黑暗區(qū)域的情況下和邊緣之間為明亮區(qū)域的情況 下的偏差校正值的數(shù)學符號相同的式子。
[0008] 包括設(shè)置在與第一組邊緣正交的方向上的彼此相對的另一組邊緣并且計算各方 向的偏差校正值的配置是可能的。因此，即使在相互正交的各方向上的偏差校正值出現(xiàn)差 異的情況下，也能夠進行適當?shù)男Ｕ?br>[0009] 使用與圖像測量裝置的攝像視野相對應的、具有被配置成縱橫相互交替的兩種色 調(diào)（明暗）的多個矩形的交錯格圖案的校正用圖表通過圖像測量裝置來掃描各邊緣部分。因 此，針對各矩形，在相互正交的各方向上分別測量包括在矩形中的且彼此相對的邊緣之間 的距離，并且可以計算各方向上的偏差校正值。在本示例中，"矩形"指四角形成為直角的四 邊形并且包括正方形。因此，可以針對攝像視野內(nèi)的各矩形區(qū)域來獲得相互正交的各方向 上的偏差校正值，因此即使在由于測量位置的不同而導致誤差程度不同的情況下，也可以 在整個攝像視野中高精度地進行偏差校正。
[0010]在圖像測量裝置中發(fā)生的邊緣檢測位置的誤差根據(jù)諸如所使用的照明的類型、分 辨率、或者鏡頭的類型或個體差異等的光學設(shè)置而不同。因此，針對圖像測量裝置的各光學 設(shè)置，可以進行邊緣之間的距離的測量，并且基于該距離進行偏差校正值的計算或收集。因 此，能夠在廣范圍的測量條件下高精度地進行偏差校正。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢測偏差校正方法執(zhí)行以下步驟:計算檢測點校正值，其中，使 用利用圖像測量裝置的測量所預先獲得的偏差校正值來計算相互正交的各方向上的檢測 點校正值，該檢測點校正值為通過使用圖像測量裝置掃描測量對象的邊緣部分所檢測出的 邊緣檢測點的校正值；指定校正量，其基于各方向上的檢測點校正值來指定邊緣檢測點的 校正量；以及使用所指定的校正量來對邊緣檢測點進行校正。
[0012]在計算檢測點校正值的步驟中，使用與所述圖像測量裝置的攝像視野相對應且具 有被配置成縱橫相互交替的兩種色調(diào)（明暗）的多個矩形的交錯格圖案的校正用圖表，通過 所述圖像測量裝置來掃描各邊緣部分，并且在正交的各方向上分別測量包括在所述矩形中 的相對邊緣之間的距離，以及預先計算各方向上的偏差校正值，針對所述多個矩形中的各 矩形將預先計算出的偏差校正值存儲到所參照的校正值表中，并且針對各方向分別插入所 述邊緣檢測點附近的至少一個矩形的偏差校正值，從而進行所述邊緣檢測點的各方向上的 檢測點校正值的計算。利用這種方式，不管攝像視野內(nèi)的邊緣檢測點的位置如何，并且不管 邊緣檢測點相對于表示校正值表中所記錄的偏差校正值所對應的各矩形的各點偏移的位 置如何，通過使用針對攝像視野內(nèi)的各矩形區(qū)域所計算出的各方向的偏差校正值、并且通 過插入邊緣檢測點附近的至少一個矩形的偏差校正值，來計算邊緣檢測點的各方向的檢測 點校正值，均能夠獲得適當?shù)臋z測點校正值，因而能夠在整個攝像視野中高精度地進行偏 差校正。另外，通過使用準備圖像測量裝置的各光學設(shè)置所用的校正值表并且參照與在執(zhí) 行邊緣檢測偏差校正時的光學設(shè)置相對應的校正值表的配置，能夠在廣范圍的測量條件下 高精度地進行偏差校正。
[0013] 在指定校正量的步驟中，響應于對所述邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向相對于 獲得所述偏差校正值的測量期間的掃描方向的傾斜，將各方向的檢測點校正值中的任一個 指定為所述校正量。具體地，在將獲得偏差校正值的測量期間的掃描方向分別指定為X方向 和Y方向的示例中，在邊緣檢測點的檢測期間的掃描方向相對于X方向的傾斜在-45°到+45° 的范圍內(nèi)的情況下，將X方向的檢測點校正值指定為校正量，并且在掃描方向的傾斜在± 45°到±90°的范圍內(nèi)的情況下，將Y方向的檢測點校正值指定為校正量。通過利用這種方式 將與邊緣檢測點的檢測期間掃描傾斜的方向最接近的方向上的檢測點校正值指定為校正 量，能夠在偏差校正中反映適當?shù)男Ｕ俊?br>[0014] 在指定校正量的步驟中，響應于對所述邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向相對于 獲得所述偏差校正值的測量期間的掃描方向的傾斜，將各方向的檢測點校正值按比例分配 而計算出的值指定為所述校正量。通過利用這種方式，將根據(jù)掃描方向上的傾斜將各方向 的檢測點校正值按比例分配的值指定為校正量，能夠在偏差校正中反映更適當?shù)男Ｕ俊?br>[0015] 在對所述邊緣檢測點進行校正的步驟中，通過根據(jù)對所述邊緣檢測點進行檢測時 的掃描方向相對于獲得所述偏差校正值的測量期間的掃描方向的傾斜而將所述邊緣檢測 點的坐標加上或減去指定所述校正量的步驟中所指定的校正量，來對所述邊緣檢測點進行 校正。因此，即使在對邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向相對于獲得偏差校正值的測量期 間的掃描方向傾斜的情況下，通過考慮該傾斜并且將校正量反映至邊緣檢測點的各坐標的 校正中，能夠恰當?shù)剡M行偏差校正。具體地，例如，在將邊緣檢測點的坐標指定為(X，Y)的情 況下、并且在將邊緣部分存在從黑暗向明亮的變化的方向定義為正方向的情況下，將校正 量指定為dL，并且將對邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向相對于X軸方向的傾斜指定為Θ， 在對邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向上的邊緣部分的明暗之間的變化的方向為從黑暗 向明亮的方向的情況下，通過如下公式來求出校正后的坐標(T x，Ty)，
[0016] Tx=X+dL · cos9
[0017] Ty = Y+dL · sin0o
[0018] 并且，在明暗之間的變化的方向為從明亮向黑暗的情況下，通過如下公式來求出 校正后的坐標(Tx，T y)，
[0019] Tx=X-dL · cos9
[0020] Ty = Y_dL · sin0o
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的用于執(zhí)行邊緣檢測偏差校正值計算的設(shè)備，該設(shè)備包括:利用圖像 測量裝置測量彼此相對且展現(xiàn)出相反的明暗變化的第一組邊緣之間在掃描方向上的距離 的裝置;以及基于測量值和真實值之間的差來計算偏差校正值的裝置。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的用于執(zhí)行邊緣檢測偏差校正的設(shè)備，該設(shè)備包括:計算檢測點校正 值的裝置，其中，該裝置使用利用圖像測量裝置的測量所預先獲得的偏差校正值，來計算使 用所述圖像測量裝置對測量對象進行掃描所檢測到的邊緣檢測點的相互正交的各方向上 的檢測點校正值;基于各方向上的檢測點校正值來指定所述邊緣檢測點的校正量的裝置； 以及使用所述校正量來對所述邊緣檢測點進行校正的裝置。
【附圖說明】
[0023] 在以下的詳細說明中，通過本發(fā)明的典型實施例的非限制性示例的方式參考所述 的多個附圖來進一步說明本發(fā)明，其中在附圖的幾個視圖中，相同的附圖標記表示相似的 部件，并且其中：
[0024] 圖1示出執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的典型圖像測量裝置；
[0025]圖2A和2B示出邊緣之間的距離的測量方法；
[0026]圖3示出偏差校正值計算方法和偏差校正值的數(shù)學符號；
[0027]圖4示出相互正交的兩組邊緣的典型位置關(guān)系；
[0028]圖5示出典型的校正用圖表；
[0029]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢測偏差校正方法的處理流程；
[0030]圖7示出檢測點校正值的計算方法；
[0031]圖8示出校正量的指定方法；
[0032]圖9示出校正量的另一指定方法；
[0033]圖10示出邊緣檢測點的校正方法；以及
[0034] 圖11A和11B示出工件圖像、工具和邊緣之間的關(guān)系。
【具體實施方式】
[0035] 這里所示的細節(jié)是舉例，并且僅用于例示性地論述本發(fā)明的實施例的目的，并且 是為了提供被認為是本發(fā)明的原理和概念方面的最有用和最容易理解的說明而呈現(xiàn)的。在 這方面，沒有嘗試以比本發(fā)明的基本理解所需的細節(jié)更詳細的方式示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細 節(jié)，其中利用附圖所進行的說明使得在實踐中如何能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的各種形式對于本領(lǐng)域 技術(shù)人員而言是明顯的。
[0036] 在本發(fā)明中，在利用圖像測量裝置對測量對象進行測量之前，使用稍后說明的邊 緣檢測偏差校正值計算方法來將使用校正用圖表等通過圖像測量裝置所檢測出的邊緣位 置偏差確定為偏差校正值，之后，使用以下說明的邊緣檢測偏差校正方法，基于預先獲得的 偏差校正值來對所測量出的測量對象的邊緣位置進行校正。
[0037]圖1示出執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢測偏差校正值計算方法和邊緣檢測偏差校正方 法的典型圖像測量裝置。圖像測量裝置1包括載物臺100、殼體110和計算機系統(tǒng)140。將載物 臺100配置為以使得載物臺100的上表面與水平面一致，并且將工件(測量對象)W放置在該 上表面上。通過手柄101和102的轉(zhuǎn)動操作，載物臺1能夠在X軸方向和Y軸方向上移動。殼體 110包括光學系統(tǒng)120和攝像元件130,光學系統(tǒng)120包括諸如透過式照明裝置或落射式照明 裝置等的照明裝置。通過桿112的轉(zhuǎn)動操作，殼體110還能夠與光學系統(tǒng)120和攝像元件130 一起在Z軸方向上移動。計算機系統(tǒng)140例如包括計算機主體141、鍵盤142、鼠標143和顯示 部144。根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢測偏差校正值計算方法和邊緣檢測偏差校正方法例如被寫成 能夠由計算機執(zhí)行的程序，并且在計算機系統(tǒng)140上執(zhí)行。
[0038] 邊緣檢測偏差校正值計算方法
[0039]根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢測偏差校正值計算方法通過使用圖像測量裝置來測量彼此 相對且展現(xiàn)出相反的明暗變化的一組邊緣之間在掃描方向上的距離、以及求出測量值和真 實值之間的差，來獲得偏差校正值。在本示例中，"真實值"是指通過使用諸如千分尺等的接 觸型測量工具所獲得的測量值、或者是指構(gòu)成尺寸被精確表示的校正用圖表的各種矩形的 尺寸等。
[0040] 參考圖2A和2B來說明邊緣之間的距離的典型測量方法。邊緣之間的距離本質(zhì)上為 兩條線之間的距離。然而，在邊緣不平行的情況下，這兩直線之間無法畫出垂線，因此無法 測量出距離。有鑒于此，測量線與點之間的距離。具體地，首先參考圖2A，針對第一邊緣，在 工具內(nèi)檢測多個邊緣點，然后通過例如最小二乘法來獲得將所檢測到的點模擬連接的直 線。從例如第二邊緣的工具內(nèi)的中點畫出與該線垂直的線，并計算該垂線的長度hi。接著， 參考圖2B，將線和點之間的關(guān)系反轉(zhuǎn)，并使用類似的方法來計算垂線的長度h2,并且求出hi 和h2的平均值。將該平均值視為邊緣之間的距離。這是因為，在僅針對一個邊緣求出距離的 情況下，當將多個邊緣檢測點模擬連接的直線傾斜時，作為寬度的測量值的計算不精確。
[0041] 參考圖3所示的圖表來說明偏差校正值的計算方法，在圖3中，明暗區(qū)域以邊緣作 為邊界交替。在紙面上方從左向右進行掃描的情況下，在邊緣11存在從明亮區(qū)域到黑暗區(qū) 域的變化，并且在與邊緣11相對的邊緣12,存在從黑暗區(qū)域到明亮區(qū)域的相反變化。通過使 用圖像測量裝置來測量這組邊緣之間的距離，求出測量值和真實值之間的差，并且將所獲 得的值指定為表示邊緣11和邊緣12之間的黑暗區(qū)域的偏差校正值。另外，在與邊緣12相對 的邊緣13,存在從明亮區(qū)域到黑暗區(qū)域的另一相反變化。通過使用圖像測量裝置來測量這 組邊緣之間的距離，求出測量值和真實值之間的差異，并且將所獲得的值指定為表示邊緣 12和邊緣13之間的明亮區(qū)域的偏差校正值。
[0042] 在圖3所示的示例中，在邊緣之間為黑暗區(qū)域的情況下，所測量的邊緣之間的距離 比真實值寬，而在為明亮區(qū)域的情況下，所測量的距離比真實值窄。該現(xiàn)象主要是由于圖像 測量裝置的邊緣檢測算法造成的。在這種情況下，當例如通過從測量值減去真實值而求出 差以計算偏差校正值時，該偏差校正值在邊緣之間為黑暗區(qū)域的情況下為正，而在為明亮 區(qū)域的情況下為負。從僅校正邊緣之間的距離的觀點來看，以這種方式來區(qū)分偏差校正值 的數(shù)學符號是合適的。然而，根據(jù)本發(fā)明，要校正的是描繪明暗區(qū)域的邊緣的位置。邊緣之 間的距離的增加或減少僅與校正明亮區(qū)域或黑暗區(qū)域的兩側(cè)上的邊緣的位置是一致的。在 將邊緣的位置視為要校正的值的情況下，將邊緣部分明暗之間的變化預先定義為正方向或 負方向。因此，通過判斷相對于所定義的正負方向、該偏差校正值是在相同方向上還是相反 方向?qū)吘壩恢眠M行校正，能夠識別偏差校正值的數(shù)學符號。因此，通過使用具有以這種方 式所識別出的數(shù)學符號的偏差校正值，基于在邊緣部分明暗之間的變化所定義的正負方 向，能夠在合適的方向上進行校正。例如，在將邊緣部分的區(qū)域從黑暗向明亮變化的方向指 定為正方向的情況下，加寬的黑暗區(qū)域的寬度收窄的方向和收窄的明亮區(qū)域的寬度加寬的 方向均為負方向，因此兩者的偏差校正值均為負值。相反，在將邊緣部分的區(qū)域從明亮到黑 暗變化的方向指定為正方向的情況下，兩者的偏差校正值均為正值。換句話說，不管邊緣之 間是黑暗區(qū)域還是明亮區(qū)域，偏差校正值的數(shù)學符號都是相同的。因此，在求出測量值與真 實值之間的差以計算偏差校正值的情況下，僅設(shè)置使得在邊緣之間為黑暗區(qū)域的情況下和 邊緣之間為明亮區(qū)域的情況下偏差校正值的數(shù)學符號相同的式子。由于區(qū)域的兩側(cè)上的邊 緣的偏移，導致出現(xiàn)黑暗區(qū)域的加寬和明亮區(qū)域的收窄。因此，各邊緣的偏差校正值為測量 值和真實值之間的差的1/2。因此，例如在將邊緣部分的區(qū)域從黑暗向明亮變化的方向指定 為正方向的情況下，由于方向為加寬的黑暗區(qū)域的寬度收窄的方向（即、從明亮向黑暗變化 的方向），黑暗區(qū)域的偏差校正值為負值，因此利用（真實值-測量值)/2來求出黑暗區(qū)域的 偏差校正值。另外，類似地，由于方向為收窄的明亮區(qū)域的寬度加寬的方向（即、從明亮向黑 暗變化的方向），明亮區(qū)域的偏差校正值為負值，因此利用（測量值-真實值)/2來求出明亮 區(qū)域的偏差校正值。
[0043] 如圖4所示，通過不僅針對一組邊緣而且針對與第一組邊緣相互正交的一組邊緣 來測量邊緣之間的距離并計算偏差校正值，能夠提高校正精度。
[0044] 發(fā)生在圖像測量裝置中的邊緣檢測位置的誤差根據(jù)要檢測的邊緣在圖像測量裝 置的攝像視野中的位置的不同而不同。因此，優(yōu)選地，將攝像視野盡量多地進行劃分，并且 針對各劃分區(qū)域準備偏差校正值。有鑒于此，使用如圖5所示的校正用圖表通過圖像測量裝 置來掃描各邊緣部分，其中該校正用圖表與圖像測量裝置的攝像視野相對應并且具有被配 置成縱橫相互交替的兩種色調(diào)（明暗）的多個矩形的交錯格圖案。因此，針對各矩形，可以在 相互正交的各方向上測量包括在矩形中的、且彼此相對的邊緣之間的各自的距離，并且可 以計算各方向上的偏差校正值。校正用圖表例如優(yōu)選為不管照明裝置是透過式照明裝置還 是落射式照明裝置均能夠?qū)崿F(xiàn)，并且優(yōu)選為利用非透明材料以圖案形式打印至透明玻璃板 上。構(gòu)成交錯格圖案的矩形指四角形成為直角的四邊形；然而，從校正的可操作性出發(fā)，通 常使用正方形。另外，由于作為計算結(jié)果而獲得的各矩形的各方向上的偏差校正值是在偏 差校正期間使用，因此例如和與攝像視野中矩形的位置有關(guān)的位置信息一起存儲到校正值 表中。針對各矩形被記錄為位置信息的位置可以為各矩形內(nèi)的任意位置，但由于位置為代 表矩形的值，因此例如位置優(yōu)選為被指定為矩形的中心的對角線的交點等。因此，可以針對 攝像視野內(nèi)的各矩形來獲得各方向上的偏差校正值，因此即使在由于測量位置的不同而導 致誤差程度不同的情況下，也可以在整個攝像視野中高精度地進行偏差校正。
[0045] 另外，發(fā)生在圖像測量裝置中的邊緣檢測位置中的誤差根據(jù)諸如要采用的照明的 類型（例如，透過式照明或落射式照明）、分辨率模式(例如，普通模式或高分辨率模式）、鏡 頭的種類或個體差異等的光學設(shè)置的不同而不同。因此，通過針對圖像測量裝置的各光學 設(shè)置測量邊緣之間的距離并計算或收集基于該距離的偏差校正值，能夠在廣范圍的測量條 件下高精度地進行偏差校正。
[0046] 邊緣檢測偏差校正方法
[0047]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢測偏差校正方法的處理流程。根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢 測偏差校正方法執(zhí)行如下步驟:檢測點校正值計算步驟(S1)，其中，在該檢測點校正值計算 步驟中，通過使用利用圖像測量裝置的測量所預先獲得的偏差校正值來計算相互正交的各 方向上的檢測點校正值，該檢測點校正值為通過使用圖像測量裝置掃描測量對象的邊緣部 分所檢測出的邊緣檢測點的校正值;校正量指定步驟(S2)，其基于各方向上的檢測點校正 值，指定用于邊緣檢測點的校正的校正量；以及檢測點校正步驟(S3)，其使用所指定的校正 量來對邊緣檢測點進行校正。
[0048]在檢測點校正值計算步驟(S1)中，使用與圖像測量裝置的攝像視野相對應、具有 被配置成縱橫相互交替的兩種色調(diào)（明暗）的多個矩形的交錯格圖案的校正用圖表通過圖 像測量裝置來掃描各邊緣部分并且在正交的各方向上分別測量包括在矩形中的相對邊緣 之間的距離，從而預先計算各方向上的偏差校正值。針對多個矩形中的各矩形，將這些預先 計算出的偏差校正值存儲到所參照的校正值表中，并且針對各方向分別插入邊緣檢測點附 近的至少一個矩形的偏差校正值，因而可以計算邊緣檢測點的各方向的檢測點校正值。參 考圖7來說明該計算方法。在本示例中，將針對各矩形在各方向上的偏差校正值和與矩形在 攝像視野內(nèi)的位置有關(guān)的位置信息一起存儲到校正值表中。使作為各矩形的位置信息而存 儲的位置作為各矩形的中心的坐標。可以使用任何插入法。例如，在進行校正之前的邊緣檢 測點的位置坐標為(X，Y)、并且具有針對邊緣檢測點附近的四個矩形中的各矩形所登記的 偏差校正值的位置坐標分別為(Xi，Yi)、（ X2，Yi)、(X:，Υ2)和(Χ2，Υ2)的情況下，針對四個點中 各點所登記的、根據(jù)到(Χ，γ)的接近程度加權(quán)的X方向和Υ方向的偏差校正值(d xl，dyl)、（dx2， dyl)、（d xl，dy2)和(dx2，dy2)進行線性插值，從而獲得檢測點校正值(d x，dy)。利用這種方式，不 管攝像視野內(nèi)的邊緣檢測點的位置如何，并且不管邊緣檢測點相對于表示校正值表中所記 錄的偏差校正值所對應的各矩形的各點偏移的位置如何，通過使用針對攝像視野內(nèi)的各矩 形區(qū)域所預先計算出的各方向的偏差校正值、并且通過插入邊緣檢測點附近的至少一個矩 形的偏差校正值，來計算邊緣檢測點的各方向的檢測點校正值，均能夠獲得適當?shù)臋z測點 校正值，因而能夠在整個攝像視野中高精度地進行偏差校正。另外，通過使用準備圖像測量 裝置的各光學設(shè)置所用的校正值表并且參照與在執(zhí)行邊緣檢測偏差校正時的光學設(shè)置相 對應的校正值表的配置，能夠在廣范圍的測量條件下高精度地進行偏差校正。
[0049] 在校正量指定步驟(S2)中，響應于對邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向相對于獲 得偏差校正值的測量期間的掃描方向的傾斜，可以將各方向的檢測點校正值中的任一個指 定為校正量。參考圖8來說明指定方法。例如，在進行校正之前邊緣14a上的邊緣檢測點的坐 標為(X，Y)，并且將X方向的檢測點校正值指定為dx，而將與dx正交的Y方向的檢測點校正值 指定為dy?？梢詮墨@得dx的測量期間的X方向和獲得dy的測量期間的Y方向中，選擇獲得偏 差校正值的測量期間進行掃描的方向。在本示例中，將X方向視為掃描方向。這時，將邊緣檢 測點的檢測期間的掃描方向相對于X方向的傾斜指定為Θ，當Θ在-45°到+45°之間時，應用dx 作為校正量dL，而當Θ在+45°到+90°之間、或者在-45°到-90°之間時，應用dy作為校正量dL。 通過利用這種方式將與邊緣檢測點的檢測期間掃描發(fā)生傾斜的方向最接近的方向上的檢 測點校正值指定為校正量，能夠在偏差校正中反映適當?shù)男Ｕ俊?br>[0050] 另外，在校正量指定步驟(S2)中，響應于對邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向相 對于獲得偏差校正值的測量期間的掃描方向的傾斜，可以將對各方向的檢測點校正值按比 例進行分配而計算出的值指定為校正量。參考圖9來說明指定方法。例如，在進行校正之前 邊緣14a上的邊緣檢測點的坐標為(X，Y)，并且將X方向的檢測點校正值指定為dx，而將與X 正交的Y方向的檢測點校正值指定為dy。可以從獲得dx的測量期間的X方向和獲得dy的測量 期間的Y方向中，選擇獲得偏差校正值的測量期間進行掃描的方向。在本示例中，將X方向視 為掃描方向。這時，將邊緣檢測點的檢測期間的掃描方向相對于X方向的傾斜指定為Θ，并且 將校正量dL定義為進行校正之前以邊緣檢測點的坐標(X，Y)為中心畫出的橢圓軌跡，以使 得當Θ = 〇°時dL為dx，而當Θ = ± 90°時dL為土 dy。因此，根據(jù)傾斜Θ來將dx和dy的值按照比例 分配給dL。具體地，可以使用如下公式來定義校正量dL，
[0051 ] dL?dx * d y {id y * cos6)5i-(dx * s ? πθ)2|
[0052]通過利用這種方式，將根據(jù)掃描方向上的傾斜使各方向的檢測點校正值按比例分 配的值指定為校正量，能夠在偏差校正中反映更適當?shù)男Ｕ俊?br>[0053] 在檢測點校正步驟(S3)中，通過考慮對邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向相對于 獲得偏差校正值的測量期間的掃描方向的傾斜來對邊緣檢測點的坐標加上或減去校正量 指定步驟(S2)中所指定的校正量，可以校正邊緣檢測點。因此，即使在對邊緣檢測點進行檢 測時的掃描方向相對于獲得偏差校正值的測量期間的掃描方向傾斜的情況下，通過考慮該 傾斜并且將校正量反映至邊緣檢測點的各坐標的校正中，能夠恰當?shù)剡M行偏差校正。參考 圖10來說明校正方法。例如，在校正之前邊緣14a上的邊緣檢測點的坐標被指定為(X，Y)的 情況下、并且將邊緣部分存在從黑暗向明亮的變化的方向定義為正方向的情況下，將校正 量指定為dL，并且將對邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向相對于X軸方向的傾斜指定為Θ， 在對邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向上的邊緣部分的明暗之間的變化的方向為從黑暗 向明亮的方向的情況下（如圖1 〇所示的情況），通過如下公式來求出校正后的邊緣14 b上的 坐標(Tx，Ty)，
[0054] Tx=X+dL · cosB
[0055] Ty = Y+dL · sinB
[0056] 并且，在明暗之間的變化的方向為從明亮向黑暗的情況下，通過如下公式來求出 校正后的邊緣14b上的坐標(Tx，T y)，
[0057] Tx=X-dL · cosB
[0058] Ty = Y-dL · sin9。
[0059] 傳統(tǒng)上使用的畫面內(nèi)檢測和根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢測偏差校正針對不同的目的而 分別進行，因此存在同時實施這兩者的選項、或僅實施這兩者之一的選項。在同時實施這兩 者的情況下，可以按照任意的順序來進行畫面內(nèi)校正和邊緣檢測偏差校正。
[0060] 如果有必要，可以將根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢測偏差校正值計算方法和邊緣檢測偏差 校正方法的各種處理進行組合或分離。另外，如果有需要，在本發(fā)明所反映的技術(shù)思想的范 圍內(nèi)，可以對本發(fā)明進行變形。具有這樣的變形或改進的實施方式均在本發(fā)明的技術(shù)范圍 內(nèi)。
[0061] 在利用計算機運行根據(jù)本發(fā)明的邊緣檢測偏差校正值計算方法和邊緣檢測偏差 校正方法的情況下，方法所包括的各種處理通過程序來寫入。該程序例如可以存儲在硬盤 裝置上，并且當運行時，可以將需要的程序和數(shù)據(jù)讀入RAM(隨機存取存儲器），并且由CPU來 執(zhí)行該程序，從而使得能夠在計算機上進行各種處理。
[0062]注意，已提供的上述示例僅用于說明的目的，并且決沒有被構(gòu)造成對本發(fā)明進行 限制。盡管已參考典型實施例說明了本發(fā)明，但應當理解，這里已使用的詞語是用于描述和 說明的詞語，而不是用于進行限制的詞語。在沒有背離本發(fā)明的各方面的精神和范圍的情 況下，可以在如當前陳述和修改的權(quán)利要求書的界限內(nèi)進行改變。盡管這里已參考特定結(jié) 構(gòu)、材料和實施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不意圖局限于這里所公開的細節(jié);相反，本發(fā) 明擴展至諸如處于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)等的在功能上等同的所有結(jié)構(gòu)、方法和用途。 [0063]本發(fā)明不限于上述實施例，并且可以在沒有背離本發(fā)明的范圍的情況下進行各種 改變和修改。
[0064] 相關(guān)申請的交叉引用
[0065] 本申請要求2015年3月31日提交的日本申請2015-070758的優(yōu)先權(quán)，在此通過引用 明確包含其全部內(nèi)容。
【主權(quán)項】
1. 一種邊緣檢測偏差校正值計算方法，包括以下步驟： 利用圖像測量裝置測量彼此相對且展現(xiàn)出相反的明暗變化的第一組邊緣之間在掃描 方向上的距離；以及 基于測量值和真實值之間的差來計算偏差校正值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊緣檢測偏差校正值計算方法，還包括以下步驟： 利用針對邊緣部分處的明暗變化而預先確定的正方向和負方向，來指定所述偏差校正 值是正還是負。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊緣檢測偏差校正值計算方法，還包括以下步驟： 提供在與所述第一組邊緣正交的方向上的另一組邊緣， 其中，計算偏差校正值的步驟包括計算各方向上的偏差校正值。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的邊緣檢測偏差校正值計算方法，還包括以下步驟： 使用與所述圖像測量裝置的攝像視野相對應且具有被配置成縱橫相互交替的明暗兩 種色調(diào)的多個矩形的交錯格圖案的校正用圖表，通過所述圖像測量裝置來掃描各邊緣部 分， 其中，針對各矩形，在相互正交的各方向上分別測量包括在所述矩形中且彼此相對的 邊緣之間的距離、并且計算各方向上的偏差校正值。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊緣檢測偏差校正值計算方法，還包括以下步驟： 針對所述圖像測量裝置的各光學設(shè)置，進行上述測量步驟和上述計算步驟。6. -種邊緣檢測偏差校正方法，執(zhí)行以下步驟： 計算檢測點校正值，其中，使用利用圖像測量裝置的測量所預先獲得的偏差校正值，來 計算使用所述圖像測量裝置對測量對象進行掃描所檢測到的邊緣檢測點的相互正交的各 方向上的檢測點校正值； 基于各方向上的檢測點校正值來指定所述邊緣檢測點的校正量；以及 使用所述校正量來對所述邊緣檢測點進行校正。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的邊緣檢測偏差校正方法，其中： 在計算檢測點校正值的步驟中，使用與所述圖像測量裝置的攝像視野相對應且具有被 配置成縱橫相互交替的明暗兩種色調(diào)的多個矩形的交錯格圖案的校正用圖表，通過所述圖 像測量裝置來掃描各邊緣部分，并且在正交的各方向上分別測量包括在所述矩形中的相對 邊緣之間的距離，以及 預先計算各方向上的偏差校正值，針對所述多個矩形中的各矩形將預先計算出的偏差 校正值存儲到所參照的校正值表中，并且針對各方向分別插入所述邊緣檢測點附近的至少 一個矩形的偏差校正值，從而進行所述邊緣檢測點的各方向上的檢測點校正值的計算。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的邊緣檢測偏差校正方法，其中： 針對所述圖像測量裝置的各光學設(shè)置，準備所述校正值表，以及 在計算檢測點校正值的步驟中，參照與執(zhí)行所述邊緣檢測偏差校正時的光學設(shè)置相對 應的校正值表。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的邊緣檢測偏差校正方法，其中，在指定所述校正量的步驟中， 響應于對所述邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向相對于獲得所述偏差校正值的測量期間 的掃描方向的傾斜，將各方向的檢測點校正值中的任一個指定為所述校正量。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的邊緣檢測偏差校正方法，其中，在指定所述校正量的步驟中， 響應于對所述邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向相對于獲得所述偏差校正值的測量期間 的掃描方向的傾斜，將各方向的檢測點校正值按比例分配而計算出的值指定為所述校正 量。11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的邊緣檢測偏差校正方法，其中，在對所述邊緣檢測點進行校 正的步驟中，通過根據(jù)對所述邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向相對于獲得所述偏差校正 值的測量期間的掃描方向的傾斜而將所述邊緣檢測點的坐標加上或減去指定所述校正量 的步驟中所指定的校正量，來對所述邊緣檢測點進行校正。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的邊緣檢測偏差校正方法，其中，在對所述邊緣檢測點進行校 正的步驟中，在將所述邊緣檢測點的坐標指定為(X，Y)、將邊緣部分存在從黑暗向明亮的變 化的方向定義為正方向時的校正量指定為dL、以及將對所述邊緣檢測點進行檢測時的掃描 方向相對于X軸方向的傾斜指定為Θ的情況下，在對所述邊緣檢測點進行檢測時的掃描方向 上的邊緣部分的明暗變化的方向為從黑暗向明亮的方向的情況下，通過如下公式求出校正 后的坐標(T x，Ty)， Tx = X+dL · cosB Ty = Y+dL · sin0 并且，在明暗變化的方向為從明亮向黑暗的情況下，通過如下公式求出校正后的坐標 (Tx，Ty)， Tx = X-dL · cosB Ty = Y_dL · sinQ〇13. -種用于執(zhí)行邊緣檢測偏差校正值計算的設(shè)備，該設(shè)備包括： 利用圖像測量裝置測量彼此相對且展現(xiàn)出相反的明暗變化的第一組邊緣之間在掃描 方向上的距離的裝置；以及 基于測量值和真實值之間的差來計算偏差校正值的裝置。14. 一種用于執(zhí)行邊緣檢測偏差校正的設(shè)備，該設(shè)備包括： 計算檢測點校正值的裝置，其中，該裝置使用利用圖像測量裝置的測量所預先獲得的 偏差校正值，來計算使用所述圖像測量裝置對測量對象進行掃描所檢測到的邊緣檢測點的 相互正交的各方向上的檢測點校正值； 基于各方向上的檢測點校正值來指定所述邊緣檢測點的校正量的裝置；以及 使用所述校正量來對所述邊緣檢測點進行校正的裝置。
【文檔編號】G01B11/00GK106017313SQ201610195301
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】吉田博行, 高田彰, 海江田誠, 張玉武, 小松浩, 小松浩一, 淺野秀光, 花村尚史, 前田拓甫, 德原功
【申請人】株式會社三豐