边缘检测偏差校正值计算、边缘检测偏差校正方法及设备的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种边缘检测偏差校正值计算、边缘检测偏差校正方法及设备。其中，利用图像测量装置，来测量彼此相对且展现出相反的明暗变化的第一组边缘之间在扫描方向上的距离；以及基于测量值和真实值之间的差来计算偏差校正值。使用上述偏差校正值，来计算作为使用图像测量装置对测量对象进行扫描所检测到的边缘检测点的各方向上的校正值的检测点校正值；基于各方向上的检测点校正值来指定边缘检测点的校正中所使用的校正量；以及使用该校正量来对边缘检测点进行校正。
【专利说明】
边缘检测偏差校正值计算、边缘检测偏差校正方法及设备
技术领域
[0001] 本发明涉及在图像测量装置的边缘检测期间进行的边缘检测偏差校正值计算方 法、边缘检测偏差校正方法、以及校正检测偏差的程序。
【背景技术】
[0002] 图像测量装置使用CCD照相机通过场镜来拍摄工件（测量对象）的图像，然后基于 所拍摄的图像、通过在多个位置处检测边缘（明暗之间的边界)来进行工件的形状、尺寸等 的测量。通常，通过将示出检测范围的边缘检测工具重叠显示在通过用户操作所拍摄的工 件的图像上，来进行边缘的检测。该工具包括与工件的形状和测量的内容相匹配的各种形 状。这些形状可以包括如图11A所示的直线状工具、如图11B所示的矩形工具等。在任何情况 下，工具22显示在工件图像21上，并且通过在箭头符号的方向上搜索图像数据来检测边缘 23。具体地，读取工具中的灰度，并且利用预定算法来识别明暗之间的边界，然后将所识别 出的明暗之间的边界检测为边缘。
[0003] 然而，在图像测量装置中，由于镜头的像差或照相机的倾斜，导致CCD照相机所拍 摄的图像数据中包括诸如失真等的误差，并且由于误差的存在，边缘的位置的检测精度劣 化。为了校正这样的误差，例如，诸如在日本特开2005-004391和日本专利5412757号中所公 开的，通常对图像数据进行画面内校正处理。
[0004] 通过进行画面内校正处理，可以校正由于镜头像差、照相机倾斜等所导致的图像 数据中的误差。然而，即使使用校正后的图像数据，在所检测的边缘位置中仍然存在由于边 缘检测算法等而导致的微小误差。另外，误差的大小根据诸如照明的类型、分辨率、或者镜 头的类型或个体差异等的光学设置、和摄像视野内检测的边缘位置的差异而不同。
【发明内容】
[0005] 本发明提供预先准备用于对边缘检测误差进行校正的偏差校正值的边缘检测偏 差校正值计算方法、向要校正的边缘检测点的位置的校正应用所准备的偏差校正值的边缘 检测偏差校正方法、以及执行这些方法的程序。
[0006] 根据本发明的边缘检测偏差校正值计算方法，测量彼此相对且展现出在明暗之间 的相反的变化的第一组边缘之间在扫描方向上的距离，以及基于测量值和真实值之间的差 来计算偏差校正值。例如，在从工件的明亮区域开始进行扫描的情况下，通过图像测量装置 (也称为图像测量器、视觉测量器、视觉测量机、视觉测量装置或图像测量装置)来测量存在 从明亮区域向黑暗区域变化的边缘和存在从黑暗区域向明亮区域变化的边缘之间的距离， 并且通过求出测量值和真实值之间的差来获得偏差校正值。使用该方法，能够容易地获得 偏差校正值。
[0007] 由于所使用的边缘检测算法，在边缘之间为黑暗区域的情况下，边缘之间的距离 测量成比真实值宽，而在为明亮区域的情况下，边缘之间的距离测量成比真实值窄。在这种 情况下，通过将边缘部分处的明暗变化预先定义为正方向或负方向，能够通过判断偏差校 正值是在相对于所定义的正方向和负方向的相同方向上还是相反方向上校正各区域的宽 度，来识别偏差校正值的数学符号。因此，通过使用具有以这种方式所识别出的数学符号， 基于针对边缘部分在明暗之间的变化所定义的正方向和负方向，能够在合适的方向上进行 校正。例如，在将边缘部分的区域从黑暗向明亮变化的方向指定为正方向的情况下，加宽的 黑暗区域的宽度收窄的方向和收窄的明亮区域的宽度加宽的方向均为负方向，因此两者的 偏差校正值均为负值。相反，在将边缘部分的区域从明亮到黑暗变化的方向指定为正方向 的情况下，两者的偏差校正值均为正值。换句话说，不管边缘之间存在黑暗区域还是明亮区 域，偏差校正值的数学符号都是相同的。因此，在求出测量值与真实值之间的差以计算偏差 校正值的情况下，仅设置使得边缘之间为黑暗区域的情况下和边缘之间为明亮区域的情况 下的偏差校正值的数学符号相同的式子。
[0008] 包括设置在与第一组边缘正交的方向上的彼此相对的另一组边缘并且计算各方 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现差 异的情况下，也能够进行适当的校正。
[0009] 使用与图像测量装置的摄像视野相对应的、具有被配置成纵横相互交替的两种色 调（明暗）的多个矩形的交错格图案的校正用图表通过图像测量装置来扫描各边缘部分。因 此，针对各矩形，在相互正交的各方向上分别测量包括在矩形中的且彼此相对的边缘之间 的距离，并且可以计算各方向上的偏差校正值。在本示例中，"矩形"指四角形成为直角的四 边形并且包括正方形。因此，可以针对摄像视野内的各矩形区域来获得相互正交的各方向 上的偏差校正值，因此即使在由于测量位置的不同而导致误差程度不同的情况下，也可以 在整个摄像视野中高精度地进行偏差校正。
[0010]在图像测量装置中发生的边缘检测位置的误差根据诸如所使用的照明的类型、分 辨率、或者镜头的类型或个体差异等的光学设置而不同。因此，针对图像测量装置的各光学 设置，可以进行边缘之间的距离的测量，并且基于该距离进行偏差校正值的计算或收集。因 此，能够在广范围的测量条件下高精度地进行偏差校正。
[0011]根据本发明的边缘检测偏差校正方法执行以下步骤:计算检测点校正值，其中，使 用利用图像测量装置的测量所预先获得的偏差校正值来计算相互正交的各方向上的检测 点校正值，该检测点校正值为通过使用图像测量装置扫描测量对象的边缘部分所检测出的 边缘检测点的校正值；指定校正量，其基于各方向上的检测点校正值来指定边缘检测点的 校正量；以及使用所指定的校正量来对边缘检测点进行校正。
[0012]在计算检测点校正值的步骤中，使用与所述图像测量装置的摄像视野相对应且具 有被配置成纵横相互交替的两种色调（明暗）的多个矩形的交错格图案的校正用图表，通过 所述图像测量装置来扫描各边缘部分，并且在正交的各方向上分别测量包括在所述矩形中 的相对边缘之间的距离，以及预先计算各方向上的偏差校正值，针对所述多个矩形中的各 矩形将预先计算出的偏差校正值存储到所参照的校正值表中，并且针对各方向分别插入所 述边缘检测点附近的至少一个矩形的偏差校正值，从而进行所述边缘检测点的各方向上的 检测点校正值的计算。利用这种方式，不管摄像视野内的边缘检测点的位置如何，并且不管 边缘检测点相对于表示校正值表中所记录的偏差校正值所对应的各矩形的各点偏移的位 置如何，通过使用针对摄像视野内的各矩形区域所计算出的各方向的偏差校正值、并且通 过插入边缘检测点附近的至少一个矩形的偏差校正值，来计算边缘检测点的各方向的检测 点校正值，均能够获得适当的检测点校正值，因而能够在整个摄像视野中高精度地进行偏 差校正。另外，通过使用准备图像测量装置的各光学设置所用的校正值表并且参照与在执 行边缘检测偏差校正时的光学设置相对应的校正值表的配置，能够在广范围的测量条件下 高精度地进行偏差校正。
[0013] 在指定校正量的步骤中，响应于对所述边缘检测点进行检测时的扫描方向相对于 获得所述偏差校正值的测量期间的扫描方向的倾斜，将各方向的检测点校正值中的任一个 指定为所述校正量。具体地，在将获得偏差校正值的测量期间的扫描方向分别指定为X方向 和Y方向的示例中，在边缘检测点的检测期间的扫描方向相对于X方向的倾斜在-45°到+45° 的范围内的情况下，将X方向的检测点校正值指定为校正量，并且在扫描方向的倾斜在± 45°到±90°的范围内的情况下，将Y方向的检测点校正值指定为校正量。通过利用这种方式 将与边缘检测点的检测期间扫描倾斜的方向最接近的方向上的检测点校正值指定为校正 量，能够在偏差校正中反映适当的校正量。
[0014] 在指定校正量的步骤中，响应于对所述边缘检测点进行检测时的扫描方向相对于 获得所述偏差校正值的测量期间的扫描方向的倾斜，将各方向的检测点校正值按比例分配 而计算出的值指定为所述校正量。通过利用这种方式，将根据扫描方向上的倾斜将各方向 的检测点校正值按比例分配的值指定为校正量，能够在偏差校正中反映更适当的校正量。
[0015] 在对所述边缘检测点进行校正的步骤中，通过根据对所述边缘检测点进行检测时 的扫描方向相对于获得所述偏差校正值的测量期间的扫描方向的倾斜而将所述边缘检测 点的坐标加上或减去指定所述校正量的步骤中所指定的校正量，来对所述边缘检测点进行 校正。因此，即使在对边缘检测点进行检测时的扫描方向相对于获得偏差校正值的测量期 间的扫描方向倾斜的情况下，通过考虑该倾斜并且将校正量反映至边缘检测点的各坐标的 校正中，能够恰当地进行偏差校正。具体地，例如，在将边缘检测点的坐标指定为(X，Y)的情 况下、并且在将边缘部分存在从黑暗向明亮的变化的方向定义为正方向的情况下，将校正 量指定为dL，并且将对边缘检测点进行检测时的扫描方向相对于X轴方向的倾斜指定为Θ， 在对边缘检测点进行检测时的扫描方向上的边缘部分的明暗之间的变化的方向为从黑暗 向明亮的方向的情况下，通过如下公式来求出校正后的坐标(T x，Ty)，
[0016] Tx=X+dL · cos9
[0017] Ty = Y+dL · sin0o
[0018] 并且，在明暗之间的变化的方向为从明亮向黑暗的情况下，通过如下公式来求出 校正后的坐标(Tx，T y)，
[0019] Tx=X-dL · cos9
[0020] Ty = Y_dL · sin0o
[0021] 根据本发明的用于执行边缘检测偏差校正值计算的设备，该设备包括:利用图像 测量装置测量彼此相对且展现出相反的明暗变化的第一组边缘之间在扫描方向上的距离 的装置;以及基于测量值和真实值之间的差来计算偏差校正值的装置。
[0022]根据本发明的用于执行边缘检测偏差校正的设备，该设备包括:计算检测点校正 值的装置，其中，该装置使用利用图像测量装置的测量所预先获得的偏差校正值，来计算使 用所述图像测量装置对测量对象进行扫描所检测到的边缘检测点的相互正交的各方向上 的检测点校正值;基于各方向上的检测点校正值来指定所述边缘检测点的校正量的装置； 以及使用所述校正量来对所述边缘检测点进行校正的装置。
【附图说明】
[0023] 在以下的详细说明中，通过本发明的典型实施例的非限制性示例的方式参考所述 的多个附图来进一步说明本发明，其中在附图的几个视图中，相同的附图标记表示相似的 部件，并且其中：
[0024] 图1示出执行根据本发明的方法的典型图像测量装置；
[0025]图2A和2B示出边缘之间的距离的测量方法；
[0026]图3示出偏差校正值计算方法和偏差校正值的数学符号；
[0027]图4示出相互正交的两组边缘的典型位置关系；
[0028]图5示出典型的校正用图表；
[0029]图6示出根据本发明的边缘检测偏差校正方法的处理流程；
[0030]图7示出检测点校正值的计算方法；
[0031]图8示出校正量的指定方法；
[0032]图9示出校正量的另一指定方法；
[0033]图10示出边缘检测点的校正方法；以及
[0034] 图11A和11B示出工件图像、工具和边缘之间的关系。
【具体实施方式】
[0035] 这里所示的细节是举例，并且仅用于例示性地论述本发明的实施例的目的，并且 是为了提供被认为是本发明的原理和概念方面的最有用和最容易理解的说明而呈现的。在 这方面，没有尝试以比本发明的基本理解所需的细节更详细的方式示出本发明的结构细 节，其中利用附图所进行的说明使得在实践中如何能够实现本发明的各种形式对于本领域 技术人员而言是明显的。
[0036] 在本发明中，在利用图像测量装置对测量对象进行测量之前，使用稍后说明的边 缘检测偏差校正值计算方法来将使用校正用图表等通过图像测量装置所检测出的边缘位 置偏差确定为偏差校正值，之后，使用以下说明的边缘检测偏差校正方法，基于预先获得的 偏差校正值来对所测量出的测量对象的边缘位置进行校正。
[0037]图1示出执行根据本发明的边缘检测偏差校正值计算方法和边缘检测偏差校正方 法的典型图像测量装置。图像测量装置1包括载物台100、壳体110和计算机系统140。将载物 台100配置为以使得载物台100的上表面与水平面一致，并且将工件(测量对象)W放置在该 上表面上。通过手柄101和102的转动操作，载物台1能够在X轴方向和Y轴方向上移动。壳体 110包括光学系统120和摄像元件130,光学系统120包括诸如透过式照明装置或落射式照明 装置等的照明装置。通过杆112的转动操作，壳体110还能够与光学系统120和摄像元件130 一起在Z轴方向上移动。计算机系统140例如包括计算机主体141、键盘142、鼠标143和显示 部144。根据本发明的边缘检测偏差校正值计算方法和边缘检测偏差校正方法例如被写成 能够由计算机执行的程序，并且在计算机系统140上执行。
[0038] 边缘检测偏差校正值计算方法
[0039]根据本发明的边缘检测偏差校正值计算方法通过使用图像测量装置来测量彼此 相对且展现出相反的明暗变化的一组边缘之间在扫描方向上的距离、以及求出测量值和真 实值之间的差，来获得偏差校正值。在本示例中，"真实值"是指通过使用诸如千分尺等的接 触型测量工具所获得的测量值、或者是指构成尺寸被精确表示的校正用图表的各种矩形的 尺寸等。
[0040] 参考图2A和2B来说明边缘之间的距离的典型测量方法。边缘之间的距离本质上为 两条线之间的距离。然而，在边缘不平行的情况下，这两直线之间无法画出垂线，因此无法 测量出距离。有鉴于此，测量线与点之间的距离。具体地，首先参考图2A，针对第一边缘，在 工具内检测多个边缘点，然后通过例如最小二乘法来获得将所检测到的点模拟连接的直 线。从例如第二边缘的工具内的中点画出与该线垂直的线，并计算该垂线的长度hi。接着， 参考图2B，将线和点之间的关系反转，并使用类似的方法来计算垂线的长度h2,并且求出hi 和h2的平均值。将该平均值视为边缘之间的距离。这是因为，在仅针对一个边缘求出距离的 情况下，当将多个边缘检测点模拟连接的直线倾斜时，作为宽度的测量值的计算不精确。
[0041] 参考图3所示的图表来说明偏差校正值的计算方法，在图3中，明暗区域以边缘作 为边界交替。在纸面上方从左向右进行扫描的情况下，在边缘11存在从明亮区域到黑暗区 域的变化，并且在与边缘11相对的边缘12,存在从黑暗区域到明亮区域的相反变化。通过使 用图像测量装置来测量这组边缘之间的距离，求出测量值和真实值之间的差，并且将所获 得的值指定为表示边缘11和边缘12之间的黑暗区域的偏差校正值。另外，在与边缘12相对 的边缘13,存在从明亮区域到黑暗区域的另一相反变化。通过使用图像测量装置来测量这 组边缘之间的距离，求出测量值和真实值之间的差异，并且将所获得的值指定为表示边缘 12和边缘13之间的明亮区域的偏差校正值。
[0042] 在图3所示的示例中，在边缘之间为黑暗区域的情况下，所测量的边缘之间的距离 比真实值宽，而在为明亮区域的情况下，所测量的距离比真实值窄。该现象主要是由于图像 测量装置的边缘检测算法造成的。在这种情况下，当例如通过从测量值减去真实值而求出 差以计算偏差校正值时，该偏差校正值在边缘之间为黑暗区域的情况下为正，而在为明亮 区域的情况下为负。从仅校正边缘之间的距离的观点来看，以这种方式来区分偏差校正值 的数学符号是合适的。然而，根据本发明，要校正的是描绘明暗区域的边缘的位置。边缘之 间的距离的增加或减少仅与校正明亮区域或黑暗区域的两侧上的边缘的位置是一致的。在 将边缘的位置视为要校正的值的情况下，将边缘部分明暗之间的变化预先定义为正方向或 负方向。因此，通过判断相对于所定义的正负方向、该偏差校正值是在相同方向上还是相反 方向对边缘位置进行校正，能够识别偏差校正值的数学符号。因此，通过使用具有以这种方 式所识别出的数学符号的偏差校正值，基于在边缘部分明暗之间的变化所定义的正负方 向，能够在合适的方向上进行校正。例如，在将边缘部分的区域从黑暗向明亮变化的方向指 定为正方向的情况下，加宽的黑暗区域的宽度收窄的方向和收窄的明亮区域的宽度加宽的 方向均为负方向，因此两者的偏差校正值均为负值。相反，在将边缘部分的区域从明亮到黑 暗变化的方向指定为正方向的情况下，两者的偏差校正值均为正值。换句话说，不管边缘之 间是黑暗区域还是明亮区域，偏差校正值的数学符号都是相同的。因此，在求出测量值与真 实值之间的差以计算偏差校正值的情况下，仅设置使得在边缘之间为黑暗区域的情况下和 边缘之间为明亮区域的情况下偏差校正值的数学符号相同的式子。由于区域的两侧上的边 缘的偏移，导致出现黑暗区域的加宽和明亮区域的收窄。因此，各边缘的偏差校正值为测量 值和真实值之间的差的1/2。因此，例如在将边缘部分的区域从黑暗向明亮变化的方向指定 为正方向的情况下，由于方向为加宽的黑暗区域的宽度收窄的方向（即、从明亮向黑暗变化 的方向），黑暗区域的偏差校正值为负值，因此利用（真实值-测量值)/2来求出黑暗区域的 偏差校正值。另外，类似地，由于方向为收窄的明亮区域的宽度加宽的方向（即、从明亮向黑 暗变化的方向），明亮区域的偏差校正值为负值，因此利用（测量值-真实值)/2来求出明亮 区域的偏差校正值。
[0043] 如图4所示，通过不仅针对一组边缘而且针对与第一组边缘相互正交的一组边缘 来测量边缘之间的距离并计算偏差校正值，能够提高校正精度。
[0044] 发生在图像测量装置中的边缘检测位置的误差根据要检测的边缘在图像测量装 置的摄像视野中的位置的不同而不同。因此，优选地，将摄像视野尽量多地进行划分，并且 针对各划分区域准备偏差校正值。有鉴于此，使用如图5所示的校正用图表通过图像测量装 置来扫描各边缘部分，其中该校正用图表与图像测量装置的摄像视野相对应并且具有被配 置成纵横相互交替的两种色调（明暗）的多个矩形的交错格图案。因此，针对各矩形，可以在 相互正交的各方向上测量包括在矩形中的、且彼此相对的边缘之间的各自的距离，并且可 以计算各方向上的偏差校正值。校正用图表例如优选为不管照明装置是透过式照明装置还 是落射式照明装置均能够实现，并且优选为利用非透明材料以图案形式打印至透明玻璃板 上。构成交错格图案的矩形指四角形成为直角的四边形；然而，从校正的可操作性出发，通 常使用正方形。另外，由于作为计算结果而获得的各矩形的各方向上的偏差校正值是在偏 差校正期间使用，因此例如和与摄像视野中矩形的位置有关的位置信息一起存储到校正值 表中。针对各矩形被记录为位置信息的位置可以为各矩形内的任意位置，但由于位置为代 表矩形的值，因此例如位置优选为被指定为矩形的中心的对角线的交点等。因此，可以针对 摄像视野内的各矩形来获得各方向上的偏差校正值，因此即使在由于测量位置的不同而导 致误差程度不同的情况下，也可以在整个摄像视野中高精度地进行偏差校正。
[0045] 另外，发生在图像测量装置中的边缘检测位置中的误差根据诸如要采用的照明的 类型（例如，透过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）、镜 头的种类或个体差异等的光学设置的不同而不同。因此，通过针对图像测量装置的各光学 设置测量边缘之间的距离并计算或收集基于该距离的偏差校正值，能够在广范围的测量条 件下高精度地进行偏差校正。
[0046] 边缘检测偏差校正方法
[0047]图6示出根据本发明的边缘检测偏差校正方法的处理流程。根据本发明的边缘检 测偏差校正方法执行如下步骤:检测点校正值计算步骤(S1)，其中，在该检测点校正值计算 步骤中，通过使用利用图像测量装置的测量所预先获得的偏差校正值来计算相互正交的各 方向上的检测点校正值，该检测点校正值为通过使用图像测量装置扫描测量对象的边缘部 分所检测出的边缘检测点的校正值;校正量指定步骤(S2)，其基于各方向上的检测点校正 值，指定用于边缘检测点的校正的校正量；以及检测点校正步骤(S3)，其使用所指定的校正 量来对边缘检测点进行校正。
[0048]在检测点校正值计算步骤(S1)中，使用与图像测量装置的摄像视野相对应、具有 被配置成纵横相互交替的两种色调（明暗）的多个矩形的交错格图案的校正用图表通过图 像测量装置来扫描各边缘部分并且在正交的各方向上分别测量包括在矩形中的相对边缘 之间的距离，从而预先计算各方向上的偏差校正值。针对多个矩形中的各矩形，将这些预先 计算出的偏差校正值存储到所参照的校正值表中，并且针对各方向分别插入边缘检测点附 近的至少一个矩形的偏差校正值，因而可以计算边缘检测点的各方向的检测点校正值。参 考图7来说明该计算方法。在本示例中，将针对各矩形在各方向上的偏差校正值和与矩形在 摄像视野内的位置有关的位置信息一起存储到校正值表中。使作为各矩形的位置信息而存 储的位置作为各矩形的中心的坐标。可以使用任何插入法。例如，在进行校正之前的边缘检 测点的位置坐标为(X，Y)、并且具有针对边缘检测点附近的四个矩形中的各矩形所登记的 偏差校正值的位置坐标分别为(Xi，Yi)、（ X2，Yi)、(X:，Υ2)和(Χ2，Υ2)的情况下，针对四个点中 各点所登记的、根据到(Χ，γ)的接近程度加权的X方向和Υ方向的偏差校正值(d xl，dyl)、（dx2， dyl)、（d xl，dy2)和(dx2，dy2)进行线性插值，从而获得检测点校正值(d x，dy)。利用这种方式，不 管摄像视野内的边缘检测点的位置如何，并且不管边缘检测点相对于表示校正值表中所记 录的偏差校正值所对应的各矩形的各点偏移的位置如何，通过使用针对摄像视野内的各矩 形区域所预先计算出的各方向的偏差校正值、并且通过插入边缘检测点附近的至少一个矩 形的偏差校正值，来计算边缘检测点的各方向的检测点校正值，均能够获得适当的检测点 校正值，因而能够在整个摄像视野中高精度地进行偏差校正。另外，通过使用准备图像测量 装置的各光学设置所用的校正值表并且参照与在执行边缘检测偏差校正时的光学设置相 对应的校正值表的配置，能够在广范围的测量条件下高精度地进行偏差校正。
[0049] 在校正量指定步骤(S2)中，响应于对边缘检测点进行检测时的扫描方向相对于获 得偏差校正值的测量期间的扫描方向的倾斜，可以将各方向的检测点校正值中的任一个指 定为校正量。参考图8来说明指定方法。例如，在进行校正之前边缘14a上的边缘检测点的坐 标为(X，Y)，并且将X方向的检测点校正值指定为dx，而将与dx正交的Y方向的检测点校正值 指定为dy。可以从获得dx的测量期间的X方向和获得dy的测量期间的Y方向中，选择获得偏 差校正值的测量期间进行扫描的方向。在本示例中，将X方向视为扫描方向。这时，将边缘检 测点的检测期间的扫描方向相对于X方向的倾斜指定为Θ，当Θ在-45°到+45°之间时，应用dx 作为校正量dL，而当Θ在+45°到+90°之间、或者在-45°到-90°之间时，应用dy作为校正量dL。 通过利用这种方式将与边缘检测点的检测期间扫描发生倾斜的方向最接近的方向上的检 测点校正值指定为校正量，能够在偏差校正中反映适当的校正量。
[0050] 另外，在校正量指定步骤(S2)中，响应于对边缘检测点进行检测时的扫描方向相 对于获得偏差校正值的测量期间的扫描方向的倾斜，可以将对各方向的检测点校正值按比 例进行分配而计算出的值指定为校正量。参考图9来说明指定方法。例如，在进行校正之前 边缘14a上的边缘检测点的坐标为(X，Y)，并且将X方向的检测点校正值指定为dx，而将与X 正交的Y方向的检测点校正值指定为dy。可以从获得dx的测量期间的X方向和获得dy的测量 期间的Y方向中，选择获得偏差校正值的测量期间进行扫描的方向。在本示例中，将X方向视 为扫描方向。这时，将边缘检测点的检测期间的扫描方向相对于X方向的倾斜指定为Θ，并且 将校正量dL定义为进行校正之前以边缘检测点的坐标(X，Y)为中心画出的椭圆轨迹，以使 得当Θ = 〇°时dL为dx，而当Θ = ± 90°时dL为土 dy。因此，根据倾斜Θ来将dx和dy的值按照比例 分配给dL。具体地，可以使用如下公式来定义校正量dL，
[0051 ] dL?dx * d y {id y * cos6)5i-(dx * s ? πθ)2|
[0052]通过利用这种方式，将根据扫描方向上的倾斜使各方向的检测点校正值按比例分 配的值指定为校正量，能够在偏差校正中反映更适当的校正量。
[0053] 在检测点校正步骤(S3)中，通过考虑对边缘检测点进行检测时的扫描方向相对于 获得偏差校正值的测量期间的扫描方向的倾斜来对边缘检测点的坐标加上或减去校正量 指定步骤(S2)中所指定的校正量，可以校正边缘检测点。因此，即使在对边缘检测点进行检 测时的扫描方向相对于获得偏差校正值的测量期间的扫描方向倾斜的情况下，通过考虑该 倾斜并且将校正量反映至边缘检测点的各坐标的校正中，能够恰当地进行偏差校正。参考 图10来说明校正方法。例如，在校正之前边缘14a上的边缘检测点的坐标被指定为(X，Y)的 情况下、并且将边缘部分存在从黑暗向明亮的变化的方向定义为正方向的情况下，将校正 量指定为dL，并且将对边缘检测点进行检测时的扫描方向相对于X轴方向的倾斜指定为Θ， 在对边缘检测点进行检测时的扫描方向上的边缘部分的明暗之间的变化的方向为从黑暗 向明亮的方向的情况下（如图1 〇所示的情况），通过如下公式来求出校正后的边缘14 b上的 坐标(Tx，Ty)，
[0054] Tx=X+dL · cosB
[0055] Ty = Y+dL · sinB
[0056] 并且，在明暗之间的变化的方向为从明亮向黑暗的情况下，通过如下公式来求出 校正后的边缘14b上的坐标(Tx，T y)，
[0057] Tx=X-dL · cosB
[0058] Ty = Y-dL · sin9。
[0059] 传统上使用的画面内检测和根据本发明的边缘检测偏差校正针对不同的目的而 分别进行，因此存在同时实施这两者的选项、或仅实施这两者之一的选项。在同时实施这两 者的情况下，可以按照任意的顺序来进行画面内校正和边缘检测偏差校正。
[0060] 如果有必要，可以将根据本发明的边缘检测偏差校正值计算方法和边缘检测偏差 校正方法的各种处理进行组合或分离。另外，如果有需要，在本发明所反映的技术思想的范 围内，可以对本发明进行变形。具有这样的变形或改进的实施方式均在本发明的技术范围 内。
[0061] 在利用计算机运行根据本发明的边缘检测偏差校正值计算方法和边缘检测偏差 校正方法的情况下，方法所包括的各种处理通过程序来写入。该程序例如可以存储在硬盘 装置上，并且当运行时，可以将需要的程序和数据读入RAM(随机存取存储器），并且由CPU来 执行该程序，从而使得能够在计算机上进行各种处理。
[0062]注意，已提供的上述示例仅用于说明的目的，并且决没有被构造成对本发明进行 限制。尽管已参考典型实施例说明了本发明，但应当理解，这里已使用的词语是用于描述和 说明的词语，而不是用于进行限制的词语。在没有背离本发明的各方面的精神和范围的情 况下，可以在如当前陈述和修改的权利要求书的界限内进行改变。尽管这里已参考特定结 构、材料和实施例说明了本发明，但本发明并不意图局限于这里所公开的细节;相反，本发 明扩展至诸如处于所附权利要求书的范围内等的在功能上等同的所有结构、方法和用途。 [0063]本发明不限于上述实施例，并且可以在没有背离本发明的范围的情况下进行各种 改变和修改。
[0064] 相关申请的交叉引用
[0065] 本申请要求2015年3月31日提交的日本申请2015-070758的优先权，在此通过引用 明确包含其全部内容。
【主权项】
1. 一种边缘检测偏差校正值计算方法，包括以下步骤： 利用图像测量装置测量彼此相对且展现出相反的明暗变化的第一组边缘之间在扫描 方向上的距离；以及 基于测量值和真实值之间的差来计算偏差校正值。2. 根据权利要求1所述的边缘检测偏差校正值计算方法，还包括以下步骤： 利用针对边缘部分处的明暗变化而预先确定的正方向和负方向，来指定所述偏差校正 值是正还是负。3. 根据权利要求1所述的边缘检测偏差校正值计算方法，还包括以下步骤： 提供在与所述第一组边缘正交的方向上的另一组边缘， 其中，计算偏差校正值的步骤包括计算各方向上的偏差校正值。4. 根据权利要求3所述的边缘检测偏差校正值计算方法，还包括以下步骤： 使用与所述图像测量装置的摄像视野相对应且具有被配置成纵横相互交替的明暗两 种色调的多个矩形的交错格图案的校正用图表，通过所述图像测量装置来扫描各边缘部 分， 其中，针对各矩形，在相互正交的各方向上分别测量包括在所述矩形中且彼此相对的 边缘之间的距离、并且计算各方向上的偏差校正值。5. 根据权利要求1所述的边缘检测偏差校正值计算方法，还包括以下步骤： 针对所述图像测量装置的各光学设置，进行上述测量步骤和上述计算步骤。6. -种边缘检测偏差校正方法，执行以下步骤： 计算检测点校正值，其中，使用利用图像测量装置的测量所预先获得的偏差校正值，来 计算使用所述图像测量装置对测量对象进行扫描所检测到的边缘检测点的相互正交的各 方向上的检测点校正值； 基于各方向上的检测点校正值来指定所述边缘检测点的校正量；以及 使用所述校正量来对所述边缘检测点进行校正。7. 根据权利要求6所述的边缘检测偏差校正方法，其中： 在计算检测点校正值的步骤中，使用与所述图像测量装置的摄像视野相对应且具有被 配置成纵横相互交替的明暗两种色调的多个矩形的交错格图案的校正用图表，通过所述图 像测量装置来扫描各边缘部分，并且在正交的各方向上分别测量包括在所述矩形中的相对 边缘之间的距离，以及 预先计算各方向上的偏差校正值，针对所述多个矩形中的各矩形将预先计算出的偏差 校正值存储到所参照的校正值表中，并且针对各方向分别插入所述边缘检测点附近的至少 一个矩形的偏差校正值，从而进行所述边缘检测点的各方向上的检测点校正值的计算。8. 根据权利要求7所述的边缘检测偏差校正方法，其中： 针对所述图像测量装置的各光学设置，准备所述校正值表，以及 在计算检测点校正值的步骤中，参照与执行所述边缘检测偏差校正时的光学设置相对 应的校正值表。9. 根据权利要求6所述的边缘检测偏差校正方法，其中，在指定所述校正量的步骤中， 响应于对所述边缘检测点进行检测时的扫描方向相对于获得所述偏差校正值的测量期间 的扫描方向的倾斜，将各方向的检测点校正值中的任一个指定为所述校正量。10. 根据权利要求6所述的边缘检测偏差校正方法，其中，在指定所述校正量的步骤中， 响应于对所述边缘检测点进行检测时的扫描方向相对于获得所述偏差校正值的测量期间 的扫描方向的倾斜，将各方向的检测点校正值按比例分配而计算出的值指定为所述校正 量。11. 根据权利要求6所述的边缘检测偏差校正方法，其中，在对所述边缘检测点进行校 正的步骤中，通过根据对所述边缘检测点进行检测时的扫描方向相对于获得所述偏差校正 值的测量期间的扫描方向的倾斜而将所述边缘检测点的坐标加上或减去指定所述校正量 的步骤中所指定的校正量，来对所述边缘检测点进行校正。12. 根据权利要求11所述的边缘检测偏差校正方法，其中，在对所述边缘检测点进行校 正的步骤中，在将所述边缘检测点的坐标指定为(X，Y)、将边缘部分存在从黑暗向明亮的变 化的方向定义为正方向时的校正量指定为dL、以及将对所述边缘检测点进行检测时的扫描 方向相对于X轴方向的倾斜指定为Θ的情况下，在对所述边缘检测点进行检测时的扫描方向 上的边缘部分的明暗变化的方向为从黑暗向明亮的方向的情况下，通过如下公式求出校正 后的坐标(T x，Ty)， Tx = X+dL · cosB Ty = Y+dL · sin0 并且，在明暗变化的方向为从明亮向黑暗的情况下，通过如下公式求出校正后的坐标 (Tx，Ty)， Tx = X-dL · cosB Ty = Y_dL · sinQ〇13. -种用于执行边缘检测偏差校正值计算的设备，该设备包括： 利用图像测量装置测量彼此相对且展现出相反的明暗变化的第一组边缘之间在扫描 方向上的距离的装置；以及 基于测量值和真实值之间的差来计算偏差校正值的装置。14. 一种用于执行边缘检测偏差校正的设备，该设备包括： 计算检测点校正值的装置，其中，该装置使用利用图像测量装置的测量所预先获得的 偏差校正值，来计算使用所述图像测量装置对测量对象进行扫描所检测到的边缘检测点的 相互正交的各方向上的检测点校正值； 基于各方向上的检测点校正值来指定所述边缘检测点的校正量的装置；以及 使用所述校正量来对所述边缘检测点进行校正的装置。
【文档编号】G01B11/00GK106017313SQ201610195301
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】吉田博行, 高田彰, 海江田诚, 张玉武, 小松浩, 小松浩一, 浅野秀光, 花村尚史, 前田拓甫, 德原功
【申请人】株式会社三丰