オルソ・スキャナ

2017年6月19日 (月)

デジタルギャラリーに土器の画像三点が加わりました。

デジタルギャラリー
http://www.imeasure.co.jp/ortho/gallery.html

Doki

土器2
土器3
http://www.imeasure.co.jp/ortho/gallery/gallery11.html

この画像は、株式会社 シン技術コンサル様に納入、稼働中の1号機を用いて得た画像です。
光学解像度:300ppi(11.8pixel/mm)
スタンド型であり、土器を撮影台に立てたままで非接触撮影することができます。
水平方向にレンズ+カメラユニットが前後して合焦(ピントが合う)します。

株式会社 シン技術コンサル様 オルソスキャナ仕様:
・光学解像度:512ppi(20pixel/mm) ※レンズの設計値
・被写体寸法:Φ50mm ×H1000mm

2017年5月29日 (月)

テレセントリックレンズに関する詳細な技術説明

テレセントリックレンズに関する詳細な説明

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映像情報インダストリアル 安藤幸司氏


http://www.anfoworld.com/LensMF.html

Telecentric1

■特殊なレンズ光学系

▲テレセントリック光学系(Telecentric Optics)

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2017年5月27日 (土)

オルソ・スキャナ まとめ

[ アイメジャー株式会社 オルソ・スキャナ について ]

□製品ページ:
正射投影イメージスキャナ OrthoScan-IMAGER

http://www.imeasure.co.jp/ortho/

□デジタルギャラリー:
http://www.imeasure.co.jp/ortho/gallery.html
地図:(79.5 x 108 cm , 800ppi)
http://www.imeasure.co.jp/ortho/gallery/gallery7.html
昆虫標本: (41.8 x 52 cm 高さ 6cm , 800ppi)
http://www.imeasure.co.jp/ortho/gallery/gallery8.html
浮世絵:(36 x 24 cm ,1200ppi)
http://www.imeasure.co.jp/ortho/gallery/gallery2.html

○主な特徴:
(1)非接触で6億画素(800ppi時)のフルカラー画像を自動的に撮影します。

60cmx100cmの範囲を高い光学解像度(800dpi、または1200dpi)で撮影します。撮影時間は、5分(400ppi)、10分(800ppi時)、15分(1200ppi時)。非接触なのに高解像度。非接触撮影可能なカメラ方式と高解像度で撮影できるイメージスキャナ方式の双方の長所を兼ね備えています。

(2)得られた画像の寸法精度は、JIS規格の定規相当の精度です。

アーカイブ画像として残した場合、画像を使って被写体の寸法を計測することができます。基本性能は、±0.3mm/1m。これは定規のJIS2級に相当します。さらに、弊社オリジナルソフトウェアによる校正処理を行うことで、±0.1mm以下/1m を実現しました(実力値は、0.06mm未満です)。この寸法精度は、カメラ方式では実現不可能(*1)で、従来型のイメージスキャナ方式でも達成することは不可能な寸法精度です。

 

(3)階調再現性、色再現性に優れた画像を得ることができます。

カメラ方式と異なるイメージスキャナ方式ですので、被写体の反射率に準じた値を得ることを目的に自動キャリブレーション(校正)機能を搭載しています。その結果、ICCプロファイルと組み合わせることで、色差(Lab)の無いレプリカの作成が可能です。

(4)照明装置を任意に配置するカスマイズが可能です。

被写体の凹凸を強調し、テクスチャー感豊かな画像を得たり、金箔などを含む文化財の撮影などにも対応可能です。

(5)更に大きな被写体は複数回に分けて分割スキャンし、極短時間に美しい非常に寸法正確な画像に仕上がります。

 従来手法のレンズを用いたカメラ方式や、イメージスキャナの場合、撮影したデジタル画像には必ず無視できない歪みが含まれています。そのため、例えば、4分割撮影した4枚の400ppi(相当の)画像を接合するために、専用の画像処理アプリケーションソフトを使って、 ディスプレイ画面上を目視で確認しながら、画像の繋ぎ目に沿って画像接合する作業を行います。例えば、4分割画像であれば、この画像接合作業のためにオペレータが半日もの間ディスプレイと睨めっこして画像編集作業に専念することも希では有りません。4分割撮影であれば、3回もの接合作業が発生します。結果的に実際に行っている作業は、画像を歪ませて、見た目のズレを目立たなくさせる処理を行わざるを得ません。

 一方、オルソ・スキャナは、特殊なレンズ(テレセントリックレンズ)を使用しているため分割して得た画像はそれぞれが非常に寸法精度の高い画像です。そのため寸法正確なまま簡単に画像接合ができます。具体的には、まず、スキャン後の画像の回転角度を調整し向きを正確に揃えます(弊社専用アプリにより最小回転角度θ=1/30000 ラジアンに対応します)。 次に、合成したい画像を専用ソフトに放り込み、自動合成します。寸法精度と画像向きが揃っているため人為的編集作業は不要で、一発で画像が結合します。人的エラー要因の入り込む余地が無く、かつ寸法精度の高い画像が合成されます。

 また、この簡単な自動画像接合プロセスは、400ppiの画像はもちろんのこと、800ppiのスキャン画像であっても全く同様に行う事が可能です。高精細で、大きな被写体を撮影でき、しかも、極短時間に仕上がる画像は、美しい非常に寸法正確な画像です。

地図のサンプル画像:(79.5 x 108 cm , 800ppi) をぜひご覧下さい。

もし、現物を裸眼にて直視できたとしても、ここまで高解像度に見分けることは困難です。新世代のデジタルアーカイブ画像は、光学解像度、800ppi以上であることを弊社では推奨しています。そして、貴重な原本は、一度スキャンしたら厳重に保管します。一般閲覧者や研究者に対して、必要十分な子細画像情報を提供することが可能となります。

(6)立体物(高さ125mmまで、オプションで350mm)であっても、800ppi(もしくは1200ppi)もの光学解像度で高さ方向全域にピントの合った画像を得ることができます。

昆虫標本のサンプル画像は、60mmの高さがあるため、5mm毎の高さピッチで13回スキャンし画像を自動合成しています。

□動画:
YouTube 動画 (日本語): https://youtu.be/gaIb6egcmIs (3分51秒)

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2017年5月24日 (水)

昆虫標本をオルソスキャナで800ppiスキャンして200%拡大ポスターを作ってみた

Dallvlyxgaa_rml

【写真:奧の小さいのが、オリジナルの昆虫標本(本物)、手前の大きいのが、オルソスキャナでスキャンした800ppi画像を200%拡大印刷してパネルに貼ったポスター。】

42x51cmの昆虫標本(奥行き6cm)を 200%拡大した ポスターを作ってみました。

なんと3日で手元に届きます。

オンデマンド印刷(恐らくインクジェット)で、パネルに貼って送料込みで6000円でした。

哀しかな、
・ネットで送付可能なファイル容量上限:150MB
・印刷解像度:250ppi
でしたので、圧縮率の高いJPEG画像です。

ちなみに、元データは、約 1.3万画素 x 1.6万画素 = 2億画素
なので、 200 M pixel * 24bit Color = 600MB です。
ネット上で閲覧可能な元画像(をタイルJPEGにした画像)は、これです。
http://www.imeasure.co.jp/ortho/gallery/gallery8.html

ディスプレイで見えている高解像度な画像データを全てこの印刷物に乗せるためには、320%拡大印刷にする必要があります。
(計算: 800ppi / 250ppi  = 3.2 )
ただ、200%拡大でも、84x100cmなので、持ち運びしやすいパネルサイズとして、展示会用にはこれでヨシとします。
もし、320%拡大印刷するとなると、1.3x1.6mとなり、畳一枚くらいになるので、それはロール紙にして展示会の壁紙用にしようと想います。

#昆虫標本 #オルソスキャナ

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2017年5月 8日 (月)

ガラスケースに入った昆虫標本の写真撮影

写真撮影の中でも昆虫標本は、難易度の高いターゲットです。

特に複数の標本がガラスケースに納められている場合、全体を一望することのできる画像を撮影するのは至難の業です。

何故でしょうか、いくつかその要因を上げてみます。

(1)昆虫の表面の模様は、非常に微細であるため、ベイヤー配列の通常の一眼レフカメラでは、疑似色が発生する場合が有る。

2

これは、カラスアゲハの画像です。
黒い羽に、鮮やかな緑色の斑点が有ります。
ガラスケース全体を撮影しようとして、倍率を下げ過ぎた場合、この緑のドットがどのベイヤー配列センサのフィルタ上に来るかで色再現できなくなるため、実質的には、有効画素数を1/4未満で撮影することになります。
例えば、2400万画素の一眼レフのC-MOSカラーセンサであれば、1/4の画素数の600万画素相当(3000x2000pixel)としてみなして、撮影する必要があります。例えば、画素密度を300ppiで撮影したいのであれば、10インチ(25.4cm)よりも大きなサイズは狙わない。よって、一度に撮影できるガラスケースの寸法は、最大でもA4サイズが限界となります。標本を納めたガラスケースのサイズはまちまちですが、A4サイズよりも大きい場合が多いのではないでしょうか。さて困りました。

Bayer


(2)標本に、説明紙片が付いている場合がある。標本と紙片の両方にピントを合わせたいが、そうすると今度は、倍率を上げられない。

もし、標本に解説の紙片が付いている場合、通常、昆虫は虫ピンで宙に浮いていますが、解説の紙片は、標本ケースの底に貼ってあります。紙片と昆虫と同時にピントを合わせようとすると、被写界深度(1枚の画像でピントの合う前後の距離) を稼ぐ必要が有り、あまり標本に近寄って撮影することができなくなります 。
(3)標本がガラスケースに入っている場合、望遠レンズで引いて撮る必要がある。

もし標本がガラスケースに入っていてガラスを外せない場合は、照明方法が難しくなります。当然ですが、ガラスケースに入った標本を写真撮影する場合、カメラに付属している内蔵ストロボは使うことはできません。ガラス表面で反射した光がそのままレンズに入射し、肝心の標本は真っ暗になります。外部照明を標本の周辺に設置したとしても、その配置が大変です。広角レンズで撮影すると、ガラス周辺部でその外部照明が写り込んでしまいます。


これを避けるには、標本から距離を離す必要があります。(望遠レンズで引いて撮る。)
以上から、
a.使用しているカメラの画素数の1/4程度を目安に撮影サイズを計算する。
b.ポートレート用、もしくは望遠レンズを使って、標本から離れて撮影する。
c.リング照明などの斜めから均一に照明する照明装置をあらかじめ用意する。
という方針となります。
それでも、ガラスケースがA4サイズを超える場合、複数回撮影した画像を合成することになりますが、パースによる歪みの問題が発生します。
P1とP2の二回に分けて撮影したデジタルカメラの画像は、被写体が立体物の場合、その画像接合は困難になります。(Figure2の被写体B参照。) 地図などの平面図であれば接合は可能ですが(それでも局所倍率歪みにより簡単ではありません。)、相手が立体物の場合、現実的には滑らかな画像接合は画像編集無しに接合することは不可能と考えて良いでしょう。

そこで、オルソスキャナの提案です。
オルソスキャナの特徴は、
[1] 高い解像度(800ppi) で、標本丸ごと、ガラスケースごとスキャンできます。
[2] 120mm程度の高低差があっても、全域にピントが合います。
[3] イメージスキャナ方式ですので、照明装置が内蔵されていて、正反射(テカリ)が発生しません。
[4] 3板式のカラーラインセンサですので、1画素について、リアルに 赤、緑、青の独立した色情報が含まれます。
ぜひ、リアル2億画素の800ppi(32μm)の昆虫標本画像をご覧下さい。
41.8cmx51cm高さ6cmのガラスケース入りの標本を丸ごとスキャンしました。

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2017年4月28日 (金)

900億画素 (90GPixel)のデジタル画像を得る方法

900億画素 (90GPixel)のデジタル画像を得る方法

最新のフォトショップでは、30万ピクセルx30万ピクセルの画像を作ることができます。

既に技術的には可能です。


せっかくなので、この画像をイメージスキャナで作る方法を考えてみます。

900億画素( 90 GPixel ) のオルソスキャナ を作るならこんな感じでしょうか。


10mx10m_osi

19メートル x 19メートル の地図 を400ppiでスキャンする。

9.5メートル  9.5メートル の地図を800ppiでスキャンする。

6.3メートル  6.3メートル の地図を1200ppiでスキャンする。

デジタル一眼レフカメラを使って、分割撮影した経験をお持ちのプロカメラマンは、恐らく 『ゾッ』とするでしょうが、オルソスキャナなら、なんのことはない、サクサク繋がります。

何と言っても、『テレセントリックレンズ』を使ってるので、いきなり オルソ画像 を撮影できますからね。(^^)

 

http://www.imeasure.co.jp/ortho/report.html

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2017年4月 7日 (金)

オルソスキャナ と 画像計測ソフト WinROOF2015 を使って何ができるのか

いろいろと試している。

オルソ画像は文字通り、デジタル画像でありながらも、人工衛星が撮影した地上建造物のように真上から撮影した画像なので、特に板金などの形状計測に向いているのでは無いかと想います。

WinROOF2015には、「近似円」というツールがあります。

Kinjien1

この画像のように、円弧であっても計測可能。

測定点を増やしていくと次第に内接円のフィッティング精度が上がる。

今回のこの事例は、市販のフラットベッドスキャナの光学ユニットに使われている反射ミラーの固定部品。

Bankin

この円弧の位置が判ると、光路設計情報のリバースエンジニアリングが可能となる。

Bankin2

・・・

2番目の事例。

射出成型のプーリー(歯車)の偏芯を計測してみた。

大きい歯車の谷の部分に測定ポイントを複数設定して、外周歯車の谷位置の内接円の中心座標を求める。

Haguruma1

同様に、小さい歯車の谷の部分の内接円の中心座標を求める。

最後に、穴の芯の中心座標を求める。

Haguruma3

<解析>

シャフトの中心座標を原点にして、大小歯車の内接円の中心位置座標のズレをグラフ化した。

Hagurumares

オルソスキャナの送りムラの可能性は、現時点では否定できない。

つまり、この計測された 0.06mm(400ppi画像なので、1画素程度)の徧芯が、歯車由来なのか、そもそも画像を得たオルソスキャナの送りムラなのかどうか確認しなければならない。

別途、ミツトヨの接触式の三次元測定器とクロスチェックを行って確認してみたい。歯車自体をミツトヨの三次元測定器で接触式で測るのは難しいから、徧芯した直径の異なる2重円柱の部品を試作して、比較するなどする必要があるだろうと想う。

いずれにしても、他の測定器では面倒くさいか、そもそも不可能な測定が、この画像計測の方法では、比較的簡単にできそうな感じですね。

2017年4月 4日 (火)

60cmx100cmのテレセントリックレンズ

2017年4月12日~14日に ポートメッセなごや で開催される展示会にアイメジャーは出展します。
[ブースまでのアクセス方法はBLOG記事をご参照ください。]
http://imeasure.cocolog-nifty.com/info/2017/02/post-4651.html

展示会では、大型スキャナ『オルソ・スキャナ』を展示します。
http://www.imeasure.co.jp/ortho/

また、次の2つのテーマに沿ってパネルを用意します。
(1)図面スキャンサービス
(2)寸法測定・画像検査サービス

いずれも、テレセントリックレンズを搭載したオルソ・スキャナならではの特徴を活かした用途です。
また、スキャンした後の寸法精度の高い画像を扱う専用のアプリケーションソフトウェアが非常に重要です。
弊社では、それぞれの用途に対し運用実績のあるアプリケーションソフトウェアを推奨します。
また会場では、専門担当者による詳細説明を実施します。専門担当者の来場日時をご確認の上、ぜひご来場ください。


■(1) 図面スキャンサービス : VP HybridCAD
大塚商会 デジタルイーテック社製
http://www.cadjapan.com/products/raster_cad/vp_hybridcad/
こちらは、スキャンしたTIFF画像を 「ラスターベクター変換」し、CADで扱えるデータフォーマット .DXF に変換する専用ソフトウェアです。
また、ソフトウェアが吐き出す.DXFデータはそのままでは、加工機(NCマシン)にかけることができません。専門のCAD設計者が編集方法など具体的なアドバイスを行います。
来場日程: [ 4/13(木) のみ]
担当者 : マックスエンジニアリング 北原氏


■(2) 寸法測定・画像検査サービス : WinROOF 2015
三谷商事株式会社 
http://www.mitani-visual.jp/products/image_analys_ismeasurement/winroof2015/

こちらは、画像から物体計測をすることができます。
展示会では、三谷商事様のご協力を頂き、カタログの配付、並びに専門担当社員による説明を行います。
来場日程: [4/13(木)AM][4/14(金)AM]
担当者 : 三谷商事株式会社 名古屋営業所


(2) 寸法測定・画像検査サービス応用事例
展示会場に持ち込む部品類の比較画像を提示します。
■iPhone画像

Iphone5_img_8750

■デジカメ画像  [ 1.2MB ]
https://dl.dropboxusercontent.com/u/37232669/tmp/dsc.jpg
250ppi相当 (約100μm)

■オルソスキャナ画像 [ 5MB ]
https://dl.dropboxusercontent.com/u/37232669/tmp/OrthoScan_ps.jpg
400ppi ( 64μm)

テレセントリックレンズを使った画像はこのように、人工衛星で宇宙から見たような画像となります。
単に形状のみならず、定規やアルミ板などの表面の明るさの均一性に注目ください。

2017年3月17日 (金)

デジタルギャラリー ページを開設しました

デジタルギャラリーページへ

#オルソスキャナ によるスキャン画像。 
昭和10(1935)年1月1日 アジア極東(日本、朝鮮半島、中国、ロシア)地図。浮世絵。
歪みの全く無いオルソ画像、シェーディング補正したイメージスキャナ画像です。

Gallery2_2

2017年3月 4日 (土)

図面、地図や部品を ±0.1mmの寸法精度で測りたい その方法

公式ホームページに清書し掲載しました。ぜひこちらをご覧下さい。

http://www.imeasure.co.jp/ortho/report.html

図面や地図やアート作品や加工部品を高精度(例えば、±0.1mm)に測りたいとき、その撮影作業の「目標精度」について検討します。

具体的には、ターゲット(図面や地図やアート作品や加工部品)をどの程度精度良く設置すべきか?その計算をしてみます。

これは、ターゲットのデジタル画像を撮像するカメラマン(もしくはスキャナオペレータ)が、ターゲットを設置する場合、その設置精度をどの程度制御して(留意して)設置すべきかの計算です。

まず、目標寸法精度 を ±0.1mm に設定します。デジカメを使って図面を撮影する作業を考えます。

Case1_fig11_dsc

ここで例えば、レンズ~ターゲットまでの距離を1メートルと仮定します。(被写体レンズ間距離を作動距離:W.D. ワーキングディスタンスと呼びます。)

まず、変動要因として撮影距離を考えます。

カメラを三脚に固定しターゲット(図面や地図)にピントを合わせ撮影します。この作業を繰り返し、ターゲット(図面)を差し替えて、撮影作業を続けます。この時、ターゲットとカメラの距離設置精度が、撮影倍率に与える影響を評価します。例えば、撮影距離の変動が、± 1mmの時、その変動によって生じる寸法誤差(歪み)は、±1/1000 だけ影響を受けます。(上図参照ください。)

 

具体的には、例えば、1メートルの長さの部品図面であれば、1mmのズレが生じます。

よって、目標寸法精度 が ±0.1mm である場合、図面の距離設置精度は、±0.1mm未満に納めなければなりません。

実際には、ターゲット(図面、地図)を次々と入れ換えて撮影するシーンを考えると、図面の設置精度を±0.1mmに納めることは至難でしょう。紙の厚さは薄い紙でも0.05mm(=50μm)程度あります。この場合、紙2枚の厚さが、目標の寸法精度となる計算です。

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