2Dテンプレートエディタ

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Mech-MSRでは、2Dテンプレートエディタを使用して画像上で2D関心領域（ROI）を選択できます。ROI内のデータからエッジ特徴が抽出され、2Dマッチングテンプレートの生成に使用されます。

抽出するエッジ特徴は、以下の要件を満たす必要があります。

  • すべての画像に共通していること：抽出したエッジ特徴がすべての画像に共通していない場合、画像とテンプレートのマッチングに失敗する可能性があります。

  • 代表性を持つこと：抽出したエッジ特徴には十分な代表性が必要です。これにより、マッチング結果の一意性と精度を確保できます。代表性が不足している場合、誤ったマッチング結果となる可能性があります。

  • 適切な数量であること：一般的に、抽出するエッジ特徴が多いほどマッチング精度は向上しますが、多すぎるとマッチング速度が低下する可能性があります。

機能使用

以下のステップのパラメータ欄で 設定ツールを開く をクリックすると、2Dテンプレートエディタを開くことができます。

マッチングテンプレートは、シーンをまたいで使用することはできません。

事前準備

  1. ステップに入力があることを確認します。

  2. ステップのパラメータ設定エリアにある パラメータ欄 で、設定ツールを開く をクリックすると、2Dテンプレートエディタ が開きます。このツールは自動的にステップの入力画像を取得します。

  • 2Dテンプレートエディタ の右側のパラメータ欄の下で、現在の入力を取得 または プロジェクトを再実行 をクリックすると、入力画像を更新できます。

    • 現在の入力を取得：現在のステップの入力ポートに既に存在する画像を取得し、プロジェクトは再実行されません。既存の入力画像に基づいてテンプレートを生成する場合に適しています。

    • プロジェクトを再実行：プロジェクトを再実行し、現在のステップの新しい入力画像を取得します。現在のステップで利用可能な入力画像がない場合、または新しい入力画像に基づいてテンプレートを生成する必要がある場合に適しています。

  • 画像のX軸とY軸の解像度が異なる場合、ソフトウェアが自動的に画像を1:1の比率で表示するように調整します。メイン画面に戻ると、画像の表示は通常の状態に戻ります。

resolution change for image

使用手順

  1. デフォルトのテンプレート名を変更するか、+ 新規作成 をクリックして新しいテンプレートを作成します。

    テンプレートリストでテンプレートを選択後、右クリックで 名前の変更 を選択し、カスタム名を入力して OK をクリックするとテンプレート名を変更できます。
    2d template rename 1

  2. ROIを選択します。ROI内のエッジ特徴が代表性を持ち、かつ多くなりすぎないようにしてください。

    操作説明：テンプレートリスト右側のツールバーでアイコンをクリックし、適切な ROI描画ツール を選択して、画像上にROIを描画します。ステップで特徴領域またはROIを使用している場合、抽出されたエッジ特徴がその領域内に含まれている場合のみ有効です。それ以外の場合、生成されたマッチングテンプレートはマッチング失敗の原因となる可能性があります。

    • 画面左下の ROIリスト でROIを選択した後、右クリックメニューから 有効化 や 無効化 などを選択して設定を変更できます。

    • 重複領域について、無効化 の設定は 有効化 より優先されます。つまり、重複している2つの領域がそれぞれ 有効化 と 無効化 に設定されている場合、重複部分の状態は 無効化 と見なされます。そのため、重複領域内のエッジ特徴は無効となり、テンプレート生成には使用されません。

      overlap region status

  1. テンプレート座標系 を設定します。原点を編集 をクリックして座標系の原点を設定し、必要に応じて 角度 を調整して座標系の方向を設定します。

  2. 特徴パラメータ を設定します。

  3. 画面右下の テンプレートを生成 をクリックして、テンプレートを生成してプレビューします。

    generated model

  4. 右下の 保存 をクリックしてテンプレートを保存します。

    テンプレートを生成せずに 保存 をクリックした場合、編集したテンプレートの内容は保存されますが、正しく使用することはできません。

設定完了後、ツールを閉じます。ステップの 設定ツールを開く の下にある ▼ をクリックし、ドロップダウンメニューから対応するテンプレートを選択します。

ROI描画ツール

ROI描画ツールの使用説明は下表の通りです。

アイコン ツール 使用説明
circle roi

円形ROIツール

円形ROIを描画するためのツールです。

  1. テンプレートリスト右側のツールバーで円形ROIツールアイコン（circle roi）をクリックします。

  2. ROI描画エリアでマウス左ボタンを押しながら十字カーソルをドラッグして円形ROIを描画します。

  3. マウス左ボタンを離して描画を完了します。
rectangle roi

長方形ROIツール

長方形ROIを描画するためのツールです。

  1. テンプレートリスト右側のツールバーで長方形ROIツールアイコン（rectangle roi）をクリックします。

  2. ROI描画エリアでマウス左ボタンを押しながら十字カーソルをドラッグして長方形ROIを描画します。

  3. マウス左ボタンを離して描画を完了します。
polygon roi

ポリゴンROIツール

ポリゴンROIを描画するためのツールです。

  1. テンプレートリスト右側のツールバーでポリゴンROIツールアイコン（polygon roi）をクリックします。

  2. ROI描画エリアで、マウスの左ボタンをクリックして最初の位置（アンカーポイント）を指定し、その後、2つ目の位置をクリックして続けて描画します（少なくとも3つのアンカーポイントが必要です）。

  3. マウス右ボタンをクリックして描画を完了します。
roi eraser

ROI消しゴムツール

描画済みのROIを消去します。消去された領域内の点はテンプレート生成には使用されません。

  1. テンプレートリスト右側のツールバーでROI消しゴムツールアイコン（roi eraser）をクリックします。

  2. ROI描画エリアの左上にあるスライダーをドラッグするか、ピクセル値を変更して消しゴムサイズを調整します。

  3. ROI描画エリアでマウス左ボタンを押しながら任意の方向にドラッグして消去したいROI領域を指定します。

  4. マウス左ボタンを離して描画を完了します。
select tool

選択ツール

描画済みのROIを選択して編集するためのツールです。

  1. テンプレートリスト右側のツールバーで選択ツールアイコン（select tool）をクリックします。

  2. ROIリストで1つのROIを選択するか、描画エリアでROIをクリックします。すると、ROIの辺上にアンカーポイントが表示されます。マウスカーソルをROIの上に移動すると、カーソルは開いた手アイコン（hand icon）に変わります。

  3. マウス左ボタンを長押しし、任意の方向にドラッグするとROIを移動できます。このとき開いた手アイコン（hand icon）は握りこぶしアイコン（fist icon）に変わり、マウスボタンを離すと移動が完了します。

  4. アンカーポイントにカーソルを合わせ、カーソルが手形ポインタ（point icon）に変わったら、マウス左ボタンを押しながらアンカーポイントをドラッグしてROIの形状やサイズを調整します。左ボタンを離して編集を完了します。

  • ROIを描画した後、ツールバーの「選択ツールselect tool」をクリックしてから該当するROIを編集できます。

  • 「選択ツール」を使用して、「ROI消しゴムツール」で消去した領域を選択または編集することはできません。

テンプレート座標系を設定

原点X、原点Y、および 角度 の3つが共にテンプレート座標系を定義します。

  • 原点X と 原点Y：テンプレート座標系の原点が現在の画像内のどの位置にあるかを定義します。

  • 角度：テンプレート座標系の方向、すなわちテンプレート座標系のX軸正方向と画像座標系のX軸正方向との間の角度を定義します。時計回りが正、反時計回りが負となります。

テンプレート座標系はテンプレートと共に保存されます。2Dマッチング、2D位置合わせ、サーフェスマッチング、サーフェス位置合わせ の各ステップは、テンプレート座標系に基づいて 対象物の位置姿勢 を出力します。対象物の位置姿勢 をその後のステップに入力すると、後のステップはワークの位置姿勢変化に応じてROIまたは特徴領域を同期的に調整できます。

設定方法

以下の手順に従ってテンプレート座標系を設定します。

  1. テンプレート座標系設定 エリアで、原点を編集 をクリックします。

  2. 描画エリアで、認識しやすく位置が安定した特徴点（例えば円穴の中心）を選択し、その位置をクリックしてテンプレート座標系の原点として設定します。また、原点X と 原点Y を設定することで、原点の位置を正確に指定することもできます。

  3. 角度 を調整して、テンプレート座標系のX軸の正方向を設定します。

  4. テンプレートを生成 をクリックし、その後 保存 をクリックします。

テンプレート座標系を変更した後、テンプレートを再生成する必要はありませんが、テンプレートを再保存しなければなりません。そうしないと、新しいテンプレート座標系は有効になりません。

適用シーン

初めてテンプレートを作成する際は、必ず 原点を編集 を行います。座標系の方向を調整する必要がある場合は、角度 を設定してX軸の正方向を確定できます。

位置決めまたは測定フローの設定が完了しているプロジェクトにおいて、同一ワークのテンプレートを再作成し、切り替え後に後のステップの既存のROIまたは特徴領域を引き続き使用する場合は、ワークが新テンプレートと元のテンプレートで同一のスケール比率であることを確保した上で、元のテンプレートを参照して以下の設定を完了する必要があります。

  • 新テンプレートの座標系原点をワークの同じ特徴位置に設定します。

  • 新テンプレートと元のテンプレートのX軸がワークの同じ方向を指すようにします。

新テンプレートの座標系を設定する際、元のテンプレートの角度に基づいて新旧テンプレート間の角度差を計算する必要はありません。ワークを基準として、2つのテンプレートの座標系原点とX軸の方向を一致させるだけで構いません。

下図に示すように、元のテンプレートと新テンプレートではワークの角度が異なります。2つのテンプレートの座標系原点は、いずれもワークの同一の円形特徴の位置にあり、X軸はともに該当円形特徴からワークの円弧状の外周を指す向きとします。そのため、2つのテンプレートの座標系は、ワークに対する位置と方向が一致しています。

original template coordinate system
new template coordinate system

元のテンプレート

新しいテンプレート

新テンプレートに切り替えた後も、後のステップの既存のROIまたは特徴領域は、ワーク上の元の目標領域を引き続きカバーするため、再調整は不要です。

roi after template replacement
上記の効果は、後のステップが 対象物の位置姿勢 を使用してROIまたは特徴領域を調整する場合にのみ適用されます。位置合わせパラメータグループ を使用している場合は、テンプレートを切り替えた後も再調整が必要です。

特徴パラメータ

パラメータ 説明

検索スケール

高速検索段階では、テンプレート画像をダウンサンプリングするスケールを指定します。スケールが大きいほど検索速度は向上しますが、特徴の詳細は低下します。自動モード では、画像内容に応じてシステムが最適なスケールを選択します。

検索ステップサイズ

高精度マッチング時の検索ステップサイズ（サブピクセル単位）。ステップサイズが小さいほど検索精度は高くなりますが、計算量が増加します。

エッジしきい値

勾配大きさがこの値以上のポイントはエッジ特徴とみなされ、テンプレートマッチングに使用されます。

最小チェーン長

エッジ輪郭に含まれる必要がある最小の特徴点数です。この値より小さい輪郭は除去され、ノイズのフィルタリングに使用されます。

ROI内に安定かつ代表性のあるエッジ特徴が含まれていることを確認した後、以下のフローに従って特徴パラメータを素早く調整できます。

  • 検索スケール は、自動モード を優先して使用します。

  • 位置決め精度が不十分な場合：検索ステップサイズ を適切に減少させます。

パラメータは一度に1つだけ調整し、テンプレートを再生成したうえで効果を確認してください。

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