JPH04304576A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像処理装置に関し
、特に、工場内の生産ラインなどにおいて、検査面を通
過する被検査物を照明して撮像するとともに、この撮像
結果を用いて前記被検査物の良否判別処理などの識別を
行なう画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像処理装置が用いられる工場内の検査
ラインにおいて、被検査物が刻印文字，または傷などの
ように表面の凹状態に基づいて検査されるものである場
合は、従来次のような方法で検査を行なっていた。

【０００３】第１の方法としては、撮像デバイスである
テレビカメラの撮像方向と同じ方向から、前記被検査物
に対して丸型の蛍光灯などを用いて一様光による反射照
明を施す。この照明条件のもとに撮像して得られた画像
信号を、予め定められたしきい値で２値化して、前記被
検査物の表面の凹部分によってできる影の有無、位置、
形状などを抽出し、この抽出結果に基づいて被検査物の
良否を判別処理する方法がある。

【０００４】第２の方法としては、直管型蛍光灯などを
用いて、被検査物に対して斜方照明を施す。この照明条
件のもとに撮像して得られた画像信号を、予め定められ
たしきい値で２値化して、表面の凹部分によってできる
影の有無、位置、形状などを抽出して、この抽出結果に
基づいて前記被検査物の良否を判別処理するものがある
。特に、この方法では被検査物に対する照明光の入射角
を浅くすることができるため、凹部分が浅い場合でも、
影のコントラストを向上させることができるという利点
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た第１の方法においては、被検査物の表面の凹部分の大
きさ、深さの程度によりその判別結果がまちまちである
という問題があった。つまり、前記凹部分が浅いとき影
のコントラストが悪くなったり、前記凹部分の深さに対
してその幅が無視できないほど大きいときには、前記凹
部分の底が明るく撮像されてしまったりする。そのため
に、得られた画像信号を２値化しようとしたとき前記凹
部分の有無、位置、形状を正しく抽出できないために、
被検査物の良否を正確に判別することができないという
問題点があった。

【０００６】また前述した第２の方法においては、一方
向から照明を施しているために、前記凹部分の方向によ
って影ができる部分とできない部分が存在する。そのた
め、撮像して得られた画像信号を予め定められたしきい
値で２値化した場合、前記凹部分の位置形状を正しく抽
出することができないために、正確な良否判別が困難で
あるという問題もあった。

【０００７】それゆえにこの発明の目的は、被写体の所
定の面における凹部分または凸部分の有無、位置、形状
などを常に正しく抽出して、前記被検査物に対する識別
の精度を向上させることのできる画像処理装置を提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明による画像処理
装置は、被写体の所定の面を撮像して得られた画像信号
を処理する画像処理装置である。詳細には前記処理装置
は前記所定面を、それぞれ異なる方向から斜方照明する
複数の光源と、予め定められた複数の点灯パターンに従
って、かつ前記点灯パターンを順次更新しながら前記複
数光源を個別に点灯制御する点灯制御手段と、前記点灯
制御手段によって更新される前記点灯パターンごとに、
前記撮像して得られた画像信号を画像データにして個別
に記憶す記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記各
画像データに基づいて、画像間演算をする演算手段と、
前記演算手段の演算結果に基づいて、前記被写体を識別
する識別手段と、前記識別手段による識別の結果を出力
する出力手段とを備えて構成される。

【０００９】

【作用】この発明にかかる画像処理装置は上述のように
構成されて、転送制御手段によって順次更新される前記
光源の点灯パターンごとに、被写体の所定面に対してそ
れぞれ異なる方向から斜方照明が施されて、複数の異な
る画像データが得られる。したがって、演算手段による
画像間演算は前記複数の画像データに基づいて行なわれ
ることになるので、その演算結果の精度は高くなり、ひ
いては識別手段が前記演算結果に基づいて行なう前記被
写体の識別の精度も向上する。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。

【００１１】この実施例では、画像処理装置を、被写体
の刻印文字の印字検査に適用した場合を想定して説明す
る。

【００１２】図１は、本発明の一実施例による画像処理
装置の概略構成を示す図である。

【００１３】図において画像処理装置は、その表面に予
め定められた文字が刻印された被検査物を撮像するカメ
ラ１、前記カメラ１が出力するビデオ信号を入力し、応
じて画像データ処理する画像データ処理部５および第１
ないし第３光源２ないし４および光電スイッチ３３を含
む。

【００１４】前記画像データ処理部５は、画像入力部２
２、デジタルメモリである画像メモリ２３、画像出力部
２４、ビデオモニタ２５、タイミング制御部２６、アド
レス／データバス２７、ＣＰＵ（中央処理装置）２８、
ＲＯＭ２９、ＲＡＭ３０、Ｉ／Ｏ（入出力）制御部３１
ならびに画像間演算部３２を含む。

【００１５】前記画像入力部２２は、前段に接続された
カメラ１が撮像した画像をアナログのビデオ信号として
入力し、応じて前記ビデオ信号をＡ／Ｄ（アナログ／デ
ジタル）変換して、濃淡画像データとして次段に接続さ
れた画像メモリ２３に出力する。また、画像入力部２２
は撮像して得られた画像について、予め定められた基準
位置からのずれ量を画像上で被検査物の縁部を囲むよう
に設定された位置ずれ量検出用ウィンドウを用いて検出
する機能を兼ね備える。

【００１６】前記画像メモリ２３は、与えられる濃淡画
像データを、それぞれ１画素単位で格納して、３画面分
の画像データを個別に格納できるメモリ領域ｍａ，ｍｂ
およびｍｃを有する。また、画像メモリ２３は、任意の
タイミングでデータの読み書きが行なわれる。

【００１７】前記画像間演算部３２は、前記画像入力部
２２において算出された前記位置ずれ量に基づいて決定
された読出順序に基づいて、前記画像メモリ２３より２
個の画像データを位置ずれ補正しつつ読出して画像間演
算し、その演算結果を再度画像メモリ２３に格納する機
能を有する。

【００１８】画像出力部２４は、前段に接続された画像
メモリ２３から与えられる画像データを入力し、応じて
Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換して、１画面分のビ
デオ信号にして次段に接続されたビデオモニタ２５に与
える。

【００１９】ビデオモニタ２５は、モニタ機能を備え、
前段に接続された画像出力部２４から与えられる前記ビ
デオ信号により画面表示を行なう。

【００２０】前記アドレス／データバス２７には、画像
メモリ２３、ＣＰＵ２８、ＲＯＭ２９、ＲＡＭ３０およ
びＩ／Ｏ制御部３１が接続されることにより、これら各
部により簡単なマイクロコンピュータが構成される。こ
のマイクロコンピュータにおいては、ＣＰＵ２８が前記
ＲＯＭ２９に予め格納されているプログラムを実行する
ことにより特徴量演算処理などの各種画像処理が実行さ
れる。

【００２１】前記タイミング制御部２６は、前記ＣＰＵ
２８と連動して画像入力部２２、画像メモリ２３、およ
び画像出力部２４におけるデータの入出力を制御するた
めのタイミング信号を生成し、前記各部に与える。

【００２２】図２（ａ）および（ｂ）は前掲図１に示さ
れた画像処理装置を刻印文字の印字検査に適用した場合
の設置状態を示す外観図である。

【００２３】図２（ａ）において、前述した画像処理装
置は、コンベア６上を搬送される被検査物８の表面に刻
印された文字の形状を良否判別するように設けられる。

【００２４】前記コンベア６上において、所定の検査面
７が設けられる。前記検査面７に被検査物８が搬送され
て位置したとき、光電スイッチ３３により検出されて、
前記検出信号は画像データ処理部５に与えられる。また
前記検査面７上に位置する被検査物８を上方から撮像す
るようにカメラ１が固定して設けられる。さらに、前記
検査面７の斜め上方には、３個の光源２ないし４が固定
して設けられる。前記光源２ないし４は、図２（ｂ）に
示されるように、前記検査面７における光束９、１０お
よび１１の入射角１２、１３および１４をほぼ同じとし
、それぞれの光束９ないし１１のなす角１５、１６およ
び１７が、前記検査面７上で６０°の角度をなすように
固定して設けられている。これらの光源２ないし４は、
シャッタ機能付の光源装置などのように点灯制御機能を
備えるものである。

【００２５】図３（ａ）ないし（ｄ）は、前掲図２（ａ
）および（ｂ）に示された印字検査時において、良否判
定される被検査物の文字の刻印例を説明するための概略
図である。

【００２６】図３（ａ）は、該画像処理装置において良
品１８と判定される場合の文字の刻印例を示す平面図で
ある。良品１８は、その刻印部１９に文字ＡＢＣが明確
に刻まれている。前掲図３（ａ）のＡ−Ｂ方向の断面図
が図３（ｂ）に示される。図３（ｂ）に示されるように
、良品１８における刻印部１９は、文字ＡＢＣをその表
面に凹部分にして形成していることがわかる。一方、図
３（ｃ）および（ｄ）は、不良品２０および２１の表面
の平面図てある。図３（ｃ）に示される不良品２０は、
刻印された文字ＡＢＣがＡの部分で文字欠けを起こして
いる不良刻印状態にある。また、図３（ｄ）に示される
不良品２１は、刻印されている文字が誤っている。

【００２７】前掲図２（ａ）のようにして設置された画
像処理装置は、コンベア６上を搬送されて検査面７上に
位置した被検査物８について、たとえば良品１８のよう
に正確に刻印部１９を形成するものについては、良品で
ある結果を出力し、逆に文字欠けや文字違いを起こして
いる不良品２０または２１を検出すれば、被検査物８は
不良品であることを出力するように動作する。

【００２８】図４は、前掲図２（ａ）および（ｂ）に示
されるように設けられた画像処理装置の刻印文字の印字
検査の動作を示す概略処理フロー図である。

【００２９】図５（ａ）ないし（ｅ）は、前掲図４に示
される処理フロー実行によって得られる画像を表わす概
略図である。

【００３０】次に、前掲図２（ａ）に示されるように設
けられた画像処理装置の被検査物８の表面に刻印された
文字の印字検査の動作を、図４に示される処理フローに
従って、図１ないし図３および図５を参照しながら説明
する。

【００３１】なお、図４に示される処理フローは、予め
プログラムとしてメモリＲＡＭ３０の所定の記憶領域に
ストアされて、ＣＰＵ２８の制御のもとに実行される。 また、図４に示される処理フローの各処理ステップは、
画像信号の１画面分に要する時間とし、同一ステップ内
の処理はすべて１画面分の時間で実行される。

【００３２】図２（ａ）に示されるように、コンベア６
によって搬送された被検査物８が検査面７に到達したこ
とを、光電スイッチ３３によって検出されると、前記検
出信号は画像データ処理部５のＩ／Ｏ制御部３１を介し
てＣＰＵ２８に与えられる。ＣＰＵ２８は、与えられる
前記検知信号入力に応答して、図４に示される処理フロ
ーを実行開始する。

【００３３】ＣＰＵ２８は、図４のステップＳＴ１（図
中、ＳＴ１と略す）において、光電スイッチ３３から被
検査物８の検知入力があるか否かを判別している。この
とき、光電スイッチ３３の検知入力があるまではステッ
プＳＴ１の判別処理が繰返し実行され、光電スイッチ３
３の検知入力があると、ＣＰＵ２８は、次のステップＳ
Ｔ２以降の処理に分岐する。

【００３４】ＣＰＵ２８は、ステップＳＴ２ないしステ
ップＳＴ４の処理において、まず１番目の光源である第
１光源２を点灯し、カメラ１から撮像して得られたビデ
オ信号は、画像入力部２２を介して画像データとして画
像メモリ２３に与えられる。画像メモリ２３は、前記画
像データをそのメモリ領域ｍａにストアする。なお、第
１光源２を点灯したことによって得られた画像データを
画像ａと呼ぶ。前記画像ａは、図５（ａ）に示されるよ
うな凹凸によって形成された刻印文字を表わす。次に、
画像入力部２２により、前記画像ａの位置ずれ量Ｚａが
算出される。

【００３５】ＣＰＵ２８は、次にステップＳＴ５ないし
ステップＳＴ７に示される処理を実行する。まず、１番
目の光源２を消灯するとともに、２番目の光源３を点灯
し、同様にして得られる画像データを、図５（ｂ）の画
像ｂにして画像メモリ２３のメモリ領域ｍｂにストアす
る。このとき、並行して前記画像ｂの位置ずれ量Ｚｂが
算出される。

【００３６】その後、ＣＰＵ２８はステップＳＴ８およ
びステップＳＴ１０に示される処理を実行する。まず、
２番目の光源３が消灯されるとともに、３番目の光源４
が点灯されて、得られた画像データは画像メモリ２３の
メモリ領域ｍｃに図５（ｃ）の画像ｃとしてストアされ
るとともに、前記画像ｃの位置ずれ量Ｚｃが算出される
。

【００３７】以上のようにして、画像メモリ２３には画
像ａ、ｂおよびｃがそれぞれメモリ領域ｍａ、ｍｂおよ
びｍｃに個別にストアされる。この画像ａないし画像ｃ
のそれぞれは、図５（ａ）ないし（ｃ）に示されるよう
な凹凸によって形成された刻印文字による濃淡画像デー
タを表わす。図５（ａ）に示されるように画像ａは光源
２のみを点灯した照明条件のもとに得られた画像データ
を表わし、図５（ｂ）の画像ｂは、光源３のみを点灯し
た照明条件のもとに得られた画像データを表わし、同様
にして図５（ｃ）の画像ｃは、光源４のみを点灯した照
明条件のもとに得られた画像データを表わす。

【００３８】次に、ＣＰＵ２８は、ステップＳＴ１１な
いしステップＳＴ１３の処理において、タイミング制御
部２６を介して画像間演算部３２による画像間演算を実
行する。つまり、画像間演算部３２は、画像メモリ２３
のメモリ領域ｍａおよびｍｂにそれぞれストアされてい
る画像ａおよびｂを、それぞれ算出された位置ずれ量Ｚ
ａおよびＺｂに基づいて位置ずれ補正しながら前記メモ
リ２３から読出して、両画像について画像間演算を行な
い、その演算結果画像ａｂをメモリ領域ｍａにストアす
る。

【００３９】前記画像間演算部３２が実行する画像間演
算は、２つの入力画像データの小さい方を出力するｍｉ
ｎ演算を実行していると想定する。ＣＰＵ２８は、演算
結果画像ａｂがメモリ領域ｍａにストアされたことに応
答して、Ｉ／Ｏ制御部３１を介して第３光源４を消灯す
るよう制御する。

【００４０】前記演算結果画像ａｂは画像メモリ２３の
メモリ領域ｍａにおいて、図５（ｄ）に示されるような
凹凸部を有した画像データとしてストアされる。前記画
像ａｂは、明らかに図５（ａ）および（ｂ）の画像間で
ｍｉｎ演算を実行して得られた演算結果画像であること
がわかる。

【００４１】以上のようにして演算結果画像ａｂが算出
されると、続いてＣＰＵ２８はステップＳＴ１４ないし
ＳＴ１６の処理を実行して画像ａｂｃを算出する。詳細
には、画像間演算部３２は、前記画像ａｂおよび画像メ
モリ２３のメモリ領域ｍｃにストアされている画像ｃに
より画像間演算を前述と同様に実行する。この演算結果
画像ａｂｃは、画像メモリ２３のメモリ領域ｍｂにスト
アされる。前記演算結果画像ａｂｃは、図５（ｅ）に示
されるように、図５（ｄ）の画像ａｂと図５（ｃ）の画
像ｃのｍｉｎ演算結果を表すことがわかる。

【００４２】上述のようにして得られた演算結果画像ａ
ｂｃは、光源２ないし４の個別の照明によって形成され
た影の部分は暗いために、画像間演算部３２によるｍｉ
ｎ演算の実行によって刻印の凹部分が正しく抽出されて
いることがわかる。

【００４３】ＣＰＵ２８は、ステップＳＴ１７およびＳ
Ｔ１８の処理において前記刻印の凹部分が正しく抽出さ
れた画像ａｂｃを、さらに予め定められたしきい値を用
いて２値化処理することにより、被検査物８の表面に刻
印された凹部分を正確に抽出することができる。そして
、ＣＰＵ２８は前記２値化処理結果を予め定められた基
準となる２値化データと比較照合しながら、前記被検査
物８の表面に形成された刻印文字の良否を判別する。 そして、前記判別結果を、アドレス／データバス２７を
介してビデオモニタ２５に画面表示するか、またはＩ／
Ｏ制御部３１を介して図示されない表示デバイスまたは
印字デバイスに出力するようにしてもよい。その後、再
度、ステップＳＴ１に戻る。

【００４４】なお、前記ステップＳＴ１７における良否
判別処理は、たとえば、必ず刻印が存在する部分に設定
された着目領域における、良品１８の面積値、あるいは
画像パターンを基準値として予め登録しておき、被検査
物８の計測データと前記基準値との比較照合により良否
判別する方法が一般的である。

【００４５】以上説明した実施例においては、被検査物
８に対する照明用光源の数を光源２ないし４の３個を使
う構成としたが、照明用の光源の数は３個に特定されず
、２個あるいは４個以上としてパターンを増加させて、
前記演算精度を向上させるようにしてもよい。さらに、
画像間演算部３２における画像間演算は、ＣＰＵ２８に
よるソフトウェア処理によって実行されてもよい。 また、前記画像間演算は、ｍｉｎ演算に限定されず、類
似の効果を得る別の演算方法を用いてもよい。

【００４６】

【発明の効果】本発明による画像処理装置によれば、被
写体の所定面を、異なる方向から複数の斜方照明を施し
て複数の異なる画像データを得ることができるので、相
互に画像間演算をした演算結果の精度は向上し、たとえ
ば前記所定面に形成されている凹部分が浅い場合でも、
影のコントラストを向上させて、かつ前記凹部分全体を
正しく抽出することができるという効果がある。

【００４７】また、前記所定面に対して斜方照明を施す
ための複数の光源は、それぞれ個別に配設されるので、
たとえば前記被写体が搬送される検査ラインのコンベア
などの搬送経路を妨害することがないという効果がある
。

【００４８】さらに、前記斜方照明の数と同じだけの画
像フレーム数に要する時間内で、良好な演算結果画像が
得られるため、前記所定面に対する高精度および高速な
識別処理が実行できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像処理装置の概略構
成を示す図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、図１に示された画像処
理装置を刻印文字の印字検査に適用した場合の設置状態
を示す外観図である。

【図３】（ａ）ないし（ｄ）は、図２（ａ）および（ｂ
）に示された印字検査時において、良否判定される被検
査物の文字の刻印例を説明するための概略図である。

【図４】図２（ａ）および（ｂ）に示されるように設け
られた画像処理装置の刻印文字の印字検査の動作を示す
概略処理フロー図である。

【図５】（ａ）ないし（ｅ）は、図４に示される処理フ
ロー実行によって得られる画像を表わす概略図である。

【符号の説明】

１　　カメラ ２、３および４　　光源 ５　　画像データ処理部 ２２　　画像入力部 ２３　　画像メモリ ２５　　ビデオモニタ ２８　　ＣＰＵ ３２　　画像間演算部 ｍａ　　、ｍｂおよびｍｃ　　メモリ領域なお、各図中
、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被写体の所定の面を撮像して得られた
   画像信号を処理する画像処理装置であって、前記所定面
   を、それぞれ異なる方向から斜方照明する複数の光源と
   、予め定められた複数の点灯パターンに従って、かつ前
   記点灯パターンを順次更新しながら前記複数光源を個別
   に点灯制御する点灯制御手段と、前記点灯制御手段によ
   って更新される前記点灯パターンごとに、前記撮像して
   得られた画像信号を画像データにして個別に記憶する記
   憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記各画像データ
   に基づいて、画像間演算をする演算手段と、前記演算手
   段の演算結果に基づいて、前記被写体を識別する識別手
   段と、前記識別手段による識別の結果を出力する出力手
   段とを備えた、画像処理装置。