JPH06215136A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、例えば画像処理の手法を適用して製
造ライン等で製品検査する画像処理装置に関し、処理基
準の画像と類似する領域を高速度で検出し得るようにす
る。 【構成】本発明は、間引きした第１のマスター画像で大
まかに基準画像に類似する領域を検出した後、この検出
結果に基づいて第１のマスター画像より間引き数の少な
い第２のマスター画像で基準画像に類似する領域を検出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１、図３、図５、図６及
び図７） 作用（図１、図３、図５、図６及び図７） 実施例 （１）全体構成（図１及び図２） （２）処理手順（図３〜図７） （３）実施例の効果 （４）他の実施例 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は画像処理装置に関し、例
えば画像処理の手法を適用して製造ライン等で製品検査
する場合に適用し得る。

【０００３】

【従来の技術】従来、電子部品等の製造ラインにおいて
は、画像処理の手法を適用して製品の外形検査等を実施
するようになされている。

【０００４】この製品検査においては、始めに基準とす
る製品を撮像し、その撮像結果から検査対象の領域を切
り出すことによりマスター画像を形成し、このマスター
画像を基準にして製品検査する。

【０００５】すなわちこの種の製品検査においては、検
査対象を撮像し、その撮像結果からマスター画像を基準
にして検査対象の領域を切り出し、これによりこの切り
出した領域とマスター画像との比較結果に基づいて製品
検査するようになされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのように検
査対象の撮像結果からマスター画像を基準にして検査対
象の領域を切り出す際、この種の画像処理装置において
は、正規化相関を基準にして切り出すようになされてい
る。

【０００７】すなわち画像処理装置においては、検査対
象の撮像画像上で、マスター画像を順次ラスタ走査の順
序で移動させ、これにより相関の最も強い位置を検出す
る。このようにすれば、検査対象の画像が多少ぼやけて
いる場合、明るさにむらがある場合でも、確実に検査対
象の領域を検出することができる。

【０００８】ところがこのようにして検査対象の領域を
検出する場合、画像メモリに格納した検査対象の画像を
何度のアクセスする必要があり、また計算量も膨大にな
る問題があり、結局処理に時間を要する欠点があつた。
特に製造ラインにおいては、短い時間で検査することが
求められることにより、処理に時間を要すると、実際上
適用し得なくなる。

【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、検査基準の画像に類似する領域を高速度で検出する
ことができる画像処理装置を提案しようとするものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、処理対象の基準となる基準画像か
らマスター画像Ｍを生成し、処理対象の画像となる処理
対象画像と、マスター画像Ｍとの間で相関を検出するこ
とにより、処理対象画像から基準画像に類似する領域を
検出する画像処理装置１において、基準画像の画素を間
引いた第１のマスター画像Ｍと、第１のマスター画像Ｍ
より画素数の多い第２のマスター画像Ｍを生成し、第１
のマスター画像Ｍで処理対象画像から基準画像に類似す
る領域を大まかに検出し、該検出結果に基づいて第２の
マスター画像Ｍで処理対象画像から基準画像に類似する
領域を検出する。

【００１１】さらに本発明において、第１のマスター画
像Ｍは、自己相関値が最も大きな位置から順次移動して
相関値を検出し、該相関値が最も大きな位置から極小に
なる位置までの画素数を基準にして基準画像の画素を間
引いて形成する。

【００１２】さらに本発明において、第１のマスター画
像Ｍによる処理対象画像から基準画像に類似する領域の
大まかな検出は、処理対象画像上で第１のマスター画像
Ｍを所定ピツチで移動し、各移動位置毎に処理対象画像
とマスター画像Ｍとの相関値を検出することにより、該
検出結果に基づいて検出する。

【００１３】

【作用】第１のマスター画像Ｍで処理対象画像から基準
画像に類似する領域を大まかに検出し、該検出結果に基
づいて第２のマスター画像Ｍで処理対象画像から基準画
像に類似する領域を検出すれば、演算処理量を低減し
得、その分マスター画像Ｍと類似する領域を高速度で検
出することができる。

【００１４】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１５】（１）全体構成 図１において、１は全体として画像処理装置を示し、撮
像装置２で撮像した検査対象の画像から検査領域を抽出
し、この検査領域についてマスター画像との比較結果に
基づいて製品の外形を検査する。

【００１６】すなわち画像処理装置１においては、撮像
装置２で検査基準の製品及び検査対象の製品を撮像し、
その撮像結果を画像処理ボード３に取り込む。ここで画
像処理ボード３は、図２に示すように、アナログデイジ
タル変換回路（Ａ／Ｄ）４を介して撮像装置２から出力
されるビデオ信号ＳＶを入力し、ここで画像データに変
換してフレームメモリ５に格納する。

【００１７】さらに画像処理ボード３は、ＣＰＵボード
６から出力されるコマンドに対応して、フレームメモリ
５に格納した画像データを画像処理ユニツト７で処理す
るようになされ、これにより画像処理装置１において
は、必要に応じて種々の画像処理を実行し得るようにな
されている。なお画像処理ボード３は、フレームメモリ
５に格納した画像データをデイジタルアナログ変換回路
（Ｄ／Ａ）８を介してモニタ装置９に出力し得るように
なされ、これにより画像処理装置１においては、検査対
象の撮像結果、処理結果等をモニタし得るようになされ
ている。

【００１８】これに対してＣＰＵボード６においては、
ＣＰＵ１０が搭載され、ソフトウエア１１に従つてこの
ＣＰＵ１０で画像処理装置１全体の動作を制御し得るよ
うになされ、また必要に応じて画像処理ユニツト７と共
に、検査対象画像等を処理し得るようになされている。

【００１９】この画像処理ボード３及びＣＰＵボード６
は、バス１２を介して接続され、このバス１２は、この
他にＩ／Ｏボード１４、ＦＤコントローラ１５を接続す
るようになされている。これにより画像処理装置１にお
いては、Ｉ／Ｏボード１４に接続したトラツクボール１
６を操作してマスター画像の設定作業等を実行し得るよ
うになされ、またＦＤコントローラ１５を介してフロツ
ピデイスク装置１７を駆動して検査結果をフロツピデイ
スク１８に格納し得るようになされている。

【００２０】（２）処理手順 ここで画像処理装置１においては、図３に示す処理手順
を実行して検査画像から検査領域を検出する。

【００２１】すなわち画像処理装置１において、ＣＰＵ
１０は、処理手順を開始すると、ステツプＳＰ１からス
テツプＳＰ２に移り、ここで検査基準の製品を撮像して
検査基準の画像を取り込む。これにより画像処理装置１
においては、トラツクボール１６の操作に応動してこの
検査基準の画像から、マスター画像を生成するようにな
されている。

【００２２】すなわちＣＰＵ１０においては、フレーム
メモリ５に検査基準の画像を取り込むと、続いてステツ
プＳＰ３に移り、ここでモニタ装置９にウインドウを表
示する。さらにＣＰＵ１０においては、オペレータがト
ラツクボール１６を操作してこのウインドウを操作する
と、この操作に応動して検査基準の画像からオペレータ
の指定した領域を切り出し、この切り出した画像を第１
のマスター画像として登録する。

【００２３】このときＣＰＵ１０においては、この第１
のマスター画像に対して間引きした第２及び第３のマス
ター画像を併せて登録することにより、簡易に検査対象
領域を検出し得るようになされている。すなわちマスタ
ー画像を間引きして登録すれば、その分図４に示すよう
に、検査対象画像上でこのマスター画像Ｍをラスラ走査
して検査対象領域を検出する際、その演算処理量を低減
することができ、処理時間を短縮することができる。と
ころがこの間引き量を増大すると、検査対象領域を検出
し得なくなる。

【００２４】このためこの実施例においては、マスター
画像Ｍの自己相関を利用して間引き量を検出する。すな
わちＣＰＵ１０においては、オペレータが指定した検査
領域の画像を第１のマスター画像Ｍとして登録し、検査
基準の画像上でこのマスター画像Ｍを切り出した位置か
ら上下左右に１画素単位で移動させる。

【００２５】このときＣＰＵ１０においては、各移動位
置毎に検査基準の画像とこの第１のマスター画像Ｍとの
間で画素単位で減算処理し、その累積加算値を検出する
ことにより、自己相関の大きさを検出する。このように
すれば、切り出した位置で自己相関の大きさが最も大き
くなり、これを正規化して表すと、図５に示すように、
移動量に伴い自己相関の大きさが変化するようになる。

【００２６】ＣＰＵ１０においては、このようにして上
下左右について自己相関の大きさを検出すると、それぞ
れ上下左右について、相関値が減少から増加傾向に変化
する極小値（すなわち図５において変化点でなる）を検
出する。さらにＣＰＵ１０においては、この上下左右の
変化点について、マスター画像Ｍの切り出し位置から最
も近い変化点までの画素数を検出し、この画素数を間引
き数に設定する。

【００２７】すなわち例えば「ニ」の文字のように、横
に延長する線分のみでマスター画像Ｍが形成されている
場合、横方向については、切り出し位置から遠く離れた
位置に変化点が検出されるのに対し、上下方向について
は、ほぼ線分の分だけ離れた位置に変化点が検出され
る。これにより画像処理装置１においては、検査基準の
画像の自己相関を利用してマスター画像Ｍを間引きして
形成するようになされ、その分処理時間を短縮し得るよ
うになされている。

【００２８】さらにこのとき上下左右の変化点の中から
切り出し位置に最も近い変化点までの画素数を検出し、
この画素数を間引き数に設定することにより、上下左右
について同一画素数だけ間引きして画一的に処理しても
確実に検査対象領域を検出し得るようになされている。

【００２９】かくしてＣＰＵ１０においては、このよう
にして間引き数を検出すると、続いてマスター画像Ｍを
間引き処理する。

【００３０】このときＣＰＵ１０においては、図６に示
すように、間引き数の幅（この場合Ｍ dit wx 、Ｍ dit
wy でなる）で決まる矩形形状の領域について、画素の
平均値を検出し、矢印で示すようにこの平均値を各領域
の画像情報として登録することによりマスター画像Ｍを
間引きする。すなわち単に画素を省略して間引くだけで
は、省略した画素についての情報が失われる欠点があ
り、このように平均値を登録すれば、この失われる情報
を含めてマスター画像Ｍを間引きすることができる。

【００３１】かくしてＣＰＵ１０においては、全く間引
きしていない第１のマスター画像Ｍに加えて、このよう
に幅Ｍ dit wx 、Ｍ dit wy で間引きした第２のマスタ
ー画像Ｍを登録する。さらにＣＰＵ１０においては、同
様に間引き処理することにより、幅Ｍ dit wx 、Ｍ dit
wy の１／２の幅Ｍ dit wx ／２、Ｍ dit wy ／２で間
引き処理した第３のマスター画像Ｍを生成し、この第３
のマスター画像Ｍも併せて登録する。

【００３２】なおこのマスター画像Ｍの処理について、
この実施例においては、画像処理ユニツト７で自己相関
の検出に必要な演算処理を実行し、ＣＰＵ１０で相関
値、変換点を検出するようになされている。

【００３３】このようにしてマスター画像Ｍの処理が完
了すると、ＣＰＵ１０においては、このマスター画像Ｍ
を基準にして検査対象の画像を処理する。

【００３４】具体的には検査対象が撮像されると、ＣＰ
Ｕ１０は、ステツプＳＰ４に移り、この検査対象の画像
をフレームメモリ５に取り込み、続いてステツプＳＰ５
に移る。ここでＣＰＵ１０は、マスター画像Ｍと類似し
た部分を検査対象画像から検出することにより、検査対
象領域を検出して切り出す。

【００３５】この検査対象領域を検出する際、ＣＰＵ１
０においては、検査対象画像の間引き処理を実行するこ
とにより、演算処理量を低減し、短時間で検査領域を検
出し得るようになされている。

【００３６】すなわちこの種の画像処理において、マス
ター画像Ｍと類似した部分を検査対象画像から検出する
場合、検査対象画像上でマスター画像Ｍを順次移動させ
て相関の強い位置を検出することにより、類似する領域
を検出することができる。

【００３７】このとき図７に示すように、検査対象画像
上におけるマスター画像Ｍの移動距離（この場合Ｏ dit
wx 、Ｏ dit wy でなる）を大きくすればする程（すな
わち移動を粗くすればする程）（この処理をこの実施例
においては検査対象画像の間引きと呼ぶ）、検出に要す
る時間を短縮することができる。ところがこのように移
動を粗くすれば、その分検出精度も低下する。

【００３８】すなわちマスター画像Ｍにおける間引き数
の幅Ｍ dit wx 、Ｍ dit wy に比して、この移動距離を
小さくすればする程検出精度は向上する。

【００３９】このためこの実施例においては、順次マス
ター画像Ｍを切り換えて相関を検出することにより、短
時間で確実に検査対象領域を検出し得るようになされて
いる。

【００４０】すなわちＣＰＵ１０においては、始めに幅
Ｍ dit wx 、Ｍ dit wy で間引きした第２のマスター画
像Ｍを選択し、この第２のマスター画像Ｍを検査対象画
像上で所定の移動距離（この場合Ｏ dit wx 、Ｏ dit w
y でなる）で順次移動させ、各移動位置毎に相関の大き
さを検出する。さらにＣＰＵ１０においては、このよう
にして検出した相関値について、相関の大きな位置を大
きい順に４点検出し、この４点を候補点に設定する。

【００４１】これによりＣＰＵ１０においては、この候
補点について続て再び相関を検出する。

【００４２】すなわちこの第２の相関の検出において、
ＣＰＵ１０は、幅Ｍ dit wx ／２、Ｍ dit wy ／２で間
引き処理した第３のマスター画像Ｍを選択し、この第３
のマスター画像Ｍを候補点の周囲で移動させて相関値を
検出する。このときこの相関値を検出する領域は、候補
点を中心にした距離Ｏ dit wx ×２＋１、Ｏ dit wy ×
２＋１の領域に設定される。

【００４３】これによりＣＰＵ１０においては、候補点
を中心にした領域において、第３のマスター画像Ｍを順
次移動させて相関値を検出し、相関値の最も大きな位置
を検出する。

【００４４】このようにして第２の相関を検出すると、
続いてＣＰＵ１０においては、全く間引きしていない第
１のマスター画像Ｍを選択し、このマスター画像Ｍで相
関値を検出する。このときＣＰＵ１０においては、第２
の相関で検出した相関値の最も大きな位置を中心にして
Ｏ dit wx ＋１、Ｏ dit wy ＋１の範囲でこのマスター
画像Ｍを移動させ、相関値の最も大きな位置を検出し、
この位置をマスター画像Ｍと最も類似する位置に設定す
る。

【００４５】これによりＣＰＵ１０においては、この位
置を中心にしてマスター画像Ｍと重なる範囲を検査対象
領域に設定し、続くステツプＳＰ６でこの領域について
所定の画像処理を実行する。かくして間引きしたマスタ
ー画像Ｍを使用して段階的に相関を検出することによ
り、短い時間で確実に相関の強い位置を検出することが
でき、これによりマスター画像Ｍと類似する領域を高速
度で検出することができる。

【００４６】ちなみに実験した結果によれば、この実施
例の場合、間引き処理していないマスター画像Ｍを１画
素単位で移動させて検査対象領域を検出する場合と同じ
精度で、約150 倍以上の短い時間で検査対象領域を検出
することができた。かくしてこの検査対象領域について
所定の画像処理が終了すると、ＣＰＵ１０においては、
ステツプＳＰ７に移つて処理手順を終了する。

【００４７】なおこの検査対象画像の処理においても、
この実施例においては、画像処理ユニツト７で自己相関
の検出に必要な演算処理を実行し、ＣＰＵ１０で相関
値、変換点を検出するようになされている。

【００４８】（３）実施例の効果 以上の構成によれば、間引きしたマスター画像Ｍを使用
して段階的に相関を検出することにより、短い時間で確
実に相関の強い位置を検出することができ、これにより
マスター画像Ｍと類似する領域を高速度で検出すること
ができる。

【００４９】（４）他の実施例 なお上述の実施例においては、処理対象画像との相関を
検出する際にマスタ画像を３段階に切り換えて処理対象
領域を検出する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、必要に応じて切り換える段階を自由に設定する
ことができる。すなわち段階を大きくすれば、その分検
出精度を向上して検出時間を短縮することができる。ま
た検出時間が実用上充分な場合、間引き処理したマスタ
ー画像と、これより間引き数の少ない例えば全く画素を
間引いていないマスター画像とで処理を切り換えるよう
にしてもよい。

【００５０】さらに上述の実施例においては、マスター
画像において、画像データを平均値化して処理する場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上充分
な検出精度が得られる場合、この平均値化処理を省略す
るようにしてもよい。

【００５１】さらに上述の実施例においては、本発明を
製品の検査に適用して製品の形状を検査する場合につい
て述べたが、本発明はこれに限らず、文字、図形の検出
処理、さらには特定形状の物体の計数処理等に広く適用
することができる。

【００５２】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、間引きし
た第１のマスター画像で大まかに基準画像に類似する領
域を検出した後、この検出結果に基づいて第１のマスタ
ー画像より間引き数の少ない第２のマスター画像で基準
画像に類似する領域を検出することにより、簡易かつ確
実に基準画像に類似する領域を検出することができる画
像処理装置を得ることができる。

【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全体構
成を示すブロツク図である。

【図２】その詳細構成を示すブロツク図である。

【図３】その動作の説明に供するフローチヤートであ
る。

【図４】処理対象領域の検出の説明に供する略線図であ
る。

【図５】自己相関の説明に供する略線図である。

【図６】マスター画像の間引きの説明に供する略線図で
ある。

【図７】検査対象画像の間引きの説明に供する略線図で
ある。

【符号の説明】

１……画像処理装置、２……撮像装置、３……画像処理
ボード、５……フレームメモリ、６……ＣＰＵボード、
７……画像処理ユニツト、１０……ＣＰＵ、１１……ソ
フトウエア。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理対象の基準となる基準画像からマスタ
   ー画像を生成し、 処理対象の画像となる処理対象画像と、上記マスター画
   像との間で相関を検出することにより、上記処理対象画
   像から上記基準画像に類似する領域を検出する画像処理
   装置において、 上記基準画像の画素を間引いた第１のマスター画像と、 上記第１のマスター画像より画素数の多い第２のマスタ
   ー画像を生成し、 上記第１のマスター画像で上記処理対象画像から上記基
   準画像に類似する領域を大まかに検出し、 該検出結果に基づいて上記第２のマスター画像で上記処
   理対象画像から上記基準画像に類似する領域を検出する
   ことを特徴とする画像処理装置。
2. 【請求項２】上記第１のマスター画像は、自己相関値が
   最も大きな位置から順次移動して相関値を検出し、該相
   関値が最も大きな位置から極小になる位置までの画素数
   を基準にして上記基準画像の画素を間引いて形成するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】上記第１のマスター画像による上記処理対
   象画像から上記基準画像に類似する領域の大まかな検出
   は、上記処理対象画像上で上記第１のマスター画像を所
   定ピツチで移動し、各移動位置毎に上記処理対象画像と
   上記マスター画像との相関値を検出することにより、該
   検出結果に基づいて検出することを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載の画像処理装置。