JPH0894541A - 検査対象物の角部の欠け検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像処理装置を用いて検査対象物の角部の欠
けの有無を検出する方法において、判定結果が画像処理
の対象領域として設けられたウィンドウと検査対象物の
位置関係に影響されず、しかも判定結果に影響を与える
判定基準の設定を簡素化するようにする。 【構成】 検査対象物の任意の角部の近傍を撮影し（２
２）、これを画像処理することにより検査対象物が存在
する検査対象物領域とこれ以外の背景領域に分割し（２
３）、これらの境界部分となる角部を挟む２本の直線を
抽出し（２４）、これら２本の直線の方程式を求め（２
５）、２本の直線の交点となる仮想交点を求め（２
６）、仮想交点を中心として予め設定された判定基準と
なる大きさの半径を有する円形ウィンドウを撮影画像内
に設定し（２７）、この円形ウィンドウ内に検査対象物
領域が含まれるか否かを検出することにより（２８）、
検査対象物の角部の欠けの有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シートなどの角部を有
する検査対象物の角部の微小な欠けの有無を自動的に判
定する検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シート、プラスチック板、角材などは製
造工程や搬送途中での他の物体との接触などでその角部
に欠けを生じやすいことはよく知られている。最近、運
搬をロボットなどで代行することができるようになり、
このためには従来目視により検査していた角部の欠けの
有無を自動的に検出することが必要となってきた。角部
の欠けの検出方法としては、カメラ等で検査対象物を撮
影し、この撮影画像に画像処理を施し検査対象物全体の
面積を算出し、この算出された面積と予め設定された基
準となる面積との差から欠けの有無を判定していた。し
かし、この判定方法では検査対象物全体の面積を比較対
象としているので、画像処理の精度を高くしないと微小
な欠けの検出ができないという問題があった。

【０００３】そこで、この問題を解決するために、カメ
ラ等で検査対象物の任意の角部の近傍を撮影し、この撮
影画像に画像処理を施し、所定の算定基準を適用するこ
とにより欠けの有無を判定する手法が用いられている。
例えば、特開平６−１０２２０３号公報では、建材の角
部を撮影した撮影装置の画像出力を処理し、建材の検出
領域とその背景領域を検出し、この両領域の境界部分上
の任意の複数個の点の座標から角部を挟む２本の直線の
方程式を求め、これより求められた２本の直線の仮想交
点即ち角部の頂点があると想定される点を通る仮想一辺
を持った矩形領域（矩形ウィンドウ）を設定し、矩形ウ
ィンドウとこの矩形ウィンドウ内の建材の検出領域の面
積比が一定値以下か否かを判定することによって建材の
角部の欠けを自動的に検出する方法が開示されている。
この方法によれば、検査対象物の任意の角部の近傍の指
定領域を比較対象としているので、画像処理の精度を特
に高めることなく、微小な欠けに対しても高い精度で検
出することが可能とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法では
求められた仮想交点より矩形ウィンドウを設定する場
合、矩形ウィンドウの大きさ即ちウィンドウの長方形の
２辺の長さと、矩形ウィンドウの方向（角度）の３変数
を設定しなければならないが、これらの変数の設定値に
よって矩形ウィンドウとこの矩形ウィンドウ内の検査対
象物の検出領域の面積比は異なるものとなってしまう。
特に、矩形ウィンドウの方向と検査対象物の位置関係の
違いにより矩形ウィンドウ内の検査対象物の検出領域の
面積が異なるので、面積比も全く異なるものとなってし
まい、判定結果の信頼性が低下するという問題を生じて
いた。

【０００５】即ち、矩形ウィンドウを使用する場合は、
矩形ウィンドウの方向と検査対象物の位置関係を常に一
定に保つ必要があるが、実際の検査工程、例えばコンベ
ア上を検査対象物が逐次流れてくるような工程では検査
対象物の向きが一定していない場合がほとんどであるの
で、この位置関係を一定に保つためには画像処理装置に
より矩形ウィンドウの方向を補正するなどの処置が必要
となり、処理時間が長くなるという問題を生じていた。
なお、上記公報には、矩形ウィンドウの方向と検査対象
物の位置関係の補正方法については開示も示唆もされて
いない。

【０００６】また、上記公報における方法では、判定結
果に影響を与える設定値は、前述した矩形ウィンドウの
２辺の長さと方向の他に、欠けと判定する面積比も含め
た合計４変数となり、判定基準の設定が煩雑になるとい
う問題もあった。

【０００７】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたものであり、判定結果がウィンドウと検
査対象物の位置関係に影響されず、しかも判定結果に影
響を与える判定基準の設定を簡素化することが可能な検
査対象物の角部の欠け検出方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、角部
を有する検査対象物の任意の角部の欠けの有無を判定す
る方法において、まず、カメラにより角部を有する検査
対象物の任意の角部の近傍を撮影し、この撮影画像を画
像処理装置により画像処理することにより検査対象物が
存在する検査対象物領域とこの領域以外の背景領域に分
割する。次に、検査対象物領域と背景領域の境界部分と
なる角部を挟む２本の直線を抽出し、この２本の直線の
それぞれについて直線上に任意の数点を設定し、この任
意の数点の座標より２本の直線の方程式を求め、この２
本の直線の方程式より２本の直線の交点となる仮想交点
の座標を求める。さらに、仮想交点を中心として予め設
定された大きさの半径を有する円形ウィンドウを撮影画
像内に設定し、この円形ウィンドウ内に検査対象物領域
が含まれるか否かを検出することにより検査対象物の角
部の欠けの有無を判定することを特徴とする検査対象物
の角部の欠け検出方法を提供することにより、上記の従
来技術の課題を解決することにした。

【０００９】また、円形ウィンドウ内に検査対象物領域
が含まれるか否かを検出する代わりに、円形ウィンドウ
とこの円形ウィンドウ内の検査対象物領域の面積比を算
出し、算出された面積比と予め設定された判定基準とな
る面積比を比較することにより検査対象物の角部の欠け
の有無を判定するようにしてもよい。

【００１０】

【作用】上記の検査方法によれば、検査対象物の画像デ
ータを処理し、検査対象物に欠けがないとしたときの角
部の頂点の座標を推定し、この推定された角部の頂点を
中心とする円形のウィンドウを設定し、この円形ウィン
ドウ内に検査対象物が存在するか否かにより欠けの有無
を判定するようにしたので、ウィンドウと検査対象物の
相対的な位置関係は検査対象物の位置に無関係となる。
また、円形ウィンドウの大きさ即ち半径を欠けの判定基
準として設定できる。

【００１１】また、円形ウィンドウ内に検査対象物領域
が含まれるか否かを検出する代わりに、円形ウィンドウ
とこの円形ウィンドウ内の検査対象物領域の面積比を算
出するようにすれば、算出された面積比と予め設定され
た判定基準となる面積比を比較することにより検査対象
物の角部の欠けの有無を判定できる。また、検査対象と
なる領域は検査対象物の角部の仮想交点を中心とした円
形ウィンドウ内の領域となるので、ウィンドウ内の検査
対象物領域の面積はウィンドウと検査対象物の位置関係
に無関係となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１乃至図４に基づ
いて説明する。特に図４は検査対象物の角部の欠け検出
方法を示すフローチャートであり、本実施例の文中に記
載の「（ステップ＊＊）」は図４中の処理ステップを示
している。図１は本発明による検査方法を適用した検査
装置の概略構成図である。検査装置は通常カメラ１、画
像処理装置２、及びモニタ３で構成され、カメラ１で撮
影された検査対象物４の画像を画像処理装置２に入力
し、画像処理装置２ではこの撮影画像から画像処理手段
を用いて検査対象物４の特徴量を計算し、その結果をモ
ニタ３に表示する。ところで、本発明は検査対象物４の
角部の欠けの有無を判定することを目的としているた
め、入力画像の範囲は、図２に示すように検査対象物４
の角部及びその近傍に限定すればよく、これはカメラ１
の倍率を調整する等により行えばよい。ここで、図２に
示す角部の破線は欠けのない場合、実線は欠けのある場
合をそれぞれ示す。

【００１３】カメラ１で撮影された検査対象物４の画像
は画像処理装置２に取り込まれ（ステップ２２）、検査
対象物の領域とその背景の領域に分割される（ステップ
２３）。最も簡単で従来から良く知られている分割方法
は２値化によるものである。例えば暗い背景に表面が明
るい検査対象物を置いたときは、２値化することにより
検査対象物の領域が白画素となり、一方、背景の領域は
黒画素となる。画素が白から黒に移る領域を抽出すれ
ば、検査対象物領域と背景領域の境界が求まる（ステッ
プ２４）。他の方法としては、エッジ強調フィルタなど
を使用して、検査対象物の輪郭線のみを抽出し、検査対
象物領域と背景領域を分離するものがある。図３は２値
化して得られた画像の例を示したものであり、斜線部は
検査対象物領域であり実際の画像処理画面では白く表示
され、一方、斜線部以外は背景領域であり実際の画面で
は黒く表示される。

【００１４】次に、検査対象物の角部の頂点を推定する
ために前述の検査対象物領域とその背景領域との境界を
成す角部を挟む２本の直線Ａ、Ｂの方程式をそれぞれ求
める（ステップ２５）。直線の方程式を精度良く求める
方法としては周知の技術である最小２乗法を用いるもの
が最も簡単である。この方法は、図３に示すように、入
力画像に対してＸ軸及びＹ軸を設定し、直線Ａ、Ｂのそ
れぞれについて角部からある程度離れた明らかに欠けが
存在しないと推定される任意の地点にポイントを数点設
定し、これらのポイントの座標から最小２乗法を用いて
それぞれの１次関数式即ち直線の方程式を求めるもので
ある。

【００１５】次に、この角部を挟む２本の直線の方程式
より、直線の交点即ち角部の頂点の座標を求める（ステ
ップ２６）。２本の直線の方程式よりその交点を求める
方法もまた周知であり、前述において求められた直線
Ａ、Ｂの方程式をそれぞれ式（１）、式（２）に示すよ
うに表すと、交点の座標（Ｘ１，Ｙ１）は式（３）及び
式（４）に示すようになる。求められた直線の交点は検
査対象物の角部の頂点と推定され、これを仮想交点と呼
ぶことにする。

【００１６】

【数１】

【００１７】さらに、図３に示すように、仮想交点を中
心として予め設定された大きさの半径を有する円形のウ
ィンドウを設定する（ステップ２７）。ここで予め設定
された大きさとは欠けの有無を判定するための基準とす
る数値であり、この数値を小さく設定すれば判定基準を
厳しくすることができる。この円形ウィンドウ内に検査
対象物が存在することを示す白画素が検出されるか否か
により欠けの有無を判定するわけであるが（ステップ２
８）、使用環境によりノイズ等の影響を受ける場合に
は、実際には円形ウィンドウ内に検査対象物が存在しな
いのに白画素が検出されてしまうこともあるので、この
場合は白画素の有無のみで欠けの有無を判定するのは信
頼性に問題が生じる。これに対処するには、例えば、円
形ウィンドウ内にある画素の内、隣合う画素が３個以上
連続して白画素であれば、円形ウィンドウ内に白画素が
存在するものと判定するようにすればよい。

【００１８】最後に、円形ウィンドウ内に検査対象物が
検出されれば欠けがないと判定しＯＫ信号を出力し（ス
テップ２９）、一方、円形ウィンドウ内に検査対象物が
検出されなければ欠けが有ると判定しＮＧ信号を出力す
るようにする（ステップ３０）。

【００１９】以上説明したように、本実施例によれば、
検査対象物の画像データを処理し、検査対象物に欠けが
ないとしたときの角部の頂点の座標を推定し、この推定
された角部の頂点を中心とする円形のウィンドウを設定
し、この円形ウィンドウ内に検査対象物が存在すること
を示す白画素が検出されるか否かにより欠けの有無を判
定するようにした。また、円形ウィンドウの大きさ即ち
半径を欠けの判定基準として設定できるようにした。

【００２０】ところで、前述の実施例では、欠けの有無
の判定は、円形ウィンドウ内に検査対象物が存在するこ
とを示す白画素が検出されるか否かにより行ったが、別
の手段として、円形ウィンドウとこの円形ウィンドウ内
の検査対象物領域の面積比を算出し、この算出された面
積比と予め設定された判定基準となる面積比を比較する
ことにより欠けの有無を判定するようにしてもよい。こ
の方法によれば、判定基準として円形ウィンドウの半径
の他に面積比が加わることになり、上述の白画素の有無
により判定を行う方法より判定基準の数が増えることに
なるが、特にノイズ等の影響を大きく受けるような使用
環境においては、ある程度の誤差が許容できる面積値を
比較データとして用いるこの方法のほうが判定結果の信
頼性を高くすることができる。さらに、コンベア上を検
査対象物が逐次流れてくるような工程においては、この
面積比を随時記録することにより工程管理を行うように
すれば、異常状態を未然に防ぐことも可能である。

【００２１】なお、本実施例では検査対象物の形状が四
角形である場合を示したが、角部を有する形状であれ
ば、この他の多角形、例えば三角形、六角形、八角形等
であってもよいし、扇形や星形であってもよく、本実施
例を適用することが可能である。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、検査対象物の画像デー
タを処理し、検査対象物に欠けがないとしたときの角部
の頂点の座標を推定し、この推定された角部の頂点を中
心とする円形のウィンドウを設定し、この円形ウィンド
ウ内に検出される検査対象物により欠けの有無を判定す
るようにしたので、判定結果はウィンドウと検査対象物
の位置関係に無関係となった。これにより、矩形ウィン
ドウを使用する場合に必要となる、矩形ウィンドウの位
置を検査対象物の位置に合わせて補正する処理が不要と
なった。

【００２３】また、円形ウィンドウの大きさ即ち半径を
欠けの判定基準として設定できるようにしたので、判定
結果に影響を与える判定基準の設定が簡素で容易なもの
となった。特に、円形ウィンドウ内に検査対象物が存在
することを示す白画素が検出されるか否かにより欠けの
有無を判定する方法においては、判定基準は円形ウィン
ドウの半径の大きさのみとすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像処理を用いた検査システムの
概説図である。

【図２】カメラから画像処理装置に入力された画像の例
を示す図である。

【図３】本発明の一実施例を示す説明図である。

【図４】本発明の一実施例における検査対象物の角部の
欠け検出方法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ カメラ ２ 画像処理装置 ４ 検査対象物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角部を有する検査対象物の任意の角部の
   欠けの有無を判定する方法において、カメラにより角部
   を有する検査対象物の任意の角部の近傍を撮影し、該撮
   影画像を画像処理装置により画像処理することにより前
   記検査対象物が存在する検査対象物領域と該検査対象物
   領域以外の背景領域に分割し、該検査対象物領域と背景
   領域の境界部分となる角部を挟む２本の直線を抽出し、
   該２本の直線のそれぞれについて直線上に任意の数点を
   設定し、該任意の数点の座標より前記２本の直線の方程
   式を求め、該２本の直線の方程式より該２本の直線の交
   点となる仮想交点の座標を求め、該仮想交点を中心とし
   て予め設定された大きさの半径を有する円形ウィンドウ
   を前記撮影画像内に設定し、該円形ウィンドウ内に前記
   検査対象物領域が含まれるか否かを検出することにより
   前記検査対象物の角部の欠けの有無を判定することを特
   徴とする検査対象物の角部の欠け検出方法。
2. 【請求項２】 前記円形ウィンドウ内に前記検査対象物
   領域が含まれるか否かを検出する代わりに、前記円形ウ
   ィンドウと該円形ウィンドウ内の前記検査対象物領域の
   面積比を算出し、該算出された面積比と予め設定された
   判定基準となる面積比を比較することにより前記検査対
   象物の角部の欠けの有無を判定するようにした請求項１
   記載の検査対象物の角部の欠け検出方法。