JP7417426B2 - Anomaly detection device and anomaly detection method - Google Patents

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Description

本発明は、異常検知装置、および異常検知方法に関し、特に複数の画像から撮影環境の異常を検知する技術に関する。 The present invention relates to an abnormality detection device and an abnormality detection method, and particularly to a technique for detecting an abnormality in a photographing environment from a plurality of images.

画像を用いた品質検査における判定精度や信頼性の確保には、製品以外の状態が一定な画像を収集することが重要となる。そのためには日々の運用の中で、撮影環境の異常を素早く検知できることが望ましい。撮影環境には、機器の位置や固定といった撮像機器のセッティングや、絞りやシャッタースピードといった撮像のパラメータがある。 In order to ensure judgment accuracy and reliability in quality inspections using images, it is important to collect images in which the state of items other than the product is constant. To this end, it is desirable to be able to quickly detect abnormalities in the shooting environment during daily operations. The photographing environment includes settings of the imaging device such as the position and fixation of the device, and imaging parameters such as aperture and shutter speed.

撮影環境の変化を検知するには、位置センサや振動センサなどのセンサ類により撮像装置の状態を直接計測する手法がある。しかし、センサ分のコスト増を招いたり、既存環境への付加が困難だったりするので、元々撮影している画像から異常を検知できた方が有用である。 To detect changes in the imaging environment, there is a method of directly measuring the state of the imaging device using sensors such as a position sensor and a vibration sensor. However, since this increases the cost of the sensor and makes it difficult to add it to the existing environment, it would be more useful to be able to detect abnormalities from images that are originally captured.

撮影した画像から撮影環境の異常を検知する従来技術として、例えば、特許文献1は、対象物の良否判定に用いる検査対象の物理量分布を画像から求めて過去の分布と比較することで異常を検知する技術を開示している。 As a conventional technique for detecting abnormalities in the photographing environment from photographed images, for example, Patent Document 1 discloses a method for detecting abnormalities by determining the physical quantity distribution of the inspection object from the image and comparing it with the past distribution, which is used to determine the quality of the object. Discloses technology to do so.

また、例えば、特許文献2は、テンプレートマッチング時に求めた性能値を過去の値と比較することで異常を検知する技術を開示している。 Further, for example, Patent Document 2 discloses a technique for detecting an abnormality by comparing a performance value obtained during template matching with a past value.

特開平10-153558号公報Japanese Patent Application Publication No. 10-153558 特開2013-037510号公報JP2013-037510A

しかし、特許文献1に記載の、検査対象の物理量を画像から求め、一定の製品数の現在の物理量分布を過去の物理量分布と比較して異常の有無を検知する技術では、製品の種類ごとに用いる物理量の設定が必要となる。そのため、製品の画像を用いた品質検査の場合には、検査対象における物理量を求めるのが困難になるという課題がある。 However, the technology described in Patent Document 1 that detects the presence or absence of an abnormality by determining the physical quantity to be inspected from an image and comparing the current physical quantity distribution of a certain number of products with the past physical quantity distribution, It is necessary to set the physical quantities to be used. Therefore, in the case of quality inspection using images of products, there is a problem that it becomes difficult to obtain physical quantities in the inspection target.

また、特許文献2に記載のテンプレートマッチングを用いた技術では、各製品の撮影位置にテンプレート画像の準備が必要になるといった課題がある。 Further, the technique using template matching described in Patent Document 2 has a problem in that a template image needs to be prepared at the photographing position of each product.

このように、従来の技術では、検査対象の製品の画像に基づいて、撮影環境に生じた異常を検知することが困難であった。 As described above, with the conventional technology, it is difficult to detect an abnormality occurring in the photographing environment based on the image of the product to be inspected.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、製品の画像から、撮影環境に生じた異常を容易に検知することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to easily detect abnormalities occurring in the photographing environment from images of products.

上述した課題を解決するために、本発明に係る異常検知装置は、撮像装置から取得された複数の画像の各々を空間周波数領域のスペクトルに変換するように構成された変換部と、前記変換部によって変換されたスペクトルに対して、変曲点を有する非線形モデルを適用するように構成されたモデル適用部と、前記スペクトルに適用された前記非線形モデルから、前記変曲点に対応する空間周波数を抽出するように構成された抽出部と、抽出された前記変曲点に対応する空間周波数に基づいて前記複数の画像の各々の品質を示す評価値を求めて出力するように構成された評価値算出部と、前記評価値算出部から出力された前記複数の画像に対する前記評価値の時系列データを記憶するように構成された記憶部と、前記記憶部に記憶されている前記時系列データの時系列解析を行い、前記時系列解析の結果が所定の条件を満たした場合に、前記撮像装置を含む予め構築された撮影環境に異常が発生したと判断するように構成された時系列解析部とを備える。 In order to solve the above-mentioned problems, an anomaly detection device according to the present invention includes a converting unit configured to convert each of a plurality of images acquired from an imaging device into a spectrum in a spatial frequency domain, and the converting unit A model application unit configured to apply a nonlinear model having an inflection point to the spectrum converted by the above method, and a spatial frequency corresponding to the inflection point from the nonlinear model applied to the spectrum. an extraction unit configured to extract, and an evaluation value configured to obtain and output an evaluation value indicating the quality of each of the plurality of images based on a spatial frequency corresponding to the extracted inflection point. a calculation unit; a storage unit configured to store time-series data of the evaluation values for the plurality of images output from the evaluation value calculation unit; and a storage unit configured to store time-series data of the evaluation values for the plurality of images output from the evaluation value calculation unit; A time series analysis unit configured to perform time series analysis and determine that an abnormality has occurred in a pre-built imaging environment including the imaging device if the result of the time series analysis satisfies a predetermined condition. Equipped with.

また、本発明に係る異常検知装置において、前記時系列解析部は、前記時系列データにおける予め設定された期間内に、予め設定された前記評価値の許容範囲を外れた評価値が検出された場合に、前記撮影環境に異常が発生したと判断してもよい。 Further, in the anomaly detection device according to the present invention, the time series analysis unit detects that an evaluation value outside a preset allowable range of the evaluation value is detected within a preset period in the time series data. In this case, it may be determined that an abnormality has occurred in the photographing environment.

また、本発明に係る異常検知装置において、前記予め設定された期間は、前記時系列データにおける直近の一定期間を含み、前記時系列解析部は、前記直近の一定期間において、前記時系列データに含まれる前記許容範囲を外れた評価値の数が、設定された数以上である場合に、前記撮影環境に異常が発生したと判断してもよい。 Further, in the anomaly detection device according to the present invention, the preset period includes the most recent certain period in the time series data, and the time series analysis unit is configured to analyze the time series data in the most recent certain period. It may be determined that an abnormality has occurred in the photographing environment when the number of included evaluation values outside the permissible range is equal to or greater than a set number.

また、本発明に係る異常検知装置において、前記時系列解析部による前記時系列解析の結果に関する情報を表示画面に表示するように構成された表示部をさらに備えていてもよい。 Further, the anomaly detection device according to the present invention may further include a display section configured to display information regarding the results of the time series analysis by the time series analysis section on a display screen.

上述した課題を解決するために、本発明に係る異常検知方法は、撮像装置から取得された複数の画像の各々を空間周波数領域のスペクトルに変換する第1ステップと、前記第1ステップで変換されたスペクトルに対して、変曲点を有する非線形モデルを適用する第2ステップと、前記スペクトルに適用された前記非線形モデルから、前記変曲点に対応する空間周波数を抽出する第3ステップと、抽出された前記変曲点に対応する空間周波数に基づいて前記複数の画像の各々の品質を示す評価値を求めて出力する第4ステップと、前記第4ステップで出力された前記複数の画像に対する前記評価値の時系列データを記憶部に記憶する第5ステップと、前記記憶部に記憶されている前記時系列データの時系列解析を行い、前記時系列解析の結果が所定の条件を満たした場合に、前記撮像装置を含む予め構築された撮影環境に異常が発生したと判断する第6ステップとを備える。 In order to solve the above-mentioned problems, an anomaly detection method according to the present invention includes a first step of converting each of a plurality of images acquired from an imaging device into a spectrum in a spatial frequency domain; a second step of applying a nonlinear model having an inflection point to the spectrum; a third step of extracting a spatial frequency corresponding to the inflection point from the nonlinear model applied to the spectrum; a fourth step of determining and outputting an evaluation value indicating the quality of each of the plurality of images based on the spatial frequency corresponding to the inflection point, and a fifth step of storing time-series data of evaluation values in a storage unit; performing a time-series analysis of the time-series data stored in the storage unit; and when the result of the time-series analysis satisfies a predetermined condition; and a sixth step of determining that an abnormality has occurred in a pre-constructed imaging environment including the imaging device.

また、本発明に係る異常検知方法において、前記第6ステップで実行された前記時系列解析の結果に関する情報を表示画面に表示させる第7ステップをさらに備えていてもよい。 Further, the anomaly detection method according to the present invention may further include a seventh step of displaying information regarding the result of the time series analysis executed in the sixth step on a display screen.

本発明によれば、画像の品質を示す評価値の時系列データの時系列解析を行い、時系列解析の結果が所定の条件を満たす場合に、撮像装置を含む予め構築された撮影環境に異常が発生したと判断する。そのため、製品の画像から、撮影環境に生じた異常を容易に検知することができる。 According to the present invention, time-series analysis of time-series data of evaluation values indicating image quality is performed, and if the result of the time-series analysis satisfies a predetermined condition, an abnormality occurs in a pre-built imaging environment including an imaging device. It is determined that this has occurred. Therefore, abnormalities occurring in the photographing environment can be easily detected from the product image.

図1は、本発明の実施の形態に係る異常検知装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an abnormality detection device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本実施の形態に係る時系列解析部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the time series analysis section according to this embodiment. 図3は、本実施の形態に係る異常検知装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the abnormality detection device according to the present embodiment. 図4は、本実施の形態に係る異常検知装置の動作の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation of the abnormality detection device according to the present embodiment. 図5は、本実施の形態に係る評価値を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining evaluation values according to this embodiment. 図6は、本実施の形態に係る評価値を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining evaluation values according to this embodiment. 図7は、本実施の形態に係る時系列解析処理を説明するためのフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart for explaining time series analysis processing according to this embodiment. 図8は、本実施の形態の効果を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the effects of this embodiment.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図1から図8を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 8.

[発明の概要]
はじめに、本発明の実施の形態に係る異常検知装置1の概要について説明する。
異常検知装置1は、例えば、製造プロセスで得られた製品の画像に基づいて製品の良品、不良品などの外観検査を行う画像検査システムに構築された撮影環境の異変を、撮影済みの製品の画像により検知する。
[Summary of the invention]
First, an overview of an abnormality detection device 1 according to an embodiment of the present invention will be explained.
For example, the abnormality detection device 1 detects abnormalities in the photographing environment of an image inspection system that performs external appearance inspections of products, such as non-defective products and defective products, based on images of products obtained in the manufacturing process. Detected by image.

画像検査システムでは、カメラ2の位置、照明、および対象物3の設置位置などの撮影環境は予め構築されており、製造プロセスで得られる各対象物3は、同じ環境設定のもとで撮影されることが想定されている。しかし、何らかの原因により、設備に振動が生じたり、製品自体の高さが変わったり、カメラ2の位置の微細なずれなどが生ずる場合がある。特に、対象物3が微細な製品であるような場合には、微小な環境変化は、撮影された画像に大きな変化を与え、外観検査の結果にも影響を及ぼす場合がある。 In the image inspection system, the photographing environment such as the position of the camera 2, lighting, and installation position of the object 3 is constructed in advance, and each object 3 obtained in the manufacturing process is photographed under the same environmental settings. It is assumed that However, for some reason, vibration may occur in the equipment, the height of the product itself may change, or a slight shift in the position of the camera 2 may occur. In particular, when the object 3 is a minute product, minute environmental changes may cause a large change in the photographed image and may also affect the results of the visual inspection.

本発明の実施の形態に係る異常検知装置1では、画像検査システムで定常的に撮影される対象物3の画像ごとに、画像の品質を示す評価値を求めて蓄積する。また、異常検知装置1では、蓄積された複数の画像に対する評価値を時系列解析し、評価値の時系列データに生じた異常を検知することで、予め構築された撮影環境に異常が発生したことを検知する。 In the abnormality detection device 1 according to the embodiment of the present invention, an evaluation value indicating the quality of the image is obtained and accumulated for each image of the object 3 that is regularly photographed by the image inspection system. In addition, the anomaly detection device 1 analyzes evaluation values for a plurality of accumulated images over time, and detects abnormalities that occur in the time-series data of evaluation values, thereby detecting abnormalities that have occurred in the pre-constructed shooting environment. Detect things.

[異常検知装置の機能ブロック]
図1に示すように、異常検知装置1は、外部に設置されているカメラ2によって撮影された製品などの対象物3の画像を取得する。カメラ2は、例えば、同一の製造プロセスなどで製造された複数の対象物3の各々の画像を1枚ずつ、あるいは複数枚ずつ撮影することができる。カメラ2によって撮影された画像には、製品などの対象物3の外観が含まれる。本実施の形態において、カメラ2が対象物3を繰り返し撮影することによって、複数の画像を時系列で得ることができる。
[Functional block of anomaly detection device]
As shown in FIG. 1, the abnormality detection device 1 acquires an image of a target object 3 such as a product taken by a camera 2 installed outside. The camera 2 can, for example, take one image or a plurality of images of each of a plurality of objects 3 manufactured by the same manufacturing process. The image taken by the camera 2 includes the appearance of the object 3 such as a product. In this embodiment, by repeatedly photographing the object 3 with the camera 2, a plurality of images can be obtained in chronological order.

カメラ2の位置、照明、および対象物3の設置位置などの撮影環境は予め構築されており、製造プロセスで得られる各対象物3は、同じ環境設定のもと撮影されている。しかし、本実施の形態では、前述したように、何らかの原因により、設備に振動が生じたり、製品自体の高さが変わったり、カメラ2の位置の微細なずれなどが生ずる場合があり、このような撮影環境における環境設定の変化を異常として検知する。 A photographing environment such as the position of the camera 2, lighting, and the installation position of the object 3 is established in advance, and each object 3 obtained in the manufacturing process is photographed under the same environmental settings. However, in this embodiment, as mentioned above, vibration may occur in the equipment, the height of the product itself may change, or a slight shift in the position of the camera 2 may occur for some reason. Changes in environmental settings in a shooting environment are detected as abnormalities.

異常検知装置1は、取得部10、補正部11、変換部12、モデル適用部13、抽出部14、評価値算出部15、記憶部16、時系列解析部17、および表示部18を備える。 The anomaly detection device 1 includes an acquisition section 10, a correction section 11, a conversion section 12, a model application section 13, an extraction section 14, an evaluation value calculation section 15, a storage section 16, a time series analysis section 17, and a display section 18.

取得部10は、図1に示すように、外部に設置されたカメラ2(撮像装置)によって撮影された対象物3の画像を取得する。このような取得部10は、インターフェース回路によって実現することができる。取得部10は、複数の画像を有線または無線通信によってカメラ2から取得する。画像は、例えば、静止画像のデジタルデータである。 As shown in FIG. 1, the acquisition unit 10 acquires an image of the object 3 photographed by a camera 2 (imaging device) installed externally. Such an acquisition unit 10 can be realized by an interface circuit. The acquisition unit 10 acquires a plurality of images from the camera 2 through wired or wireless communication. The image is, for example, digital data of a still image.

補正部11は、取得部10によって取得された対象物3の画像に含まれる対象物3の領域の切り出し、色調補正、リサイズ、ノイズの除去など予め設定された補正処理を行う。 The correction unit 11 performs preset correction processing such as cutting out a region of the object 3 included in the image of the object 3 acquired by the acquisition unit 10, correcting color tone, resizing, and removing noise.

変換部12は、補正部11によって補正処理が行われた複数の画像の各々を、空間周波数領域のスペクトルに変換する。より詳細には、変換部12は、空間領域の画像を2次元離散フーリエ変換して、極座標変換を行うことで、画像ごとの空間周波数分布を示す周波数スペクトル、すなわちパワースペクトルを出力する。 The converting unit 12 converts each of the plurality of images subjected to the correction process by the correcting unit 11 into a spectrum in the spatial frequency domain. More specifically, the transform unit 12 performs two-dimensional discrete Fourier transform on the spatial domain image and performs polar coordinate transformation, thereby outputting a frequency spectrum, that is, a power spectrum, indicating the spatial frequency distribution for each image.

モデル適用部13は、変換部12によって得られたスペクトルに対して、変曲点を有する非線形モデルを適用する。ここで、非線形モデルは、画像の空間周波数スペクトルをモデル化したものである。非線形モデルとして、変曲点を示すパラメータを唯一つ有する非線形関数を用いる。変曲点を有する非線形関数として、例えば、シグモイド関数などの非線形単調減少関数を用いることができる。本実施の形態においては、次の式(1)に示すような4パラメータ-シグモイド関数を用いた場合を例に説明する。 The model application unit 13 applies a nonlinear model having an inflection point to the spectrum obtained by the conversion unit 12. Here, the nonlinear model is a model of the spatial frequency spectrum of an image. A nonlinear function having only one parameter indicating an inflection point is used as the nonlinear model. As the nonlinear function having an inflection point, for example, a nonlinear monotonically decreasing function such as a sigmoid function can be used. In this embodiment, a case will be explained using a four-parameter sigmoid function as shown in the following equation (1) as an example.

Figure 0007417426000001
ただし、a、bは上限および下限を決めるパラメータ、cは曲線形状を決めるパラメータ、dは変曲点を示すパラメータである。
Figure 0007417426000001
However, a and b are parameters that determine the upper and lower limits, c is a parameter that determines the shape of the curve, and d is a parameter that indicates an inflection point.

モデル適用部13は、例えば、変換部12によって得られたスペクトルと4パラメータ-シグモイド関数モデルとの誤差が最小となるように、4パラメータ-シグモイド関数のパラメータa、b、c、dの値を求める。 For example, the model application unit 13 adjusts the values of parameters a, b, c, and d of the 4-parameter sigmoid function so that the error between the spectrum obtained by the conversion unit 12 and the 4-parameter sigmoid function model is minimized. demand.

抽出部14は、スペクトルにあてはめられた非線形モデルから、変曲点を示すパラメータdの値を抽出する。より詳細には、抽出部14は、モデル適用部13によって各画像のパワースペクトルに当てはめられた4パラメータ-シグモイド関数の変曲点dの値、すなわち、各画像の周波数スペクトルの変曲点に対応する空間周波数(周期)を抽出する。 The extraction unit 14 extracts the value of a parameter d indicating an inflection point from the nonlinear model fitted to the spectrum. More specifically, the extraction unit 14 extracts the value of the inflection point d of the four-parameter sigmoid function applied to the power spectrum of each image by the model application unit 13, that is, the value corresponding to the inflection point of the frequency spectrum of each image. Extract the spatial frequency (period).

ピントが外れて画像にボケが生じているような場合、パワースペクトルの高周波成分が低下することが知られている。本実施の形態では、上式(1)に示す4パラメータ-シグモイド関数が当てはめられたパワースペクトルの変曲点の値を、その画像における高周波成分の低下具合を示す情報として抽出する。 It is known that when an image is out of focus and blurred, the high frequency components of the power spectrum decrease. In this embodiment, the value of the inflection point of the power spectrum to which the four-parameter sigmoid function shown in equation (1) above is applied is extracted as information indicating the degree of decline in high frequency components in the image.

評価値算出部15は、変曲点の値に対して設定された基準に基づいて、抽出部14が抽出した変曲点の値に係る複数の画像各々の品質を示す評価値を求める。本実施の形態では、評価値算出部15は、抽出部14が抽出した変曲点の値を、対象の画像の最大周波数で除して正規化した値を評価値として求める。 The evaluation value calculation unit 15 calculates an evaluation value indicating the quality of each of the plurality of images related to the value of the inflection point extracted by the extraction unit 14, based on the criteria set for the value of the inflection point. In the present embodiment, the evaluation value calculation unit 15 obtains a normalized value by dividing the value of the inflection point extracted by the extraction unit 14 by the maximum frequency of the target image as an evaluation value.

記憶部16は、評価値算出部15によって算出された評価値の時系列データを記憶する記憶回路である。具体的には、記憶部16は、評価値を画像の撮像時刻に対応させた時系列データを記憶する。 The storage unit 16 is a storage circuit that stores time-series data of evaluation values calculated by the evaluation value calculation unit 15. Specifically, the storage unit 16 stores time-series data in which evaluation values correspond to image capturing times.

時系列解析部17は、記憶部16に蓄積されている評価値の時系列データに対する時系列解析を行い、時系列解析の結果が所定の条件を満たした場合に、予め構築されている撮影環境に異常が発生したと判断する。例えば、時系列解析部17は、評価値の時系列データにおける予め設定された期間内に、画像の品質に関して設定された評価値の許容範囲を外れた評価値が検出された場合に、撮影環境に異常が発生したと判断する。以下において、予め設定された評価値の許容範囲として、下限値を用いる場合を例に挙げて説明する。 The time series analysis unit 17 performs time series analysis on the time series data of evaluation values stored in the storage unit 16, and when the result of the time series analysis satisfies a predetermined condition, the time series analysis unit 17 performs a time series analysis on the time series data of evaluation values stored in the storage unit 16, and when the result of the time series analysis satisfies a predetermined condition, It is determined that an abnormality has occurred. For example, when an evaluation value that is out of the allowable range of evaluation values set for image quality is detected within a preset period in time-series data of evaluation values, the time series analysis unit 17 It is determined that an abnormality has occurred. In the following, a case where a lower limit value is used as the permissible range of the preset evaluation value will be described as an example.

時系列解析部17は、評価値の時系列データの解析手法として、統計分布モデルなど、各種時系列解析のアルゴリズムを用いることができる。例えば、時系列解析部17は、画像の品質を示す評価値の時系列データから、例えば、直近1日など、予め設定された期間内に、予め設定された評価値の下限値に満たない評価値の数が、設定された数以上である場合に、撮影環境に異常が発生したと判断することができる。つまり、時系列解析部17は、品質が一定の基準に満たない画像が、設定された数以上ある場合に、予め構築された撮影環境に異常が発生したと判断する。 The time series analysis unit 17 can use various time series analysis algorithms such as a statistical distribution model as a method for analyzing time series data of evaluation values. For example, the time series analysis unit 17 calculates, from time series data of evaluation values indicating image quality, evaluations that are less than the lower limit of a preset evaluation value within a preset period, such as the most recent day. If the number of values is equal to or greater than the set number, it can be determined that an abnormality has occurred in the photographing environment. In other words, the time series analysis unit 17 determines that an abnormality has occurred in the pre-constructed photographing environment when there are a set number or more of images whose quality does not meet a certain standard.

時系列解析部17は、図2に示すように、例えば、設定部170、第1判定部171、および第2判定部172を備える。 As shown in FIG. 2, the time series analysis unit 17 includes, for example, a setting unit 170, a first determination unit 171, and a second determination unit 172.

設定部170は、第1判定部171および第2判定部172が用いる判定基準を設定する。設定部170は、動的な値、あるいは、固定値を判定基準として設定することができる。例えば、設定部170は、記憶部16に格納されている判定基準として、後述の第1基準および第2基準を読み込む構成とすることができる。あるいは、設定部170は、後述の入力装置108で受け付けられた操作入力に応じて判定基準を設定することができる。 The setting section 170 sets determination criteria used by the first determination section 171 and the second determination section 172. The setting unit 170 can set a dynamic value or a fixed value as a determination criterion. For example, the setting unit 170 may be configured to read a first criterion and a second criterion, which will be described later, as the determination criteria stored in the storage unit 16. Alternatively, the setting unit 170 can set the determination criteria according to an operation input received by the input device 108, which will be described later.

第1判定部171は、画像ごとの評価値に基づいて、各画像が、評価値に対して設定された画像の品質に関する第1基準を満たすか否かを判定する。例えば、評価値の時系列データが平均μと標準偏差σで定まる正規分布となる場合を仮定する。この場合、例えば、第1判定部171は、画像の評価値が、過去の一定期間における評価値の平均値から標準偏差の所定の正の整数倍の値を引いた下限値に満たない場合、その評価値の画像は、第1基準を満たさないと判定する。 The first determination unit 171 determines, based on the evaluation value for each image, whether each image satisfies the first criterion regarding image quality set for the evaluation value. For example, assume that time-series data of evaluation values has a normal distribution determined by mean μ and standard deviation σ. In this case, for example, if the evaluation value of the image is less than the lower limit value obtained by subtracting a predetermined positive integer multiple of the standard deviation from the average value of evaluation values over a certain period of time in the past, the first determination unit 171 determines that It is determined that the image with that evaluation value does not satisfy the first criterion.

より具体的には、第1判定部171は、例えば、過去3日間の評価値の平均μから標準偏差σの3倍の値を引いた下限値[μ-3σ]に満たない評価値の画像を含む対象物3について、画像の品質に関する第1基準を満たさない対象物3であると判定する。例えば、第1判定部171は、1つの対象物3について複数枚の画像が取得される場合に、下限値に満たない評価値の画像が一定の割合以上である場合に、その対象物3は第1基準を満たさないと判定することができる。 More specifically, the first determination unit 171 selects an image whose evaluation value is less than the lower limit [μ−3σ], which is obtained by subtracting three times the standard deviation σ from the average μ of the evaluation values for the past three days. It is determined that the object 3 including the object 3 does not satisfy the first criterion regarding image quality. For example, the first determination unit 171 determines that when a plurality of images are acquired for one object 3 and the number of images with evaluation values that are less than the lower limit value is more than a certain percentage, the first determination section 171 determines that the object 3 is It can be determined that the first criterion is not satisfied.

第2判定部172は、第1判定部171によって、第1基準を満たさないと判定された画像の数が、予め設定された期間内に、設定された数以上である場合に、異常判定の基準である第2基準を満たすと判定する。例えば、第2判定部172は、第1基準を満たさない対象物3の数が、1日20個を超えた場合に、第2基準を満たすと判定することができる。時系列解析部17は、第2判定部172が第2基準を満たすと判定した場合に、撮影環境に異常が発生したと判断する。 The second determining unit 172 determines whether the abnormality is determined when the number of images determined by the first determining unit 171 as not meeting the first criterion is greater than or equal to a preset number within a preset period. It is determined that the second criterion is satisfied. For example, the second determination unit 172 can determine that the second criterion is satisfied when the number of objects 3 that do not meet the first criterion exceeds 20 in one day. The time series analysis unit 17 determines that an abnormality has occurred in the photographing environment when the second determination unit 172 determines that the second criterion is satisfied.

表示部18は、時系列解析部17によって解析された評価値の時系列データおよび、撮影環境に異常が発生したことを示す情報を含む、時系列解析の結果を後述の表示装置109に表示させる。 The display unit 18 displays the results of the time-series analysis, including the time-series data of the evaluation values analyzed by the time-series analysis unit 17 and information indicating that an abnormality has occurred in the photographing environment, on the display device 109 described below. .

[異常検知装置のハードウェア構成]
次に、上述した機能を有する異常検知装置1を実現するハードウェア構成の一例について、図3のブロック図を参照して説明する。
[Hardware configuration of anomaly detection device]
Next, an example of a hardware configuration for realizing the abnormality detection device 1 having the above-described functions will be described with reference to the block diagram of FIG. 3.

図3に示すように、異常検知装置1は、例えば、バス101を介して接続されるプロセッサ102、主記憶装置103、通信インターフェース104、補助記憶装置105、入出力I/O106、時計107、入力装置108、および表示装置109を備えるコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。プロセッサ102は、CPUやGPUなどによって構成される。 As shown in FIG. 3, the abnormality detection device 1 includes, for example, a processor 102 connected via a bus 101, a main storage device 103, a communication interface 104, an auxiliary storage device 105, an input/output I/O 106, a clock 107, an input This can be realized by a computer including the device 108 and the display device 109, and a program that controls these hardware resources. The processor 102 includes a CPU, a GPU, and the like.

主記憶装置103には、プロセッサ102が各種制御や演算を行うためのプログラムが予め格納されている。プロセッサ102と主記憶装置103とによって、図1に示した補正部11、変換部12、モデル適用部13、抽出部14、評価値算出部15、時系列解析部17など、異常検知装置1の各機能が実現される。 The main storage device 103 stores in advance programs for the processor 102 to perform various controls and calculations. The processor 102 and the main storage device 103 operate the correction section 11, the conversion section 12, the model application section 13, the extraction section 14, the evaluation value calculation section 15, the time series analysis section 17, etc. shown in FIG. Each function is realized.

通信インターフェース104は、異常検知装置1と各種外部電子機器との間をネットワーク接続するためのインターフェース回路である。通信インターフェース104によって図1に示した取得部10が実現される。 The communication interface 104 is an interface circuit for establishing a network connection between the abnormality detection device 1 and various external electronic devices. The acquisition unit 10 shown in FIG. 1 is realized by the communication interface 104.

補助記憶装置105は、読み書き可能な記憶媒体と、その記憶媒体に対してプログラムやデータなどの各種情報を読み書きするための駆動装置とで構成されている。補助記憶装置105には、記憶媒体としてハードディスクやフラッシュメモリなどの半導体メモリを使用することができる。 The auxiliary storage device 105 includes a readable and writable storage medium and a drive device for reading and writing various information such as programs and data to and from the storage medium. For the auxiliary storage device 105, a semiconductor memory such as a hard disk or a flash memory can be used as a storage medium.

補助記憶装置105は、異常検知装置1が画像の補正処理、フーリエ変換処理、非線形モデルの適用処理、変曲点の抽出処理、評価値算出処理、および時系列解析処理を含む異常検知プログラムを格納するプログラム格納領域を有する。補助記憶装置105は、画像ごとに求められた評価値の時系列データを記憶する領域を有する。また、補助記憶装置105は、モデル適用部13が用いる4パラメータ-シグモイド関数を格納する領域を有する。補助記憶装置105は、取得部10が取得したカメラ2による撮影画像を記憶する領域を有する。また、補助記憶装置105は、時系列解析部17が時系列解析において用いる所定の条件として、第1基準および第2基準を格納する領域を有する。 The auxiliary storage device 105 stores an anomaly detection program that the anomaly detection device 1 uses to include image correction processing, Fourier transformation processing, nonlinear model application processing, inflection point extraction processing, evaluation value calculation processing, and time series analysis processing. It has a program storage area. The auxiliary storage device 105 has an area for storing time-series data of evaluation values determined for each image. Further, the auxiliary storage device 105 has an area for storing a four-parameter sigmoid function used by the model application unit 13. The auxiliary storage device 105 has an area for storing images taken by the camera 2 and acquired by the acquisition unit 10. Further, the auxiliary storage device 105 has an area for storing a first criterion and a second criterion as predetermined conditions used by the time series analysis unit 17 in time series analysis.

補助記憶装置105によって、図1で説明した記憶部16が実現される。さらには、例えば、上述したデータやプログラムやなどをバックアップするためのバックアップ領域などを有していてもよい。 The auxiliary storage device 105 implements the storage unit 16 described in FIG. Furthermore, for example, it may have a backup area for backing up the data, programs, etc. mentioned above.

入出力I/O106は、外部機器からの信号を入力したり、外部機器へ信号を出力したりするI/O端子により構成される。 The input/output I/O 106 is composed of I/O terminals that input signals from external devices and output signals to external devices.

時計107は、異常検知装置1の内部時計であり、時間を計時する。あるいは、時計107は、外部のタイムサーバから時刻情報を取得してもよい。 The clock 107 is an internal clock of the abnormality detection device 1 and measures time. Alternatively, the clock 107 may obtain time information from an external time server.

入力装置108は、物理キーやタッチパネルなどで構成され、外部からの操作入力に応じた信号を出力する。例えば、入力装置108は、時系列解析部17が用いる第1基準に含まれる評価値について設定された下限値、および異常判定に用いる第2基準の入力を受け付けることができる。 The input device 108 includes physical keys, a touch panel, and the like, and outputs a signal in response to an external operation input. For example, the input device 108 can receive input of a lower limit value set for the evaluation value included in the first standard used by the time series analysis unit 17 and a second standard used for abnormality determination.

表示装置109は、液晶ディスプレイなどによって構成される。表示装置109は、図1で説明した表示部18を実現する。 The display device 109 is configured with a liquid crystal display or the like. The display device 109 implements the display unit 18 described in FIG.

カメラ2は、光信号を画像信号に変換して、動画や静止画像を生成することができる。より詳細には、カメラ2は、CCD(電荷結合素子:Charge-Coupled Device)イメージセンサや、CMOSイメージセンサなどの撮像素子を有し、撮像領域から入射する光を受光面に結像して、電気信号に変換する。なお、カメラ2が画像を撮影する場合の倍率、焦点などは、予めカメラ2が備える図示されない制御部によって自動的に設定される。カメラ2と異常検知装置1との間の通信は、無線で行われてもよい。 The camera 2 can convert optical signals into image signals and generate moving images and still images. More specifically, the camera 2 includes an image sensor such as a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor or a CMOS image sensor, and images incident light from an imaging area on a light receiving surface. Convert to electrical signal. Note that the magnification, focus, and the like when the camera 2 photographs an image are automatically set in advance by a control unit (not shown) included in the camera 2. Communication between the camera 2 and the abnormality detection device 1 may be performed wirelessly.

[異常検知方法]
次に、上述した構成を有する異常検知装置1の動作について、図4および図5のフローチャートを用いて説明する。前提として、全ての画像が一定の角度、距離、照明環境で撮影されるような事前の設定がなされているものとする。しかし、周辺の環境および製品のばらつきや、設備の振動などによって、カメラ2で撮影される画像にばらつきが生ずる場合を仮定する。
[Anomaly detection method]
Next, the operation of the abnormality detection device 1 having the above-described configuration will be explained using the flowcharts of FIGS. 4 and 5. As a premise, it is assumed that settings have been made in advance such that all images are taken at a certain angle, distance, and lighting environment. However, assume that the images taken by the camera 2 vary due to variations in the surrounding environment and products, vibrations in equipment, and the like.

図4に示すように、まず、取得部10は、カメラ2で定常的に撮影された対象物3を含む画像を取得する(ステップS1)。例えば、カメラ2は、同一の製品に係る複数の対象物3の各々について複数の画像を撮影することができる。取得部10は、撮影された複数の画像を取得する。次に、補正部11は、取得された各画像から対象物3が含まれる領域を切り出す(ステップS2)。次に、変換部12は、ステップS2で補正された各画像に対して2次元離散フーリエ変換を行って、空間周波数領域のスペクトルを出力する(ステップS3)。 As shown in FIG. 4, first, the acquisition unit 10 acquires an image including the object 3 that is regularly photographed by the camera 2 (step S1). For example, the camera 2 can take multiple images of each of the multiple objects 3 related to the same product. The acquisition unit 10 acquires a plurality of captured images. Next, the correction unit 11 cuts out a region including the target object 3 from each acquired image (step S2). Next, the transform unit 12 performs two-dimensional discrete Fourier transform on each image corrected in step S2, and outputs a spectrum in the spatial frequency domain (step S3).

次に、モデル適用部13は、ステップS3で得られた各画像のパワースペクトルに対して、式(1)に示す4パラメータ-シグモイド関数を当てはめる(ステップS4)。次に、抽出部14は、各画像のパワースペクトルに適用された4パラメータ-シグモイド関数から、変曲点に対応する空間周波数を抽出する(ステップS5)。 Next, the model application unit 13 applies a four-parameter sigmoid function shown in equation (1) to the power spectrum of each image obtained in step S3 (step S4). Next, the extraction unit 14 extracts the spatial frequency corresponding to the inflection point from the four-parameter sigmoid function applied to the power spectrum of each image (step S5).

その後、評価値算出部15は、抽出された変曲点に対応する空間周波数に基づいて、複数の画像の各々の品質を示す評価値を求める(ステップS6)。具体的には、評価値算出部15は、抽出部14が抽出した変曲点に対応する空間周波数の値を、対象の画像の最大周波数で除した値を評価値として求める。 Thereafter, the evaluation value calculation unit 15 calculates an evaluation value indicating the quality of each of the plurality of images based on the spatial frequency corresponding to the extracted inflection point (step S6). Specifically, the evaluation value calculation unit 15 obtains a value obtained by dividing the value of the spatial frequency corresponding to the inflection point extracted by the extraction unit 14 by the maximum frequency of the target image as the evaluation value.

図5は、ピントが合った画像、すなわち、評価値の最良値(評価値:1.0)の例を示している。また、図5は、画像のパワースペクトル(ps)、および4パラメータ-シグモイド関数が適用されたパワースペクトル(sigm)を示している。図5に示すような、評価値が最良値のピントが合った自然画像では、パワースペクトルが対数軸上で直線になっている。また、図5に示すように、評価値が最良値の1.0の画像の変曲点dは、破線で示すようにパワースペクトルにおける横軸上(周期)の右端に現れる。 FIG. 5 shows an example of an image in focus, that is, the best evaluation value (evaluation value: 1.0). Further, FIG. 5 shows the power spectrum (ps) of the image and the power spectrum (sigm) to which the 4-parameter sigmoid function is applied. In an in-focus natural image with the best evaluation value as shown in FIG. 5, the power spectrum is a straight line on the logarithmic axis. Further, as shown in FIG. 5, the inflection point d of the image with the best evaluation value of 1.0 appears at the right end on the horizontal axis (period) in the power spectrum, as shown by the broken line.

図6は、複数の対象物3の画像(a),(b),(c),(d),(e)と、それぞれの空間周波数領域のパワースペクトル(ps)、4パラメータ-シグモイド関数がフィッティングされたパワースペクトル(sigm)、変曲点d、および評価値を示している。 Figure 6 shows images (a), (b), (c), (d), and (e) of multiple objects 3, their respective power spectra (ps) in the spatial frequency domain, and the four-parameter sigmoid function. The fitted power spectrum (sigm), inflection point d, and evaluation value are shown.

図6の例では、画像(a)から(e)に向かって画像のボケがより強くなっている。各画像の変曲点d(破線)に着目すると、画像のボケが強くなるにしたがって、画像の強度と周期との関係を表すスペクトルの横軸上の右端から左端へ変曲点dが移動することがわかる。このように、変曲点dを画像の高周波成分の分布の減少を示す情報として用いることで、画像の品質を評価する定量的な評価値が算出される。 In the example of FIG. 6, the image blur becomes stronger from image (a) to image (e). Focusing on the inflection point d (dashed line) of each image, as the blur of the image becomes stronger, the inflection point d moves from the right end to the left end on the horizontal axis of the spectrum, which represents the relationship between the intensity and period of the image. I understand that. In this way, by using the inflection point d as information indicating a decrease in the distribution of high frequency components of the image, a quantitative evaluation value for evaluating the quality of the image is calculated.

図4のフローチャートに戻り、記憶部16は、ステップS6で算出された画像ごとの評価値を撮影時刻とともに蓄積する(ステップS7)。次に、時系列解析部17は、記憶部16に記憶されている評価値の時系列データに対する時系列解析を行う(ステップS8)。 Returning to the flowchart of FIG. 4, the storage unit 16 accumulates the evaluation value for each image calculated in step S6 together with the shooting time (step S7). Next, the time series analysis unit 17 performs time series analysis on the time series data of evaluation values stored in the storage unit 16 (step S8).

ここで、ステップS8で実行される時系列解析処理の一例について、図7を参照して説明する。以下において、対象物3の1個あたりにつき、例えば、8枚の画像が撮影され、それぞれの画像についての評価値が算出され記憶部16に時系列データとして蓄積されているものとする。また、撮影環境に発生した異常を検知する期間の単位を、例えば、1日とする。 Here, an example of the time series analysis process executed in step S8 will be described with reference to FIG. In the following, it is assumed that, for example, eight images are taken for each object 3, and an evaluation value for each image is calculated and stored in the storage unit 16 as time-series data. Further, the unit of the period for detecting an abnormality occurring in the photographing environment is, for example, one day.

まず、時系列解析部17は、記憶部16に蓄積されている画像ごとの評価値を読み込む(ステップS80)。次に、時系列解析部17は、予め設定された期間として過去3日分の評価値のデータを取得した場合には(ステップS81:YES)、設定部170は、判定基準値を格納する(ステップS82)。一方、時系列解析部17は、3日間分の評価値データが取得されるまで(ステップS81:NO)、記憶部16に蓄積される画像ごとの評価値を読み込む(ステップS80)。 First, the time series analysis unit 17 reads the evaluation value for each image stored in the storage unit 16 (step S80). Next, when the time series analysis unit 17 acquires evaluation value data for the past three days as a preset period (step S81: YES), the setting unit 170 stores the determination reference value ( Step S82). On the other hand, the time series analysis unit 17 reads the evaluation value for each image accumulated in the storage unit 16 (step S80) until evaluation value data for three days is acquired (step S81: NO).

例えば、時系列解析部17は、ステップS81で過去3日間の評価値の時系列データを取得すると、記憶部16に記憶されている第1判定部171および第2判定部172のそれぞれが用いる第1基準および第2基準を読み込む。例えば、第1判定部171が用いる第1基準として、評価値について設定された下限値[μ-3σ]を取得する。また、第2判定部172が用いる第2基準として、異常判定の基準値[20個/1日](第1基準を満たさない対象物3の数が1日あたり20個)を取得する。 For example, when the time series analysis unit 17 acquires the time series data of the evaluation values for the past three days in step S81, the time series analysis unit 17 acquires the time series data of the evaluation values for the past three days. Load the first and second criteria. For example, as the first criterion used by the first determination unit 171, the lower limit value [μ−3σ] set for the evaluation value is obtained. Further, as a second criterion used by the second determination unit 172, a reference value for abnormality determination [20 objects/day] (the number of objects 3 that do not satisfy the first criterion is 20 objects per day) is acquired.

次に、第1判定部171は、対象物3が第1基準を満たさない対象物3であるか否かを判定する(ステップS83)。例えば、対象物3の1個あたり撮影される8枚の画像のうち、評価値の下限値[μ-3σ]を下回る評価値の画像が2枚以上含まれる対象物3は(ステップS83:YES)、第1基準を満たさない対象物3であると判定し、1日当たりの第1基準を満たさない対象物3の数をカウントアップ(+1)する(ステップS84)。記憶部16には、評価値の時系列データに基づいて求められる1日当たりの第1基準を満たさない対象物3の数が記録される。 Next, the first determination unit 171 determines whether or not the target object 3 does not satisfy the first criterion (step S83). For example, among the eight images taken per object 3, if the object 3 includes two or more images with an evaluation value lower than the lower limit of the evaluation value [μ-3σ] (step S83: YES) ), it is determined that the object 3 does not satisfy the first criterion, and the number of objects 3 that do not satisfy the first criterion per day is counted up (+1) (step S84). The storage unit 16 records the number of objects 3 that do not satisfy the first criterion per day, which is determined based on time-series data of evaluation values.

次に、第2判定部172は、第1基準を満たさない対象物3の1日当たりの数が、異常判定の基準[20個/1日]を超えた場合に、第2基準を満たすと判定し(ステップS85:YES)、時系列解析部17は、撮影環境に異常が発生したと判断し、通知を生成する(ステップS86)。なお、ステップS86での通知の生成は、省略してもよい。 Next, the second determination unit 172 determines that the second criterion is satisfied when the number of objects 3 per day that do not meet the first criterion exceeds the abnormality determination criterion [20 objects/day]. (Step S85: YES), the time series analysis unit 17 determines that an abnormality has occurred in the photographing environment, and generates a notification (Step S86). Note that the generation of the notification in step S86 may be omitted.

次に、表示部18は、ステップS85での判定結果を含む、時系列解析の結果を時系列データに反映してデータを更新する(ステップS87)。次に、時系列解析を実行する期間として設定された解析期間が終了した場合(ステップS88:YES)、処理は、図4のステップS9に戻る。一方、解析期間の終了時に到達していない場合には(ステップS88:NO)、ステップS80からステップS87の処理を繰り返す。例えば、表示部18は、解析期間として設定された期間、例えば、1日(24時間)が終了すると、処理は図4のステップS9に移行する。 Next, the display unit 18 updates the data by reflecting the results of the time series analysis, including the determination result in step S85, on the time series data (step S87). Next, when the analysis period set as the period for performing time series analysis has ended (step S88: YES), the process returns to step S9 in FIG. 4. On the other hand, if the end of the analysis period has not been reached (step S88: NO), the processes from step S80 to step S87 are repeated. For example, when the period set as the analysis period, for example, one day (24 hours) ends, the display section 18 moves the process to step S9 in FIG. 4.

その後、図4に戻り、表示部18は、時系列解析の結果が反映され、評価値の時系列データが更新した表示画面を表示する(ステップS9)。また、表示部18は、ステップS86で生成された通知を表示画面に表示することもできる。 Thereafter, returning to FIG. 4, the display unit 18 displays a display screen in which the results of the time-series analysis are reflected and the time-series data of the evaluation values is updated (step S9). The display unit 18 can also display the notification generated in step S86 on the display screen.

[本実施の形態に係る異常検知装置の効果]
次に、本実施の形態に係る異常検知装置1を用いて異常検知を行った具体例および判定結果について図8を参照して説明する。
[Effects of the abnormality detection device according to this embodiment]
Next, a specific example of abnormality detection performed using the abnormality detection device 1 according to the present embodiment and determination results will be described with reference to FIG. 8.

本例では、ある製品の半田接合の出来栄えを判別するために撮影された複数の画像を用いて、撮影環境に発生した異常を検知した。具体的には、製造プロセスで定常的に撮影された、製品の半田接合部分を含む画像について、2018年11月19日より、画像ごとの評価値を算出し、評価値の蓄積を開始した。 In this example, a plurality of images taken to determine the quality of solder joints of a certain product were used to detect an abnormality that occurred in the photographing environment. Specifically, from November 19, 2018, we calculated evaluation values for each image and started accumulating evaluation values for images that were regularly taken during the manufacturing process and included solder joints of products.

また、本例では、2018年11月29日に、撮影環境におけるトラブルが発生し、その後、2018年12月3日撮像機器の固定ネジに緩みが生じていたことが特定され、ネジの緩みは解消された。 In addition, in this example, a problem occurred in the shooting environment on November 29, 2018, and then on December 3, 2018, it was identified that the fixing screws of the imaging device were loosened. has been resolved.

図8の上段は、画像ごとの評価値の時系列データを示している。マーカー「e」は、画像ごとの評価値を示している。また、図8の上段において、値「m」は、直前の3日間の評価値の平均値(μ)の時系列を示している。また、図8の上段の値「th」は、第1判定部171が用いる評価値の下限値[μ-3σ]の時系列を示している。 The upper part of FIG. 8 shows time-series data of evaluation values for each image. Marker "e" indicates the evaluation value for each image. Moreover, in the upper part of FIG. 8, the value "m" indicates the time series of the average value (μ) of the evaluation values for the immediately preceding three days. Further, the value “th” in the upper row of FIG. 8 indicates a time series of the lower limit value [μ−3σ] of the evaluation value used by the first determination unit 171.

図8の下段は、1日ごとの、第1基準を満たさない対象物3(製品)の数を示している。図8の下段に示す値「s」は、第2判定部172が異常判定を行う際に用いる第2基準であり、本例では、1日あたり20個以上の第1基準を満たさない製品が発生した場合に、撮影環境に異常が発生したと判断した。 The lower part of FIG. 8 shows the number of objects 3 (products) that do not meet the first criterion for each day. The value "s" shown in the lower part of FIG. 8 is the second standard used when the second determining unit 172 makes an abnormality determination, and in this example, 20 or more products per day that do not meet the first standard are If this occurs, it is determined that an abnormality has occurred in the shooting environment.

図8の上段と下段とは、同じ時間スケールで示されている。2018年11月29日に撮影された複数の画像の評価値より、下限値[μ-3σ]に満たない評価値の画像を含む製品が、1日あたり20個を超えていることが検知された。このように、本実施の形態に係る異常検知装置1が備える時系列解析部17は、画像の品質を示す評価値の時系列データに発生した異常を検知することで、2018年11月29日に発生した撮影環境における異常を検知することができた。 The upper and lower parts of FIG. 8 are shown on the same time scale. Based on the evaluation values of multiple images taken on November 29, 2018, it was detected that there were more than 20 products per day that contained images with evaluation values less than the lower limit [μ-3σ]. Ta. In this way, the time series analysis unit 17 included in the anomaly detection device 1 according to the present embodiment detects the anomaly that occurs in the time series data of the evaluation value indicating the quality of the image. We were able to detect anomalies in the shooting environment that occurred during this period.

なお、図8に示す評価値の時系列データおよび異常判定の結果は、表示部18によって表示装置109の表示画面にリアルタイムにプロットされてデータが更新されていく。 Note that the time series data of the evaluation values and the results of the abnormality determination shown in FIG. 8 are plotted in real time on the display screen of the display device 109 by the display unit 18, and the data are updated.

以上説明したように、本実施の形態に係る異常検知装置1によれば、画像ごとに求められた画像の品質を示す評価値を時系列解析するので、製品の画像から、撮影環境に生じた異常を容易に検知することができる。その結果として、製品の外観検査の判定結果が撮像環境の異常により無効であるか否かを認識することが可能となる。 As explained above, according to the abnormality detection device 1 according to the present embodiment, since the evaluation value indicating the image quality obtained for each image is analyzed in time series, Abnormalities can be easily detected. As a result, it becomes possible to recognize whether the determination result of the product appearance inspection is invalid due to an abnormality in the imaging environment.

また、異常検知装置1によれば、撮影された検査対象の製品の画像以外のテンプレート画像など、データを別途準備する必要がなく、より簡易な構成により撮影環境に生じた異常を検知することができる。 Further, according to the abnormality detection device 1, there is no need to separately prepare data such as a template image other than the photographed image of the product to be inspected, and it is possible to detect abnormalities that occur in the photographing environment with a simpler configuration. can.

また、異常検知装置1によれば、撮影された検査対象の製品の画像において、物理量ではなく品質を検査するような状況においても、撮影環境に生じた異常を検知することができ、検査内容にかかわらず、容易に異常を検知できる。 Further, according to the abnormality detection device 1, it is possible to detect abnormalities that occur in the photographing environment in the photographed image of the product to be inspected, even in situations where quality is inspected rather than physical quantities, and the inspection contents can be adjusted accordingly. Regardless of the situation, abnormalities can be easily detected.

また、異常検知装置1によれば、評価値の時系列解析を実行し、撮影環境に生じた異常をリアルタイムに検知することができるので、画像を用いた品質検査における判定精度や信頼性の向上を確保することができる。 In addition, according to the abnormality detection device 1, it is possible to perform time-series analysis of evaluation values and detect abnormalities that occur in the shooting environment in real time, thereby improving judgment accuracy and reliability in quality inspection using images. can be ensured.

また、異常検知装置1によれば、画像の空間周波数領域における高周波成分の低下の程度を表す情報が各画像から抽出された、各画像の品質を示す評価値の時系列データを解析する。時系列解析の対象である評価値は、正規化した変曲点の値に対して設定された基準に基づいて画像の品質を表す絶対的ともいえる値である。このように、画像の品質をより容易かつ定量的に評価した評価値を時系列解析の対象とするので、画像を用いた品質検査の対象や種類によらず、撮影された画像から撮影環境に生じた異常を検知することができる。 Furthermore, the abnormality detection device 1 analyzes time-series data of evaluation values indicating the quality of each image, in which information indicating the degree of decline in high frequency components in the spatial frequency domain of the image is extracted from each image. The evaluation value that is the subject of time-series analysis is an absolute value that represents the quality of the image based on a standard set for the normalized inflection point value. In this way, since the evaluation value that more easily and quantitatively evaluates the image quality is subject to time-series analysis, it is possible to easily and quantitatively evaluate the quality of the image, so it is possible to analyze the image quality regardless of the target or type of quality inspection using the image. Anomalies that occur can be detected.

なお、説明した実施の形態では、対象物3の画像を撮影するカメラ2が1台である場合について説明したが、同じ撮影環境に設置されるカメラ2の台数は複数であってもよい。 In addition, in the embodiment described, a case has been described in which there is one camera 2 that takes an image of the target object 3, but a plurality of cameras 2 may be installed in the same photographing environment.

また、説明した実施の形態では、時系列解析部17が撮影された画像から撮影環境に生じた異常を検知して、例えば、表示部18が時系列解析の結果を表示する構成を例に挙げて説明した。しかし、表示部18は、撮影環境に異常が発生したことが検知された場合に、製品の外観検査の判定結果が撮像環境の異常により無効である通知を生成し、表示画面に表示する構成としてもよい。あるいは、予め設定されている外部の端末装置などに対して、撮影環境に異常が検知され、外観検査の判定結果が無効であることを通知してもよい。 Furthermore, in the described embodiment, the time series analysis unit 17 detects an abnormality occurring in the shooting environment from the captured images, and the display unit 18 displays the results of the time series analysis, for example. I explained. However, the display unit 18 is configured to generate a notification that the judgment result of the external appearance inspection of the product is invalid due to the abnormality in the imaging environment and display it on the display screen when it is detected that an abnormality has occurred in the imaging environment. Good too. Alternatively, a notification may be sent to a preset external terminal device or the like that an abnormality is detected in the photographing environment and that the determination result of the visual inspection is invalid.

また、説明した実施の形態では、時系列解析部17において、時系列データにおける予め設定された期間内に、予め設定された評価値の下限値に満たない評価値がある場合に、撮影環境に異常が発生したと判断する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、評価値の許容範囲として下限値を用いる場合に限られず、例えば、設計に応じて上限値を用いることも可能である。 Furthermore, in the described embodiment, when there is an evaluation value that is less than the preset lower limit of the evaluation value within a preset period in the time series data, the time series analysis unit 17 The explanation was given using an example where it is determined that an abnormality has occurred. However, the present invention is not limited to the case where the lower limit value is used as the allowable range of the evaluation value; for example, it is also possible to use the upper limit value depending on the design.

以上、本発明の異常検知装置、および異常検知方法における実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。 Although the embodiments of the abnormality detection device and the abnormality detection method of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the described embodiments, and those skilled in the art can understand the invention within the scope of the invention described in the claims. Various conceivable modifications can be made.

1…異常検知装置、2…カメラ、3…対象物、10…取得部、11…補正部、12…変換部、13…モデル適用部、14…抽出部、15…評価値算出部、16…記憶部、17…時系列解析部、18…表示部、170…設定部、171…第1判定部、172…第2判定部、101…バス、102…プロセッサ、103…主記憶装置、104…通信インターフェース、105…補助記憶装置、106…入出力I/O、107…時計、108…入力装置、109…表示装置、NW…通信ネットワーク。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Anomaly detection device, 2... Camera, 3... Target object, 10... Acquisition part, 11... Correction part, 12... Conversion part, 13... Model application part, 14... Extraction part, 15... Evaluation value calculation part, 16... Storage section, 17... Time series analysis section, 18... Display section, 170... Setting section, 171... First judgment section, 172... Second judgment section, 101... Bus, 102... Processor, 103... Main storage device, 104... Communication interface, 105... Auxiliary storage device, 106... Input/output I/O, 107... Clock, 108... Input device, 109... Display device, NW... Communication network.

Claims (6)

撮像装置から取得された複数の画像の各々を空間周波数領域のスペクトルに変換するように構成された変換部と、
前記変換部によって変換されたスペクトルに対して、変曲点を有する非線形モデルを適用するように構成されたモデル適用部と、
前記スペクトルに適用された前記非線形モデルから、前記変曲点に対応する空間周波数を抽出するように構成された抽出部と、
抽出された前記変曲点に対応する空間周波数に基づいて前記複数の画像の各々の品質を示す評価値を求めて出力するように構成された評価値算出部と、
前記評価値算出部から出力された前記複数の画像に対する前記評価値の時系列データを記憶するように構成された記憶部と、
前記記憶部に記憶されている前記時系列データの時系列解析を行い、前記時系列解析の結果が所定の条件を満たした場合に、前記撮像装置を含む予め構築された撮影環境に異常が発生したと判断するように構成された時系列解析部と
を備える異常検知装置。
a conversion unit configured to convert each of the plurality of images acquired from the imaging device into a spectrum in a spatial frequency domain;
a model application unit configured to apply a nonlinear model having an inflection point to the spectrum converted by the conversion unit;
an extraction unit configured to extract a spatial frequency corresponding to the inflection point from the nonlinear model applied to the spectrum;
an evaluation value calculation unit configured to calculate and output an evaluation value indicating the quality of each of the plurality of images based on the spatial frequency corresponding to the extracted inflection point;
a storage unit configured to store time-series data of the evaluation values for the plurality of images output from the evaluation value calculation unit;
Time-series analysis of the time-series data stored in the storage unit is performed, and if the result of the time-series analysis satisfies a predetermined condition, an abnormality occurs in a pre-built imaging environment including the imaging device. an anomaly detection device, comprising: a time series analysis section configured to determine that an abnormality has occurred;
請求項1に記載の異常検知装置において、
前記時系列解析部は、前記時系列データにおける予め設定された期間内に、予め設定された前記評価値の許容範囲を外れた評価値が検出された場合に、前記撮影環境に異常が発生したと判断する
ことを特徴とする異常検知装置。
The abnormality detection device according to claim 1,
The time series analysis unit determines that an abnormality has occurred in the photographing environment when an evaluation value outside a preset allowable range of the evaluation value is detected within a preset period in the time series data. An anomaly detection device characterized by determining that.
請求項2に記載の異常検知装置において、
前記予め設定された期間は、前記時系列データにおける直近の一定期間を含み、
前記時系列解析部は、前記直近の一定期間において、前記時系列データに含まれる前記許容範囲を外れた評価値の数が、設定された数以上である場合に、前記撮影環境に異常が発生したと判断する
ことを特徴とする異常検知装置。
The abnormality detection device according to claim 2,
The preset period includes the most recent certain period in the time series data,
The time series analysis unit determines that an abnormality has occurred in the shooting environment when the number of evaluation values included in the time series data that are outside the allowable range is equal to or greater than a set number during the most recent certain period. An anomaly detection device characterized by determining that an abnormality has occurred.
請求項1から3のいずれか1項に記載の異常検知装置において、
前記時系列解析部による前記時系列解析の結果に関する情報を表示画面に表示するように構成された表示部をさらに備える
ことを特徴とする異常検知装置。
The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3,
An anomaly detection device further comprising a display section configured to display information regarding the results of the time series analysis by the time series analysis section on a display screen.
撮像装置から取得された複数の画像の各々を空間周波数領域のスペクトルに変換する第1ステップと、
前記第1ステップで変換されたスペクトルに対して、変曲点を有する非線形モデルを適用する第2ステップと、
前記スペクトルに適用された前記非線形モデルから、前記変曲点に対応する空間周波数を抽出する第3ステップと、
抽出された前記変曲点に対応する空間周波数に基づいて前記複数の画像の各々の品質を示す評価値を求めて出力する第4ステップと、
前記第4ステップで出力された前記複数の画像に対する前記評価値の時系列データを記憶部に記憶する第5ステップと、
前記記憶部に記憶されている前記時系列データの時系列解析を行い、前記時系列解析の結果が所定の条件を満たした場合に、前記撮像装置を含む予め構築された撮影環境に異常が発生したと判断する第6ステップと
を備える異常検知方法。
a first step of converting each of the plurality of images acquired from the imaging device into a spectrum in the spatial frequency domain;
a second step of applying a nonlinear model having an inflection point to the spectrum transformed in the first step;
a third step of extracting a spatial frequency corresponding to the inflection point from the nonlinear model applied to the spectrum;
a fourth step of determining and outputting an evaluation value indicating the quality of each of the plurality of images based on the spatial frequency corresponding to the extracted inflection point;
a fifth step of storing time-series data of the evaluation values for the plurality of images output in the fourth step in a storage unit;
Time-series analysis of the time-series data stored in the storage unit is performed, and if the result of the time-series analysis satisfies a predetermined condition, an abnormality occurs in a pre-built imaging environment including the imaging device. An anomaly detection method comprising: a sixth step of determining that an abnormality has occurred;
請求項5に記載の異常検知方法において、
前記第6ステップで実行された前記時系列解析の結果に関する情報を表示画面に表示させる第7ステップをさらに備える
ことを特徴とする異常検知方法。
In the abnormality detection method according to claim 5,
An anomaly detection method, further comprising: a seventh step of displaying information regarding the result of the time series analysis executed in the sixth step on a display screen.
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