JP2002357558A - 量子誤差を考慮したマッチング処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３板式ＣＣＤカメラを用いた場合の誤差を考
慮した基準パターンを自動生成して適切な比較の手法で
良否を判断できる量子誤差を考慮したマッチング処理方
法を得る。 【解決手段】 缶３を撮像して得た撮像画像の３原色成
分を、量子化誤差を考慮してＨＳＩに変換し、そのＨＳ
Ｉ変換された画像の所定範囲で、その領域内における各
格子の近傍のばらつきを考慮した基準パターンを基準パ
ターン作成工程でＨ、Ｓ、Ｉ毎に色相空間上に作成して
記憶し、前記ＨＳＩ変換された所定範囲のＨＳＩデータ
をマッチング工程で順次入力し、該Ｈ、Ｓ、Ｉ毎の前記
色相空間上の基準パターンと比較し、この比較結果を出
力するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３板式ＣＣＤカメ
ラを用いた場合の誤差を考慮した基準パターンを自動生
成して適切な比較の手法で良否を判断できる量子誤差を
考慮したマッチング処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年は、缶（食品缶詰用缶、飲料缶詰用
缶）の印刷図柄模様が正しく印刷されているか否かを自
動的に判定し、不良品を自動的に除去する製缶検査装置
が用いられるようになって来ている。

【０００３】例えば、特開平５−１２６７６２号公報の
マルチ処理型円筒缶検査装置においても、缶の外周をラ
インセンサカメラで走査して、全体の外周の画像から缶
の印刷図柄模様の良否を判定している。

【０００４】しかし、近年は缶の印刷図柄模様も複雑に
なり、より精度良く印刷図柄模様の良否を検査する装置
が求められている。

【０００５】このため、１個のラインセンサによって画
像を取り込む方式に代えて３板式のＣＣＤカメラを用い
て缶の表面を検査する検査装置が用いられるようになっ
て来ている。このような３板式ＣＣＤカメラによる検査
装置は、３板式ＣＣＤカメラによって缶表面を撮像して
得られたＲＧＢ画像をＨＳＩ変換し、このＨＳＩのパタ
ーンと基準の良品パターンとを比較して良否を判定をす
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年は
３板式ＣＣＤカメラによって被検査物を撮像して得られ
たＲＧＢ画像をＨＳＩ変換し、このＨＳＩのパターンと
基準の良品パターンとを比較して良否を判定をするよう
になって来ている。すなわち、光学系、器機の誤差等に
よって入力画像の画素に誤差が生じている。

【０００７】ところが、従来においては、予め良品画像
を登録し、この登録パターンと入力した画像との比較に
よって良品かどうかで判断するものであるから３板式Ｃ
ＣＤカメラを用いた検査装置には従来のような方式は単
純に適用できない。

【０００８】すなわち、従来においては、 （１）色相空間において範囲を表現したパターンを用い
ることができない。

【０００９】（２）色相空間におけるパターンマッチン
グで範囲を指定することができない。

【００１０】（３）３板式ＣＣＤカメラを用いた場合
に、使用できない基準パターンを登録している。

【００１１】（４）画像の判断は一カ所で行うため、画
素ずれに伴う入力画像の伸縮に応じて判断することがで
きない。

【００１２】（５）Ｈの平均値と、対象画像のＨとの差
を求める方式であるから輝度のばらつきに弱い。

【００１３】（６）判定のためのしきい値は固定又は手
動による変更であるから被検査物のばらつきや器機のば
らつきに対応できない。

【００１４】従って、３板式ＣＣＤカメラを用いた場合
の誤差を考慮した基準パターンを自動生成して適切な比
較の手法で良否を判断できるマッチング処理方法を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１は、被検査物の
外観の良否を判定する検査の際に、被検査物を撮像して
得た撮像画像の３原色成分をＨＳＩ成分に変換し、該Ｈ
ＳＩデータと良品の基準パターンとの比較を行うマッチ
ング処理方法において、前記ＨＳＩ変換された画像の所
定範囲で、その領域内における各格子の近傍のばらつき
を考慮した基準パターンを基準パターン作成工程でＨ、
Ｓ、Ｉ毎に色相空間上に作成して記憶し、前記ＨＳＩ変
換された所定範囲のＨＳＩデータをマッチング工程で順
次入力し、該Ｈ、Ｓ、Ｉ毎の前記色相空間上の基準パタ
ーンと比較し、この比較結果を出力するようにしたこと
を特徴とする。

【００１６】これにより、被検査物を撮像して得た撮像
画像の３原色成分がＨＳＩ成分に変換されると、この画
像の所定範囲で、その領域内における各格子の近傍のば
らつきを考慮した基準パターンがＨ、Ｓ、Ｉ毎に色相空
間上に作成されて記憶される。そして、ＨＳＩ変換され
た所定範囲のＨＳＩデータを色相空間上の基準パターン
と比較し、この比較結果を出力する。

【００１７】従って、被検査物の色等に多少のばらつき
があっても、そのばらつきに応じた基準パターンで被検
査物を判定することができる。

【００１８】請求項２は、前記基準パターン作成工程
は、前記所定範囲の各画素のＨの値を、色相空間上の対
応する位置に順次書き込み、これらを結んだ領域を求
め、この領域からＨの最大値と最小値とを決定し、これ
らの値の範囲をＨの基準パターンとすることを特徴とす
る。

【００１９】これにより、基準パターン作成工程で所定
範囲の各画素のＨの値が色相空間上の対応する位置に順
次書き込まれる。そして、これらを結んだ領域が求めら
れ、この領域からＨの最大値と最小値とが決定され、こ
れらの値の範囲をＨの基準パターンとされる。つまり、
Ｈの基準パターンの範囲が決定されるので、被検査物の
Ｈ成分に多少のばらつきがあっても、そのばらつきに応
じたＨの基準パターンで被検査物を判定することができ
る。

【００２０】請求項３は、前記マッチング処理工程は、
前記撮像画像のＨ、Ｓ、Ｉ毎の最大値と最小値とが前記
色相空間上の基準パターンと比較した結果、基準パター
ンの範囲に含まれる場合は、そのＨ、Ｓ、Ｉを新たな基
準パターンとして更新することを特徴とする。

【００２１】これにより、撮像画像のＨ、Ｓ、Ｉ毎の最
大値と最小値とが基準パターンの範囲に含まれる場合
は、そのＨ、Ｓ、Ｉを新たな基準パターンとして更新さ
れるので、良品の時系列的変動に追従した良品の基準パ
ターンを常に得ることができる。

【００２２】請求項４は、前記マッチング処理工程は、
前記撮像画像において、前記所定範囲を、異なる位置に
複数定義し、それぞれの所定範囲のＨＳＩと、前記記憶
されているＨＳＩ毎の基準パターンとを順次比較し、い
ずれかの所定範囲と基準パターンとが一致したときは、
前記被検査物を良品とすることを特徴とする。

【００２３】これにより、被検査物の異なる位置に所定
範囲が複数定義され、それぞれの所定範囲のＨＳＩと基
準パターンとが比較されるので、被検査物の色等に多少
のばらつきがあっても、最適な検査精度を維持し精度よ
く良品と不良品を判定することができる。

【００２４】請求項５は、前記マッチング処理工程は、
前記Ｈの基準パターンの最小値が色相空間上の最小角度
軸に重なるように、前記色相空間上で前記Ｈの基準パタ
ーンを回転させた後に、前記撮像画像のＨを、前記Ｈの
基準パターンの回転角度で回転させ、前記撮像画像のＨ
の最大値と前記色相空間上のＨの基準パターンの最大値
とを比較することを特徴とする。

【００２５】これにより、２段階の過程を踏んでマッチ
ングができることにより、色相のような循環数で表現で
きる画像に対してばらつきに対応した良否を判定でき
る。

【００２６】請求項６は、前記マッチング処理工程は、
前記撮像画像の所定領域を設定する毎に、その所定領域
のヒストグラムを求め、該ヒストグラムから判定のため
のしきい値を求めることを特徴とする。

【００２７】これにより、ヒストグラムから判定のため
のしきい値を求めるようにしているので、被検査物の色
等のばらつきに対し、最適化されたしきい値で検査でき
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の概略
構成図である。図１の検査方法１は、搬送系２から缶３
が回転台４に搭載されると、この回転台４を回転させな
がら３板式ＣＣＤカメラ５で撮影し、画像処理装置１０
で量子誤差を考慮した基準パターンを自動生成して適切
な比較の手法で良否を判断する。

【００２９】前述の缶３の近傍にはバーコードスキャナ
６、光源７、レンズ８が設けられている。また、３板式
ＣＣＤカメラ５は、画像処理装置１０が接続され、この
画像処理装置１０は、３板式ＣＣＤカメラ５からのＲ成
分の画像（以下単にＲ画像という）、Ｇ成分の画像（以
下単にＧ画像という）、Ｂ成分の画像（以下単にＢ画像
という）を所定の処理を行って表示制御部１１を介して
表示部１２に映像を表示する。

【００３０】この画像処理装置１０は、前処理工程１４
と、基準パターン作成処理工程１５と、マッチング処理
工程１６とからなる。

【００３１】前処理工程１４は、図示しないＲ画像用入
力部と、Ｇ画像用入力部と、Ｂ画像用入力部と、Ｒ用の
濃度変換部と、Ｇ用の濃度変換部と、Ｂ用の濃度変換部
と、色変換部とを備え、３板式ＣＣＤカメラ５からのＲ
ＧＢ画像が入力する毎に、デジタル変換してシェーディ
ング補正した後に奇数成分と偶数成分とを加算した画像
をフレームメモリ（図示せず）に順次書き込む。

【００３２】そして、各濃度変換部が所定の式に基づい
てＲ、Ｇ、Ｂの濃度を調整し、各色変換部がＲ画像と、
Ｇ画像と、Ｂ画像を用いてＨＳＩ変換して送出する。

【００３３】基準パターン作成処理工程１５は、前処理
工程１４からの所定範囲の複数の画素をメッシュ分割
し、この領域近傍のばらつきを考慮した基準パターンを
作成してメモリ１７に記憶する。

【００３４】すなわち、入力した画像を ｆｊ（Ｘ，Ｙ） （０≦Ｘ＜Ｗ，０≦Ｙ＜Ｈ） （ｊ＝Ｈ，Ｓ，Ｉ） とし、この画像データを（２ｍ＋１）×（２ｎ＋１） 但し、ｍ、ｎは正の整数 からなるメッシュに定義し、このメッシュの各格子の領
域近傍のばらつきを考慮した基準パターンを生成する。

【００３５】すなわち、良品の缶３の画像パターンにお
けるＳ、Ｉの上限と下限とを決定し、この範囲に入る入
力画像のＳ、Ｉにおける良品の基準パターンとしてメモ
リ１７に記憶する。

【００３６】また、Ｈ画像の場合は、（２ｍ＋１）×
（２ｎ＋１）の近傍画素のＨの値を色相空間にプロット
する。具体的には、図２に示す色相空間に、読み込んだ
Ｈの値をプロットした点を結合した領域を作成し、反時
計回りで右側をＨ_inf 、左側をＨ_sup とし、この間のＨ
の角度の範囲を良品のＨの基準パターンとしてメモリ１
７に記憶する。

【００３７】但し、（２ｍ＋１）×（２ｎ＋１）の近傍
画素に非検査領域が含まれる場合は、Ｈ_inf ＝０、Ｈ
_sup ＝２５４とする。

【００３８】マッチング処理工程１６は、入力した画像
のＨＳＩデータとメモリ１７のＨＳＩ毎の良品の基準パ
ターンと比較を行い、入力画像が良品と判定した場合
は、その入力画像のパターンにメモリ１７の基準パター
ンを変更する。これにより、良品の時系列的変動に追従
した良品の基準パターンを常に得ることが可能となる。

【００３９】また、このマッチング処理工程１６は、基
準パターンを複数に分割し、かつ入力画像を複数に分割
し、分割した画像毎にマッチング処理を行う。

【００４０】さらに、マッチング処理工程１６は、２段
階の工程を踏んでマッチング処理を行う。また、ヒスト
グラムを利用してしきい値を変更する機能を備える。

【００４１】上記のように構成された量子誤差を考慮し
たマッチング処理機能付き検査方法について以下に動作
を説明する。

【００４２】前処理工程１４は、３板式ＣＣＤカメラ５
からの１画素当たりのＲ画像が入力する毎に、デジタル
変換してシェーディング補正した後に奇数成分と偶数成
分とを加算した１画素当たりのＲ、Ｇ、Ｂ画像を得る。
この画像をＨＳＩ変換して量子誤差を考慮したＨＳＩ画
像を求める。

【００４３】このＨＳＩをマッチング処理工程１６が入
力し、ＳとＩ及びＨのパターンマッチングを行う。

【００４４】例えば、入力した画像におけるＳ、Ｉのば
らつきから良品の範囲を求め、このＳ，Ｉの基準パター
ンと比較する。つまり、図３に示すように、入力画像が
基準パターンのＡの範囲にあるとき良品と判定する。こ
の図３は、入力した画像における上限と下限のＳ，Ｉと
を求め、これをそれぞれの基準パターンとし、この基準
パターンと入力画像とを比較し、入力画像が図３のＡの
範囲にあるとき良品と判定する。

【００４５】一方、Ｈのパターンマッチングにおいて
は、図４に示すように、（２ｍ＋１）×（２ｎ＋１）の
近傍画素のＨの値を色相空間に、プロットした点を結合
した領域を作成し、これを基準パターンとし、この基準
パターンの領域Ｂに含まれているとき良品と判断する。

【００４６】このとき、マッチング処理工程１６は、図
５に示すように、マッチング工程２０と２値化工程２１
と、判定工程２２とを備えて、基準パターンを複数に分
割し、かつ入力画像を複数に分割し、分割した画像をそ
れぞれマッチング工程２０に読み込んで比較させて判定
させている。

【００４７】また、Ｈのマッチングにおいては、例えば
８ビットのコンピュータを用いている場合は、図６に示
すように、８ビットの入力画像データと、８ビットのＨ
_supデータと、８ビットのＨ_inf データとを入力するこ
とになり、合計２４ビットのデータ列を一度に取り扱わ
なければならないので装置が複雑になる。

【００４８】そこで、図７に示すように２段階の過程を
踏んでマッチングを行うようにしている。この図７は、
図８に示すように、検査対象の色相をＨ_inとしたとき
に、Ｈの基準パターンをＨ_inf ＝０になるようにＨ_in、
Ｈ_sup を回転し、Ｈ_Tin 、Ｈ_{Ts up}を得ることを意味す
る。但し、Ｈ_Tsupは前もって計算で求めておくようにす
る。

【００４９】次に、図９に示すように、基準パターンか
ら得られたＨ_Tsup、Ｈ_TinfとＨ_Tinとの差を求め、小さ
い方を基準パターン（ＨＲ）と検査対象画像との差とす
る。このような処理を検査対象となる画像の全画素につ
いて行なう。

【００５０】さらに、マッチング処理工程１６の判定工
程２２においては、図１０に示すようにマッチング処理
された画像の２値化後の画像に対してウィンドウ加算を
行い、ウィンドウ毎の欠陥画素数を得る。この結果に対
してしきい値Ｔで不良品の判定を行う。また、このしき
い値Ｔは図１０のウィンドウ加算で得られた結果のヒス
トグラムを求め、分布のすそのに設定する方法により決
めることができる。

【００５１】なお、上記実施の形態では、被検査物を缶
３を例にして説明したが、板や瓶等であってもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上のように請求項１によれば、被検査
物を撮像して得た撮像画像の３原色成分をＨＳＩ成分に
変換し、このＨＳＩ変換された画像の所定範囲で、その
領域内における各格子の近傍のばらつきを考慮した基準
パターンを基準パターン作成工程でＨ、Ｓ、Ｉ毎に色相
空間上に作成して記憶し、ＨＳＩ変換された所定範囲の
ＨＳＩデータをマッチング工程で順次入力して前記Ｈ、
Ｓ、Ｉ毎の色相空間上の基準パターンと比較し、この比
較結果を出力するようにしたので、被検査物の色等に多
少のばらつきがあっても、そのばらつきに応じた基準パ
ターンで被検査物を判定することができるという効果が
得られている。

【００５３】請求項２によれば、基準パターン作成工程
で所定範囲の各画素のＨの値が色相空間上の対応する位
置に順次書き込まれる。そして、これらを結んだ領域が
求められ、この領域からＨの最大値と最小値とが決定さ
れ、これらの値の範囲をＨの基準パターンとされる。

【００５４】つまり、Ｈの基準パターンの範囲が決定さ
れるので、被検査物のＨ成分に多少のばらつきがあって
も、そのばらつきに応じたＨの基準パターンで被検査物
を判定することができる。

【００５５】請求項３によれば、撮像画像のＨ、Ｓ、Ｉ
毎の最大値と最小値とが基準パターンの範囲に含まれる
場合は、そのＨ、Ｓ、Ｉを新たな基準パターンとして更
新されるので、良品の時系列的変動に追従した良品の基
準パターンを常に得ることができるという効果が得られ
ている。

【００５６】請求項４によれば、被検査物の異なる位置
に所定範囲が複数定義され、それぞれの所定範囲のＨＳ
Ｉと基準パターンとが比較されるので、被検査物の色等
に多少のばらつきがあっても、精度良く良品と不良品を
判定することができるという効果が得られている。

【００５７】従って、被検査物の異なる位置に所定範囲
が複数定義され、それぞれの所定範囲のＨＳＩと基準パ
ターンとが比較されるので、被検査物の色等に多少のば
らつきがあっても、最適な検査精度を維持し精度よく良
品と不良品を判定することができる。

【００５８】請求項５によれば、２段階の過程を踏んで
マッチングができることにより、色相のような循環数で
表現できる画像に対してばらつきに対応した良否を判定
できるという効果が得られている。

【００５９】請求項６によれば、ヒストグラムから判定
のためのしきい値を求めるようにしているので、被検査
物の色等にばらつきに対し、最適化されたしきい値で検
査できるという効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の概略構成図である。

【図２】Ｈの基準パターンの色相空間における生成を説
明する説明図である。

【図３】ＳとＩとのマッチング処理を説明する説明図で
ある。

【図４】Ｈのマッチング処理を説明する説明図である。

【図５】複数位置マッチングの処理を説明する説明図で
ある。

【図６】Ｈを回転しないときの欠点を説明する説明図で
ある。

【図７】Ｈを回転させてマッチングしたときの効果を説
明する説明図である。

【図８】基準パターンの回転を説明する説明図である。

【図９】入力画像を回転させたときの説明図である。

【図１０】ヒストグラムのしきい値の算出を説明する説
明図である。

【符号の説明】

２ 搬送系 ３ 缶 ４ 回転台 ５ ３板式ＣＣＤカメラ ６ バーコードスキャナ １０ 画像処理装置 １４ 前処理工程 １５ 基準パターン作成処理工程 １６ マッチング処理工程

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 7/00 Ｇ０６Ｔ 7/00 Ｔ ５Ｌ０９６ １００ １００Ｄ ３００ ３００Ｅ Ｈ０４Ｎ 1/46 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｂ 7/18 1/46 Ｚ (72)発明者 相馬 靖 東京都中央区日本橋２丁目１番10号 大和 製罐株式会社システム部内 (72)発明者 藤田 稔 神奈川県川崎市幸区堀川町66番２ 東芝エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 小森 三雄 神奈川県川崎市幸区堀川町66番２ 東芝エ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2G020 AA08 DA02 DA05 DA31 DA34 DA35 DA52 2G051 AA21 AB11 BA00 CA03 CA04 DA08 EA11 EA12 EA14 EA17 EA20 EB01 EB02 EC02 ED03 FA10 5B057 AA12 BA29 CA01 CA08 CA12 CA16 CB02 CB06 CB08 CB12 CB16 CC04 CE12 CE18 CH01 DA08 DA16 DB02 DB06 DB09 DC25 DC32 5C054 AA01 CA04 CC02 CD05 CF05 CH01 EA01 EA05 ED07 FB03 FC01 FC03 FC07 FC15 FC16 FD03 FF05 HA05 5C079 HB01 HB06 HB11 JA23 MA01 5L096 AA02 AA06 BA03 BA11 CA02 DA01 EA43 FA15 FA35 FA78 GA41 GA51 HA08 JA06 JA13 JA16 KA03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物の外観の良否を判定する検査の
   際に、被検査物を撮像して得た撮像画像の３原色成分を
   ＨＳＩ成分に変換し、該ＨＳＩデータと良品の基準パタ
   ーンとの比較を行うマッチング処理方法において、 前記ＨＳＩ変換された画像の所定範囲で、その領域内に
   おける各格子の近傍のばらつきを考慮した基準パターン
   を基準パターン作成工程でＨ、Ｓ、Ｉ毎に色相空間上に
   作成して記憶し、前記ＨＳＩ変換された所定範囲のＨＳ
   Ｉデータをマッチング工程で順次入力し、該Ｈ、Ｓ、Ｉ
   毎の前記色相空間上の基準パターンと比較し、この比較
   結果を出力するようにしたことを特徴とする量子誤差を
   考慮したマッチング処理方法。
2. 【請求項２】 前記基準パターン作成工程は、 前記所定範囲の各画素のＨの値を、色相空間上の対応す
   る位置に順次書き込み、これらを結んだ領域を求め、こ
   の領域からＨの最大値と最小値とを決定し、これらの値
   の範囲をＨの基準パターンとすることを特徴とする請求
   項１記載の量子誤差を考慮したマッチング処理方法。
3. 【請求項３】 前記マッチング処理工程は、 前記撮像画像のＨ、Ｓ、Ｉ毎の最大値と最小値とが前記
   色相空間上の基準パターンとしきい値とで比較した結
   果、良品の場合は、そのＨ、Ｓ、Ｉを新たな基準パター
   ンとして更新することを特徴とする請求項１又は２の何
   れかに記載の量子誤差を考慮したマッチング処理方法。
4. 【請求項４】 前記マッチング処理工程は、 前記撮像画像において、前記所定範囲を、異なる位置に
   複数定義し、それぞれの所定範囲のＨＳＩと、前記記憶
   されているＨＳＩ毎の基準パターンとを順次比較し、い
   ずれかの所定範囲と基準パターンとが一致したときは、
   前記被検査物を良品とすることを特徴とする請求項１〜
   ３の何れかに記載の量子誤差を考慮したマッチング処理
   方法。
5. 【請求項５】 前記マッチング処理工程は、 前記Ｈの基準パターンの最小値が色相空間上の最小角度
   軸に重なるように、前記色相空間上で前記Ｈの基準パタ
   ーンを回転させた後に、前記撮像画像のＨを、前記Ｈの
   基準パターンの回転角度で回転させ、前記撮像画像のＨ
   の最大値と前記色相空間上のＨの基準パターンの最大値
   とを比較することを特徴とする請求項１〜４の何れかに
   記載の量子誤差を考慮したマッチング処理方法。
6. 【請求項６】 前記マッチング処理工程は、 前記撮像画像の所定領域を設定する毎に、その所定領域
   のヒストグラムを求め、該ヒストグラムから判定のため
   のしきい値を求めることを特徴とする請求項１〜５の何
   れかに記載の量子誤差を考慮したマッチング処理方法。