JP2002357559A - 3板式ccdカメラを用いた缶外観検査装置 - Google Patents
3板式ccdカメラを用いた缶外観検査装置Info
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Abstract
正、変換を行って缶の良否を判定する3板式CCDカメ
ラを用いた缶外観検査装置を得る。 【解決手段】 缶2のカラー画像を得るために、3板式
CCDカメラ5の視野範囲で缶2を一周以上回転させな
がら缶の表面のカラー画像を画像処理装置15が得る。
そして、画像処理装置15がこのカラー画像をHSI変
換で、明度I、色相H、彩度Sの画像データに分解し、
この各画像に対してH、S、I毎の基準パターンと比較
して判定する。
Description
ずれ、量子誤差等の影響を考慮した補正、変換を行って
判定する3板式CCDカメラを用いた缶外観検査装置に
関する。
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。
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。
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。
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(色の三原色である赤、緑、青)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する。
CCDカメラを用いた場合には、光学的な位置ずれ等に
よって、画素ずれが生じて量子誤差が存在し、後工程の
判定に影響を与えるという課題があった。
来の缶表面検査装置においては、前述の課題を簡単な構
成で解決したものがなかった。
等の影響を考慮した変換を行って判定する3板式CCD
カメラを用いた缶外観検査装置を提供することを目的と
する。
図柄模様が周囲に設けられた缶を搬送機構によって搬送
しながら缶外観の表面を検査し、不良品と判定された缶
を除去する缶外観検査装置において、所定部に基準板が
設けられ、前記搬送機構で搬送されてきた缶を受け取っ
て回転する回転台と、前記回転台の近傍に設けられ、前
記缶と前記基準板とを撮像可能に設けられた3板式CC
Dカメラと、前記3板式CCDカメラからのR画像、G
画像、B画像を、それぞれ独立系で入力して、それぞれ
の3原色成分毎に前記基準板の濃度値を基準にして濃度
変換し、この3原色成分の画像をHSI変換で、明度
I、色相H、彩度Sの画像データに分解して、この各画
像に対してH.S.I毎の基準パターンと比較して良否
を判定し、その結果を知らせる画像処理装置とを備えた
ことを特徴とする。
台の所定部に設けられた基準板を3板式CCDカメラが
撮影すると、画像処理装置は、その3板式CCDカメラ
からのR画像、G画像、B画像をそれぞれ独立系で入力
し、それぞれの3原色成分毎に基準板の濃度値を基準に
して濃度変換が行われる。そして、この3原色成分の画
像をHSI変換で、明度I、色相H、彩度Sの画像デー
タに分解され、この各画像に対してH.S.I毎の基準
パターンとが比較されて良否が判定される。
色相、彩度での、缶の良否判定が可能になる。
板式CCDカメラからの3原色成分の画像毎にそれぞれ
設けられ、前記3板式CCDカメラからのそれぞれの成
分の画像を入力してフレームメモリに書込み、この色成
分の画像を、所定の走査方向で順次、読み込む複数の画
像入力部を有することを特徴とする。
を非同期にすることが可能となり高速な処理ができる。
数の画像入力部からのR画像、G画像、B画像を、それ
ぞれ独立系で入力し、3原色成分を、HSI変換式で前
記3原色成分を変換する色変換部を有することを特徴と
する。
度、色相、彩度での、缶の良否判定が可能になる。
数の画像入力部より、缶の撮像画像の3原色画像を入力
して、この3原色画像データの輝度レベルを求めた後
に、この輝度レベルに量子誤差を考慮した所定の係数を
含ませたH、S、I毎の変換式を前記色変換部に設定す
るHSI変換処理部を有することを特徴とする。
くい色等が、判定しにくくならないような係数を含んだ
HSI毎の変換式を用いるため、明度や彩度の大小によ
らず安定した検査が可能となる。
の1缶毎のばらつきがあっても精度良く良品と不良品と
を仕分けさせることができる。
た3原色成分がH、S、I変換されるので、印刷図柄が
変わっても、安定して、良品と不良品とを仕分けさせる
ことができる。
り、前記HSI変換された画像を、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、H、S、I毎に色相空間上に作成して予め記
憶し、 この基準パターンと前記所定範囲のH、S、I
と比較した比較結果を出力する判定処理部を有すること
を特徴とする。
の1缶毎のばらつきがあっても精度良く良品と不良品と
を仕分けさせることができる。
撮像画像のH、S、Iを、前記色相空間上の基準パター
ンと比較した結果、その基準パターンに含まれる場合
は、そのH、S、Iを、それぞれの新たな基準パターン
として更新することを特徴とする。
た良品の基準パターンを常に得ることが可能になる。
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、全て
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。
輝度等の1缶毎のばらつきがあっても、最適な検査精度
を維持し、精度良く良品と不良品とを仕分けさせること
ができる。
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
転させる手段と、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
較する手段とを有することを特徴とする。
グが行われるので、色相のような循環数で表現される画
像に対して、ばらつきに対応した良否を判定できる。
装置の概略構成図である。図1の缶外観検査装置1は、
円筒缶の外周部の印刷状態を画像処理を用いて検査する
システムであり、カラー画像を得るために、3板式CC
Dカメラの視野範囲で缶を一周以上回転させながら缶の
表面のカラー画像を得る。そして、このカラー画像をH
SI変換で、明度I、色相H、彩度Sの画像データに分
解し、この各画像に対してH、S、I毎の基準パターン
と比較して判定するものである。
柄模様が印字又は塗布された缶2を第1の搬送系3によ
って搬送し、図示しないターレットで回転台4に搭載
し、この回転台4を回転させながら3板式CCDカメラ
5で撮像して後述する画像処理装置で缶2の表面の欠陥
の有無を検査判定する。なお、前述した回転台4は、台
に限定することなく何らかの手法で缶2を回転させる機
構をもつものであればよい。
し終わると、この缶2は第2の搬送系6で後段に運ば
れ、画像処理装置からその缶2が不良品の場合はリジェ
クト装置9で不良品搬送用の第3の搬送系7に分けられ
て不良品箱8に投缶される。
ャナ10、光源11、レンズ12が設けられている。前
述の回転台4には、濃度変換の基準となる色が塗布され
た基準板13が設けられている。なお、この基準板13
は、板に限らず濃度変換の基準となる色をしたもので、
3板式CCDカメラ5の撮影視野内に存在し、3板式C
CDカメラ5において缶2と同時に撮影されるものであ
ればよい。
装置15が接続され、この画像処理装置15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
て表示部16に映像を表示する。
aと、G画像用入力部18bと、B画像用入力部18c
と、色変換部19と、HSI変換処理部20と、判定処
理部21等を備えている。
する。G画像用入力部18b及びB画像用入力部18c
については、R画像用入力部18aと同様であるので説
明を省略する。
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画像を、R画像
用フレームメモリに順次書き込む。
ように、初段に3板式カメラ5のR画像を増幅するアン
プ23を備えている。そして、このアンプ23の後に、
A/D24と、明暗箇所を補正するためのシェーディン
グメモリ25と、奇数及び偶数の画素のR成分を加算し
てフレームメモリ27に順次書き込む加算器26、フレ
ームメモリ27のR画像の濃度を補正する濃度変換回路
28の順に、接続した回路構成にされている。
ャンニング角度でフレームメモリ27のR画像を濃度変
換部28に読み込む画像読取回路29が接続されてい
る。
置されると、光源11から光を缶2に照射しながら3板
式CCDカメラ5で、缶2表面のR画像、G画像及びB
画像を取得する。これらの画像の取得は、例えばバーコ
ードスキャナ10がバーコードを検出して、缶2が一周
するまでの範囲の画像を缶2の全体の画像としている。
らのR画像と、G画像用入力部18bからのG画像と、
B画像用入力部18cからのB画像とを入力し、後述す
るHSI変換処理部20によって設定された変換式に基
づいてH(色相;hue)、S(彩度;saturat
ion)、I(明度;intensity)に変換して
フレームメモリ22a、22b、22cに書込む。
部、G用の濃度変換部、B用の濃度変換部からのR画
像、G画像、B画像を入力し、この画像を輝度Yに基づ
いて量子誤差を考慮した色変換式を色変換部19に設定
する。このHSIの色変換については詳細に後述する。
a、22b、22cにおける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記憶する。
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。
2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を、その画像の
S、Iにおける良品の基準パターンとして記憶する。
(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3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Hinf 、左側をHsup 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記
憶する。
画素に非検査領域が含まれる場合は、Hinf =0、
Hsup =254とする。
SI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。
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。
処理を行う。また、ヒストグラムを利用してしきい値を
更新する機能を備える。
ラを用いた缶外観検査装置について以下に動作を説明す
る。
15はR用画像入力部18a、G用画像入力部18b及
びB用画像入力部18cの各画像読取回路に読出信号を
送出する。
画像入力部18aは、アンプ23、A/D24、シェー
ディングメモリ25、加算器26、フレームメモリ2
7、濃度変換回路28を用いてR画像に所定の処理を施
した後に、色変換部19に送出する。例えば、複数のバ
ー及び複数のスペースからなるバーコードのR画像(G
画像及びB画像も同様)を撮像させて読み込んだ場合
は、表示部16には、バーのR画像とG画像とB画像と
が重なって表示される。
G画像、B画像を入力し、この画像を輝度Yに基づいて
量子誤差を考慮した色変換式を色変換部19に設定す
る。
度Yを数1に示すように定義している。
a、G用画像入力部18b及びB用画像入力部18cに
入力したとき、これらの値を数2、数3の式に代入して
色変換部19に設定する。但し、IはYの式と同様であ
るので本説明では省略する。
反対にYが小さいときはSの相対誤差が大きくなる。前
述の数2のSを求める式は、YにPが乗算され、かつQ
が加算されている。これによりYの大小によらずSの安
定した検査が可能となっている。
(Hsより小さい)場合は、固定値を入れる事によりH
の相対誤差が増大するのを防止している。
以下)固定値を入れる事によりHの相対誤差が増大する
のを防止している。
こまの画像を得る毎に、リアルタイムでその缶2のRG
Bに対して濃度変換を行うようにし、さらにこの濃度変
換されたRGBに対するHSI変換を、輝度に応じた量
子誤差を考慮して変換している。
フレームメモリ22a、22b、22cから読み、Sと
I及びHのパターンマッチングを行う。
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4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4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4のAの
範囲にあるとき良品と判定する。
は、図5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B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。
手段30と2値化手段31と、判定手段32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、分割した画素をそれぞれマッチング手段30
に読み込んで比較させて判定させている。
8ビットのコンピュータを用いている場合は、図7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
in f 画像データと、8ビットのHsup 画像データ
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。
踏んでマッチングを行うようにしている。この図8は、
図9に示すように、入力した検査対象の色相をHINと
したときに、Hの基準パターンをHinf =0になる
ようにHIN、Hsup を回転し、HTIN 、H
TSUPを得ることを意味する。但し、HTsup は
前もって計算で求めておくようにする。
から得られたHTSUP、HTIN FとHTIN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う。
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11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。
ることを可能としている。
グで範囲を指定している。
に、現状の缶に応じた基準パターンを登録している。
精度の高い判定が可能となる。
を可能としている。
めに、3板式CCDカメラの視野範囲で缶を一周以上回
転させながら缶の表面のカラー画像を得る。そして、こ
のカラー画像をHSI変換で、明度I、色相H、彩度S
の画像データに分解し、この各画像に対してH、S、I
毎の基準パターンと比較して判定する。
色相、彩度での、缶の良否判定が可能になり、不良品を
排除することができるという効果が得られている。
色成分毎の3板式CCDカメラからのそれぞれの成分の
画像を取り込んでフレームメモリに書込む。そして、こ
の色成分の画像を、複数の画像入力部が所定の走査方向
で順次、読み込む。
を非同期にすることが可能となり高速な処理ができると
いう効果が得られている。
像、G画像、B画像を、それぞれ独立系で入力し、それ
ぞれの3原色成分毎に、それぞれのHSI変換式で3原
色成分を変換する。
度、色相、彩度での、缶の良否判定が可能になる。
撮像画像の3原色画像を入力して、この3原色画像デー
タの輝度レベルに量子誤差を考慮した所定の係数を含ま
せたH、S、I毎の変換式を設定して、この変換式でH
SI変換する。
つきがあっても精度良く良品と不良品とを仕分けさせる
ことができるという効果が得られている。
を、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、H、S、I毎に色相
空間上に作成し、 この基準パターンとの比較結果を出
力する。
があっても精度良く良品と不良品とを仕分けさせること
ができるという効果が得られている。
S、Iを、色相空間上の基準パターンと比較した結果、
その基準パターンに含まれる場合は、そのH、S、I
を、それぞれの新たな基準パターンとして更新する。
良品の基準パターンを常に得ることが可能になる効果が
得られている。
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、全ての所定範囲と基準パターンと
が一致したときは、被検査物を良品とする。
等の1缶毎のばらつきがあっても、最適な検査精度を維
持し精度良く良品と不良品とを仕分けさせることができ
るという効果が得られている。
小値が色相空間上の最小角度軸に重なるように、色相空
間上でHの基準パターンを回転させ、撮像画像のHを、
Hの基準パターンの回転角度で回転させる。
上のHの基準パターンの最大値とを比較する。
グが行われるので、色相のような循環数で表現される画
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。
ある。
る。
ある。
ある。
ある。
明する説明図である。
明図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 所定の印刷図柄模様が周囲に設けられた
缶を搬送機構によって搬送しながら缶外観の表面を検査
し、不良品と判定された缶を除去する缶外観検査装置に
おいて、 所定部に基準板が設けられ、前記搬送機構で搬送されて
きた缶を受け取って回転する回転台と、 前記回転台の近傍に設けられ、前記缶と前記基準板とを
撮像可能に設けられた3板式CCDカメラと、 前記3板式CCDカメラからのR画像、G画像、B画像
を、それぞれ独立系で入力して、それぞれの3原色成分
毎に前記基準板の濃度値を基準にして濃度変換し、この
3原色成分の画像をHSI変換で、明度I、色相H、彩
度Sの画像データに分解して、この各画像に対してH.
S.I毎の基準パターンと比較して良否を判定し、その
結果を知らせる画像処理装置とを有することを特徴とす
る3板式CCDカメラを用いた缶外観検査装置。 - 【請求項2】 前記画像処理装置は、 前記3板式CCDカメラからの3原色成分の画像毎にそ
れぞれ設けられ、前記3板式CCDカメラからのそれぞ
れの成分の画像を入力してフレームメモリに書込み、こ
の色成分の画像を、所定の走査方向で順次、読み込む複
数の画像入力部を有することを特徴とする請求項1記載
の3板式CCDカメラを用いた缶外観検査装置。 - 【請求項3】 前記画像処理装置は、 前記複数の画像入力部からのR画像、G画像、B画像
を、それぞれ独立系で入力し、それぞれの3原色成分毎
に、それぞれのHSI変換式で前記3原色成分を変換す
る色変換部を有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3板式CCDカメラを用いた缶外観検査
装置。 - 【請求項4】 前記画像処理装置は、 前記複数の画像入力部より、缶の撮像画像の3原色画像
を入力して、この3原色画像データの輝度レベルを求め
た後に、この輝度レベルに量子誤差を考慮した所定の係
数を含ませたH、S、I毎の変換式を前記色変換部に設
定するHSI変換処理部を有することを特徴とする請求
項1〜3の何れかに記載の3板式CCDカメラを用いた
缶外観検査装置。 - 【請求項5】 前記HSI変換処理部により、前記HS
I変換された画像を、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、
H、S、I毎に色相空間上に作成して予め記憶し、この
基準パターンと前記所定範囲のH、S、Iと比較した比
較結果を出力する判定処理部を有することを特徴とする
請求項1〜4の何れかに記載の3板式CCDカメラを用
いた缶外観検査装置。 - 【請求項6】 前記判定処理部は、 前記缶の撮像画像のH、S、Iを、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、それぞれの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5記載の3板式
CCDカメラを用いた缶外観検査装置。 - 【請求項7】 前記判定処理部は、 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、全
て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5又は6
の何れかに記載の3板式CCDカメラを用いた缶外観検
査装置。 - 【請求項8】 前記判定処理部は、 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
ーンを回転させる手段と、 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手段とを有
することを特徴とする請求項5〜7の何れかに記載の3
板式CCDカメラを用いた缶外観検査装置。
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