JP2013134176A - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、タイヤ等のコントラストが得にくい物体の表面に刻印された情報の認識確度を向上させる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、タイヤを撮像するカメラＬ１およびＲ２と、タイヤにテクスチャを投影するプロジェクタ３と、上記テクスチャが投影されると共に、カメラＬ１およびＲ２で撮像されたタイヤの画像に対して３次元画像処理を行う３次元処理部２１と、３次元処理部２１で得られた３次元画像に対して２値化を行う２値化処理部２２と、２値化処理部２２で２値化された画像から文字を認識するＯＣＲ処理部２３とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置に関し、詳しくは、例えば、タイヤ等に用いる３次元形状計測分野における物体上に３次元状に形成された文字等を抽出する撮像装置に関する。

近年、製品の管理を行うに当たって、製品の種類や生産場所等の識別情報を製品に表示している。

従来、この識別情報の表示方法としては、情報が記載されたシールの貼付やバーコードの印刷等の方法で行われていた。これらの方法は、バーコードの印刷やシールの貼付作業等の情報表示に付随する作業が必要であるため、製品コストを押し上げていた。そのため、製品の金型に文字を刻んで情報を刻印する方法の使用が多くなっている。この情報を刻印する方法は、情報表示に付随する作業が少なく、従来の方法よりも製品コストを抑えることができる。

ところで、上記情報を刻印する方法では、刻印された情報を読み取る必要がある。この情報の読み取りは、通常、カメラを備えた撮像装置により機械的に行われる。

従来、撮像装置としては、特開平７−２３７２７０号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この撮像装置は、タイヤの側面に向けて光を照射する照明手段と、上記タイヤの側面に対する投光角度を変更する投光角度変更手段と、上記タイヤの側面の光照射部位を撮像するカメラと、制御手段とを備え、タイヤの側面に刻印された情報部分に照明装置の光を照射して生じる影の大きさを撮像して、この撮像した画像から刻印された情報を読み取っている。

特開平７−２３７２７０号公報

しかしながら、上記従来の撮像装置では、タイヤの側面に刻印された情報を読み取り易くするために、この情報部分に投光角度を調整した光を当てて、適切な大きさの影を作り、この影からタイヤの側面に刻印された情報を読み取っているが、実際には、タイヤのように表面全体が黒色でコントラストが得にくいものに対して、適切な大きさやコントラストの影が得られるように光を照射するのは困難であり、撮像した画像からタイヤの側面に刻印された情報を正確に読み取ることができないという問題があった。

さらに、タイヤは種類により表面の状態が異なっているため、同じ文字に同じ投光角度で光を照射しても影の大きさや、影のコントラストが異なってしまい、撮像した画像の画像品質を一定化することが難しい。そのため、タイヤに刻印された情報を認識するために多量の文字認識用画像データが必要となるが、撮像した画像が文字認識用の画像データと一致しないことも多く、撮像した画像からタイヤの側面に刻印された情報を正確に読み取ることができないという問題があった。

そこで、この発明の課題は、例えば、タイヤ等のコントラストが得にくい物体の表面に刻印された情報の認識確度を向上させる撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の撮像装置は、
被撮像物を積載する積載手段と、
上記被撮像物を撮像するカメラと、
上記被撮像物にテクスチャを投影する投影手段と、
上記テクスチャが投影されると共に、上記カメラで撮像された上記被撮像物の画像に対して３次元画像処理を行う３次元画像処理手段と、
上記３次元画像処理手段で得られた３次元画像に対して２値化を行う２値化処理手段と、
上記２値化処理手段で２値化された画像から文字を認識する文字認識手段と
を備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、被撮像物にテクスチャを投影する投影手段と、テクスチャが投影されると共に、カメラで撮像された被撮像物の画像に対して３次元画像処理を行う３次元画像処理手段を備えるので、コントラストの乏しい被撮像物であっても十分な数の特徴点を得ることができ、撮像された画像内の文字を正確に認識することができる。

また、一実施形態の撮像装置では、
上記積載手段または上記カメラの少なくとも一方を移動させる移動手段を備える。

上記実施形態によれば、積載手段またはカメラの少なくとも一方を移動させる移動手段を備えるので、様々な方向から被撮像物を撮像することができ、撮像したい部位を確実に撮像することができる。

また、一実施形態の撮像装置では、
上記２値化処理手段は、上記３次元画像の距離情報に基づいて上記３次元画像を２値化する。

上記実施形態によれば、３次元画像の距離情報に基づいて凹凸のある被撮像物の３次元画像を正確かつ迅速に２値化することができる。

また、一実施形態の撮像装置では、
上記カメラを複数備え、
上記カメラの全ては、共通の撮像範囲を有し、
上記投影手段の上記テクスチャを投影する投影範囲には、上記共通の撮像範囲が含まれている。

上記実施形態によれば、複数のカメラの全てが共通の撮像範囲を有し、投影手段のテクスチャを投影する投影範囲には、上記共通の撮像範囲が含まれているので、投影手段によりテクスチャが投影された被撮像物を複数のカメラの全てが撮像することができ、より高精度な３次元画像を処理することができる。

また、一実施形態の撮像装置では、
上記３次元処理手段は、上記カメラで撮像された画像に微分系フィルタ処理を施して、３次元画像を処理する。

上記実施形態によれば、上記カメラで撮像された画像に微分系フィルタ処理を施すことで、被撮像物のエッジ情報を強調することができるので、より高い精度で３次元画像を処理することができる。

また、一実施形態の撮像装置では、
上記移動手段は、上記積載手段を回転させる。

上記実施形態によれば、移動手段は、積載手段を回転させるので、積載手段に積載された被撮像物を回転させることができ、被撮像物を様々な角度から撮像することができる。

また、一実施形態の撮像装置では、
上記移動手段は、上記カメラを移動させる。

上記実施形態によれば、移動手段は、カメラを移動させるので、被撮像物を様々な角度から撮像することができる。

また、一実施形態の撮像装置では、
上記カメラと上記撮像物の表面との間の距離を測る距離センサを更に備え、
上記距離センサからの情報に基づいて、上記カメラと上記被撮像物の表面との間の距離が所定の距離に配置されるように上記カメラを移動する。

上記実施形態によれば、上記カメラと上記撮像物の表面との間の距離を測る距離センサを更に備えるので、被撮像物の高さ、内径、外径等の位置を検出することができるので、予め被撮像物の高さ等の情報がない場合や、公差等により被撮像物に個体差がある場合でも、被撮像物を撮像する位置にカメラを正確に移動させることができる。

また、一実施形態の撮像装置では、
上記積載手段の中心と上記被撮像物の中心との間の距離を検出する検出手段を更に備え、
上記検出手段からの情報に基づいて、上記カメラの位置を補正する。

上記実施形態によれば、上記積載手段の中心と上記被撮像物の中心との間の距離を検出する検出手段を更に備えるので、積載手段の中心と被撮像物の中心との間の距離を常に把握することができ、被撮像物の中心と積載手段の中心とが略一致していなくても被撮像物を確実に撮像することができる位置にカメラを移動することができる。

また、この発明の撮像方法は、
被撮像物にテクスチャを投影する工程と、
上記テクスチャが投影された上記被撮像物の画像をカメラで撮像する工程と、
上記撮像された画像に対して３次元処理を行う工程と、
上記３次元処理された画像に対して２値化処理を行う工程と、
上記２値化された画像から文字を認識する工程と
を順次行うことを特徴とする。

上記構成によれば、被撮像物にテクスチャを投影する工程と、テクスチャが投影された被撮像物の画像をカメラで撮像する工程と、撮像された画像に対して３次元処理を行う工程とを備えるので、コントラストの乏しい被撮像物であっても十分な数の特徴点を得ることができ、撮像した画像内の文字を正確に認識することができる。

以上より明らかなように、この発明の撮像装置によれば、例えば、タイヤ等のコントラストが得にくい物体の表面に刻印された情報の認識確度を向上させる撮像装置を実現することができる。

図１は、この発明の撮像装置の第１実施形態の構成を示す模式図である。 図２は、上記撮像装置の制御ブロック図である。 図３は、上記撮像装置のカメラの配置を示す断面図である。 図４は、上記撮像装置のカメラの配置を示す斜視図である。 図５は、上記撮像装置の画像処理を示すフローチャートである。 図６は、上記撮像装置の動作を示すフローチャートである。 図７は、この発明の撮像装置の第２実施形態の構成を示す模式図である。 図８は、上記撮像装置の制御ブロック図である。 図９は、上記撮像装置のカメラの配置を示す断面図である。 図１０は、上記撮像装置のカメラの配置を示す斜視図である。 図１１は、上記撮像装置の距離センサで行うタイヤスキャン動作を示す断面図である。 図１２は、上記撮像装置の距離センサで行うタイヤスキャン動作を示す断面図である。 図１３は、上記撮像装置の動作を示すフローチャートである。 図１４は、この発明の第３実施形態の校正を示す模式図である。 図１５は、上記撮像装置の制御ブロック図である。 図１６は、上記撮像装置の動作を示すフローチャートである。

以下、この発明の撮像装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
この発明の第１実施形態の撮像装置は、図１に示すように、カメラユニット５と、このカメラユニット５を支持している移動手段の一例のステージ１３と、積載手段の一例の回転テーブル９と、移動手段の一例の回転テーブルモータ１０とを備えている。

上記カメラユニット５は、カメラＬ１と、カメラＲ２と、投影手段の一例としてのプロジェクタ３とを有している。また、図示していないが、このカメラユニット５内には、全体制御部２６と、画像処理部２４と、制御部２５とを設けている。

上記カメラＬ１およびカメラＲ２は、図３、図４に示すように、カメラＬ１のレンズ中心４１を通る光軸６１と、カメラＲ２のレンズ中心４２を通る光軸６２とがタイヤ１２の刻印文字部４４で交差し、かつ、カメラＬ１の光軸６１とカメラＲ２の光軸６２とを含む仮想面が、タイヤ１２のタイヤ面４５に直交するように配置している。カメラＬ１およびカメラＲ２のレンズ中心４１，４２と刻印文字部４４との距離は、タイヤ１２の撮像時のカメラＬ１およびカメラＲ２の高さであり、これをワーキングディスタンス（ＷＤ）とする。

上記カメラＬ１およびカメラＲ２は、各々のカメラ１，２に共通する撮像範囲を有していて、２つで１つのステレオカメラとなっている。このカメラＬ１およびカメラＲ２の撮像素子として、例えば、ＣＣＤ（Change Coupled Device）或いはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを用いている。

上記プロジェクタ３は、上記カメラＬ１とカメラＲ２との間に設けていて、図３、図４に示すように、このプロジェクタ３の光軸６３が、レンズ中心４３とカメラＬ１およびカメラＲ２の光軸６１，６２の交点とを通るように配置している。このプロジェクタ３は、タイヤ１２にテクスチャ（模様）を含む図形等を投影することができ、プロジェクタ３の投影範囲は、カメラＬ１及びカメラＲ２の撮像範囲、ないしは、カメラＬ１及びカメラＲ２の共通の撮像範囲を含んでいる。

上記タイヤ１２のタイヤ面４５上の刻印文字部４４に上記プロジェクタ３によりテクスチャを投影し、テクスチャが投影された刻印文字部４４を上記カメラＬ１およびカメラＲ２で撮像する。そのため、上記撮像装置の照明設備を簡略化することができる。

なお、上記プロジェクタ３を設ける位置は、カメラＬ１とカメラＲ２との間に限られない。つまり、プロジェクタ３の投影範囲が、少なくとも、カメラＬ１およびカメラＲ２の共通の撮像範囲を含む位置にあればよい。

上記ステージ１３は、Ｘ軸ステージ６とＹ軸ステージ７とステージ台８とを有している。このステージ１３は、ステージ台８の上にＹ軸ステージ７を設け、このＹ軸ステージ７の図示しない移動スライダにＸ軸ステージ６を固定して、このＸ軸ステージ６の図示しない移動スライダにカメラユニット５を固定している。Ｘ軸ステージ６とＹ軸ステージの移動スライダは、それぞれＸ軸ステージおよびＹ軸ステージ上を移動することができるので、カメラユニット５を自在に移動することができ、様々な位置から撮像することができる。

上記回転テーブル９は、この回転テーブル９上に被撮像物であるタイヤ１２を積載している。この回転テーブル９には、上記回転テーブルモータ１０を取り付けていて、この回転テーブルモータ１０により回転させることができる。回転テーブル９に積載されたタイヤ１２を回転させることができるので、タイヤ１２を様々な角度から撮像することができる。

なお、回転テーブル９の回転量は、必要に応じて調整することができ、また、積載されるタイヤ１２の種類や大きさに応じて、回転テーブル９の回転量を予め設定できるようにしてもよい。

図２は、この発明の撮像装置の第１実施形態の制御ブロック図である。

図２に示すように、全体制御部２６は、画像処理部２４と制御部２５とを含む全体の動作制御を行う。画像処理部２４は、３次元処理部２１と、２値化処理部２２と、ＯＣＲ処理部２３とから構成される。制御部２５は、プロジェクタ１０、ステージ１３のＸ軸ステージ６およびＹ軸ステージ７、そして、回転テーブル９の回転テーブルモータ１０を制御する。

図５は、上記撮像装置の画像処理を示すフローチャートである。

図５に示すように、上記カメラＬ１およびカメラＲ２で撮像された画像は、３次元画像処理手段である３次元処理部２１に入力される。この入力された画像は、３次元処理部２１内の左右画像キャプチャ処理部３１で取り込まれ、図示しないメモリに格納される。ここで、カメラＬ１の撮像画像を左画像、カメラＲ２の撮像画像を右画像とする。

上記左右画像キャプチャ処理部３１に取り込まれた左右の画像は、微分処理部３２に送られ、微分系フィルタ処理が施される。

上記微分処理部３１で微分処理された左右の画像は、対応点探索処理部３３にて、対応点探索処理される。対応点探索処理は、左右の画像上の同じ特徴点の座標を特定する処理であり、その方法としては、相関ブロックマッチング法等がある。

上記タイヤ１２はコントラストが乏しく、このタイヤ１２を撮像した左右の画像は、特徴点付近の特徴量が乏しくなるため、対応点探索処理が難しくなり、対応点探索精度が低下する。対応点探索精度が低下すると、３次元計測精度が低下する事になる。そのため、対応点探索処理前に微分処理を実行することで、特徴点となり易いエッジ情報を強調することができ、対応点探索処理の精度確保に効果的になる。

上記対応点探索処理部３３において、特徴点の座標が特定された左右の画像は、距離画像生成部３４に送られ、ステレオカメラの三角測量の原理に基づいて、特徴点のカメラからの位置（座標）が計算されて、距離画像が生成される。

この距離画像とは、カメラからの距離（例えば、カメラＬ１のレンズの中心を原点とした光軸６１方向の座標）に応じた画素値を与えた画像であり、例えば、８ｂｉｔで表した場合には、２５６段階の階調のグレースケール画像となる。

ここで、プロジェクタ３により投影されるテクスチャの効果について説明する。左右の画像からステレオカメラの三角測量する場合、左右の画像上の特徴点について計測するが、これらの画像内で特徴点が少ない場合には計測点が少なくなる。そのため、三次元計測点の平面解像度が粗くなってしまう。平面解像度が粗くなると十分に刻印文字部４４の形状が計測されない事になり、文字の抽出を取り逃がす事になる。そこで、十分な数の特徴点が得られるようにプロジェクタ３から特徴点となり得るテクスチャ（模様）を被撮像体に投影する。このプロジェクタ３の投影範囲が、カメラＬ１及びカメラＲ２の撮像範囲、ないしは、各カメラ１，２の共通の撮像部分を含むように投影するのはこの為である。

上記３次元処理部２１で生成された距離画像は、２値化処理手段である２値化処理部２２に送信され、２値化される。この２値化処理は、画像内の各画素について別途定める閾値と比較して、閾値以下である場合は、画素値を例えば０に、閾値を超えている場合は、画素値を例えば２５５に置き換える処理であり、距離画像を白と黒のみの画像に変換する処理である。

上記２値化処理部により２値化された距離画像は、ＯＣＲ（Optical Character Reader）処理部２３に送信され、距離画像内に存在する文字が何かを認識する。

これらの処理により、コントラストの乏しいタイヤ１２であっても十分な数の特徴点を得ることができ、カメラＬ１とカメラＲ２とで撮像された画像から、３次元処理により、この画像内の文字を抽出し、正確に認識することができる。

図６は、上記撮像装置の動作を示すフローチャートである。タイヤ１２の刻印文字部４４の文字を検出する手順について、図６を用いて説明する。

まず、ステップＳ１では、全体制御部２６が制御部２５を作動させて、タイヤ１２の刻印文字部４４の文字の検出を開始して、ステップＳ２に進む。このとき、カメラユニット５は、所定の初期位置に置かれている。この初期位置は、例えば、Ｘ軸ステージ６の左方向一杯の位置、Ｙ軸ステージの上方向一杯の位置等に予め設定することができる。

ステップＳ２では、タイヤ１２を回転テーブル９上に積載してステップＳ３に進む。このとき、タイヤ１２の中心と、回転テーブル９の中心とが略一致するようにタイヤ１２を積載する。

ステップＳ３では、ステージ１３のＹ軸ステージ７を制御して、タイヤ１２を撮像する撮像位置の高さにカメラユニット５を移動させる。この撮像位置は、図３に示すように、カメラＬ１およびカメラＲ２の光軸６１，６２の交点と刻印文字部４４とが一致するカメラユニット５の位置である。

このとき、図３に示すように、カメラＬ１およびカメラＬ２のレンズ中心４１，４２が、タイヤ１２の刻印文字部４４のワーキングディスタンス（ＷＤ）だけ上方に位置するように、カメラユニット５を移動させて、ステップＳ４に進む。なお、上記タイヤ１２の高さを予め制御部２５に記憶させて、ステージ１３のＹ軸ステージ７を制御している。

ステップＳ４では、ステージ１３のＸ軸ステージ６を制御して、タイヤ１２を撮像する撮像位置にカメラユニット５を移動させて、ステップＳ５に進む。なお、上記タイヤ１２の刻印文字部４４の径方向の位置を予め制御部２５に記憶させて、ステージ１３のＸ軸ステージ６を制御している。

ステップＳ５では、全体制御部２６が画像処理部２４を制御して、上記刻印文字部４４に上記プロジェクタ３によりテクスチャを投影すると共に、上記カメラＬ１およびカメラＲ２で撮像された画像が３次元処理部２１に入力される。そして、３次元処理部２１が、入力された画像を３次元画像処理し、この処理により得られた距離画像を２値化処理部２２に送り、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、２値化処理部２２が、３次元処理部２１より送られた距離画像を２値化してＯＣＲ処理部２３に送り、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、ＯＣＲ処理部２３が、２値化処理部２２により２値化された画像を処理して、文字刻印部４４の文字を認識し、ステップＳ８に進む。

ステップ８では、タイヤ１２の他の刻印文字部４４の文字を検出するために、目的の文字刻印部４４がカメラＬ１およびカメラＲ２の撮像位置に来るように、回転テーブルモータ１０を制御して、回転テーブル９を回転させて、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、上記タイヤ１２の必要な全ての刻印文字部４４の文字を検出したか否かを判断する。必要な全ての刻印文字部４４の文字を検出している場合には、ステップＳ１０に進み、文字の検出を終了する。

一方、必要な全ての刻印文字部４４の文字を検出していない場合には、ステップＳ４に戻る。そして、必要な全ての刻印文字部４４の文字を検出するまでステップＳ４からステップＳ８を繰り返す。

以上のように、タイヤ１２の刻印文字部４４の文字の検出が実現される。

上記撮像装置は、タイヤ１２の刻印文字部４４にテクスチャを投影する工程と、テクスチャが投影された刻印文字部４４の画像をカメラＬ１およびカメラＲ２で撮像する工程と、撮像された画像に対して３次元処理を行う工程とを備えるので、コントラストの乏しいタイヤ１２であっても十分な数の特徴点を得ることができ、３次元処理により、撮像した画像内の文字を正確に認識して検出することができる。

また、ステージ１３および回転テーブルモータ１０を備えているので、様々な方向からタイヤ１２を撮像することができ、撮像したい刻印文字部４４を確実に撮像することができる。

（第２実施形態）
図７は、この発明の撮像装置の第２実施形態の構成を示す模式図である。この第２実施形態の撮像装置は、カメラユニット５と、このカメラユニット５を支持しているステージ１３と、回転テーブル９と、回転テーブルモータ１０とを備えている。本実施形態の撮像装置は、基本的には、第１実施形態と同様の構成である。なお、上記第１実施形態と同一の構成部には同一番号を付して、それらの詳しい説明は省略する。

図７に示すように、上記撮像装置は、上記カメラユニット５内に距離センサ４を設けている点で第１実施形態と異なっている。

上記距離センサ４は、図９、図１０に示すように、カメラユニット５内のプロジェクタ３に取り付けていて、距離センサ４の測距軸は、プロジェクタ３の光軸６３と略一致している。また、この距離センサ４は、カメラユニット５がステージ１３のＹ軸ステージ７の高さ方向一杯に位置したときに、ワーキングディスタンス（ＷＤ）より高い位置にあり、回転テーブル９までの距離を測距できる。

なお、上記距離センサ４は、例えば、レーザ変位計等の測距ポイントの小さいセンサを用いている。測距ポイントの小さいセンサは、位置解像度的に有利である。

図８は、上記撮像装置の制御ブロック図である。制御部２５は、プロジェクタ３、Ｘ軸ステージ６、Ｙ軸ステージ７、回転テーブルモータ１０に加えて、距離センサ４を制御する。

図１１は、上記撮像装置の距離センサで行うタイヤスキャン動作を示す断面図であり、図１２は、上記撮像装置の距離センサで行うタイヤスキャン動作を示す断面図であり、図１３は、上記撮像装置の動作を示すフローチャートである。距離センサ４を用いてタイヤ１２の高さ、内径および外径の検出するタイヤスキャンを、図１１、図１２、図１３を用いて説明する。

まず、ステップＳ１で全体制御部２６が制御部２５を作動させて、タイヤ１２の刻印文字部４４の文字の検出を開始して、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、タイヤ１２を回転テーブル９上に積載してステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、ステージ１３のＸ軸ステージ６を制御して、カメラユニット５をタイヤ１２の径方向に移動させる。このとき、カメラユニット５は、図１１に示すように、Ｙ軸ステージ７の高さ方向上端に位置したまま、Ｘ軸ステージ６の可動範囲ＳＲの一端から他端に移動する。この可動範囲ＳＲがスキャン範囲となる。

上記カメラユニット５の移動と共に、距離センサ４の出力をＸ軸位置と同期させて距離を測定すると、図１１の下部に示すグラフが得られる。適切に閾値５２を設定することで、このグラフからタイヤ１２の高さ、内径、外径を検出することができる。例えば、閾値５２として、最も低いと想定されるタイヤの高さよりも小さい値（０ではない）に設定しておき、カメラユニット５をスキャン範囲ＳＲの一端から他端に移動させると、最初に閾値５２を超えた高さを検出したＸ軸座標からタイヤ外径Ｂが、次に閾値５２を下回った高さを検出したＸ軸座標からタイヤ内径Ａが、グラフの最大値からタイヤ高さＨが分かる。また、タイヤ１２の刻印文字部４４の位置が内径からＤの距離（或いは外径からＥの位置）に形成されているとすると、グラフから刻印文字部４４の高さＣが分かる。

上記タイヤスキャン動作の完了と共に、ステップＳ３、ステップＳ４に順に進み、このタイヤスキャン動作で得られたタイヤ１２情報に基づいて、カメラユニット５を刻印文字部４４の撮像位置に移動させる。カメラユニット５を撮像位置に移動させると、ステップＳ５からステップ１０に順に進み、文字の検出を終了する。

上記距離センサ４を設けることで、タイヤ１２の高さ、内径、外径および刻印文字部４４の位置まで検出することができるので、予めタイヤ１２の高さ等の情報がない場合や、公差等によりタイヤ１２に個体差がある場合でも、カメラユニット５を刻印文字部４４の撮像位置に正確に移動させることができる。

（第３実施形態）
図１４は、この発明の撮像装置の第３実施形態の構成を示す模式図である。この第３実施形態の撮像装置は、カメラユニット５と、このカメラユニット５を支持しているステージ１３と、回転テーブル９と、回転テーブルモータ１０とを備えて、上記カメラユニット５内に距離センサ４を設けている。本実施形態の撮像装置は、基本的には、第２実施形態と同様の構成である。なお、上記第１実施形態および第２実施形態と同一の構成部には同一番号を付して、それらの詳しい説明は省略する。

図１４に示すように、上記撮像装置は、ステージ１３のステージ台８に偏芯量検出センサ１１を設けている点で第２実施形態と異なっている。

上記偏芯量検出センサ１１は、ステージ１３のステージ台８の回転テーブル９側端部に設けていて、偏芯量検出センサ１１とタイヤ１２の外径との間の距離Ｌを計測する。この偏芯量検出センサ１１は、タイヤ１２の中心の回転テーブル９の中心に対するずれ（偏芯量）を検出する為のセンサである。

図１５は、上記撮像装置の制御ブロック図である。制御部２５は、プロジェクタ３、Ｘ軸ステージ６、Ｙ軸ステージ７、回転テーブルモータ１０、距離センサ４に加えて、偏芯量検出センサ１１を制御する。
図１６は、上記撮像装置の動作を示すフローチャートである。上記第１実施形態および第２実施形態では、タイヤ１２の中心と回転テーブルの中心が略一致している場合の動作を説明したが、例えば、回転テーブル９の回転によりタイヤ１２が移動してしまったり、タイヤ１２を正確に回転テーブル９に積載できなかったりして、タイヤ１２の中心と回転テーブルの中心が一致していない場合がある。このように、タイヤ１２の中心と回転テーブル９の中心が一致せずに偏芯している場合、カメラＬ１およびカメラＲ２の撮像範囲から刻印文字部４４が外れてしまい、刻印文字部４４の文字の検出が出来なくなる可能性がある。

上記偏芯量検出センサ１１を用いて回転テーブル９の中心とタイヤ１２の中心との間の距離（以下、偏芯量という）を検出し、この検出された偏芯量に基づいて、カメラユニット５の撮像位置を補正する動作を、図１６を用いて説明する。

まず、ステップＳ１で全体制御部２６が制御部２５を作動させて、タイヤ１２の刻印文字部４４の文字の検出を開始して、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、タイヤ１２を回転テーブル９上に積載してステップＳ１１に進み、タイヤスキャン動作を行う。タイヤスキャン完了後、ステップＳ３に進み、タイヤ１２を撮像する撮像位置の高さにカメラユニット５を移動させて、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、偏芯量検出センサ１１によりタイヤ１２の偏芯量を検出して、この検出した偏芯量に基づいて、カメラユニット５の撮像位置を補正する。具体的には、回転テーブル９を所定量回転させた時に、偏芯量検出センサ１１により回転前に検出された偏芯量と、回転後に検出された偏芯量とを比較する事により、回転の前後で変位したタイヤ１２の偏芯量を検出する。この検出された偏芯量に基づいて、カメラユニット５の撮像位置情報の補正が実施される。この補正が実施された後、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、補正された撮像位置情報に基づいて、ステージ１３のＸ軸ステージ６を制御して、タイヤ１２を撮像する撮像位置にカメラユニット５を移動させる。その後、ステップＳ５からステップ１０に順に進み、文字の検出を終了する。

上記撮像装置は、上記偏芯量検出センサ１１を設けているので、タイヤ１２の中心と回転テーブル９の中心との間の距離を常に把握して、タイヤ１２の中心と回転テーブル９の中心とが略一致していなくても刻印文字部４４を確実に撮像することができる撮像位置にカメラユニット５を移動することができる。

上記第１〜第３実施形態の撮像装置では、ステージ１３と回転テーブルモータ１０とを備えて、カメラユニット５およびタイヤ１２を移動させているが、これに限られず、例えば、ステージ１３のみ、回転テーブルモータ１０のみを備えるようにしてもいいし、ステージ１３および回転テーブルモータ１０を備えなくてもよい。つまり、カメラユニット５とタイヤ１２を手動で移動するようにしてもよい。

上記第１〜第３実施形態の撮像装置では、カメラＬ１およびカメラＲ２で撮像した画像の距離情報に基づいて３次元画像を２値化しているが、これに限られず、３次元画像の視差情報に基づいて２値化してもよい。

上記第１〜第３実施形態の撮像装置では、２つのカメラＬ１およびカメラＲ２を用いてタイヤ１２を撮像しているが、これに限られず、例えば、１つのカメラで撮像するようにしてもいいし、３以上のカメラで撮像するようにしてもよい。つまり、撮像した画像からタイヤ１２の３次元位置姿勢を算出することができればよい。

上記第１〜第３実施形態の撮像装置では、三次元処理部２１に微分処理部３２を設けているが、これに限られず、微分処理部３２を設けなくてもよい。

上記第１〜第３実施形態の撮像装置では、被撮像物としてタイヤ１２を用いているが、被撮像物はタイヤ１２に限られない。また、コントラストが得にくい被撮像物だけでなく、コントラストが得やすい被撮像物の刻印文字を認識することもできる。

上記第１〜第３実施形態の光結合装置の各々の構成要素は、可能ならば、お互いに入れ換え、あるいは追加してもよいことは勿論である。

１ カメラＬ
２ カメラＲ
３ プロジェクタ
４ 距離センサ
５ カメラユニット
６ Ｘ軸ステージ
７ Ｙ軸ステージ
８ ステージ台
９ 回転テーブル
１０ 回転テーブルモータ
１１ 偏芯量検出センサ
１２ タイヤ
１３ ステージ
２１ ３次元処理部
２２ ２値化処理部
２３ ＯＣＲ処理部
２４ 画像処理部
２５ 制御部
２６ 全体制御部
３１ 左右画像キャプチャ処理部
３２ 微分処理部
３３ 対応点探索処理部
３４ 距離画像生成処理部
４１，４２，４３ レンズ中心
４４ 刻印文字部
４５ タイヤ面
５１ スキャンカーブ
５２ 閾値
５３ テーブル面
５４ 撮像点
６１，６２，６３ 光軸

Claims (10)

1. 被撮像物を積載する積載手段と、
   上記被撮像物を撮像するカメラと、
   上記被撮像物にテクスチャを投影する投影手段と、
   上記テクスチャが投影されると共に、上記カメラで撮像された上記被撮像物の画像に対して３次元画像処理を行う３次元画像処理手段と、
   上記３次元画像処理手段で得られた３次元画像に対して２値化を行う２値化処理手段と、
   上記２値化処理手段で２値化された画像から文字を認識する文字認識手段と
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   上記積載手段または上記カメラの少なくとも一方を移動させる移動手段を備えることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置において、
   上記２値化処理手段は、上記３次元画像の距離情報に基づいて上記３次元画像を２値化することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の撮像装置において、
   上記カメラを複数備え、
   上記カメラの全ては、共通の撮像範囲を有し、
   上記投影手段の上記テクスチャを投影する投影範囲には、上記共通の撮像範囲が含まれていることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の撮像装置において、
   上記３次元処理手段は、上記カメラで撮像された画像に微分系フィルタ処理を施して、３次元画像を処理することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項２から５のいずれか１つに記載の撮像装置において、
   上記移動手段は、上記積載手段を回転させることを特徴とする撮像装置。
7. 請求項２から６のいずれか１つに記載の撮像装置において、
   上記移動手段は、上記カメラを移動させることを特徴とする撮像装置。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の撮像装置において、
   上記カメラと上記撮像物の表面との間の距離を測る距離センサを更に備え、
   上記距離センサからの情報に基づいて、上記カメラと上記被撮像物の表面との間の距離が所定の距離に配置されるように上記カメラを移動することを特徴とする撮像装置。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載の撮像装置において、
   上記積載手段の中心と上記被撮像物の中心との間の距離を検出する検出手段を更に備え、
   上記検出手段からの情報に基づいて、上記カメラの位置を補正することを特徴とする撮像装置。
10. 被撮像物にテクスチャを投影する工程と、
    上記テクスチャが投影された上記被撮像物の画像をカメラで撮像する工程と、
    上記撮像された画像に対して３次元処理を行う工程と、
    上記３次元処理された画像に対して２値化処理を行う工程と、
    上記２値化された画像から文字を認識する工程と
    を順次行うことを特徴とする撮像方法。

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