JP2022170002A - 領域判定方法、錠剤検査方法、および錠剤検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影画像に含まれる錠剤の上面領域を、エッジ検出に依存することなく判定できる領域判定方法錠剤検査方法及び錠剤検査装置を提供する。【解決手段】方法は、撮影画像の各ピクセルをクラスタリングにより上面に相当する第１上面領域と、側面に相当する第１側面領域と、背景に相当する第１背景領域と、の３つの領域に分類する工程Ｓ１と、第１上面領域を第１側面領域側へ膨張させることにより錠剤の全体に相当する第１全体領域を生成する工程Ｓ２と、第１全体領域を教示ラベルとして輝度勾配が大きくなる境界線を求める領域分割手法により錠剤の全体に相当する第２全体領域を決定する工程Ｓ３と、第２全体領域を第１上面領域側へ収縮させることにより上面に相当する第２上面領域を生成する工程Ｓ４と、第２上面領域を教示ラベルとして輝度勾配が大きくなる境界線を求める領域分割手法により上面に相当する第３上面領域を決定する工程Ｓ５と、を含む。【選択図】図６

Description

本発明は、錠剤の撮影画像における領域判定方法、錠剤を検査する錠剤検査方法、および錠剤を検査する錠剤検査装置に関する。

従来、医薬品やサプリメントなどの錠剤の表面に、文字やマークなどの画像を、インクジェット方式で印刷する錠剤印刷装置が知られている。錠剤印刷装置は、コンベア等により錠剤を搬送しつつ、錠剤に向けてインク滴を吐出することにより、錠剤の表面に画像を印刷する。また、錠剤印刷装置は、印刷前または印刷後の錠剤を撮影し、得られた撮影画像に基づいて、錠剤の外観検査を行う。

従来の錠剤印刷装置については、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２０１９－１２４５１９号公報

錠剤の外観検査では、錠剤の上面と側面とを、異なるパラメータで検査する場合がある。また、錠剤の上面および側面のうち、上面のみを検査する場合もある。このため、錠剤の撮影画像において、錠剤の上面に相当する領域と、錠剤の側面に相当する領域とを、区別する必要がある。上記の特許文献１では、エッジの検出を行うことにより、錠剤の上面に相当する領域と錠剤の側面に相当する領域との境界を、特定している。しかしながら、エッジの検出を利用する場合、閾値の調整が難しいという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、撮影画像に含まれる錠剤の上面領域を、エッジ検出に依存することなく判定できる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本願の第１発明は、上面および側面を有する錠剤の撮影画像における領域判定方法であって、ａ）前記撮影画像の各ピクセルを、輝度値に基づくクラスタリングにより、前記上面に相当する第１上面領域と、前記側面に相当する第１側面領域と、背景に相当する第１背景領域と、の３つの領域に分類する工程と、ｂ）前記工程ａ）の後に、前記第１上面領域を、前記第１側面領域側へ膨張させることにより、前記錠剤の全体に相当する第１全体領域を生成する工程と、ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記第１全体領域を教示ラベルとして、輝度勾配が大きくなる境界線を求める領域分割手法により、前記錠剤の全体に相当する第２全体領域を決定する工程と、ｄ）前記工程ｃ）の後に、前記第２全体領域を、前記第１上面領域側へ収縮させることにより、前記上面に相当する第２上面領域を生成する工程と、ｅ）前記工程ｄ）の後に、前記第２上面領域を教示ラベルとして、輝度勾配が大きくなる境界線を求める領域分割手法により、前記上面に相当する第３上面領域を決定する工程と、を有する。

本願の第２発明は、第１発明の領域判定方法であって、ｆ）前記工程ｅ）の後に、前記第２全体領域と前記第３上面領域の排他的論理和をとることにより、前記側面に相当する第２側面領域を決定する工程をさらに有する。

本願の第３発明は、第１発明または第２発明の領域判定方法であって、前記工程ａ）では、前記撮影画像の各ピクセルを、ｋ－ｍｅａｎｓクラスタリングにより、前記第１上面領域、前記第１側面領域、および前記第１背景領域に分類する。

本願の第４発明は、第１発明から第３発明までのいずれか１発明の領域判定方法であって、前記工程ｃ）および前記工程ｅ）では、後述する数式（１）で表されるエネルギーＥが最小となる境界線Ｃを求める。

本願の第５発明は、錠剤を検査する錠剤検査方法であって、Ａ）錠剤の撮影画像を取得する工程と、Ｂ）請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の領域判定方法により、前記撮影画像中の検査領域を判定する工程と、Ｃ）前記撮影画像の前記検査領域を検査する工程と、を有する。

本願の第６発明は、上面および側面を有する錠剤を検査する錠剤検査装置であって、錠剤の撮影画像を取得する撮像部と、前記撮影画像中の検査領域を判定する領域判定部と、前記撮影画像の前記検査領域を検査する検査部と、を備え、前記領域判定部は、ａ）前記撮影画像の各ピクセルを、輝度値に基づくクラスタリングにより、前記上面に相当する第１上面領域と、前記側面に相当する第１側面領域と、背景に相当する第１背景領域と、の３つの領域に分類する工程と、ｂ）前記工程ａ）の後に、前記第１上面領域を、前記第１側面領域側へ膨張させることにより、前記錠剤の全体に相当する第１全体領域を生成する工程と、ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記第１全体領域を教示ラベルとして、輝度勾配が大きくなる境界線を求める領域分割手法により、前記錠剤の全体に相当する第２全体領域を決定する工程と、ｄ）前記工程ｃ）の後に、前記第２全体領域を、前記第１上面領域側へ収縮させることにより、前記上面に相当する第２上面領域を生成する工程と、ｅ）前記工程ｄ）の後に、前記第２上面領域を教示ラベルとして、輝度勾配が大きくなる境界線を求める領域分割手法により、前記上面に相当する第３上面領域を決定する工程と、を実行し、前記第３上面領域を前記検査領域とする。

本願の第１発明～第６発明によれば、エッジ検出に依存することなく、撮影画像に含まれる錠剤の上面領域を判定できる。また、クラスタリングのみで判定する場合よりも精度よく、錠剤の上面領域を判定できる。

特に、本願の第２発明によれば、エッジ検出に依存することなく、撮影画像に含まれる錠剤の側面領域を判定できる。また、クラスタリングのみで判定する場合よりも精度よく、錠剤の側面領域を判定できる。

錠剤印刷装置の構成を示した図である。 搬送機構の部分斜視図である。 ヘッドの下面図である。 コンピュータと、錠剤印刷装置の各部との電気的接続を示したブロック図である。 錠剤の外観検査に関するコンピュータの機能を、概念的に示したブロック図である。 領域判定処理の手順を示したフローチャートである。 撮影画像の例を示した図である。 撮影画像を構成する複数のピクセルの輝度値の分布を示したヒストグラムである。 ステップＳ１の処理の様子を示した図である。 ステップＳ２の処理の様子を示した図である。 ステップＳ３の処理の様子を示した図である。 ステップＳ４の処理の様子を示した図である。 ステップＳ５の処理の様子を示した図である。 ステップＳ６の処理の様子を示した図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明においては、複数の錠剤が搬送される方向を「搬送方向」と称し、搬送方向に対して垂直かつ水平な方向を「幅方向」と称する。

＜１．印刷装置の全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る錠剤検査装置を含む錠剤印刷装置１の構成を示した図である。この錠剤印刷装置１は、複数の錠剤９を搬送しながら、各錠剤９の表面に、製品名、製品コード、重量、成分含有量、会社名、ロゴマーク等の画像を印刷する装置である。図１に示すように、本実施形態の錠剤印刷装置１は、搬送機構１０、第１撮像部２０、印刷部３０、第２撮像部４０、不良品排出部５０、良品排出部６０、およびコンピュータ７０を備えている。

搬送機構１０は、複数の錠剤９を整列した状態で保持しつつ搬送する機構である。搬送機構１０は、一対のプーリ１１と、一対のプーリ１１の間に架け渡された環状の搬送ベルト１２とを有する。錠剤印刷装置１に投入された複数の錠剤９は、振動フィーダや搬送ドラム等により構成される搬入機構８０によって、等間隔に整列されるとともに、搬送ベルト１２の表面に供給される。一対のプーリ１１の一方は、搬送用モータ１３から得られる動力により回転する。これにより、搬送ベルト１２が、図１中の矢印の方向に回動する。このとき、一対のプーリ１１の他方は、搬送ベルト１２の回動に伴い従動回転する。

図２は、搬送機構１０の部分斜視図である。図２に示すように、搬送ベルト１２には、複数の吸着孔１４が設けられている。複数の吸着孔１４は、搬送方向および幅方向に、等間隔に配列されている。また、図１に示すように、搬送機構１０は、搬送ベルト１２の内側の空間から気体を吸い出す吸引機構１５を有する。吸引機構１５を動作させると、搬送ベルト１２の内側の空間が、大気圧よりも低い負圧となる。複数の錠剤９は、この負圧によって、吸着孔１４に吸着保持される。

このように、複数の錠剤９は、搬送ベルト１２の表面に、搬送方向および幅方向に整列した状態で保持される。そして、搬送機構１０は、搬送ベルト１２を回動させることによって、複数の錠剤９を搬送方向に搬送する。後述する４つのヘッド３１の下方では、複数の錠剤９は、水平方向に搬送される。

第１撮像部２０は、印刷前の錠剤９の撮影画像を取得する部位である。第１撮像部２０は、搬入機構８０よりも搬送経路の下流側かつ後述する印刷位置Ｐ２よりも搬送経路の上流側の第１撮像位置Ｐ１において、搬送ベルト１２により搬送される複数の錠剤９を撮影する。第１撮像部２０には、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が幅方向に配列されたラインセンサが用いられる。ただし、第１撮像部２０は、エリアセンサ等の他の撮像装置であってもよい。

錠剤９は、円形の上面および下面と、円筒状の側面とを有する。錠剤９の下面は、搬送ベルト１２の吸着孔１４に吸着される。第１撮像部２０は、複数の錠剤９を、斜め上方から撮影する。したがって、第１撮像部２０により得られる錠剤９の撮影画像には、錠剤９の上面および側面が写る。

撮影により取得された撮影画像は、第１撮像部２０からコンピュータ７０へ送信される。コンピュータ７０は、第１撮像部２０から送信された撮影画像に基づいて、各吸着孔１４における錠剤９の有無、錠剤９の位置、錠剤９の回転角度、および錠剤９に欠け等の欠陥が無いかどうか等を検査する。

印刷部３０は、第１撮像位置Ｐ１よりも搬送経路の下流側かつ後述する第２撮像位置Ｐ３よりも搬送経路の上流側の印刷位置Ｐ２において、錠剤９の表面に、インクジェット方式で画像を印刷する処理部である。図１に示すように、本実施形態の印刷部３０は、４つのヘッド３１を有する。４つのヘッド３１は、搬送ベルト１２の上方に位置し、錠剤９の搬送方向に沿って、一列に配置されている。４つのヘッド３１は、錠剤９の表面に向けて、互いに異なる色（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックの各色）のインク滴を吐出する。すると、これらの各色により形成される単色画像の重ね合わせによって、錠剤９の表面に、多色画像が印刷される。なお、各ヘッド３１から吐出されるインクには、日本薬局方、食品衛生法等で認可された原料により製造された可食性インクが使用される。

図３は、１つのヘッド３１の下面図である。図３には、搬送ベルト１２と、搬送ベルト１２に保持された複数の錠剤９とが、二点鎖線で示されている。図３中に拡大して示したように、ヘッド３１の下面である吐出面３１０には、インク滴を吐出可能な複数のノズル３１１が設けられている。本実施形態では、ヘッド３１の下面に、複数のノズル３１１が、搬送方向および幅方向に二次元的に配列されている。各ノズル３１１は、幅方向に位置をずらして配列されている。このように、複数のノズル３１１を二次元的に配置すれば、各ノズル３１１の幅方向の位置を、互いに接近させることができる。ただし、複数のノズル３１１は、幅方向に沿って一列に配列されていてもよい。

ノズル３１１からのインク滴の吐出方式には、例えば、ピエゾ素子に電圧を加えて変形させることにより、ノズル３１１内のインクを加圧して吐出する、いわゆるピエゾ方式が用いられる。ただし、インク滴の吐出方式は、ヒータに通電してノズル３１１内のインクを加熱膨張させることにより吐出する、いわゆるサーマル方式であってもよい。

第２撮像部４０は、印刷後の錠剤９の撮影画像を取得する部位である。第２撮像部４０は、印刷位置Ｐ２よりも搬送経路の下流側かつ後述する不良品排出位置Ｐ４よりも搬送経路の上流側の第２撮像位置Ｐ３において、搬送ベルト１２により搬送される複数の錠剤９を撮影する。第２撮像部４０には、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が幅方向に配列されたラインセンサが用いられる。ただし、第２撮像部４０は、エリアセンサ等の他の撮像装置であってもよい。

第２撮像部４０は、複数の錠剤９を、斜め上方から撮影する。したがって、第２撮像部４０により得られる錠剤９の撮影画像には、錠剤９の上面および側面が写る。撮影により取得された撮影画像は、第２撮像部４０からコンピュータ７０へ送信される。コンピュータ７０は、第２撮像部４０から送信された撮影画像に基づいて、錠剤９の表面に形成された印刷画像の良否を検査する。

不良品排出部５０は、第２撮像位置Ｐ３よりも搬送経路の下流側かつ後述する良品排出位置Ｐ５よりも搬送経路の上流側の不良品排出位置Ｐ４において、不良品と判定された錠剤９を排出する部位である。不良品排出部５０は、搬送ベルト１２の内側に配置された不良品ブロー機構５１と、不良品ブロー機構５１から搬送ベルト１２をはさんで下方に配置された不良品回収部５２とを有する。不良品ブロー機構５１は、搬送ベルト１２の複数の吸着孔１４のうち、不良品と判定された錠剤９を保持する吸着孔１４のみに、気体を吹き付ける。そうすると、当該吸着孔１４が、大気圧よりも高い陽圧となる。これにより、当該吸着孔１４における錠剤９の吸着が解除され、搬送ベルト１２から不良品回収部５２へ、不良品と判定された錠剤９が落下する。

良品排出部６０は、不良品排出位置Ｐ４よりも搬送経路の下流側の良品排出位置Ｐ５において、良品と判定された錠剤９を排出する部位である。良品排出部６０は、搬送ベルト１２の内側に配置された良品ブロー機構６１と、良品ブロー機構６１から搬送ベルト１２をはさんで下方に配置された良品回収部６２とを有する。良品ブロー機構６１は、搬送ベルト１２の複数の吸着孔１４へ向けて、気体を吹き付ける。そうすると、当該吸着孔１４が、大気圧よりも高い陽圧となる。これにより、当該吸着孔１４における錠剤９の吸着が解除され、搬送ベルト１２から良品回収部６２へ、良品と判定された錠剤９が落下する。

＜２．コンピュータについて＞
コンピュータ７０は、錠剤印刷装置１内の各部の動作制御と、撮影画像に基づく錠剤９の外観検査と、を行う情報処理装置である。図４は、コンピュータ７０と、錠剤印刷装置１の各部との電気的接続を示したブロック図である。図４中に概念的に示したように、コンピュータ７０は、ＣＰＵ等のプロセッサ７０１、ＲＡＭ等のメモリ７０２、およびハードディスクドライブ等の記憶部７０３を有する。記憶部７０３内には、印刷処理および外観検査を実行するためのコンピュータプログラムＣＰが、記憶されている。第１撮像部２０および第２撮像部４０から送信される錠剤９の撮影画像は、錠剤９ごとに分割されて、記憶部７０３に記憶される。

コンピュータ７０は、上述した搬送機構１０、第１撮像部２０、４つのヘッド３１、第２撮像部４０、不良品ブロー機構５１、良品ブロー機構６１、および搬入機構８０と、有線または無線により通信可能に接続されている。コンピュータ７０は、コンピュータプログラムＣＰに従って、これらの各部を動作制御する。

図５は、錠剤９の外観検査に関するコンピュータ７０の機能を、概念的に示したブロック図である。図５に示すように、コンピュータ７０は、第１領域判定部７１、第１検査部７２、印刷指示部７３、第２領域判定部７４、第２検査部７５、および排出指示部７６を有する。第１領域判定部７１、第１検査部７２、印刷指示部７３、第２領域判定部７４、第２検査部７５、および排出指示部７６の各機能は、コンピュータ７０のプロセッサ７０１が、コンピュータプログラムＣＰに従って動作することにより実現される。

第１領域判定部７１は、第１撮像部２０から送信された撮影画像（以下「第１撮影画像Ｉ１」と称する）から、検査対象となる領域を判定する。本実施形態では、錠剤９の上面および側面を印刷前の検査対象とする。したがって、第１領域判定部７１は、第１撮影画像Ｉ１のうち、錠剤９の上面に相当する領域と、錠剤９の側面に相当する領域とを、検査領域として判定する。そして、第１領域判定部７１は、判定された検査領域を示す第１検査領域情報Ｄ１を、第１検査部７２へ出力する。領域判定の詳細な方法については、後述する。

第１検査部７２は、第１撮影画像Ｉ１に基づいて、印刷前の錠剤９の検査を行う。具体的には、第１検査部７２は、第１撮影画像Ｉ１に基づいて、各吸着孔１４における錠剤９の有無、錠剤９の位置、錠剤９の回転角度、および錠剤９に欠け等の欠陥が無いかどうか等を検査する。このとき、第１検査部７２は、第１撮影画像Ｉ１のうち、第１検査領域情報Ｄ１により指定される検査領域について、欠陥の有無を検査する。そして、第１検査部７２は、検査結果Ｄ２を、印刷指示部７３および排出指示部７６へ出力する。

印刷指示部７３は、印刷部３０の動作を制御する。印刷指示部７３は、第１検査部７２の検査結果Ｄ２に基づいて、錠剤９に対する印刷の可否、印刷すべき位置、および印刷の角度を判断する。そして、印刷指示部７３は、その判断結果に基づいて、複数のヘッド３１へ印刷指示Ｄ３を出力する。複数のヘッド３１は、印刷指示Ｄ３により指定されるノズル３１１から、指定されたタイミングで、インク滴を吐出する。これにより、錠剤９の上面に画像が印刷される。

第２領域判定部７４は、第２撮像部４０から送信された撮影画像（以下「第２撮影画像Ｉ２」と称する）から、検査対象となる領域を判定する。本実施形態では、錠剤９の上面および側面を印刷後の検査対象とする。したがって、第２領域判定部７４は、第２撮影画像Ｉ２のうち、錠剤９の上面に相当する領域と、錠剤９の側面に相当する領域とを、検査領域として判定する。そして、第２領域判定部７４は、判定された検査領域を示す第２検査領域情報Ｄ４を、第２検査部７５へ出力する。領域判定の詳細な方法については、後述する。

第２検査部７５は、第２撮影画像Ｉ２に基づいて、印刷後の錠剤９の検査を行う。具体的には、第２検査部７５は、第２撮影画像Ｉ２に基づいて、錠剤９の上面に形成された印刷画像が正常か否か、および、錠剤９に新たな欠陥が無いかどうか等を検査する。このとき、第２検査部７５は、第２撮影画像Ｉ２のうち、第２検査領域情報Ｄ４により指定される領域について、印刷画像の良否および欠陥の有無を検査する。そして、第２検査部７５は、検査結果Ｄ５を、排出指示部７６へ出力する。

排出指示部７６は、不良品排出部５０の動作を制御する。排出指示部７６は、第１検査部７２の検査結果Ｄ２および第２検査部７５の検査結果Ｄ５に基づいて、錠剤９が良品であるか不良品であるかを判断する。そして、排出指示部７６は、錠剤９が不良品であると判断した場合には、不良品排出部５０へ排出指示Ｄ６を出力する。これにより、不良品ブロー機構５１が動作して、不良品と判断された錠剤９が、不良品回収部５２へ排出される。また、排出指示部７６は、錠剤９が良品であると判断した場合には、不良品排出部５０へ排出指示Ｄ６を出力しない。この場合、良品と判断された錠剤９は、不良品排出位置Ｐ４を通過して良品排出位置Ｐ５まで搬送される。そして、良品ブロー機構６１が動作することにより、良品と判断された錠剤９が、良品回収部６２へ排出される。

＜３．撮影画像の領域判定について＞
上述の通り、コンピュータ７０の第１領域判定部７１および第２領域判定部７４は、撮影画像中の検査対象となる領域を判定する。以下では、この領域判定処理の詳細について、説明する。なお、以下では、第１撮像部２０または第２撮像部４０により取得された撮影画像を「撮影画像Ｉ」とする。撮影画像Ｉは、第１撮影画像Ｉ１であってもよく、第２撮影画像Ｉ２であってもよい。

図６は、領域判定処理の手順を示したフローチャートである。図６に示すように、コンピュータ７０は、まず、撮影画像Ｉを構成する複数のピクセルを、輝度値に基づくクラスタリングにより、３つの領域に分類する（ステップＳ１）。

図７は、撮影画像Ｉの例を示した図である。図８は、撮影画像Ｉを構成する複数のピクセルの輝度値の分布を示したヒストグラムである。図８のヒストグラムにおいて、横軸は輝度値であり、縦軸はピクセル数である。図７および図８に示すように、錠剤９の撮影画像Ｉでは、錠剤９の上面の輝度値が、最も高くなる傾向がある（図８の符号Ｌ１の部分）。また、錠剤９の撮影画像Ｉでは、錠剤９の側面の輝度値が、上面の次に高くなる傾向がある（図８の符号Ｌ２の部分）。また、錠剤９の撮影画像Ｉでは、背景の輝度値が、最も低くなる傾向がある（図８の符号Ｌ３の部分）。

ステップＳ１では、この輝度値の傾向を利用して、撮影画像Ｉに含まれる複数のピクセルを、３つの領域に分類する。具体的には、コンピュータ７０が、撮影画像Ｉに含まれる複数のピクセルを、ｋ－ｍｅａｎｓクラスタリングにより、錠剤９の上面に相当する第１上面領域Ａ１１と、錠剤９の側面に相当する第１側面領域Ａ２１と、背景に相当する第１背景領域Ａ３１と、の３つの領域に分類する。

ｋ－ｍｅａｎｓクラスタリングについてより詳細に説明すると、コンピュータ７０は、まず、撮影画像Ｉに含まれる複数のピクセルを、ランダムに、または所定の法則に従って、３つのクラスタに分類する。次に、コンピュータ７０は、各クラスタに属する複数のピクセルの輝度値の平均値を求める。その後、各ピクセルの輝度値と、３つのクラスタの上記平均値との差を求める。そして、各ピクセルを、上記の差が最も小さいクラスタに分類し直す。コンピュータ７０は、このような処理を、ピクセルの分類結果が変動しなくなるまで、あるいは、所定の終了条件を満たすまで繰り返す。その結果、図９のように、撮影画像Ｉに含まれる複数のピクセルが、最も輝度値が高いピクセル群である第１上面領域Ａ１１と、その次に輝度値が高いピクセル群である第１側面領域Ａ２１と、最も輝度値が低いピクセル群である第１背景領域Ａ３１と、に分類される。

このステップＳ１では、撮影画像Ｉが、錠剤９の上面、錠剤９の側面、および背景の３つの領域に、概ね分類される。ただし、光の反射などの影響で、一部のピクセルが誤ったクラスタに分類される場合がある。特に、錠剤９の側面に相当するピクセルは、誤ったクラスタに分類される場合が多い。そこで、３つの領域をより精度良く判別するために、コンピュータ７０は、以下のステップＳ２～Ｓ６の処理を行う。

ステップＳ１が終了すると、コンピュータ７０は、錠剤９の全体に相当する第１全体領域Ａ４１を生成する（ステップＳ２）。ここでは、上述した３つの領域Ａ１１，Ａ２１，Ａ３１のうち、比較的安定した分類結果を得やすい第１上面領域Ａ１１に基づいて、第１全体領域Ａ４１を生成する。図１０は、ステップＳ２の処理の様子を示した図である。図１０では、膨張前の第１上面領域Ａ１１が破線で示され、膨張後の第１全体領域Ａ４１が実線で示されている。図１０のように、コンピュータ７０は、略楕円形状の第１上面領域Ａ１１を、短径方向に沿って、第１側面領域Ａ２１側へ膨張させる。このとき、コンピュータ７０は、予め記憶部７０３に記憶された膨張率を使用して、第１上面領域Ａ１１を膨張させる。これにより、概ね錠剤９の全体形状に沿った第１全体領域Ａ４１が生成される。

続いて、コンピュータ７０は、錠剤９の全体に相当し、かつ、第１全体領域Ａ４１よりも精密な第２全体領域Ａ４２を決定する（ステップＳ３）。ここでは、ステップＳ２で得られた第１全体領域Ａ４１を教示ラベルとして、輝度勾配が大きくなる境界線を求める領域分割手法により、第２全体領域Ａ４２を決定する。図１１は、ステップＳ３の処理の様子を示した図である。図１１では、教示ラベルとなる第１全体領域Ａ４１が破線で示され、領域分割手法により決定される第２全体領域Ａ４２が実線で示されている。

このステップＳ３では、コンピュータ７０は、撮影画像Ｉの第１全体領域Ａ４１の輪郭線の近傍において、次の数式（１）で表されるエネルギーＥが最小となる閉曲線である境界線Ｃを求める。

なお、数式（１）において、∇ｌは輝度値の変化率（輝度勾配）であり、length（Ｃ）は境界線Ｃの長さであり、αは定数である。また、関数ｇ（ｘ）は、ｇ（ｘ）＝exp（－√ｘ）と定義する。したがって、輝度勾配の大きさ｜∇ｌ｜が大きくなるとｇ（｜∇ｌ｜）は小さくなる。すなわち、このステップＳ３では、境界線Ｃの長さが過大とならないよう制限しつつ、輝度勾配が最大となる境界線Ｃを求める。そして、コンピュータ７０は、求められた閉曲線である境界線Ｃにより囲まれる領域を、第２全体領域Ａ４２として決定する。

続いて、コンピュータ７０は、ステップＳ３で得られた第２全体領域Ａ４２を収縮させることにより、錠剤９の上面に相当する第２上面領域Ａ１２を生成する（ステップＳ４）。図１２は、ステップＳ４の処理の様子を示した図である。図１２では、収縮前の第２全体領域Ａ４２が破線で示され、収縮後の第２上面領域Ａ１２が実線で示されている。図１２のように、コンピュータ７０は、略楕円形状の第２全体領域Ａ４２を、短径方向に沿って、第１上面領域Ａ１１側へ収縮させる。このとき、コンピュータ７０は、予め記憶部７０３に記憶された収縮率を使用して、第２全体領域Ａ４２を収縮させる。これにより、概ね錠剤９の上面形状に沿った第２上面領域Ａ１２が生成される。

続いて、コンピュータ７０は、錠剤９の上面に相当し、かつ、第２上面領域Ａ１２よりも精密な第３上面領域Ａ１３を決定する（ステップＳ５）。ここでは、ステップＳ４で得られた第２上面領域Ａ１２を教示ラベルとして、輝度勾配が大きくなる境界線を求める領域分割手法により、第３上面領域Ａ１３を決定する。図１３は、ステップＳ５の処理の様子を示した図である。図１３では、教示ラベルとなる第２上面領域Ａ１２が破線で示され、領域分割手法により決定される第３上面領域Ａ１３が実線で示されている。

このステップＳ５では、コンピュータ７０は、撮影画像Ｉの第２上面領域Ａ１２の輪郭線の近傍において、上記の数式（１）で表されるエネルギーＥが最小となる閉曲線である境界線Ｃを求める。ただし、ステップＳ５における定数αは、上記のステップＳ３における定数αと異なる値であってもよい。コンピュータ７０は、境界線Ｃの長さが過大とならないよう制限しつつ、輝度勾配が最大となる境界線Ｃを求める。そして、コンピュータ７０は、求められた閉曲線である境界線Ｃにより囲まれる領域を、第３上面領域Ａ１３として決定する。

その後、コンピュータ７０は、錠剤９の側面に相当し、かつ、第１側面領域Ａ２１よりも精密な第２側面領域Ａ２２を決定する（ステップＳ６）。図１４は、ステップＳ６の処理の様子を示した図である。このステップＳ６では、コンピュータ７０は、ステップＳ３において決定された第２全体領域Ａ４２と、ステップＳ５において決定された第３上面領域Ａ１３との排他的論理和をとることにより、第２側面領域Ａ２２を決定する。すなわち、コンピュータ７０は、第２全体領域Ａ４２から第３上面領域Ａ１３を除いた残りの部分を、第２側面領域Ａ２２として決定する。

そして、コンピュータ７０は、ステップＳ５において決定された第３上面領域Ａ１３と、ステップＳ６において決定された第２側面領域Ａ２２とを、検査領域として判定する（ステップＳ７）。

以上のように、コンピュータ７０は、まず、撮影画像Ｉのピクセルを、輝度値に基づくクラスタリングにより、３つの領域に分類する（ステップＳ１）。次に、コンピュータ７０は、３つの領域のうち、比較的安定した分類結果が得られる第１上面領域Ａ１１を膨張させることにより、第１全体領域Ａ４１を生成する（ステップＳ２）。続いて、コンピュータ７０は、第１全体領域Ａ４１を教示ラベルとして、領域分割手法により、精密な第２全体領域Ａ４２を決定する（ステップＳ３）。続いて，コンピュータ７０は、第２全体領域Ａ４２を収縮させることにより、第２上面領域Ａ１２を生成する（ステップＳ４）。続いて、コンピュータ７０は、第２上面領域Ａ１２を教示ラベルとして、領域分割手法により、精密な第３上面領域Ａ１３を決定する（ステップＳ５）。その後、コンピュータ７０は、第２全体領域Ａ４２と第３上面領域Ａ１３との排他的論理和をとることにより、精密な第２側面領域Ａ２２を生成する（ステップＳ６）。

このようにすれば、エッジ検出に依存することなく、撮影画像Ｉに含まれる錠剤９の上面領域および側面領域を判定できる。また、クラスタリングのみで錠剤９の上面領域および側面領域を判定する場合よりも精度よく、錠剤９の上面領域および側面領域を判定できる。したがって、錠剤９の上面および側面の検査を、精度よく行うことができる。

特に、錠剤９の撮影画像Ｉにおいて、錠剤９の全体領域と背景領域との境界は、輝度値の差が比較的大きい。このため、コンピュータ７０は、上記のステップＳ３において、錠剤９の上面領域よりも先に、錠剤９の全体領域を、領域分割手法により決定している。これにより、コンピュータ７０は、第２全体領域Ａ４２を精度よく決定する。そして、コンピュータ７０は、当該第２全体領域Ａ４２を収縮させることにより生成された、信頼性の高い第２上面領域Ａ１２に対して、さらに領域分割手法を適用することにより、精密な第３上面領域Ａ１３を決定する。これにより、第３上面領域Ａ１３を、より精度よく決定できる。

＜４．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。

上記の実施形態では、ステップＳ１において、ｋ－ｍｅａｎｓクラスタリングを実行していた。しかしながら、ｋ－ｍｅａｎｓクラスタリングに代えて、ｋ－ｍｅｄｏｉｄｓクラスタリングを実行してもよい。すなわち、ステップＳ１において、クラスタ毎に、輝度値の平均値を求める代わりに、輝度値の中央値を求めてもよい。そして、各ピクセルの輝度値と、３つのクラスタの上記中央値との差を求め、各ピクセルを、上記の差が最も小さいクラスタに分類し直してもよい。

また、上記の実施形態では、錠剤９の上面および側面が検査対象とされていた。しかしながら、錠剤９の上面および側面のうち、上面のみが検査対象とされていてもよい。その場合、上述したステップＳ６の処理は省略されてもよい。

また、上記の実施形態では、印刷前の第１撮像位置Ｐ１と、印刷後の第２撮像位置Ｐ３の２箇所において、錠剤９の撮影が行われていた。すなわち、上記の実施形態では、印刷前と印刷後の２回の検査が行われていた。しかしながら、錠剤９の検査は、印刷前および印刷後のいずれか一方のみであってもよい。

また、上記の実施形態では、錠剤９の上面に印刷を行う錠剤印刷装置１について説明した。しかしながら、本発明は、印刷機能を持たない錠剤検査装置に適用されるものであってもよい。

また、上記の実施形態では、印刷部３０に、４つのヘッド３１が設けられていた。しかしながら、印刷部３０に含まれるヘッド３１の数は、１～３つであってもよく、５つ以上であってもよい。

また、錠剤印刷装置１は、上記の実施形態の構成に加えて、錠剤９に付着したインクを乾燥させる乾燥機構を有していてもよい。乾燥機構は、印刷部３０よりも搬送方向の下流側、かつ、不良品排出部５０よりも搬送方向の上流側に設けるとよい。乾燥機構は、例えば、搬送ベルト１２により搬送される錠剤９に向けて熱風を吹き付ける機構とすればよい。

また、本発明における「錠剤」は、医薬品としての錠剤だけではなく、サプリメントとしての錠剤や、ラムネなどの錠菓であってもよい。

また、上記の実施形態では、撮影画像の各ピクセルの値が「輝度」であるとして説明した。しかしながら、撮影画像の各ピクセルの値を変換等した値、例えば「濃度値」等の値に対して、本発明を適用可能であることは言うまでもない。

その他、錠剤印刷装置の細部については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変更を加えることが可能である。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

１ 錠剤印刷装置
９ 錠剤
１０ 搬送機構
２０ 第１撮像部
３０ 印刷部
４０ 第２撮像部
５０ 不良品排出部
６０ 良品排出部
７０ コンピュータ
７１ 第１領域判定部
７２ 第１検査部
７３ 印刷指示部
７４ 第２領域判定部
７５ 第２検査部
７６ 排出指示部
８０ 搬入機構
Ａ１１ 第１上面領域
Ａ１２ 第２上面領域
Ａ１３ 第３上面領域
Ａ２１ 第１側面領域
Ａ２２ 第２側面領域
Ａ３１ 第１背景領域
Ａ４１ 第１全体領域
Ａ４２ 第２全体領域
Ｄ１ 第１検査領域情報
Ｄ２ 検査結果
Ｄ３ 印刷指示
Ｄ４ 第２検査領域情報
Ｄ５ 検査結果
Ｄ６ 排出指示
Ｉ 撮影画像
Ｉ１ 第１撮影画像
Ｉ２ 第２撮影画像

Claims (6)

1. 上面および側面を有する錠剤の撮影画像における領域判定方法であって、
   ａ）前記撮影画像の各ピクセルを、輝度値に基づくクラスタリングにより、前記上面に相当する第１上面領域と、前記側面に相当する第１側面領域と、背景に相当する第１背景領域と、の３つの領域に分類する工程と、
   ｂ）前記工程ａ）の後に、前記第１上面領域を、前記第１側面領域側へ膨張させることにより、前記錠剤の全体に相当する第１全体領域を生成する工程と、
   ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記第１全体領域を教示ラベルとして、輝度勾配が大きくなる境界線を求める領域分割手法により、前記錠剤の全体に相当する第２全体領域を決定する工程と、
   ｄ）前記工程ｃ）の後に、前記第２全体領域を、前記第１上面領域側へ収縮させることにより、前記上面に相当する第２上面領域を生成する工程と、
   ｅ）前記工程ｄ）の後に、前記第２上面領域を教示ラベルとして、輝度勾配が大きくなる境界線を求める領域分割手法により、前記上面に相当する第３上面領域を決定する工程と、
   を有する、領域判定方法。
2. 請求項１に記載の領域判定方法であって、
   ｆ）前記工程ｅ）の後に、前記第２全体領域と前記第３上面領域の排他的論理和をとることにより、前記側面に相当する第２側面領域を決定する工程
   をさらに有する、領域判定方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の領域判定方法であって、
   前記工程ａ）では、前記撮影画像の各ピクセルを、ｋ－ｍｅａｎｓクラスタリングにより、前記第１上面領域、前記第１側面領域、および前記第１背景領域に分類する、領域判定方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の領域判定方法であって、
   前記工程ｃ）および前記工程ｅ）では、前記輝度勾配を∇ｌ、関数ｇ（ｘ）をｇ（ｘ）＝exp（－√ｘ）、境界の長さをlength（Ｃ）、αを定数として、
   

   

   で表されるエネルギーＥが最小となる境界線Ｃを求める、領域判定方法。
5. 錠剤を検査する錠剤検査方法であって、
   Ａ）錠剤の撮影画像を取得する工程と、
   Ｂ）請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の領域判定方法により、前記撮影画像中の検査領域を判定する工程と、
   Ｃ）前記撮影画像の前記検査領域を検査する工程と、
   を有する、錠剤検査方法。
6. 上面および側面を有する錠剤を検査する錠剤検査装置であって、
   錠剤の撮影画像を取得する撮像部と、
   前記撮影画像中の検査領域を判定する領域判定部と、
   前記撮影画像の前記検査領域を検査する検査部と、
   を備え、
   前記領域判定部は、
   ａ）前記撮影画像の各ピクセルを、輝度値に基づくクラスタリングにより、前記上面に相当する第１上面領域と、前記側面に相当する第１側面領域と、背景に相当する第１背景領域と、の３つの領域に分類する工程と、
   ｂ）前記工程ａ）の後に、前記第１上面領域を、前記第１側面領域側へ膨張させることにより、前記錠剤の全体に相当する第１全体領域を生成する工程と、
   ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記第１全体領域を教示ラベルとして、輝度勾配が大きくなる境界線を求める領域分割手法により、前記錠剤の全体に相当する第２全体領域を決定する工程と、
   ｄ）前記工程ｃ）の後に、前記第２全体領域を、前記第１上面領域側へ収縮させることにより、前記上面に相当する第２上面領域を生成する工程と、
   ｅ）前記工程ｄ）の後に、前記第２上面領域を教示ラベルとして、輝度勾配が大きくなる境界線を求める領域分割手法により、前記上面に相当する第３上面領域を決定する工程と、
   を実行し、前記第３上面領域を前記検査領域とする、錠剤検査装置。

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