JP2737418B2 - 良否検査装置 - Google Patents

良否検査装置

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JP2737418B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、容器の内面および縁
を撮像し、画像処理してその良否を検査するための良否
検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、円筒容器の如く奥行きのある対象
物の内面や縁を検査する方法として、例えば図8に示す
ような方法が知られている。なお、同図(イ)におい
て、21はテレビカメラ等の撮像装置、22は広角レン
ズ、23は照明器、24は奥行きを持つ容器(対象物)
で、24Aはその縁部、24Bは側面、24Cは底面を
それぞれ示している。これは、カメラ21を対象物24
の真上に配置し、広角レンズ22を介してリング状の照
明器23により照射される対象物24の内面を撮像する
ものである。その撮像画像は例えば同図(ロ)に示すよ
うに、画面25内に容器の縁24A、側面24Bおよび
底面24Cのように示される。
【0003】
【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、対象物
は通常コンベアベルト上を搬送されてくるため、光軸と
対象物の中心軸とが一致しないのが普通である。このた
め、実際の画像は図8(ロ)のように同心円状とはなら
ず、図9のように縁部24Aと底面24Cとの位置関係
が変わり、これによって側面24Bが一定の幅を持った
リング状の領域とはならない。つまり、図8のようにす
ると、以下の如き問題が生じることになる。 (1)第1は広角レンズの歪により、撮像された縁の部
分の画像が対象物の実際の縁と一致せず、しかもこの歪
は画像の辺縁部へ行くほど大きくなるため、上記のよう
な方法では対象物の位置ずれによって生じる歪量の変化
に対応することができない。 (2)対象物の細いリング状の縁部を検査するに当た
り、縁部と対象物の背景となる部分のコントラスト差お
よび縁部と側面とのコントラスト差が大きいため、例え
ばm×nの局部領域を微分演算子のような画像演算オペ
レータを用いて縁部の不良箇所を検出しようとすると、
上記コントラスト差の影響によって不良箇所の検出能力
が大幅に低下するという不都合が生じる。例えば、図1
0の如く縁部24A(濃度レベル大)に汚れ不良(濃度
レベル小)26があった場合に画像演算オペレータ27
を作用させると、同図に斜線で示される部分27Aの箇
所も濃度レベルが小さいため、不良部分との区別がつか
なくなる。 (3)固定2値化方式にて縁部を切り出す際に、例えば
図11のような入射光28があった場合、縁部24Aが
図示のように丸みを帯びていると散乱光28Aが矢印の
ように散乱する。例として図10のA−A’付近の輝度
変化を図12(イ)に示すが、ビデオ信号には一般に数
十mVのノイズが含まれるため、これを微視的に観察す
ると同図(ロ)に示すように振動しており、これを単一
のしきい値Lで固定2値化しようとすると同図(ハ)に
示すようにギザギザが生じ、縁部の画像が滑らかになら
ない。したがって、この発明の課題はかかる問題点を全
て解決することが可能な検査装置を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明は、容器の内面および縁を撮像し、画
像処理してその良否を検査するための良否検査装置にお
いて、撮像画像を2値化して第1の画像を得る一方、こ
の第1画像を縮小するかまたは予め設定されたマスクパ
ターンにより第2の画像を得、第1の画像と第2の画像
との論理積演算をして容器の縁部領域を決定する領域決
定手段と、この縁部領域の外周および内周を構成する画
素に着目し、この画素を基準として代表的な濃度値を走
査線上に1点ないし数点検出し、この濃度値で走査方向
の延長方向にある画素の濃度値を置換して縁部領域とそ
の他の領域とのコントラスト差を緩和した第3の画像を
得る画像抽出手段と、この第3の画像上を、所定大きさ
の局部領域を用いてコントラスト差を検出するオペレー
タにより走査し、縁部領域内部のコントラスト差から
良,不良を判定する判定手段とを設けたことを特徴とし
ている。また、上記2値化に当たり、上記撮像画像の濃
度値が第1のしきい値を上回ったことを検出する第1の
検出手段と、同じく第2のしきい値を下回ったことを検
出する第2の検出手段とを設け、撮像画像の濃度値が第
1のしきい値を上回ったときは第2の検出手段を有効に
する一方、そののち再び第2のしきい値を下回ったとき
は第1の検出手段を有効にして2値化することを特徴と
している。
【0005】
【作用】上記領域決定手段にて広角レンズの歪みによる
影響を無くすようにし、上記画像抽出手段によりコント
ラスト差による検出能力の低下を防ぐ。また、上記2値
化に当たり、上記撮像画像の濃度値が第1のしきい値を
上回ったことを検出する第1の検出手段と、同じく第2
のしきい値を下回ったことを検出する第2の検出手段と
を設け、撮像画像の濃度値が第1のしきい値を上回った
ときは第2の検出手段を有効にする一方、そののち再び
第2のしきい値を下回ったときは第1の検出手段を有効
にして2値化することにより、滑らかな2値化画像が得
られるようにする。
【0006】
【実施例】図1は、この発明の実施例を示すブロック図
である。同図において、1は固定2値化回路、2,4は
タイミング調整回路、3は位置ずれ検出回路、5は縮小
回路、6はマスクパターン発生回路、7は領域決定回
路、8は画素濃度置換回路、9は画像走査変換回路、1
0はフレームメモリ、11は不良検出回路、12は判定
回路である。すなわち、入力されたディジタル画像は固
定2値化回路1により、固定2値化される。図2(イ)
はノイズを含むビデオ信号Vを微視(ミクロ)的に示す
ものであるが、これを従来のように単一の固定しきい値
t1にて2値化すると、同図(ハ)に示すようになって
不都合である。そこで、入力信号がしきい値t1を越え
たときこれを検出して自動的にしきい値をt2とし、ま
た入力信号がt2を下回ったら自動的にしきい値をt1
になるようにすれば、同図(ロ)の如き安定した2値化
画像を得ることができる。
【0007】図3にかかる固定2値化を実現するための
回路の具体例を示す。同図において11A,11Bはコ
ンパレータ、12A,12Bはラッチ回路、13は切換
回路である。すなわち、しきい値t1,t2をそれぞれ
ラッチ回路12A,12Bにラッチしておき、これらの
値と入力とを比較し入力信号がしきい値t1を越えたら
切換回路13によりコンパレータ11Bの出力を選択す
るようにし、その後再び入力信号がt2を下回ったらコ
ンパレータ11Aの出力を選択する。しきい値t1,t
2を変化させる場合の境界点の凹凸度を示す指標の1つ
として、全境界長を求める方法がある。これは、境界点
の上下左右方向への移動に対しては1を加算し、斜め方
向への移動に対しては2 1/2を加算し、境界点を一巡し
たときの加算結果を全境界長とするものである。つま
り、境界点の凹凸度が大であれば全境界長も大きくな
り、凹凸度が小であれば全境界長も小さくなり、これに
より境界の凹凸度を知ることができるからである。した
がって、対象物が特定されたら最適な全境界長を指定す
る一方、しきい値t1,t2を変化させて全境界長を繰
り返し演算し、指定された値にほぼ一致したらそのとき
のt1,t2を最適なしきい値として決定することによ
り、より滑らかな2値化画像を得ることができる。
【0008】固定2値化回路1により2値化された画像
は、1つはタイミング調整回路4にてタイミングの調整
がなされた後、もう1つは位置ずれ検出回路3およびマ
スクパターン発生回路6を経た後、両者のタイミングが
一致するよう領域決定回路7に与えられる。なお、マス
クパターン発生回路6の代わりに縮小回路5を用いるこ
ともでき、このため点線により接続可能であることを示
している。図4に領域決定回路の具体例を示す。71は
固定2値化画像メモリ、72はマスク画像メモリ、73
はアドレス発生器、74は演算回路である。これは、タ
イミング調整回路4を経た2値化画像をメモリ71に、
また位置ずれ検出回路3およびマスクパターン発生回路
6を経た画像をメモリ72にそれぞれ記憶するものとし
て、これらをアドレス発生器73により各画素毎に読み
出し演算回路74にて例えば画像C1の内側は1,外側
は0、画像C2の内側は0,外側は1として両者の論理
積演算を施すことにより、縁部の外側の位置信号P1,
P4と内側の位置信号P2,P3からなる縁部領域信号
を得るものである。この領域信号(ラッチ信号)P1〜
P4はタイミング調整回路2からの出力とともに、画素
濃度置換回路8に与えられる。
【0009】図5に画素濃度置換回路の具体例を示す。
なお、80は1ライン分の画像データを順次記憶するラ
インメモリ、811〜814,821〜824は画像デ
ータをラッチするラッチ回路、831〜834,841
〜844はアドレスをラッチするラッチ回路、851〜
854はコンパレータ、86は切換回路である。ここで
は、ラッチ信号P1〜P4により、ラッチ811〜81
4には画像データを、またラッチ831〜834にはア
ドレスをそれぞれラッチする。その際、1ラインの走査
が終了するまで画像データをラインメモリ80へ格納す
る。そして、1ラインの走査が終了するとラッチ811
〜814,831〜834にそれぞれラッチされていた
データを、次段のラッチ821〜824,841〜84
4に移送する。コンパレータ851〜854は縁部を示
す位置を検出し、切換回路86に送る。切換回路86は
コンパレータ出力を受けて、ラッチ821〜824のデ
ータとラインメモリ80のいずれかのデータを選択する
ことにより、画像濃度の置換作業を行なう。なお、画像
濃度置換処理中に次の新たな走査データがラッチ811
〜814,831〜834にそれぞれラッチされる。
【0010】図6は図5の作用を説明するための説明図
である。或る1つの走査線SCと縁部24Aとの交点の
画素濃度a1〜a4を同図(イ)に示している。つま
り、走査線SCでの輝度変化は本来ならば同図(ロ)に
点線で示すようになるが、このようにするとコントラス
ト差が大きくなるので、ここでは濃度値a1〜a4を記
憶し縁部24A以外の箇所の画像値を同図(ロ)のよう
に置換することにより、コントラスト差を小さくして
(緩和して)縁部の欠陥検査を可能にするものである。
なお、縁部領域が含まれない走査線については予め適宜
な値に置換しておくこととする。
【0011】画素濃度置換回路8の出力はフレームメモ
リ10に与えられ、ここで1フレームの画像が形成され
る。画像走査変換回路9はこの1フレームの画像に対し
て微分演算子の如き画像演算オペレータを作用させるた
め、位置ずれ検出回路3からの出力にもとづき対象物画
像の位置ずれを補正した基準位置をもとに、所定のアド
レス位置に画像演算オペレータを発生する。図7に画像
演算オペレータの概要を示す。これは、着目点の画素濃
度をx0、着目点から左右にそれぞれk画素だけ離れた
背景点の画素濃度をx+ ,x- とするとき、着目点の2
値化条件をt3を所定のしきい値として、 min(x+ ,x- )−x0>t3 を満たすときx0=1とし、その画素を不良画素とする
ものである。このようなオペレータを上記の如き1フレ
ームの画像に作用させることにより、安定な不良検出が
可能となる。不良検出回路11はこのようにして不良検
出を行ない、判定回路12は不良とされた画素数を数え
るなどして最終的な判定を行なう。
【0012】
【発明の効果】この発明によれば、領域決定回路を設け
ることにより広角レンズの歪みによる影響を無くことが
できるだけでなく、画素濃度置換回路を設けることによ
り画像と背景等とのコントラスト差にもとづく検出能力
の低下を防ぐことができ、さらには2値化に上述の如き
工夫を凝らすことにより、滑らかな2値化画像を得るこ
とが可能となり、その結果、検出性能を従来のものより
格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示すブロック図である。
【図2】微視的に見た画像信号の例とその2値化方法を
説明する説明図である。
【図3】この発明による2値化回路の具体例を示すブロ
ック図である。
【図4】領域決定回路の具体例を示すブロック図であ
る。
【図5】画素濃度置換回路の具体例を示すブロック図で
ある。
【図6】画素濃度置換作用を説明するための説明図であ
る。
【図7】画像演算オペレータの作用を説明するための説
明図である。
【図8】従来の検査方法を説明するための説明図であ
る。
【図9】画像のずれを説明するための説明図である。
【図10】縁部に作用するオペレータの例を説明するた
めの説明図である。
【図11】縁部に対する光線の反射状態を説明するため
の説明図である。
【図12】ミクロ的に見た画像信号の例とその2値化方
法の従来例を説明する説明図である。
【符号の説明】
1 固定2値化回路 2 タイミング調整回路 3 位置ずれ検出回路 4 タイミング調整回路 5 縮小回路 6 マスクパターン発生回路 7 領域決定回路 8 画素濃度置換回路 9 画像走査変換回路 10 フレームメモリ 11 不良検出回路 12 判定回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−194454(JP,A) 特開 平1−316647(JP,A) 特開 平2−176451(JP,A) 特開 平2−171640(JP,A) 特開 昭63−184044(JP,A) 特開 昭62−113050(JP,A) 特開 昭61−239146(JP,A) 特開 昭55−17460(JP,A) 特開 昭53−120490(JP,A) 特開 平3−125947(JP,A) 特開 昭61−50005(JP,A) 特開 昭62−69154(JP,A) 特開 平1−253642(JP,A) 実開 平2−27556(JP,U) 実開 昭59−41745(JP,U) 実開 昭63−200753(JP,U) 実公 昭47−33351(JP,Y1) 特表 平3−502138(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器の内面および縁を撮像し、画像処理
    してその良否を検査するための良否検査装置であって、
    撮像画像を2値化して第1の画像を得る一方、この第1
    画像を縮小するかまたは予め設定されたマスクパターン
    により第2の画像を得、第1の画像と第2の画像との論
    理積演算をして容器の縁部領域を決定する領域決定手段
    と、この縁部領域の外周および内周を構成する画素に着
    目し、この画素を基準として代表的な濃度値を走査線上
    に1点ないし数点検出し、この濃度値で走査方向の延長
    方向にある画素の濃度値を置換して縁部領域とその他の
    領域とのコントラスト差を緩和した第3の画像を得る画
    像抽出手段と、この第3の画像上を、所定大きさの局部
    領域を用いてコントラスト差を検出するオペレータによ
    り走査し、縁部領域内部のコントラスト差から良,不良
    を判定する判定手段と、を設けたことを特徴とする良否
    検査装置。
  2. 【請求項2】 前記撮像画像の濃度値が第1のしきい値
    を上回ったことを検出する第1の検出手段と、同じく第
    2のしきい値を下回ったことを検出する第2の検出手段
    とを設け、撮像画像の濃度値が第1のしきい値を上回っ
    たときは第2の検出手段を有効にする一方、そののち再
    び第2のしきい値を下回ったときは第1の検出手段を有
    効にして2値化することを特徴とする請求項1に記載の
    良否検査装置。
  3. 【請求項3】 2値化画像の全部または一部の境界点の
    接続状況を検出して凹凸情報を算出する操作を前記第
    1,第2のしきい値を順次変化させながら繰り返し行な
    い、これが予め与えられた最適な凹凸情報にほぼ一致し
    たことから最適な第1,第2しきい値を決定するしきい
    値決定手段を設けたことを特徴とする請求項2に記載の
    良否検査装置。
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