JP3338102B2 - オペレータ自動選択フィルタリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理により製品の
傷等の検査を行う場合、前処理として特定画像の強調や
不要画像の除去を行うフィルタリングにおいて、フィル
タリングのオペレータ選択を自動的に行うオペレータ自
動選択フィルタリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、基幹メカ部品、製品の外装検査を
自動化する要求が増大し、ＴＶカメラ等を用いた画像処
理による検査自動化の研究開発が活発に行われている。
そして、この画像処理による検査自動化には、前処理と
して特定画像の強調や不要画像の除去を行うフィルタリ
ング装置が使用されている。

【０００３】従来例のフィルタリング装置を図６、図７
に基づいて説明する。

【０００４】図６は、従来例のフィルタリング装置を含
む画像処理装置のブロック図、図７は図６のフィルタリ
ング装置の動作を示すフローチャートで、位置決めテー
ブル２１上に画像処理対象物２２が置かれ、照明手段２
３が画像処理対象物２２を照明する。主コントローラ、
操作盤からの指示が判定制御手段２８を介してテレビカ
メラ制御手段２６に伝えられ、テレビカメラ制御手段２
６が、テレビカメラ可動支持手段２５に支持された撮像
手段２４を制御する。撮像手段２４は画像処理対象物２
２を撮像し、その映像信号をＡ／Ｄ変換手段２７に出力
する。Ａ／Ｄ変換手段２７は前記映像信号をＡ／Ｄ変換
して画像の濃度により０〜２５５（２５６階調）等の画
像データとしてフィルタリング手段３０に出力する。フ
ィルタリング手段３０は、窓枠制御手段２９から指示さ
れる窓枠内の前記画像データを、予め与えられたオペレ
ータによってフィルタリングし、ノイズを除去したり、
特定画像を強調し、フィルタリングした画像データを２
値化手段３１に出力する。

【０００５】２値化手段３１は、フィルタリングされた
画像データを２値化し２値画像として良否判定手段３２
に出力する。良否判定手段３２は、例えば、２値画像の
面積等によって、外観の良否を判定する。

【０００６】上記から、従来例のフィルタリング装置の
動作を抽出すると、図７のフィルタリング装置のフロー
チャートになる。

【０００７】ステップ＃１において、撮像手段２４が画
像処理対象物２２を撮像し映像信号を出力し、Ａ／Ｄ変
換手段２７が前記映像信号をＡ／Ｄ変換し、画像データ
をフィルタリング手段３０に出力し、ステップ＃２に進
む。

【０００８】ステップ＃２において、窓枠制御手段２９
が、所定の窓枠をフィルタリング手段３０に指示し、ス
テップ＃３に進む。

【０００９】ステップ＃３において、フィルタリング手
段３０は、窓枠制御手段２９から指示の窓枠内の前記画
像データを、予め与えられた所定のオペレータによって
フィルタリングし、ノイズを除去したり、特定画像を強
調し、フィルタリングした画像データを出力し、終了す
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
のフィルタリング手段３０では、画像処理対象物２２の
良品の表面に、加工跡のような特有のパターンがあり、
例えば、そのパターンの方向性が画像処理対象物２２上
の位置によって変化している場合には、予め与えられた
所定のオペレータは、そのオペレータの方向性と一致す
る対象パターンがある画像処理対象物２２上の部分につ
いては有効に作用しても、他の部分には有効に作用しな
いという問題点がある。

【００１１】本発明は上記の問題点を解決し、画像処理
対象物の良品の表面に、加工跡のような特有のパターン
があり、例えば、そのパターンの方向性が画像処理対象
物上の位置によって変化している場合にも、画像全面を
有効にフィルタリングするオペレータを自動選択できる
オペレータ自動選択フィルタリング装置を提供すること
を課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のオペレータ自動
選択フィルタリング装置は、上記の課題を解決するため
に、画像処理対象物のＡ／Ｄ変換された画像データを所
定の小領域に分割する小領域分割手段と、分割された小
領域毎に前記画像データをフーリエ変換しフーリエ変換
面を所定角度ずつに分割し各所定角度毎に画素の強度の
和を演算する画像方向成分演算手段と、前記各所定角度
毎の画素の強度の和を比較し前記強度の方向性に合うオ
ペレータを、予め記憶している方向性別オペレータの中
から選択するオペレータ選択手段と、選択されたオペレ
ータを使用して前記分割された小領域毎にフィルタリン
グを行うフィルタリング手段とを有することを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】基幹メカ部品、製品等の外装検査を画像処理で
行う場合、例えば、シリンダの表面傷を画像処理で検査
する場合、画像には、傷の画像以外に表面加工の加工跡
等の画像が加わるので、検査精度を向上させるには加工
跡の画像をフィルタリングで除去する必要がある。又、
場合によっては、特定の画像をフィルタリングで強調す
ることもある。このフィルタリングは、図５に示すオペ
レータＭ₁ 、Ｍ₂等を使用して行うが、これらのオペレ
ータは、除去したい各種パターンの方向性や特徴、或い
は、強調したい各種パターンの方向性や特徴に合わせて
構成されたものがあるので、除去したいパターンの方向
性や特徴、或いは、強調したいパターンの方向性や特徴
が判明すれば、それに合ったオペレータを選択できる。

【００１４】しかし、除去したいパターンの方向性や特
徴、或いは、強調したいパターンの方向性や特徴が、検
査すべき画像処理対象物の表面全体で一様なパターンで
ある場合には、そのパターンに合うオペレータを予め選
択して使用すれば良いが、検査すべき画像処理対象物の
表面の位置によって、前記のパターンが変化する場合に
は、検査すべき画像処理対象物の表面全体に対して有効
なフィルタリングを行うことは困難である。

【００１５】本発明のオペレータ自動選択フィルタリン
グ装置は、画像処理対象物の外観検査等を行うための画
像処理装置に付属させ、検査すべき画像処理対象物の表
面が、その表面上の位置によって、除去したいパターン
の方向性や特徴、或いは、強調したいパターンの方向性
や特徴が変化する場合に、検査すべき画像処理対象物の
表面の各位置毎に、その位置のパターンの方向性や特徴
に合うオペレータを自動的に選択して使用しフィルタリ
ングするもので、その作用は次のとおりである。

【００１６】小領域分割手段が、画像処理対象物のＡ／
Ｄ変換された画像データを所定の小領域に分割する。検
査すべき画像処理対象物の表面が、その表面上の位置に
よって、除去したいパターンの方向性や特徴、或いは、
強調したいパターンの方向性や特徴が変化している場合
でも、この分割された所定の小領域内では、検査すべき
画像処理対象物の表面の除去したいパターンの方向性や
特徴、或いは、強調したいパターンの方向性や特徴が略
均一になる。

【００１７】画像方向成分演算手段が、分割された小領
域毎に前記画像データをフーリエ変換しフーリエ変換面
を所定角度ずつに分割し各所定角度毎に画素の強度の和
を演算する。前記の各所定角度毎に画素の強度の和を演
算したものは、その小領域のパターンの方向性や特徴に
対応した特定の値になる。例えば、縞模様の加工跡が在
る場合には、縞模様の縞に平行な方向の角度において画
素の強度の和が大きくなる。又、画像処理対象物の表面
には、その対象物特有のパターンが在り、その分割され
た小領域毎の特有のパターンに対するフーリエ変換面で
の前記の各所定角度毎の画素の強度の和の傾向は夫々の
パターンに特定のものになる。

【００１８】従って、小領域毎に前記のフーリエ変換面
での前記の各所定角度毎の画素の強度の和の傾向を演算
すれば、その傾向によって、その小領域のパターンの方
向性や特徴を推定できる。

【００１９】オペレータ選択手段が、フーリエ変換面で
の前記各所定角度毎の画素の強度の和を比較し前記強度
の方向性に合うオペレータを、予め記憶している方向性
別オペレータの中から選択する。予め記憶している方向
性別オペレータの中には、画像処理対象物の表面を分割
した各小領域の除去したいパターンの方向性や特徴、或
いは、強調したいパターンの方向性や特徴に適合したオ
ペレータがあるので、前記各小領域毎に、フーリエ変換
面での前記の各所定角度毎の画素の強度の和の傾向から
適合するオペレータを選択できる。

【００２０】フィルタリング手段が、選択されたオペレ
ータを使用して前記分割された小領域毎にフィルタリン
グを行う。これによって、画像処理における除去したい
パターンの除去、強調したいパターンの強調等の前処理
を高性能に実施できる。

【００２１】

【実施例】本発明のオペレータ自動選定フィルタリング
装置の一実施例を含む画像処理装置を図１〜図５に基づ
いて説明する。

【００２２】図１は、本実施例のフィルタリング装置を
含む画像処理装置のブロック図、図２は図１のフィルタ
リング装置の動作を示すフローチャートで、位置決め手
段１上に画像処理対象物２が置かれ、照明手段３が画像
処理対象物２を照明する。主コントローラ、操作盤から
の指示が判定制御手段８を介してテレビカメラ制御手段
６に伝えられ、テレビカメラ制御手段６が、テレビカメ
ラ可動支持手段５に支持された撮像手段４を制御する。
撮像手段４は検査対象物２を撮像し、その映像信号をＡ
／Ｄ変換手段７に出力する。

【００２３】Ａ／Ｄ変換手段７は前記映像信号をＡ／Ｄ
変換して画像の濃度により０〜２５５（２５６階調）等
の画像データとして小領域分割手段１０に出力する。

【００２４】小領域分割手段１０は、窓枠制御手段９か
ら指示の窓枠内の前記画像データを、所定の小領域に分
割し画像方向成分演算手段１１に出力する。

【００２５】画像方向成分演算手段１１は、前記の所定
の小領域内の画像方向成分を演算する際に、分割された
小領域毎に前記画像データをフーリエ変換しフーリエ変
換面を所定角度ずつに分割し各所定角度毎に画素の強度
の和を演算し、オペレータ選択手段１２に出力する。

【００２６】オペレータ選択手段１２は、前記各所定角
度毎の画素の強度の和を比較し前記強度の方向性に合う
オペレータを、予め、オペレータ記憶手段１３が記憶し
ている画像処理対象物２用の各種方向性別オペレータの
中から選択し、これをフィルタリング手段１４に出力す
る。

【００２７】フィルタリング手段１４は、選択されたオ
ペレータを使用して前記分割された小領域毎にフィルタ
リングを行い、フィルタリングを行った画像データを２
値化手段１５に出力する。

【００２８】２値化手段１５は、フィルタリングされた
画像データを２値化し２値画像を良否判定手段１６に出
力する。

【００２９】良否判定手段１６は、２値画像の面積等を
演算して傷の有無を判定し、判定結果を主コントローラ
に出力する。

【００３０】上記から、本実施例のオペレータ自動選択
フィルタリング装置の動作を抽出すると、図２の本実施
例のオペレータ自動選択フィルタリング装置のフローチ
ャートになる。

【００３１】ステップ＃１において、撮像手段４が画像
処理対象物２を撮像し映像信号を出力し、Ａ／Ｄ変換手
段７が前記映像信号をＡ／Ｄ変換し、画像データを小領
域分割手段１０に出力し、ステップ＃２に進む。

【００３２】ステップ＃２において、窓枠制御手段９
が、所定の窓枠を小領域分割手段１０に指示し、ステッ
プ＃３に進む。

【００３３】ステップ＃３において、小領域分割手段１
０は、窓枠制御手段９から指示された窓枠内の前記画像
データを、所定の小領域に分割し、画像方向成分演算手
段１１に出力し、ステップ＃４に進む。

【００３４】この場合、図３に示すように、検査すべき
画像処理対象物の画像の前記窓枠４０内の表面には、一
般的に、図３に示すパターン４３、４４のように、窓枠
４０内の位置によって異なるパターンがある。即ち、そ
の表面上の位置によって、除去したいパターンの方向性
や特徴、或いは、強調したいパターンの方向性や特徴が
変化している。しかし、小領域４１に分割すると、小領
域４１内では、一部のものを除いて、１パターンにな
り、検査すべき画像処理対象物の画像の除去したいパタ
ーンの方向性や特徴、或いは、強調したいパターンの方
向性や特徴を略均一にすることができる。一つの小領域
４１内にパターン４３と４４とがある場合には、それに
適したオペレータを構成すれば良い。そして、図３の傷
４２は、フイルタリングによって、パターン４３が除去
されると、検出精度が向上する。

【００３５】ステップ＃４において、画像方向成分演算
手段１１は、前記の所定の小領域４１内の画像方向成分
を算出する際に、図４に示すように、分割された小領域
４１毎に前記画像データを、数式（１）によって、フー
リエ変換しフーリエ変換面Ｆ（ｕ、ｖ）を、所定角度θ
ずつに分割し各所定角度θ毎に画素の強度、即ち、強度
を表すパワースペクトル｛Ｆ（ｕ、ｖ）｝² の和を演算
し、オペレータ選択手段１２に出力し、ステップ＃５に
進む。

【００３６】

【数１】

【００３７】前記の各所定角度毎に画素の強度の和を演
算したものは、その小領域４１のパターンの方向性や特
徴に対応した特定の値になる。例えば、図３に示すよう
に、縞模様の加工跡４３、４４が在る場合には、縞模様
の縞４３、４４に平行な方向の角度において画素の強度
の和が大きくなる。又、画像処理対象物の表面には、縞
模様に限らず、その対象物特有のパターンが在り、その
分割された小領域毎の特有のパターンに対するフーリエ
変換面での前記の各所定角度毎の画素の強度の和の傾向
は夫々のパターンに特定のものになる。

【００３８】従って、小領域毎に前記のフーリエ変換面
での前記の各所定角度毎の画素の強度の和を演算して、
その和の方向性の傾向が得られれば、その傾向によっ
て、その小領域のパターンの方向性や特徴を推定でき
る。

【００３９】ステップ＃５において、オペレータ選択手
段１２は、画像方向成分演算手段１１が演算した前記の
方向性によって、各小領域のパターンの特徴を判断し、
オペレータ記憶手段１３が予め記憶している方向性別オ
ペレータの中から選択する。

【００４０】予め記憶している方向性別オペレータの中
には、画像処理対象物の表面を分割した各小領域４１の
除去したいパターンの方向性や特徴、或いは、強調した
いパターンの方向性や特徴に適合したオペレータがある
ので、前記各小領域４１毎に適合したオペレータを選択
できる。選択したオペレータをフィルタリング手段１４
に出力し、ステップ＃６に進む。

【００４１】ステップ＃６において、フィルタリング手
段１４は、選択されたオペレータを使用して、フィルタ
リングを行い、ステップ＃７に進む。

【００４２】ステップ＃７において、フィルタリング手
段１４は、前記窓枠内全体のフィルタリングを完了した
か否かを判断し、完了であれば、フィルタリングを完了
した画像データを出力して、終了し、否であれば、ステ
ップ＃３に戻る。

【００４３】本発明のオペレータ自動選択フィルタリン
グ装置は、上記の実施例に限らず種々の態様が可能であ
る。例えば、フーリエ変換によって、パターンの方向性
や特徴を判断できれば、実施例の構成に限らず、各種手
段は自由に設計できる。

【００４４】

【発明の効果】従来のフィルタリング装置では、画像処
理対象物の表面に、除去したい、或いは、強調したいパ
ターンがあり、そのパターンの方向性が画像処理を行う
窓枠内において画像処理対象物上の位置によって変化し
ている場合には、従来のフィルタリング装置では、窓枠
全体を有効にフィルタリングできなかったが、本発明の
オペレータ自動選択フィルタリング装置を画像処理装置
に組み入れることによって、窓枠全体を有効にフィルタ
リングすることが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のオペレータ自動選択フィルタリング装
置の一実施例を組み込んだ画像処理装置のブロック図で
ある。

【図２】図１に示す本発明の一実施例の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図３】窓枠と小領域とパターンと傷の画像を示す図で
ある。

【図４】フーリエ変換面の所定角度θを示す図である。

【図５】オペレータを示す図である。

【図６】従来例のフィルタリング装置の一実施例を組み
込んだ画像処理装置のブロック図である。

【図７】図６に示す従来例の動作を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

２ 画像処理対象物 ５ 撮像手段 ７ Ａ／Ｄ変換手段 ９ 窓枠制御手段 １０ 小領域分割手段 １１ 画像方向成分演算手段 １２ オペレータ選択手段 １３ オペレータ記憶手段 １４ フィルタリング手段 ４０ 窓枠 ４１ 小領域 ４２ 傷 ４３、４４ パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 G06T 1/00 G06T 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像処理対象物のＡ／Ｄ変換された画像
   データを所定の小領域に分割する小領域分割手段と、分
   割された小領域毎に前記画像データをフーリエ変換しフ
   ーリエ変換面を所定角度ずつに分割し各所定角度毎に画
   素の強度の和を演算する画像方向成分演算手段と、前記
   各所定角度毎の画素の強度の和を比較し前記強度の方向
   性に合うオペレータを、予め記憶している方向性別オペ
   レータの中から選択するオペレータ選択手段と、選択さ
   れたオペレータを使用して前記分割された小領域毎にフ
   ィルタリングを行うフィルタリング手段とを有すること
   を特徴とするオペレータ自動選択フィルタリング装置。