JP3853429B2 - 画像検査方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基準画像と検査対象画像との位置ずれ補正を行って、両者を比較して検査する画像検査方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
印刷物の不良には、印刷用紙の皺、異物、汚れ等の欠陥によるもの、印刷中に発生する、インキ汚れ、ヒッキー、ドクター筋、濃度不良、色調不良等、様々なものがある。
従来、印刷物の検査は、人間によって行われる目視検査が主体であり、例えば、枚葉印刷機、あるいは輪転印刷機の折ユニットから排出される印刷後の印刷物においては、印刷機のオペレータが適時抜き取って、目視による検査を行っていた。また、連続した印刷物が印刷機より排出され抜き取りの行えない場合は、印刷物の走行速度に同期させて瞬間発光するストロボ光を印刷物に照射し、人間の目の残像を利用して静止状態とし印刷物の目視検査を行っていた。
【０００３】
目視検査は検査する人間に対する作業負荷が非常に大きく、また人間が行うため不良の見逃しが避けられないものである。そこで、印刷物検査を自動的に行う提案がなされ様々な技術が開示されている。
例えば、特公平１−４７８２３には、正常な印刷物が印刷された時点で走行印刷物の絵柄から読み取った画像データを基準画像データとして画像メモリに記憶しておき、その画像メモリから読み出した基準画像データを、印刷中の検査対象の印刷物の絵柄から読み取った検査対象画像データと画素単位で比較して印刷の良否判定を行う方式の印刷物の検査装置に関する技術が開示されている。
【０００４】
ところが、基準画像データと検査対象画像データとを画素単位で比較する場合、不良検出の精度を高めると、印刷物から絵柄を読取る際の両データ間の位置ずれがわずかである場合でも位置ずれを不良と誤検出することとなる。そこで、位置ずれを不良と誤検出しないようにするためには不良検出の精度をやむおえず低下させることが必要であり、ある程度の両データ間の位置ずれを避け得ない場合には要求を満足するに充分な検査性能が得られなかった。
そこで、特公平１−２０４７７には、検査対象画像データまたは基準画像データを１画素ずつ印刷物の走行方向に対して左右方向に位置ずれさせて、検査対象画像データと基準画像データを比較し、両データが最も一致したときの両データ間の位置ずれ値に基づき、位置ずれを補正した上で、検査対象画像データと基準画像データを比較するという技術が開示されている。
【０００５】
【発明が達成しようとする課題】
しかしながら従来の自動検査技術における画像の位置ずれ補正の方法は、検査対象画像データと基準画像データとを比較するという、データ量の極めて大きい画像データを処理するものであるために、膨大な処理時間を要してしまうという問題があった。
また、その問題に鑑み、本発明者による特開平７−２４９１２２には、処理時間を短くする画像の位置ずれ補正の方法が開示されている。しかし、この方法においては大きな位置ずれが天地左右方向に同時に起きる場合や、印刷物の絵柄の内容が補正方法とミスマッチングするような場合においては充分な補正精度が得られないという問題があった。
したがって本発明の目的は、位置ずれの特殊な傾向や印刷物の絵柄に特殊な内容があるような場合においても、処理時間が短く信頼度の高い位置ずれ補正を行って画像の検査を行うことのできる画像検査方法およびその方法を適用した装置を提供することである。本発明の画像検査方法および装置は、幅広い検査条件と検査対象に対して適用することができる。
【０００６】
【課題を達成するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、基準画像上の直交する（一般的には平行でない）線分、および、その線分位置を含みその線分と平行関係を保持し二次元の所定の領域を相対的に位置変化した検査対象画像上の直交する（一般的には平行でない）複数の線分を選択し、それら選択された線分に対応する基準画像データおよび検査画像データの一致度を評価し、一致度の大きい評価が与えられた複数の線分に基づいて位置ずれ値を演算し、その演算された位置ずれ値に基づいて位置ずれ補正を行って画像の検査を行うようにするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明について実施の形態により説明する。図１は本発明による画像検査方法および装置における画像検査の処理過程を示すフロー図である。図１に基づいて画像検査の処理過程を説明する。
まず、ステップＳ１において、基準画像を構成する画素の１つを交点画素として指定する交点画素指定が行われる。
次に、ステップＳ２において、検査対象画像を構成する画素の内で前記交点画素に対応して決定される所定範囲の画素を所定範囲画素として指定する所定範囲画素指定が行われる。
交点画素の指定は原則的に任意である。しかし、その交点画素に関連して指定される所定範囲画素における天地方向の画素列の画素データと左右方向の画素行の画素データに変化が全く無いような場合には位置ずれを検出することができない。したがって、それらの画素データが変化に富むような交点画素を指定することが好ましい。所定範囲画素は、たとえばその交点画素を中心とする５行５列の画素として指定される。
【０００８】
次に、ステップＳ３において、前記交点画素を含み位置ずれを補正すべき第１の方向と平行方向となる画素列のデータである第１の基準画素データ列、および、前記交点画素を含み位置ずれを補正すべき第２の方向と平行方向となる画素列のデータである第２の基準画素データ列、を抽出する第１データ抽出が行われる。
次に、ステップＳ４において前記所定範囲画素から選択された一つの画素を含み位置ずれを補正すべき第２の方向と平行方向となる画素列のデータである第２の検査対象画素データ列、および、前記選択された一つの画素を含み位置ずれを補正すべき第２の方向と平行方向となる画素列のデータである第２の検査対象画素データ列、を抽出する第２データ抽出が行われる。
この第１の方向と第２の方向は、通常は、天地方向（ウェブの移送方向）と左右方向（ウェブの移送方向と直交する方向）であるが、必ずしもその方向に限定されるものではなく、任意の平行でない２つの方向とすることができる。
【０００９】
次に、ステップＳ５において前記第１の基準画素データ列と前記第１の検査対象画像データ、および、前記第２の基準画素データ列と前記第２の検査対象画像データ、とから全ての画像データに基づく一致度の評価数値を得る評価数値演算が行われる。次に、ステップＳ６において前記所定範囲画素から選択される一つの画素を変更して、前記第２データ抽出過程と、前記評価数値演算過程と、を繰り返し、前記所定範囲画素の全てに対応する評価数値を得る演算繰返が行われる。この一致度の評価数値としては、相関係数、差の絶対値の総和、差の自乗の総和のいずれかの値とすることができる。評価数値が相関係数の場合には評価数値が“１”に近いほど一致度が大きく、評価数値が差の絶対値の総和、差の自乗の総和のいずれかの場合には評価数値が“０”に近いほど一致度が大きい。
【００１０】
なお、前述の相関係数は下記の数１によって演算される。
【数１】

また、前述の差の絶対値の総和は下記の数２によって演算される。
【数２】

また、前述の差の自乗の総和は下記の数３によって演算される。
【数３】

【００１１】
次に、ステップＳ７においてその演算繰返過程で得られた評価数値の内で一致度が最大の評価数値を与える前記所定範囲画素から選択された一つの画素の位置データと、前記交点画素の位置データとから位置ずれ値を得る位置ずれ値演算が行われる。
最後に、ステップＳ８においてその位置ずれ値演算過程で得た位置ずれ値に基づいて位置ずれを補正して基準画像と比較して検査対象画像を検査する位置ずれ補正比較が行われる。
以上のように本発明においては、位置ずれ値を求める場合に、第１の方向と第２の方向の２つの方向について別々に一致度の評価数値を得るのではなく、２つの方向について総合して一致度の評価数値を得るようにする。これにより、正確な位置ずれ値を得ることができ、最適な位置ずれ補正を行うことができる。
【００１２】
図２は本発明において２つの方向について総合して一致度の評価数値を得る場合の基準画像データと対応する検査対象画像データの関係を示す図である。
図２（Ａ）は基準画像上の交点画素Ｐ（ｘ，ｙ）と、補正すべき第１の方向の基準画素データ列Ｌｘと、補正すべき第２の方向の基準画素データ列Ｌｙとについて示した図である。また、図２（Ｂ）は検査対象画像上の所定範囲画素Ａと、所定範囲画素Ａから選択された一つの画素を含み位置ずれを補正すべき第１の方向の検査対象画素データ列Ｌｘ−２，Ｌｘ−１，Ｌｘ，Ｌｘ＋１，Ｌｘ＋２と、所定範囲画素Ａから選択された一つの画素を含み位置ずれを補正すべき第２の方向の検査対象画素データ列Ｌｙ−２，Ｌｙ−１，Ｌｙ，Ｌｙ＋１，Ｌｙ＋２とについて示した図である。
【００１３】
図２において、交点画素Ｐ（ｘ，ｙ）における、（ｘ，ｙ）は交点画素Ｐの画像データ上（平面上）のアドレスを示している。したがって、所定範囲画素Ａに含まれる画素のアドレスは（ｘ−２，ｙ−２），（ｘ−２，ｙ−１），（ｘ−２，ｙ），（ｘ−２，ｙ＋１），（ｘ−２，ｙ＋２），（ｘ−１，ｙ−２），（ｘ−１，ｙ−１），（ｘ−１，ｙ），（ｘ−１，ｙ＋１），（ｘ−１，ｙ＋２），（ｘ，ｙ−２），（ｘ，ｙ−１），（ｘ，ｙ），（ｘ，ｙ＋１），（ｘ，ｙ＋２），（ｘ＋１，ｙ−２），（ｘ＋１，ｙ−１），（ｘ＋１，ｙ），（ｘ＋１，ｙ＋１），（ｘ＋１，ｙ＋２），（ｘ＋２，ｙ−２），（ｘ＋２，ｙ−１），（ｘ＋２，ｙ），（ｘ＋２，ｙ＋１），（ｘ＋２，ｙ＋２）となる。図２に示す一例では、このように所定範囲画素Ａの所定範囲は５×５（天地×左右）である。
【００１４】
図２において、基準画素データ列と検査対象画素データ列におけるＬｘ，Ｌｙはそれぞれの画像データ列に属する画素のアドレスを示している。Ｌｘはｍをデータ列に属する全てのｙアドレスとして画素のアドレスが（ｘ，ｍ）であることを示し、Ｌｙはｎをデータ列に属する全てのｘアドレスとして画素のアドレスが（ｎ，ｙ）であることを示している。Ｌｘ−２，Ｌｘ−１，Ｌｘ＋１，Ｌｘ＋２，Ｌｙ−２，Ｌｙ−１，Ｌｙ＋１，Ｌｙ＋２についても同様である。
【００１５】
本発明においては基準画素データ列と検査対象画素データ列の一致度を評価する場合に、位置ずれを補正しようとする２つの方向について同時に評価を行う。図２（Ａ）における基準画像上の交点画素Ｐ（ｘ，ｙ）を含む補正すべき第１の方向の基準画素データ列Ｌｘと補正すべき第２の方向の基準画素データ列Ｌｙとに対応する、図２（Ｂ）における検査対象画像の所定範囲画素Ａ上の画素を含む補正すべき第１の方向の検査対象画素データ列Ｌｘと補正すべき第２の方向の検査対象画素データ列Ｌｙとについて、一致度の評価を行う。
【００１６】
図３は基準画像上の交点画素Ｐ（ｘ，ｙ）が、それに対応する検査対象画像の所定範囲画素Ａ上の画素を順次移動して、所定範囲の全体にわたって一致度の評価を行う過程の説明図である。図３に示す一例においては、基準画像上の交点画素Ｐ（ｘ，ｙ）は検査対象画像の所定範囲画素Ａ上の画素を、そのアドレスが（ｘ−２，ｙ＋２），（ｘ−１，ｙ＋２），（ｘ，ｙ＋２），・・・・・・，（ｘ，ｙ−２），（ｘ＋１，ｙ−２），（ｘ＋２，ｙ−２）となるように順次移動して、所定範囲の全体にわたって一致度の評価が行われる。
【００１７】
なお、上述においては基準画像上の交点画素Ｐ（ｘ，ｙ）が、それに対応する検査対象画像の所定範囲画素Ａ上の画素を順次移動して、所定範囲の全体にわたって一致度の評価を行うように説明を行ったが、基準画像と検査対象画像との関係を入れ換えても、位置ずれ補正という意味においては何ら変わるとことがない。したがって、請求項を含めて上述における“基準”と“検査対象”との言葉の入替えを行っても同等の作用効果が得られる。説明の便宜上、上述のように限定して説明を行ったが本発明においては、基準画像と検査対象画像との関係は入れ換えることができ、いずれの場合も本発明に含まれる。
ただし、厳密な意味では全く同等ということではない。その理由は、基準画像上の交点画素Ｐ（ｘ，ｙ）を通る２方向の線分上画素データには、変化があることが保証されているが（そのような交点を選択する）、検査対象画像上の交点画素Ｐ（ｘ，ｙ）を通る２方向の線分上画素データには、位置ずれのため変化の存在が保証されていない。したがって、その点においては交点画素Ｐ（ｘ，ｙ）は基準画像上で指定するほうが良い。
【００１８】
【実施例】
図４は、本発明の装置構成の概要を示す模式図である。図４において、１は印刷ユニット、２は印刷物、３はガイドローラ、４は照明用の光源、５は撮像用のカメラユニット、６はカメラユニットを制御するカメラ制御部、７は印刷ユニットの機械的位置（版胴の回転位置）を検出するロータリーエンコーダ、８はカメラユニットによる撮像で得た画像データの処理を行う印刷物検査装置の本体である。
印刷用紙は印刷ユニット１を通過し、そこにおいて印刷が行われれて印刷物１となり、ガイドローラ３によって導かれて、光源４によって照明される位置に達する。その位置には通常ガイドローラ３があって、印刷物２の位置が規定されている。その位置において印刷物２はカメラユニット５によって撮像される。カメラユニット５は図４の例では一次元の走査によって画像を撮像するリニアセンサーカメラである。
【００１９】
印刷ユニット１の版胴もしくは版胴と同期して回転する部分にはロータリーエンコーダ７が設置されており印刷の周期に同期したパルス信号を出力する。このパルス信号はカメラ制御部６に入力され、カメラ制御部６は、印刷の周期に同期して印刷物２が所定量走行する毎にカメラユニット５に撮像開始信号を出力し、カメラユニット５の撮像データ、すなわちアナログデータを入力し、Ａ／Ｄ（analog to digital ）変換を行ってディジタルデータに変換して、印刷物検査装置本体８にデータ転送を行う。このように印刷の周期に同期し、タイミングをとって二次元の走査が行われディジタル画像データが印刷物検査装置本体８に読み込まれる
また、このように印刷の周期に同期して撮像されるから、外乱要因、誤差要因がなければ、各印刷の周期で読み取られる撮像データは、同じ周期タイミングの撮像データであれば常に同じ印刷絵柄位置の撮像データになる。
【００２０】
ディジタル画像信号を入力した前記印刷物検査装置本体８は、良品が印刷されたときの印刷物１のディジタル画像データを基準画像としてメモリに格納する。そして、それ以降入力されるディジタル画像データを検査対象画像データとして、印刷物１の不良が発生したか否かの判定を行う。
【００２１】
図５は、印刷物検査装置本体の構成を示すブロック図である。図５において、８は印刷物検査装置本体、５はカメラユニット、６はカメラ制御部、９は基準画像データメモリ、１０は検査対象画像データメモリ、１１は基準入力司令入力部、１２は位置ずれ検出部、１３は位置ずれ補正比較部、１４はパラメータ入力部である。
基準画像データメモリ９および検査対象画像データメモリ１０は、いずれも、印刷物１単位分（印刷ユニットで行われる１周期分の印刷画面）を少なくとも記憶できる記憶容量を有している。
また基準入力司令入力部１１は、画像検査を始めるにあたって行う基準画像を撮影し基準画像データメモリ９へデータ入力を行う司令、そして続いて行う検査対象画像を撮影し検査対象画像データメモリ１０へデータ入力を行う司令の切り換えを行う。
【００２２】
基準入力司令入力部１１で基準画像データの入力が司令されると、図５のセレクタは基準画像データメモリ９に撮像データの入力接続を行うが、このときは位置ずれ検出部１２、および位置ずれ補正比較部１３は動作しない。一方、基準入力司令入力部１１にて検査対象画像データの入力が司令されると、セレクタは検査対象画像データメモリへ１０に撮像データの入力接続を行う。そして、位置ずれ検出部１２は検査対象画像と基準画像の位置ずれ検出を行い、その結果の位置ずれ補正値を位置ずれ補正比較部１３へ送る。そして、位置ずれ補正値を受け取った位置ずれ補正比較部１３は、位置ずれ補正値を考慮して検査対象画像データと基準画像データとの照合比較検査を行う。
また、パラメータ入力部１４は、位置ずれ検出部１２、および位置ずれ補正比較部１３で用いられるパラメータを設定するための入力を行う。パラメータとしては、例えば前記位置ずれ補正比較部１３で検査対象画像データと基準画像データとの比較を行って、良否判定を行う場合の閾値を入力する。
【００２３】
図６は、位置ずれ検出部の構成を示すブロック部である。図６において、１２は位置ずれ検出部、９は基準画像データメモリ、１０は検査対象画像データメモリ、１１は基準入力司令入力部、１３は位置ずれ補正比較部、１５は交点画素指定部、１６は所定範囲画素指定部、１７は第１データ抽出部、１８は第２データ抽出部、１９は第１画像データ列メモリ、２０は第２画像データ列メモリ、２１は評価数値算出部、２２は中位値算出部である。
【００２４】
図６において、交点画素指定部１５は基準画像データメモリ９の基準画像データを参照して交点画素位置を１つ指定する。第１データ抽出部１７はその交点画素位置を入力し基準画像データメモリ９よりその交点画素を含み天地左右方向の交差する線分位置の基準画素データ列を抽出する。また所定範囲画素指定部１６は交点画素位置を入力し検査対象画像データメモリ１０よりその交点画素を含む所定範囲の画素を指定する。第２データ抽出部１８は所定範囲画素を含み天地左右方向の交差する線分位置の検査対象画素データ列を抽出する。この検査対象画素データ列は所定範囲の画素の数と同じだけ存在することになる。
【００２５】
第１のデータ抽出部１７によって抽出された基準画素データ列（一つ存在する）第１画像データ列メモリ１９に格納される。また第２のデータ抽出部１８によって抽出された検査対象画素データ列から一つが第２画像データ列メモリ２０に格納される。評価数値算出部２１は第１画像データ列メモリ１９と第２画像データ列メモリ２０に格納された基準画素データ列と検査対象画素データ列との一致度の評価数値を演算する。このように所定範囲画素の一つを交点とする検査対象画素データ列について行われる評価数値の演算は、全ての所定範囲画素について複数回繰り返されて、複数の評価数値が求められる。
【００２６】
中位値算出部２２は、評価数値算出部２１で算出された複数の評価数値の内、閾値を設けて一致度が低い評価数値の検査対象画素データ列を除き、一致度が高い評価数値の検査対象画素データ列を抽出する。そして抽出された検査対象画素データ列の交点位置と、基準画像データを参照して指定された交点画素位置とに基づいて、その位置ずれ値を演算する。また中位値算出部２２は、位置ずれ値から中位値を求めて天地左右方向の位置ずれ値とする。この天地左右方向の位置ずれ値は位置ずれ補正比較部１３に出力される。
【００２７】
図７、図８は位置ずれ補正方法の組み合わせ例のフロー図である。天地方向と左右方向に対して別々に位置ずれ補正を行った後、本発明の天地左右方向の位置ずれ補正を行うことにより位置ずれの補正精度を高める過程である。図７は基準の線分位置がｍ本（図７の場合ｍ＝１）に対して検査対象の線分位置がｎ本（図７の場合ｎ＝３）とし、天地方向と左右方向とを別々に位置ずれ補正する過程のフロー図である。
このｍ本対ｎ本補正は、基準画像上で平行するｍ本の線分、および、そのｍ本の線分位置を含みその線分と平行する検査対象画像上の隣接するｎ本の線分を選択し、それぞれの画像上の線分の組み合わせにおいて一致度を評価し、一致度の大きい評価が与えられた複数の線分に基づいて位置ずれ値を演算し、その演算された位置ずれ値に基づいて位置ずれ補正を行って画像の検査を行うようにするものである。
また、図８は図７の過程の後に行う本発明の天地左右方向の位置ずれ補正の過程のフロー図である。
【００２８】
図７においては天地方向の位置ずれ補正の後、左右方向の位置ずれ補正が行われる。まず、ステップＳ１０１において、天地方向の基準画像上で１本の線分、および、その１本の線分位置を含みその線分と平行する検査対象画像上の隣接する３本の線分を選択し、それぞれの画像上の線分の組み合わせにおいて位置ずれ値演算を行って最大一致度を演算する。そして、３本の内でさらに一致度が最大の評価数値が得られた線分に基づいて位置ずれ値を演算する。
次に、ステップＳ１０２において、この演算処理（Ｓ１０１）を基準画像上の異なる線分５組について行い、５組の評価数値と位置ずれ値を得る。すなわち、Ｚｙを天地方向位置ずれ値、Ｒを評価数値として（Ｚｙ１，Ｒ１），（Ｚｙ２，Ｒ２），（Ｚｙ３，Ｒ３），（Ｚｙ４，Ｒ４），（Ｚｙ５，Ｒ５）を得る。
【００２９】
次に、ステップＳ１０３において、５組の評価数値の内から大きいものを３つ選択する。その３つを〔Ｒｉ，Ｒｊ，Ｒｋ〕とする。
次に、ステップＳ１０４において、その３つの評価数値に対応する位置ずれ値〔Ｚｙｉ，Ｚｙｊ，Ｚｙｋ〕に基づき、その中位値（Median）を選択し、天地方向の位置ずれ値Ｚｙとする。
【００３０】
次に、ステップＳ１０５において、その天地方向の位置ずれ値Ｚｙに基づいて検査対象画像の左右方向ラインアドレスの補正演算式を設定する。すなわち、基準画像の左右方向ラインアドレスをＬｙ、検査対象画像の左右方向補正ラインアドレスをＬｙ’とすると下記の数４によって補正演算式は表される。
【数４】
Ｌｙ１’ ＝ Ｌｙ１ ＋ Ｚｙ
Ｌｙ２’ ＝ Ｌｙ２ ＋ Ｚｙ
Ｌｙ３’ ＝ Ｌｙ３ ＋ Ｚｙ
【００３１】
次に、ステップＳ１０６において、左右方向の基準画像上で１本の線分（Ｌｙ）、および、その１本の線分位置が補正された線分（Ｌｙ’）の線分位置を含みその線分と平行する検査対象画像上の隣接する３本の線分を選択し、それぞれの画像上の線分の組み合わせにおいて一致度を評価し、３本の内で一致度が最大の評価数値が得られた線分に基づいて位置ずれ値を演算する。
次に、ステップＳ１０７において、この演算処理を基準画像上の異なる線分３組（Ｌｙ１，Ｌｙ２，Ｌｙ３）について行い、３組の位置ずれ値を得る。すなわち、Ｚｘを左右方向位置ずれ値として（Ｚｘ１，Ｚｘ２，Ｚｘ３）を得る。
次に、ステップＳ１０８において、その３つの位置ずれ値（Ｚｘ１，Ｚｘ２，Ｚｘ３）に基づき、その中位値（Median）を選択し、左右方向の位置ずれ値Ｚｘとする。
【００３２】
次に、図８に進み、図８においては本発明の天地左右方向の位置ずれ補正が行われる。ステップＳ１０９において、その天地方向と左右方向の位置ずれ値Ｚｘ，Ｚｙに基づいて検査対象画像の左右方向ラインアドレスの補正演算式を設定する。すなわち、基準画像の天地方向ラインアドレスをＬｘ、検査対象画像の天地方向補正ラインアドレスをＬｘ’、基準画像の左右方向ラインアドレスをＬｙ、検査対象画像の左右方向補正ラインアドレスをＬｙ’とすると下記の数５によって補正演算式は表される。
【数５】
Ｌｘ１’ ＝ Ｌｘ１ ＋ Ｚｘ
Ｌｙ１’ ＝ Ｌｙ１ ＋ Ｚｙ
Ｌｘ２’ ＝ Ｌｘ２ ＋ Ｚｘ
Ｌｙ２’ ＝ Ｌｙ２ ＋ Ｚｙ
Ｌｘ３’ ＝ Ｌｘ３ ＋ Ｚｘ
Ｌｙ３’ ＝ Ｌｙ３ ＋ Ｚｙ
【００３３】
次に、ステップＳ１１０において、基準画像上の天地方向と左右方向の３組の線分位置（Ｌｘ１’，Ｌｙ１’），（Ｌｘ２’，Ｌｙ２’），（Ｌｘ３’，Ｌｙ３’）について、それらの線分位置を含みその線分と平行関係を保持し二次元の所定の領域を相対的に位置変化した検査対象画像上の複数の線分を選択し、それら選択された線分に対応する基準画像データおよび検査画像データの一致度を評価する。
次に、ステップＳ１１１において、一致度の大きい評価が与えられた複数の線分に基づいて交点の座標から位置ずれ値を演算する。３組の線分位置について各々位置ずれ値が、Ｚｘｘを左右方向位置ずれ値、Ｚｙｙを天地方向位置ずれ値として（Ｚｘｘ１，Ｚｙｙ１），（Ｚｘｘ２，Ｚｙｙ２），（Ｚｘｘ３，Ｚｙｙ３）のように与えられる。
次に、ステップＳ１１２において、その３つの位置ずれ値に基づき、天地方向（Ｚｙ１，Ｚｙ２，Ｚｙ３）と左右方向（Ｚｘ１，Ｚｘ２，Ｚｘ３）別々にその中位値（Median）を選択し、天地左右方向の位置ずれ値Ｚｘ，Ｚｙとする。
【００３４】
このようにこの例では、天地方向の位置ずれ補正を行った後に、左右方向の位置ずれ補正を行い、さらに天地左右方向の位置ずれ補正を行う。これにより位置ずれ補正精度を高めるとともに、精度の高さの割りには所要処理時間を短くするこができる。
また、印刷物の検査においては、印刷物の走行による挙動状態が、蛇行による左右方向の位置ずれよりも、印刷物を撮影するカメラユニットが、印刷ユニットより離れた位置に設置されるため、テンション変動等による天地方向の位置ずれの方が普通は大きい。従って、この例のように、天地方向の位置ずれ補正を先に行う方が、信頼性の高い位置ずれ補正が可能となる。
【００３５】
また、この例では、天地方向の線分位置の数を５本、左右方向の線分位置の数を３本とした。これら複数本の位置ずれ補正値の中位値、または評価数値によって選された位置ずれ補正値の中位値を、最終的な位置ずれ補正値とするので、一部の結果に誤りを生じても正しい補正値を得ることができる。このように、線分位置を複数とすることで、位置ずれ補正の信頼性を向上させることができる。
このような線分位置の選択や交点画素指定部１５による交点画素位置の選択は、基準画像データから、左右方向の位置ずれ時にデータ変化が少ない天地方向線分、および天地方向の位置ずれ時にデータ変化が少ない左右方向線分が選択されるようにする。
この線分の選択方法は、本発明者が出願した特開平７−２４９１２２号に記載されている方法を適用することができる。
【００３６】
図９は位置ずれ補正比較部の構成を示すブロック図である。図９において、１３は位置ずれ補正比較部、６はカメラ制御部、９は基準画像データメモリ、１０は検査対象画像データメモリ、１２は位置ずれ検出部、２３は膨張処理回路、２４は縮退処理回路、２５は上限閾値設定回路、２６は下限閾値設定回路、２７は上限閾値画像バッファ、２８は下限閾値画像バッファ、２９は画像ずらし回路、３０は上限閾値比較回路、３１は下限閾値比較回路である。
以上の構成において、画像ずらし回路２９は、検査対象画像データメモリ１０の画像を位置ずれ検出部によって求められた位置ずれ補正値に従って、ずらす処理を行う。
【００３７】
縮退処理回路２４は、基準画像データメモリ９に書き込まれた画像データの輝度の明るい領域に相当する領域を細らせる処理を行なうものである。逆に、膨張処理回路２３は、明るい領域を太らせる処理を行なう。実際の処理の一例は縮退処理回路２４は以下の数６、膨張処理回路２３以下の数７で示される。
【数６】
ｆ（ｘ，ｙ）＝ｍｉｎ｛ｆ（ｘ−１，ｙ−１），ｆ（ｘ，ｙ−１），
ｆ（ｘ＋１，ｙ−１），ｆ（ｘ−１，ｙ），
ｆ（ｘ，ｙ），ｆ（ｘ＋１，ｙ），
ｆ（ｘ−１，ｙ＋１），ｆ（ｘ，ｙ＋１），
ｆ（ｘ＋１，ｙ＋１）｝
ただし、上記関数ｍｉｎ｛｝は、列挙した変数のうちの最小値をとることを示している。
【数７】
ｆ（ｘ，ｙ）＝ｍａｘ｛ｆ（ｘ−１，ｙ−１），ｆ（ｘ，ｙ−１），
ｆ（ｘ＋１，ｙ−１），ｆ（ｘ−１，ｙ），
ｆ（ｘ，ｙ），ｆ（ｘ＋１，ｙ），
ｆ（ｘ−１，ｙ＋１），ｆ（ｘ，ｙ＋１），
ｆ（ｘ＋１，ｙ＋１）｝
ただし、上記関数ｍａｘ｛｝は、列挙した変数のうちの最大値を取ることを示している。
【００３８】
数６は、対象画素とその８近傍の画素の輝度の内から、最も暗い輝度値を新たに対象画素の輝度とすることを表している。また、数７は、対象画素とその８近傍の画素の輝度の内から、最も明るい輝度値を新たに対象画素の輝度とすることを表している。
下限閾値設定回路２６には、予めパラメータ入力部１４より輝度変動の下限値が設定されていて、縮退処理回路２４の出力より、その下限値が減算され、下限閾値画像バッファ２８に書き込まれる。同様に上限閾値設定回路２５には、予めパラメータ入力部１４より輝度変動の上限値が設定されていて、膨張処理回路２３の出力に、その上限値が加算され、上限閾値画像バッファ２７に書き込まれる。
【００３９】
下限閾値比較回路３１では、下限閾値画像バッファ２８の輝度値と検査対象画像データメモリ１０の輝度値を対応する画素毎に比較し、検査対象画像データメモリ１０の輝度値が、下限閾値画像バッファ２８の輝度値より低い場合に、欠陥が発生したと判定する。また、上限閾値比較回路３０では、上限閾値画像バッファ２７の輝度値と検査対象画像データメモリ１０の輝度値を対応する画素毎に比較し、検査対象画像データメモリの輝度値が、上限閾値画像バッファ２７の輝度値より高い場合に、欠陥が発生したと判定する。
【００４０】
なお、本発明の位置ずれ補正処理は、１画素単位の補正であるから、補正処理を行っても１画素以下の位置ずれは補正しきれない。そこで位置ずれ補正比較部１３で、縮退処理回路２４および膨張処理回路２３を備えて、画像中の輝度変化が激しいエッジ部分での誤検出を許容した。
また、本願発明の位置ずれ補正比較部１３の構成はこの実施例に限定されるものではなく、基準画像メモリの各画素の輝度と、被検査画像の各画素の輝度を、位置ずれ値に従って単純に比較するものでもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、位置ずれの特殊な傾向や印刷物の絵柄に特殊な内容があるような場合においても、処理時間が短く信頼度の高い位置ずれ補正を行って画像の検査を行うことのできる画像検査方法およびその方法を適用した装置が提供される。
また、本発明によれば、位置ずれ値を求める場合に、第１の方向と第２の方向の２つの方向について別々に一致度の評価数値を得るのではなく、２つの方向について総合して一致度の評価数値を得るようにする。これにより、正確な位置ずれ値を得ることができ、最適な位置ずれ補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像検査方法および装置における画像検査の処理過程を示すフロー図である。
【図２】本発明において２つの方向について総合して一致度の評価数値を得る場合の基準画像データと対応する検査対象画像データの関係を示す図である。
【図３】基準画像上の交点画素Ｐ（ｘ，ｙ）が、それに対応する検査対象画像の所定範囲画素Ａ上の画素を順次移動して、所定範囲の全体にわたって一致度の評価を行う過程の説明図である。
【図４】本発明の装置構成の概要を示す模式図である。
【図５】印刷物検査装置本体の構成を示すブロック図である。
【図６】位置ずれ検出部の構成を示すブロック部である。
【図７】基準の線分位置がｍ本（図７の場合ｍ＝１）に対して検査対象の線分位置がｎ本（図７の場合ｎ＝３）とし、天地方向と左右方向とを別々に位置ずれ補正する過程のフロー図である。
【図８】図７の過程の後に行う本発明の天地左右方向の位置ずれ補正の過程のフロー図である。
【図９】位置ずれ補正比較部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１印刷ユニット
２印刷物
３ガイドローラ
４光源
５カメラユニット
６カメラ制御部
７ロータリーエンコーダ
８印刷物検査装置本体
９基準画像データメモリ
１０検査対象画像データメモリ
１１基準入力司令入力部
１２位置ずれ検出部
１３位置ずれ補正比較部
１４パラメータ入力部
１５交点画素指定部
１６所定範囲画素指定部
１７第１データ抽出部
１８第２データ抽出部
１９第１画像データ列メモリ
２０第２画像データ列メモリ
２１評価数値算出部
２２中位値算出部
２３膨張処理回路
２４縮退処理回路
２５上限閾値設定回路
２６下限閾値設定回路
２７上限閾値画像バッファ
２８下限閾値画像バッファ
２９画像ずらし回路
３０上限閾値比較回路
３１下限閾値比較回路

Claims (6)

1. 基準画像と比較して検査対象画像を検査する画像検査方法において、
   基準画像を構成する画素の１つを交点画素として指定する交点画素指定過程と、
   検査対象画像を構成する画素の内で前記交点画素に対応して決定される所定範囲の画素を所定範囲画素として指定する所定範囲画素指定過程と、
   前記交点画素を含み位置ずれを補正すべき第１の方向と平行方向となる画素列のデータである第１の基準画素データ列、および、前記交点画素を含み位置ずれを補正すべき第２の方向と平行方向となる画素列のデータである第２の基準画素データ列、を抽出する第１データ抽出過程と、
   前記所定範囲画素から選択された一つの画素を含み位置ずれを補正すべき第１の方向と平行方向となる画素列のデータである第１の検査対象画素データ列、および、前記選択された一つの画素を含み位置ずれを補正すべき第２の方向と平行方向となる画素列のデータである第２の検査対象画素データ列、を抽出する第２データ抽出過程と、
   前記第１の基準画素データ列と前記第１の検査対象画像データ、および、前記第２の基準画素データ列と前記第２の検査対象画像データ、とから全ての画像データに基づく一致度の評価数値を得る評価数値演算過程と、
   前記所定範囲画素から選択される一つの画素を変更して、前記第２データ抽出過程と、前記評価数値演算過程と、を繰り返し、前記所定範囲画素の全てに対応する評価数値を得る演算繰返過程と、
   その演算繰返過程で得られた評価数値の内で一致度が最大の評価数値を与える前記所定範囲画素から選択された一つの画素の位置データと、前記交点画素の位置データとから位置ずれ値を得る位置ずれ値演算過程と、
   その位置ずれ値演算過程で得た位置ずれ値に基づいて位置ずれを補正して基準画像と比較して検査対象画像を検査する位置ずれ補正比較過程と、
   を含むことを特徴とする画像検査方法。
2. 基準画像と比較して検査対象画像を検査する画像検査装置において、
   基準画像を構成する画素の１つを交点画素として指定する交点画素指定手段と、
   検査対象画像を構成する画素の内で前記交点画素に対応して決定される所定範囲の画素を所定範囲画素として指定する所定範囲画素指定手段と、
   前記交点画素を含み位置ずれを補正すべき第１の方向と平行方向となる画素列のデータである第１の基準画素データ列、および、前記交点画素を含み位置ずれを補正すべき第２の方向と平行方向となる画素列のデータである第２の基準画素データ列、を抽出する第１のデータ抽出手段と、
   前記所定範囲画素から選択された一つの画素を含み位置ずれを補正すべき第１の方向と平行方向となる画素列のデータである第１の検査対象画素データ列、および、前記選択された一つの画素を含み位置ずれを補正すべき第２の方向と平行方向となる画素列のデータである第２の検査対象画素データ列、を抽出する第２のデータ抽出手段と、
   前記第１の基準画素データ列と前記第１の検査対象画像データ、および、前記第２の基準画素データ列と前記第２の検査対象画像データ、とから全ての画像データに基づく一致度の評価数値を得る評価数値演算手段と、
   前記所定範囲画素から選択される一つの画素を変更して、前記第２のデータ抽出手段と、前記評価数値演算手段と、を繰り返し、前記所定範囲画素の全てに対応する評価数値を得る演算繰返手段と、
   その演算繰返手段で得られた評価数値の内で一致度が最大の評価数値を与える前記所定範囲画素から選択された一つの画素の位置データと、前記交点画素の位置データとから位置ずれ値を得る位置ずれ値演算手段と、
   その位置ずれ値演算過程で得た位置ずれ値に基づいて位置ずれを補正して基準画像と比較して検査対象画像を検査する位置ずれ補正比較手段と、
   を含むことを特徴とする画像検査装置。
3. 位置ずれを補正すべき方向である前記第１の方向と前記第２の方向とは直交することを特徴とする請求項２記載の画像検査装置。
4. 前記評価数値は相関係数であることを特徴とする請求項２または３記載の画像検査装置。
5. 前記評価数値は差の絶対値の総和であることを特徴とする請求項２または３記載の画像検査装置。
6. 前記評価数値は差の自乗の総和であることを特徴とする請求項２または３記載の画像検査装置。

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