JP4017585B2 - 塗装面の検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗装面の表面状態を検査する塗装面の検査装置に関し、さらに詳細には、所定の明暗分布を成す検査光を塗装面に向けて照射する照射手段と、前記検査光を受けた塗装面を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像される撮像画像を画像処理する画像処理手段とを備えた塗装面の検査装置に関する。

例えば自動車ボディの塗装面を検査する検査装置として、特許文献１及び２に開示されているように、所定幅の並列スリット（特許文献１の図１及び図２中の３，２ｃ）を塗装面に対向するように配置し、この並列スリットを通過する検査光を照射手段（特許文献１の図２中の２ａ）から塗装面に照射し、撮像手段（特許文献１の図１中の５）により照射状態にある塗装面を撮像して、得られる撮像画像から塗装面の検査を行う検査装置がある。
この種の検査装置にあっては、撮像装置本体側に、マイコン等からなる画像処理手段が備えられ、撮像される塗装面の撮像画像を画像処理して、塗装面上に存在する可能性がある欠陥等の撮像領域を注目領域として抽出する。

特開平８−１４５９０６号公報（図１及び図２） 特開平９−１２６７４４号公報（図１，３，４，５）

塗装面の欠陥としては、塗装面の凸部や凹部等がある。
上記のようなストライプ状の検査光を使用して、この種の凸部や凹部の検出を行う場合、欠陥画像が、例えば、撮像画像内に存する暗ストライプ内に中間階調の閉領域として映り込む。

特許文献１及び２に開示の技術では、所定幅を備えたストライプ状の検査光を使用しているので、照射側の明部分に対応する高輝度の部分と暗部分に対応する低輝度の部分との境界は、１本の直線状となる。
これにより、ストライプと直交する横断方向では、明部分に対応する高輝度の部分と暗部分に対応する低輝度の部分との境界が、所定間隔を置いて存在する状態であるのに対して、ストライプと平行な縦方向では、明部分に対応する高輝度の部分と暗部分に対応する低輝度の部分との境界が存在しない。

結果、欠陥形状等によっては、例えば、暗ストライプの対向位置に、このストライプ幅相当、あるいはそれ以下の欠陥があったとしても、暗ストライプの横断方向両側の明ストライプ部位からの映り込みが発生しない場合、即ち、ストライプと平行な方向でしか映り込みしか発生しない場合は、この欠陥を明暗パターンとして識別することができず、塗装面の凸部や凹部等が見落とされる場合がある。
本発明は塗装面の検査装置において、この種の見落としの確率を極度に低減するとともに、比較的小型の欠陥であっても、これを検出することができる塗装面の検査装置を得ることを目的としている。

上記目的を達成するための本願発明の塗装面の検査装置に係る特徴構成は、所定の明暗分布を成す検査光を塗装面に向けて照射する照射手段と、前記検査光を受けた塗装面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像される撮像画像を画像処理する画像処理手段とを備えた塗装面の検査装置であって、
前記照射手段に於ける照射面での前記明暗分布が、第１方向と前記第１方向と交差する第２方向とからなる２次元方向に均等分散配置された複数の独立した明部分と、前記複数の明部分以外の暗部分とから構成され、
正常な塗装面を撮像した状態における撮像画像を正常撮像画像とする場合に、前記正常撮像画像における前記明部分に対応する撮像領域を正常明撮像領域と、前記暗部分に対応する撮像領域を正常暗撮像領域として、前記正常明撮像領域と正常暗撮像領域との中間階調領域を、注目領域として抽出するに、
前記撮像画像において、前記独立した明部分に対応する撮像領域である明撮像領域と、当該明撮像領域の周りの暗撮像領域とを合わせて単位判別領域として、
各前記単位判別領域に対応する前記塗装面の正常・異常を、前記正常撮像画像の前記単位判別領域の撮像明暗パターンと検査対象撮像画像の前記単位判別領域の撮像明暗パターンとを比較することにより判別する判別手段を備え、
前記判別手段による前記単位判別領域毎の正常・異常判断を実行した後、
異常と判断された前記単位判別領域について、前記中間階調領域を前記注目領域として抽出することにある。

これにより、請求項１の特徴によると、明部分に対応する高輝度の部分と暗部分に対応する低輝度の部分との境界が、１本の直線状ではなく、一つの閉じたループ状になっており（例えば円状や多角形状）、明部分に対応する高輝度の部分と暗部分に対応する低輝度の部分との境界が、第１方向及び第１方向と交差する第２方向に配置される状態となる。
従って、請求項１の特徴によると、明部分に対応する高輝度の部分と暗部分に対応する低輝度の部分との境界が、一つの方向では存在するが別の方向では存在しないと言うような状態ではないので、本願にいう、欠陥起因の中間輝度部分を確実に形成でき、塗装面に存在する凸部や凹部等が見落とされ易い状態にはならない。結果、格段に検査の信頼性が高くなる。
さらに、明暗分布を細かな分布として容易に形成できるため、本願にいう明部分周りに存する暗部分からの暗光の映り込み、暗部分周りに存する明部分からの明光の映り込みの機会が格段に増加し、結果的に、これまで検出することが困難であった微小欠陥をも検出することが可能となった。

さらに、単位判別領域を別途設定しながら、その部位の正常・異常を判別する判別手段を備えることで、撮像領域内に、所定の分割領域を個々に設定していって、その領域内での荒い判別を一旦実行し、欠陥が存在する可能性が高い領域を、先ず抽出することができる。

さらに、前記判別手段による前記単位判別領域毎の正常・異常判断を実行した後、異常と判断された前記単位判別領域について、前記中間階調領域を注目領域として抽出するようにすると、注目領域の抽出を迅速に、且つ、欠陥のあるらしい領域に関しては、詳細な判定基準に基づいて実行することができる。
そして、この場合は、判別手段における判別と、抽出処理が２重に行われることとなるため、信頼性が格段に高くなる。

請求項２の特徴によると、明部分を円状に設定しており、明部分に対応する高輝度の部分と暗部分に対応する低輝度の部分との境界が、円状になっているので、多角形状の角部の位置及び辺部の位置で塗装面の凸部や凹部等の検出特性が異なると言うような状態は生じない。

請求項３の特徴によると、撮像手段が受けた撮像画像において明暗パターン境界が、明確であるほど（ニジミが少なく且つ乱れていない状態）、塗装面の検査精度（塗装面の凸部や凹部等の検出精度）が高いものとなる。
即ち、発光ダイオードにより明部分が設定されるように構成していることで、輝度が充分に高い明部分を形成でき、撮像側における明部分に対応する高輝度の領域と暗部分に対応する低輝度の領域との境界が明確になり（ニジミが少なく且つ乱れていない状態）、問題の目的に適合した信頼性の高い検出を行える。

［検査装置の使用状況］
図１は、本願の検査装置１００を使用して、自動車のボディ１の塗装面の検査を行っている状態を示しており、塗装の終了したボディ１がコンベア２により紙面左方に搬送されてくる。

検査装置は、その照射・撮像系として照射装置３、撮像装置４を備えるとともに、検査装置本体１０１に、検査装置全体の動作を制御するコントロールユニット７、撮像装置３により得られた撮像画像を画像処理する画像処理部８、及び、撮像画像、画像処理後の画像等を表示するためのモニター部１０を備えて構成されている。

同図に示されるように、コンベア２に対し搬送上手側（図１の紙面右側）に照射装置３が配置され、コンベア２の搬送下手側（図１の紙面左側）に撮像装置４（例えばＣＣＤカメラ等）が配置されて、塗装面の検査が実行される。

塗装面の検査装置１００からは、情報処理の下手側に備えられるコンピュータ９に、塗装面の欠陥である可能性があるとして抽出される注目領域を、その属性データとともに、欠陥情報として出力する。コンピュータ９は入力されてくる欠陥情報に基づいて、再塗装等、必要な処理を別途、実行する。
一方、現状で、検査装置１００が検査している塗装部位（検査部位）の位置情報が検査装置１００側に入力されるように構成されており、検査装置側で、塗装が正常な場合に、撮像装置３により得られるべき撮像画像（正常撮像画像と呼ぶ）が特定できるように構成されている。

〔照射装置及び撮像装置〕
図１に示すように、コンベア２の搬送方向と直交する方向Ａ０に対して、照射装置３及び撮像装置４が実質直交するように並べて配置されている。
即ち、照射装置３における照射面３ａ及び撮像装置４の撮像面４ａは、実質的に塗装面に平行に配設されている。同図においては、図面表示を容易にするために、照射方向を傾けて示している。

図２に示すように、照射装置３は外枠部５と、この外枠部５の内部に配置された発光ダイオード６を備えて構成されている。発光ダイオード６の先端形状は正面視で円状とされており、複数の発光ダイオード６が所定間隔を置いて上下方向及び、この上下方向と交差する左右方向に均等配置されている。ここで、発光ダイオード６の径は、３〜５ｍｍ程度である。従って、後の画像処理側の説明からも判明するように、この実施形態で検出可能な欠陥の大きさは、０．３ｍｍ〜３．０ｍｍ程度である。

それ以外の外枠部５は黒色に着色されている。即ち、発光ダイオード６の発光部である明部分が、黒板の暗部分内に縦横２方向で均等配置された構成とされている。

図１に示すように、撮像装置４はボディ１の塗装面を介して照明装置３の照射面３ａ（発光ダイオード６の頭部が露出している面）を撮像するように構成されている。本願における塗装面の検査においては、撮像装置４の焦点が照射装置３の照射面３ａの位置に合わされて使用される。

撮像に当たって、その焦点を照射装置３の照射面３ａに合わせるのは、例えば、前記発光ダイオード６の発光部である明部分を撮像する場合に、その周部の暗部分との境界を明確に識別することが可能となるからである。

［撮像画像］
本願に係る塗装面の検査装置において、平面の塗装面では、一例として、撮像装置４が受けた撮像画像は、図３（イ）及び図４に示すようなものとなる。
この場合、明部分（発光ダイオード６）に対応する高輝度Ｋ１の領域（明撮像領域）Ｃ１、暗部分（外枠部５）に対応する低輝度Ｋ２の領域（暗撮像領域）Ｃ２が得られるのであり、塗装面の正常な部分では、明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域（正常明撮像領域）Ｃ１が、照射側の形状をそのまま代表して円状となる。
塗装面に凹凸等の欠陥があると、その曲面形状の影響を受け、明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ３が、円状ではなく楕円状になるような状態になることがある。
図３、４に示す場合は、Ｃ３で示す歪んだ４つの明撮像領域の略中間位置に欠陥が存在する場合を示している。

塗装面の他の欠陥によっては、図５（イ）（ロ）に示すように塗装面の凸部や凹部等の部分で、明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ４が、中央に低い輝度の領域を備えたような状態になったり、図６（イ）（ロ）に示すように、暗部分に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２において、少し高い輝度の領域Ｃ５が生じたりするようなことがある。
図５（イ）（ロ）に示す例は、本来、単純な明撮像領域となるべき領域に対して、欠陥形状等の影響により、照射側の明部分周りの暗部分からの明撮像領域内への映り込みが発生し、Ｃ４で示すような中間階調領域が形成されたものである。
このような画像は、発光ダイオードの略中央、直対向位置に、発光ダイオード先端の大きさよりも僅かに小さい欠陥が存在する場合に形成される。

図６（イ）（ロ）に示す例は、（イ）においてＣ５で示す照射側暗部分に対応した位置に、同程度の大きさの欠陥がある場合である。この場合は、周りに存在する４つの明部分からの映り込みが発生する。従って、この場合も、問題となる領域は、中間階調領域となっている。

以上のように塗装面の凸部や凹部等の欠陥部分によって、正常な塗装面との対応において撮像形態が異なるのは、塗装面の凸部や凹部等の部分の表面形状の違いにより、発光ダイオード６からの検査光が乱反射し、本願にいう映り込みが発生する為であると考えられる。

この場合、撮像装置４の焦点が照射装置３の照射面３ａの位置に合わされていることにより、図４，５（ロ），６（ロ）に示すように、明部分（発光ダイオード６）に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１と、暗部分（外枠部５）に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２との境界が明確になり、且つ明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１の輝度が高いものになる（明部分（発光ダイオード６）に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１と、暗部分（外枠部５）に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２との輝度差が、大きなものとなる）。

即ち、明暗領域の識別を行う場合の境界をシャープなものとでき、さらに中間階調領域を形成する映り込みが発生する場合にあっても、映り込みの発生している画像領域の境界をシャープなものとできる。

以下、画像処理部８における画像処理に関して説明する。
本願にあっては、画像処理の形態として、第１、第２の画像処理形態を示す。図７（イ）に、本願における第１の画像処理形態の画像処理手順を、（ロ）に第２の画像処理形態の画像処理手順を示した。
第１の画像処理形態は、各々の画像処理を、撮像画像全体を処理対象領域として画一的に、順次、実行するものであり、第２の画像処理形態は、塗装色による全体画像の補正処理を実行した後、正常な塗装面を撮像した場合に得られる明部分に対応する撮像画像領域である正常明撮像領域周りの明暗パターンと、実際の撮像画像における明暗パターンとの比較をパターン認識手法で実行し、その部位の正常・異常の判別をし、その後、異常と判断された領域についてのみ、第１の画像処理形態の残余の処理を実行するものである。

〔第１の画像処理形態〕
この画像処理形態では、図７（イ）に示すように、塗装色による補正処理（＃２）を実行した後、３値化処理（＃３）、正常な塗装面に対応する画像領域の排除処理（＃４、５）をおこない、最終注目領域を特定、抽出し、後処理（＃６：面積判定処理、ラベリング処理、面積・重心計算処理）を実行し、コンピュータ９側への出力（＃７）を実行する。
この目的から、図１に示すように、画像処理部８内には、塗装色による補正手段８ａ、３値化手段８ｂ、排除手段８ｃ及び後処理手段８ｄが備えられている。

以下、画像処理装置８による画像処理の状況に関して、第１の画像処理について図３、５、６を使用して説明する。本願の処理の理解を容易にするために、塗装処理による補正処理に関しては、３値化処理、排除処理等を説明した後に説明する。

ａ 塗装面が平面である場合の処理状況
イ ３値化処理（３値化手段８ｂによる処理）
図３（イ）に示す撮像画像は画像処理装置８により３値化処理されて、明部分（発光ダイオード６）に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１、暗部分（外枠部５）に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２、及び、高輝度Ｋ１と低輝度Ｋ２との間の中間輝度の領域Ｃ６に分けられる。

ロ 排除処理（排除手段８ｃによる処理）
引き続いて、明部分（発光ダイオード６）に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１、及び暗部分（外枠部５）に対応する低輝度Ｋ２の領域が除かれる。これにより、図３（ロ）に示すように、中間輝度の領域Ｃ６と、明部分（発光ダイオード６）に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１と暗部分（外枠部５）に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２との境界Ｃ７が残る。
さらに、上記手順で得られた処理済画像に対して、所謂、膨張・収縮処理を施す。塗装面の検査において抽出したい領域である、前述の境界Ｃ７は中間階調の領域Ｃ６に比べて微小なので、前述の後に膨張及び収縮処理を数回行うと、図３（ハ）に示すように前述の境界Ｃ７が消えて、中間階調の領域Ｃ６が残る。
この処理は、実質的には塗装が正常な撮像画像部位を除去していることとなる。
この中間階調の領域Ｃ６をボディ１の塗装面の凸部や凹部等であると識別でき、注目領域とすることができる。

ハ 後処理（後処理手段８ｄによる処理）
これにより、残された中間輝度の領域Ｃ６に関して、面積判定処理、ラベリング処理、面積及び重心計算処理を行う。
ここで、面積判定とは、領域の面積に対応して、欠陥であるらしい確かさを所定の閾値に基づいて判断するものであり、ラベリングは、欠陥であるらしいとされた領域に関して、順に番号付け等を実行するものである。

さらに、面積・重心計算処理は、各々の領域について、その面積・重心位置を求めるものであり、これら後処理により得られたデータが、前述のコンピュータ９側へ出力される。

ｂ 塗装面が曲面である場合の処理
塗装面が曲面である場合も、画像処理手順は、平面に対する処理と変わるところはない。平面の塗装面に対して、図８に示すように上下方向の軸芯を中心線とした曲面の塗装面では、撮像装置４が受けた撮像画像は、図９（イ）に示すようなものとなる。ここで、Ｃ１部位が左上方向から右下方向に、順次移動しているのは、塗装面がボディ１のデザインに合わせた所定の形状を有しているためである（ただし、図８及び図１０では、詳細な形状表示は省略している）。
画像処理に際しては、前述と同様に、３値化処理により、撮像画像が、明部分（発光ダイオード６）に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１、暗部分（外枠部５）に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２、高輝度Ｋ１と低輝度Ｋ２との間の中間輝度の領域Ｃ６とに識別される。

さらに、明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１、及び暗部分に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２が除かれる。結果、図９（ロ）に示す処理画像を得ることができる。
この後、膨張及び収縮処理が数回行われて、明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１と暗部分に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２との境界Ｃ７が除去されて、図９（ハ）に示すように、中間輝度の領域Ｃ６が残される。結果、中間輝度の領域Ｃ６をボディ１の塗装面の凸部や凹部等と判断することができる。
残された中間輝度の領域Ｃ６を注目領域として、面積判定処理、ラベリング処理、面積及び重心計算処理が行われ、コンピュータ９側に出力される。

一方、図１０に示すように、前後方向の軸芯を中心線とした曲面の塗装面では、撮像装置４が受けた撮像画像は、図１１（イ）に示すようなものとなる。
従って、撮像データが画像処理装置８により処理されて、明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１、暗部分に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２、高輝度Ｋ１と低輝度Ｋ２との間の中間輝度の領域Ｃ６が分離される。

その後、明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１、及び暗部分に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２が除かれ、図１１（ロ）に示す処理画像を得ることができる。
引き続いて、膨張及び収縮処理が数回行われて、明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１と暗部分に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２との境界領域Ｃ７が消えて、中間輝度の部分Ｃ６が残るのであり、図１１（ハ）に示すように、中間輝度の部分Ｃ６をボディ１の塗装面の凸部や凹部等と判断することができる。
これにより、残された中間輝度の領域Ｃ６に対して、面積判定処理、ラベリング処理、面積及び重心計算処理が行われ、コンピュータ９側に出力される。

ニ 塗装色に基づく補正処理（補正手段８ａによる処理）
先に記載したように、撮像画像に現れる明暗パターンは、ボディ１の塗装色（例えば白色系や黒色系）により、明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１や、中間輝度の領域Ｃ６の大きさが影響を受ける。

一般に白色系のボディ１の塗装色では、暗部分に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２の輝度が比較的高くなり、明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１と、暗部分に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２との輝度差が、比較的小さなものとなる（濃淡差が小さい状態）。

一方、黒色系のボディ１の塗装色では、暗部分（外枠部５）に対応する低輝度Ｋ２の領

域Ｃ２の輝度が比較的低くなり、明部分（発光ダイオード６）に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１と、暗部分（外枠部５）に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２との輝度差が、比較的大きなものとなる（濃淡差が大きい状態）。また、明部分（発光ダイオード６）に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１や、中間輝度の領域Ｃ６が比較的大きなものになる。

この種の塗装色の影響を無視して、これまで説明してきた画像処理を実行すると、明部分（発光ダイオード６）に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１や、中間輝度の領域Ｃ６が比較的小さなものになったまま、あるいは大きなものとなったまま処理をすることとなり、良好な検査結果を得られない。

そこで、撮像装置４が受けた撮像画像において、図１２に示すように、明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１と、暗部分に対応する低輝度Ｋ２の領域Ｃ２との輝度差に応じて、明部分に対応する高輝度Ｋ１の領域Ｃ１や、中間輝度の領域Ｃ６の大きさが基準の大きさとなるように補正する（図７における＃２ステップ）。この補正は、塗装色に応じて、予め用意されている補正データに基づいたものとされている。

例えば、基準塗装色が白と黒との中間階調であるグレーである場合に、発光ダイオードの先端が１ｍｍ径の明領域として映り込む状態を基準として、塗装色が白の場合、補正を行わないと１．２ｍｍ径の明領域として映り込むのを、明領域の大きさが１．０ｍｍとなるように画像処理側で補正をかける。一方、塗装色が黒の場合、補正を行わないと０．８ｍｍ径の明領域として映り込むが、同様に明領域の大きさが１．０ｍｍとなるように画像処理側で補正をかける。

この後、図７（イ）に記載されているように、補正済みの撮像画像の画像処理を進めることで、塗装色に影響を受けない良好な検査結果を得ることができる。

〔第２の画像処理形態〕
上記の第１の画像処理形態にあっては、塗装色による領域の実質的な拡大・収縮補正を実行した後、補正後の画像に対して、３値化処理、排除処理（高輝度領域、低輝度領域、及び、境界領域の排除）を行って、最終的に、中間輝度領域で、正常な塗装面における撮像画像では現れない画像領域を、注目領域として判別、割り出す形態に関して説明したが、この形態の画像処理では、各処理において、撮像画像の全領域を全て処理することとなる。

しかしながら、例えば、注目すべき領域を画像処理の初期段階で抽出できれば、処理を迅速に進めることができる。本願における第２の画像処理形態は、このような形態である。
問題となる領域が抽出された後は、３値化処理、排除処理（高輝度領域、低輝度領域、及び、境界領域の排除）を行って、最終的に、中間輝度領域で、正常な塗装面における撮像画像では現れない画像領域を、注目領域として判別、割り出す。画像処理の初期段階で、塗装色による領域の実質的な拡大・収縮補正を実行する（＃２）点に関しては、この形態においても変わるところがない。

この形態における画像処理は、図７（ロ）に示すように、塗装色に従った明暗領域の拡大・収縮処理（＃２）、各単位判別領域を対象とするパターン認識を基礎とする塗装面の正常・異常の判断処理（＃３、４）、異常と判断された単位判別領域に対する、３値化処理（＃６−１）、排除処理（高輝度領域、低輝度領域、及び境界領域の排除：＃６−２、＃６−３）、最終的な中間輝度領域の注目領域としての特定、後処理（＃６−４）、出力（＃７）の順に進められる。
上記目的から、図１に対応して、図１３に示すように、この処理を実行する検査装置１

００にあっては、画像処理部８内には、判別手段８ｅが別途設けられる。

以下、この形態で特徴となる、各単位判別領域を対象とするパターン認識を基礎とする塗装面の正常・異常の判断処理に関して説明する。
イ 単位判別領域の区分け（＃３）
上述のように、本願にあっては照射装置３の照射面３ａにおける明部分及び暗部分の形状及び分布の構成上、発光ダイオード６の先端部分から構成される明部分の周りに、暗部分が２次元方向で均等分散配置されたものとなる。

従って、画像処理に際しては、各々閉となっている、独立した明部分に対応する撮像領域である明撮像領域と、この明撮像領域の周りの暗撮像領域とを合わせた領域とを、それぞれ単位判別領域Ａとして、取り扱う。
この単位判別領域Ａの例は、図１４に一点鎖線で囲んだ領域である。

ロ パターン認識による塗装面の正常・異常の判別（＃４）
上記のようにして定まる各々の単位判別領域Ａに対して、所謂、パターン認識手法により、この単位判別領域Ａ内に、欠陥に起因する画像領域が含有されている可能性が高いかどうかに基づいて判断する。
判断に際しては、車種、塗装色、検査条件を同じくするボディ１に対して、正常に塗装が実行された状態の単位判別領域Ａ内の撮像画像に関する明暗パターン情報が使用される。
この正常な塗装面の明暗パターン情報は、図１５（イ）に二点鎖線で示すように、撮像画像から、その横方向複数箇所（各横断線を丸付き数字で示す）に渡って、その方向における明暗パターン情報を取り込み、記憶されている情報である。即ち、明暗パターン情報は、図１５（ロ）に丸付き数字で対応して示す形態のものである。ここで、理解を容易にするため、横断箇所数は７としているが、実際は、一致度の度数分布を収集できるだけの数とされる。

一方、検査対象の単位判別領域Ａの画像に関しても、正常な画像と同様に、横方向複数箇所で、その方向における明暗パターンが取り込まれるとともに、正常な塗装面の明暗パターンと比較される。
そして、横方向の複数箇所の全部（例えば、横断箇所１〜７全て）を対象として、図１６に示すように、その一致度の度数分布が、一致するものの度数分布（ＯＫ側）、及び一致しないものの度数分布（ＮＧ側）として求められる。

このようにして求められる分布に応じて、図１６に具体的に示すように、一致する側の度数が高いものに関しては塗装が正常であると判断し、図示しないが、一致しない側の度数が高いものは、塗装面に欠陥がある可能性が高い（異常）と判断する。

結果、各単位判別領域に対応する塗装面の正常・異常を、明暗パターンのパターン認識により判別することができる。

そして、このようにして異常と判断された単位判別領域Ａについて、前記第１の画像処理の手順と同様にして最終的な注目領域として抽出することができる。

［発明の実施の別形態］
（１） 前述の実施の形態の図２に示す照射装置３において、発光ダイオード６の前側にブラックボード（図示せず）を配置し、発光ダイオード６の位置に対応するブラックボードの部分に、円状の開口を設けるように構成してもよい。
このように構成すると、照射装置４において発光ダイオード６とブラックボードとの境界

が明確になるので、図３（イ），５（イ），６（イ），９（イ），１１（イ）に示す明部分（発光ダイオード６）に対応する高輝度Ｋ１の部分Ｃ１と、暗部分（外枠部５）に対応する低輝度Ｋ２の部分Ｃ２との境界がさらに明確になる。
照射装置３における発光ダイオード６の配置としては、前述の実施の形態の図２に示すような配置ばかりではなく、一つの中心から放射状（ガウス関数状）に配置したり、千鳥状に配置したりしてもよい。
（２） 上記の実施の形態にあっては、各単位判別領域Ａに関して、その正常・異常を判別するのに、パターン認識手法を採用したが、例えば、明領域内に、所定数の代表位置を定めておいて、これら各部位での明暗強度の一致度をみてもよい。さらには、面積比較等の手法を採用してもよい。
また、上記のように明暗パターンの一致度をみるのに、横断方向のみならず、任意の方向で判断してもよい。
（３） 上記の実施の形態にあっては、各単位判別領域Ａ内に単数の明部分が含まれる例を示したが、画像処理装置の処理速度によっては、例えば、２×２の明部分を含むもの、さらに多くに明部分を含むものとしてもよい。
ただし、現状では、１２×１２程度に選択することで、塗装面の検査の実情に則した処理速度での画像処理を実現できる。
（４） 撮像装置の撮像面における明領域の形状に関しては、丸及び多角形の場合を例示して説明したが、任意の閉領域形状でよく、さらに、塗装面の形状に対応して、撮像側で丸、多角形になる形状を選択してもよい。

例えば、自動車ボディの塗装面の検査を信頼性よく実施できる。

本願に係る塗装面の検査装置を使用して検査を実行している状況を示す図 照射装置の斜視図 撮像画像、３値化処理後の画像、膨張・収縮処理後の注目領域を抽出した状況の処理画像を示す図 図３に示す撮像画像の明暗パターンを３次元的に表現した図 明部分に対応する明撮像領域内に、欠陥により明部分周りの暗部分からの映り込みが発生している撮像画像及びその明暗パターンを３次元的に表現した図 暗部分に対応する明撮像領域内に、欠陥により暗部分周りの明部分からの映り込みが発生している撮像画像及びその明暗パターンを３次元的に表現した図 本願に係る第１の画像処理形態、第２の画像処理形態の処理フローを示す図 上下方向の軸芯を中心線とした曲面の塗装面での検査の状態を示す斜視図 図８の構成で撮像される撮像画像、その３値化処理後の画像、膨張・収縮処理後の画像を示す図 前後方向の軸芯を中心線とした曲面の塗装面での検査の状態を示す斜視図 図１０の構成で撮像される撮像画像、その３値化処理後の画像、膨張・収縮処理後の画像を示す図 ボディの塗装色に応じて行われる補正の状態を示す図 パターン認識手法により、異常と判別される単位判別領域を割り出す画像処理を行う検査装置の使用状況を示す図 単位判別領域の区分けを示す図 パターン認識の認識部位、明暗パターンを示す図 一致度の度数分布を示す図

符号の説明

３ 照射手段
４ 撮像手段
６ 発光ダイオード

Claims (3)

1. 所定の明暗分布を成す検査光を塗装面に向けて照射する照射手段と、前記検査光を受けた塗装面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像される撮像画像を画像処理する画像処理手段とを備えた塗装面の検査装置であって、
   前記照射手段に於ける照射面での前記明暗分布が、第１方向と前記第１方向と交差する第２方向とからなる２次元方向に均等分散配置された複数の独立した明部分と、前記複数の明部分以外の暗部分とから構成され、
   正常な塗装面を撮像した状態における撮像画像を正常撮像画像とする場合に、前記正常撮像画像における前記明部分に対応する撮像領域を正常明撮像領域と、前記暗部分に対応する撮像領域を正常暗撮像領域として、前記正常明撮像領域と正常暗撮像領域との中間階調領域を、注目領域として抽出するに、
   前記撮像画像において、前記独立した明部分に対応する撮像領域である明撮像領域と、当該明撮像領域の周りの暗撮像領域とを合わせて単位判別領域として、
   各前記単位判別領域に対応する前記塗装面の正常・異常を、前記正常撮像画像の前記単位判別領域の撮像明暗パターンと検査対象撮像画像の前記単位判別領域の撮像明暗パターンとを比較することにより判別する判別手段を備え、
   前記判別手段による前記単位判別領域毎の正常・異常判断を実行した後、
   異常と判断された前記単位判別領域について、前記中間階調領域を前記注目領域として抽出することを特徴とする塗装面の検査装置。
2. 前記明部分を円状に設定してある請求項１に記載の塗装面の検査装置。
3. 発光ダイオードにより前記照射面での前記明部分が設定されるように構成してある請求項１又は２に記載の塗装面の検査装置。

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