JP4096790B2 - 異物判別画像処理方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、異物判別方法及び装置に関し、例えば、インジェクタの製造工程等で付着する異物の種類を判別する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
精密で高品質な製品の製造工程において異物が付着するという問題がある。例えば車両用の燃料を噴射するインジェクタの製造工程においては、ゴミやバリのような異物が付着することがある。異物は、金属のものも非金属のものもあり、例えば、製造工程で発生する金属バリや切削粉、インジェクタが載置されるパレットのポリアセタール等のプラスチック屑、作業服の繊維屑あるいは紙類、人体の皮膚、爪などである。
【0003】
このような異物をそのまま放置すると、インジェクタの噴孔またはニードルとボディの隙間を(クリアランスは約50μmである。)を詰まらせることになる。このように異物が詰まれば、ニードルが全開状態となり、燃料の噴射制御ができず、危険な状態になりかねない。したがって、従来からインジェクタ製造工程に異物を洗い流す洗浄工程を介在させ、何回も洗浄を行うようにして、異物が付着しないようにしている。また、工程管理の一環として、どの工程でどのような異物が付着するかを知るために、異物検査や異物測定が実施されている。
【0004】
このような検査においては、従来、洗浄工程で洗い流される異物をろ紙のような計測フィルタ上に収集し、顕微鏡により拡大してフィルタを撮影し、得られた画像を2値化処理等の画像処理をして、背景から異物を区別するようにした後、計測等を行っていた。そして、フィルタ上の異物を2値化する場合、背景に連動して閾値を決定する動的閾値の方法が採用されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、動的閾値を採用して異物と背景が区別できても、異物が金属か非金属かを判定することはできなかった。
本発明は、画像処理によって異物が金属か非金属かを判定する方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、非金属異物と金属異物とが混在する異物画像を画像処理して異物を判別する異物判別画像処理方法において、前記異物画像の輝度のヒストグラムのピークより低い輝度の第1の閾値で前記異物画像の2値化処理を行うステップと、前記第1の閾値で2値化処理された前記異物画像に対して黒い部分の近傍の白い画素を黒くする収縮処理を行い収縮画像を得るステップと、前記異物画像の輝度のヒストグラムのピークより高い輝度の第2の閾値で前記異物画像の2値化処理を行うステップと、前記第2の閾値で2値化処理された異物画像に対して白い部分の近傍の黒い画素を白くする膨張処理を行い膨張画像を得るステップと、前記収縮画像と前記膨張画像との重複異物を、前記収縮画像から取り除いて非金属異物画像を得るステップとを有する異物判別画像処理方法を提供する。
また、本発明は、非金属異物と金属異物とが混在する異物画像を画像処理して異物を判別する異物判別画像処理方法において、前記異物画像に対して収縮処理を行うステップと、該収縮処理された異物画像に対して、該異物画像の輝度のヒストグラムのピークより低い輝度の第1の閾値で2値化処理を行い第1の2値化画像を得るステップと、前記異物画像に対して膨張処理を行うステップと、該膨張処理された異物画像に対して、該異物画像の輝度のヒストグラムのピークより高い輝度の第2の閾値で2値化処理を行い第2の2値化画像を得るステップと、前記第1の2値化画像と前記第2の2値化画像との重複異物を、前記第1の2値化画像から取り除いて非金属異物画像を得るステップとを有する異物判別画像処理方法を提供する。
さらに、本発明は、非金属異物と金属異物とが混在する異物画像を画像処理して異物を判別する異物判別画像処理装置において、前記異物画像を2値化して2値化画像を得る2値化処理手段と、前記異物画像に対して膨張又は収縮処理を行い膨張画像又は収縮画像を得る膨張収縮処理手段とを備え、前記異物画像に対して、前記2値化処理手段による前記異物画像の輝度のヒストグラムのピークより低い輝度の第1の閾値での2値化及び前記膨張収縮処理手段による収縮処理を行うことにより得られる画像と、前記異物画像に対して前記2値化処理手段による前記異物画像の輝度のヒストグラムのピークより高い輝度の第2の閾値での2値化及び前記膨張収縮処理手段による膨張処理を行うことによって得られる画像とで重複する異物を除去することにより、非金属異物画像を得る異物判別画像処理装置を提供する。
【0007】
非金属異物画像を得るに際しては、膨張処理を行うようにしてもよい。
本発明によると、画像処理によって、異物が金属か非金属かを判定できる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図1は、本発明に使用するインジェクタ異物検査装置の概要を示す。
【0009】
顕微鏡1は、例えば実体顕微鏡で、CCDカメラ11が備えられている。接眼部12は、双眼鏡となっており、対物部13の下には、試料を載置するX−Yテーブル14が備えられている。X−Yテーブル14には、異物を採集した計測フィルタやシャーレが装着される。テーブル14は、通常計測フィルタ等が複数枚装着可能である。顕微鏡1にはその他操作に必要な公知のアタッチメントが装着される。
【0010】
画像解析装置2は、例えばパーソナルコンピュータからなり、顕微鏡1により取得された試料画像を解析するための装置で、本体21、表示装置22及びキーボード23等を備える。本体21にはハードディスク等の記憶装置を備え、その他の公知の入力装置や出力装置を備えることができる。
【0011】
次に、このような検査装置の顕微鏡で得られた異物画像に対して行われる本発明の一実施形態を説明する。
【0012】
図5は、異物画像の輝度分布を示す画像ヒストグラムの一例である。各図の横軸は輝度、縦軸は度数であり、輝度に対応する画素数である。ヒストグラムの度数分布の大なる部分Bは、多数の画素が有する輝度に対応し、背景の輝度を表わしている。背景より暗い部分A1には、背景よりも輝度が低い異物が現われている。また、背景より明るい部分A2には、背景より輝度が高く光っている異物が現われている。
【0013】
異物を抽出するために2値化処理を行うが、2値化処理の閾値として、例えば図に示すC1とC2を採用することができる。閾値C1を採用すれば、背景より暗い異物が背景と区別されて現われ、閾値C2を採用すると、背景より明るく光る異物が背景と区別されて現われる。ここで、閾値C2により抽出される、背景より明るく光る異物は金属異物であるとしてよい。しかしながら、金属異物であって一部は光ってもその他の部分は背景より暗く現われる場合も多く、閾値C1による2値化画像は、非金属異物と金属異物が混ざった画像となるのが普通である。したがって、閾値C1により抽出される異物は、すべて非金属異物とすることはできない。
【0014】
そこで、まず閾値C1を採用して2値化して異物を抽出し、異物画像を得た後、この異物画像に収縮処理を行う。すなわち、2値化されて異物部分が黒く表示される場合は、収縮処理によって白く光る部分を細らせる。この収縮処理自体は、画像処理で公知の手法で、黒い部分の近傍の白い画素を黒くするもので、複数回収縮処理を行うことで、回数と同じ画素数分白い部分を細らせることができる。なお、2値化処理と収縮処理との順序は問わない。すなわち、2値化処理する前の画像に対して収縮処理を行った後に2値化してもよい。
図2に、2値化及び収縮処理後の異物画像を示す。本例では、図に示したように、9個の異物31〜39が認識できた。なお、図2では、説明のために線図で描いてあるが、実際は、異物と背景は2値化されており、白い背景に異物は黒く現われている。また、異物画像を認識しやすくするために、異物画像には異なる色を付与することができ、異物ごとに番号を振ることもできる。
【0015】
次に、同じ対象画像に対して、閾値C2により2値化し、金属異物のみを抽出する。その後、得られた2値化画像に対して、金属異物を膨張させる膨張処理を行う。膨張処理も、収縮処理と同様画像処理分野において知られているもので、白い部分の近傍の黒い画素を白くするものである。複数回膨張処理を行うことで、回数と同じだけの画素数分白い部分を太らせることができる。この処理は、以下に説明する重ね合わせ処理のために行うものであるが、金属異物部分を大きくして、金属異物であっても白く光らない部分を包含できることから、金属異物の複数の部分が光って、実際には一つの異物であるのに2つの異物と誤認することを回避することもできる。得られた画像を、図3に示す。これによれば、金属異物44が認識されている。なお、閾値C1による2値化処理と収縮処理との順序と同様に、閾値C2による2値化と膨張処理との順序についても、膨張処理を先に行ってもよい。
【0016】
このようにして、非金属異物と金属異物が混在した画像で、閾値C1で2値化して収縮処理を行ったもの(図2)と、金属異物の画像で、閾値C2で2値化して膨張処理を行ったもの(図3)とが、得られる。もし金属異物があれば、同じ金属異物に対して、図2では収縮処理が行われ、図3では膨張処理が行われるから、通常図3の異物と図2の異物は大きくなっている。したがって、この2つの画像を重ね合わせると、これが金属異物であることが明確になる。そして、重なった部分をもつ図2の異物を取り除けば、非金属異物だけの画像が得られることになる。また、図2と図3の異物に対して色を変えて着色するようにすれば、さらに視認性は高くなる。
【0017】
図4に、本実施形態で重ね合わせた異物を拡大して示す。図2の異物34と図3の金属異物44とが重なっている。通常金属異物と非金属異物とが同一場所に存在することはないから、重なっている異物34は、異物44と同じで金属異物であることがわかる。次いで、図2の画像から、異物34を取り除けば、非金属異物のみからなる画像が得られる。得られた画像は、通常収縮処理を実行した回数だけ膨張処理を行って元の形状を回復し、次の処理例えば計測処理等に用いられる。
【0018】
以上のとおり、本発明によれば、画像処理のみによって金属異物と非金属異物とが判別できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための異物検査装置の一例を示す図である。
【図2】異物画像を第1の閾値により2値化し、収縮処理を行った2値化異物画像の一例を示す図である。
【図3】図2と同じ異物画像を第2の閾値により2値化し、膨張処理を行った2値化金属異物画像を示す図である。
【図4】図2と図3の重複部分を示す図である。
【図5】閾値が示された異物画像のヒストグラムを示す図である。
【符号の説明】
1…顕微鏡
11…CCDカメラ
2…画像解析装置
31〜39…異物
44…金属異物
Claims (5)
- 非金属異物と金属異物とが混在する異物画像を画像処理して異物を判別する異物判別画像処理方法において、
前記異物画像の輝度のヒストグラムのピークより低い輝度の第1の閾値で前記異物画像の2値化処理を行うステップと、
前記第1の閾値で2値化処理された前記異物画像に対して黒い部分の近傍の白い画素を黒くする収縮処理を行い収縮画像を得るステップと、
前記異物画像の輝度のヒストグラムのピークより高い輝度の第2の閾値で前記異物画像の2値化処理を行うステップと、
前記第2の閾値で2値化処理された異物画像に対して白い部分の近傍の黒い画素を白くする膨張処理を行い膨張画像を得るステップと、
前記収縮画像と前記膨張画像との重複異物を、前記収縮画像から取り除いて非金属異物画像を得るステップとを有する異物判別画像処理方法。 - 非金属異物と金属異物とが混在する異物画像を画像処理して異物を判別する異物判別画像処理方法において、
前記異物画像に対して収縮処理を行うステップと、
該収縮処理された異物画像に対して、該異物画像の輝度のヒストグラムのピークより低い輝度の第1の閾値で2値化処理を行い第1の2値化画像を得るステップと、
前記異物画像に対して膨張処理を行うステップと、
該膨張処理された異物画像に対して、該異物画像の輝度のヒストグラムのピークより高い輝度の第2の閾値で2値化処理を行い第2の2値化画像を得るステップと、
前記第1の2値化画像と前記第2の2値化画像との重複異物を、前記第1の2値化画像から取り除いて非金属異物画像を得るステップとを有する異物判別画像処理方法。 - 前記非金属異物画像を得るステップで、膨張処理を行って非金属異物画像を得る請求項1又は請求項2に記載の異物判別画像処理方法。
- 非金属異物と金属異物とが混在する異物画像を画像処理して異物を判別する異物判別画像処理装置において、
前記異物画像を2値化して2値化画像を得る2値化処理手段と、
前記異物画像に対して膨張又は収縮処理を行い膨張画像又は収縮画像を得る膨張収縮処理手段とを備え、
前記異物画像に対して、前記2値化処理手段による前記異物画像の輝度のヒストグラムのピークより低い輝度の第1の閾値での2値化及び前記膨張収縮処理手段による収縮処理を行うことにより得られる画像と、前記異物画像に対して前記2値化処理手段による前記異物画像の輝度のヒストグラムのピークより高い輝度の第2の閾値での2値化及び前記膨張収縮処理手段による膨張処理を行うことによって得られる画像とで重複する異物を除去することにより、非金属異物画像を得る異物判別画像処理装置。 - 前記非金属異物画像を得るために、さらに前記膨張収縮処理手段により膨張処理を行う請求項4に記載の異物判別画像処理装置。
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