JP4254347B2 - 容器内液体中の異物検出方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体中の異物の有無を検出する液体の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、びん、アンプルなどの透明又は半透明の容器に納められた液体状の薬品や食品の品質検査項目として異物の検出があり、その検出方法として画像処理による異物検出の技術が知られている。液体中にもとから混入している気泡や、異物を撮像するために異物を浮遊させる目的で容器を回転あるいは加振して液体を流動させたときに発生する気泡などと異物とを識別することが誤検査を避けるために必要である。
【０００３】
従来の異物検出方法として、容器の側方位置の光源から所定の拡散角度の照明光を容器内液体に照射するとともに、異物からの反射光量の多い位置にカメラを配置し、このカメラにより容器内の液体を撮像し、その画像から画像処理により異物候補を検出したとき、上記光源と対向する容器の側方位置の光源からの所定の角度の照明光のみを容器内の液体に向けて照明し、液体中の気泡からの反射光の受光量を増加させて、その画像から画像処理により液体中の気泡を検出し、検出した気泡の画像上の位置に対応しない位置の異物候補を、異物として検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、他の異物検出方法として、加振の直後と一定時間後の２回撮像し、両画像を比較処理する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに他の方法として、透過光源と反射用光源を備え、光量を調節して、気泡を高輝度に表出させて、異物は黒く表示させるものがある。この状態で、液体に流れを誘発して異物と気泡とに動きを誘発した後、時間的に連続して複数回撮像し、連続する画像を比較することにより、容器内で下降する浮遊物を検出し、これを異物と判断している。また、浮遊物の面積又は形状を検出して、これが変化するものを異物と判断している。また、浮遊物の座標位置の変化状況又は浮遊物の面積又は形状の変化状況に基づき、良否判別している（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
また、上記例とは別に、光透過性のある容器内の液体中に混入している運動する異物を検出する異物検出方法において、上記容器を照明し、照明された容器内部を経時的に繰り返し撮像する撮像ステップと、画像を２つの検査単位に区分しながらそれぞれの検査単位内における全画像の同一画素での明るさ情報から比較用検査画像を生成する比較用検査画像生成ステップと、両検査単位における生成された２つの比較用検査画像の差分を取ることにより異物の有無を判定する異物有無判定ステップとを備えることを特徴とする異物検出方法が知られている（例えば、特許文献４参照）。この異物検出方法では、複数撮像された画像を、奇数、偶数毎にグループ分けし、各グループごとの画像間での差分処理を行っており、例えば、奇数グループの場合、まず、第１と２の差分処理を行い、それ以降は、抽出された差分画像と次の（第３の）画像を比較し、奇数グループの最後の画像まで、抽出された差分画像と蓄積された画像間の差分を行っている。そして、蓄積された最後の画像で異物の有無を判定している。この方法により異物の検出判定処理時間を短縮している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３２５１２２号公報
【特許文献２】
特開２００１−５９８２２号公報
【特許文献３】
特開２００１−１１６７０３号公報
【特許文献４】
特許第３２９５６２８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１に示される液体中の異物検出方法においては、複数のカメラと複数の照明との組合せで気泡を判別しているが、信頼性の高い検出を行うためには、照明撮像系が大掛かりとなり、光学的調整も手間取るという問題がある。また、上述した特許文献２に示されるような検出方法では、直後の画像で泡が消えているとされているが、直後では泡が消えていない場合も多く、この場合は、泡を異物と誤検出してしまうという問題がある。
【０００８】
また、上述した特許文献３に示されるような検出方法では、照明を工夫して、気泡と異物の輝度差が大きくなるようにしてから撮像した画像を画像処理して異物を検出しているが、反射照明を使用するため必ずしも異物が十分に黒く表示されない場合ある。また、反射照明のための光源やハーフミラーとそのスペースが必要となる。また、気泡は良品画像との比較で消去されているが、流動中の気泡の位置形状によっては十分に高輝度に表出しない場合、消去に失敗するおそれがある。また、下方へ移動するものを異物としているが、異物の材質・形状と流動状態によっては異物が必ずしも下降しない場合がある。
【０００９】
また、上述した特許文献４に示されるような検出方法では、異物の検出判定処理時間を短縮している一方、気泡の除外は１回の差分処理ごとに行っており、差分画像における異物と気泡の明るさレベルの差を捉えて、明るい方を気泡としている。このような方法では、照明条件により気泡と異物が明確に分別できることが必要であるが、実際には照明条件だけでは気泡と異物が明確に分別できない場合があり、検査の信頼性に問題が残る。
【００１０】
以上の従来例において、流動中における異物や気泡の位置・状態などの条件によって判別が難しい状況下で、認識のし易い画像を得るため照明をさらに工夫して感度を上げようとすると、気泡を異物と誤判定することが多くなる。気泡を異物であるとする誤判定は安全側ではあるが、再検査による時間と労力の無駄が発生してしまう。また、曖昧な段階で異物候補を気泡であると判断することは異物欠陥の見逃しとなり問題はさらに大きい。このように液体中の異物検出技術について、信頼性の高い検査を、低コスト、省スペース、かつ高速に実現するなどの課題が残っている。
【００１１】
本発明は、上記課題を解消するものであって、シンプルな透過照明のみにて低コスト、省スペースに照明・撮像系を構成し、従来よりも高精度・高信頼性に気泡を検出して気泡を除外して異物を判別し、容器内液体中の異物検出を高精度・高信頼に行うことができる容器内液体中の異物検出方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、流動誘発手段を起動して透明容器内の液体を流動させて異物を浮遊させ、次に流動誘発手段を停止した後、透過照明のもとで透明容器内の液体を撮像して液体中の浮遊する異物を検出する異物検出方法において、流動誘発手段の停止後に連続して液体を撮像し、その撮像した複数の画像を記憶する撮像記憶過程と、前記記憶した複数の画像から所定の時間差を有する一対の画像を、所定の時間間隔をおいて２組選択し、各組における第１の画像と第２の画像を差分処理して第１の差分画像と第２の差分画像を各々生成する差分画像生成過程と、各組の差分画像に対して微分処理を行ってエッジ画素を抽出するエッジ画素抽出過程と、前記エッジ画素をグルーピングして個別の浮遊物微分画像を抽出する浮遊物微分画像抽出過程と、個別の浮遊物微分画像の微分値分布又は形状の特徴量を求め、その特徴量が所定の範囲内であればその画像を気泡候補と判定する気泡候補判定過程と、第１の差分画像の気泡候補が上方へ移動して第２の差分画像において表出する移動推定位置に所定サイズの探索領域を設定し、その探索領域内に気泡候補が存在する場合は、その気泡候補を気泡と判断する気泡判断過程と、前記気泡と判断した浮遊物微分画像を除いた個別の浮遊物微分画像を異物として検出する異物検出過程とを備えた容器内液体中の異物検出方法である。
【００１３】
上記検出方法においては、差分画像に対して微分処理を行い、さらにエッジ画素抽出を行った後のエッジ画素グルーピングにより、個別の浮遊物（気泡、異物）に対応する画像を、個別の浮遊物微分画像として抽出しているので、照明の工夫だけによるよりも高感度に浮遊物を抽出することができる。また、個別の浮遊物微分画像から気泡に対応するものを除く方法として、まず気泡候補を抽出し、続いて気泡を確定する２段階の方法を取っているので、異物を気泡として誤判定することを防止することができる。
【００１４】
また、気泡候補の抽出方法として、個別の浮遊物微分画像の微分値分布又は形状の特徴量を求め、その特徴量が所定の範囲内にあるかどうかによって気泡候補を抽出する方法をとっているので、画像の輝度データだけによるよりも、気泡と異物の特徴をよりよく取り入れて精度良く気泡候補を抽出できる。
【００１５】
また、第１の差分画像における気泡候補が第２の差分画像において所定の上昇位置にあることを条件に入れて、気泡候補を気泡と判断するので、高精度に高信頼性をもって気泡を認識できる。気泡だけを確実に認識して気泡候補から除外できる結果、容器内液体中の異物検出を高精度・高信頼に行うことができる。また、撮像用の照明光は、シンプルな透過照明だけで良いので、異物検出装置を低コスト、省スペースに実現できる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の異物検出方法において、前記気泡候補判定過程は、個別の浮遊物微分画像の微分値分布又は形状の特徴量を求め、その特徴量が所定の範囲にあれば、さらに、その個別の浮遊物微分画像に対応する部分画像を第１の差分画像又は第２の差分画像から切り出して読出し、その部分画像の明暗状態に基づいてその個別の浮遊物微分画像を気泡候補とするかどうかを判定する明暗判定過程を備えるものである。
【００１７】
上記検出方法においては、第１の差分画像または第２の差分画像の部分画像を切り出して読出し、さらに部分画像の明暗状態を用いて気泡候補を抽出するので、気泡でないものを過剰に気泡候補とすることを少なくできる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項２に記載の異物検出方法において、前記明暗判定過程は、前記部分画像を切り出す部分を、個別の浮遊物微分画像の外接矩形部分とし、切り出した外接矩形に内接する円又は楕円内の画像データを読出し、内接する円又は楕円内を所定の径比率で外側と内側の領域に分けてそれぞれの領域の平均明度を求め、外側の平均明度より内側の平均明度が所定値以上高ければその個別の浮遊物微分画像を気泡候補と判定するものである。
【００１９】
上記検出方法においては、気泡が略球体又は流動によるその変形体であり、透過照明により輪郭部が暗く、内部が明るくなる特徴を利用するので、適切な気泡抽出ができ、また、所定の径比率で外側と内側の領域に分けるので、浮遊物の大きさが様々であっても簡単に対応して気泡候補を抽出できる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載の異物検出方法において、前記明暗判定過程は、前記部分画像を切り出す部分を、個別の浮遊物微分画像の外接矩形部分とし、切り出した外接矩形に内接する円又は楕円内の画像データを読出し、所定の明暗変化のある境界部が全周に対し所定比率存在すればその個別の浮遊物微分画像を気泡候補と判定するものである。
【００２１】
上記検出方法においては、気泡が略球体または流動によるその変形体であり、透過照明により輪郭部が暗く、内部が明るくなり、その明暗の境界線が全周に対し所定長以上の比率になる特徴を利用するので、気泡の大きさが様々であっても適切に気泡候補を抽出できる。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の異物検出方法において、前記明暗判定過程は、前記部分画像を切り出す部分を、個別の浮遊物微分画像の外接矩形部分とし、切り出した外接矩形内の画像データを読出し、中央部が所定値以上の明部であり、その外側部にリング状または半リング状の所定値以下の明度を示す暗部が存在すればその個別の浮遊物微分画像を気泡侯補と判定するものである。
【００２３】
上記検出方法においては、気泡が略球体または流動によるその変形体であり、透過照明により輪郭部が暗く、内部が明るくなり、輪郭部がリング状または半リング状の暗部となるその形状の特徴を利用するので、気泡の大きさが様々であっても適切に気泡候補を抽出できる。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の異物検出方法において、前記気泡判断過程は、前記第２の差分画像における気泡候補の推定位置を、第１の差分画像及び第２の差分画像の時間間隔と気泡の上昇速度とに基づいて決定し、前記探索領域のサイズを、液体流動による気泡の流動バラツキを含めるように決定するものである。
【００２５】
上記検出方法においては、移動速度と移動時間にもとづいて気泡の移動位置を正確に求めることができて、探索エリアを必要最小限にすることができるので、他の浮遊物微分画像と混同する可能性が低くなり、気泡の正確な判定ができる。
【００２６】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の異物検出方法において、前記差分画像生成過程は、所定の時間間隔をおいた３組以上の画像を選択して各組における第１の画像と第２の画像を差分処理して各組毎の差分画像を生成し、前記気泡判断過程は、第１の差分画像の気泡候補を第２の差分画像、第３の差分画像と順に追跡して、それぞれの探索領域での探索結果を総合して、その気泡候補が気泡であるかどうかを判断するものである。
【００２７】
上記検出方法においては、連続撮像する中で、気泡が連続する画像間に存在しなくても、組み合わせにより気泡を安定して検出することができ信頼性の向上が図れる。
【００２８】
請求項８の発明は、請求項７に記載の異物検出方法において、前記気泡判断過程は、時間順に各探索領域に表出する気泡候補の変形状況の特徴を捉えてその気泡候補が気泡であるかどうかを判断するものである。
【００２９】
上記検出方法においては、気泡は時間の経過により変形するものであり、連続撮像中に気泡が変形しても、画像の特徴をつかんでおり安定して気泡を検出することができ、信頼性の向上が図れる。
【００３０】
請求項９の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の異物検出方法において、前記差分画像生成過程は、２つの画像の差分処理により生成した差分画像に、さらに画像ノイズ除去処理を施して差分画像とするものである。
【００３１】
上記検出方法においては、画像ノイズ除去処理により、液体流動機構部の微妙な振動による撮像への影響などを除くことができ、より安定して異物検出を行うことが可能となる。
【００３２】
請求項１０の発明は、流動誘発手段を起動して透明容器内の液体を流動させて異物を浮遊させ、次に流動誘発手段を停止した後、透過照明のもとで透明容器内の液体を撮像して液体中の浮遊する異物を検出する異物検出装置において、流動誘発手段の停止後に連続して液体を撮像し、その撮像した複数の画像を記憶する撮像記憶手段と、前記記憶した複数の画像から所定の時間差を有する一対の画像を、所定の時間間隔をおいて２組選択し、各組における第１の画像と第２の画像を差分処理して第１の差分画像と第２の差分画像を各々生成する差分画像生成手段と、各組の差分画像に対して微分処理を行ってエッジ画素を抽出するエッジ画素抽出手段と、前記エッジ画素をグルーピングして個別の浮遊物微分画像を抽出する浮遊物微分画像抽出手段と、個別の浮遊物微分画像の微分値分布又は形状の特徴量を求め、その特徴量が所定の範囲内であればその画像を気泡候補と判定する気泡候補判定手段と、第１の差分画像の気泡候補が上方へ移動して第２の差分画像において表出する移動推定位置に所定サイズの探索領域を設定し、その探索領域内に気泡候補が存在する場合は、その気泡候補を気泡と判断する気泡判断手段と、前記気泡と判断した浮遊物微分画像を除いた個別の浮遊物微分画像を異物として検出する異物検出手段とを備えた容器内液体中の異物検出装置である。
【００３３】
上記構成においては、差分画像に対して微分処理を行い浮遊物微分画像の検出性能を向上させるとともに、第１差分画像における気泡候補が第２差分画像において所定の上昇位置にあることを確認して気泡と判断するので、高感度に異物を検出でき、このとき気泡を過剰に検出しても気泡判断過程にて気泡と判断して除外するため、シンプルな照明撮像構成にて、見逃しや過検出の少ない信頼性の高い異物検出を行うことができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る容器内液体中の異物検出方法及びその装置について、図面を参照して説明する。図１は本発明の異物検出装置１を示し、図２はそのブロック構成を示す。異物検出装置１は、透明容器２に納められた液体３に流動運動を与えて液体３内の異物を浮遊させる流動誘発機４と、液体３内の異物のコントラストを上げて撮像のＳ／Ｎ比を向上させるための透過照明５と、透過照明光５ａによって照明された液体３を撮像するカメラ６と、撮像された液体３の画像を処理して異物を検出する画像処理装置７からなっている。
【００３５】
画像処理装置７は、図２に示すように、制御部１０によって制御される各手段によって液体を撮像して画像をもとに液体中の異物を検出する。上記の流動誘発機４、透過照明５、及びカメラ６を含む撮像部１１ａと、画像記憶部１１ｂとで撮像記憶手段１１が構成されている。画像記憶部１１ｂに記憶された複数の画像が、差分画像生成手段１２，エッジ画素抽出手段１３，浮遊物微分画像抽出手段１４，気泡候補判定手段１５，及び気泡判断手段１６によって順番に処理され、最終的に異物検出手段１７によって異物検出の結果が出力される。これらの各手段を含む画像処理装置７は、汎用のコンピュータとこれらの手段の実行する処理手順を記述したソフトウエアプログラムによって構成することが出来る。
【００３６】
本異物検出装置１は、透明容器に納められた液体であって、その中の異物を検出することが必要であるすべての液体を異物検出の対象としている。被検査物である液体３を納める透明容器２は、薬品や食品などにおけるビンやアンプルなどの透明な容器（半透明容器などの異物、気泡の透過撮像が可能な容器を含む）である。
【００３７】
異物検出装置１を用いた異物検出の概要を説明する。図３は異物検出の画像処理の中で現れる個々の画像の包含関係を示す。液体中の異物検出は、液体を撮像した画像に記録された浮遊物の映像から、気泡や透明容器の傷や汚れなどを画像処理により除外して、なお画像中に存在する映像を異物とすることで行われる。後述する画像処理の過程で、図３に示されるように、個々の浮遊物に対応する画像（映像）の微分画像である個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）の集合Ａが抽出される。この集合Ａは、異物と共に気泡も含んだ集合である。そこで、気泡による画像を除外するために、気泡の静的な性質（画像の特徴量）を用いて、気泡候補Ｕ（ｋ，ｊ）の集合Ｂが選定される。続いて、気泡の動的な性質（浮力による運動など）を用いて、気泡候補の集合Ｂの中から本来の気泡の集合Ｃが決定される。最後に、個別の浮遊物微分画像の集合Ａから、気泡の集合Ｃを引き去った残りとして異物が検出される。
【００３８】
異物検出の全体の流れの概要を説明する。図４は液体中の異物検出方法のフローを示す。まず、撮像記憶過程において、流動誘発手段４を起動して透明容器２内の液体３を流動させて異物を浮遊させ、次に流動誘発手段４を停止した後、透過照明光５ａのもとで透明容器２内の液体３が連続して撮像され、その撮像した複数の画像が記憶される（Ｓ１）。次に、差分画像生成過程において、上記の複数の画像から所定の時間差Δｔを有する一対の画像が、所定の時間間隔Ｔをおいて２組選択され、各組における第１の画像Ｇ（ｔ１）と第２の画像Ｇ（ｔ１＋Δｔ）、及び第１の画像Ｇ（ｔ２）と第２の画像Ｇ（ｔ２＋Δｔ）を差分処理することによりバックグラウンド（背景）が除去された第１の差分画像ＤＧ（１）と第２の差分画像ＤＧ（２）が各々生成される（Ｓ２）。
【００３９】
続いて、エッジ画素抽出過程において、各組の差分画像ＤＧ（１）、ＤＧ（２）に対して微分処理して微分画像Ｂ（ｋ）が生成され、さらに、所定のしきい値ｈ以上の微分強度値を有するエッジ画素を抽出したエッジ画像Ｅ（ｋ）が生成される（Ｓ３）。また、浮遊物微分画像抽出過程において、エッジ画像Ｅ（ｋ）中のエッジ画素がグルーピングされて個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）が抽出される（Ｓ４）。
【００４０】
続いて、気泡候補判定過程において、個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）の微分値分布又は形状の特徴量が求められ、その特徴量が所定の範囲内であればその画像Ｖ（ｋ，ｉ）は気泡候補Ｕ（ｋ，ｊ）とされる（Ｓ５）。また、気泡判断過程において、第１の差分画像ＤＧ（１）の気泡候補Ｕ（１，ｊ）が上方へ移動して第２の差分画像ＤＧ（２）において表出する移動推定位置に所定サイズの探索領域Ｓ（ｊ）を設定し、その探索領域Ｓ（ｊ）内にいずれかの気泡候補Ｕ（２，ｍ）が存在する場合、その気泡候補Ｕ（２，ｍ）は気泡と判断される（Ｓ６）。その後、異物検出過程において、気泡と判断した浮遊物微分画像を除いた個別の浮遊物微分画像が異物として検出されて出力される（Ｓ７）。
【００４１】
次に、個々の画像処理の過程を具体的に説明する。まず、画像撮像過程を説明する。この過程では、図５に示すように、連続的に画像が撮像される。図６は撮像記憶過程のフローを示す。まず、前出の図１に示す流動誘発機４に透明容器２をセットし（Ｓ１１）、流動誘発機４を起動して透明容器２を垂直回転軸の回りに回転させ、透明容器内の液体を回動するように流動させて、容器内に存在する異物を浮遊させる（Ｓ１２）。次に、流動誘発機４の回転を停止し（Ｓ１３）、その後、図５に示すように、透過照明のもとで透明容器内の液体３を連続して撮像し、その画像Ｇ（ｔ１）〜Ｇ（ｔｎ）を記憶する（Ｓ１４）。
【００４２】
図５に示す撮像された画像Ｇ（ｔ１）〜Ｇ（ｔｎ）には、微小な異物と見られるものが観測されている。微小な異物は、上述のように回動する液体によって、浮遊して移動し、検出し易い位置や姿勢のときに、その時の検出画像に透過照明によるシルエット画像として観測される。しかしながら、透明容器を回転して液体を流動させたときに透明容器内底面や壁面などに付着していた気泡や液体流動の過程で混ざりこむ気泡などもこのように観測される場合が有る。微小な異物を感度高く検出する場合には、これらの画像だけで異物の有無を判断すると、気泡を異物として過剰に検出することになり、製品の歩留りを悪化させることになる。また、過剰検出分を再検査することになると、生産性が低下してしまう。本発明は、高感度に異物を検出する場合にも、気泡を気泡として信頼性高く識別する方法であり、気泡候補から気泡を除外することで、異物のみを高精度に、高信頼性をもって検出することができる。
【００４３】
続いて、差分画像生成過程を説明する。図７（ａ）は異物検出装置１による差分画像生成の様子を示し、図７（ｂ）は差分画像生成の方法を示している。差分画像ＤＧ（ｋ）は、２つの画像Ｇ（ｔ１）、Ｇ（ｔ２）を用いて、一方の画像を参照画像として他方の画像からバックグラウンド（背景）を取り除いた画像である。図７（ｂ）に示すように、２つの画像の画素値を比較して画素値の差がしきい値Ｆ以下の場合、その画素はバックグラウンドとして処理される。以下にその処理を説明する。図８は差分画像生成過程のフローを示す。差分画像は２つ以上生成されて異物検出に用いられる。そこで、まず生成する差分画像のカウンタｋが１にセットされる（Ｓ２１）。次ぎに、最初の２つの画像Ｇ（ｔ１）、Ｇ（ｔ２）が読み込まれる（Ｓ２１）。時間ｔ１とｔ２は、所定の時間差Δｔを有している。すなわち、ｔ２＝ｔ１＋Δｔである。この時間差Δｔは、２つの画像から共通のバックグラウンドを除くために十分短く、また２つの画像における気泡や異物、例えば図７の点ｐ１、ｐ２、が重ならない程度に十分長い時間として設定される。従って、時間差Δｔは、液体の性質や、流動誘発の仕方に依存して決められる。
【００４４】
差分処理は、画像内の全面について行わずに、予め設定された検査領域について行われる。第１の画像Ｇ（ｔ１）を元にして、第２の画像Ｇ（ｔ２）から背景を除去して差分画像ＤＧ（ｋ）を生成する場合、両画像の画素値ｆ１（ｎ）、ｆ２（ｎ）がラスター走査により１画素ずつ読み出され、その大小によって差分画像の画素値ｆ（ｋ，ｎ）が決定される。すなわち、所定のしきい値Ｆ＞０によって、Ｆ≦ｆ１（ｎ）−ｆ２（ｎ）のときｆ（ｋ，ｎ）＝ｆ２（ｎ）とし、これ以外の時は、ｆ（ｋ，ｎ）＝ｆｍａｘとする。ここで、ｆｍａｘは撮像記憶手段で決まる最大輝度値であり、理想的背景である。なお、差分画像の値ｆ２（ｎ）を与える画素に対して、例えば、その８近傍画素を、差分画像の画素要素として取り入れるようにしてもよい。これにより、浮遊物を示す画素を過度に除いてしまうことを防止できる。また、この近傍画素取り込みの処理は、後述する差分画像に対するフィルター処理による画像ノイズ除去処理との兼ね合いで行われる。検査領域の各画素ｎについて差分画像の画素値ｆ（ｋ，ｎ）が全て決定されて、ｋ＝１に対する差分画像ＤＧ（ｋ）の生成が終了する（Ｓ２２）。また、この差分画像が記憶される（Ｓ２３）。
【００４５】
２つめ、又はそれ以上の差分画像を求めるとき（Ｓ２４でＹ）、カウンタｋがプラス１され、また次に処理すべき画像が時間間隔Ｔ離れた画像として指定される（Ｓ２５）。差分画像間の時間間隔Ｔは、液体中での気泡の上昇速度、及び異物の沈降速度などを考慮して決定される。所定の数の差分画像生成が終了してこの過程が終了する（Ｓ２４でＮ）。
【００４６】
続いて、エッジ画素抽出過程を説明する。図９（ａ）（ｂ）は差分画像の微分強度の例を示す。撮像された画像は、所定の検査領域において微分され、さらに、所定のしきい値ｈ以上の微分強度値を有する領域がエッジ抽出部２１として抽出されてエッジ画像が生成される。図１０はエッジ抽出過程のフローを示す。まず、カウンタｋが初期化され（Ｓ３１）、最初の差分画像ＤＧ（ｋ）、ｋ＝１が読み込まれる（Ｓ３２）。差分画像ＤＧ（ｋ）の予め設定された検査領域について微分処理が行われ、微分画像Ｂ（ｋ）が生成される（Ｓ３３）。微分画像Ｂ（ｋ）の微分強度｜ｂ（ｋ，ｎ）｜の分布図の例が、図９（ａ）に示されている。次に、微分画像Ｂ（ｋ）の各画素における画素値（微分強度）ｂ（ｋ，ｎ）が所定の微分強度しきい値ｈと比較され、エッジ画素、従ってエッジ画像Ｅ（ｋ）が抽出される（Ｓ３４）。すなわち、ｈ≦｜ｂ（ｋ，ｎ）｜のとき、エッジ画素値ｅ（ｋ，ｎ）＝｜ｂ（ｋ，ｎ）｜とされ、これ以外ではｅ（ｋ，ｎ）＝０とされる。この後、エッジ画像Ｅ（ｋ）が記憶される（Ｓ３５）。この後は、前述と同様に処理が行われてこの過程が終了する。
【００４７】
上述のような、エッジ抽出の方法の変形例として、所定の２値化しきい値を用いて、エッジ画像Ｅ（ｋ）を２値化したものとしてもよい。また、しきい値ｈによってエッジ抽出する際に、途切れたエッジを連続させる方法として、エッジの不連続部においてしきい値ｈよりも小さいしきい値ｈ２（ｈ２＜ｈ）を用いるようにしてもよい（いわゆるエッジ延長処理）。
【００４８】
続いて、浮遊物微分画像抽出過程を説明する。図１１は浮遊物微分画像を示す。これは、エッジ画像Ｅ（ｋ）のなかで、浮遊物（気泡や異物）に対応するエッジ画素をひとかたまり認識（グルーピング）してラベルを付けたものでる。図１２は浮遊物微分画像抽出過程のフローを示す。前出のいずれかと同様にカウンタｋが初期化され（Ｓ４１）、エッジ画像Ｅ（ｋ）が読み込まれる（Ｓ４２）。連続或いは近接したエッジ画素がひとかたまりのものとしてグループ化され（Ｓ４３）、これらの各グループが個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ、ｉ）としてラベル付け（抽出）が行われる（Ｓ４４）。各個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）、ｉ＝１〜ｉｍａｘが記憶される（Ｓ４５）。この後、上述のいずれかと同様に処理が行われて終了する。
【００４９】
この過程が行われた結果、前出の図３に示された浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）の集合Ａが決定される。なお、この集合Ａは、微分画像をもととしているが、個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）と同じ画素位置の、差分画像ＤＧ（ｋ）を切り出せば、明暗を持った個別の浮遊物画像が定義される。これは、後述する、画像の特徴量の計算などに用いられる。
【００５０】
続いて、気泡候補判定過程を説明する。図１３は気泡候補判定過程のフローを示す。この過程では、各個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）から、気泡候補Ｕ（ｋ，ｊ）が選び出される。そこで、カウンタｋとともに、引数ｉ，ｊが初期化される（Ｓ５１）。次に、まず１つの浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）が読み込まれる（Ｓ５２）。そして、この浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）の特徴量が算出される（Ｓ５３）。特徴量は、微分値分布、微分値分布形状、微分値の総和、エッジ画素数、周囲長、近似円径などである。これらの特徴量のいずれか又は複数のものを用いて、気泡と浮遊物とが識別される。すなわち、その特徴量が所定の範囲内にあれば、浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）は気泡候補と見なされ（Ｓ５４でＹ）、気泡候補Ｕ（ｋ、ｊ）として記憶される（Ｓ５５）。また、その特徴量が所定の範囲内になければ、浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）は気泡候補と見なされない（Ｓ５４でＮ）。このような判定が、各ｋ、ｊの浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）に対して行われて終了する（Ｓ５６，Ｓ５７，Ｓ５８，Ｓ５９）。なお、上記の各特徴量の具体例は後述される。
【００５１】
この過程が行われた結果、前出の図３に示された気泡候補Ｕ（ｋ，ｊ）の集合Ｂが決定される。なお、この集合Ｂは、微分画像をもととしているが、個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）と全く同様に、気泡候補Ｕ（ｋ，ｊ）と同じ画素位置の、差分画像ＤＧ（ｋ）を切り出すことができる。以下において、画像中の同じ画素領域を占める画素位置を問題にしている場合は、差分画像、微分画像、エッジ画像等の用語は、特に区別せずに同等のものとしてに用いられる。
【００５２】
続いて、気泡判断過程を説明する。図１４は時間間隔Ｔ離れた２つの差分画像ＤＧ（ｋ）、ｋ＝１，２を重ねた状態を示す。この画像中には、第１の差分画像ＤＧ（１）における気泡候補Ｕ（ｋ，ｊ）＝Ｕ（１，１）、Ｕ（１，２）と、時間間隔Ｔ後の第２の差分画像ＤＧ（２）における気泡候補Ｕ（２，１）、Ｕ（２，２）とが示されている。また、図中には、第１の差分画像ＤＧ（１）の気泡候補が上方へ移動して、時間間隔Ｔ後の第２の差分画像ＤＧ（２）において出現する推定される移動推定位置に所定サイズの探索領域Ｓ（１）、Ｓ（２）が、それぞれ気泡候補Ｕ（１，１）、Ｕ（１，２）に対して設定されて図示されている。
【００５３】
このような探索領域Ｓ（１）、Ｓ（２）の位置及びサイズは以下のようにして決定される。気泡は、容器の回転が停止した後も続いている液体の流動よって水平方向に流されて移動し、また、気泡に作用する浮力と液体の粘性との関係などの合力によって所定の速度で上方へ移動する。そこで、第２の差分画像における気泡候補の出現推定位置を、第１の差分画像及び第２の差分画像の時間間隔と気泡の上昇速度とに基づいて決定し、探索領域のサイズを、液体流動による気泡の流動バラツキを含めるように決定する。このようにして、図１４に示される探索領域の下端までの距離ｄ１は気泡の最小上昇距離から、上端までの距離ｄ２は気泡の最大上昇距離から決定され、その水平幅は液体流動の速度から決定されたものである。
【００５４】
図１４の探索領域Ｓ（１）には、第２の差分画像から求めた気泡候補Ｕ（２，１）が出現している。他方、探索領域Ｓ（２）には、気泡候補は現れていない。この探索領域は、もともと、気泡候補Ｕ（１，２）に対応する気泡候補Ｕ（２，２）に対して設定されたものである。一般に、気泡ではない異物は、浮力が小さくてあまり上昇しないものや下降するものが多い。そして、気泡候補Ｕ（２，２）は気泡候補Ｕ（１，２）よりも下方に向かっている。以上のことから、気泡候補Ｕ（１，１）は本来、気泡であり、気泡候補Ｕ（１，２）は気泡ではないと結論される。
【００５５】
上述の気泡判断過程を、図１５のフローに従って説明する。気泡候補の１つづつについて気泡判断が行われるため、気泡候補番号ｊが初期化される（Ｓ６１）。次に、番号ｊの気泡候補について探索領域Ｓ（ｊ）が設定される（Ｓ６２）。探索領域Ｓ（ｊ）は、上述のように、第１の差分画像ＤＧ（１）における気泡候補Ｕ（１，ｊ）が、第２の差分画像ＤＧ（２）において出現すると推定される移動推定位置に所定サイズで設定される。次に、探索領域Ｓ（ｊ）にいずれかの気泡候補Ｕ（２，ｍ）があるかどうか調べられ、あれば（Ｓ６３でＹ）、気泡候補Ｕ（１，ｊ）は気泡であると判断され（Ｓ６４）、気泡候補番号ｊが記憶される（Ｓ６５）。探索領域Ｓ（ｊ）に気泡候補Ｕ（２，ｍ）がなければ（Ｓ６３でＮ）、気泡候補Ｕ（１，ｊ）は気泡でないとされる（Ｓ６６）。同様にして、他の気泡候補番号ｊについて、気泡かどうかの判断がなされる（Ｓ６７、Ｓ６８）。
【００５６】
また、異物検出過程では、上記までの過程で気泡であると判断された浮遊物微分画像を除いた個別の浮遊物微分画像（図３における集合算、Ａ−Ｃ）を異物であるとして検出結果が出力される。
【００５７】
以上、異物検査の全体の流れの概要、及び個々の画像処理の過程を具体的に説明したように、本発明の異物検査の方法は、画像に対して微分処理を行うことで、微小異物や透過的に検出し難い異物も高感度に検出し、見逃しのない異物検出を行うことができるものである。この方法においては、異物検出の過程の初期段階では気泡も高感度に検出されるが、その後の気泡判断過程により気泡が正確に信頼性高く識別されて除去されるため、過剰検出がなく高精度で、高信頼性をもった異物検出を行うことができる。
【００５８】
次に、上述した異物検出方法の変形例について以下に述べる。まず、個別の浮遊物微分画像を気泡候補とするか、又は異物とするかを判定する明暗判定過程を説明する。気泡候補判定過程において、個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）の微分値分布又は形状の特徴量が所定の範囲にあれば、さらに、その個別の浮遊物微分画像に対応する部分画像が第１の差分画像ＤＧ（１）又は第２の差分画像ＤＧ（２）から切り出して読み出される。そして、明暗判定過程において、その部分画像の明暗状態に基づいてその個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）を気泡候補とするかどうかが判定される。部分画像の明暗状態を用いて気泡候補を抽出するので、気泡でないものを過剰に気泡候補とすることを少なくできる。
【００５９】
この明暗判定過程は、本発明における透過照明によって撮像される気泡の特徴に基づいている。すなわち、透過照明により液体を撮像すると、図１６に示すように、液体中の気泡の輪郭部２２が黒く映り、また、内部２３が白く映る特徴を用いて、画像の明暗状態から気泡候補を抽出することができる。このとき、前提として、異物である浮遊物は気泡よりも同じ以上の大きさを持つものとし、また、異物である浮遊物は透過照明を施しても輪郭内部が白くならないものとする。
【００６０】
明暗判定過程における気泡候補の抽出処理は、予め２つの浮遊物判定しきい値ＴＨ、ＴＬを設定し、このしきい値ＴＨ、ＴＬと、部分画像の輪郭部分における微分値の総和Σｄ、又はエッジ画素数Σｅとの大小とを比較して行われる。
【００６１】
大きなしきい値ＴＨよりも輪郭部の微分値の総和Σｄ、又はエッジ画素数Σｅが大きければ（ＴＨ＜Σｄ、又はＴＨ＜Σｅ）、個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）は異物であるとされ、気泡候補として抽出されない。
【００６２】
小さなしきい値ＴＬよりも輪郭部の微分値の総和Σｄ、又はエッジ画素数Σｅが小さければ（Σｄ＜ＴＬ、又はΣｅ＜ＴＬ）、個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）は気泡候補として抽出される。
【００６３】
また、輪郭部の微分値の総和Σｄ、又はエッジ画素数Σｅが両しきい値ＴＬ、ＴＨの間であれば（ＴＬ＜Σｄ＜ＴＨ、又はＴＬ＜Σｅ＜ＴＨ）、さらに、部分画像の内部２３（図１６）における濃度（輝度）測定が行われる。その結果、濃度値が所定の設定値よりも明るい特徴を持つものは気泡候補とされる。
【００６４】
また、上述の明暗判定過程は、部分画像を切り出す部分を、図１７（ａ）に示すように、個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）の外接矩形２５の部分とし、切り出した外接矩形２５に内接する円２７（又は楕円）内の画像データを読出し、内接する円２７（又は楕円）内を所定の径比率α＝ｒｉ／ｒｏで外側２８と内側２９の領域に分けてそれぞれの領域の平均明度により気泡候補の判定するようにしてもよい。
【００６５】
外側の平均明度より内側の平均明度が所定値以上高ければ、すなわち内部が明るければ、その個別の浮遊物微分画像Ｖ（ｋ，ｉ）を気泡候補と判定される。この方法によると、透過照明により輪郭部が暗く、内部が明るくなる気泡の特徴を利用して適切な気泡候補抽出ができる。また、所定の径比率で外側と内側の領域に分けるので、浮遊物の大きさが様々であっても簡単に対応して気泡候補を抽出できる。
【００６６】
上述の処理は、図１７（ｂ）に示すような任意形状の個別の浮遊物微分画像に対しても同様に行われる。各画像のｘ、ｙアドレスの最小値、および最大値を用いて設定された外接矩形に内接円形又は楕円形が設定される。次に、気泡の輪郭部は黒いという条件を用いて、内接円をある比率で小さくすることにより、輪郭部の黒い部分よりも小さい円又は楕円形状が設定される。設定比率等は任意にとされる。設定された内部の小さい円又は楕円形状内の平均濃度が求められ、所定の設定値よりも明るい場合には、その部分画像又は対応する個別の浮遊物微分画像は、気泡候補と判定される。
【００６７】
また、上述の明暗判定過程は、前記同様に部分画像を切り出す部分を、個別の浮遊物微分画像の外接矩形部分とし、切り出した外接矩形に内接する円又は楕円内の画像データを読出し、その後、所定の明暗変化のある境界部が全周に対し所定比率存在するかどうかによって、その個別の浮遊物微分画像を気泡候補と判定するようにしてもよい。気泡は通常、略円形であり、気泡内部の明部分の外形も略円形である。そして、異物では、明部分が存在しないか、又は、存在しても円形状から離れていることが多い。従って、異物の部分画像の内接円の円周に対する明部分の周長（境界部の長さ）は、気泡の場合よりも小さくなる。このような気泡と異物の特徴により判定を行うことが出来る。
【００６８】
また、上述の明暗判定過程は、前記同様に部分画像を切り出す部分を、個別の浮遊物微分画像の外接矩形部分とし、切り出した外接矩形内の画像データを読出し、中央部が所定値以上の明部であり、その外側部にリング状または半リング状の所定値以下の明度を示す暗部が存在すれば、その個別の浮遊物微分画像を気泡侯補と判定するようにしてもよい。この判定方法においては、気泡が略球体または流動によるその変形体であり、透過照明により輪郭部が暗く、内部が明るくなり、輪郭部がリング状または半リング状の暗部となるその形状の特徴を利用している。この方法は、前出の図１７（ｂ）に示した非円形の部分画像３３〜３５に対しても対応することができる。泡があまりにも小さいために全体が灰色に映る部分画像３６以外のものは、輪郭部の一部が薄く映るために、気泡の輪郭部が途切れて映るものであっても、内部が透過照明により白く明るい部分画像となっている。
【００６９】
次に、気泡判断過程において第２の差分画像における気泡候補の出現推定位置の設定について説明する。推定位置を少なくとも第１の差分画像及び第２の差分画像の時間間隔と気泡の上昇速度とに基づいて決定し、また、その位置に設定する探索領域のサイズを液体流動による気泡の流動バラツキを含めるように設定する。通常の画像撮像は映像信号の垂直同期信号（ＶＤ）に同期して撮像されるので、連続的に撮像されるときの撮像時間間隔は、画像サイズにより変わることになる。２５６×２４０画素であれば、約１６．７ｍｓ間隔で、５１２×４８０画素であれば、約３３．３ｍｓ間隔で画像撮像が行われる。本実施例では、差分画像を生成する２つの画像間隔を約１６．７ｍｓ、又は約３３．３ｍｓの間隔で行い、第１の差分画像と第２の差分画像の間隔を約３３．３ｍｓ〜約６６．６ｍｓの間隔で行っている。また、気泡の上昇速度は、実験に基づき測定される。このように、画像撮像間隔と気泡の上昇速度とを考慮して、探索領域の幅、及び高さが設定される。
【００７０】
また、気泡判断過程において、３組以上の差分画像画像を用いてもよい。第１の差分画像の気泡候補を第２の差分画像、第３の差分画像と順に追跡して、それぞれの探索領域での探索結果を総合して、その気泡候補が気泡であるかどうかを判断するようにしてもよい。この判断方法においては、連続撮像する中で、気泡が連続する画像間に存在しなくても、組み合わせにより気泡を安定して検出することができる。差分画像ＤＧ（１）、ＤＧ（２）間、差分画像ＤＧ（２）、ＤＧ３）間でそれぞれ探索領域を自動的に設定して、気泡が移動している状況を判断し、画像間を連続的に移動する気泡を的確に捉えることで、誤判定を少なくすることができる。
【００７１】
上述の連続する差分画像を用いる気泡判断過程において、各探索領域での気泡候補の存在確率が所定値以上であればその気泡候補を気泡と判断するようにしてもよい。連続撮像する中で、例えば、差分画像ＤＧ（１）に気泡が存在、差分画像ＤＧ（２）に存在しない、差分画像ＤＧ（３）では存在するなど、気泡が連続する画像間に存在しなくても、存在する確率を求めて、存在確率しきい値よりも大きい場合には、不良と判定する。この例では、３画像の内気泡が２画像に存在するので存在確率は６６．７％となる。このような設定を複数画像間で設定することにより気泡を追跡して検出することができ検出安定性を向上させることができる。
【００７２】
また、気泡判断過程において、時間順に各探索領域に表出する気泡候補の変形状況の特徴を捉えてその気泡候補が気泡であるかどうかを判断するようにしてもよい。連続撮像の中で、例えば、図１８（ａ）（ｂ）に示すように、気泡の形状変化が発生しても、探索領域内に存在するものは、同一気泡と判断して良品と判定する。気泡の形状は、時間と共に変化するものである。このように連続撮像間に形状が変形しても、また、平均濃度値などが画像間で変化しても、画像の特徴をつかんで、安定して気泡を検出することができる。
【００７３】
また、気泡判断過程において、時間順に各探索領域を経由する気泡候補の示す軌跡と、液体の流動状況、液中の位置、及び時間的経過から推定される気泡の軌跡の両軌跡の合致性に基づいてその気泡候補が気泡であるかどうかを判断するようにしてもよい。気泡の軌跡は液体流動速度と気泡の浮力、液体の粘性などによる上昇速度により推定でき、推定した軌跡との合致性によって気泡を検出し、検出信頼性の向上が図れる。例えば、回転により、容器内の液体の流動は変わり、速い回転の場合は、容器の真ん中に狭い範囲で気泡が上昇していき、遅い回転の場合は、容器の幅全体を使って気泡が上昇していく傾向がある。この特徴を利用して、時間的経過により、気泡の存在する場所が変わっても、回転速度に合った奇跡で上昇している場合には、気泡を追跡して判定することができる。
【００７４】
次に、差分画像生成過程において、２つの画像の差分処理により生成した差分画像に、さらに画像ノイズ除去処理を施すことについて説明する。この処理により、液体流動誘発機構部の微妙な振動による撮像画像への影響などを除くことができ、より安定して異物検出を行うことが可能となる。
【００７５】
例えば、透明容器の表面に汚れ、水滴などが付着している場合、容器を回転／停止後の連続撮像において、これらの水滴等は移動しない。連続撮像した場合に、光学条件又は回転部の振動などにより、本来移動しない対象物の撮像位置が、微妙に画像間でずれる可能性がある。このような画像を用いて差分処理を行うと、例えば振動によってズレた部分が差分画像に残り、これらが異物などと判定され誤判定の要因になる可能性がある。このような画像を用いて差分処理を行った場合、得られた差分画像に３×３画素オペレータ、５×５画素オペレータなどによるフィルター処理をかけて、画像ノイズ除去処理を行うなうことで誤判定の要因を取り除くことができる。
【００７６】
また、画像ノイズ除去処理は、予め設定した画素数分の縮小処理と拡大処理を順次行ってノイズ分を消去するようにしてもよい。差分処理により、例えば１〜２画素の小さな画像が出てきた場合、縮小処理によりまず小さいもを消去し、残った画像だけを拡大処理する。また、これらの処理と前記のフィルター処理を組み合わせてもよい。このような縮小／拡大処理は、画像のノイズ除去に有効な手段であり誤判定を防ぐ効果が大きい。
【００７７】
また、画像ノイズ除去処理は、差分画像にて表出する画像の塊部分の大きさを所定の基準値と比較し、その塊部分が規準値よりも小さければその塊部分を消去する処理であってもよい。差分処理により、例えば１〜２画素の小さな画像が出てきた場合には、所定の設定値よりも小さいとしてこれをノイズと判定し除去することができる。
【００７８】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、液体の流動化は回転の他、上下振動などを加えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る異物検出装置の構成斜視図。
【図２】 同上装置のブロック構成図。
【図３】 本発明の一実施形態に係る異物検出方法の画像処理の中で扱われる個々の画像の包含関係図。
【図４】 同上方法の全体フロー図。
【図５】 同上装置による撮像画像。
【図６】 同上方法の撮像記憶過程のフロー図。
【図７】 （ａ）は同上装置による撮像画像及び差分画像、（ｂ）は差分画像を生成する方法を説明する図。
【図８】 同上方法の差分画像生成過程のフロー図。
【図９】 （ａ）（ｂ）は同上装置による差分画像の微分強度図。
【図１０】 同上方法のエッジ画像抽出過程のフロー図。
【図１１】 同上装置による個別の浮遊物微分画像。
【図１２】 同上方法の浮遊物微分画像抽出過程のフロー図。
【図１３】 同上方法の気泡候補判定過程のフロー図。
【図１４】 同上装置による差分画像を重ねた図。
【図１５】 同上方法の気泡判断過程のフロー図。
【図１６】 は同上装置により得られる気泡の画像。
【図１７】 （ａ）は同上方法における気泡候補判定処理を示す図、（ｂ）は同上方法で扱われる気泡候補例を示す画像。
【図１８】 （ａ）（ｂ）は同上方法で扱われる気泡の形状変化図。
【符号の説明】
１ 異物検出装置
２ 透明容器
３ 液体
４ 流動誘発機（流動誘発手段）
５ 透過照明
５ａ 透過照明光
１１ 撮像記憶手段
１２ 差分画像生成手段
１３ エッジ画像抽出手段
１４ 浮遊物微分画像抽出手段
１５ 気泡候補判定手段
１６ 気泡判断手段
１７ 異物検出手段
Ｂ（ｋ） 微分画像
Ｅ（ｋ） エッジ画像
ＤＧ（ｋ） 差分画像
Ｇ（ｔ） 画像（撮像画像）
Ｕ（ｋ，ｊ） 気泡候補
Ｖ（ｋ，ｉ） 個別の浮遊物微分画像
Ｓ（ｊ） 探索領域

Claims (10)

1. 流動誘発手段を起動して透明容器内の液体を流動させて異物を浮遊させ、次に流動誘発手段を停止した後、透過照明のもとで透明容器内の液体を撮像して液体中の浮遊する異物を検出する異物検出方法において、
   流動誘発手段の停止後に連続して液体を撮像し、その撮像した複数の画像を記憶する撮像記憶過程と、
   前記記憶した複数の画像から所定の時間差を有する一対の画像を、所定の時間間隔をおいて２組選択し、各組における第１の画像と第２の画像を差分処理して第１の差分画像と第２の差分画像を各々生成する差分画像生成過程と、
   各組の差分画像に対して微分処理を行ってエッジ画素を抽出するエッジ画素抽出過程と、
   前記エッジ画素をグルーピングして個別の浮遊物微分画像を抽出する浮遊物微分画像抽出過程と、
   個別の浮遊物微分画像の微分値分布又は形状の特徴量を求め、その特徴量が所定の範囲内であればその画像を気泡候補と判定する気泡候補判定過程と、
   第１の差分画像の気泡候補が上方へ移動して第２の差分画像において表出する移動推定位置に所定サイズの探索領域を設定し、その探索領域内に気泡候補が存在する場合は、その気泡候補を気泡と判断する気泡判断過程と、
   前記気泡と判断した浮遊物微分画像を除いた個別の浮遊物微分画像を異物として検出する異物検出過程と、を備えたことを特徴とする容器内液体中の異物検出方法。
2. 前記気泡候補判定過程は、個別の浮遊物微分画像の微分値分布又は形状の特徴量を求め、その特徴量が所定の範囲にあれば、さらに、その個別の浮遊物微分画像に対応する部分画像を第１の差分画像又は第２の差分画像から切り出して読出し、その部分画像の明暗状態に基づいてその個別の浮遊物微分画像を気泡候補とするかどうかを判定する明暗判定過程を備える請求項１に記載の異物検出方法。
3. 前記明暗判定過程は、前記部分画像を切り出す部分を、個別の浮遊物微分画像の外接矩形部分とし、切り出した外接矩形に内接する円又は楕円内の画像データを読出し、内接する円又は楕円内を所定の径比率で外側と内側の領域に分けてそれぞれの領域の平均明度を求め、外側の平均明度より内側の平均明度が所定値以上高ければその個別の浮遊物微分画像を気泡候補と判定する請求項２に記載の異物検出方法。
4. 前記明暗判定過程は、前記部分画像を切り出す部分を、個別の浮遊物微分画像の外接矩形部分とし、切り出した外接矩形に内接する円又は楕円内の画像データを読出し、所定の明暗変化のある境界部が全周に対し所定比率存在すればその個別の浮遊物微分画像を気泡候補と判定する請求項２又は請求項３に記載の異物検出方法。
5. 前記明暗判定過程は、前記部分画像を切り出す部分を、個別の浮遊物微分画像の外接矩形部分とし、切り出した外接矩形内の画像データを読出し、中央部が所定値以上の明部であり、その外側部にリング状または半リング状の所定値以下の明度を示す暗部が存在すればその個別の浮遊物微分画像を気泡侯補と判定する請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の異物検出方法。
6. 前記気泡判断過程は、前記第２の差分画像における気泡候補の推定位置を、第１の差分画像及び第２の差分画像の時間間隔と気泡の上昇速度とに基づいて決定し、前記探索領域のサイズを、液体流動による気泡の流動バラツキを含めるように決定する請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の異物検出方法。
7. 前記差分画像生成過程は、所定の時間間隔をおいた３組以上の画像を選択して各組における第１の画像と第２の画像を差分処理して各組毎の差分画像を生成し、
   前記気泡判断過程は、第１の差分画像の気泡候補を第２の差分画像、第３の差分画像と順に追跡して、それぞれの探索領域での探索結果を総合して、その気泡候補が気泡であるかどうかを判断する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の異物検出方法。
8. 前記気泡判断過程は、時間順に各探索領域に表出する気泡候補の変形状況の特徴を捉えてその気泡候補が気泡であるかどうかを判断する請求項７に記載の異物検出方法。
9. 前記差分画像生成過程は、２つの画像の差分処理により生成した差分画像に、さらに画像ノイズ除去処理を施して差分画像とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の異物検出方法。
10. 流動誘発手段を起動して透明容器内の液体を流動させて異物を浮遊させ、次に流動誘発手段を停止した後、透過照明のもとで透明容器内の液体を撮像して液体中の浮遊する異物を検出する異物検出装置において、
    流動誘発手段の停止後に連続して液体を撮像し、その撮像した複数の画像を記憶する撮像記憶手段と、
    前記記憶した複数の画像から所定の時間差を有する一対の画像を、所定の時間間隔をおいて２組選択し、各組における第１の画像と第２の画像を差分処理して第１の差分画像と第２の差分画像を各々生成する差分画像生成手段と、
    各組の差分画像に対して微分処理を行ってエッジ画素を抽出するエッジ画素抽出手段と、
    前記エッジ画素をグルーピングして個別の浮遊物微分画像を抽出する浮遊物微分画像抽出手段と、
    個別の浮遊物微分画像の微分値分布又は形状の特徴量を求め、その特徴量が所定の範囲内であればその画像を気泡候補と判定する気泡候補判定手段と、
    第１の差分画像の気泡候補が上方へ移動して第２の差分画像において表出する移動推定位置に所定サイズの探索領域を設定し、その探索領域内に気泡候補が存在する場合は、その気泡候補を気泡と判断する気泡判断手段と、
    前記気泡と判断した浮遊物微分画像を除いた個別の浮遊物微分画像を異物として検出する異物検出手段とを備えたことを特徴とする容器内液体中の異物検出装置。

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