JP6545342B1 - Abnormality detection device and abnormality detection program - Google Patents
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Abstract
【課題】異常検知装置において、異常(不具合)のある製品を正確に、精度よく検知することができる異常検知装置及び異常検知プログラムを提供すること。【解決手段】異常検知装置20は、関心領域設定手段211と、シーケンス設定手段212と、異常検知手段213とを有する。関心領域設定手段211は、フレーム画像上の所定位置に、少なくとも1個の第1の関心領域と少なくとも1個の第2の関心領域とを設定する。シーケンス設定手段212は、フレーム画像のうち設定された第1の関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行うタイミングを定義したシーケンスを設定する。異常検知手段213は、シーケンスに従った異常検知処理期間中に撮像されたフレーム画像のうち設定された第2の関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行う。【選択図】 図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an abnormality detection device and an abnormality detection program capable of accurately and accurately detecting a product having an abnormality (failure) in an abnormality detection device. An abnormality detection apparatus includes a region of interest setting unit, a sequence setting unit, and an abnormality detection unit. The region of interest setting means 211 sets at least one first region of interest and at least one second region of interest at a predetermined position on the frame image. The sequence setting unit 212 performs luminance analysis on the first region of interest set in the frame image, and sets a sequence defining the timing of performing abnormality detection processing. The abnormality detection unit 213 performs luminance analysis on a second region of interest set in the frame images captured during the abnormality detection processing period according to the sequence, and performs abnormality detection processing. [Selected figure] Figure 3
Description
本発明は、被写体の異常を検知する技術に係り、特に、高いフレームレートで撮像可能な高速度カメラ(High speed camera)により被写体を撮像することで得られた動画像データに基づいて被写体の異常を検知する異常検知装置及び異常検知プログラムに関する。 The present invention relates to a technique for detecting an abnormality of an object, and in particular, an abnormality of an object based on moving image data obtained by imaging an object with a high speed camera capable of imaging at a high frame rate. And an abnormality detection program for detecting
被写体の変化を撮像するために、高いフレームレートで画像を連続して撮像可能な高速度カメラが利用されている。このような装置は、撮像手段で所定の撮像フレームレートで撮像したフレーム画像データを、撮像時と異なるフレームレートでフレーム画像として表示部に表示させる。例えば、汎用のビデオカメラでは、画像一枚当たりの撮像周期が1/30秒、すなわちフレームレートが30fps(frame per second)の規格速度であるのに対し、高速度カメラでは、フレームレートが60〜100万、例えば、1000fpsといった高いものである。このような高速度カメラを用いて動画像データを録画し、高いフレームレートで撮像した一連のフレーム画像データを撮像時よりも低いフレームレートで表示部に表示させれば、被写体の動きを微小時間毎に撮像された一連の画像によりスローで観察することができる(例えば、特許文献1,2)。 In order to capture changes in a subject, a high-speed camera capable of continuously capturing images at a high frame rate is used. Such an apparatus causes the display unit to display frame image data captured at a predetermined imaging frame rate by the imaging unit as a frame image at a frame rate different from that at the time of imaging. For example, in a general-purpose video camera, the imaging cycle per image is 1/30 second, that is, the frame rate is a standard speed of 30 fps (frames per second), while the high-speed camera has a frame rate of 60 to One million, for example, as high as 1000 fps. If moving image data is recorded using such a high-speed camera and a series of frame image data captured at a high frame rate is displayed on the display unit at a lower frame rate than at the time of capturing, the movement of the subject is minute It is possible to observe at a slow speed by a series of images captured each time (for example, Patent Documents 1 and 2).
また、周期的に動く被写体を撮像して動画像データを得ながら、その各周期の動きを評価しながら、被写体の動きが通常とは異なるフレーム画像データのみを記録する装置が開示されている(例えば、特許文献3)。この技術は、工場の生産ラインのように製品が入っては出るというような周期的な動作を繰り返すシーンを高速度カメラで撮像して動画像データとして録画する一方で、複数のフレーム画像データを周期毎に分割して解析することで異常なフレーム画像データを抽出して記録するものである。 There is also disclosed an apparatus for recording only frame image data whose motion of a subject is different from normal while evaluating motion of each cycle while capturing moving image data by imaging a subject that moves periodically ( For example, Patent Document 3). This technology captures a scene with a high-speed camera that repeats a periodic operation such as a factory production line that enters and leaves a product, and records it as moving image data, while a plurality of frame image data The abnormal frame image data is extracted and recorded by dividing and analyzing for each cycle.
しかしながら、従来技術によると、フレーム画像データの全体を輝度解析して異常のあるフレーム画像データを検知することになる。その場合、製品にバリが付いている等の異常が発生している場合に、製品にバリが付いていない正常な場合と比較して輝度分布が殆ど同じになるので、異常を見逃してしまう虞場合がある。 However, according to the prior art, the entire frame image data is subjected to luminance analysis to detect abnormal frame image data. In that case, if an abnormality such as burring occurs in the product, the luminance distribution is almost the same as in the normal case where the burring is not attached to the product, so the abnormality may be overlooked There is a case.
また、製品が上下に反転している場合等の異常が発生している場合に、正常位の製品の場合と比較して輝度分布が同じになるので、異常を見逃してしまう虞がある。 In addition, when an abnormality occurs such as when the product is turned upside down, the luminance distribution is the same as in the case of the product in the normal order, so there is a risk that the abnormality may be missed.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、フレーム画像データの部分のみを輝度解析することで、異常(不具合)のある製品を正確に、精度よく検知することができる異常検知装置及び異常検知プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and is an abnormality detection device capable of accurately and accurately detecting a product having an abnormality (failure) by analyzing only a portion of frame image data. And provide an anomaly detection program.
本発明の一実施形態に係る異常検知装置は、関心領域設定手段と、シーケンス設定手段と、異常検知手段とを有する。関心領域設定手段は、フレーム画像上の所定位置に、少なくとも1個の第1の関心領域と少なくとも1個の第2の関心領域とを設定する。シーケンス設定手段は、フレーム画像のうち設定された第1の関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行うタイミングを定義したシーケンスを設定する。異常検知手段は、シーケンスに従った異常検知処理期間中に撮像されたフレーム画像のうち設定された第2の関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行う。 An abnormality detection device according to an embodiment of the present invention includes a region of interest setting means, a sequence setting means, and an abnormality detection means. The region of interest setting means sets at least one first region of interest and at least one second region of interest at a predetermined position on the frame image. The sequence setting unit performs a luminance analysis on a first region of interest set in the frame image, and sets a sequence defining a timing at which abnormality detection processing is performed. The abnormality detection means performs luminance analysis on a second region of interest set among the frame images captured during the abnormality detection processing period according to the sequence, and performs abnormality detection processing.
本発明の一実施形態に係る異常検知装置は、関心領域設定手段と、シーケンス設定手段と、異常検知手段とを有する。関心領域設定手段は、フレーム画像上の所定位置に、少なくとも1個の関心領域を設定する。シーケンス設定手段は、フレーム画像のうち設定された関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行うタイミングを定義したシーケンスを設定する。異常検知手段は、シーケンスに従った異常検知処理期間中に撮像されたフレーム画像のうち設定された関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行う。 An abnormality detection device according to an embodiment of the present invention includes a region of interest setting means, a sequence setting means, and an abnormality detection means. The region of interest setting means sets at least one region of interest at a predetermined position on the frame image. The sequence setting unit performs a luminance analysis on a region of interest set in the frame image, and sets a sequence defining a timing at which an abnormality detection process is performed. The abnormality detection means performs luminance analysis on a region of interest set in the frame images captured during the abnormality detection processing period according to the sequence, and performs abnormality detection processing.
本発明の一実施形態に係る異常検知プログラムは、コンピュータに、フレーム画像上の所定位置に、少なくとも1個の第1の関心領域と少なくとも1個の第2の関心領域とを設定する機能と、フレーム画像のうち設定された第1の関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行うタイミングを定義したシーケンスを設定する機能と、シーケンスに従った異常検知処理期間中に撮像されたフレーム画像のうち設定された第2の関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行う機能と、を実現させる。 An abnormality detection program according to an embodiment of the present invention has a function of setting at least one first region of interest and at least one second region of interest in a predetermined position on a frame image in a computer. A function of setting a sequence defining a timing at which abnormality detection processing is performed by performing luminance analysis in a first region of interest set out of the frame images, and a frame image captured during an abnormality detection processing period according to the sequence Luminance analysis is performed in the second region of interest set among them, and a function of performing abnormality detection processing is realized.
本発明の一実施形態に係る異常検知プログラムは、コンピュータに、フレーム画像上の所定位置に、少なくとも1個の関心領域を設定する機能と、フレーム画像のうち設定された関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行うタイミングを定義したシーケンスを設定する機能と、シーケンスに従った異常検知処理期間中に撮像されたフレーム画像のうち設定された関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行う機能と、を実現させる。 An abnormality detection program according to an embodiment of the present invention performs, on a computer, a function of setting at least one region of interest at a predetermined position on a frame image, and brightness analysis on the region of interest set in the frame image. And a function of setting a sequence defining a timing at which abnormality detection processing is performed, and performing luminance analysis on a region of interest set among frame images captured during the abnormality detection processing period according to the sequence, and performing abnormality detection processing. To realize the function.
本発明に係る異常検知装置及び異常検知プログラムによれば、フレーム画像データの部分のみを輝度解析することで、異常(不具合)のある製品を正確に、精度よく検知することができる。 According to the abnormality detection apparatus and the abnormality detection program according to the present invention, by analyzing the luminance of only the portion of the frame image data, it is possible to accurately detect a product having an abnormality (failure) accurately.
本発明に係る実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Embodiments according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.
1.実施形態
図1は、実施形態に係る異常検知装置を含む異常検知システムの一構成例を示す概略図である。
1. Embodiment FIG. 1 is a schematic view showing one configuration example of an abnormality detection system including the abnormality detection device according to the embodiment.
図1は、実施形態に係る異常検知システム1を示す。異常検知システム1は、撮像装置10、異常検知装置20、シーケンサ30、及び動作部40を備える。撮像装置10、異常検知装置20、シーケンサ30、及び動作部40は、有線又は無線LAN(Local Area Network)等のネットワークNを介して相互に通信可能なように接続される。
FIG. 1 shows an abnormality detection system 1 according to the embodiment. The abnormality detection system 1 includes an
撮像装置10は、イメージセンサ、増幅器、及びA/D(Analog to Digital)変換器等(図示省略)等を備える。イメージセンサは、対物光学系(図示省略)を介して、動きのある製品Uを監視対象として撮像する。増幅器は、イメージセンサからの出力ビデオ信号を増幅させる。A/D変換器は、増幅器から出力されたアナログビデオ信号をデジタルビデオ信号に変換する。
The
撮像装置10は、オートメーション化された施設内の動きのある製品Uの状況を監視するために、当該施設内に設置されるものである。撮像装置10は、汎用のビデオカメラであってもよいが、高速度カメラであることが好適である。撮像装置10が、汎用のビデオカメラである場合、30fps程度のフレームレートであるのに対し、高速度カメラである場合、60〜100万、例えば、1000fpsといった高いフレームレートを実現できる。
The
撮像装置10は、動きのある製品Uを含む撮像範囲Fを連続的に撮像して動画像データを撮像する。なお、撮像装置10は、固定カメラである場合について説明するが、その場合に限定されるものではない。例えば、撮像装置10は、PTZ(パン・チルト・ズーム)カメラであってもよい。撮像装置10によって撮像された動画像データは、異常検知装置20に提供される。
The
異常検知装置20は、PC(Personal Computer)の一般的な構成を備える。異常検知装置20は、デスクトップPC又はノートPCであってもよいし、スマートフォン及びタブレット端末等のモバイルPCであってもよい。異常検知装置20は、動きのある製品Uを含む各フレーム画像データを入力して解析することで、異常なフレーム画像データ、つまり、異常な製品Uを検知する。
The
図2は、異常検知装置20の構成例を示す概略図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a configuration example of the
図2に示すように、異常検知装置20は、コンピュータとしての構成を備え、制御部21、一次記憶部22、二次記憶部23、入力部24、表示部25、及び通信部26を備える。制御部21は、共通信号伝送路としてのバスを介して、異常検知装置20を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続される。制御部21は、専用のハードウェアで構成されてもよいし、内蔵のプロセッサによるソフトウェア処理で各種機能を実現するように構成してもよい。
As shown in FIG. 2, the
制御部21は、所定のプログラムを実行する専用又は汎用のCPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro Processor Unit)等のプロセッサの他、特定用途向け集積回路(ASIC)、及び、プログラマブル論理デバイス等の処理回路を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス(SPLD:Simple Programmable Logic Device)、複合プログラマブル論理デバイス(CPLD:Complex Programmable Logic Device)、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)等の回路が挙げられる。
The
また、制御部21は、単一のプロセッサによって構成されてもよいし、複数の独立したプロセッサの組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、複数のプロセッサにそれぞれ対応する複数の一次記憶部22が設けられると共に、各プロセッサにより実行されるプログラムが当該プロセッサに対応する記憶回路に記憶される構成でもよい。別の例としては、1個の一次記憶部22が複数のプロセッサの各機能に対応するプログラムを一括的に記憶する構成でもよい。
Further, the
一次記憶部22は、例えば、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(Flash Memory)等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。一次記憶部22は、USB(Universal Serial Bus)メモリ及びDVD(Digital Video Disk)等の可搬型メディアを脱着自在な回路として構成されてもよい。一次記憶部22は、制御部21において実行される各種プログラム(アプリケーションプログラムの他、OS(Operating System)等も含まれる)、プログラムの実行に必要な文字情報、及び画像データを記憶する。また、一次記憶部22には、OSを制御するための各種コマンドや、タッチパネル13からの入力を支援するGUI(Graphical User Interface)のプログラムを記憶する。
The
二次記憶部23の構成は、一次記憶部22の構成と同等であるので説明を省略する。一次記憶部22は、撮像装置10により撮像された全てのフレーム画像データを録画する際に利用される。一方で、二次記憶部23は、撮像装置10により撮像された全てのフレーム画像データ(動画像データ)のうち、異常が検知されたフレーム前後の複数のフレーム画像データのみを記憶させるために利用される。
The configuration of the
入力部24は、操作者によって操作が可能な入力デバイスと、入力デバイスからの信号を入力する入力回路とを含む。入力デバイスは、トラックボール、スイッチ、マウス、キーボード、操作面に触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力デバイス、及び音声入力デバイス等によって実現される。操作者により入力デバイスが操作されると、入力回路はその操作に応じた信号を生成して制御部21に出力する。
The
表示部25は、例えば液晶ディスプレイやOLED(Organic Light Emitting Diode)ディスプレイ等の一般的な表示出力装置により構成される。表示部25は、制御部21の制御に従って各種情報を表示する。
The
通信部26は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成される。通信部26は、各規格に応じた通信制御を行なうことで、異常検知装置20をネットワークN網に接続させる。
The
図1の説明に戻って、シーケンサ30は、制御部及び記憶部(図示省略)等を具備する。制御部は、制御部21(図2に図示)と同等の構成を備え、プロセッサ、FPGA、又はASIC等のハードウェアで構成される。記憶部についても同様に、一次記憶部22(図2に図示)と同等の構成を備える。シーケンサ30は、予め記憶部に登録された、駆動制御シーケンスに従って、動作部40の動作を制御する。
Returning to the description of FIG. 1, the
動作部40は、製品Uを把持して動かすアームや、製品Uをその上部に配置して運搬するコンベア等によって構成される。
The
続いて、異常検知装置20の機能について説明する。
Subsequently, the function of the
図3は、異常検知装置20の機能を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the function of the
異常検知装置20の制御部21は、異常検知プログラムを実行することで、関心領域設定手段211、シーケンス設定手段212、異常検知手段213、出力手段214、記録制御手段215、及び再生制御手段216として機能する。なお、手段211〜116の機能の全部又は一部は、異常検知装置20にASIC等の回路に備えられるものであってもよい。
The
関心領域設定手段211は、GUI等のユーザインターフェースを介して、表示部25に表示されたフレーム画像上の所定位置に、複数の関心領域を設定する機能を有する。これにより、表示された動画像上に、複数の関心領域の位置が確定する。なお、関心領域の形態は、フレーム画像上に直線や曲線として1次元領域として設定されてもよいし、矩形、円形、又は自由曲線によって形成される2次元領域として設定されてもよい。また、複数の関心領域の形態がそれぞれ異なっていてもよい。
The region of
関心領域設定手段221は、少なくとも1個のタイミング設定用の関心領域と、少なくとも1個の異常検知用の関心領域を設定する。例えば、関心領域設定手段221は、1個のタイミング設定用の関心領域と、1個の異常検知用の関心領域とを設定する。タイミング設定用の関心領域は、フレーム画像データのうち当該領域において輝度解析を行うことにより、異常検知処理を行う異常検知処理期間を定義したシーケンス(以下「異常検知シーケンス」という)を決定するためのものである。一方で、異常検知用の関心領域は、異常検知シーケンスによる異常検知処理期間中のフレーム画像データのうち当該領域において輝度解析を行うことにより、異常のあるフレーム画像データを検知するためのものである。なお、複数の関心領域は、2個の関心領域、つまり、1個のタイミング設定用の関心領域と1個の異常検知用の関心領域とである場合に限定されるものではない。 The region of interest setting means 221 sets at least one region of interest for timing setting and at least one region of interest for anomaly detection. For example, the region of interest setting unit 221 sets one region of interest for timing setting and one region of interest for anomaly detection. The region of interest for setting the timing is for determining a sequence (hereinafter referred to as "abnormality detection sequence") defining an abnormality detection processing period for performing abnormality detection processing by performing luminance analysis on the relevant region of the frame image data. It is a thing. On the other hand, the region of interest for abnormality detection is for detecting frame image data having abnormality by performing luminance analysis on the region of frame image data during abnormality detection processing period by the abnormality detection sequence. . The plurality of regions of interest are not limited to two regions of interest, that is, one region of interest for setting timing and one region of interest for anomaly detection.
例えば、複数の関心領域が3個の関心領域である場合、1個のタイミング設定用の関心領域で設定された異常検知処理期間中に、2個の検知用の関心領域のそれぞれにおいて異常検知が行われてもよい。また、例えば、複数の関心領域が3個の関心領域である場合、2個のタイミング設定用の関心領域で決定された異常検知処理期間中にそれぞれ、1個の検知用の関心領域において異常検知が行われてもよい。さらに、例えば、複数の関心領域が4個の関心領域である場合、1個目のタイミング設定用の関心領域で決定された異常検知処理期間中に、1個目の異常検知用の関心領域において異常検知が行われる一方で、2個目のタイミング設定用の関心領域で決定された異常検知処理期間中に、2個目の異常検知用の関心領域において異常検知が行われてもよい。 For example, in the case where the plurality of regions of interest are three regions of interest, abnormality detection is performed in each of the two regions of interest for detection during the abnormality detection processing period set in the region of interest for one timing setting. It may be done. Also, for example, in the case where the plurality of regions of interest are three regions of interest, abnormality detection is performed in one region of interest for detection respectively during the abnormality detection processing period determined in the regions of interest for setting two timings. May be performed. Furthermore, for example, in the case where the plurality of regions of interest are four regions of interest, the first region of interest for anomaly detection in the region of interest for abnormality detection determined in the region of interest for setting the first timing. While the abnormality detection is performed, the abnormality detection may be performed in the second area of interest for abnormality detection during the abnormality detection processing period determined in the area of interest for setting the second timing.
以下、複数の関心領域が、2個の関心領域である場合について説明する。また、タイミング設定用の関心領域を「第1の関心領域」と呼び、異常検知用の関心領域を「第2の関心領域」と呼ぶ。 Hereinafter, the case where the plurality of regions of interest are two regions of interest will be described. Further, the region of interest for setting the timing is referred to as a "first region of interest", and the region of interest for abnormality detection is referred to as a "second region of interest".
シーケンス設定手段212は、フレーム画像データのうち、関心領域設定手段211によって設定された第1の関心領域において輝度解析を行い、異常検知シーケンスを設定する機能を有する。
The
異常検知手段213は、シーケンス設定手段212によって設定された異常検知シーケンスに従った異常検知処理期間中に撮像されたフレーム画像データのうち、関心領域設定手段211によって設定された第2の関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行う機能を有する。
The
出力手段214は、異常検知手段213によって異常が検知された場合に、異常を検知した旨や、異常を検知したフレーム画像データを、表示部25を介して出力する機能を有する。また、出力手段214は、異常検知手段213によって異常を検知した場合に、異常を検知した旨や、異常を検知したフレーム画像データを、通信部26及びネットワークNを介して外部装置に送信する機能を有してもよい。また、出力手段214は、後述する輝度解析の結果(例えば、各フレームの輝度分布等や、エッジ位置の時系列推移等)を、通信部26及びネットワークNを介して外部装置に送信する機能を有してもよい。
The
記録制御手段215は、異常検知手段213により異常が検知された場合に、異常が検知されたフレーム以前であって所定時間内の複数のフレーム画像データを一次記憶部22から取得して二次記憶部23に記録するように制御する機能を有する。また、記録制御手段215は、異常検知手段213により異常が検知された場合に、異常が検知されたフレームより後であって所定時間内の複数のフレーム画像を二次記憶部23に適時記録するように制御する機能を有する。
When an abnormality is detected by the
再生制御手段216は、記録制御手段215によって二次記憶部23に記憶された複数のフレーム画像データを表示部25に、実時間に合わせて再生し、又は、スロー再生する機能を有する。これにより、高速度カメラにより高いフレームレートで撮像した一連のフレーム画像データを撮像時よりも低いフレームレートで表示部25に表示させれば、操作者は、製品Uの動きを微小時間毎に撮像された一連の画像によりスローで観察することができる。
The
続いて、図4〜図6を用いて、異常検知装置20の動作について説明する。
Subsequently, the operation of the
図4は、異常検知装置20の動作をフローチャートとして示す図である。図4において、「ST」に数字を付した符号フローチャートの各ステップを示す。図5は、異常検知装置20の動作をタイムチャートとして示す図である。図6は、異常検知装置20の動作を、接着剤が塗布されたシール材U(U1〜U3)の監視に適用した場合のフレーム画像データを示す図である。図6は、動作部40としてのコンベア40によってシール材Uが右から左に運搬される工程(図4の(A)〜(F)の順)を、撮像装置10が撮像した場合の各フレーム画像データを示す。
FIG. 4 is a diagram showing the operation of the
操作者の操作による入力部24からの指示信号に従って、異常検知装置20は、製品(例えば、接着剤が塗布されたシール材)Uの監視を開始する(図4のステップST1)。異常検知装置20は、フレーム画像データを表示部25に表示させる(図4のステップST2)。ここで、異常検知装置20は、ステップST2において、既に取得されている動画像データのフレーム画像データを表示部25に再生表示させてもよいし、逐次取得されるフレーム画像データを撮像装置10から順次受信し、それを表示部25にライブ表示させてもよい。前者によれば、操作者は後で改めて製品の異常の発生について検証することができるし、後者によれば、操作者は製品の異常の発生をライブ監視することができる。以下、後者について説明する。
In accordance with an instruction signal from the
異常検知装置20の関心領域設定手段211は、フレーム画像データに第1の関心領域G1と第2の関心領域G2(図6に図示)が設定されたか否かを判断する(図4のステップST3)。ステップST3の判断にてNO、つまり、フレーム画像データに2個の関心領域が設定されていないと判断される場合、異常検知装置20は、次のフレームについて、フレーム画像データを受信して、フレーム画像データをライブ表示させる(図4のステップST2)。なお、ステップST3にてNOと判断される場合は、現在の時間が、図5に示す第t1フレームから第t2フレームまでの間の場合である。
The region of
一方で、ステップST3の判断にてYES、つまり、フレーム画像データに2個の関心領域が設定されたと判断される場合、異常検知装置20は、次のフレームについて、フレーム画像データを表示部25にライブ表示させる(図4のステップST4)。なお、ステップST3にてYESと判断される場合は、現在の時間が、図5に示す第t2フレームの場合であり、図6(A)に示す場合である。
On the other hand, if the determination in step ST3 is YES, that is, if it is determined that two regions of interest are set in the frame image data, the
シーケンス設定手段212は、ステップST4によって表示されたフレーム画像データのうち、ステップST3の結果によって設定された第1の関心領域G1において輝度解析を行い、基準フレームであるか否かを判断する(図4のステップST5)。つまり、シーケンス設定手段212は、フレーム画像データの全体ではなく、部分的な領域についてのみ輝度解析を行う。基準フレームとは、第1の関心領域内の輝度値が変化したと判断できるタイミング、つまり、各製品Uが第1の関心領域に対応する位置にくるタイミングに対応するフレームを意味し、図5及び図6(B)の第t3フレームとして示される。図6(B)では、輝度解析によって求められた、シール材U1の後端に第1の関心領域の位置が一致している。なお、シール材U1に続くシール材U2には、接着剤のはみ出し異常(破線)が発生しているものとする。
The
図7は、異常検知装置20において行われる輝度解析の例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an example of luminance analysis performed in the
シーケンス設定手段212は、過去を含めた複数のフレーム画像データのうち第1の関心領域内に存在する画素群が示す輝度値の周期変化に基づいて輝度解析を行う。例えば、シーケンス設定手段212は、過去を含めた複数のフレーム画像データのうち第1の関心領域(2次元領域)内に存在する画素群が示す平均輝度の周期変化(正常波形とのマッチング、図7(A)に図示)や、第1の関心領域(1次元領域)内に存在する画素群が示す輝度値から計測されるエッジ(図7(B)に図示)位置のトラッキングに基づいて輝度解析を行う。
The
また、シーケンス設定手段212は、当該フレーム画像データの中の第1の関心領域内の画素群が示す輝度値に基づいて輝度解析を行う。例えば、シーケンス設定手段212は、第1の関心領域(1次元領域)内に存在する画素群が示す輝度分布の閾値との比較(図7(C)に図示)や、第1の関心領域(2次元領域)内に存在する画素群が示す輝度分布の閾値との比較(図7(D)に図示)や、第1の関心領域(1次元領域)内に存在する画素群が示す輝度値から計測されるエッジの有無(図7(E)に図示)や、第1の関心領域(2次元領域)内に存在する画素群が示す輝度値のヒストグラム(図7(F)に図示)に基づいて輝度解析を行う。
In addition, the
図4〜図6の説明に戻って、ステップST5の判断にてNO、つまり、ステップST4によって表示されたフレーム画像データが基準フレームではないと判断された場合、異常検知装置20は、次のフレームについて、フレーム画像データを表示部に表示させる(図4のステップST4)。
Returning to the description of FIGS. 4 to 6, the determination in step ST5 is NO, that is, when it is determined that the frame image data displayed in step ST4 is not the reference frame, the
一方で、ステップST5の判断にてYES、つまり、ステップST4によって表示されたフレーム画像データが基準フレームであると判断された場合、シーケンス設定手段212は、異常検知処理の開始タイミングを基準フレームからの経過予想時間(図5の「R1」)として求め、異常検知処理の終了タイミングを基準フレームからの経過予想時間(図5の「R2」)として求めることで、異常検知シーケンスを設定する(図4のステップST6)。異常検知処理の開始タイミングは、動きのあるシール材Uの先端が第2の関心領域にかかるタイミングを意味し、異常検知処理の終了タイミングは、動きのあるシール材Uの後端が第2の関心領域にかかるタイミングを意味する。
On the other hand, if the determination in step ST5 is YES, that is, if it is determined that the frame image data displayed in step ST4 is the reference frame, the
例えば、経過予想時間は、シーケンサ30が保持する駆動制御シーケンス(例えば、コンベア40によるシール材Uの運搬速度)や、第1の関心領域と第2の関心領域との画面上の距離を実座標系に変換した距離や、シール材Uの長さ及び間隔等により求めることができる。
For example, the estimated elapsed time is an actual coordinate of the drive control sequence (for example, the transport speed of the sealing material U by the conveyor 40) held by the
なお、異常検知処理の開始タイミングを図5及び図6(C)に第t4フレームとして示し、異常検知処理の終了タイミングを図5及び図6(F)に第t5フレームとして示し、異常検知処理期間内を図5及び図6(D),(E)に第t4〜第t5フレームとして示す。 The start timing of the abnormality detection process is shown as a t4 frame in FIG. 5 and FIG. 6C, and the end timing of the abnormality detection process is shown as a t5 frame in FIG. 5 and FIG. The inside is shown as the t4 to t5 frames in FIGS. 5 and 6D and 6E.
異常検知装置20は、次のフレームについて、フレーム画像データを表示部25にライブ表示させる(図4のステップST7)。異常検知手段213は、ステップST7によって表示されたフレーム画像データが、ステップST6によって設定された異常検知シーケンスに従った異常検知処理期間内のデータであるか否かを判断する(図4のステップST8)。ステップST8の判断にてNO、つまり、フレーム画像データが、異常検知処理期間内のデータではないと判断される場合、異常検知装置20は、次のフレームについて、フレーム画像データをライブ表示させる(図4のステップST7)。
The
一方で、ステップST8の判断にてYES、つまり、フレーム画像データが、異常検知処理期間内のデータであると判断される場合、異常検知手段213は、ステップST7によって表示されたフレーム画像データのうち、ステップST3の結果によって設定された第2の関心領域に対して輝度解析を行い、異常検知処理を行う(図4のステップST9)。輝度解析の方法については、図7を用いて前述したとおりである。異常検知処理期間内の図6(D),(E)を比較すると分かるように、画像全体では輝度変化が僅かな場合であっても、第2の関心領域G2の部分においては、輝度変化を容易に検知することができる。
On the other hand, if the determination in step ST8 is YES, that is, if it is determined that the frame image data is data within the abnormality detection processing period, the
出力手段214は、ステップST9によって異常を検知したか否かを判断する(図4のステップST10)。ステップST10の判断にてNO、つまり、ステップST9によって異常を検知していないと判断される場合、異常検知装置20は、ステップST12に進む。
The output means 214 determines whether or not an abnormality is detected in step ST9 (step ST10 in FIG. 4). If the determination in step ST10 is NO, that is, if it is determined in step ST9 that no abnormality is detected, the
一方で、ステップST10の判断にてYES、つまり、ステップST9によって異常を検知したと判断された場合、出力手段214は、異常を検知した旨や、異常を検知したフレーム画像データを出力する(図4のステップST11)。また、出力手段214は、異常を検知した場合に、異常を検知した旨や、異常を検知したフレーム画像データを、表示部25に表示させてもよいし、通信部26及びネットワークNを介して外部装置に出力してもよい。
On the other hand, if the determination in step ST10 is YES, that is, if it is determined in step ST9 that an abnormality has been detected, the
続いて、異常検知装置20は、製品の監視を終了するか否かを判断する(図4のステップST12)。ステップST12の判断にてNO、つまり、製品の監視を終了しないと判断される場合、異常検知装置20は、次のフレームについて、フレーム画像データをライブ表示させる(図4のステップST7)。
Subsequently, the
一方で、ステップST12の判断にてYES、つまり、操作者の操作による入力部24からの指示信号に従って、製品の監視を終了すると判断される場合、異常検知装置20は、動作を終了する。
On the other hand, when it is determined that the monitoring of the product is to be ended according to the determination in step ST12, that is, according to the instruction signal from the
なお、ステップST4〜ST12の動作中の任意のタイミングで関心領域が再設定されてもよい。その場合、再設定のタイミングの後に改めてステップST4から動作が開始される。 The region of interest may be reset at any timing during the operation of steps ST4 to ST12. In that case, the operation is started again from step ST4 after the timing of resetting.
図8は、異常検知装置20の動作を、コンデンサ等の回路素子の監視に適用した場合のフレーム画像データを示す図である。図8は、図6の別の適用例である。図8は、製品Uが上下に反転している場合等の異常が発生している場合を、正確に精度よく検知するものである。
FIG. 8 is a diagram showing frame image data when the operation of the
図8は、異常検知装置20の動作を、コンデンサ等の回路素子U(U1,U2)の監視に適用した場合のフレーム画像データを示す。移動してきた回路素子Uの位置を、動作部40としての配置部40Aが整え、回路素子Uが動作部40としてのアーム40Bによって引き上げられる工程(図8の(A)〜(G)の順)を、撮像装置10が撮像した場合の各フレーム画像データを示す。
FIG. 8 shows frame image data when the operation of the
シーケンス設定手段212は、異常検知処理の開始タイミングを基準フレームからの経過予想時間(図5の「R1」)として求め、異常検知処理の終了タイミングを基準フレームからの経過予想時間(図5の「R2」)として求めることで、異常検知シーケンスを設定する。図8に示す場合の異常検知処理の開始タイミングは、動きのある回路素子Uの全体がフレーム画像データに現れるタイミングを意味し、異常検知処理の終了タイミングは、回路素子Uとアーム40Bとの距離が所定の距離となるタイミングを意味する。なお、回路素子Uについて一定期間は動きがないので、異常検知処理期間は、少なくとも1フレーム分を含めばよい。
The
異常検知処理期間内の図8(C),(F)を比較すると分かるように、画像全体では輝度に異常がない場合であっても、第2の関心領域G2の部分においては、輝度を容易に検知することができる。 As can be seen by comparing FIGS. 8C and 8F within the abnormality detection processing period, even in the case where there is no abnormality in the luminance in the entire image, the luminance is easy in the second region of interest G2. Can be detected.
以上のように、異常検知装置20によると、第1の関心領域の設定により異常検知処理期間外のフレーム画像データについては異常検知処理を行わないので、異常検知処理期間外のフレーム画像データにおける異常とは関係ない輝度変化を無視することができる。また、異常検知装置20によると、第2の関心領域の設定により異常に係る僅かな輝度変化についても正確に精度よく検知することができる。
As described above, according to the
また、撮像装置10が高速度カメラである場合、異常検知装置20は、高速度カメラにより、例えば1000fpsでフレーム画像データを収集することができる。その場合、汎用のビデオカメラにより収集される30fps程度のフレーム画像データの場合と比較して、細かい時間分解能(1/1000秒単位)で異常検出を行うことができるという有利な効果が得られる。
When the
2.第1の変形例
複数の関心領域について説明したが、その場合に限定されるものではなく、関心領域は1個でもよい。つまり、1個の関心領域が、タイミング設定用の関心領域と、異常検知用の関心領域を兼ねてもよい。その場合、関心領域設定手段211は、フレーム画像データ上の所定位置に、関心領域(例えば、図6(A)の「G2」のみ)を設定する。シーケンス設定手段212は、フレーム画像データのうち関心領域G1において輝度解析を行い、異常検知シーケンスを設定する。この異常検知シーケンスでは、図5に示す経過予想時間R1は「0」となるので、経過予想時間R2のみが定義されればよい。異常検知手段213は、異常検知シーケンスに従った異常検知処理期間中に撮像されたフレーム画像のうち関心領域G1において輝度解析を行い、異常検知処理を行う。
2. First Modified Example Although a plurality of regions of interest have been described, the present invention is not limited to this case, and the number of regions of interest may be one. That is, one region of interest may double as the region of interest for timing setting and the region of interest for anomaly detection. In that case, the region of
以上のように、異常検知装置20の第1の変形例によると、関心領域の設定により異常検知処理期間外のフレーム画像データについては異常検知処理を行わないので、前述した実施形態に係る異常検知装置20の効果と同様に、異常検知処理期間外のフレーム画像データにおける異常とは関係ない輝度変化を無視することができる。また、異常検知装置20の第1の変形例によると、関心領域の設定により、前述した実施形態に係る異常検知装置20の効果と同様に、異常に係る僅かな輝度変化についても正確に精度よく検知することができる。
As described above, according to the first modification of the
また、撮像装置10が高速度カメラである場合、異常検知装置20によれば、前述した実施形態に係る異常検知装置20の効果と同様に、細かい時間分解能(1/1000秒単位)で異常検出を行うことができるという有利な効果が得られる。
When the
3.第2の変形例
図4のステップST6において、シーケンス設定手段212は、経過予想時間を、シーケンサ30が保持する駆動制御シーケンスや、第1の関心領域と第2の関心領域との画面上の距離を実座標系に変換した距離や、シール材Uの長さ及び間隔等により求めることについて説明した。しかし、その場合に限定されるものではない。
3. Second Modified Example In step ST6 of FIG. 4, the
例えば、経過予想時間は、事前撮像により収集されたフレーム画像により求められる周期性を利用することもできる。その場合について説明する。 For example, the estimated elapsed time can also use the periodicity determined by the frame image acquired by the prior imaging. The case will be described.
まず、シーケンス設定手段212は、事前の製品Uの撮像により収集されたフレーム画像の各関心領域内に存在する画素群が示す平均輝度を求めることで、関心領域ごとに平均輝度値の推移を求める。各フレーム画像のうち、動作のきっかけになりそうな部分に関心領域を設定することで、経過予想時間の算出精度を高めることができる。
First, the
図9は、関心領域ごとの平均輝度の推移を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing the transition of the average luminance for each region of interest.
図9の上段は、図6に示す第1の関心領域G1内に存在する画素群が示す平均輝度の推移を示す。図9の下段は、図6に示す第2の関心領域G2内に存在する画素群が示す平均輝度の推移を示す。図9に示すように、第1の関心領域G1に係る平均輝度の変動と、第2の関心領域G2に係る平均輝度の変動とには、周期性が認められる。また、第1の関心領域G1の各周期の開始タイミングt3(輝度変化が閾値以上のタイミング)と、第2の関心領域G2の各周期の開始タイミングt4(輝度変化が閾値以上のタイミング)とには、タイムラグが発生している。 The upper part of FIG. 9 shows the transition of the average luminance indicated by the pixel group present in the first region of interest G1 shown in FIG. The lower part of FIG. 9 shows the transition of the average luminance indicated by the pixel group present in the second region of interest G2 shown in FIG. As shown in FIG. 9, periodicity is recognized in the change of the average brightness related to the first region of interest G1 and the change of the average brightness related to the second region of interest G2. Also, at the start timing t3 of each cycle of the first region of interest G1 (the timing at which the change in luminance is equal to or higher than the threshold) and at the start timing t4 of each cycle of the second region of interest G2 (the timing at which the change in luminance is equal to or higher than the threshold). There is a time lag.
シーケンス設定手段212は、開始タイミング同士のタイムラグを、経過予想時間R1として求める。また、シーケンス設定手段212は、第1の関心領域G1の開始タイミングt3と、第2の関心領域G2の終了タイミングt5(輝度変化が閾値以上のタイミング)との間を、経過予想時間R2として求める。異常検知手段213は、実撮像において、第1の関心領域G1が平均輝度の閾値以上の変化を検知してから時間R1経過後に、第2の関心領域内の異常検知処理を開始する。一方で、異常検知手段213は、実撮像において、第1の関心領域G1が平均輝度の閾値以上の変化を検知してから時間R2経過後に、第2の関心領域内の異常検知処理を終了する。
The
また、図9に示す関心領域ごとの平均輝度の推移を表示部25に表示させることで、操作者は、視覚的に経過予測時間を認識することができる。
Further, by displaying the transition of the average luminance for each region of interest shown in FIG. 9 on the
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、フレーム画像データの部分のみを輝度解析することで、異常(不具合)のある製品を正確に、精度よく検知することができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to accurately and accurately detect a product having an abnormality (failure) by analyzing the luminance of only the portion of the frame image data.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While certain embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.
1 異常検知システム
10 撮像装置
20 異常検知装置
21 制御部
22 一次記憶部
23 二次記憶部
25 表示部
211 関心領域設定手段
212 シーケンス設定手段
213 異常検知手段
214 出力手段
215 記録制御手段
216 再生制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (12)
前記フレーム画像のうち前記設定された第1の関心領域において輝度解析を行うことで基準フレームを求め、前記基準フレームからの経過予想時間に基づいて、異常検知処理を行うタイミングを定義したシーケンスを設定するシーケンス設定手段と、
前記シーケンスに従った異常検知処理期間中に撮像されたフレーム画像のうち前記設定された第2の関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行う異常検知手段と、
を有し、
前記シーケンス設定手段は、前記基準フレームからの経過予想時間を、画面上における前記設定された第1の関心領域及び前記設定された第2の関心領域の距離を実座標系に変換した距離と、撮像対象物の運搬速度とにより求める、
異常検知装置。 Region of interest setting means for setting at least one first region of interest and at least one second region of interest at a predetermined position on the frame image;
It obtains a reference frame brightness analysis in line Ukoto in the set first regions of interest of the frame image, based on the elapsed expected time from the reference frame, a sequence that defines the timing of the abnormality detecting process Sequence setting means for setting;
An abnormality detection unit that performs an abnormality detection process by performing luminance analysis on the set second region of interest among frame images captured during an abnormality detection process period according to the sequence;
I have a,
The sequence setting means is a distance obtained by converting the distance between the set first region of interest and the set second region of interest on the screen into a real coordinate system; Determined by the transport speed of the imaging object,
Abnormality detection device.
請求項1に記載の異常検知装置。 The brightness analysis in at least one of the set first region of interest and the set second region of interest is performed on a group of pixels present in a one-dimensional region of the frame image.
The abnormality detection device according to claim 1.
請求項1に記載の異常検知装置。 The brightness analysis in at least one of the set first region of interest and the set second region of interest is performed on a group of pixels present in a two-dimensional region of the frame image.
The abnormality detection device according to claim 1.
をさらに有する請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の異常検知装置。 When an abnormality is detected by the abnormality detection unit, control is performed so that a plurality of frame images within a predetermined time before the frame in which the abnormality is detected is acquired from the primary storage unit and recorded in the secondary storage unit. And recording control means for controlling so as to timely record a plurality of frame images within a predetermined time after the frame in which the abnormality is detected, within a predetermined time,
The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
をさらに有する請求項4に記載の異常検知装置。 Reproduction control means for reproducing a plurality of frame images stored in the secondary storage unit on the display unit according to real time, or performing slow reproduction
The abnormality detection device according to claim 4, further comprising:
をさらに有する請求項4又は5に記載の異常検知装置。 An output for controlling the communication unit to transmit information indicating the detection of the abnormality and a plurality of frame images stored in the secondary storage unit to the external device when the abnormality is detected by the abnormality detection unit. means,
The abnormality detection device according to claim 4 or 5, further comprising:
請求項6に記載の異常検知装置。 The output unit controls the communication unit to transmit the result of the luminance analysis to the external device.
The abnormality detection device according to claim 6.
請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の異常検知装置。 It said sequence setting means determines the start timing of the abnormality detection processing from the elapsed expected time from the previous SL reference frame, by obtaining the end timing of the abnormality detection processing from the elapsed expected time from the reference frame, the sequence To set
The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 7.
前記シーケンス設定手段は、前記フレーム画像のうち前記複数個の第1の関心領域において輝度解析を行った解析結果の組み合わせに応じて前記基準フレームを求める、The sequence setting unit obtains the reference frame in accordance with a combination of analysis results obtained by performing luminance analysis on the plurality of first regions of interest among the frame images.
請求項1乃至8のうちいずれか1項に記載の異常検知装置。The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 8.
請求項1乃至9のうちいずれか1項に記載の異常検知装置。The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 9.
請求項1乃至10のうちいずれか1項に記載の異常検知装置。 The frame image is an image acquired by a high speed camera,
The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 10 .
フレーム画像上の所定位置に、少なくとも1個の第1の関心領域と少なくとも1個の第2の関心領域とを設定する機能と、
前記フレーム画像のうち前記設定された第1の関心領域において輝度解析を行うことで基準フレームを求め、前記基準フレームからの経過予想時間に基づいて、異常検知処理を行うタイミングを定義したシーケンスを設定する機能と、
前記シーケンスに従った異常検知処理期間中に撮像されたフレーム画像のうち前記設定された第2の関心領域において輝度解析を行い、異常検知処理を行う機能と、
を実現させ、
前記シーケンスを設定する機能は、前記基準フレームからの経過予想時間を、画面上における前記設定された第1の関心領域及び前記設定された第2の関心領域の距離を実座標系に変換した距離と、撮像対象物の運搬速度とにより求める、
異常検知プログラム。 On the computer
Setting at least one first region of interest and at least one second region of interest at a predetermined position on the frame image;
It obtains a reference frame brightness analysis in line Ukoto in the set first regions of interest of the frame image, based on the elapsed expected time from the reference frame, a sequence that defines the timing of the abnormality detecting process With the function to set,
A function of performing an abnormality detection process by performing luminance analysis on the set second region of interest among frame images captured during an abnormality detection process period according to the sequence;
To achieve,
The function of setting the sequence is a distance obtained by converting the distance between the set first region of interest and the set second region of interest on the screen into a real coordinate system. And the transport speed of the imaging object,
Abnormality detection program.
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