JP7289727B2 - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、物体の表面の状態を評価するための画像処理技術に関する。

工業デザインの分野において、物体の表面の状態は意匠性に寄与するため、物体の表面の状態を調べることは重要である。特許文献１は、試料に対する一度の撮像動作により得られた画像の情報に基づいて、試料の質感を数値化する方法を開示している。

特開２０１６－３８２２２号公報

物体の表面の状態を評価する際に、位置ごとに表面の状態が異なる物体を評価対象とする場合がある。この場合、特許文献１の技術は撮像画像の面内を一様の試料として質感の評価値を算出しているため、物体の表面の状態が位置に応じてどの程度変動するかがわからないという課題があった。

そこで、本発明は、物体の表面の状態が位置に応じてどの程度変動するかを特定するための画像処理を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置は、光源からの光が照射されることによって表面にエッジが生じた物体を、単位領域ごとに撮像して得られる複数の画像データを取得する取得手段と、前記複数の画像データそれぞれが表す画像において前記エッジを検出する検出手段と、画像データごとに、前記検出されたエッジを構成する点を、線を表す関数で近似することによって、関数を導出する第１導出手段と、前記単位領域ごとに、前記検出されたエッジを構成する点と、前記導出された関数が表す線との距離を導出し、導出した前記距離に基づいて、前記物体の表面の粗さを評価するための評価値を導出する第２導出手段と、前記単位領域ごとの評価値の変動量を導出する第３導出手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、物体の表面の状態が位置に応じてどの程度変動するかを特定することができる。

画像処理装置のハードウェア構成を示すブロック図 画像処理装置の機能構成を示すブロック図 画像処理装置が実行する処理を示すフローチャート 物体の表面の状態を評価する処理を示すフローチャート 物体を撮像する方法の一例を示す図 ゆず肌評価値を導出する方法を説明するための図 表示される評価結果の一例を示す図 表示される評価結果の一例を示す図 表示される評価結果の一例を示す図 画像処理装置が実行する処理を示すフローチャート 物体の表面の状態を評価する処理を示すフローチャート 表示される評価結果の一例を示す図 物体の表面の状態を評価する処理を示すフローチャート 表示される評価結果の一例を示す図 ゆず肌評価値を導出する方法を説明するための図 評価位置を設定する方法を説明するための図 評価位置を設定する方法を説明するための図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の実施形態は本発明を必ずしも限定するものではない。また、本実施形態において説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

［第１実施形態］
本実施形態においては、意匠性に寄与する物体表面の状態の１つである、ゆず肌の評価を行う。ゆず肌は、オレンジピールやガン肌とも呼ばれ、物体の表面に凹凸が生じている状態である。例えば、自動車のボディにスプレーガンなどを用いて塗料が均一で、表面に微細な凹凸のない塗装をする場合について考える。この場合、塗布された塗料がボディ表面において平滑になる前に固まってしまい、ボディの表面に微細な凹凸が生じてしまうことがある。この状態はゆず肌と呼ばれ、ボディの表面は意図していた滑らかな表面とは異なり、本来の自動車の意匠性を低下させてしまう。本実施形態においては、物体表面のゆず肌の度合いを評価し、評価によって得られた評価値をユーザに提示する。これにより、ゆず肌がどの程度発生しているかをユーザに知らせることができる。さらに、自動車のボディにおいては塗料の滑らかさが不均一であると、塗装ムラのように見えたり、質感が異なったりすることもある。そこで、本実施形態においては、物体表面の位置に応じてゆず肌の度合いがどの程度変動するかを表す変動量を導出し、ユーザに提示する。これにより、物体表面の位置に応じてゆず肌の度合いがどの程度変動するかをユーザに知らせることができる。

＜画像処理装置のハードウェア構成＞
図１は、画像処理装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。画像処理装置１は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３を備える。また、画像処理装置１は、ＶＣ（ビデオカード）１０４、汎用Ｉ／Ｆ（インターフェース）１０５、ＳＡＴＡ（シリアルＡＴＡ）Ｉ／Ｆ１０６、ＮＩＣ（ネットワークインターフェースカード）１０７を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３をワークメモリとして、ＲＯＭ１０２、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１１４などに格納されたＯＳ（オペレーティングシステム）や各種プログラムを実行する。また、ＣＰＵ１０１は、システムバス１０８を介して各構成を制御する。尚、後述するフローチャートによる処理は、ＲＯＭ１０２やＨＤＤ１１４などに格納されたプログラムコードがＲＡＭ１０３に展開され、ＣＰＵ１０１によって実行される。ＶＣ１０４には、ディスプレイ１１６が接続される。汎用Ｉ／Ｆ１０５には、シリアルバス１０９を介して、マウスやキーボードなどの入力デバイス１１０や撮像装置１１１、移動装置１１２が接続される。ＳＡＴＡＩ／Ｆ１０６には、シリアルバス１１３を介して、ＨＤＤ１１４や各種記録メディアの読み書きを行う汎用ドライブ１１５が接続される。ＮＩＣ１０７は、外部装置との間で情報の入力及び出力を行う。ＣＰＵ１０１は、ＨＤＤ１１４や汎用ドライブ１１５にマウントされた各種記録メディアを各種データの格納場所として使用する。ＣＰＵ１０１は、プログラムによって提供されるＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェース）をディスプレイ１１６に表示し、入力デバイス１１０を介して受け付けるユーザ指示などの入力を受信する。

＜画像処理装置の機能構成＞
図２は、画像処理装置１の機能構成を示す図である。ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３をワークメモリとして、ＲＯＭ１０２又はＨＤＤ１１４に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、図２に示す機能構成として機能する。尚、以下に示す処理の全てがＣＰＵ１０１によって実行される必要はなく、処理の一部または全てがＣＰＵ１０１以外の一つまたは複数の処理回路によって行われるように画像処理装置１が構成されていてもよい。

画像処理装置１は、評価部２００と、出力部２０５と、制御部２０６と、を有する。評価部２００は、物体表面のゆず肌の度合いを評価する。評価部２００は、画像取得部２０１と、範囲取得部２０２と、評価値導出部２０３と、変動量導出部２０４と、を有する。画像取得部２０１は、制御部２０６が光源や撮像装置１１１、移動装置１１２を制御することによって得られる画像データを取得する。

図５は、評価対象の物体の撮像方法を模式的に示す図である。物体５０１の上方であり、かつ、物体５０１に接しないように一定距離離れた位置に、遮蔽板５０２を設置する。尚、遮蔽板５０２の縁（エッジ）は直線であるものとする。さらに、遮蔽板５０２の上方に光源５０３を設置する。光源５０３は、光源５０３から物体５０１への垂線よりも遮蔽板５０２寄りの位置（図５の左側）に設置する。この配置の条件において、光源５０３から照射される光の一部は遮蔽板５０２により遮蔽されるため、物体５０１の表面に遮蔽板５０２のエッジの影５０４が生成される。本実施形態においては、この影５０４を含む物体５０１を撮像することによって得られた画像データを評価に用いる。物体５０１の表面が平滑である場合は、影５０４は直線になるが、物体５０１の表面に凹凸がある場合は、影５０４は直線にならずにガタついた線となる。本実施形態においては、この物体５０１における影５０４のガタつきの度合いをゆず肌の度合いとして評価する。ここで、ゆず肌の度合いは、物体表面の粗さである。尚、本実施形態における評価対象の物体は塗装前の形状が平面である物体とし、画像データを得るための撮像は塗装により生じるゆず肌を評価するために塗装後に行われる。尚、塗装後に生じるゆず肌の評価に影響がない程度であれば、評価対象の物体は塗装前に完全に平面である必要はなく、表面に微細な凹凸を有する略平面であってもよい。また、物体の形状は平面に限られず、所定の曲率を有する曲面であってもよい。尚、本実施形態における光源５０３には、照度ムラを低減するために、遮蔽板５０２のエッジの方向に平行に設置された線光源を用いるが、点光源など他の光源を用いてもよい。

本実施形態においては、上述した影５０４を生成する位置（以下、評価位置と呼ぶ）を評価対象の範囲内において移動させながら複数回撮像を行う。画像取得部２０１は、この複数の撮像により得られる複数の画像データを撮像装置１１１から取得する。尚、画像取得部２０１は、予めＨＤＤ１１４に保持させておいた複数の画像データを、ＨＤＤ１１４から取得してもよい。本実施形態における評価位置の移動は、移動装置１１２が物体５０１を移動させることにより行われる。尚、評価位置の移動は、移動装置１１２が光源５０３を移動させることにより行ってもよい。

図１６は、物体上の評価対象範囲において評価位置を設定する方法を説明するための図である。マーカー１６０１は、物体５０１上の評価対象範囲１６０２の４つの頂点の位置を示すマーカーである。移動装置１１２は、評価位置を初期の評価位置１６０３から評価位置１６０４になるまで所定の間隔で物体５０１を移動させる。この移動の度に評価位置の撮像を行うことにより、評価対象範囲１６０２内の複数の評価位置それぞれに対応する画像データを得ることができる。

範囲取得部２０２は、画像取得部２０１が取得した画像データが表す画像において評価位置を含む範囲を特定するための範囲情報を取得する。図６（ａ）は、画像取得部２０１が取得した画像データが表す画像が表示されたＵＩの一例を示す。範囲取得部２０２は、ディスプレイ１１６に表示された画像６０１において、ユーザによって指定された直線の情報を受け付ける。具体的には、ユーザによって指定された直線の始点６０２及び終点６０３の座標値を受け付ける。始点６０２及び終点６０３の指定は、入力デバイス１１０を用いた画像における座標値の入力により行われる。評価値を導出するための評価位置を含む範囲は、始点６０２と終点６０３とを結んだ直線から左にｗ画素、右にｗ画素を含む範囲６０４とする。範囲６０４に囲まれた領域は、評価値を導出する単位領域である。範囲取得部２０２は、範囲６０４を表す範囲情報を、画像取得部２０１が取得した画像データそれぞれについて取得する。

評価値導出部２０３は、物体表面のゆず肌の度合いを評価する評価値を導出する。以下に、評価値導出部２０３の具体的な処理を説明する。まず、評価値導出部２０３は、画像データが表す画像において、範囲情報が表す範囲の平均輝度値を導出する。次に、評価値導出部２０３は、導出した平均輝度値を閾値として、画像データが表す画像の画素値を二値化する。この二値化処理は、画素値が閾値以上である場合は画素値を１（黒）とし、画素値が閾値未満である場合は画素値を０（白）とする。図６（ｂ）は、二値化処理後の画像を示しており、画素値が１の黒画素６０５と画素値が０の白画素６０６とが含まれている。次に、評価値導出部２０３は、画素値が二値化された画像においてエッジを検出する。ここで、始点６０２及び終点６０３の座標（ｘ，ｙ）を（ｘ_ｓｔ，ｙ_ｓｔ）及び（ｘ_ｅｄ，ｙ_ｅｄ）とする。具体的に、評価値導出部２０３は、ｙ_ｓｔからｙ_ｅｄまでのｙ値それぞれに対して、ｘ値がｘ_ｓｔからｘ_ｅｄまでの画素を探索し、隣の画素と画素値が異なる画素をエッジを構成する点（以下、エッジ点と呼ぶ）と決定する。ここで、隣の画素は、ｘ方向に隣り合った画素であり、例えば、座標（Ｘ，Ｙ）の画素の隣の画素は、座標が（Ｘ－１，Ｙ－１）の画素と座標が（Ｘ＋１，Ｙ＋１）の画素である。尚、同一のｙ値に対して、エッジ点が複数存在する場合には、始点と終点とを結ぶ直線との距離が小さい方をエッジ点として決定する。これにより、画像データが表す画像において、エッジ点によって構成されるエッジを検出することができる。

次に、評価値導出部２０３は、検出したエッジ（エッジ点の集合）を直線の関数で近似することによって、近似直線を導出する。本実施形態においては、公知の最小二乗法により近似直線を導出する。次に、評価値導出部２０３は、検出したエッジと、導出した近似直線と、の距離を導出する。次に、評価値導出部２０３は、エッジと近似直線との距離に基づいて、ゆず肌の度合いを評価する評価値を導出する。物体のゆず肌の度合いが小さい場合には、エッジ点の空間的なばらつきは小さくなる。そこで、評価値導出部２０３は、エッジ点の全てが近似直線上に位置する場合に値が０となり、近似直線からエッジ点までの距離が大きい点が多くなるほど値が大きくなるゆず肌評価値Ｅを導出する。ゆず肌評価値Ｅは、式（１）に基づいて導出される。

ここで、ｄ_ｊは、近似直線と、ｙ座標がｊである場合に検出されたエッジ点と、の距離である。評価値導出部２０３は、以上の処理を各画像データについて行うことにより、複数のゆず肌評価値Ｅを導出する。

変動量導出部２０４は、物体表面の位置に応じてゆず肌の度合いがどの程度変動するかを表す変動量を導出する。具体的には、変動量導出部２０４は、式（２）に従い、変動量Ｐとして、ゆず肌評価値Ｅの最大値と最小値との差を導出する。

ここで、ｍａｘ（Ｅ）はゆず肌評価値Ｅの最大値であり、ｍｉｎ（Ｅ）はゆず肌評価値Ｅの最小値である。尚、ゆず肌評価値Ｅの最大値と最小値との差ではなく、ゆず肌評価値Ｅの標準偏差を変動量Ｐとして導出してもよい。また、ゆず肌評価値Ｅの平均値と最大値との差を変動量Ｐとして導出してもよいし、ゆず肌評価値Ｅの平均値と最小値との差を変動量Ｐとして導出してもよい。

出力部２０５は、物体表面のゆず肌の度合いに関する評価結果をユーザに提示する。具体的には、出力部２０５は、ディスプレイ１１６に評価結果を表示させる。図７は、表示される評価結果の一例を示す図である。グラフ７０１は、縦軸がゆず肌評価値Ｅ、横軸が評価位置のグラフであり、ゆず肌評価値Ｅの分布を示している。領域７０２は、ゆず肌評価値Ｅの変動量Ｐが表示される領域である。領域７０３は、ゆず肌評価値Ｅの平均値が表示される領域である。この表示方法により、評価位置に応じたゆず肌評価値の変動を可視化することができる。自動車の塗装など高い意匠性が求められる製品を評価する場合、各評価位置のゆず肌評価値が所定の閾値以下であり、かつ、ゆず肌評価値の変動も所定の閾値以下である、という厳しい条件をユーザが設定することが想定される。そこで、図７のように表示することにより、ユーザは、各評価位置におけるゆず肌評価値及び全体的なゆず肌評価値の変動を、視覚的に確認することができる。あるいは、一部のゆず肌評価値が所定の閾値を超えていても、全体として平均値が低く、かつ、変動量も小さい場合には、許容できる場合もある。このような場合においても、図７のように各評価位置のゆず肌評価値に加えて、ゆず肌評価値の平均値及び変動量を表示することにより、ユーザは製品の表面の状態が許容できるか否かを視覚的に確認することができる。尚、評価位置とゆず肌評価値Ｅとの対応関係を表す情報であれば、表示の方法はグラフに限られず、例えばリストなどでもよい。

図７とは異なる評価結果の表示方法を図８に示す。グラフ８０１は、縦軸がゆず肌評価値Ｅの平均値、横軸がゆず肌評価値Ｅの変動量Ｐのグラフである。ゆず肌評価値Ｅの平均値が大きい場合は、物体の評価対象範囲は粗い表面を有し、ゆず肌評価値Ｅの平均値が小さい場合は、物体の評価対象範囲は均一な表面を有する。点８０２は、物体上のある評価対象範囲におけるゆず肌評価値Ｅの平均値と変動量Ｐとの関係を表している。範囲８０３は、ゆず肌評価値Ｅの平均値と変動量Ｐとの関係を表す点を含めたい目標の範囲である。範囲８０３は、物体表面の状態の許容範囲と捉えることもできる。範囲８０３は、塗装に用いる塗料の種類や要求される品質などに応じて任意に設定される。この表示方法により、物体表面の状態が目標の範囲（許容範囲）に含まれているか否かをユーザに知らせることができる。

図７、図８とは異なる評価結果の表示方法を図９に示す。図９は、評価対象の物体の表面の状態を検査する場合の表示例である。検査結果がＯＫであるか、もしくはＮＧであるかの判定は、図７に示す評価結果と図８に示す評価結果とに基づいて行われる。検査結果がＮＧである場合は、製品の品質が十分でないことを示す警告を表示してもよい。この表示方法により、予め決められた基準に対して物体の検査結果がＯＫかＮＧかをユーザが容易に知ることができる。

＜画像処理装置が実行する処理＞
図３は、画像処理装置１が実行する処理を示すフローチャートである。以下、図３を参照して画像処理装置１の処理の詳細を説明する。図３のフローチャートが示す処理は、ユーザによって入力デバイス１１０を介して指示が入力され、ＣＰＵ１０１が入力された指示を受け付けることにより開始する。以下、各ステップ（工程）は符号の前にＳをつけて表す。

Ｓ３０１において、制御部２０６は、光源を制御して、物体に光を照射する。Ｓ３０２において、制御部２０６は、移動装置１１２を制御して、物体を予め決められた初期位置に移動させる。Ｓ３０３において、制御部２０６は、撮像装置１１１を制御して、光源からの光が照射された物体を撮像する。この撮像の範囲は、上述した評価位置を含む範囲である。Ｓ３０４において、制御部２０６は、物体の評価範囲内の全ての位置において撮像が行われたか否かを判定する。物体の評価範囲内の全ての位置において撮像が行われたと判定した場合、Ｓ３０６に進む。物体の評価範囲内の全ての位置において撮像が行われていないと判定した場合、Ｓ３０５に進む。Ｓ３０５において、制御部２０６は、移動装置１１２を制御して、物体を所定の距離だけ移動させ、Ｓ３０３に戻る。Ｓ３０６において、評価部２００は、物体表面のゆず肌の度合いを評価する。物体表面のゆず肌の度合いを評価する処理の詳細は後述する。Ｓ３０７において、出力部２０５は、物体表面のゆず肌の度合いに関する評価結果をユーザに提示する。

＜物体表面のゆず肌の度合いを評価する処理＞
Ｓ３０６における、物体表面のゆず肌の度合いを評価する処理について説明する。図４は、物体表面のゆず肌の度合いを評価する処理を示すフローチャートである。

Ｓ４０１において、画像取得部２０１は、Ｓ３０１～Ｓ３０５の処理により得られる複数の画像データを撮像装置１１１から取得する。Ｓ４０１において取得される画像データが表す画像の各画素には、画素値として１６ビットで表わされる輝度値が記録されている。撮像方法は上述したため説明を省略する。Ｓ４０２において、範囲取得部２０２は、Ｓ４０１において取得される画像データが表す画像をディスプレイに表示する。さらに、範囲取得部２０２は、表示された画像において、入力デバイス１１０を介してユーザに指定された範囲を表す範囲情報を取得する。範囲取得部２０２は、Ｓ４０１において取得される画像データそれぞれについて範囲情報を取得するまで、画像の表示と範囲指定の受付けを行う。

Ｓ４０３において、評価値導出部２０３は、画像データと範囲情報とに基づいて、画像データが表す画像における評価対象範囲の平均輝度値を導出する。Ｓ４０４において、評価値導出部２０３は、Ｓ４０３において導出した平均輝度値を閾値として、画像データが表す画像の画素値を二値化する。Ｓ４０５において、評価値導出部２０３は、画素値を二値化した画像においてエッジを検出する。Ｓ４０６において、評価値導出部２０３は、検出したエッジを直線の関数で近似することによって、近似直線を導出する。Ｓ４０７において、評価値導出部２０３は、検出したエッジと、導出した近似直線と、の距離を導出する。Ｓ４０８において、評価値導出部２０３は、エッジと近似直線との距離に基づいて、ゆず肌を評価する評価値を導出する。

Ｓ４０９において、変動量導出部２０４は、評価対象範囲内の全ての位置において評価値を導出したか否かを判定する。評価対象範囲内の全ての位置において評価値を導出したと判定した場合は、Ｓ４１０に進む。評価対象範囲内の全ての位置において評価値を導出していないと判定した場合は、Ｓ４０１に戻り、未処理の画像データに対して処理を行う。Ｓ４１０において、変動量導出部２０４は、物体表面の位置に応じてゆず肌の度合いがどの程度変動するかを表す変動量を導出する。

＜第１実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態における画像処理装置は、光が照射された物体を単位領域ごとに撮像して得られる複数の画像データを取得する。複数の画像データに基づいて、単位領域ごとに、物体の表面の粗さを評価するための評価値を導出し、単位領域ごとの評価値の変動量を導出する。これにより、物体の表面の状態が位置に応じてどの程度変動するかを特定することができる。また、評価位置に応じた評価値がどのように変動するかを表示することにより、ユーザに物体表面の状態が評価位置に応じてどのように変動するかを知らせることができる。特に、評価対象の物体が塗装された物体である場合は、塗装のムラがどのように分布しているかを特定することができる。

［第２実施形態］
第１実施形態においては、物体上の位置に応じたゆず肌評価値の変動量を導出した。本実施形態においては、物体上に生成する遮蔽板のエッジの影の角度を変化させ、その角度変化に応じたゆず肌評価値の変動量を導出する。尚、本実施形態における画像処理装置１のハードウェア構成及び機能構成は第１実施形態のものと同等であるため、説明を省略する。以下において、本実施形態と第１実施形態とで異なる部分を主に説明する。尚、画像処理装置１には、光源を回転させる回転装置が接続されているものとする。

＜画像処理装置が実行する処理＞
図１０は、画像処理装置１が実行する処理を示すフローチャートである。以下、図１０を参照して、画像処理装置１の処理の詳細を説明する。尚、図１０のフローチャートが示す処理は、ＣＰＵ１０１がユーザにより入力デバイス１１０を介して入力された情報を受け付けることにより開始する。

Ｓ１００１において、制御部２０６は、移動装置１１２を制御して、物体を予め決められた位置に移動させる。図１７は、物体上の評価対象範囲において評価位置を設定する方法を説明するための図である。制御部２０６は、評価対象範囲１６０２の中心に遮蔽板のエッジの影が生成されるように、物体を移動させる。Ｓ１００２において、制御部２０６は、回転装置を制御して、光源を初期角度になるまで回転させる。Ｓ１００３において、制御部２０６は、撮像装置１１１を制御して、光源からの光が照射された物体を撮像する。Ｓ１００４において、制御部２０６は、光源の全ての角度において撮像が行われたか否かを判定する。光源の全ての角度において撮像が行われたと判定した場合、Ｓ１００６に進む。光源の全ての角度において撮像が行われていないと判定した場合、Ｓ１００５に進む。Ｓ１００５において、制御部２０６は、回転装置を制御して、光源を所定の角度だけ回転させ、Ｓ１００３に戻る。Ｓ１００３からＳ１００５の処理において、光源の初期角度１７０１から所定の角度単位で光源を回転させることにより、角度１７０２、角度１７０３、角度１７０４となるように光源の角度を変更し、回転の度に撮像が行われる。

Ｓ１００６において、評価部２００は、物体表面のゆず肌の度合いを評価する。物体表面のゆず肌の度合いを評価する処理の詳細は後述する。Ｓ１００７において、出力部２０５は、物体表面のゆず肌の度合いに関する評価結果をユーザに提示する。図１２は、表示される評価結果の一例を示す図である。グラフ１２０１は、縦軸がゆず肌評価値Ｅ、横軸が光源角度のグラフであり、ゆず肌評価値Ｅの分布を示している。領域１２０２は、ゆず肌評価値Ｅの変動量Ｐが表示される領域である。領域１２０３は、ゆず肌評価値Ｅの平均値が表示される領域である。この表示方法により、光源角度に応じたゆず肌評価値の変動を可視化することができる。

＜物体表面のゆず肌の度合いを評価する処理＞
Ｓ１００６における、物体表面のゆず肌の度合いを評価する処理について説明する。図１１は、物体表面のゆず肌の度合いを評価する処理を示すフローチャートである。尚、Ｓ１１０１からＳ１１０８の処理は、第１実施形態におけるＳ４０１からＳ４０８の処理と同じであるため説明を省略する。

Ｓ１１０９において、変動量導出部２０４は、全ての角度の光源に対応する評価値を導出したか否かを判定する。全ての角度の光源に対応する評価値を導出したと判定した場合は、Ｓ１１１０に進む。全ての角度の光源に対応する評価値を導出していないと判定した場合は、Ｓ１１０１に戻り、未処理の画像データに対して処理を行う。Ｓ１１１０において、変動量導出部２０４は、光源の角度に応じてゆず肌の度合いがどの程度変動するかを表す変動量を導出する。変動量は、第１実施形態と同様に、ゆず肌評価値Ｅの最大値と最小値との差とする。

＜第２実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態における画像処理装置は、物体上に影を生成するための光源の角度ごとにゆず肌評価値を導出し、ゆず肌評価値の変動量を導出する。これにより、物体の表面の状態が光源の角度に応じてどの程度変動するかを特定することができる。

［第３実施形態］
物体上の評価対象範囲に互いに材質が異なる領域が含まれていると、ゆず肌評価値が大きく変動する場合がある。そこで、本実施形態においては、互いに材質が異なる領域間の境界を特定し、各材質に対応するゆず肌評価値の変動量を導出する。これにより、物体上の評価対象範囲に互いに材質が異なる領域が含まれていたとしても、物体の表面の状態が位置に応じてどの程度変動するかを材質ごとに特定することができる。尚、本実施形態における画像処理装置１のハードウェア構成及び機能構成は第１実施形態のものと同等であるため、説明を省略する。以下において、本実施形態と第１実施形態とで異なる部分を主に説明する。

＜物体表面のゆず肌の度合いを評価する処理＞
本実施形態における画像処理装置１が実行する処理は、第１実施形態における画像処理装置１が実行する処理とＳ３０６が異なるため、以下にＳ３０６の処理の詳細を説明する。図１３は、物体表面のゆず肌の度合いを評価する処理を示すフローチャートである。尚、Ｓ１３０１からＳ１３０８の処理は、第１実施形態におけるＳ４０１からＳ４０８の処理と同じであるため説明を省略する。

Ｓ１３０９において、変動量導出部２０４は、現在の評価位置について導出された近似直線の傾きと、１つ前の評価位置について導出された近似直線の傾きと、を比較する。つまり、現在の評価位置をｉとすると、比較対象の評価位置はｉ－１である。尚、現在の評価位置が初期位置である場合、Ｓ１３０９における処理は行わない。具体的に、変動量導出部２０４は、式（３）に従い、近似直線の傾きの差の絶対値Ｑを導出する。現在の評価位置について導出された近似直線の傾きをＡ_ｉとし、１つ前の評価位置について導出された近似直線の傾きをＡ_ｉ―１とする。

隣接する領域間において近似直線の傾きの変化が大きい場合、評価位置の材質が変動したと考えられる。尚、材質の変動を評価する値は、近似直線の傾きの差の絶対値ではなく、近似直線とエッジ点との平均二乗誤差の差や、エッジ点に対して最も近似精度が高い近似曲線の次数の差としてもよい。Ｓ１３１０において、変動量導出部２０４は、評価対象範囲内の全ての位置において評価値を導出したか否かを判定する。評価対象範囲内の全ての位置において評価値を導出したと判定した場合は、Ｓ１３１１に進む。評価対象範囲内の全ての位置において評価値を導出していないと判定した場合は、Ｓ１３０１に戻り、未処理の画像データに対して処理を行う。Ｓ１３１１において、変動量導出部２０４は、物体表面の位置に応じてゆず肌の度合いがどの程度変動するかを表す変動量を導出する。

＜評価結果の表示＞
ここでは、本実施形態における評価結果の表示例を示す。図１４は、評価対象範囲内において材質が変動する物体に対する評価結果の一例である。グラフ１４０１は、縦軸がゆず肌評価値Ｅ、横軸が評価位置のグラフであり、ゆず肌評価値Ｅの分布を示している。グラフ１４０１における点１４０５は、ゆず肌評価値Ｅが大きく変動している位置を示している。グラフ１４０２は、縦軸が材質変動評価値Ｑ、横軸が評価位置のグラフである。ここで、グラフ１４０２において点Ｕの位置で評価値Ｑが大きく変動していることがわかる。図１４のように、グラフ１４０１とグラフ１４０２とを同時に表示することにより、ゆず肌評価値Ｅの大きな変動が材質の変動によるものであったことを視覚的に示すことができる。領域１４０３と領域１４０４とは、材質が大きく変動した位置Ｕ付近のデータを除き、位置Ｕ前後の変動量Ｐをそれぞれ示す領域である。材質変動が生じた位置を除いて変動量Ｐを表示することにより、材質変動によるゆず肌評価値の変動と塗装ムラによるゆず肌評価値の変動とを分離してユーザに提示することができる。

＜第３実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態における画像処理装置は、評価対象範囲内において材質が変動しているか否かを評価する値を導出し、導出した材質変動評価値とゆず肌評価値の変動量とを併せてユーザに提示する。これにより、ゆず肌評価値の変動が材質変動によるものか、塗装ムラによるものかを特定することができる。

［変形例］
上述した実施形態においては近似直線とエッジ点との距離に基づいてゆず肌評価値を導出したが、図１５（ａ）に示すパターン光１５０１が投影された物体を撮像して得られる画像に基づいてゆず肌評価値を導出してもよい。まず、図１５（ａ）に示すパターン光が投影された物体を撮像して得られる画像を、評価位置に対する輝度値に変換する。図１５（ｂ）に示すグラフ１５０２は評価位置と輝度値との関係を示している。変換により得られる輝度値のうち最大値ａと最小値ｂとを用いて、式（４）に従い、ゆず肌評価値としてコントラスト比Ｃを導出する。

コントラスト比Ｃは、物体のゆず肌の度合いが大きい場合、物体に投影されたパターン光の像がぼけ、小さい値となる。

上述した実施形態においては画像処理装置１が制御部２０６を有していたが、画像処理装置１が制御部２０６を有さずに、制御部２０６を有する他の装置が光源や撮像装置１１１などを制御してもよい。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１ 画像処理装置
２０１ 画像取得部
２０３ 評価値導出部
２０４ 変動量導出部

Claims (16)

1. 光源からの光が照射されることによって表面にエッジが生じた物体を、単位領域ごとに撮像して得られる複数の画像データを取得する取得手段と、
   前記複数の画像データそれぞれが表す画像において前記エッジを検出する検出手段と、
   画像データごとに、前記検出されたエッジを構成する点を、線を表す関数で近似することによって、関数を導出する第１導出手段と、
   前記単位領域ごとに、前記検出されたエッジを構成する点と、前記導出された関数が表す線との距離を導出し、導出した前記距離に基づいて、前記物体の表面の粗さを評価するための評価値を導出する第２導出手段と、
   前記単位領域ごとの評価値の変動量を導出する第３導出手段と、
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記物体上の位置と前記評価値との対応関係を表す情報と、前記変動量と、を併せて表示するように、表示手段を制御する制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記物体上の位置と前記評価値との対応関係を表す情報は、前記物体上の位置と前記評価値とをそれぞれ軸としたグラフであることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
4. 制御手段は、さらに前記単位領域ごとの評価値の平均値を併せて表示するように、前記表示手段を制御することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記単位領域ごとの評価値の平均値と前記変動量との対応関係が予め指定された範囲に含まれるか否かを表す情報を表示するように、表示手段を制御する制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
6. 前記予め指定された範囲は、前記単位領域ごとの評価値の平均値が低く、かつ、前記変動量が低い範囲であることを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
7. 前記変動量に応じた前記物体の表面の検査結果を表示するように、表示手段を制御する制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
8. 前記第３導出手段は、前記評価値の最大値と最小値との差を、前記変動量として導出することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の画像処理装置。
9. 前記第３導出手段は、前記評価値の標準偏差を、前記変動量として導出することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の画像処理装置。
10. 前記複数の画像データを得る撮像の際に、前記物体を移動させる移動手段を制御する制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
11. 前記複数の画像データを得る撮像の際に、前記物体に光を照射する光源を回転させる回転手段を制御する制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
12. 前記導出された関数が表す線は直線であって、
    前記第３導出手段は、さらに、前記単位領域ごとの前記直線の傾きに基づいて、前記物体上の位置に応じて材質が変動しているか否かを評価する値を導出することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の画像処理装置。
13. 前記第３導出手段は、隣接する領域間における前記直線の傾きの差を、前記物体上の位置に応じて材質が変動しているか否かを評価する値として導出することを特徴とする請求項１２に記載の画像処理装置。
14. 前記表面の粗さは、前記物体の表面におけるゆず肌の度合いであることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の画像処理装置。
15. コンピュータを請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の画像処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
16. 光源からの光が照射されることによって表面にエッジが生じた物体を、単位領域ごとに撮像して得られる複数の画像データを取得する取得ステップと、
    前記複数の画像データそれぞれが表す画像において前記エッジを検出する検出ステップと、
    画像データごとに、前記検出されたエッジを構成する点を、線を表す関数で近似することによって、関数を導出する第１導出ステップと、
    前記単位領域ごとに、前記検出されたエッジを構成する点と、前記導出された関数が表す線との距離を導出し、導出した前記距離に基づいて、前記物体の表面の粗さを評価するための評価値を導出する第２導出ステップと、
    前記単位領域ごとの評価値の変動量を導出する第３導出ステップと、
    を有することを特徴とする画像処理方法。

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