JPH01161137A - 認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目　次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第１０図） 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段（第１図）作用 実施例（第２図〜第９図） 発明の効果 〔概　要〕 １−ソトプリンタの印字品質等の検査を行うためにその
印字パターンに対する画像パターンの良否を自動検査す
る装置における認識装置に関し、エツジベクトルの方向
に拘わらず一定の判定値を得ることかでき、定量的で安
定した判定を行って信頼性の高い検査結果を得ることが
できる認識装置を提供することを目的とし、 被認識対象を撮像して多諧調の濃淡画像を得る画像入力
手段と、濃淡画像を一次微分してエツジの方向と微分値
の大きさからなるエツジベクトルを発生ずる一次微分手
段と、所定の検査エリア内における各点のエソシヘク１
−ルのうら所定値以上の微分値を有するものの方向成分
について各角度ごとにヒストグラムを作成するヒスＩ・
グラム作成手段と、作成されたヒストグラムと同一検査
エリアにおける正常パターンについてのヒストグラムを
登録する辞書メモリと、作成されたヒストグラムと対応
する辞書ヒス１−クラムとを比較してパターンの異常を
判定するヒストグラム減算手段とを具えて構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は画像パターンの良否を判定するための認識装置
に係り、特にドソ）−プリンタの印字品質等の検査を行
うためにその印字パターンに対する画像パターンの良否
を自動検査する装置における認識装置に関するものであ
る。

トノ１−プリンタの印字品質は視認性を向」二するため
に重要であり、そのため印字品質の自動検査が行われる
。本発明は印字品質検査項目中、特に端点かずれを自動
検査する装置に適用して好適なものである。

このような場合に使用される認識装置は、エノジヘク１
−ルの方向性に拘わらす、判定値の変動を生じないもの
であることが要望される。

〔従来の技術〕

１：ソ１へプリンタにおける印字品質の各種検査項目中
、端点かずれ検出の方法としては、各種のものが従来か
ら行われている。

例えば、端点における濃度諧調の変化を対象として、あ
る一定位置の濃度を測定して、その濃度値の大きさによ
って印字品質の良否を判定する方法がある。

また印字パターンを撮像した濃淡画像を一次微分して、
エツジの方向と微分値の大きさとからなるエツジベクト
ルを抽出し、既知の良品のエツジベクトルから検査対象
のエツジベクトルを減算して、残りのエツジベクトルの
大きさによって印字品質の良否の判定を行う方法もある
。

第１０図はエツジベクトルを用いて印字品質の判定を行
う、従来の認識装置の概略構成を示したブロフク図であ
る。

第１０図において、画像入力手段１１は被認識対象Ｍを
撮像して多諧調の濃淡画像を得る。この画像においては
、被認識対象を表すパターンの工、７ジにおいて濃淡値
か大きく変化する。−次微分手段１２においては、濃淡
画像を例えは−次微分オペレータ等を用いて一次微分し
てエツジの方向θと微分値の大きさＫとからなるエツジ
ベクトルを発生ずる。エツジベクトルは、パターンのエ
ツジにおいて微分値Ｋか人き（なるとともに、その方向
θがパターンのエツジの方向を示している。一方、重心
位置決定手段１３ばこのエツジによって囲まれるパター
ンの重心位置Ｇを求める。エツジベクトル減算手段］４
は、このパターンについて一次微分手段２において求め
られたエツジベクトルと、重心位置Ｇにおける同じパタ
ーンについて既に辞書に登録されているエツジベクトル
との間において減算を行って、残りのベクトルを出力す
る。この残りのヘクトルは、印字パターンにおける端点
かすれに対応する場所にのみ発生ずるので、これによっ
て端点かずれの有無を判定することができる。

〔発明か解決しようとする問題点〕

上述の従来の検査方法のうち前者の方法によるものは、
通常、目視によって行われるので、手間がかかるだけで
なく検査の借り、ｆｊ性か低いという問題がある。

また第１０図に示された後者の方法によるものは、定量
的で安定した判定を行うことができ、信頼性の高い検査
か可能になるものである。

しかしながら後者の場合、従来の装置では単に良品のエ
ソジー、りＩ・ルから検査対象のエツジベクトルを減算
して判定出力を得るようにしているが、エソシベク１−
ルは種々の方向を取り得るため、エツジベクトルの方向
の組合せによっては、判定値に変動を生じて常に一定の
判定結果を（Ｍることができないという問題がある。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決しようとす
るものであって、エソシヘクトルの方向に拘わらず一定
の判定値を得ることかでき、定量的で安定した判定を行
って信頼性の高い検査結果を得るごとかできる認識装置
を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理的構成を示したものである。本発
明の認識装置は画像入力手段１と、−次微分手段２と、
ヒスｌ−グラム作成手段３と、辞書メモリ４と、ヒスト
グラム減算手段５とを具えて構成される。

画像入力手段１ば、被認識対象を撮像して多諧調の濃淡
画像をｉＭるものである。

−次微分手段２は、濃淡画像を一次微分し７てエツジの
方向と微分値の大きさからなる王、ジヘクｌ−ルを発生
ずるものである。

ヒスｌ−グラム作成手段３は、所定の検査エリア内にお
ける各点のエソシベクＩ−ルのうら所定値以上の微分値
を有するものの方向成分に一ついて各角度ごとにヒスＩ
−グラムを作成するものである。

辞書メモリ４ば、作成されたヒスＩ−グラムと同−一検
査エリアにおける正常パターンについてのヒス１−クラ
ムを登録するものである。

ヒス１−クラム減算手段５ば、作成されたヒス１−クラ
ムと対応する辞書ヒストグラムとを比較してパターンの
異常を判定するものである。

〔作　用〕

テレビカメラやＣＣＩ）ラインセンサ等の１段によって
被認識対象を撮像して多諧調の濃淡画像を得る。得られ
た濃淡画像について５ｏｂｅｌのオペレータを用いる等
の方法で一次微分を行って、エツジの方向θと微分値の
大きさＫとからなるエツジベクトルを発生ずる。次にエ
ノジヘク１−ルにおける微分値が所定値以上の画素を選
択することによって、パターンの輪廓を示すエツジ画像
が得られるのて、このエツジ画像について所定の人きさ
と形状を有する検査エリアを設定する。そしてこの検査
エリア内のエツジ画像における各点のエソシヘク１−ル
の方向成分について各角度ごとにヒストグラムを作成す
る。一方、ごのようなヒストグラムを作成ずべき検査エ
リアと同一のエリアについて、被認識対象パターンか正
常な場合のヒストグラムを辞書メモリに予め登録してお
く。そして前述のよ・うにして作成されたヒストグラム
と、同一エリアについて辞書メモリに登録されているヒ
スＩ−グラムとの間において減算を行う。これによって
所定値以−にの差か検出されたときは、例えば印字パタ
ーンの端点におけるかすれ等によるパターンの異常かあ
ったのであるから、異常を判定する信号を出力する。

なお上記において、エツジ画像を抽出することなく各点
の微分値の大きさか所定値以上のものから直接ヒストグ
ラムを作成ずべき方向成分を抽出してもよく、また検査
エリアをパターンと無関係に設定するようにしてもよい
。

〔実施例〕

第２図は本発明の一実施例の装置構成を示すソロツク図
である。

第２図において、例えばＩ−ノｌ〜プリンタの印字パタ
ーンのような被認識対象Ｍは、撮像装置２１によって撮
像される。撮像装置２１としては、テレしカメラのよう
な通常の二次元カメラの他に、例えは被認識対象Ｍから
の反射光を結像するレンスの結像面に配置されたＣ　０
１）ラインセンサを走査して、画像信号を得るようにし
てもよい。撮像装置２１において得られたアナログ画像
信号は、画像入力１回路２２に加えられる。画像入力口
路２２ばアナログ画像信号をティジタル化して、１６諧
調またはレームメモリ２３に送られて、二次元の濃淡画
像としてフレームごとに蓄積される。一方、辞書メモリ
２４には端点かずれを検出すべき検査エリアに対応して
、エソシヘク［・ルの方向成分のヒスｌ−クラムが格納
されている。

このような濃淡画像および辞書ヒスＩ・クラムのデータ
を用いて、−次微分回路２５．ヒス（−グラム作成回路
２６およびヒストグラム減算回路２７によって、以下に
説明する手順によって端点かずれ欠陥の検査を行う。な
お第２図の実施例においては、Ｉ１０インタフェース回
路２８を具えて、本装置と外部装置との間における入出
力インクフェースの処理を行い、例えば表示装置２９に
おいて所定の形式による可視的表示をも行う。

第３図は一次微分回路２５．ヒストグラム作成回路２６
およびヒストグラム減算回路２７における、検査の処理
を示すフローヂャートである。以下同図に基ついて具体
的な処理の手順を説明する。

（１）パターンを囲むウィンドウの決定（ステップＳｌ
） この処理は一次微分回路２５によって行われる。

すなわち、フレームメモリ２３に格納された被認識対象
Ｍの濃淡画像中から所望のパターンＰを検出し、所要の
画像回転補正を行って、パターン■）を含む第４図に示
すごときウィンドウＷを決定する。

（２）ａ淡画像の一次微分（ステップＳ２）次にウィン
ドウＷ内の濃淡画像に則し、−次微分回路２５によって
一次微分の処理を行う。具体的にはウィンドウＷ内にお
いて一次微分オペレータを操作するごとによって、パタ
ーンＰの各画素についてのエツジの方向θおよび微分値
の大きさＫからなるエツジベクトルを求める。

第５図は一次微分オペレータとしてソベル（Ｓｏｂｅｙ
）のオペレータを用いた場合の、−次微分の処理を示し
たものである。同図においζ、Ｔば３×３の画素マＩ・
リクスを示したものである。

このマトリクスＴによってウィンドウＷ内を順次走査し
、マトリクスＴ内の各画素に対応する濃淡値ａ〜１を用
いて、 Ｄｘ　＝ａ＋２ｂ＋ｃ−ｇ−２ｈ−ｉ Ｄｙ＝ａ＋２ｄ−１−ｇ−ｃ−２ｆ−ｉを計算する。こ
のＤｘ、Ｄｙを用いて、マＩ・リクスＴの中心に対応す
る場所（ｅの場所）の濃淡の微分値の大きさＫおよびエ
ツジの方向θを次の関係によって求める。

Ｋ＝Ｄｘ−ｔ−Ｄｙ θ−ｊａｎ　”−（Ｄｘ　／Ｄｙ　） このような処理をウィンドウＷ内の各画素について順次
行うごとによって、各点についての微分値の大きさＫを
示す微分画像と、工・ノジの方向θの分布を示す方向画
像とをｆｌる。第６図は濃淡画像から抽出された方向画
像と微分画像とによって、パターンＰのエツジベクトル
による表現か得られることを示している。

（３）　　エツジ画像の抽出（ステップＳ３）さらに−
次微分回路２５において、ステップＳ２においで得られ
たウィンドウＷ内の微分画像から、微分値の大きざＫが
所定の閾値Ｋｏ以上であるもののみを抽出する。一般に
濃淡画像において微分値の大きさＫが極大になる場所は
、パターンＰの輪廓部分に対応している。従ってこのよ
うにして抽出された極大点に対応する画像、すなわちウ
ィンドウＷ内において非極大点を抑圧したエツジ画像は
、第７図に示すようにパターンＰの輪廓を表す白抜きの
線画からなっている。

（４）端点かずれ検査領域の決定（ステップＳ４）ステ
ップＳ４で求められたパターンＰに対応するエツジ画像
について、端点のかすれ検出を行うべき所定の大きさと
形状を有する検査エリアを設定する。この処理ばヒスト
グラム作成回路２６によって行われる。パターンにおけ
る端点のかずれは通常パターンの上下において顕著に現
れるので、ここではパターンの上端および下端に設定す
るものとする。第７図にはこのようにして設定された端
点かずれ検査エリアを、八４．Ａ２によって示している
。

（５）端点かずれの有無の判定（ステップＳ５）次にヒ
ストクラム作成回路２６において、各検査エリア内のエ
ツジ画像におりる方向成分、ずなわら微分値の大きさＫ
か極大になる点に゛ついての方向成分θのヒス１〜クラ
ムを作成する。そして辞書メモリ２４において各検査エ
リアに対応して予め格納されている、端点かずれがない
ときの同じエツジ画像における方向成分のヒストグラム
との間においζ、ヒストクラム作成回路２７において減
算の処理を行う。この処理によって所定の闇値以上のヒ
ストグラム差か検出されたとき、端点かずれありとキリ
定する。

第８図は検査エリア内におけるエツジ画像の方向成分を
例示したものであって、（ａｌは良品パターンの場合を
示し、（Ｉ））は不良品パターンの場合を示したもので
ある。

第８図において人きい矢印は微分値か大きい点のエソジ
ヘクトルを示し、肉眼で識別できるパターンエツジに沿
って存在し、一定の方向を有することか示されている。

また小さい矢印は微分値が小さい点のエフシベク１−ル
を示し、パターン内部におけるノイズによって生じるも
のであって、その方向はランダムである。

そして第８図において（ａ）と（ｂｊとを比較すること
によって、良品パターンの場合は正しいパターン形状に
相当する方向成分のみを有するのに対し、不良品パター
ンの場合は異なる方向成分を有することか示される。

第９図は良品パターンと不良品パターンとに対するヒス
トグラムを例示したものである。ヒストグラムは第８図
において真」二の方向を０°とし、それから右回りと左
回りの各角度における方向成分の出現頻度を、ともに正
の値として累算することによって求める。

第９図において（ａｌ、　（ｂｌはパターンの」二端に
ついてのヒストグラムを示し、（ａｌは辞書に格納され
ている良品パターンのヒストグラム、（ｂ）は濃淡画像
から抽出された不良品パターンのヒストグラムである。

（ａｌに示すように良品パターンの場合はパタ−ンの（
頃斜４５°の点に極大値を生し、０°の方向の成分は小
さい。なおこの場合基底部の成分はノイズを表している
。一方（ｂ）にみられるように、パターン上端にかずれ
があって上向きの成分が多いときは、０°の方向の成分
か（ａｌの場合と比較して増加しているごとがわかる。

（Ｃ１，（ｄ）はパターンの下端についてのヒス１−ク
ラムを示し、（Ｃ）は辞」＝に格納されている良品パタ
ーンのヒストグラブ・、（ｄｌは濃淡画像から抽出され
た不良品パターンのヒストグラブである。（ｃ）に示す
よ・うに良品パターンの場合はパターンの傾斜９０°と
１８０°の点に極大値を生じ、その他の方向の成分は小
さい。一方（ｄ）にａられるように、パターン下端にか
ずれかあってランダムな方向成分が多いときは、例えば
４５°（＝ｊ近の方向成分か（Ｃ）の場合と比較して増
加していることかわかる。

第９図の場合のパターンの良否の判定は、（ａ）。

（Ｌｌ）、（Ｃ）、（ｄ）の場合のヒストグラムの極大
値をそれぞれａ、ｂ、ｃ、ｄとすると、 ｂ　−ａ　＝　ｕ　、　　ｄ−ｃ　＝　ＩＩ！としたと
き、闇値を３１として Ｕ≧Ｓｌ、　　β≧ｓｌ であれは良品と判定され、 ｕ＜８１．　　β＜ｓｌ であれは不良品と判定される。

第１０図について説明した従来の認識装置では、良品パ
ターンと不良品パターンとに対する判定値の頻度分布か
比較的接近して生じ、良否の判定が困ケ１ｔになる場合
があるが、本発明によれば、良品パターンと不良品パタ
ーンとに苅する判定値の頻度分布か充分分離して生じる
ので、常に正しく良品パターンと不良品パターンとの判
定を行うことがＣきる。

〔発明の効果〕

以」二説明したよ・うに本発明によれば、印字パターン
等からエソジヘクトルを抽出して端点がずれの判定ヲ行
う際において、エソシヘクトルの方向に拘わらず一定の
判定値を得ることができ、定量的で安定した判定を行っ
て信頼性の高い検査結果を得ることができる。従って本
発明を適用ずれぼ印字品質の自動検査を行うことも可能
となり、大きなコストダウン効果が期待されることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成を示す図、第２図は本発明
の一実施例の装置構成を示す図、第３図は本発明におけ
る検査の処理を示すフローチャー１−１ 第４図はパターンを囲むウィンドウの設定を説明する図
、 第５図は５ｏｂｅｌのオペレータを用いた一次微分の処
理を説明する図、 第６図はパターンのエソジヘクトルによる表現を説明す
る図、 第７図はエツジ画像と端点かすれ検査エリアとを示す図
、 第８図は検査エリア内におけるエツジ画像の方向成分を
例示する図、 第９図は良品パターンと不良品パターンとに対するヒス
トグラムを例示する図、 第１０図はエソジヘク１−ルを用いて印字品質の判定を
行う、従来の認識装置の概略構成を示す図である。 ２１・・・撮像装置 ２２・・・画像入力回路 ２３・・・フレームメモリ ２４・・・辞書メモリ ２５・・・−次微分回路 ２６・・・ヒストグラム作成回路 ２７・・・ヒスミーグラム減算回路 ２８・・・Ｉ１０インタフェース回路 ２９・・・表示装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被認識対象を撮像して多諧調の濃淡画像を得る画像
   入力手段（１）と、 該濃淡画像を一次微分してエッジの方向と微分値の大き
   さからなるエッジベクトルを発生する一次微分手段（２
   ）と、 所定の検査エリア内における各点のエッジベクトルのう
   ち所定値以上の微分値を有するものの方向成分について
   各角度ごとにヒストグラムを作成するヒストグラム作成
   手段（３）と、 該作成されたヒストグラムと同一検査エリアにおける正
   常パターンについてのヒストグラムを登録する辞書メモ
   リ（４）と、 前記作成されたヒストグラムと対応する辞書ヒストグラ
   ムとを比較してパターンの異常を判定するヒストグラム
   減算手段（５）と を具えてなることを特徴とする認識装置 ２）前記検査エリアがエッジベクトルにおける微分値が
   所定値以上の画素を選択して得られたパターンの輪廓を
   示すエッジ画像について設定された所定の検査エリアで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の認識
   装置。 ３）前記ヒストグラムが前記検査エリア内のエッジ画像
   における各点のエッジベクトルの方向成分について得ら
   れたものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の認識装置。