JPH04253283A - 画像の特徴量の安定度評価装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像の特徴量の安定
度評価装置に関し、特に、知能ロボットの目や目視検査
装置などに適用される画像処理技術に含まれ、濃淡画像
などの多値画像を所定の閾値に基づいて２値化する際に
、前記画像から抽出される特徴量の安定度を評価する画
像の特徴量の安定度評価装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像処理技術が適用された目視検査装置
を利用して目視検査を行うためには通常、各カテゴリご
と（たとえば、工業製品における良品と不良品ごと）の
差異が撮像して得られた画像上で明確に判別できるよう
な撮像条件を設定する必要がある。このような撮像条件
は、照明条件を始めとする光学系などが含まれる。前記
目視検査では、予め設定された撮像条件の下で撮影して
得られた画像データを、適当な閾値で２値化し、得られ
た前記画像データの白画素または黒画素の面積値などの
２値画像の特徴量を抽出して、前記抽出特徴量に基づい
て撮像された製品が良品であるかまたは不良品であるか
を認識し判別するように処理していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した目視検査装置
においては２値化安定度が重視される。前記２値化安定
度とは、撮像して得られた濃淡画像を２値化したときに
検査などの目的に適合した所望の２値画像が得られ、か
つ撮像条件における多少の照明変動などの外乱が発生し
ても、得られる２値画像の劣化は少なく、したがって抽
出される特徴量の値も影響を受けない度合を示す。しか
しながら従来は、ある閾値で画像を２値化したときの２
値画像の安定度を自動的に算出するような機能を備えた
画像処理装置はなかった。そのため、適用性検証実験あ
るいは導入時の調整においては、ある程度経験を積んだ
専門家でないと、撮像時における照明変動などの外乱発
生による画像の変動に対する２値画像の劣化度合を予測
して、目視検査装置として安定に検査対象物体を認識可
能か否か、あるいは良品と不良品の判別が可能か否かを
適確に判断することは困難であった。また、従来は上述
したように人間の主観によって判断を下していたため定
量性がなく、個人によるばらつきが大きいという問題も
あった。

【０００４】それゆえに本発明の目的は、特別な経験を
積んだ専門家によるのではなく、前述した画像の２値化
安定度を自動的に算出し、これを評価して、撮像条件に
おける照明変動などの外乱による画像の変動に伴う２値
画像の劣化度合を予測して、該装置が搭載された目視検
査装置などが安定に検査対象物体を認識可能か否か、あ
るいは所定のカテゴリごとに判別処理することが可能か
否かを適確に判断できる画像の特徴量の安定度評価装置
を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る画像の特
徴量の安定度評価装置は、撮像して得られた所定範囲内
の画像を所定の閾値に基づいて２値化するとき、前記所
定閾値の近傍の値における前記画像の白画素または黒画
素の面積値の変動率を用いて前記２値化時に前記画像か
ら抽出される特徴量の安定度を評価する評価手段と、前
記評価手段によって評価された前記安定度を外部に出力
する出力手段とを備えて構成される。

【０００６】

【作用】この発明に係る画像の特徴量の安定度評価装置
は、上述のように構成されて、前記評価手段は撮像して
得られた所定範囲内の画像を、所定の閾値に基づいて２
値化するとき、前記所定閾値の近傍の値において前記画
像から抽出される特徴量の安定度を評価し、さらに出力
手段は、前記評価手段によって評価された前記安定度を
外部出力するので、該装置が搭載された目視検査装置な
どを操作する人は、前記出力手段によって出力される安
定度を参照すれば、現在の撮像条件、たとえば照明条件
などが、所望される目視検査として適用可能な条件であ
るか否かを適確に判断することが可能となる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。

【０００８】なお、以下の実施例においては、画像の特
徴量の安定度評価機能が予め搭載された目視検査装置を
用いて、たとえば工業製品の瓶の外側に貼られた製品ラ
ベルの貼付位置が良好であるかまたは不良であるかを検
査する目視検査装置を想定する。

【０００９】図１は、本発明の一実施例による画像の２
値化安定度を評価する概略処理フロー図である。

【００１０】図２（ａ）および（ｂ）は、前掲図１に示
された処理フローを説明するために参照される図である
。

【００１１】図３は、本発明の一実施例による目視検査
装置の機能構成を示す概略ブロック図である。

【００１２】図３において、目視検査装置は、被写体像
を撮像するテレビカメラ１、前記カメラ１の出力段に接
続された画像入力部２、ディジタルメモリからなる画像
メモリ３、画像出力部４、ビデオモニタ５、タイミング
制御部６、アドレス／データバス７、ＣＰＵ８、ＲＯＭ
９、ＲＡＭ１０、および図示されない各種入出力デバイ
スが接続されるＩ／Ｏ（入出力）制御部１１を含む。

【００１３】前記テレビカメラ１は、所定の撮像条件の
下で撮像して得られた被写体像の映像信号を、アナログ
のビデオ信号として画像入力部２に与える。画像入力部
２は、与えられた前記ビデオ信号をＡ／Ｄ変換し、濃淡
画像データを得て、前記濃淡画像データを次段の画像メ
モリ３に与える。画像メモリ３は、与えられる前記濃淡
画像データをそれぞれ１画素単位で格納する。前記画像
出力部４は、前記画像メモリ３から読出されたデジタル
信号からなる画像データを入力し、応じてＤ／Ａ変換し
た後、１画面分のビデオ信号として次段に接続されたビ
デオモニタ５に与える。ビデオモニタ５は、前段の画像
出力部４から与えられた前記ビデオ信号に基づいて画像
表示を行なう。

【００１４】前記アドレス／データバス７には、図示さ
れるように画像メモリ３、ＣＰＵ８、ＲＯＭ９、ＲＡＭ
１０およびＩ／Ｏ制御部１１が接続されることにより、
画像メモリ３およびアドレス／データバス７ないしＩ／
Ｏ制御部１１の要素により簡単なマイクロコンピュータ
が構成される。前記ＲＯＭ９には、撮像して得られた画
像に関する各種画像処理、および画像の特徴量抽出のた
めの特徴量演算処理に関するプログラムが予め格納され
ている。ＣＰＵ８は前記プログラムを実行することによ
り、テレビカメラ１において撮像して得られた画像デー
タの各種画像処理を実行するとともに、前記画像データ
に関する特徴量抽出のための演算処理などを実行する。

【００１５】前記タイミング制御部６は、前記ＣＰＵ８
と連動して画像入力部２、画像メモリ３、画像出力部４
に対して、各部におけるデータの入出力動作を制御する
ためのタイミング信号を出力するように動作する。

【００１６】以上のように構成される目視検査装置は、
テレビカメラ１において撮像して得られた被写体の画像
を、画像入力部２、画像メモリ３および画像出力部４を
介して、さらに前記マイクロコンピュータによるプログ
ラム処理を施した後、ビデオモニタ５に画像表示する。

【００１７】次に、上述した目視検査装置における画像
の２値化安定度の評価動作について説明する。

【００１８】まず、該目視検査装置のテレビカメラ１に
より所定の位置にラベルが貼られた瓶が撮像されて、ビ
デオモニタ５にはたとえば図２（ａ）に示されるような
画像が表示されたと想定する。このとき、該目視検査装
置を操作する人が、現在の撮像条件における２値化安定
度を評価しようとした場合、以下のような処理が実行さ
れるが、処理の中で使用される各変数の名称について予
め説明する。

【００１９】まず、検査をする操作者は、ビデオモニタ
５に表示された画像を見て、その画面内に検査に用いる
表示画像の所定領域を設定する。これをウインドＷとす
る。また、前記ＣＰＵ８は２値化画像を得るための閾値
を設定する。これを２値化レベルＬとする。また、前記
操作者は得られる２値化画像が安定していると許容され
るための許容幅判定のための閾値を設定する。これを許
容閾値ＴＨとする。前述したウインドＷおよび許容閾値
ＴＨは前記操作者が、図示されないキーボードなどをキ
ー操作することにより、Ｉ／Ｏ制御部１１を介してＲＡ
Ｍ１０に予めストアされる値である。

【００２０】また、前記ウインドＷに含まれる画像の画
像データをたとえば２値化のための閾値ｂで２値化した
ときの白画素または黒画素の面積値を格納するための変
数をＡＲ（ｂ）とし、基準の面積値を格納するための変
数をＡＲ０とし、また許容されるべき２値化閾値の下限
と上限をそれぞれ格納するための変数をＬＬおよびＨＬ
とし、さらに算出結果であるところの画像の２値化安定
度を格納するための変数をＳＧとする。

【００２１】まず、操作者により前記許容閾値ＴＨおよ
びウインドＷが設定される。この設定に応答して、ＣＰ
Ｕ８は、図１に示されるステップＳＴ１（図中はＳＴ１
と略す）およびＳＴ２の処理において、前記設定値をそ
れぞれＲＡＭ１０の所定記憶領域にストアするとともに
、画像メモリ３を介してビデオモニタ５の表示画面にウ
インドＷを設定する。前記許容閾値ＴＨには０．１が設
定されたと想定する。

【００２２】なお前記ウインドＷの設定の仕方としては
、たとえばビデオモニタ５上に画像とウインド設定用の
カーソルを重畳させて表示し、Ｉ／Ｏ制御部１１に接続
された図示されないキーボードを用いて操作者がカーソ
ルの移動と設定を行なうことによって、ウインドＷを設
定する方法が一般的である。したがって、このときビデ
オモニタ５の画面では、図２（ａ）に示されるようにウ
インドＷが表示される。

【００２３】次のステップＳＴ３の処理においては、Ｃ
ＰＵ８は前記ウインドＷ内の濃淡画像に対して最適な２
値化閾値Ｌを算出するとともに、２値化閾値の上限値お
よび下限値となる値をストアするための変数ＨＬおよび
ＬＬに、いずれも前記２値化閾値Ｌを代入する。前記最
適な２値化閾値Ｌの算出法としては、特願平２−１５０
４９９に示されるエッジ画像のファジィモデルを用いた
合法パターン判定を行なうことにより最適な２値化閾値
Ｌを得る方法を採用する。このファジィモデルを用いた
方法は、ＣＰＵ８が予めＲＯＭ９にストアされたプログ
ラムを実行することにより行なわれる。

【００２４】次のステップＳＴ４の処理においては、算
出された最適な２値化閾値Ｌを用いてウインドＷ内の濃
淡画像を２値化したときの白画素または黒画素の面積値
を測定して基準の面積値ＡＲ０に代入する。

【００２５】その後、ステップＳＴ５およびステップＳ
Ｔ６のループ処理が、ステップＳＴ５に示される論理式
が不成立となるまで繰返し実行される。前記ループ処理
は、２値化閾値の下限値ＬＬに前述のステップＳＴ３の
処理においてストアされた最適な２値化閾値Ｌの値を１
つずつ減少させながら逐次代入し、ウインドＷ内の面積
値の変動率が予め設定された許容閾値ＴＨ（＝０．１）
を越えるまで繰返し実行される。すなわち、このループ
処理においては、最適な２値化閾値Ｌを１つずつ減少さ
せることにより、前記変動率が前記値ＴＨを越えた時点
、すなわちステップＳＴ５の論理式が不成立となった時
点で、図２（ｂ）のＬＬの値が２値化閾値の下限値ＬＬ
としてストアされることになる。以上のようにして２値
化閾値の下限値ＬＬが求められると、次にステップＳＴ
７およびステップＳＴ８で構成されるループ処理が、前
述した下限値ＬＬ算出のためのループ処理と同様にして
繰返されて、図２（ｂ）に示される値ＨＬが得られて２
値化閾値の上限値ＨＬとしてストアされる。

【００２６】以上のようにして求められた２値化閾値の
上限値ＨＬおよび下限値ＬＬを用いて次のステップＳＴ
９の処理において２値化安定度ＳＧが算出される。この
２値化安定度ＳＧの算出処理は、下記の式（１）を用い
てＣＰＵ８の実行により行なわれる。

【００２７】ＳＧ＝（ＨＬ−ＬＬ）／Ｌ　　　　　　…
（１）

【００２８】以上のようにして算出された２値化
安定度ＳＧは、ＣＰＵ８の制御によりビデオモニタ５の
所定表示域に画面表示される。したがって、操作者は、
このときビデオモニタ５に表示された２値化安定度ＳＧ
の値を読取ることにより、現在の撮像条件下における２
値化安定度を容易に知ることができる。

【００２９】また、ＣＰＵ８は、前述したステップＳＴ
３からＳＴ９までの処理を繰返し実行しながら、前記２
値化安定度ＳＧを逐次算出し、応じてビデオモニタ５に
逐次表示するようにしておけば、たとえば、照明条件を
順次更新しながら前記２値化安定度ＳＧが最大の値にな
るような撮像状態を容易に選択し設定することが可能と
なる。したがって、熟練した専門家でなくても、容易に
最適な目視検査のための撮像条件を、すなわち照明条件
を見つけることが可能となる。

【００３０】なお、前記２値化安定度ＳＧはＩ／Ｏ制御
部１１を介して印字，音声，ランプ出力などにより外部
出力してもよい。

【００３１】上述した実施例では、２値化安定度の許容
幅決定のための閾値ＴＨを０．１に設定したが、この値
は１を越えない比較的小さな値であれば、０．１以外の
値でもよい。また、前記値ＴＨの設定はキーボードなど
を用いて設定するほかに、予めメモリＲＡＭ１０にスト
アしておくか、外部に備えられるメモリからＩ／Ｏ制御
部１１を介してロードするようにしてもよい。

【００３２】さらに、２値化閾値Ｌは、他の２値化閾値
決定法、たとえばＰ−タイル法やモード法、あるいは「
大津の２値化法」用いてもよく、さらに図示されないキ
ーボード等によって手動により数値入力して設定するよ
うにしてもよい。

【００３３】また、ウインドＷおよび２値化閾値Ｌの設
定は、前述したキーボード入力によらなくても、たとえ
ば専用のスイッチ等を用いてもよく、また、すべてのデ
ータ（プログラムを含む）は外部から通信回線を用いて
、メモリＲＡＭ１０などにダウンロードするようにして
もよい。

【００３４】

【発明の効果】この発明によれば、評価手段を用いて自
動的に２値化安定度を算出する機能を実現したので、専
門家でなくても撮像時における照明条件の良否や、画像
処理装置の適用性を容易にかつ定量的に判定することが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像の２値化安定度を
評価する概略処理フロー図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、図１に示された処理フ
ローを説明するために参照される図である。

【図３】本発明の一実施例による目視検査装置の機能構
成を示す概略ブロック図である。

【符号の説明】

１　　テレビカメラ ５　　ビデオモニタ ８　　ＣＰＵ ＨＬ　　２値化閾値の上限値 ＬＬ　　２値化閾値の下限値 ＡＲ０　　基準の面積値 ＳＧ　　２値化安定度 ＴＨ　　許容閾値 Ｌ　　２値化レベル Ｗ　　ウインド なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　撮像して得られた所定範囲内の画像を
   、所定の閾値に基づいて２値化するとき、前記所定閾値
   の近傍の値における前記画像の白画素または黒画素の面
   積値の変動率を用いて前記２値化時に前記画像から抽出
   される特徴量の安定度を評価する評価手段と、前記評価
   手段によって評価された前記安定度を外部に出力する出
   力手段とを備えた、画像の特徴量の安定度評価装置。