JPH05266200A - チェインコードによる形状判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 他の部品に装着されて輪郭が不鮮明な特定の
部品（被検体）を認定するのに好適な形状判定方法を提
供する。 【構成】 画像メモリに格納した輪郭の鮮明な基準の被
検体の二値化像上で基準の被検体の輪郭の外側及び内側
に沿って輪郭追跡する外側チェインコード及び内側チェ
インコードを作成し、さらに画像メモリに格納した被検
体の輝度画像上で外側及び内側チェインコードを用いて
輪郭外側の総和輝度と輪郭内側の総和輝度を求め、これ
ら総和輝度から基準の輝度比率を算出しておき、次に検
査対象の被検体の輝度画像を画像メモリに格納し、検査
対象の輝度画像上を外側チェインコード及び内側チェイ
ンコードそれぞれを走査させながら各総和輝度総和輝度
を求めて輝度比率を算出し、その検査対象の輝度比率と
基準の輝度比率を比較しそれらが同等の時に検査対象の
被検体が基準のものと同一形状であると判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機械部品等の分類を行
うために画像処理を用いて形状判定する形状判定方法に
係り、特に部品の輪郭に沿う内側及び外側それぞれの部
分の輝度を利用して、背景とのコントラストの良くない
部品の形状を判定するに好適なチェーンコードによる形
状判定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術は、予め被検体形状のパターン
を登録しておき、この登録した学習パターンと検査対象
物のパターンとの差を検出して一致度を求め、形状判定
を行うパターンマッチング法が行われている。この種の
ものとしては、特開昭５６−１６００３６号公報の「パ
ターン欠陥検査方式」が挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記パターンマッチン
グ法によれば、被検体が金属製又はコンクリート製など
の場合、検査対象部と背景部のコントラストがはっきり
せず、それらの境界部分の２値化が困難になり、検査対
象部のパターンが一部欠けてしまって、学習パターンと
の一致度が極端に落ちてしまうといった問題があった。

【０００４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、背景部とコントラストのはっきりしな
い被検体を、その被検体の輪郭近辺の輝度を求めて画像
処理することにより形状判定し、当該被検体か否かを判
定できるチェーンコード形状判定方法を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のチェインコードによる形状判定方法は、輪
郭の鮮明な基準の被検体を所定位置からビデオカメラで
撮影し、二値化して、画像メモリに格納し、その画像メ
モリ上で基準の被検体の輪郭の外側に沿って輪郭追跡す
る経路を示す外側チェインコードと、基準の被検体の輪
郭の内側に沿って輪郭追跡する経路を示す内側チェイン
コードとを作成しておき、一方、基準の被検体の画像を
所定位置からビデオカメラで撮影し、アナログ／デジタ
ル変換し、輝度画像として画像メモリに格納し、その輝
度画像上で基準の被検体と外側チェインコードとを中心
で合わせて外側チェインコード上の輝度を合算して外側
総和輝度を求め、かつ基準の被検体と内側チェインコー
ドとを中心で合わせて内側チェインコード上の輝度を合
算して内側総和輝度を求め、内側総和輝度及び外側輝度
から基準の輝度比率を算出しておき、次に検査対象の被
検体を所定位置からビデオカメラで撮影し、アナログ／
デジタル変換し、検査対象の輝度画像として画像メモリ
に格納し、その検査対象の輝度画像上を外側チェインコ
ード及び内側チェインコードそれぞれを走査させながら
外側総和輝度及び内側総和輝度を求め、さらに輝度比率
を算出し、その検査対象の輝度比率と基準の輝度比率を
比較して同等の輝度比率が検出された時に検査対象の被
検体が基準の被検体と同一形状であると判定することを
特徴とする。

【０００６】そして外側チェインコード及び内側チェイ
ンコードはそれぞれ等角度で分配された８方向を示すコ
ードの集合からなるものである。また輝度比率は、外側
総和輝度と内側総和輝度との差の絶対値を外側総和輝度
で除した値にするとよい。

【０００７】

【作用】本発明のチェーンコードによる形状判定方法に
よれば、被検体の輝度比率を特徴量として被検体の形状
判定を行うので、背景とのコントラストがはっきりせず
輪郭が鮮明でない被検体の形状判定ができ、従来の絶対
量で形状判定を行うパターンマッチング法で判定できな
いコントラストのはっきりしない被検体の形状判定がで
きる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図７により
説明する。図１は、本発明のチェインコードによる形状
判定方法を適用した形状判定装置の構成を示す図、図２
はこの形状判定装置を用いて形状の判定を行う一つの検
査対象物の平面図である。

【０００９】まず形状判定装置が判定する検査対象物に
ついて説明する。検査対象物は、円筒形の金属製ピスト
ン１１で、その中に嵌入した部品を抜け止めしている止
輪１２を有している。図２の上段に、止輪１２が所定位
置に装着された正常品ピストンを，中段に止輪１２が所
定位置からずれた外れ品ピストンの一例を，下段には止
輪１２がない欠品ピストンを示す。止輪１２は図示のよ
うに円周の一部を欠いた輪で、その欠いた部分の各端部
に同一形状の止輪穴１２ａを有する。正常品ピストンで
は、各止輪穴１２ａが所定の間隔ｆ₁で位置し、また外
れ品ピストンでは、止輪穴部１２ａ間の間隔ｆ₂は正常
品での間隔ｆ₁よりも長いあるいは短くなる現象があ
り、また欠品ピストンでは当然ながら止輪穴１２ａがな
い。

【００１０】本発明を用いる形状判定装置は、止輪穴１
２ａの輪郭近傍の輝度を利用して２つの止輪穴１２ａの
形状を判定し、次いでそれら穴間の間隔を求めて、基準
値と比較することにより、止輪１２の有無あるいは所定
位置からの外れを検出して、ピストン１１が良品か否か
を判定するものである。実際、止輪穴１２ａの輪郭が不
明瞭で、二値化処理によっては同一の種類の部品でも画
像が必ずしも同一形状にならないという問題があった。

【００１１】この形状判定装置は、図１に示すように、
ピストン１１の止輪１２を撮像するビデオカメラ１３
と、ピストン１１がビデオカメラに対して所定位置にあ
ることを検出するセンサー１４と、ビデオカメラ１３か
ら送信された画像信号を処理する画像処理装置１５とか
ら構成されている。画像処理装置１５は、ビデオカメラ
１３から送信されるアナログ信号（輝度）をデジタル値
に変換するＡ／Ｄ変換部１６と、Ａ／Ｄ変換部１６で変
換されたデジタル値を画素ごとに記憶する画像メモリ１
７と、画像メモリ１７に格納された基準の被検体の画像
から止輪穴１２ａの外側チェインコード及び内側チェイ
ンコード（止輪穴１２ａの輪郭から内側及び外側に沿う
それぞれの軌道を示す）を作成するチェインコード作成
部１８と、学習パターンと比較されるべく画像メモリ１
７に格納された被検体の画像中の止輪穴１２ａ位置を検
出する被検体位置検出部１９と、外側チェーンコード上
の輝度総和と内側外側チェーンコード上の輝度総和とか
ら輝度比率を求める輝度比率算出部２０と、被検体位置
検出部１９が検出した止輪穴１２ａの位置から被検体の
正常か否かを判定する形状判定部２１と、センサ１４か
ら検出信号によりビデオカメラ１３及び画像処理装置を
起動する映像取込み信号発生部２２とから構成されてい
る。

【００１２】以下にチェーンコードの作成、被検体の位
置検出等についてさらに詳しく説明する。図３は止輪穴
部１２ａの部分のチェインコード示す図である。このチ
ェインコードを作成する際には、止輪１２ａの部材と止
輪穴部１２ａの境界が二値化して明瞭となる基準の被検
体を用い、ビデオカメラで撮影し、二値化して、画像メ
モリに格納する。図３上段には、ビデオカメラ１３によ
り撮影された止輪１２及び止輪穴部１２ａの画面を示
し、図３中段には画像メモリ上での止輪穴部１２ａ輪郭
の外側を一周する軌道を示す外側チェインコード１２ｈ
及び同止輪穴部１２ａ輪郭の内側を一周する軌道を示す
内側チェインコード１２ｉを示す。図３下段には画像メ
モリ上での止輪穴部１２ａの二値化像の一部を、止輪穴
部１２ａの部分を黒で、その穴の外側の部分を白で示し
ている。そして二値化像を構成する画素はそれぞれビデ
オカメラ１３の水平走査及び垂直走査の開始点を原点と
する座標（ｘ，ｙ）を有する。

【００１３】まず外側チェインコード１２ｈを求めるた
めには、画像処理装置１５は画像メモリ１７上の二値化
像の膨張処理、即ち穴の輪郭を形成する黒の画素の外側
に縦及び又は横に黒の画素を追加して画像を膨張させ
る。次にラスタ走査して、白の画素から黒の画素に変わ
る映像の変化点ＳＴを検出する。点ＳＴを始点としてそ
こから画像境界部の白い画素を追跡しながら、ある画素
から次の画素に移る方向を表す方向コード、即ち図４に
示すように等角度に分配された８方向を表す０〜７の数
字を、図５に示すチェインコードテーブルに逐次書き込
み、一周してＳＴ点に戻るまでこの処理を繰返す。かく
して止輪穴部２ａの外側チェインコード１２ｈを作成す
ることができる。また、位置ずれ補正の為に止輪穴部２
ａの中心部ＣＮ（ｘ，ｙ）を求め、ＳＴ（ｘ，ｙ）と共
にチェインコードテーブルに格納しておく。なお上記の
ように輪郭を追跡するアルゴリズムは公知のものであ
る。

【００１４】止輪穴部２ａの内側チェインコード１２ｉ
は、画像メモリ１７上の二値化像の収縮処理、即ち穴の
輪郭を形成する黒の画素を除去して画像を収縮させた
後、画像境界部の白い画素を追跡しながら、外側チェイ
ンコード１２ｈの作成と同じように、チェインコードテ
ーブルに方向コードを格納して作成する。なお前記二値
化画像の白黒を反転して各チェインコードを求めること
もできる。このようにして求めた各チェインコード１２
ｈ、１２ｉを画像処理装置に記憶しておく。

【００１５】次に輝度比率を算出する手順について説明
する。チェインコード作成時に用いた境界が明瞭な基準
の被検体をテレビカメラ１３で撮影しＡ／Ｄ処理して、
各画素の輝度を画像メモリ１７に格納する。この輝度画
像において、止め輪穴１２ａと各チェインコード１２
ｈ、１２ｉを重ね合わせて、外側チェインコード１２ｈ
及び内側チェインコード１２ｉ上の輝度を求める。輝度
画像と前述の二値化像は画面上位置関係が同一であるの
で、止め輪穴と各チェインコードを重ね合わせることは
画像処理装置のソフトウェアで容易にできる。そして輝
度比率算出部２０は外側チェインコード１２ｈに当たる
画素の輝度ｋ₁を順次に加算して外側チェインコードの
輝度総和Σｋ₁を、また内側チェインコード１２ｉに当
たる画素の輝度ｋ₂を順次加算し内側チェインコードの
輝度総和Σｋ₂を求めて、これらの輝度総和から輝度比
率を次式（１）から求める。これが基準の輝度比率Ｂ₀
として画像処理装置１５に記憶される。

【００１６】

【数１】

【００１７】次に検査対象の被検体をチェックする手順
について説明する。ここで被検体は止輪穴１２ａである
が、止め輪１２の部材部分と止輪穴１２ａの部分とのコ
ントラストがよくない。被検体である２つの止輪穴１２
ａはビデオカメラ１３により図６に示すように１つの画
像で撮影され、Ａ／Ｄ変換部１６でデジタル値に変換さ
れて、画像メモリ１７に輝度画像として格納される。被
検体位置検出部１９は、この検査対象の画像上で外側及
び内側チェインコード１２ｈ，１２ｉを止め輪１２の輪
の形状に倣って矢印の方向１２ｊに、すなわち２つの止
輪穴１２ａそれぞれに向かってジグザグして移動させ、
一方、輝度比率算出部２０は１画素移動ごとに式（１）
に従い輝度比率を算出して行く。

【００１８】この時、図７に示すように止輪穴部１２ａ
以外の場所で算出した輝度比率Ｂは小さく、止輪穴部１
２ａに重なった場所で算出した輝度比率Ｂは、大きくな
る。形状判定部２１は基準の輝度比率Ｂ₀よりも大きく
なる場所、すなわち２つの止輪穴１２ａそれぞれの座標
（ｘ，ｙ）を被検体位置検出部１９から得て、それらの
間隔を算出して、その間隔が所定値ｆ₁の場合に被検体
を正常と判定して正常信号を出力し、止輪穴間の間隔が
ｆ₁と相違する場合または輝度比率ＢがＢ₀より大きいも
のが無い場合は、不良品と判定して不良信号を出力す
る。

【００１９】上記の例では、止輪穴部という円形の形状
を扱ったが、矩形をはじめ任意の形状についても本発明
を適用でき、応用範囲の広い形状判定が可能である。ま
た本発明の方法は部品形状の他に文字の判定にも応用で
きる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のチェイン
コードによる形状判定方法は、被検体の輪郭内外の輝度
比率を特徴量として被検体の形状判定を行うものである
ので、背景とのコントラストのはっきりしていない被検
体の形状判定を容易に行うことができる。また、輝度比
率を特徴量として個々の形状パターンの輝度比率を求め
ることにより、統計的形状判定が可能であり、信頼性の
高い形状判定システムを構築できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を適用する形状判定装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】被検体の良品，外れ品，欠品を示す図である。

【図３】チェインコードの作成例を示す図である。

【図４】方向コードの説明図である。

【図５】チェインコードテーブルを示す図である。

【図６】ビデオカメラで撮影した被検体の画像を示す図
である。

【図７】画像メモリ上におけるチェインコードの移動を
示す図である。

【符号の説明】

１１ ピストン １２ 止輪 １２ａ 止輪穴部 １２ｈ 外側チェインコード １２ｉ 内側チェインコード １２ｊ チェインコードの走査方向 １３ ビデオカメラ １４ センサー １５ 画像処理装置 １６ Ａ／Ｄ変換部 １７ 画像メモリ １８ チェインコード作成部 １９ 被検体位置検出部 ２０ 輝度比率算出部 ２１ 形状判定部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 輪郭の鮮明な基準の被検体を所定位置か
   らビデオカメラで撮影し、二値化して、画像メモリに格
   納し、その画像メモリ上で基準の被検体の輪郭の外側に
   沿って輪郭追跡する経路を示す外側チェインコードと、
   基準の被検体の輪郭の内側に沿って輪郭追跡する経路を
   示す内側チェインコードとを作成しておき、一方、基準
   の被検体の画像を所定位置からビデオカメラで撮影し、
   アナログ／デジタル変換し、輝度画像として画像メモリ
   に格納し、その輝度画像上で基準の被検体と外側チェイ
   ンコードとを中心で合わせて外側チェインコード上の輝
   度を合算して外側総和輝度を求め、かつ基準の被検体と
   内側チェインコードとを中心で合わせて内側チェインコ
   ード上の輝度を合算して内側総和輝度を求め、内側総和
   輝度及び外側輝度から基準の輝度比率を算出しておき、
   次に検査対象の被検体を所定位置からビデオカメラで撮
   影し、アナログ／デジタル変換し、検査対象の輝度画像
   として画像メモリに格納し、その検査対象の輝度画像上
   を外側チェインコード及び内側チェインコードそれぞれ
   を走査させながら外側総和輝度及び内側総和輝度を求
   め、さらに輝度比率を算出し、その検査対象の輝度比率
   と基準の輝度比率を比較して同等の輝度比率が検出され
   た時に検査対象の被検体が基準の被検体と同一形状であ
   ると判定するチェインコードによる形状判定方法。
2. 【請求項２】 前記外側チェインコード及び前記内側チ
   ェインコードはそれぞれ等角度で分配された８方向を示
   すコードの集合からなることを特徴とする請求項１記載
   のチェインコードによる形状判定方法。
3. 【請求項３】 前記輝度比率は、外側総和輝度と内側総
   和輝度との差の絶対値を外側総和輝度で除した値である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のチェインコ
   ードによる形状判定方法。