JPH08186808A - 画像処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮像対象の形状、照明による影、平滑面によ
る反射等による視界不良部分を除去した画像データを得
る。 【構成】 撮像対象１の周囲に遮光板３を配し、この遮
光板３を隔てて各窓孔３ａ〜３ｅに光源４ａ〜４ｄ及び
撮像機２を夫々撮像対象に向けて設置し、光源４ａ〜４
ｄを配した窓孔３ａ〜３ｄのシャッタ５ａ〜５ｄを順次
開き、その都度撮像機２にて撮像し、得られた画像デー
タを画像合成処理部６にてＭＩＮ演算又はＭＡＸ演算、
又は基準値との比較演算を行う画像合成処理を行い、視
界不良部分を除去した画像データを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像データ中に撮像時
の視界不良等に基づくデータ不良箇所が存在する場合
に、撮像条件を異ならせて得た複数組の画像データから
不良箇所の画像データを合成処理して不良箇所を除去し
た画像のデータを得るための画像処理方法及びその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に工業製品の検査は目視が通例であ
るが、多数の製品を正確に検査するには多数のしかも熟
練した人手が必要とされ、しかも官能検査であるため検
査精度、信頼性に欠けるという問題があった。また近年
においては、工業製品の検査にも画像処理技術に基づく
方法が採用され初めているが、従来の方法は工業製品を
撮像した１枚の画像データを基に検査するため、例えば
平滑な曲面を持つ製品、或いは３次元的に複雑な形状を
有する製品の場合、影領域，反射領域が生じ易くこの部
分の検査が出来なくなるという問題があった。

【０００３】この対策として特開平１−３０７６４４号
公報に開示の如き技術が提案されている。この方法は、
試料と撮像系の画素又は走査線との相対位置を異ならせ
て撮影し、欠陥による画像信号の変化が複数の走査線又
は画素に分散して検出されなくなることを回避した複数
組の画像データに基づいて試料の欠陥を検出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
方法では試料に影領域又は反射領域が生じた場合、事実
上欠陥検査が出来なくなるため試料を無影，無反射の状
態で照明しつつ撮影する必要があり、複雑な形状の工業
製品にあってはその試料の向き、照明の位置等に細心の
注意を払う必要があり、多数の工業製品を効率的に検査
するのに適用するのは困難であるという問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、第１
の目的とすることろは撮像対象に対する照明系と撮像系
との相対位置関係を変えて反射、又は影領域の位置を変
化させた複数組の画像データを得、これを合成して影領
域，反射領域の除去された撮影対象の正確な画像データ
を得、正確、且つ迅速な検査を可能とする画像処理方法
及びその装置を提供するにある。

【０００５】第２の目的は、撮像対象に対して固定又は
移動可能な照明具，撮像機を撮像対象の周囲に配置し、
撮像対象に対する照明具撮像機の位置を変えて撮像を行
い、得られた複数の画像データの対応する画素の輝度を
比較し、その結果に基づいて対応する画素の輝度を定め
る合成処理を行うことで影領域，反射領域のない画像デ
ータを得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る画像処理
方法は、撮像対象に照明具から光を照射して撮像機で撮
像し、影領域及び／又は反射領域が除去された画像のデ
ータを得る画像処理方法において、撮像対象に向けて前
記撮像機を固定し、前記撮像対象に対する照明具の位置
を変えて撮像し、得られた複数の画像データに基づいて
各画像データの対応する画素夫々の輝度を比較し、低い
方の輝度又は高い方の輝度又は予め定めた基準値に近い
輝度を新たな画像における対応する画素の輝度とする合
成処理を施すことを特徴とする。

【０００７】第２発明に係る画像処理方法は、撮像対象
に照明具からの光を照射して撮像機で撮像し、影領域及
び／又は反射領域が除去された画像のデータを得る画像
処理方法において、撮像対象に向けて前記照明具を固定
し、前記撮像対象に対する撮像機の位置を変えてこれを
撮像し、得られた複数の画像データに基づいて、各画像
データの対応する画素夫々の輝度を比較し、低い方の輝
度又は高い方の輝度又は予め定めた基準値に近い輝度を
新たな画像における対応する画素の輝度とする合成処理
を施すことを特徴とする。

【０００８】第３発明に係る画像処理装置は、撮像対象
に対向して固定、又はその周方向に位置の変更可能に配
置された１又は複数の照明具と、撮像対象に対向して固
定、又はその周方向に位置を変更可能に配置された１又
は複数の撮像機と、撮像対象を撮像した複数の画像デー
タについて、対応する画素夫々の輝度を相互に、又は予
め定めた基準値と比較する手段と、低い方の輝度又は高
い方の輝度又は基準値に近い方の輝度を新たな画像の対
応する画素の輝度とする手段とを備えたことを特徴とす
る。

【０００９】

【作用】第１発明の画像処理方法では、撮像機を固定
し、照明具を撮像対象に対して相対移動して撮像し、得
られた複数組の画像データの対応する画素の輝度を相互
に、又は基準値と比較することで、反射領域又は影響領
域又はこれら両者を除去した画像データを得ることが可
能となる。

【００１０】第２発明の画像処理方法では、照明具を固
定し、撮像機を撮像対象に対して相対移動して撮像し、
得られた複数組の画像データの対応する画素の輝度を相
互に又は基準値と比較することで反射領域又は影領域又
はこれら両者を除去した画像データを得ることが可能と
なる。

【００１１】第３発明の画像処理装置では、１又は複数
の撮像機又は複数の照明具を撮像対象に対して相対移動
させて複数組の画像データを得、画像データの対応する
画素の輝度を相互に又は基準値と比較することで反射領
域又は影領域又はこれら両者を除去した画像データを得
ることが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下本発明を、その実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。 （実施例１）図１は本発明に係る画像処理方法及びその
装置の実施状態を示す模式図、図２は撮像過程を示す動
作説明図であり、図中１は撮像対象、２はＣＣＤビデオ
カメラ等の撮像機、３は遮光板、４ａ〜４ｄは照明用の
光源、６は画像合成処理部を示している。撮像対象１の
周囲の略半円周にわたる領域に半円弧状をなす遮光板３
が配設され、この遮光板３を隔てて撮像対象と反対側に
撮像機２、光源４ａ〜４ｄが設置されている。遮光板３
の周壁にはその周方向に沿って略等間隔で複数の窓孔３
ａ〜３ｅが開口され、中央の窓孔３ｅに臨ませてその外
側には撮像機２が設置され、また他の窓孔３ａ，３ｂ，
３ｃ，３ｄに臨ませてその外側に照明用の光源４ａ〜４
ｄが設置されている。なお、各窓孔３ａ〜３ｄにはシャ
ッタ５ａ〜５ｄが設けられている。

【００１３】遮光板３は半円弧状とした場合を示した
が、特にこれに限るものではなく撮像対象１の周囲を囲
う半球殻形状、又は１／４球殻形状等であってもよく、
この場合は撮像機２用の窓孔３ｅを中心にしてその周囲
に光源用の窓孔３ａ〜３ｄを配設してもよい。

【００１４】次に図２に示す撮像態様を示す模式図と共
に撮像過程を説明する。先ず図１に示す如くシャッタ５
ａを開放し、光源４ａからの光を撮像対象１に投射し、
撮像機２にて撮像対象１を撮影する。これによって得た
画像データＡは画像合成処理部６へ入力され、画像デー
タメモリ１０に記憶される。次に図２（ａ）に示す如く
シャッタ５ｂを開放し、光源４ｂからの光を撮像対象１
に投射し、撮像機２にて撮像対象１を撮影する。これに
よって得た画像データＢは画像合成処理部６へ入力さ
れ、その画像データメモリ１０に記憶される。

【００１５】以下同様にして図２（ｂ），図２（ｃ）に
示す如くシャッタ５ｃ，５ｄを順次開放し、光源４ｃ，
４ｄからの光を撮像対象１に順次投射し、その都度撮像
機２にて撮像対象１を撮像し、得られた画像データＣ，
Ｄは画像合成処理部６へ入力され、その画像データメモ
リ１０に記憶される。画像合成処理部６は画像データメ
モリ１０、演算部１１を備えている。演算部１１の出力
は、演算処理結果画像データとして、画像合成処理部６
から出力すると共に、必要に応じて画像データメモリ１
０にフィードバックし、次の処理の際の入力画像データ
として使用することも可能である。

【００１６】撮像機２で撮像された画像データＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄは、一旦画像合成処理部６の画像データメモリ１
０の異なる場所へ順次記憶された後、ここから先ず画像
データＡ，Ｂが演算部１１へ読み出される。

【００１７】演算部１１は画像データＡ，Ｂにおける対
応する画素Ａ（ｉ，ｊ）、Ｂ（ｉ，ｊ）の輝度を比較演
算する。この演算部の動作を変えることにより、反射領
域を除去、または影領域を除去、またはこれら両者を除
去することができる。演算部出力データはそのまま出力
結果画像データとして使用されるか、または画像データ
メモリ１０へ記憶され次の処理の際の入力画像データと
して使用することができる。使用された画像データは必
要に応じて消去され、次の画像データの記憶場所として
確保される。

【００１８】反射領域の除去を行うためには、演算部の
動作を小さい輝度信号を出力するＭＩＮ演算の設定に
し、影領域の除去を行うためには、演算部１１の動作を
大きい輝度信号を出力するＭＡＸ演算の設定にする。反
射領域と影領域を同じに除去する場合は、演算部１１の
動作を予め設定されている基準値に近い側の輝度信号を
出力する設定にする。基準値としては、例えば影領域の
輝度を「０」、反射領域の輝度を「１００」とするとそ
の中央値「５０」付近が通常使用されるが、原理的には
最低輝度と最高輝度の間の値が自由に設定可能である。

【００１９】先ず、ＭＩＮ演算処理は撮像対象１の画像
データから反射領域を排除するためのもので、２つの画
像データＡ，Ｂにおける相対応する画素夫々の輝度を
ａ，ｂとして、下記（１）式の演算を行う。

【００２０】

【数１】

【００２１】これを一般化すると、縦，横がＭ，Ｎ画素
の画像データＥの各画素の輝度Ｅ（ｉ，ｊ）は画像デー
タＡの各画素の輝度をＡ（ｉ，ｊ）、画像データＢの各
画素の輝度をＢ（ｉ，ｊ）として下記（２）式で与えら
れる。 Ｅ（ｉ，ｊ）＝ＭＩＮ［Ａ（ｉ，ｊ），Ｂ（ｉ，ｊ）］ …（２） 但し ｉ ＝０，１，２…Ｍ−１ ｊ ＝０，１，２…Ｎ−１

【００２２】即ち輝度Ａ（ｉ，ｊ）と輝度Ｂ（ｉ，ｊ）
のうちより低い輝度Ａ（ｉ，ｊ）又はＢ（ｉ，ｊ）を新
たに合成すべき画像の画素の輝度Ｅ（ｉ，ｊ）とする処
理を行う。これによって画像データＡ，Ｂの対応する画
素のうちより輝度の高い方が除去されて反射領域を縮減
することが可能となる。これを具体的に縦２画素，横３
画素の画像データＡ，Ｂにおける各画素の輝度とＭＩＮ
演算を施して得る新たな画像データＥの各画素の輝度と
の関係を示すと下記（３）式で求められ、表１に示す如
くになる。

【００２３】

【表１】

【００２４】画像データＥの各画素の輝度データの求め
方

【００２５】

【数２】

【００２６】以下具体的に図３，図４に示す説明図に従
ってＭＩＮ演算を説明する。図３（ａ）に示す如く画像
データＡ，ＢをＭＩＮ演算設定の演算部１１へ入力し、
両者の対応する各画素の輝度を比較した結果、出力され
た輝度がより低い側の輝度信号を新たに合成すべき画像
データＥにおける対応する画素の輝度とする処理を行
う。

【００２７】即ち図４（ａ），（ｂ）に示す両画像デー
タＡ，Ｂを重ね合わせた場合に、図４（ｅ）に示す反射
領域Ｓ_a ，Ｓ_b が重複する領域Ｓ_e 以外は、夫々反射領
域Ｓ _a ，Ｓ_b に含まれない互いに他の領域の輝度にて補
足され、重複領域のみが反射領域Ｓ_e として残存した画
像のデータＥが得られる。

【００２８】次に図３（ｂ）に示す如く画像データＥと
次に得た画像データＣとに対してＭＩＮ演算を施し、画
像データＦを得る。これは図４（ｅ），（ｃ）に示す両
画像データＥ，Ｃを重ねて合わせた場合に、図４（ｆ）
に示す反射領域Ｓ_c ，Ｓ_e の重複領域Ｓ_f 以外の部分は
夫々反射領域Ｓ_c ，Ｓ_e に含まれていない互いに他の領
域の輝度にて補足され、重複領域のみが反射領域Ｓ_f と
して残存した画像データＦを得る。

【００２９】続いて、図３（ｃ）に示す画像データＦと
次に得た画像データＤとに対してＭＩＮ演算を施し、画
像データＧを得る。これは図４（ｆ），（ｄ）に示す両
画像データＦ，Ｄを重ね合わせた場合に、反射領域
Ｓ_f ，Ｓ_d の重複領域以外の部分は夫々反射領域Ｓ_f ，
Ｓ_d に含まれていない互いに他の領域の輝度にて補足さ
れ、画像データＦ，Ｄにおいてはその反射領域Ｓ_f ，Ｓ
_d が重複しないから、図４（ｇ）に示す如き反射領域の
存在しない画像データＧが得られることとなる。

【００３０】一方影領域を除去する場合は図５に示す如
く演算部１１の動作をＭＡＸ演算の設定にする。ＭＡＸ
演算は影領域を除去するためのものでＭＩＮ演算とは逆
に下記（４）式に従って行う。

【００３１】

【数３】

【００３２】演算部１１におけるＭＡＸ演算処理以外の
具体的な処理手順はＭＩＮ演算の場合と同様である。

【００３３】更に基準値との比較演算は反射領域，影領
域の両領域を除去するためのもので、次の如くに行う。
例えば影領域の輝度を「０」，反射領域の輝度を「１０
０」として、両者の中間の値「５０」を基準値とし、こ
れと両画像データＡ，Ｂの各対応する画素の輝度ａ，ｂ
との差の絶対値｜５０−ａ｜，｜５０−ｂ｜のうちより
小さい方の輝度ａ又はｂを画像データＥにおける対応す
る画素の輝度と定める。

【００３４】この場合、図６に示す如く演算部１１の動
作を予め定めた中央値に近いほうの輝度信号を出力する
ように設定する。他の具体的処理手順はＭＩＮ演算の場
合と同様である。これによって反射領域は勿論、影領域
も除去された画像データが得られる。ここで、絶対値｜
５０−ａ｜、｜５０−ｂ｜を用いる代わりに自乗値（５
０−ａ）² 、（５０−ｂ）² を使用しても同じ結果が得
られる。このようにして得た反射領域又は影領域又はこ
れら両者が共に除去された画像のデータに基づいて欠陥
検出を行うことで、より正確でしかも迅速な欠陥検査が
可能となる。

【００３５】（実施例２）図７は本発明の他の実施例を
示す模式図である。この実施例２にあっては遮光板３の
窓孔３ｅに照明具３ｅを、また他の窓孔３ａ，３ｂ又は
３ｃ，３ｄには各１台の撮像機２ａ，２ｂを配設してあ
る。照明具３ｅは撮像対象１に向けて固定し、また撮像
機２ａは窓孔３ａ，３ｂのいずれかに選択的に臨むよう
に、また撮像機２ｂは窓孔３ｃ，３ｄのいずれかに選択
的に臨むように移動可能に配設されている。他の構成は
実施例１のそれと実質的に同じであり、対応する部分に
同じ番号を付して説明を省略する。

【００３６】

【発明の効果】第１の発明にあっては、撮像機を固定
し、撮像対象に対し照明具を相対移動して複数回撮像を
行い、得られた複数組の画像データを合成することで、
影領域及び／又は反射領域のない画像データが得られ、
各種の工業製品の欠陥検査を自動化することが可能とな
る。

【００３７】第２の発明にあっては、照明具を固定し、
撮像対象に対し撮像機を相対移動して複数回撮像を行
い、得られた複数組の画像データを合成することで影領
域及び／又は反射領域のない画像データが得られ、工業
製品における欠陥検査を自動化することが可能となる。

【００３８】第３の発明にあっては、１又は複数の照明
具又は１又は複数の撮像機の一方を固定、他方を撮像対
象に対しその周方向に相対移動して撮像を行い、得られ
た複数の画像データに演算処理を施して影領域及び／又
は反射領域のない画像データを得ることが出来、この画
像データに基づき簡単な構成で正確な欠陥検査等を行う
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像方法及びその装置を示す模式図で
ある。

【図２】本発明に係る画像方法及びその装置の動作説明
図である。

【図３】画像合成処理部の処理過程を示す説明図であ
る。

【図４】画像合成処理部の処理過程を示す説明図であ
る。

【図５】画像合成処理部の処理過程を示す説明図であ
る。

【図６】画像合成処理部の処理過程を示す説明図であ
る。

【図７】他の実施例の模式図である。

【符号の説明】

１ 撮像対象 ２ 撮像機 ４ａ〜４ｄ 光源 ３ 遮光板 ３ａ〜３ｅ 窓孔 ５ａ〜５ｄ シャッタ ６ 画像合成処理部 １０ 画像データメモリ １１ 演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 雅弘 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像対象に照明具から光を照射して撮像
   機で撮像し、影領域及び／又は反射領域が除去された画
   像のデータを得る画像処理方法において、 撮像対象に向けて前記撮像機を固定し、前記撮像対象に
   対する照明具の位置を変えて撮像し、得られた複数の画
   像データに基づいて各画像データの対応する画素夫々の
   輝度を比較し、低い方の輝度又は高い方の輝度又は予め
   定めた基準値に近い輝度を新たな画像における対応する
   画素の輝度とする合成処理を施すことを特徴とする画像
   処理方法。
2. 【請求項２】 撮像対象に照明具から光を照射して撮像
   機で撮像し、影領域及び／又は反射領域が除去された画
   像のデータを得る画像処理方法において、 撮像対象に向けて前記照明具を固定し、前記撮像対象に
   対する撮像機の位置を変えてこれを撮像し、得られた複
   数の画像データに基づいて、各画像データの対応する画
   素夫々の輝度を比較し、低い方の輝度又は高い方の輝度
   又は予め定めた基準値に近い輝度を新たな画像における
   対応する画素の輝度とする合成処理を施すことを特徴と
   する画像処理方法。
3. 【請求項３】 撮像対象に対向して固定、又はその周方
   向に位置の変更可能に配置された１又は複数の照明具
   と、撮像対象に対向して固定、又はその周方向に位置を
   変更可能に配置された１又は複数の撮像機と、撮像対象
   を撮像した複数の画像データについて、対応する画素夫
   々の輝度を相互に、又は予め定めた基準値と比較する手
   段と、低い方の輝度又は高い方の輝度又は基準値に近い
   方の輝度を新たな画像の対応する画素の輝度とする手段
   とを備えたことを特徴とする画像処理装置。