JPH09126744A - 塗膜平滑性検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】広い面積の被検査物体を効率良く検査すること
が出来る塗膜平滑性検査装置を提供する。 【解決手段】被検査面３に明暗パターンを映し出す照明
手段１と、被検査面を撮像して得られる明暗パターンの
受光画像を電気信号の画像データに変換する撮像手段２
（例えばビデオカメラ）と、画像データから明暗パター
ンの画像における明部と暗部の境界領域を抽出し、その
明暗境界領域の画像を所定のしきい値で２値化し、その
２値化画像における明暗境界領域の幅のばらつき度合に
応じて被検査面の平滑性を判定する手段（例えばコンピ
ュータ等の画像処理装置５）と、を備えた塗膜平滑性検
査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、塗装面の平滑性を検
査する装置、例えば自動車ボディの塗装面の平滑性を画
像処理によって検査する装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来の塗膜平滑性検査装置としては、例え
ば特開平１−２１３５０９号公報に示されたものがあ
る。これは、被検査面に所定の明暗縞（ストライプ）模
様を映し出し、被検査面上のゆず肌の凹凸による明暗パ
ターンの乱れを利用して平滑性を検出するものである。
具体的には、被検査面に映した所定の明暗パターン像を
撮像し、得られた受光画像の明暗パターンを２値化し、
これに所定のパターンを重ね合わせることによって形成
される明暗パターンの明部または暗部の形状により、被
検査塗装面の平滑性を判定するものである。また、被検
査面が曲面の場合には、平面の個所と曲面と個所とで区
別してそれぞれ上記の形状ばらつきを算出し、両者の平
均値を用いて判定するように構成されている。

【０００３】なお、上記のゆず肌とは次のごとき状態を
言う。すなわち、塗料溶剤の蒸発する過程において発生
する渦対流により、塗料の濃度が厳密には一定でなくな
るので、塗膜の厚さには極めて薄い（低い）凹凸が周期
的に発生する。この凹凸は、例えば山と山の間隔が０.
１〜１ｃｍ程度で、凹凸の高さが数μｍ程度である。こ
のような極めて薄い凹凸は通常では気がつかない程度の
ものであり、欠陥とはならない。しかし、光の加減等で
は“ゆず”やオレンジの表面のように見えることがある
ので、いわゆる“ゆず肌”もしくは“オレンジ肌”と呼
ばれるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のごとき
従来の塗膜平滑性検査装置においては、次のごとき問題
があった。すなわち、従来の塗膜平滑性検査装置おいて
は、上記のごとき検出すべき凹凸の大きさに対応するた
め、照明の明暗パターンのピッチを０.１５ｃｍ程度に
する必要があり、そのため受光画像に映るストライプの
本数や撮像手段（ビデオカメラ）の画素数（分解能）を
考慮すると、ビデオカメラの撮影範囲（視野）は５ｃｍ
×５ｃｍ程度と狭い範囲になる。したがって広い範囲を
短時間に検査するのは困難であり、自動車のボディのよ
うな大面積の物体を効率良く検査することが出来ないと
いう問題があった。また、上記のような曲面の検査方法
では、自動車のボディのような複雑な曲面の場合には、
曲面の影響を除去しきれず、かつ処理時間が長くなるの
で、検査効率が悪化するという問題もあった。

【０００５】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、第１の目的は広い面
積の被検査物体を効率良く検査することが出来る塗膜平
滑性検査装置を提供することである。また、第２の目的
は曲面の場合でも精度良く検査することの出来る塗膜平
滑性検査装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては特許請求の範囲に記載するように
構成している。

【０００７】まず、請求項１に記載の発明においては、
被検査面に所定の明暗パターンを映し、その受光画像を
電気信号の画像データに変換する。そして上記画像デー
タから明暗パターンの画像における明部と暗部の境界領
域を抽出し、それを２値化した２値化画像における明暗
境界領域の幅のばらつき度合（乱れの大きさに対応す
る）に応じて被検査面の平滑性を判定するように構成し
ている。なお、平滑性の度合は、実際の塗装作業におい
て必要とされる品質に応じて、予め官能評価を行なって
定められた度合であり、例えば“良、可、不可”のよう
な数段階に表示するか、或いは１〜５の５段階評価や１
〜１０の１０段階評価等で表示することが出来る。上記
の構成は、例えば後記図６に示す実施の形態に相当す
る。

【０００８】また、請求項２に記載の発明においては、
上記明暗境界領域の２値化画像を細線化して画像の中心
線を抽出する細線化手段を設け、上記明暗境界領域にお
ける上記中心線と直角方向の幅を明暗境界領域の幅とし
て平滑性を判定するように構成している。

【０００９】また、請求項３に記載の発明においては、
上記２値化手段で２値化された明暗境界領域を一旦膨張
させたのち収縮させる膨張／収縮処理を行なう膨張／収
縮手段を設けることによって乱れ部分（ゆず肌等によっ
てストライプの受光画像の境界部分に発生する乱れ）を
除いた画像を作成し、それと上記２値化手段で２値化さ
れた画像との論理演算（例えば排他的論理和を求める）
を行ない、その結果として抽出された乱れ部分に相当す
る領域の個数もしくは総面積に基づいて被検査面の平滑
性を判定するように構成している。上記の構成は、例え
ば後記図７に示す実施の形態に相当する。

【００１０】また、請求項４に記載の発明においては、
明暗境界抽出手段で求められた明暗境界領域を平滑化す
る平滑化手段を設け、明暗境界領域の２値化画像と平滑
処理後の２値化画像との論理演算を行ない、その結果と
して抽出された乱れ部分に相当する領域の個数もしくは
総面積に基づいて被検査面の平滑性を判定するように構
成している。上記の構成は、例えば後記図８に示す実施
の形態に相当する。

【００１１】また、請求項５に記載の発明においては、
明暗境界領域自体と明暗境界領域を平滑化した画像との
差（実際には差の絶対値を求めると後段の処理が容易）
を求める差検出手段を設け、該差検出手段の検出結果を
所定のしきい値で２値化した結果として求められた乱れ
部分に相当する領域の個数もしくは総面積に基づいて被
検査面の平滑性を判定するように構成している。上記の
構成は、例えば後記図９に示す実施の形態に相当する。

【００１２】また、請求項６に記載の発明においては、
受光画像を２値化し、２値化された受光画像を一旦膨張
させたのち収縮させる膨張／収縮処理を行なう膨張／収
縮手段を設け、上記の２値化された画像と上記膨張／収
縮処理後の画像との論理演算を行ない、その結果として
抽出された乱れ部分に相当する領域の個数もしくは総面
積に基づいて被検査面の平滑性を判定するように構成し
ている。上記の構成は、例えば後記図１０に示す実施の
形態に相当する。

【００１３】また、請求項７に記載の発明においては、
受光画像を平滑化する平滑化手段を設け、受光画像自体
を２値化した画像と平滑化処理後の画像を２値化した画
像との論理演算を行ない、その結果として抽出された乱
れ部分に相当する領域の個数もしくは総面積に基づいて
被検査面の平滑性を判定するように構成している。上記
の構成は、例えば後記図１１に示す実施の形態に相当す
る。

【００１４】また、請求項８に記載の発明においては、
受光画像を平滑化する平滑化手段と、受光画像自体と平
滑化処理結果との差を求める差検出手段とを設け、該差
検出手段の検出結果を２値化した結果として求められた
乱れ部分に相当する領域の個数もしくは総面積に基づい
て被検査面の平滑性を判定するように構成している。上
記の構成は、例えば後記図１２に示す実施の形態に相当
する。

【００１５】また、請求項９に記載の発明においては、
請求項１〜請求項８に記載の構成において、２値化手段
におけるしきい値として、被検査面の塗装の色に応じて
予め定められた値を用いるように構成したものである。

【００１６】また、請求項１０に記載の発明において
は、請求項１〜請求項８に記載の構成において、受光画
像の輝度に関する物理量に応じて、２値化手段における
しきい値を自動的に設定する手段を備えたものである。

【００１７】上記のように、本発明においては、ゆず肌
等の塗膜表面の微小な凹凸によってって生じる明暗境界
領域の乱れを受光画像から検出し、その乱れの大きさ、
乱れ領域の数、乱れ領域の総面積などによって塗膜面の
平滑性を判定するように構成している。そのため従来の
ようにゆず肌自体を検出する必要がないので、従来装置
よりも照明装置のストライプのピッチを大きくすること
が出来る。例えば、ゆず肌の波長（ピッチ）は一般に
０.１〜１ｃｍ程度であり、従来の平滑性検査装置では
上記のごときゆず肌を検出するために、照明の明暗パタ
ーンのピッチを０.１５ｃｍ程度にする必要があり、そ
のため受光画像に映るストライプの本数やビデオカメラ
の分解能を考慮すると、ビデオカメラの撮影範囲は５ｃ
ｍ×５ｃｍ（面積で約２５ｃｍ²）程度と狭い範囲にな
っていた。しかし、本発明においては、上記のごとくス
トライプの乱れによって平滑性を判定するので、ストラ
イプのピッチを５ｃｍ程度にすることが出来、そのため
撮像手段（ビデオカメラ）の撮影範囲は約２０×１２ｃ
ｍ（面積で約２４０ｃｍ²）程度に大きくすることが可
能になった。この数値は従来の約９〜１０倍であり、そ
のだけ広い面積を迅速に検査することが可能になる。

【００１８】また、上記のように、明暗境界領域の乱れ
の大きさ、乱れ領域の数、乱れ領域の総面積などによっ
て塗膜面の平滑性を判定するように構成しているので、
被検査面が曲面で受光画像におけるストライプ幅やピッ
チが一定になっていない場合でも平滑性を正確に判定す
ることが出来る。特に請求項２に記載のように、中心線
と直角方向の幅によって判定する構成においては、被検
査面が３次元曲面で受光画像におけるストライプ画像が
斜めになっている場合でも平滑性を正確に判定すること
が出来る。

【００１９】また、請求項９、請求項１０に記載のよう
に、塗装の色に応じて２値化手段のしきい値を設定する
ものにおいては、塗装の色によって輝度やコントラスト
が変化する場合でも正確な判定が可能である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図面に基づいて
説明する。図１は、この発明の一実施の形態における全
体構成を示す図である。図１において、１は照明装置で
あり、被検査面３に所定の明暗パターンの光を照射する
よう配置されている。２はビデオカメラ（例えばＣＣＤ
カメラ等）であり、明暗パターンが映し出された被検査
面３を撮像するよう配置されている。また、４はカメラ
コントロールユニットであり、ここではビデオカメラ２
で撮像された受光画像の画像信号が生成され、画像処理
装置５へ出力される。また、６はホストコンピュータで
あり、画像処理装置５の制御や処理結果を外部に表示さ
せたり、出力させる機能を有する。また、７はモニタで
あり、ビデオカメラ２で撮像した画面等を表示する。

【００２１】次に、図２は上記画像処理装置５の構成を
示すブロック図である。図２において、カメラコントロ
ールユニット４からの画像信号は、バッファアンプ８を
介しＡ／Ｄ変換器９でディジタル値に変換される。ま
た、ＭＰＵ（マイクロプロセッサ）１０は、画像データ
に対して所定の演算、処理等を行なう。１１は画像デー
タや処理結果を記憶するメモリであり、処理結果等はＤ
／Ａ変換器１２を介してモニタ７に出力して表示するこ
とができる。

【００２２】次に、図３は、照明装置１の詳細を示す分
解斜視図である。本実施の形態においては、明暗のスト
ライプパターンの照明を用いるものとして説明する。図
３において、１ａは光源であり、その光は拡散板１ｂで
拡散され、ストライプ板１ｃを通して被検査面に照射さ
れる。拡散板１ｂは、例えばすりガラスのようなもので
あり、被検査面３に光を均一に照射する。ストライプ板
１ｃは、透明もしくは拡散板のようなものに黒色のスト
ライプを所定の間隔で施したものである。なお、ストラ
イプ板１ｃを用いず、拡散板１ｂに直接ストライプパタ
ーンを設けた構造（例えば艶消しの黒色テープをストラ
イプ状に貼付ける）でも同様の効果がある。上記のごと
き照明装置１を用いることにより、被検査面３上に明暗
（白黒）のストライプ模様を映し出すことが出来る。な
お、照明装置の構造は、被検査面上にストライプ模様を
映し出すことができるものであればよく、上記実施の形
態に限定されるものではない。

【００２３】次に、作用を説明する。明暗ストライプが
映し出されている被検査面３を撮像して得られる受光画
像は、図４に示すようになる。図１に示したように被検
査面３が曲面の場合には、照明装置１のストライプパタ
ーンのピッチが一定の場合でも、受光画像におけるスト
ライプピッチは被検査面３の曲率に応じて図４に示すよ
うに変化する。また、被検査面３にゆず肌のような微小
な凹凸がある場合には、図４に示すようにストライプの
境界線が乱れ、直線状にはならない。図４の受光画像に
おいて、画面左上端を原点（０,０）とし、座標軸ｘ，
ｙを定めると、任意のｙの値（例えばｙ＝ｙａ）におけ
るｘ方向の濃度（輝度）断面は、図５に示すようにな
る。

【００２４】上記のように、図４に示す受光画像が原画
像Ｓ０として図５に示すごとき信号で画像処理装置５に
取り込まれる。例えば、ビデオカメラ２からの画像信号
をＡ／Ｄ変換し、輝度レベルを８ｂｉｔのディジタル値
に変換した場合、縦軸においては２５５が最大値で白、
０が最小値で黒となる。また、１画面を５１２×４８０
画素の分解能で取り込んだ場合、横軸は０〜５１２の画
素数となる。

【００２５】なお、本発明者の実験においては、ビデオ
カメラ２の撮影範囲（視野）はｘ方向で約２０ｃｍ、ｙ
方向で約１２ｃｍ（面積で約２４０ｃｍ²）であり、ス
トライプのピッチは約５ｃｍであった。一般に、ゆず肌
の波長（ピッチ）は０.１〜１ｃｍ程度であり、従来の
平滑性検査装置では上記のごときゆず肌を検出するため
に、ストライプのピッチをゆず肌とピッチと同程度以下
にする必要があった。しかし、本発明においては、従来
と異なる原理で平滑性を検出するものであるため、上記
のように、ゆず肌のピッチよりも大幅に大きなピッチの
ストライプを用いることが出来る。そのため、ビデオカ
メラ２の視野も従来の５ｃｍ×５ｃｍ（面積で約２５ｃ
ｍ²）程度から上記のように面積比で９〜１０倍程度に
拡大することが出来るので、広い面積を迅速に検査する
ことが可能である。

【００２６】以下、画像処理装置における画像処理の内
容について説明する。図６〜図１２は、それぞれ本発明
における画像処理の実施の形態を示すブロック図であ
る。まず、図６に示す画像処理について説明する。この
実施の形態は請求項１の構成に相当する。なお、図１３
は画像処理における種々の処理段階の画像を示す図であ
り、以下図１３を参照しながら説明する。図６におい
て、まず、ステップｓ１では、ビデオカメラ２から図１
３（ａ）に示す原画像を入力する。

【００２７】次に、ステップｓ２では、ストライプの明
暗境界領域を抽出し（明暗境界領域抽出の方法について
は後述）、ステップｓ３で２値化することにより、図１
３（ｂ）の画像を得る。次に、ステップｓ４で、画像
（ｂ）の白領域（明暗境界領域）に対してラベリング
（ラベル付け：順番に番号を付す）を行ない、ステップ
ｓ５で各白領域の幅ｄを計算する。この際、被検査面３
の平滑性が悪いほど白領域（明暗境界領域）の乱れ量も
大きくなるので、幅ｄの変化も大きくなる。すなわち、
図１４に示すように、被検査面３の塗膜の平滑性が悪い
（ゆず肌度大）ほど、明暗境界領域の幅の狭い個所と広
い個所との差が大きくなり、上記の幅の分散と平滑性と
の関係は、図１５に示すように、右上がりの関係とな
る。

【００２８】実際には、例えば図１３（ｂ）の画像にお
いて、ｘ方向の幅ｄを４８０ラインに対して求め、幅ｄ
の分散を求める統計処理を行ない、その結果と予め求め
ておいた図１５の特性から平滑性を求めることが出来
る。上記の処理はステップｓ６で行なう。なお、図１５
に示した幅ｄの分散と平滑性との関係は、予め複数の検
査員によってゆず肌テストピースを用いた官能評価を行
なって求めておけばよい。また、平滑性の度合は、実際
の塗装作業において必要とされる品質に応じて、予め官
能評価を行なって定められた度合であり、例えば“良、
可、不可”のような数段階に表示するか、或いは１〜５
の５段階評価や１〜１０の１０段階評価等で表示するこ
とが出来る。上記のような画像処理を行なうことによ
り、被検査面３が図２に示すような曲面であって受光画
像のストライプ幅やピッチが一定でない場合であって
も、平滑性を迅速に測定することが出来る。

【００２９】次に、被検査面３が３次元的な曲面の場合
について説明する。これは請求項２の構成に相当する。
図１６は、被検査面３が３次元的な曲面の場合における
画像処理における種々の段階の処理画像を示す図であ
る。図１６において、（ａ）は受光画像、（ｂ）は明暗
境界領域の抽出結果、（ｃ）は（ｂ）の明暗境界領域を
拡大した図、（ｄ）は（ｃ）の細線化処理結果である。

【００３０】被検査面３が３次元的な曲面の場合には、
受光画像は図１６（ａ）に示すように歪んで映る。この
場合、図１６（ｃ）に示すように、明暗境界領域の真の
幅はｄ’であるのに、前記のように画面のｘ方向の幅を
検出するようになっているため、ｘ方向の幅ｄを明暗境
界領域の幅として誤検出してしまう。この場合、図１６
（ｃ）から判るように、ｄ’＜ｄであるため、実際より
も平滑性が悪いと判断してしまうことになる。このよう
な状態を避けるためには、図１６（ｄ）に示すように、
抽出した明暗境界領域の細線化を行なって中心線を抽出
し、図１６（ｃ）の明暗境界領域において中心線の方向
と直交する方向の幅をｄ’を検出するように構成すれば
よい。この処理は前記図６のステップｓ５の幅演算処理
において行なう。

【００３１】上記の細線化処理とは画像処理で一般に用
いられている処理方法であり、図形の中心線を線幅１画
素の連結した線として求める処理である。なお、塗膜面
の平滑性が非常に悪く、明暗境界領域の乱れが大きくか
つ複雑なために、細線化処理で求めた中心線が乱れて正
確な方向が認識出来ない場合には、求めた中心線を滑ら
かにする処理、例えば移動平均処理を行なうことによっ
て正確な方向を求めることが出来る。或いは、明暗境界
領域の２値化画像に膨張／収縮処理（後記図７で説明）
を施すことによって乱れを小さくし、その結果に対して
細線化処理を行ない、中心線を求めてもよい。また、上
記の膨張／収縮処理を繰返し行なうことによって明暗境
界領域の乱れが殆どなくなり、斜めの直線状になれば、
細線化することなしに方向を求めることも出来る。

【００３２】次に、上記ステップｓ２の明暗境界抽出処
理の一例について説明する。図１７は、明暗境界抽出処
理時における輝度信号波形と画像を示す図である。図１
７において、原画像Ｓ０に所定の平滑化処理（例えば単
純平均化フィルタを通す）を行なって微小ノイズを除去
すると、エッジのややぼけた画像Ｓ１が得られる。次
に、所定の微分（または差分）処理（例えばｓｏｂｅｌ
フィルタを通す）を行ない、その結果の絶対値（具体的
にはｘ方向とｙ方向の絶対値の和もしくは二乗の和の平
方根）を求めると、明暗の変化する領域（エッジ成分）
のみの画像Ｓ２を抽出することが出来る。これを所定の
しきい値で２値化し、例えば明暗境界領域を白（レベル
２５５）とし、それ以外の背景を黒（レベル０）とした
２値画像Ｓ３を作成する。このようにして明暗の境界領
域を抽出することが出来る。なお、明暗境界抽出の方法
は、上記の方法に限られるものではない。

【００３３】次に、図７に示す画像処理について説明す
る。この実施の形態は請求項３の構成に相当する。な
お、この場合も図１３を参照しながら説明する。図７に
おいて、ステップｓ１〜ステップｓ３の処理は、前記図
６と同じである。次に、ステップｓ７では抽出して２値
化した明暗境界領域に対して膨張／収縮処理を行なう。
この膨張処理とは、図１８に示すような画像の或る背景
画素Ｑ０（輝度０の黒：レベル０）の近傍Ｑ１〜Ｑ８中
に少なくとも１つの図形画素（輝度１の白：レベル２５
５）がある場合に当該背景画素Ｑ０を輝度１の白に変換
するものである。したがって画像中の図形画像の連結部
分は外側に１画素づつ広がり、すなわち膨張する。この
膨張処理においては、明暗境界領域波形の凹んだところ
から先に輝度１の白に変化するので、膨張処理を繰り返
すことによって乱れ波形が次第に整形される。次に収縮
処理は、上記と逆の処理であり、図形画素を背景画素に
変える処理で、図形画素の連結部分は内側に１画素づつ
収縮する。

【００３４】上記のような膨張処理を行なうことによ
り、ゆず肌による明暗境界領域の乱れ（図１３ｂの白線
の乱れ）が減少し、直線状の明暗境界領域が得られる。
なお、膨張処理の処理回数は、予想される範囲で最もゆ
ず肌が大きく発生しているサンプルを用い、それに対し
て明暗境界領域の乱れがなくなるまで処理を行なうこと
によって予め実験的に求めておけばよい。次に、上記の
膨張処理の回数と同じ回数だけ収縮処理を繰り返すこと
により、図１３（ｃ）に示すように、膨張／収縮処理を
行なう前の明暗境界領域とほぼ同じ幅を持つ直線状の明
暗境界領域が得られる。

【００３５】次に、ステップｓ８において、図１３
（ｂ）と（ｃ）の画像の排他的論理和（ＥＸ−ＯＲ）を
求める論理演算を行なうことにより、図１３（ｄ）に示
すようなゆず肌による乱れの個所のみを抽出することが
出来る。ゆず肌の凹凸の波長、高さが大きい（塗膜面の
平滑性が悪い）ほどストライプの明暗境界領域の乱れも
大きくなり、図１３（ｄ）の抽出領域の個数や総面積が
大きくなる、という関係がある。したがってゆず肌の程
度（塗膜面の平滑性）と上記抽出領域の個数または総面
積との関係を予め実験で求めて定量化しておき、上記抽
出領域の個数または総面積を求めて当てはめることによ
り、塗膜面の平滑性を判定することが出来る。図７にお
いては、ステップｓ９で図１３（ｄ）の各抽出領域にラ
ベリングを行ない、ステップｓ１０で、抽出領域の個数
計算または総面積計算を行ない、ステップｓ１１で、上
記のごとき実験結果に当てはめる処理を行なうことによ
り、平滑性の判定を行なう。

【００３６】次に、上記の平滑性判定方法において、被
検査面３の曲率によって画面に映るストライプの本数が
変化する場合について説明する。上記のようにステップ
ｓ１０、ｓ１１の処理において、図１３（ｄ）における
抽出領域の数によって平滑性を判定する方法の場合に
は、１画面当りのストライプの本数が同じである方が望
ましい。この理由は、１画面当りのストライプの本数に
よって明暗境界領域の数が変化するので、平滑性が同じ
でも１画面に映るストライプの本数が多いほど上記抽出
領域の数も増加し、平滑性判定結果に誤差を生じるおそ
れがあるためである。

【００３７】上記のごとき誤差の発生を防止するための
対策の１例として、１画面内において一定数の明暗境界
領域に対して判定を行なう方法を説明する。前記図１３
において、（ｂ）と（ｃ）との論理演算を行なって
（ｄ）を得る場合に、所定の領域、例えば中央の２領域
（ｂ₁、ｂ₂とｃ₁、ｃ₂）についてのみ毎回行なうように
すれば、図１９に示すように曲面によって画面全体に映
るストライプの数が変化しても、常に中央の２領域とい
う一定の領域に対してのみ処理を行なうので、毎回正確
な判定を行なうことが出来る。また、上記の１画面当り
の処理領域数は、予め被検査面の最大曲率から画面に映
るストライプ数の最小値を求めておき、それに基づいて
定めておけばよい。また領域の指定は、明暗境界領域の
ラベル番号を指定することや“画面中央”といった画面
内の位置などで指定すればよい。他の方法としては、受
光画像に映るストライプの本数や幅から被検査面の曲率
を算出し、それに基づいて上記処理領域数の決定や処理
領域の指定を行なうように構成してもよい。或いは、上
記の求めた曲率に基づいて抽出領域の個数を直接補正す
るような処理を行なってもよい。

【００３８】次に、図８に示す画像処理について説明す
る。この実施の形態は請求項４の構成に相当する。な
お、この場合も図１３を参照しながら説明する。図８に
おいて、ステップｓ１〜ステップｓ３の処理は、前記図
６と同じである。 次に、ステップｓ１２で、明暗境界
領域の平滑化を行ない、ステップｓ１３で、その２値化
を行ない、その結果を用いて前記図７のステップｓ８以
下の演算を行なう。上記ステップｓ１２における平滑化
処理は、ゆず肌による明暗境界の乱れを平坦化するため
の処理であり、この結果を２値化すると前記の膨張／収
縮処理と同様に図１３（ｃ）に示すごとき画像が得られ
る。

【００３９】上記の平滑化処理の具体的な内容は、例え
ば最大値フィルタおよび最小値フィルタである。最大値
フィルタとは、例えば前記図１８のような３×３サイズ
の場合に、Ｑ０〜Ｑ８の９個の画素のうちの輝度値の最
大値をＱ０の新しい輝度とするものであり、最小値フィ
ルタは上記の逆に最小値を新しい輝度とするものであ
る。このような最大値フィルタ処理を前記図１７のＳ２
のような濃淡画像に適用すると、周囲よりも輝度値の大
きな領域が広がることになるので、明暗境界領域が周囲
に広がる。この際、明暗境界領域波形の凹んだところか
ら先に輝度の大きな領域に変化するので、最大値処理を
繰り返すことによって乱れ波形が次第に整形される。こ
の処理をゆず肌による乱れが埋め尽くされるまで行な
う。次に、上記の最大値フィルタ処理と同じ回数だけ最
小値フィルタ処理を行ない、領域の幅をほぼ元の値に戻
した後、２値化すると、前記図１３（ｃ）に示したよう
な直線的な明暗境界領域が得られる。すなわち、最大値
フィルタ／最小値フィルタ処理を行なっても前記の膨張
／収縮処理と同様の結果が得られる。

【００４０】次に、図９に示す画像処理について説明す
る。この実施の形態は請求項５の構成に相当する。な
お、この場合も図１３を参照しながら説明する。図９に
おいて、ステップｓ１とステップｓ２における処理は、
前記図６と同じである。次に、ステップｓ１４で、ステ
ップｓ２で求めた明暗境界領域に対して平滑化処理（図
８のステップ１２と同様）を行ない、ステップｓ１５
で、平滑化処理結果とステップｓ２で求めた明暗境界領
域との差の絶対値を求める。この結果は、明暗境界に乱
れがあった個所の輝度値がそれ以外の個所より高く残る
ため、ステップｓ１６で、所定のしきい値で２値化する
と、前記図１３（ｄ）のごとき画像が得られる。その後
は、前記と同様にステップｓ９〜ｓ１１の処理を行なう
ことによって平滑性を判定することが出来る。なお、ス
テップｓ１５においては単に両者の差を求めてもよい
が、その場合には符号に注意する必要があるので後処理
が複雑になる。したがって上記のように差の絶対値を求
めることにより、後処理を容易にしている。

【００４１】次に、図１０に示す画像処理について説明
する。この実施の形態は請求項６の構成に相当する。こ
の場合は図２０を参照しながら説明する。図１０におい
ては、ステップｓ２の明暗境界抽出処理を行なわず、ス
テップｓ１入力した画像に対して直ちにステップｓ３の
２値化処理を行なうと、図２０（ａ）の画像が得られ
る。次に、ステップｓ１７では、２値化画像の白領域ま
たは黒領域の何れか一方に対して膨張／収縮処理を行な
う。例えば、対象を黒領域とすれば、初めに黒領域に対
して膨張処理を行ない、ゆず肌による乱れ（白と黒の境
界領域の乱れ）をなくし、その後、収縮処理を行なって
黒領域の幅をほぼ元の大きさに戻すと、図２０（ｂ）の
ような画像が得られる。次に、ステップｓ８で膨張／収
縮後の画像とステップｓ３の２値化画像との論理演算
（例えばＥＸ−ＯＲ）を行なうことにより、図２０
（ｃ）に示すような乱れ領域のみの画像（前記図１３ｄ
と同様の画像）が得られる。以下、前記と同様にステッ
プｓ９〜ｓ１１の処理を行なうことによって平滑性を判
定することが出来る。

【００４２】次に、図１１に示す画像処理について説明
する。この実施の形態は請求項７の構成に相当する。な
お、この場合も図２０を参照しながら説明する。図１１
においては、一方ではステップｓ１で入力した入力画像
をステップｓ３で２値化し、他方ではステップｓ１で入
力した入力画像をステップｓ１８で平滑化処理したのち
ｓ１９で２値化し、その両者に対してステップｓ８の論
理演算を行なう。上記の平滑化処理はゆず肌による明暗
境界領域の乱れを平坦にするための処理であり、具体的
内容は前記図８のステップｓ１２の平滑化処理と同様で
ある。このような処理によっても図２０（ｃ）のような
画像が得られるので、前記と同様にステップｓ９以下の
処理を行なうことによって平滑性を判定することが出来
る。

【００４３】次に、図１２に示す画像処理について説明
する。この実施の形態は請求項８の構成に相当する。な
お、この場合も図２０を参照しながら説明する。図１２
においては、ステップｓ１で入力した入力画像をステッ
プｓ２０で平滑化処理した結果と入力画像自体との差の
絶対値を求める（この場合も図９と同様に単に両者の差
を求めてもよい）。この結果は、明暗境界に乱れがあっ
た個所の輝度値がそれ以外の個所より高く残るため、ス
テップｓ２２で、所定のしきい値で２値化すると、図２
０（ｃ）のごとき画像が得られる。その後は、前記と同
様にステップｓ９〜ｓ１１の処理を行なうことによって
平滑性を判定することが出来る。

【００４４】次に、被検査面の塗装色による影響を防止
する実施の形態について説明する。この実施の形態は請
求項９の構成に相当する。被検査面３の塗装色によっ
て、例えば前記図１７（Ｓ１）における明部と暗部の輝
度差すなわちコントラストが変化すると、図１７（Ｓ
２）に示す明暗境界領域の抽出結果における微分レベル
も変化するので、これを固定のしきい値で２値化した場
合には、塗装色によって明暗境界領域の幅ｄが変化して
しまう。これを防止する第１の方法としては、予め塗装
色に適したしきい値を実験で求めておき、塗装色に応じ
たしきい値に設定してやる方法である。

【００４５】また、第２の方法としては、受光画像から
塗装色を認識し、それに応じて２値化のしきい値を自動
的に最適値に設定する方法である。この実施の形態は請
求項１０の構成に相当する。以下この方法について説明
する。図２１に示すように、塗装色が明るい色（白やシ
ルバーメタリック等）と暗い色（黒、紺、ガンメタリッ
ク等）では、輝度およびコントラストが異なっており、
塗料自身の持つ明度が高いほど輝度値は全体に高く、コ
ントラストは小さくなる傾向がある。したがってこれら
を微分（実際にはｓｏｂｅｌフィルタ等の差分フィルタ
を用いる）し、その絶対値を求めると、図２２に示すよ
うになり、コントラストの違いに応じて２値化しきい値
を変える必要のあることが判る。なお、図２２におい
て、破線はコントラスト大の特性、実線はコントラスト
小の特性を示す。また、ＴｈＬはコントラスト大の場合
に適したしきい値、ＴｈＤはコントラスト小の場合に適
したしきい値である。

【００４６】コントラストの違いに応じて２値化しきい
値を変える方法としては、図２１に示したような原画像
の輝度に関する物理量、例えば画像中の輝度の最大値や
平均値などを求め、その大きさに応じて塗装色を判定
し、しきい値を決定する方法が考えられる。或いは、図
２１の輝度特性における極大値と極小値とからストライ
プのコントラスト（明暗差）を求め、それに応じてしき
い値を決定することも出来る。上記のように構成するこ
とにより、塗装色が異なっても、受光画像の輝度情報に
基づいて最適なしきい値を自動的に設定することが出
来、常に正確な平滑性を判定することが出来る。

【００４７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明におい
ては、ゆず肌等の塗膜表面の微小な凹凸によってって生
じる明暗境界領域の乱れを受光画像から検出し、その乱
れの大きさ、乱れ領域の数、乱れ領域の総面積などによ
って塗膜面の平滑性を判定するように構成しているの
で、従来装置よりも照明装置のストライプのピッチを大
きくすることが出来、それによって撮像手段の撮影範囲
を従来よりも大幅に大きくすることが可能になった。そ
のため、広い面積を迅速に検査することが可能になる、
という効果が得られる。

【００４８】また、上記のように、明暗境界領域の乱れ
の大きさ、乱れ領域の数、乱れ領域の総面積などによっ
て塗膜面の平滑性を判定するように構成しているので、
被検査面が曲面で受光画像におけるストライプ幅やピッ
チが一定になっていない場合でも平滑性を正確に判定す
ることが出来る、という効果が得られる。

【００４９】また、塗装の色に応じて２値化手段のしき
い値を設定するように構成したものにおいては、塗装の
色によって輝度やコントラストが変化する場合でも正確
な判定が可能になる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における全体構成を示す
ブロック図。

【図２】図１における画像処理装置５の一例のブロック
図。

【図３】図１における照明装置１の一例の分解斜視図。

【図４】ストライプ状の受光画像を示す図。

【図５】図４の画像信号を示す信号波形図。

【図６】第１の実施の形態における処理内容を示すフロ
ーチャート。

【図７】第２の実施の形態における処理内容を示すフロ
ーチャート。

【図８】第３の実施の形態における処理内容を示すフロ
ーチャート。

【図９】第４の実施の形態における処理内容を示すフロ
ーチャート。

【図１０】第５の実施の形態における処理内容を示すフ
ローチャート。

【図１１】第６の実施の形態における処理内容を示すフ
ローチャート。

【図１２】第７の実施の形態における処理内容を示すフ
ローチャート。

【図１３】画像処理における種々の処理段階の画像を示
す図。

【図１４】明暗境界領域の幅ｄの乱れと平滑性との関係
を示す図。

【図１５】明暗境界領域の幅ｄの分散と平滑性との関係
を示す特性図。

【図１６】３次元曲面によって明暗境界領域が斜めにな
った場合の処理を示す図。

【図１７】他の画像処理における種々の処理段階におけ
る信号波形と画像を示す図。

【図１８】膨張／収縮処理における画素位置を示す図。

【図１９】曲面によって画面全体に映るストライプの数
が変化した状態を示す図。

【図２０】他の画像処理における種々の処理段階の画像
を示す図。

【図２１】塗装色の明度による輝度およびコントラスト
の変化を示す信号波形図。

【図２２】塗装色の明度に応じた輝度およびコントラス
トの変化による微分結果の波形としきい値を示す図。

【符号の説明】

１…照明装置 ５…画像処理
装置 １ａ…光源 ６…ホストコ
ンピュータ １ｂ…拡散板 ７…モニタ １ｃ…ストライプ板 ８…バッファ
アンプ １ｄ…背景 ９…Ａ／Ｄ変
換器 ２…ビデオカメラ １０…ＭＰＵ ３…被検査面 １１…メモリ ４…カメラコントロールユニット １２…Ｄ／Ａ変
換器

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塗装された被検査面に光を照射し、その被
   検査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、この
   受光画像に基づいて被検査面上の平滑性を検出する塗膜
   平滑性検査装置において、 被検査面に所定の明暗パターンを映し出す照明手段と、 上記被検査面を撮像して得られる明暗パターンの受光画
   像を電気信号の画像データに変換する撮像手段と、 上記画像データから上記明暗パターンの画像における明
   部と暗部の境界領域を抽出する明暗境界抽出手段と、 上記明暗境界抽出手段で求めた明暗境界領域の画像を所
   定のしきい値で２値化する２値化手段と、 上記２値化手段の２値化画像における明暗境界領域の幅
   のばらつき度合に応じて被検査面の平滑性を判定する判
   定手段と、 を備えたことを特徴とする塗膜平滑性検査装置。
2. 【請求項２】上記明暗境界領域の２値化画像を細線化し
   て画像の中心線を抽出する細線化手段を設け、上記明暗
   境界領域における上記中心線と直角方向の幅を明暗境界
   領域の幅として平滑性を判定することを特徴とする請求
   項１に記載の塗膜平滑性検査装置。
3. 【請求項３】塗装された被検査面に光を照射し、その被
   検査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、この
   受光画像に基づいて被検査面上の平滑性を検出する塗膜
   平滑性検査装置において、 被検査面に所定の明暗パターンを映し出す照明手段と、 上記被検査面を撮像して得られる明暗パターンの受光画
   像を電気信号の画像データに変換する撮像手段と、 上記画像データから上記明暗パターンの画像における明
   部と暗部の境界領域を抽出する明暗境界抽出手段と、 上記明暗境界抽出手段で求めた明暗境界領域の画像を所
   定のしきい値で２値化する２値化手段と、 上記２値化手段で２値化された明暗境界領域を一旦膨張
   させたのち収縮させる膨張／収縮処理を行なう膨張／収
   縮手段と、 上記２値化手段で２値化された画像と上記膨張／収縮処
   理後の画像との論理演算を行ない、その結果として抽出
   された乱れ部分に相当する領域の個数もしくは総面積に
   基づいて被検査面の平滑性を判定する判定手段と、 を備えたことを特徴とする塗膜平滑性検査装置。
4. 【請求項４】塗装された被検査面に光を照射し、その被
   検査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、この
   受光画像に基づいて被検査面上の平滑性を検出する塗膜
   平滑性検査装置において、 被検査面に所定の明暗パターンを映し出す照明手段と、 上記被検査面を撮像して得られる明暗パターンの受光画
   像を電気信号の画像データに変換する撮像手段と、 上記画像データから上記明暗パターンの画像における明
   部と暗部の境界領域を抽出する明暗境界抽出手段と、 上記明暗境界抽出手段で求めた明暗境界領域の画像を所
   定のしきい値で２値化する第１の２値化手段と、 上記明暗境界抽出手段で求められた明暗境界領域を平滑
   化する平滑化手段と、 上記平滑化処理後の画像を所定のしきい値で２値化する
   第２の２値化手段と、 上記第１の２値化手段の処理結果と第２の２値化手段の
   処理結果との論理演算を行ない、その結果として抽出さ
   れた乱れ部分に相当する領域の個数もしくは総面積に基
   づいて被検査面の平滑性を判定する判定手段と、 を備えたことを特徴とする塗膜平滑性検査装置。
5. 【請求項５】塗装された被検査面に光を照射し、その被
   検査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、この
   受光画像に基づいて被検査面上の平滑性を検出する塗膜
   平滑性検査装置において、 被検査面に所定の明暗パターンを映し出す照明手段と、 上記被検査面を撮像して得られる明暗パターンの受光画
   像を電気信号の画像データに変換する撮像手段と、 上記画像データから上記明暗パターンの画像における明
   部と暗部の境界領域を抽出する明暗境界抽出手段と、 上記明暗境界抽出手段で求められた明暗境界領域を平滑
   化する平滑化手段と、 上記明暗境界抽出手段で求められた明暗境界領域と上記
   平滑化手段の処理結果との差を求める差検出手段と、 上記差検出手段の検出結果を所定のしきい値で２値化す
   る２値化手段と、 上記２値化手段の処理結果として求められた乱れ部分に
   相当する領域の個数もしくは総面積に基づいて被検査面
   の平滑性を判定する判定手段と、 を備えたことを特徴とする塗膜平滑性検査装置。
6. 【請求項６】塗装された被検査面に光を照射し、その被
   検査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、この
   受光画像に基づいて被検査面上の平滑性を検出する塗膜
   平滑性検査装置において、 被検査面に所定の明暗パターンを映し出す照明手段と、 上記被検査面を撮像して得られる明暗パターンの受光画
   像を電気信号の画像データに変換する撮像手段と、 上記受光画像を所定のしきい値で２値化する２値化手段
   と、 上記２値化手段で２値化された画像を一旦膨張させたの
   ち収縮させる膨張／収縮処理を行なう膨張／収縮手段
   と、 上記２値化手段で２値化された画像と上記膨張／収縮処
   理後の画像との論理演算を行ない、その結果として抽出
   された乱れ部分に相当する領域の個数もしくは総面積に
   基づいて被検査面の平滑性を判定する判定手段と、 を備えたことを特徴とする塗膜平滑性検査装置。
7. 【請求項７】塗装された被検査面に光を照射し、その被
   検査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、この
   受光画像に基づいて被検査面上の平滑性を検出する塗膜
   平滑性検査装置において、 被検査面に所定の明暗パターンを映し出す照明手段と、 上記被検査面を撮像して得られる明暗パターンの受光画
   像を電気信号の画像データに変換する撮像手段と、 上記受光画像を所定のしきい値で２値化する第１の２値
   化手段と、 上記受光画像を平滑化する平滑化手段と、 上記平滑化処理後の画像を所定のしきい値で２値化する
   第２の２値化手段と、 上記第１の２値化手段の処理結果と第２の２値化手段の
   処理結果との論理演算を行ない、その結果として抽出さ
   れた乱れ部分に相当する領域の個数もしくは総面積に基
   づいて被検査面の平滑性を判定する判定手段と、 を備えたことを特徴とする塗膜平滑性検査装置。
8. 【請求項８】塗装された被検査面に光を照射し、その被
   検査面からの反射光に基づいて受光画像を作成し、この
   受光画像に基づいて被検査面上の平滑性を検出する塗膜
   平滑性検査装置において、 被検査面に所定の明暗パターンを映し出す照明手段と、 上記被検査面を撮像して得られる明暗パターンの受光画
   像を電気信号の画像データに変換する撮像手段と、 上記受光画像を平滑化する平滑化手段と、 上記受光画像と上記平滑化手段の処理結果との差を求め
   る差検出手段と、 上記差検出手段の検出結果を所定のしきい値で２値化す
   る２値化手段と、 上記２値化手段の処理結果として求められた乱れ部分に
   相当する領域の個数もしくは総面積に基づいて被検査面
   の平滑性を判定する判定手段と、 を備えたことを特徴とする塗膜平滑性検査装置。
9. 【請求項９】上記２値化手段におけるしきい値が被検査
   面の塗装の色に応じて予め定められた値であることを特
   徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の塗膜平
   滑性検査装置。
10. 【請求項１０】受光画像の輝度に関する物理量に応じ
    て、上記２値化手段におけるしきい値を自動的に設定す
    る手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項８
    の何れかに記載の塗膜平滑性検査装置。