JPH09161056A

JPH09161056A - 円形容器内面検査方法

Info

Publication number: JPH09161056A
Application number: JP7319870A
Authority: JP
Inventors: Koichi Toyama; 公一外山
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】側面に継ぎ目２３がある紙コップ等の円形容器
２１を上から撮像して得た図（Ａ）の多値濃淡画像中の
継ぎ目位置を安定に検出し、容器側面の黒汚れ等の欠陥
検査の精度を高める。【解決手段】容器中心点Ｏと同心のリング状のウォール
ウインドウ３０を発生して取出した容器側面の多値濃淡
画像を２値化した画像を、図（Ｂ）のように垂直方向と
水平方向とに走査して、継ぎ目２３等に基づく変化点を
含む走査線数が多い走査方向（図では垂直方向）の変化
点Ｐ（Ｐ_S〜Ｐ_E）の座標を抽出し、容器中心点Ｏと各
変化点Ｐを結ぶ直線とウォールウインドウ内円周３０ｉ
との交点Ｑ（Ｑ_S〜Ｑ_E）を得る。この交点Ｑの座標の
うち相互の距離が所定のしきい値内にある交点座標グル
ープの平均座標と容器中心Ｏとを結ぶ直線の傾き角（継
ぎ目角度）θを継ぎ目位置とし、円形容器画像の回転角
を正規化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばベルトコン
ベアなどで搬送される紙コップなど側面部に継ぎ目のあ
る円形容器内面を検査し、異物・ゴミ・傷などを検出す
る画像処理装置の円形容器内面検査方法に関する。な
お、以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。

【０００２】

【従来の技術】円形容器の内面検査の方式としては、本
出願人の先願になる特開平５−１８９０９号，特開平５
−７２１４１号，特開平５−１０７２００号，特開平５
−１２６７５０号，特開平６−９４６４５号，特開平６
−９４６４６号，特開平６−１６０２８９号，特開平６
−２３５７０２号，特願平６−５７９４８号，特願平６
−２２２９８４号，等の提案がある。

【０００３】ところで図５は一例として一般的な紙コッ
プの容器を上面より照明した場合の側断面図であり、２
１は紙コップ、２２は上方に設置されたリング状の照明
器を示す。図７は図５の照明の下で紙コップ容器の上方
より広角レンズでこの容器内面を撮像した画像を示し、
容器側面部に継ぎ目２３が観測される。この継ぎ目２３
はほぼ直線であるが、この直線の向きは、一般に紙コッ
プの底面の中心Ｏには向いていない。上部継ぎ目２４は
紙コップ口部をカールさせるなどするため、継ぎ目２３
と同一の直線上になく、屈曲した形を呈している。さら
に円形容器では任意の角度に回転するため、このような
継ぎ目２３も検査画像中の容器側面部の任意の位置に移
動する。

【０００４】一般に容器内面検査においては、容器内の
黒汚れを検出する。ところが継ぎ目部分は照明光の影と
なって、暗い映像となって検査画面に現れるため、継ぎ
目を黒汚れと誤認しないようにするためには容器内の継
ぎ目周辺部は、黒汚れの検出感度を低下して検査せざる
を得ない。しかし容器は円形であるため、容器そのもの
が搬送中に回転して、継ぎ目部分が検査画像内の容器側
面のどの部分に現れるかは特定できないため、もしこの
継ぎ目の位置を検出できないとすれば、容器側面部の検
査感度をこの継ぎ目の黒レベル以下の黒汚れ検出しきい
値とせざるを得ず、この継ぎ目の黒レベルに対して同等
もしくはそれよりもうすい黒汚れを検出することが困難
である。

【０００５】他方、もし継ぎ目位置を正規化することが
可能であれば、図６の円形容器上面画像図に示すように
継ぎ目周辺部のみ別の検査領域とする継ぎ目検査ウイン
ドウ２７（左下向斜線部）を発生させて、その部分のみ
検出感度を下げ、他の容器側面部については、別ウイン
ドウ、例えば側面検査ウインドウ２８（右下向斜線部）
を作成してうすい黒汚れも十分検出できる検査感度に上
げて検査することが可能であるので、検査装置の検出能
力が大いに向上する。このため従来、このような継ぎ目
位置を正規化することが行われている。

【０００６】次に従来の継ぎ目位置を正規化するための
画像の回転補正方法について説明する。図７の２５はサ
ーチリングと称し、容器底面中心Ｏを中心とする円周上
の１走査ラインであり、図示のように時計まわり方向に
このサーチリング上の各画素を１画素１画素走査して、
読出すためのものである。このサーチリングは、継ぎ目
２３の位置を検出するためのものであり、容器側面部に
設定される。継ぎ目２３が直線状に２値化されるとすれ
ば、サーチリング２５を順次走査していくことにより、
必ず継ぎ目２３の画素（検出点２６）を検出することが
できる。この検出点２６の位置を、例えば１２時の位置
（真上）に位置するように、Ｏ点を中心に画像を回転補
正し、継ぎ目２３の位置を正規化するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、容器の
継ぎ目は個々のバラツキによって必ずしも直線として２
値化はされず、点々の繋がりとして２値化される場合
や、また継ぎ目部分の検出感度が高い場合は、容器側面
の地の部分が２値化されてしまい、継ぎ目以外のノイズ
を含んだ画像となるため、前記サーチリング手法によれ
ば、リング上を走査していったときに、たまたま継ぎ目
の２値化画素が無かったり、あるいはノイズ画素を誤検
出したりして、検出の安定性に難がある。

【０００８】図８は、継ぎ目２３を投影計測ウインドウ
２９により制限して、ウインドウ２９内の２値化画像を
水平及び垂直方向に走査した際の、その投影グラフを示
したものであり、容器中心Ｏが判明すれば、水平，垂直
の２つの投影グラフより継ぎ目位置を推定することがで
きるが、継ぎ目の角度θによって夫々の走査方向の投影
量が大きく変動するため、やはりノイズ画素との区別が
難しく、容器の回転角を安定に検出することが困難であ
った。

【０００９】このように継ぎ目は元来黒いものではな
く、側面部材の重なりによって生じる光の影であるか
ら、２値化画像が不安定であり、継ぎ目を構成する各画
素が２値化されたり、されなかったりすると共に、場合
によっては２値化の感度が高すぎて、不必要な部分につ
いても２値化画素となって検出されてしまうこともあ
る。本発明は、このような場合においても安定に継ぎ目
位置を検出でき、さらに従来より汚れ検出性能の高い円
形容器内面の検査手法を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の円形容器内面検査方法は、軸対称の円
形容器（２１など）で且つ容器側面部に継ぎ目（２３）
の存在する容器の上方から（照明器２２を介し）この円
形容器の内面側を照明したうえ、ＴＶカメラを介しこの
軸方向からこの円形容器の照明面を撮像し、この撮像さ
れた画像を解析して前記円形容器の内面の黒汚れ等を検
査する円形容器内面検査方法であって、前記撮像の画面
走査によって得られる濃淡画像信号のＡ／Ｄ変換信号と
しての多値濃淡画像信号（Ｐ_O）を前記撮像画面に対応
する画面上のデータとして記憶するフレームメモリ
（１）と、前記容器側面部の継ぎ目部の像が含まれるよ
うに円形容器の像と同心にリング型ウインドウパターン
（３０，以下ウォールウインドウという）を発生させ、
フレームメモリの画像を制限する画像マスク手段（ウイ
ンドウメモリ３，画像アドレス発生回路２，位置ズレ量
検出回路７，ウインドウゲート回路１０など）とを設
け、このフレームメモリのウォールウインドウ領域の画
像の水平又は垂直走査によって読出された多値濃淡画像
信号（１０ａ）を（２値化回路１８１を介し）所定のし
きい値で２値化して２値化画像信号を生成し、前記の各
走査毎の２値化画像信号の変化点座標（Ｐ）を（メモリ
１８２〜１８５に）記憶し、この各変化点座標と円形容
器の中心座標（Ｏ）とを結ぶ各直線と前記ウォールウイ
ンドウの内円周（３０ｉ）との交点座標（Ｑ）を求め、
この各交点座標についての平均座標と円形容器の中心座
標とを結ぶ直線の傾き角（継ぎ目角θ）により継ぎ目の
位置を特定し、フレームメモリの円形容器の画像の回転
角を（１２時の位置などに）正規化するようにする。

【００１１】また請求項２の円形容器内面検査方法で
は、請求項１に記載の検査方法において、前記の各変化
点座標は、前記水平又は垂直走査のうち、検出される変
化点座標のデータ点数が多い方向の走査によって得られ
たものであるようにする。また請求項３の円形容器内面
検査方法では、請求項２に記載の検査方法において、前
記の各変化点座標は、さらに所定数以上の連続に並ぶ走
査線上に存在するもののみを抽出したものであるように
する。

【００１２】また請求項４の円形容器内面検査方法で
は、請求項１ないし３のいずれかに記載の検査方法にお
いて、前記の各交点座標は、さらに相互の距離が所定の
しきい値内にあるもののみを抽出したものであるように
する。本発明の作用は次の如くである。図１は本発明の
手順の説明用の画像図である。ここで図１（Ａ）は円形
容器２１を真上より観測した画像であるが、ウォールウ
インドウ３０をこの容器側面部に設け、このウォールウ
インドウ３０は容器底面中心Ｏを中心とすると共に、継
ぎ目２３を図示のように含むようにする。次に、フレー
ムメモリ内の多値濃淡画像を前記ウォールウインドウ３
０にてマスクして画像の有効領域を制限すると共に、所
定のしきい値で２値化して前記ウォールウインドウ３０
の領域の多値濃淡画像の２値化画像を生成し、この２値
化画像上の垂直又は水平の各走査毎の２値化画像信号の
変化点座標を記憶することにより、継ぎ目２３のみの２
値化画像の座標値を得る。

【００１３】図１（Ｂ）はこのようにして得られた２値
化画像における継ぎ目２３周辺部を拡大図示したもので
あるが、一般的な形態として、継ぎ目２３は必ずしも連
続した直線として２値化されないことも合わせて示した
ものである。この継ぎ目の変化点の座標を図１（Ｂ）の
例では、水平方向に走査するより垂直方向に走査した方
が、２値化変化点のある走査ライン数が多くなるため、
垂直走査方向での２値化画像の変化点データを抽出す
る。なお、２値化変化点のある走査ライン数の多い走査
方向を以下、主走査方向という。継ぎ目２３が水平軸と
なす角度が４５°以下のときは、垂直走査方向が主走査
方向となり、同じく４５°以上のときは、水平走査方向
が主走査方向となる。次にその抽出された変化点データ
について、Ｎライン連続して変化点データがある場合の
変化点データのみに着目することによって、２値化時の
孤立点ノイズを除去し（以下この処理をＮラインフィル
タ処理という）、図１（Ｃ）に示すようにＮラインフィ
ルタ処理後の各変化点Ｐ（Ｐ _S・・・Ｐ_i・・・Ｐ_E）
について、それらの各変換点Ｐと容器底面中心Ｏとを直
線で結び、ウォールウインドウ内円周３０ｉとの交点Ｑ
を変化点Ｐ_S・・・Ｐ _i・・・Ｐ_Eに対応して順にＱ_S
・・・Ｑ_i・・・Ｑ_Eの順に求め、各交点Ｑの相互の距
離が予め定めたしきい値ｄの範囲内にあるものを１グル
ープとするグループ分け処理を行い（なお図１（Ｃ）の
例では交点ＱS 〜ＱE は１グループとなる）、その最も
交点Ｑの多いグループについて、Ｑ_S点からＱ_E点まで
の各交点Ｑの平均座標を算出し、その平均座標の交点Ｑ
と容器底面中心Ｏとを結ぶ直線の水平軸となす角度θを
この検査容器の継ぎ目の角度と決定する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図２は本発明を実現する画像処理
装置の一実施例としての要部のブロック図を示す。同図
において、Ｐ_Oは検査対象の円形容器を図外のＴＶカメ
ラで図７で述べたように撮像し、この撮像画面をラスタ
走査してなる映像信号を同じく図外のＡ／Ｄ変換器によ
り変換してなる多値濃淡画像信号、１はこの多値濃淡画
像信号Ｐ_Oを入力し、撮像画面に対応する画面上のデー
タとして記憶する濃淡画像用フレームメモリである。２
はそのフレームメモリ１にアドレスを供給するための画
像アドレス発生回路であり、このアドレス発生回路２は
走査方向を任意の角度θとして、フレームメモリ１の画
面を走査する機能を備えている。３は継ぎ目位置を検出
するためのウォールウインドウ３０等を図形パターンと
して記憶するためのウインドウメモリ、４はウインドウ
メモリ３に対してアドレスを発生するウインドウアドレ
ス発生回路、７はフレームメモリ１内の円形容器の画像
の位置ズレを検出するための位置ズレ量検出回路であ
る。画像アドレス発生回路２の発生アドレスの走査によ
ってフレームメモリ１から出力される濃淡画像信号と、
ウォールウインドウメモリ３から出力される画像マスク
信号とは、１０のウインドウゲート回路に送られてアン
ド演算されることによってウォールウインドウ３０内の
着目したい画素のみが取出される。ウインドウゲート回
路１０よりの出力は１８の継ぎ目位置決定回路又は１１
の欠陥画素検出回路へ送られ、欠陥画素検出回路１１は
黒汚れ画素を、例えば谷を不良部として２値化検出する
方法（特開平５−１０７２００号公報参照）を用いて検
出した後、黒汚れ画素数を１２の総合判定回路にて総和
して黒汚れ面積値を算出し、その面積値が予め設定され
た面積しきい値を上回る場合はその判定容器を不良と判
定する。総合判定回路１２にて判定された最終的な容器
の良否が１３の出力回路を通して装置外部へ出力され
る。

【００１５】図２の動作を順を追って説明する。先ず、
円形容器の検査画像がフレームメモリ１に多値濃淡画像
として記憶されると、容器の位置ズレ検出のため第１の
走査として、この画像に対して画像アドレス発生回路に
より、検査画像の全部又は一部の矩形領域のアドレスを
発生させてこの検査画像を走査し、このフレームメモリ
１からの多値濃淡画像信号は７の位置ズレ量検出回路へ
入力され、検査画像内の容器の位置と基準位置とのズレ
を検出する。この位置ズレ量は、例えばフレームメモリ
１からの多値濃淡画像信号から円形容器の上端領域と左
端領域の固定２値化画像を作り、次にこの固定２値化画
像の上端エッジ及び左端エッジを検出し、この左端エッ
ジをＸ座標，上端エッジをＹ座標とする位置基準点と、
予め設定された基準座標点とのズレを検出して求めるこ
とができる（特開平６−９４６４６号公報参照）。

【００１６】次に、本発明の核心となる継ぎ目位置検出
動作に入る。位置ズレ量検出回路７よりの円形容器の位
置ズレ量が画像アドレス発生回路２へ入力され、ウォー
ルウインドウ３０の位置が検査対象の円形容器の中心位
置と合った状態に補正されて、ウォールウインドウ３０
内の画像を２値化する。このとき、フレームメモリ１の
画像は、θ＝０°（水平）及びθ＝９０°（垂直）の２
つのケースで読出される。

【００１７】図３は継ぎ目位置決定回路１８の内部のブ
ロック図であって、入力された画像は２値化回路１８１
で２値化処理された後、２値化信号の最初の０→１変化
点座標がθ＝０°の場合は立上がり点メモリ１８２に、
同じくθ＝１８０°の場合は立上がり点メモリ１８４に
夫々記憶され、２値化信号の最後の１→０変化点がθ＝
０°の場合は立下がり点メモリ１８３に、同じくθ＝１
８０°の場合は立下がり点メモリ１８５に夫々記憶され
る。ＣＰＵ１８６はメモリ１８２〜１８５のデータを読
出し、次のように継ぎ目検出処理を実行する。

【００１８】図４はこの継ぎ目検出処理のフローチャー
トである。即ちステップＳ１にて立上がり点メモリ１８
２と１８４との間で、変化点データのある走査ライン数
を比較して、この走査ライン数の多いメモリのデータを
以下の演算データとして選択する（つまり主走査方向を
決定する）。次にステップＳ２にて立上がり点座標デー
タを選択されたメモリ（１８２又は１８４）より読出し
て、演算処理用の図示されないバッファメモリに格納
し、ステップＳ３にてこの各立上がり点座標データに対
して、Ｎラインフィルタ処理によってノイズ除去を行
う。

【００１９】次にステップＳ４にて各立上がり点座標デ
ータと容器底面中心Ｏとの直線式を夫々求めて、ウォー
ルウインドウの内円周との交点の座標Ｑを算出し、ステ
ップＳ５にて主走査方向に対応する立下がり点メモリ
（１８３又は１８５）から立下がり点座標データを前記
演算処理用の図示されないバッファメモリに格納し、ス
テップＳ６にてＮラインフィルタ処理によりノイズを除
去し、ステップＳ７にて各立下がり点座標データと容器
底面中心Ｏとの直線式を夫々求めて、ウォールウインド
ウ内周点との交点の座標Ｑを算出する。

【００２０】ステップＳ８では交点Ｑ間の距離を予め設
定された距離ｄと比較し、距離ｄ以内に相互に近接して
いる交点Ｑのグループ分けを行い、ステップＳ９で前記
グループ分けされた各グループのうち交点Ｑの最も多い
グループに着目して、その交点Ｑの平均座標Ｑ^*を求め
る。次にステップＳ１０で交点Ｑの平均座標Ｑ^*と容器
中心Ｏとを結ぶ直線式を算出し、その傾きより継ぎ目角
度θを決定する。

【００２１】継ぎ目角度θが算出された後は、その角度
θが一定の角度、例えば９０°となるように図２の画像
アドレス発生回路２を制御して、フレームメモリ１の検
査画像を読出すと共に、ウインドウメモリ３内の継ぎ目
検査ウインドウ２７（図６参照）を読出し、ウインドウ
ゲート回路１０にて継ぎ目周辺部以外のマスク処理を行
って、図６で述べたように検出感度を下げて継ぎ目周辺
のみの継ぎ目よりも濃い黒汚れの検査を欠陥画素検出回
路１１，総合判定回路１２，出力回路１３で行い、次の
走査では同様にウインドウメモリ３から、例えば側面検
査ウインドウ２８（図６参照）を読出して、継ぎ目２３
の周辺部を除く容器内部側面の欠陥検出処理を、うすい
黒汚れも十分検出できる検出感度に上げて行う。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば側面部に継ぎ目を持つ円
形容器を上方から照明し、撮像して得た多値濃淡画像を
記憶するフレームメモリから、円形容器の像の中心と同
心のリング型のマスクパターンとしてのウォールウイン
ドウを介して継ぎ目を含む容器側面部の画像を水平及び
垂直走査によって読出したうえ所定のしきい値で２値化
し、この各走査毎の変化点座標を記憶し、水平走査方向
と垂直走査方向のうち変化点座標データの多い走査方向
についての各変化点座標を取出し、この各変化点座標と
円形容器の中心座標とを結ぶ直線とウォールウインドウ
の内円周との交点座標を求め、この交点座標の平均座標
とウォールウインドウの中心座標とを結ぶ直線の傾き角
から継ぎ目の位置を特定して、円形容器の回転角を正規
化するようにしたので、継ぎ目検査ウインドウ２７と、
例えば側面検査ウインドウ２８とによって夫々容器側面
の継ぎ目附近と、これを除く部分の多値濃淡画像を安定
に抽出することができ、容器内面検査の精度を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の手順説明用の画像図

【図２】本発明を実現する検査装置の一実施例としての
要部構成を示すブロック図

【図３】図２の継ぎ目位置決定回路の要部構成を示すブ
ロック図

【図４】図３のＣＰＵの処理を示すフローチャート

【図５】検査対象円形容器に対する照明器の配置を示す
図

【図６】継ぎ目位置を正規化した際の検査ウインドウの
配置例を示す図

【図７】従来のサーチリングによる継ぎ目位置検出方法
の説明図

【図８】従来の投影による継ぎ目位置検出方法の説明図

【符号の説明】

Ｐ_O 多値濃淡画像信号１フレームメモリ２画像アドレス発生回路３ウインドウメモリ４ウインドウアドレス発生回路７位置ズレ量検出回路１０ウインドウゲート回路１１欠陥画素検出回路１２総合判定回路１３出力回路１８継ぎ目位置決定回路２１円形容器２２照明器２３継ぎ目Ｏ容器中心点２７継ぎ目検査ウインドウ２８側面検査ウインドウ３０ウォールウインドウ３０ｉウォールウインドウの内円周Ｐ（Ｐ_S, Ｐ_i, Ｐ_E）変化点Ｑ（Ｑ_S, Ｑ_i, Ｑ_E）交点１８１２値化回路１８２立上がり点メモリ（θ＝０°）１８３立下がり点メモリ（θ＝０°）１８４立上がり点メモリ（θ＝９０°）１８５立下がり点メモリ（θ＝９０°）１８６ＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸対称の円形容器で且つ容器側面部に継ぎ
目の存在する容器の上方からこの円形容器の内面側を照
明したうえ、ＴＶカメラを介しこの軸方向からこの円形
容器の照明面を撮像し、この撮像された画像を解析して
前記円形容器の内面の黒汚れ等を検査する円形容器内面
検査方法であって、前記撮像の画面走査によって得られる濃淡画像信号のＡ
／Ｄ変換信号としての多値濃淡画像信号を前記撮像画面
に対応する画面上のデータとして記憶するフレームメモ
リと、前記容器側面部の継ぎ目部の像が含まれるように円形容
器の像と同心にリング型ウインドウパターン（以下ウォ
ールウインドウという）を発生させ、フレームメモリの
画像を制限する画像マスク手段とを設け、このフレームメモリのウォールウインドウ領域の画像の
水平又は垂直走査によって読出された多値濃淡画像信号
を所定のしきい値で２値化して２値化画像信号を生成
し、前記の各走査毎の２値化画像信号の変化点座標を記
憶し、この各変化点座標と円形容器の中心座標とを結ぶ各直線
と前記ウォールウインドウの内円周との交点座標を求
め、この各交点座標についての平均座標と円形容器の中心座
標とを結ぶ直線の傾き角により継ぎ目の位置を特定し、
フレームメモリの円形容器の画像の回転角を正規化する
ことを特徴とする円形容器内面検査方法。
【請求項２】請求項１に記載の検査方法において、前記の各変化点座標は、前記水平又は垂直走査のうち、
検出される変化点座標のデータ点数が多い方向の走査に
よって得られたものであることを特徴とする円形容器内
面検査方法。
【請求項３】請求項２に記載の検査方法において、前記の各変化点座標は、さらに所定数以上の連続に並ぶ
走査線上に存在するもののみを抽出したものであること
を特徴とする円形容器内面検査方法。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の検査
方法において、前記の各交点座標は、さらに相互の距離が所定のしきい
値内にあるもののみを抽出したものであることを特徴と
する円形容器内面検査方法。