JPS63204373A

JPS63204373A - 撮像用照明方法の設計支援装置

Info

Publication number: JPS63204373A
Application number: JP62036762A
Authority: JP
Inventors: Shimon Naitou; 内藤　史門
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1987-02-19
Filing date: 1987-02-19
Publication date: 1988-08-24

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】【産業上の利用分野】

この発明は、経験の浅い技術者でも、経験豊かな技術者
なみに適切な撮像用照明方法を設計することができるよ
うに、その設計を支援する装置に関し、とくにコンピュ
ータ利用によって、質問応答の対話形式で入力される撮
像条件と、あらかじめ記憶装置に格納された、経験豊か
な技術者の知識、経験、ノウハウのデータとから、適切
ないくつかの照明方法推奨基を導出し、かつこれをグラ
フィック形式で表示するようにしたものである。

【従来の技術】

適切な画像処理の前提は、適切な画像情報の収集であり
、この適切な画像情報収集のためには、適切な照明方法
が重要な条件となる。゛すなわち、照明方法は、画像処
理の目的：検査、計測９組立などに応じて、対象物の特
徴をいかに浮き彫りさせるかの決め手となるものである
。照明問題は、適切な照明を得るための条件、要素が極め
て多岐にわたり、したがって、その解決が理論どおりに
はいかず、専門家の知識、経験。ノウハウが重要な役割をもつ。適切な照明を得るための条件、要素が極めて多岐にわた
ることは、次の例がよく示している。例えば撮像目的一
つを考えてみても、検査、計測。判定１選別９組立などがあり、さらに検査に限ってみて
も、■対象物：その種類１寸法、形状２表面状態など、
■検査項目：寸法１曲がり、傷、凹凸、異物、汚れ１色
違いなど；その他に、対象物の搬送：静止、低速搬送、
高速搬送など、さらに背景条件や撮像装置の特性など、
実に多くの考慮すべき条件、要素があるわけである。このように、照明問題は奥が深く、それだけに絶えず新
しい工夫をし、かつ得られた知識、経験。ノウハウを蓄積してゆかなければならない。

【発明が解決しようとする問題点】

以上説明したようなことから、撮像用照明方法の設計を
する際、経験の浅い技術者では、適切な照明方法を得る
までに何度も試行錯誤することになり、経験豊富な技術
者であっても、未知の要素が加わると思わぬ失敗をする
ことがある。この発明の目的は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、経験の浅い技術者でも、経験豊かな技術者なみに
適切な撮像用照明方法を設計することができるように、
その設計を支援する装置を提供することにある。

【問題点を解決するための手段】

前記の目的を達成するために、この発明は、第１図：発
明の構成を示すブロック図のように、知識ベース部（１
）と、推論部ｅ）と、入出力部（３）とを備え、前記知識ベース部（１）では、撮像用照明方法に関する
知識、経験、ノウハウのデータが格納され、前記推論部
（２）では、前記入出力部（３）を介し入力される撮像
条件と、前記知識、経験、ノウハウのデータとに基づき
照明方法の推奨基が導出され、前記入出力部（３）によ
って前記知識、経験、ノウハウのデータが前記知識ベー
ス部（１）に入力されるとともに、この知識ベース部（
１）の内容が補正され、前記撮像条件が入力され、かつ
前記推論部（２）から出力される前記照明方法の推奨基
が表示される□というものである。また、実施態様として、知識ベース部（１）および推論
部（２）をミニコンピユータで構成し、入出力部（３）
をマイクロコンピュータで構成する。別の実施態様として、撮像条件を、質問応答の対話形式
によって入力する。また別の実施態様として、推奨基を、グラフィック形式
で表示する。

【作　用】

以上説明したような構成であるから、この発明の作用は
次のようになる。（１）　　知識ベースの拡充整備知識ベース部（１）には、入出力部（３）を介して、新
しい知識、経験、ノウハウのデータが入力９作成される
とともに、既に格納ずみのデータも適宜、補正される。（２）　　撮像条件の入力と推奨基の表示入出力部（３
）を介して、撮像条件を推論部（２）に入力すると、こ
の撮像条件と、前記知識ベース部（１）のデータとに基
づいて適切な照明方法がいくつかの推奨基として導出さ
れ、かつ、これは入出力部（３）によって表示される。

【実施例】

この発明の一実施例を、以下に図を参照しながら説明す
る。第２図は、この発明に係る一実施例の構成を示すブロッ
ク図である。この図において、マイクロコンピュータ１
０とミニコンピユータ２０とが、各々に具備された伝送
回路１５．２５を介して接続される。マイクロコンピュータ１０は、第１図の入出力部１の機
能を、ミニコンピユータ２０は、同じく知識ベース部２
および推論部３の機能を、それぞれ担当する。マイクロコンピュータｌＯは、ＣＰ　Ｕｌｌ、記憶装置
１２．キーボード１３．ＣＲＴディスプレー１４．伝送
回路１５からなり、これらはデータバス１６を介して相
互に接続される。ＣＰＵ１１は人出力部機能全体を管理
し、記憶装置１２は主としてグラフィック表示プログラ
ムを格納する。キーボード１３は、ＣＲＴディスプレー
１４を見ながら質問応答の対話形式で撮像に関する諸条
件（与件）を入力する。ＣＲＴディスプレー１４は、一
つには撮像条件の入力の際に質問応答の内容を表示し、
二つには推論結果である推奨基をグラフィック形式で表
示する。ミニコンピユータ２０は、ＣＰ　Ｕ２１．記憶装置２２
゜伝送回路２５からなり、これらはデータバス２６を介
して相互に結合される。ＣＰＵ２１は推論処理をおこな
い、記憶装置２２は、照明方法に関する知識。経験、ノウハウのデータ、および推論プログラムを格納
する。なお、伝送回路１５．２５には、それぞれ入出力ボート
機能が具備されている。照明方法の設計支援装置の動作は、大別すると■撮像条
件の入力、■推論動作、■照明方法推奨室の表示□から
なる。 ■撮像条件の入力は、マイクロコンピュータ１０のキー
ボード１３を介し、ＣＲＴディスプレー１４にｆｉ示さ
れる質問−ミニコンピユータ２０の記憶装置２２からＣ
Ｐ　Ｕ２１の指令のもとに出力される−に応答する形で
入力してい（。例えば、ＣＲＴディスプレー１４に表示
された質問Ｑ；対象物はなにか、に対して、応答Ａ：金
金属をキーボード１３を介して入力する。以下同様に、
Ｑ：表面の状態は鏡面か普通か？、Ａ；鏡面、Ｑ：大き
さは小さいか普通か？、Ａ：小さい−などと応答をキー
人力していく。 ■推論動作は、前記のキーボード１３から入力された撮
像条件を伝送回路１５．２５を介して入力し、かつ記憶
装置２２の知識、経験、ノウハウのデータを適宜、読出
しながら、記憶装置２２の推論プログラムにしたがい、
ＣＰ　Ｕ２１において進められる。この推論動作について、第３図：推論動作の概念を示す
矢印線図を参照しながら説明する。この骨子は、（ａ）
入力された撮像条件と知識などのデータとに基づき問題
点が検索９列挙され、次に、（ｂｌ各問題点の解決手段
が検索１列挙され、ついで、（Ｃ１これら解決手段を組
み合わせたいくつかの推奨基が導出される□というもの
である。第３図において、条件（１）：対象物の材料は金属、条
件（２）二表面状態は鏡面、条件（３）：小寸法、・・
・・・・などは、ＣＲＴディスプレー１４（第２図参照
）に表示された質問Ｑ：対象物の材料はなにか？、質問
０８表面状態は鏡面か普通か？、質問０８寸法は小さい
か普通か？、に対話形式でそれぞれ応答した内容である
。「条件」は一般に、対象物の種類２着眼部（傷９曲が
り、凹凸、異物の有無、汚れなど）、形状１寸法９表面
状態などである。問題点（１）：鏡面反射がおこりやすい、問題点（２）
：傷の見え方に方向性がある、問題点（３）：小さくて
見にくい、・・・・・・などは、条件（１）、　（２１
，（３）、・・・・・・から矢印で関連づけられる問題
点である。当然ながら「条件」と「問題点」とは必ずし
も１対１の対応ではない。解決手段（１）：斜方照明にする、解決手段（２）：照
度を高める、解決手段（３）：望遠レンズを使用する、
・・・・・・などは、問題点（１）、　（２）、　（３
１，・・・・・・から矢印で関連づけられる解決手段で
ある。当然、一つの解決手段が複数の問題点に対応する
こともある。推奨基（１１，（２１，（３１，・・・・・・は、解決
手段（１１，（２１゜（３）、・・・・・・から矢印の
ように、組み合わされ関連づけられて導出される。「条件」と「問題点」、「問題点」と「解決手段」、「
解決手段」と「推奨基」、の各関連づけこそ推論のアル
ゴリズムであり、推論プログラムとして、知識ベース部
としての記憶装置２２（第２図参照）に格納されている
ものである。 ■照明方法推奨室の表示は、推奨基であるＣＰＵ２１の
最終出力を、記憶装置１２のグラフィック表示プログラ
ムにしたがってＣＲＴディスプレー１４に表示すること
である（第２図参照）、グラフィック表示（１）、　（
２）、　（３）、・・・・・・は、推奨基（１）、　（
２）、　（３）。・・・・・・と通常１対１に対応している。次に、一実施例における一連の推論過程について、第４
図の流れ図を参照しながら説明する。ステップＳ１で、「表面の状態」が鏡面であること、ス
テップＳ２で、「形状」が表面であること、がそれぞれ
条件づけされる。これら条件は、質問応答の形式で得ら
れる。ステップＳ３は、一つの推論ルールないしアルゴリズム
による帰結で、「表面の状態」が鏡面であり、かつ、「
形状」が表面である□なら、「表面の状態と形状」は、
鏡面状平面である、が得られる。−ステップＳ１．Ｓ２
がＩＦ’で、ステップＳ３がＴＨＥＮ”に相当する。ステップＳ４は別の“ＩＦ”で、「着眼部」が傷である
、との条件づけをする。ステップＳ５は、ステップ！％３．３４を条件としたと
きの帰結で、「表面の状態と形状」が鏡面状表面であり
、かつ、「着眼部」が傷である□なら。「照明の推奨基」は斜方である、となる。　ステップＳ
６は、さらに別の“ＩＦ”で、「光らせたい所」が正常
部である、と条件づけする。なお、この意味は、傷を暗
（、傷以外の正常部分は明るく光らせる、ということで
ある。ステップＳ５．３６を条件とする帰結のステップＳ７は
、「照明の推奨基」が斜方であり、かつ、「光らせたい
所」が正常部であるーなら、「照明法」は“斜方明視野
照明法”である、となる。以上が推論過程である。次のステップＳ８で“斜方明視野照明法”のグラフィッ
ク表示をする。なお、明視野照明とは、正常部を光らせ
る、つまり明るい視野にする（逆に傷を暗く表現する）
、との意味である。第５図で、前記の推奨基をＣＲＴディスプレー１４にグ
ラフィック表示したものを示す。第５図で、３０は対象物、３０ａはその撮像すべき表面
で、Ｖ形で傷を表示しである。撮像カメラ３１と光源３
２とは対象物３０の左右の上方に配置され、光源３２か
ら主方向に向かう光が対象物３０の表面３０ａで反射し
たとき、その反射光の方向に撮像カメラ３１の光軸を合
わせる。したがって、表面３０ａの正常部で反射した光
（良）は、撮像カメラ３１に入射し明るい視野として撮
像され、傷の部分で反射した光（不良）は、撮像カメラ
３１の光軸方向から逸れて暗く撮像される。第６図は、前記と関係ない別の推奨基のグラフィック表
示例の説明図である。対象物４０が金属材料からなり、
その凸に湾曲した普通状態の面４０ａが撮像面であり、
この面にある細かい傷の有無を検査するのが撮像の目的
であるとき、その照明方法−光源、撮像装置その他の配
置の仕方−を示す。この例は、対象物４０の真上から拡散照明し、同じ、方
向から撮像するようにした方法で“拡散光の落射照明法
”と呼ばれるものである。すなわち、鏡面４０ａに立て
た法線と、撮像カメラ４１の光軸とを一致させ、この光
軸上の中間位置に、ハーフミラ−４４を光軸と４５度の
角度で設置する。ハーフミラ−４４と光軸との交点から
、この光軸と直角な方向に、光源４２と拡散透光フィル
タ４３とを、その主方向を一致させて配置する□という
ものである。

【発明の効果】

以上説明したように、この発明においては、知識ベース
部に、入出力部を介して、新しい知識。経験、ノウハウのデータが入力１作成されるとともに、
既に格納ずみのデータも適宜、補正される；入出力部を
介して、撮像条件を推論部に入力すると、この撮像条件
と、前記知識ベース部のデータとに基づいて適切な照明
方法がいくつかの推奨基として導出され、これが入出力
部で表示される。したがって、この発明によれば、従来の技術に比べ次の
ようなすぐれた効果がある。（１）　　初歩的または経験の浅い技術者も、経験豊か
な技術者なみに適切な照明方法を設計できる。なお、−
発で適切な照明方法が得られず、試行錯誤をするにして
も、短時間にかつ迷わないで到達することができる。（２）一般に熟練した技術者でも、経験の浅い分野ない
し未経験な分野に遭遇すると失敗は避けられないが、こ
の発明によれば、その分野の専門家なみの設計ができる
。（３）適切な照明方法を得ることで、所期の目的が達成
されることはもちろん、照明方法が不適切なために後段
で必要となる、画像処理の前処理（画像改善９画像強調
など）の程度が軽減され、それだけ画像処理の効率を向
上させることができる。（４）知識のデータベースの内容がたえず拡充、整備さ
れるので、常に最良の推奨基が得られる。（５）実施態様によれば、ミニコンピユータ、マイクロ
コンピュータの各機能に適合した役割分担をさせるので
、装置としてのコストパフォーマンスが良い。（６）別の実施態様によれば、撮像条件が質問応答の対
話形式によって入力されるから、容易で落ちがない。（７）　　さらに別の実施態様によれば、グラフィック
表示によって、照明方法の推奨基が提示されるから、そ
の内容が直観的に分かり易い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図、第２図は一
実施例の構成を示すブロック図、第３図は推論動作の概
念を示す矢印線図、第４図は一実施例の推論過程を示す
流れ図、第５図はこの推奨基のグラフィック表示例の説
明図、第６図は別の推奨基のグラフィック表示例の説明図であ
る。符号説明１：知識ベース部、２：推論部、３：入出力部、１０；
マイクロコンピュータ、１１，２１　　：　ＣＰＵ。１２．２２　：記憶装置、１３：キーボード、１４：Ｃ
ＲＴディスプレー、１５．２５　：伝送回路、１６．２
６　　：データパス、２０：ミニコンピユータ、３０．
４０　　？対象物、３０ａ、４０ａ　　：撮像面、３１
．４１　　：撮像カメラ、３２，４２　　：光源、４３
：拡散透光フィルタ、４４：ハーフミラ−。晃１　口

Claims

【特許請求の範囲】１）知識ベース部と、推論部と、入出力部とを備え、前
記知識ベース部では、撮像用照明方法に関する知識、経
験、ノウハウのデータが格納され、前記推論部では、前
記入出力部を介して入力される撮像条件と、前記知識、
経験、ノウハウのデータとに基づいて照明方法の推奨案
が導出され、前記入出力部によって前記知識、経験、ノ
ウハウのデータが前記知識ベース部に入力されるととも
に、この知識ベース部の内容が補正され、前記撮像条件
が入力され、かつ前記推論部から出力される前記照明方
法の推奨案が表示されることを特徴とする撮像用照明方
法の設計支援装置。２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、知識ベ
ース部および推論部が、ミニコンピュータで構成される
ことを特徴とする撮像用照明方法の設計支援装置。３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置にお
いて、入出力部が、マイクロコンピュータで構成される
ことを特徴とする撮像用照明方法の設計支援装置。４）特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかの項
に記載の装置において、撮像条件が、質問応答の対話形
式によって入力されることを特徴とする撮像用照明方法
の設計支援装置。５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかの項
に記載の装置において、推奨案が、グラフィック形式で
表示されることを特徴とする撮像用照明方法の設計支援
装置。