WO2023105724A1 - 異物検査装置 - Google Patents

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WO2023105724A1
WO2023105724A1 PCT/JP2021/045388 JP2021045388W WO2023105724A1 WO 2023105724 A1 WO2023105724 A1 WO 2023105724A1 JP 2021045388 W JP2021045388 W JP 2021045388W WO 2023105724 A1 WO2023105724 A1 WO 2023105724A1
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WO
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dimensional data
liquid surface
foreign matter
change
luminance value
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/045388
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
尚司 谷内田
真弘 山口
Original Assignee
日本電気株式会社
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Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/90—Investigating the presence of flaws or contamination in a container or its contents

Definitions

  • the present invention relates to a foreign matter inspection device for inspecting the presence or absence of foreign matter floating on a liquid surface, an information processing method, and a recording medium.
  • Patent Document 3 describes an example of a device that inspects the presence or absence of foreign matter floating on the liquid surface.
  • illumination light is irradiated from below the transparent container toward the back side of the liquid surface, and the path of the light reflected on the back side of the liquid surface is The back side of the liquid surface is photographed by the imaging means arranged above, and whether or not there is a foreign substance on the liquid surface is determined based on the photographed image.
  • the liquid surface is a perfect plane, the liquid surface is photographed as a uniform white area, and foreign matter floating on the liquid surface is photographed as a blackish image according to its reflection coefficient. be.
  • An object of the present invention is to provide a foreign matter inspection device that solves the above problems.
  • a foreign matter inspection device includes: A transparent container containing a transparent liquid and rotated around a central axis at a predetermined speed to form a paraboloid of revolution liquid surface is photographed from the side of the transparent container under transmitted illumination.
  • Acquisition means for acquiring an image near the surface of the paraboloid of revolution; Obtaining luminance values of pixels along a line extending in a direction parallel to the central axis in the image to generate one-dimensional data about luminance values, and adjusting spatial luminance value changes in the one-dimensional data
  • Determination means for determining whether there is a foreign substance on the liquid surface based on is configured to include
  • a foreign matter inspection method includes: A transparent container containing a transparent liquid and rotated around a central axis at a predetermined speed to form a paraboloid of revolution liquid surface is photographed from the side of the transparent container under transmitted illumination. Further, acquiring an image near the liquid surface of the paraboloid of revolution, Obtaining luminance values of pixels along a line extending in a direction parallel to the central axis in the image to generate one-dimensional data about luminance values; It is configured to determine whether or not there is a foreign substance on the liquid surface based on the spatial change in brightness value in the one-dimensional data.
  • a computer-readable recording medium includes: to the computer, A transparent container containing a transparent liquid and rotated around a central axis at a predetermined speed to form a paraboloid of revolution liquid surface is photographed from the side of the transparent container under transmitted illumination. Further, a process of acquiring an image near the liquid surface of the paraboloid of revolution; a process of acquiring luminance values of pixels along a line extending in a direction parallel to the central axis in the image to generate one-dimensional data about the luminance values; a process of determining whether there is a foreign substance on the liquid surface based on a change in spatial luminance value in the one-dimensional data; It is configured to record a program for causing the
  • the present invention can stably determine that there is no foreign matter on the liquid surface.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an image of the vicinity of a liquid surface of a paraboloid of revolution without foreign matter and air bubbles, and one-dimensional data of luminance values created by acquiring luminance values of pixels along the central axis. It is a schematic diagram of the image which image
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an image of the vicinity of a liquid surface of a paraboloid of revolution with a foreign substance, and one-dimensional data of luminance values created by acquiring luminance values of pixels along the central axis; FIG.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of an image of the vicinity of a liquid surface of a paraboloid of revolution with bubbles, and one-dimensional data of brightness values created by acquiring brightness values of pixels along the central axis.
  • 1 is a block diagram of an inspection system to which a foreign matter inspection device according to a first embodiment of the present invention is applied;
  • FIG. 1 is a block diagram of a foreign matter inspection device according to a first embodiment of the present invention;
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of image information according to the first embodiment of the present invention;
  • FIG. It is a figure which shows the structural example of the inspection result information in the 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 4 is a flow chart showing an example of the operation of the foreign matter inspection device according to the first embodiment of the present invention
  • 4 is a flow chart showing an example of processing of a determination unit in the foreign substance inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention
  • It is a figure which shows the format example of the control table which the determination part in the foreign material inspection apparatus in the 1st Embodiment of this invention uses.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a plurality of luminance measurement lines set on a grayscale image obtained by imaging a container to be inspected in the first embodiment of the present invention;
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a method for calculating a floating object candidate region by a determination unit in the foreign matter inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention. It is a block diagram of a foreign matter inspection device according to a second embodiment of the present invention.
  • the high brightness region 5 has a brightness value sufficiently higher than that of the low brightness region 4 and slightly lower than that of the air layer 2 and the liquid layer 3 . It is considered that the low luminance area 4 is formed because the inclination of the liquid surface becomes steeper toward the upper side of the paraboloid of revolution. By detecting such a low luminance region 4, the liquid level in the container can be stably detected.
  • the paraboloid of revolution liquid surface is not formed.
  • the image 1 of the transparent container photographed under the same conditions as in FIG. 1 is, for example, an image schematically shown in FIG. Referring to FIG. 2, the projected image of the liquid surface becomes only the high brightness area 5, and the low brightness area 4 as shown in FIG. 1 disappears. Since the brightness value of the high-brightness region 5 is close to that of the liquid layer 3, it is difficult to stably detect the liquid level in the container based on the high-brightness region 5.
  • the transparent container containing the transparent liquid is rotated around the central axis at a predetermined speed to form a liquid surface in the shape of a paraboloid of revolution.
  • the transparent container in which the paraboloid of revolution is formed is photographed from the side under transmitted illumination to obtain an image of the vicinity of the liquid surface of the paraboloid of revolution.
  • the liquid surface is detected by detecting a low-luminance area 4 having a predetermined luminance value or less from the image. This makes it possible to stably detect the liquid level in the container.
  • an image 1 of the transparent container photographed under the same conditions as in FIG. 1 is an image schematically shown in FIG. 4, for example.
  • a bubble region 7 corresponding to bubbles is formed inside the low luminance region 4, at the lower end of the high luminance region 5, and the like.
  • the bubble region 7 is composed of a thin or thick line-shaped outline and a hollow part in the outline, and has a shape such as a ring shape or a donut shape.
  • the brightness of the contour portion is low, and the brightness of the hollow portion is high.
  • the brightness values of pixels are acquired along a line extending in a direction parallel to the central axis of the container in the image of the liquid surface in the shape of a paraboloid of revolution as described above, and one-dimensional data about the brightness values are obtained. is generated, and it is determined whether or not there is a foreign substance on the liquid surface based on the spatial change in luminance value in this one-dimensional data.
  • 1, 3, and 4 show one-dimensional data 8 about the luminance values of pixels obtained along the central axis of the container in the images of the liquid surface in the form of a paraboloid of revolution shown schematically in them. are listed together. Looking at the change in the luminance value in the direction from the air layer 2 to the liquid layer 3 with respect to the one-dimensional data 8 in FIG. After that, the luminance value reaches the luminance value of the liquid layer 3 without decreasing even once. On the other hand, referring to the one-dimensional data 8 in FIG. 3 in which the plastic pieces are floating on the liquid surface, the luminance value decreases at the upper edge of the foreign matter region 6 corresponding to the plastic piece, and the luminance decreases at the lower edge. value is rising.
  • the low-luminance region 4 is divided by the high-luminance hollow part, and the luminance value is declining.
  • the luminance value decreases and rises at short intervals due to the high-luminance contour portion.
  • the feature of the spatial change in brightness value of the one-dimensional data 8 as shown in FIG. is determined that there is no foreign matter on the liquid surface for an image obtained by obtaining one-dimensional data having a feature of spatial luminance value change that matches the reference feature.
  • the present embodiment is applied to a change pattern having a feature of spatial luminance value change that does not match the reference feature, i.e., an image having features such as those shown in the one-dimensional data 8 in FIGS. , recognize that there may be floating matter (foreign matter and/or air bubbles) on the surface of the liquid.
  • a floating matter candidate region in which a floating matter may exist is calculated based on the one-dimensional data that does not match the reference features.
  • FIG. 5 is a block diagram of an inspection system 100 to which the foreign matter inspection device according to the first embodiment of the invention is applied.
  • the inspection system 100 is a system for inspecting the presence or absence of foreign matter on the liquid surface of the liquid enclosed in the container 400 .
  • the inspection system 100 includes a grasping device 110, an illumination device 120, a camera device 130, a foreign matter inspection device 200, and a display device 300 as main components.
  • the container 400 is a transparent or translucent container having a circular cross section, such as a glass bottle or a plastic bottle.
  • the container 400 contains a liquid medicine (hereinafter referred to as a liquid medicine).
  • a liquid medicine hereinafter referred to as a liquid medicine
  • foreign substances are floating on the liquid surface of the chemical liquid stored in the container 400 .
  • the foreign matter floating on the liquid surface is, for example, plastic pieces.
  • the container 400 is, for example, a syringe pre-filled with a chemical solution.
  • the container 400 to be inspected is not limited to a syringe.
  • the container 400 may be a vial bottle or an ampoule containing a drug solution.
  • the container 400 is not limited to a container containing a chemical solution, and may be a container containing drinking water or the like.
  • the gripping device 110 is configured to grip the container 400 in an upright posture.
  • the gripping device 110 grips the syringe in an upright posture with the nozzle side up.
  • Any mechanism may be used to hold the container 400 in an upright posture.
  • the gripping mechanism may include a pedestal on which the container 400 is placed in an upright position, and a member that presses the upper surface of the top of the head 401 of the container 400 placed on the pedestal. .
  • the gripping device 110 is configured to rotate the container 400 around the central axis while gripping the container 400 .
  • a mechanism for rotating the container 400 is arbitrary.
  • the rotating mechanism may include a motor that rotates the entire gripping mechanism while gripping the container 400 .
  • the gripping device 110 is connected to the foreign matter inspection device 200 by wire or wirelessly.
  • the gripping device 110 rotates the container 400 at a predetermined speed around the central axis while holding the container 400 in an upright posture. Further, the gripping device 110 stops the operation of rotating the container 400 in response to the stop instruction from the foreign matter inspection device 200 .
  • the liquid in the container 400 flows to form a liquid surface in the shape of a paraboloid of revolution.
  • a foreign object such as a piece of plastic floats on the liquid surface of the container 400, and the container 400 is rotated to form a liquid surface in the shape of a paraboloid of revolution
  • the foreign object such as a piece of plastic will form a paraboloid of revolution. They tend to gather in the central part of the planar liquid surface.
  • bubbles existing near the liquid surface before rotation and bubbles generated near the liquid surface due to rotation move near the liquid surface in synchronization with the rotation. Therefore, the foreign matter inspection apparatus 200 checks whether or not there is floating matter on the liquid surface of the paraboloid of revolution, and if so, identifies whether the floating matter is a foreign matter or a bubble.
  • the illumination device 120 is configured to irradiate the liquid sealed in the container 400 with illumination light.
  • the illumination device 120 is, for example, a surface light source having a size corresponding to the size of the container 400 .
  • the illumination device 120 is installed on the opposite side of the container 400 to the side where the camera device 130 is installed. That is, illumination by the illumination device 120 is transmitted illumination.
  • the camera device 130 is a high-speed camera that photographs the liquid in the container 400 from the direction opposite to the side on which the lighting device 120 is installed when viewed from the container 400 .
  • the video rate of camera device 130 may be, for example, approximately 160 fps. However, the video rate of the camera device 130 may be other than the above.
  • the camera device 130 is, for example, a black-and-white camera equipped with a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary MOS) image sensor having a pixel capacity of several million pixels. Outputs a grayscale image represented by .
  • the camera device 130 may be a color camera.
  • the level of the luminance value of the grayscale image is not limited to 256 gradations, and the number of gradations may be smaller or larger.
  • the camera device 130 is connected to the foreign substance inspection device 200 by wire or wirelessly.
  • the camera device 130 transmits time-series images obtained by photographing to the foreign substance inspection apparatus 200 together with information indicating photographing times.
  • the display device 300 is a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display).
  • the display device 300 is connected to the foreign matter inspection device 200 by wire or wirelessly.
  • the display device 300 displays the inspection result of the container 400 performed by the foreign matter inspection device 200 and the like.
  • the foreign matter inspection apparatus 200 performs image processing on the time-series images captured by the camera device 130 to inspect the presence or absence of foreign matter floating on the liquid surface of the liquid sealed in the container 400 . It is configured. Foreign matter inspection apparatus 200 is connected to gripping device 110, camera device 130, and display device 300 by wire or wirelessly.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of the foreign matter inspection device 200.
  • foreign matter inspection apparatus 200 includes communication I/F section 210 , operation input section 220 , storage section 230 and arithmetic processing section 240 .
  • the communication I/F unit 210 is composed of a data communication circuit, and is configured to perform wired or wireless data communication with the gripping device 110, the camera device 130, the display device 300, and other external devices (not shown). ing.
  • the operation input unit 220 is composed of an operation input device such as a keyboard and a mouse, and is configured to detect an operator's operation and output it to the arithmetic processing unit 240 .
  • the storage unit 230 is composed of one or more types of storage devices such as hard disks and memories, and is configured to store processing information and programs 231 necessary for various processes in the arithmetic processing unit 240 .
  • the program 231 is a program that realizes various processing units by being read and executed by the arithmetic processing unit 240, and is transmitted from an external device (not shown) or a recording medium via a data input/output function such as the communication I/F unit 210. It is read in advance and stored in the storage unit 230 .
  • Main processing information stored in the storage unit 230 includes image information 232 and inspection result information 233 .
  • the image information 232 includes time-series images obtained by continuously photographing the liquid in the container 400 with the camera device 130 . If floating matter exists in the liquid in the container 400, the image information 232 shows an image of the floating matter.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the image information 232.
  • FIG. The image information 232 in this example is composed of an entry consisting of a set of a container ID 2321 , photographing time 2322 and frame image 2323 .
  • An ID that uniquely identifies the container 400 is set in the container ID 2321 item.
  • As the container ID 2321 a serial number assigned to the container 400, a barcode attached to the container 400, fingerprint information collected from the cap of the container 400, or the like can be considered.
  • the shooting time 2322 and the frame image 2323 are set with the shooting time and the frame image.
  • the photographing time 2322 is set to a precision (for example, in units of milliseconds) that can be distinguished from other frame images with the same container ID.
  • a frame image 2323 is a grayscale image in which one pixel is 8 bits.
  • the container ID 2321 is associated with each frame image 2323, but the container ID 2321 may be associated with each group of a plurality of frame images 2323.
  • the inspection result information 233 is information on the result of inspection for the presence or absence of foreign matter in the liquid enclosed in the container 400 to be inspected.
  • FIG. 8 shows a configuration example of the inspection result information 233.
  • the inspection result information 233 in this example consists of a set of a container ID 2331 and an inspection result 2332 .
  • the entry of the container ID 2331 is set with an ID that uniquely identifies the container 400 to be inspected.
  • the entry of the inspection result 2332 is set with an inspection result of either OK (inspection passed) or NG (inspection unsuccessful).
  • An OK test result is issued, for example, when no foreign matter exists in the liquid enclosed in the container 400 specified by the container ID.
  • an NG inspection result is issued when one or more foreign objects are present.
  • the arithmetic processing unit 240 has a microprocessor such as an MPU and its peripheral circuits, and reads the program 231 from the storage unit 230 and executes it to cooperate with the hardware and the program 231. It is configured so as to realize various processing units.
  • Main processing units realized by the arithmetic processing unit 240 include an acquisition unit 241 , a determination unit 242 , and an output unit 243 .
  • the acquisition unit 241 controls the gripping device 110 to rotate the container 400 containing the transparent liquid around the central axis at a predetermined speed, thereby forming a liquid surface in the shape of a paraboloid of revolution.
  • the acquisition unit 241 controls the camera device 130 to continuously photograph the container 400 in which the liquid surface in the shape of a paraboloid of revolution is formed from the side of the container 400 under transmitted illumination by the illumination device 120.
  • the acquisition unit 241 also acquires a plurality of grayscale images near the liquid surface of the paraboloid of revolution obtained by successive imaging, and stores the images as image information 232 in the storage unit 230 .
  • the determination unit 242 reads out the image information 232 from the storage unit 230 and determines whether or not there is a foreign substance on the liquid surface for each grayscale image near the liquid surface of the paraboloid of revolution represented by the image information 232 . For example, the determining unit 242 acquires the luminance value of pixels along each of a plurality of lines extending in a direction parallel to the central axis of the container 400 in the grayscale image, and obtains one-dimensional data about the luminance value for each line. Generate. Next, the determination unit 242 determines whether there is a foreign substance on the liquid surface based on the spatial change in luminance value in the one-dimensional data for each line.
  • the determination unit 242 compares the change in spatial luminance value in the one-dimensional data with the change in luminance value when there is no floating matter on the liquid surface, and when the two match, the liquid surface It is determined that there is no foreign matter in the On the other hand, when the two do not match, the determination unit 242 calculates a floating matter candidate region in which the floating matter may exist based on the spatial change in luminance value in the one-dimensional data, Floating matter is recognized from the candidate area, and it is determined whether the recognized floating matter is a foreign substance or a bubble.
  • the determination unit 242 repeats the above processing for all grayscale images obtained from the same container 400 included in the image information 232 . Then, the determination unit 242 creates inspection result information 233 based on the determination results for all grayscale images, and stores it in the storage unit 230 .
  • the output unit 243 reads the inspection result information 233 from the storage unit 230, displays it on the screen of the display device 300 through the communication I/F unit 210, and/or outputs it to an external device (not shown).
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of the operation of inspecting the presence or absence of foreign matter in the liquid enclosed in the container 400 to be inspected.
  • the acquisition unit 241 controls the gripping device 110 to rotate the container 400 containing the transparent liquid around the central axis at a predetermined speed, so that the liquid surface is shaped like a paraboloid of revolution. is formed (step S1).
  • the acquisition unit 241 controls the camera device 130 to continuously photograph the container 400 in which the liquid surface in the shape of a paraboloid of revolution is formed from the side of the container 400 under transmitted illumination by the illumination device 120. By doing so, a plurality of grayscale images near the surface of the paraboloid of revolution are acquired and stored in the storage unit 230 as image information 232 (step S2).
  • the determination unit 242 reads out the image information 232 from the storage unit 230, acquires the luminance values of the pixels along a plurality of lines extending in the direction parallel to the central axis, and obtains the luminance values of the pixels for each grayscale image.
  • One-dimensional data about the value is generated for each line (step S3).
  • the determination unit 242 determines whether or not there is a foreign substance on the liquid surface based on the change in spatial luminance value in the one-dimensional data generated for each grayscale image and for each line. Inspection result information 233 representing the result is created and stored in the storage unit 230 .
  • the output unit 243 reads out the test result information 233 from the storage unit 230, displays it on the screen of the display device 300 through the communication I/F unit 210, and/or outputs it to an external device (not shown) (step S4).
  • the acquisition unit 241 first activates the gripping device 110 that grips the container 400 in an upright position, thereby rotating the container 400 around its central axis at a predetermined rotational speed of about 100 to 200 rpm. to form a liquid surface in the shape of a paraboloid of revolution in the container 400 .
  • the predetermined speed may be, for example, 100 to 200 rpm.
  • the rotational speed required to form the liquid surface in the shape of a paraboloid of revolution varies depending on the viscosity of the enclosed liquid. Therefore, it is desirable to confirm the rotation speed at which the liquid surface in the shape of a paraboloid of revolution is formed by a preliminary test. Further, when the rotational speed of the container 400 fluctuates, the liquid level in the paraboloid of revolution fluctuates. Therefore, it is desirable that the rotation speed of the container 400 is a predetermined speed and a constant speed.
  • the acquisition unit 241 continuously photographs the rotating container 400 with the camera device 130 under transmitted illumination from the illumination device 120 .
  • the frame rate of the camera device 130 is, for example, 160 fps
  • 80 grayscale images are obtained by continuous shooting for 0.5 seconds, for example.
  • the acquisition unit 241 performs image stabilization processing such as flicker removal on each of the acquired grayscale images, then cuts out an image near the liquid surface in the shape of a paraboloid of revolution, and obtains the image information 232 as image information 232 . Save in the storage unit 230 .
  • image stabilization processing such as flicker removal
  • the acquiring unit 241 acquires a plurality of grayscale images near the liquid surface of the paraboloid of revolution as schematically shown in FIGS. .
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of processing of the determination unit 242.
  • the determination unit 242 first initializes the control table 500 used for determination processing (step S11).
  • FIG. 11 shows a format example of the control table 500.
  • the control table 500 in this example consists of a container ID 501 and a plurality of image analysis information 502 .
  • the ID of the container 400 to be inspected (container ID 2331) is set in the container ID 501 item.
  • a plurality of pieces of image analysis information 502 are provided for the number of grayscale images obtained by imaging the container 400 to be inspected.
  • Each image analysis information 502 consists of an image ID 503, a luminance measurement line ID 504, one-dimensional data 505, a comparison result 506, a floating object candidate area 507, and presence/absence of foreign matter 508.
  • the ID of a grayscale image (for example, shooting time 2322) is set in the image ID 503 item.
  • the item of the brightness measurement line ID 504 is set with the ID of the line for measuring the brightness value of the pixel on the grayscale image.
  • the item of one-dimensional data 505 is set with one-dimensional data of luminance values of pixels acquired along a line specified by the same set of luminance measurement line IDs 504 .
  • the result of comparing the feature of spatial change in brightness value in the one-dimensional data 505 of the same set with a pre-registered reference feature is set.
  • FIG. 12 shows an example of a plurality of luminance measurement lines 510-1 to 510-6 set on a grayscale image obtained by imaging the container 400 to be inspected.
  • Each of the luminance measurement lines 510-1 to 510-6 has a width W of one pixel and extends parallel to the central axis of the container 400 from the upper end (air layer 2 side) to the lower end (liquid layer 3 side) of the image 1. extending in the direction
  • a plurality of luminance measurement lines 510-1 to 510-6 are provided at intervals of a width of H pixels.
  • the number of pixels H is determined according to the minimum foreign matter diameter to be detected. That is, the narrower the interval between the plurality of luminance measurement lines 510-1 to 510-6, the smaller the foreign matter can be detected.
  • the intervals of the luminance measurement lines 510 may all be the same or different. For example, locations closer to the central axis may be spaced closer together than locations further away. Also, in the example shown in FIG. 12, the luminance measurement lines 510-1 to 510-6 are provided only near the center of the container 400 where the foreign matter gathers. However, the luminance measurement lines may be provided not only near the center of the container 400 but also near the sides of the container 400 . An ID for unique identification is assigned to each luminance measurement area 510-1 to 510-6.
  • the floating matter candidate area 507 is set to an image of an area where floating matter (foreign matter or air bubbles) may exist in the grayscale image.
  • information on the presence/absence of foreign matter is set based on the result of analyzing the floating matter candidate region 507.
  • the container ID 2321 of the image information 232 is set as the container ID 501 of the control table 500, and the photographing time 2322 of the frame image is set as the image ID 503. Further, in the initialization step S11, the determination unit 242 sets the ID of the luminance measurement line 510 to the luminance measurement line ID of the control table 500, the one-dimensional data 505, the comparison result 506, the floating matter candidate region 507, and the foreign matter
  • the item of presence/absence 508 is initialized to a NULL value, for example.
  • the determination unit 242 After completing the initialization of the control table 500, the determination unit 242 focuses on one image ID 503 (for example, the first image ID 503) set in the control table 500 (step S11). Next, the determination unit 242 acquires the luminance values of the pixels along the luminance measurement lines 510-1 to 510-6 for each luminance measurement line ID 504 from the grayscale image specified by the image ID 503 of interest. Dimensional data 505 is created (step S13). For example, the determination unit 242 sequentially acquires the brightness values of the pixels of the grayscale image one by one from the air layer 2 side along one brightness measurement line, and arranges the brightness values of the acquired pixels in the order of acquisition. One-dimensional data 505 is created by arranging them. Instead of storing the created one-dimensional data in the control table 500 as it is, the determination unit 242 may store in the control table 500 the one-dimensional data obtained by smoothing the created one-dimensional data. good.
  • the determination unit 242 may store in the control table 500 the one-dimensional data obtained by smooth
  • the determining unit 242 compares the feature of the change in the spatial pixel brightness value of the one-dimensional data 505 with the reference feature, and the feature of the one-dimensional data 505 matches the reference feature.
  • a comparison result 506 indicating whether or not they match is saved (step S14).
  • the reference features are pre-created and pre-stored based on one-dimensional data when the liquid surface is free of foreign matter and air bubbles.
  • the reference feature has a feature that the brightness value of the pixel never drops until reaching the liquid layer 3 after the brightness value of the pixel greatly drops at the boundary between the air layer 2 and the low brightness region 4 .
  • the determining unit 242 scans the luminance values of the pixels from the leading portion (air layer side) of the one-dimensional data 505, and identifies the locations where the luminance values of the pixels have decreased below a predetermined threshold value as the air layer 2 and low luminance. It is detected as the boundary of region 4 (that is, the liquid level). Next, the determining unit 242 determines that the one-dimensional data 505 matches the reference feature if the luminance value of the pixel does not fall even once from the detected boundary to the end of the one-dimensional data 505 than the luminance value of the immediately preceding pixel. Then judge.
  • the determination unit 242 determines that the one-dimensional data 505 does not match the reference feature if there is at least one place after the boundary where the luminance value of the pixel of the one-dimensional data 505 is lower than the luminance value of the immediately preceding pixel. do.
  • the determination unit 242 determines whether or not all the one-dimensional data 505 match the reference features (step S15). Next, when all of the one-dimensional data 505 match the reference feature, the determination unit 242 records that there is no foreign matter in the item of presence/absence of foreign matter 508 corresponding to the image ID 503 of interest (step S16). And the determination part 242 progresses to step S21.
  • the determination unit 242 calculates a floating object candidate region 507 (step S17).
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of a method for calculating the floating object candidate area 507.
  • FIG. 13 among the plurality of luminance measurement lines 510, those whose one-dimensional data 505 match the reference feature are indicated by solid lines, and those that do not match are indicated by broken lines.
  • Determination unit 242 draws a parallel line separated by a certain distance ⁇ H to the left of leftmost luminance measurement line 510-3 of luminance measurement lines 510-3 and 510-4 that do not match the reference feature, and draws a parallel line. Let the line be the left boundary line 511 of the floating object candidate region 507 .
  • the determination unit 242 draws a parallel line at a certain distance ⁇ H to the right of the rightmost luminance measurement line 510-4 of the luminance measurement lines 510-3 and 510-4 that do not match the reference feature, Let this parallel line be the right boundary line 512 of the floating object candidate region 507 .
  • the constant distance ⁇ H may be the same as the interval H between the luminance measurement lines, for example.
  • the determination unit 242 determines the upper boundary line 513 of the floating object candidate region 507 as follows. First, the determination unit 242 detects the boundary between the air layer 2 and the low luminance region 4 from the one-dimensional data 505 that did not match the reference feature. If there are a plurality of one-dimensional data 505 that do not match the reference feature, the uppermost boundary among the boundaries detected from each is detected. Next, the determination unit 242 draws a line that passes through the detected boundary and is perpendicular to the central axis of the container 400 , and defines this line as the upper boundary line 513 of the floating object candidate region 507 .
  • the determination unit 242 determines the lower boundary line 514 of the floating object candidate region 507 as follows. First, the determination unit 242 scans the luminance values of the pixels of the one-dimensional data 505 that do not match the reference feature from the tail (liquid layer side) to the head, and the luminance values of the pixels suddenly drop by a certain value ⁇ L or more. Detect the first point as the lower boundary. Here, ⁇ L is determined in advance based on the difference in pixel luminance value between the liquid layer 3 and the floating matter. If there are a plurality of one-dimensional data 505 that do not match the reference feature, the lower boundary existing on the lowest side among the lower boundaries detected from each is detected. Next, the determination unit 242 draws a line that passes through the detected lower boundary and is perpendicular to the central axis of the container 400 , and defines this line as the lower boundary line 514 of the floating matter candidate region 507 .
  • the determination unit 242 determines the area surrounded by the left boundary line 511, the right boundary line 512, the upper boundary line 513, and the lower boundary line 514 as the floating matter candidate area 507. By determining the floating matter candidate region 507 based on the one-dimensional data 505 that did not match the reference features in this way, the floating matter candidate region 507 can be reduced, and the amount of processing for checking the foreign matter and air bubbles from the floating object candidate region 507 can be reduced accordingly.
  • the method of determining the floating object candidate region 507 based on the one-dimensional data 505 that does not match the reference features is not limited to the above.
  • the upper and lower edges of a foreign object or air bubble are detected from changes in spatial pixel brightness values of the one-dimensional data 505, and a line passing through the detected upper and lower edges and perpendicular to the central axis of the container 400 is defined as a floating object candidate region.
  • 507 may be upper boundary 513 and lower boundary 514 .
  • an upper boundary line 513' is determined instead of the upper boundary line 513.
  • the determination unit 242 analyzes the floating matter candidate region 507 to determine whether the floating matter present in the floating matter candidate region 507 is a foreign substance or a bubble. It is determined whether there is (step S18). This determination is performed, for example, as follows.
  • the determination unit 242 first recognizes a floating matter region from the floating matter candidate region 507 in the grayscale image of the image ID of interest. Foreign matter and air bubbles in the liquid layer 3 and the high-brightness area 5 appear as clusters of low-brightness pixels compared to the liquid layer 3 and the high-brightness area 5 . Therefore, the determination unit 242 recognizes a region in which a predetermined number of low-luminance pixels or more are continuously distributed in the liquid layer 3 and the high-luminance region 5 as one floating matter region. Also, the foreign matter and air bubbles in the low-luminance region 4 appear as a group of pixels with higher luminance than in the low-luminance region 4 . Therefore, the determination unit 242 recognizes an area in which a certain number of high-luminance pixels or more are continuously distributed in the low-luminance area 4 as one floating matter area.
  • the determination unit 242 determines whether the area is a foreign substance or an air bubble based on the characteristics of the shape of each floating matter area.
  • the bubbles in the liquid layer 3 and the high-brightness region 5 have a hollow shape composed of a linear outline and a hollow portion in the outline, whereas foreign matter does not appear as a hollow shape. Extremely rare. Since the bubbles in the low-brightness region 4, the liquid layer 3, and the high-brightness region 5 are hollow spherical bodies, they rarely appear flattened beyond a certain level or obliquely inclined beyond a certain level. On the other hand, there is a high possibility that plastic pieces, which are foreign substances, appear as relatively large and flattened shapes.
  • the determination unit 242 determines whether the floating substance region is a foreign substance or a bubble.
  • the determination unit 242 When determining that at least one floating matter region is a foreign matter, the determination unit 242 records that there is a foreign matter in the presence/absence of foreign matter 508 item corresponding to the focused image ID 503 in the control table 500 (step S19, S20). On the other hand, if the determining unit 242 determines that all the floating matter regions are air bubbles, it records that there is no foreign matter in the item of presence/absence of foreign matter 508 corresponding to the focused image ID 503 in the control table 500 (step S16). ). And the determination part 242 progresses to step S21.
  • the determination unit 242 shifts attention to the next one image ID 503 in the control table 500 in step S21. Then, through step S22, the process returns to step S13, and the same process as described above is repeated for the grayscale image of the image ID 503 of interest newly. When all the image IDs 503 set in the control table 500 have been paid attention to (YES in step S22), the process proceeds to step S23.
  • step S23 the determination unit 242 checks all the presence/absence of foreign matter 508 in the control table 500, and if the existence of a foreign matter is recorded in at least one presence/absence of foreign matter 508, the inspection result information 233 of NG is created. and stored in the storage unit 230 (step S24). Further, if it is recorded that there is no foreign matter in all the presence/absence of foreign matter 508, the determination unit 242 creates OK inspection result information 233 and stores it in the storage unit 230 (step S25). Then, the determination unit 242 ends the processing of FIG. 10 .
  • the determination unit 242 may be configured and operated as follows.
  • the determination unit 242 creates one-dimensional data by acquiring the luminance value of a pixel, compares the one-dimensional data with the reference feature, After that, the same process was repeated for the next grayscale image.
  • the determination unit 242 creates one-dimensional data by obtaining luminance values of pixels, compares the one-dimensional data with a reference feature, and compares the one-dimensional data with a reference feature. After calculating the floating matter candidate area when they do not match, the logical sum of all the calculated one or more floating matter candidate areas is calculated as the final floating matter candidate area.
  • the determination unit 242 uses the final floating matter candidate region in common to analyze the floating matter candidate region for all the grayscale images that do not match the reference features. By doing so, it is possible to extremely reduce the probability that a foreign object exists outside the floating object candidate area. Also, to simplify the process, the final floater candidate regions are commonly used to perform the floater candidate region analysis for the subset of all grayscale images that do not match the reference features. you can go
  • the same processing is repeated for all grayscale images corresponding to the container ID. It is also possible to omit it, immediately create NG inspection result information, and end the processing of FIG. 10 .
  • the luminance measurement line 510 with a horizontal width of 1 pixel was used, but a luminance measurement line with a horizontal width of 2 pixels or more may be used.
  • one-dimensional data may be created by calculating an average luminance value for each group of two or more pixels arranged in the horizontal direction and arranging the average values.
  • the transparent container 400 which contains a transparent liquid and is rotated around the central axis at a predetermined speed to form a paraboloid of revolution-shaped liquid surface, is viewed under transmitted illumination. This is because the acquisition unit 241 is provided for acquiring the image 1 near the surface of the paraboloid of revolution obtained by photographing with the camera device 130 from the side.
  • the determination unit 242 is provided to determine whether or not there is a foreign substance on the liquid surface based on the spatial change in luminance value.
  • the technique related to the present invention if the liquid surface is a perfect plane, the liquid surface is photographed as a uniform white area, and the foreign matter floating on the liquid surface is blackened according to its reflection coefficient. captured as an image. However, even if the transparent container is completely stationary, the liquid surface is not perfectly flat due to the meniscus.
  • This phenomenon is particularly noticeable in a transparent container with a small inner diameter.
  • the transparent container may vibrate slightly during imaging, causing ripples on the liquid surface during imaging. Unless the liquid surface is perfectly flat, a uniform white area cannot be photographed, and a blackish area that is difficult to distinguish from the image of the foreign matter appears. Therefore, it is difficult to stably determine that there is no foreign matter on the liquid surface.
  • FIG. 14 is a block diagram of foreign matter inspection apparatus 600 according to this embodiment.
  • foreign matter inspection device 600 includes acquisition means 601 and determination means 602 .
  • Acquisition means 601 captures a transparent container in which a liquid surface in a paraboloid of revolution is formed by being rotated around a central axis at a predetermined speed while containing a transparent liquid. It is configured to acquire an image near the surface of the paraboloid of revolution obtained by photographing from the side. Acquisition means 601 can be configured, for example, in the same manner as acquisition unit 241 in FIG. 6, but is not limited thereto.
  • the determining means 602 acquires the luminance value of pixels along a line extending in a direction parallel to the central axis in the image acquired by the acquiring means 601, generates one-dimensional data about the luminance value, and It is configured to determine whether or not there is a foreign substance on the liquid surface based on the spatial change in brightness value in the data.
  • the determination means 602 can be configured, for example, in the same manner as the determination section 242 in FIG. 6, but is not limited thereto.
  • the contaminant inspection apparatus 600 configured in this way operates as follows. That is, first, the obtaining means 601 detects, under transmitted illumination, a transparent container in which a liquid surface of a paraboloid of revolution is formed by being rotated around the central axis at a predetermined speed while containing a transparent liquid. An image near the surface of the paraboloid of revolution obtained by photographing from the side of the transparent container is obtained. Next, the determination means 602 acquires the luminance values of the pixels along the lines extending in the direction parallel to the central axis in the image acquired by the acquisition means 601 to generate one-dimensional data about the brightness values, Based on the spatial change in brightness value in this one-dimensional data, it is determined whether or not there is a foreign substance on the liquid surface.
  • the contaminant inspection device 600 configured and operated as described above, it is possible to stably determine that there is no contaminant on the liquid surface.
  • a transparent container containing a transparent liquid is rotated at a predetermined speed around its central axis to form a paraboloid of revolution on the liquid surface, and this is observed under transmitted illumination on the side of the container.
  • the acquisition means 601 is provided for acquiring an image near the surface of the paraboloid of revolution obtained by photographing from the side.
  • the determination means 602 is provided to determine whether or not there is a foreign substance on the liquid surface based on the spatial change in luminance value.
  • the present invention can be used for inspections to check whether there are foreign substances such as pieces of plastic on the liquid surface of a liquid medicine stored in a container such as a syringe.
  • a transparent container containing a transparent liquid and rotated around a central axis at a predetermined speed to form a paraboloid of revolution liquid surface is photographed from the side of the transparent container under transmitted illumination.
  • Acquisition means for acquiring an image near the surface of the paraboloid of revolution; Obtaining luminance values of pixels along a line extending in a direction parallel to the central axis in the image to generate one-dimensional data about luminance values, and adjusting spatial luminance value changes in the one-dimensional data
  • Determination means for determining whether there is a foreign substance on the liquid surface based on Foreign matter inspection device.
  • the determination means provides a plurality of the lines at predetermined intervals, generates the one-dimensional data for each line, and performs the determination based on a spatial change in luminance value in the one-dimensional data for each line.
  • the foreign matter inspection device according to appendix 1.
  • the determination means compares a change in spatial brightness value in the one-dimensional data with a change in brightness value when there is no floating matter on the liquid surface, and performs the determination based on the result of the comparison. 3.
  • the judging means judges that there is no foreign matter on the liquid surface when the change in spatial luminance value in the one-dimensional data matches the change in luminance value when there is no floating matter on the liquid surface. , The foreign matter inspection device according to appendix 3.
  • the determination means determines the spatial luminance in the one-dimensional data. Based on the change in value, a floating matter candidate area in which floating matter may exist is calculated, floating matter is recognized from the floating matter candidate area, and the recognized floating matter is a foreign substance or a bubble. determine whether The foreign matter inspection device according to appendix 4.
  • the acquiring means acquires a plurality of images taken at different times by continuously performing the photographing a plurality of times;
  • the determination means performs the determination based on changes in spatial luminance values in the plurality of one-dimensional data generated from each of the plurality of images.
  • a foreign matter inspection apparatus according to any one of Appendices 1 to 5.
  • the foreign matter inspection device according to any one of appendices 1 to 6, and holding the transparent container in an upright state, and rotating the transparent container around the central axis at a predetermined speed according to instructions from the foreign matter inspection device.
  • a foreign object inspection system comprising: [Appendix 8] A transparent container containing a transparent liquid and rotated around a central axis at a predetermined speed to form a paraboloid of revolution liquid surface is photographed from the side of the transparent container under transmitted illumination.
  • a foreign matter inspection method according to any one of Appendices 8 to 12.
  • Appendix 14 to the computer, A transparent container containing a transparent liquid and rotated around a central axis at a predetermined speed to form a paraboloid of revolution liquid surface is photographed from the side of the transparent container under transmitted illumination. Further, a process of acquiring an image near the liquid surface of the paraboloid of revolution; A process of acquiring luminance values of pixels along a line extending in a direction parallel to the central axis in the image to generate one-dimensional data about the luminance values; a process of determining whether there is a foreign substance on the liquid surface based on a change in spatial luminance value in the one-dimensional data; A computer-readable recording medium that records a program for performing

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Abstract

異物検査装置は、取得手段と判定手段とを備える。取得手段は、透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器が、透過照明の下で透明容器の側方から撮影された、回転放物面状の液面付近の画像を取得する。判定手段は、画像における中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成し、１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、液面に異物が無いかを判定する。

Description

異物検査装置
　本発明は、液面に浮遊する異物の有無を検査する異物検査装置、情報処理方法、および、記録媒体に関する。
　透明な容器に収められた液体中に異物が有るか、無いかを検査する装置が各種提案ないし実用化されている。その多くは、液中に浮遊する異物の有無を主として検出する（例えば、特許文献１、２参照）。しかし、透明な容器に収められた注射製剤などの液面には、プラスチック片などの異物が浮遊することがある。そのため、液面に浮遊する異物の有無を検査することが重要である。
　液面に浮遊する異物の有無を検査する装置の一例が特許文献３に記載されている。特許文献３に記載された技術（以下、本発明に関連する技術と記す）では、透明容器の下方から液面の裏側に向けて照明光を照射し、液面の裏側で反射した光の進路上に配置した撮像手段で液面の裏側を撮影し、その撮影して得られた画像に基づいて液面に異物が存在するか否かを判定する。
特開平２－２０３２５９号公報 特開平４－６９００号公報 特開２００１－２９６２５１号公報
　本発明に関連する技術では、液面が完全な平面であれば液面が均一な白領域として撮影され、液面に浮遊する異物はその反射係数に応じて黒味を帯びた像として撮影される。しかし、様々な要因によって異物の像と区別し難い黒味を帯びた領域が現れることで、液面に異物が無いことを安定して判定するのが困難な場合がある。
　本発明の目的は、上述した課題を解決する異物検査装置を提供することにある。
　本発明の一形態に係る異物検査装置は、
　透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器が、透過照明の下で前記透明容器の側方から撮影された、前記回転放物面状の液面付近の画像を取得する取得手段と、
　前記画像における前記中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成し、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記液面に異物が無いかを判定する判定手段と、
を備えるように構成されている。
　また、本発明の他の形態に係る異物検査方法は、
　透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器が、透過照明の下で前記透明容器の側方から撮影された、前記回転放物面状の液面付近の画像を取得し、
　前記画像における前記中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成し、
　前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記液面に異物が無いかを判定する、ように構成されている。
　また、本発明の他の形態に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
　コンピュータに、
　透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器が、透過照明の下で前記透明容器の側方から撮影された、前記回転放物面状の液面付近の画像を取得する処理と、
　前記画像における前記中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成する処理と、
　前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記液面に異物が無いかを判定する処理と、
を行わせるためのプログラムを記録するように構成されている。
　本発明は、上述したような構成を有することにより、液面に異物が無いことを安定して判定することができる。
異物および気泡のない回転放物面状の液面付近を撮影した画像と、中心軸に沿って画素の輝度値を取得して作成した輝度値の１次元データの模式図である。 回転放物面状の液面が形成されていない液面付近を撮影した画像の模式図である。 異物がある回転放物面状の液面付近を撮影した画像と、中心軸に沿って画素の輝度値を取得して作成した輝度値の１次元データの模式図である。 気泡がある回転放物面状の液面付近を撮影した画像と、中心軸に沿って画素の輝度値を取得して作成した輝度値の１次元データの模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る異物検査装置を適用した検査システムのブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る異物検査装置のブロック図である。 本発明の第１の実施形態における画像情報の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態における検査結果情報の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態における異物検査装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における異物検査装置における判定部の処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における異物検査装置における判定部が使用する制御テーブルのフォーマット例を示す図である。 本発明の第１の実施形態において検査対象の容器を撮像して得られたグレースケール画像上に設定される複数の輝度計測ラインの一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態における異物検査装置における判定部が浮遊物候補領域を算出する方法の一例を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る異物検査装置のブロック図である。
［第１の実施の形態］
　次に、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。先ず、液面に異物が無いことを判定する基本的な原理について説明する。以下、液面に浮遊する異物の具体例は、プラスチック片とする。但し、液面に浮遊する異物はプラスチック片に限定されない。
　液面に異物が無いことを判定するためには、液面を検出し、この検出した液面に異物が無いことを確認する必要がある。
（１）液面の検出
　円筒状の透明な容器に無色透明な液体を入れ、中心軸周りに所定の速さで回転させると、回転放物面状の液面が形成される。回転放物面状の液面付近を、透過照明の下で横方向からカメラで撮影した画像１は、例えば、図１に模式的に示すような画像になる。図１を参照すると、画像１中の回転放物面状の液面領域は、容器内の空気層２に近い側が黒に近い輝度値の低い画素からなる低輝度領域４になり、容器４００内の液体層３に近い側が白に近い高輝度領域５になる。高輝度領域５は、低輝度領域４よりは十分に輝度値が高く、空気層２および液体層３よりは少しだけ輝度値が低い。低輝度領域４ができるのは、液面の傾斜が回転放物面の上側ほど急角度になるためと考えられる。このような低輝度領域４を検出することにより、容器内における液面を安定して検出することができる。
　一方、透明容器の回転速度が所定値以下になると、回転放物面状の液面は形成されない。その結果、図１の場合と同一の条件で透明容器を撮影した画像１は、例えば、図２に模式的に示すような画像になる。図２を参照すると、液面の投影像は、高輝度領域５のみになり、図１に示されるような低輝度領域４は消失する。高輝度領域５は、液体層３の輝度値に近いため、高輝度領域５に基づいて容器内における液面を安定して検出することは困難である。
　以上のことから、本実施形態では、透明な液体を収めた透明容器を中心軸周りに所定速度で回転させることにより、回転放物面状の液面を形成する。次に、回転放物面状の液面が形成された透明容器を、透過照明の下で横から撮影することにより、回転放物面状の液面付近の画像を取得する。次に、画像中から所定の輝度値以下の低輝度領域４を検出することにより、液面を検出する。これにより、容器内の液面を安定して検出することができる。
（２）検出した液面に異物が無いことの確認
　透明容器内の液面に内容液より比重の小さいプラスチック片が浮遊している場合、透明容器を中心軸周りに回転させて回転放物面状の液面を形成すると、プラスチック片は回転放物面状の液面の中央付近（容器の中心軸付近）に集まる傾向がある。そのため、図１の場合と同一の条件で透明容器を撮影した画像１は、例えば図３に模式的に示すような画像になる。図３を参照すると、プラスチック片に対応する異物領域６が、回転放物面状の液面の中央付近に、高輝度領域５に接するように形成されている。プラスチック片に対応する異物領域６は、領域全体がほぼ均一な輝度になり、その輝度値は低輝度領域４よりは十分に高く、高輝度領域５よりは識別できる程度に低くなる。
　また、回転放物面状の液面付近に気泡があると、気泡が容器の内壁に張り付いた状態あるいは張り付かない状態で容器の回転に同期して移動する。そのため、図１の場合と同一の条件で透明容器を撮影した画像１は、例えば図４に模式的に示すような画像になる。図４を参照すると、低輝度領域４の内部や高輝度領域５の下端などに気泡に対応する気泡領域７が形成されている。気泡領域７は、細線または太線状の輪郭部と輪郭部内の中抜け部とによって構成され、リング状やドーナツ状等の形状を有する。輪郭部の輝度は低く、中抜け部の輝度は高い。
　本実施形態では、以上のような回転放物面状の液面の画像における容器の中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成し、この１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、液面に異物が無いかを判定する。
　図１、図３、および図４には、それらに模式的に示した回転放物面状の液面の画像における容器の中心軸に沿って取得された画素の輝度値についての１次元データ８が併記されている。液面に異物および気泡が無い図１の１次元データ８について空気層２から液体層３方向に輝度値の変化を見ると、低輝度領域４の上側のエッジの箇所で輝度が大きく低下し、その後、輝度値は一度も低下せずに、液体層３の輝度値に至っている。一方、プラスチック片が液面に浮遊している図３の１次元データ８を参照すると、プラスチック片に対応する異物領域６の上側のエッジの箇所で輝度値が低下し、下側の箇所で輝度値が上がっている。また、気泡が液面に存在する図４の１次元データ８を参照すると、低輝度領域４内に存在する気泡領域７では、高輝度の中抜け部により低輝度領域４が分断されて輝度値が低下している。また、高輝度領域５の下端に接する気泡領域７では、高輝度な輪郭部により短い間隔で輝度値の低下、上昇が生じている。このように、液面に異物および気泡が無いときの１次元データ８の空間的な輝度値の変化の特徴と液面に異物または／および気泡が有るときの一次元データ８の空間的な輝度値の変化の特徴とは明確に相違する。
　そこで本実施形態では、液面に異物および気泡が無い図１に示したような１次元データ８の空間的な輝度値の変化の特徴を基準特徴として事前に登録しておく。そして、本実施形態は、基準特徴と一致する空間的な輝度値の変化の特徴を有する１次元データが得られた画像に対しては、液面に異物が無いと判定する。また、本実施形態は、基準特徴と一致しない空間的な輝度値の変化の特徴を有する変化パタン、即ち図３や図４の１次元データ８に示されるような特徴を有する画像に対しては、液面に浮遊物（異物または／および気泡）が存在する可能性があると認識する。そして、本実施形態は、先ず、基準特徴に一致しなかった１次元データに基づいて浮遊物が存在する可能性のある浮遊物候補領域を算出する。次に、本実施形態は、その浮遊物候補領域が異物であるか、気泡であるかを判定し、その判定結果に基づいて、液面に異物が無いかどうかを判定する。
　以上が、液面に異物が無いことを判定する本実施形態の基本的な原理である。続いて、本実施形態の構成および動作について図面を参照して詳細に説明する。
　図５は、本発明の第１の実施形態に係る異物検査装置を適用した検査システム１００のブロック図である。図５を参照すると、検査システム１００は、容器４００に封入された液体の液面に異物が有るか無いかを検査するシステムである。検査システム１００は、主な構成要素として、把持装置１１０と、照明装置１２０と、カメラ装置１３０と、異物検査装置２００と、表示装置３００と、を備えている。
　容器４００は、ガラス瓶やプラスチックボトルなどの透明または半透明で円形断面を有する容器である。容器４００の内部には、液状の医薬品（以下、薬液と記す）が収められている。また、容器４００に収められた薬液の液面には、異物が浮遊している可能性がある。液面に浮遊する異物は、例えば、プラスチック片である。容器４００は、例えば薬液が予め充填されたシリンジである。但し、検査の対象となる容器４００は、シリンジに限定されない。容器４００は、薬液が入ったバイアル瓶やアンプルであってもよい。また、容器４００は、薬液を入れた容器に限定されず、飲料水などを入れた容器であってもよい。
　把持装置１１０は、容器４００を正立した姿勢で把持するように構成されている。例えば、シリンジの場合、把持装置１１０は、ノズル側を上にして正立させた姿勢でシリンジを把持する。容器４００を正立した姿勢で把持する機構は、任意である。例えば、把持する機構は、容器４００を正立した姿勢で載置する台座と、台座上に載置された容器４００の頭頂部４０１の上面部を押圧する部材などを含んで構成されていてよい。
　また、把持装置１１０は、容器４００を把持した状態で、容器４００の中心軸周りに回転させるように構成されている。容器４００を回転させる機構は、任意である。例えば、回転させる機構は、把持機構全体を、容器４００を把持した状態で回転させるモータを含んで構成されていてよい。
　また、把持装置１１０は、有線または無線により異物検査装置２００と接続されている。把持装置１１０は、異物検査装置２００からの指示により起動されると、容器４００を正立した姿勢かつ把持した状態で中心軸周りに所定の速度で回転させる。また、把持装置１１０は、異物検査装置２００からの停止指示に応答して、容器４００を回転させる動作を停止する。
　上記のように容器４００を所定の速度で回転させると、容器４００内の液体が流動し、回転放物面状の液面が形成される。また、容器４００の液面にプラスチック片などの異物が浮遊していた場合、容器４００を回転させて回転放物面状の液面が形成されると、プラスチック片などの異物は、回転放物面状の液面の中央部分に集まる傾向がある。また、回転前から液面付近に存在していた気泡や、回転によって液面付近に発生した気泡は、回転に同期して液面付近を移動する。従って、異物検査装置２００は、回転放物面状の液面に浮遊物が有るか無いかを調べ、有れば、その浮遊物が異物であるか、気泡であるかを識別する。
　照明装置１２０は、容器４００に封入された液体に対して照明光を照射するように構成されている。照明装置１２０は、例えば、容器４００の大きさに応じたサイズの面光源である。照明装置１２０は、容器４００からみてカメラ装置１３０が設置される側とは反対側に設置されている。すなわち、照明装置１２０による照明は、透過照明である。
　カメラ装置１３０は、容器４００からみて照明装置１２０が設置される側とは反対方向から、容器４００内の液体を撮影する高速度カメラである。カメラ装置１３０のビデオレートは、例えば１６０ｆｐｓ程度であってよい。但し、カメラ装置１３０のビデオレートは、上記以外であってもよい。また、カメラ装置１３０は、例えば、数百万画素程度の画素容量を有するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ＭＯＳ）イメージセンサを備えた白黒カメラであり、例えば１画素を８ビットで表したグレースケール画像を出力する。但し、カメラ装置１３０はカラーカメラであってもよい。また、グレースケール画像の輝度値のレベルは２５６階調に限定されず、それより階調が少なくても多くてもよい。カメラ装置１３０は、有線または無線により、異物検査装置２００と接続されている。カメラ装置１３０は、撮影して得られた時系列の画像を、撮影時刻を示す情報などと共に、異物検査装置２００に対して送信する。
　表示装置３００は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ：液晶ディスプレイ）などの表示装置である。表示装置３００は、異物検査装置２００と有線または無線により接続されている。表示装置３００は、異物検査装置２００で行われた容器４００の検査結果などを表示する。
　異物検査装置２００は、カメラ装置１３０によって撮影して得られた時系列の画像に対して画像処理を行って、容器４００に封入された液体の液面に浮遊する異物の有無を検査するように構成されている。異物検査装置２００は、把持装置１１０、カメラ装置１３０、および表示装置３００と有線または無線により接続されている。
　図６は、異物検査装置２００の一例を示すブロック図である。図６を参照すると、異物検査装置２００は、通信Ｉ／Ｆ部２１０と操作入力部２２０と記憶部２３０と演算処理部２４０とを備えている。
　通信Ｉ／Ｆ部２１０は、データ通信回路から構成され、有線または無線により把持装置１１０、カメラ装置１３０、表示装置３００、および図示しない他の外部装置との間でデータ通信を行うように構成されている。操作入力部２２０は、キーボードやマウスなどの操作入力装置から構成され、オペレータの操作を検出して演算処理部２４０に出力するように構成されている。
　記憶部２３０は、ハードディスクやメモリなどの１種類あるいは多種類の１以上の記憶装置から構成され、演算処理部２４０における各種処理に必要な処理情報およびプログラム２３１を記憶するように構成されている。プログラム２３１は、演算処理部２４０に読み込まれて実行されることにより各種処理部を実現するプログラムであり、通信Ｉ／Ｆ部２１０などのデータ入出力機能を介して図示しない外部装置や記録媒体から予め読み込まれて記憶部２３０に保存される。記憶部２３０に記憶される主な処理情報には、画像情報２３２、および、検査結果情報２３３がある。
　画像情報２３２は、容器４００内の液体をカメラ装置１３０によって連続して撮影して得られた時系列の画像を含んでいる。容器４００内の液体中に浮遊物が存在する場合、画像情報２３２には、浮遊物の像が写っている。
　図７は、画像情報２３２の構成例を示す。この例の画像情報２３２は、容器ＩＤ２３２１と撮影時刻２３２２とフレーム画像２３２３との組からなるエントリから構成されている。容器ＩＤ２３２１の項目には、容器４００を一意に識別するＩＤが設定される。容器ＩＤ２３２１としては、容器４００に振られた通し番号、容器４００に貼付されたバーコード、容器４００のキャップなどから採取された物体指紋情報などが考えられる。撮影時刻２３２２およびフレーム画像２３２３の各項目には、撮影時刻およびフレーム画像が設定される。撮影時刻２３２２は、同じ容器ＩＤの他のフレーム画像と区別して識別できるような精度（例えばミリ秒単位）に設定されている。フレーム画像２３２３は、１画素が８ビットのグレースケール画像である。図７の例では、フレーム画像２３２３毎に容器ＩＤ２３２１を関連付けているが、複数のフレーム画像２３２３のグループ毎に容器ＩＤ２３２１を関連付けるようにしてもよい。
　検査結果情報２３３は、検査対象とする容器４００に封入された液体中の異物の有無を検査した結果の情報である。図８は、検査結果情報２３３の構成例を示す。この例の検査結果情報２３３は、容器ＩＤ２３３１と検査結果２３３２との組から構成されている。容器ＩＤ２３３１のエントリには、検査対象の容器４００を一意に識別するＩＤが設定される。検査結果２３３２のエントリには、ＯＫ（検査合格）またはＮＧ（検査不合格）の何れかの検査結果が設定される。ＯＫの検査結果は、例えば、容器ＩＤで特定される容器４００に封入された液体中に異物が１つも存在しなかったときに出される。これに対して、ＮＧの検査結果は、１つ以上の異物が存在したときに出される。
　再び図６を参照すると、演算処理部２４０は、ＭＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、記憶部２３０からプログラム２３１を読み込んで実行することにより、上記ハードウェアとプログラム２３１とを協働させて各種処理部を実現するように構成されている。演算処理部２４０で実現される主な処理部には、取得部２４１、判定部２４２、および、出力部２４３がある。
　取得部２４１は、把持装置１１０を制御して、透明な液体を収めた容器４００を中心軸周りに所定速度で回転させることにより、回転放物面状の液面を形成する。また、取得部２４１は、カメラ装置１３０を制御して、回転放物面状の液面が形成された容器４００を照明装置１２０による透過照明の下で容器４００の側方から連続して撮影する。また、取得部２４１は、連続して撮影して得られた回転放物面状の液面付近の複数のグレースケール画像を取得し、画像情報２３２として記憶部２３０に保存する。
　判定部２４２は、記憶部２３０から画像情報２３２を読み出し、画像情報２３２が表す回転放物面状の液面付近のグレースケール画像毎に、液面に異物が無いかを判定する。例えば、判定部２４２は、グレースケール画像における容器４００の中心軸に平行な方向に延びる複数のラインのそれぞれに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データをライン毎に生成する。次に判定部２４２は、ライン毎の１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、液面に異物が無いかを判定する。具体的には、判定部２４２は、１次元データ中の空間的な輝度値の変化と液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とを比較し、両者が一致するときは、液面に異物が無いと判定する。他方、判定部２４２は、両者が一致しないときは、１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、浮遊物が存在する可能性のある浮遊物候補領域を算出し、その浮遊物候補領域から浮遊物を認識し、その認識した浮遊物が異物であるか、気泡であるかを判定する。判定部２４２は、画像情報２３２に含まれる同一の容器４００から得られたグレースケール画像の全てに対して上記の処理を繰り返す。そして、判定部２４２は、全てのグレースケール画像に対する判定の結果に基づいて検査結果情報２３３を作成し、記憶部２３０に保存する。
　出力部２４３は、記憶部２３０から検査結果情報２３３を読み出し、通信Ｉ／Ｆ部２１０を通じて表示装置３００の画面に表示し、または／および、図示しない外部装置へ出力する。
　続いて、検査システム１００の動作を説明する。図９は、検査対象に係る容器４００に封入された液体中の異物の有無を検査する動作の一例を示すフローチャートである。
　図９を参照すると、先ず、取得部２４１は、把持装置１１０を制御して、透明な液体を収めた容器４００を中心軸周りに所定速度で回転させることにより、回転放物面状の液面を形成する（ステップＳ１）。次に、取得部２４１は、カメラ装置１３０を制御して、回転放物面状の液面が形成された容器４００を照明装置１２０による透過照明の下で容器４００の側方から連続して撮影することにより、回転放物面状の液面付近の複数のグレースケール画像を取得し、画像情報２３２として記憶部２３０に保存する（ステップＳ２）。
　次に、判定部２４２は、記憶部２３０から画像情報２３２を読み出し、グレースケール画像毎に、中心軸に平行な方向に延びる複数のラインに沿って画素の輝度値を取得して、画素の輝度値についての１次元データをライン毎に生成する（ステップＳ３）。また、判定部２４２は、ステップＳ３において、グレースケール画像毎かつライン毎に生成した１次元データにおける空間的な輝度値の変化に基づいて、液面に異物が無いか否かを判定し、判定結果を表す検査結果情報２３３を作成して記憶部２３０に保存する。次に、出力部２４３は、記憶部２３０から検査結果情報２３３を読み出し、通信Ｉ／Ｆ部２１０を通じて表示装置３００の画面に表示し、または／および、図示しない外部装置へ出力する（ステップＳ４）。
　続いて、取得部２４１と判定部２４２を詳細に説明する。
　先ず、取得部２４１の詳細を説明する。
　取得部２４１は、先ず、容器４００を正立した姿勢で把持している把持装置１１０を起動することにより、容器４００をその中心軸周りに所定速度１００～２００回転／分程度の回転速度で回転させ、容器４００内に回転放物面状の液面を形成する。所定速度としては、例えば１００～２００回転／分としてよい。但し、回転放物面状の液面を形成するために必要な回転速度は、封入されている液体の粘度によって相違する。そのため、回転放物面状の液面が形成される回転速度を事前の試験により確認しておくことが望ましい。また、容器４００の回転速度が変動すると、回転放物面状の液面が変動する。そのため、容器４００の回転速度は、所定速度かつ一定速度であることが望ましい。
　次に、取得部２４１は、照明装置１２０による透過照明の下で、回転している状態の容器４００をカメラ装置１３０によって連続して撮影する。例えば、カメラ装置１３０のフレームレートが、例えば１６０ｆｐｓの場合、例えば０．５秒間連続撮影すると、８０枚のグレースケール画像が得られる。このように回転している容器４００の画像を複数枚連続して撮影することにより、液面に浮遊する異物を異なる姿勢で撮影することができる。そのため、異物の見逃しを防止することができる。なお、画像の取得枚数は、検査精度と処理速度のトレードオフにより決定される。
　次に、取得部２４１は、取得したグレースケール画像のそれぞれに対して、フリッカー除去などの画像安定化処理を施した後、回転放物面状の液面付近の画像を切り出し、画像情報２３２として記憶部２３０に保存する。
　このようにして取得部２４１は、図１、図３および図４に模式的に示したような回転放物面状の液面付近のグレースケール画像を複数枚取得して記憶部２３０に保存する。
　続いて、判定部２４２の詳細を説明する。
　図１０は、判定部２４２の処理の一例を示すフローチャートである。図１０を参照すると、判定部２４２は、先ず、判定処理に使用する制御テーブル５００を初期化する（ステップＳ１１）。
　図１１は、制御テーブル５００のフォーマット例を示す。この例の制御テーブル５００は、容器ＩＤ５０１と複数の画像分析情報５０２とから構成される。容器ＩＤ５０１の項目には、検査対象の容器４００のＩＤ（容器ＩＤ２３３１）が設定される。複数の画像分析情報５０２は、検査対象の容器４００を撮像して得られたグレースケール画像の数だけ設けられる。
　それぞれの画像分析情報５０２は、画像ＩＤ５０３、輝度計測ラインＩＤ５０４、１次元データ５０５、比較結果５０６、浮遊物候補領域５０７、および、異物の有無５０８から構成される。画像ＩＤ５０３の項目には、グレースケール画像のＩＤ（例えば撮影時刻２３２２）が設定される。輝度計測ラインＩＤ５０４と１次元データ５０５と比較結果５０６との組は複数存在する。輝度計測ラインＩＤ５０４の項目には、グレースケール画像上の画素の輝度値を測定するラインのＩＤが設定される。１次元データ５０５の項目には、同じ組の輝度計測ラインＩＤ５０４で特定されるラインに沿って取得された画素の輝度値の１次元データが設定される。比較結果５０６の項目には、同じ組の１次元データ５０５における空間的は輝度値の変化の特徴と予め登録された基準特徴とを比較した結果が設定される。
　図１２は、検査対象の容器４００を撮像して得られたグレースケール画像上に設定される複数の輝度計測ライン５１０－１～５１０－６の一例を示す。それぞれの輝度計測ライン５１０－１～５１０－６は、１画素の幅Ｗを有し、画像１の上端（空気層２側）から下端（液体層３側）まで容器４００の中心軸に平行な方向に延びている。複数の輝度計測ライン５１０－１～５１０－６は、画素数Ｈの幅の間隔を置いて設けられている。画素数Ｈは、検出したい最小異物径に応じて決定される。即ち、複数の輝度計測ライン５１０－１～５１０－６の間隔の幅が狭いほど、より小さな異物を検出することができる。輝度計測ライン５１０の間隔は、全て同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、中心軸に近い場所は遠い場所に比べて間隔を狭くしてもよい。また、図１２に示す例では、輝度計測ライン５１０－１～５１０－６は、異物が集まる容器４００の中央付近にだけ設けられている。但し、容器４００の中央付近だけでなく容器４００の側面に近い箇所にも輝度計測ラインを設けるようにしてもよい。それぞれの輝度計測領域５１０－１～５１０－６には、一意に識別するためのＩＤが付与されている。
　再び図１１を参照すると、浮遊物候補領域５０７は、グレースケール画像中に浮遊物（異物または気泡）が存在する可能性がある領域の画像が設定される。異物の有無５０８は、浮遊物候補領域５０７を分析した結果に基づいて、異物の有無の情報が設定される。
　判定部２４２は、図１０の制御テーブル５００の初期化ステップＳ１１では、制御テーブル５００の容器ＩＤ５０１の項目に検査対象の容器４００のＩＤを設定し、記憶部２３０から検査対象の容器４００の画像情報２３２を読み出し、画像情報２３２の容器ＩＤ２３２１を制御テーブル５００の容器ＩＤ５０１に設定し、フレーム画像の撮影時刻２３２２を画像ＩＤ５０３に設定する。また、判定部２４２は、初期化ステップＳ１１では、制御テーブル５００の輝度計測ラインＩＤに輝度計測ライン５１０のＩＤを設定し、１次元データ５０５、比較結果５０６、浮遊物候補領域５０７、および、異物の有無５０８の項目は例えばＮＵＬＬ値に初期化する。
　判定部２４２は、制御テーブル５００の初期化を終えると、制御テーブル５００に設定された１つの画像ＩＤ５０３（例えば先頭の画像ＩＤ５０３）に注目する（ステップＳ１１）。次に、判定部２４２は、注目中の画像ＩＤ５０３により特定されるグレースケール画像から輝度計測ラインＩＤ５０４毎に、輝度計測ライン５１０－１～５１０－６に沿って画素の輝度値を取得して１次元データ５０５を作成する（ステップＳ１３）。例えば、判定部２４２は、１つの輝度計測ラインに沿ってグレースケール画像の画素の輝度値を空気層２側から順番に１画素ずつ取得し、その取得した画素の輝度値を取得順に１列に並べて１次元データ５０５を作成する。判定部２４２は、作成した１次元データをそのまま制御テーブル５００に保存する代わりに、作成した１次元データに対して平滑化を行って得られる１次元データを制御テーブル５００に保存するようにしてもよい。
　次に、判定部２４２は、１次元データ５０５毎に、１次元データ５０５の空間的な画素の輝度値の変化の特徴と基準特徴とを比較し、１次元データ５０５の特徴が基準特徴に一致しているか否かを示す比較結果５０６を保存する（ステップＳ１４）。基準特徴は、液面に異物および気泡が無い場合の１次元データに基づいて事前に作成され、事前に保存されている。基準特徴は、空気層２と低輝度領域４の境界部分で画素の輝度値が大きく低下した後、液体層３に至るまで画素の輝度値が一度も低下しない特徴を有する。従って、判定部２４２は、１次元データ５０５の先頭部分（空気層側）から画素の輝度値を走査し、画素の輝度値が予め定められた閾値以下に低下した箇所を空気層２と低輝度領域４の境界（すなわち液面）として検出する。次に、判定部２４２は、この検出した境界以降、１次元データ５０５の最後尾まで画素の輝度値が直前の画素の輝度値より一度も低下しなければ、１次元データ５０５は基準特徴に一致すると判断する。一方、判定部２４２は、境界以降、１次元データ５０５の画素の輝度値が直前の画素の輝度値より低下する箇所が少なくとも１つ存在すれば、１次元データ５０５は基準特徴に一致しないと判断する。
　次に、判定部２４２は、全ての１次元データ５０５が基準特徴に一致したか否かを判定する（ステップＳ１５）。次に、判定部２４２は、全ての１次元データ５０５が基準特徴に一致した場合、注目中の画像ＩＤ５０３に対応する異物の有無５０８の項目に異物がない旨を記録する（ステップＳ１６）。そして、判定部２４２はステップＳ２１へ進む。
　一方、判定部２４２は、少なくとも１つの１次元データ５０５が基準特徴に一致しなかった場合、浮遊物候補領域５０７を算出する（ステップＳ１７）。
　図１３は、浮遊物候補領域５０７を算出する方法の一例を示す模式図である。図１３において、複数の輝度計測ライン５１０のうち、１次元データ５０５が基準特徴に一致したものは実線で表し、一致しなかったものは破線で表している。判定部２４２は、基準特徴に一致しなかった輝度計測ライン５１０－３、５１０－４のうちの最左端の輝度計測ライン５１０－３の左側に一定の距離ΔＨ離れた平行線を引き、この平行線を浮遊物候補領域５０７の左側境界線５１１とする。また、判定部２４２は、基準特徴に一致しなかった輝度計測ライン５１０－３、５１０－４のうちの最右端の輝度計測ライン５１０－４の右側に一定の距離ΔＨ離れた平行線を引き、この平行線を浮遊物候補領域５０７の右側境界線５１２とする。一定の距離ΔＨは、例えば輝度計測ラインの間隔Ｈと同じにしてよい。
　また、判定部２４２は、以下のようにして浮遊物候補領域５０７の上側境界線５１３を決定する。先ず判定部２４２は、基準特徴に一致しなかった１次元データ５０５から、空気層２と低輝度領域４の境界を検出する。基準特徴に一致しなかった１次元データ５０５が複数存在する場合、それぞれから検出した上記境界のうちの最も上側に存在する境界を検出する。次に、判定部２４２は、上記検出した境界を通り、容器４００の中心軸に直交する線を引き、この線を浮遊物候補領域５０７の上側境界線５１３とする。
　また、判定部２４２は、以下のようにして浮遊物候補領域５０７の下側境界線５１４を決定する。先ず判定部２４２は、基準特徴に一致しなかった１次元データ５０５の画素の輝度値を最後尾（液体層側）から先頭に向かって走査し、画素の輝度値が一定の値ΔＬ以上急降下した最初の箇所を下側境界として検出する。ここで、ΔＬは、液体層３と浮遊物との画素の輝度値の差に基づいて事前に定められている。基準特徴に一致しなかった１次元データ５０５が複数存在する場合、それぞれから検出した下側境界のうちの最も下側に存在する下側境界を検出する。次に、判定部２４２は、上記検出した下側境界を通り、容器４００の中心軸に直交する線を引き、この線を浮遊物候補領域５０７の下側境界線５１４とする。
　判定部２４２は、以上のようにして決定した左側境界線５１１、右側境界線５１２、上側境界線５１３、および、下側境界線５１４に囲まれた領域を浮遊物候補領域５０７とする。このように基準特徴に一致しなかった１次元データ５０５に基づいて浮遊物候補領域５０７を決定することにより、液面付近全体を浮遊物候補領域とする場合に比較して、浮遊物候補領域５０７のサイズを小さくでき、その分、浮遊物候補領域５０７から異物および気泡を確認するための処理量を削減することができる。
　なお、基準特徴に一致しなかった１次元データ５０５に基づいて浮遊物候補領域５０７を決定する方法は、上記に限定されない。例えば、１次元データ５０５の空間的な画素の輝度値の変化から異物または気泡の上端および下端を検出し、この検出した上端および下端を通り容器４００の中心軸に直交する線を浮遊物候補領域５０７の上側境界線５１３および下側境界線５１４としてもよい。このような方法によれば、例えば図１３の例では、上側境界線５１３に代えて上側境界線５１３’が決定されることになる。
　再び図１０を参照すると、判定部２４２は、浮遊物候補領域５０７を決定すると、浮遊物候補領域５０７を分析することにより、浮遊物候補領域５０７に存在する浮遊物が異物であるか、気泡であるかを判定する（ステップＳ１８）。この判定は、例えば以下のようにして行われる。
　判定部２４２は、先ず、注目中の画像ＩＤのグレースケール画像における浮遊物候補領域５０７から浮遊物領域を認識する。液体層３および高輝度領域５における異物および気泡は、液体層３および高輝度領域５に比べて低輝度の画素の集まりとして現れる。そのため、判定部２４２は、液体層３および高輝度領域５内で低輝度画素が一定画素数以上連続して分布する領域を１つの浮遊物領域として認識する。また、低輝度領域４における異物および気泡は、低輝度領域４に比べて高輝度の画素の集まりとして現れる。そのため、判定部２４２は、低輝度領域４内で高輝度画素が一定画素数以上連続して分布する領域を１つの浮遊物領域として認識する。
　次に、判定部２４２は、浮遊物領域毎に、その形状の特徴に基づいて、その領域が異物であるか、気泡であるかを判定する。例えば、液体層３および高輝度領域５における気泡は、線状の輪郭部と輪郭部内の中抜け部とによって構成される中抜け形状を有するのに対して、異物は中抜け形状として現れることはきわめて稀である。また、低輝度領域４、液体層３および高輝度領域５における気泡は、中空の球状体であるため、一定以上扁平した形状や一定以上斜めに傾いた形状として現れることはきわめて稀である。これに対して異物であるプラスチック片は比較的大きく扁平した形状として現れる可能性が高い。また、異物は、その重心付近が比較的不透明な形状として現れることが多いのに対して、気泡は、その重心付近が一定以上の不透明な形状として現れるのはきわめて稀である。このような形状の特徴に基づいて、判定部２４２は、浮遊物領域が異物であるか、気泡であるかを判定する。
　判定部２４２は、少なくとも１つの浮遊物領域が異物であると判定した場合、制御テーブル５００における注目中画像ＩＤ５０３に対応する異物の有無５０８の項目に、異物が有る旨を記録する（ステップＳ１９、Ｓ２０）。一方、判定部２４２は、全ての浮遊物領域が気泡であると判定した場合、制御テーブル５００における注目中画像ＩＤ５０３に対応する異物の有無５０８の項目に、異物が無い旨を記録する（ステップＳ１６）。そして、判定部２４２は、ステップＳ２１へ進む。
　判定部２４２は、ステップＳ２１において、制御テーブル５００における次の１つの画像ＩＤ５０３に注目を移す。そして、ステップＳ２２を経て、ステップＳ１３へ戻り、前述した処理と同様の処理を新たに注目した画像ＩＤ５０３のグレースケール画像に対して繰り返す。そして、制御テーブル５００に設定された全ての画像ＩＤ５０３に注目し終えると（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２３へ進む。
　判定部２４２は、ステップＳ２３において、制御テーブル５００の全ての異物の有無５０８を確認し、少なくとも１つの異物の有無５０８に異物が有る旨が記録されていれば、ＮＧの検査結果情報２３３を作成し、記憶部２３０に保存する（ステップＳ２４）。また、判定部２４２は、全ての異物の有無５０８に異物が無い旨が記録されていれば、ＯＫの検査結果情報２３３を作成し、記憶部２３０に保存する（ステップＳ２５）。そして、判定部２４２は、図１０の処理を終了する。
　以上が、判定部２４２の詳細な構成および動作の一例である。但し、判定部２４２の構成および動作は上記の例に限定されない。例えば、判定部２４２は、以下のように構成され、動作するものであってもよい。
　上記の例では、判定部２４２は、１つのグレースケール画像に対して、画素の輝度値の取得による１次元データの作成、１次元データと基準特徴との比較、基準特徴に一致しなかったときの浮遊物候補領域の算出、浮遊物候補領域の分析を行い、その後に、次の１つのグレースケール画像に対して同様の処理を繰り返した。しかし、他の例として、判定部２４２は、全て或いは一群のグレースケール画像に対して、画素の輝度値の取得による１次元データの作成、１次元データと基準特徴との比較、基準特徴に一致しなかったときの浮遊物候補領域の算出を行った後、算出された１または２以上の全ての浮遊物候補領域の論理和をとった領域を最終的な浮遊物候補領域として算出する。そして、判定部２４２は、最終的な浮遊物候補領域を共通に使用して、基準特徴に一致しなかった全てグレースケール画像に対して、浮遊物候補領域の分析を行う。こうすることにより、浮遊物候補領域外に異物が存在する確率をきわめて小さくすることができる。また、処理を簡素化するために、最終的な浮遊物候補領域を共通に使用して、基準特徴に一致しない全てのグレースケール画像のうちの一部に対して、浮遊物候補領域の分析を行ってもよい。
　また、上記の例では、容器ＩＤに対応する全てのグレースケール画像に対して同じ処理を繰り返したが、少なくとも１つのグレースケール画像から異物が検出された時点で、残りのグレースケール画像に対する処理を省略し、直ちに、ＮＧの検査結果情報を作成して、図１０の処理を終了してもよい。
　また、上記の例では、横幅が１画素の輝度計測ライン５１０を使用したが、２画素以上の横幅の輝度計測ラインを使用してもよい。この場合、横方向に連なる２以上の画素の集まり毎に、輝度の平均値を計算し、この平均値を並べて、１次元データを作成するようにしてよい。
　このように本実施形態によれば、液面に異物が無いことを安定して判定することができる。その１つの理由は、透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明な容器４００を、透過照明の下で容器の側方からカメラ装置１３０によって撮影して得られた回転放物面状の液面付近の画像１を取得する取得部２４１を備えているためである。また、他の理由は、上記画像における容器４００の中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成し、この１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、液面に異物が無いかを判定する判定部２４２を備えているためである。
　これに対して、本発明に関連する技術では、液面が完全な平面であれば液面が均一な白領域として撮影され、液面に浮遊する異物はその反射係数に応じて黒味を帯びた像として撮影される。しかし、透明容器が完全に静止している状態であっても、メニスカスのため液面は完全な平面にはならない。内径の小さな透明容器では、その現象は特に顕著である。また、透明容器を載置する検査ステージの構造や検査場所の騒音環境によっては、撮影中の透明容器に微弱な揺れが発生し、撮影中に液面に波紋が生じることがある。このように液面が完全な平面でなければ均一な白領域として撮影されず、異物の像と区別し難い黒味を帯びた領域が現れる。従って、液面に異物が無いことを安定して判定するのは困難である。
［第２の実施の形態］
　次に、本発明の第２の実施の形態に係る異物検査装置を説明する。図１４は、本実施の形態に係る異物検査装置６００のブロック図である。
　図１３を参照すると、異物検査装置６００は、取得手段６０１と判定手段６０２とを備えている。
　取得手段６０１は、透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器を、透過照明の下で透明容器の側方から撮影することにより得られた回転放物面状の液面付近の画像を取得するように構成されている。取得手段６０１は、例えば図６の取得部２４１と同様に構成することができるが、それに限定されない。
　判定手段６０２は、取得手段６０１によって取得された画像における上記中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成し、この１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、液面に異物が無いかを判定するように構成されている。判定手段６０２は、例えば図６の判定部２４２と同様に構成することができるが、それに限定されない。
　このように構成された異物検査装置６００は、以下のように動作する。即ち、先ず、取得手段６０１は、透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器を、透過照明の下で透明容器の側方から撮影することにより得られた回転放物面状の液面付近の画像を取得する。次に、判定手段６０２は、取得手段６０１によって取得された画像における上記中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成し、この１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、液面に異物が無いかを判定する。
　以上のように構成され動作する異物検査装置６００によれば、液面に異物が無いことを安定して判定することができる。その１つの理由は、透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器を、透過照明の下で容器の側方から撮影して得られた回転放物面状の液面付近の画像を取得する取得手段６０１を備えているためである。また、他の理由は、上記画像における透明容器の中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成し、この１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、液面に異物が無いかを判定する判定手段６０２を備えているためである。
　以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
　本発明は、シリンジなどの容器に収められた薬液などの液面にプラスチック片などの異物がないかを確認する検査などに利用できる。
　上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
［付記１］
　透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器が、透過照明の下で前記透明容器の側方から撮影された、前記回転放物面状の液面付近の画像を取得する取得手段と、
　前記画像における前記中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成し、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記液面に異物が無いかを判定する判定手段と、
を備える異物検査装置。
［付記２］
　前記判定手段は、前記ラインを所定の間隔で複数設け、前記ライン毎に前記１次元データを生成し、前記ライン毎の１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて前記判定を行う、
付記１に記載の異物検査装置。
［付記３］
　前記判定手段は、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化と前記液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とを比較し、前記比較の結果に基づいて前記判定を行う、
付記１または２に記載の異物検査装置。
［付記４］
　前記判定手段は、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化と前記液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とが一致するときは、前記液面に異物が無いと判定する、
付記３に記載の異物検査装置。
［付記５］
　前記判定手段は、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化と前記液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とが一致しないときは、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、浮遊物が存在する可能性のある浮遊物候補領域を算出し、前記浮遊物候補領域から浮遊物を認識し、該認識した浮遊物が異物であるか、気泡であるかを判定する、
付記４に記載の異物検査装置。
［付記６］
　前記取得手段は、前記撮影を連続して複数回行って、撮影時刻の相違する複数の前記画像を取得し、
　前記判定手段は、前記複数の画像のそれぞれから生成した複数の前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記判定を行う、
付記１乃至５の何れかに記載の異物検査装置。
［付記７］
　付記１乃至６の何れか１項に記載の異物検査装置と、前記透明容器を正立した状態で把持し、前記異物検査装置からの指示に従って前記透明容器を前記中心軸周りに所定の回転速度で回転させる把持機構と、前記回転により前記透明容器内に形成された前記回転放物面状の液面を透過照明の下で撮影するカメラ装置と、
を備える異物検査システム。
［付記８］
　透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器が、透過照明の下で前記透明容器の側方から撮影された、前記回転放物面状の液面付近の画像を取得し、
　前記画像における前記中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成し、
　前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記液面に異物が無いかを判定する、
異物検査方法。
［付記９］
　前記判定では、前記ラインを所定の間隔で複数設け、前記ライン毎に前記１次元データを生成し、前記ライン毎の１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて前記判定を行う、
付記８に記載の異物検査方法。
［付記１０］
　前記判定では、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化と前記液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とを比較し、前記比較の結果に基づいて前記判定を行う、
付記８または９に記載の異物検査方法。
［付記１１］
　前記判定では、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化と前記液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とが一致するときは、前記液面に異物が無いと判定する、
付記１０に記載の異物検査方法。
［付記１２］
　前記判定では、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化と前記液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とが一致しないときは、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、浮遊物が存在する可能性のある浮遊物候補領域を算出し、前記浮遊物候補領域から浮遊物を認識し、該認識した浮遊物が異物であるか、気泡であるかを判定する、
付記１１に記載の異物検査方法。
［付記１３］
　前記取得では、前記撮影を連続して複数回行って、撮影時刻の相違する複数の前記画像を取得し、
　前記判定では、前記複数の画像のそれぞれから生成した複数の前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記判定を行う、
付記８乃至１２の何れかに記載の異物検査方法。
［付記１４］
　コンピュータに、
　透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器が、透過照明の下で前記透明容器の側方から撮影された、前記回転放物面状の液面付近の画像を取得する処理と、
　前記画像における前記中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成する処理と、
　前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記液面に異物が無いかを判定する処理と、
を行わせるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
１　画像
２　空気層
３　液体層
４　低輝度領域
５　高輝度領域
６　異物領域
７　気泡領域
８　１次元データ
１００　検査システム
１１０　把持装置
１２０　照明装置
１３０　カメラ装置
２００　異物検査装置
２１０　通信Ｉ／Ｆ部
２２０　操作入力部
２３０　記憶部
２３１　プログラム
２３２　画像情報
２３３　検査結果情報
２４０　演算処理部
２４１　取得部
２４２　判定部
２４３　出力部
３００　表示装置
４００　容器
４０１　頭頂部
５００　制御テーブル
５１０－１～５１０－６　輝度計測ライン
５１１　左側境界線
５１２　右側境界線
５１３　上側境界線
５１４　下側境界線

Claims (14)

  1. 　透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器が、透過照明の下で前記透明容器の側方から撮影された、前記回転放物面状の液面付近の画像を取得する取得手段と、
    　前記画像における前記中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成し、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記液面に異物が無いかを判定する判定手段と、
    を備える異物検査装置。
  2. 　前記判定手段は、前記ラインを所定の間隔で複数設け、前記ライン毎に前記１次元データを生成し、前記ライン毎の１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて前記判定を行う、
    請求項１に記載の異物検査装置。
  3. 　前記判定手段は、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化と前記液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とを比較し、前記比較の結果に基づいて前記判定を行う、
    請求項１または２に記載の異物検査装置。
  4. 　前記判定手段は、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化と前記液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とが一致するときは、前記液面に異物が無いと判定する、
    請求項３に記載の異物検査装置。
  5. 　前記判定手段は、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化と前記液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とが一致しないときは、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、浮遊物が存在する可能性のある浮遊物候補領域を算出し、前記浮遊物候補領域から浮遊物を認識し、該認識した浮遊物が異物であるか、気泡であるかを判定する、
    請求項４に記載の異物検査装置。
  6. 　前記取得手段は、前記撮影を連続して複数回行って、撮影時刻の相違する複数の前記画像を取得し、
    　前記判定手段は、前記複数の画像のそれぞれから生成した複数の前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記判定を行う、
    請求項１乃至５の何れかに記載の異物検査装置。
  7. 　請求項１乃至６の何れか１項に記載の異物検査装置と、前記透明容器を正立した状態で把持し、前記異物検査装置からの指示に従って前記透明容器を前記中心軸周りに所定の回転速度で回転させる把持機構と、前記回転により前記透明容器内に形成された前記回転放物面状の液面を透過照明の下で撮影するカメラ装置と、
    を備える異物検査システム。
  8. 　透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器が、透過照明の下で前記透明容器の側方から撮影された、前記回転放物面状の液面付近の画像を取得し、
    　前記画像における前記中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成し、
    　前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記液面に異物が無いかを判定する、
    異物検査方法。
  9. 　前記判定では、前記ラインを所定の間隔で複数設け、前記ライン毎に前記１次元データを生成し、前記ライン毎の１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて前記判定を行う、
    請求項８に記載の異物検査方法。
  10. 　前記判定では、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化と前記液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とを比較し、前記比較の結果に基づいて前記判定を行う、
    請求項８または９に記載の異物検査方法。
  11. 　前記判定では、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化と前記液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とが一致するときは、前記液面に異物が無いと判定する、
    請求項１０に記載の異物検査方法。
  12. 　前記判定では、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化と前記液面に浮遊物が無いときの輝度値の変化とが一致しないときは、前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、浮遊物が存在する可能性のある浮遊物候補領域を算出し、前記浮遊物候補領域から浮遊物を認識し、該認識した浮遊物が異物であるか、気泡であるかを判定する、
    請求項１１に記載の異物検査方法。
  13. 　前記取得では、前記撮影を連続して複数回行って、撮影時刻の相違する複数の前記画像を取得し、
    　前記判定では、前記複数の画像のそれぞれから生成した複数の前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記判定を行う、
    請求項８乃至１２の何れかに記載の異物検査方法。
  14. 　コンピュータに、
    　透明な液体を収めた状態で中心軸周りに所定速度で回転させられることにより回転放物面状の液面が形成された透明容器が、透過照明の下で前記透明容器の側方から撮影された、前記回転放物面状の液面付近の画像を取得する処理と、
    　前記画像における前記中心軸に平行な方向に延びるラインに沿って画素の輝度値を取得して、輝度値についての１次元データを生成する処理と、
    　前記１次元データ中の空間的な輝度値の変化に基づいて、前記液面に異物が無いかを判定する処理と、
    を行わせるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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