(57)【要約】【課題】作業の流れを止めたり、特別な機構を設けたりすることなく、物体の向きを効率よく揃えることを可能にする技術を提供する。【解決手段】計測対象物の側面を所定の視点から撮像することにより得られた側面の部分画像を取得する対象画像取得部と、計測対象物と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得する展開画像取得部と、計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、視点から撮像することにより得られる部分画像の展開画像上での位置を、基準位置として取得する基準位置取得部と、展開画像上で、計測対象物の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定する計測位置特定部と、計測位置の基準位置からのずれに基づいて、計測対象物の向きを正規の方向に補正するための補正角度を算出する補正角度算出部と、を備える。【選択図】図９
2020149430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物の側面を所定の視点から撮像することにより得られた前記側面の部分画像を取得する対象画像取得部と、
前記計測対象物と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得する展開画像取得部と、
前記計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、前記視点から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を、基準位置として取得する基準位置取得部と、
前記展開画像上で、前記計測対象物の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定する計測位置特定部と、
前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて、前記計測対象物の向きを前記正規の方向に補正するための補正角度を算出する補正角度算出部と、を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記補正角度算出部は、
前記展開画像上で、前記基準位置と前記計測位置の間の周方向の距離を算出し、前記側面の全周の長さに対する前記距離の割合に基づいて、前記補正角度を算出する、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記対象画像取得部は、
第１の視点と第２の視点から撮像した前記側面の部分画像を取得し、
各々の視点から撮像した部分画像の中から、各々の部分画像の特徴量に基づいて１つの部分画像を選択する画像選択部をさらに備え、
前記計測位置特定部は、
選択された部分画像の前記展開画像上での位置を前記計測位置として特定する、請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記画像選択部は、
各々の部分画像のうち、色偏差の大きい方の部分画像を選択する、請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記基準位置取得部は、
前記計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、前記第１の視点から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を基準位置として取得し、
前記補正角度算出部は、
前記画像選択部によって前記第１の視点から撮像した部分画像が選択された場合には、前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて補正角度を算出し、前記画像選択部によって前記第２の視点から撮像した部分画像が選択された場合には、前記基準位置からのずれに基づいて算出された補正角度を前記第１の視点と前記第２の視点の間の角度で補正した値を補正角度とする請求項３または４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記展開画像は、前記計測対象物と同一種類の物体を周方向に１回転以上回転させながら、一定の角度毎に撮像した側面の画像を合成することにより作成した合成画像である、請求項１から５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
コンピュータが、
計測対象物と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得するステップと、
前記計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、所定の視点から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を、基準位置として取得するステップと、
前記計測対象物の側面を前記視点から撮像することにより得られた前記側面の部分画像を取得するステップと、
前記展開画像上で、前記計測対象物の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定するステップと、
前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて、前記計測対象物の向きを前記正規の方向に補正するための補正角度を算出するステップと、を実行する画像処理方法。
【請求項８】
コンピュータを、
計測対象物の側面を所定の視点から撮像することにより得られた前記側面の部分画像を取得する対象画像取得部と、
前記計測対象物と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得する展開画像取得部と、
前記計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、前記視点から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を、基準位置として取得する基準位置取得部と、
前記展開画像上で、前記計測対象物の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定する計測位置特定部と、
前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて、前記計測対象物の向きを前記正規の方向に補正するための補正角度を算出する補正角度算出部、として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルトコンベアなどの搬送装置上で、ボトルのような筒状の物体の向きを検出したり、所定の方向に向きを揃えたりするための技術が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、容器の位置決め方法に関し、吸着ドラムで容器を吸着して回転させ、容器に施されたマークがセンサで検出されたら回転を停止させることによって、容器の位置決めを行うことが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、円筒型電池の向きを揃える方法が記載されており、電池に印刷されたマークをセンサで検出するために電池を回転させ、マークを検出してから１回転後に回転を停止することにより、向きを揃えることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１５４５１７号公報
【特許文献２】特開２０００−１７３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１，２に記載されるような従来の方法では、センサでマークを検出するために対象物を回転させて向きを揃えるため、作業の流れを一旦止める必要があった。また、対象物を回転させてマークを検出する機構の分、装置が大きくなっていた。
【０００７】
さらに、対象物の表面にはマークを付けることが必須であった。また、段取り替えの際などに対象物の種類が替わると、マークの位置なども替わるため、その都度センサの設定を調整する必要があった。
【０００８】
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、作業の流れを止めたり、特別な機構を設けたりすることなく、物体の向きを効率よく揃えることを可能にする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
本発明の一側面に係る画像処理装置は、計測対象物の側面を所定の視点から撮像することにより得られた前記側面の部分画像を取得する対象画像取得部と、前記計測対象物と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得する展開画像取得部と、前記計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、前記視点から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を、基準位置として取得する基準位置取得部と、前記展開画像上で、前記計測対象物の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定する計測位置特定部と、前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて、前記計測対象物の向きを前記正規の方向に補正するための補正角度を算出する補正角度算出部と、を備える。上記構成により、計測対象物の補正角度を求めるために、あえて作業の流れを搬送の流れを止めたり、センサなどの専用の装置を設けたりすることなく、画像処理のみによって効率よく正確に補正角度を算出することができる。
【００１０】
上記構成において、計測対象物とは、断面が円や楕円等などの形状の筒状または柱状の物体であり、側面に場所によって異なる模様が施されている。物体の形状と側面の模様は、計測対象物の種類（品種）毎に統一されている。また、所定の視点とは、計測対象物を固定された位置から撮像するカメラ等の視点である。また、部分画像とは、撮像された画像の一部の領域である。展開画像とは、計測対象物の側面を２次元に展開した画像である。
【００１１】
また、前記補正角度算出部は、前記展開画像上で、前記基準位置と前記計測位置の間の周方向の距離を算出し、前記側面の全周の長さに対する前記距離の割合に基づいて、前記補正角度を算出するようにしてもよい。これにより、補正角度の計算処理を簡素化すると共に、正確な補正角度を算出することができる。
【００１２】
また、前記対象画像取得部は、第１の視点と第２の視点から撮像した前記側面の部分画像を取得し、各々の視点から撮像した部分画像の中から、各々の部分画像の特徴量に基づいて１つの部分画像を選択する画像選択部をさらに備え、前記計測位置特定部は、選択された部分画像の前記展開画像上での位置を前記計測位置として特定するようにしてもよい。これにより、  側面のデザインに関わらず、どのような計測対象物でも、同様の手順で正確に補正角度を算出することができる。
【００１３】
また、前記画像選択部は、各々の部分画像のうち、色偏差の大きい方の部分画像を選択するようにしてもよい。これにより、側面に無地（無模様）の領域が多い計測対象物などの場合でも、展開画像上で撮像された場所が特定できなくなることを避けることができる。
【００１４】
また、前記基準位置取得部は、前記計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、前記第１の視点から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を基準位置として取得し、前記補正角度算出部は、前記画像選択部によって前記第１の視点から撮像した部分画像が選択された場合には、前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて補正角度を算出し、前記画像選択部によって前記第２の視点から撮像した部分画像が選択された場合には、前記基準位置からのずれに基づいて算出された補正角度を前記第１の視点と前記第２の視点の間の角度で補正した値を補正角度とするようにしてもよい。これにより、複数の視点からの画像を用いる場合でも、補正角度の算出を効率よく行うことができる。
【００１５】
また、前記展開画像は、前記計測対象物と同一種類の物体を周方向に１回転以上回転させながら、一定の角度毎に撮像した側面の画像を合成することにより作成した合成画像とするようにしてもよい。これにより、展開画像に確実に計測対象物の全周分の側面画像が含まれるようになり、全周の距離も正確に算出することができる。
【００１６】
本発明の一側面に係る画像処理方法は、コンピュータが、計測対象物と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得するステップと、前記計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、所定の視点から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を、基準位置として取得するステップと、前記計測対象物の側面を前記視点から撮像することにより得られた前記側面の部分画像を取得するステップと、前記展開画像上で、前記計測対象物の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定するステップと、前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて、前記計測対象物の向きを前記正規の方向に補正するための補正角度を算出するステップと、を実行するものである。上記構成により、計測対象物の補正角度を求めるために、あえて作業の流れを搬送の流れを止めたり、センサなどの専用の装置を設けたりすることなく、画像処理のみによって効率よく正確に補正角度を算出することができる。
【００１７】
本発明の一側面に係るプログラムは、コンピュータを、計測対象物の側面を所定の視点から撮像することにより得られた前記側面の部分画像を取得する対象画像取得部と、前記計測対象物と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得する展開画像取得部と、前記計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、前記視点から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を、基準位置として取得する基準位置取得部と、前記展開画像上で、前記計測対象物の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定する計測位置特定部と、前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて、前記計測対象物の向きを前記正規の方向に補正するための補正角度を算出する補正角度算出部、として機能させるものである。上記構成により、計測対象物の補正角度を求めるために、あえて作業の流れを搬送の流れを止めたり、センサなどの専用の装置を設けたりすることなく、画像処理のみによって効率よく正確に補正角度を算出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、作業の流れを止めたり、特別な機構を設けたりすることなく、物体の向きを効率よく揃えることを可能にする技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】本発明の適用例を示す模式図である。
【図１Ｂ】本発明の適用例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態による画像処理装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による画像処理装置１０の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態による合成展開画像を作成するための合成展開画像作成システム２００を模式的に示した図である。
【図５】本発明の実施形態による合成展開画像の作成処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態による合成展開画像の作成処理における１回の撮像で得られる画像データと、作成途中の合成展開画像を例示する図である。
【図７】本発明の実施形態による補正角度を計測するための準備段階の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態による合成展開画像を例示する図である。
【図９】本発明の実施形態による補正角度の算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態による２台のカメラによって撮像された画像の選択処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。なお、本実施形態において登場するデータを自然言語により説明しているが、より具体的には、コンピュータが認識可能な疑似言語、コマンド、パラメータ、マシン語等で指定される。
【００２１】
§１  適用例
まず、図１Ａ、１Ｂを用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１Ａ、１Ｂは、本発明による画像処理装置１０が適用される場面の一例である回転整列システム１の例を模式的に示す図である。図１Ａは、回転整列システム１を上から見た状態を示している。図１Ａに示す回転整列システム１において、画像処理装置１０は、ベルトコンベア２０の上に載置されて搬送される複数の筒状容器５０を正規の方向（正しい向き）に揃えるための補正角度を算出するために用いられる。図１Ｂは、回転整列システム１におけるベルトコンベア２０に載置された筒状容器５０を横から見た状態を示している。図１Ｂに示すように、筒状容器５０は、回転方向の軸Ｘに対して略対象な筒状の容器であり、側面Ｓにはロゴマークやイラストなどの図柄が施されている。
【００２２】
図１Ａに示すように、回転整列システム１は、ベルトコンベア２０と、ベルトコンベア２０で搬送される筒状容器５０の撮像を行うカメラ３０Ａ、３０Ｂと、照明装置４０と、カメラ３０Ａ、３０Ｂが撮像した筒状容器５０の画像データに基づいて、筒状容器５０の補正角度（向きを揃えるために回転させる角度）を求める画像処理装置１０を備えている。
【００２３】
画像処理装置１０は、カメラ３０Ａ、３０Ｂによって撮像された筒状容器５０の側面Ｓの画像を取得する。カメラ３０Ａ、３０Ｂによって撮像された画像は、ベルトコンベア２０上に置かれた筒状容器５０の向きに応じて、側面の異なる領域の画像となる。画像処理装置１０は、筒状容器５０の種類（品種）毎に作成された、側面の全周を含む合成展開画像を用いて、合成展開画像上で、撮像された場所を検出する。また、撮像された画像の一部（部分画像）の位置を合成展開画像上で計測位置として特定する。一方、筒状容器５０が正規の方向を向いている場合に得られる部分画像の位置（基準位置）をあらかじめ登録しておく。画像処理装置１０は、合成展開画像上で、計測位置と基準位置の間の距離の、側面全周の距離に対する割合を算出し、算出した割合から、筒状容器５０の正規の方向からのずれ（補正角度）を算出する。
【００２４】
なお、図１Ａに示す例では、カメラ３０Ａとカメラ３０Ｂの２台のカメラが設置され、それぞれのカメラによってベルトコンベア２０上の筒状容器５０が撮像されるが、設置するカメラは１台であってもよい。
【００２５】
画像処理装置１０によって求められた補正角度は、筒状容器５０を回転させて方向を調整する回転機構に送信し、回転機構が、受信した補正角度に応じて筒状容器５０を回転させるようにしてもよい。
【００２６】
§２  構成例
（１．ハードウェア構成）
図２は、本実施形態における画像処理装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。画像処理装置１０は、容器の向きを所定の方向に揃えるための回転角度を算出するための装置である。図２の例では、本実施形態に係る画像処理装置１０は、制御部１１、記憶部１２、通信インタフェース１３、入力装置１４、出力装置１５、及び外部インタフェース１６が電気的に接続されたコンピュータである。
【００２７】
制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、ＣＰＵがＲＯＭ等に格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する。
【００２８】
記憶部１２は、例えば、ハードディスクドライブ等の補助記憶装置である。記憶部１２には、筒状容器５０の種類（品種）毎の合成展開画像が保存されている。
【００２９】
通信インタフェース１３は、例えば、有線ＬＡＮ（Local Area Network）モジュール、無線ＬＡＮモジュール等であり、ネットワークを介した有線又は無線通信を行うためのインタフェースである。入力装置１４は、例えば、マウス、キーボード等の入力を行うための装置である。出力装置１５は、例えば、ディスプレイ、スピーカ等の出力を行うための装置である。外部インタフェース１６は、カメラを接続するためのインタフェースであり、またＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポート等である。
【００３０】
なお、画像処理装置１の具体的なハードウェア構成に関して、実施形態に応じて、適宜、構成要素の省略、置換及び追加が可能である。例えば、制御部１１は、複数のプロセッサを含んでもよい。画像処理装置１０は、複数台の情報処理装置で構成されてもよい。また、画像処理装置１０は、提供されるサービス専用に設計された情報処理装置の他、汎用のデスクトップＰＣ（Personal Computer）、タブレットＰＣ等が用いられてもよい。
【００３１】
（２．機能構成）
次に、図３を用いて、本実施形態に係る画像処理装置１０の機能構成の一例を説明する。図３は、画像処理装置１０の機能構成の一例を示すブロック図である。
【００３２】
画像処理装置１０の制御部１１は、例えばＲＯＭに記憶された画像処理プログラムをＲＡＭに展開する。そして、制御部１１は、ＲＡＭに展開された画像処理プログラムをＣＰＵにより解釈及び実行して、各構成要素を制御する。これにより、図３に示すように、本実施形態に係る画像処理装置１０は、対象画像取得部１０１、展開画像取得部１０２、基準位置取得部１０３、計測位置特定部１０４、補正角度算出部１０５、画像選択部１０６を備えるコンピュータとして機能する。
【００３３】
対象画像取得部１０１は、カメラ３０Ａとカメラ３０Ｂによって撮像されたベルトコンベア２０上の筒状容器５０の側面の一部の画像を取得する。展開画像取得部１０２は、筒状容器５０と同一品種の容器の側面の全周を含む合成展開画像を取得する。合成展開画像は、あらかじめ作成され、記憶部１２に記憶されている。
【００３４】
基準位置取得部１０３は、筒状容器５０が正規の方向を向いている場合に、カメラ３０Ａ（またはカメラ３０Ｂ）から撮像することにより得られる画像の合成展開画像上での位置（基準位置）を取得する、基準位置はあらかじめ記憶部１２に記憶されている。
【００３５】
計測位置特定部１０４は、合成展開画像上で、カメラ３０Ａとカメラ３０Ｂによって撮像された筒状容器５０の画像と一致する部分を検出し、検出した部分の位置（計測位置）を特定する。
【００３６】
補正角度算出部１０５は、合成展開画像上での計測位置と基準位置の距離に基づいて、筒状容器５０の向きを正規の方向に補正するための補正角度を算出する。画像選択部１０６は、カメラ３０Ａとカメラ３０Ｂが撮像した画像のうち、計測位置が特定しやすい方の画像を選択する。画像の選択は、各々の画像の特徴量に基づいて行われる。特徴量は、例えば画像の色偏差の大きさや、所定の模様が含まれているか否かなどとすることができる。
【００３７】
（３．動作）
次に、本実施形態による回転整列システム１の処理の流れについて説明する、処理の流れは、（３−１）合成展開画像の作成、（３−２）計測の準備、（３−３）補正角度の計測、（３−４）補正角度に基づく整列の４段階に分けて説明する。
【００３８】
（３−１．合成展開画像の作成）
まず、回転整列システム１において筒状容器５０の補正角度を算出する際の事前準備として、対象となる筒状容器５０の品種毎の合成展開画像を作成し、画像処理装置１０の記憶部１２に登録しておく。
【００３９】
図４は、合成展開画像を作成するための合成展開画像作成システム２００を模式的に示した図である。図４に示すように、合成展開画像作成システム２００は、画像処理装置２１０、エンコーダ２２０、カメラ２３０、照明装置２４０を備えている。合成展開画像作成システム２００は、筒状容器５０を回転させながら一定の角度毎に全周に亘って側面の画像を撮像し、全ての画像を繋いで合成することにより、合成展開画像を作成する。
【００４０】
画像処理装置２１０は、画像処理装置１０と同様のハードウェア構成を有するものであり、画像処理装置１０を画像処理装置２１０として用いてもよい。エンコーダ２２０は、筒状容器５０の回転角度を検知し、一定角度回転する毎に、画像処理装置２１０にパルス信号を出力する。カメラ２３０は、画像処理装置２１０から一定の間隔で出力される信号にしたがって、筒状容器５０の側面を撮像する。照明装置２４０は、カメラ２３０による撮像の際、筒状容器５０に光をあてる。カメラ２３０と筒状容器５０の位置関係（レンズからの距離・角度）は、図１Ａに示す回転整列システム１におけるカメラ３０Ａ、３０Ｂと筒状容器５０の位置関係と同一であり、照明の条件も回転整列システム１において筒状容器５０を撮像する時と同じ条件になるよう設定されている。
【００４１】
図５は、本実施形態による合成展開画像の作成処理の流れの一例を示すフローチャートである。
エンコーダ２２０は、筒状容器５０が一定角度（例えば、５度）回転すると、画像処理装置２１０にパルス信号を送信する（ステップＳ１０１）。画像処理装置２１０は、エンコーダ２２０からパルス信号を受信すると、カメラ２３０に撮像指示を送信する（ステップＳ１０２）。カメラ２３０は、画像処理装置２１０から撮像指示を受信すると、筒状容器５０を撮像し、画像データを画像処理装置２１０に送信する（ステップＳ１０３）。画像処理装置２１０は、受信した画像データを前回までに取得した画像データと合成し、合成展開画像を作成する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４は、筒状容器５０の回転角度が３６０度を超えるまで（例えば、４３０度）繰り返される（ステップＳ１０５）。
【００４２】
図６は、１回の撮像で得られる画像データＰ１と、作成途中の合成展開画像Ｐ２を例示する図である。図６に示すように、１回の撮像で筒状容器５０の側面の画像を回転方向に沿って分割した短冊状の画像Ｐ１が得られる。画像処理装置２１０は、カメラ２３０から短冊状の画像データを取得する毎に、合成展開画像として合成していく。
【００４３】
（３−２．計測の準備）
次に、実際に筒状容器５０の補正角度を計測するための準備段階の処理の流れについて説明する。具体的には、ベルトコンベア２０で搬送される筒状容器５０の品種に応じた設定（段取り替え）を行う。
【００４４】
図７は、補正角度を計測するための準備段階の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、画像処理装置１０の展開画像取得部１０２は、記憶部１２から、計測対象となる筒状容器５０の品種の合成展開画像を読み込む（ステップＳ２０１）。さらに、展開画像取得部１０２は、読み込んだ合成展開画像を用いて側面の一周の距離を算出する（ステップＳ２０２）。図８は、合成展開画像を例示する図である。図８に示すように、合成展開画像には、実際には一周以上（３６０度以上）の画像が含まれているため、図中Ａ１、Ａ１’のように、合成展開画像上で、側面の同じ場所（図柄）を２か所抽出することができる。すなわち、Ａ１−Ａ１’間の距離（Ｙ座標の差）を求めることにより、正確な一周の距離を算出することができる。算出した一周の距離は、記憶部１２に当該品種の一周の距離として登録され、次回以降は登録された距離を使用することができる。
【００４５】
次に、画像処理装置１０の基準位置取得部１０３は、読み込んだ合成展開画像における基準位置を設定する（ステップＳ２０３）。基準位置は、筒状容器５０がベルトコンベア２０上であらかじめ設定された正規の方向を向いている場合に、カメラ３０Ａ（またはカメラ３０Ｂ）によって撮像される画像データの一部（図８のＲ１で示す領域）の位置を特定する情報とすることができる。
【００４６】
基準位置は、図８に示すように、例えば領域Ｒ１の左上の角（図８のＣ１）のＸ座標（回転軸に平行な方向）とＹ座標（回転軸に垂直な方向）で表すことができる。設定された基準位置は、記憶部１２に当該品種の基準位置として登録され、次回以降は登録された基準位置を使用することができる。
【００４７】
（３−３．補正角度の計測）
次に、実際に回転整列システム１においてベルトコンベア２０で搬送される筒状容器５０の補正角度を算出する処理の流れについて説明する。以下の処理は、上記の計測の準備の処理が完了した後で開始される。
【００４８】
図９は、補正角度の算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。
筒状容器５０が、ベルトコンベア２０で搬送されて所定の位置に到達すると、カメラ３０Ａおよびカメラ３０Ｂが筒状容器５０を撮像し、画像データを画像処理装置１０に送信する（ステップＳ３０１）。撮像のタイミングは、画像処理装置１０から一定時間間隔で撮像指示信号を送信することによって制御してもよい。
【００４９】
次に画像処理装置１０の対象画像取得部１０１は、カメラ３０Ａおよびカメラ３０Ｂから取得した画像データから、歪みの少ない中央付近の部分画像を抽出する（ステップＳ３０２）。
【００５０】
次に、画像処理装置１０の画像選択部１０６は、カメラ３０Ａが撮像した画像から抽出した部分画像とカメラ３０Ｂが撮像した画像から抽出した部分画像のそれぞれの色平均と色偏差を計測する（ステップＳ３０３）。
【００５１】
画像処理装置１０の画像選択部１０６は、カメラ３０Ａが撮像した画像から抽出した部分画像とカメラ３０Ｂが撮像した画像から抽出した部分画像のうち、色偏差の値が大きい方の画像を補正角度の計測に用いる部分画像として選択する（ステップＳ３０４）。図１０は、２台のカメラによって撮像された画像の選択処理を説明する図である。図中Ｐ３はカメラ３０Ａが撮像した画像から抽出した部分画像、Ｐ４はカメラ３０Ｂが撮像した画像から抽出した部分画像である。図１０に示すように、色彩や模様の変化がより大きい方の画像（図１０の例では、カメラ３０Ａの部分画像Ｐ３）が選択される。
【００５２】
次に、画像処理装置１０の計測位置特定部１０４は、合成展開画像上で、選択した部分画像の位置（計測位置）を特定する（ステップＳ３０５）。計測位置は、例えば部分画像に相当する矩形領域（図８のＲ２で示す領域）の左上の角（図８のＣ２）のＸ座標（回転軸に平行な方向）とＹ座標（回転軸に垂直な方向）で表すことができる。
【００５３】
次に、画像処理装置１０の補正角度算出部１０５は、合成展開画像上の基準位置と計測位置の間の距離を算出する（ステップＳ３０６）。具体的には、基準位置のＹ座標と計測位置のＹ座標の差を算出することで求めることができる。図８の例を用いて説明すると、Ｃ１とＣ２のＹ座標の差が基準位置と計測位置の間の距離となる。
【００５４】
さらに、補正角度算出部１０５は、合成展開図上で算出した一周の距離に対する基準位置と計測位置の間の距離の割合に基づいて補正角度を算出する（ステップＳ３０７）。例えば、基準位置と計測位置の距離が、一周の距離の４分の１であれば、補正角度は３６０度の４分の１で９０度となる。なお、基準位置を設定する際に採用したカメラ（例えば、カメラ３０Ａ）と、計測位置を特定する際に採用したカメラが一致する場合には、上記の計算で得られた角度がそのまま補正角度となる。一方、基準位置を設定する際に採用したカメラと、計測位置を特定する際に採用したカメラが異なる場合には、カメラ間の角度に応じて補正角度を修正する。例えば、図１Ａに示すカメラ３０Ａとカメラ３０Ｂの角度θが１２０度であれば、算出した補正角度を１２０度ずらす。
【００５５】
画像処理装置１０は、ベルトコンベア２０で搬送される全ての筒状容器５０について補正角度の計測を行う。なお、本実施形態では２台のカメラ３０Ａ、３０Ｂによって、筒状容器５０を撮像し、色偏差の大きい方の画像データを採用している。例えば側面に無地の部分が多い場合には、１つのカメラのみで撮像すると無地の部分画像しか得られず、合成展開画像上で位置が特定できない場合がある。一方、２台のカメラで撮像しておけば、どちらかの画像データは、無地ではない（色偏差がある）画像データとなる可能性が高くなるので、どのような筒状容器５０であっても対応することができる。逆に、側面全体に特徴がある筒状容器５０の場合には、カメラが１台であっても十分に対応することができる。カメラが１台であれば、画像データの選択などの処理を省くことができるので、処理時間は短縮される。
【００５６】
（３−４．補正角度に基づく整列）
画像処理装置１０によって算出された各筒状容器５０の補正角度は、ベルトコンベア２０の延長上に備えられたアームロボットなどの回転機構を有する装置に送信されるようにしてもよい。アームロボットなどの装置は、各筒状容器５０を、計測された補正角度の分だけ回転させることにより正規の方向を向くようにする。
【００５７】
以上のように、本実施形態によれば、ベルトコンベア２０上で搬送される筒状容器５０の側面をカメラ３０Ａ、３０Ｂによって撮像し、筒状容器５０の側面の合成展開画像上で、計測画像の位置（計測位置）と、筒状容器５０が正規の方向を向いていた場合に得られるはずの画像の位置（基準位置）を特定し、両者のずれに基づいて、正規の方向からのずれ（補正角度）を算出するようにした。これにより、筒状容器５０の補正角度を求めるためにベルトコンベア２０による搬送の流れを止めたり、向きを測定するためのセンサなどの専用の装置を設けることなく、筒状容器５０の向きを揃えることができる。
【００５８】
また、画像処理装置１０は、合成展開画像上で、側面の全周の長さに対する、基準位置と計測位置の間の周方向の距離の割合に基づいて補正角度を算出するようにしたので、計算処理を簡素化すると共に正確な補正角度を算出することができる。
【００５９】
また、画像処理装置１０は、カメラ３０Ａ、３０Ｂによって撮像した画像のうち、合成展開画像上で位置を特定しやすい方の画像を選択して計測位置を特定するようにしたので、どのようなデザインの容器でも、同様の手順で正確に補正角度を算出することができる。例えば、色偏差がより大きい方の画像を選択するようにすれば、無地（無模様）の領域が多い容器などで、合成展開画像上で場所が特定できなくなることを避けることができる。
【００６０】
また、カメラ３０Ａから得られる画像を用いて基準位置を設定した場合に、実際に計測した画像がカメラ３０Ｂからの者であった場合には、補正角度をさらにカメラ３０Ａとカメラ３０Ｂの視点のずれに応じて修正するようにしたので、補正角度の算出を効率よく行うことができる。
【００６１】
また、合成展開画像は、筒状容器５０を周方向に１回転以上回転させながら一定の角度毎に撮像した側面の画像を合成することにより作成するようにしたので、確実に全周分の側面画像が含まれ、全周の距離も正確に算出することができる。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、上述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。なお、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）
計測対象物（５０）の側面を所定の視点（３０Ａ，３０Ｂ）から撮像することにより得られた前記側面の部分画像を取得する対象画像取得部（１０１）と、
前記計測対象物（５０）と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得する展開画像取得部（１０２）と、
前記計測対象物（５０）と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、前記視点（３０Ａ，３０Ｂ）から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を、基準位置として取得する基準位置取得部（１０３）と、
前記展開画像上で、前記計測対象物（５０）の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定する計測位置特定部（１０４）と、
前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて、前記計測対象物（５０）の向きを前記正規の方向に補正するための補正角度を算出する補正角度算出部（１０５）と、を備える画像処理装置（１０）。
（付記２）
前記補正角度算出部（１０５）は、
前記展開画像上で、前記基準位置と前記計測位置の間の周方向の距離を算出し、前記側面の全周の長さに対する前記距離の割合に基づいて、前記補正角度を算出する、付記１に記載の画像処理装置（１０）。
（付記３）
前記対象画像取得部（１０１）は、
第１の視点（３０Ａ）と第２の視点（３０Ｂ）から撮像した前記側面の部分画像を取得し、
各々の視点から撮像した部分画像の中から、各々の部分画像の特徴量に基づいて１つの部分画像を選択する画像選択部（１０６）をさらに備え、
前記計測位置特定部（１０４）は、
選択された部分画像の前記展開画像上での位置を前記計測位置として特定する、付記１または２に記載の画像処理装置（１０）。
（付記４）
前記画像選択部（１０６）は、
各々の部分画像のうち、色偏差の大きい方の部分画像を選択する、付記３に記載の画像処理装置（１０）。
（付記５）
前記基準位置取得部（１０３）は、
前記計測対象物（５０）と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、前記第１の視点（３０Ａ）から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を基準位置として取得し、
前記補正角度算出部（１０５）は、
前記画像選択部（１０６）によって前記第１の視点（３０Ａ）から撮像した部分画像が選択された場合には、前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて補正角度を算出し、前記画像選択部（１０６）によって前記第２の視点（３０Ｂ）から撮像した部分画像が選択された場合には、前記基準位置からのずれに基づいて算出された補正角度を前記第１の視点（３０Ａ）と前記第２の視点（３０Ｂ）の間の角度で補正した値を補正角度とする付記３または４に記載の画像処理装置（１０）。
（付記６）
前記展開画像は、前記計測対象物と同一種類の物体を周方向に１回転以上回転させながら、一定の角度毎に撮像した側面の画像を合成することにより作成した合成画像である、付記１から５のいずれか１項に記載の画像処理装置（１０）。
（付記７）
コンピュータ（１０）が、
計測対象物（５０）と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得するステップと、
前記計測対象物（５０）と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、所定の視点（３０Ａ，３０Ｂ）から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を、基準位置として取得するステップと、
前記計測対象物（５０）の側面を前記視点（３０Ａ，３０Ｂ）から撮像することにより得られた前記側面の部分画像を取得するステップと、
前記展開画像上で、前記計測対象物（５０）の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定するステップと、
前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて、前記計測対象物の向きを前記正規の方向に補正するための補正角度を算出するステップと、を実行する画像処理方法。
（付記８）
コンピュータ（１０）を、
計測対象物（５０）の側面を所定の視点（３０Ａ，３０Ｂ）から撮像することにより得られた前記側面の部分画像を取得する対象画像取得部（１０１）と、
前記計測対象物（５０）と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得する展開画像取得部（１０２）と、
前記計測対象物（５０）と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、前記視点（３０Ａ，３０Ｂ）から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を、基準位置として取得する基準位置取得部（１０３）と、
前記展開画像上で、前記計測対象物の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定する計測位置特定部（１０４）と、
前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて、前記計測対象物の向きを前記正規の方向に補正するための補正角度を算出する補正角度算出部（１０５）、として機能させるプログラム。
【符号の説明】
【００６３】
１…回転整列システム
１０…画像処理装置
１１…制御部
１２…記憶部
１３…通信インタフェース
１４…入力装置
１５…出力装置
１６…外部インタフェース
２０…ベルトコンベア
３０Ａ，３０Ｂ…カメラ
４０…照明装置
５０…筒状容器
１０１…対象画像取得部
１０２…展開画像取得部
１０３…基準位置取得部
１０４…計測位置特定部
１０５…補正角度算出部
１０６…画像選択部
２００…合成展開画像作成システム
２１０…画像処理装置
２２０…エンコーダ
２３０…カメラ
２４０…照明装置
【図１Ａ】
2020149430.tif 000003
【図１Ｂ】
2020149430.tif 000004
【図２】
2020149430.tif 000005
【図３】
2020149430.tif 000006
【図４】
2020149430.tif 000007
【図５】
2020149430.tif 000008
【図６】
2020149430.tif 000009
【図７】
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【図８】
2020149430.tif 000011
【図９】
2020149430.tif 000012
【図１０】
2020149430.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月6日(2019.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物の側面を所定の視点から撮像することにより得られた前記側面の部分画像を取得する対象画像取得部と、
前記計測対象物と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得する展開画像取得部と、
前記計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、前記視点から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を、基準位置として取得する基準位置取得部と、
前記展開画像上で、前記計測対象物の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定する計測位置特定部と、
前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて、前記計測対象物の向きを前記正規の方向に補正するための補正角度を算出する補正角度算出部と、を備え、
前記対象画像取得部は、
第１の視点と第２の視点から撮像した前記側面の部分画像を取得し、
各々の視点から撮像した部分画像の中から、各々の部分画像の特徴量に基づいて１つの部分画像を選択する画像選択部をさらに備え、
前記計測位置特定部は、
選択された部分画像の前記展開画像上での位置を前記計測位置として特定する、画像処理装置。
【請求項２】
前記補正角度算出部は、
前記展開画像上で、前記基準位置と前記計測位置の間の周方向の距離を算出し、前記側面の全周の長さに対する前記距離の割合に基づいて、前記補正角度を算出する、請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像選択部は、
各々の部分画像のうち、色偏差の大きい方の部分画像を選択する、請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記基準位置取得部は、
前記計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、前記第１の視点から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を基準位置として取得し、
前記補正角度算出部は、
前記画像選択部によって前記第１の視点から撮像した部分画像が選択された場合には、前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて補正角度を算出し、前記画像選択部によって前記第２の視点から撮像した部分画像が選択された場合には、前記基準位置からのずれに基づいて算出された補正角度を前記第１の視点と前記第２の視点の間の角度で補正した値を補正角度とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記展開画像は、前記計測対象物と同一種類の物体を周方向に１回転以上回転させながら、一定の角度毎に撮像した側面の画像を合成することにより作成した合成画像である、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
コンピュータが、
計測対象物と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得するステップと、
前記計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、所定の視点から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を、基準位置として取得するステップと、
前記計測対象物の側面を前記視点から撮像することにより得られた前記側面の部分画像を取得するステップと、
前記展開画像上で、前記計測対象物の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定するステップと、
前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて、前記計測対象物の向きを前記正規の方向に補正するための補正角度を算出するステップと、を実行し、
前記側面の部分画像を取得するステップでは、
第１の視点と第２の視点から撮像した前記側面の部分画像を取得し、
各々の視点から撮像した部分画像の中から、各々の部分画像の特徴量に基づいて１つの部分画像を選択し、
前記検出した位置を計測位置として特定するステップでは、
選択された部分画像の前記展開画像上での位置を前記計測位置として特定する、画像処理方法。
【請求項７】
コンピュータを、
計測対象物の側面を所定の視点から撮像することにより得られた前記側面の部分画像を取得する対象画像取得部と、
前記計測対象物と同一種類の物体の側面の全周を含む展開画像を取得する展開画像取得部と、
前記計測対象物と同一種類の物体が正規の方向を向いている場合に、前記視点から撮像することにより得られる部分画像の前記展開画像上での位置を、基準位置として取得する基準位置取得部と、
前記展開画像上で、前記計測対象物の部分画像と一致する位置を検出し、検出した位置を計測位置として特定する計測位置特定部と、
前記計測位置の前記基準位置からのずれに基づいて、前記計測対象物の向きを前記正規の方向に補正するための補正角度を算出する補正角度算出部、として機能させ、
前記対象画像取得部は、
第１の視点と第２の視点から撮像した前記側面の部分画像を取得し、
各々の視点から撮像した部分画像の中から、各々の部分画像の特徴量に基づいて１つの部分画像を選択し、
前記計測位置特定部は、
選択された部分画像の前記展開画像上での位置を前記計測位置として特定する、プログラム。