(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光ランプのガラス管内に封入されている水銀を主成分とする金属粒が複数個存在する範囲の画像を、前記蛍光ランプに照明をあてる光源からの照明によって蛍光ランプのガラス管の外側から撮像するカメラを備える画像撮像手段と；
前記画像撮像手段により撮像された陰影画像領域内において画像濃度がピーク値を示す候補点の位置を検出する画像濃度ピーク位置検出手段と；
前記画像撮像手段で撮像した前記陰影画像領域内にひょうたんを横に倒したような画像が得られた場合であって、前記画像濃度ピーク位置検出手段により位置検出された候補点が複数存在する場合、互いの候補点が前記画像撮像手段により撮像された陰影画像領域内において、前記金属粒の粒径である所定距離に対する距離を判定し、前記所定距離よりも狭い間隔に２つの前記候補点がある場合には、他の候補点と比較することにより一方の候補点がノイズであることを判別するとともに、ノイズと判別された以外の前記候補点を１つの金属粒の平面的な中心位置と判定する粒状体判定手段と；
前記粒状体判定手段により判定された各金属粒の中心位置を計数して前記陰影画像領域内に存在する前記金属粒の個数を求める粒状体数計数手段と；
を具備したことを特徴とする蛍光ランプ検査用画像処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の蛍光ランプ検査用画像処理装置において、
前記画像撮像手段のカメラは、
前記蛍光ランプの上方に配置された前記光源からの照明によって前記蛍光ランプの底部の画像を撮像するように前記蛍光ランプの下方に配置したことを特徴とする蛍光ランプ検査用画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば蛍光ランプなどを製造する上で品質検査に利用する蛍光ランプ検査用画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蛍光ランプなどの製造工程では、ガラス管内部に封入した水銀合金粒の数をカメラで撮像して得た画像を画像処理装置に取り込んで検査しているが、蛍光ランプは、内部壁面が完全に透明でない都合上、カメラで撮像した画像が不鮮明になり、粒子数を誤検出することが多く改善が望まれている。
【０００３】
従来、不鮮明な画像を画像処理装置で処理する前処理の技術として、尖鋭化処理および細線化処理などの処理技術がある。尖鋭化処理とは、画像領域内の一つ一つの画素について、周りの画素との明るさの変化を強調するような空間フィルタを用いて輪郭部分を鮮明にする処理である。また細線化処理とは、処理する画像のピントがボケているような場合、実際の形状よりも太って見えることから、このように厚み（幅）を持ったものを２次元的に痩せさせる処理である。
【０００４】
一方、画像上にある物体の個数を計数するための技術としては、ラべリング処理という技術がある。このラべリング処理とは、画像空間上でデータが連続して似通っている領域を一つの群として処理する技術であり、この群数を計数することで物体の個数が得られる。なおこれらの技術は、文献：「画像処理の基本技法」  横井、中山著  技術評論社  1986年発行に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の処理技術では、以下のような問題点がある。
【０００６】
例えば尖鋭化処理および細線化処理の場合、２つの物体が近接しているような場合、互いを分離できずに１つの物体として検出してしまい、誤検出する恐れがある。また、尖鋭化処理をソフトウェア的に実行しようとすると、一つ一つの画素を調べて行ことから、処理速度の遅いコンピュータなどの画像処理装置では、処理時間が多くかかり、ラインピッチが決められた検査工程に導入できない。
【０００７】
さらに、ラべリング処理を利用する場合、画像にノイズなどが入っていた場合、二つの物体を三つ以上に分離してしまうこともあり、誤った計測をする危険性がある。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、蛍光ランプ内を撮像した陰影画像領域内に存在する金属粒の数を正確に計測することのできる蛍光ランプ検査用画像処理装置を提供すること目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の蛍光ランプ検査用画像処理装置は、蛍光ランプのガラス管内に封入されている水銀を主成分とする金属粒が複数個存在する範囲の画像を、前記蛍光ランプに照明をあてる光源からの照明によって蛍光ランプのガラス管の外側から撮像するカメラを備える画像撮像手段と；前記画像撮像手段により撮像された陰影画像領域内において画像濃度がピーク値を示す候補点の位置を検出する画像濃度ピーク位置検出手段と；前記画像撮像手段で撮像した前記陰影画像領域内にひょうたんを横に倒したような画像が得られた場合であって、前記画像濃度ピーク位置検出手段により位置検出された候補点が複数存在する場合、互いの候補点が前記画像撮像手段により撮像された陰影画像領域内において、前記金属粒の粒径である所定距離に対する距離を判定し、前記所定距離よりも狭い間隔に２つの前記候補点がある場合には、他の候補点と比較することにより一方の候補点がノイズであることを判別するとともに、ノイズと判別された以外の前記候補点を１つの金属粒の平面的な中心位置と判定する粒状体判定手段と；前記粒状体判定手段により判定された各金属粒の中心位置を計数して前記陰影画像領域内に存在する前記金属粒の個数を求める粒状体数計数手段と；を具備している。
【００１０】
この発明の場合、画像撮像手段で撮像した陰影画像領域内にひょうたんを横に倒したような画像が得られた場合であって、画像濃度ピーク位置検出手段により位置検出された候補点が複数存在する場合、互いの候補点が前記画像撮像手段により撮像された陰影画像領域内において、金属粒の粒径である所定距離に対する距離を判定し、所定距離よりも狭い間隔に２つの候補点がある場合には、他の候補点と比較することにより一方の候補点がノイズであることを判別するとともに、ノイズと判別された以外の候補点を１つの金属粒の平面的な中心位置と判定してその中心位置の個数を計数して陰影画像領域内に存在する金属粒の個数とするので、蛍光ランプ内を撮像した陰影画像領域内に存在する金属粒の数を正確に計測することができる。
【００１１】
なお、所定距離を画像領域内に存在するであろう粒状体の直径とすることにより、ノイズなどで生じた点を選別することができる。粒状体が蛍光ランプのガラス管内に封止されている水銀亜鉛合金粒であった場合でも、一つ一つを分離して計数することができる。また画像撮像手段は、蛍光ランプに上方から照明をあてる光源と、蛍光ランプの下方に配置され、光源からの照明によって蛍光ランプの底部の画像を撮像するカメラとから構成するものと、光を透過する台の下方に配置され、台上に置かれた粒状体に台を通して照明をあてる光源と、上記台の上方に配置され、光源からの照明によって粒状体の上部の画像を撮像するカメラとから構成するものなどの変形が可能である。
【００１２】
計測の対象が粒状体、つまりほぼ球状の物体ということは、画像として捕える方向に対して最も近い点が唯一存在する。そして、この点は、画像として捕える側からみれば、円の中心に他ならない。この点が存在する位置に画像撮像装置、つまりＣＣＤカメラの焦点距離を合わせれば、この点の画像上の明るさが最も暗くなり、ピーク値をもつ。したがって、画像上で画像濃度のピーク値を検索し、その位置を記憶することによって粒状体の中心位置となる候補点を抽出できる。
なお、光源をＣＣＤカメラと同じ側に配置し、光源より発した光が粒状体に反射した反射光をＣＣＤカメラでとらえるようにすれば、最も明るい部分のピーク値を画像濃度のピーク値として粒の中心を認識することもできる。
【００１３】
もともと、輪郭が不鮮明になる要因として、画像撮像装置と粒状体との間に半透明な物体がある場合などの障害要因が考えられる。この場合、上記候補点には、障害によって生じたノイズも含まれる。このノイズは、物体がない部分では、背景側に埋もれてしまうが、物体上では、計数処理する上での誤認要因になる。
【００１４】
そこで、抽出した候補点を、距離という概念でさらに絞り込むことにより、ノイズなどの障害要因が除かれ、物体そのものの数を計数できるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は検査対象の蛍光ランプを示す図、図２は本発明に係る第１の実施形態の画像処理装置の構成を示す図である。
【００１７】
図１において、１は検査対象としての蛍光ランプである。この蛍光ランプ１は、ほぼ円環状のガラス管２と、このガラス管２の端部どうし止める口金３と、ガラス管２内に所定量封入された粒状体としての水銀と亜鉛の合金の粒（以下水銀亜鉛合金粒４と称す）と、ガラス管２の内側に塗布された蛍光体（図示せず）とから構成されている。この蛍光ランプ１は、ガラス管２内に蛍光体が塗布されている都合上、内部は半透明の状態となっており、蛍光体の質や厚さによって透過する光の量は一定ではない。ガラス管２内には、体積がほぼ一定の水銀亜鉛合金粒４が複数個封入されている。
【００１８】
このような蛍光ランプ１を検査対象とする画像処理装置は、図２に示すように、口金３を上にして立たせるように固定された蛍光ランプ１の上方に配置された光源としての照明装置１０と、蛍光ランプ１の水銀亜鉛合金粒４が存在する位置、つまり蛍光ランプ１の底部の画像を撮像するＣＣＤカメラ１１と、このＣＣＤカメラ１１で撮像された画像データを取り込み、取り込んだ画像データを基に蛍光ランプ１内に封入した水銀亜鉛合金粒４の数を検査するコンピュータ１２とから構成されている。
【００１９】
コンピュータ１２は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク装置を備え、外部にモニタ、キーボード、プリンタなどを備える一般的なハードウェア構成のものであり、特に水銀亜鉛合金粒４の検査のために内部のＲＯＭに検査プログラムを備えている。検査プログラムは、ＣＣＤカメラ１１から取り込んだ画像領域内において画像濃度がピーク値を示す点の位置を計測し、位置計測された点が複数存在する場合、互いが直径以上離間した点を１つの水銀亜鉛合金粒４の中心位置と判定し、判定した中心位置の数を計数して画像領域内に存在する水銀亜鉛合金粒４の個数を求め、封入した水銀亜鉛合金粒４の量に対して個数が正常か否かを判定し、この判定結果をモニタ上に表示するものであり、プリンタにプリントアウト、ＲＡＭおよびハードディスク装置などに記憶する処理を実行しても良い。
【００２０】
次に、図３〜図５を参照してこの実施形態の画像処理装置の動作を説明する。この画像処理装置の場合、ＣＣＤカメラ１１は、ガラス管２内部を、図３に示すような陰影で撮像する。この場合、斜線で示されている領域２０の内側がガラス管２であり、複数点在する黒点２１が水銀亜鉛合金粒４である。
【００２１】
このように撮像された画像のデータをコンピュータ１２が取り込み、その一部として、例えば図４（ａ）に示すように、ひょうたんを横に倒したような画像３１が得られた場合、一点鎖線で示されている部分３２の画像濃度を計測すると、図４（ｂ）に示すようなグラフになる。このグラフにおいて、縦軸は明るさ、横軸は走査方向である。
【００２２】
この場合、コンピュータ１２は、図５の示す手順で処理を実行する。
【００２３】
まず、コンピュータ１２は、グラフ上の明るさの最大値と最小値とを求める（ステップ101 ）。そして、求めた最大値と最小値との平均値を求め（ステップ102 ）、これを２値しきい値Ｄthとする。
【００２４】
続いて、この２値しきい値Ｄthよりも暗い画素部分について、グラフ下側にピーク値を示す候補点を検索（計測）し（ステップ103 ）、一時、ＲＡＭに記憶する。この例では、検索結果、３つの候補点ａ、ｂ、ｃが検索される。
【００２５】
続いて、コンピュータ１２は、検索された３つの候補点ａ、ｂ、ｃそれぞれについて粒径（t)に対する距離を判定する（ステップ104 ）。例えば粒径（t)よりも狭い間隔に２つの候補点がある場合は、いずれか一方の候補点がノイズで生じた点であることが判り、他の候補点とさらに比較することにより、どちらかを特定することができる。
【００２６】
それぞれの比較結果、｜ａ−ｂ｜＜ｔ、｜ａ−ｃ｜≧ｔ、｜ｂ−ｃ｜＜ｔとなると、３つの候補点ａ、ｂ、ｃのうち、候補点ｂがノイズによって生じたピーク点であることが判り、この点ｂを削除し、残った候補点ａ、ｃが各水銀亜鉛合金粒４の画像の中心位置であると判定でき、コンピュータ１２は、この中心位置の数をカウント（計数）する（ステップ105 ）。
【００２７】
なおこのように、カウント（計数）された中心位置の個数と蛍光ランプ１内に実際に封入した水銀亜鉛合金粒４の量とを比較して蛍光ランプ１内に水銀亜鉛合金粒４が所定数封止されているか否かをチェックし、そのチェック結果をモニタに表示しても良い。またチェック結果がＮＧであれば、必要に応じて警報を鳴らすようにしても良い。
【００２８】
このような実施形態の画像処理装置によれば、カメラ１１で撮像された画像のデータをコンピュータ１２が取り込み、コンピュータ１２は、取り込んだ画像領域内において画像濃度がピーク値を示す点が複数存在した場合、互いが直径以上離間した点を１つの水銀亜鉛合金粒４の中心位置と判定し、判定した中心位置の数を計数して画像領域内に存在する水銀亜鉛合金粒４の個数を求めるので、計測された個数と蛍光ランプ１内に実際に封入した水銀亜鉛合金粒４の量とを比較することにより品質チェックを正確に行うことができる。
【００２９】
すなわち、蛍光ランプ１内に封入した水銀亜鉛合金粒４を画像として捕らえて水銀亜鉛合金粒４の数を正確に計測し検査を行うことができる。
【００３０】
次に、図６を参照して上記実施形態の画像処理装置の変形例について説明する。  同図に示すように、この画像処理装置は、光を透過する透過台４０の下方に照明装置１０を配置し、透過台４０の上に置かれたパラフィン紙４１に載せた粒状体、例えば丸薬４２などに、照明装置１０から透過台４０を通して照明をあてると共に、透過台４０の上方に配置したＣＣＤカメラ１１によって丸薬４２の上部を撮像して画像データを得るよう構成されている。
【００３１】
この画像処理装置の場合、照明装置１０で透過台４０の下から上へ照明をあて、その光を透過台４０とパラフィン紙４１とを透過させて、ＣＣＤカメラ１１で丸薬４２の上部を撮像して陰影画像を取得し、それをコンピュータ１２に取り込む。コンピュータ１２側の動作は、初めに説明した画像処理装置と同様であり、その説明は省略する。
【００３２】
この変形例の画像処理装置によれば、ＣＣＤカメラ１１と照明装置１０との配置換えを行うことにより検査対象を蛍光ランプ以外の粒状体、つまり丸薬４２などにすることもできる。
【００３３】
なお、粒状体から陰影画像を取得するには、上記のようにＣＣＤカメラ１１と照明装置１０とを粒状体を挟んで対向配置すれば良く、この他、ＣＣＤカメラ１１と照明装置１０とを左右方向に配置したり、照明装置１０をＣＣＤカメラ１１側に配置して反射光をとらえるようにしても良い。要するにカメラに対する面における粒の中心位置の画像濃度がピーク値をもつように照明すれば良い。また上記実施形態では、ＣＣＤカメラ１１を利用したが、本発明はこのＣＣＤという方式に限定されるものではなく他の方式のカメラを用いても良い。さらに検査プログラムを実行する手段として汎用的なコンピュータを例に挙げて説明したが、例えば検査用に特化したものでも良い。さらに、上記実施形態では、円環状の蛍光ランプ１を例にして説明したが、蛍光ランプは直管型でもＵ字型、ＷＵ字型、円筒型などでも良く、形状は問わない。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、陰影画像領域内において画像濃度がピーク値を示す点が複数存在した場合、互いが画像撮像手段により撮像された陰影画像領域内において金属粒の粒径である所定距離に対する距離を判定し、所定距離よりも狭い間隔に２つの候補点がある場合には、他の候補点と比較することにより一方の候補点がノイズであることを判別するとともに、ノイズと判別された以外の候補点を１つの金属粒の平面的な中心位置と判定し、判定した中心位置の数を計数して陰影画像領域内に存在する粒状体の数を求めるので、蛍光ランプ内を撮像した陰影画像領域内に存在する金属粒の数を正確に計測することができる。
【００３５】
この結果、画像として撮像された領域内に存在する物体の数を正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蛍光ランプを示す図。
【図２】図１の蛍光ランプを検査する画像処理装置の構成を示す図。
【図３】ＣＣＤカメラで撮像した蛍光ランプの底部の画像を示す図。
【図４】（ａ）はＣＣＤカメラで撮像された画像の一例を示す図。
（ｂ）は（ａ）の画像の画像濃度（明るさレベル）を示す図。
【図５】この画像処理装置の動作を示すフローチャート。
【図６】本発明の画像処理装置の変形例を示す図。
【符号の説明】
１…蛍光ランプ、２…ガラス管、３…口金、４…水銀亜鉛合金粒、１０…照明装置、１１…ＣＣＤカメラ、１２…コンピュータ、４０…透過台、４１…パラフィン紙、４２…丸薬。
【図１】
0003713868.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003713868.tif 000006
【図６】
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