(57)【要約】  物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置である。情報処理装置は、前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する照射角度決定手段を有する。
2019082584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する照射角度決定手段を有する
情報処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報処理装置であって、
前記照射角度決定手段は、前記傾き統計値に基づいて、前記物体の鉛直方向を中心とする照射立体角の平面半角を算出することで、前記照射角度を決定する
情報処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の情報処理装置であって、
前記照射角度決定手段は、前記照射立体角の平面半角として前記傾き統計値の略２倍の値を算出する
情報処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の情報処理装置であって、
前記照射角度決定手段は、前記照明手段が前記物体に対して直接光を入射しない角度の範囲を算出することで、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する
情報処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の測定結果に基づいて、前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を算出する傾き統計値算出手段を有し、
前記照射角度決定手段は、前記傾き統計値算出手段が算出した傾き統計値に基づいて、前記照射角度を決定する
情報処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の情報処理装置であって、
前記傾き統計値算出手段は、前記傾き統計値として、前記物体を２つの領域に略等分する傾きの値を算出する
情報処理装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の情報処理装置であって、
前記傾き統計値算出手段は、前記傾き統計値として、二乗平均平方根傾き角を算出する
情報処理装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれかに記載の情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸を測定する測定手段を有し、
前記傾き統計値は、前記測定手段による測定結果に基づいて算出された値である
情報処理装置。
【請求項９】
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置が、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を取得し、取得した前記傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する
情報処理方法。
【請求項１０】
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置に、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する照射角度決定手段を実現す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。
【請求項１１】
請求項１から請求項８までのいずれかに記載の情報処理装置と、
前記情報処理装置によって決定された照明条件を実現する照明装置と、
前記照明装置を備えた撮影手段と、
を備える、画像撮影装置。
【請求項１２】
物体を照明装置によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置と、前記情報処理装置によって決定された照明条件を実現する照明装置と、前記照明装置を備えた撮影手段と、を備える画像撮影装置が、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を取得し、取得した前記傾き統計値に基づいて、前記照明装置が前記物体を照射する際の照射角度を決定する
画像撮影方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の画像撮影装置と、
前記画像撮影装置で撮影された画像に基づく所定の照合処理を行う照合装置と、を有する
物品識別装置。
【請求項１４】
物体を照明装置によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置と、前記情報処理装置によって決定された照明条件を実現する照明装置と、前記照明装置を備えた撮影手段と、前記撮影手段で撮影された画像に基づく所定の照合処理を行う照合装置と、を有する物品識別装置が、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を取得し、取得した前記傾き統計値に基づいて、前記照明装置が前記物体を照射する際の照射角度を決定する
物品識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理装置、情報処理方法、記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
生産品の素材表面などに、品質基準として定められた表面粗さ以下の微細なレベルで自然発生している微細な凹凸、あるいは、加工等により付与された微細な凹凸、特に、加工毎に自然発生する個体毎に異なる微細な凹凸がなすランダムパターンを、カメラなどの撮影装置を用いて画像として取得し、その撮影画像を認識することで、製品個々の識別や管理を行う物体指紋認証という技術が知られている。【０００３】
このような技術の１つとして、例えば、特許文献１がある。特許文献１には、部品又は生産物に形成された梨地模様を撮影した画像から抽出した梨地模様と、予め記憶された画像特徴とを照合し、部品や生産物などを識別する情報取得識別システムが記載されている。また、特許文献１には、梨地模様を撮影する際に、光源部を有する撮影補助具を用いることが記載されている。特許文献１によると、常時同様な照明条件の下で撮影することが望ましい。【０００４】
また、関連する技術として、例えば、特許文献２がある。特許文献２では、微小な欠陥検出を目的とした検査用照明装置について記載されている．特許文献２によると、検査用照明装置は、被検査対象の特徴点、すなわち欠陥部位で生じる変化に合わせて、検査光の照射立体角の形状や大きさ及び傾き角を変更することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０１６３０１４号
【特許文献２】特許第５８６６５８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
物体指紋、すなわち、物体表面の微細凹凸を画像化した前記ランダムパターンを用いて、物体の個体識別や照合を高精度にするためには、凹凸を高コントラストに撮影することが望ましい。このように凹凸を高コントラストに撮影しようとすると、特許文献１に記載されている技術の場合、実際に対象部品の画像を撮影しながら照明装置を選定・調整する必要があり、導入前の調整コストがかかる、という問題があった。また、製造物の加工方法・表面状態は多岐に渡る。そのため、特許文献１に記載されている技術の場合、物体が変わるごとに最適な照射立体角を決定する必要があった。このように、特許文献１に記載されている技術の場合、高コントラストに凹凸を撮影するためには、多様な照明条件で実際に物体の画像を撮影し、画像ないし識別精度を実験により評価する必要がある、という問題があった。また、個体毎のランダム性を持ったパターンを撮影できているかを確認するためには、多数個体の物体を撮影し照合実験を行うために作業コストがかかる、という問題があった。【０００７】
また、特許文献２に記載されている技術においても、照射立体角を決定するためには、依然として、部品の画像を撮影しながら装置を調整する必要があった。【０００８】
このように、容易に高コントラストの画像を取得することが難しい、という問題が生じていた。【０００９】
そこで、本発明の目的は、容易に高コントラストの画像を取得することが難しい、という問題を解決する情報処理装置、情報処理方法、記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため本発明の一形態である情報処理装置は、
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する照射角度決定手段を有する
という構成を採る。【００１１】
また、本発明の他の形態である情報処理方法は、
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置が
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を取得し、取得した前記傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する
という構成を採る。【００１２】
また、本発明の他の形態である記録媒体は、
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置に、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する照射角度決定手段を実現す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である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以上のように構成されることにより、容易に高コントラストの画像を取得することが難しい、という問題を解決する情報処理装置、情報処理方法、記録媒体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる画像撮影システムの全体の構成の一例を示す図である。
【図２】図１で示す制御手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】照射角度と明暗の関係の一例を示す図である。
【図４】傾き分布の一例を示す図である。
【図５】照射角度と撮影画像の変化の一例を示す図である。
【図６】照明手段と物体との間の距離と照射立体角の関係の一例を示す図である。
【図７】照明手段に遮蔽手段を設けた際の照射立体角の一例を示す図である。
【図８】遮蔽手段と照射角度との関係の一例を示す図である。
【図９】本発明の適用例である物品識別装置の構成の一例を示す図である。
【図１０】画像撮影システムの動作の一例を示すシーケンス図である。
【図１１】実際に物体の表面を撮影した際の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態にかかる情報処理装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を図１から図１１までを参照して説明する。図１は、画像撮影システム１の全体の構成の一例を示す図である。図２は、制御手段１２の構成の一例を示すブロック図である。図３は、照射角度と明暗の関係の一例を示す図である。図４は、物体２表面の傾き分布の一例を示す図である。図５は、照射角度と撮影画像の変化の一例を示す図である。図６は、照明手段１３と物体２との間の距離と照射立体角の関係の一例を示す図である。図７は、照明手段１３に遮蔽手段１３１を設けた際の照射立体角の一例を示す図である。図８は、遮蔽手段１３１と照射角度との関係の一例を示す図である。図９は、本発明の適用例である物品識別装置１０の構成の一例を示す図である。図１０は、画像撮影システム１の動作の一例を示すフローチャートである。図１１は、実際に物体２の表面を撮影した際の一例を示す図である。
【００１６】
第１の実施形態では、機械部品や容器などの部品・梱包品や生産物などの識別対象の個体識別を行う際に用いる画像撮影システム１について説明する。本実施形態における画像撮影システム１は、例えば識別対象の個体識別を行うために、識別対象に形成された物体２を撮影する。後述するように、本実施形態における画像撮影システム１は、物体２の表面に存在する凹凸を測定する測定手段１１と、測定手段１１による測定結果に基づいて照明手段１３が物体２を照らす際の照射角度（照射角度の範囲）を決定する制御手段１２と、を有している。なお、画像撮影システム１は、個体識別以外の目的で用いられても構わない。
【００１７】
図１は、画像撮影システム１（画像撮影装置）の全体の構成の一例を示している。図１を参照すると、画像撮影システム１は、測定手段１１と制御手段１２と照明手段１３と撮影手段１４とを有している。画像撮影システム１においては、照明手段１３から照射光を物体２に照射する。そして、物体２からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Devices）カメラ等の撮影手段１４により撮影する。
【００１８】
なお、本実施形態においては、照明手段１３からの照射光以外の光が物体２に入射しないよう、物体２の周辺は例えば図示しない黒色の覆い部などで覆われている。また、本実施形態においては、図１で示すように、照明手段１３および撮影手段１４は、物体２の鉛直方向真上に共通な光軸Ｏをもつように配置するものとする。しかしながら、本発明の方法が適用される画像撮影システム１の構成は、本実施形態において例示する場合に限られない。照明手段１３や撮影手段１４は、図１で示す位置関係以外で配置されていても構わない。また、上述した黒色の覆い部を用いずに、照明手段１３からの照射光の放射照度を照射光以外の放射照度に比べ十分強く設定することで、照射光以外の光の影響を無視できるようにしても構わない。
【００１９】
測定手段１１は、物体２の表面に存在する微細な凹凸を測定して、物体２表面の凹凸測定データを取得する。測定手段１１としては、例えば、触針式粗さ計（例えばミツトヨ社製ＳＪ−２１０）などの接触式の測定装置を用いることができる。また、測定手段１１としては、例えば、共焦点レーザー顕微鏡（例えばキーエンス社製ＶＫ−２６０）などの非接触式の測定装置を用いても構わない。測定手段１１は、その他一般の粗さ測定に用いられる任意の装置を用いても構わない。
【００２０】
測定手段１１は、制御手段１２と通信可能に接続されている。測定手段１１は、測定結果である凹凸測定データを制御手段１２に送信する。
【００２１】
制御手段１２は、測定手段１１による測定結果に基づいて、照明手段１３が物体２を照らす際の照明条件である照射角度を決定する情報処理装置である。制御手段１２は、測定手段１１から物体２の表面凹凸の測定結果である凹凸測定データを受信する。そして、制御手段１２は、受信した凹凸測定データに基づいて、照明手段１３が物体２を照らす際の照射角度を決定する。換言すると、制御手段１２は、照明手段１３によりどの角度から物体２を照射するかを決定する。
【００２２】
図２を参照すると、制御手段１２は、例えば、送受信手段１２１と傾き統計値算出手段１２２と照射角度決定手段１２３と照明制御手段１２４とを有している。なお、制御手段１２は、例えば、図示しない記憶装置とＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置とを有しており、記憶装置に格納されたプログラムを演算装置が実行することで、上記各処理手段を実現する。
【００２３】
送受信手段１２１は、測定手段１１や照明手段１３と情報の送受信を行う。
【００２４】
傾き統計値算出手段１２２は、測定手段１１による物体２表面の凹凸の測定結果である凹凸測定データに基づいて、物体２表面の凹凸の傾き分布の統計値である傾き統計値を算出する。換言すると、傾き統計値算出手段１２２は、凹凸測定データを分析・解析することで、物体２表面に存在する微細な凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を算出する。傾き統計値算出手段１２２は、例えば、ＩＳＯ２５１７８（面粗さ測定）に定められた面粗さパラメタＳΔｑ（二乗平均平方根傾き角）を算出し、傾き統計値として用いることができる。又は、傾き統計値算出手段１２２は、面粗さパラメタＳΔｑの代わりに、例えば、ＩＳＯ１３５６５−１（線粗さ測定）に定められた線粗さパラメタＲΔｑ（二乗平均平方根傾き角）を、直交する２方向（Ｘ，Ｙ成分）について算出し、その二乗和平方根を前記傾き統計値として用いることができる。なお、傾き統計値算出手段１２２が算出する線粗さパラメタＲΔｑや面粗さパラメタＳΔｑは、粗さ計のソフトウェアで標準的に算出可能なパラメタであり、特殊な装置・ソフトウェア等を必要とせず算出可能である。そのため、上記説明した傾き統計値は、製造業で通常行われている粗さ測定作業により誰でも算出可能な値となる。
【００２５】
なお、傾き統計値算出手段１２２が算出する傾き統計値は、上述した値に限定されない。例えば、傾き統計値算出手段１２２は、ＩＳＯに定められた粗さパラメタに限定されず、物体２表面の凹凸の傾き分布の中央値や最頻値などの物体２を２つの領域に略等分する目安となる値や、その他任意の値に基づき傾き統計値を算出するよう構成しても構わない。
【００２６】
照射角度決定手段１２３は、傾き統計値算出手段１２２が算出した傾き統計値に基づいて、照明手段１３が物体２を照らす際の照射角度を決定する。例えば、照射角度決定手段１２３は、傾き統計値に基づいて、物体２の鉛直方向を中心とする照射立体角の平面半角θ（図１参照）の値を算出することで、照射角度を決定する。なお、照射立体角の平面半角θは、図１で示すように、光軸Ｏからの傾き角を示している。
【００２７】
具体的には、例えば、照射角度決定手段１２３は、下記式に基づいて照射立体角の平面半角を算出して、照射角度を決定する。
θ＝２α
なお、θは照射立体角の平面半角を示しており、αは傾き統計値を示している。
【００２８】
照射角度決定手段１２３は、例えば上記のように、傾き統計値算出手段１２２による算出結果である傾き統計値αの略２倍を算出することで、照射立体角の平面半角を算出して、照射角度を決定する。
【００２９】
ここで、上述したような処理を行う理由について、図３から図５までを参照して説明する。
【００３０】
図３は、物体２表面の凹凸の一部の模式図である。図３においては、物体表面のある点Ｐに立てた法線の、光軸Ｏからの傾き角をφとしている。このとき、法線に対して光軸Ｏと線対称な方向（傾き角度２φ）に照明が存在する場合、点Ｐで反射した直接光が撮影手段１４に入射する。一方、傾き角度２φの方向に照明が存在しない場合、点Ｐで反射して撮影手段１４に入射する直接光は存在しない。このように、撮影手段１４に直接光が入射するか否かは、物体２表面の傾き角度と照明手段１３による物体２に対する照射角度との関係で決まる。換言すると、撮影手段１４では、物体２の表面凹凸各点における傾き角度を反映した明暗パターンが撮影される。
【００３１】
明暗パターンを高コントラストに撮影するには、直接光の入射面積が略２分の１となり、明・暗の面積が略等しくなるようにすればよい。そのためには、傾き分布のうち略２分の１の範囲に対応するよう照明手段１３の照射角度を設定すればよい。これは、例えば、光軸Ｏを中心とする平面半角θが傾き分布の傾き統計値の略２倍になるように照射立体角を設定することで実現できる。つまり、図１などで示す平面半角θが傾き統計値αの略２倍となるように照明手段１３を制御することで、明暗パターンを高コントラストに撮影することを実現できる。
【００３２】
上記内容を、図４、図５を参照してより詳細に説明する。図４は、物体２表面の凹凸の傾き分布の一例を示している。また、図５は、照射立体角の平面半角θに対する撮影画像の変化の一例を示している。具体的には、図５では、照射立体角の平面半角θ（図１参照）を、θ＜２α、θ＝２α、θ＞２αと変化させたときの、撮影手段１４で撮影した画像のうち一列又は一行分を、一次元画像３１として示している。また、図５では、一次元画像３１とともに、物体２表面の凹凸の一例を示す断面３２を示している。換言すると、図５（Ａ）は、θ＜２αの場合の明暗パターンの一例を示しており、図５（Ｂ）は、θ＝２αの場合の明暗パターンの一例を示している。また、図５（Ｃ）は、θ＞２αの場合の明暗パターンの一例を示している。
【００３３】
図４を参照すると、傾き統計値は、図４で示すグラフの面積を略２分している。すなわち、傾き統計値をαとおくと、物体２のうち光軸Ｏからの傾き角φがαより小さい（φ＜α）領域と、φがαより大きい（φ＞α）領域の面積が略等しいことになる。換言すると、傾き統計値αは、物体２を２つの領域に略等分する値である。よって、照射立体角を、光軸Ｏを中心とする平面半角θ＝２αとすれば、直接光の入射面積が略２分の１である、所望の明暗パターンを得ることができることになる。一方で、θ＝２αと略等しい状態から離れると，明暗パターンのコントラストは低下することになる。
【００３４】
つまり、図５（Ｂ）で示すように、θ＝２αのときは，φ＜θ／２（α）の領域とφ＞θ／２の領域の面積はほぼ等しいため，一次元画像３１において，明・暗の面積は略等しくなる。一方、図５（Ａ）で示すように、θ＜２αのときは、明の面積よりも暗の面積の方が大きくなり、画像のコントラストが低下する。また、図５（Ｃ）で示すように、θ＞２αのときは、暗の面積よりも明の面積の方が大きくなり、画像のコントラストが低下する。これは、上述したように、φ＝θ／２の傾き角（図５の傾き角３３）に対し，傾き角がφ＜θ／２の点からは直接光が撮影手段１４に入射する一方で、傾き角がφ＞θ／２の点からは直接光が入射しないためである。なお、θ＝２αから極端に離れた場合、一次元画像３１は全て暗、もしくは全て明となり、明暗パターンは撮影不可となることになる。
【００３５】
以上説明したような理由により、照射角度決定手段１２３は、例えば、傾き統計値算出手段１２２による算出結果である傾き統計値αの略２倍を算出することで、照射角度を決定する。
【００３６】
照明制御手段１２４は、照明手段１３が物体２に対して照明を照射する際の照射立体角の平面半角θが略２αとなるように、照明手段１３などを制御する。照明制御手段１２４は、例えば、照明手段１３と物体２との間の距離や、照明手段１３に形成された絞りなどの遮蔽手段１３１による遮蔽範囲などを制御することにより、照射立体角の平面半角θが２αとなるようにする。換言すると、照明制御手段１２４は、照射立体角の平面半角θが０度から２α度までの範囲から照明手段１３により物体２に対して直接光を入射するよう、照明手段１３と物体２との間の距離や照明手段１３に形成された遮蔽手段１３１による遮蔽範囲などを制御する。なお、照明制御手段１２４は、上記例示した以外の方法を用いて照射立体角の平面半角θを制御しても構わない。
【００３７】
例えば、図６は、照明手段１３と物体２との間の距離ｈと照射立体角の平面半角θとの関係の一例を示している。具体的には、図６（Ａ）は、照明手段１３と物体２との間の距離ｈがある値である場合の照射立体角の平面半角θの一例を示しており、図６（Ｂ）は、照明手段１３と物体２との間の距離ｈが図６（Ａ）で示す場合より長くなった場合の平面半角θの一例を示している。図６を参照すると、照明手段１３と物体２との間の距離ｈが短くなるほど照射立体角の平面半角θの値が大きくなり、照明手段１３と物体２との間の距離ｈが長くなるほど照射立体角の平面半角θの値が小さくなることが分かる。このように、照明手段１３と物体２との間の距離を制御することで、照射立体角の平面半角θの値を制御することが出来る。
【００３８】
また、図７は、照明手段１３に遮蔽手段１３１を設けた際の照射立体角の一例を示す図である。具体的には、図７（Ａ）は、照明手段１３に遮蔽手段１３１を設けた際の照射立体角の一例を示しており、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）と比較して遮蔽手段１３１を用いてより広い範囲を遮蔽した（例えば、しぼりをしぼった）際の照射立体角の一例を示している。図７を参照すると、しぼりをしぼるなどの行為により遮蔽手段１３１により遮蔽される範囲を広くすることで、平面半角θの値が小さくなることが分かる。このように、遮蔽手段１３１を制御する方法であっても、照射立体角の平面半角θの値を制御することが出来る。
【００３９】
照明制御手段１２４は、例えば、上述した手段のいずれか、又は、上述した手段の組み合わせ、又は、上述した手段以外の既知の手段やそれらの組み合わせを用いることにより、照射立体角の平面半角θを制御する。
【００４０】
なお、照明制御手段１２４は、例えば、図８で示すように、平面半角θが０から２αまでの範囲が暗となり、平面半角θが２α度以上（最大で９０度以下）の範囲が明となるよう照明手段１３を制御しても構わない。換言すると、照射角度決定手段１２３は、照明手段１３が物体２に対して直接光を入射しない角度の範囲を算出することで照射角度を決定するよう構成されていても構わない。照明制御手段１２４による上記のような制御は、例えば、照明手段１３としてドーム照明やリング照明などを用いる場合に採用される。このような制御を行う場合、図６、図７で示した場合と同様に、照明手段１３と物体２との間の距離や遮蔽手段１３１による遮蔽範囲を制御することで、平面半角θを制御することが出来る。なお、照明制御手段１２４は、上記のように平面半角θが２α度以上（最大で９０度以下）の範囲が明となるよう照明手段１３を制御する場合、明となる範囲の上限が９０度となるまで照明手段１３を制御する必要は必ずしもない。これは、傾き角が２αより極端に離れた領域は図４上で頻度が少なく，当該領域の明暗によってコントラストが大きく異なることはなく、問題なく画像パターンの撮影が可能なためである。平面半角θが２α度以上（最大で９０度以下）の範囲が明となるよう照明手段１３を制御する場合の上限となる値の設定は、７０度や８０度など予め定められていても構わないし、凹凸測定データ等に応じて算出するよう構成しても構わない。
【００４１】
以上が、制御手段１２の構成の一例である。なお、制御手段１２の構成は、上述した場合に限定されない。
【００４２】
例えば、制御手段１２が有する傾き統計値算出手段１２２としての機能は、測定手段１１が有しても構わない。つまり、制御手段１２は、測定手段１１が算出した傾き統計値を受信するよう構成しても構わない。このような場合、制御手段１２は、傾き統計値算出手段１２２を有さなくても構わない。
【００４３】
また、制御手段１２が有する照明制御手段１２４としての機能は、照明手段１３が有しても構わない。つまり、制御手段１２は、照射角度決定手段１２３が決定した照射角度を照明手段１３へと送信するよう構成しても構わない。このような場合、制御手段１２は、照明制御手段１２４を有さなくても構わない。
【００４４】
なお、制御手段１２は、例えば、図示しないＬＣＤ（liquid crystal display）などの画面表示部や外部の情報処理装置へと照射角度決定手段１２３が決定した照射角度を送信するよう構成しても構わない。このような場合、照明手段１３の制御は、例えば、オペレータなどによる手動で行っても構わない。
【００４５】
以上のように、制御手段１２は、例えば、測定手段１１から受信した傾き統計値に基づいて照明手段１３による物体２に対する照射角度を決定し、決定した照射角度を照明手段１３に送信するよう構成されていても構わない。
【００４６】
照明手段１３（照明装置）は、制御手段１２により決定された照射角度から物体２に対して光を照射する。つまり、照明手段１３は、制御手段１２によって決定された照明条件を実現する。照明手段１３は、制御手段１２や撮影手段１４と通信可能なよう接続することが出来る。照明手段１３は、例えば、同軸落射照明（例えばシーシーエス社製ＬＶ−２７やＬＦＶ３など）である。照明手段１３は、ドーム照明やリング照明などであっても構わない。照明手段１３は、しぼりなどの遮蔽手段１３１を有していても構わない。
【００４７】
なお、照明手段１３は、手動または制御手段１２などからの制御により、照射立体角が制御可能なよう構成することが出来る。本実施形態においては、照射立体角を制御するための具体的な構成については特に限定しない。例えば、照明手段１３は、制御手段１２が決定した照射立体角に応じて、照射立体角の異なる複数の照明手段を使い分けるよう構成しても構わない。また、照明手段１３は、照射立体角を制御するための既知の構成を有することが出来る。
【００４８】
撮影手段１４は、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide）イメージセンサなどを使用したカメラなどにより構成されている。撮影手段１４は、制御手段１２や照明手段１３と通信可能なよう接続することが出来る。撮影手段１４は、照明手段１３により物体２が照らされている状態で、物体２を撮影する。換言すると、撮影手段１４は、自身が備える照明手段１３を利用した状態で物体２を撮影する。撮影手段１４が撮影する画像データは、カラー画像であっても構わないし、モノクロ画像であっても構わない。
【００４９】
また、撮影手段１４は、図示しないＬＣＤなどの画面表示部や画像処理部を有する外部の情報処理装置などと接続することが出来る。そして、撮影手段１４は、撮影した画像データを画面表示部や外部の情報処理装置へと送信するよう構成することが出来る。
【００５０】
例えば、撮影手段１４は、図９で示すように、撮影した画像データに基づく照合処理を行う照合手段である照合装置１５（図１では図示しない外部の情報処理装置）へと撮影した画像データを送信するよう構成することが出来る。照合装置１５は、取得した画像データから抽出した情報と予め記憶した情報とを比較することで、物体の識別・照合処理を行う。例えば、照合装置１５は、受信した画像データに基づいて、エッジやコーナーなどにある特徴的な点である特徴点を抽出したり、抽出した特徴点とその近傍の画素の画素値とから特徴点に関する特徴量である局所特徴量を抽出したりする。そして、照合装置１５は、抽出した特徴量や局所特徴量と予め記憶した情報（予め記憶した特徴量や局所特徴量）との比較を行うことにより、比較結果に基づいて、物体の識別・照合を行う。撮影手段１４は、このような照合処理を行う照合装置１５に対して、撮影した画像データを送信するよう構成することが出来る。換言すると、本発明は、画像撮影システム１（画像撮影装置）と、画像撮影システム１で撮影された画像に基づく所定の照合処理を行う照合装置１５とを有する物品識別装置１０において、適用することが出来る。なお、上記説明した照合処理はあくまで例示である。照合装置１５は、上記例示した以外の方法を用いて照合処理を行っても構わない。また、例えば、照合装置１５としての機能は、制御手段１２が有していても構わない。つまり、物品識別装置１０は、制御手段１２と照合装置１５の代わりに、制御手段１２としての機能と照合装置１５としての機能とを有する一つの情報処理装置を有していて構わない。
【００５１】
以上が、画像撮影システム１の構成の一例である。なお、画像撮影システム１により撮影される物体２は、例えば、機械部品や容器などの部品・梱包品や生産物などの識別対象に形成されている。本実施形態においては、物体２の具体的な構成については特に限定しない。
【００５２】
続いて、図１０を参照して、画像撮影システム１の動作の一例について説明する。
【００５３】
図１０を参照すると、測定手段１１は、物体２表面の凹凸を測定して、凹凸測定データを取得する（ステップＳ１０１）。測定手段１１は、取得した凹凸測定データを制御手段１２へと送信する（ステップＳ１０２）。
【００５４】
制御手段１２の傾き統計値算出手段１２２は、凹凸測定データから傾き分布の統計値である傾き統計値を算出する（ステップＳ２０１）。傾き統計値としては、ＩＳＯ１３５６５−１（線粗さ測定）に定められた線粗さパラメタＲΔｑに基づく値やＩＳＯ２５１７８（面粗さ測定）に定められた面粗さパラメタＳΔｑ等を用いることができる。
【００５５】
照射角度決定手段１２３は、傾き統計値算出手段１２２が算出した傾き統計値に基づき、照射立体角の平面半角θを決定することで、照射角度を決定する（ステップＳ２０２）。例えば、照射角度決定手段１２３は、傾き統計値を略２倍した値を照射立体角の平面半角θとして算出する。
【００５６】
照明制御手段１２４は、照射角度決定手段１２３が決定した照射角度に基づいて、照明手段１３を制御する（ステップＳ２０３）。例えば、照明制御手段１２４は、照射立体角の平面半角θが０度から２α度までの範囲から照明手段１３により物体２に対して直接光を入射するよう、照明手段１３と物体２との間の距離や照明手段１３に形成された遮蔽手段１３１による遮蔽範囲などを制御する。
【００５７】
また、照明制御手段１２４は、撮影手段１４に対して、照明の制御が終わった旨を通知するよう構成することが出来る。撮影手段１４に対する通知は、照明手段１３により行われても構わない。
【００５８】
照明制御手段１２４による制御が終わった後、照明手段１３が物体２に対して照射しているタイミングで、撮影手段１４は、画像を撮影する（ステップＳ３０１）。なお、撮影手段１４による画像の撮影は手動により行われても構わない。
【００５９】
以上が、画像撮影システム１の動作の一例である。なお、上述したように、ステップＳ２０１の処理は測定手段１１が行っても構わない。また、ステップＳ２０３の処理は照明手段１３が行っても構わない。
【００６０】
このように、本実施形態における画像撮影システム１は、測定手段１１と制御手段１２とを有している。また、制御手段１２は、傾き統計値算出手段１２２と照射角度決定手段１２３とを有している。このような構成により、傾き統計値算出手段１２２は、測定手段１１による測定結果に基づいて、傾き統計値を算出することが出来る。また、照射角度決定手段１２３は、傾き統計値算出手段１２２が算出した傾き統計値に基づいて、照明手段１３が物体２を照らす際の照射角度を決定することが出来る。上述したように、照射角度決定手段１２３が決定した照射角度から照明手段１３が照射した状態で撮影手段１４により物体２を撮影すると、高コントラストの画像を取得することが出来る。つまり、上記構成によると、容易に高コントラストの画像を取得することが可能となる。
【００６１】
画像撮影システム１を用いて行った実際の物体２表面の撮影画像例を図１１に示す。図１１（Ａ）は、θ＝２αのときの撮影画像例であり、図１１（Ｂ）は、θ＞２αのときの撮影画像例である、図１１（Ａ）を参照すると、θ＝２αのときの撮影画像では、コントラストが高く、明瞭な明暗パターンが得られていることが分かる。一方、図１１（Ｂ）を参照すると、θ＞２αのときの撮影画像では、図１１（Ａ）で示す撮影画像に対してコントラストが小さく、明瞭な明暗パターンは得られていないことが分かる。以上のように、平面半角θ＝略２αとなるように照明手段１３を制御することで、撮影手段１４により高コントラストの画像を取得可能となることが分かる。
【００６２】
［第２の実施形態］
次に、図１２を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、物体を照明手段によって照明し、物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置４の構成の概要について説明する。
【００６３】
図１２を参照すると、情報処理装置４は、照射角度決定手段４１を有している。例えば、情報処理装置４は、図示しない記憶装置とＣＰＵなどの演算装置とを有しており、記憶装置に格納されたプログラムを演算装置が実行することで、上記各処理手段を実現する。
【００６４】
照射角度決定手段４１は、物体の表面に存在する微細な凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値に基づいて、照明手段が物体を照射する際の照射角度を決定する。例えば、照射角度決定手段４１は、外部の情報処理装置などから傾き統計値を受信する。すると、照射角度決定手段４１は、受信した傾き統計値に基づいて、照明手段が物体を照射する際の照射角度を決定する。
【００６５】
このように、本実施形態における情報処理装置４は、照射角度決定手段４１を有している。このような構成により、情報処理装置４の照射角度決定手段４１は、外部の情報処理装置などから受信した傾き統計値に基づいて、照明手段が物体を照射する際の照射角度を決定することが出来る。これにより、高コントラストな画像を取得する際に必要となる照射角度を容易に算出することが可能となり、容易に高コントラストの画像を取得することが可能となる。
【００６６】
また、上述した情報処理装置４は、当該情報処理装置４に所定のプログラムが組み込まれることで実現できる。具体的に、本発明の他の形態であるプログラムは、物体を照明手段によって照明し、物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置４に、物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値に基づいて、照明手段が物体を照射する際の照射角度を決定する照射角度決定手段を実現するためのプログラムである。
【００６７】
また、上述した情報処理装置４により実行される情報処理方法は、物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置が、物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を取得し、取得した傾き統計値に基づいて、照明手段が物体を照射する際の照射角度を決定する、という方法である。
【００６８】
上述した構成を有する、プログラム、又は、情報処理方法、の発明であっても、上記情報処理装置４と同様の作用を有するために、上述した本発明の目的を達成することが出来る。
【００６９】
＜付記＞
上記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うる。以下、本発明における情報処理装置などの概略を説明する。但し、本発明は、以下の構成に限定されない。
【００７０】
（付記１）
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する（微細な）凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する照射角度決定手段を有する
情報処理装置。
（付記２）
付記１に記載の情報処理装置であって、
前記照射角度決定手段は、前記傾き統計値に基づいて、前記物体の鉛直方向を中心とする照射立体角の平面半角を算出することで、前記照射角度を決定する
情報処理装置。
（付記３）
付記２に記載の情報処理装置であって、
前記照射角度決定手段は、前記照射立体角の平面半角として前記傾き統計値の略２倍の値を算出する
情報処理装置。
（付記４）
付記１から請求項３までのいずれかに記載の情報処理装置であって、
前記照射角度決定手段は、前記照明手段が前記物体に対して直接光を入射しない角度の範囲を算出することで、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する
情報処理装置。
（付記５）
付記１から請求項４までのいずれかに記載の情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の測定結果に基づいて、前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を算出する傾き統計値算出手段を有し、
前記照射角度決定手段は、前記傾き統計値算出手段が算出した傾き統計値に基づいて、前記照射角度を決定する
情報処理装置。
（付記６）
付記５に記載の情報処理装置であって、
前記傾き統計値算出手段は、前記傾き統計値として、前記物体を２つの領域に略等分する傾きの値を算出する
情報処理装置。
（付記７）
付記５又は６に記載の情報処理装置であって、
前記傾き統計値算出手段は、前記傾き統計値として、二乗平均平方根傾き角を算出する
情報処理装置。
（付記８）
付記１から請求項７までのいずれかに記載の情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸を測定する測定手段を有し、
前記傾き統計値は、前記測定手段による測定結果に基づいて算出された値である
情報処理装置。
（付記９）
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置が、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を取得し、取得した前記傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する
情報処理方法。
（付記１０）
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置に、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する照射角度決定手段を実現するためのプログラム。
（付記１１）
付記１から付記８までのいずれかに記載の情報処理装置と、
前記情報処理装置によって決定された照明条件を実現する照明装置と、
前記照明装置を備えた撮影手段と、
を備える、画像撮影装置。
（付記１１−１）
物体を照明装置によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置と、前記情報処理装置によって決定された照明条件を実現する照明装置と、前記照明装置を備えた撮影手段と、を備える画像撮影装置が、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を取得し、取得した前記傾き統計値に基づいて、前記照明装置が前記物体を照射する際の照射角度を決定する
画像撮影方法。
（付記１２）
付記１１に記載の画像撮影装置と、
前記画像撮影装置で撮影された画像に基づく所定の照合処理を行う照合装置と、を有する
物品識別装置。
（付記１２−１）
物体を照明装置によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置と、前記情報処理装置によって決定された照明条件を実現する照明装置と、前記照明装置を備えた撮影手段と、前記撮影手段で撮影された画像に基づく所定の照合処理を行う照合装置と、を有する物品識別装置が、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を取得し、取得した前記傾き統計値に基づいて、前記照明装置が前記物体を照射する際の照射角度を決定する
物品識別方法。
【００７１】
なお、上記各実施形態及び付記において記載したプログラムは、記憶装置に記憶されていたり、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていたりする。例えば、記録媒体は、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、及び、半導体メモリ等の可搬性を有する媒体である。
【００７２】
以上、上記各実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願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出来る。
【００７３】
なお、本発明は、日本国にて２０１７年１０月２４日に特許出願された特願２０１７−２０５１３３の特許出願に基づく優先権主張の利益を享受するものであり、当該特許出願に記載された内容は、全て本明細書に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００７４】
１  画像撮影システム
１０  物品識別装置
１１  測定手段
１２  制御手段
１２１  送受信手段
１２２  傾き統計値算出手段
１２３  照射角度決定手段
１２４  照明制御手段
１３  照明手段
１３１  遮蔽手段
１４  撮影手段
１５  照合装置
２  物体
３１  一次元画像
３２  断面
３３  傾き角
４  情報処理装置
４１  照射角度決定手段
【図１】
2019082584.tif 000003
【図２】
2019082584.tif 000004
【図３】
2019082584.tif 000005
【図４】
2019082584.tif 000006
【図５】
2019082584.tif 000007
【図６】
2019082584.tif 000008
【図７】
2019082584.tif 000009
【図８】
2019082584.tif 000010
【図９】
2019082584.tif 000011
【図１０】
2019082584.tif 000012
【図１１】
2019082584.tif 000013
【図１２】
2019082584.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月1日(2020.4.1)
【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】
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する照射角度決定手段を有する
情報処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報処理装置であって、
前記照射角度決定手段は、前記傾き統計値に基づいて、前記物体の鉛直方向を中心とする照射立体角の平面半角を算出することで、前記照射角度を決定する
情報処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の情報処理装置であって、
前記照射角度決定手段は、前記照射立体角の平面半角として前記傾き統計値の略２倍の値を算出する
情報処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の情報処理装置であって、
前記照射角度決定手段は、前記照明手段が前記物体に対して直接光を入射しない角度の範囲を算出することで、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する
情報処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の測定結果に基づいて、前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を算出する傾き統計値算出手段を有し、
前記照射角度決定手段は、前記傾き統計値算出手段が算出した傾き統計値に基づいて、前記照射角度を決定する
情報処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の情報処理装置であって、
前記傾き統計値算出手段は、前記傾き統計値として、前記物体を２つの領域に略等分する傾きの値を算出する
情報処理装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の情報処理装置であって、
前記傾き統計値算出手段は、前記傾き統計値として、二乗平均平方根傾き角を算出する
情報処理装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれかに記載の情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸を測定する測定手段を有し、
前記傾き統計値は、前記測定手段による測定結果に基づいて算出された値である
情報処理装置。
【請求項９】
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置が、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値を取得し、取得した前記傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する
情報処理方法。
【請求項１０】
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置に、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度を決定する照射角度決定手段を実現するためのプログラム。
【国際調査報告】
2019082584.tif 000015
2019082584.tif 000016