(57)【要約】【課題】凹凸と濃淡の両方をもつ対象物の良否を精度良く検査するための、パターンマッチング方式を提供する。【解決手段】対象物を含む領域を外周領域，模様領域，無地領域および指定領域を含む複数の小領域に分割し（ステップＳ５）、各小領域ごとに基準となるマスタ画素との類似度，濃度比を演算（Ｓ８，Ｓ１０）するとともに、濃度の分散値を演算し（Ｓ９）、類似度は所定の設定値にマージンを考慮した値以上か否か、濃度比および濃度分散の各々は所定の上，下限値にそれぞれマージンを考慮した範囲内にあるか否かによりその良否判定を行なう（Ｓ１１〜１３）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸と濃淡のある対象物を撮像し、その撮像された画像を画素単位に分割し画素ごとに濃度値を求めてパターンマッチングにより対象物の検査を行なうパターンマッチング方式において、
前記対象物を含む領域を外周領域，模様領域，無地領域および指定領域を含む複数の小領域に分割し、各小領域ごとに基準となるマスタ画素との類似度，濃度比を演算するとともに、濃度の分散値を演算し、類似度は所定の設定値にマージンを考慮した値以上か否か、濃度比および濃度分散の各々は所定の上，下限値にそれぞれマージンを考慮した範囲内にあるか否かによりその良否判定を行なうことを特徴とするパターンマッチング方式。
【請求項２】
前記マスタ画素の類似度設定値、前記濃度比と濃度分散の各上下限値およびマージンは追加学習により更新して行きながら、装置を運用することを特徴とする請求項１に記載のパターンマッチング方式。
【請求項３】
前記マスタ画素の更新に当たり、模様を或る程度含む無地領域については、この領域を模様が或る程度以下になる位置まで移動させ、移動させた小領域を新たな小領域として前記各種演算を行なうことを特徴とする請求項２に記載のパターンマッチング方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属プレス加工品や樹脂成形品など自動的に大量に生産され凹凸および濃淡をもつ、例えば記念メダル等の良否判定を行なう検査装置に適用されるパターンマッチング方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の検査として、未知パターンの標準パターンとの整合の度合いからパターン判別を行なうもの（特許文献１参照）や、連結性解析により形状の輪郭を追跡・抽出するもの（特許文献２参照）など、種々のものがある。
【特許文献１】特開平０４−０２４７４９号公報（第１−２頁、図４）
【特許文献２】特開平０４−０４９１５０号公報（第４−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記いずれの方式も、平面上に記録された文字，図形等の特徴を検査するもので、メダル等のように凹凸と濃淡の両方をもつ対象物の検査には、認識のアルゴリズムそのものを部分的には利用することはできるとしても、効率の良い高精度な検査ができないという問題がある。
したがって、この発明の課題は、凹凸と濃淡の両方をもつ対象物の良否を効率良く高精度に検査できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、凹凸と濃淡のある対象物を撮像し、その撮像された画像を画素単位に分割し画素ごとに濃度値を求めてパターンマッチングにより対象物の検査を行なうパターンマッチング方式において、
前記対象物を含む領域を外周領域，模様領域，無地領域および指定領域を含む複数の小領域に分割し、各小領域ごとに基準となるマスタ画素との類似度，濃度比を演算するとともに、濃度の分散値を演算し、類似度は所定の設定値にマージンを考慮した値以上か否か、濃度比および濃度分散の各々は所定の上，下限値にそれぞれマージンを考慮した範囲内にあるか否かによりその良否判定を行なうことを特徴とする。
【０００５】
請求項１の発明においては、前記マスタ画素の類似度設定値、前記濃度比と濃度分散の各上下限値およびマージンは追加学習により更新して行きながら、装置を運用することができ（請求項２の発明）、この請求項２の発明においては、前記マスタ画素の更新に当たり、模様を或る程度含む無地領域については、この領域を模様が或る程度以下になる位置まで移動させ、移動させた小領域を新たな小領域として前記各種演算を行なうことができる（請求項３の発明）。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、
１）２値化に比べて検査物表面の濃淡変動の影響を受け難い。
２）背景の明るさによる変動の影響が少ない。
３）位置変動や回転変動に追従しやすい。
などの理由から、高精度の検査が可能になるという利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１はこの発明が適用される装置を示すブロック図である。これは、メダル等の前面用と後面用に各画像処理装置１Ａ，１Ｂが設けられた例で、これに対応してカメラ２Ａ，２Ｂ、照明器３Ａ，３Ｂおよび照明電源Ｅ１，Ｅ２等が設けられている。さらには、後面表示用としてＬＣＤモニタ７Ｂ、前面と後面表示用としてＣＲＴモニタ７Ａが設けられ、前面と後面の表示切替がビデオスイッチ６にて行なわれるようになっている。前面と後面の画像データの分配は、分配器５により行なわれる。８はビデオを印刷するためのビデオプリンタである。４は機械的な部分の動作を司るシーケンサであり、また、ＰＣ（パーソナルコンピュータ：パソコン）９、モニタ１０およびプリンタ１１等により、画像処理装置１Ａ，１Ｂに接続されるデータ処理装置が構成されている。
【０００８】
図２はこの発明の実施の形態を説明するフローチャートである。
まず、カメラを介して画像の取り込みを行なう（ステップＳ１）。画像処理装置は撮像画像を、例えば４８０×５１２の画素に分割し画素ごとに２値化する。ステップＳ２では、メダル等が表か裏かを判別する。これは、表か裏かによって基準となるマスタが異なるためである。表か裏かが決まったら、その画像の位置決めのための画素を探し、マスタ画像（辞書画像）と一致するように位置，角度を補正する（ステップＳ３，Ｓ４）。
【０００９】
次に、ステップＳ５で、判定対象領域を例えば２０×２０画素程度の小領域に分割する（確定を含む）。この各小領域は、メダル等の外周部（外周領域）、模様のある部分（模様領域）、模様や文字などのない部分（無地領域）および特に細かい判定をしたい文字部分（指定領域）のいずれかに分類される。そして、この小領域ごとにステップＳ８，９，１０の各種演算を行なうが、その前に外径の計測（ステップＳ６）、および穴あきのものについては、その穴径の計測（ステップＳ７）が行なわれる。
【００１０】
類似度演算（濃度正規化相関係数：類似度０〜１００％）は、次の（１）式により行なわれる。
類似度（濃度正規化相関係数）＝
マスタ画像と検査対象画像の相互相関係数／マスタ画像と検査対象画像の自己相関係数
＝｛Ｎ・Σ（Ｂ・Ｇ）−ΣＢ・ΣＧ｝／〔｛Ｎ・ΣＢ2−（ΣＢ）2｝・｛Ｎ・ΣＧ2−（ΣＧ）2｝1/2                                                        …（１）
なお、Ｎ：小領域の画素数、Ｇ：マスタ画像の小領域内の画素濃度（０〜２５５階調）、
Ｂ：検査対象画像の小領域内の画素濃度（０〜２５５階調）
である。
【００１１】
ステップＳ９の分散値は、例えば次の（２）式により求める。
分散値＝〔｛ΣＢ2−（ΣＢ）2／Ｎ｝／（Ｎ−１）〕1/2                  …（２）
なお、Ｎ：小領域の画素数、Ｂ：検査対象画像の小領域内の画素濃度（０〜２５５階調）を示すのは、（１）式の場合と同じである。
【００１２】
ステップＳ１０では、対象とする小領域におけるマスタと比較した明暗の程度を示す濃度値（濃度比）を演算する。
画像濃度値 ＝  Ｋ・Ａ／Ｂ
ここで、
Ａ ：  対象画像の該当小領域の分散値／濃度平均値
Ｂ ： マスタの該当小領域の分散値／濃度平均値
Ｋ ： 係数
【００１３】
以上のように求めた類似度，分散および濃度により、良品か不良品かを判定する。
ステップＳ１１は類似度の判定ステップで、ここでは例えば（マスタ（設定）値−マージン（余裕））以上であれば良品、未満であれば不良品とする。
また、ステップＳ１２，１３の分散および濃度判定については、例えば（下限値−マージン）〜（上限値−マージン）の範囲内ならば良品、超えていれば不良品とする。
さらに、ステップＳ１４では小領域全てについて判定し、小領域全てがＯＫのときのみ良品と判定する。
【００１４】
マスタ画像は、適当数の正常品を撮像して取り込むが（基本マスタ）、以後は装置で自動的に判定許容値を演算し、マスタを更新するようにしている。また、正答率が向上しないときは、更なる追加学習を行なうことが望ましい。また、マスタ更新の際に、模様領域を僅かに含む領域については、該当領域をいずれか前後，左右，斜めの８方向へずらして、模様が或る値以下となる位置を新たな小領域とみなし、以後はその位置の小領域で各種演算を行なうことにより、判定の不安定さを低減させるようにしている。
【００１５】
なお、メダル等の凹凸と濃淡の両方を効率よく抽出するためには、その照明の仕方にもそれなりの工夫が必要であるが、この点については別途提出することとする。また、以上では、主としてメダルの良否検査について説明したが、この発明は硬貨の場合にも同様にして適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明が適用される装置を示すブロック図
【図２】この発明の実施の形態を示すフローチャート
【符号の説明】
【００１７】
１Ａ，１Ｂ…画像処理装置、２Ａ，２Ｂ…カメラ、３Ａ，３Ｂ…照明器、４…メカ部シーケンサ、５…分配器、６…ビデオスイッチ、７Ａ，７Ｂ，１０…モニタ、８…ビデオプリンタ、９…ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、１１…プリンタ、Ｅ１，Ｅ２…照明電源。
【図１】
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【図２】
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