(57)【要約】【課題】  粉体やフィルム等の検査対象物の等級を、検査対象物に存在する特徴点の複数の特徴量よって特徴付けられる特徴点の数または比率に基づいて判定する方法を提供する。【解決手段】  検査対象物に存在する複数の特徴点に関してそれぞれ２種類の特徴量ｘ、ｙを計測し、ｘ、ｙを軸とする平面に複数の等級領域を設定し、該特徴点を該平面にプロットし、各等級領域内に含まれる特徴点の数または全特徴点に対する各等級領域内の特徴点の比率に基づいて検査対象物の等級を判定することを特徴とする等級判定方法である。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物に存在する複数の特徴点に関してそれぞれ２種類の特徴量ｘ、ｙを計測し、ｘ、ｙを軸とする平面に複数の等級領域を設定し、該特徴点を該平面にプロットし、各等級領域内に含まれる特徴点の数または全特徴点に対する各等級領域内の特徴点の比率に基づいて検査対象物の等級を判定することを特徴とする等級判定方法。
【請求項２】
検査対象物を撮影して画像を取得し、検査対象物に存在する特徴点を画像処理によって抽出し、抽出された特徴点毎に２種類の特徴量を計測して行うことを特徴とする請求項１記載の等級判定方法。
【請求項３】
特徴点が検査対象物の欠陥領域であり、２種類の特徴量が欠陥領域の強度情報および形状情報であることを特徴とする請求項１または２記載の等級判定方法。
【請求項４】
強度情報が、検査対象物の正常領域の平均明度と欠陥領域の明度との差または正常領域の平均色度と欠陥領域と色度との差であり、形状情報が、欠陥領域の大きさを表す量である請求項３記載の等級判定方法。
【請求項５】
検査対象物が粉体であり、特徴点が正常粉体と色または濃淡の異なる粉体または異物である請求項１または２記載の等級判定方法。
【請求項６】
検査対象物がメチオニン粉体であり、特徴点が正常粉体と色または濃淡の異なる粉体または異物である請求項１、２または５記載の等級判定方法。
【請求項７】
検査対象物がシート状またはフィルム状の製品であり、特徴点が正常領域と色または濃淡の異なる領域、異物、キズまたは気泡である請求項１または２記載の等級判定方法。
【請求項８】
検査対象物に存在する複数の特徴点に関してそれぞれ３種類の特徴量ｘ、ｙ、ｚを計測し、ｘ、ｙ、ｚを軸とする空間に複数の等級領域を設定し、該特徴点を該空間にプロットし、各等級領域内に含まれる特徴点の数または全特徴点に対する各等級領域内の特徴点の比率に基づいて検査対象物の等級を判定することを特徴とする等級判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物の等級判定方法に関する。詳しくは粉体やフィルム等の検査対象物の等級を、検査対象物に存在する特徴点の複数の特徴量よって特徴付けられる特徴点の数または比率に基づいて判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
検査対象物の等級判定方法として、検査対象物をカメラにより撮像して得た２次元画像パターンから対象物の特徴量を算出し、この特徴量を基準値と比較して検査対象物の等級判定を行う方法が知られている。例えば、特許文献１には、具体例として、茄子の形状に関するパラメータと色から個々の茄子の等級判定することが開示されている。
しかしながら、この方法は、個々の検査対象物を１特徴点として判定するものであり、例えば、白色粉体中の有色物または異物やフィルム中の変色部や傷のような複数の特徴点を有する検査対象物を複数の特徴量によって特徴付けられる特徴点の数または比率に基づいて等級判定するものではない。
【特許文献１】特開平６−３４７２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、粉体やフィルム等の検査対象物の等級を、検査対象物に存在する特徴点の複数の特徴量よって特徴付けられる特徴点の数または比率に基づいて判定する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らはかかる課題を解決するために、検査対象物に存在する複数の特徴点に基づいて判定する方法について鋭意検討した結果、（１）複数の特徴点に関してそれぞれ２種類の特徴量ｘ、ｙを計測し、ｘ、ｙを軸とする平面に複数の等級領域を設定し、該特徴点を該平面にプロットし、または（２）複数の特徴点に関してそれぞれ３種類の特徴量ｘ、ｙ、ｚを計測し、ｘ、ｙ、ｚを軸とする空間に複数の等級領域を設定し、該特徴点を該空間にプロットし、各等級領域内に含まれる特徴点の数または全特徴点に対する各等級領域内の特徴点の比率に基づいて等級を判定することによって、精度良く、容易に検査対象物の等級を判定できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち本発明は、検査対象物に存在する複数の特徴点に関してそれぞれ２種類の特徴量ｘ、ｙを計測し、ｘ、ｙを軸とする平面に複数の等級領域を設定し、該特徴点を該平面にプロットし、各等級領域内に含まれる特徴点の数または全特徴点に対する各等級領域内の特徴点の比率に基づいて検査対象物の等級を判定することを特徴とする等級判定方法である。
【０００６】
また本発明は、検査対象物に存在する複数の特徴点に関してそれぞれ３種類の特徴量ｘ、ｙ、ｚを計測し、ｘ、ｙ、ｚを軸とする空間に複数の等級領域を設定し、該特徴点を該空間にプロットし、各等級領域内に含まれる特徴点の数または全特徴点に対する各等級領域内の特徴点の比率に基づいて検査対象物の等級を判定することを特徴とする等級判定方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によって、粉体やフィルム等の検査対象物の等級を、精度良く、容易に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明における検査対象物として具体的には、メチオニン等の粉体、アクリル板、光学フィルム等のシート状またはフィルム状の製品等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
白色粉体等は乾燥時に着色し、程度によって黄色〜茶〜こげ茶〜黒色の有色部が含まれることがある。また、フィルム等も異物や、部分的に変色した部分を有することがある。これらの有色部、異物および変色した部分等が特徴点として抽出される。これらの特徴点は、通常、検査対象物の欠陥領域である。
特徴点の２種類の特徴量ｘ、ｙとしては、通常、強度情報と形状情報が、強度情報としては、検査対象物の正常背景の平均明度と欠陥領域の明度との差または正常背景の平均色度と欠陥領域と色度との差が、形状情報としては、欠陥領域の大きさを表す量が採用される。
以下、検査対象物として粉体を例に、本発明を具体的に説明する。
【０００９】
図１は本発明で使用する装置の例を示す図である。装置は粉体画像測定装置１と画像処理装置７からなり、粉体画像測定装置は、その上部に粉体を照明する２本の蛍光灯３と粉体の画像を撮影するラインセンサ２、およびその下部に粉体を等速移動させる１軸ステージ６を備えており、粉塵防止対策として、それらを透明ガラス板５で隔離している。
透明ガラス板としては約１０ｍｍ厚さのものが使用され、その上部に２本の直管蛍光灯を配置している。２方向から照らすことによって粉体表面の凹凸による印影をなくすることができる。蛍光灯は２本に限るものでなく、多く配置しても良い。
【００１０】
粉体はトレーに入れ、表面を擦り切り、平らにし、１軸ステージに積載し、等速で移動させる。
ラインセンサで粉体表面を１次元撮影し、粉体が等速移動することによって２次元画像が得られる。撮影面積は、特に限定されるものではないが、例えば、視野８０ｍｍ×移動距離２００ｍｍ（１６０ｃｍ２）とする。
ラインセンサからの映像信号は画像処理装置７で処理し、粉体の等級を判定する。
【００１１】
図２は本発明で使用する装置の他の例を示す図である。ラインセンサの代わりに２台のエリアセンサ２、および複数本の蛍光灯３が配置されている。蛍光灯３と透明ガラス板５との間に拡散フィルム４が配置され、視野全体を均一に照明する。その他は図１と同様である。
エリアセンサでは、粉体表面を停止状態で撮影し、１画面分を移動しながら順次撮影する。撮影面積は、特に限定されるものではないが、例えば、視野３０ｍｍ×２８ｍｍ×カメラ２台、１軸ステージ長さ２４０ｍｍ（１４４ｃｍ２）とする。
【００１２】
センサとしては、通常ＣＣＤカメラが使用され、撮影して得られるデジタル信号を画像処理装置で処理する。
この粉体の場合の特徴点は、通常、正常粉体とは異なる欠陥領域である正常粉体と色または濃淡の異なる粉体または異物が挙げられる。
この複数存在する特徴点に関してそれぞれ２種類の特徴量ｘ、ｙを計測する。特徴量としては、強度情報である正常領域の平均明度と欠陥領域との明度差または正常領域の平均色度と欠陥領域との色度差が、形状情報としては欠陥領域の大きさを表す量が挙げられる。
具体的には、白色粉体中の有色部を計測する。有色部は、程度によって黄色〜茶〜こげ茶〜黒色を示し、領域によってその程度が異なる。通常、有色部の明度と大きさを計測する。
【００１３】
図３は画像処理の例を説明する図である。（Ａ）は撮影して得られた原画像の断面波形を示す。横軸は位置、通常、粉体の移動方向に直角方向の位置を示し、縦軸は明度を２５６階調で示している。
照明強度の不均一等により正常部にも存在する明度の不均一を除去し、正常領域の明度を一定にするためにシェーディング補正を行う。原画像と、例えば正常領域の平均として求めたシェーディング画像（Ｂ）との差分に１２８階調を加算し、１２８階調を基準とする波形（Ｃ）とする。
【００１４】
正常領域と有色部とを識別するために、シェーディング補正後の画像について閾値を設定する。通常、シェーディング補正後の画像について明度の標準偏差σを求め、１２８−kσを閾値とする（Ｅ）。この閾値以下を有色部、すなわち特徴点と判定する。ここで、kは有色部抽出の際の感度を調整するために適宜定める係数であって、通常、１〜３程度の値が用いられる。ｋの値が小さいほど、わずかな明度差でも有色部として抽出されるがノイズ成分の抽出も多くなる。逆に、ｋの値が大きいほど、ノイズ成分を抽出しにくくなるが有色部の抽出感度も低下する。ｋの値は実際の製品を評価しながら実験的に定めるのがよい。
その際、有色部以外のノイズ成分が抽出されることがあるが，これらは通常、有色部と比較して面積が小さいため、微小領域を除去するような処理を用いることによりノイズを消去することができる。
【００１５】
次に、有色部毎にラベリングを行う。そしてラベリングした欠陥領域毎に、強度情報としてここでは平均明度を、寸法情報としてここでは面積（画素数またはそれをｍｍ2に換算した値）を求める。ここでいう面積とは、（Ｅ）の斜線部の面積ではなく、画像の平面の面積である。ここでは白地に黒を抽出するので、平均明度そのものを使うと、数値が大きい（１２８階調に近い）ほど正常であることを意味する。強度情報として、平均明度の１２８階調との差を用いると黒色に近いほど数値が大きくなるので直感的に分かりやすくなる。したがって、欠陥の濃度としては１２８階調との差を用いるのが好ましい。
【００１６】
このようにして計測した特徴点の特徴量、すなわち欠陥領域である有色部の強度情報である明度および形状情報である面積を用いて等級判定を行う。
明度および面積をｘ、ｙ軸とする特徴平面に複数の等級領域を設定する。設定方法はｘ軸とｙ軸の交点を中心とする多重の円または楕円によって行われるが、これらに限定されるものではなく、ｘ軸とｙ軸を辺とする矩形や三角形でもよい。図４は実施例の結果を示すが、この例では多重の楕円で等級領域を設定している。楕円間の間隔は等間隔である必要はなく、また楕円の曲率も予め定められたものである必要はない。設定方法は、特徴点について予め把握している特徴の傾向から判断して選択される。
【００１７】
この特徴平面に計測された特徴点をプロットする。この作業を計算機内部で行い、計算機で領域内であるかどうかを判定する場合も、具体的に平面にプロットしないけれども、実質的にプロットすることと変わりなく、同等である。
各等級領域に存在してよい特徴点の個数をあらかじめ設定しておき、この閾値を超えるかどうかによってその各等級領域を満たすかどうかを判断する。閾値は複数設定することもでき、○△×判定とすることができる。
また、各等級領域に存在する特徴点の数が全特徴点数に占める比率に基づき、その各等級領域を満たすかどうかを判定することもできる。
これらの判定法の場合、通常、等級条件を満たす最も下位の等級値をその検査対象物の等級とする。すなわち、等級Ｂの条件は満たすが、等級Ｂより下位の等級Ｃの条件は満たさず、さらに下位の等級Ｄの条件を満たす場合、その検査対象物の等級はＤとする。なお、判定基準はこれに限定されるものではない。
【００１８】
２種類の特徴量（ｘ，ｙ）に代えて、検査対象物に存在する複数の特徴点に関してそれぞれ３種類の特徴量（ｘ，ｙ，ｚ）を計測し、ｘ、ｙ、ｚを軸とする空間に複数の等級領域を設定し、該特徴点を該空間にプロットし、各等級領域内に含まれる特徴点の数または全特徴点に対する各等級領域内の特徴点の比率に基づいて検査対象物の等級を判定することもできる。
例えば、検査対象物が色彩をもつ物体であり、特徴点が色または明度が異なる領域であり、特徴量として明度差、色差、面積を計測して行う。
この場合、ｘ、ｙ、ｚを軸とする空間に等級領域を設定して行う以外は、ｘ、ｙを軸とする平面に等級領域を設定して行う場合と同様に行われる。
【実施例】
【００１９】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００２０】
図１に示す装置を用いて、メチオニン粉体の等級判定を行った。
幅４５０ｍｍ×長さ５００ｍｍ×高さ５００ｍｍの粉体画像測定装置（１）の内部に厚さ１０ｍｍの透明ガラス板（５）を配置し、その上方に２本の蛍光灯（３）と粉体の画像を撮影するラインセンサ（２）を配置した。粉体はトレーに入れ、表面を擦り切り、平らにし、１軸ステージに積載し、３０ｍｍ／secで移動させた。
撮影面積は、視野８０ｍｍ×移動距離２００ｍｍで１６０ｃｍ２とした。解像度が４０μｍ／ピクセルであり、２０００画素×５０００ラインの１枚画像が得られた。
【００２１】
これを画像処理装置７で処理した。方法は図３に示すとおり、シェーディング補正を行い、閾値を設定して有色部（欠陥領域）と判定し、欠陥領域毎にラベリングを行い、ラベリングした領域毎に、明度およびその面積（画素数）を求めた。
なお、使用した機器仕様を次に示す。
蛍光灯：ツイン蛍光灯ツイン27ワット  3波長形昼光色 FPL27EX-D   National製
ラインセンサ：ＣＣＤライン白黒カメラ  NS2048   NED製
レンズ：Micro−NIKKOR  （株）ニコン製
画像処理装置（７）：FHC330A(画像入力ボード)，FVL(画像処理ライブラリ)  （株）ファースト製
【００２２】
ｘ軸が欠陥濃度（明度の１２８階調からの差で表す）、ｙ軸が欠陥面積（画素数で表す）である平面に楕円で等級領域を設定した。下式（１）のｘ０、ｙ０に、それぞれ（５０、１００）、（７０、２００）、（９０、３００）、（１１０、４００）を代入して、４本の楕円を画き、５つの等級領域を設定した。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
４サンプル（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）について計測しその結果を設定した等級領域にプロットした。結果を表１および図４に示す。
各等級領域に許容する欠陥個数を設定し、この基準個数を満たしているかどうかを判定した。
その結果を基に、各サンプルの等級判定を行った。なお、等級条件を満たす最も下位の等級値をその検査対象物の等級とした。
【００２５】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明で使用する装置の例を示す図である。
【図２】本発明で使用する装置の他の例を示す図である。
【図３】画像処理の例を説明する図である。
【図４】実施例における等級領域に特徴点をプロットした図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  粉体画像測定装置
２  ラインセンサ
３  蛍光灯
４  拡散フィルム
５  透明ガラス板
６  １軸ステージ
７  画像処理装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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