(57)【要約】【課題】画像処理において、光源の不整を整備することは、受光側のレンズ等で発生する不整と共に重要な補正対象となる。このために、再補正を包括する全ての補正を行うことで、より高い精度を維持することができる。【解決手段】当発明では、窓全体、あるいは、想定できる精度維持が可能な領域（以後、両者を計測領域と称する。）を設定し、その面の輝度を計測し、均一光源とするための歪み成分とするために最小値、あるいは、最大値に対する偏差を率としておのおのの適応する画素ごと、あるいは、縦横方向への距離対率として抽出しておき、その数値を再補正値データとして保存する一方、従来の、補正係数抽出を行った比率値に再補正係数を用い演算を行う。【選択図】  図８
2008225307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像処理装置を、均一光源を利用して明るさ（以後、輝度と称する。）の輝度ムラを補正する機能に関し、追加要因となる補正機能として、均一光源がもつ基本的な固定ムラ成分を改善するために、予め、均一光源の光射出口（以後、窓と称する。）から射出される光束の計測を検出面が１点で構成された光センサー、あるいは、複数の検出点を持ちそのデータ出力を１点とする複合センサー（以後、両者を総称してセンサーと称する。）を均一光源に対して等距離で正対しながらＸ軸とＹ軸、あるいは、特定の経路を走査し、窓よりの全光束に対して、あるいは、窓の有効寸法として設定した枠内で抽出された均一光源からの輝度データを利用し、そのデータ中の最小値、あるいは、最大値を基準として、その偏差を率とする抽出行い、その偏差データを光源の固定的ムラとして実際の画像処理の際に得たデータに対する、レンズを主とする補正を目的のシェーディング補正（以後、補正、および、補正係数と称する。）を行った際に、抽出された補正係数と共に均一光源光源の補正係数（以後、光源補正係数と称する。）として相互の補正係数を演算して合成補正係数を求め、その合成補正係数と計測データを演算する機能を有する合成補正係数抽出機能付き画像処理装置。
【請求項２】
請求項１で説明する、センサーの代わりに、２次元光センサー（以後、ＣＣＤと称する。
）を用い、均一光源窓、あるいは、有効範囲と設定する計測対象枠より狭い範囲を対象とする光源補正計測枠を設定するが、この際に、この光源補正計測枠に均一光源の中心を同軸になるように位置合わせを行う。この光源補正計測を行う前に、予め、光源補正計測枠での補正係数をこの光源補正計測枠の中心を計測対象枠中心と同軸にした位置で補正係数を作成する。この補正係数を用い、実際の光源補正計測を行うもので、おのおのの計測位置で、この補正係数を適用して演算を行い抽出された数値の、最小値、あるいは、最大値を基本とするおのおのの画素に対応する比率を光源補正係数として、対象計測枠全体のデータとすべく、全光源補正計測データとして保存する。この際に光源補正計測枠の中心部の偏差は、同一レベルであるために重累する画角の同位置に対応するデータを相互に演算を行い比率としておのおのの画角のデータを演算し変更する。また、おのおのの画角で重累する範囲は、変更したデータの平均化、あるいは、重累部分をどちらか一方を削除して対応する。この方法によって得られたデータを光源補正係数として保存し、実際の計測にあたり、補正係数と共に演算を行い合成補正係数とした数値を用い計測データの演算を行う機能を有する合成補正係数抽出機能付き画像処理装置。
【請求項３】
請求項１と請求項２で説明する、光源補正係数を基本データとし、実際の寸法と位置で指定する補正処理を行う際に、その設定条件に対応する光源補正のための画角と位置を指定することで、予め抽出したデータから画角の寸法と、基本データの解像度をデータ補間を行い画素に対応する位置データとして適応し補正処理画角とその位置のデータとして運用する機能を有する合成補正係数抽出機能付き画像処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３で説明する合成補正係数に包括される補正機能として、液晶表示装置を含む平面表示装置（以後、ＦＰＤと称する。）の表示に関わり、中央部の輝度レベルが高く周辺に至るほど輝度レベルが低くなる設定の係数や、画像信号のフィールド間のレベルズレ成分を光源補正係数と共に処理する機能を備えた合成補正係数抽出機能付き画像処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４に関し、補正係数を含めた補正係数を用いる合成補正係数を実際の計測データに適用した処理後データで構成される画像表示を行う方法と、実際の計測データと補正係数との演算結果のみのデータを処理画像とし、それ以外の補正係数を合成星係数として別途処理しデータを作成し表示する選択機能を有する合成補正係数抽出機能付き画像処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５で説明する機能を用い、背景処理に適用する目的、あるいは、計測対象物の補正処理を行い高精度に２値化処理、あるいは、微分処理を行う画像処理装置。
【請求項７】
本発明による光源補正係数、あるいは、合成補正係数を用い、輝度ムラ計測、あるいは、色ムラ計測を行う計測装置、あるいは、検出装置。
【請求項８】
大型の液晶表示器やプラズマディスプレイ等（以後、ＦＰＤと称する。）の補正係数抽出、あるいは、光源補正係数、または、合成補正係数抽出にあたり、複数のＣＣＤをおのおの単独で均一光源を参照して補正係数と光源補正係数、あるいは、合成補正係数を作成し、実際のＦＰＤの計測にあたり、全光束を、あるいは、演算を用いそれに相当する計測数値を補間できる条件に合致する面積に対するＣＣＤの台数を用いＦＰＤ等の計測に用いる評価装置。
【請求項９】
請求項１から請求項４で説明する機能を用い、箱形の均一光源の窓材を外して拡散シート等の拡散効果がある材料の検査、および計測装置として用いること、あるいは、紙の地合検査等の透過による検査・検出および、計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
産業市場や一般市場において、画像処理に使用される画像を取り込むためにはＣＣＤにはレンズを用いている。このレンズは、球面収差により、基本的に輝度に関して樽型歪みが発生し、その補正を行うために均一光源を使用するが、この光源のムラ成分の補正が必要であることに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般市場では、箱形均一光源、あるいは、積分球を用い補正を行って樽型歪みを解消している。
【０００３】
均一光源として、２次元光源の一部を利用し、レンズ鏡筒内での狭面積抽出により距離成分を無視する方式で補正係数を作成している。
【０００４】
【特許文献１】特願２００６−２４３５３３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の、均一光源は箱形均一光源を用いることで大きく対応することができるようになったが、均一光源として、完全な状況で均一度を保つ構造にはなっていない問題がある。光源筐体内部に光学素子を適用し補正のための手段を講じることで面としての均一度に対応することの可能性はあるが、光束の方向性の不揃い等による面精度維持に困難となる。
【０００６】
均一光源の大型化に伴いより、光源として発生する歪みが大きくなるために、精度維持が難しくなる。
【０００７】
最短距離で、狭面積を利用する手法では、固定的歪みが連続的に変化することと、事実上、均一ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
当発明では、窓全体、あるいは、想定できる精度維持が可能な領域（以後、両者を計測領域と称する。）を設定し、その面の輝度を計測し、均一光源とするための歪み成分とするために最小値、あるいは、最大値に対する偏差を率としておのおのの適応する画素ごと、あるいは、縦横方向への距離対率として抽出しておき、その数値を再補正値データとして保存する一方、従来の、補正係数抽出を行った比率値に再補正係数を用い演算を行う。
【０００９】
また、再補正係数抽出の手間を省くために、実際の補正を行う領域の寸法と位置から、予め抽出した計測領域の再補正係数の部分を抽出して補正係数と共に再補正係数として運用をする。必然性があれば、補正係数を求める領域に対する再補正係数を抽出する方法でも構わない。
【発明の効果】
【００１０】
当発明により、画像処理を行う際に空間フィルターを用いずとも２値化処理や微分処理を用いて対応が可能となるために、処理速度の高速化や処理に関わるコスト低減に役立つことになる。
【００１１】
大型の均一光源に対する精度維持や、拡散状態検出、あるいは、ムラ度検出、あるいは、紙の地合検出にあたり、均一度維持が可能となったために精度維持が可能となる。
【００１２】
箱形均一光源に関し、窓材を外して検体を載せることで拡散効果率を抽出することが可能となる。
【００１３】
複数の、ＣＣＤを適用する際の補正が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
当発明の適用例として、画像処理装置補正用均一光源の均一度ムラに対する追加補正の方法として、光源補正係数抽出を計測方法を図示しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、計測対象物を代表として、箱形の均一光源の光放出口（以後、窓と称する。）とそれに正対して取り付けたＸーＹステージと光束検出用センサー（以後センサーと称する。）を示す。１−１は、窓であり、１−２はＹ軸ステージをし、１−３はＸ軸ステージを示す。また、１−４は、窓の光束を検出するセンサーを示す。図２は、この箱形均一光源の窓に対する位置関係を側面図として示すものであり、図１の名称で表示した。１−２はＹ軸ステージで、１−３のＸ軸ステージをＹ軸方向に移動させる構造を示し、Ｘ軸に取り付けられたセンサーが横方向に窓に平行に移動が可能な機構系を示すもの１−２のＹ軸も同様に窓に平行にＸ軸ステージを移動させる構造となっていることを示す。
【００１６】
信号処理系に関する方式は、図３で示す３−１レベル表示グラフにある、３−５の信号レベル中から３−２、３−３、および３−４を代表とするレベルで説明する。３−２は最小値のある点を示し、３−４は最大値のある点を示す。３−３は、任意の点で中間値である。処理においては、基準点を分母としてそれに対応する値を分子に置き算出する。例えば、最大値を基準とする場合には、１÷（対象値÷最大値）とし、最小値を基準とする場合には、１÷（対象値÷最小値）として、再補正係数を求める。この係数を抽出するにあたり、ＣＣＤのように分解能が固定的なものであれば、ＸーＹステージのおのおのの距離をその分解能に分割して、その分割した範囲の信号のレベルの平均値を対応させるものであり、高解像度で抽出して再補正データを要求する条件に合わせてセンサーからの解像度を要求される計測の解像度に平均値演算をして解像度を要求解像度に変換しながら分割数に合致する解像度で用いる方法も可能である。
【００１７】
図４は、ＣＣＤの分解能に合致する方法を図示するために解像度を低くして示したものである。４−１は１解像度単位を示しておりこれが全幅に対する分割数がＣＣＤの１画素に対応するものである。
【００１８】
図５は、高解像度で保存した光源補正係数をＣＣＤの補正係数抽出に伴い適用する方法を概念として図示したものであるが、補正係数抽出の位置と枠寸法に合わせて切り出す代表的方法を示すもので、端点からの距離と中点からの距離を利用して、有効設定枠体画角寸法で寸法の比率を抽出する、一方、位置は補正係数抽出設定の画角の中点と再補正係数の中点の位置偏差で抽出する際補正データの切り出しを決定する。また、補正値抽出処理に伴い、補正値抽出と同じ枠設定で光源補正値を抽出する方法でも良い。
【００１９】
図６は、ＣＣＤのフィールドごとの偏差を例として示すものであり、同じ輝度レベルで高い輝度レベルと充分に低い輝度レベルを検出した際の状況を示し、奇数フィールド側では６−１高いレベル側を６−３は低い輝度レベル側を示す。一方、偶数フィールドを代表として示した６−２は高い輝度レベル側を示し６−４は低い輝度レベル側を示すことを表示している。このまま、シェーディング補正を行い補正係数を作成してしまうと、それぞれのフィールドの補正係数に相違が出てしまうために、低輝度側のズレ分をオフセット調整機能として同位に保つために、フィールド単位で全画素に対して数値に加算、あるいは減算する数値を付加する。この付加する条件としては、できるだけ広いレベル範囲を使用できる条件に合致する側に付加する。一方、高輝度側は倍率、あるいは、比率で補正係数とするが、これは、予め、計測を行いそれらの数値を抽出しておくものである。
【００２０】
図７は、本発明の処理機能をブロック図として示したもので、データ移動を示す実線は同時処理を行うものとして、７−２の補正係数と７−３の光源補正係数、および、００１８で説明した、画像信号のフィールド間の偏差に関する補正や、ＦＰＤの設定に関わる特性に合致させるプロファイル設定などの追加補正係数７−４を７−６の処理部で、予め、合成処理係数とするために処理をし、求めておき、その合成補正係数を計測時に入力される７−１入力信号と７−６の演算部で演算を行い画像表示を行うことを示すものであり、データは７−７の２次処理部の出力先であるデータ出力をする。一方、点線については、補正係数抽出の際の均一光源が充分に均一と見えない場合には、誤解を招かないためにも、敢えて、補正係数のみを計測時の入力信号と処理を行い、画像表示を行い、その補正された数値を改めて７−７の２次処理部で演算を行いデータのみ合成補正値とする方法を示した。この７−７は、７−６の処理部を共通として適用することも可能である。
【００２１】
ここまでの、信号の状況を説明するための図として図８の説明をする。太線の８−２が均一光源の断面を表示するものとしてシェーディング補正処理を行うことを想定すると、
８−１がレンズを透過して得られる未処理の信号であり、補正後は、８−３の補正後信号断面となる。しかしながら、元の信号に樽型歪みがあるもので補正をしていることから、事実上の対応は、８−４の実際の状況の信号と同等となる。これは、樽型歪みを対象として説明しているが、どのような信号であっても同様に逆パターンの信号となる。
【００２２】
また、ＣＣＤを使用した光源補正係数抽出方法として、光放出窓に対する設定枠より狭い範囲で補正係数を作成し、その補正係数を抽出した際の枠寸法を移動させながら補正係と演算しつつデータ抽出を行う方法で、図９で図示する代表例として説明する。９−１から９−５までは同じ面積とし、中央部で重なりあう寸法に設定する。ここでは、枠の１／４強の面積を補正係数抽出枠としておのおのの画素に対して補正値抽出し、その変化を最大値、あるいは、最小値に対する偏差率として再補正係数とする方法である。図１０は、その簡易方法での説明する図であるが、１０−３の有効枠に対して１０−１の対角線１と１０−２の対角線２を引き、その交点からの４本に分離した形でデータを抽出するもの。
【００２３】
図１１は、おのおのの対角線上にある信号を示すもので、この信号は均一光源が樽型歪みを包括するものであることを前提としたもので、１０−３の有効枠の右側の対角線を１／２に分ける線分側では、右側下がりの信号となる、一方、左側では、左下がりの信号となるが、計測時期が同時ではないために、信号全体の変動も考慮に入れる必要がある。このために、１０−３の有効枠中心は、対角線の交点にあたる位置から、樽型歪みの最高輝度レベルとなる可能性が一番高い部分でありまた、共通の点であるところから、計測時間にズレがあってもこの点を最高値とすることと、おのおのの線分での値を比率とすることで共通データとすることとできるために適用したもの。ここでは、対角線を代表としたが、有効枠を４象限に区切り、その象限毎に、中点となる位置を共通とし、その点の信号に対する実際値を用いずに比率とすることで、計測時限のズレによる計測値の変動に対応したものとすることができる。実際の処理で使用する、ＣＣＤの分解能に合致させるためには、センサーで用いた方式を適用してＣＣＤの分解能に合致させるもの。
【実施例２】
【００２４】
当発明の、別の実施例として、光拡散目的の材料の検査、あるいは、計測（以後、計測と称する。）に適用する方法を図示しながら説明する。この用法については、光源の均一性が評価数値に影響を及ぼすために輝度の均一性を要求するものとなる。
【００２５】
箱形均一光源の窓材を外し、窓位置でのムラ成分を検出した後に、その輝度の最小値、あるいは、最大値を基準として、実施例１で説明した光源補正係数作成の方法に基づきおのおのの補正値を各画素ごとに求め保存し、実際の計測にあたり、比検体とする拡散透過材料、あるいは、半透過材料を窓上に置き筐体内からの放射される光束を比検体を透過した光束をＣＣＤで受け、その信号出力の信号と共に演算を行い、最大値、あるいは、最小値との対比でおのおのの画素ごとの比例値を拡散率値として求める。この方式は、紙の地合検査等にも適用が可能である。
【実施例３】
【００２６】
当発明を、大型ＦＰＤに適用するために、複数のＣＣＤを適用する必然性があるために、複数のＣＣＤの信号を補正する方法を図示しながら説明をする。
【００２７】
対象となる大型ＦＰＤは、大型のために分割して計測をする必要がある。図１２はその代表とする分割であり、上下左右の分割の方法もある。
図１３は、ＣＣＤ１台を対象とした際に発生する１３−３で示す非受光エリアが広く多くの光束を検出しないままでデータを作成してしまうことと、特に、周辺側のデータは皆無に近い状態であることを示す。一方、図１４は、当発明の方式をさらに活かすための計測を示すもので、１４−５で示す非受光エリアが狭くなっただけではなく、周辺のデータを抽出できる可能性が高くなることをしめしている。さらに、１３−２で示す検出角度が図１４ー４で示す角度に比べ、格段に、光束の平行度が違うことも計測誤差を小さくすることに寄与することになる。
このことは、大型ＦＰＤや、大面積の対象物には必要な方式である。
【実施例４】
【００２８】
当発明を、画像処理の用途に関する２値化処理の適用で有意義であることを図示して説明する。
【００２９】
２値化処理において、背景となる光照射をされた状況が、如何に、画像計測等画像処理に影響を与えているかの説明を行う。一般的な光照射を行うと、フィラメント等の特定の状況を除き、また、同軸で落射することを条件とした場合には、中央部が明るく周辺部に行くに従って暗くなる状況があり、そこに対象物が置かれると、図１５のようなプロファイルをもつことになる。１５−２は、１５−１の対象物を置いた条件とその対象物による影等からの影響で１５−３のように対象物の周囲が暗くなる部分を除いた場合に樽型に近い状況をもつ。このために、１５−４の閾値設定が困難となる。図１６は、この背景部分を対象物を置く前に背景成分用補正値を抽出することと、計測画角に対応したシェーディング補正係数抽出を行い、それらの合成補正値として保存し、実際の計測値と演算を行う方法とする。これにより、計測値は、１６−３部分を除き閾値設定はたやすいものになるばかりではなく精度の高い画像データを高速に処理することが可能となる。１６−３の部分に関しては、光照射で影をつくらない条件を設定することで対応することになる。この処理では、背景成分用補正係数を処理時の画像信号と演算をした値を用い画像表示を行うと図１６の信号のように、対象物が黒であることを条件とすれば１６−１の対象物部分ようにレベルが下がり、その周囲に１６−３の対象物の影響部分が発生するも、２値化のための閾値１６−４を設定することはたやすいことになる。また、補正係数と、ここで作成した背景の光条件となるおのおのの画素の比率による補正値は当発明の合成補正計数に代入して用いることで、データ上の均一性のための補正処理とすることが可能である。
データとしての補正係数に関する表示をしないで運用することも可能である。
【００３０】
空間フィルターで変化点を求める方式で、その連続点を線として図形抽出を行う際にも、輝度レベルの条件が計測のファクターであれば本発明の方式を採用しなければ光源の補正とレンズの補正、あるいは、ＣＣＤ内部や回路の固定的不整成分の削除はできない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
画像処理のコストを考慮した場合には、精度上昇は当然のこととして、従来の方式よりも低コストとなり処理時間も短くなるために有意義であること。また、大型パネルでなくとも、精度維持のためにはシェーディング補正と併用することが重要な能力となるために画像処理全般に用いられることと考えられる。
【００３２】
箱型均一光源の、窓材を外し、拡散素材の透過による計測は、目視検査担当者の健康のために有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】均一光源の、窓上におけるＸ−Ｙステージの配置を示す。
【図２】均一光源の側面図。
【図３】センサーで抽出した輝度値に対して処理上適用するレベルの位置を示すグラフ。
【図４】センサーで抽出した信号をどのように分割するかを説明する図。
【図５】センサーで抽出した信号に対し、枠設定の方法を示すグラフ。
【図６】画像信号の、フィールドごとの相違を示すグラフ。
【図７】本発明の、再補正値、および、合成補正値処理のブロック図。
【図８】均一光源のムラを考慮しない場合のシェーディング補正値の実際の説明。
【図９】ＣＣＤを使用した、再補正のための画角設定を示す図。
【図１０】ＣＣＤを使用して、有効枠に対角線を引いた線上のデータのみで再補正を行う簡易な方式を示す図。
【図１１】ＣＣＤを使用して、簡易な方式で得た対角線を中点から分離して４象限データとした信号状況のグラフ。
【図１２】大型ＦＰＤのための３分割で計測処理、あるいは、補正処理等に使用する状況を示す図。
【図１３】大型ＦＰＤを、１台のＣＣＤを使用して計測を行う状況を示した図。
【図１４】大型ＦＰＤを、３台のＣＣＤを使用して計測を行う状況を示した図。
【図１５】通常の、２値化画像処理で発生している背景の不整を示す図。
【図１６】本発明を適用して、２値化処理を行う際の画像表示図。
【符号の説明】
【００３４】
１−１    均一光源の光射出窓
１−２    Ｙステージを示す。
１−３    Ｘステージを示す。
１−４    輝度計測用センサーの位置を示す。
２−１  均一光源の筐体を示す。
２−２  Ｙステージの底面を示す。
２−３  Ｘステージの側面を示す。
２−４  輝度計測用センサーの側面を示す。
３−１  輝度レベルの断面グラフ
３−２  輝度値の最小の位置を示す。
３−３  輝度レベルの任意の位置を示すが、最大値でも最小値でもない中間値点。
３−４  輝度値の最大値の点を示す。
３−５  センサーより入力される輝度レベル信号を示す。
４−１  センサー入力の単位幅は時間分割であることを示す。
５−１  補正係数の画角に対応する幅を示す。
５−２  再補正係数の、データ枠の端点を示す。
５−３  再補正係数の、データ枠の中点を示す。
６−１  画像信号の、フィールド信号の奇数フィールドの高輝度側のレベルを示す。
６−２  画像信号の、フィールド信号の偶数フィールドの高輝度側のレベルを示す。
６−３  画像信号の、フィールド信号の奇数フィールドの低輝度側のレベルを示す。
６−４  画像信号の、フィールド信号の偶数フィールドの低輝度側のレベルを示す。
６−５  画像信号の、セットアップレベルの幅を示す。
６−６  画像信号の、同期信号側のプラス側のレベルを示す。
７−１  画像信号の入力経路の入り口の部分を示す。
７−２  シェーディング補正係数を保存する部分を示す。
７−３  再補正係数を保存する部分を示す。
７−４  ＦＰＤの都癖に合致させるための追補正係や、画像信号のフィールド補正係数の保存部を示す。
７−５  補正係数・再補正係数、そして、追加補正係数を纏めて処理をした合成補正値を保存する部分。
７−６  当発明の、基本的処理部分を示す。
７−７  画像表示に関わり、表示用とデータ処理用に分離をする場合で、高速性を必要な場合に充当する処理部。
８−１  画像入力信号と同等な信号を示す。
８−２  均一光源の実際のレベルを示す。
８−３  補正を行い、均一とするレベルを示す。
８−４  処理された信号の実際のレベルを示す。
９−１  補正係数を抽出するための画角と位置を示す。
９−２  ９−１の画角を左上側に適用した部分。
９−３  ９−１の画角を右上側に適用した部分。
９−４  ９−１の画角を左下部に適用した部分。
９−５  ９−１の画角を右下部に適用した部分。
９−６  計測対象となる、有効枠を示す。
１０−１  対角線１を示す。
１０−２  対角線２を示す。
１０−３  計測のための有効枠を示す。
１１−１  ９−３の信号を示す。
１１−２  ９−５の信号を示す。
１１−３  ９−２の信号を示す
１１−４  ９−４の信号を示す。
１１−５  計測線４本の中央にあたる位置を示す。
１２−１  補正対象とする画角で、ＦＰＤの左側であることを示す。
１２−２  補正係数とする画角で、ＦＰＤの中央であることを示す。
１２−３  補正係数とする画角で、ＦＰＤの右側であることを示す。
１２−４  １２−１と１２−２の重なった部分を示す。
１２−５  １２−２と１２−３の重なった部分を示す。
１３−１  １台のＣＣＤで、ＦＰＤ全画角を計測する図。
１３−２  このＣＣＤの計測有効エリアを示す。
１３−３  ＣＣＤの有効エリアの外にある非受光エリアを示す。
１４−１  ３台のＣＣＤを使用した場合を示し、その左側であることを示す。
１４−２  ３台のＣＣＤを使用した場合を示し、その中央にあることを示す。
１４−３  ３台のＣＣＤを使用した場合を示し、その右側にあることを示す。
１４−４  ３台のＣＣＤの有効計測エリアを示す。
１４−５  ３台のＣＣＤに対し、非受光エリアであることを示す。
１５−１  一般画像処理の、２値化処理における対象物の計測レベルを示す。
１５−２  一般画像処理の、２値化処理における背景のレベルを示す。
１５−３  対象物の影響で、信号が影響を受けているところを示す。
１５−４  ２値化処理に適用する閾値を示す。
１６−１  本発明の、２値化処理における対象物の信号を示す。
１６−２  本発明の、２値化処理における背景の信号を示す。
１６−３  対象物により影響を受けた部分を示す。
１６−４  閾値を示す。
【図１】
2008225307.tif 000003
【図２】
2008225307.tif 000004
【図３】
2008225307.tif 000005
【図４】
2008225307.tif 000006
【図５】
2008225307.tif 000007
【図６】
2008225307.tif 000008
【図７】
2008225307.tif 000009
【図８】
2008225307.tif 000010
【図９】
2008225307.tif 000011
【図１０】
2008225307.tif 000012
【図１１】
2008225307.tif 000013
【図１２】
2008225307.tif 000014
【図１３】
2008225307.tif 000015
【図１４】
2008225307.tif 000016
【図１５】
2008225307.tif 000017
【図１６】
2008225307.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月18日(2007.7.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
信号処理に関する補正値抽出の方式は、図３で示す３−１レベル断面グラフにある、３−５の信号レベル中から３−２、３−３、および３−４を代表とするレベルで説明する。３−２は最小値のある点を示し、３−４は最大値のある点を示す。３−３は、任意の点で中間値である。処理においては、最大値、あるいは、最小値を基準とし分母に置きそれに対する値を分子に置き算出する。例えば、最大値を基準とする補正係数抽出の場合には、１÷（対象画素の値÷最大値）とし、最小値を基準とする補正値抽出の場合には、１÷（対象画素の値÷最小値）として、全分解能に対して再補正係数を求める。この補正係数を抽出するにあたり、ＣＣＤのように分解能が固定的なものであれば、ＸーＹステージのおのおのの距離をその分解能に分割して、その分割した範囲の信号のレベルの平均値を対応させるものであり、高解像度で抽出して再補正データを要求する条件に合わせてセンサーからの解像度を要求される計測の解像度に平均値演算をして解像度を要求解像
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図５は、高解像度で保存した光源補正係数をＣＣＤの補正係数抽出に伴い適用する方法を概念として図示したものであるが、５−１の補正画角幅を代表例として補正係数抽出の位置と枠寸法と仮定して切り出すことを示すもので、全光源補正値データ中で補正画角幅５−１がどの位置にあるかを５−１の補正画角幅の中点と全光源補正値データ画角の中点５−３でずれ分を、また、補正画角幅のスタート画素を５−２端点からの画素数として切り出しを決定する。また、補正値抽出処理を行う際に補正値抽出と同じ枠設定で光源補正値を抽出する方法でも良い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
９
図６は、ＣＣＤのフィールドごとの偏差を例として示すものであり、充分に高い輝度レベルと充分に低い輝度レベルを検出した際の状況を示す。奇数フィールド側では高いレベル側６−１を、また、低い輝度レベル側６−３を示す。一方、偶数フィールドを代表として示したものは高い輝度レベル側６−２を示しは低い輝度レベル側６−４を表示している。このまま、シェーディング補正を行い補正係数を作成してしまうと、それぞれのフィールドの補正係数に相違が出てしまうために、低輝度側のズレ分を６−５オフセットレベルを調整し同レベルに保つために、フィールド単位で全画素に対して偏差レベル分を、図では、比較して高いレベルにある６−４の偶数フィールド側から減算し６−３の奇数フィールド側のレベルに合致させる。次に、高輝度レベル側の整合方法として、６−２の偶数フィールド側が６−１の奇数フィールド側より低いために６−６のアンプレベルを調整して６−１の奇数フィールド側に整合させる。この機能で使用する補正値は、予め、上記の計測を行いの数値を抽出しておき対応するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、ＣＣＤを使用した光源計測対象枠として均一光源窓、あるいは、有効範囲を対象として設定するもので、この際の実質計測対象枠は、代表例として光源計測対象枠の１辺あたりを１／２強とし、面積においては１／４強として設定する。この状況を、代表例として図９で説明する。９−１から９−５までは同じ面積とし、光源計測対象枠中央と実質計測対象枠の中心部の位置を合わせて実施するが、実質計測対象枠の中央部で重なりあう寸法に設定する。この中央に位置する９−１中央部で抽出されたデータから、実質計測対象枠のシェーデイング補正に使用する補正値を作成する。９−２から９−５は、光源計測対象枠の角部内側にそれぞれ９−２、９−３、９−４、そして９−５を配置し計測する。これらの計測値に９−１で抽出した補正値を用い演算を行い偏差成分の補正値とする。この実質計測対象枠の位置設定により、光源計測対象枠中央部にそれおぞれの実質計測対象枠が重なる部分が発生するが、９−２から９−５の、おのおのの実質計測対象枠の重なり合う部分の平均値を最大値、あるいは、最小値を基本とする比率を求め相対値を算出しておき、９−２から９−５のおのおのの実質計測対象枠の補正値をその逆数で補正し、相対値を修正するが、先に実質計測対象枠全画素の補正値を算出してある値も同様にこの補正値で修正し最終補正値として適用する。図１０は、その簡易的使用方法の説明図であるが、１０−３の有効枠に対して１０−１の対角線１と１０−２の対角線２を引き、その交点からの４本に分離した形でデータを抽出するもの。また、高精度を対象とする光源補正値は、先に抽出された全画素に対する補正値を適用するが、分解能を整合する目的で、実質計測対象枠の重なり合う部分を１／２の幅に狭めて繋ぎ合わせる方法でも、あるいは、片側を無視して１辺を２倍の分解能として適用し、さらに１／２の分解能とするべく２ｘ２の画素の平均値、あるいは、合計値を適用しても良い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図１１は、おのおのの対角線上にある信号を示すもので、この信号は均一光源が樽型歪みを包括するものであることを前提としたもので、信号の状況から、図１０で示す対角線の中点で切断して４本の信号形態とした。１０−１の対角線を構成する信号は、図１１では、１１−３と１１−４となり、１０−２の対角線は、１１−１と１１−２で構成されるものであり、中点部分より外側に向かって樽型を示す状況に合致するものとなった。この状況として、中心より右側にあるおのおのの対角線の１／２に分ける線分側では、右側下がりの信号となる、一方、対角線の左側では、左下がりの信号となるが、計測時期が同時ではないために、信号全体の変動も考慮に入れる必要がある。このために、１０−３の有効枠中心は、対角線の交点にあたる位置から、樽型歪みの最高輝度レベルとなる可能性が一番高い部分でありまた、共通の点であるところから、計測時間にズレがあってもこの点を最高値とすることと、おのおのの線分での値を比率とすることで共通データとすることとできるために適用したもの。ここでは、対角線を代表としたが、有効枠を４象限に区切り、その象限毎に、中点となる位置を共通とし、その点の信号に対する実際値を用いずに比率とすることで、計測時限のズレによる計測値の変動に対応したものとすることができる。実際の処理で使用する、ＣＣＤの分解能に合致させるためには、センサーで用いた方式を適用してＣＣＤの分解能に合致させるもの。また別の方法として、 ９−１から９−５と表示してある計測対象枠を１８０度回転させて同じ画角を計測し、画素データの総量比で計測偏差値とする方法でもよい。さらに、光量変化が僅かな場合では計測対象枠を光源計測対象枠の１／４として重複しないで用いる方法でも構わない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
画像処理の２値化画像処理、また、場合によっては、微分画像処理において、処理対象物の背景となる光照射をされた状況が如何なる状況にあるかを対象物がない状態で計測を行うと、多くの場合にムラが多く、この影響から２値化画像処理のための閾値設定や、微分画像処理の変化幅に影響がある条件が多々発生している。このために、背景補正処理としてシェーデイング補正の補正値を作成する際に均一光源を参照して行う対象を計測対象背景を参照して補正値を作成することで背景のムラは理論値として均一となる。このことは、２値化画像処理の閾値を設定するには影響を少なくすることになる。また。微分画像処理におおいても変化をする幅を手特定しやすくなることなどがこの方式の骨子となる。しかしながら、実際の検出データはこの処理により変化を受けていることから、シェーデイング補正により発生する補正値を背景補正処理で得たデータに対し補正値を加えた合成補正処理を必要とするものであり、これにより、２値化画像処理や微分画像処理をより高精度に行うことが可能となる。当然のこととして、補正値作成のための均一光源のムラ抽出による光源補正値も校正補正値として適用することでさらに高精度な計測が可能となる。完全均一の照射光源があり、平行光での照射が可能であれば２値化画像処理や微分画像処理に影響がなく、空間フィルターによる特異点抽出を行う必要がないが、事実上不可能な状況であるために処理により解決する以外はない。一般的に、画像計測等画像処理において一般的な光照射を行うと、フィラメント等の特定の英上や、シェーデイングなどの変動の影響を受け、最低でも中央部が明るく周辺部に行くに従って暗くなる状況や、同軸落射が不可能な場合ではシェーデイング状況に付加することとしてレベルが斜行することになる。そこに対象物が置かれると、図１５のようなプロファイルをもつことになる。１５−２は、１５−１の対象物を置いた条件とその対象物による影等からの影響で１５−３のように対象物の周囲が暗くなる部分を除いた場合に樽型に近い状況をもつ。このために、１５−４の閾値設定が困難となる。図１６は、この背景部分を対象物を置く前に背景成分用補正値を抽出することと、計測画角に対応したシェーディング補正係数抽出を行い、それらの合成補正値として保存し、実際の計測値と演算を行う方法とする。これにより、計測値は、１６−３部分を除き閾値設定はたやすいものになるばかりではなく精度の高い画像データを高速に処理することが可能となる。１６−３の部分に関しては、光照射で影をつくらない条件を設定することで対応することになる。この処理では、背景成分用補正係数を処理時の画像信号と演算をした値を用い画像表示を行うと図１６の信号のように、対象物が黒であることを条件とすれば１６−１の対象物部分ようにレベルが下がり、その周囲に１６−３の対象物の影響部分が発生するも、２値化のための閾値１６−４を設定することはたやすいことになる。また、補正係数と、ここで作成した背景の光条件となるおのおのの画素の比率による補正値は当発明の合成補正計数に代入して用いることで、データ上の均一性のための補正処理とすることが可能である。データとしての補正係数に関する表示をしないで運用することも可能である。
【手続補正書】
【提出日】平成19年11月27日(2007.11.27)
【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】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
２値化画像処理、あるいは、微分画像処理、または、空間フィルター処理における画像処理適応の改善に対応するために、画像計測対象画角と同等の画角、また、距離、あるいは、絞りを均一光源参照に適応しシェーデイング補正値を作成した状況で、実際の計測画角の背景となる状況を撮像し施し取り込みを行って作成されたシェーデイング補正処理後のデータから、レベルの最大値、あるいは、最小値となる画素の値とおのおのの画素データを比較し比例値を算出しその逆数をおのおのの画素の背景成分の補正値（以後、背景成分補正値と称する。）として適用するもので、実際の計測にあたり、この背景成分補正値を適用して補正を行う画像処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
画像処理の２値化処理、または、微分処理において、処理対象物の背景となる光照射をされた状況がいかなる状況にあるかを対象物がない状態で計測を行うと、多くの場合、計測に影響があるムラが検出される。このムラを補正することで、２値化処理での閾値の設定は可能となり、微分処理においても画素間の相対偏差の問題が解決できる。図１５は、これらの処理を行わずに抽出された画像データの１ライン分を示すものである。１５−１が対象物を示す部分でありレベルとして下がる状況を示したが、これは、上がる場合もある。１５−２は通常の光照射による場合は中央が明るく周辺部に至るに従い下がる傾向を持つ状況を示している。１５ー３は、立体物の影響部分として影の影響でレベルが下がっていることを示している。このような状態では、多くの場合に２値化処理や微分処理での対応は不可能となる。このために、対象物を置かない状況で対象物に対する影響を排除する目的としての背景成分用としての補正値を作成するものだが、対象物を配置する前の状態に対し、この背景として検出する状態にある光源照射や背景に含まれる不均一性のレベルを排除する処理を行う前に、検出用のカメラレンズの補正を行うためにシェーデイング補正処理が必要となる。但し、条件として高精度検出が不要な場合や背景のムラが過小であり計測に影響がない程度の場合はこのシェーデイング補正データの作成を行わないことも可能である。このシェーデイング補正値を適用して背景を撮像し、補正したデータにより背景用補正値を作成するものだが、この手法は、検出した画像の画素データの最大値、あるいは、最小値に対するおのおのの画素のデータとの比率をおのおのの画素ごとに作成するがこの逆数を背景成分用補正値として実際の計測時に入力画素のデータにおのおのの画素番地に適応する背景成分用補正値を適用して補正する。図１６は背景部分を改善したために先の図１５で示した１５−２の光照射部分の状態と変わり、１６−２のように平坦な状況となるために１６−４の閾値の設定で対象物と周辺との切り分けができ計測に寄与することができるが、図１５、および、図１６は、対象物が立体物であることを対象とするために１５−５と１６−３対象物の影響部分の説明のようにこの場合には対象物の影響部分が残されているが立体物でない場合にはこの部分が発生しないために理論的に正しい２値化処理と基盤となるデータ上の画素間の相対偏差がなくなるために正しい微分処理が可能となる。１５−５と１６−３の影となる部分に対しては、光源照射による最小限度の照射方法の選択により影響を最小限度とする手法は計測現場では既に行われているものであるが、当発明を明確にするためにあえて表示したものである。