(57)【要約】【課題】装置や回路構成を大型化することなく、フリッカやラインごとの露光時間の変化等によって明暗の生じた画像を適切に補正する。【解決手段】ラインセンサ１８の主走査線Ｌ上には、ベルトコンベア１２の搬送ベルト１２ａとともにワークＷが通過する移動領域Ｐとともに、固定部材２６が配置された固定基準領域Ｒが規定されている。ワークＷが主走査線Ｌ１を通過する過程でラインセンサ１８により１ラインずつ撮像し、画像データを生成する。このとき固定基準領域Ｒでは固定部材２６の同じ位置を撮像し続けているため、ここで得られた全画素の濃度値の平均と各画素の濃度値との比率から１ラインごとの補正比率を求めることができる。【選択図】図２
2008225702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線状に配列された複数の撮像素子を有するラインセンサの主走査線上に、この主走査線に対して撮像対象物が相対的に移動する移動領域と、この移動領域とは別に前記主走査線上で不動の固定面を有する固定基準領域とを合わせて規定し、この状態で前記主走査線に対して交差する副走査方向に撮像対象物を相対的に移動させる移動工程と、
前記移動工程を通じて撮像対象物が一定距離を移動する間に前記ラインセンサにより前記主走査線上を撮像し、前記移動領域及び前記固定基準領域をそれぞれ撮像した１ライン分の画像データを取得する撮像工程と、
複数回にわたり前記撮像工程を繰り返し、前記主走査線に対して撮像対象物が相対的に移動した距離に応じて複数ライン分の画像データを蓄積する蓄積工程と、
前記蓄積工程を通じて蓄積された複数ライン分の画像データのうち、前記固定基準領域に対応する複数の画素の濃度値の平均を算出し、この平均濃度値と各画素の濃度値との比率に基づいて１ラインごとの画像データに関する補正比率を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出した補正比率に基づき、各ラインの画像データについて前記移動領域に対応する画素の濃度値を補正する補正工程と
から構成される画像処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像処理方法において、
前記算出工程では、
蓄積された全ライン分の画像データについて前記固定基準領域に対応する全ての画素の濃度値の平均を用いて補正比率を算出することを特徴とする画像処理方法。
【請求項３】
線状に配列された複数の撮像素子を有するラインセンサの主走査線上に、この主走査線に対して撮像対象物が相対的に移動する移動領域と、この移動領域とは別に前記主走査線上で不動の固定面を有する固定基準領域とを合わせて規定し、この状態で前記主走査線に対して交差する副走査方向に撮像対象物を相対的に移動させる移動工程と、
前記移動工程を通じて撮像対象物が一定距離を移動する間に前記ラインセンサにより前記主走査線上を撮像し、前記移動領域及び前記固定基準領域をそれぞれ撮像した１ライン分の画像データを取得する撮像工程と、
前記撮像工程で取得された１ライン分の画像データのうち前記固定基準領域に対応する画素の濃度値について、予め定められた指定濃度値に対する比率から１ライン分の画像データに関する補正比率を算出する算出工程と、
前記算出工程で算出した補正比率に基づき、前記撮像工程で取得された１ライン分の画像データについて前記移動領域に対応する画素の濃度値を補正する補正工程と
から構成される画像処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の画像処理方法において、
前記撮像工程、前記算出工程及び前記補正工程は、前記移動工程を通じて撮像対象物が前記主走査線を相対的に通過する間に複数回繰り返し実行されることを特徴とする画像処理方法。
【請求項５】
撮像対象物を所定の搬送経路に沿って搬送するコンベアと、
前記搬送経路に対しその幅方向に隣接して設けられ、前記搬送経路上を搬送される撮像対象物に対して不動の固定面と、
線状に配列された複数の撮像素子を有し、これら撮像素子により撮像される主走査線が前記搬送経路上でその横断方向に配置されるとともに、前記主走査線の範囲内に前記搬送経路及び前記固定面の両方を含むラインセンサと、
前記コンベアによる搬送に伴い撮像対象物が前記主走査線を通過する過程において、撮像対象物が一定距離を移動するごとに前記ラインセンサにて撮像された１ラインごとの画像データを順次蓄積する画像蓄積手段と、
前記蓄積された複数ライン分の画像データのうち、前記固定面に対応する複数の画素の濃度値の平均を算出し、この平均濃度値と各画素の濃度値との比率に基づいて、１ラインごとの画像データに関する補正比率を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された補正比率に基づき、各ラインの画像データについて撮像対象物に対応する画素の濃度値を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像処理装置において、
前記算出手段は、
前記蓄積された全ライン分の画像データについて前記固定面に対応する全ての画素の濃度値の平均を用いて補正比率を算出することを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
撮像対象物を所定の搬送経路に沿って搬送するコンベアと、
前記搬送経路に対しその幅方向に隣接して設けられ、前記搬送経路上を搬送される撮像対象物に対して不動の固定面と、
線状に配列された複数の撮像素子を有し、これら撮像素子により撮像される主走査線が前記搬送経路上でその横断方向に配置されるとともに、前記主走査線の範囲内に前記搬送経路及び前記固定面の両方を含むラインセンサと、
前記コンベアによる搬送に伴い撮像対象物が前記主走査線を通過する過程において、撮像対象物が一定距離を移動する間に前記ラインセンサにて撮像された１ライン分の画像データを取得する画像取得手段と、
前記画像取得手段により取得された１ライン分の画像データのうち前記固定面に対応する画素の濃度値について、予め定められた指定濃度値に対する比率から１ライン分の画像データに関する補正比率を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された補正比率に基づき、前記画像取得手段により取得された１ライン分の画像データについて撮像対象物に対応する画素の濃度値を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像対象物を主走査方向及び副走査方向に撮像して得られた２次元画像データを適正に補正することができる画像処理方法及び画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像処理に関連する先行技術として、リニアイメージセンサと副走査機構とから構成され、部分画像を合成して２次元画像を得る画像読取装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ここでいう部分画像は、リニアイメージセンサで主走査線上を撮像した１ライン分の画像に相当し、副走査機構は、リニアイメージセンサの主走査線を撮像対象物に対して移動させる機構的な要素（反射鏡、モータ等）である。これらリニアイメージセンサと副走査機構との組み合わせにより、リニアイメージセンサの主走査線を移動させながら撮像した多数の部分画像を合成することで、より高解像度の２次元画像を得ることができる。
【０００３】
また上記の先行技術では、主に室内照明灯（天井照明）の交流電源に起因する点滅（フリッカ）の影響で部分画像ごとに明るさのばらつきが生じる点に着目し、これを補正する手法が提案されている。すなわち、先行技術ではリニアイメージセンサの一部にリファレンス受光領域が設けられており、このリファレンス受光領域で読み取った画像信号をサンプルホールド回路によって取り出し、これを増幅率制御回路に負帰還させて原稿領域で読み取った画像信号の増幅率を変化させている。そして、サンプル期間中に増幅率をホールドして原稿領域で読み取った画像の補正を行うため、サンプル期間中にフリッカによる明暗の変化が現れた場合でも、その明暗を適正に補正することができる。
【特許文献１】特開平１０−３３６４０４号公報（第６−７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、先行技術の手法ではリニアイメージセンサの一部にリファレンス受光領域を確保する必要がある上、原稿画像の一部をリファレンス領域として扱い、この部分の反射光を反射鏡やレンズを用いてリファレンス受光領域に照射する必要があるため、それだけ装置の構造が複雑化する。また、リファレンス受光領域で読み取った画像信号については、その他の原稿領域とは別に負帰還用の信号処理を行う必要があるため、それだけ回路構成が大型化・複雑化するという問題がある。
【０００５】
さらに、先行技術では読み取りの過程でリファレンス領域そのものに濃淡の変化が生じる可能性があるため、リファレンス受光領域の前面に拡散板を設置し、リファレンス領域の細かい濃淡の差をぼやかす必要がある。この場合、光の拡散によってリファレンス領域の画像信号が劣化するため、あまり拡散板の透過率を低くすることができない。しかしながら、リファレンス領域の濃淡差を充分にぼやかそうとすると、それだけ拡散効果の高い拡散板を使用しなければならなくなり、結果的にリファレンス領域の画像信号がますます暗くなってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、装置や回路構成を大型化することなく、フリッカやラインごとの露光時間の変化等によって明暗の生じた画像を適切に補正することができる技術の提供を課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔基本的手段〕
本発明は、ラインセンサの主走査線に対して撮像対象物を副走査方向に相対的に移動させ、１ライン分ずつ撮像した画像データを集合して２次元の画像データを生成するものである。特に本発明は、ラインセンサの主走査線上に固定基準領域と移動領域の２つを規定し、固定基準領域内では常に同一の固定面を撮像する一方で、それ以外の移動領域では撮像対象物を副走査方向に相対移動させながら１ライン分ずつ撮像する。このような撮像動作を繰り返し行うと、移動領域では撮像対象物の表面全体を撮像した複数ライン分の画像データが得られるが、固定基準領域では常に同一の固定面を撮像し続けた複数ライン分の画像データが得られる。
【０００８】
例えば、交流電源を用いたモータの動力によって撮像対象物を相対移動させる場合、モータ出力には細かな周期変動が生じるため、撮像対象物の移動速度も常に一定ではなく、交流周期に起因して高低変動することになる。この場合、撮像の過程を通じて速度変動による露光時間の変化や室内照明のフリッカによる影響で画像に明暗差が生じることが分かっている。その一方で、撮像の過程を通じて固定面は常に不動であり、また、固定面そのものには反射率の変化が全くないことから、固定基準領域に対応する画素の濃度値には、純粋に露光時間の変化による明暗差や室内照明のフリッカによる影響が正確に反映されていることになる。本発明の発明者はこの点に着目し、固定基準領域の画像データを基準として画像の明暗を補正する技術に想到したものである。
【０００９】
第１に本発明は、以下の（Ａ１）〜（Ａ５）の工程から構成される画像処理方法である。
（Ａ１）移動工程
この工程は、線状に配列された複数の撮像素子を有するラインセンサの主走査線上に、この主走査線に対して撮像対象物が相対的に移動する移動領域と、この移動領域とは別に主走査線上で不動の固定面を有する固定基準領域とを合わせて規定し、この状態で主走査線に対して交差する副走査方向に撮像対象物を相対的に移動させるものである。
【００１０】
（Ａ２）撮像工程
この工程は、（Ａ１）の移動工程を通じて撮像対象物が一定距離を移動する間にラインセンサにより主走査線上を撮像し、移動領域及び固定基準領域をそれぞれ撮像した１ライン分の画像データを取得するものである。
【００１１】
（Ａ３）蓄積工程
この工程は、複数回にわたり（Ａ２）の撮像工程を繰り返し、主走査線に対して撮像対象物が相対的に移動した距離に応じて複数ライン分の画像データを蓄積するものである。
【００１２】
（Ａ４）算出工程
この工程は、（Ａ３）の蓄積工程を通じて蓄積された複数ライン分の画像データのうち、固定基準領域に対応する複数の画素の濃度値の平均を算出し、この平均濃度値と各画素の濃度値との比率に基づいて１ラインごとの画像データに関する補正比率を算出するものである。
【００１３】
（Ａ５）補正工程
この工程は、（Ａ４）の算出工程で算出した補正比率に基づき、各ラインの画像データについて移動領域に対応する画素の濃度値を補正するものである。
【００１４】
本発明の画像処理方法によれば、撮像の過程を通じて明暗差が生じた画素の濃度値を平均化した上で、その平均濃度値に対する各画素の濃度値の比率に基づいて補正を行うことにより、１ラインごとの露光時間の変化やフリッカ等の影響を正確に除去することができる。
【００１５】
上記（Ａ４）の算出工程では、蓄積された全ライン分の画像データについて固定基準領域に対応する全ての画素の濃度値の平均を用いて補正比率を算出することが望ましい。この場合、撮像の過程全体を通じて生じた明暗差を全て反映した補正比率を求めることができる。
【００１６】
これとは逆に、上記（Ａ４）の算出工程では全体の中から複数の画素を標本として抽出し、これらの平均濃度値を算出してもよい。この場合、平均濃度値の演算に要する負担や演算処理の時間が軽減される。この場合であっても、全体の中で標本となる画素数の割合をある程度大きくすることにより、撮像の過程を通じて生じた明暗差を良好に除去することができる。
【００１７】
また本発明の画像処理方法において、上記（Ａ４）の算出工程で平均濃度値を算出することに代えて、予め定められた指定濃度値を用いることとしてもよい。この場合、指定濃度値の具体的な値を任意に設定・変更することにより、補正後の画像データを全体的に明るくしたり、逆に全体的に暗くしたりすることが可能となる。
【００１８】
第２に本発明は、以下の（Ｂ１）〜（Ｂ４）から構成される画像補正方法である。
（Ｂ１）移動工程
この工程は、線状に配列された複数の撮像素子を有するラインセンサの主走査線上に、この主走査線に対して撮像対象物が相対的に移動する移動領域と、この移動領域とは別に主走査線上で不動の固定面を有する固定基準領域とを合わせて規定し、この状態で主走査線に対して交差する副走査方向に撮像対象物を相対的に移動させるものである。
【００１９】
（Ｂ２）撮像工程
この工程は、（Ｂ１）の移動工程を通じて撮像対象物が一定距離を移動する間にラインセンサにより主走査線上を撮像し、移動領域及び固定基準領域をそれぞれ撮像した１ライン分の画像データを取得するものである。
【００２０】
（Ｂ３）算出工程
この工程は、（Ｂ２）の撮像工程で取得された１ライン分の画像データのうち固定基準領域に対応する画素の濃度値について、予め定められた指定濃度値に対する比率から１ライン分の画像データに関する補正比率を算出するものである。
【００２１】
（Ｂ４）補正工程
そしてこの工程は、（Ｂ３）の算出工程で算出した補正比率に基づき、（Ｂ２）の撮像工程で取得された１ライン分の画像データについて移動領域に対応する画素の濃度値を補正するものである。
【００２２】
第２の画像処理方法では、（Ｂ１）の移動工程を実行しながら（Ｂ２）〜（Ｂ４）までの工程を通して実行することにより、撮像した１ライン分の画像データをその都度、リアルタイムに補正することができる。この場合、補正を行う前に２次元の画像データを一旦蓄積しておく必要がなく、それだけデータ記憶容量の低減が図られる。
【００２３】
そして、（Ｂ１）の移動工程を通じて撮像対象物が主走査線を相対的に通過する間に（Ｂ２）撮像工程、（Ｂ３）算出工程及び（Ｂ４）補正工程を複数回繰り返し実行することで、撮像対象物の全体を撮像した画像データについて補正を行うことができる。
【００２４】
第３に本発明は、画像処理装置を提供する。この画像処理装置は、第１に挙げた画像処理方法を実行することができる。
【００２５】
すなわち画像処理装置は、コンベア及びラインセンサを基本要素として構成される。コンベアの搬送経路に対しその幅方向に隣接して固定面が設けられており、この固定面は、搬送経路上を搬送される撮像対象物に対して不動である。ラインセンサは線状に配列された複数の撮像素子を有し、これら撮像素子により撮像される主走査線が搬送経路上でその横断方向に配置されている。この主走査線の範囲内には、搬送経路及び固定面の両方が含まれている。
【００２６】
画像処理装置は、コンベアによる搬送に伴い撮像対象物が主走査線を通過する過程において、撮像対象物が一定距離を移動するごとにラインセンサにて撮像された１ラインごとの画像データを順次蓄積する。また画像処理装置は、この蓄積された複数ライン分の画像データのうち、固定面に対応する複数の画素の濃度値の平均を算出し、この平均濃度値と各画素の濃度値との比率に基づいて、１ラインごとの画像データに関する補正比率を算出する。そして画像処理装置は、算出手段により算出された補正比率に基づき、各ラインの画像データについて撮像対象物に対応する画素の濃度値を補正する。
【００２７】
画像処理装置は、補正比率の算出に際して、全ライン分の画像データについて固定面に対応する全ての画素の濃度値の平均を用いて補正比率を算出することができる。この場合、上述したように全体を通して生じた明暗差を全て反映した補正比率を求めることができる。
【００２８】
逆に、補正比率の算出に際して、全ライン分の画像データの中から複数の画素を標本として抽出し、これらの平均濃度値を算出してもよい。この場合、平均濃度値の演算を行う回路の負荷や演算処理に要する時間が軽減される。この場合であっても、全体の中で標本となる画素数の割合をある程度大きくすることにより、撮像の過程を通じて生じた明暗差を良好に除去することができる。
【００２９】
第４に本発明は、別途独立の画像処理装置を提供する。この画像処理装置は、第２に挙げた画像処理方法を実行するものである。
【００３０】
別途独立の画像処理装置もまた、コンベア及びラインセンサを基本要素として構成される。コンベアは、撮像対象物を所定の搬送経路に沿って搬送するものであり、その搬送経路に対して幅方向に隣接して固定面が設けられている。固定面は、搬送経路上を搬送される撮像対象物に対して不動のものである。ラインセンサは線状に配列された複数の撮像素子を有しており、これら撮像素子により撮像される主走査線が搬送経路上でその横断方向に配置されている。またラインセンサは、主走査線の範囲内に搬送経路及び固定面の両方を含む。
【００３１】
別途独立の画像処理装置は、コンベアによる搬送に伴い撮像対象物が主走査線を通過する過程において、撮像対象物が一定距離を移動する間にラインセンサにて撮像された１ライン分の画像データを取得する。また画像処理装置は、取得した１ライン分の画像データのうち固定面に対応する画素の濃度値について、予め定められた指定濃度値に対する比率から１ライン分の画像データに関する補正比率を算出する。そして画像処理装置は、算出した補正比率に基づき、その都度取得した１ライン分の画像データについて撮像対象物に対応する画素の濃度値を補正することができる。
【００３２】
この場合、コンベアにより撮像対象物が搬送される過程を通じ、１ライン分の画像データの取得をするごとに補正比率を算出して、リアルタイムに１ラインごとの画像データを補正することができる。その結果、撮像対象物が主走査線を通過し終わった時点では、全体的に補正された２次元の画像データを得ることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、撮像過程で露光時間の変化やフリッカの影響等によって生じた明暗差を補正し、均一でむらのない画像データを得ることができる。
【００３４】
特に、本発明では撮像過程を通じて常に同じ位置を撮像し続けた画素の濃度値を基準に補正を行っているため、補正比率を乗じて画像データの濃度値を補正しても、補正後の画像には撮像対象物の表面における欠陥や汚れ、傷等の情報が正しく反映されている。したがって、補正後の画像を用いて撮像対象物の外観検査を適正に行うことができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、画像処理装置１０の構成例を概略的に示した図である。先ず、画像処理装置１０について説明する。
【００３６】
画像処理装置１０は、例えば搬送機構としてベルトコンベア１２を備えている。このベルトコンベア１２は、無端状の搬送ベルト１２ａをローラ１２ｂの回転に伴って一定方向に周回走行させながら、その搬送面上に載置した撮像対象物（以下、「ワーク」と称する。）Ｗを搬送ベルト１２ａの走行方向に搬送する。なおベルトコンベア１２は、その動力として図示しないモータを備えている。
【００３７】
ベルトコンベア１２には、例えば一方のローラ１２ｂにロータリエンコーダ１４が連結されている。ロータリエンコーダ１４は、例えば伝動ベルト１６を介してローラ１２ｂの回転に伴って駆動され、一定の回転角度ごとにパルス信号を発生させる。
【００３８】
画像処理装置１０は撮像機器としてのラインセンサ１８を備えており、このラインセンサ１８は、ベルトコンベア１２の上方に設置されている。ラインセンサ１８には、一定の幅で直線状に配列された多数の撮像素子が内蔵されている。なお、ラインセンサ１８に用いるイメージセンシングデバイスには、例えばＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の半導体方式の他に、電子管方式の撮像管等も使用可能である。また、ラインセンサ１８の前面（受光面の前方）には、ワークＷからの反射光を撮像素子に結像させるレンズ２０が設置されている。
【００３９】
また画像処理装置１０は、ワークＷを照らす光源として照明器具２２を備えている。この照明器具２２もまたベルトコンベア１２の上方に設置されており、照明器具２２とラインセンサ１８及びレンズ２０とは、図１中の撮像位置にあるワークＷを挟んで互いに対極に位置している。照明器具２２には、例えば冷陰極管、放電管、白熱ランプ等の各種の照明灯を用いることができる。
【００４０】
ベルトコンベア１２の各ローラ１２ｂは、図示されていないモータ等の駆動源から動力を受け、一定速度で同じ方向（図１でみて時計回り方向）に回転する。またベルトコンベア１２には、例えば図示されていないオートフィーダからワークＷが１個ずつ供給される。ここで撮像対象となるワークＷには、例えば樹脂製や金属製、木製の板状片、紙片、印刷物、箱状体等の各種のものを適用可能であり、特定の種類のみに制約されることはない。なお、ベルトコンベア１２の終端から排出されたワークＷは、例えば図示されていないスタッカにより回収されるか、あるいは別のコンベアに引き継がれる。
【００４１】
画像処理装置１０は、これら機械的要素の他に演算処理部２４を備えている。演算処理部２４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）や記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ）、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）等を有した電子計算機を用いて構成されている。電子計算機の例としては、汎用のパーソナルコンピュータ、ワークステーション等を挙げることができる。演算処理部２４には、上記のロータリエンコーダ１４からパルス信号が入力されるとともに、ラインセンサ１８から画像信号が入力されるものとなっている。演算処理部２４は、これら入力信号に基づいて画像データの各種処理を行う。なお、演算処理部２４で行われる処理についてはさらに後述する。
【００４２】
図２は、ラインセンサ１８によりワークＷが撮像される過程を示した斜視図である。ラインセンサ１８は、その主走査線Ｌが搬送ベルト１２ａの幅方向（横断方向）に位置付けられており、照明器具２２は、この主走査線Ｌ上を中心として照明光を発している。ワークＷは、搬送される過程で主走査線Ｌを通過し、この主走査線Ｌの位置でワークＷの表面から反射された光はレンズ２０を経てラインセンサ１８の撮像素子に結像される。
【００４３】
ここで本実施形態では、ベルトコンベア１２の一側方に搬送ベルト１２ａの側縁部に沿って固定部材２６が設置されている。この固定部材２６は例えば金属又は樹脂のように表面の光反射率が比較的高い板材料から成形されており、ベルトコンベア１２に対して不動である。ラインセンサ１８の主走査線Ｌには、搬送ベルト１２ａの搬送面とともに固定部材２６の上面が含まれている。このためラインセンサ１８の主走査線Ｌ上には、ワークＷが相対的に移動する移動領域Ｐとともに、固定部材２６の上面（不動の固定面）に相当する固定基準領域Ｒがそれぞれ規定されている。なお固定部材２６は、搬送されるワークＷの一側端を案内するガイドレールの役割をも担っている。
【００４４】
図３は、演算処理部２４の構成をより詳細に示すブロック図である。演算処理部２４は、その構成要素として入力部３０、データ処理部３２、データ記憶部３４、データ補正部３６及び記憶部３８を備えるほか、これらの動作を制御するＣＰＵ４０を備えている。以下、それぞれの構成要素について説明する。なお、ここで図示とともに挙げた構成はあくまで好ましい一例であり、演算処理部２４には他の構成を採用することもできる。
【００４５】
入力部３０には、入力インタフェースを介してラインセンサ１８からの画像信号及びロータリエンコーダ１４からのパルス信号が入力される。入力部３０は、入力されるパルス信号を参照しながら画像信号（アナログ信号）を必要に応じて減衰調整し、Ａ／Ｄ変換してデータ処理部３２に伝送する機能を有する。
【００４６】
データ処理部３２は、伝送された画像信号を１ライン分の画像データ（ラスタデータ）の形式で処理する。このとき１ライン中の各画素には、例えばグレースケールの濃度値（０〜２５５階調）が割り当てられる。またデータ処理部３２は、１ライン中に含まれる各画素に対して、例えば０〜ｍまでのカラムアドレスを付与するとともに、１ラインごとに例えば１〜ｎまでのローアドレスを付与する。
【００４７】
データ処理部３２で処理された１ラインごとの画像データは、データバス４２を介してデータ記憶部３４に転送される。データ記憶部３４には一定の記憶領域が確保されており、この記憶領域には、画像データに付与されるローアドレス及びカラムアドレスにそれぞれ対応したメモリアドレスが割り当てられている。転送された画像データ（０〜２５５の濃度値）は、それぞれ対応するメモリアドレスのメモリセル（１バイト分）に書き込まれる。
【００４８】
データ補正部３６は、データバス４２を介してデータ記憶部３４にアクセスし、記憶領域から画像データを読み出して濃度値の補正処理を行う。またデータ補正部３６は、補正後の画像データをデータ記憶部３４に書き込むとともに、必要に応じて補正後の画像データを出力部３８に転送する。なお、データ補正部３６が行う補正処理の具体的な態様についてはさらに後述する。
【００４９】
出力部３８は、補正された画像データを出力する。データの出力先は、例えば図示しない画像表示装置や、他の汎用コンピュータ、記録媒体等である。これにより、画像表示装置に補正されたワークＷの表面画像を表示し、その画像をオペレータが視認することができる。
【００５０】
〔画像データ生成プロセス〕
図４は、演算処理部２４による画像データの生成プロセスを示したフローチャートである。この生成プロセスは主に、ラインセンサ１８からの画像信号を入力部３０で取り込む際に利用される。以下、フローチャートの手順に沿って説明する。
【００５１】
ステップＳ１０：演算処理部２４は、ロータリエンコーダ１４からパルス信号の入力（エッジターンオン）があったか否かを判断する。その結果、パルス信号の入力がなければここで待機し続け（ＮＯ）、一方、パルス信号の入力を検出すると（ＹＥＳ）、次のステップＳ１２に進む。
【００５２】
ステップＳ１２：演算処理部２４は、ラインセンサ１８を用いて１ライン分の撮画（撮像）を実行する。これにより、ラインセンサ１８では各撮像素子がアクティブ（露光状態）となり、主走査線Ｌからの反射光強度に基づいて画像信号が生成される。
【００５３】
ステップＳ１４：演算処理部２４は、次にパルス信号の入力（エッジターンオフ）があったか否かを判断する。その結果、パルス信号の入力がなければ１ライン分の撮画（ステップＳ１２）を継続する。このように、ステップＳ１２が継続されている間がラインセンサ１８の露光時間に相当する。
【００５４】
この後、ロータリエンコーダ１４からパルス信号の入力（エッジターンオフ）があると（ステップＳ１４＝ＹＥＳ）、演算処理部２４はステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６：演算処理部２４は、１ライン分の撮画を終了する。ここまでの手順を経ると、１ライン分の画像データが生成される。
【００５５】
演算処理部２４は、ステップＳ１６を経て１ライン分の画像データ生成プロセスを１回終了すると、また改めて次回の画像データ生成プロセスを開始する。なお画像データ生成プロセスは、ワークＷが主走査線Ｌを通過する直前のタイミングから、ワークＷが主走査線Ｌを通過した直後のタイミングまでの時間内で繰り返し実行される。このため画像処理装置１０は、図１，２に示されていないワーク検出センサを備えており、このワーク検出センサにより主走査線Ｌの直前（搬送方向でみて上流位置）に１つのワークＷが到達したことを検出すると、演算処理部２４では上記の画像データプロセスが開始される。そして画像処理装置１０は、ワーク検出センサにより同じワークＷが主走査線Ｌの直前を通り過ぎたことを検出すると、その一定時間後に演算処理部２４では画像データ生成プロセスの繰り返しが終了する。
【００５６】
〔明暗むらの発生メカニズム〕
図５は、ロータリエンコーダ１４から出力されるパルス信号の波形とラインセンサ１８の露光時間との関係を示したタイミングチャートである。上記のようにロータリエンコーダ１４から出力されるパルス信号は、ベルトコンベア１２の搬送速度に比例した周期で変化（ターンオン／ターンオフ）する。図５中、パルス幅の大小のばらつきは、ベルトコンベア１２による搬送速度が高低に変動している様子を反映したものである。パルス信号は、搬送ベルト１２ａの送り（ワークＷの搬送距離）に同期して出力されているが、交流電源に起因してモータ回転速度が高低変動したり、あるいは何らかの負荷によってモータ回転速度が落ち込んだりすると、速度変動を反映してパルス信号の出力間隔（周期）が変動することになる。
【００５７】
このようなパルス信号の出力間隔の変動は、ラインセンサ１８の露光時間を不均一なものにし、その結果、１ライン分の画像データごとに明暗のむらを生じさせる。すなわち露光時間が比較的長いと、それだけ画像が明るくなり、逆に露光時間が比較的短いと、それだけ画像が暗くなる。図５に示されている例では、全体的にみてパルス幅が狭くなっている時期（参照符号Ａ１）に撮画された画像は、その他の時期に比較して暗くなる。
【００５８】
図６は、画像データ生成プロセスを経て得られたワークＷの全体画像の一例を示している。図６中、幅方向（横方向）が主走査方向に相当し、長手方向（縦方向）が副走査方向に相当する。このためワークＷに相当する画像は、図６中に示される移動領域Ｐ内に位置しており、これに隣接する固定部材２６は、図６中に示される固定基準領域Ｒ内に位置している。
【００５９】
上記のように、交流電源に起因してベルトコンベア１２の搬送速度が周期的に高低変動していると、図６に示されるように副走査方向で画像の明るさがむらが生じ、その結果、主走査方向に平行な縞模様が生じることがわかる。この場合、例えば得られた画像をワークＷの外観検査に利用しようとしても、明暗のむらによって生じる縞模様によって表面の傷が掻き消されたり、逆に無傷の表面にあたかも傷が存在するかのように誤認識されたりするおそれがある。
【００６０】
本実施形態では、演算処理部２４において画像データの明暗むらを補正し、均一な条件の下で正確な画像データを得ることができる。以下、本実施形態の画像処理装置１０を用いて実施することができる画像処理方法について、複数の例を挙げて説明する。
【００６１】
〔第１例〕
図７は、画像処理方法の第１例で使用される画像補正プロセスを示したフローチャートである。また図８は、先の画像データ生成プロセスを経て生成された画像データを画素に分解して示したモデル図である。以下、これら図７，８を参照して画像補正プロセスの手順を説明する。
【００６２】
ステップＳ１００：先ずデータ補正部３６は、データ記憶部３４から画像データを取得する。このとき取得する画像データは、２次元の全画素についてでもよいし、その一部だけでもよい。一部だけの場合、好ましくは図８中に示される固定基準領域Ｒ内に含まれる全ての画素についての画像データを取得する。
【００６３】
ステップＳ１０１：次にデータ補正部３６は、取得した画像データに基づいて固定基準領域Ｒ内に含まれる全画素の濃度値の平均（Ａｖｅａ０＝（ａ１＋ａ２＋・・・＋ａｎ）／ｎ）を算出する。
【００６４】
ステップＳ１０２：データ補正部３６は、画像データのローアドレスｎを１だけインクリメントする。
【００６５】
ステップＳ１０３：データ補正部３６は、現在のアドレスｎに対応するｎライン目の画像データに関する補正比率を算出する。補正比率は、固定基準領域Ｒ内のｎライン目の画素の濃度値ａ０（ｎ）を、先のステップＳ１０１で算出した平均濃度値Ａｖｅａ０で除した値で表されるものであり、具体的には、固定基準領域Ｒ内の各画素の濃度値ａ０（ｎ）の平均濃度値Ａｖｅａ０からの変化の割合に相当するものである（ａ０（ｎ）／Ａｖｅａ０）。
【００６６】
ステップＳ１０４：データ補正部３６は、上記の補正比率を係数としてｎライン目の画像データを補正する。具体的には、各画素の濃度値ｂ（ｎ，ｍ）に対し、補正比率を乗じたものを補正後の濃度値とする。ここで補正は、ｎライン目の移動領域Ｐ内の画素（１〜ｍ）に対してのみ行ってもよいし、固定基準領域Ｒ及び移動領域Ｐに対応する全ての画素（０〜ｍ）に対して行ってもよい。また補正後の画像データに基づいて、データ記憶部３４の記憶内容がラインごとに更新される。
【００６７】
ステップＳ１０５：データ補正部３６は、現在のアドレスｎが最大値ｎｍａｘに達しているか否かを確認する。なおアドレスの最大値ｎｍａｘは、搬送方向でみたワークＷの長さに依存して決まる値であり、この最大値ｎｍａｘはデータ処理部３２の記憶領域（例えば図示しないＲＡＭ）に予め設定されている。あるいは、先の画像データ生成プロセスでデータ処理部３２が付与したローアドレスの末尾ｎの値を最大値ｎｍａｘとして記憶しておいてもよい。
【００６８】
いずれにしても、現在のアドレスｎが未だ最大値ｎｍａｘに達していなければ（ＮＯ）、データ補正部３６はステップＳ１０２に戻ってｎを１だけインクリメントした上で、次のｎライン目について補正比率を算出し（ステップＳ１０３）、画像データの補正を行う（ステップＳ１０４）。その後、現在のアドレスｎが最大値ｎｍａｘに達すると（ＹＥＳ）、データ補正部３６は次のステップＳ１０６に進む。
【００６９】
ステップＳ１０６：補正後の画像データはデータ補正部３６から出力部３８に転送され、演算処理部２４から出力される。これにより、出力先では明暗のむらがない画像データを活用することができる。
【００７０】
図９は、上記の画像補正方法を用いて画像の一部を補正した例を示す図である。この例では、ワークＷの角部に対応する画像について補正が行われており、この補正された部分（補正後）では明暗のむらがなく、縞模様が除去されていることが分かる。その他の補正前の部分では、先に述べた原因により明暗のむらがあり、依然として縞模様が存在している。
【００７１】
〔第２例〕
次に、画像補正方法の第２例について説明する。
図１０は、画像処理方法の第２例で使用される画像補正プロセスを示したフローチャートである。上述した第１例では、先に画像データ生成プロセスを複数回繰り返し、１つのワークＷについて画像データを全て生成してから補正を行っていたが、この第２例では１ライン分の画像データを生成するごとに補正を行うものである。以下、プロセスの手順に沿って説明する。
【００７２】
ステップＳ２００：データ処理部３２にて１回の画像データ生成プロセスが実行されると、その都度、データ補正部３６はデータ処理部３２から１ライン分の画像データを取得する。
【００７３】
ステップＳ２０１：次に、データ補正部３６にて補正比率Ｄ／Ｑを算出する。補正比率は、先のステップＳ２００で取得した１ライン分の画像データのうち、固定基準領域Ｒに含まれる画素の濃度値Ｄを、予め設定された補正後の指定濃度値Ｑで除した値に相当する。指定濃度値Ｑは任意に設定することができ、本実施形態ではラインセンサ１８の階調範囲内（０〜２５５）で設定される。設定された指定濃度値Ｑは、演算処理部２４の記憶領域（例えば図示しないＲＡＭ）に記憶されている。
【００７４】
ステップＳ２０２：データ補正部３６は、算出した補正比率Ｄ／Ｑを用いて１ライン分の画像データを補正する。具体的には、１ライン分の画像データのうち移動領域Ｐに含まれる全画素の濃度値に補正比率Ｄ／Ｑを乗じたものを補正後の濃度値とする。補正された画像データは、対応するカラムアドレスごとにデータ記憶部３４にて書き換えられる。
【００７５】
ステップＳ２０３：補正後の１ライン分の画像データはデータ補正部３６から出力部３８を経て、演算処理部２４から出力される。
【００７６】
以上の手順を終えると、演算処理部２４はここで１回の画像補正プロセスを終了し、次に次回のプロセスを最初のステップＳ２００から実行する。このように、１つのワークＷの全体について画像補正プロセスを繰り返すことで、最終的にワークＷの全体について画像データを補正することができる。
【００７７】
また、ステップＳ２０３において補正後のデータの出力先は、受け取った画像データを例えば画像メモリ等に順次蓄積することで、最終的に２次元の画像データを合成することができる。これにより、上述した第１例と同様に出力先では明暗のむらがない画像データを活用することができる。あるいは、ステップＳ２０３では単に補正後の１ライン分の画像データをデータ記憶部３４に書き込むだけでもよい。この場合、第１例と同様にワークＷの全体について補正された状態の画像データを出力部３８から出力することができる。
【００７８】
以上のように、画像処理装置１０を用いた画像補正方法の第１，第２例によれば、ワークＷの表面を撮像した画素を１ラインごとの補正比率で補正することにより、副走査方向に全体を通して明暗のむらがない均一な２次元画像を得ることができる。
【００７９】
特に、固定基準領域Ｒでは常に固定部材２６の上面の同じ箇所が撮像されており、この固定部材２６の上面そのものには全体を通して濃淡や色彩の変化が生じないことから、ここで撮像された画素の濃度値を基準として補正を行うことで、周囲の環境変化（天井照明のフリッカ等）の影響をも有効に除去することができる。
【００８０】
また、画像の補正によって除去されるのは明暗のむらだけであり、ワークＷの表面にある傷等の欠陥から生じる濃度差の情報は失われないので（図９参照）、補正後の画像データに基づいてワークＷの外観検査を正確に行うことができる。
【００８１】
〔露光時間の別例〕
図１１は、ロータリエンコーダ１４から出力されるパルス信号の波形とラインセンサ１８の露光時間との関係を示したタイミングチャートの別例である。図１１の列は、図５のタイミングチャートと対比されるものである。この例でも同様に、ロータリエンコーダ１４から出力されるパルス信号は、ベルトコンベア１２の搬送速度に比例した周期で変化（ターンオン／ターンオフ）する。
【００８２】
一方、図１１のタイミングチャートでは、パルス信号の入力タイミング（エッジターンオン）からラインセンサ１８による撮画が開始されているが、ある一定の露光時間後に撮画が終了している。このため、ラインセンサ１８の露光時間は常に一定しているため、図５の例で説明したように搬送ベルト１２ａの速度変動に起因した明暗むらは生じない。ただし図１１に示される例おいても、天井照明のフリッカ等による周囲の環境変化の影響に起因した明暗のむらが生じるため、上述した画像補正方法の第１，第２例を適用することでこれを補正することができる。なお図１１の例では、毎回の露光時間に比較してパルス幅が狭くなっている時期（参照符号Ａ２）では、パルス信号が入力されても撮画は行われないため、取り込み漏れが生じることになる。
【００８３】
〔欠陥検出方法〕
また本発明の発明者は、本実施形態を用いて得られる明暗むらのない画像に基づいて、ワークＷの表面に存在する凹凸状の欠陥を検出する方法とその装置を発明した。以下にその内容を説明する。
【００８４】
図１２は、本実施形態に凹凸欠陥の検出装置を適用した概念図である。ここでは、照明器具２２の光照射方向にスリット（又は遮光板）５０が配置されており、このスリット５０は、照明器具２２から照射される光を部分的（約５０％）に遮る位置に設けられている。
【００８５】
一方、ラインセンサ１８については、その主走査線Ｌ（撮像ライン）に対し、副走査方向でみて５０％の範囲内に照明器具２２からの光が照射される位置に調整されている。具体的には、照明器具２２からの正反射光を用いてワークＷの表面を撮像したときの濃度値が最大となる位置から、その５０％の値をとる位置までラインセンサ１８を副走査方向に平行移動させて調整を行う。したがって、ここではワークＷの表面に凹凸欠陥が存在しない場合、ラインセンサ１８による撮像時の濃度値はその最大値の５０％となる（暗視野）。
【００８６】
以上の調整を行うことにより、図中の「光源領域」が副走査方向でみた照明器具２２からの全照射範囲に相当し、そして、この中で５０％分の「暗領域」がスリット５０により遮光される範囲に相当し、それ以外の「明領域」が実際にワークＷに対して光が照射される範囲に相当することになる。
【００８７】
そして、ラインセンサ１８の主走査線Ｌ上では、副走査方向でみた全受光範囲長（図中参照符号Ｘ）の中に５０％分の初期暗領域（図中参照符号Ｓ）が形成される。この初期暗領域Ｓの長さは、ワークＷの表面位置でスリット５０により遮光される暗領域を投影した長さに相当する。したがって、通常、ワークＷの表面に凹凸欠陥が存在していなければ、主走査線Ｌには反射光がない領域と反射光がある領域とが５０％ずつ形成されることになる。
【００８８】
ところが、実際にワークＷが搬送される過程で、例えばその表面にある凹欠陥（図中参照符号Ｃ）が主走査線Ｌ上に位置した場合、本来であればワークＷの表面で反射されていた光（５０％分）に変化が生じることになる。具体的には、図１２に示される位置では凹欠陥Ｃの底に光が照射されるため、その深さＤの分だけ反射面の位置に段差が生じることが分かる。このような段差は、ラインセンサ１８の主走査線Ｌに対して初期暗領域Ｓの位置を副走査方向（図中白抜き矢印方向）にシフトさせ、それだけ暗領域を全体的に副走査方向へ拡大する。
【００８９】
この結果、ラインセンサ１８の全受光領域内では、反射光がある領域に比較して反射光がない領域の方が大きくなり、その分、撮像される画像の濃度値が低下することになる。したがって上記の演算処理部２４では、１ライン中で画像の濃度値が低下している箇所を凹欠陥として判断することができる。逆に凸欠陥については、反射光がない領域よりも反射光がある領域の方が小さくなり、その分、撮像される画像の濃度値が高くなることから、１ライン中の画像の濃度値が高くなっている箇所を凸欠陥として判断することができる。
【００９０】
本発明の発明者は、上記のように凹凸欠陥の存在によって画像の濃度値が変化する点に着目し、以下の手法により凹欠陥の深さ（又は凸欠陥の高さ）を算出する方法を見出した。
【００９１】
演算に用いる各種変数を以下に示す。
（１）光源入射角：α
（２）反射角（ラインセンサ１８への入射角）α
（３）凹欠陥の深さ：Ｄ
（４）スリット５０を用いない場合（光源領域内の反射光を全てラインセンサ１８で受光する場合）の画像の濃度値：Ｉｍａｘ
（５）ラインセンサ１８の副走査方向での全受光範囲長：Ｘ
（６）スリット５０による初期暗領域長さ：Ｓ
【００９２】
先ず、欠陥のないワークＷの表面を撮像したときの濃度値Ｉａは以下の式（Ａ）で表される。
Ｉａ＝（１−Ｓ／Ｘ）・Ｉｍａｘ  ・・・（Ａ）
上式（Ａ）より、ワークＷの表面に欠陥がなく、初期暗領域長さＳが全受光範囲長Ｘの５０％である場合、濃度値ＩａはＩｍａｘの５０％になることが理解される。
【００９３】
また、深さＤを有する凹欠陥を撮像したときの濃度値Ｉｂは以下の式（Ｂ）で表される。
Ｉｂ＝（１−（２Ｄ・ｔａｎα＋Ｓ）／Ｘ）・Ｉｍａｘ  ・・・（Ｂ）
【００９４】
上式（Ａ），（Ｂ）より、凹欠陥の深さＤは、以下の式（Ｃ）を用いて算出することができる。
Ｄ＝（１−Ｉａ／Ｉｂ）・（Ｘ−Ｓ）・（１／２ｔａｎα）  ・・・（Ｃ）
【００９５】
なお、ここでは凹欠陥の深さについて説明しているが、凸欠陥の高さについても同様の手法を用いて算出することができる。いずれの場合も、演算は演算処理部２４の機能を用いて行うことができる。
【００９６】
以上のように、本実施形態に適用した欠陥検出方法では、凹欠陥又は凸欠陥が主走査線Ｌ上を通過する過程で、ラインセンサ１８による暗視野中での陰影部分に歪が生じることを利用し、ワークＷの表面に存在する凹凸欠陥を検出するとともに、その深さ又は高さを容易に算出することができる。
【００９７】
また、照明器具２２を用いた一種類の照明方法で凹欠陥と凸欠陥の両方を同時に検出することができるため、ワークＷの表面に凹欠陥と凸欠陥とが混在していたとしても、これらを同時に検出し、かつ両者を明確に区別して認識することができる。
【００９８】
〔その他の実施形態〕
本発明は、上述した一実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施可能である。一実施形態ではワークＷを副走査方向に搬送して撮像しているが、ワークＷを固定しておき、逆に主走査線ＬをワークＷに対して副走査方向に移動させながら撮像してもよい。この場合、固定部材２６を主走査線Ｌに連動して移動させる必要がある。
【００９９】
一実施形態では、固定部材２６をベルトコンベア１２のガイドレールと兼用しているが、固定部材２６は例えばブロック状体、短冊状体のような小片でもよい。
【０１００】
一実施形態では、ベルトコンベア１２を１列としてワークＷの搬送を行っているが、例えば固定基準領域Ｒを中心に配置して、その両側にそれぞれベルトコンベア１２を配置して２列でワークＷを搬送する態様であってもよい。この場合、ラインセンサ１８の主走査線の中央に固定基準領域Ｒが規定され、その両側にそれぞれ移動領域Ｐが規定される。このような態様であれば、１ラインあたり２個分のワークＷを撮像することができるため、１列の場合と比較して作業効率が向上する。
【０１０１】
また一実施形態ではグレースケールの画像データを扱っているが、画像データをカラーとして処理してもよい。
【０１０２】
その他、一実施形態で挙げた各種機器の配置はいずれも好ましい例示であり、本発明の実施に際して機器の配置を適宜に変更可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】画像処理装置の構成例を概略的に示した図である。
【図２】ラインセンサによりワークが撮像される過程を示した斜視図である。
【図３】演算処理部の構成をより詳細に示すブロック図である。
【図４】演算処理部で行われる画像データの生成プロセスを示したフローチャートである。
【図５】ロータリエンコーダから出力されるパルス信号の波形とラインセンサの露光時間との関係を示したタイミングチャートである。
【図６】画像データ生成プロセスを経て得られたワークの全体画像の一例である。
【図７】画像処理方法の第１例で使用される画像補正プロセスを示したフローチャートである。
【図８】画像データ生成プロセスを経て生成された画像データを画素に分解して示したモデル図である。
【図９】画像補正方法を用いて画像の一部を補正した例を示す図である。
【図１０】画像処理方法の第２例で使用される画像補正プロセスを示したフローチャートである。
【図１１】ロータリエンコーダから出力されるパルス信号の波形とラインセンサの露光時間との関係を図５と対比して示したタイミングチャートの別例である。
【図１２】一実施形態の画像処理装置に凹凸欠陥の検出装置を適用した場合の概念図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０    画像処理装置
１２    ベルトコンベア
１４    ロータリエンコーダ
１８    ラインセンサ
２０    レンズ
２２    照明器具
２４    演算処理部
２６    固定部材
３０    入力部
３２    データ処理部
３４    データ記憶部
３６    データ補正部
３８    出力部
４０    ＣＰＵ
【図１】
2008225702.tif 000003
【図２】
2008225702.tif 000004
【図３】
2008225702.tif 000005
【図４】
2008225702.tif 000006
【図５】
2008225702.tif 000007
【図７】
2008225702.tif 000008
【図８】
2008225702.tif 000009
【図１０】
2008225702.tif 000010
【図１１】
2008225702.tif 000011
【図１２】
2008225702.tif 000012
【図６】
2008225702.tif 000013
【図９】
2008225702.tif 000014