(57)【要約】【課題】光学系の環境設定項目を定量化し、環境設定手順を確立することによって、環境設定を容易にかつ再現性よく行なうことを可能にする。【解決手段】撮影される被写体が静止状態であるか移動状態であるかを判別して撮像手段のシャッタ速度を設定し（ｓ１）、照明手段の照射光量を仮設定し（ｓ２）、画像の濃度を１次微分して得られる差分和を求め、差分和が最大になるように撮像手段のフォーカスを調整し（ｓ３）、画像の濃度分布を求め、さらに濃度分布に基づいて最大濃度と最小濃度との絶対値差分である濃度幅を求め、濃度幅が最大になるように撮像手段の絞りを調整し（ｓ４）、被写体の画像とその濃度分布とに基づいて、照明手段による照射光量を所望の量に設定し（ｓ５）、照射光量と画像濃度との関係を表す線形変換式を作成し、線形変換式に基づいて光学系の環境設定が適正であるか否かを判断する（ｓ６）。【選択図】      図６
2004221987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像されるべき被写体を撮影し、撮影された被写体の画像処理を行なうに際し、撮影条件である光学系の環境設定を行なう画像処理方法であって、
前記被写体が静止状態であるとき、被写体を撮影する撮像手段のシャッタ速度として予め定める値を入力し、被写体が移動状態であるとき、被写体の移動速度を入力し、移動速度に基づいて予め定める演算式を用いてシャッタ速度を設定する第１のステップと、
前記被写体に光を照射する照明手段の照射光量を予め定める量に設定する第２のステップと、
前記撮像手段によって撮影される画像の濃度を１次微分し、１次微分によって得られる濃度の差分の和である差分和を求める画像処理を行ない、差分和が最大になるように前記撮像手段に備わるレンズのフォーカスを調整する第３のステップと、
前記画像の濃度分布を求め、さらに濃度分布に基づいて最大濃度と最小濃度との絶対値差分である濃度幅を求める画像処理を行ない、濃度幅が最大になるように前記撮像手段に備わるレンズの絞りを調整する第４のステップと、
前記画像の濃度分布を求める画像処理を行ない、得られた濃度分布と前記被写体の画像とに基づいて、前記照明手段による照射光量を所望の量に設定する第５のステップと、
前記被写体に対して照射する照射光量を変化させ、各光量と各光量を照射したときの画像濃度との関係から照射光量と画像濃度との線形変換式を作成し、前記線形変換式に基づいて、設定した光学系の環境が適正であるか否かを判断する第６のステップとを含むことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
前記第６のステップにおいて、設定した光学系の環境が不適と判断されるとき、前記第３のステップに戻り以降のステップを実行することを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。
【請求項３】
撮像されるべき被写体を撮影し、撮影された被写体の画像処理を行なうに際し、撮影条件である光学系の環境設定をすることのできる画像処理装置において、
前記被写体を光量可変に照射することのできる照明手段と、
被写体を撮影する撮像手段であって、シャッタ速度、絞りおよびフォーカス調整の可能な撮像手段と、
前記照明手段の照射光量が所望の量になるように設定入力するとともに、被写体が静止状態であるときは予め定めるシャッタ速度を入力し、被写体が移動状態であるときは被写体の移動速度を入力する入力手段と、
前記移動速度が入力されるとき、移動速度に基づいてシャッタ速度を演算するシャッタ速度演算手段と、
前記撮像手段によって撮影される画像の濃度を１次微分し、１次微分によって得られる濃度の差分の和である差分和を求めるとともに、前記画像の濃度分布を求め、さらに濃度分布に基づいて濃度の最大値と最小値との絶対値差分である濃度幅と、濃度平均値とを求める画像処理を行なう画像処理手段と、
前記被写体に対して照射する照射光量を変化させ、各光量を照射したときの画像濃度との関係から照射光量と画像濃度との線形変換式を作成する線形変換式作成手段と、
前記線形変換式作成手段によって作成される線形変換式に基づいて、光学系の環境が適正であるか否かを判断する判断手段とを含むことを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理の対象とされる被写体を撮影する条件である光学系の環境設定を行なう画像処理方法および画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工場の生産ラインでは、製品や部品等を対象に固体識別、検査、位置計測などを行なう場合、たとえばカメラなどの撮像手段を用いて前記製品や部品等の被写体の画像を入力し、入力された画像を処理することによって、前述の固体識別、検査、位置計測などの目的を達成する画像処理装置が用いられている。
【０００３】
前述の被写体の固体識別、検査、位置計測などのために必要とされる被写体の画像を入力する際の撮影条件、すなわち画像処理装置に備わる光学系の環境設定の因子には、撮像手段であるカメラのレンズの焦点合わせ（以後、フォーカスと呼ぶ）および絞り、カメラのシャッタ速度、照明手段の照射光量がある。レンズのフォーカスや絞りの設定は、被写体の形状や被写体に対する照射光量によってそれぞれ異なる。カメラのシャッタ速度の設定は、被写体が移動しているか静止しているかによって異なり、移動している場合にはシャッタ速度を余り遅くすることができないという制約がある。照明手段の照射光量は、被写体の形状、材質および画像入力の対象とする部分によって適正量が異なる。
【０００４】
従来、被写体の状態に応じて照射光量ならびにフォーカス、絞りおよびシャッタ速度を組合せるという複雑な光学系の環境設定は、操作者がモニタ画面を目視することによって行なわれている。前述のように光学系の環境は、被写体によって千差万別であり、また被写体の移動速度によっても異なる。したがって、被写体の状態に適応した光学系の環境設定は、熟練操作者でないと行なうことが難しく、また熟練操作者であっても、再現性に乏しいというのが実情である。また適切と判断される光学系の環境設定が操作者毎に異なるので、同一の被写体であっても、設定される光学系の環境が操作者毎に異なるという問題もある。さらにカメラのシャッタ速度は、数値化されて管理され、自動調整されることが多いけれども、カメラのレンズのフォーカスや絞りは、ねじロック機構によって固定されることが多く、照明手段の照射光量も手動調整の電源を使用することが多いので、自動調整が難しいという問題がある。
【０００５】
このような問題を改善するために、従来技術では、カメラで今回撮像された画像の濃度平均値と前回撮像された画像の濃度平均値との差、すなわち濃度の変化量を求め、その変化量が予め設定されている閾値を超える場合、その変化量に基づいてシャッタ速度を決定するというカメラのシャッタ速度の自動設定方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
またもう一つの従来技術では、カメラで撮影された画像の濃度のヒストグラムを作成し、被写体から切り出すべき画像の形成画素数を基に得られる２値化閾値と、暗部の山と明部の山との間部分の度数分布が最も小さい部分の濃度値である２値化閾値とが一致するように、外部調光機能を有する照明装置の照射光量を自動調整する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２３０９６７号公報
【特許文献２】
特開平６−１３９３４１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
光学系の環境設定の自動化は、前述の従来技術に示すように、カメラのシャッタ速度と照明装置の照射光量とに留まることが多く、数値管理されて自動化が試みられているシャッタ速度と照射光量とであっても、たとえば検査ラインなどを実稼働させることによって自動調整が行なわれている。
【０００９】
自動調整の方法を例示すると以下のようである。一旦光学系の環境設定を行ない、その後ラインを稼働させて、たとえば検査に応じた画像処理条件を設定し、その画像処理条件による検査のテストランを実行する。テストの実行結果が不良であり、検査条件に対応した検出結果が得られないとき、まず画像処理条件を検定および／または再調整し、画像処理条件に問題が無いと判断した場合、光学系の環境を再設定する。
【００１０】
しかしながら、前述のようにシャッタ速度および照射光量を除いてほとんど自動設定の対象とされておらず、また光学系の環境設定手順が確立されていないので、元の設定を行なった操作者以外の操作者が再設定することは困難であり、元の設定を行なった操作者であっても初めから設定するのと同様の時間を要することがある。このようなことから、従来、光学系の環境設定は、熟練操作者の経験と勘とに頼らざるを得ず、経験の少ない操作者が行なうことは困難であり、また経験の少ない操作者が行なうと設定完了までに長時間を要するので、画像処理装置を備える生産ラインの立上げに長時間を要したり、また実稼働によるテストラン中の製品や部品の不充分な検出に伴う歩留損失を招来するという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、光学系の環境設定項目を定量化し、環境設定手順を確立することによって、環境設定を容易に行なうことが可能であるとともに、設定の再現性にも優れた画像処理方法および画像処理装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、撮像されるべき被写体を撮影し、撮影された被写体の画像処理を行なうに際し、撮影条件である光学系の環境設定を行なう画像処理方法であって、前記被写体が静止状態であるとき、被写体を撮影する撮像手段のシャッタ速度として予め定める値を入力し、被写体が移動状態であるとき、被写体の移動速度を入力し、移動速度に基づいて予め定める演算式を用いてシャッタ速度を設定する第１のステップと、
前記被写体に光を照射する照明手段の照射光量を予め定める量に設定する第２のステップと、
前記撮像手段によって撮影される画像の濃度を１次微分し、１次微分によって得られる濃度の差分の和である差分和を求める画像処理を行ない、差分和が最大になるように前記撮像手段に備わるレンズのフォーカスを調整する第３のステップと、
前記画像の濃度分布を求め、さらに濃度分布に基づいて最大濃度と最小濃度との絶対値差分である濃度幅を求める画像処理を行ない、濃度幅が最大になるように前記撮像手段に備わる絞りを調整する第４のステップと、
前記画像の濃度分布を求める画像処理を行ない、得られた濃度分布と前記被写体の画像とに基づいて、前記照明手段による照射光量を所望の量に設定する第５のステップと、
前記被写体に対して照射する照射光量を変化させ、各光量と各光量を照射したときの画像濃度との関係から照射光量と画像濃度との線形変換式を作成し、前記線形変換式に基づいて、設定した光学系の環境が適正であるか否かを判断する第６のステップとを含むことを特徴とする画像処理方法である。
【００１３】
また本発明は、前記第６のステップにおいて、設定した光学系の環境が不適と判断されるとき、前記第３のステップに戻り以降のステップを実行することを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、被写体が静止状態であるか移動状態であるかによって、撮像手段のシャッタ速度を定量的に決定し、被写体に光を照射する照明手段の照射光量を予め定める量に仮設定し、撮像手段によって撮影される画像濃度の１次微分によって得られる濃度の差分の和である差分和を求め、この定量化された値である差分和が最大になるように撮像手段のレンズのフォーカスを調整し、画像の濃度分布を求め、さらに濃度分布に基づいて最大濃度と最小濃度との絶対値差分である濃度幅を求め、この定量化された値である濃度幅が最大になるように撮像手段のレンズの絞りを調整し、被写体の画像とその濃度分布とに基づいて、照明手段による照射光量を所望の量に設定する。さらに被写体に対して照射する照射光量を変化させ、各光量と各光量を照射したときの画像濃度との関係から照射光量と画像濃度との線形変換式を作成し、線形変換式に基づいて、前述のようにして設定された光学系の環境が適正であるか否かを判断する。また設定された光学系の環境が、線形変換式に基づいて不適と判断されるとき、前述の手順を再度実行することによって光学系の環境を再設定することができる。
【００１５】
このように、光学系の環境設定の手順を確立するとともに、光学系の環境である撮像手段のシャッタ速度、絞り、フォーカスを、定量化して設定または定量化された値に基づいて設定し、設定された撮像手段の環境に従って照明手段の照射光量を設定するので、光学系の環境設定が容易になる。また線形変換式によって設定された光学系の環境の適否を診断し、不適の場合には確立された手順に従って再設定するので、光学系の環境が線形変換式という定量化手段によって定量的に適正な値に定められる。したがって、操作者の技能に熟練を必要とせず、再現性よく光学系の環境設定を行なうことが可能になる。
【００１６】
また本発明は、撮像されるべき被写体を撮影し、撮影された被写体の画像処理を行なうに際し、撮影条件である光学系の環境設定をすることのできる画像処理装置において、
前記被写体を光量可変に照射することのできる照明手段と、
被写体を撮影する撮像手段であって、シャッタ速度、絞りおよびフォーカス調整の可能な撮像手段と、
前記照明手段の照射光量が所望の量になるように設定入力するとともに、被写体が静止状態であるときは予め定めるシャッタ速度を入力し、被写体が移動状態であるときは被写体の移動速度を入力する入力手段と、
前記移動速度が入力されるとき、移動速度に基づいてシャッタ速度を演算するシャッタ速度演算手段と、
前記撮像手段によって撮影される画像の濃度を１次微分し、１次微分によって得られる濃度の差分の和である差分和を求めるとともに、前記画像の濃度分布を求め、さらに濃度分布に基づいて濃度の最大値と最小値との絶対値差分である濃度幅と、濃度平均値とを求める画像処理を行なう画像処理手段と、
前記被写体に対して照射する照射光量を変化させ、各光量を照射したときの画像濃度との関係から照射光量と画像濃度との線形変換式を作成する線形変換式作成手段と、
前記線形変換式作成手段によって作成される線形変換式に基づいて、光学系の環境が適正であるか否かを判断する判断手段とを含むことを特徴とする画像処理装置である。
【００１７】
本発明に従えば、画像処理装置は、被写体を光量可変に照射することのできる照明手段と、被写体を撮影する撮像手段と、所望の照射光量と撮像手段のシャッタ速度または被写体の移動速度とを入力する入力手段と、被写体の移動速度に基づいてシャッタ速度を演算するシャッタ速度演算手段と、撮影された被写体の画像処理を行なう画像処理手段と、被写体に対する照射光量と画像濃度との線形変換式を作成する線形変換式作成手段と、線形変換式に基づいて光学系の環境が適正であるか否かを判断する判断手段とを含んで構成される。
【００１８】
画像処理装置は、撮像手段のシャッタ速度を、被写体の静止または移動の状態に応じて定量化して設定し、また画像の濃度を１次微分することによって得られる濃度の差分の和である差分和と、画像の濃度分布における濃度の最大値と最小値との絶対値差分である濃度幅という画像処理手段によって定量化される値に基づいて、撮像手段の絞りおよびフォーカスを設定し、さらに設定された撮像手段の環境に従って照明手段の照射光量を設定する。
【００１９】
このように本発明の画像処理装置では、光学系の環境である撮像手段のシャッタ速度、絞り、フォーカスを、定量化して設定または定量化された値に基づいて設定し、設定された撮像手段の環境に従って照明手段の照射光量を設定するというように、各手段を用いて光学系の環境設定の手順を確立することができるので、光学系の環境設定を行なうことが容易になる。さらに、判断手段は、線形変換式作成手段によって作成される線形変換式に基づいて、光学系の環境が適正であるか否かを判断することができるので、環境が不適と判断されるとき、前述の確立された手順に従って再設定動作を繰返し実行し、適正な環境に設定することが可能である。したがって、操作者の技能に熟練を必要とせず、再現性よく光学系の環境設定を行なうことが可能な画像処理装置が実現される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である画像処理装置１の構成を簡略化して示すブロック図である。本実施の形態の画像処理装置１は、撮像されるべき被写体２を撮影し、撮影された被写体２の画像処理を行なうに際し、撮影条件である光学系の環境設定をすることが可能であり、工場の生産ラインなどに設けられて製品や部品等を対象に固体識別、検査、位置計測等に用いられる。
【００２１】
画像処理装置１は、被写体２を光量可変に照射することのできる照明手段３と、被写体２を撮影する撮像手段４であって、シャッタ速度、絞りおよびフォーカス調整の可能な撮像手段４と、照明手段３の照射光量が所望の量になるように設定入力するとともに、被写体２が静止状態であるときは予め定めるシャッタ速度を入力し、被写体２が移動状態であるときは被写体２の移動速度を入力する入力手段５と、移動速度が入力されるとき、移動速度に基づいてシャッタ速度を演算するシャッタ速度演算手段６と、撮像手段４によって撮影される画像の濃度を１次微分し、１次微分によって得られる濃度の差分の和である差分和を求めるとともに、画像の濃度分布を求め、さらに濃度分布に基づいて濃度の最大値と最小値との絶対値差分である濃度幅と、濃度平均値とを求める画像処理を行なう画像処理手段７と、被写体２に対して照射する照射光量を変化させ、各光量を照射したときの画像濃度平均値との関係から照射光量と画像濃度との線形変換式を作成する線形変換式作成手段８と、線形変換式作成手段８によって作成される線形変換式に基づいて、光学系の環境が適正であるか否かを判断する判断手段９とを含む。
【００２２】
被写体２は、前述のように固体識別、検査、位置計測などの対象とされる製品または部品等であり、半導体チップその他種々の物が挙げられる。照明手段３は、光の出射源である光源１１と、光源１１に対して電力量を可変に供給できる電源１２とを含む。光源１１には、たとえば発光ダイオード（略称ＬＥＤ）やタングステンランプが好適に用いられ、電源１２から供給される電力量に応じて、被写体２を照射する光が光量可変に出射される。
【００２３】
撮像手段４は、Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ（略称ＣＣＤ）素子を備えるＣＣＤカメラ１３と、ＣＣＤカメラ１３に対する入出力信号をアナログ／デジタルに相互変換するアナログ／デジタル（略称Ａ／Ｄ）変換器１４と、ＣＣＤカメラ１３からの画像情報を信号処理して後述の処理回路１９へ出力するとともに、処理回路１９からの出力に応答してＣＣＤカメラ１３の動作制御を行なう信号を出力する撮像表示制御器１５と、撮像表示制御器１５に接続されてＣＣＤカメラ１３による画像情報の随時書込み／読出しが可能な記憶手段であるフレームメモリ１６とを含む。
【００２４】
ＣＣＤカメラ１３には、図示を省くけれども、レンズが備えられ、レンズまわりには、レンズの焦点を調整するためのフォーカス機構、露出調整のための絞り機構および速度を可変に設定できるシャッタ機構が設けられる。これらの各機構は、撮像表示制御器１５を介して処理回路１９からの制御信号によって調整可能であり、また手動で調整することも可能である。また撮像手段４には、モニタ１７が含まれてもよい。モニタ１７は、液晶や陰極線管などによって構成され、本実施の形態では、デジタル／アナログ（略称Ｄ／Ａ）変換器１８を介して撮像表示制御器１５に接続されて、ＣＣＤカメラ１３による画像情報を可視像として表示する。
【００２５】
処理回路１９は、Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（略称ＣＰＵ）を搭載するたとえばマイクロコンピュータなどによって実現される。この処理回路１９が、前述のシャッタ速度演算手段６、画像処理手段７、線形変換式作成手段８および判断手段９を含む構成である。処理回路１９は、Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ２０（略称ＲＯＭ）に予めストアされてあるプログラムに従って動作し、前述の各手段として機能するとともに画像処理装置１全体の動作を制御する。
【００２６】
入力手段５は、リモート設定キーである。入力手段はキーボードなどであってもよく、キーボードから各種の設定値を入力するように構成されてもよい。しかしながら、キーボードから各種の設定値をすべて数値入力すると操作が繁雑になり入力所要時間も長くなるので、本実施の形態では、入力手段５をリモート設定キーとし、Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ２１（略称ＲＡＭ）に、たとえばテーブルデータとして予めストアされる各種の設定値を処理回路１９によって読出し、読出された設定値をモニタ１７に表示し、表示された設定値からキー操作により選択して入力する構成とした。入力手段５は、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイス２２を介して、処理回路１９を初めとする装置の各手段に接続される。なお入出力インターフェイス２２には、前述の照明手段３の電源１２が接続される。
【００２７】
以下画像処理装置１に備わる光学系である撮像手段４および照明手段３の環境設定について説明する。まずＣＣＤカメラ１３のシャッタ速度は、次のように設定される。操作者は、被写体２が静止の状態で撮像されるのか、移動状態で撮像されるのかを判別する。静止状態のとき、操作者は、入力手段５に備わるリモートキーを操作して、メニュー画面をモニタ１７に表示し、メニューのうちからシャッタ速度を選択し、シャッタ速度のテーブルデータを表示する。モニタ１７に表示されるシャッタ速度のうちから所望のシャッタ速度を選択する。選択されたシャッタ速度は処理回路１９に与えられ、処理回路１９から出力される制御信号に応じて、撮像表示制御器１５がＣＣＤカメラ１３のシャッタ速度を設定する。被写体２が静止状態のとき、シャッタ速度は、６０分の１（１／６０）秒または１００分の１（１／１００）秒が好適に用いられる。
【００２８】
被写体２が移動状態のとき、操作者は、入力手段５に備わるリモートキーを操作して、モニタ１７に表示されるメニューのうちから移動速度を選択し、移動速度のテーブルデータを表示する。モニタ１７に表示される移動速度のうちから生産ラインにおいて被写体２の移動速度として定められる移動速度を選択する。選択された移動速度は、処理回路１９に与えられる。処理回路１９に含まれるシャッタ速度演算手段６は、ＲＡＭ２１に予めストアされている画像処理装置１の仕様から、分解能とほぼ撮像手段４の撮像画面領域に相当する移動許容量とを読出し、次式（１）によって、シャッタ速度を演算する。
シャッタ速度＝移動速度／（分解能×移動許容量）          …（１）
【００２９】
また照明手段３による被写体２の照射光量が、入力手段５によって所望の量に設定される。操作者は、入力手段５に備わるリモートキーを操作して、モニタ１７に表示されるメニューのうちから照射光量を選択し、照射光量のたとえば設定ボリュームを表示する。モニタ１７に表示される照射光量の設定ボリュームから所望の量を選択する。選択された設定値は、処理回路１９に与えられる。選択された設定値に対応する制御信号が、処理回路１９から入出力インターフェイス２２を介して電源１２に与えられ、与えられた制御信号に応じて電源１２から電力が光源１１に供給されるので、照射光量が所望の量に設定される。
【００３０】
次に処理回路１９に含まれる前述の画像処理手段７、線形変換式作成手段９および判断手段９の動作について説明する。
【００３１】
画像処理手段７は、撮像手段４で撮影された画像の濃度を１次微分し、１次微分によって得られる濃度の差分の和である差分和を演算する画像処理をすることができる。画像濃度の１次微分による差分和は、ＣＣＤカメラ１３に備わるレンズのフォーカスつまみを回して所定範囲内の各値に設定した状態で求められる。フォーカスつまみの各設定値毎に求められる差分和のうち、最大差分和を示したフォーカスつまみの位置をフォーカスの最適値として選択する。図２は、画像処理手段７によって画像濃度の１次微分を行ない濃度の差分和を求めた例を示す図である。図２では、撮像画面の左上から右下に向って画像濃度の１次微分を実行し、各フォーカスつまみ値に対して濃度の差分和を求め、差分和の最大値を順次置換えるようにして最大差分和（図中では最大濃度和として表記）が得られたことを示す。
【００３２】
また画像処理手段７は、撮像手段４によって撮影された画像の濃度分布を求め、さらに濃度分布に基づいて濃度の最大値ｄｍａｘと最小値ｄｍｉｎとの絶対値差分である濃度幅ｄｗ（＝｜ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ｜）と、濃度平均値ｄａｖとを求める画像処理を行なうことができる。なおこのとき濃度分散ｄσを同時に求めることもできる。図３は、画像処理手段７によって画像の濃度分布を求めた例を示す図である。図３では、濃度を横軸に、当該濃度の頻度を画素数で縦軸に示す。濃度幅ｄｗは、濃度分布を示すライン３１によって与えられる濃度最大値ｄｍａｘと濃度最小値ｄｍｉｎとの絶対値差分（｜ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ｜）で与えられる。濃度平均値ｄａｖは、各濃度と当該濃度を示す画素数との積の濃度範囲に亘る和を、全画素数で除した算術平均値で与えられる。画像濃度分布における濃度幅ｄｗは、ＣＣＤカメラ１３に備わるレンズの絞りつまみを回して所定範囲内の各値に設定した状態で求められる。絞りつまみの各設定値毎に求められる濃度幅ｄｗのうち、最大濃度幅を示した絞りつまみの位置を絞りの最適値として選択することができる。このような濃度最大値ｄｍａｘ、濃度最小値ｄｍｉｎ、最大濃度幅、濃度平均値ｄａｖおよび濃度分散ｄσは、ＲＡＭ２１にストアされる。
【００３３】
前述のように本実施の形態では、フォーカスつまみおよび絞りつまみを操作者が人手によって調整するけれども、フォーカスつまみおよび絞りつまみ値をテーブルデータとしてモニタ１７に表示し、入力手段５でそれぞれの値を選択して入力することによって、処理回路１９および撮像表示制御器１５を介して調整するように構成されてもよい。
【００３４】
線形変換式作成手段８は、前述のように照明手段３による照射光量と、その照射光量で撮影されて得られる画像の濃度との線形変換式を作成する。線形変換式は、撮像画面全域について作成してもよく、また撮像画面内において任意の面積に区分される領域を設定し、その領域について作成してもよい。この線形変換式を作成するために撮像画面内において区分される領域を、以後環境ウインドウと呼ぶ。
【００３５】
図４は、環境ウインドウ設定の状態と線形変換式とを例示する図である。図４では、被写体に金属端子３２の出ているコネクタ３３をとりあげた場合について示す。本実施の形態では、線形変換式を作成するべき環境ウインドウが４つ設定される。第１環境ウインドウ３４は、金属端子３２を含んで設定され、第２および第３環境ウインドウ３５，３６は、コネクタ３３の白色樹脂部分にそれぞれ設定され、第４環境ウインドウ３７は、コネクタ３３が載置される搬送台の表面に対して設定され、この搬送台の表面を背景と呼ぶことがある。
【００３６】
それぞれ設定された各環境ウインドウに対し、照明手段３による照射光量を、入力手段５からの入力操作によって最小から最大まで（たとえば８ビット調光の場合零（０）から２５５まで）変化させる。変化の各段階における各照射光量に対する環境ウインドウの濃度平均値ｄａｖを前述の画像処理手段７によって求める。線形変換式作成手段８は、入力手段５によって設定している照射光量のボリュウム値と濃度平均値ｄａｖとの関係を、第１〜第４環境ウインドウ３４，３５，３６，３７のそれぞれについて求める。照射光量のボリュウム値と濃度平均値ｄａｖとの関係は、ほぼ線形式として得られる。この線形式および線形式をグラフ化したものを含めて、ここでは線形変換式と呼ぶ。
【００３７】
図４（ｂ）に示すライン３８が、第１環境ウインドウ３４すなわち金属端子部の画像の線形変換式であり、ライン３９およびライン４０が、第２および第３環境ウインドウ３５，３６すなわち白色樹脂部の画像の線形変換式であり、ライン４１が、第４環境ウインドウ３７すなわち背景画像の線形変換式である。ライン３９およびライン４０には、高濃度側において、照射光量ボリュウム値が変化しているにも関らず濃度平均値ｄａｖの変化しない部分があり、この部分を便宜上「平坦部」と呼ぶ。一方、ライン３９およびライン４０の前記「平坦部」を除く部分、ならびにライン３８およびライン４１は、１次の線形関係にあり、照射光量ボリュウム値と濃度平均値ｄａｖとを互いに変換できるので、この部分を便宜上「変換部」と呼ぶ。線形変換式作成手段８によって、各環境ウインドウ３４，３５，３６，３７について得られる線形変換式は、ＲＡＭ２１にストアされる。
【００３８】
判断手段９は、線形変換式作成手段８によって作成される線形変換式に基づいて、設定された光学系の環境が適正であるか否かを判断、すなわち光学系の環境の適否を診断する。図５は、線形変換式の典型を例示する図である。図５に示す線形変換式は、低光量／低濃度（Ｌ／Ｌと略称する）側に形成されるＬ／Ｌ平坦部４３と、高光量／高濃度（Ｈ／Ｈと略称する）側に形成されるＨ／Ｈ平坦部４４と、Ｌ／Ｌ平坦部４３とＨ／Ｈ平坦部４４との間に形成される変換部４２とを含む。
【００３９】
図５を参照して、判断手段９の判断動作を説明する。判断手段９は、図５に示されるような線形変換式の変換部４２の傾き（勾配）または平坦部４３，４４の横軸長さに基づいて、光学系の環境が適正であるか否かを診断する。変換部４２の傾きとは、濃度をＹ軸にとり、光量をＸ軸にとるとき、１次式（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）で表される傾き「ａ」のことである。Ｌ／Ｌ平坦部４３の横軸長さＬＡＬとは、Ｌ／Ｌ平坦部４３における光量最大値Ｌα（＝Ｌα−０）である。またＨ／Ｈ平坦部４４の横軸長さＬＡＨとは、Ｈ／Ｈ平坦部４４における光量最大値Ｌｍａｘと光量最小値Ｌβとの差（＝Ｌｍａｘ−Ｌβ）である。
【００４０】
判断手段９は、傾きａが、予め定められる基準値ｇよりも小さい（ａ＜ｇ）、Ｌ／Ｌ平坦部４３の横軸長さＬＡＬが予め定められる基準値ＰＬよりも大きい（ＬＡＬ＞ＰＬ）、Ｈ／Ｈ平坦部４４の横軸長さＬＡＨが予め定められる基準値ＰＨよりも大きい（ＬＡＨ＞ＰＨ）、の３つの条件のうち少なくとも１つを満足するとき、設定されている光学系の環境が不適であると診断する。逆に、判断手段９は、前述の３つの条件すべてを満足しないとき、設定されている光学系の環境が適正であると判断する。
【００４１】
基準値「ｇ」「ＰＬ」および「ＰＨ」は、たとえば経験則によって得られた値が予め定められ、ＲＡＭ２１にストアされる。判断手段９は、線形変換式作成手段８によって作成された線形変換式を直接用いて、または線形変換式作成手段８によって作成されて一旦ＲＡＭ２１にストアされた線形変換式を読出して、前述の変換部４２の傾きａ、平坦部の横軸長さＬＡＬ，ＬＡＨを演算し、ＲＡＭ２１から読出した基準値「ｇ」「ＰＬ」および「ＰＨ」と比較して前述の判断動作を実行する。
【００４２】
図６は、本発明の実施の態様である画像処理方法を説明するフローチャートである。図６を参照し、図１に示す画像処理装置１を用いて行なわれる画像処理方法について説明する。
【００４３】
ステップｓ０のスタートでは、図１に示す画像処理装置１と、被写体２とを準備し、被写体２の撮像を開始できる状態にある。ステップｓ１では、操作者は、被写体２が、静止状態で撮像されるのか、移動状態で撮像されるのかを判断し、静止状態であるとき、ＣＣＤカメラ１３のシャッタ速度の初期値として１／６０秒または１／１００秒のいずれかを入力手段５から入力し、移動状態であるとき、被写体２の移動速度を入力手段５から入力する。シャッタ速度の初期値が入力された場合には、初期値がシャッタ速度として設定され、被写体２の移動速度が入力された場合には、前述の式（１）に従ってシャッタ速度演算手段６の演算結果がシャッタ速度として設定される。ステップｓ２では、入力手段５によって照明手段３による照射光量を予め定める量に仮設定する。このとき仮設定する照射光量の予め定める量には、照明手段３の有する能力の中間値を選択することが好ましい。
【００４４】
ステップｓ３では、ＣＣＤカメラ１３のレンズのフォーカスつまみを回しながら、焦点合わせ、いわゆるピント調整を行なう。
【００４５】
図７は、ピント調整動作を説明するフローチャートである。図７を参照して先の図６に示すステップｓ３のピント調整動作を説明する。ステップｓ３１では、レンズのフォーカスつまみを回して、変化させることを予定しているフォーカスつまみ値の範囲のうち、たとえば最小つまみ値に設定する。ステップｓ３２では、画像処理手段７が、撮像手段４によって撮影される被写体２の画像の濃度を１次微分し、１次微分によって得られる濃度の差分の和である差分和を算出する。ステップｓ３３では、差分和の算出が初回であるとき、差分和を初回値としてＲＡＭ２１にストアし、差分和の算出が初回でないとき、ＲＡＭ２１にストアされている差分和と、今回のフォーカスつまみ値に対して得られた差分和とを比較し、大きい方の差分和を最大差分和としてＲＡＭ２１に上書き、すなわち置換えてストアする。このとき大きい方の差分和に対応するフォーカスつまみ値も同時にＲＡＭ２１に置換えストアする。
【００４６】
ステップｓ３４では、フォーカスつまみ値が判別限界値であるか否かが判断される。ここでフォーカスつまみ値の判別限界値には、変化させることを予定しているフォーカスつまみ値の範囲のうち、たとえば最小つまみ値からピント調整を開始した場合には、フォーカスつまみ値の最大値が設定される。逆に最大つまみ値からピント調整を開始した場合には、最小つまみ値に設定される。判断結果が否定で、判別限界値ではないとき、ステップｓ３１へ戻り、フォーカスつまみ値を回して異なる値に設定し、以降の動作を行う。判断結果が肯定で、判別限界値であるとき、ステップｓ３５に進む。ステップｓ３５では、最大差分和に対応するフォーカスつまみ値を最適フォーカスとみなし、処理回路１９は、ＲＡＭ２１から最大差分和に対応するフォーカスつまみ値を読出してモニタ１７に表示する。操作者は、表示に従ってレンズのフォーカスを前記つまみ値に設定する。
【００４７】
図６に戻ってステップｓ４では、ＣＣＤカメラ１３のレンズの絞りつまみを回しながら絞り調整、すなわち画像の明るさおよびコントラストの調整を行なう。
【００４８】
図８は、絞り調整動作を説明するフローチャートである。図８を参照して先の図６に示すステップｓ４の絞り調整動作を説明する。ステップｓ４１では、レンズの絞りつまみを回して、変化させることを予定している絞りつまみ値の範囲のうち、たとえば最小つまみ値に設定する。ステップｓ４２では、画像処理手段７が、撮像手段４によって撮影される画像の濃度分布を作成し、この濃度分布はモニタ１７に表示される。ステップｓ４３では、画像処理手段７が、濃度分布に基づいて、濃度最大値ｄｍａｘ、濃度最小値ｄｍｉｎ、濃度幅ｄｗ、濃度平均値ｄａｖおよび濃度分散ｄσを算出する。
【００４９】
ステップｓ４４では、画像処理手段７によって、濃度最大値ｄｍａｘが高濃度側で予め定められる高濃度限界値ｄＨを超える（ｄｍａｘ＞ｄＨ）、または濃度最小値ｄｍｉｎが低濃度側で予め定められる低濃度限界値ｄＬ未満（ｄｍｉｎ＜ｄＬ）のいずれかを満足するか否かが判断される。判断結果が肯定であるとき、ステップｓ４１に戻り、絞りつまみ値を異なる値に設定して以降のステップに進み、判断結果が否定であるときステップｓ４５に進む。
【００５０】
ステップｓ４５では、濃度幅ｄｗの算出が初回であるとき、濃度幅ｄｗを初回値としてＲＡＭ２１にストアし、濃度幅ｄｗの算出が初回でないとき、ＲＡＭ２１にストアされている濃度幅ｄｗと、今回の絞りつまみ値に対して得られた濃度幅ｄｗとを比較し、大きい方の濃度幅ｄｗを最大濃度幅としてＲＡＭ２１に上書き、すなわち置換えてストアする。このとき大きい方の濃度幅ｄｗに対応する絞りつまみ値も同時にＲＡＭ２１に置換えストアする。
【００５１】
ステップｓ４６では、絞りつまみ値が判別限界値であるか否かが判断される。ここで絞りつまみ値の判別限界値には、変化させることを予定している絞りつまみ値の範囲のうち、たとえば最小つまみ値から調整を開始した場合には、絞りつまみ値の最大値が設定される。逆に最大つまみ値から調整を開始した場合には、最小つまみ値に設定される。判断結果が否定で、判別限界値ではないとき、ステップｓ４１へ戻り、絞りつまみ値を回して異なる値に設定し、以降の動作を行う。判断結果が肯定で、判別限界値であるとき、ステップｓ４７に進む。ステップｓ４７では、最大濃度幅に対応する絞りつまみ値を最適絞りとみなし、処理回路１９は、ＲＡＭ２１から最大濃度幅に対応する絞りつまみ値を読出してモニタ１７に表示する。操作者は、表示に従ってレンズの絞りを前記つまみ値に設定する。
【００５２】
再び図６に戻ってステップｓ５では、前述のように設定されたＣＣＤカメラ１３の環境設定下において、撮像手段４によって得られた画像の濃度分布が、高濃度限界値ｄＨと低濃度限界値ｄＬとの間に定められる範囲内になるように、またモニタ１７に表示される被写体２画像の明るさおよびコントラストに基づいて、入力手段５によって照明手段３の照射光量を所望の量に設定する。
【００５３】
ステップｓ６では、ステップｓ５までの動作によって設定された光学系の環境の適否を診断する。図９は、光学系の環境設定診断動作を説明するフローチャートである。図９を参照して図６に示すステップｓ６の光学系の環境設定診断動作を説明する。ステップｓ６１では、撮像画面内に環境ウインドウを設定する。ステップｓ６２では、照明手段３による照射光量を、入力手段５からの入力操作によって変化させ、変化の各段階における各照射光量に対応する環境ウインドウの濃度平均値ｄａｖを画像処理手段７によって求める。ステップｓ６３では、線形変換式作成手段８が、各照射光量と濃度平均値ｄａｖとから線形変換式を生成する。
【００５４】
ステップｓ６４では、判断手段９が、生成された線形変換式に基づき、ＲＡＭ２１から読出した傾きの基準値ｇと、線形変換式における変換部の傾きａとを比較し、傾きａが基準値ｇ以上であるとき、ステップｓ６５へ進み、傾きａが基準値ｇ未満であるとき、ステップｓ６７へ進む。ステップｓ６５では、判断手段９が、線形変換式における平坦部の横軸長さＬＡＬ，ＬＡＨを演算し、ＲＡＭ２１から読出した基準値「ＰＬ」および「ＰＨ」と比較し、ＬＡＬおよびＬＡＨがそれぞれ基準値ＰＬ，ＰＨ以下（ＬＡＬ≦ＰＬかつＬＡＨ≦ＰＨ）であるとき、ステップｓ６６へ進み、ＬＡＬまたはＬＡＨが基準値ＰＬ，ＰＨを超える（ＬＡＬ＞ＰＬまたはＬＡＨ＞ＰＨのいずれかである）とき、ステップｓ６７へ進む。
【００５５】
ステップｓ６６では、設定されている光学系の環境が適正であり、診断ＯＫと判断されるので、図６に示すメインのステップｓ７のエンドへ進み、光学系の環境設定動作が終る。一方ステップｓ６７では、設定されている光学系の環境が不適であり、診断ＮＧと判断されるので、図６に示すメインのステップｓ３に戻り、以降のステップを実行することによって、診断ＯＫと判断されるまで繰返し環境設定の調整を行なう。以上のようにして、光学系の環境設定に関する一連の動作が終了する。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の画像処理方法によれば、光学系の環境設定の手順を確立するとともに、光学系の環境である撮像手段のシャッタ速度、絞り、フォーカスを、定量化して設定または定量化された値に基づいて設定し、設定された撮像手段の環境に従って照明手段の照射光量を設定するので、光学系の環境設定が容易になる。また線形変換式によって設定された光学系の環境の適否を診断し、不適の場合には確立された手順に従って再設定するので、光学系の環境も線形変換式という定量化手段によって定量的に適正な値に定められる。したがって、操作者の技能に熟練を必要とせず、再現性よく光学系の環境設定を行なうことが可能になる。
【００５７】
また本発明の画像処理装置によれば、光学系の環境である撮像手段のシャッタ速度、絞り、フォーカスを、定量化して設定または定量化された値に基づいて設定し、設定された撮像手段の環境に従って照明手段の照射光量を設定するというように、各手段を用いて光学系の環境設定の手順を確立することができるので、光学系の環境設定を行なうことが容易になる。さらに、判断手段は、線形変換式作成手段によって作成される線形変換式に基づいて、光学系の環境が適正であるか否かを判断することができるので、環境が不適と判断されるとき、前述の確立された手順に従って再設定動作を繰返し実行し、適正な光学系の環境に設定することが可能である。したがって、操作者の技能に熟練を必要とせず、再現性よく光学系の環境設定を行なうことが可能な画像処理装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である画像処理装置１の構成を簡略化して示すブロック図である。
【図２】画像処理手段７によって画像濃度の１次微分を行ない濃度の差分和を求めた例を示す図である。
【図３】画像処理手段７によって画像の濃度分布を求めた例を示す図である。
【図４】環境ウインドウ設定の状態と線形変換式とを例示する図である。
【図５】線形変換式の典型を例示する図である。
【図６】本発明の実施の態様である画像処理方法を説明するフローチャートである。
【図７】ピント調整動作を説明するフローチャートである。
【図８】絞り調整動作を説明するフローチャートである。
【図９】光学系の環境設定診断動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１  画像処理装置
２  被写体
３  照明手段
４  撮像手段
５  入力手段
６  シャッタ速度演算手段
７  画像処理手段
８  線形変換式作成手段
９  判断手段
【図１】
2004221987.tif 000003
【図２】
2004221987.tif 000004
【図３】
2004221987.tif 000005
【図４】
2004221987.tif 000006
【図５】
2004221987.tif 000007
【図６】
2004221987.tif 000008
【図７】
2004221987.tif 000009
【図８】
2004221987.tif 000010
【図９】
2004221987.tif 000011