(57)【要約】　　　（修正有）【課題】シガレットの表面における傷や汚れ等の欠陥を容易に、しかも確実に検出することのできる外観検査装置を提供する。【解決手段】シガレットを所定位置にて自転させる回転機構と、この回転機構により自転している上記丸棒体の周面をその軸方向に沿って１ラインずつ撮像して前記丸棒体の全周に亘る外観画像を得るラインセンサ９とを備える。そして外観検査部においては、ラインセンサ９により求められて外観検査に供せられる検査対象画像に所定の位置ずれを与えてずれ画像を形成すると共に、このずれ画像と上記検査対象画像との差分画像を求め（画像処理部１２）、上記差分画像の各画素レベルを判定して前記丸棒体の外観欠陥部位を抽出する（ホストコンピュータ１３）ことを特徴とする。【選択図】　　　図３
2004101339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸棒体を所定位置にて自転させる回転機構と、
この回転機構により自転している上記丸棒体の周面をその軸方向に沿って１ラインずつ撮像して前記丸棒体の全周に亘る外観画像を得るラインセンサと、
このラインセンサにより求められて外観検査に供せられる検査対象画像に所定の位置ずれを与えてずれ画像を形成すると共に、このずれ画像と上記検査対象画像との差分画像を求める差分画像形成手段と、
上記差分画像の各画素レベルを判定して前記丸棒体の外観欠陥部位を抽出する欠陥部位判定手段と
を具備したことを特徴とする丸棒体の外観検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の丸棒体の外観検査装置において、
更に前記丸棒体の表面に存在する文字・図形を示した既知画像と前記ラインセンサにより求められた外観画像とをパターンマッチングして前記外観画像中に含まれる前記文字・図形を形成した画素を検出するパターンマッチング手段と、
このパターンマッチング手段にて検出された前記文字・図形を形成する画素をその背景画素成分にて塗り潰して外観検査に供する検査対象画像を形成する前処理手段と
を備えることを特徴とする丸棒体の外観検査装置。
【請求項３】
前記既知画像は、前記丸棒体の表面における前記文字・図形の存在領域を前記丸棒体の周方向に複数の領域に区分して求められた複数の部分既知画像からなり、
前記パターンマッチング手段は、前記外観画像中の前記文字・図形が存在する可能性のある領域の画像と前記複数の部分既知画像とをそれぞれ照合してその一致度を求めるものである請求項２に記載の丸棒体の外観検査装置。
【請求項４】
前記丸棒体は、シガレットからなる請求項１または２に記載の丸棒体の外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シガレット等からなる丸棒体の表面における傷や汚れ等の欠陥を容易に、しかも確実に検出することのできる丸棒体の外観検査装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
シガレットを製造するに際しては、その製造品質を十分に高く保つことが重要である。シガレットの製造品質を評価する項目の１つに、その外周面に傷や汚れ等が存在しないことが挙げられる。このような外観上の欠陥の検出は、専ら、シガレットの外周面をカメラにより撮像し、その外観画像（検査対象画像）と予め求められている良品（標準品）の画像（標準画像）とを比較する等の画像処理を実行することにより行われる。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１８０７７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらシガレットの外周面を撮像してその外観画像を得る際、照明光源の揺らぎ等に起因して画像信号レベル自体が変動することがある。しかもシガレットの外周面に存在する傷や汚れは、その素地の色成分と似ていることが多い。この為、画像処理自体が複雑化する上、その検査精度を十分に高めことが困難であると言う問題があった。更には１枚の検査対象画像から欠陥の有無を判定するまでの画像処理に時間が掛かるので、数多くのシガレットを連続的に外観検査するには問題があった。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、シガレット等からなる丸棒体の表面における傷や汚れ等の欠陥を容易に、しかも確実に検出することができ、またその検査処理の高速化を図るに好適な丸棒体の外観検査装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る丸棒体の外観検査装置は、シガレット等の外周面における傷や汚れ等を、その表面画像から検出して不良品を排除するに好適なものであって、
例えばシガレットからなる丸棒体を所定位置にて自転させる回転機構と、この回転機構により自転している上記丸棒体の周面をその軸方向に沿って１ラインずつ撮像して前記丸棒体の全周に亘る外観画像を得るラインセンサとを備え、
特に上記ラインセンサにより求められて外観検査に供せられる検査対象画像に所定の位置ずれを与えてずれ画像を形成すると共に、このずれ画像と上記検査対象画像との差分画像を求め（差分画像形成手段）、上記差分画像の各画素レベルを判定して前記丸棒体の外観欠陥部位を抽出する（欠陥部位判定手段）ことを特徴としている。
【０００７】
即ち、本発明は、丸棒体の外周面を撮像した検査対象画像と、この検査対象画像を所定画素数分だけずらした（シフトした）ずれ画像との差を差分画像として求めることで、前記検査対象画像の素地の画素信号成分に対して相対的な違いを持つ画素部分を確実に抽出するようにしたものである。特に前記検査対象画像の素地の画像信号成分を打ち消し、傷や汚れ等の欠陥部位を上記素地からその画像信号成分が相対的に変化している画素の領域として捉えることで、照明の揺らぎ等に起因する検査対象画像の全体的なレベル変化に拘わることなく傷や汚れ等の欠陥部位を検出し得るようにしたものである。
【０００８】
また本発明に係る丸棒体の外観検査装置は、上述した機能に加えて、更に前記丸棒体の表面に存在する文字・図形を示した既知画像と前記ラインセンサにより求められた外観画像とをパターンマッチングして前記外観画像中に含まれる前記文字・図形を形成した画素を検出するパターンマッチング手段と、このパターンマッチング手段にて検出された前記文字・図形を形成する画素をその背景画素成分にて塗り潰して外観検査に供する検査対象画像を形成する前処理手段とを備えることを特徴としている。
【０００９】
ちなみに前記既知画像は、前記丸棒体の表面における前記文字・図形の存在領域を前記丸棒体の周方向に複数の領域に区分して求められた複数の部分既知画像からなり、また前記パターンマッチング手段は、前記外観画像中の前記文字・図形が存在する可能性のある領域の画像と前記複数の部分既知画像とをそれぞれ照合してその一致度を求めるものとして構成される。
【００１０】
この際、前記検査対象画像としては、前記丸棒体の全周に亘るよりも大きい範囲の、例えば１．２〜１．５周分に亘る外観画像として求めることが好ましい。このようにすれば外観画像（検査対象画像）の切り出し位置が前記丸棒体の周方向において規定されていない場合であっても、前述した既知画像の周方向への区分と相俟って、丸棒体の全周に亘って前記外観画像を確実にパターンマッチング処理することができるので、外観画像中の前述した文字・図形の存在領域を確実に検出することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る丸棒体の外観検査装置について、シガレットの外観を検査して不良品を排除する装置を例に説明する。
図１はシガレットの外観検査装置の全体的な概略構成を模式的に示す図で、１は複数本のシガレットを横並びに整列させ、所定の間隔で１本ずつ順次連続的に搬送するシガレット搬送機構部である。このシガレット搬送機構部１は、ホッパ２に投入された複数本のシガレットをその軸方向を揃えて所定の間隔で平行に吸着保持して搬送するホッパドラム３と、このホッパドラム３から１本ずつ送り出されたシガレットをシガレット回転機構の一部をなすローリングドラム４に受け渡す２段の転送ドラム５ａ，５ｂを備える。そして上記ローリングドラム４から送り出されたシガレットを、更に転送ドラム５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆを順に介してその出口部（排出シュート）へと搬送するように構成されている。
【００１２】
ちなみに前記各ドラム３，５ａ，５ｂ，〜５ｆは、ドラム周面にその軸方向に沿ってシガレットを吸着保持する複数本の保持溝（図示せず）を、その周方向に等間隔にそれぞれ備えたものからなる。これらの保持溝は、各ドラム３，５ａ，５ｂ，〜５ｆ毎に所定の回転位置にてそれぞれ吸引駆動されることでシガレットを吸着保持する。そしてシガレットを吸着した各ドラム３，５ａ，５ｂ，〜５ｆが所定角度回転したとき、前記保持溝の吸引系が開放され、これによって前記保持溝によるシガレットの保持が解除される。このような各ドラム３，５ａ，５ｂ，〜５ｆの回転と上記各保持溝の吸引制御とにより、シガレットは各ドラム３，５ａ，５ｂ，〜５ｆの外周面に沿って所定距離ずつ順次搬送される。
【００１３】
尚、前記各ドラム３，５ａ，５ｂ，〜５ｆは、機械制御部６の制御の下で互いに同期して回転駆動される。またこれらの各ドラム３，５ａ，５ｂ，〜５ｆの回転に伴って前記各保持溝によるシガレットの吸着がそれぞれ制御される。これらの一連の制御によりシガレットが１本ずつ所定のタイミングで搬送されて以下に説明する外観検査に供される。
【００１４】
さて前述したローリングドラム４は、該ローリングドラム４の周面に対向させて平行に設けられたキックローラ７と対をなしてシガレットを所定の位置に保持して自転させるシガレット回転機構をなす。即ち、このシガレット回転機構は、図２にその要部を拡大して示すように、シガレットＣの搬送方向に回転駆動されるローリングドラム４と、このローリングドラム４とは逆向きに回転駆動するキックローラ７とからなる。これらのローリングドラム４およびキックローラ７は、その外周面を前記シガレットＣの径よりも若干狭い間隙を形成して平行に設けられている。
【００１５】
特にローリングドラム４の周面には、シガレットＣを保持する第１の保持溝４ａと第２の保持溝４ｂとが、その周方向に所定距離を隔てて交互に平行に設けられており、第１の保持溝４ａと第２の保持溝４ｂとの間はシガレットＣを自転させる為の転動面４ｃとなっている。またキックローラ７の周面は、前記ローリングドラム４の転動面４ｃとの間にシガレットＣを保持して該シガレットＣを自転させる転動面７ａとなっており、その一部には前記ローリングドラム４との間でのシガレットＣの保持を解除する為の逃げ溝７ｂが設けられている。
【００１６】
このような周面形状を有するローリングドラム４およびキックローラ７は、互いに同期して同じ周速度で回転駆動される。そしてローリングドラム４の第１の保持溝４ａに吸着保持されてキックローラ７に対向する位置まで搬送されたシガレットＣを、キックローラ７の転動面７ａの前端エッジにて上記第１の保持溝４ａから払い出して転動面４ｃ，７ａ間に挟み込む。そしてローリングドラム４およびキックローラ７の回転に伴って、上記転動面４ｃ，７ａ間に挟み込んだシガレットＣを当該挟み込み位置にて自転させるものとなっている。このシガレットＣの自転は、各転動面４ｃ，７ａの全域に亘って転がることにより、例えば１．２〜１．５周分に亘って行われる。そして各転動面４ｃ，７ａの全域に亘って転がったシガレットＣは、第２の保持溝４ｂに落ち込むと同時に逃げ溝７ｂに落ち込むことにより前述した転動面４ｃ，７ａ間の挟み込みから開放され、ローリングドラム４の回転に伴って更に搬送されることになる。
【００１７】
一方、上述した如くシガレットＣを所定の位置に保持して、例えば１．２〜１．５周分に亘って自転させる前記ローリングドラム４およびキックローラ７からなる回転機構の上方位置には、上記シガレットＣの外周面を照明する照明光源８ａ，８ｂと該シガレットＣの周面をその軸方向に沿って１ラインずつ撮像するラインセンサ９とが設けられている。このラインセンサ９は、その撮像信号をＲＧＢ信号として出力するカラー用のものからなる。特にラインセンサ９は、前記ローリングドラム４の回転に同期して所定のタイミングで駆動されることで、前記シガレットＣの自転に同期して該シガレットＣの周面を軸方向に沿って順次１ラインずつ撮像し、これによって前記シガレットＣの全周に亘る外観画像を、特に１．２〜１．５周分に亘る外観画像を得るものとなっている。
【００１８】
このようにしてラインセンサ９にて撮像されたシガレットＣの外観画像が、以下に説明する画像処理プロセッサを主体として構成される外観検査部１０に与えられて、その外観検査が実行される。
この外観検査部１０は、概略的には図３に示すようにラインセンサ９により撮像されたシガレットＣの外観画像を入力する第１の画像処理部１１と、並列に設けられて上記第１の画像処理部１１により分配された外観画像をそれぞれ画像処理してその外観検査を実行する複数の第２の画像処理部１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎを備える。
【００１９】
第１の画像処理部１１は、基本的には前記ラインセンサ９により順次１ライン分ずつ求められる画像信号を前記シガレットＣの１．２〜１．５周分に亘って１まとめにして該シガレットＣの全周に亘る外観画像を求めている。そして第１の画像処理部１１は、シガレットＣの全周に亘る外観画像が求められる都度、その外観画像を前述した複数の第２の画像処理部１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎに順に巡回的に分配している。そして前記各第２の画像処理部１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎにおいては、前記第１の画像処理部１１から前記シガレットＣの１枚の外観画像（処理対象画像）が与えられる都度、その外観画像に後述する所定の画像処理をそれぞれ施すことでその外観検査を実行している。
【００２０】
即ち、この実施形態においてはラインセンサ９を介してシガレットＣの１枚の外観画像を順次求める周期（検査周期）に比較して、前記各第２の画像処理部１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎにおける画像処理（外観検査）に要する時間が一般的に長く掛かることから、上記外観画像を複数の第２の画像処理部１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎに順に分配している。そして所定の周期毎に求められる複数枚の外観画像を上記各第２の画像処理部１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎにより並列に画像処理することで、シガレットＣの外周面を順次撮像する周期、ひいてはシガレットＣの搬送周期を遅くすることなく、各シガレットＣの外観検査をそれぞれ確実に実行するものとなっている。
【００２１】
そしてこれらの第２の画像処理部１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎにおいてそれぞれ実行された外観検査結果は、各シガレットＣに対応付けられてホストコンピュータ１３に与えられる。そして外観の異常（不良）が検出された場合には、上記ホストコンピュータ１３から前述した機械制御部６に対して排除指令が与えられる。そして前述した転送ドラム５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆによって構築されたシガレット搬送路を介するシガレットＣの搬送に同期して、該シガレット搬送路に組み込まれた不良品排除部６ａが起動されて該当するシガレット（不良品）Ｃの排除が行われる。
【００２２】
尚、ラインセンサ９により撮像されたシガレットＣが上記不良品排除部６ａに至るまでの搬送時間は、機械制御部６による搬送系の駆動に同期して管理されている。従ってラインセンサ９によるシガレットＣの撮像タイミングに関連してその外観画像を画像処理する第２の画像処理装置１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎを管理し、その検査結果を監視するだけで外観不良として判定されたシガレットＣだけを容易に、しかも確実に排除することができる。
【００２３】
また上述した如くホストコンピュータ１３に与えられた検査結果は、当該シガレットＣの外観画像と共に該ホストコンピュータ１３に設けられたメインメモリ（図示せず）に記憶される。そしてメインメモリに登録された外観画像とその検査結果は、例えば所定枚数の外観検査が終了した時点で、必要に応じて画像ファイル（ハードディスク）１４に記憶されるものとなっている。この画像ファイル１４に記憶された外観画像とその検査結果は、適宜、前記画像処理部１１に読み出されて再度画像解析される。
【００２４】
ここで前述した外観検査部１０におけるシガレットＣの外観画像に対する画像処理（外観検査）について更に詳しく説明する。ラインセンサ９は同期回路９ａの制御の下で前述したようにローリングドラム４の回転に同期して所定のタイミングで駆動され、シガレットＣの外周面をその軸方向に沿って順次１ラインずつ撮像する。この際、シガレットＣは前述したようにローリングドラム４とキックローラ７とによって同一位置にて１．２〜１．５周分に亘って自転する。そして前記ラインセンサ９はこのシガレットＣの自転に同期してその全周を撮像する。従ってラインセンサ９は、例えば図４に示すようにシガレットＣの軸方向に沿って１ライン当たり１０２４画素からなる画像信号を、該シガレットＣの１．２周分に相当する３００ラインに亘って得ることになる。この［１０２４画素×３００ライン］からなる画像信号が前記シガレットＣの外観画像として外観検査に供せられる。
【００２５】
そこで外観検査部１０は、図５にその概略的な処理手順を示すように、先ずラインセンサ９を用いてシガレットＣの外周面を、その１．２周分に亘って撮像して図４に示すような外観画像を得［ステップＳ１］、この外観画像を前述したように複数の第２の画像処理部１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎの１つに分配する［ステップＳ２］。そして各画像処理部１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎ毎に、次に示す複数種の項目からなる画像処理をそれぞれ実行する。
【００２６】
この画像処理は、後に詳述するパターンマッチング処理［ステップＳ３］、縦差分処理［ステップＳ４］、長さ判定処理［ステップＳ５］、斜め切れ判定処理［ステップＳ６］、横差分処理［ステップＳ７］、モフォロジー処理［ステップＳ８］、色汚れ判定処理［ステップＳ９］、および濃淡処理［ステップＳ１０］からなる。そしてこれらの各処理毎にシガレットＣの外観異常（不良）が検出された場合には、その不良内容（不良項目名）を不良履歴として記憶すると共に、該当する不良項目カウンタ（図示せず）を歩進してその不良数をそれぞれ計数する［ステップＳ１１，Ｓ１２，〜Ｓ１８］。
【００２７】
そして上述した複数の画像処理に基づく外観検査の全てが終了した場合には、当該外観画像（検査対象画像）を画像ファイルとして保存すべきか否かを判定する［ステップＳ１９］。そして、例えばその不良内容に応じて画像ファイル化が必要であると判定された場合には前記外観画像（検査対象画像）を前述したメインメモリに画像ファイルとして取得する［ステップＳ２０］。このような一連の画像処理を、処理対象とする複数本のシガレットＣの全てに対する外観検査が終了したか否かを判定しながら繰り返し実行する［ステップＳ２１］。そしてその処理の全てが終了したとき、前述した如くメインメモリに求めた画像ファイルとその検査履歴をハードディスク１４に書き込むことにより画像ファイル化し［ステップＳ２２］、その処理の全てを終了する。
【００２８】
ここで前記パターンマッチング処理［ステップＳ３］について説明すると、このパターンマッチング処理は検査対象とするシガレットＣの銘柄が特定されたとき、該当銘柄のシガレットＣの周面に記載されている銘柄名やエンブレム等の文字・図形を手掛かりとして外観画像を得たシガレットＣが検査対象とする銘柄のシガレットであるか否かを判定し、検査対象銘柄以外のものを除外する処理からなる。
【００２９】
即ち、このパターンマッチング処理は、概略的にはその処理概念を図６に示すようにシガレットＣの周面に記載される銘柄名やエンブレム等の文字・図形を予め登録した既知画像２１を用い、この既知画像２１と外観検査の対象とするシガレットＣの外観画像との一致度を計算することによって実行される（マッチング処理機能２２）。そしてその一致度が所定の設定値以上であるとき、そのパターン（文字・図形）が一致している、つまり検査対象である銘柄のシガレットであると判定するものとなっている（一致度判定機能２３）。
【００３０】
ちなみに上記既知画像２１は、外観検査の実施に先立って、予め銘柄が明らかなシガレットＣの外観画像をラインセンサ９を介して求め、例えばその外観画像をモニタリングするオペレータの指示の下で文字・図形の記載領域を矩形状に切り出す等して求められる。特にこの実施形態においては、上述した既知画像２１を前記シガレットＣの周方向に複数（例えば３つ）の領域に区分し、これらの各領域毎に互いに関連する部分既知画像２１ａ，２１ｂ，２１ｃとして求めている。そして外観検査時には検査対象のシガレットＣを撮像した外観画像２４中の、特に銘柄名やエンブレム等が記載されている可能性の高い部分領域２４ａの画像と前記各部分既知画像２１ａ，２１ｂ，２１ｃとをそれぞれ照合し、各部分既知画像２１ａ，２１ｂ，２１ｃの前記部分領域２４ａに対する一致度をそれぞれ求めるものとなっている。
【００３１】
このようにして上記各部分既知画像２１ａ，２１ｂ，２１ｃの前記部分領域２４ａに対する一致度をそれぞれ求め、これらの一致度を総合的に判定することにより、前記シガレットＣの外観画像２４が該シガレットＣの特定の位置を基準として求められない場合であっても、その文字・図形に対するパターンマッチング処理を精度良く行うものとなっている。即ち、シガレットＣの外周を撮像する際の撮像開始位置が規定されず、図６において外観画像２４ｂとして示すようにシガレットＣの周方向の任意の位置を基準としてその周方向に撮像されて文字・図形の領域が上下端に切り離されるような場合であっても、その文字・図形に対するパターンマッチングを正確に行い得るようになっている。
【００３２】
そして上述したパターンマッチングによって指定された銘柄のシガレットＣであることが確認された場合には、このパターンマッチング処理に付随して塗り潰し処理が実行される（塗り潰し処理機能２５）。この塗り潰し処理は、図７にその概念を示すように、文字・図形を表現する画素のデータをその周囲の素地画素のデータにて置換することで、前述した外観画像２４中から文字・図形の情報をマスキングした検査対象画像２６を作成する役割を担う。この文字・図形を表現する画素のマスキング（塗り潰し）により、後述する画像処理において上記文字・図形を示す画素（意図的に着色され、その素地とは明らかに異なる画像部分）を汚れ等の欠陥として誤検出するような不具合が未然に防がれる。
【００３３】
さて上述した如くパターンマッチング処理されて検査対象銘柄のシガレットＣであることが確認され、その銘柄名やエンブレム等の文字・図形を塗り潰した外観画像は、検査対象画像としてシガレットＣの外観上の欠陥を検出する為の画像処理に供される。この画像処理は、先ず縦差分処理［ステップＳ４］から実行される。この縦差分処理は、本発明に係る外観検査装置における特徴的な処理の１つであり、前述した検査対象画像２６から、図８にその概念を示すように縦方向に数画素分ずらしたずれ画像２７を作成し、このずれ画像２７と前記検査対象画像２６とを重ね合わせてその差を示す差分画像２８を求めることによってなされる。特にこの縦差分処理は、検査対象画像２６をその輝度成分に基づいて白黒画像（モノクローム画像）に変換し、該白黒画像のずれ画像を作成する。そしてこれらの画像を重ね合わせたときの画像間の差を、差分画像２８として求めることによってなされる。
【００３４】
このような縦差分処理によれば、例えばシガレットＣにおける巻紙のラッピング部分（糊付けされる重ね合わせ部分）に剥がれ等の不良部分２６ａが存在し、当該不良部分の画素がその周辺部（素地）の画素と似ているような場合であっても、差分画像２８において他の部分とは明らかに異なる画素部分として、その欠陥を簡易に、且つ正確に検出することが可能となる。
【００３５】
即ち、シガレットＣの外周面（素地）は一般的にはほぼ一様の色成分を有している。また上述したラッピング部分における剥がれ等の不良部分も上記素地とほぼ同じような色成分を持ち、素地とは僅かに異なる程度であることが多い。従って検査対象画像２６の各画素の信号レベルを、単に所定の閾値にて弁別しても、その違いを明確に識別することは相当に困難である。ましてシガレットＣの表面を照明する照明光源８ａ，８ｂに揺らぎが存在し、照明強度自体が変動するような場合、これに伴って外観画像のレベルも変化する。これ故、上述したように所定の閾値にて検査対象画像２６の各画素の信号レベルを判定しても、前述した不良部分とその素地との違いを明確に識別することは困難である。
【００３６】
具体的には検査対象画像が２５６階調の画素として与えられる場合、本来的には全白（階調レベル；２５５）であるべき画素のレベルが、照明光量の低下に伴って階調レベルが［２００］程度の画素信号として得られることがある。すると全白に対する汚れ等の不良部分検出の判定レベルが［２１０］程度に設定されている場合、その全てが不良部分として検出されると言う不具合がある。
【００３７】
この点、この縦差分処理においては、検査対象画像２６とこの検査対象画像を数画素分ずらしたずれ画像２７とを重ね合わせ、これらの画像２６，２７間の差を求めている。すると図９にその概念を模式的に示すように不良部分の画素の信号レベルが、その素地部分の画素の信号レベルと僅かに異なるだけであっても、差分画像においては素地の画素レベルを基準として、画素信号レベルの異なる部分として不良部分だけを検出することが可能となる。ちなみに差分画像２８においては、不良部分のない素地部分はその差分がゼロ（０）の画素として求められる。従って照明光量の低下による画像レベルの全体的な低下が生じても、その素地のレベルを基準として汚れ部分を検出することになる。この結果、照明光量の変化に拘わることなく、上記縦差分処理により素地に対する相対的な差異部分として、前述したラッピング部分における剥がれ等の素地との色成分の似た不良部分を確実に検出することが可能となる。
【００３８】
さて上述した縦差分処理が実行されたならば、次に前記外観画像（検査対象画像）からシガレットＣの長さ寸法に対する判定が行われる。この長さの判定は、図１０にその処理概念を示すように、ラインセンサ９により求められた画像中からシガレットＣの外観画像を示す左右のエッジをそれぞれ検出することによって行われる。具体的にはラインセンサ９が前述したように１ライン当たり１０２４画素からなることを利用して、各ライン毎にシガレットＣの画像が何番目の画素から何番目の画素に掛けて得られるかをそれぞれ検出する（エッジ検出３１）。そして３００ラインに亘ってそれぞれ求められた左端側のエッジ検出画素の平均と、右端側のエッジ検出画素の平均とをそれぞれ求め（平均化処理３２）、これらの検出エッジ点間の画素数を前記外観画像におけるシガレットＣの長さとして求める（エッジ間距離検出処理３３）。
【００３９】
しかる後、予め求められている各種長さのシガレットＣにおける外観画像上での標準的な長さを示す基準画素数と、前記検出エッジ点間の画素数とを比較することで、前記外観画像が示すシガレットＣの長さを判定する（画素数比較手段３４）。即ち、ラインセンサ９によって撮像された画像上における１画素当たりの長さがその撮像系によって定まることから、シガレットＣの長さを示す前述した検出エッジ間の画素数に従って該シガレットＣの長さを判定（検出）する。そしてその検出長さ（画素数）が、検査対象とする銘柄のシガレットＣの長さ（基準画素数）と異なる場合には、或いは許容する誤差範囲を逸脱する場合には、これを不良品として判定する。
【００４０】
尚、シガレットＣにおけるフィルタチップ部分の長さを判定する場合には、例えば前述したパターンマッチング処理において求められた銘柄名やエンブレム等の文字・図形に従い、当該文字・図形のシガレットＣの軸方向の重心位置を予め求めておく。そして図１１に示すように上記重心位置から前記各エッジまでの画素数をそれぞれ検出するようにすれば良い。
【００４１】
このように文字・図形の重心位置を基準として、その両端のエッジまでの画素数（長さ）を求めるようにすれば、例えばシガレットＣにおける巻紙部分とフィルタチップ部分との色が似ており、画像上、その境目の検出が困難な場合であっても、巻紙部分（たばこ部分）およびフィルタチップ部分の長さをそれぞれ正確に判定することが可能となる。
【００４２】
次にシガレットＣの端部の斜め切れの判定処理［ステップＳ６］について説明する。この斜め切りは、図１２にシガレットＣを斜め方向から見た外観図を示すように、その端部が軸方向に対して直角に切断されることなく、或る傾きθを以て切断された状態を言う。このような斜め切り状態のシガレットＣを前述したラインセンサ９を用いて撮像した場合、その外観画像のエッジ部は、例えば図１３に示すようにシガレットＣの周方向に波形をなして展開される。特にこの波形のエッジは、前述したように外観画像がシガレットＣの１．２周分に亘って検出されるので、必ずその最大突出部と最大切り込み部とを含むことになる。
【００４３】
そこでこの斜め切れ判定処理においては、前述したようにして外観画像におけるエッジ部分の画素を各ライン毎に検出する際、最小エッジ位置Ｅｍｉｎと最大エッジ位置Ｅｍａｘとをそれぞれ検出している。そして上記最小エッジ位置Ｅｍｉｎと最大エッジ位置Ｅｍａｘとの差（Ｅｍａｘ−Ｅｍｉｎ）を、シガレットＣの端部における斜め切りの角度θとして求めている。このようにして斜め切りの角度θを判定することで、そのシガレットＣの切り出しの良否が判定される。
【００４４】
以上のようなシガレットＣの形状的な判定が行われたならば、次にシガレットＣの表面における汚れや傷の判定が行われる。この判定処理は、シガレットＣにおける巻紙部分（たばこ部分）、フィルタチップ部分、およびその境界部分（継ぎ目部分）において検出条件が異なることから、例えば図１４に示すように検査対象画像（外観画像）をシガレットＣの長手方向に複数のエリアに区分して実行される。尚、ここでは上述した３つのエリアに区分するものとして説明するが、４つ以上のエリアに区分しても良く、またその検出エリアの大きさをシガレットＣの仕様等に応じて任意に設定するようにしても良い。
【００４５】
そして上記各検出エリア毎に、図１５に示す汚れ検出処理、図１６に示す線状傷判定処理、図１７に示す色汚れ検出処理、そして図１８に示す濃淡検出処理をそれぞれ実行するようにすれば良い。具体的には汚れ検出処理においては、前述した処理対象画像（モノクローム画像）２６を横方向にずらして横ずれ画像を作成し［ステップＳ３１］、この横ずれ画像と上記処理対象画像２６とを重ね合わせて、その横差分画像を求める［ステップＳ３２］。そしてこの横差分画像を前述した縦差分画像と同様に判定することで、その素地とは異なる色成分の画素を汚れとして検出する［ステップＳ３３］。このような横差分処理によれば、シガレットＣの表面の素地（ベース色）とは異なった色成分の領域を、素地の色成分を基準として容易に、しかも正確に検出することが可能となる。しかも先の縦差分処理と同様に、照明光源８ａ，８ｂの照明強度の変化や、照明色成分の変化に拘わることなく、素地とは異なる色成分の領域を確実に検出することが可能となる。
【００４６】
一方、線状傷判定処理については、例えば前述した処理対象画像を２値化処理し、その２値化画像を微分する等してエッジ成分を強調するモフォロジー処理を施す［ステップＳ４１］。そしてモフォロジー処理により強調されたエッジの長さをその画素数として検出し［ステップＳ４２］、そのエッジ長（画素数）を判定する［ステップＳ４３］。そして所定の長さより長いエッジの本数を調べ、エッジの数が所定数よりも多い場合、これを線状の傷を有する不良品として判定するようにすれば良い。
【００４７】
またシガレットＣの表面における汚れについては、一般的に巻紙をなす白地上に、たばこ葉の染みによる黄色い汚れとして表れることがあり、その素地と似た色成分であることが多いので、前述した外観画像をＣＭＹ系の画像信号に再変換する［ステップＳ５１］。その上で、再変換したＣ（シアン）成分、Ｙ（マゼンタ）成分、Ｙ（イエロー）成分毎に、特異な色成分が含まれるか否かをそれぞれ判定する［ステップＳ５２，Ｓ５３，Ｓ５４］。
【００４８】
つまり従来においては、専ら、ＲＧＢ空間において基準の色に対する検出対象の色の差Δを［ΔＲ＋ΔＧ＋ΔＢ］として捉え、この色の差Δが判定閾値よりも大きいか否かを判定しているに過ぎない。この点、この実施形態における色汚れ検出処理においては、基準色に対する色の差ΔをＣＭＹ空間における各色成分毎にΔＣ／ΔＹ，ΔＭ／ΔＹとして捉え、これらを各別に判定閾値と比較している。
【００４９】
従ってこのようにしてラインセンサ９にて求められるＲＧＢ系のカラー画像信号を、その補色系であるＣＭＹ系の画像信号に変換して、各色成分毎に異質な色の存在を検出するようにすれば、白地上の薄い黄色や、赤地上の黄色、更には青地上の紺色等、その素地と似た色成分からなる汚れであっても、これを確実に検出することが可能となる。但し、このようなＣＭＹ系への画像信号の変換に代えて、予めＹＭＣ系の各色フィルタを用いてその色成分の画像だけをそれぞれ強調して撮像し、これを画像処理することも可能である。
【００５０】
その後、前述した外観画像の全体的な汚れを検出するべく、図１８に示すようにカラー画像からなる外観画像を白黒画像に変換し［ステップＳ６１］、その白黒画像を所定の判定閾値で弁別して２値化する［ステップＳ６２］。そしてこの２値化により黒画素として判定された領域の大きさ（黒画素のまとまり領域の大きさ）を判定し［ステップＳ６３］、所定値以上の大きさの領域を有するものを大きな汚れのある不良品であると判定するようにしても良い。この際、前記白黒画像を２段階の閾値で弁別し、所定の閾値範囲内に含まれることのない画素の大きさを判定するようにしても良い。
【００５１】
かくして上述した画像処理を順に行えば、シガレットＣの外観に表れる各種の欠陥をそれぞれ確実に検出することができる。しかも照明光源８ａ，８ｂによるシガレットＣの照明環境の変化等の影響を受けることなしに、その外観検査を容易に実行することができる。また前述したように複数の画像処理部１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎを並列に用いて画像処理（外観検査）を実行するので、シガレットＣを高速に搬送しながら外観検査する場合でも、その全てを確実に検査することができる。
【００５２】
ところで上述した画像処理は、連続して搬送されるシガレットＣに対する外観検査を自動的に実行する上での手順であるが、これをマニュアル的（手動的）に行うことも可能である。この場合には、図１９に示す検査手順に従って実行するようにすれば良い。この手動検査処理は、例えば前述した第１の画像処理部１１を用い、ラインセンサ９を用いて読み込まれた１枚の外観画像、または前記ハードディスク１４に画像ファイルとして記憶された外観画像を選択的に読み出して行われる［ステップＳ７１］。その上で、手動（マニュアル）による検査スイッチをオンにし［ステップＳ７２］、前述した自動検査の場合と同様にパターンマッチング処理［ステップＳ７３］、縦差分処理［ステップＳ７４］、長さ判定処理［ステップＳ７５］、斜め切れ判定処理［ステップＳ７６］、横差分処理［ステップＳ７７］、モフォロジー処理［ステップＳ７８］、色汚れ判定処理［ステップＳ７９］、および濃淡処理［ステップＳ８０］を順に実行する。
【００５３】
そしてパターンマッチング処理により検査対象とする銘柄（種別）のシガレットでないと判定された場合には、その判定結果を得た前記部分既知画像２１ａ，２１ｂ，２１ｃと検査対象画像２４（部分領域２４ａ）との一致度を表示し［ステップＳ８１］、その処理を終了する。また前記縦差分処理において不良部分が検出された場合には、その検出した不良部分を着色して容易に視認可能に明示する［ステップＳ８２］。更に長さ判定処理により標準的な長さとの不一致が検出されたならば、その長さの差異（寸法）をデータ表示し［ステップＳ８３］、また斜め切れ判定処理にてシガレットＣの端部の斜め切れが検出されたならば、その斜め切断の幅（斜め切りの角度）を表示する［ステップＳ８４］。
【００５４】
そして更に画像処理を進めて前記横差分処理、モフォロジー処理、色汚れ検出処理、および濃淡処理においてそれぞれ不良が検出されたならば、それらの不良検出部位を着色し、その不良箇所を視認可能に明示する［ステップＳ８５，Ｓ８６，Ｓ８７，Ｓ８８］。この場合、不良の検出内容（種別）に応じてその不良検出部位を着色する色を互いに異ならせることが好ましい。このようにすれば検査対象画像に着色された色の違いから、その不良内容を容易に把握することが可能となるので、その不良原因の究明に有効に役立たせることが可能となる。
【００５５】
また前述した如く外観検査されたシガレットＣの検査結果を、その検査本数、不良品本数、項目別不良検出数等として前記ハードディスク１４に検査履歴としてファィルすれば、この検査履歴ファィルからシガレット製造工程における不良品発生の要因を探求することも容易となる。特に不良品として連続的に排除されるシガレットの本数をモニタすれば、本質的にシガレット製造装置において大量に不良品が発生すること自体に問題があるとして捉えることができるので、例えばシガレットＣの外観画像を得る上での照明系やラインセンサ９による撮像系に何等かの不具合が生じていると判断することも可能である。従って外観検査装置自体の機能を自己診断する言も可能となる等の効果が奏せられる。
【００５６】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば前述した画像処理の実行手順の順序は、外観検査の重点項目等に応じて変更することも可能であり、その全てを必ず実行する必要もない。またここではカラー用のラインセンサ９を用いてシガレットＣの周面をその全周に亘って撮像したが、モノクロ用のラインセンサとＹ，Ｍ，Ｃ等のカラーフィルタとを用いて画像入力することも勿論可能である。またここではシガレットの外観検査を例に説明したが、フィルタチップや配管用断熱体等の丸棒体の外観検査にも同様に適用することができる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、照明光源の揺らぎの影響を受けることなく、丸棒体の表面における傷や汚れ等の欠陥を容易に、しかも確実に検出することができる。しかも簡単な画像処理によって素地と似た色成分の不良部分を検出することができ、その処理の高速化を図ることも容易である等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る外観検査装置の全体的な構成を示す図。
【図２】シガレットを自転させる回転機構の要部概略構成を示す図。
【図３】外観検査装置における外観検査部の要部概略構成を示す図。
【図４】ラテンセンサより撮像されるシガレットの外観画像の例を示す図。
【図５】外観検査部における概略的な処理手順を示す図。
【図６】パターンマッチング処理の概念を模式的に示す図。
【図７】塗り潰し処理の概念を模式的に示す図。
【図８】差分処理の概念を模式的に示す図。
【図９】原画像とずれ画像とから求められる差分画像の信号レベルの例を示す図。
【図１０】長さ検出処理の概念を模式的に示す図。
【図１１】長さ検出処理における文字・図形の重心位置からの距離検出の概念を示す図。
【図１２】シガレット端部の斜め切れの状態を示す斜視図。
【図１３】斜め切れ検出処理の概念を模式的に示す図。
【図１４】汚れ検出処理におけるエリアの区分設定の例を示す図。
【図１５】汚れ検出処理の概略的な手順を示す図。
【図１６】線状傷判定処理の概略的な手順を示す図。
【図１７】色汚れ検出処理の概略的な手順を示す図。
【図１８】濃淡検出処理の概略的な手順を示す図。
【図１９】手動による外観検査の処理手順の一例を示す図。
【符号の説明】
４　ローリングローラ
７　キックローラ
８ａ，８ｂ　照明光源
９　ラインセンサ
１０　外観検査部
１１　第１の画像処理部
１２ａ，１２ｂ，〜１２ｎ　第２の画像処理部
１３　ホストコンピュータ
１４　ハードディスク（画像ファイル）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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