(57)【要約】【課題】高透過率のシート状基体の所定位置に、該基体より透過率が低いワークが配されている検査対象物をラインセンサカメラにより透過照明下で撮像する際、ワーク領域よりも透過率が高い領域を自動的に遮光できるようにする。【解決手段】透過率が高いシート状基体の所定位置に、該基体より透過率が低いワークが配されている検査対象物を、透過照明とラインセンサカメラ１２との間を通過させながら、該カメラにより撮像する画像入力装置であって、前記カメラの光軸が検査対象物と交差する交線上に位置するワーク外の領域を通過した透過光を、前記カメラにより検査対象物を撮像して得られる輝度情報に基づいて、高輝度領域の遮光板（１）（２）（３）（６）（７）（１１）（１２）を、前記光軸と交差する遮光状態にすることにより、自動的に遮断するようにした。【選択図】　　　図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過率が高いシート状基体の所定位置に、該基体より透過率が低いワークが配されている検査対象物を、透過照明とラインセンサカメラとの間を通過させながら、該ラインセンサカメラにより撮像する画像入力方法であって、
前記ラインセンサカメラの光軸が前記検査対象物と交差する交線上に位置するワーク外の領域に入射する照明光又は同領域を通過した透過光を、前記ラインセンサカメラにより前記検査対象物を撮像して得られる画像情報に基づいて自動的に遮断することを特徴とする画像入力方法。
【請求項２】
前記照明光又は透過光の遮断を、前記画像情報に基づいて所定幅の遮光板を操作し、前記交線上に配列して行なうことを特徴とする請求項１に記載の画像入力方法。
【請求項３】
透過率が高いシート状基体の所定位置に、該基体より透過率が低いワークが配されている検査対象物を、透過照明とラインセンサカメラとの間を通過させながら、該ラインセンサカメラにより撮像する画像入力装置であって、
前記ラインセンサカメラの光軸が前記検査対象物と交差する交線上に位置するワーク外の領域に入射する照明光又は同領域を通過した透過光を、前記ラインセンサカメラにより前記検査対象物を撮像して得られる画像情報に基づいて自動的に遮断する遮光装置を備えたことを特徴とする画像入力装置。
【請求項４】
前記遮光装置が、前記光軸と交差する遮光状態と交差しない非遮光状態とに切換可能な遮光板を、前記交線に沿って並設した構成を備えていることを特徴とする請求項３に記載の画像入力装置。
【請求項５】
前記遮光板が、前記交線方向に配設された回動軸に軸挿され、前記画像情報に基づいて該回動軸を中心に回動して遮光状態と非遮光状態とに切換えられるようになっていることを特徴とする請求項４に記載の画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、画像入力方法及び装置、特に透過率が高いシート状基体の所定位置に、該基体より透過率が低いワークが配されている検査対象物を、透過照明とラインセンサカメラとの間を通過させながら、該ラインセンサカメラにより撮像してワーク内の領域の画像を入力する際に適用して好適な画像入力方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今、画像入力する検査対象物が、図１１に平面方向の一部のイメージを示すように、透明フィルムからなるシート状基体Ｓの所定位置に絵柄が印刷された印刷物等のように、絵柄等のワークＷａの周囲領域にあたるワーク外に比べて、その内側領域のワーク内が非常に光の透過性が低いものであるとする。
【０００３】
このような検査対象物（入力対象物）Ｗを、図１２（Ａ）に正面から見た場合のイメージを示すように、下方に位置する透過光源１０により照明しながら、上方に位置するラインセンサカメラ１２によりワークＷａの幅以上の範囲を視野として撮像する場合を考える。
【０００４】
このようにラインセンサカメラ１２により撮像する場合、図１２（Ａ）の検査対象物Ｗに対応させて、該カメラ１２が備えている撮像素子１２Ａにより受光した際の輝度値の関係の一例を同図（Ｂ）に示すように、ワーク外にワーク内よりも透過率の高い領域が存在する。これは、十分な光量の透過照明下で撮像した場合の例であり、入力画像におけるワークの境界部分は、丸で囲んで示すように、二点鎖線で示す本来の輝度値より高い値を示すため、ワーク内における輝度値の最大値と最小値との範囲であるダイナミックレンジを広くできないことから、正確な画像入力ができないことになる。この現象は、図で輝度値が最大値２５５（８ｂｉｔの場合）で一定になっているように、特にワーク外の光量が撮像素子の飽和光量を超えた場合に顕著になる。そこで、このような現象が起こらないようにするために、同図（Ｃ）に示すように、透過照明の光量はワーク外の領域の透過光量が、撮像素子の飽和光量より小さくなるように設定し、輝度値が最大値の２５５より小さくなるようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように透過照明の光量を小さく設定する場合には、前記図１２（Ｃ）に丸で囲んで示すように、ワーク境界部分は透過光量の影響が小さくなるために本来の輝度値に近くなるものの、入力画像における最大輝度値がフルレンジ（２５５）より図中ａだけ下がることになるため、ワーク内の領域における最大輝度値も同程度小さくなることから、ダイナミックレンジが狭くなる。理想的には、上述した同図（Ｂ）のニ点鎖線にあたる同図（Ｄ）に示すような広いダイナミックレンジであるべきなのに、このように狭くなると入力画像の濃度差が小さくなるため、画像精度が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、高透過率のシート状基体の所定位置に、該基体より透過率が低いワークが配されている検査対象物をラインセンサカメラにより透過照明下で撮像する際、ワーク領域よりも透過率が高い領域を自動的に遮光できるようにすることにより、照明の光量を十分に大きくした状態でワーク領域を画像入力することができるラインセンサカメラによる画像入力方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透過率が高いシート状基体の所定位置に、該基体より透過率が低いワークが配されている検査対象物を、透過照明とラインセンサカメラとの間を通過させながら、該ラインセンサカメラにより撮像する画像入力方法であって、前記ラインセンサカメラの光軸が前記検査対象物と交差する交線上に位置するワーク外の領域に入射する照明光又は同領域を通過した透過光を、前記ラインセンサカメラにより前記検査対象物を撮像して得られる画像情報に基づいて自動的に遮断することにより、前記課題を解決したものである。
【０００８】
本発明は、又、透過率が高いシート状基体の所定位置に、該基体より透過率が低いワークが配されている検査対象物を、透過照明とラインセンサカメラとの間を通過させながら、該ラインセンサカメラにより撮像する画像入力装置であって、前記ラインセンサカメラの光軸が前記検査対象物と交差する交線上に位置するワーク外の領域に入射する照明光又は同領域を通過した透過光を、前記ラインセンサカメラにより前記検査対象物を撮像して得られる画像情報に基づいて自動的に遮断する遮光装置を備えたことにより、同様に前記課題を解決したものである。
【０００９】
即ち、本発明においては、前記図１２（Ａ）、（Ｂ）に相当する図１（Ａ）、（Ｂ）にイメージを示すように、ラインセンサカメラ１２が有する撮像素子１２Ａを構成するＣＣＤ等の単位素子について、該カメラ１２を走査した際に蓄積可能な電荷量を超えて飽和している、即ち輝度値が最大値（図中、Ｍａｘ）に達している単位素子の走査方向の位置と範囲（数）を判定し、この判定結果に基づいて、対応する図２（Ａ）に示すようにワークＷａの領域外に遮光板１６を自動的に配置できるようにした。その結果、人手を煩わすことなく、飽和光量領域の影響を受けることを防止できることから、十分な大きさの照明光量の下でワーク領域を画像入力できるようになるため、同図（Ｂ）に示すように広いダイナミックレンジの画像を得ることができ、画像精度を向上することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図３（Ａ）は、本発明に係る一実施形態の画像入力装置のハード的な概要を示す正面図、同図（Ｂ）はその平面図である。
【００１２】
本実施形態の画像入力装置は、図３（Ａ）に示すように、紙面に直交する方向に搬送される透明フィルム（シート状基体）Ｓの所定位置に絵柄（ワーク）Ｗａが印刷された印刷物を検査対象物（入力対象物）Ｗとし、該対象物Ｗの下方には蛍光灯からなるライン状の透過光源１０が、又その上方にはラインセンサカメラ１２が、それぞれの光軸が紙面に平行、即ち検査対象物Ｗの搬送方向に直交するように配設された構成になっている。
【００１３】
上記検査対象物Ｗは、同図（Ｂ）に示されるように印刷絵柄である所定の大きさのワークＷａが、透明フィルムＳ上に所定の間隔をおいて多面付けされており、絵柄の範囲内がワーク内で、それ以外の透明フィルムのみの領域はワーク外であるとする。
【００１４】
本実施形態の画像入力装置は、遮光装置１４を備えており、この遮光装置１４は、図３（Ａ）では一部を省略してあるが、同図（Ｂ）に示されるようにラインセンサカメラ１２の光軸が検査対象物Ｗと交差する交線Ｋ（カメラの走査方向に相当する）に沿って、該カメラ１２の視野を越える範囲にわたって並設された、多数の遮光板１６を有している。
【００１５】
この遮光板１６は、図４に示すように、搬送方向に直交する方向に配設された回動軸１８が軸挿され、該軸１８を中心に回動することにより、先端部分をラインセンサカメラ１２の光軸と交差する下げた状態１６Ａと、二点鎖線で示す交差しない上げた状態１６Ｂとの２つの状態に切換可能になっている。又、各遮光板１６には、図５に一部を斜視図で示すように、エアシリンダ（アクチュエータ）２０がそれぞれ配設され、各エアシリンダ２０のピストンロッド２０Ａを下動させて対応する遮光板１６の後端部分を押し下げることにより、遮光状態１６Ａから非遮光状態１６Ｂに切換えることが可能になっている。
【００１６】
この遮光装置１４においては、ラインセンサカメラ１２により検査対象物Ｗを撮像する時に、該対象物Ｗのワーク外に対しては、光軸を遮る下げた状態の遮光板１６Ａにし、ワーク内に対しては光軸を遮らない上げた状態の遮光板１６Ｂに設定し、前記図３（Ａ）、（Ｂ）にイメージを示すような並べ方にすることにより、ワークＷａの領域のみからの透過光がラインセンサカメラ１２に入射されるようにしている。そのために、個々の遮光板１６は、光の反射防止加工が施された金属により、例えば、並設方向にあたる幅を４ｍｍ、厚さを２０ｍｍの各寸法で形成され、それぞれ隙間無く敷き詰めることができるようになっている。特に、ワーク内の領域全体を高精度に入力したい場合は、遮光板がワークの内側に入り込まないようにするために、できるだけ幅の値を小さくすることが望ましい。
【００１７】
本実施形態においては、前記遮光装置１４が、更に図６に要部を示すような制御系を備えている。即ち、前記ラインセンサカメラ１２から出力される輝度信号（画像信号）が信号処理ボード２２を介して、制御演算部であるコンピュータ２４に入力されるようになっており、該コンピュータ２４では入力された輝度信号に基づいて、透過率の高い領域に当たる撮像素子１２Ａにおける単位素子（図示せず）の位置座標と、その範囲（数）を演算し、その結果がＲＳ２３２Ｃのシリアルインターフェースを介してシーケンサＩＯユニット２６に出力され、該ユニット２６により演算結果に該当するエアシリンダ２０を駆動させ、対応する位置の前記遮光板１６を遮光状態１６Ａに自動的に制御できるようになっている。
【００１８】
次に、本実施形態の制御アルゴリズムを、図７に示すフローチャートに従って説明する。
【００１９】
検査対象物Ｗである製品の品種切換を行なう（ステップ１）場合には、遮光板１６を全て非遮光状態１６Ｂにする遮光解除を行なう（ステップ２）。その状態で、新しい品種の検査対象物Ｗを搬送して検査を開始すると共に、ラインセンサカメラ１２を走査して画像情報である１走査分の輝度情報（信号）を入力する（ステップ３）。
【００２０】
次いで、入力された輝度情報に基づいて、ラインセンサカメラ１２が有する撮像素子１２Ａにおける輝度の飽和部分（透過率が大きい素子領域）を検出し（ステップ４）、検出された撮像素子１２Ａの走査方向における単位素子の位置から、対応する遮光位置（遮光状態１６Ａにすべき遮光板１６の位置）を決定し（ステップ５）、決定された遮光位置とその幅（範囲）を算出し、図示しないメモリに保存する（ステップ６）と共に、決定された遮光位置の遮光板１６を、対応するエアシリンダ２０を操作して遮光状態１６Ａにする（ステップ７）。検査継続中は、上記ステップ３〜ステップ７の各処理を繰り返す。
【００２１】
本実施形態のアルゴリズムについて、８ｂｉｔのラインセンサカメラ１２（飽和輝度値＝２５５）を使用すると共に、遮光装置１４は、便宜上１２枚の遮光板１６を有している場合として、図８を用いて更に具体的に説明する。
【００２２】
前記ステップ３で図８（Ａ）のように入力した輝度情報（画像情報）が、同図（Ｂ）であったとすると、前記ステップ４では入力信号を輝度値２５０を閾値として２値化し、得られる同図（Ｃ）に示す２値データでＨ（高）レベルの部分を飽和部分と判定する。そして、前記ステップ５では、走査方向にあたる撮像素子１２ＡのＸ座標の値（単位素子の位置）と、該座標値と予め対応付けられている、同図（Ｄ）に示す遮光板の番号（１）〜（１２）との関係を用いて、遮光すべき遮光板１６の具体的な位置を決定する。この例では、（１）（２）（３）（６）（７）（１１）（１２）の各遮光板１６を遮光位置として決定している。このように、ここでは予め輝度プロファイルに示す座標と、遮光板１６とを１枚毎に対応付けておくことにより、実際の位置を決定するようにしている。
【００２３】
本実施形態では、図９（Ａ）にイメージを示すように、（５）（６）の遮光板１６で遮光した状態で検査対象物Ｗの検査を継続している際に、該対象物Ｗが突然蛇行した場合には、同図（Ｂ）に示すように遮光幅を変えずに遮光位置だけを（６）（７）に変更することにより対応できる。即ち、同一品種の場合は、遮光幅は通常変わらないので、ラインセンサカメラ１２から入力された輝度情報に突然新たな飽和部分が現われても、遮光幅を変えずに遮光位置のみをシフトすることで対応できる。但し、開口部が広がる場合も考えられるため、その場合は遮光幅を変えることにより同様に対応できる。
【００２４】
本実施形態においては、図１０の斜視図にイメージを示すように、透明フィルム上に連続して印刷されたフープ（帯状の製品）上の、その幅方向に絵柄が多面付けされている印刷物を画像入力する場合に、絵柄と絵柄の間の透明な開口部に対しては、前記図８を用いて説明した方法により、該当する遮光板１６を自動的に操作することにより、ラインセンサカメラ１２に対して確実に遮光することができる。
【００２５】
以上詳述した本実施形態によれば、ラインセンサカメラ１２により入力した輝度情報に基づいて、輝度の飽和部分を検出し、その検出結果を基に数値制御するようにしたので、遮光幅を正確に決定できる上に、遮光操作を自動的に行なうことが可能となる。従って、検査対象物Ｗの搬送挙動に追従した遮光が可能となり、蛇行が生じた場合でも常に同じ条件で画像を入力することが可能となる。
【００２６】
又、該当する遮光板１６の操作を自動的に行なうことが可能となることから、オペレータがワークの状態を見て遮光幅を決定し、手動操作する場合のように、個人差が生じることを防止できる。更に、メンテナンス作業を簡略化できる上に、人間が介在しないで済むようにできることから、ゴミの発生を低減できるという利点もある。
【００２７】
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００２８】
例えば、遮光装置１４を検査対象物Ｗの上方に配設し、透過光を遮断する場合を示したが、下方に配設して照明光を遮断するようにしてもよい。
【００２９】
又、遮光板１６が、回動軸１８を中心に回動する例を示したが、これに限定されず、光軸位置に対して遮光板１６が進退動するような機構を採用するようにしてもよい。
【００３０】
又、実施形態ではワークが印刷絵柄である場合を説明したが、これに限定されず、光学的に同様の性質をもつものであれば特に制限されない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、高透過率のシート状基体の所定位置に、該基体より透過率が低いワークが配されている検査対象物をラインセンサカメラにより透過照明下で撮像する際、ワーク領域よりも透過率が高い領域を自動的に遮光することにより、照明の光量を十分に大きくしてワーク領域を画像入力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】非遮光状態のラインセンサカメラによる撮像と、得られる輝度情報との関係を示す説明図
【図２】遮光状態のラインセンサカメラによる撮像と、得られる輝度情報との関係を示す説明図
【図３】本発明に係る一実施形態の画像入力装置の概要を示す正面図及び平面図
【図４】遮光板の遮光状態と非遮光状態の関係を示す概略側面図
【図５】遮光板と駆動用のエアシリンダの関係を示す部分斜視図
【図６】本実施形態の画像入力装置の制御系の要部を示す制御ブロック図
【図７】本実施形態のアルゴリズムを示すフローチャート
【図８】ラインセンサカメラによる輝度情報と決定される遮光位置との対応を示す説明図
【図９】検査対象物が蛇行したときの制御方法の一例を示す説明図
【図１０】検査対象物の撮像状態のイメージを示す概略斜視図
【図１１】検査対象物の特徴を示す部分平面図
【図１２】従来の問題点を示す説明図
【符号の説明】
１０…透過光源
１２…ラインセンサカメラ
１４…遮光装置
１６…遮光板
１８…回動軸
２０…エアシリンダ
Ｗ…検査対象物
Ｗａ…絵柄（ワーク）
Ｓ…透明フィルム（シート状基体）
【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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