(57)【要約】【課題】  画像サーチ領域内の対象物のエッジを抽出するエッジ抽出装置および方法において、ノイズ成分を多く含んだエッジ抽出対象画像であっても、安定して対象物のエッジを抽出できるエッジ抽出装置および方法を実現する。【解決手段】  画像サーチ領域内の対象物のエッジを抽出するエッジ抽出方法は、画像サーチ領域内の任意の位置に基準点をとり該基準点を基準とした前記対象物に相似な複数の探査図形の外周に沿った輝度投影値を積算して得られた積算値について、隣接する探査図形間における差分値を計算し、最大となる差分値を抽出してこれを当該基準点における最大差分候補値として保持するステップと、基準点の位置をずらして得られた複数の最大差分候補値のうち、最大の最大差分候補値を示すときの探査図形を、対象物のエッジとして確定するステップと、を備える。【選択図】      図２
2004272885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像サーチ領域内に含まれる円形状の対象物のエッジを抽出するエッジ抽出方法であって、
前記画像サーチ領域内の任意の位置に基準点をとり該基準点を中心とした同心円状の複数の探査図形の円周に沿った輝度投影値を積算して得られた積算値について、隣接する前記探査図形間における差分値を計算し、最大となる前記差分値を抽出してこれを当該基準点における最大差分候補値として保持するステップと、
前記基準点の位置をずらして得られた複数の前記最大差分候補値のうち、最大の最大差分候補値を示すときの前記探査図形を、前記対象物のエッジとして確定するステップと、を備えることを特徴とするエッジ抽出方法。
【請求項２】
前記基準点となるべき候補点を確定するステップをさらに備える請求項１に記載のエッジ抽出方法。
【請求項３】
前記基準点となるべき候補点を確定するステップは、
前記画像サーチ領域内の任意の位置に粗サーチ基準点をとり該粗サーチ基準点を中心とした所定の半径差を有する２同心円状の粗サーチ図形を設定するステップと、
前記粗サーチ図形の外周および内周に沿った輝度投影値を積算して外周積算値および内周積算値を得るステップと、
前記外周積算値と前記内周積算値との差分である外内差分値を計算するステップと、
前記粗サーチ基準点の位置を前記画像サーチ領域内において前記所定の半径差以下の距離だけずらして得られた外内差分値を参照して、前記粗サーチ図形の粗サーチ基準点の中から前記基準点となるべき候補点を確定するステップと、を備える請求項２に記載のエッジ抽出方法。
【請求項４】
画像サーチ領域内に含まれる円形状の対象物のエッジを抽出するエッジ抽出方法であって、
前記画像サーチ領域内の任意の位置に基準点を設定する第１のステップと、
複数の探査図形を、前記基準点を中心する同心円形状となるように設定する第２のステップと、
各前記探査図形について、円周に沿った輝度投影値を積算し、積算値の集合を得る第３のステップと、
隣接する前記探査図形間において前記積算値の差分値を計算する第４のステップと、
該第４のステップで計算された差分値の集合の中から、最大となる差分値を抽出し、これを当該基準点における最大差分候補値として保持する第５のステップと、
前記第１のステップで設定する前記基準点の位置を前記画像サーチ領域内で切り替えて前記第２、第３、第４および第５のステップによって得られた複数の前記最大差分候補値のうち、最大となる最大差分候補値を抽出し、これを最大差分値として保持する第６のステップと、
前記最大差分値のときの探査図形の中心の位置および半径を特定し、該中心の位置および半径で規定される円形図形を、前記対象物のエッジとして確定する第７のステップと、を備えることを特徴とするエッジ抽出方法。
【請求項５】
前記第７のステップで特定された前記中心の位置を中心とする少なくとも２つの同心円状の輝度検査図形を、前記第７のステップで確定したエッジを挟むようにして設定する第８のステップと、
各前記輝度検査図形について、各該輝度検査図形の円周に沿って所定の間隔で輝度投影値を計測し保持する第９のステップと、
各前記輝度検査図形について、前記第９のステップで計測した前記輝度投影値が所定の範囲に含まれるか否かを判定する第１０のステップと、
前記所定の範囲に含まれない前記輝度投影値の個数をカウントし、これをエラー数として保持する第１１のステップと、
前記エラー数が所定の数より大きいか否かを判別する第１２のステップと、
前記エラー数が所定の数より大きい場合、当該対象物は不良であると判定する第１３のステップと、をさらに備える請求項４に記載のエッジ抽出方法。
【請求項６】
所定の半径差を有する２同心円状の粗サーチ図形の中心となる粗サーチ基準点を、前記画像サーチ領域内の任意の位置に設定する第１４のステップと、
前記粗サーチ図形の外周および内周について、円周に沿った輝度投影値を積算して外周積算値および内周積算値を得る第１５のステップと、
前記外周積算値と前記内周積算値との差分である外内差分値を計算する第１６のステップと、
前記第１４のステップで設定する前記粗サーチ基準点の位置を前記画像サーチ領域内において前記所定の半径差以下の距離だけずらして前記第１５および第１６のステップによって得られる複数の外内差分値を抽出する第１７のステップと、
前記第１７のステップで得られた前記外内差分値を参照して、当該外内差分値が得られる前記粗サーチ図形の粗サーチ基準点を、前記基準点となるべき候補点として確定する第１８のステップと、をさらに備える請求項４に記載のエッジ抽出方法。
【請求項７】
前記第１４のステップは、前記対象物の半径が前記粗サーチ図形の外周の半径と内周の半径との範囲内の値となるよう、前記粗サーチ図形の前記外周の半径および前記内周の半径を設定するステップを備える請求項６に記載のエッジ抽出方法。
【請求項８】
画像サーチ領域内に含まれる対象物のエッジを抽出するエッジ抽出方法であって、
前記画像サーチ領域内の任意の位置に基準点をとり該基準点を基準とした前記対象物に相似な複数の探査図形の外周に沿った輝度投影値を積算して得られた積算値について、隣接する前記探査図形間における差分値を計算し、最大となる前記差分値を抽出してこれを当該基準点における最大差分候補値として保持するステップと、
前記基準点の位置をずらして得られた複数の前記最大差分候補値のうち、最大の最大差分候補値を示すときの前記探査図形を、前記対象物のエッジとして確定するステップと、を備えることを特徴とするエッジ抽出方法。
【請求項９】
前記相似な複数の探査図形を設定するための相似の基準となる基準探査図形を生成するステップをさらに備える請求項８に記載のエッジ抽出方法。
【請求項１０】
前記基準点となるべき候補点を確定するステップをさらに備える請求項８に記載のエッジ抽出方法。
【請求項１１】
前記基準点となるべき候補点を確定するステップは、
前記画像サーチ領域内の任意の位置に設定された粗サーチ基準点を基準とし、かつ、前記対象物に相似な２つの大きさの異なる外周図形および内周図形からなる粗サーチ図形を設定するステップと、
前記粗サーチ図形の外周図形および内周図形に沿った輝度投影値を積算して外周積算値および内周積算値を得るステップと、
前記外周積算値と前記内周積算値との差分である外内差分値を計算するステップと、
前記粗サーチ基準点の位置を前記画像サーチ領域内において前記外周図形および前記内周図形の前記粗サーチ基準点からの距離の差分値以下の距離だけずらして得られた外内差分値を参照して、前記粗サーチ基準点の中から前記基準点となるべき候補点を確定するステップと、を備える請求項８に記載のエッジ抽出方法。
【請求項１２】
画像サーチ領域内に含まれる対象物のエッジを抽出するエッジ抽出方法であって、
前記画像サーチ領域内の任意の位置に基準点を設定する第１のステップと、
前記基準点を基準とし、かつ、前記対象物に相似な複数の探査図形を設定する第２のステップと、
各前記探査図形について、該探査図形の外周に沿った輝度投影値を積算し、積算値の集合を得る第３のステップと、
隣接する前記探査図形間において前記積算値の差分値を計算する第４のステップと、
該第４のステップで計算された差分値の集合の中から、最大となる差分値を抽出し、これを当該基準点における最大差分候補値として保持する第５のステップと、
前記第１のステップで設定する前記基準点の位置を前記画像サーチ領域内で切り替えて前記第２、第３、第４および第５のステップによって得られた前記最大差分候補値の中から、最大となる最大差分候補値を抽出し、これを最大差分値として保持する第６のステップと、
前記最大差分値のときの探査図形を、前記対象物のエッジとして確定する第７のステップと、を備えることを特徴とするエッジ抽出方法。
【請求項１３】
前記第７のステップで特定された前記基準点の位置を基準とする前記対象物に相似する少なくとも２つの輝度検査図形を、前記第７のステップで確定したエッジを挟むようにして設定する第８のステップと、
各前記輝度検査図形について、各該輝度検査図形の外周に沿って所定の間隔で輝度投影値を計測し保持する第９のステップと、
各前記輝度検査図形について、前記第９のステップで計測した前記輝度投影値が所定の範囲に含まれるか否かを判定する第１０のステップと、
前記所定の範囲に含まれない前記輝度投影値の個数をカウントし、これをエラー数として保持する第１１のステップと、
前記エラー数が所定の数より大きいか否かを判別する第１２のステップと、
前記エラー数が所定の数より大きい場合、当該対象物は不良であると判定する第１３のステップと、をさらに備える請求項１２に記載のエッジ抽出方法。
【請求項１４】
前記第２のステップは、前記対象物を規定する幾何学式に基づいて、前記対象物に相似な前記探査図形を生成するステップを備える請求項１２に記載のエッジ抽出方法。
【請求項１５】
前記相似な複数の探査図形を設定するための相似の基準となる基準探査図形を生成するステップをさらに備える請求項１２または１３に記載のエッジ抽出方法。
【請求項１６】
前記対象物に相似な２つの大きさの異なる外周図形および内周図形からなる粗サーチ図形基準となる粗サーチ基準点を、前記画像サーチ領域内の任意の位置に設定する第１４のステップと、
前記粗サーチ図形の外周図形および内周図形に沿った輝度投影値を積算して外周積算値および内周積算値を得る第１５のステップと、
前記外周積算値と前記内周積算値との差分である外内差分値を計算する第１６のステップと、
前記第１４のステップで設定する前記粗サーチ基準点の位置を前記画像サーチ領域内において前記外周図形および前記内周図形の前記粗サーチ基準点からの距離の差分値以下の距離だけずらして前記第１５および第１６のステップによって得られる複数の外内差分値を抽出する第１７のステップと、
前記第１７のステップで得られた前記外内差分値を参照して、当該外内差分値が得られる前記粗サーチ図形の粗サーチ基準点を、前記基準点となるべき候補点として確定する第１８のステップと、をさらに備える請求項１５に記載のエッジ抽出方法。
【請求項１７】
前記第１４のステップは、前記対象物の大きさが、該対象物に相似な前記粗サーチ図形の前記内周図形よりも大きくかつ前記外周図形よりも小さいものとなるよう、前記粗サーチ図形の前記外周図形および前記内周図形の前記粗サーチ基準点からの距離を設定するステップを備える請求項１６に記載のエッジ抽出方法。
【請求項１８】
画像サーチ領域内に含まれる円形状の対象物のエッジを抽出するエッジ抽出装置であって、
前記画像サーチ領域内の任意の位置に基準点を設定する第１の手段と、
複数の探査図形を、前記基準点を中心する同心円形状となるように設定する第２の手段と、
各前記探査図形について、円周に沿った輝度投影値を積算し、積算値の集合を得る第３の手段と、
隣接する前記探査図形間において前記積算値の差分値を計算する第４の手段と、
該第４の手段で計算された差分値の集合の中から、最大となる差分値を抽出し、これを当該基準点における最大差分候補値として保持する第５の手段と、
前記第１の手段で設定する前記基準点の位置を前記画像サーチ領域内で切り替えて前記第２、第３、第４および第５の手段によって得られた複数の前記最大差分候補値のうち、最大となる最大差分候補値を抽出し、これを最大差分値として保持する第６の手段と、
前記最大差分値のときの探査図形を、前記対象物のエッジとして確定する第７の手段と、を備えることを特徴とするエッジ抽出装置。
【請求項１９】
前記第７の手段で特定された前記中心の位置を中心とする少なくとも２つの同心円状の輝度検査図形を、前記第７の手段で確定したエッジを挟むようにして設定する第８の手段と、
各前記輝度検査図形について、各該輝度検査図形の円周に沿って所定の間隔で輝度投影値を計測し保持する第９の手段と、
各前記輝度検査図形について、前記第９の手段で測定した前記輝度投影値が所定の範囲に含まれるか否かを判定する第１０の手段と、
前記所定の範囲に含まれない前記輝度投影値の個数をカウントし、これをエラー数として保持する第１１の手段と、
前記エラー数が所定の数より大きいか否かを判別する第１２の手段と、
前記エラー数が所定の数より大きい場合、当該対象物は不良であると判定する第１３の手段と、をさらに備える請求項１８に記載のエッジ抽出装置。
【請求項２０】
所定の半径差を有する２同心円状の粗サーチ図形の中心となる粗サーチ基準点を、前記画像サーチ領域内の任意の位置に設定する第１４の手段と、
前記粗サーチ図形の外周および内周について、円周に沿った輝度投影値を積算して外周積算値および内周積算値を得る第１５の手段と、
前記外周積算値と前記内周積算値との差分である外内差分値を計算する第１６の手段と、
前記第１４の手段で設定する前記粗サーチ基準点の位置を前記画像サーチ領域内において前記所定の半径差以下の距離だけずらして前記第１５および第１６の手段によって得られる複数の外内差分値を抽出する第１７の手段と、
前記第１７の手段で得られた前記外内差分値を参照して、当該外内差分値が得られる前記粗サーチ図形の粗サーチ基準点を、前記基準点となるべき候補点として確定する第１８の手段と、をさらに備える請求項１８に記載のエッジ抽出装置。
【請求項２１】
前記第１４の手段は、前記対象物の半径が前記粗サーチ図形の外周の半径と内周の半径との範囲内の値となるよう、前記粗サーチ図形の前記外周の半径および前記内周の半径を設定する手段を備える請求項２０に記載のエッジ抽出装置。
【請求項２２】
画像サーチ領域内に含まれる対象物のエッジを抽出するエッジ抽出装置であって、
前記画像サーチ領域内の任意の位置に基準点を設定する第１の手段と、
前記基準点を基準とし、かつ、前記対象物に相似な複数の探査図形を設定する第２の手段と、
各前記探査図形について、該探査図形の外周に沿った輝度投影値を積算し、積算値の集合を得る第３の手段と、
隣接する前記探査図形間において前記積算値の差分値を計算する第４の手段と、
該第４の手段で計算された差分値の集合の中から、最大となる差分値を抽出し、これを当該基準点における最大差分候補値として保持する第５の手段と、
前記第１の手段で設定する前記基準点の位置を前記画像サーチ領域内で切り替えて前記第２、第３、第４および第５の手段によって得られた前記最大差分候補値の中から、最大となる最大差分候補値を抽出し、これを最大差分値として保持する第６の手段と、
前記最大差分値のときの探査図形を、前記対象物のエッジとして確定する第７の手段と、を備えることを特徴とするエッジ抽出装置。
【請求項２３】
前記第７の手段で特定された前記基準点の位置を基準とする前記対象物に相似する少なくとも２つの輝度検査図形を、前記第７の手段で確定したエッジを挟むようにして設定する第８の手段と、
各前記輝度検査図形について、各該輝度検査図形の外周に沿って所定の間隔で輝度投影値を計測し保持する第９の手段と、
各前記輝度検査図形について、前記第９の手段で測定した前記輝度投影値が所定の範囲に含まれるか否かを判定する第１０の手段と、
前記所定の範囲に含まれない前記輝度投影値の個数をカウントし、これをエラー数として保持する第１１の手段と、
前記エラー数が所定の数より大きいか否かを判別する第１２の手段と、
前記エラー数が所定の数より大きい場合、当該対象物は不良であると判定する第１３の手段と、をさらに備える請求項２２に記載のエッジ抽出装置。
【請求項２４】
前記相似な複数の探査図形を設定するための相似の基準となる基準探査図形を生成する手段をさらに備える請求項２２または２３に記載のエッジ抽出装置。
【請求項２５】
前記対象物に相似な２つの大きさの異なる外周図形および内周図形からなる粗サーチ図形基準となる粗サーチ基準点を、前記画像サーチ領域内の任意の位置に設定する第１４の手段と、
前記粗サーチ図形の外周図形および内周図形に沿った輝度投影値を積算して外周積算値および内周積算値を得る第１５の手段と、
前記外周積算値と前記内周積算値との差分である外内差分値を計算する第１６の手段と、
前記第１４の手段で設定する前記粗サーチ基準点の位置を前記画像サーチ領域内において前記外周図形および前記内周図形の前記粗サーチ基準点からの距離の差分値以下の距離だけずらして前記第１５および第１６の手段によって得られる複数の外内差分値を抽出する第１７の手段と、
前記第１７の手段で得られた前記外内差分値を参照して、当該外内差分値が得られる前記粗サーチ図形の粗サーチ基準点を、前記基準点となるべき候補点として確定する第１８の手段と、をさらに備える請求項２２に記載のエッジ抽出装置。
【請求項２６】
前記第１４の手段は、前記対象物の大きさが、該対象物に相似な前記粗サーチ図形の前記内周図形よりも大きくかつ前記外周図形よりも小さいものとなるよう、前記粗サーチ図形の前記外周図形および前記内周図形の前記粗サーチ基準点からの距離を設定する手段を備える請求項２５に記載のエッジ抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査画像中の対象物のエッジを抽出するエッジ抽出装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品もしくは製造中の製品の部品の位置を特定する場合に、検査領域の輝度分布に基づいて部品のエッジを抽出する方法がある。この方法は、「図形上のエッジ付近では明暗の差が非常に大きい」という性質、すなわち境界付近の輝度勾配を利用したものであり、この方法では、製品の検査領域内の輝度投影値の輝度変化がおよそ最大となるような点の集合をもってエッジとしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、従来例によるエッジ抽出方法を説明する図である。
【０００４】
ここでは、図６（ａ）に示すような対象物のエッジＬを抽出する例について説明する。図示のようにｘｙ座標軸をとる。
【０００５】
まず、検査画像中の対象物Ｑについて、そのエッジＬが存在すると思われるおおよその位置に、このエッジＬが含まれるようなある程度の大きさを有するエッジサンプリング領域Ｒを設定する。
【０００６】
次に、エッジサンプリング領域Ｒ内において、エッジＬのおよその方向（図６ではｘ軸方向）に対して直角の方向（すなわちｙ軸方向）の輝度分布を測定する。この測定により、図６（ｂ）に示すような明暗の輝度分布が得られる。
【０００７】
そして、図６（ｂ）に示した輝度分布を、ｙ軸方向に亘って微分する。この微分処理により、図６（ｃ）に示すよう微分値が得られる。このとき、微分値が最大をとる位置、つまり輝度変化が最大である位置が、対象物ＱのエッジＬ上の１点を意味する。
【０００８】
上記の処理をエッジサンプリング領域Ｒ内のｘ軸方向に亘って複数実行し、微分値が最大となる点の集合を得る。そして得られた複数の点の集合から最小２乗法を用いてエッジＬを抽出する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−４３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の方法は、検査画像の輝度分布が比較的安定し、ノイズ成分が存在しない場合、あるいはエッジに曲線部分を含まない場合には有効である。
【００１１】
しかし、例えば検査対象の製品に傷があったり、明暗のコントラストが弱かったりもしくは反射輝度のムラが大きい場合は、本来のエッジ以外の位置で輝度変化が異常に大きくなることがある。このとき、輝度分布を微分したときに現れる微分値の最大値が、本来あるべき傾向とは極端にずれた位置に異常点として現れてしまう。この場合、上述のように最小２乗法を適用すると、誤差を多く含んだエッジが抽出されてしまうことになる。またこのとき、例えばロバスト推定を用いたとしても、ノイズの影響が大きい場合は誤差を除去するのが困難である。
【００１２】
また、対象物が円形もしくは楕円形などのような曲線部分を含む形状である場合は、上述のエッジサンプリング領域の、エッジが存在し得る方向（例えば図６ではｘ軸方向）の幅を細かくする必要がある。つまり、対象物が曲線部分を含む形状である場合は、この曲線部分を直線近似する必要がある。したがってエッジサンプリング領域をより細かく取るので、特に検査対象の製品に傷があったり、明暗のコントラストが弱かったりもしくは反射輝度のムラが大きい場合は、その後の最小２乗法処理による誤差はより大きくなりやすい。
【００１３】
従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、画像サーチ領域内の対象物のエッジを抽出するエッジ抽出装置および方法において、ノイズ成分を多く含んだエッジ抽出対象画像であっても、安定して対象物のエッジを抽出できるエッジ抽出装置および方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を実現するために、本発明によれば、画像サーチ領域内に含まれるエッジ抽出すべき対象物が円形状である場合、次のような処理により、対象物のエッジを抽出する。
【００１５】
まず、画像サーチ領域内の任意の位置に基準点をとり、この基準点を中心とした同心円状の複数の探査図形の円周に沿った輝度投影値を積算して得られた積算値について、隣接する探査図形間における差分値を計算し、最大となる前記差分値を抽出してこれを当該基準点における最大差分候補値として保持する。
【００１６】
そして、基準点の位置をずらして上述のようにして得られた複数の最大差分候補値のうち、最大の最大差分候補値を示すときの探査図形を、対象物のエッジとして確定する。
【００１７】
隣接する探査図形間の積算された輝度投影値の差分値が大きいということは、隣接する探査図形間の円周上の輝度が大きく変化しているということ、すなわち明暗の差が大きいということを意味する。つまり、対象物のエッジが輝度の明暗の境界線となるので、隣接する探査図形間の積算された輝度投影値の差分値が最大となる最大差分候補値が得られるのは、探査図形の円周が、対象物のエッジに最も近くなるときである。対象物のエッジに近い探査図形の円周部分が多ければ多いほど、最大差分候補値は大きくなる。すなわち、複数の最大差分候補値のうち最も大きい差分である最大差分値を示すときの探査図形の近傍は、対象物のエッジが存在する確率が最も高い部分であるといえる。そこで、本発明によるエッジ抽出装置およびその方法では、最大差分値を示すときの探査図形を、エッジ抽出対象物のエッジであると確定する。すなわち、本発明では、対象物のエッジ近傍の輝度勾配を利用している。
【００１８】
図１は、本発明によるエッジ抽出装置の基本ブロック図である。
本発明によれば、画像サーチ領域内に含まれる円形状の対象物のエッジを抽出するエッジ抽出装置１は、
画像サーチ領域内の任意の位置に基準点を設定する第１の手段１１と、
複数の探査図形を、基準点を中心する同心円形状となるように設定する第２の手段１２と、
各探査図形について、円周に沿った輝度投影値を積算し、積算値の集合を得る第３の手段１３と、
隣接する探査図形間において積算値の差分値を計算する第４の手段１４と、
第４の手段１４で計算された差分値の集合の中から、最大となる差分値を抽出し、これを当該基準点における最大差分候補値として保持する第５の手段１５と、
第１の手段１１で設定する基準点の位置を画像サーチ領域内で切り替えて第２、第３、第４および第５の手段１２、１３、１４および１５によって得られた複数の最大差分候補値のうち、最大となる最大差分候補値を抽出し、これを最大差分値として保持する第６の手段１６と、
最大差分値のときの探査図形を、対象物のエッジとして確定する第７の手段１７と、を備える。
【００１９】
また、エッジ抽出すべき対象物の形状が、上述のような円形以外である場合、もしくは予め形状が分かっていないような場合でも、本発明を用いて画像サーチ領域内の対象物のエッジを抽出することが可能である。この場合、エッジ抽出すべき対象物のおおよその輪郭に関する情報を取得する。この情報に基づいて基準探査図形を生成し、基準探査図形を相似の基準とした探査図形を設定する。
【００２０】
当然、エッジ抽出すべき対象物の形状が予め分かっている場合でも、本発明を用いて画像サーチ領域内の対象物のエッジを抽出することは可能である。例えば、対象物の形状が、楕円形や多角形などを表す方程式で規定できる場合がこれに相当する。この方程式に基づいて、対象物に相似な探査図形を設定する。
【００２１】
この探査図形を用いて、次のような処理により、対象物のエッジを抽出する。
【００２２】
まず、画像サーチ領域内の任意の位置に基準点をとりこの基準点を基準とした対象物に相似な複数の探査図形の外周に沿った輝度投影値を積算して得られた積算値について、隣接する探査図形間における差分値を計算し、最大となる差分値を抽出してこれを当該基準点における最大差分候補値として保持する。
【００２３】
そして、基準点の位置をずらして得られた複数の最大差分候補値のうち、最大の最大差分候補値を示すときの探査図形を、対象物のエッジとして確定する。
【００２４】
この場合のシステム構成は上述の図１とほぼ同様であるが、特に次の各手段は、その機能が拡張される。
【００２５】
すなわち、まず、第１の手段１１では、画像サーチ領域内の任意の位置に基準点を設定し、第２の手段１２では、基準点を基準とし、かつ、対象物に相似な複数の探査図形を設定する。そして、第３の手段は、各探査図形について、探査図形の外周に沿った輝度投影値を積算し、積算値の集合を得る。そして、第７の手段１７は、上述の第４の手段１４、第５の手段１５および第６の手段１６を経て得られた最大差分値のときの探査図形を、対象物のエッジとして確定する。
【００２６】
このように上記システムは、図１を参照して既に説明したシステムを包含するものである。したがって、対象物が円形状である場合にも当然適用することができる。
【００２７】
上述の手法によれば、探査図形の位置をずらして複数の最大差分候補値を得て、最大の最大差分候補値を示すときの探査図形を、対象物のエッジとして確定する。エッジ抽出結果に精度を求める場合は、探査図形の基準点の位置は細かく（例えば１ピクセルずつずらすように）設定するのが好ましい。この手法の変形として、システムが処理すべき演算量を減らし、処理の高速化を図るために、上記処理の前処理として、基準点となるべき候補点を予め算出する処理（以下、「粗サーチ処理」と称する。）を設けてもよい。
【００２８】
エッジ抽出すべき対象物の形状が円形である場合の粗サーチ処理は次の通りである。まず、画像サーチ領域内の任意の位置に粗サーチ基準点をとりこの粗サーチ基準点を中心とした所定の半径差を有する２同心円状の粗サーチ図形を設定する。次に、粗サーチ図形の外周および内周に沿った輝度投影値を積算して外周積算値および内周積算値を得る。次いで、外周積算値と内周積算値との差分である外内差分値を計算する。そして、粗サーチ基準点の位置を画像サーチ領域内において所定の半径差以下の距離だけずらして得られた外内差分値を参照して、粗サーチ図形の粗サーチ基準点の中から基準点となるべき候補点を確定する。
【００２９】
また、エッジ抽出すべき対象物の形状が、上述のような円形以外である場合、もしくは予め形状が分かっていないような場合の粗サーチ処理は、上述の粗サーチ図形を、画像サーチ領域内の任意の位置に設定された粗サーチ基準点を基準とし、かつ、対象物に相似な２つの大きさの異なる外周図形および内周図形からなるように設定する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、画像サーチ領域内の対象物のエッジを抽出するエッジ抽出装置および方法において、ノイズ成分を多く含んだエッジ抽出対象画像であっても、安定して対象物のエッジを抽出することができる。
【００３１】
すなわち、従来例のように最小２乗法を用いずにエッジの方向を特定するので、画像サーチ領域内に大きなノイズがあったとしてもその影響を受けることはない。例えばエッジ抽出対象の製品に傷があったり、明暗のコントラストが弱かったりもしくは反射輝度のムラが大きい場合であっても、安定して対象物のエッジを抽出することができる。
【００３２】
特に本発明によれば、対象物が円形もしくは楕円形などのような曲線部分を含む形状である場合であっても、最小２乗法を使わずに、安定して対象物のエッジを抽出することができる。
【００３３】
また、本発明に従ってエッジが抽出された対象物の形状が、どの程度の精度の円形であるか、すなわち、円形として正常なものなのかあるいは不良であるのかについての検査も容易に実現することができる。
【００３４】
また、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形以外である場合、予め形状が分かっていないような場合、もしくは対象物の形状を規定する幾何学式が予め分かっている場合でも、本発明を用いて画像サーチ領域内の対象物のエッジを抽出することが可能であり、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形状である場合と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、上記処理の前処理として、基準点となるべき候補点を予め算出する粗サーチ処理を設ければ、システムが処理すべき演算量を減らし、処理の高速化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
ここでは、画像サーチ領域内のエッジ抽出対象物が円形状である実施例について説明する。なお、以下に説明する各処理は、例えばコンピュータ上のソフトウェア上で実現可能である。
【００３７】
図２は、本発明の実施例によるエッジ抽出方法のフローチャートである。
【００３８】
まず、ステップＳ１０１において、画像サーチ領域内の任意の位置に基準点を設定する。詳細については後述するが、この基準点は最終的には複数個設定されることになる。画像サーチ領域内における基準点の設置の仕方、例えば設置場所や設置間隔などは本発明を特に限定するものではなく、本発明によるエッジ抽出装置の適用場所、用途、コスト、処理時間、その他種々の要因を考慮して決定すればよい。例えば、エッジ抽出結果に精度を求める場合は、基準点は細かく（例えば１ピクセル分ずらすように）設定し、あるいは、コストや処理時間を考慮する場合は、基準点の設置間隔を大きくして粗く設定すればよい。またあるいは、画像サーチ領域内のある特定の場所に基準点を集中的に設置するようにしてもよい。
【００３９】
ステップＳ１０１で基準点を設定したあとは、複数の探査図形を、この基準点を中心とする同心円形状となるように設定して処理を進めていく。なお、本実施例では、エッジ抽出対象物は円形状であるので探査図形は円形となり、半径の異なる複数の円形状の探査図形を、上記基準点を中心として同心円状に設定していく。このように同心円状に設定した各探査図形について、それぞれの円周に沿った輝度投影値を積算し、積算値の集合を生成する。具体的には次のとおりである。
【００４０】
まずステップＳ１０２において、探査図形の半径を設定する。
【００４１】
次いでステップＳ１０３において、この探査図形の円周に沿った輝度積算値を計算する。
【００４２】
そして、ステップＳ１０４において、ステップＳ１０１で設定した基準点を中心とする同心円状の探査図形において、輝度投影値を計算すべき全ての探査図形に関して上記処理が終了したか否かが判定される。
【００４３】
全ての探査図形に関して処理が終了した場合はステップＳ１０５へ進む。
【００４４】
まだ処理が残っている場合はステップＳ１０２へ進み、探査図形の半径を別の値に設定してステップＳ１０３へ進む。なお、エッジ抽出結果に精度を求めるならば、円状の探査図形の半径を、同心円状に隣接する探査図形の間隔がより狭くなるように（例えば１ピクセル間隔となるように）比較的こまめに設定すればよい。逆にコストや処理時間を考慮するならば、隣接する探査図形の間隔がより広くなるように比較的粗めに設定すればよい。
【００４５】
ステップＳ１０１で設定した基準点に関して、この基準点を中心とする全ての探査図形に関して処理が終了することにより、同心円状の各探査図形に対応した上記積算値の集合が得られる。すなわち、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４を経ることにより、設定した基準点に対応する積算値の集合が得られることになる。
【００４６】
ステップＳ１０５では、上述のようにして複数の探査図形の円周に沿った輝度投影値を積算して得られた各積算値に対し、隣接する探査図形間における差分値を計算する。この計算の結果、種々の大きさを有する差分値が得られることになる。
【００４７】
そして、ステップＳ１０６において、ステップＳ１０５で得られた複数の差分値の中から、最大となる差分値を抽出したのち、この値を保持する。なお、本明細書ではこの値を「最大差分候補値」と呼ぶ。以上のようにしてステップＳ１０１〜Ｓ１０６を経ることにより、設定した基準点に１対１に対応した最大差分候補値が得られることになる。
【００４８】
ステップＳ１０７では、上記処理が、画像サーチ領域内に設定され得る全ての基準点に関して終了したか否かが判定される。
【００４９】
全ての基準点に関して処理が終了した場合はステップＳ１０８へ進む。まだ処理が残っている場合はステップＳ１０１へ進み、基準点の位置を切り替えてステップＳ１０２へ進む。
【００５０】
画像サーチ領域内の想定した全ての基準点に関して処理が終了することにより、すなわちステップＳ１０１〜Ｓ１０７を経ることにより、画像サーチ領域内の各基準点に対応した最大差分候補値が得られる。対象物のエッジは輝度の明暗の境界線となるので、隣接する探査図形間の積算された輝度投影値の差分値が最大となる最大差分候補値が得られるのは、対象物のエッジに探査図形の円周が最接近する部分が最も多いときである。
【００５１】
ステップＳ１０８では、上述のようにして得られた複数の最大差分候補値のうち最大となる最大差分候補値を抽出したのち、これを保持する。本明細書ではこの値を「最大差分値」と呼ぶ。
【００５２】
隣接する探査図形間の積算された輝度投影値の差分値が大きいということは、隣接する探査図形間の円周上の輝度が大きく変化しているということ、つまり明暗の差が大きいということを意味する。対象物のエッジは輝度の明暗の境界線となるので、隣接する探査図形間の積算された輝度投影値の差分値が最大となる最大差分候補値が得られるのは、対象物のエッジに探査図形の円周が最接近する部分が最も多いときである。対象物のエッジに近い探査図形の円周部分が多ければ多いほど、最大差分候補値は大きくなる。このことから、複数の最大差分候補値のうち最も大きい差分である最大差分値を示すときの探査図形の近傍は、対象物のエッジが存在する確率が最も高い部分であるといえる。
【００５３】
そこでステップＳ１０９において、最大差分値のときの探査図形の中心の位置および半径を特定し、この中心の位置および半径で規定された円形図形を、対象物のエッジとして確定する。
【００５４】
図３は、本発明の実施例によるエッジ抽出を具体的に例示する説明図である。
【００５５】
ここでは例として、画像サーチ領域内に存在する対象物Ｑに対し、図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）にそれぞれ例示するような位置に基準点Ｐ１、Ｐ２およびＰ３を設置し、この基準点を中心とする同心円状の探査図形Ｓａ−ｉ、Ｓｂ−ｉおよびＳｃ−ｉ（ｉは自然数）を設定する場合について説明する。この例では、対象物Ｑにおいて、円内の輝度は円外の輝度に比べて明るいとする。なお、図３において、同心円を構成する円の半径の間隔については特に模式的に表したものである。
【００５６】
対象物Ｑのエッジが輝度の明暗の境界線となるので、隣接する探査図形間の積算された輝度投影値の差分値が最大となる最大差分候補値が得られるのは、探査図形の円周が、対象物のエッジに最接近する部分が最も多いときである。図３（ａ）〜（ｃ）のそれぞれの場合において、最大差分候補値を求めると次のとおりである。
【００５７】
まず、基準点Ｐ１を、対象物Ｑに対して図３（ａ）に示すような位置関係になるように設定した場合について考える。図２のステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理を経て、最大差分候補値を示す探査図形を得るが、この例ではＳａ−７とする。
【００５８】
次に、基準点Ｐ１とは異なる位置に基準点Ｐ２を設定する。この状態を図３（ｂ）に示す。最大差分候補値を示す探査図形を例えばＳｂ−６とする。
【００５９】
さらに、基準点Ｐ１もしくは２とは異なる位置に基準点Ｐ３を設定する。この状態を図３（ｃ）に示す。最大差分候補値を示す探査図形を例えばＳｃ−２とする。
【００６０】
ここでは上記３つの基準点について図示したが、上述のように、基準点Ｐｉ（ｉは自然数）を相対的に位置をずらし、多くの最大差分候補値を得る。そして、得られた数多くの最大微分候補値の中から最大のものを探し出し、これを最大差分値として保持する。
【００６１】
上述のように、最大差分値は、隣接する探査図形間の円周上の輝度が最も大きく変化しているということ、つまり明暗の差が最も大きいということを意味する。つまり、対象物のエッジに近い探査図形の円周部分が多ければ多いほど、最大差分候補値は大きくなる。図３に示した例でいえば、図３（ａ）に示すような基準点Ｐ１を基準とする探査図形Ｓａ−７、図３（ｂ）に示すような基準点Ｐ２を基準とする探査図形Ｓｂ−６、および、図３（ｃ）に示すような基準点Ｐ３を基準とする探査図形Ｓｃ−２のうち、基準点Ｐ３を基準とする探査図形Ｓｃ−２が、対象物のエッジに近い探査図形の円周部分が最も多く、ほぼ全周にわたって接近しているので、このときの最大差分候補値が最大差分値となる。
【００６２】
したがって、図３（ｃ）に示された、最大差分値のときの探査図形Ｓｃ−２の中心の位置および半径を特定し、この中心の位置および半径で規定される円形図形を、対象物のエッジとして確定する。
【００６３】
以上説明したように、本実施例によれば、検査画像中の対象物のエッジを抽出するエッジ抽出装置および方法において、ノイズ成分を多く含んだエッジ抽出対象画像であっても、安定して対象物のエッジを抽出することができる。
【００６４】
このように本実施例によれば、従来例のように最小２乗法を用いずにエッジの方向を特定するので、画像サーチ領域内に大きなノイズがあったとしてもその影響を受けることはない。
【００６５】
なお、本実施例では輝度積算値を計算した後すぐに差分値を計算したが、複数の輝度積算値をメモリ等に蓄積しておき、後でまとめでそれぞれの差分値を計算してエッジ抽出に用いるようにしてもよい。
【００６６】
上述の実施例では、画像サーチ領域内のエッジ抽出対象物が円形状である場合におけるエッジの抽出について示した。本実施例の変形例として、さらに、エッジが抽出された円形状の対象物が、どの程度の精度の円形であるか、すなわち、円形として正常なものなのかあるいは不良であるかを検査するようにしてもよい。以下、これについて説明する。
【００６７】
図４は、本発明の実施例の変形例によるエッジ抽出方法のフローチャートである。また、図５は、本発明の実施例の変形例によるエッジ抽出を具体的に例示する説明図である。
【００６８】
ここでは、図５に示すように、基準点Ｐを中心とするほぼ円形のエッジが抽出された対象物Ｑが、どの程度の精度の円形であるかを検査する場合について説明する。本変形例では、図５に示すように、キズＥ１およびＥ２を有するものとする。
【００６９】
まず、図４のステップＳ２０１において、本発明に従って予め特定された中心の位置を中心とする少なくとも２つの同心円状の輝度検査図形を、本発明により抽出されたエッジを挟むようにして設定する。図５に示す例では、対象物Ｑのエッジを挟むように、基準点Ｐを中心とする輝度検査図形Ｔ１およびＴ２が設定される。また、輝度検査図形の半径の大きさを変えれば検査の精度を調節することができる。
【００７０】
次にステップＳ２０２において、各輝度検査図形について、各輝度検査図形の円周に沿って所定の間隔（以下、「サンプリング間隔」と呼ぶ。）で輝度投影値を計測し保持する。図５に示す例では、輝度検査図形Ｔ１およびＴ２それぞれについて、輝度検査図形の円周に沿って、サンプリング間隔を単位として輝度投影値を計測し、これを保持する。
【００７１】
次いでステップＳ２０３では、各輝度検査図形について、ステップＳ２０２で計測した輝度投影値が、所定の範囲に含まれるか否かを判定する。上述のように、エッジは対象物の輝度の明暗の境界線であるので、円周上にキズがなければ、サンプリング間隔単位で測定される輝度投影値はほぼ一定である。しかし、キズがある場合は、測定される輝度投影値に変動が生じる。したがってステップＳ２０３では、計測された輝度投影値が所定の範囲に含まれるか否かを判定することで、キズの有無を調べる。図５に示す例では、輝度検査図形Ｔ１およびＴ２それぞれについて計測された輝度投影値が、予め決めておいた範囲に含まれるか否かが判定される。また、この所定の範囲の大きさを変えれば検査の精度を調節することができる。
【００７２】
計測された輝度投影値が所定の範囲に含まれる場合は、許容できないキズは存在しないということであるので正常と判断し、この時点で本変形例による検査処理は終了する。
【００７３】
計測された輝度投影値が所定の範囲に含まれない場合は、許容できないキズが存在することであるので、ステップＳ２０４へ進む。
【００７４】
ステップＳ２０４では、所定の範囲に含まれない輝度投影値の個数をカウントし、これをエラー数として保持する。図５に示す例では、輝度検査図形Ｔ１およびＴ２ともにエラー数が「１」であるとカウントされる。
【００７５】
次いでステップＳ２０５において、エラー数が所定の数より大きいか否かを判別する。エラー数が所定の数より小さい場合、当該対象物は正常であり、エラー数が所定の数より大きい場合、当該対象物は不良であると判定する。この「所定の数」を変更すれば、検査の精度を調節することができる。
【００７６】
以上説明したように、本変形例によれば、本発明に従ってエッジが抽出された対象物の形状が、どの程度の精度の円形であるか、すなわち、円形として正常なものなのかあるいは不良であるのかを検査することができる。
【００７７】
なお、上記実施例およびその変形例では、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形状である場合を示したが、上述のような円形以外である場合、本発明を用いて画像サーチ領域内の対象物のエッジを抽出することが可能である。エッジ抽出すべき対象物の形状が円形以外の場合であって、予め形状が分かっていないような場合は、エッジ抽出すべき対象物のおおよその輪郭に関する情報を、エッジ抽出処理前に事前に取得する。この情報に基づいて、複数の探査図形を設定するための相似の基準となる基準探査図形を生成する。
【００７８】
エッジ抽出すべき対象物が予め形状が分かっていないような場合に関しては、エッジ抽出すべき対象物のおおよその輪郭は、一般的に用いられる輪郭線抽出方法を用いればよい。ここでは、一具体例として、輪郭線追跡のための追跡開始点を設定し、輪郭線の追跡を行う過程で、追跡し終わった点に追跡済マークを付けながら追跡を進行していき、輪郭線を抽出する方法について簡単に説明する。
【００７９】
図７〜９は、図形の輪郭線抽出方法の一例を説明する図である。図７に示すような、二値化された探査領域Ｓ内に存在する図形Ａのおおよその輪郭線を抽出する場合について説明する。ここでは、説明を感銘にするために、図形Ａが存在する１画素を「黒」と表現するが、図７〜９では、斜線を施した１マスで示す。図形Ａが存在しない１画素は「白」と表現する。
【００８０】
探査領域Ｓをラスタ走査していき、黒で表された画素に初めて遭遇したとする。このときの画素を、図７に示すように「Ｘ０」としてラベル付けし、これを追跡の開始点とする。
【００８１】
開始点Ｘ０を中央に見る８近傍の画素は、図８（ａ）に示すとおりである。このとき、図８（ａ）に示すような番号順に、すなわち半時計周りに１画素ずつ黒で表された画素が存在するか否かチェックしていく。図８（ａ）の場合は、２番目にチェックした画素が黒であったので、この画素に「Ｘ１」をラベル付けする。
【００８２】
Ｘ１を中央に見る８近傍の画素は、図８（ｂ）に示すとおりである。このとき、図８（ｂ）に示すような番号順に、すなわち半時計周りに１画素ずつ黒で表された画素が存在するか否かチェックしていく。図８（ｂ）の場合は、３番目にチェックした画素が黒であったので、この画素に「Ｘ２」をラベル付けする。  
【００８３】
Ｘ２を中央に見る８近傍の画素は、図９（ａ）に示すとおりである。このとき、図９（ａ）に示すような番号順に、すなわち半時計周りに１画素ずつ黒で表された画素が存在するか否かチェックしていく。図９（ａ）の場合は、６番目にチェックした画素が「１」であったので、この画素に「Ｘ３」をラベル付けする。
【００８４】
既にＸ０としてラベル付けされた画素が、「黒である画素」として再び検出されることになるまで、上述のような処理を繰り返す。結果得られたＸ０〜Ｘ６がラベル付けされた画素をたどっていくと、図形Ａの輪郭線が得られる。
【００８５】
以上のようにして得られた輪郭線を、エッジ抽出すべき対象物のおおよその輪郭に関する情報とし、この情報に基づいて、複数の探査図形を設定するための相似の基準となる基準探査図形を生成する。
【００８６】
このように、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形以外であって、エッジ抽出すべき対象物の形状が予め分かっていない場合は、例えば上述の図７〜９を参照して説明した図形の輪郭線抽出方法に基づいて基準探査図形を生成し、エッジ抽出すべき対象物の形状が予め分かっている場合は、該形状を規定する方程式に基づいて、基準探査図形を生成する。
【００８７】
なお、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形以外であって、エッジ抽出すべき対象物の形状が予め分かっている場合でも、本発明を用いて画像サーチ領域内の対象物のエッジを抽出することが可能である。例えば、対象物の形状が、楕円形や多角形などを表す方程式で規定できる場合がこれに相当する。この方程式に基づいて、複数の探査図形を設定するための相似の基準となる基準探査図形を生成する。
【００８８】
上述の基準探査図形を基準として、該基準探査図形に相似な複数の探査図形を得るが、その後の処理は、図２に示したフローチャートに従う。すなわち、まず、ステップＳ１０１において、画像サーチ領域内の任意の位置に基準点を設定する。次に、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で設定した基準点を基準とし、かつ、上述の基準探査図形に相似な複数の探査図形を設定する。そして、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４を繰り返し、各探査図形について、該探査図形の外周に沿った輝度投影値を積算し、積算値の集合を得る。次に、ステップＳ１０５において、隣接する探査図形間において積算値の差分値を計算する。次いで、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で計算された差分値の集合の中から、最大となる差分値を抽出し、これを当該基準点における最大差分候補値として保持する。そして、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７を繰り返し、ステップＳ１０８において、ステップＳ１０１で設定する基準点の位置を画像サーチ領域内で切り替えて得られた最大差分候補値の中から、最大となる最大差分候補値を抽出し、これを最大差分値として保持する。そして、ステップＳ１０９において、最大差分値のときの探査図形を、対象物のエッジとして確定する。
【００８９】
なお、上述のようなエッジ抽出すべき対象物の形状が円形以外である場合では、エッジ抽出すべき対象物と探査図形との傾きを補正しておく必要がある。例えば、エッジ抽出すべき対象物が存在する製品に少なくとも２点のアライメントマークを設け、このアライメントマークを基準に、仮想平面上の探査図形との角度のずれを測定し、傾きを補正すればよい。
【００９０】
なお、上述のフローチャートに対応するシステムブロック構成は図１を参照して説明したとおりである。これにより、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形状である場合と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
また、既に説明した対象物が円形である場合同様、上述のようにしてエッジが抽出された対象物が、どの程度の精度を有するか、すなわち、製品として正常なものなのかあるいは不良であるかを検査するようにしてもよい。この処理は、図４に示したフローチャートに従う。すなわち、まず、ステップＳ２０１において、図２のステップＳ１０９で特定された基準点の位置を基準とする対象物に相似する少なくとも２つの輝度検査図形を、図２のステップＳ１０９で確定したエッジを挟むようにして設定する。次に、ステップＳ２０２において、各輝度検査図形について、各該輝度検査図形の外周に沿って所定の間隔で輝度投影値を計測し保持する。次いで、ステップＳ２０３において、各輝度検査図形について、ステップＳ２０２で計測した輝度投影値が所定の範囲に含まれるか否かを判定する。ステップＳ２０４では、上記所定の範囲に含まれない輝度投影値の個数をカウントし、これをエラー数として保持する。ステップＳ２０５では、エラー数が所定の数より大きいか否かを判別する。このエラー数が所定の数より大きい場合、当該対象物は不良であると判定する。
【００９２】
このように、上述の各手法によれば、探査図形の位置をずらして複数の最大差分候補値を得て、最大の最大差分候補値を示すときの探査図形を、対象物のエッジとして確定する。エッジ抽出結果に精度を求める場合は、探査図形の基準点の位置は細かく（例えば１ピクセルずつずらすように）設定するのが好ましい。次に、この手法の変形例として、基準点となるべき候補点を予め算出する粗サーチ処理について説明する。この粗サーチ処理は、システムが処理すべき演算量を減らし、処理の高速化を図るために、上記処理の前処理として実行されるものである。
【００９３】
本変形例では、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形である場合は粗サーチ基準点を中心とした所定の半径差を有する２同心円状の粗サーチ図形を、円形以外である場合もしくは予め形状が分かっていないような場合は画像サーチ領域内の任意の位置に設定された粗サーチ基準点を、それぞれ基準とし、かつ、対象物に相似な２つの大きさの異なる外周図形および内周図形からなる粗サーチ図形を用いて、基準点となるべき候補点を確定する。すなわち、本変形例では、エッジ抽出すべき対象物のおよその位置を、基準となるべき候補点を確定する形で予め把握しておく。確定された複数の候補点についてのみ、既に説明した本発明のエッジ抽出処理を実行するので、処理すべき演算量が減り、処理の高速化を図ることが可能となる。
【００９４】
図１０は、本発明の実施例の変形例による、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形である場合における粗サーチ図形を例示する説明図である。
【００９５】
エッジ抽出すべき対象物の形状が円形である場合における粗サーチ図形は、粗サーチ基準点Ｒを中心とした所定の半径差を有する２同心円状を有する。図１０では、外周円をＵｏ、内周円をＵｉとし、それぞれの半径をｒｏ、ｒｉとする。外周円Ｕｏおよび内周円Ｕｉの各円周の間は幅ｄ（＝ｒｏ−ｒｉ、以下、「半径差」と称する。）を有する。
【００９６】
図１１は、本発明の実施例の変形例による、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形である場合における粗サーチ処理の原理を例示する説明図（その１）である。図１１では、粗サーチ図形の粗サーチ基準点を、Ｒ１からＲ２へ距離ｋだけ移動させた（ずらした）場合における粗サーチ図形の外周円および内周円の円周上の輝度投影値を考える。
【００９７】
図１１（ａ）に示すようにｄ＜ｋである場合は、図中の斜線領域については輝度投影値を検出することができない。すなわち、仮にこの斜線領域内にエッジ抽出すべき対象物が存在していた場合は対象物を検出することができず、正常なエッジ抽出は不可能である。
【００９８】
これに対し、図１１（ｂ）に示すようにｄ＝ｋである場合、および、図１１（ｂ）に示すようにｄ＞ｋである場合は、全領域にわたって輝度投影値を検出することができる。したがって、本変形例では、粗サーチ基準点の位置を、画像サーチ領域内において、ｄ≧ｋの条件を満たす距離ｋずつずらして、粗サーチ処理を実行する。
【００９９】
図１２は、本発明の実施例の変形例による、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形である場合における粗サーチ処理の原理を例示する説明図（その２）である。図１２では、粗サーチ図形の粗サーチ基準点を、ｄ≧ｋの条件を満たす距離ｋずつずらし、対象物Ｑのおよその位置を探索する場合を考える。
【０１００】
対象物Ｑ内の領域とそれ以外の領域とでは、対象物Ｑのエッジを境界として輝度差が存在する。粗サーチ図形の外周および内周に沿った輝度投影値を積算して外周積算値および内周積算値を求め、外周積算値と内周積算値との差分である外内差分値を計算したとき、図１２（ｃ）に示す位置に粗サーチ図形が存在する場合は外内差分値は最大となり、図１２（ａ）および（ｂ）における場合に比べて外内差分値は大きくなる。すなわち、図１２（ｃ）に示すように、粗サーチ図形の外周および内周の間に対象物Ｑのエッジが存在する場合に外内差分値は最大となる。このことは、外内差分値が最大となるとき、粗サーチ図形の粗サーチ基準点が対象物Ｑの中心点の近傍に存在するということを意味し、換言すれば、外内差分値が最大となるときの粗サーチ図形の粗サーチ基準点を見つければ、エッジ抽出すべき対象物のおよその位置を予め把握できることを意味する。この後、確定された複数の候補点についてのみ、既に説明した本発明のエッジ抽出処理を実行すれば、処理すべき演算量が減るので、処理の高速化を図ることが可能となる。
【０１０１】
図１３は、本発明の実施例の変形例による、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形以外である場合における粗サーチ処理の原理を例示する説明図である。この図では、円形以外の形状の一例として三角形の場合を示しているが、原理的には図１２の場合と同様である。
【０１０２】
図１４は、本発明の実施例の変形例における粗サーチ処理のフローチャートである。
【０１０３】
まず、ステップＳ３０１において、所定の半径差を有する２同心円状の粗サーチ図形の中心となる粗サーチ基準点を、画像サーチ領域内の任意の位置に設定する。次にステップＳ３０２において、粗サーチ図形の外周および内周について、円周に沿った輝度投影値を積算して外周積算値および内周積算値を得る。次いで、ステップＳ３０３において、外周積算値と内周積算値との差分である外内差分値を計算する。ステップＳ３０１〜Ｓ３０４を繰り返し、ステップＳ３０１で設定する粗サーチ基準点の位置を画像サーチ領域内において半径差ｄ以下の距離ｋ（ｄ≧ｋ）だけずらしてステップＳ３０３において得られる複数の外内差分値を抽出する。ステップＳ３０１〜Ｓ３０４を繰り返して得られた複数の外内差分値を参照して、当該外内差分値が得られる粗サーチ図形の粗サーチ基準点を、図２のステップＳ１０１で用いられる基準点となるべき候補点として確定する。
【０１０４】
なお、ステップＳ３０１の粗サーチ基準点を有する粗サーチ図形については、対象物の半径が粗サーチ図形の外周の半径と内周の半径との範囲内の値となるよう、粗サーチ図形の外周の半径および内周の半径を設定する。
【０１０５】
また、エッジ抽出すべき対象物の形状が、上述のような円形以外である場合、もしくは予め形状が分かっていないような場合の粗サーチ処理は、ステップＳ３０１の粗サーチ基準点を有する粗サーチ図形を、画像サーチ領域内の任意の位置に設定された粗サーチ基準点を基準とし、かつ、対象物に相似な２つの大きさの異なる外周図形および内周図形からなるように設定すればよい。すなわち、対象物の大きさが、該対象物に相似な粗サーチ図形の内周図形よりも大きくかつ外周図形よりも小さいものとなるよう、粗サーチ図形の外周図形および内周図形の粗サーチ基準点からの距離を設定すればよい。この後の処理については、図１４を参照して説明した円形の場合の動作原理と同様である。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
画像サーチ領域内の対象物のエッジを抽出するエッジ抽出装置および方法として、ノイズ成分を多く含んだエッジ抽出対象画像であっても、安定して対象物のエッジを抽出することができる。
【０１０７】
例えばエッジ抽出対象の製品に傷があったり、明暗のコントラストが弱かったりもしくは反射輝度のムラが大きい場合であっても、安定して対象物のエッジを抽出することができる。
【０１０８】
また、エッジが抽出された対象物の形状が、どの程度の精度の円形であるか、すなわち、円形として正常なものなのかあるいは不良であるのかについての検査も容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明によるエッジ抽出装置の基本ブロック図である。
【図２】本発明の実施例によるエッジ抽出方法のフローチャートである。
【図３】本発明の実施例によるエッジ抽出を具体的に例示する説明図である。
【図４】本発明の実施例の変形例によるエッジ抽出方法のフローチャートである。
【図５】本発明の実施例の変形例によるエッジ抽出を具体的に例示する説明図である。
【図６】従来例によるエッジ抽出方法を説明する図である。
【図７】図形の輪郭線抽出方法の一例を説明する図（その１）である。
【図８】図形の輪郭線抽出方法の一例を説明する図（その２）である。
【図９】図形の輪郭線抽出方法の一例を説明する図（その３）である。
【図１０】本発明の実施例の変形例による、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形である場合における粗サーチ図形を例示する説明図である。
【図１１】本発明の実施例の変形例による、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形である場合における粗サーチ処理の原理を例示する説明図（その１）である。
【図１２】本発明の実施例の変形例による、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形である場合における粗サーチ処理の原理を例示する説明図（その２）である。
【図１３】本発明の実施例の変形例による、エッジ抽出すべき対象物の形状が円形以外である場合における粗サーチ処理の原理を例示する説明図である。
【図１４】本発明の実施例の変形例における粗サーチ処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１０】
１…エッジ抽出装置
１１…第１の手段
１２…第２の手段
１３…第３の手段
１４…第４の手段
１５…第５の手段
１６…第６の手段
１７…第７の手段
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…基準点
Ｑ…対象物
【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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