(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷図柄が印刷された被検査物の外観の良否を判定する検査の際に、被検査物を３板式ＣＣＤカメラで撮像して、この３板式ＣＣＤカメラからの入力画像の３原色成分をＨ、Ｓ、Ｉ成分に変換したＨＳＩ画像を出力する前処理工程と、
良品の被検査物のＨＳＩ成分の基準パターンを作成する基準パターン作成工程と、
前記ＨＳＩ成分の基準パターンと被検査物を撮像して前記前処理工程で得たＨＳＩ画像と前記ＨＳＩ成分の基準パターンとをマッチング処理工程により比較し、この比較結果を出力する画像マッチング処理方法であって、
前記前処理工程は、
前記３板式ＣＣＤカメラから所定範囲のＲ成分画像、Ｇ成分画像及びＢ成分画像を入力してデジタル変換し、これらをシェーディング補正した後に、奇数成分と偶数成分とを加算した画像を生成し、これらをＨ、Ｓ、Ｉ成分の画像に変換した前記ＨＳＩ画像を出力する工程と
を行い、
前記基準パターン作成工程は、前記基準パターンを生成するために、
前記前処理工程から出力された良品のＨＳＩ画像を複数分割する工程と、
前記複数分割されたＨＳＩ画像に領域［（２ｍ＋１）×（２ｎ＋１）］を定義する工程と、
前記領域におけるＳ成分データの第１の上限値にしきい値を付加した第２の上限値及び第１の下限値にしきい値を付加した第２の下限値を決定し、この範囲をＳ成分の基準パターンとしてメモリに記憶する工程と、
前記領域におけるＩ成分データの第１の上限値にしきい値を付加した第２の上限値及び第１の下限値にしきい値を付加した第２の下限値を決定し、この範囲を前記Ｉ成分の基準パターンとして前記メモリに記憶する工程と、
前記領域におけるＨ成分データの第１の上限角度にしきい値に対応する角度を付加した第２の上限角度及び第１の下限角度にしきい値に対応する角度を付加した第２の下限角度を、色相空間に定義し、この定義された角度範囲をＨ成分の基準パターンとして前記メモリに記憶する工程と
を行い、
前記マッチング処理工程は、
前記前処理工程からの前記ＨＳＩ画像を入力し、このＳ成分データと前記Ｓ成分の基準パターンと比較し、該Ｓ成分データが前記Ｓ成分の基準パターンに入る場合は、前記前処理工程からのＨＳＩデータのＳ成分データが良品と判定する工程と、
前記前処理工程からのＨＳＩ画像のＩ成分データと前記Ｉ成分の基準パターンと比較し、該Ｉ成分データが前記Ｉ成分の基準パターンに入る場合は、前記前処理工程からのＨＳＩ画像のＩ成分データが良品と判定する工程と、
前記前処理工程からのＨＳＩ画像データのＨ成分データと前記Ｈ成分の基準パターンと比較し、該Ｈ成分データが前記Ｈ成分の基準パターンに入る場合は、前記前処理工程からのＨＳＩ画像のＨ成分データが良品と判定する工程と
を行なうことを特徴とする画像マッチング処理方法。
【請求項２】
前記マッチング処理工程は、
前記前処理工程からのＨＳＩ画像のＳ成分、Ｉ成分、Ｈ成分データが良品と判定された場合は、前記Ｓ成分データの基準パターンを前記前処理工程からのＨＳＩ画像のＳ成分データに、前記Ｉ成分データの基準パターンを前記前処理工程からのＨＳＩ画像のＩ成分データに、前記Ｈ成分の基準パターンを前記前処理工程からのＨＳＩ画像のＨ成分データに変更することを特徴とする請求項１記載の画像マッチング処理方法。
【請求項３】
前記マッチング処理工程は、
前記前処理工程からのＨＳＩ画像と、前記Ｈ、Ｓ、Ｉの基準パターンとを分割し、それぞれ対応する領域のＨ、Ｓ、Ｉ成分データと前記Ｈ、Ｓ、Ｉの基準パターンとをそれぞれ比較し、それぞれの基準パターンに一致したときは、前記被検査物を良品とすることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の画像マッチング処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３板式ＣＣＤカメラを用いた場合の画像マッチング処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年は、缶（食品缶詰用缶、飲料缶詰用缶）の印刷図柄模様が正しく印刷されているか否かを自動的に判定し、不良品を自動的に除去する製缶検査装置が用いられるようになって来ている。
【０００３】
例えば、特開平５−１２６７６２号公報のマルチ処理型円筒缶検査装置においても、缶の外周をラインセンサカメラで走査して、全体の外周の画像から缶の印刷図柄模様の良否を判定している。
【０００４】
しかし、近年は缶の印刷図柄模様も複雑になり、より精度良く印刷図柄模様の良否を検査する装置が求められている。
【０００５】
このため、１個のラインセンサによって画像を取り込む方式に代えて３板式のＣＣＤカメラを用いて缶の表面を検査する検査装置が用いられるようになって来ている。このような３板式ＣＣＤカメラによる検査装置は、３板式ＣＣＤカメラによって缶表面を撮像して得られたＲＧＢ画像をＨＳＩ変換し、このＨＳＩのパターンと基準の良品パターンとを比較して良否を判定をする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年は３板式ＣＣＤカメラによって被検査物を撮像して得られたＲＧＢ画像をＨＳＩ変換し、このＨＳＩのパターンと基準の良品パターンとを比較して良否を判定をするようになって来ている。すなわち、光学系、器機の誤差等によって入力画像の画素に誤差が生じている。
【０００７】
ところが、従来においては、予め良品画像を登録し、この登録パターンと入力した画像との比較によって良品かどうかで判断するものであるから３板式ＣＣＤカメラを用いた検査装置には従来のような方式は単純に適用できない。
【０００８】
すなわち、従来においては、
（１）色相空間において範囲を表現したパターンを用いることができない。
【０００９】
（２）色相空間におけるパターンマッチングで範囲を指定することができない。
【００１０】
（３）３板式ＣＣＤカメラを用いた場合に、使用できない基準パターンを登録している。
【００１１】
（４）画像の判断は一カ所で行うため、画素ずれに伴う入力画像の伸縮に応じて判断することができない。
【００１２】
（５）Ｈの平均値と、対象画像のＨとの差を求める方式であるから輝度のばらつきに弱い。
【００１３】
（６）判定のためのしきい値は固定又は手動による変更であるから被検査物のばらつきや器機のばらつきに対応できない。
【００１４】
従って、３板式ＣＣＤカメラを用いた場合の基準パターンを自動生成して適切な比較の手法で良否を判断できるマッチング処理方法を提供する
ことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、印刷図柄が印刷された被検査物の外観の良否を判定する検査の際に、被検査物を３板式ＣＣＤカメラで撮像して、この３板式ＣＣＤカメラからの入力画像の３原色成分をＨ、Ｓ、Ｉ成分に変換したＨＳＩ画像を出力する前処理工程と、
良品の被検査物のＨＳＩ成分の基準パターンを作成する基準パターン作成工程と、
前記ＨＳＩ成分の基準パターンと被検査物を撮像して前記前処理工程で得たＨＳＩ画像と前記ＨＳＩ成分の基準パターンとをマッチング処理工程により比較し、この比較結果を出力する画像マッチング処理方法であって、
【００１６】
前記前処理工程は、
前記３板式ＣＣＤカメラから所定範囲のＲ成分画像、Ｇ成分画像及びＢ成分画像を入力してデジタル変換し、これらをシェーディング補正した後に、奇数成分と偶数成分とを加算した画像を生成し、これらをＨ、Ｓ、Ｉ成分の画像に変換した前記ＨＳＩ画像を出力する工程と
を行い、
【００１７】
前記基準パターン作成工程は、前記基準パターンを生成するために、
【００１８】
前記前処理工程から出力された良品のＨＳＩ画像を複数分割する工程と、
前記複数分割されたＨＳＩ画像に領域［（２ｍ＋１）×（２ｎ＋１）］を定義する工程と、
前記領域におけるＳ成分データの第１の上限値にしきい値を付加した第２の上限値及び第１の下限値にしきい値を付加した第２の下限値を決定し、この範囲をＳ成分の基準パターンとしてメモリに記憶する工程と、
【００１９】
前記領域におけるＩ成分データの第１の上限値にしきい値を付加した第２の上限値及び第１の下限値にしきい値を付加した第２の下限値を決定し、この範囲を前記Ｉ成分の基準パターンとして前記メモリに記憶する工程と、
前記領域における成分データの第１の上限角度にしきい値に対応する角度を付加した第２の上限角度及び第１の下限角度にしきい値に対応する角度を付加した第２の下限角度を、色相空間に定義し、この定義された角度範囲をＨ成分の基準パターンとして前記メモリに記憶する工程と
を行い、
【００２０】
前記マッチング処理工程は、
前記前処理工程からの前記ＨＳＩ画像を入力し、このＳ成分データと前記Ｓ成分の基準パターンと比較し、該Ｓ成分データが前記Ｓ成分の基準パターンに入る場合は、前記前処理工程からのＨＳＩデータのＳ成分データが良品と判定する工程と、
前記前処理工程からのＨＳＩ画像のＩ成分データと前記Ｉ成分の基準パターンと比較し、該Ｉ成分データが前記Ｉ成分の基準パターンに入る場合は、前記前処理工程からのＨＳＩ画像のＩ成分データが良品と判定する工程と、
【００２１】
前記前処理工程からのＨＳＩ画像のＨ成分データと前記Ｈ成分の基準パターンと比較し、該Ｈ成分データが前記Ｈ成分の基準パターンに入る場合は、前記前処理工程からのＨＳＩ画像のＨ成分データが良品と判定する工程と
を行なうことを要旨とする。
【００２２】
従って、被検査物の色等に多少のばらつきがあっても、そのばらつきに応じた基準パターンで被検査物を判定することができる。
【００２３】
つまり、Ｈの基準パターンの範囲が決定されるので、被検査物のＨ成分に多少のばらつきがあっても、そのばらつきに応じたＨの基準パターンで被検査物を判定することができる。
【００２４】
また、そのＨ、Ｓ、Ｉを新たな基準パターンとして更新されるので、良品の時系列的変動に追従した良品の基準パターンを常に得ることができる。
【００２５】
また、被検査物の色等に多少のばらつきがあっても、最適な検査精度を維持し精度よく良品と不良品を判定することができる。
【００２６】
また、色相のような循環数で表現できる画像に対してばらつきに対応した良否を判定できる。
【００２７】
また、被検査物の色等のばらつきに対し、最適化されたしきい値で検査できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態の概略構成図である。図１の検査方法１は、搬送系２から缶３が回転台４に搭載されると、この回転台４を回転させながら３板式ＣＣＤカメラ５で撮影し、画像処理装置１０で量子化誤差を考慮した基準パターンを自動生成して適切な比較の手法で良否を判断する。
【００２９】
前述の缶３の近傍にはバーコードスキャナ６、光源７、レンズ８が設けられている。また、３板式ＣＣＤカメラ５は、画像処理装置１０が接続され、この画像処理装置１０は、３板式ＣＣＤカメラ５からのＲ成分の画像（以下単にＲ画像という）、Ｇ成分の画像（以下単にＧ画像という）、Ｂ成分の画像（以下単にＢ画像という）を所定の処理を行って表示制御部１１を介して表示部１２に映像を表示する。
【００３０】
この画像処理装置１０は、前処理工程１４と、基準パターン作成処理工程１５と、マッチング処理工程１６とからなる。
【００３１】
前処理工程１４は、図示しないＲ画像用入力部と、Ｇ画像用入力部と、Ｂ画像用入力部と、Ｒ用の濃度変換部と、Ｇ用の濃度変換部と、Ｂ用の濃度変換部と、色変換部とを備え、３板式ＣＣＤカメラ５からのＲＧＢ画像が入力する毎に、デジタル変換してシェーディング補正した後に奇数成分と偶数成分とを加算した画像をフレームメモリ（図示せず）に順次書き込む。
【００３２】
そして、各濃度変換部が所定の式に基づいてＲ、Ｇ、Ｂの濃度を調整し、各色変換部がＲ画像と、Ｇ画像と、Ｂ画像を用いてＨＳＩ変換して送出する。
【００３３】
基準パターン作成処理工程１５は、前処理工程１４からの所定範囲の複数の画素をメッシュ分割し、後述する領域近傍のばらつきを考慮した基準パターンを作成してメモリ１７に記憶する。
【００３４】
すなわち、入力した画像（メッシュ分割した画像）を
ｆｊ（Ｘ，Ｙ）      （０≦Ｘ＜Ｗ，０≦Ｙ＜Ｈ）
（ｊ＝Ｈ，Ｓ，Ｉ）
とし、この画像データに（２ｍ＋１）×（２ｎ＋１）
但し、ｍ、ｎは正の整数
からなるメッシュ（局所領域）を定義し、このメッシュ内の基準パターンを生成する。
【００３５】
すなわち、良品の缶３の画像パターンにおけるＳ、Ｉの上限と下限とを決定し、この範囲に入る入力画像のＳ、Ｉにおける良品の基準パターンとしてメモリ１７に記憶する。
【００３６】
また、Ｈ画像の場合は、
（２ｍ＋１）×（２ｎ＋１）の中央格子の近傍画素のＨの値を色相空間にプロットする。
具体的には、図２に示す色相空間に、読み込んだＨの値をプロットした点を結合した領域を作成し、反時計回りで右側をＨinf 、左側をＨsup とし、この間のＨの角度の範囲を良品のＨの基準パターンとしてメモリ１７に記憶する。
【００３７】
但し、（２ｍ＋１）×（２ｎ＋１）の画素に非検査領域が含まれる場合は、Ｈinf ＝０、Ｈsup ＝２５４とする。
【００３８】
マッチング処理工程１６は、入力した画像のＨＳＩデータとメモリ１７のＨＳＩ毎の良品の基準パターンと比較を行い、入力画像が良品と判定した場合は、その入力画像のパターンにメモリ１７の基準パターンを変更する。これにより、良品の時系列的変動に追従した良品の基準パターンを常に得ることが可能となる。
【００３９】
また、このマッチング処理工程１６は、基準パターンを複数に分割し、かつ入力画像を複数に分割し、分割した画像毎にマッチング処理を行う。
【００４０】
さらに、マッチング処理工程１６は、２段階の工程を踏んでマッチング処理を行う。また、ヒストグラムを利用してしきい値を変更する機能を備える。
【００４１】
上記のように構成された量子誤差を考慮したマッチング処理機能付き検査方法について以下に動作を説明する。
【００４２】
前処理工程１４は、３板式ＣＣＤカメラ５からの１画素当たりのＲ画像が入力する毎に、デジタル変換してシェーディング補正した後に奇数成分と偶数成分とを加算した１画素当たりのＲ、Ｇ、Ｂ画像を得る。この画像をＨＳＩ変換して量子誤差を考慮したＨＳＩ画像を求める。
【００４３】
このＨＳＩをマッチング処理工程１６が入力し、ＳとＩ及びＨのパターンマッチングを行う。
【００４４】
例えば、入力した画像におけるＳ、Ｉのばらつきから良品の範囲を求め、このＳ，Ｉの基準パターンと比較する。つまり、図３に示すように、入力画像が基準パターンのＡの範囲にあるとき良品と判定する。この図３は、入力した画像における上限と下限のＳ，Ｉとを求め、これをそれぞれの基準パターンとし、この基準パターンと入力画像とを比較し、入力画像が図３のＡの範囲にあるとき良品と判定する。
【００４５】
一方、Ｈのパターンマッチングにおいては、図４に示すように、（２ｍ＋１）×（２ｎ＋１）の画素のＨの値を色相空間に、プロットした点を結合した領域を作成し、これを基準パターンとし、この基準パターンの領域Ｂに含まれているとき良品と判断する。
【００４６】
このとき、マッチング処理工程１６は、図５に示すように、マッチング工程２０と２値化工程２１と、判定工程２２とを備えて、基準パターンを複数に分割し、かつ入力画像を複数に分割し、分割した画像をそれぞれマッチング工程２０に読み込んで比較させて判定させている。
【００４７】
また、Ｈのマッチングにおいては、例えば８ビットのコンピュータを用いている場合は、図６に示すように、８ビットの入力画像データと、８ビットのＨsup データと、８ビットのＨinf データとを入力することになり、合計２４ビットのデータ列を一度に取り扱わなければならないので装置が複雑になる。
【００４８】
そこで、図７に示すように２段階の過程を踏んでマッチングを行うようにしている。この図７は、図８に示すように、検査対象の色相をＨinとしたときに、Ｈの基準パターンをＨinf ＝０になるようにＨin、Ｈsup を回転し、ＨTin 、ＨTsupを得ることを意味する。但し、ＨTsupは前もって計算で求めておくようにする。
【００４９】
次に、図９に示すように、基準パターンから得られたＨTsup、ＨTinfとＨTinとの差を求め、小さい方を基準パターン（ＨＲ）と検査対象画像との差とする。
このような処理を検査対象となる画像の全画素について行なう。
【００５０】
さらに、マッチング処理工程１６の判定工程２２においては、図１０に示すようにマッチング処理された画像の２値化後の画像に対してウィンドウ加算を行い、ウィンドウ毎の欠陥画素数を得る。この結果に対してしきい値Ｔで不良品の判定を行う。また、このしきい値Ｔは図１０のウィンドウ加算で得られた結果のヒストグラムを求め、分布のすそのに設定する方法により決めることができる。
【００５１】
なお、上記実施の形態では、被検査物を缶３を例にして説明したが、板や瓶等であってもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、この比較結果を出力するようにしたので、被検査物の色等に多少のばらつきがあっても、そのばらつきに応じた基準パターンで被検査物を判定することができるという効果が得られている。
【００５３】
また、被検査物のＨ成分に多少のばらつきがあっても、そのばらつきに応じたＨの基準パターンで被検査物を判定することができる。
【００５４】
また、Ｈ、Ｓ、Ｉを新たな基準パターンとして更新されるので、良品の時系列的変動に追従した良品の基準パターンを常に得ることができるという効果が得られている。
【００５５】
また、被検査物の色等に多少のばらつきがあっても、精度良く良品と不良品を判定することができるという効果が得られている。
【００５６】
従って、被検査物の色等に多少のばらつきがあっても、最適な検査精度を維持し精度よく良品と不良品を判定することができる。
【００５７】
また、色相のような循環数で表現できる画像に対してばらつきに対応した良否を判定できるという効果が得られている。
【００５８】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の概略構成図である。
【図２】  Ｈの基準パターンの色相空間における生成を説明する説明図である。
【図３】  ＳとＩとのマッチング処理を説明する説明図である。
【図４】  Ｈのマッチング処理を説明する説明図である。
【図５】  複数位置マッチングの処理を説明する説明図である。
【図６】  Ｈを回転しないときの欠点を説明する説明図である。
【図７】  Ｈを回転させてマッチングしたときの効果を説明する説明図である。
【図８】  基準パターンの回転を説明する説明図である。
【図９】  入力画像を回転させたときの説明図である。
【図１０】  ヒストグラムのしきい値の算出を説明する説明図である。
【符号の説明】
２  搬送系
３  缶
４  回転台
５  ３板式ＣＣＤカメラ
６  バーコードスキャナ
１０  画像処理装置
１４  前処理工程
１５  基準パターン作成処理工程
１６  マッチング処理工程
【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】
0004653339.tif 000009
【図９】
0004653339.tif 000010
【図１０】
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