(57)【要約】【課題】画像処理装置と照明装置とが一体として組み合わされた画像処理検査装置において、撮像された原画像を手間をかけずに補正できる画像処理検査装置を提供する。【解決手段】検査対象物を撮像する撮像部４１と、撮像部４１によって撮像された原画像を取り込む画像入力部４２と、取り込まれた原画像又は補正した原画像である補正画像を格納する記憶部４３と、ＣＰＵ４４ａを備え画像処理を行う演算部４４と、検査対象物を照明する照明手段３と、装置本体の傾きを検出する傾斜角検出手段５と、を一体として組み合わせた画像処理検査装置１であって、演算部４４は、傾斜角検出手段５の結果に基づいて原画像を補正する画像補正手段４４ｂを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を撮像する撮像部と、撮像部によって撮像された原画像を取り込む画像入力部と、取り込まれた原画像及び補正した原画像である補正画像を格納する記憶部と、ＣＰＵを備え画像処理を行う演算部と、検査対象物を照明する照明手段と、装置本体の傾きを検出する傾斜角検出手段と、を一体として組み合わせた画像処理検査装置であって、
前記演算部は、前記傾斜角検出手段の結果に基づいて原画像を補正する画像補正手段を備えたことを特徴とする画像処理検査装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記画像入力部によって取り込まれた原画像を一時的に格納する第１の記憶領域と、第１の記憶領域に格納された原画像が補正された補正画像が格納される第２の記憶領域とを備え、
第１の記憶領域に格納された原画像は、前記演算装置の画像補正手段により補正されて第２の記憶領域に格納され、その後、画像処理が行われることを特徴とする請求項１記載の画像処理検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の外観検査等で使用される画像処理検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場ラインにおいて、画像処理を用いて製品等の検査対象物の外観検査を行う場合、安定した画像を得るために、専用の照明装置を設置して検査対象物を照らし、外観検査を行うことが一般に行われている。通常、この種の照明装置は、画像処理装置とは別体に設けられている（以下、照明別体型画像処理検査装置と呼ぶ。）ことが多い。
【０００３】
外観検査を行う場合、検査対象物は照明装置によって照らされるが、光沢がある検査対象物では、拡散反射光に比べて正反射光の割合が多くなり、画像処理装置の撮像部が正反射光を受光する位置に設置されている場合は、画像上に正反射光が映り込み、画像処理が確度良く行われないことがある。そのため、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、照明別体型画像処理装置においては、画像処理装置１００又は照明装置２００の設置位置を移動して正反射光が画像処理装置１００の撮像部に入り込まないようにしている。このように、逐次、画像処理装置１００又は照明装置２００を適切な位置に変更するために移動すると非常に手間がかかってしまう。
【０００４】
一方、画像処理装置と照明装置とが一体となった画像処理検査装置（以下、照明一体型画像処理検査装置と呼ぶ。）も知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような画像処理検査装置は、検査対象物を撮像する撮像部と照明装置とが一体になっているため、別体に設けたときよりも設置スペースを要さず、取り扱いがし易いという利点がある。しかしながら、照明一体型画像処理検査装置においては、正反射光を回避する場合、上記のような照明別体型画像処理装置のように画像処理装置又は照明装置それぞれの位置を移動させるという方法を用いることはできない。
【０００５】
そこで、このような照明一体型画像処理検査装置においては、その装置本体の撮像方向と検査対象物の検査面とのなす角度が鋭角又は鈍角になるように装置本体を設置する。このように、検査対象物の検査面と撮像方向とが略垂直の状態ではなく、検査面に対して斜め方向から撮像することになるので、装置本体の撮像部（カメラ）から取込んだ画像は歪んでしまう（例えば、検査対象物が略長方形のものであれば、台形になってしまう。）。又、検査対象物の検査面の任意の場所においては、それぞれ装置本体からの距離が一定ではないので、装置本体から近い場所は明るく、遠い場所は暗く照明される。このような状態で検査対象物を撮像した場合、取込んだ画像に照度ムラが生じてしまう。
【０００６】
このような、歪み又は照度ムラに対しては、次のような方法により補正を行って画像処理を行うことが知られている。第１の方法としては、予め補正専用の対象物を撮像したものを基準画像として設けておき、実際に撮像し取込んだ画像とを比較し、その歪み量から逆算して撮像画像を補正してから画像処理を行う方法である（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
又、第２の方法としては、予め光沢のない均一な色の平面を撮像しておき、実際に撮像し取込んだ画像とを比較し、その照明ムラから逆算して撮像画像を補正してから画像処理を行う方法である。
しかしながら、上記第１及び第２の方法においては、比較対照となる補正専用の対象物（テンプレート）を予め用意しておく必要があり、処理工程が煩雑になるという課題があった。
【特許文献１】特開平１０−２８８５０８号公報
【特許文献２】特開平８−２０１３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事項に鑑みてなしたもので、その目的は、画像処理装置と照明装置とが一体として組み合わされた画像処理検査装置であって、撮像された原画像を手間をかけずに補正できる画像処理検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明の画像処理検査装置は、検査対象物を撮像する撮像部と、撮像部によって撮像された原画像を取り込む画像入力部と、取り込まれた原画像及び補正した原画像である補正画像を格納する記憶部と、ＣＰＵを備え画像処理を行う演算部と、検査対象物を照明する照明手段と、装置本体の傾きを検出する傾斜角検出手段と、を一体として組み合わせた画像処理検査装置であって、演算部は傾斜角検出手段の結果に基づいて原画像を補正する画像補正手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、画像処理装置と照明装置とを一体に組み合わせた画像処理検査装置が、画像補正手段を備えていることにより、検査対象物を略正面から撮像した場合の画像や、正反射光等の影響がない画像を、実際に撮像した原画像から自動的に得ることができるので、前処理として予め基準画像を用意しておく必要がなく、基準画像と検査対象物の原画像とを比較して原画像の補正を行うといった処理を必要とせず、処理負荷が少なくて済む。また、基準画像を格納するメモリを別途設ける必要がなく、記憶部の容量を小さくできるとともに、画像処理検査装置の小型化が可能となる。
【００１１】
請求項２に係る発明の画像処理検査装置は、請求項１記載の画像処理検査装置において、記憶部は画像入力部によって取り込まれた原画像を一時的に格納する第１の記憶領域と、第１の記憶領域に格納された原画像が補正された補正画像が格納される第２の記憶領域とを備え、第１の記憶領域に格納された原画像は、演算装置の画像補正手段により補正されて第２の記憶領域に格納され、その後画像処理が行われることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、記憶部が原画像が格納される第１の記憶領域と、補正画像が格納される第２の記憶領域との２つの記憶領域を備えていることにより、第２の記憶領域で画像処理が行われている場合に、画像入力部から新たに得られた原画像を第１の記憶領域に並行して格納できるため、処理速度が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の画像処理検査装置によれば、前処理として基準画像を用意する必要がなく、又、基準画像と比較する処理も必要ないので、処理負荷が軽減でき、画像処理装置と照明装置とを一体として組み合わせた画像処理検査装置において、手間をかけずに画像の補正を行うことができる。又、基準画像を格納するメモリを別途設ける必要がなく、記憶部の容量を小さくできるとともに、画像処理検査装置の小型化につながるという利点がある。さらに、原画像の記憶領域と補正画像の記憶領域とを別個に設けているため、処理の高速化が図れるといった利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の画像処理検査装置を図１〜図４に基づいて説明する。図２に示すように、本発明の画像処理検査装置１は、略直方体のケース本体２内に照明装置３（３１）及び画像処理装置（図示せず）を格納したものである。ケース本体２の一面には開口部２１が設けられ、該開口部２１には画像処理装置１の撮像部のカメラ４１が配設されているとともに、カメラ４１の周囲を囲むようにして光源３１（例えば、ＬＥＤ等）が複数個並設されている。検査対象物は光源３１によって照らし出されるとともに画像処理装置本体１の撮像部４１によって画像が撮像され、画像処理が実行される。
【００１５】
図１は、本発明の画像処理検査装置１の構成図である。図２のケース本体２内には、図１に示すような構成が一体となって格納されている。画像処理検査装置１の構成としては、照明区画３と画像処理区画４とに大別できる。
【００１６】
画像処理区画４は従来と同様な基本的な構造として、撮像素子４１ａ及びレンズ（図示せず）を備えた撮像部４１と、撮像部４１で撮像された画像を入力し、記憶部４３に転送する画像入力部４２と、ＣＰＵ（中央演算装置）４４ａを備えた演算部４４と、ＣＰＵ４４ａが画像処理を行うための手順であるプログラムが格納されているＲＯＭ４５と、が設けられている。
【００１７】
照明区画３は光源である照明素子３１と、照明素子３１を駆動する照明駆動回路３２とで構成されている。
【００１８】
又、別の構成として、画像処理検査装置１の傾きを検知する角度センサ５（傾斜角検出手段）が設けられている。この角度センサ５は検査対象物の検査面に対する画像処理検査装置１の傾きを検出する。すなわち、本発明の画像処理検査装置１は図２に示すように略直方体のケース本体２を有するものであって、そのケース本体２の一辺に開口部２１が設けられて撮像部４１のカメラが設けられているが、そのカメラ（４１）の撮像方向は、ケース本体２における開口部２１が設けられた面と略垂直に配設されているため、ケース本体２の傾きが撮像部４１の撮像方向の傾きとなる。そのため、画像処理検査装置１の傾斜角を検出することで、撮像方向の傾斜角を検出していることになる。
【００１９】
記憶部４３は、第１の記憶領域４３ａと第２の記憶領域４３ｂとを有している。第１の記憶領域４３ａは、画像入力部４２から転送された原画像を格納するメモリである。第２の記憶領域４３ｂは、原画像が後述する画像補正手段４４ｂによって補正された後の補正画像が格納されるメモリである。
【００２０】
演算部４４には、ＣＰＵ４４ａの他に、画像補正手段４４ｂが設けられている。この画像補正手段４４ｂは、角度センサ５によって検出された画像処理検査装置１の傾き量に基づいて、第１の記憶領域４３ａに格納されている原画像の歪み又は照明ムラを補正する。補正された後の補正画像は、第２の記憶領域４３ｂに格納される。
【００２１】
次に本発明の画像処理検査装置１の処理手順について図３に基づいて詳しく説明する。本発明の画像処理検査装置１は、工場等のラインに用いられるものである。先ず、画像処理検査装置１を検査ライン上部に設置する。その後、検査対象物の面に対する画像処理検査装置１の傾き量（傾斜角度）を角度センサで検出する（Ｓ１０１）。得られた傾き量は、演算部４４に与えられる。
【００２２】
検査が始まると、ラインに別途配設された光電スイッチ（図示せず）でライン上を流れてくる検査対象物が所定の視野内に位置したことを検知する（Ｓ１０２）。光電スイッチは、その検知信号を画像処理検査装置１の演算部４４内のＣＰＵ４４ａに与える。
【００２３】
検知信号を受けたＣＰＵ４４ａは、照明駆動回路３２に照明素子３１を点灯する点灯信号を与えることにより照明が点灯する（Ｓ１０３）。それと同時に画像入力部４２に撮像部４１で検査対象物を撮像するよう撮像信号が送信される（Ｓ１０３）。
【００２４】
撮像信号を受信した撮像部４１は、検査対象物を撮像し、その撮像した原画像を画像入力部４２に転送する（Ｓ１０４）。画像入力部４２は、撮像部４１から転送された原画像を記憶部４３の第１の記憶領域４３ａに格納する（Ｓ１０５）。
【００２５】
第１の記憶領域４３ａに格納された原画像は、演算部４４の画像補正手段４４ｂにより歪み及び照度ムラが補正される（Ｓ１０６）。補正された補正画像は、記憶部４３の第２の記憶領域４３ｂに格納される（Ｓ１０７）。
【００２６】
その後、演算部４４のＣＰＵ４４ａにより、第２の記憶領域４３ｂ内の補正画像について従来と同様な画像処理方法により、画像処理が行われるのである（Ｓ１０８）。
【００２７】
次に、画像補正手段４４ｂでの画像補正方法について図４を用いて詳しく説明する。図４は、検査対象物と撮像素子４１ａのレンズ４１ｂと結像面４１ｃとの位置関係を（x,y）座標で示した説明図である。画像処理検査装置１とこの（x,y）座標は一緒に移動する。すなわち、画像処理検査装置１がθだけ傾いたとすると、(x,y）座標も同様にθだけ傾く。
【００２８】
処理手順で説明したように、画像補正手段４４ｂで原画像の補正が行われる前に、角度センサ５によって予め検査対象物の検査面と画像処理検査装置１とがなす傾き量（傾斜角）が得られており、その傾き量をθとする。
【００２９】
図４に示すように、撮像素子４１ａの位置する点を（0，0）とし、x軸のマイナス方向にはレンズの中心が位置している。撮像素子４１ａとレンズ４１ｂとの距離は既知であり、その距離をｂとする。レンズ４１ｂの中心点の座標は（x1，y1）で表すこととする。
【００３０】
画像処理検査装置１の傾き量θ＝0の場合における検査対象物上の任意の点の座標を（x0，y0）とする。この点が撮像部４１の結像面４１ｃに結像する場合は、（x0，y0）とレンズ４１ｂの中心とを通る直線により、その直線と結像面４１ｃとの交点が結像位置になる。又、レンズ４１ｂと検査対象物との直線距離は予め既知であり、その距離をａとする。ここで、画像処理検査装置１が、傾き量θだけ傾いた場合、それに伴い（x,y）座標もθだけ傾く。すると（x0，y0）座標は、θだけ傾いた（xθ，yθ）に移動する。
【００３１】
先ずこの（xθ，yθ）の結像面４１ｃでの結像位置を求める。この結像位置は、（xθ，yθ）と（x1，y1）との２点を通る直線と結像面４１ｃとの交点になる。（xθ，yθ）と（x1，y1）との２点を通る直線の式は次の式１で表される。
【００３２】
y=[(y1-yθ)/(x1-xθ)]・(x- xθ)+ yθ  ・・・  式１
ここで、結像面４１ｃはy軸であり、x=0で表される。又、xθ=-a-b-y0sinθ、yθ=y0cosθ、x1=-b、y1=0  であるので、（xθ，yθ）の結像面４１ｃでの結像位置(xth=θ，yth=θ)のyth=θは次の式２で表される。
【００３３】
yth=θ=[y0cosθ/(-a-y0sinθ)]・(a+b+y0sinθ)+y0cosθ  ・・・  式２
又、xth=θ=0  である。
【００３４】
（x0，y0）の結像面４１ｃでの結像位置(xth=0，yth=0) のyth=0は次の式３で表される。
【００３５】
yth=0=-(a/b)・y0  ・・・  式３
又、xth=0=0  である。
【００３６】
角度センサ５で予め傾斜角θが分かっているので、式２よりy0を求め、そのy0を式３に代入すると、傾き量θ＝0の時の結像位置、すなわち(xth=0，yth=0)の座標を求めることができる。
【００３７】
つまり、以上のような補正計算を画像補正手段４４ｂで行うことにより、傾き量＝θの場合の結像位置を、傾き量＝0の場合の結像位置に対応させた補正を行い、第１記憶領域４３ａに格納された原画像の歪みを補正することができる。  又、上記の歪み補正の結果に従い、同時に照度ムラを補正することもできる。
【００３８】
本実施形態では、上記の補正計算は第１記憶領域に原画像を格納して後に行っているが、補正計算は、検査対象物を検査し始める前、つまり、画像処理検査装置１を設置した時に予め行っていても良い。
【００３９】
本実施形態によれば、前処理として基準画像を用意する必要がなく、又基準画像と比較する処理も必要ないので、処理負荷が軽減でき、照明装置３と画像処理装置４とを一体として組み合わせた画像処理検査装置１において、手間をかけずに画像の補正を行うことができる。又、基準画像を格納するメモリを別途設ける必要がなく、記憶部４３の容量を小さくできるとともに、画像処理検査装置１の小型化につながるという利点がある。さらに、原画像の記憶領域４３ａと補正画像の記憶領域４３ｂとを別個に設けているため、処理の高速化が図れるといった利点もある。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態の画像処理検査装置の構成図である。
【図２】同上の外観を示した斜視図である。
【図３】同上の処理手順を示したフローチャート図である。
【図４】同上の画像補正手段での補正方法を示した説明図である。
【図５】従来の画像処理検査装置の検査状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      画像処理検査装置
２      ケース本体
３      照明区画
３１    照明素子
４      画像処理区画
４１    撮像部
４３    記憶部
４３ａ  第１の記憶部
４３ｂ  第２の記憶部
４４    演算部
４４ａ  ＣＰＵ
４４ｂ  画像補正手段
５      角度センサ
【図１】
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【図２】
2007172405.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007172405.tif 000006
【図５】
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