(57)【要約】【課題】凸曲面が鏡面となっている検査対象物の、該鏡面の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる鏡面検査装置を提供する。【解決手段】鏡面検査装置１０は、金属ロッド４０の検査対象領域に対して、相互に異なる色の光を投射するとともに相互に異なる配置角度で配置された、第１光源２１及び第２光源２２を備えた照明部２０を有する。鏡面検査装置１０は、検査対象領域を撮像してカラー画像を取得する撮像部３０を有する。また、鏡面検査装置１０は、カラー画像からなる元画像及び背景画像に基づく差分画像を得て、この差分画像の検査対象領域に属する画素の画素値における、異なる色についての輝度値に基づいて、凹み傷と擦り傷の種類判別を行う傷種類判別部６５を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸曲面を有した検査対象物の検査対象領域に対して、相互に異なる色の光を投射するとともに相互に異なる配置角度で配置された、複数の照明光源を備えた照明部と、
前記検査対象物の前記検査対象領域を撮像してカラー画像を取得する撮像部と、
前記カラー画像からなる元画像または背景画像に基づく差分画像を得て、前記元画像または前記差分画像の前記検査対象領域に属する画素の画素値における、前記異なる色についての輝度値に基づいて、凹み傷と擦り傷のうち、少なくともいずれか一方の傷の種類判別を行う傷種類判別部と、を備える鏡面検査装置。
【請求項２】
前記照明部の照明光源は、２つである請求項１に記載の鏡面検査装置。
【請求項３】
前記照明部の照明光源は、３つとし、
その３つの照明光源のうち、中間に位置する中間照明光源からの投射によって光が正反射する前記検査対象物の領域を、前記検査対象領域とし、
前記撮像部は、前記検査対象領域から前記中間照明光源の投射による光が正反射している空間領域に配置した請求項１に記載の鏡面検査装置。
【請求項４】
前記撮像部は、前記照明部の照明光源の間を通して前記検査対象物を撮像するように配置されている請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の鏡面検査装置。
【請求項５】
前記検査対象物が金属ロッドである請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の鏡面検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鏡面検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧シリンダに使用される金属ロッドは、表面に傷や凹みといった欠陥が生じることがあり、出荷前に検査し、不良品を取り除く必要がある。従来は、金属ロッドの表面検査方法として目視や触診による検査方法か、或いはコンピュータによる自動検査が行われている。金属ロッドの表面は鏡面であることから、目視や触診による検査方法では、時間や人件費がかかる。これに対して、コンピュータによる自動検査は、これらの問題を解決できる。
【０００３】
前記自動検査では、接触法、非接触法が知られている。接触法は、一度に広範囲を検査できないため、検査時間がかかることや、接触により、検査物が破損する虞がある。一方、非接触法は、光や、音によって検査する方法である（非特許文献１〜非特許文献６）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】岡田三郎，"レーザ・イメージセンシングによる自由曲面計測システムの開発"九州工業大学  平成１４年度博士学位論文，２００２
【非特許文献２】広瀬修，石井明，"パターン照明を用いたフィルム表面凹凸欠陥の検出"，精密工学学会誌６６（７），ｐｐ．１０９８−１１０２，２０００．
【非特許文献３】井原惇行，中井興四郎，"ハレーションマイクロスコープによる表面観察"，電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集  ２００８年  基礎・境界，"５１，"−"５２，"，２０１４．
【非特許文献４】辻野和弘，"画像計測技術を用いた中古自動車車体部品の自動検査に関する研究"，福岡工業大学大学院工学研究科知能情報システム工学  平成２５年度博士学位論文，２０１４．
【非特許文献５】株式会社三ツワフロンテック，"レーザー式欠陥検出装置"，ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｍｉｔｓｕｗａ．ｃｏ．ｊｐ／ｇｏｏｄｓ／ｇｏｏｄｓ／ｌｄ０１／ｌｄ０１．ｈｔｍｌ，（２０１４年１１月２７日）
【非特許文献６】宮川隆二，重森清史，石松賢治，園田増雄，家政則，高遠徳尚，沖田喜一，宮下暁彦，佐々木敏由紀，久保田弘，中田明良，"微小傷検出システムの開発−すばる天体望遠鏡における傷検出システムの検討−"，熊本県工業技術センター研究報告，Ｎｏ４３．，２００５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の光による非接触法では、一枚の画像から欠陥の種類を特定する場合、大規模な機材が必要となり、コストを要すること、また、検査対象物の大きさによって、検査時間が長時間となり、結果を得るための画像処理に煩雑な手間や知識が必要となる問題がある。また、従来の光による非接触法は、検査対象の物体表面が曲面であって、かつ鏡面であるため、反射光の影響を受けやすいこと等の問題がある。さらに、従来の光による非接触法では、単色による照明が検査物に対して行われていることから、欠陥部位の凹凸の判別が煩雑となる。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解決して、凸曲面が鏡面となっている検査対象物の、該鏡面の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる鏡面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】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明の鏡面検査装置は、凸曲面を有した検査対象物の検査対象領域に対して、相互に異なる色の光を投射するとともに相互に異なる配置角度で配置された、複数の照明光源を備えた照明部と、前記検査対象物の前記検査対象領域を撮像してカラー画像を取得する撮像部と、前記カラー画像からなる元画像または背景画像に基づく差分画像を得て、前記元画像または前記差分画像の前記検査対象領域に属する画素の画素値における、前記異なる色についての輝度値に基づいて、凹み傷と擦り傷のうち、少なくともいずれか一方の傷の種類判別を行う傷種類判別部と、を備えるものである。
【０００８】
また、前記照明部の照明光源は、２つとしてもよい。
また、前記照明部の照明光源は、３つとし、その３つの照明光源のうち、中間に位置する中間照明光源からの投射によって光が正反射する前記検査対象物の領域を、前記検査対象領域とし、前記撮像部は、前記検査対象領域から前記中間照明光源の投射による光が正反射している空間領域に配置してもよい。
【０００９】
また、前記撮像部は、前記照明部の照明光源の間を通して前記検査対象物を撮像するように配置されていることが好ましい。
また、前記検査対象物を金属ロッドとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、凸曲面が鏡面となっている検査対象物の、該鏡面の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は第１実施形態の鏡面検査装置の概略構成図、（ｂ）は検査対象領域の説明図。
【図２】擦り傷の拡散反射光の説明図。
【図３】凹み傷の反射光の説明図。
【図４】（ａ）は擦り傷と凹み傷を有する検査対象領域を撮像した元画像の説明図、（ｂ）は差分画像の説明図。
【図５】撮像部の検査対象物に対する配置の説明図。
【図６】照明部の検査対象物に対する配置の説明図。
【図７】（ａ）は第２実施形態の鏡面検査装置の概略構成図、（ｂ）は検査対象領域の説明図。
【図８】第３実施形態の概略構成図。
【図９】第３実施形態の検査対象領域における凹み傷の反射光の説明図。
【図１０】第３実施形態の凹み傷を有する検査対象領域を撮像した元画像の説明図。
【図１１】第３実施形態の変形例の検査対象領域の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態の鏡面検査装置を図１〜図６を参照して説明する。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、鏡面検査装置１０は、照明部２０、撮像部３０、金属ロッド４０を回転駆動する駆動部５０、及び画像処理装置６０を備えている。
画像処理装置６０は、コンピュータからなり、インターフェイス６１、元画像入力部６２、背景画像生成部６３、差分画像生成部６４、傷種類判別部６５、元画像記憶部６６、背景画像記憶部６７、差分画像記憶部６８、判別結果記憶部６９を備えているとともに、ディスプレイ７０が接続されている。
【００１４】
前記金属ロッド４０は、円柱状に形成されていて、その周面（すなわち、表面）は、凸曲面であるとともにクロムメッキ等が施されて鏡面となっている。図１（ａ）及び図２では金属ロッド４０は、紙面に対して直交する方向に延出されている。金属ロッド４０は、油圧シリンダ等のシリンダに使用されるものであって、検査対象物に相当する。
【００１５】
前記照明部２０は、金属ロッド（検査対象物）４０に対して、２色の照明を付与するために、相互に異なる色を発光する第１光源２１、第２光源２２により構成されている。なお、照明部２０、撮像部３０及び検査対象物は、照明部２０以外の他の照明装置、太陽光等の外部の光が差し込まないように暗箱内に配置することが好ましい。第１光源２１、及び第２光源２２は、照明光源に相当する。なお、本実施形態では、第１光源２１、及び第２光源２２は、線光源としているが、線光源に限定するものではなく、面光源としてもよく、或いは点光源でもよい。なお、点光源の場合は、金属ロッド４０の軸心Ｏと平行に複数個を配列することが好ましい。
【００１６】
また、第１光源２１及び第２光源２２は、金属ロッド４０の軸心Ｏが延びる方向と同方向に延出されていて、金属ロッド４０と平行となるように配置されている。本実施形態では、第１光源２１及び第２光源２２による発光色を、赤色と青色との組合せにしているが、これらの色の組合せに限定するものではなく、例えば、赤と緑、または緑と青等の組合せでもよい。第１光源２１及び第２光源２２は、ＬＥＤライト等の光源でよく、または、白色発光の光源に前述した各種の色が付いたゼラチンフィルム、または照明用フィルタで覆うことにより、前記各種の色の照明を行ってもよい。なお、各色の光源は、金属ロッド４０が有する各種の傷よりも十分に広いことが好ましい。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、第１光源２１の投射範囲は、金属ロッド４０の周面において、第１光源２１に向かう面全体に亘るように設定されている。同様に、第２光源２２の投射範囲は、金属ロッド４０の周面において、第１光源２１に向かう面全体に亘るように設定されている。従って、後述するように金属ロッド４０の周面において、第１光源２１及び第２光源２２の両光源からの入射光が重複して投射されている領域が存在する。
【００１８】
なお、第１光源２１及び第２光源２２の金属ロッド４０に対する投射範囲は、前述した両光源からの入射光が重複して投射されている領域が金属ロッド４０の周面に存在するようにあればよく、必ずしも、金属ロッド４０の周面において、光源に向かう面全体に投射することは前提ではない。
【００１９】
撮像部３０は画像処理装置６０のインターフェイス６１に接続されており、照明部２０の照明による検査対象物からの反射光を受光することにより撮像画像を取得して、画像処理装置６０に出力する。撮像部３０は、カラー画像を撮像できるものであればよく、例えば、ＣＣＤ、或いはＣＭＯＳからなるエリアイメージセンサ、或いはラインセンサであってもよい。
【００２０】
なお、撮像部３０がラインセンサの場合、ラインセンサは、金属ロッド４０の軸心Ｏと平行に配置される。この場合、ラインセンサの長さ（すなわち、金属ロッド４０の軸心方向に延びる長さ）は、金属ロッド４０の全長と一致する必要はなく、例えば、金属ロッド４０の全長の１／２、１／３等であってもよい。この場合は、ラインセンサを金属ロッドの軸心方向に順次移動して、カラー画像を取得すればよい。
【００２１】
撮像部３０の検査対象物である金属ロッド４０に対する配置は、凹み傷と擦り傷を有することが既知の金属ロッドから予め得られたカラー画像に基づいて、図５に示すように凹み傷と擦り傷（すなわち、検査対象物の傷）の判別に好適な配置角度θの部位を撮像できるように設定されている。配置角度θの決定方法については後述する。
【００２２】
駆動部５０は、例えば、電動モータからなり、図示しない軸受等に架設した金属ロッド４０を図示しない減速機構を介してその軸心Ｏの周りで所定角度毎に回転させて、撮像部３０にてトータル的に金属ロッドの周方向における周面全体を撮像させる。
【００２３】
なお、撮像部３０がラインセンサの場合、駆動部５０は、回転する金属ロッド４０の回転速度を検出するロータリーエンコーダ５２を有する。ロータリーエンコーダ５２は、金属ロッド４０の回転数を直接検出してもよく、或いは、電動モータの出力軸の回転速度を検出し、その回転速度と電動モータと金属ロッド４０間に設けられて、モータの回転速度を減速する減速機構の減速比とに基づいて金属ロッド４０の実回転速度を算出するようにしてもよい。
【００２４】
そして、上記のようにして得られた金属ロッド４０の回転速度と、撮像部３０のスキャン速度に基づいて、ラインセンサの長さ方向と直交する方向の長さが決定され、これにより、撮像部３０により得られる１フレームの画像の大きさが定まる。なお、撮像画像（カラー画像）は、静止画像、動画像のいずれでもよい。
【００２５】
（第１実施形態の作用）
次に、鏡面検査装置１０の作用を説明する。
画像処理装置６０の元画像入力部６２は、撮像部３０から入力された撮像画像に対して画像処理における公知の前処理を行った後の画像を元画像（カラー画像）として、元画像記憶部６６に格納する。
【００２６】
背景画像生成部６３は、元画像記憶部６６に格納されている前記元画像に基づいて背景画像（カラー画像）を作成し、作成した背景画像を背景画像記憶部６７に格納する。
なお、背景画像の作成は、検査対象物の金属ロッド４０から得られた元画像を使用するのではなく、擦り傷及び凹み傷がない、同じ大きさの金属ロッドを撮像した元画像に基づいて背景画像（カラー画像）を作成し、これを背景画像記憶部６７に格納してもよい。
【００２７】
差分画像生成部６４は、元画像記憶部６６に格納した前記元画像と、予め得られている前記背景画像から背景差分を得る。この差分画像生成は、金属ロッド４０において、検査対象領域を得るために、検査対象領域以外の領域を除き、差分画像（すなわち、検査対象画像）を取得するためのものである。なお、この差分画像は、カラー画像である。
【００２８】
なお、差分画像の生成は、前記背景差分に限定するものではなく、フレーム間差分等の公知の方法でもよい。なお、前述の背景差分法では、予め撮像部３０で、背景となる画像を複数撮像し、平均化処理して背景画像を用意しておき、そのときどきに入力される元画像と前記背景画像との差分を得る方法である。
【００２９】
また、フレーム間差分は、連続する３フレーム（撮像順にａ，ｂ，ｃフレームとする）の元画像のうち、時間軸で前の２つの画像（ａフレームとｂフレーム）間の差分画像Ｓ１と、時間軸で後の２つの画像（ｂフレームとｃフレーム）間の差分画像Ｓ２を得た後、さらに差分画像Ｓ１，Ｓ２間の差分画像Ｓ３を得る方法である。得られた差分画像Ｓ３は、背景画像記憶部６７に格納される。
【００３０】
金属ロッド４０は、周面（凸曲面）が断面円形となっているため、元画像には、図４（ａ）の元画像に示すように検査対象領域Ｚ０を挟むようにしてＸ軸に沿った一対の帯状をなす反射領域ＺＲ、ＺＢ（すなわち、周辺領域）が生ずる。これらのうち、一つの反射領域ＺＲは第１光源２１の発光色（例えば、赤色）の反射光が主なものであり、他の一つの反射領域ＺＢは第２光源２２（例えば、青色）の反射光が主なものである。これらの帯状をなす反射領域は、検査対象領域Ｚ０以外の変化していない領域の代表的なものである。
【００３１】
なお、図４（ａ）に示す反射領域ＺＲは、図１（ａ）に示す金属ロッド４０上では、第１光源２１に近い金属ロッド４０の周面にある領域４０ａを撮像した部分である。また、図４（ａ）に示す反射領域ＺＢは、図１（ａ）に示す金属ロッド４０上では、第２光源２２に近い金属ロッド４０の周面にある領域４０ｂを撮像した部分である。また、図４（ａ）に示す検査対象領域Ｚ０は、図１（ａ）に示す金属ロッド４０上では、前記領域４０ａ、４０ｂ間にある領域４０ｃを撮像した部分である。この領域４０ｃは、第１光源２１及び第２光源２２の両光源からの入射光が重複して投射されている領域の一部である。
【００３２】
また、図４（ａ）の元画像に示すように、金属ロッド４０の領域４０ｃに擦り傷ｍや凹み傷ｎがある場合は、検査対象領域Ｚ０内に、その傷に特有の反射光による領域が現れる。そして、図４（ｂ）の差分画像では、反射領域ＺＲ、ＺＢの像がなくなり、検査対象領域Ｚ０には、擦り傷ｍや凹み傷ｎによる像が残る。
【００３３】
この擦り傷ｍと凹み傷ｎによる反射光について説明する。
図２は擦り傷ｍの場合に拡散反射光が生ずる説明図であり、図３は凹み傷ｎの場合の反射光の説明図である。なお、説明の便宜上、図２及び図３において、金属ロッド４０の周面に形成された擦り傷及び凹み傷に対しても、元画像及び差分画像の擦り傷及び凹み傷に付したｍ、ｎを付す。また、説明の便宜上、図２、図３はともに、金属ロッド４０の周面を、曲面ではなく平面で表わしており、第１光源２１の直下の領域と第２光源２２の直下の領域の間において、その擦り傷ｍ、凹み傷ｎが存在するとともに紙面と直交方向（すなわち、金属ロッド４０の軸心方向）に延びているものとする。
【００３４】
図２に示すように、金属ロッド４０の周面が鏡面に仕上げられているのに対して、擦り傷ｍの場合は、半鏡面となっており、第１光源２１及び第２光源２２からの入射光は、拡散反射する。そのため、元画像及び差分画像では擦り傷ｍがある領域（像）の画素値（すなわち、第１光源２１及び第２光源２２の各反射光の色の輝度値）は、拡散反射していない場合に比して低くなる。
【００３５】
なお、本実施形態では元画像及び差分画像はカラー画像であり、画素値は、ＲＧＢ、すなわち、赤色、緑色、青色の構成要素の輝度値を有する。また、本実施形態では、輝度値は、０〜２５５の値である。なお、輝度値の数値範囲は、０〜２５５に限定するものではなく、画素に与えられる情報量に応じてその階調数を決定してもよい。
【００３６】
また、図３に示すように、凹み傷ｎの表面は、一定の傾きをもった面の部分が多くなり、この面にて第１光源２１、及び第２光源２２からの光が反射する。
この場合、凹み傷ｎが、金属ロッド４０の軸心方向に延びている場合、第１光源２１からの入射光は、凹み傷ｎの片側の面ｎａでは影になって反射せず、他方の片側の面ｎｂで反射する。一方、第２光源２２からの入射光は、凹み傷ｎの片側の面ｎｂでは影になって反射せず、他方の片側の面ｎａで反射する。
【００３７】
なお、前述の凹み傷ｎが金属ロッド４０の軸心方向に延びている場合とは、軸心と平行の場合及び平行ではなく斜交する場合を含む。
このような場合、凹み傷ｎがある領域（像）において、面ｎｂからの反射光が反映した画像における画素値は、第１光源２１の赤色の輝度値の方が、青色の輝度値よりも高くなる。一方、面ｎａからの反射光が反映した画像における画素値は、第２光源２２の青色の輝度値の方が、赤色の輝度値よりも高くなる。
【００３８】
図４（ａ）、図４（ｂ）は、上部側の傷が凹み傷ｎの場合、下部側の傷が擦り傷ｍの場合の画像の例である。同図では、下部側の擦り傷ｍによる拡散反射光によって、第１光源２１の赤色及び第２光源２２の青色が入り交じった色となっているため、擦り傷ｍの部分を、格子状のハッチングで示している。
【００３９】
また、図４（ａ）、図４（ｂ）において、面ｎａ、ｎｂを有する凹み傷ｎは、金属ロッド４０の軸心方向に延びている。このため、面ｎａには、上から斜め左下に向かう左向きハッチングで第１光源２１による赤色の反射光が現れていることを示し、面ｎｂには、第２光源２２による青色の反射光が現れていることを上から斜め右下に向かう右向きハッチングで示している。
【００４０】
ちなみに、図４（ａ）の反射領域ＺＲは、第１光源２１による赤色の反射光が現れていることを、同様に左向きハッチングで示し、反射領域ＺＢは、第２光源２２による青色の反射光が現れていることを、同様に右向きハッチングで示している。
【００４１】
次に、図１（ａ）に示す傷種類判別部６５は、前記差分画像（検査対象画像）内の画素の画素値における赤色の輝度値と、赤色用に設定されている第１赤色閾値と比較する。
また、傷種類判別部６５は、前記差分画像（検査対象画像）内の画素の画素値における青色の輝度値と、青色用に設定されている第１青色閾値と比較する。そして、第１光源２１の赤色の輝度値、及び第２光源２２の青色の輝度値のうち、少なくともいずれか一方がそれらの閾値よりも高い場合を凹み傷と判別する。
【００４２】
また、傷種類判別部６５は、前記差分画像（検査対象画像）内の画素の画素値における赤色の輝度値と、予め設定されている第２赤色閾値（＜第１赤色閾値）とを比較するとともに、前記画素の画素値における青色の輝度値と予め設定されている第２青色閾値（＜第１青色閾値）とを比較する。そして、第１光源２１の赤色の輝度値、及び第２光源２２の青色の輝度値が、ともに前記閾値よりも低い領域を擦り傷と判別する。
【００４３】
なお、第２赤色閾値及び第２青色閾値は、拡散反射を判別するための閾値であって、反射光が拡散している場合と、拡散していない場合の輝度値を試験等により得て、その閾値の大きさが設定されている。
【００４４】
なお、傷種類判別部６５は、予め線形判別分析によって得られた判別境界を使用して、前記差分画像（検査対象画像）像から、金属ロッド４０の検査対象領域Ｚ０における傷の種類を判別してもよい。そして、傷種類判別部６５は、前記傷の種類の判別結果を、ディスプレイ７０にその判別結果を表示し、または、判別結果記憶部６９に記憶する。
【００４５】
（検査対象領域の配置角度θの決定）
次に、金属ロッド４０における検査対象領域を配置する際の、好適な配置角度θの決定方法を図５、図６を参照して説明する。
【００４６】
金属ロッド４０の軸心ＯをＸ軸と一致させ、Ｘ軸を含む仮想平面Ｈに含まれるようにＸ軸と直交する方向をＹ軸としたとき、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸から光源側（図５、図６では左側、すなわち、−Ｙ方向）へ偏位した位置に撮像部３０（例えば、エリアイメージセンサ）を配置する。この場合、撮像部３０と金属ロッド４０の検査対象領域の中心部Ｐとの距離をＬとする。なお、検査対象領域の中心部Ｐは、撮像部３０の光軸Ｋ上にある。
【００４７】
図６に示すように、金属ロッド４０の軸心Ｏと第１光源２１となす角度（仮想平面Ｈとのなす角度、以下、配置角度という）をθｒとし、金属ロッド４０の軸心Ｏと第２光源２２となす角度をθｂ（配置角度）とする。
【００４８】
図５に示すように、また、金属ロッド４０の周面上において、検査対象領域の位置（すなわち、金属ロッド４０の検査対象領域の中心部Ｐの位置）は、軸心Ｏを含む仮想平面Ｈからの配置角度θであらわす。
【００４９】
上記のようにして撮像部３０、照明部２０を配置した状態で、凹み傷と擦り傷をともに有していることが既知の金属ロッドを撮像部で撮像する。
次に、Ａ〜Ｅ（θｒ＜Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅ＜θｂ）の既知の角度となるように金属ロッドの周面にある検査対象領域の傷を配置して、撮像する。第１光源２１、及び第２光源２２を照明している状態で、Ａ〜Ｅの角度に、凹み傷と擦り傷（以下、単に傷という）が位置するように金属ロッド４０を順次回転する度に撮像部３０で前記傷の領域を含めて撮像したカラー画像を得る。
【００５０】
なお、撮像部３０と、検査対象領域の中心部Ｐとの相対位置関係は、前記元画像を得るときと同様である。
そして、Ａ〜Ｅの角度に傷を配置したときに撮像部３０により得られた撮像画像に、第１光源２１の色を主に有する第１光源凹み傷画像（すなわち、面ｎｂの画像）、第２光源２２の色を主に有する第２光源色凹み画像（すなわち、面ｎａの画像）、第１光源２１の色と第２光源色が入り交じった色の領域を有する擦り傷画像が含まれるものがある。
【００５１】
なお、図６に示すように、凹み傷がＸ軸（軸心Ｏ）に対して平行に或いは交差するように形成されている場合は、第１光源２１は、第２光源２２よりも低い配置角度に位置しているため、凹み傷の溝の上面側に反射することが多くなり、反対に下面側は影になりやすい。このため、第１光源色凹み傷画像は、凹み傷の上面側に第１光源色が多く付いたものとなる。
【００５２】
それに対して、第２光源２２は第１光源２１よりも、高い配置角度にしているため、凹み傷の溝の下面側に反射することが多くなり、反対に上面側は影になりやすい。このため、第２光源色凹み画像では、凹み傷の下面側に第２光源色が多く付く。
【００５３】
一方、擦り傷画像では、擦り傷が前述したように半鏡面となっていることから、第１光源の発光色と第２光源の発光色が入り交じった色となった画像を有している。
このようにして、Ａ〜Ｅの角度毎の背景画像、第１光源色凹み傷画像、第２光源色凹み画像、及び擦り傷画像をトレーニングデータとして、線形判別分析を行うことによって、判別境界を求める。
【００５４】
また、未知の傷（すなわち、凹み傷、擦り傷）を有する金属ロッドを同様に撮像して、前記得られた判別境界を用いて得られた画像に関して誤判別率と、判別境界を求め、この結果において、誤判別率が低い角度を適正な配置角度θとする。この配置角度θで傷を有する検査対象領域の中心部が存在すると、誤判別が最も少なくなるため、この配置角度で金属ロッドの傷がある場合に、撮像することが好ましいものとなる。
【００５５】
本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１）鏡面検査装置１０は、凸曲面を有した金属ロッド４０（検査対象物）の検査対象領域Ｚ０及び該検査対象領域に隣接する反射領域ＺＲ、ＺＢ（周辺領域）に対して、相互に異なる色の光を投射するとともに相互に異なる配置角度で配置された、第１光源２１及び第２光源２２（複数の照明光源）を備えた照明部２０を有する。また、鏡面検査装置１０は、金属ロッド（検査対象物）４０の検査対象領域Ｚ０及び反射領域ＺＲ、ＺＢ（周辺領域）を撮像してカラー画像を取得する撮像部３０を有する。また、鏡面検査装置１０は、カラー画像からなる元画像及び背景画像に基づく差分画像を得て、この差分画像の検査対象領域Ｚ０に属する画素の画素値における、前記異なる色についての輝度値に基づいて、凹み傷と擦り傷の種類判別を行う傷種類判別部６５を有する。
【００５６】
この結果、本実施形態によれば、凸曲面が鏡面となっている検査対象物の、該鏡面の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる。
【００５７】
（２）鏡面検査装置１０は、照明部２０の照明光源は、第１光源２１と第２光源２２の２つとしている。この結果、本実施形態によれば、２つの照明部のそれぞれが投射する光の色によって、容易に、検査対象物の鏡面の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる効果を奏する。
【００５８】
（３）鏡面検査装置１０は、検査対象物である金属ロッドの鏡面検査を行うようにしている。この結果、本実施形態によれば、金属ロッドの周面（鏡面）の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の鏡面検査装置１０を図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照して説明する。なお、本実施形態も含めた以下の実施形態では、鏡面検査装置１０の構成中、第１実施形態と同一構成または相当する構成については、第１実施形態の鏡面検査装置１０の構成に付した符号と同一符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる構成について説明する。
【００６０】
第１実施形態では、図５に示すように、Ｚ軸から−Ｙ方向へ偏位した位置に撮像部３０を配置し、かつ、照明部２０の第１光源２１と、第２光源２２とを同じ方向にさらに偏位させて配置した。これに対して、第２実施形態では、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、撮像部３０を金属ロッド４０の軸心Ｏを通る仮想鉛直面Ｖに光軸が含まれるように配置し、かつ、撮像部３０を挟むようにして、第１光源２１と第２光源２２とを配置したところが第１実施形態と異なっている。また、第１光源２１及び第２光源２２は面光源としているところが、第１実施形態と異なっている。他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００６１】
本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１）鏡面検査装置１０の撮像部３０は、照明部２０の第１光源２１と第２光源２２の間を通して金属ロッド（検査対象物）４０を撮像するように配置されている。このように構成しても、第２実施形態の鏡面検査装置１０は第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６２】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の鏡面検査装置１０を図８〜図１０を参照して説明する。
図８に示すように、本実施形態の鏡面検査装置１０では、照明部２０は、照明光源としての第１光源２１、第２光源２２及び両光源の間に位置する第３光源２３から構成されている。本実施形態では、第１光源２１、第２光源２２及び第３光源２３による発光色を、赤色、青色、緑色にそれぞれしているが、これらの色の組合せに限定するものではなく、他の色の組合せでもよい。第３光源２３は、中間照明光源に相当する。
【００６３】
第１光源２１、第２光源２２及び撮像部３０は、第２実施形態と同様に配置されており、第３光源２３は、撮像部３０にケラレが生じない範囲で撮像部３０の光軸Ｋに近接して配置され、第３光源２３はその光軸が撮像部３０の光軸Ｋと平行または略平行になるように金属ロッド４０に向かって配置されている。
【００６４】
図８に示すように、金属ロッド４０の周面において、第１光源２１と第２光源２２の両光源の入射光が重複し投射されている領域に対して第３光源２３からの入射光がさらに重複して投射されるように各光源の光軸が、金属ロッド４０に対して向くように設定されている。
【００６５】
上記のように各光源の光軸の向きが設定されていることにより、金属ロッド４０の周面には領域４０ｄが設定され、同領域４０ｄは、３つの光源の投射光による加法混色により白色となるように設定されている。なお、前記領域４０ｄが、３つの光源からの投射光により白色となるように設定する場合には、金属ロッド４０の周面に白色の紙を巻回した状態で、前記３つの光源から入射光を投射させ、領域４０ｄ上面の紙が、３つの光源によって、白色を呈するように設定すればよい。また、前記領域４０ｄは、金属ロッド４０の周面に傷がない場合、第３光源２３から投射した入射光が正反射する領域でもある。領域４０ｄで正反射した反射光の一部は、撮像部３０に入射される。すなわち、撮像部３０は、第３光源２３（中間照明光源）の投射による光が正反射している空間領域に配置されている。また、本実施形態では、画像処理装置６０は、第１実施形態の構成中、差分画像生成部６４、及び差分画像記憶部６８が省略されているところが異なっている。
【００６６】
（第３実施形態の作用）
上記のように構成された鏡面検査装置１０の作用を説明する。
画像処理装置６０の元画像入力部６２は、撮像部３０から入力された撮像画像に対して画像処理における公知の前処理を行った後の画像を元画像（カラー画像）として、元画像記憶部６６に格納する。
【００６７】
金属ロッド４０は、周面（凸曲面）が断面円形となっているため、元画像には、図１０に示すように検査対象領域Ｚ０（すなわち、図８の領域４０ｄを撮像した部分）の帯状の部分と、該部分を間にするようにして２つの帯状をなす反射領域ＺＲ、ＺＢが存在する。
【００６８】
これらのうち、一つの反射領域ＺＲは第１光源２１の発光色（例えば、赤色）の反射光が主なものであり、他の一つの反射領域ＺＢは第２光源２２（例えば、青色）の反射光が主なものである。また、検査対象領域Ｚ０は、第１光源２１、第２光源２２及び第３光源２３の発光色により白色となった領域である。
【００６９】
反射領域ＺＲは、図８に示す金属ロッド４０上では、第１光源２１に近い金属ロッド４０の周面にある領域４０ａを撮像した部分である。また、反射領域ＺＢは、金属ロッド４０上では、第２光源２２に近い金属ロッド４０の周面にある領域４０ｂを撮像した部分である。
【００７０】
また、図１０の元画像に示すように、金属ロッド４０の領域４０ｃに擦り傷ｍや凹み傷ｎがある場合は、検査対象領域Ｚ０内に、その傷に特有の反射光による領域が現れる。そして、図１０の元画像では、検査対象領域Ｚ０には、擦り傷ｍや凹み傷ｎによる反射領域が現れる。
【００７１】
この凹み傷ｎと擦り傷ｍの反射領域の反射光について説明する。
図９は凹み傷の場合の反射光の説明図である。なお、説明の便宜上、図９において、金属ロッド４０の周面に形成された凹み傷ｎに対しても、元画像の擦り傷及び凹み傷に付したｎを付す。また、説明の便宜上、図９は、第３光源２３の直下の領域４０ｄにおいて、その擦り傷ｍ、凹み傷ｎが存在するとともに紙面と直交方向（すなわち、金属ロッド４０の軸心方向）に延びているものとする。
【００７２】
図９に示すように、凹み傷ｎの表面は、一定の傾きをもった面の部分が多くなり、この面にて第１光源２１、及び第２光源２２からの光が反射する。
この場合、第１光源２１からの入射光は、凹み傷ｎの片側の面ｎａでは影になって反射せず、他方の片側の面ｎｂで反射する。一方、第２光源２２からの入射光は、凹み傷ｎの片側の面ｎｂでは影になって反射せず、他方の片側の面ｎａで反射する。
【００７３】
このような場合、凹み傷ｎがある領域において、面ｎｂからの反射光が反映した画像における画素値は、第１光源２１の赤色の輝度値の方が、青色の輝度値よりも高くなる。一方、面ｎａからの反射光が反映した画像における画素値において、第２光源２２の青色の輝度値の方が、赤色の輝度値よりも高くなる。また、面ｎａ、ｎｂからの第３光源２３の緑色の正反射が少ない、またはないため緑色の輝度値は、低いものとなる。
【００７４】
図示はしないが、擦り傷ｍの場合は、金属ロッド４０の周面が鏡面に仕上げられているのに対して、半鏡面となっており、第１光源２１、第２光源２２及び第３光源からの入射光は、拡散反射する。そのため、元画像は擦り傷ｍがある領域の画素値（すなわち、第１光源２１、第２光源２２、第３光源２３の各反射光の色の輝度値）は、拡散反射していない、周囲の白色を呈している領域の場合に比して低くなる。
【００７５】
次に、図８に示す傷種類判別部６５は、前記元画像（検査対象画像）内の画素の画素値における赤色の輝度値と、赤色用に設定されている第１赤色閾値と比較する。また、傷種類判別部６５は、前記元画像（検査対象画像）内の画素の画素値における青色の輝度値と、青色用に設定されている第１青色閾値と比較する。また、傷種類判別部６５は、前記元画像（検査対象画像）内の画素の画素値における緑色の輝度値と、緑色用に設定されている第１緑色閾値と比較する。第１緑色閾値は、例えば、輝度値の範囲が０から２５５とした場合、１０未満とする。なお、この第１緑色閾値の値は、この数値に限定するものではなく、緑色の輝度値が少ないということを判別するために適宜設定されていればよい。
【００７６】
そして、第１光源２１の赤色の輝度値、及び第２光源２２の青色の輝度値のうち、少なくともいずれか一方の輝度値がそれらの閾値よりも高い場合であって、第３光源２３の緑色の第１緑色閾値よりも小さければ凹み傷と判別する。また、傷種類判別部６５は、前記元画像（検査対象画像）内の画素の画素値における赤色の輝度値と、予め設定されている第２赤色閾値（＜第１赤色閾値）とを比較するとともに、前記画素の画素値における青色の輝度値と予め設定されている第２青色閾値（＜第１青色閾値）とを比較する。また、傷種類判別部６５は、前記画素の画素値における緑色の輝度値と予め設定されている第２緑色閾値（＞第１緑色閾値）とを比較する。
【００７７】
なお、第３実施形態における第２赤色閾値、第２青色閾値及び第２緑色閾値は、拡散反射を判別するための閾値であって、拡散している場合と、拡散していない場合の輝度値を試験等により得て、その閾値の大きさが設定されている。
【００７８】
そして、傷種類判別部６５は、第１光源２１の赤色の輝度値、第２光源２２の青色の輝度値、及び第３光源２３の緑色の輝度値が、ともに前記閾値よりも低い場合は、各光源からの入射光が散乱しているものとして、画素の領域を擦り傷と判別する。
【００７９】
そして、傷種類判別部６５は、前記傷の種類の判別結果を、ディスプレイ７０にその判別結果を表示し、または、判別結果記憶部６９に記憶する。
本実施形態では、下記の特徴を有する。
【００８０】
（１）本実施形態の鏡面検査装置１０では、照明部２０は、照明光源として第１光源２１、第２光源２２及び第３光源２３の３つとしている。また、第３光源２３は、第１光源２１と第２光源の中間に位置する中間照明光源としている。
【００８１】
そして、３つの照明光源からの投射によって光がともに正反射する金属ロッド（検査対象物）４０の領域を、検査対象領域Ｚ０とし、撮像部３０は、検査対象領域Ｚ０から第３光源２３（中間照明光源）の投射による光が正反射している空間領域に配置している。
【００８２】
この結果、本実施形態によれば、中間照明光源が投射した光が正反射している検査対象領域において、容易に、検査対象物の鏡面の傷の種類の判別を容易に行うことができ、検出時間、コストを従来よりも軽減することができる効果を奏する。
【００８３】
なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・第１実施形態及び第２実施形態では、差分画像生成部６４にて差分画像を取得して、その差分画像の検査対象領域に属する画素の画素値における、異なる色についての輝度値に基づいて、凹み傷と擦り傷の判別をするようにしたが、背景画像生成部６３、差分画像生成部６４、背景画像記憶部６７及び差分画像記憶部６８を省略してもよい。
【００８４】
この場合は、元画像の検査対象領域に属する画素の画素値における、異なる色についての輝度値に基づいて、凹み傷と擦り傷の判別をするようにする。このようにしても、精度は落ちるが、傷の種類判別ができる。
【００８５】
・前記実施形態では、凸曲面を有する検査対象物を金属ロッドとしたが、検査対象物は金属ロッドに限定するものではない。金属ロッド以外の凸曲面を有する検査対象物であって、凸曲面が鏡面になっているものであればよい。例えば、球面を有する検査対象物であってもよい。
【００８６】
・第３実施形態の構成を、図１１に示すように変形してもよい。この変形例では、照明部２０の第３光源２３による金属ロッド４０に対する照明構成が落射照明となるように構成されているところが、第３実施形態と異なっている。
【００８７】
落射照明は、第３光源２３から出た光が第３光源２３の光軸に対して４５度度の角度で配置されたハーフミラー（半透明ミラー）２４で反射して、金属ロッド４０に照射され、金属ロッド４０で反射された光は、再度、ハーフミラー２４を透過して撮像部３０に入射するようにされている。
【００８８】
このように第３光源２３を落射照明とすることによっても、第３実施形態と同様な効果を奏することができる。
・前記実施形態では、鏡面検査装置１０の傷種類判別部６５は、凹み傷と擦り傷の傷の種類判別を行うようにしたが、いずれか一方の傷のみを行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１０…鏡面検査装置、２０…照明部、１…第１光源（照明光源）、
２２…第２光源（照明光源）、
２３…第３光源２３（照明光源、中間照明光源）、
２４…ハーフミラー、３０…撮像部、４０…金属ロッド、５０…駆動部、
５２…ロータリーエンコーダ、６０…画像処理装置、
６１…インターフェイス、６２…元画像入力部、６３…背景画像生成部、
６４…差分画像生成部、６５…傷種類判別部、６６…元画像記憶部、
６７…背景画像記憶部、６８…差分画像生成部、６９…判別結果記憶部、
７０…ディスプレイ、
Ｐ…検査対象領域の中心部、Ｋ…光軸、
Ｚ０…検査対象領域、ＺＲ、ＺＢ…反射領域（周辺領域）、
θ、θｒ、θｂ…配置角度。
【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】
2016212060.tif 000009
【図８】
2016212060.tif 000010
【図９】
2016212060.tif 000011
【図１０】
2016212060.tif 000012
【図１１】
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