(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象を撮像し、撮像画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段による撮像の際に、前記撮像対象を照明する照明手段と、
撮像対象を撮像する際の撮像条件を変更する撮像条件変更手段と、
前記撮像手段で取得された撮像画像のコントラストに関する情報を、評価値として算出する算出手段と、
前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、第一の時間間隔ごとに前記撮像手段に前記撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第一の制御手段と、
前記第一の制御手段で得られた評価値が増加から減少に変わる範囲で前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、前記第一の時間間隔よりも狭い第二の時間間隔ごとに前記撮像手段に撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第二の制御
手段と、
前記第二の制御手段で得られた評価値に基づき、撮像条件を設定する撮像条件設定手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像条件は、前記照明手段の照明光の強度、前記撮像手段と前記撮像対象と前記照明手段との相対位置の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像対象は、欠陥部位領域があり、
前記算出手段は、前記撮像画像の欠陥部位領域と当該欠陥部位領域以外の領域とのコントラストの高さに応じた評価値を算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
ユーザの指示に基づき、前記撮像対象の欠陥部位領域を抽出する領域抽出手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記算出手段は、前記撮像画像のコントラストの低さに応じた評価値を算出し、
前記第二の制御手段は、前記第一の制御手段で得られた評価値が減少から増加に変わる範囲で前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、前記第一の時間間隔よりも狭い第二の時間間隔ごとに前記撮像手段に撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像対象を撮像し、撮像画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段による撮像の際に、前記撮像対象を照明する照明手段と、
前記撮像対象を撮像する際の撮像条件を変更する撮像条件変更手段と、
前記撮像対象の表面構造に応じて、前記撮像画像上の欠陥部位領域を強調する強調処理手段と、
前記欠陥部位領域が強調された撮像画像のコントラストに関する情報として、評価値を算出する算出手段と、
前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、第一の時間間隔ごとに前記撮像手段に前記撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第一の制御手段と、前記第一の制御手段で得られた評価値が増加から減少に変わる範囲で前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、前記第一の時間間隔よりも狭い第二の時間間隔ごとに前記撮像手段に撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第二の制御手段と、
前記第二の制御手段で得られた評価値に基づき、撮像条件を設定する撮像条件設定手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
撮像手段に、撮像対象を撮像させ、撮像画像を取得する撮像工程と、
照明手段に、前記撮像手段による撮像の際に、前記撮像対象を照明させる照明工程と、
撮像条件変更手段が、前記撮像対象を撮像する際の撮像条件を変更する撮像条件変更工程と、
算出手段が、前記撮像手段で取得された撮像画像のコントラストに関する情報として、評価値を算出する算出工程と、
第一の制御手段が、前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、第一の時間間隔ごとに前記撮像手段に前記撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第一の制御工程と、
第二の制御手段が、前記第一の制御工程で得られた評価値が増加から減少に変わる範囲で前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、前記第一の時間間隔よりも狭い第二の時間間隔ごとに前記撮像手段に撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第二の制御工程と、
前記第二の制御工程で得られた評価値に基づき、撮像条件を設定する撮像条件設定工程とを備えることを特徴とする撮像方法。
【請求項８】
撮像手段に、撮像対象を撮像させ、撮像画像を取得する撮像工程と、
照明手段に、前記撮像手段による撮像の際に、前記撮像対象を照明させる照明工程と、
撮像条件変更手段が、前記撮像対象を撮像する際の撮像条件を変更する撮像条件変更工程と、
強調処理手段が、前記撮像対象の表面構造に応じて、前記撮像画像上の欠陥部位領域を強調する強調処理工程と、
算出手段が、前記欠陥部位領域が強調された撮像画像のコントラストに関する情報として、評価値を算出する算出工程と、
第一の制御手段が、前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、第一の時間間隔ごとに前記撮像手段に前記撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第一の制御工程と、
第二の制御手段が、前記第一の制御手段で得られた評価値が増加から減少に変わる範囲で前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、前記第一の時間間隔よりも狭い第二の時間間隔ごとに前記撮像手段に撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第二の制御工程と、
撮像条件設定手段が、前記第二の制御手段で得られた評価値に基づき、撮像条件を設定する撮像条件設定工程とを備えることを特徴とする撮像方法。
【請求項９】
コンピュータを、
撮像対象を撮像させ、撮像画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段による撮像の際に、前記撮像対象を照明させる照明手段と、
前記撮像対象を撮像する際の撮像条件を変更する撮像条件変更手段と、
前記撮像手段で取得された撮像画像のコントラストに関する情報として、評価値を算出する算出手段と、
前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、第一の時間間隔ごとに前記撮像手段に前記撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第一の制御手段と、
前記第一の制御手段で得られた評価値が増加から減少に変わる範囲で前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、前記第一の時間間隔よりも狭い第二の時間間隔ごとに前記撮像手段に撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第二の制御手段と、
前記第二の制御手段で得られた評価値に基づき、撮像条件を設定する撮像条件設定手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１０】
コンピュータを、
撮像対象を撮像し、撮像画像を取得する撮像手段と、
前記撮像手段による撮像の際に、前記撮像対象を照明する照明手段と、
前記撮像対象を撮像する際の撮像条件を変更する撮像条件変更手段と、
前記撮像対象の表面構造に応じて、前記撮像画像上の欠陥部位領域を強調する強調処理手段と、
前記欠陥部位領域が強調された撮像画像のコントラストに関する情報として、評価値を算出する算出手段と、
前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、第一の時間間隔ごとに前記撮像手段に前記撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第一の制御手段と、
前記第一の制御手段で得られた評価値が増加から減少に変わる範囲で前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、前記第一の時間間隔よりも狭い第二の時間間隔ごとに前記撮像手段に撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第二の制御手段と、
前記第二の制御手段で得られた評価値に基づき、撮像条件を設定する撮像条件設定手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像を行う際の撮像条件を設定する撮像装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品の生産現場では、対象部品が良品か否かの検査を行い、不良品が製造されることを防いでいる。対象部品の検査は、製品の最終製造工程だけではなく、製造過程でも行われている。
【０００３】
検査工程は、高い検査精度が要求されるもの、あまり検査精度が要求されないものなどがある。検査には、検査装置を用いたものから、人の主観評価によるものまである。人の主観評価による検査は、機械検査と比べると、検査を行う際の個人差が発生しやすい。主観評価の中で代表的なものは、人の目視による外観検査である。工業製品の外観検査においては、欠陥の形状や濃淡などの検知すべき特徴が多岐に及ぶ。例えば、外観検査で一般的に取り扱われる色ムラやシミ、傷等の欠陥は形も大きさも定まっておらず、検知を行いにくい。そこで、効率よく外観検査を行うため、外観検査機による自動化された外観検査が望まれている。
【０００４】
特許文献１には、撮影対象となる物体を回転させ、照明条件を変更し、多数の画像を撮像することが開示されている。しかし、これらの様々な撮像条件から、外観検査に適した条件を検出することは困難であり、ユーザに煩雑な操作を要求していた。
【特許文献１】特登録０３６０１０３１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、撮像装置の撮像条件の設定を容易にすることを目的とする。また、撮像装置の撮像条件の設定精度を向上させることを別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、撮像対象を撮像し、撮像画像を取得する撮像手段と、前記撮像手段による撮像の際に、前記撮像対象を照明する照明手段と、撮像対象を撮像する際の撮像条件を変更する撮像条件変更手段と、前記撮像手段で取得された撮像画像のコントラストに関する情報を、評価値として算出する算出手段と、前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、第一の時間間隔ごとに前記撮像手段に前記撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第一の制御手段と、前記第一の制御手段で得られた評価値が増加から減少に変わる範囲で前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、前記第一の時間間隔よりも狭い第二の時間間隔ごとに前記撮像手段に撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第二の制御手段と、前記第二の制御手段で得られた評価値に基づき、撮像条件を設定する撮像条件設定手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項１１の発明は、撮像対象を撮像し、撮像画像を取得する撮像手段と、前記撮像手段による撮像の際に、前記撮像対象を照明する照明手段と、前記撮像対象を撮像する際の撮像条件を変更する撮像条件変更手段と、前記撮像対象の表面構造に応じて、前記撮像画像上の欠陥部位領域を強調する強調処理手段と、前記欠陥部位領域が強調された撮像画像のコントラストに関する情報として、評価値を算出する算出手段と、前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、第一の時間間隔ごとに前記撮像手段に前記撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第一の制御手段と、前記第一の制御手段で得られた評価値が増加から減少に変わる範囲で前記撮像条件変更手段に撮像条件を変更させ、前記第一の時間間隔よりも狭い第二の時間間隔ごとに前記撮像手段に撮像対象を撮像させ、前記算出手段に撮像画像の評価値を算出させる第二の制御手段と、前記第二の制御手段で得られた評価値に基づき、撮像条件を設定する撮像条件設定手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮像装置の撮像条件の設定を容易にすることが出来る。また、撮像装置の撮像条件の設定精度を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第一の実施形態）
以下に、第一の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係わる外観検査機の構成を示した図である。外観検査機とは、照明光が照射された検査対象物体を撮像し、撮像により得られた画像から検査対象物体の検査を行う検査装置である。外観検査機は検査対象物を撮像するため、一般的に撮像手段を有する。
【００１２】
探索範囲取得手段１０１は、キーボードもしくはマウスなどの入力装置と、モニタなどの表示装置から構成され、検査対象物体の探索範囲のデータを取得する。ユーザは、表示装置に表示された検査対象物体を観察し、入力装置を用いて探索範囲を入力する。ここで、探索範囲とは、外観検査を行う場合に検査対象となる領域である。
【００１３】
照明手段１０２は、蛍光灯、ハロゲンランプ、スリット光、面照明、ＬＥＤ、プリズムなどを用いた照明器具から構成される。照明手段１０２は、検査対象物体の明暗を明瞭にするために、照明光を照射する。
【００１４】
撮像手段１０３は、照明手段１０２から照明光を照射された検査対象物体を撮像し、検査対象物体の画像を取得する。撮像手段１０３は、ビデオカメラもしくは赤外線センサなどの光学手段を有する。
【００１５】
駆動手段１０４は、モータおよび駆動ギヤなどから構成される。モータが駆動し、駆動ギヤを介して駆動力を照明手段１０２と撮像手段１０３に伝達することにより、照明手段１０２と撮像手段１０３の位置を変更する。
【００１６】
制御手段１０５は、ＣＰＵ、ＲＡＭなどから構成される。ＲＡＭには外観検査機を制御するための制御プログラムが格納されている。ＣＰＵは、ＲＡＭから制御プログラムを読み込み、制御プログラムに基づく処理を行うことにより、外観検査機装置の各構成の制御を行う。制御プログラムには、駆動手段１０４が照明手段１０２と撮像手段１０３とを駆動させるための駆動プログラム、検索範囲取得手段１０１から送信された検索範囲のデータを処理する情報処理プログラムなどが含まれる。
【００１７】
画像記録手段１０６は、ハードディスクなどの記録手段から構成され、撮像手段１０３で取得した画像を記録する。撮像手段１０３で取得された画像は、制御手段１０５を介して、画像記録手段１０６に送信される。
【００１８】
撮像対象１０７は、外観検査される対象であり、例えば、組み立て部品の一部などである。本実施形態における撮像対象１０７は、欠陥部位領域を有する。欠陥部位とは、撮像対象１０７上のキズや汚れなどであり、外観検査で検出するべき対象である。
【００１９】
欠陥部位領域と欠陥部位以外の領域とのコントラストを明確にするために、撮像対象１０７は、照明手段１０２によって照明光を受け、撮像手段１０３によって撮像される。
【００２０】
次に、図１の外観検査機を用いた本実施形態における処理を説明する。
【００２１】
図２は、図１の外観検査機を用いた本実施形態の外観検査処理の流れである。図２では、外観検査の一例として、撮像対象１０７の欠陥部位を検出する処理を行う。
【００２２】
（ステップ２０１）ステップ２０１では、撮像手段２０１が撮像対象１０７を撮像し、撮影対象の探索領域を設定する。ここで、探索領域とは外観検査を行う際の検査対象領域である。撮像手段２０１は、撮像対象１０７を複数の撮像方向から撮像し、複数の撮像対象１０７の画像を取得する。取得された画像は、モニタなどの表示装置に表示され、ユーザの指示に基づき、探索領域を設定する。
【００２３】
図３は、探索領域を設定するためのＵＩ（ユーザインターフェース）を示した図である。図３に示す撮影対象の画像は、撮像手段２０１によって撮像された画像である。
【００２４】
ＵＩ３０１は、外観検査を行うユーザが探索領域を設定するためのＵＩである。
【００２５】
撮像対象１０７は、外観検査を行う撮像対象である。
【００２６】
ポインタ３０２は、ユーザの指示に基づき、撮像対象１０７の探索領域を設定するためのポインタである。
【００２７】
探索領域３０３は、ポインタ３０２によって指定された撮像対象１０７の探索領域である。
【００２８】
ユーザは、マウスもしくはタッチペンなどの指示装置を用いて、ＵＩ３０１上のポインタ３０２を操作し、撮像対象１０７の探索領域３０３を指定する。指定された探索領域３０３のデータは、探索範囲取得手段１０１により取得される。
【００２９】
しかし、ユーザ指示に基づき探索領域３０３を設定した場合、ユーザの技量により最適な探索領域を指定することが出来ない場合がある。従って、ユーザに指定された探索領域３０３を再構成し、新しい探索領域３０３を設定しても良い。再構成する方法としては、例えば、輝度値もしくは色情報（Ｒ、Ｇ、Ｂ値など）の変化を用いた方法がある。この方法では、まず、指定された探索領域３０３の境界を構成する点を抽出する。そして、抽出された点の近傍領域の輝度値もしくは色情報の変化を算出する。近傍領域中に探索領域３０３の境界を構成する点よりも、輝度値もしくは色情報の変化量が大きい点があった場合、より変化量の大きい点を探索領域３０３の境界を構成する点として設定する。以上の処理を探索領域３０３の境界を構成する各点に対して行うことにより、探索領域３０３の境界を再構成することが出来る。
【００３０】
一方、撮像手段１０３が移動することにより、撮像手段１０３と撮像対象１０７との相対位置が変化する場合がある。相対位置が変化すると、撮像対象１０７の画像上の探索領域３０３も変化する。探索領域３０３が変化する場合であっても、上記探索領域３０３の再構成の手法を用いることによって、適切な探索領域３０３を設定することが出来る。
【００３１】
また、赤外線やステレオコンピュータビジョン技術等を利用して、撮像対象１０７の周囲の３次元情報を取得し、３次元情報から撮像対象１０７と撮像手段１０３との相対位置を算出し、探索領域３０３の再構成に用いても良い。
【００３２】
（ステップ２０２）ステップ２０２では、制御手段１０５が撮像条件変更手段として機能し、撮像条件を変化させながら、撮像手段１０３が撮像対象１０７の探索領域３０４を撮像する。ここで、撮像条件とは、撮像手段１０３および照明手段１０２の位置姿勢、照明手段１０２の照明強度などである。撮像条件の変更の際には、駆動装置１０４は、制御手段１０５からの制御指示を受けて、撮像手段１０３および照明手段１０２の位置姿勢を変化させる。また、制御手段１０５からの制御指示により、照明手段１０２は照明強度を変化させる。撮像条件が変化する中で、撮像手段１０３は、あらかじめ設定されたタイミングごとに撮像対象１０７の撮像を行う。また、ユーザ指示により撮像する画像数をあらかじめ設定しておいても良い。画像数を設定する場合、撮像手段１０３および照明手段１０２の駆動速度から、設定された画像数を撮像出来るタイミングを算出する。以上の処理により、様々な撮像条件における複数の画像を取得することが出来る。
【００３３】
（ステップ２０３）ステップ２０３では、制御手段１０５が撮像画像上の欠陥部位領域を強調する強調処理手段として機能し、ステップ２０２で取得した画像のぼかし処理を行う。ここで、ぼかし処理とは、撮像対象表面に現れるテクスチャパターンを除去し、撮像画像上の欠陥部位領域を強調する処理である。本実施形態において、ぼかし処理とは、平均値化処理、フィルタ処理などの画像の低周波数化処理を示す。テクスチャパターンは、撮像対象の素材もしくは表面形所などの表面構造に起因して発生し、撮像対象の表面にほぼ規則的に現れる。外観検査でキズなどの欠陥部位を抽出する場合、テクスチャパターンを欠陥部位として誤検出してしまうことがある。よって、ぼかし処理によって撮像対象１０７の画像からテクスチャパターンを除去することにより、撮像画像上の欠陥部位領域が強調され、欠陥部位の検出精度を向上させることが出来る。
【００３４】
図４は、撮像対象１０７の表面に現れる粒状性の突起によるテクスチャパターンの一例を示した図である。
【００３５】
図４は、撮像対象１０７が合成樹脂で被覆されている場合の表面を示したものであり、図４が示すように、微小な斑紋が現れている。この斑紋は、突起を示している。図４において、ライン４０１、ライン４０２を設定し、それぞれのライン上の輝度値を抽出すると、輝度分布４０３、輝度分布４０４を得ることが出来る。
【００３６】
図５は、輝度分布４０３もしくは輝度分布４０４の拡大を示した図である。図５から分かるように、輝度分布には、複数の輝度変化が大きい箇所が現れている。輝度変化の大きい箇所は、粒状性の突起を表している。
【００３７】
突起の大きさはほぼ一定であるため、突起による輝度幅５０１はほぼ一定になる。そこで、輝度幅５０１がほぼ一定になることを利用して、テクスチャパターンを抽出する方法を以下に示す。まず、ライン４０１、ライン４０２上の輝度幅５０１（距離）を収集する。
【００３８】
収集するためには、画像の全画素の平均値を算出し、輝度値が平均値と大きく異なる領域を抽出する。そして、抽出された領域の輝度幅５０１の平均値を算出する。すべての突起の大きさはほぼ同じであるため、輝度幅５０１の平均値はテクスチャパターンによるすべての輝度幅とほぼ等しくなる。従って、抽出した輝度幅５０１の平均値とほぼ等しい輝度幅５０１は、テクスチャパターンに起因する輝度幅５０１とみなすことが出来る。抽出された平均値とほぼ等しい輝度幅５０１の領域を近傍の輝度値と同じ値にすれば、輝度幅５０１の領域が削除され、テクスチャパターンが削除された撮像対象１０７の表面の画像を得ることが出来る。
【００３９】
以上の処理により、撮像対象１０７の表面の画像のぼかし処理を行うことが出来る。また、他にも様々なぼかし処理の法が提案されている。他の方法としては、例えば、画素の平均値を算出する方法がある。この方法は、まず、撮像対象１０７の表面の画像の各画素に対して、近傍領域内の画素値の平均値を算出する。そして、対象の画素値を算出した平均値で置き換える処理を行う。この処理をすべての画素に対して行うことにより、各画素値は画素の平均値に置き換わるため、ぼかし処理された画像を得ることが出来る。平均値を用いたぼかし処理の具体例を次に示す。
【００４０】
図６は、撮像対象１０７の表面に現れる別のテクスチャパターンの例である。図６に示す撮像対象１０７の表面に現れるテクスチャパターンは、撮像対象１０７の表面がタイル状の粗面で覆われていることに起因するものである。図６の撮像対象１０７に対するぼかし処理を行う場合には、タイルの大きさに応じた領域を設定し、領域ごとの平均画素値を算出することにより、適切なぼかし処理を行うことが出来る。ここで、タイルの大きさに応じた領域とは、対象画素の近傍領域内に含まれる画素を抽出するために設定される領域である。
【００４１】
具体的には、まず、上記タイルよりも大きい矩形領域６０１を設定する。そして、撮像画像中のすべての画素に対して、それぞれの画素を中心とした矩形領域６０１内の平均値化処理を行う。タイルよりも大きい矩形領域６０１を用いて、平均化処理を行うことによって、タイルごとの継ぎ目を消した撮像画像を得ることが出来る。
【００４２】
図７は、図６の画像に対してぼかし処理を行った後の画像を示す図である。図７から分かるように、ぼかし処理を行うことによって、欠陥部位が強調され画像を得ることが出来る。
【００４３】
図８は、撮像対象１０７の表面に現れる別のテクスチャパターンの例である。図８は、撮像対象１０７に、粒子状の模様が発生している状態を示している。
【００４４】
図６の処理と同様に、粒子の縦横幅２倍以上の矩形領域６０２を設定し、平均値化処理を行うことによって、ぼかし処理を行うことが出来る。図９は、図８の画像に対してぼかし処理を行った後の画像を示す図である。
【００４５】
以上の処理のように、撮像対象１０７の表面構造もしくは素材に応じたぼかし処理を行うことにより、より精度の高い欠陥部位の抽出を行うことが出来る。また、実際に、ぼかし処理を行う方法として、あらかじめ所定のテクスチャパターンに応じた矩形領域を記憶装置に記憶しておき、ユーザがテクスチャパターンを選択することにより、制御手段１０５が適した矩形領域を選択しても良い。
【００４６】
（ステップ２０４）ステップ２０４では、制御手段１０５が領域抽出手段として機能し、撮像対象１０７の表面の画像から欠陥部位領域の抽出を行う。ステップ２０３の処理により、撮像対象１０７の画像は、ぼかし処理されている。よって、あらかじめ設定された以上の輝度値の変化がある境界を抽出することによって、テクスチャパターンを欠陥部位として誤検出することなく、欠陥部位の境界の抽出を行うことが出来る。
【００４７】
また、あらかじめ欠陥部位領域の大きさおよび形状が分かっている場合は、上記ステップ２０３の処理を行わずに欠陥部位の抽出処理を行っても良い。例えば、撮像対象１０７上において、あらかじめ設定された値以上の輝度値の変化がある領域の境界をすべて抽出する。そして、あらかじめ分かっている欠陥部位領域の大きさもしくは形状と、抽出された領域との一致度を算出する。ここで、一致度とは、例えば面積の差などに基づき算出される二つの領域の形状の相似度を定量化したものである。領域形状の一致度の算出方法については様々な手法が提案されているため、ここでは詳細な説明は省略する。上記処理により、一致度を算出し、最も一致度が大きい領域を欠陥部位領域として設定する。
【００４８】
（ステップ２０５）ステップ２０５では、制御手段１０５がステップ２０２で取得された画像それぞれに対して評価値を算出する。ここで、評価値とは欠陥部位を検出するために適した撮像条件かどうかを定量化したものである。評価値は、欠陥部位領域と欠陥部位領域以外の領域のコントラストに基づく値である。ここで、ステップ２０４で抽出した欠陥部位の面積をＡ１，欠陥部位領域内のコントラスト値をＱ１とする。そして、ステップ２０４で抽出した欠陥部位以外の領域の面積をＡ２、ステップ２０４で抽出した欠陥部位以外の領域のコントラスト値をＱ２とすると、評価値Ｌは、以下の式で表すことが出来る。
Ｌ＝Ａ１×Ｑ１／Ａ２×Ｑ２
例えば、欠陥部位領域のキズが鮮明に画像に現れていると、欠陥部位領域内のコントラストは増加し、評価値Ｌの大きくなる。また、取得にされた画像によっては、欠陥部位が現れていない画像もしくは、欠陥部位がほとんど現れていない画像もある。この場合、欠陥部位領域の面積は小さくなるため、評価値は低くなる。
【００４９】
従って、上記処理により算出した評価値Ｌが高いほど、欠陥部位を抽出するためには、より良い撮像条件であるとみなすことが出来る。
【００５０】
評価値Ｌを求める式は上記の式に限定されるものではなく、欠陥部位領域と欠陥部位領域以外の領域とのコントラストの比を反映したものであれば、どのようなものであっても良い。
【００５１】
また、外観検査機の演算処理性能によっては、評価値として、より簡単に、ステップ２０４で抽出した欠陥部位領域内における輝度値の絶対値の総和を用いてもよい。
【００５２】
（ステップ２０６）ステップ２０６では、制御手段１０５が、ステップ２０５で算出された評価値に基づき、外観検査に適した撮像条件を求める。
【００５３】
図１０は、撮像条件の一つである照明光の強度と、評価値との対応関係を示した図である。
【００５４】
図１０から分かるように、Ｌ１のように照明強度が低い場合、撮像対象１０７全体が暗い画像になり、欠陥部位と欠陥部位以外の領域とのコントラストの対比が不明確になる。よって、欠陥部位と欠陥部位以外の領域とのコントラストの対比が明確にならず、評価値は低くなる。
【００５５】
また、Ｌ７のように照明強度が高すぎる場合、画像中の陰影が生じにくくなる。また、撮像手段の撮像可能な輝度範囲を超えてしまい、欠陥部位と欠陥部位以外の領域とのコントラストの対比が明確でなくなる。従って、照明強度が高すぎる場合も評価値が低くなる。
【００５６】
図１０では、照明光の強度Ｌ５までは、評価値が上昇に傾向にあり、照明条件Ｌ６から評価値が低下傾向になる。よって、照明条件Ｌ５と照明条件Ｌ６との間に、評価値が最大になる照明条件があるはずである。制御手段１０５は、照明条件Ｌ５と照明条件Ｌ６との間のいずれかの照明条件を設定すれば、より良い外観検査を行うことが出来ることを、モニタなどの表示装置に提示する。外観検査を行うユーザは、表示を確認することにより、外観検査に適した撮像条件を確認することが出来る。以上、制御手段１０５は所定の時間間隔で撮像条件を求める第一の制御手段として機能したが、ユーザがより正確な撮像条件を求める指示を行った場合、ステップ２０２に処理を戻し、処理を行う。
【００５７】
この時、制御手段１０５はより正確な撮像条件を求めるための第二の制御手段として機能し、撮像条件を変更する範囲を照明条件Ｌ５から照明条件Ｌ６までの間に限定し、ステップ２０２における撮像の時間間隔をより狭くする。時間間隔を狭くすることによって、より高精度に評価値の高い照明光の強度を検出することが出来る。例えば、図６のＬ５１、Ｌ５２、Ｌ５３で評価値を算出することによって、より評価値の高いＬ５２の照明光の強度を検出することが出来る。以上のように、はじめに、粗い第一の時間間隔で評価値を算出し、評価値が増加傾向から減少傾向に変わる範囲で、狭い第二の時間間隔で評価値を算出することにより、高速に評価値の高い照明光の強度を検出することが出来る。制御手段１０５は、撮像条件設定手段として機能し、以上、図２の処理で得られた撮像条件を外観検査を行う際の撮像条件として設定する。
【００５８】
図２の処理により設定された撮像条件を用いて、図１の撮像装置を外観検査機として機能させれば、より検出精度の高い検査を行うことが出来る。
【００５９】
また、上記処理では、主に撮影条件として照明光の強度を用いたが、撮像手段１０３、撮像対象１０７、照明手段１０２、それぞれの相対位置などについても同様の処理を行うことが出来る。
【００６０】
また、上記ステップ２０６の処理では、ユーザの指示に基づき、撮像の時間間隔を狭くして、ステップ２０２からの処理を再び行った。しかし、例えば、あらかじめ設定された回数だけステップ２０６へ戻る処理にしても良い。あらかじめ設定された回数だけステップ２０６へ戻る処理を行うことにより、ユーザの負荷を増やさず、適切な撮像条件を容易に検出することが出来る。
【００６１】
（第二の実施形態）
第一の実施形態では、図３のＵＩ３０１を用いて、ユーザの指示に基づき２次元の探索領域３０３の設定を行った。本実施形態では、図２のステップ２０１で３次元の探索領域３０３の設定を行う。図２のステップ２０１以外の処理は、第一の実施形態の処理と同様であるため、説明を省略する。
【００６２】
図１１は、本実施形態における探索領域を設定するためのＵＩ（ユーザインターフェース）を示した図である。
【００６３】
初めは、第一の実施形態と同様に、撮像対象１０７に対して探索領域３０３を設定する。次に、図１１と異なる方向から撮像対象１０７を観察した場合の撮像対象１０７に対して、探索領域３０３を設定する。
【００６４】
図１２と図１３とは、図１１と異なる方向から撮像対象１０７を観察した場合を示す図である。
【００６５】
図１２は、撮像対象１０７を側面から観察した場合を示す図であり、探索領域３０３が撮像対象１０７を横断するように設定されている。
【００６６】
図１３は、撮像対象１０７を背面から観察した場合を示す図であり、探索領域３０３が撮像対象１０７の全領域を覆うように設定されている。
【００６７】
以上述べたように複数の二次元探索領域を設定することにより、三次元探索領域を設定することが出来る。具体的には、三次元座標上に複数の二元探索領域を設定し、二元探索領域が設定されていない空間は、設定された二次元探索領域を補完することにより、探索領域を設定する。
【００６８】
第一の実施形態では様々な方向からの撮像を行うために、探索領域３０３の再構成を行ったが、本実施形態では、三次元の探索領域３０３を設定することにより、再構成の処理が不要になる。
【００６９】
また、図１１の除外領域１１０２に示されるように、ユーザの指示に基づき、模様やロゴマーク等の明らかに欠陥部位領域ではないが欠陥部位領域として誤検出されるおそれのある除外領域１１０２を設定しても良い。除外領域１１０２は、図２の処理フローでは、参照されない領域である。除外領域１１０２を設定することにより、除外領域１１０２を欠陥部位領域として誤検出することがなくなり、欠陥部位領域の検出精度を向上させることが出来る。
【００７０】
また、除外領域１１０２の処理を行う必要がないため、処理を高速化することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第一の実施形態に係る外観検査機の構成を示した図
【図２】第一の実施形態に係わる外観検査処理の流れを示す図
【図３】第一の実施形態における探索領域を設定するためのＵＩ（ユーザインターフェース）を示した図
【図４】撮像対象の表面に現れるテクスチャパターンの一例を示した図
【図５】輝度分布の拡大を示した図
【図６】撮像対象の表面に現れるテクスチャパターンの一例を示した図
【図７】図６の画像に対してぼかし処理を行った後の画像を示す図
【図８】撮像対象の表面に現れるテクスチャパターンの一例を示した図
【図９】図８の画像に対してぼかし処理を行った後の画像を示す図
【図１０】照明光の強度と、評価値との対応関係を示した図
【図１１】第二の実施形態における探索領域を設定するためのＵＩ（ユーザインターフェース）を示した図
【図１２】図１１と異なる方向から撮像対象を観察した場合を示す図
【図１３】図１１と異なる方向から撮像対象を観察した場合を示す図
【符号の説明】
【００７２】
１０１  探索範囲設定手段
１０２  照明手段
１０３  撮像手段
１０４  駆動手段
１０５  制御手段
１０６  画像記録手段
１０７  撮像対象
【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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