(57)【要約】  物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置であって、前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する際の照射角度範囲を決定する決定手段を有する。
2020166075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する決定手段を有する
情報処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の測定結果に基づいて、前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値を算出する算出手段を有し、
前記決定手段は、算出された前記傾き統計値に基づいて、前記照射角度の範囲を決定する
情報処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の情報処理装置であって、
前記算出手段は、前記２種類の傾き統計値として、
前記傾き分布を略等分する第一の傾き統計値と、前記傾き分布の右裾部分を代表する第二の傾き統計値と、を算出する
情報処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の情報処理装置であって、
前記決定手段は、照射立体角の平面半径が前記第一の傾き統計値の２倍から前記第二の傾き統計値の２倍までの範囲となるように前記照射角度の範囲を決定する
情報処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の情報処理装置であって、
前記決定手段が決定した前記照射角度の範囲となるように前記照明手段を制御する制御手段を有する
情報処理装置。
【請求項６】
物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定し、
決定した前記照射角度の範囲で前記物体を照明するように照明手段を制御し、
前記物体からの反射光を撮影する、
情報処理方法。
【請求項７】
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置に、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する決定手段を実現するためのプログラムを記録した、コンピュータが読み取り可能な記録媒体。
【請求項８】
物体を照明する照明手段と、
前記物体からの反射光を反射画像として撮影する撮影手段と、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する決定手段を有する情報処理装置と、
を有する
情報処理システム。
【請求項９】
請求項８に記載の情報処理システムであって、
前記物体の表面に存在する凹凸を測定する測定手段を有し、
前記決定手段は、前記測定手段が測定した凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する
情報処理システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の情報処理システムであって、
前記情報処理装置は、
前記物体の表面に存在する凹凸の測定結果に基づいて、前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値を算出する算出手段を有し、
前記決定手段は、算出された前記傾き統計値に基づいて、前記照射角度範囲を決定する
情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射角度範囲調整により拡散反射を低減する情報処理装置、情報処理方法、記録媒体、情報処理システムに関する
【背景技術】
【０００２】
物体の素材表面などに、品質基準として定められた表面粗さ以下の微細なレベルで自然発生している微細な凹凸、あるいは、加工等により付与された微細な凹凸、特に、加工毎に自然発生する個体毎に異なる微細な凹凸がなすランダムパターンを、カメラなどの撮影装置を用いて画像として取得し、その撮影画像を認識することで、製品個々の識別や管理を行う物体指紋認証という技術が知られている。【０００３】
このような技術の１つとして、例えば、特許文献１がある。特許文献１には、部品又は生産物に形成された梨地模様を撮影した画像から抽出した梨地模様と、予め記憶された画像特徴とを照合し、部品や生産物などを識別する情報取得識別システムが記載されている。また、特許文献１には、梨地模様を撮影する際に、光源部を有する撮影補助具を用いることが記載されている。特許文献１によると、常時同様な照明条件の下で撮影することが望ましい。【０００４】
また、関連する技術として、例えば、特許文献２がある。特許文献２では、微小な欠陥検出を目的とした検査用照明装置について記載されている。特許文献２によると、検査用照明装置は、被検査対象の特徴点、すなわち欠陥部位で生じる変化に合わせて、検査光の照射立体角の形状や大きさ及び傾き角を変更することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１６３０１４号
【特許文献２】特許第５８６６５８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
物体の表面の微細凹凸を画像化したランダムパターンを用いて、物体の個体識別や照合を高精度にするためには、表面の凹凸を高コントラストに撮影することが望ましい。しかし、高コントラストの画像を取得することが難しい、という問題が生じていた。【０００７】
そこで、本発明の目的は、高コントラストの画像を取得することができる情報処理装置、情報処理方法、記録媒体、情報処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため本発明の一形態である情報処理装置は、
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する決定手段を有する
という構成をとる。【０００９】
また、本発明の他の形態である情報処理方法は、
物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定し、
決定した前記照射角度の範囲で前記物体を照明するように照明手段を制御し、
前記物体からの反射光を撮影する、
という構成をとる。【００１０】
また、本発明の他の形態である記録媒体は、
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置に、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する決定手段を実現するためのプログラムを記録した、コンピュータが読み取り可能な記録媒体である。【００１１】
また、本発明の他の形態である情報処理システムは、
物体を照明する照明手段と、
前記物体からの反射光を反射画像として撮影する撮影手段と、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する決定手段を有する情報処理装置と、
を有する
という構成をとる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以上のように構成されることにより、容易に高コントラストの画像を取得することが難しい、という課題を解決する情報処理装置、情報処理方法、記録媒体、情報処理システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる画像撮影システムの全体の構成の一例を示す図である。
【図２】画像撮影システムの他の構成の一例を示す図である。
【図３】図１で示す制御手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】照射角度と明暗の関係の一例を示す図である。
【図５】照射角度と撮影画像の変化の一例を示す図である。
【図６】傾き分布の一例を示す図である。
【図７】照明手段の点灯範囲と照射角度範囲の関係の一例を示す図である。
【図８】照明手段に遮蔽手段を設けた際の遮蔽範囲と照射角度範囲の一例を示す図である。
【図９】画像撮影システムの動作の一例を示すシーケンス図である。
【図１０】第一の傾き統計値に係る照射角度範囲を変化させて実際の物体を撮影した際の一例を示す図である。
【図１１】第二の傾き統計値に係る照射角度範囲を変化させて実際の物体を撮影した際の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態にかかる情報処理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施形態］
以下、本発明の実施の形態として、物体の個体の識別に用いる画像撮影システム１（情報処理システム）について説明する。本実施形態における画像撮影システム１は、個体を識別するために、識別対象の物体２を撮影する。後述するように、本実施形態における画像撮影システム１は、物体２の表面に存在する凹凸を測定する測定手段１１と、測定手段１１による測定結果に基づいて照明手段１３が物体２を照らす際の照射角度範囲を決定する制御手段１２と、を有している。なお、画像撮影システム１は、個体識別以外の目的で用いられても構わない。
【００１５】
物体２は、工業製品、生産物、容器、梱包品、機械部品、これらの一部分、または工業製品や生産物を製造するための製品や部品である。
【００１６】
物体２の素材は、ガラス、セラミックス、樹脂、布、皮革、金属、その他の素材や、加工や塗装がされた素材であってもよい。本実施形態における画像撮影システム１は、前記素材のいずれに対して適用可能であるが、特に、鏡面反射が低い素材や鏡面反射を弱めるための加工や塗装がされた素材に好適である。鏡面反射が低い素材は、素材表面の凹凸各箇所の傾き角に応じて撮影手段１４に入射する鏡面反射光の強度が弱いため、高コントラストの画像を撮影することが難しい。本発明の方法で照射角度範囲を制御することによって、コントラスト低下要因である拡散反射光の強度を低減し、鏡面反射光の強度を相対的に高めることで、高コントラストの画像を撮影することができる。
【００１７】
物体２の表面の凹凸は、物体２の製造や加工の過程で自然に形成された傷、微細な凹凸、紋様のパターンなどである。特に、鋳造された金属や樹脂、陶器の製品には、表面に微細な凹凸が製造過程で形成される。当該凹凸パターンは、個体ごとに異なる。
【００１８】
図１は、画像撮影システム１（画像撮影装置）の全体の構成の一例である。図１の一例では、画像撮影システム１は、測定手段１１と制御手段１２と照明手段１３と撮影手段１４とを有する。
【００１９】
測定手段１１は、物体２の表面に存在する微細な凹凸を測定して、物体２表面の凹凸の測定データを取得する。測定手段１１は、例えば、共焦点レーザー顕微鏡（例えばキーエンス社製ＶＫ−２６０）などの測定装置を用いることができる。また、測定手段１１としては、その他一般の凹凸測定に用いられる任意の装置を用いても構わない。
【００２０】
測定手段１１は、制御手段１２と通信可能に接続されている。測定手段１１は、測定結果である凹凸測定データを制御手段１２に送信する。
【００２１】
制御手段１２は、測定手段１１による測定結果に基づいて、照明手段１３が物体２を照らす際の照明条件である照射角度範囲を決定する情報処理装置である。制御手段１２は、測定手段１１から物体２の表面凹凸の測定結果である凹凸測定データを受信する。そして、制御手段１２は、受信した凹凸測定データに基づいて、照明手段１３が物体２を照らす際の照射角度範囲を決定する。換言すると、制御手段１２は、照明手段１３によりどの角度範囲から物体２を照射するかを決定する。
【００２２】
照明手段１３は、制御手段１２が決定した照明条件（照射角度範囲）で、物体２に対して光を照射する。照明手段１３は、制御手段１２や撮影手段１４と通信可能なよう接続することが出来る。
【００２３】
照明手段１３は、手動または制御手段１２などからの制御により、照射角度範囲を制御可能なよう構成することが出来る。本実施形態においては、照射角度範囲を制御するための具体的な構成については特に限定しない。例えば、照明手段１３は、下端に開口がある筐体と、筐体に配置された複数の光源とを有してもよい。複数の光源は、リング状に配置されてもよい。照明手段１３は、制御手段１２が決定した照射角度範囲に応じて複数の光源を制御（点灯、消灯、色や光量の調整など）してもよい。または、照明手段１３は、制御手段１２が決定した照射角度範囲に応じて、照射角度範囲の異なる複数の照明手段を使い分けるよう構成しても構わない。また、照明手段１３は、照射角度範囲を制御するための既知の構成を有することが出来る。筐体は、物体２を覆い、照明手段１３から照射される光以外の光を遮蔽するための遮蔽部として用いることができる。また、筐体は、後述する撮影手段１４を取り付け可能な構造を有してもよい。
【００２４】
照明手段１３の光源は、LED（light emitting diode）電球、有機エレクトロルミネッセンス、白熱電球、蛍光灯などである。照射光の光量、照明条件の制御のしやすさ等を考慮して適宜選択することができる。
【００２５】
照明手段１３から照射する光は、物体２の反射率が低い波長帯の光であることが望ましい。すなわち、照明手段１３の光源は、物体２の分光反射率特性において分光反射率が相対的に低い波長帯に、相対的に分光分布の高い放射強度を有することが望ましい。例えば、物体２の表面が青色である場合、照明手段１３は、赤色光を照射することが好ましい。これにより、物体２で拡散反射された光成分の影響を抑えることができる。この結果、物体２の表面で鏡面反射した光成分を強調することができる。
【００２６】
撮影手段１４は、照明手段１３が物体２に光を照射している状態で、物体２を撮影する。撮影手段１４には、物体２からの反射光が入射する。撮影手段１４が撮影する画像データは、カラー画像であっても構わないし、モノクロ画像であっても構わない。
【００２７】
撮影手段１４は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide）イメージセンサなどを使用したカメラなどにより構成されている。撮影手段１４は、例えば、デジタルカメラ、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話機、その他のカメラ機能を有する機器である。撮影手段１４は、カメラ機能を有する機器と、撮影補助具と、を有してもよい。撮影補助具は、例えばレンズ（広角レンズ、拡大レンズ、望遠レンズなど）、その他倍率、画角、解像度を変更するための機材である。
【００２８】
撮影手段１４は、制御手段１２や照明手段１３と通信可能なよう接続することが出来る。また、撮影手段１４は、図示しないＬＣＤなどの画面表示部や画像処理部を有する外部の情報処理装置などと接続することが出来る。撮影手段１４は、撮影した画像データを画面表示部や外部の情報処理装置へと送信する機能を有してもよい。
【００２９】
なお、画像システム１は、照明手段１３からの照射光以外の光が物体２に入射しないように、物体２の周辺を覆う黒色の遮蔽部を有してもよい。または、照明手段１３からの照射光の放射照度を照射光以外の放射照度に比べて十分強い照度に設定してもよい。強い照度にすることで、照射光以外の光の影響を無視できるようになる。
【００３０】
照明手段１３および撮影手段１４は、物体２の鉛直方向真上に共通な光軸Ｏをもつように配置される。しかしながら、本発明の方法が適用される画像撮影システム１の構成は、本実施形態において例示する場合に限られない。照明手段１３や撮影手段１４は、図１で示す位置関係以外で配置されていても構わない。
【００３１】
図２は、画像撮影システム１の変形例を示す図である。図２の変形例の画像撮影システム１は、測定手段１１と制御手段１２と照明手段１３と撮影手段１４と照合手段１５とを有する。測定手段１１と制御手段１２と照明手段１３の機能は、上述した図１の一例と同じである。
【００３２】
変形例における撮影手段１４は、照合手段１５へと撮影した画像データを送信する。
【００３３】
照合手段１５は、撮影手段１４から取得した画像データを用いて、物体の識別や照合や真贋の判定を行う。例えば、照合手段１５は、取得した画像データから抽出した情報と、データベース等の記憶手段に予め記憶された情報とで、物体の識別・照合処理を行う。例えば、照合手段１５は、受信した画像データから得られた画像の特徴量と、予め記憶された特徴量とを比較する。照合手段１５は、比較した結果、両者の特徴量が一致する場合に、照合対象の物体と、記憶されている特徴量と対応する物体が同一であると判定してもよい。
【００３４】
照合に用いる特徴量は、画像データから抽出したエッジやコーナーなどにある特徴的な点である特徴点であってもよい。または、特徴量は、画像データから抽出された特徴点に関する特徴量である局所特徴量であってもよい。局所特徴量は、画像データから抽出した特徴点とその近傍の画素の画素値とから抽出することができる。
【００３５】
照合手段１５は、照合の結果を、外部の出力手段や表示手段に送信する。照合の結果は、照合できたか、照合できなかったか、を表す情報やメッセージであってもよい。または、照合の結果は、識別された個体を一意に特定できる情報やメッセージ（製品番号、製造番号、ブランド名、製品名、シリアル番号、製造者名、流通取引者名）などであってもよい。外部の出力手段は、例えば、照合のユーザの携帯端末（スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ、携帯電話機、その他通信機能や表示機能を備える端末）や、サービスの提供に用いるサーバなどであり、携帯端末やサーバなどに、照合結果を送信してもよい。ユーザは、照合サービスを提供するためのウェブサイトやアプリケーションで照合結果を確認することができる。
【００３６】
以上の変形例の通り、本発明は、画像撮影システム１（画像撮影装置）と、画像撮影システム１で撮影された画像に基づく所定の照合処理を行う照合手段１５とを有する物品識別装置１０において、適用することが出来る。なお、上記説明した照合処理はあくまで例示である。照合手段１５は、上記例示した以外の方法を用いて照合処理を行っても構わない。また、例えば、照合手段１５としての機能は、制御手段１２が有していても構わない。つまり、物品識別装置１０は、制御手段１２と照合手段１５の代わりに、制御手段１２としての機能と照合手段１５としての機能とを有する一つの情報処理装置を有していて構わない。
【００３７】
以上が、画像撮影システム１の構成の一例である。本実施形態においては、物体２の具体的な構成については特に限定しない。
【００３８】
図３は、本実施形態における制御手段１２の機能ブロックの一例を表す。図３を参照すると、制御手段１２は、送受信手段１２１と傾き統計値算出手段１２２と照射角度範囲決定手段１２３（決定手段）と照明制御手段１２４とを有する。なお、制御手段１２は、例えば、図示しない記憶装置とＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置とを有してもよい。制御手段１２は、記憶装置に格納されたプログラムを演算装置が実行することで、上記各処理手段を実現する。
【００３９】
送受信手段１２１は、測定手段１１や照明手段１３と情報の送受信を行う。送受信手段１２１は、測定手段１１から、物体２表面の凹凸の測定結果である凹凸測定データを受信する。
【００４０】
傾き統計値算出手段１２２は、送受信手段１２１から取得した凹凸測定データに基づいて、物体２表面の凹凸の傾き分布の統計値である傾き統計値を算出する。換言すると、傾き統計値算出手段１２２は、凹凸測定データを分析・解析することで、物体２表面に存在する微細な凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値を算出する。２種類の傾き統計値としては、傾き分布を略２分する第一の傾き統計値α１と、傾き分布の右裾部分を代表する第二の傾き統計値α２を算出する。たとえば、統計値は、α１として中央値、α２として９５％点であってもよい。なお、傾き統計値は、これに限定されない。傾き統計値は、α１として平均値、α２として平均値＋２σ（σは標準偏差）など、その他の任意の統計値を用いてもよい。
【００４１】
照射角度範囲決定手段１２３は、傾き統計値算出手段１２２が算出した傾き統計値に基づいて、照明手段１３が物体２を照らす際の照射角度範囲を決定する。例えば、照射角度範囲決定手段１２３は、傾き統計値に基づいて、物体２の鉛直方向を中心とする照射立体角の平面半角θ１、θ２（図１参照）の値を算出する。照射角度範囲決定手段１２３は、算出した平面半角θ１、θ２から、照射角度範囲（θ１、θ２）を決定する。なお、照射立体角の平面半角θ１、θ２は、図１で示すように、光軸Ｏからの天頂角を示している。
【００４２】
照射角度範囲決定手段１２３は、下記式に基づいて照射角度範囲（θ１、θ２）を決定することで、明暗パターンが明瞭かつ拡散反射を低減する画像撮影を可能とする。
θ１＝２×α１、θ２＝２×α２
【００４３】
照射角度範囲決定手段１２３は、例えば上記のように、傾き統計値算出手段１２２による算出結果である傾き統計値α１、α２の略２倍を算出してもよい。傾き統計値算出手段１２２は、統計値α１、α２の２倍値であるθ１、θ２から照射角度範囲（θ１、θ２）を決定してもよい。
【００４４】
ここで、上述したような処理を行う理由について、図４を参照して説明する。
【００４５】
図４は、物体２表面の凹凸の一部の模式図である。図４においては、角φは、物体表面のある点Ｐに立てた法線の、光軸Ｏからの傾き角である。照明手段１３が法線に対して光軸Ｏと線対称な方向（天頂角θ＝２φ）に存在する場合、点Ｐで反射した直接光が、撮影手段１４に入射する。一方、照明手段１３が、天頂角θ＝２φの方向に存在しない場合、点Ｐで反射して撮影手段１４に入射する直接光は存在しない。すなわち、照明手段１３が、天頂角θがθ１度からθ２度までの範囲から物体２に対して直接光を入射した場合、撮影手段１４が物体２を撮影した画像は、物体２のうち傾き角φがα１からα２である箇所を明とする明暗パターンを有する。
【００４６】
続いて、第一の傾き統計値α１として、傾き分布を略２分する値を用いる理由を図５を参照して説明する。
【００４７】
図５は、照射角度範囲（θ１、θ２）のうちθ１の変化に対する撮影画像の変化を表す模式図である。より具体的には、図５（ａ）は、照射角度範囲（θ１、θ２）のθ１がθ１＜２α１である場合の、撮影画像のうち一ライン分（一次元画像３１）と、物体表面の断面３２を示す。図５（ｂ）は、θ１がθ１＝２α１である場合の、撮影画像のうち一ライン分（一次元画像３１）と、物体表面の断面３２を示す。図５（ｃ）は、θ１がθ１＞２α１である場合の、撮影画像のうち一ライン分（一次元画像３１）と、物体表面の断面３２を示す。
【００４８】
図５（ｂ）で示すように、θ１=２α１のときは、φ＜αの領域とφ>αの領域の面積はほぼ等しい。したがって、画像において、明・暗の面積はほぼ等しくなる。一方、図５（ａ）で示すように、θ１＜２α１のときは、明の面積が小さくなり、カメラの１画素を大きく下回ると受光量が少なくなり、暗の画素とのコントラストが低下する。また、図５（ｃ）で示すように、θ１＞２α１のときは、暗の面積が小さくなり、１画素を下回ると検知困難となり、明の画素とのコントラストが低下する。従い、θ１=２α１の場合が最もコントラスト高く撮影が可能といえる。なお、θ１が２α１から極端に離れた場合、一次元画像３１は全て暗、もしくは全て明となり、明暗パターンは撮影不可となる。
【００４９】
続いて、第二の傾き統計値α２として、傾き分布の右裾部分を代表する値を用いる理由を、図６を参照して説明する。
【００５０】
図６は、物体２表面の凹凸の傾き分布の一例を示している。図６を参照すると、第一の傾き統計値α１は、図５で示す傾き分布の面積を略２分している。このとき、天頂角θ２＝２α２以上の照明光は、傾き部分の右裾部分のため、明暗パターンにはほぼ影響しない。これは、図６上で頻度が少ない右裾部分の明暗によってコントラストが大きく異なることはなく、問題なく画像パターンの撮影が可能なためである。すなわち、天頂角θ２から９０°の範囲を暗とすることで、明暗パターンを明瞭に保った状態で、拡散反射を低減することができる。
【００５１】
以上説明したような理由により、照射角度範囲決定手段１２３は、例えば、傾き統計値算出手段１２２による算出結果である傾き統計値α１、α２の略２倍の値を算出する。照射角度範囲決定手段１２３は、算出した傾き統計値から、照射角度範囲（θ１、θ２）を決定する。
【００５２】
照明制御手段１２４は、照明手段１３が物体２に対して照明を照射する際の照射角度範囲が（θ１、θ２）となるように、照明手段１３などを制御する。
【００５３】
照明制御手段１２４は、例えば、照明手段１３の点灯範囲や、照明手段１３に形成された絞りなどの遮蔽手段１３１による遮蔽範囲などを制御することにより、照射角度範囲（θ１、θ２）がθ１＝２α１、θ２＝２α２となるようにする。換言すると、照明制御手段１２４は、照射立体角の平面半角θがθ１度からθ２度までの範囲から照明手段１３により物体２に対して直接光を入射するよう、照明手段１３の点灯範囲や、照明手段１３に形成された遮蔽手段１３１による遮蔽範囲などを制御する。
【００５４】
図７は、照明手段１３の点灯範囲を制御した一例を示す図である。照明手段１３はたとえば多段リング照明であり、各段が独立調光可能である。図７（ａ）は、照明手段１３の点灯範囲と照射角度範囲（θ１、θ２）の一例を示しており、図７（ｂ）は、照明手段１３の点灯範囲が図７（ａ）で示す場合より狭くなった場合の照射角度範囲（θ１、θ２）の一例を示している。このように、照明手段１３の点灯範囲を制御することで、照射角度範囲（θ１、θ２）の値を制御することが出来る。
【００５５】
図８は、照明手段１３に形成された遮蔽手段１３１の遮蔽範囲を制御した一例を示す図である。本一例では、照明手段１３はたとえばドーム照明である。遮蔽手段１３１は、たとえば照明下部に設けられたしぼりである。図８（ａ）は、遮蔽手段１３１の遮蔽範囲と照射角度範囲（θ１、θ２）の一例を示す。図８（ｂ）は、図８（ａ）の構成よりも広い範囲を遮蔽した（例えば、しぼりをしぼった）構成の一例を示す。遮蔽手段１３１の遮蔽範囲を広くすることで（より物体２を遮蔽することで）、照明手段１３は、照射角度範囲（θ１、θ２）を狭くすることができる。このように、遮蔽手段１３１を制御する方法であっても、照射角度範囲（θ１、θ２）の値を制御することが出来る。
【００５６】
照明制御手段１２４は、例えば、上述した手段のいずれか、又は、上述した手段の組み合わせ、又は、上述した手段以外の既知の手段やそれらの組み合わせを用いることにより、照射角度範囲（θ１、θ２）を制御する。なお、照明制御手段１２４は、上記例示した以外の方法を用いて照射角度範囲（θ１、θ２）を制御しても構わない。
【００５７】
以上が、制御手段１２の構成の一例である。なお、制御手段１２の構成は、上述した場合に限定されない。
【００５８】
例えば、制御手段１２が有する傾き統計値算出手段１２２としての機能は、測定手段１１が有しても構わない。つまり、制御手段１２は、測定手段１１が算出した傾き統計値を受信するよう構成しても構わない。このような場合、制御手段１２は、傾き統計値算出手段１２２を有さなくても構わない。
【００５９】
また、制御手段１２が有する照明制御手段１２４としての機能は、照明手段１３が有しても構わない。つまり、制御手段１２は、照射角度範囲決定手段１２３が決定した照射角度範囲を照明手段１３へと送信するよう構成しても構わない。このような場合、制御手段１２は、照明制御手段１２４を有さなくても構わない。
【００６０】
なお、制御手段１２は、例えば、図示しないＬＣＤ（liquid crystal display）などの画面表示部や外部の情報処理装置へと照射角度範囲決定手段１２３が決定した照射角度範囲を送信するよう構成しても構わない。このような場合、照明手段１３の制御は、例えば、オペレータなどによる手動で行っても構わない。
【００６１】
以上のように、制御手段１２は、例えば、測定手段１１から受信した傾き統計値に基づいて照明手段１３による物体２に対する照射角度範囲を決定し、決定した照射角度範囲を照明手段１３に送信するよう構成されていても構わない。
【００６２】
続いて、図９を参照して、画像撮影システム１の動作の一例について説明する。
【００６３】
図９を参照すると、測定手段１１は、物体２表面の凹凸を測定して、凹凸測定データを取得する（ステップＳ１０１）。測定手段１１は、取得した凹凸測定データを制御手段１２へと送信する（ステップＳ１０２）。
【００６４】
制御手段１２の傾き統計値算出手段１２２は、凹凸測定データから傾き分布の統計値である第一の傾き統計値α１および第二の傾き統計値α２を算出する（ステップＳ２０１）。
【００６５】
照射角度範囲決定手段１２３は、傾き統計値算出手段１２２が算出した傾き統計値に基づき、照射角度範囲（θ１、θ２）を決定する（ステップＳ２０２）。例えば、照射角度範囲決定手段１２３は、第一の傾き統計値α１を略２倍した値をθ１、第二の傾き統計値α２を略２倍した値をθ２として算出する。
【００６６】
照明制御手段１２４は、照射角度範囲決定手段１２３が決定した照射角度に基づいて、照明手段１３を制御する（ステップＳ２０３）。例えば、照明制御手段１２４は、天頂角θがθ１度からθ２度までの範囲から照明手段１３により物体２に対して直接光を入射するよう、照明手段１３と物体２との間の距離や照明手段１３に形成された遮蔽手段１３１による遮蔽範囲などを制御する。
【００６７】
また、照明制御手段１２４は、撮影手段１４に対して、照明の制御が終わった旨を通知するよう構成することが出来る。撮影手段１４に対する通知は、照明手段１３により行われても構わない。
【００６８】
照明制御手段１２４による制御が終わった後、照明手段１３が物体２に対して照射しているタイミングで、撮影手段１４は、画像を撮影する（ステップＳ３０１）。なお、撮影手段１４による画像の撮影は手動により行われても構わない。
【００６９】
以上が、画像撮影システム１の動作の一例である。なお、上述したように、ステップＳ２０１の処理は測定手段１１が行っても構わない。また、ステップＳ２０３の処理は照明手段１３が行っても構わない。
【００７０】
このように、本実施形態における画像撮影システム１は、測定手段１１と制御手段１２とを有している。また、制御手段１２は、傾き統計値算出手段１２２と照射角度範囲決定手段１２３とを有している。このような構成により、傾き統計値算出手段１２２は、測定手段１１による測定結果に基づいて、傾き統計値を算出することが出来る。また、照射角度範囲決定手段１２３は、傾き統計値算出手段１２２が算出した傾き統計値に基づいて、照明手段１３が物体２を照らす際の照射角度を決定することが出来る。上述したように、照射角度範囲決定手段１２３が決定した照射角度範囲から照明手段１３が照射した状態で撮影手段１４により物体２を撮影すると、高コントラストの画像を取得することが出来る。つまり、上記構成によると、容易に高コントラストの画像を取得することが可能となる。
【００７１】
θ１を調整し、明・暗の面積を略半々とすることの効果を示すため、画像撮影システム１を用いて行った実際の物体２表面の撮影画像例を図１０に示す。図１０（ａ）は、θ１＝２α１のときの撮影画像例であり、図１０（ｂ）は、θ１＜２α１のときの撮影画像例である。図１０（ａ）を参照すると、θ１＝２α１のときの撮影画像では、コントラストが高く、明瞭な明暗パターンが得られていることが分かる。一方、図１０（ｂ）を参照すると、θ１＜２α１のときの撮影画像では、図１０（ａ）で示す撮影画像に対してコントラストが小さく、明瞭な明暗パターンは得られていないことが分かる。以上のように、平面半角θ１＝２α１となるように照明手段１３を制御することで、撮影手段１４により高コントラストの画像を取得可能となることが分かる。
【００７２】
続いて、θ２を調整し、物体２表面での拡散反射を低減する効果を示すため、画像撮影システム１を用いて行った実際の物体２表面の撮影画像例を図１２に示す。図１１（ａ）は、θ２＝２α２のときの撮影画像例であり、図１１（ｂ）は、θ２＞２α２のときの撮影画像例である。図１１（ａ）を参照すると、θ２＝２α２のときの撮影画像では、コントラストが高く、明瞭な明暗パターンが得られていることが分かる。一方、図１１（ｂ）を参照すると、θ２＞２α２のときの撮影画像では、図１１（ａ）で示す撮影画像に対してコントラストが小さく、明瞭な明暗パターンは得られていないことが分かる。以上のように、平面半角θ２＝２α２となるように照明手段１３を制御することで、撮影手段１４により高コントラストの画像を取得可能となることが分かる。
【００７３】
以上、本実施形態によれば、物体表面の凹凸の計測データを用いて照射角度範囲を決定することができる。したがって、物体を撮影する前に、照明装置を選定し、調整することができる。このため、導入前のコストを低減することができる。
【００７４】
以上、上記実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることが出来る。
【００７５】
［第２の実施形態］
次に、図１２を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、情報処理装置４０の構成の概要について説明する。
【００７６】
情報処理装置４０は、物体を照明手段によって照明し、物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる装置である。図１２は、情報処理装置４０の構成の一例を示している。図１２を参照すると、情報処理装置４０は、決定手段４１を有している。
【００７７】
なお、例えば、情報処理装置４０は、記憶装置が有するプログラムをＣＰＵなどの演算装置が実行することで、上記決定手段４１を実現する。
【００７８】
決定手段７１は、物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、照明手段が物体を照射する際の照射角度範囲を決定する。
【００７９】
このように、情報処理装置７は、決定手段７１を有している。このような構成により、決定手段７１は、物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、照明手段が物体を照射する際の照射角度範囲を決定することが出来る。その結果、このような２種類の傾き統計値に基づいて照射角度範囲を決定することで、容易に高コントラストの画像を取得することが可能となる。
【００８０】
また、上述した情報処理装置４０は、当該情報処理装置４０に所定のプログラムが組み込まれることで実現できる。具体的に、本発明の他の形態であるプログラムは、物体を照明手段によって照明し、物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置に、物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、照明手段が物体を照射する際の照射角度範囲を決定する決定手段を実現するためのプログラムである。
【００８１】
また、上述した情報処理装置４０により実行される情報処理方法は、物体を照明手段によって照明し、物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置が行う情報処理方法であって、物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、照明手段が物体を照射する際の照射角度範囲を決定する、という方法である。
【００８２】
上述した構成を有する、プログラム（または、プログラムを記録した、コンピュータが読み取り可能な記録媒体）、又は、情報処理方法、の発明であっても、上記情報処理装置４０と同様の作用・効果を有するために、上述した本発明の目的を達成することが出来る。また、情報処理装置４０と、照明手段と、撮影手段と、を有する情報処理システムであっても、情報処理装置４０と同様に、本発明の目的を達成することが出来る。
【００８３】
＜付記＞
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうる。以下、本発明における情報処理装置などの概略を説明する。但し、本発明は、以下の構成に限定されない。
【００８４】
（付記１）
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する決定手段を有する
情報処理装置。
（付記２）
付記１に記載の情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の測定結果に基づいて、前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値を算出する算出手段を有し、
前記決定手段は、算出された前記傾き統計値に基づいて、前記照射角度の範囲を決定する
情報処理装置。
（付記３）
付記２に記載の情報処理装置であって、
前記算出手段は、前記２種類の傾き統計値として、
前記傾き分布を略等分する第一の傾き統計値と、前記傾き分布の右裾部分を代表する第二の傾き統計値と、を算出する
情報処理装置。
（付記４）
付記３に記載の情報処理装置であって、
前記決定手段は、照射立体角の平面半径が前記第一の傾き統計値の２倍から前記第二の傾き統計値の２倍までの範囲となるように前記照射角度の範囲を決定する
情報処理装置。
（付記５）
付記１から付記４までのいずれか１項に記載の情報処理装置であって、
前記決定手段が決定した前記照射角度の範囲となるように前記照明手段を制御する制御手段を有する
情報処理装置。
（付記６）
物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定し、
決定した前記照射角度の範囲で前記物体を照明するように照明手段を制御し、
前記物体からの反射光を撮影する、
情報処理方法。
（付記７）
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置に、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する決定手段を実現するためのプログラムを記録した、コンピュータが読み取り可能な記録媒体。
（付記８）
物体を照明する照明手段と、
前記物体からの反射光を反射画像として撮影する撮影手段と、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する決定手段を有する情報処理装置と、
を有する
情報処理システム。
（付記９）
付記８に記載の情報処理システムであって、
前記物体の表面に存在する凹凸を測定する測定手段を有し、
前記決定手段は、前記測定手段が測定した凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する
情報処理システム。
（付記１０）
付記９に記載の情報処理システムであって、
前記情報処理装置は、
前記物体の表面に存在する凹凸の測定結果に基づいて、前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値を算出する算出手段を有し、
前記決定手段は、算出された前記傾き統計値に基づいて、前記照射角度範囲を決定する
情報処理システム。
【００８５】
なお、上記各実施形態及び付記において記載したプログラムは、記憶装置に記憶されていたり、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていたりする。例えば、記録媒体は、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、及び、半導体メモリ等の可搬性を有する媒体である。
【符号の説明】
【００８６】
１  画像撮影システム
１０  物品識別装置
１１  測定手段
１２  制御手段
１２１  送受信手段
１２２  傾き統計値算出手段
１２３  照射角度範囲決定手段
１２４  照明制御手段
１３  照明手段
１３１  遮蔽手段
１４  撮影手段
１５  照合手段
２  物体
３１  一次元画像
３２  断面
【図１】
2020166075.tif 000003
【図２】
2020166075.tif 000004
【図３】
2020166075.tif 000005
【図４】
2020166075.tif 000006
【図５】
2020166075.tif 000007
【図６】
2020166075.tif 000008
【図７】
2020166075.tif 000009
【図８】
2020166075.tif 000010
【図９】
2020166075.tif 000011
【図１０】
2020166075.tif 000012
【図１１】
2020166075.tif 000013
【図１２】
2020166075.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和3年7月20日(2021.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する決定手段を有する
情報処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の情報処理装置であって、
前記物体の表面に存在する凹凸の測定結果に基づいて、前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値を算出する算出手段を有し、
前記決定手段は、算出された前記傾き統計値に基づいて、前記照射角度の範囲を決定する
情報処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の情報処理装置であって、
前記算出手段は、前記２種類の傾き統計値として、
前記傾き分布を略等分する第一の傾き統計値と、前記傾き分布の右裾部分を代表する第二の傾き統計値と、を算出する
情報処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の情報処理装置であって、
前記決定手段は、照射立体角の平面半径が前記第一の傾き統計値の２倍から前記第二の傾き統計値の２倍までの範囲となるように前記照射角度の範囲を決定する
情報処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の情報処理装置であって、
前記決定手段が決定した前記照射角度の範囲となるように前記照明手段を制御する制御手段を有する
情報処理装置。
【請求項６】
物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定し、
決定した前記照射角度の範囲で前記物体を照明するように照明手段を制御し、
前記物体からの反射光を撮影する、
情報処理方法。
【請求項７】
物体を照明手段によって照明し、前記物体からの反射光を反射画像として撮影手段で撮影する画像撮影装置において用いられる情報処理装置に、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する決定手段を実現するためのプログラム。
【請求項８】
物体を照明する照明手段と、
前記物体からの反射光を反射画像として撮影する撮影手段と、
前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する決定手段を有する情報処理装置と、
を有する
情報処理システム。
【請求項９】
請求項８に記載の情報処理システムであって、
前記物体の表面に存在する凹凸を測定する測定手段を有し、
前記決定手段は、前記測定手段が測定した凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値に基づいて、前記照明手段が前記物体を照射する照射角度の範囲を決定する
情報処理システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の情報処理システムであって、
前記情報処理装置は、
前記物体の表面に存在する凹凸の測定結果に基づいて、前記物体の表面に存在する凹凸の傾き分布に応じた値である２種類の傾き統計値を算出する算出手段を有し、
前記決定手段は、算出された前記傾き統計値に基づいて、前記照射角度範囲を決定する
情報処理システム。
【国際調査報告】
2020166075.tif 000015
2020166075.tif 000016
2020166075.tif 000017