JP5953842B2 - 画像検査方法および検査領域設定方法 - Google Patents
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Description
るという問題もある。
置・姿勢・回転パラメタと対象物の特徴量との関係を評価値として、誤差を最小化するまで繰り返し計算させる。これにより、形状や位置が変動する対象物に対しても、その輪郭を追従することができる。非特許文献1の手法では、形状モデルの輪郭線に直交する方向における画素値の分布を手掛かりに、入力画像中の対象物に形状モデルの輪郭をフィットさせる処理が行われる。この際、形状モデルと対象物の輪郭点周りの情報量とを最小化させるため、多数の繰り返し計算が必要となり、計算コストが膨大になるという問題がある。
形状に個体差がある場合や、画像内の位置・姿勢・スケールが変動し得る場合であっても、そのような検査対象物の個体差や変動に合わせて、適応的に且つ自動的に検査領域を調整することができる。しかも、エッジ探索を行う範囲を予め制限しているため、エッジ点の探索及び決定に要する時間、ひいては輪郭の生成及び検査領域の抽出に要する時間を短縮することができる。これにより、従来に比べて高速かつ高精度な検査を行うことが可能となる。
しくは半自動で連続的に検査する用途などに好適に利用されるものである。検査対象となる物品の種類は問わないが、本実施形態の画像検査装置では画像センサで撮像された元画像を用いて検査対象物ごとに適応的に検査領域を決定して検査を行うため、元画像中の検査領域の位置・形状が検査対象物ごとに変動するようなケースに特に好ましく適用できる。外観検査の目的や検査項目には様々なものが存在するが、本実施形態の検査領域設定装置はいずれの検査に対しても好適に適用することができる。なお本実施形態では、画像検査装置の一機能(設定ツール)という形で検査領域設定装置が実装されているが、画像検査装置と検査領域設定装置とを別々の構成としてもよい。
(画像検査装置)
図1は、画像検査装置の構成を模式的に示している。この画像検査装置1は、搬送路上を搬送される検査対象物3の外観検査を行うシステムである。
図2及び図3を参照して、画像検査装置1の検査処理に関わる動作を説明する。図2は、検査処理の流れを示すフローチャートであり、図3は、検査処理における検査領域の抽出過程を説明するための図である。ここでは、説明の便宜のため、プリント基板における、電子部品の位置・姿勢・はんだ付け等の検査を例に挙げて検査処理の流れを説明する。
画像)は必要に応じて表示装置12に表示される。図3(a)の上段は元画像の一例を示している。元画像には検査対象物となる電子部品31が写っており、その上側には隣の電子部品の一部が写り込んでいる。この電子部品31は部品本体32の両端に電極33を有しており、各電極33がプリント基板30のランド34にはんだ付けされている。35がはんだを示している。
産ラインにおいては、次々と搬送されてくる検査対象物に対して上記の処理が繰り返される。
図4、図5、図6を参照して、図2のステップS22における検査領域の計算処理を説明する。図4は、検査領域の計算処理の詳細を示すフローチャートであり、図5は、検査領域定義情報の構造を模式的に示す図であり、図6は、検査領域の計算処理を概念的に示す図である。
まず、検査領域抽出部16は、元画像の全てのピクセルについてエッジ強度を計算する(ステップS400)。エッジ強度とは、当該ピクセルのエッジらしさを表す指標であり、例えば当該ピクセルにおける画素値(濃度値)の微分値を用いることができる。本実施形態では、元画像にX方向、Y方向それぞれのソーベルフィルタをかけてエッジ画像を生成し、下記式によりピクセル(x,y)のエッジ強度E(x,y)を求める。
ることもできる。或いは、定義点とは無関係に、初期輪郭上の任意の位置に基点を設定してもよい。
次に、図7を参照して、設定ツール17の機能及び動作について説明する。図7は、設定ツール17により表示される、検査領域定義情報の設定画面の一例を示す図である。
以上述べた本実施形態の構成によれば、初期輪郭を基準とするエッジ探索処理によって、画像中の検査対象物のエッジにフィットするように検査領域の輪郭を変形することができる。したがって、形状に個体差がある場合や、画像内の位置・姿勢・スケールが変動し得る場合であっても、そのような検査対象物の個体差や変動に合わせて、適応的に且つ自動的に検査領域を調整することができる。しかも、エッジ探索を行う範囲を予め制限しているため、エッジ点の探索及び決定に要する時間、ひいては輪郭の生成及び検査領域の抽出に要する時間を短縮することができる。これにより、従来に比べて高速かつ高精度な検査を行うことが可能となる。
図8を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態との違いは、複数のエッジ点候補が検出された場合のエッジ点の選択方法と、エッジ点候補が1つもなかった場合の対処方法が異なる点である。それ以外の構成及び処理については第1実施形態のものと同じである。
ての説明を行う。
SA=|d1−d2A|+|d3−d2A|
SB=|d1−d2B|+|d3−d2B|
そして、距離差の合計が最も小さくなるエッジ点候補を注目基点92の対応エッジ点に選ぶ。図9(a)の例では、点92Aが選ばれる。
価する方法や、周辺エッジ点を補間する方法には、どのような方法を利用しても構わない。
図10は、本発明の第3実施形態を示している。第3実施形態では、注目基点のエッジ探索範囲を周辺エッジ点の位置に基づいて絞り込むことで、エッジ探索処理のさらなる高速化を図る。それ以外の構成は、他の実施形態のものと同様である。
図11は、本発明の第4実施形態を示している。第4実施形態では、エッジ探索を複数ステップに分けて実行する。すなわち、最初のステップ(粗探索ステップ)においては、基点を疎に配置し、そこで各基点の対応エッジ点を決定する。次のステップ(詳細探索ステップ)においては、粗探索ステップよりも密に基点を配置してエッジ点を探索する。詳細探索ステップでは、粗探索ステップで決定されたエッジ点の位置に基づいて探索範囲の絞り込みを行う。
図12に、本発明の第5実施形態を示す。本実施形態では、検査領域抽出部16は、エッジ探索により検出された対応エッジ点の点列を曲線近似することにより、検査領域の輪郭を生成する(ステップS1200)。具体的な方法としては、例えば、n次のスプライン曲線やベジェ曲線を用いて対応エッジ点の点列を近似する方法を採り得る。或いは、対応エッジ点をいくつかの点列に分け、それらを円弧もしくは線分などで近似することによってセグメント(曲線)を作成し、隣り合うセグメントを連結して検査領域の輪郭を生成するという方法も採り得る。
図13に、本発明の第6実施形態における、検査領域定義情報の設定画面の一例を示す。第1実施形態(図7)では、基点の数、探索範囲の幅(ピクセル数)をそれぞれ数値入力し、基点の間隔及び探索範囲の幅は初期輪郭の全周にわたり一律であったのに対し、第6実施形態では、基点の配置(位置や粗密)及び探索範囲の幅をユーザが自由に設定することができる。
上述した実施形態は本発明の一具体例を示したものであり、本発明の範囲をそれらの具体例に限定する趣旨のものではない。
デルによる補間など、どのような方法を用いてもよい。また、周辺エッジ点や周辺基点のエッジ点候補に基づく補間は、エッジ点候補が一つも検出されなかった場合の対応エッジ点の補完にも応用することができる。
2:検査対象物(筐体部品)
10:装置本体、11:画像センサ、12:表示装置、13:記憶装置、14:入力装置、15:検査処理部、16:検査領域抽出部、17:設定ツール
Claims (20)
- 画像検査装置が実行する画像検査方法であって、
検査対象物を撮影して得られた検査対象物画像を取得する取得ステップと、
検査領域定義情報を予め記憶している記憶装置から、前記検査領域定義情報を読み込む設定読込ステップと、
前記検査領域定義情報に基づいて、前記検査対象物画像から検査領域とする部分を検査領域画像として抽出する検査領域抽出ステップと、
前記検査領域画像を解析することにより前記検査対象物の検査を行う検査処理ステップと、を有しており、
前記検査領域定義情報は、検査領域の初期輪郭を定義する情報と、前記初期輪郭を基準としてどの範囲までを検査領域の輪郭を探索すべき探索範囲とするかを定義する情報と、を含んでおり、
前記検査領域定義情報に含まれる、検査領域の輪郭を探索すべき探索範囲は、前記初期輪郭の内側と外側の両方に距離を有する範囲であり、
前記検査領域抽出ステップは、
前記初期輪郭上に複数の基点を設定する基点設定ステップと、
前記検査対象物画像の前記探索範囲の内の領域において、各基点を通り前記初期輪郭に交差する線分上で前記初期輪郭の内側と外側の両方にエッジ探索処理を行うことにより、各基点に対応するエッジ点を決定するエッジ探索ステップと、
前記複数の基点に対応する複数のエッジ点を接続又は近似することにより、前記検査対象物画像の検査領域の輪郭を生成する輪郭生成ステップと、を含む
ことを特徴とする画像検査方法。 - 前記エッジ探索ステップでは、ある基点を通る線分上にエッジ点の候補が複数存在する場合に、前記複数の候補のうち当該基点に最も近いものを、当該基点に対応するエッジ点として選択する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像検査方法。 - 前記エッジ探索ステップでは、ある基点を通る線分上にエッジ点の候補が複数存在する
場合に、前記複数の候補のうち当該基点からの距離が、当該基点の周辺に存在する周辺基点と前記周辺基点に対応する周辺エッジ点との間の距離に最も近いものを、当該基点に対応するエッジ点として選択する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像検査方法。 - 前記エッジ探索ステップでは、ある基点を通る線分上からエッジ点が一つも検出されなかった場合に、当該基点と同じ位置に、当該基点に対応するエッジ点を設定する
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の画像検査方法。 - 前記エッジ探索ステップでは、ある基点を通る線分上からエッジ点が一つも検出されなかった場合に、当該基点の周辺に存在する複数の周辺基点にそれぞれ対応する複数の周辺エッジ点を補間することにより、当該基点に対応するエッジ点の位置を求める
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の画像検査方法。 - 前記エッジ探索ステップでは、ある基点に対応するエッジ点を探索する範囲を、当該基点の周辺に存在する周辺基点に対応する周辺エッジ点の位置に基づいて、前記探索範囲よりもさらに絞り込む
ことを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の画像検査方法。 - 前記エッジ探索ステップは、
前記初期輪郭上に疎に配置された複数の基点について、対応するエッジ点を決定する粗探索ステップと、
前記粗探索ステップよりも密に配置された複数の基点について、対応するエッジ点を決定する詳細探索ステップと、を含み、
前記詳細探索ステップでは、ある基点に対応するエッジ点を探索する範囲を、前記粗探索ステップで決定されたエッジ点の位置に基づいて、前記探索範囲よりもさらに絞り込むことを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の画像検査方法。 - 前記輪郭生成ステップでは、生成した輪郭が前記探索範囲に収まっているか否かを判定し、前記探索範囲から外れる部分が存在した場合には、当該部分が前記探索範囲に収まるように前記輪郭を修正する
ことを特徴とする請求項1〜7のうちいずれか1項に記載の画像検査方法。 - 画像検査装置が実行する画像検査方法であって、
検査対象物を撮影して得られた検査対象物画像を取得する取得ステップと、
検査領域定義情報を予め記憶している記憶装置から、前記検査領域定義情報を読み込む設定読込ステップと、
前記検査領域定義情報に基づいて、前記検査対象物画像から検査領域とする部分を検査領域画像として抽出する検査領域抽出ステップと、
前記検査領域画像を解析することにより前記検査対象物の検査を行う検査処理ステップと、を有しており、
前記検査領域定義情報は、検査領域の初期輪郭を定義する情報と、前記初期輪郭を基準としてどの範囲までを検査領域の輪郭を探索すべき探索範囲とするかを定義する情報と、を含んでおり、
前記検査領域抽出ステップは、
前記初期輪郭上に複数の基点を設定する基点設定ステップと、
前記検査対象物画像の前記探索範囲の内の領域において、各基点を通り前記初期輪郭に交差する線分上でエッジ探索処理を行うことにより、各基点に対応するエッジ点を決定するエッジ探索ステップと、
前記複数の基点に対応する複数のエッジ点を接続又は近似することにより、前記検査
対象物画像の検査領域の輪郭を生成する輪郭生成ステップと、を含み、
前記エッジ探索ステップでは、ある基点を通る線分上にエッジ点の候補が複数存在する場合に、前記複数の候補のうち当該基点からの距離が、当該基点の周辺に存在する周辺基点と前記周辺基点に対応する周辺エッジ点との間の距離に最も近いものを、当該基点に対応するエッジ点として選択する
ことを特徴とする画像検査方法。 - 画像検査装置が実行する画像検査方法であって、
検査対象物を撮影して得られた検査対象物画像を取得する取得ステップと、
検査領域定義情報を予め記憶している記憶装置から、前記検査領域定義情報を読み込む設定読込ステップと、
前記検査領域定義情報に基づいて、前記検査対象物画像から検査領域とする部分を検査領域画像として抽出する検査領域抽出ステップと、
前記検査領域画像を解析することにより前記検査対象物の検査を行う検査処理ステップと、を有しており、
前記検査領域定義情報は、検査領域の初期輪郭を定義する情報と、前記初期輪郭を基準としてどの範囲までを検査領域の輪郭を探索すべき探索範囲とするかを定義する情報と、を含んでおり、
前記検査領域抽出ステップは、
前記初期輪郭上に複数の基点を設定する基点設定ステップと、
前記検査対象物画像の前記探索範囲の内の領域において、各基点を通り前記初期輪郭に交差する線分上でエッジ探索処理を行うことにより、各基点に対応するエッジ点を決定するエッジ探索ステップと、
前記複数の基点に対応する複数のエッジ点を接続又は近似することにより、前記検査対象物画像の検査領域の輪郭を生成する輪郭生成ステップと、を含み、
前記エッジ探索ステップでは、ある基点を通る線分上からエッジ点が一つも検出されなかった場合に、当該基点と同じ位置に、当該基点に対応するエッジ点を設定する
ことを特徴とする画像検査方法。 - 画像検査装置が実行する画像検査方法であって、
検査対象物を撮影して得られた検査対象物画像を取得する取得ステップと、
検査領域定義情報を予め記憶している記憶装置から、前記検査領域定義情報を読み込む設定読込ステップと、
前記検査領域定義情報に基づいて、前記検査対象物画像から検査領域とする部分を検査領域画像として抽出する検査領域抽出ステップと、
前記検査領域画像を解析することにより前記検査対象物の検査を行う検査処理ステップと、を有しており、
前記検査領域定義情報は、検査領域の初期輪郭を定義する情報と、前記初期輪郭を基準としてどの範囲までを検査領域の輪郭を探索すべき探索範囲とするかを定義する情報と、を含んでおり、
前記検査領域抽出ステップは、
前記初期輪郭上に複数の基点を設定する基点設定ステップと、
前記検査対象物画像の前記探索範囲の内の領域において、各基点を通り前記初期輪郭に交差する線分上でエッジ探索処理を行うことにより、各基点に対応するエッジ点を決定するエッジ探索ステップと、
前記複数の基点に対応する複数のエッジ点を接続又は近似することにより、前記検査対象物画像の検査領域の輪郭を生成する輪郭生成ステップと、を含み、
前記エッジ探索ステップでは、ある基点に対応するエッジ点を探索する範囲を、当該基点の周辺に存在する周辺基点に対応する周辺エッジ点の位置に基づいて、前記探索範囲よりもさらに絞り込む
ことを特徴とする画像検査方法。 - 画像検査装置が実行する画像検査方法であって、
検査対象物を撮影して得られた検査対象物画像を取得する取得ステップと、
検査領域定義情報を予め記憶している記憶装置から、前記検査領域定義情報を読み込む設定読込ステップと、
前記検査領域定義情報に基づいて、前記検査対象物画像から検査領域とする部分を検査領域画像として抽出する検査領域抽出ステップと、
前記検査領域画像を解析することにより前記検査対象物の検査を行う検査処理ステップと、を有しており、
前記検査領域定義情報は、検査領域の初期輪郭を定義する情報と、前記初期輪郭を基準としてどの範囲までを検査領域の輪郭を探索すべき探索範囲とするかを定義する情報と、を含んでおり、
前記検査領域抽出ステップは、
前記初期輪郭上に複数の基点を設定する基点設定ステップと、
前記検査対象物画像の前記探索範囲の内の領域において、各基点を通り前記初期輪郭に交差する線分上でエッジ探索処理を行うことにより、各基点に対応するエッジ点を決定するエッジ探索ステップと、
前記複数の基点に対応する複数のエッジ点を接続又は近似することにより、前記検査対象物画像の検査領域の輪郭を生成する輪郭生成ステップと、を含み、
前記輪郭生成ステップでは、生成した輪郭が前記探索範囲に収まっているか否かを判定し、前記探索範囲から外れる部分が存在した場合には、当該部分が前記探索範囲に収まるように前記輪郭を修正する
ことを特徴とする画像検査方法。 - 請求項1〜12のうちいずれか1項に記載の画像検査方法を実行する画像検査装置に対して、前記検査領域定義情報を設定するための検査領域設定方法であって、
コンピュータが、検査対象物のサンプル画像と、前記サンプル画像に対して設定された検査領域とを取得する取得ステップと、
コンピュータが、前記検査領域の輪郭を抽出する輪郭抽出ステップと、
コンピュータが、前記検査領域の輪郭が変動し得る範囲をユーザに設定させる範囲設定ステップと、
コンピュータが、前記検査領域の輪郭とユーザにより設定された範囲とに基づいて、初期輪郭を定義する情報と探索範囲を定義する情報とを含む検査領域定義情報を生成する定義情報生成ステップと、を含み、
前記範囲設定ステップでは、前記検査領域の輪郭の内側と外側の両方に距離を有する範囲をユーザに設定させる
ことを特徴とする検査領域設定方法。 - 前記範囲設定ステップでは、前記検査領域の輪郭上の位置毎に異なる範囲を設定可能である
ことを特徴とする請求項13に記載の検査領域設定方法。 - 前記初期輪郭を定義する情報が、前記画像検査方法のエッジ探索処理の際に前記初期輪郭上に設定される複数の基点の位置を定義する情報を含んでおり、
前記検査領域設定方法は、
コンピュータが、基点の数、間隔、又は、配置をユーザに設定させるステップと、
コンピュータが、ユーザにより設定された基点の数、間隔、又は配置に基づいて、前記初期輪郭上に設定される複数の基点の位置を決定するステップと、をさらに含む
ことを特徴とする請求項13又は14に記載の検査領域設定方法。 - 請求項1〜12のうちいずれか1項に記載の画像検査方法を実行する画像検査装置に対して、前記検査領域定義情報を設定するための検査領域設定方法であって、
コンピュータが、検査対象物のサンプル画像と、前記サンプル画像に対して設定された検査領域とを取得する取得ステップと、
コンピュータが、前記検査領域の輪郭を抽出する輪郭抽出ステップと、
コンピュータが、前記検査領域の輪郭が変動し得る範囲をユーザに設定させる範囲設定ステップと、
コンピュータが、前記検査領域の輪郭とユーザにより設定された範囲とに基づいて、初期輪郭を定義する情報と探索範囲を定義する情報とを含む検査領域定義情報を生成する定義情報生成ステップと、を含み、
前記範囲設定ステップでは、前記検査領域の輪郭上の位置毎に異なる範囲を設定可能である
ことを特徴とする検査領域設定方法。 - 請求項1〜12のうちいずれか1項に記載の画像検査方法の各ステップを画像検査装置に実行させることを特徴とするプログラム。
- 請求項13〜16のうちいずれか1項に記載の検査領域設定方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
- 検査対象物を撮影して得られた検査対象物画像を取得する取得手段と、
検査領域定義情報を予め記憶している記憶装置から、前記検査領域定義情報を読み込む設定読込手段と、
前記検査領域定義情報に基づいて、前記検査対象物画像から検査領域とする部分を検査領域画像として抽出する検査領域抽出手段と、
前記検査領域画像を解析することにより前記検査対象物の検査を行う検査処理手段と、を有しており、
前記検査領域定義情報は、検査領域の初期輪郭を定義する情報と、前記初期輪郭を基準としてどの範囲までを検査領域の輪郭を探索すべき探索範囲とするかを定義する情報と、を含んでおり、
前記検査領域定義情報に含まれる、検査領域の輪郭を探索すべき探索範囲は、前記初期輪郭の内側と外側の両方に距離を有する範囲であり、
前記検査領域抽出手段は、
前記初期輪郭上に複数の基点を設定する基点設定手段と、
前記検査対象物画像の前記探索範囲の内側の領域において、各基点を通り前記初期輪郭に交差する線分上で前記初期輪郭の内側と外側の両方にエッジ探索処理を行うことにより、各基点に対応するエッジ点を決定するエッジ探索手段と、
前記複数の基点に対応する複数のエッジ点を接続又は近似することにより、前記検査対象物画像の検査領域の輪郭を生成する輪郭生成手段と、を含む
ことを特徴とする画像検査装置。 - 請求項1〜12のうちいずれか1項に記載の画像検査方法を実行する画像検査装置に対して、前記検査領域定義情報を設定するための検査領域設定装置であって、
検査対象物のサンプル画像と、前記サンプル画像に対して設定された検査領域とを取得する取得手段と、
前記検査領域の輪郭を抽出する輪郭抽出手段と、
前記検査領域の輪郭が変動し得る範囲をユーザに設定させる範囲設定手段と、
前記検査領域の輪郭とユーザにより設定された範囲とに基づいて、初期輪郭を定義する情報と探索範囲を定義する情報とを含む検査領域定義情報を生成する定義情報生成手段と
、を含み、
前記範囲設定手段は、前記検査領域の輪郭の内側と外側の両方に距離を有する範囲をユーザに設定させる
ことを特徴とする検査領域設定装置。
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