WO2004012143A1

WO2004012143A1 - 画像読取装置および画像読取方法

Info

Publication number: WO2004012143A1
Application number: PCT/JP2002/007768
Authority: WO
Inventors: Masato Nakamura; Yutaka Ikeda
Original assignee: Itochu Corporation; Ym Systems Inc.
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-05
Also published as: AU2002368122A1; AU2002368122A8

Description

明細書画像読取装置および画像読取方法技術分野

この発明は被検体の画像を読み取る画像読取装置およびその方法に関し、特に捺染によるテキスタイルプリント、枚葉型印刷機等の製品検査等に使用する画像読取装置およびその方法に関する。背景技術

従来テキスタイルを被検体とするテキスタイルプリント検査装置用の画像読取装置においては、テレビカメラ'などの 2次元型センサにより、テキスタイノレの停止状態において、または駆動中にストロボ光またはカメラのシャッター機能等を用いて静止画像を読取っていた。

一方、ライン型の C C Dカメラを用いて、一定速度で駆動しているテキスタイルの領域の画像のみを読取るという方法もあった。

しかしながら、 2次元型センサを利用した方法においては、 2次元型センサの画素数の制限などから、所望の画像分解能を得るために多数のカメラを必要とし大規模な装置となる一方、広範囲にわたり均一な照明を得ることが困難であるという問題点があった。

後者の方法によれば、感度の不均一または画像のゆがみのため、加速中および減速中の画像を使用することができないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、カメラの数を減らすとともに、加速中や減速中でも画像を読取ることのできる画像読取装置およびその方法を提供することを目的とする。発明の開示

この発明にかかる画像読取装置は、被検体の画像を光電変換して読取る 1次元の光電変換手段と、被検体が一定距離移動するごとにパルスを発生させるパルス発生手段と、パルス発生手段の発生したパルスに応じて、一定時間電荷を蓄積するよう光電変換手段を制御する光電変換制御手段と、光電変換手段の蓄積電荷を画像データに変換する画像データ作成手段とを含む。

この発明においては、被検体が一定距離移動するごとに発生されるパルスに応じて、 1次元の光電変換手段が一定時間電荷を蓄積してそれに基づいて画像データを作成するため、一定距離毎の一定時間露光した画像が読み取られる。その結果、少ない力メラの数で移動中の被検体の画像データを読み取ることができる。好ましくは、検体は第 1の方向に移動され、検体は第 1の方向と交わる第 2の方向に所定の幅を有し、光電変換手段は前記第 2の方向に複数並べて配置され、第 2の方向に配置された複数の光電変換手段は同時に被検体を読取る。

さらに好ましくは、所定の画像パターンを記憶する画像パターン記憶手段と、光電変換手段から読出された画像データと記憶手段に記憶された所定のパターンとが概ね一致するか否かを判断するパターンマッチングによる判断手段をさらに含む。

読み取られた画像データが予め記憶された所定の画像パターンと概ね一致するか否かが判断できるため、画像検查装置にも利用が可能になる。

この発明の他の局面によれば、画像読取方法は、被検体が一定距離移動するごとにパルスを発生させるステップと、パルス発生手段の発生したパルスに応じて、

1次元の光電変換手段で前記被検体の画像を光電変換して読取るステップと、読取時に、光電変換手段が、電荷を一定時間蓄積するよう制御するステップと、蓄積電荷を画像デ^"タに変換するステップとを含む。図面の簡単な説明

図 1 Aおよび 1 Bは、画像読取装置の全体構成を示す図である。

図 2は、マッチエンジンの要部を示すブロック図である。

図 3は、光電変換制御装置のタイミングチャートである。

図 4は、画像読取装置の動作手順を示すフローチャートである。

図 5は、画像読取処理の動作手順を示すフローチャートである。

図 6は、プリントマテリアルの移動時間と速度との関係を示す図である。図 7は、「設定」を行なう場合の画面表示例を示す図である。

図 8は、「検查基準」を作成するときの表示画面例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図 1 Aおよび 1 Bは、この発明の一実施の形態に係る画像読取装置の要部を示すブロック図である。図 1 Aは画像読取装置の側面図を示し、図 1 Bは図 1 Aにおいて矢印 I B— I Bで示す部分の矢視図である。

図 1 Aを参照して、画像読取装置 1 0は、被検体であるプリントマテリアル (ファブリック） 4 5の上方に設けられたラインセンサカメラ 1 1と、プリントマテリアノレ 4 5が所定の距離移動するごとにパルスを発生するパルスジエネレータ 1 2と、ラインセンサカメラ 1 1からの画像信号およびパルスジェネレータ 1 2からのパルスを入力し、その信号をもとに画像処理を行なう光電変換制御装置 2 0とを含む。

プリントマテリアル 4 5は、駆動ロール 4 1にて正確に駆動されるブランケット（ベルト）上に貼付けられた状態で、図中矢印で示す駆動方向に間欠駆動される。駆動ロール 4 1の一部にパルスジェネレータ 1 2力 S接触し、プリントマテリアル 4 5の移動量を検出している。

駆動ロール 4 1によってプリントマテリアル 4 5は、駆動方向に一定距離だけ送られ、停止し、捺染プリントを施し、再び駆動される。この繰返しによって、駆動方向に連続模様をプリントする。画像読取装置 1 0はこの駆動中に、既にプリントされた部分の画像をラインセンサカメラ 1 1によって入力し、パターンマツチング手法によりプリントの良否を判定する。

プリントマテリアル 4 5のラインセンサカメラ 1 1で撮像を行なわれる部分には、所定の照度を確保するために光源ボックス 1 4に接続された照明装置 1 3が設けられている。なお、プリントマテリアル 4 5は複数の捺染枠 1 5 a、 1 5 b によって所定の色にプリントされる。

図 I Bを参照して、ラインセンサカメラ 1 1は、プリントマテリアル 4 5の搬送方向に交わる方向に 2台設けられ、それぞれのラインセンサカメラ 1 1 a、 1 1 bの 2台でプリントマテリアル 45の全幅に対する画像を検出している。

光電変換制御装置 20は、左右に設けられたラインセンサカメラ 1 1 a、 1 1 bの画像のマッチングを行なうためのマッチエンジン 29 a、 29 bと、以下に説明する所定の処理を行なうユーザインターフェイス（以下、「U I」と省略する）コンピュータ 30とを含む。 U Iコンピュータ 30からの画像信号が液晶デイスプレイ 33に送られ、そこに検出された画像が表示される。なお ί夜晶デイスプレイ 33には所定の入力を行なうキーボード 31およびマウス 32が設けられている。

プリントマテリアル 45は停止状態のとき上記したように、平型捺染枠 1 5にて一定の長さ分のプリントが行なわれ、終わればその長さ分だけ送り駆動されて、次の位置にプリントされるという繰返しを行なう。この送り距離は、 25インチ (635mm) が代表的であるが、 lmを超える場合もあり、条件によって変動する。捺染枠 15は複数（〜24個）あり、多色プリントを行なう。この実施の形態では、ファブリックの幅は 1800mmを最大としている。ラインセンサ力メラ 1 1の視野は 1台あたり約 100 Ommに設定しており、 2台を用いて 18 0 Ommの視野を確保している。両者の間に 15 Ommのオーバーラップがある。ラインセンサカメラ 1 1 a、 1 1 bはそれぞれ 2048個の素子を有しており、横方向分解能は 0. 5mmになっている。縦の分解能は、パルスジェネレータ 1 2と駆動口ール 41の伝導比とパルスジエネレータ 12の 1回転あたりのパス数、タイミング回路のパルス分周比で決まる。伝導比およびパルスジェネレータ 12のパルス数を適当に選ぴ、 1パルスあたり約 25 μιηとし、これを 20分周して約 0. 5 mmで 1ライン分の画像を撮影するようにして、画素の縦横比が概ね 1対 1になるようにしている。

またパルスジェネレータ 1 2からのパルスを受けてから電荷を蓄積する一定の露光時間は、ベルトコンべャ 40の最高速度 V_maxと送り方向分解能 Δ Lから決定される。この例では、 V が 100m/分（秒速 1. 7m) で、 A Lは 0. 5 mmであるため、 0. 5m;m/l 700秒すなわち露光時間は 290 μ秒以下に設定する必要がある。一方、カメラの感度は露光時間と比例関係にあるため、できるだけ長く取るほうが有利である。したがって、この例では露光時間を 30 0 μ秒に設定してベルトコンべャの最高速度を抑えている。

図 2は光電変換制御装置 20を構成するマッチエンジン 2 9 a、 2 9 bの要部を示すブロック図である。図 2を参照して、ラインセンサカメラ 1 1からの画像信号はビデオアンプ 2 1で増幅され、 A/D変換器 2 2によってデジタノレ信号に変換され、バッファメモリ回路 2 3を経て画像データとしてメインメモリ回路 2 4に格納される。マッチエンジン 2 9 a、 2 9 bは、装置全体を制御する C PU 2 8を有し、 C PU 2 8はパルスジェネレータ 1 2から入力されたパルスを受けて所定のタイミングでラインセンサカメラ 1 1を駆動するようカメラ駆動回路 2 6に信号を与える。

タイミング発生回路 2 7は、 A/D変換器 2 2やバッファメモリ回路 2 3にも所定のタイミングパルスを与える。

C PU 2 8は入出力回路 2 5を介してメインメモリ回路 24に格納した画像データのパターンマッチング処理を行なった結果を. U Iコンピュータ 3 0に送る。図 3はパルスジェネレータ 1 2の発生するパルス信号（a) と、カメラ駆動回路 2 6に与えられるセンサタイミング信号（b) と、光電流蓄積時間（c) との関係を示すタイミングチャートである。

図 3を参照して、ノ、。ノレスジエネレータ 1 2の発生から一定時間 aだけ光電流による電荷の蓄積が行なわれる。

図 4は画像読取装置 1 0の動作を示すフローチャートである。

図 4を参照して、画像読取装置 1 0においては、まず光電変換制御装置 20、照明装置 1 3および光 ¾gボックス 1 4の電¾1を〇Nする。この照明の安定に 5〜 1 0分程度必要である。（ステップ S 1 1、以下ステップを略す）

次いで、検査レベル、送り方向印刷サイズ、検出する最小欠陥サイズ等の設定を行なう（S 1 2) 。なおこの設定値は記憶される。

次に新規に検査開始を行なうときは検査の基準を作成する（S 1 3) 。品番が変わったとき（型替え、色替え）は必ず検査基準を作成する必^がある。

次いで検査を実行する（S 1 4) 。以後、連続して検査を行なう。設定の欠点を検出したときは、ブザー ON、ランプ ONでオペレータに知らせる。

次いで検査の停止を行なう（S 1 5) 。型替え、色替えでプリントを停止する場合は、検査を停止する。停止後の処理はその次に行なう処理によって異なる。プログラムを終了し、シャットダウンする（S 16) 。次いで光電変換制御装置 20の電源を OFFする（S 17) 。

次に、図 4の S 14で示した「実行」処理で行なわれる読取処理の処理手順について、図 5で示した「実行」処理のフローチャートを参照して説明する。

図 5を参照して、読取処理においては、プリントマテリアル 45が一定の微小距離だけ移動するごとにパルスを発生するパルスジェネレータ 12からの入力パルス間隔 T pを検出する。この入力パルス間隔 T pが予め設定された所定の送り中の最大パルス間隔 Tmより大きくなったかどうか、すなわち所定の速度以上でプリントマテリアル 45が搬送されているか否かを判断する（S 21) 。

所定の速度以上でプリントマテリアル 45が搬送されているときは、すなわち、入力パルス間隔 T pが所定の最大パルス間隔 Tm以上のときは（S 21で YE S) 、タイミング発生回路 27に内蔵したパルス分周回路でパルスを分周し（S 22) 、所定の値に達した力、すなわち、パルス分周回路がカウントアップしたかどうかを判断する (S 23) 。パルス分周回路がカウントアップしたら (S 2 3で YES) 、パルス発生回路によりイメージセンサカメラの駆動タイミングをとり、光電蓄積電荷をフラッシュする（その時点までに蓄積された不用な電荷を捨てて新たに蓄積を始める）（S 24) 。画像読み出しパルスに応じて一定時間後データの読出を行ない（S 25) 、 1ライン分の画像をメインメモリ 25に転送する。ついで、ラインカウンタを 1カウントアップして (S 26) 、次のラインの画像読み出しのため、 S 22へ戻る。

ここで、パルス数を用いてプリントマテリアル 45の搬送の停止を判断していないのは、 1回の駆動で入力されるパルスジェネレータ 12からのパルス数は機械精度に依存し、分周後のパルス数として数パルス程度の誤差があるためパルス数で規定できないためである。したがって、ある一定時間 Tm (約 10m秒）パルスがこないことで停止状態に遷移したと判断し、画像入力完了と判断している。

S 23でパルス分周回路がカウントアップしなかったときは（S 23で NO) 、プリントマテリアル 45が所定の速度で搬送されていることを条件として、すなわち、パルス間隔 Tpが最大パルス間隔 Tmより小さいとき（S 27で YES) 、 S 2 2へ戻り、パルスの分周を続行する。プリントマテリアル 4 5が所定の速度で搬送され無くなったときは（S 2 7で N O) 、処理を終了する。

以上のように、停止しているプリントマテリアル 4 5の加速が始まるとパルスジェネレータ 1 2からタイミング発生回路にパルスが入り始める。パルス間隔が一定以下になるとプリントマテリアルは「移動中」であると判定し、以後一定数のパルス毎に 1ライン分の画像を読込む。これを繰返し、パルス間隔が一定以上になると、停止状態になったと判定し、画像読込を終了する。以上により、移動中のプリントマテリアルの概ねすベての画像を読込むことができる。また、パルスジェネレータ 1 2からのパルスは移動距離に応じたパルスであり、これを分周して 1ライン分の画像を取込むため、幾何学的歪みが生じない。さらに、 1ライン取込時、一定の露光時間に制御するので、一定の感度で読取ることができる。この結果、プリントマテリアルが停止している状態から加速し、最高速に達し、一定距離走行した後、減速して停止状態に至るまでの概ねすベての画像を、幾何学的歪みなく、一定の感度で読取ることができる。

図 6は捺染と読取とのタイミング関係を示す図である。図 6を参照して、 X軸方向に時間を、 Y方向に搬送物の搬送速度をとつている。図 6を参照して、搬送物は捺染中は停止しており（速度 V = 0 ) 、移動中は搬送速度は最大 V = 1 0 0 m/分の最大速度で移動される。この間に捺染された搬送物の読取が行なわれる。図 7は図 4の S 1 2で示した設定の液晶ディスプレイの画面表示例を示す図である。

図 7を参照して、検査レベルとしてはレベル 1からレベル 5まであり、検查レベル 1が一番緩めの検査で、検査レべ 5が一番きつい検査レベルとなる。標準はレべノレ 3である。

印刷サイズ（送り方向）においては 1プリントの送りサイズを指定する。

アラームの設定においては、検出する最小の欠陥サイズを指定する。通常は連続して発生する欠陥を検出したい場合、その最小のサイズとアラームとする回数を指定する。具体的には、サイズ 2 mm、回数 5といったように規定すると、欠陥サイズが 1辺 2 mm以上で同じ箇所に 5回発生したときにアラームを発生する。発生する重大欠陥を検出したい場合には、その最小のサイズをアラームとする回数を指定する。

たとえば、サイズ 2 0 mm、回数 2と規定すると、欠陥サイズが 1辺 2 O mm 以上で同じ箇所に 2回発生したときにァラームを発生する。この検出でミシン目などは検出せず、色塗り切れ、生地折れなどによる重大欠陥が検出できる。

ブザー O N時間設定は、ブザーの O N時間（秒）を設定する。

図 8は S 1 3の新規で示した検査基準を作成する場合の液晶ディスプレイの画面例を示す図である。図 8を参照して、「新規」ポタンをクリックする。これはベルトが停止時にクリックを行なう。検査基準を作成するにはしばらく時間が必要である（1 0秒〜 2 0秒）。 2台のラインセンサ 1 1 a、 l i bで撮像した基準画像を画面に表示する。図 8を参照して、左側に左カメラ基準画像が表示され、右側に右カメラ基準画像が表示される。基準画像を確認する。基準にふさわしい (欠陥のない）画像か否かを確認する。自動検出した左右マージン（縦の黒色実線）を確認する。基準にふさわしくない画像のときは再度検査基準を作成する。左右マージンが適当でないときはマージン設定で変更する。この状態で「検査」を実行する。図 8の中央部下側にある「実行」をクリックする。

画像に欠陥があつたときは、欠陥情報表示ェリァに欠陥情報が表示される。上記実施の形態においては、パルスジエネレータをベルトコンべャの駆動プーリにもうけが、これに限らず、任意の位置に設けてもよい。

なお、上記実施の形態では、駆動ロールの一部にパルスジェネレータを接触させてプリントマテリアルの移動量を検出したが、これに限らず、ロールの回転をギア等の回転伝達系を用いて検出してもよい。そうすれば、スリップ等による誤差の発生を防ぐことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲

1. 被検体の画像を光電変換して読取る 1次元の光電変換手段（11) と、前記被検体が一定距離移動するごとにパルスを発生させるパルス発生手段 ( 1

2) と、

前記パルス発生手段（12) の発生したパルスに応じて、一定時間電荷を蓄積するよう前記光電変換手段（1 1) を制御する光電変換制御手段（20) と、前記光電変換手段（1 1) の蓄積電荷を画像データに変換する画像データ作成手段（30) とを含む、画像読取装置。

2. 所定の画像パターンを記憶する画像パターン記憶手段（30) と、

前記光電変換手段（1 1) から読出された画像データと前記記憶手段（30) に記憶された所定のパターンとが一致するか否かを判断する判断手段（30) をさらに含む、請求項 1に記載の画像読取装置。

3. 前記被検体は第 1の方向に移動され、前記光電変換手段（11) は前記第 1 の方向に交わる第 2の方向に複数設けられ、それによつて、各光電変換手段（1 1) により複数の画像データが作成される、請求項 2に記載の画像読取装置。

4. 前記複数の光電変換手段（1 1) に基づく複数の画像データのマッチングを行う手段（20) を含む、請求項 3に記載の画像読取装置。

5. 前記判断手段（30) は前記複数の画像データのマッチングを行った後のデータを用いて前記所定のパターンとの一致を判斬する、請求項 4に記載の画像読

6. 前記判断手段（30) が所定のパターンとの不一致を検出したとき、その旨を警告する手段（30) をさらに含む、請求項 2に記載の画像読取装置。

7. さらに表示手段（33) を有し、前記警告手段（30) は前記判断手段 (3 0) が前記所定のパターンとの不一致を検出したとき、その部分の画像データを前記表示手段（33) に表示する、請求項 6に記載の画像読取装置。

8. 前記パルス発生手段（1 2) の発生するパルス間隔を検出する手段（20) を含み、前記パルス間隔が所定値以下のときに、前記被検体が移動していると判断し、前記光電変換手段（1 1) による電荷の蓄積動作を開始する、請求項 1に記載の画像読取装置。

9. 前記光電変換手段（11) は前記パルス数が所定の数ごとに、一定時間電荷を蓄積する、請求項 8に記載の画像読取装置。

10. 被検体が一定距離移動するごとにパルスを発生させるステップと、前記発生されたパルスに応じて、 1次元の光電変換手段（11) で前記被検体の画像を光電変換して読取るステップと、

前記読取時に、前記光電変換手段（11) 力電荷を一定時間蓄積するよう制御するステップと、

前記蓄積電荷を画像データに変換するステップとを含む、画像読取方法。