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発明の名称 検査装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−10024(P2001−10024A)
公開日 平成13年1月16日(2001.1.16)
出願番号 特願平11−187210
出願日 平成11年7月1日(1999.7.1)
代理人 【識別番号】100111659
【弁理士】
【氏名又は名称】金山 聡
【テーマコード(参考)】
2C250
2G051
【Fターム(参考)】
2C250 EB43 
2G051 AA34 AB11 AB20 BA20 CA03 CA04 DA01 DA06 EA12 EB01 EB02 EC03 ED03 ED07 FA10
発明者 阿部 淑人 / 佐藤 博 / 橋本 浩一 / 加来 昌典
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】基準の物品の撮像画像である基準画像と検査対象の物品の撮像画像である検査対象画像とに基づいて検査を行う検査装置であって、前記基準画像と前記検査対象画像に対して平滑化処理を行って平滑化基準画像と平滑化検査対象画像を得る平滑化手段と、前記平滑化基準画像と前記平滑化検査対象画像とを比較して良否判定を行う良否判定手段と、を有することを特徴とする検査装置。
【請求項2】請求項1記載の検査装置において、前記平滑化手段は、nを正の整数として、中心画素P(i,j)の(2n+1)個の一列の近傍画素P(i,j−n)〜P(i,j+n)を用いて平均化し、平均化中心画素Pm(i,j)を生成する平滑化処理を行うことを特徴とする検査装置。
【請求項3】請求項1記載の検査装置において、前記平滑化手段は、nを正の整数として、中心画素P(i,j)の(2n+1)×(2n+1)個の行列配置の近傍画素P(i−n,j−n)〜P(i+n,j+n)を用いて平均化し、平均化中心画素Pm(i,j)を生成する平滑化処理を行うことを特徴とする検査装置。
【請求項4】請求項1〜3のいずれか記載の検査装置において、前記物品は折丁であって、前記良否判定手段による前記良否判定は前記折丁が乱丁であるか否かの判定であることを特徴とする検査装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は撮像した画像に基づいて行う検査の技術分野に属する。たとえば、印刷機における印刷品質の良否検査、製本機における投入折丁の乱丁検査、等に関する。
【0002】
【従来の技術】印刷機において排出される印刷物について不良印刷物が製品に混入してしまうことがないように印刷品質の良否を検査することが行われる(品質検査)。また、製本機において正規でない折丁が投入され乱丁が生じることを回避するため折丁が正規のものであるか否かを検査することが行われる(乱丁検査)。このような検査を目的とする検査装置には、撮像画像として基準画像と検査対象画像とを得て、それらの画像を比較して検査する方式の検査装置がある。この画像の比較は画素単位で行われることが普通であるが、基準画像と検査対象画像との間に撮像位置のずれが存在する場合には、対応する画素における比較が困難となる場合がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】たとえば、撮像することによって検査対象物品の光学像からディジタル画像が得られるが、このディジタル化を行う過程において光学像の絵柄によっては得られるディジタル画像にはモアレが存在することとなる。このモアレは撮像位置のずれが僅かであっても大きなパターンの変化となって現れる。そのため、基準画像と検査対象画像との比較を行った場合に、光学像の絵柄は全く変化がない場合においても、ディジタル画像においてモアレの部分は変化しているように検出される。したがって、品質検査においては良品を不良品と判定する、乱丁検査においては正規の折丁を乱丁と判定する、というような誤検出が起きることとなる。
【0004】この誤検出の一例を図5に基づいて説明する。図5(A)は光学像、すなわち撮像対象の実際の絵を示している。また図5(B)および図5(C)は、ディジタル画像、すなわちその絵を撮像して得られる入力画像を示している。図5(B)と図5(C)とでは撮像を行った時刻が異なっており、撮像対象の絵は同じであっても撮像位置にはズレが生じている。その撮像位置のズレの影響が、走査位置のズレとなり、走査によって撮像可能な部分と、走査と走査の間の撮像不可能な領域の相違となって現れる。すなわち図5(B)のディジタル画像においては1つの三角形と2つの長矩形が撮像できているが、図5(C)のディジタル画像においては2つの三角形と1つの長矩形だけが撮像され、長矩形の1つは失われている。
【0005】本発明は上記の問題を解決するために成されたものであり、その目的は、モアレの部分の影響を解消するか、すくなくとも問題ない程度に軽減することができ良品を不良品と誤判定することのない検査装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題は下記の本発明によって解決される。すなわち、本発明の請求項1に係る検査装置は、基準の物品の撮像画像である基準画像と検査対象の物品の撮像画像である検査対象画像とに基づいて検査を行う検査装置であって、前記基準画像と前記検査対象画像に対して平滑化処理を行って平滑化基準画像と平滑化検査対象画像を得る平滑化手段と、前記平滑化基準画像と前記平滑化検査対象画像とを比較して良否判定を行う良否判定手段と、を有するようにしたものである。
【0007】本発明によれば、平滑化手段により基準画像と検査対象画像に対して平滑化処理が行われ平滑化基準画像と平滑化検査対象画像が得られ、良否判定手段により平滑化基準画像と平滑化検査対象画像とが比較され良否判定が行われる。すなわち、撮像画像に対して平滑化処理を行うことによりモアレの部分の影響を解消するか、すくなくとも問題ない程度に軽減することができ良品を不良品と誤判定することのない検査装置が提供される。
【0008】本発明の請求項2に係る検査装置は、請求項1に係る検査装置において、前記平滑化手段は、nを正の整数として、中心画素P(i,j)の(2n+1)個の一列の近傍画素P(i,j−n)〜P(i,j+n)を用いて平均化し、平均化中心画素Pm(i,j)を生成する平滑化処理を行うようにしたものである。本発明によれば、中心画素の値を、その近傍の一列の画素を用いて演算した平均値に置き換えることにより平滑化処理が行われる。
【0009】また、本発明の請求項2に係る検査装置は、請求項1に係る検査装置において、前記平滑化手段は、nを正の整数として、中心画素P(i,j)の(2n+1)×(2n+1)個の行列配置の近傍画素P(i−n,j−n)〜P(i+n,j+n)を用いて平均化し、平均化中心画素Pm(i,j)を生成する平滑化処理を行うようにしたものである。本発明によれば、中心画素の値を、その近傍の行列配置の画素を用いて演算した平均値に置き換えることにより平滑化処理が行われる。
【0010】また、本発明の請求項3に係る検査装置は、請求項1または2に係る検査装置において、前記物品は折丁であって、前記良否判定手段による前記良否判定は前記折丁が乱丁であるか否かの判定であるようにしたものである。本発明によれば、正規の折丁を乱丁と誤判定することなく乱丁検出を行う検査装置が提供される。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明について実施の形態により説明する。本発明における平滑化処理の作用についての説明図を図1に示す。図1(A)は光学像、すなわち撮像対象の実際の絵を示している。図1(B)において(B−1)と(B−2)は平滑化処理を行うオペレータの一例を示したものである。また、図1(C)は撮像して得たディジタル画像に対し平滑化処理を行って得られる画像を示している。図1(A)に示すように、実際の絵では1つの黒ベタの三角形と空白に挟まれた1つの黒ベタの長矩形とそれに続く1つの黒ベタの長矩形が存在する。これを撮像して得られるディジタル画像に対して平滑化処理を行って得られる画像には、図1(C)に示すように、1つの黒ベタの三角形と1つの灰色の長矩形と1つの黒ベタの長矩形とが存在する。すなわち、図1(A)における空白に挟まれた1つの黒ベタの長矩形は、図1(C)における灰色の長矩形に変化する。
【0012】図1(B)に示すオペレータの一例を用いた平滑化処理について説明する。(B−1)は、中心画素P(i,j)の3個の一列の近傍画素P(i,j−1)〜P(i,j+1)を用いて平均化し、平均化中心画素Pm(i,j)を生成するオペレータを示している。このオペレータの図において、縦に3つ配置している四角形はこのオペレータを適用する画素の位置を示しており、四角形の中の数値(この一例では“1”)は平均値を計算する際の重み付けを示している。すなわち、このオペレータをPm(i,j)に作用させることは、下記に示す数1の計算を行うことに等しい。
【数1】
Pm(i,j) = (1/3)×(1×P(i,j−1)+1×P(i,j)+1×P(i,j+1))
= (P(i,j−1)+P(i,j)+P(i,j+1)
)/3【0013】次に、(B−2)は、中心画素P(i,j)の3×3個の行列配置の近傍画素P(i−1,j−1)〜P(i+1,j+1)を用いて平均化し、平均化中心画素Pm(i,j)を生成するオペレータを示している。このオペレータの図において、縦横に3×3個が行列配置している四角形はこのオペレータを適用する画素の位置を示しており、四角形の中の数値(この一例では“1”)は平均値を計算する際の重み付けを示している。すなわち、このオペレータをPm(i,j)に作用させることは、下記に示す数2の計算を行うことに等しい。
【数2】
Pm(i,j) = (1/9)×(1×P(i−1,j−1)+1×P(i,j−1)+1×P(i+1,j−1)+1×P(i−1,j)+1×P(i,j)+1×P(i+1,j)+1×P(i−1,j+1)+1×P(i,j+1)+1×P(i+1,j+1))
= (P(i−1,j−1)+P(i,j−1)+P(i+1,j−1)+P(i−1,j)+P(i,j)+P(i+1,j)+P(i−1,j+1)+P(i,j+1)+P(i+1,j+1))/9【0014】図1(A)における空白に挟まれた1つの黒ベタの長矩形は、図1(C)における灰色の長矩形に変化する理由は、明らかに平均値が計算されることにある。前述のモアレの影響は、撮像手段によって撮像して得たディジタル画像における画素配列の空間周波数(周期の逆数)と絵柄の空間周波数とが関係している。一般に、画素配列と絵柄における空間周波数がほぼ一致するかほぼ単純な整数比を有する場合にモアレの影響は顕著となる。図1に示すような変化は、たとえば、灰色に変化した領域縦方向(天地方向)における画素配列の空間周波数が、図1(A)における空白に挟まれた1つの黒ベタの長矩形の部分における絵柄の空間周波数とほぼ一致する場合に起きる。モアレについては周知事項であるから詳細な説明は省略するが、図1に絵図として示すように、本発明はこのようにして起きるモアレによる影響を平滑化処理により回避する。
【0015】次に、本発明の検査装置について乱丁を検査する装置を一例として詳細を説明する。ここでは、乱丁を検査する本発明の「検査装置」のことを本発明の「乱丁検査装置」と呼ぶ。本発明の乱丁検査装置の構成の一例を図2に示す。図2において、1は乱丁検査装置本体、2は撮像手段、3は入力部、4は出力部である。また、乱丁検査装置本体1において、5はインターフェース部、6は演算部、7は記憶部、8は平滑化手段、9は位置ずれ補正手段、10は良否判定手段、11は基準画像、12は平滑化基準画像、13は検査対象画像、14は平滑化検査対象画像、15は判定データである。
【0016】また、中綴製本機の丁合ユニットにおいて本発明の乱丁検査装置の撮像部2を設置したときの構成の一例を図3に示す。図3において、Fはフィーダー、Sは折丁、Gはギャザリングチェーン、2は撮像部、20はラップドラム、22はオープニングドラム、24はフィーダードラム、31はレジスターストッパー支持軸、32はレジスターストッパー、33は押さえコロ、34はガイドバーである。また、本発明の乱丁検査装置におけるデータ処理の過程の一例をフロー図として図4に示す。以下、図2〜図4に基づいて、本発明の説明を行う。
【0017】乱丁検査装置本体1は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、画像処理装置、等のデータ処理装置のハードウェアとソフトウェアによって実現することができる。乱丁検査装置本体1には、撮像部2、入力部3、出力部4が接続されている。撮像部2は照明部と撮像部とを有する。撮像部には、たとえば、薄膜技術を応用し結像光学系を有しない密着型のラインセンサ、ロッドレンズ等の小型のレンズを配列した結像光学系を有する近接型のラインセンサ、CCD(charge coupled device )を撮像素子とし、縮小結像光学系を有するラインセンサカメラ、エリアセンサカメラ、等を使用することができる。エリアセンサカメラ、照明装置、等を有する。撮像部2は折丁S(図3参照)を撮像して撮像信号を出力する。撮像信号はA/D変換器(analog-to-digital converter )によってディジタルデータに変換され、乱丁検査装置本体1のインタフェース部5を経由して記憶部7に記憶される。
【0018】図3に示すように、撮像部2は、中綴製本機の丁合ユニットのフィーダーFに積載され次にフィーダードラム24によって引き出される折丁Sの表面を撮像する。フィーダーFの周りには十分余裕のある空間は存在しないため、図3に示す一例においては、撮像部2は、近接型等のラインセンサが用いられている。撮像部2と折丁Sとの間の仕切り板には開口部、すなわち窓が設けられており、その窓を通じて撮像部2は折丁Sの表面の絵柄を撮像する。撮像は折丁Sがフィーダードラム24によってフィーダーFから引き出されるときに行われる。ラインセンサによる主走査と折丁Sが引き出されるときの副走査によって2次元の撮像画像を得ることができる。
【0019】なお、フィーダードラムFの咬によって一方の端部において把持された折丁Sは、フィーダードラムFの回転にともないレジスターストッパー32までその端部が達する。このとき、ラップドラム20とオープニングドラム22によって折丁Sの他方の2つの端部が開かれるとともに、フィーダードラムFの咬は折丁Sの一方の端部を開放する。これにより、折丁SはギャザリングチェーンGの上にまたぐようにして載せられる。中綴製本機は複数の丁合ユニットを有する。その複数の丁合ユニットにおいて複数の折丁がギャザリングチェーンGの上に重ねられ、一冊分の折丁がまとめられる。
【0020】したがって、乱丁検査装置においてすくなくとも撮像部2は、複数存在する丁合ユニットの数と同数が必要である。しかし、乱丁検査装置本体1は、必ずしも複数存在する丁合ユニットの数と同数が必要とはならない。乱丁検査装置本体1に複数の撮像部2を接続する構成とすることができる。本発明はこのような構成における態様によって限定されることはない。また、特定数の丁合ユニットを有する特定の製本装置に本発明の乱丁検査装置を応用することは極めて容易なことである。そこで、以降の説明においては、丁合ユニット、乱丁検査装置本体1、撮像部2、等の数量については特に言及しない。
【0021】図2に戻って、入力部3は、たとえばキーボード、マウス、等を有する。キーボード、マウス、等を操作して、乱丁検査装置本体1に対し、検査開始、検査終了、動作環境の設定、等の指示入力を行うことができる。出力部4は、たとえばCRT(cathode ray tube)ディスプレイ、液晶ディスプレイ、等のディスプレイである。ディスプレイには、基準画像、平滑化基準画像、検査対象画像、平滑化検査対象画像、判定データ、等を表示することができる。また動作環境を設定する画面、等の指示入力を行う画面を表示することができる。
【0022】乱丁検査装置本体1において、インタフェース部5は、各種のインタフェースを1つのブロックで示したものである。たとえば、撮像部2、入力部3、出力部4だけでなく、イーサーネット等のLAN(local area network)を構成するインターフェース機能を持たせることができる。そして、乱丁検査装置本体1は、生産管理システム、等のコンピュータシステムとネットワーク接続するように構成することができる。
【0023】図2に示すように、演算部6は、平滑化手段8、位置ずれ補正手段9、良否判定手段10から構成され、記憶部7は、基準画像11、平滑化基準画像12、検査対象画像13、平滑化検査対象画像14、判定データ15から構成される。平滑化手段8は、基準画像11と検査対象画像13に対して平滑化処理を行って平滑化基準画像12と平滑化検査対象画像14を得る。平滑化処理の具体的な内容はすでに説明したとおりである。
【0024】位置ずれ補正手段9は、平滑化基準画像12と平滑化検査対象画像14との間の位置ずれを補正する。位置ずれ補正手段9の動作は、通常は、平滑化基準画像12と平滑化検査対象画像14との間の位置ずれ量を検出する過程と、検出した位置ずれ量に基づいて位置ずれを補正する過程とから構成される。しかし、位置ずれを補正する過程は、平滑化基準画像12と平滑化検査対象画像14とにおいて対応する画素を決定する際のアドレス変換と見做すことができる。そのため、位置ずれ補正手段9は位置ずれ量を検出する過程だけで、位置ずれを補正する過程は良否判定手段10に組み込まれる場合がある。本発明においては、位置ずれ補正手段9が独立したものであっても、位置ずれ補正手段9と良否判定手段10が関連して動作するものであってもよい。
【0025】良否判定手段10は、平滑化基準画像12と平滑化検査対象画像14とを比較して良否判定を行い判定データ15を生成する。判定データ15は記憶部7に記憶され、出力部4(ディスプレイ)に判定内容が表示される。また判定データ16はインタフェース5を通じて外部に制御信号として出力される。制御信号は、乱丁であると判定された場合に、■中綴製本機を停止する、■警報を発する、等のために用いられる。
【0026】上記の構成において、次に、本発明の乱丁検査装置における処理過程について整理して説明する。まず、図4のステップS1において、使用する丁合ユニットの番号、適用する平滑化処理の種類、適用する判定方法(許容レベル、等)、等に関する検査条件入力が行われる。この検査条件入力は、オペレータが乱丁検査装置本体1を操作して、直接的に条件を入力するか、または、LANを通じて生産管理装置等からデータ転送を受けて入力を行う。
【0027】次に、ステップS2において、検出タイミングであるか否かが判定される。丁合ユニットにおいて丁合の準備が完了し丁合が開始されると、丁合ユニットの動作に同期して乱丁検査装置は動作を行う。そのため、丁合ユニットの原動軸の回転はロータリーエンコーダ等により検出さて、その検出によって得られる回転信号を乱丁検査装置は入力する。この回転信号に基づいて検出タイミングであるか否かが判定される。検出タイミングでないと判定された場合にはステップS2において乱丁検査装置は待機状態となる。一方、検出タイミングであると判定された場合にはステップS3に進む。
【0028】次に、ステップS3において、丁合ユニットに設けられた撮像部2において折丁の撮像が行われ撮像画像が得られる。次に、ステップS4において、その撮像画像が正規の折丁の撮像画像、すなわち基準画像であるか否かが判定される。基準画像であると判定された場合にはステップS5に進み、基準画像でない(撮像画像は検査対象画像である)と判定された場合にはステップS8に進む。
【0029】撮像画像が基準画像である場合には、ステップS5において、基準画像は記憶部7に基準画像11として記憶される。次に、ステップS6において、平滑化手段8は基準画像に対して平滑化処理を行い平滑化基準画像を生成する。次に、ステップS7において、平滑化基準画像は記憶部7に平滑化基準画像12として記憶される。そして、前述のステップS2に戻る。
【0030】撮像画像が検査対象画像である場合には、ステップS8において、検査対象画像は記憶部7に検査対象画像13として記憶される。平滑化手段8は検査対象画像13を平滑化処理して平滑化検査対象画像を生成する。この平滑化検査対象画像は記憶部7に平滑化検査対象画像14として記憶される。次に、ステップS9において、位置ずれ補正手段9は平滑化基準画像12と平滑化検査対象画像14の位置ずれを補正する。
【0031】次に、ステップS10において、良否判定手段10は、位置ずれ補正を行った平滑化基準画像12と平滑化検査対象画像14に基づいて良否判定を行う。たとえば、平滑化基準画像12と平滑化検査対象画像14の対応する画素の画素値を比較して、その差異が許容範囲に含まれている場合には“良”、すなわち正規の折丁と判定し、その差異が許容範囲を越えている場合には“不良”、すなわち正規の折丁ではなく乱丁であると判定する。その判定は、判定データ15として記憶部7に記憶される。次に、ステップS11において、乱丁検知を継続するか終了するかの判定が行われる。継続する場合にはステップS2に戻って上記の処理過程を繰り返す。終了する場合には処理過程を終了とする。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明の請求項1に係る検査装置によれば、撮像画像に対して平滑化処理を行うことによりモアレの部分の影響を解消するか、すくなくとも問題ない程度に軽減することができ良品を不良品と誤判定することのない検査装置が提供される。また、本発明の請求項2に係る検査装置によれば、中心画素の値を、その近傍の一列の画素を用いて演算した平均値に置き換えることにより平滑化処理が行われる。また、本発明の請求項3に係る検査装置によれば、中心画素の値を、その近傍の行列配置の画素を用いて演算した平均値に置き換えることにより平滑化処理が行われる。また、本発明の請求項4に係る検査装置によれば、正規の折丁を乱丁と誤判定することなく乱丁検出を行う検査装置が提供される。




 

 


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