| 【発明の名称】 |
撮影状態特定方法及び撮影状態特定装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】西尾 佳晃
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| 【要約】 |
【課題】撮影画像から自動的に撮影状態を特定する撮影状態特定方法及び撮影状態特定装置を提供する。
【解決手段】黒色の矩形体とこれを囲む四角の枠とが描かれたシールが一面に貼り付けられたワーク１をカラーテレビカメラ２によって撮影し、得られた画像から画像処理装置３によって前記矩形体及び枠が撮影された領域を抽出し、該矩形体が撮影された領域の大きさ、重心位置、一辺が画像の横方向に対してなす角度、矩形体の周囲の部分の輝度の平均値、並びに枠内における最高の出現頻度の輝度Ｙmax及び該最高の出現頻度の１／１０に最も近い出現頻度の輝度Ｙ10を演算する。演算結果を表示装置５に表示して、カラーテレビカメラ２の設置位置、設置角度、及びピント、並びに照明の光量、及び照射角度を調整する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 撮影された画像に基づいて撮影状態を特定するための撮影状態特定方法において、所定の色の矩形体を有する領域を含んで撮影し、撮影された画像から前記矩形体を抽出し、抽出した矩形体の大きさ、重心位置、及び所定の方向に対して該矩形体の一辺がなす角度を演算し、前記領域に含まれ、前記矩形体を含まない複数の部分について画素値の平均値を演算し、前記領域内で出現頻度が最大の画素値と所定の出現頻度の画素値とを演算し、演算結果に基づいて画像の撮影状態を特定することを特徴とする撮影状態特定方法。
【請求項２】 既に演算された各演算結果と、撮影された画像からの演算結果とを比較し、比較結果に基づいて画像の撮影状態を特定することを特徴とする請求項１記載の撮影状態特定方法。
【請求項３】 前記撮影状態は、撮影機及び撮影すべき対象物の距離並びに撮影倍率と、前記撮影機の前記対象物に対する設置位置及び設置角度と、対象物に光を照射する照明の光量及び照射角度と、前記撮影機の焦点の合致度とを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の撮影状態特定方法。
【請求項４】 撮影された画像に基づいて撮影状態を特定するための撮影状態特定装置において、所定の色の矩形体を有する領域を含んで撮影された画像から前記矩形体を抽出する抽出手段と、抽出した矩形体の大きさ、重心位置、及び所定の方向に対して該矩形体の一辺がなす角度を演算する第１演算手段と、前記領域に含まれ、前記矩形体を含まない複数の部分について画素値の平均値を演算する第２演算手段と、前記領域内で出現頻度が最大の画素値と所定の出現頻度の画素値とを演算する第３演算手段とを備えることを特徴とする撮影状態特定装置。
【請求項５】 前記第１乃至第３演算手段の演算結果を記憶する記憶手段と、該記憶手段が記憶している各演算結果及び撮影された画像からの演算結果を表示する表示手段とを備えることを特徴とする請求項４記載の撮影状態特定装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮影された画像に基づいて、該画像が撮影されたときの撮影状態を特定する撮影状態特定方法及びその実施に使用する撮影状態特定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】撮影された画像の中から対象物を抽出するために、画像内に含まれる特定の領域を輝度，色，テクスチャ等の特徴量の均一な部分画像として識別する画像処理装置が用いられている。
【０００３】特徴量を用いて領域を識別する画像処理装置は、様々な工業分野にて既に利用されている。例えば、色成分を特徴量として領域を識別する画像処理装置は、製品に貼り付けられた色付ラベルの位置を検査する装置、また、混合製造ラインにおける製品又はそれを梱包するパッケージに印刷されたカラーバーにより製品を識別する装置等に応用され、主に食品、薬品等の分野において実用化されている。
【０００４】このような装置においては、撮影すべき対象物が同一である場合であっても、撮影機と対象物との距離、撮影倍率、撮影機の対象物に対する設置位置及び設置角度、対象物に光を照射する照明の光量及び照射角度、並びに撮影機の焦点の合致度等によって決定する撮影状態が変化することによって、処理結果が異なってしまう。
【０００５】このため、撮影状態を均一に保つことが重要である。従って、このような装置を用いて異品種混入検査、印刷不良検査等の作業を行う前には、撮影状態を調整する必要がある。
【０００６】従来、撮影状態の調整は、作業者が経験に基づいて撮影状態を特定し、撮影機の位置、撮影倍率、ピント、照明の位置、及び光量等を調整することによって行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の如き従来の撮影状態特定方法においては、作業者の経験によって撮影状態が特定されるため、作業者毎に結果が異なり、作業に熟練を要するという問題があった。
【０００８】また、僅かな撮影状態の相違を判別することが難しく、微調整を行うことができないという問題があった。
【０００９】また、撮影状態を特定した時々によって結果が異なり、過去の撮影状態を再現することが困難であるという問題があった。
【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、撮影状態特定用の所定の色の矩形体が印刷されたワークを撮影機で撮影し、これによって得られた画像から自動的に撮影状態を特定する撮影状態特定方法及びその実施に使用する撮影状態特定装置を提供することを目的とする。
【００１１】また、本発明の他の目的は、特定した時々において一定の結果を得ることができる撮影状態特定方法及び撮影状態特定装置を提供することにある。
【００１２】また、本発明の他の目的は、過去の撮影状態を記憶し、記憶した撮影状態と特定した撮影状態との比較を行うことにより、過去の撮影状態を再現することができる撮影状態特定方法及び撮影状態特定装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る撮影状態特定方法は、撮影された画像に基づいて撮影状態を特定するための撮影状態特定方法において、所定の色の矩形体を有する領域を含んで撮影し、撮影された画像から前記矩形体を抽出し、抽出した矩形体の大きさ、重心位置、及び所定の方向に対して該矩形体の一辺がなす角度を演算し、前記領域に含まれ、前記矩形体を含まない複数の部分について画素値の平均値を演算し、前記領域内で出現頻度が最大の画素値と所定の出現頻度の画素値とを演算し、演算結果に基づいて画像の撮影状態を特定することを特徴とする。
【００１４】第２発明に係る撮影状態特定方法は、第１発明に係る撮影状態特定方法において、既に演算された各演算結果と、撮影された画像からの演算結果とを比較し、比較結果に基づいて画像の撮影状態を特定することを特徴とする。
【００１５】第３発明に係る撮影状態特定方法は、第１又は第２発明に係る撮影状態特定方法において、前記撮影状態は、撮影機及び撮影すべき対象物の距離並びに撮影倍率と、前記撮影機の前記対象物に対する設置位置及び設置角度と、対象物に光を照射する照明の光量及び照射角度と、前記撮影機の焦点の合致度とを含むことを特徴とする。
【００１６】第４発明に係る撮影状態特定装置装置は、撮影された画像に基づいて撮影状態を特定するための撮影状態特定装置において、所定の色の矩形体を有する領域を含んで撮影された画像から前記矩形体を抽出する抽出手段と、抽出した矩形体の大きさ、重心位置、及び所定の方向に対して該矩形体の一辺がなす角度を演算する第１演算手段と、前記領域に含まれ、前記矩形体を含まない複数の部分について画素値の平均値を演算する第２演算手段と、前記領域内で出現頻度が最大の画素値と所定の出現頻度の画素値とを演算する第３演算手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】第５発明に係る撮影状態特定装置は、第４発明に係る撮影状態特定装置において、前記第１乃至第３演算手段の演算結果を記憶する記憶手段と、該記憶手段が記憶している各演算結果及び撮影された画像からの演算結果を表示する表示手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】第１発明、第３発明、及び第４発明による場合は、撮影機から撮影対象物までの距離が長いほど、所定の色の矩形体が撮影された領域の大きさが小さくなり、前記距離が短いほど、前記領域の大きさが大きくなる。また同様に、撮影機の撮影倍率が低いほど、前記領域の大きさが小さくなり、前記撮影倍率が高いほど前記領域の大きさが大きくなる。従って、前記領域の大きさによって撮影機から撮影対象物までの距離又は撮影倍率を特定する。
【００１９】また、撮影機の撮影対象物に対する相対的な設置位置が変化することによって前記矩形体の画像上の重心位置が変化する。従って、前記重心位置によって撮影機の前記対象物に対する設置位置を特定する。
【００２０】また、撮影機の撮影対象物に対する相対的な設置角度が変化することによって画像上の所定の方向に対して前記矩形体の一辺がなす角度が変化する。従って、前記角度によって撮影機の前記対象物に対する設置角度を特定する。
【００２１】また、撮影対象物に光を照射する照明の光量及び照射角度が変化することによって、撮影画像の各画素の画素値が変化する。従って、前記矩形体に対して縦方向及び横方向に隣接する４つの部分夫々の平均画素値によって照明の光量及び照射角度を特定する。
【００２２】また、撮影機のピントが変化することによって、撮影画像の画素値についてのヒストグラムが変化する。従って、前記矩形体を含む領域内で出現頻度が最大の画素値と所定の出現頻度の画素値によって撮影機の焦点の合致度を特定する。
【００２３】このようにすることによって、自動的に撮影状態を特定することができ、特定した時々で一定の結果を得ることができる。
【００２４】第２発明及び第５発明による場合は、過去に特定した撮影状態と、撮影された画像から演算によって特定された撮影状態と表示し、これらを比較することによって、撮影状態を過去の撮影状態に近づけるように調整することができ、一定の撮影状態を再現することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本発明に係る撮影状態特定装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】図１において、１は撮影対象となるワークである。ワーク１は、その側方に設けられたカラーテレビカメラ２により撮影され、カラーテレビカメラ２は、撮影した原画像のアナログのＲ値，Ｇ値，及びＢ値をカラーテレビカメラ２に接続された画像処理装置（撮影状態特定装置）３に与える。
【００２７】画像処理装置３は、Ａ／Ｄ変換器等を用いてなる画像入力部３１と、演算処理を行なうＣＰＵ３２と、ＣＰＵ３２から与えられる情報を記憶するメモリ３４と、Ｄ／Ａ変換器等を用いてなる画像出力部３３とを備えてなり、画像入力部３１は、カラーテレビカメラ２から与えられたアナログのＲ値，Ｇ値，及びＢ値をディジタルのＲ値，Ｇ値，及びＢ値に変換してＣＰＵ３２に与える。ＣＰＵ３２は、与えられたＲ値，Ｇ値，及びＢ値をメモリ３４に格納するとともに、このＲ値，Ｇ値，及びＢ値を画像出力部３３に与える。画像出力部３３は、与えられたディジタルのＲ値，Ｇ値，及びＢ値をアナログのＲ値，Ｇ値，及びＢ値に変換し、これを画像処理装置３に接続されたＣＲＴ等の表示装置５に図２に示す如き原画像２ａを出力して画面表示させるようになっている。
【００２８】図２は、原画像２ａを示す模式図である。表示装置５に表示された原画像２ａには、ワーク１の側面が撮影されている。ワーク１の側面には撮影状態特定用のラベル１１が貼り付けられており、該ラベル１１には、白地に所定の幅の四角の枠１１ａと、該枠１１ａの内側に横長の矩形体１１ｂとが黒色で印刷されている。
【００２９】なお、枠１１ａ及び矩形体１１ｂの色は黒色に限らないことはいうまでもない。
【００３０】そして、ＣＰＵ３２によって以下に説明するような処理が行われ、表示装置５に表示された処理結果によって作業者が撮影状態を特定する。図３，４はＣＰＵ３２の処理を示すフローチャートである。以下、画像の左上隅を原点としており、右方向をｘ軸方向、下方向をｙ軸方向としている。
【００３１】原画像２ａの各画素に対応するＲ値，Ｇ値，及びＢ値を取込み、メモリ３４に格納する（ステップＳ１）。取込んだ原画像２ａの各画素のＲ値，Ｇ値，及びＢ値と、予め設定されたＲ値，Ｇ値，及びＢ値の閾値とを比較することによって二値化し（ステップＳ２）、前記枠１１ａと矩形体１１ｂとを抽出する。二値化画像に対してラベリング処理を行い（ステップＳ３）、枠１１ａと矩形体１１ｂとを異なる番号でラベル付けする。
【００３２】続いて、例えば、ラベル付けされた２つの領域に含まれる画素のｘ座標値（又はｙ座標値）の最大値（又は最小値）を比較し、最大値（又は最小値）が大きい（又は小さい）領域の方を前記枠１１ａと判断するなどして、前記枠１１ａが撮影された領域と前記矩形体１１ｂが撮影された領域とを判別する（ステップＳ４）。
【００３３】矩形体１１ｂが撮影された領域に含まれる画素数を計数して矩形体１１ｂの大きさを求め（ステップＳ５）、この結果を出力して（ステップＳ６）、表示装置５に表示する。
【００３４】次いで、矩形体１１ｂが撮影された領域の重心位置を演算し（ステップＳ７）、この結果を出力し（ステップＳ８）、表示装置５に表示する。
【００３５】なお、本実施の形態１では重心位置を求め易いようにラベル１１に矩形体１１ｂを印刷するものとしたが、その形状はこれに限ったものではなく、円形又は楕円形等であってもよいことはいうまでもない。
【００３６】次に、矩形体１１ｂが撮影された領域の慣性モーメントが最小（又は最大）となる慣性主軸の方向を演算することにより、矩形体１１ｂの長辺（又は短辺）の方向を求め（ステップＳ９）、該長辺（又は短辺）の方向とｘ軸（又はｙ軸）方向との偏差を演算し（ステップＳ１０）、この結果を出力して（ステップＳ１１）、表示装置５に表示する。
【００３７】前記枠１１ａに囲まれた領域のうち、矩形体１１ｂが撮影された領域と上下左右で夫々隣接する４つの部分を抽出する（ステップＳ１２）。これは、例えば矩形体１１ｂが撮影された領域に含まれる各画素のｘ座標値と同一のｘ座標値を有し、矩形体１１ｂが撮影された領域に含まれる各画素のｙ座標値よりも大きい（又は小さい）ｙ座標値を有する画素を求めることにより、矩形体１１ｂが撮影された領域の下側（又は上側）に隣接する部分を抽出し、矩形体１１ｂが撮影された領域に含まれる各画素のｘ座標値よりも大きい（又は小さい）ｘ座標値を有する画素を求めることにより、矩形体１１ｂが撮影された領域の右側（又は左側）に隣接する部分を抽出することによってなされる。そして、これら４つの部分夫々について、画素の輝度Ｙの平均値を演算する（ステップＳ１３）。このときの輝度Ｙは次式で与えられる。
Ｙ＝０．３０Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂそして、この結果を出力し（ステップＳ１４）、表示装置５に表示する。
【００３８】なお、画素値として輝度Ｙを求め、輝度Ｙの平均値を演算する構成としたが、これに限ったものではなく、例えば、画素値としてＲ値，Ｇ値，及びＢ値の和を求め、その平均値を演算する構成などでもよいことはいうまでもない。
【００３９】更に、前記枠１１ａに囲まれた領域内で輝度Ｙについてのヒストグラムを演算し（ステップＳ１５）、出現頻度が最大の輝度Ｙmax と、出現頻度が輝度Ｙmaxの出現頻度の１／１０に最も近い輝度Ｙ10との差の絶対値を演算し（ステップＳ１６）、この結果を出力して（ステップＳ１７）、表示装置５に表示する。
【００４０】なお、輝度値についてのヒストグラムを求める構成としたが、これに限ったものではなく、例えば、Ｒ値についてのヒストグラムであってもよい。
【００４１】また、出現頻度が輝度Ｙmax の出現頻度の１／１０に最も近い輝度Ｙ10を求める構成としたが、これに限ったものではなく、例えば、輝度Ｙmax の出現頻度の１／５に最も近い出現頻度の輝度などとしてもよいことはいうまでもない。
【００４２】また、輝度Ｙmax と輝度Ｙ10との差の絶対値を求める構成としたが、これに限ったものではなく、例えば、輝度Ｙmax と輝度Ｙ10との差であってもよいことはいうまでもない。
【００４３】表示装置５に表示された矩形体１１ｂが撮影された領域の画素数によって、作業者はカラーテレビカメラ２のワーク１に対する相対的な設置位置又は撮影倍率を調整する。
【００４４】また、矩形体１１ｂが撮影された領域の重心位置によって、作業者はカラーテレビカメラ２のワーク１に対する相対的な設置位置を調整する。
【００４５】また、矩形体１１ｂの長辺の方向とｘ軸方向との偏差によって、作業者はカラーテレビカメラ２のワーク１に対する相対的な設置角度を調整する。
【００４６】また、４つの部分の輝度Ｙの平均値によって、作業者は照明（図示せず）の光量及びワーク１への照射角度を調整する。
【００４７】また、輝度Ｙmax と輝度Ｙ10との差の絶対値によって、作業者はカラーテレビカメラ２のピントを調整する。
【００４８】以上の如き構成により、カラーテレビカメラ２とワーク１との距離、カラーテレビカメラ２の撮影倍率、カラーテレビカメラ２のワーク１に対する相対的な設置位置及び設置角度、照明の光量及びワーク１に対する照射角度、並びにカラーテレビカメラ２の焦点の合致度によって定まる撮影状態を自動的に特定し、特定した時々で一定の結果を得ることができる。
【００４９】実施の形態２．演算した前記画素数，重心位置，長辺の方向とｘ軸方向との偏差，４つの部分の輝度Ｙの平均値，及び輝度Ｙmax と輝度Ｙ10との差をメモリ３４に記憶し、記憶した内容を新たに演算した演算結果と共に表示装置５に表示する。
【００５０】図５，６は、ＣＰＵ３２の処理を示すフローチャートである。ステップＳ１〜Ｓ１７は、実施の形態１と同じ処理を行う。そして、メモリ３４に記憶されている各値を出力し（ステップＳ１８）、表示装置５に表示する。演算した結果をメモり３４に記憶するための指示が作業者によって入力されたか否かを判別し（ステップＳ１９）、指示がある場合、各演算結果をメモり３４に記憶する（ステップＳ２０）、処理を終了する。また、ステップＳ１９において、指示がない場合は処理を終了する。
【００５１】その他、実施の形態１と同様の部分については同符号を付し、説明を省略する。
【００５２】なお、画像処理装置３によってメモリ３４に記憶してある記憶内容と、新たに演算した演算結果との偏差を演算するなどして比較し、比較結果を表示装置５に表示する構成であってもよい。
【００５３】以上の如き構成により、作業者が記憶した撮影状態に一致するように撮影状態を調整することによって、記憶した撮影状態を再現することができる。
【００５４】
【発明の効果】以上詳述した如く第１発明、第３発明、及び第４発明による場合は、所定の色の矩形体が撮影された領域の大きさによって撮影機から撮影対象物までの距離又は撮影倍率を特定し、前記矩形体の画像上の重心位置によって撮影機の前記対象物に対する設置位置を特定し、画像上の所定の方向に対して前記矩形体の一辺がなす角度によって撮影機の前記対象物に対する設置角度を特定し、前記矩形体に対して縦方向及び横方向に隣接する４つの部分夫々の平均画素値がによって照明の光量及び照射角度を特定し、前記矩形体を含む領域内で出現頻度が最大の画素値と所定の出現頻度の画素値によって撮影機の焦点の合致度を特定することによって、自動的に撮影状態を特定することが可能となり、特定した時々で一定の結果を得ることが可能となる。
【００５５】第２発明及び第５発明による場合は、過去に特定した撮影状態と、撮影された画像から演算によって特定された撮影状態とを表示し、これらを比較することによって、撮影状態を過去の撮影状態に近づけるように調整することができ、一定の撮影状態を再現することが可能となる等本発明は優れた効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１２９２５３
【氏名又は名称】株式会社キーエンス
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| 【出願日】 |
平成１２年１月１１日（２０００．１．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７８８６８
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 登夫
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１９４１１３（Ｐ２００１−１９４１１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年７月１９日（２００１．７．１９） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３０７１（Ｐ２０００−３０７１） |
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