エッジ検出方法及び画像処理装置
【課題】被撮像物の材質あるいは背景や周辺環境、さらには、光源の照明方向や明るさに左右されることなく被撮像物のエッジ位置を正確に検出する。
【解決手段】被撮像物ＩＯのエッジを検出するために、制御部３は、被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた光源ＬＥＤを予め定められた順番で１つずつ点灯させることで、その点灯タイミングに同期して被撮像物を定点からカメラ２で撮像して当該被撮像物の濃淡画像を連続的に取得する。演算処理部４は、この点灯タイミングに同期して連続的に取得したすべての濃淡画像で、画素列毎に各画素の階調を比較して、階調の最大値となる画素と最小値となる画素との差分値を微分処理して画素列毎に微分値分布を算出し、この微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出する。
【解決手段】被撮像物ＩＯのエッジを検出するために、制御部３は、被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた光源ＬＥＤを予め定められた順番で１つずつ点灯させることで、その点灯タイミングに同期して被撮像物を定点からカメラ２で撮像して当該被撮像物の濃淡画像を連続的に取得する。演算処理部４は、この点灯タイミングに同期して連続的に取得したすべての濃淡画像で、画素列毎に各画素の階調を比較して、階調の最大値となる画素と最小値となる画素との差分値を微分処理して画素列毎に微分値分布を算出し、この微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエッジ検出方法及び画像処理装置に係り、特に、画像における各画素の濃淡によって被撮像物のエッジを検出するエッジ検出方法及び画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カメラで撮像した被撮像物の画像における各画素の濃淡から当該被撮像物のエッジを検出する方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００３】
特許文献１に開示されたエッジ画像のエッジ連結方法は、輪郭抽出技術において、一般的なエッジ連結処理にて連結できなかった線分を適切に連結するものである。この方法では、まず、カメラでワークを撮像した画像を取得後、一定の計測領域を指定してエッジ検出処理を行う。このエッジ検出処理は、入力画像に対して微分処理を行うことで得た微分強度画像から、エッジ検出閾値に基づき閾値以上の強度を示す成分、即ち、濃淡変化の大きい微分値をエッジ画像として抽出する。この際、検出されたエッジが連続線とならず途切れた場合には、エッジの切断位置の対応関係を適切に判別するエッジ連結安定化処理を行うことで、エッジ点同士を適切に連結することができるようになる。
【０００４】
また、特許文献２に開示されたエッジ検出方法は、エッジ部近傍の微分値分布が急峻である場合だけではなく、ピントが外れたりエッジ部近傍の微分値分布がなだらかだったりした場合にも、撮影された濃淡画像に含まれるエッジ位置を、切替処理のない１つの画像処理シーケンスにより、正確且つ安定して検出するものである。この方法では、カメラにより撮影した被測定物の濃淡画像に対して微分処理を施すことにより微分画像を作成する。この微分画像上を走査し、走査された画素の微分値の中から最も値の大きいものを抽出して、この最大の微分値を有する画素の位置をピーク値とする。そして、このピーク値の近傍の微分画像に対して非線形演算を行い、この非線形演算により得られた分布曲線に対して近似曲線とのマッチング処理を施すことで、被測定物のエッジ位置を算出することができるので、非線形演算により得られた分布曲線はその元になった微分画像の分布曲線に比して、分布曲線のピーク領域がより大きく、一方、分布曲線のすそ野領域はより小さくなるので、すそ野領域の変動の影響を相対的に小さくすることができる。
【０００５】
なお、このようなエッジを検出する方法では、カメラによる被撮像物（ワーク、被測定物）の検出精度を高めるために、ハロゲンランプ等の光源によって被撮像物を照明することが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５７３５号公報
【特許文献２】特開２００２−８０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、背景技術に記載した２つのエッジ検出方法では、被撮像物の材質あるいは背景や周辺環境によっては当該被撮像物のエッジ位置を正確に検出することができなくなる虞があった。また、光源の照明方向に対して面直状態に被撮像物が位置している場合や、光源の明るさが強すぎる場合には、フレアやゴーストが生じることがあるので、エッジ自体を検出することができなくなることがあった。この場合、特許文献１に開示されたエッジ画像のエッジ連結方法では、エッジ点同士を適切に連結することができなくなったり、また、エッジの一部として特徴的な部分が検出できなくなる場合があるので、間違った方向にエッジ点を連結したりする虞があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の難点を解消するためになされたもので、被撮像物の材質あるいは背景や周辺環境、さらには、光源の照明方向や明るさに左右されることなく被撮像物のエッジ位置を正確に検出することができるエッジ検出方法及び画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成する第１の態様であるエッジ検出方法は、被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた光源を当該被撮像物に対して照射させるにあたり、複数設けられた光源を予め定められた順番で１つずつ点灯させる点灯ステップと、点灯ステップで順次点灯させる複数の光源の点灯タイミングに同期して被撮像物を定点から撮像して当該被撮像物の濃淡画像を取得する撮像ステップと、撮像ステップで点灯タイミングに同期して取得したすべての濃淡画像で、予め定められた画素列毎に各画素の階調を比較して、画素毎に階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する差分処理ステップと、差分処理ステップで算出した画素の差分値を微分処理して画素列毎に微分値分布を算出する微分処理ステップと、微分処理ステップで算出した微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出するエッジ点検出ステップとを有するものである。
【００１０】
本発明の第２の態様は第１の態様であるエッジ検出方法において、エッジ点検出ステップで検出されたエッジ点となる画素の微分値を画素列毎に連結して被撮像物のエッジ部位を抽出するエッジ抽出ステップを含むものである。
【００１１】
本発明の第３の態様は第１の態様又は第２の態様であるエッジ検出方法において、閾値は、被撮像物のエッジとして捉えることができる値である。
【００１２】
また、本発明の第４の態様である画像処理装置は、被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた光源と、複数設けられた光源側に設けられ被撮像物を定点から撮像するカメラと、複数設けられた光源を予め定められた順番で１つずつ点灯させると共に、複数設けられた光源の点灯タイミングに同期してカメラのシャッターを駆動させる制御部と、カメラで点灯タイミングに同期して撮像された被撮像物の画像の濃淡から当該被撮像物のエッジを検出する演算処理部とを備え、演算処理部は、カメラで点灯タイミングに同期して撮像された被撮像物の濃淡画像を取得する濃淡画像取得機能と、濃淡画像取得機能で取得したすべての濃淡画像で、予め定められた画素列毎に各画素の階調を比較して、画素毎に階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する差分処理機能と、差分処理機能で算出した画素の差分値を微分処理して画素列毎に微分値分布を算出する微分処理機能と、微分処理機能で算出した微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出するエッジ点検出機能とを有するものである。
【００１３】
本発明の第５の態様は第４の態様である画像処理装置において、演算処理部は、エッジ点検出機能で検出されたエッジ点となる画素の微分値を画素列毎に連結して被撮像物のエッジ部位を抽出するエッジ抽出機能を有するものである。
【００１４】
本発明の第６の態様は第４の態様又は第５の態様である画像処理装置において、複数設けられた光源は、等間隔で配置されているものである。
【００１５】
本発明の第７の態様は第６の態様である画像処理装置において、複数設けられた光源は、カメラを中心にして同数で振り分けられているものである。
【００１６】
さらに、本発明の第８の態様は第４の態様乃至第７の態様のうち何れか１つである画像処理装置において、光源は発光ダイオードである。
【００１７】
このようなエッジ検出方法及び画像処理装置は、被撮像物のエッジを検出するために、被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた光源を予め定められた順番で１つずつ点灯させることで、その点灯タイミングに同期して被撮像物を定点から撮像して当該被撮像物の濃淡画像を連続的に取得する。この点灯タイミングに同期して連続的に取得したすべての濃淡画像で、画素列毎に各画素の階調を比較して、階調の最大値となる画素と最小値となる画素との差分値を微分処理して画素列毎に微分値分布を算出し、この微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出することで、被撮像物の材質あるいは背景や周辺環境、さらには、光源の照明方向や明るさに左右されることなく被撮像物のエッジ点を正確且つ安定して検出することが可能になる。また、この差分値を使用することで、階調変化による情報量を減らすことができるので、微分処理における処理速度の低下を防ぐことができる。さらに、微分処理することで得られた画素列の微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出し、そのエッジ点となる画素の微分値を画素列毎に連結して被撮像物のエッジ部位を描画するので、当該エッジ部位を正しく抽出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のエッジ検出方法及び画像処理装置によれば、被撮像物に対して複数の方向から光源を順次当てることで、それぞれの点灯タイミングで撮像された被撮像物の濃淡画像を連続的に得ることができることから、複数の方向から光源を順次当てたすべての濃淡画像からエッジ点を確実に検出できる輝度差分を得ることができるので、被撮像物の材質あるいは背景や周辺環境、さらには、光源の照明方向や明るさに左右されることなく被撮像物のエッジ位置を正確且つ安定して検出することができるようになる。したがって、生産ライン等の部品検査において部品欠陥を適切に検出することができるようになるので、組立製品の品質向上やライン稼働率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のエッジ検出方法に用いる画像処理装置の好ましい実施の形態例を示す装置構成のブロック図である。
【図２】本発明のエッジ検出方法の好ましい実施の形態例を示すフローチャート図である。
【図３】本発明のエッジ検出方法及び画像処理装置で撮像した被撮像物の濃淡画像の状態を示す説明図で、（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ被撮像物を中心にして相対する位置から当該被撮像物に光源を当てた時の輝度の階調変化の状態を示す図である。
【図４】本発明のエッジ検出方法で取得した被撮像物の濃淡画像の検出範囲における各画素の階調を示す説明図で、（Ａ）は図３（Ａ）の状態における図、（Ｂ）は図３（Ｂ）の状態における図である。
【図５】本発明のエッジ検出方法を示す説明図で、（Ａ）は図４（Ａ）、（Ｂ）における差分処理の結果を示す図で、（Ｂ）は（Ａ）で選択した画素列の微分値分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のエッジ検出方法及び画像処理装置を実施するための最良の形態例について、図面を参照して説明する。
【００２１】
本発明の画像処理装置は図１に示すように、被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた照明としての光源ＬＥＤと、複数設けられた光源ＬＥＤ側に設けられ被撮像物ＩＯを定点から撮像するカメラ２と、複数設けられた光源ＬＥＤを予め定められた順番で１つずつ点灯させると共に、複数設けられた光源ＬＥＤの点灯タイミングに同期してカメラ２のシャッターを駆動させる制御部３と、カメラ２で点灯タイミングに同期して撮像された被撮像物ＩＯの画像の濃淡から当該被撮像物ＩＯのエッジを検出する演算処理部４とを備えている。
【００２２】
光源ＬＥＤは、発光ダイオードが好ましい。発光ダイオードは、入力電圧に対する応答が速く照明に用いた場合は点灯と同時に最大光量が得られるので、精度よく撮像することができるからである。この複数設けられた光源ＬＥＤは、等間隔で配置されていることが好ましい。複数の光源ＬＥＤを等間隔で配置することで、後述する演算処理部４で各位置の光源ＬＥＤによって照射された被撮像物の画像をカメラ２でそれぞれ取得することで、濃淡の差が明らかに異なる画像を精度良く得ることができる。さらに、複数設けられた光源ＬＥＤは、カメラ２を中心にして同数で振り分けられていることが好ましい。複数の光源ＬＥＤを、カメラ２を中心にして同数で振り分けることで、後述する演算処理部４でカメラ２から取得した複数の画像のうち一部の画像で発生する虞のあるフレアやゴーストを気にすることなく、濃淡の差が明らかに異なる画像を得ることができる。
【００２３】
カメラ２は、後述する演算処理部４で被撮像物ＩＯのエッジを検出するために、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を用いてデジタル画像データを生成するデジタルカメラが好適で、所定の焦点距離のレンズを取り付けることで、被撮像物を所定の視野で撮像することができる。
【００２４】
制御部３は、複数設けられた光源ＬＥＤを予め定められた順番で１つずつ点灯させことができるように、当該複数設けられた光源ＬＥＤに電気的に接続され、また、複数設けられた光源ＬＥＤの点灯タイミングに同期してカメラ２のシャッターを駆動させることができるように、当該カメラ２に電気的に接続されている。
【００２５】
演算処理部４はコンピュータが好ましく、内部にＣＰＵ等の演算処理装置を備えると共に、ブラウン管モニタや液晶ディスプレイ等の表示画面を有する表示装置や、キーボード、マウス等の入力デバイス、さらに、ハードディスクドライブ等の記憶装置で構成され、カメラ２からのデジタル画像データを記憶装置に記憶できるように、当該カメラ２に電気的に接続さている。
【００２６】
この演算処理部４は、カメラ２で点灯タイミングに同期して撮像された被撮像物ＩＯの濃淡画像を取得する濃淡画像取得機能４１と、濃淡画像取得機能４１で取得したすべての濃淡画像で、予め定められた画素列毎に各画素の階調を比較して、画素毎に階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する差分処理機能４２と、差分処理機能４２で算出した画素の差分値を微分処理して画素列毎に微分値分布を算出する微分処理機能４３と、微分処理機能４３で算出した微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出するエッジ点検出機能４４とを有している。
【００２７】
濃淡画像取得機能４１は、カメラ２で撮像した濃淡画像が白黒の濃淡のグレースケール画像の場合にはそのデジタル画像データをそのまま差分処理機能に送出するが、カラー画像を取得する場合には当該カラー画像をグレースケール画像に変換する機能（図示せず。）を付加させる。また、エッジ点検出機能４４の閾値は、初期設定の都度、即ち、異なる被撮像物毎に新たに設定され記録装置に記録される。
【００２８】
また、演算処理部４は、エッジ点検出機能４４で検出されたエッジ点となる画素の微分値を画素列毎に連結して被撮像物のエッジ部位を抽出するエッジ抽出機能４５を有している。
【００２９】
このように構成された画像処理装置１の各構成は、演算処理装置によって実行されるプログラムによって実現されるものである。このプログラムによるデータ処理手順について、図２のフローチャートに基づき説明する。なお、光源ＬＥＤは発光ダイオード、カメラ２はデジタルカメラを使用して、図１に示すように、発光ダイオードＬＥＤはデジタルカメラ２を中心にして１０個ずつ振り分けて等間隔に配置されているものとする。
【００３０】
発光ダイオードは図１中において符号を単にＬＥＤと１つだけ付してあるが、２０個の発光ダイオードの符号は図１中、Ｙ１方向からＹ２方向に向かって、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４、ＬＥＤ５、ＬＥＤ６、ＬＥＤ７、ＬＥＤ８、ＬＥＤ９、ＬＥＤ１０、ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２、ＬＥＤ１３、ＬＥＤ１４、ＬＥＤ１５、ＬＥＤ１６、ＬＥＤ１７、ＬＥＤ１８、ＬＥＤ１９、ＬＥＤ２０とする。したがって、Ｙ１方向の端部に位置する発光ダイオードがＬＥＤ１、Ｙ２方向の端部に位置する発光ダイオードがＬＥＤ２０となるので、発光ダイオードＬＥＤ１、及び発光ダイオードＬＥＤ２０は、被撮像物ＩＯを中心にして相対する位置に配置されることになる。
【００３１】
作業者が画像処理装置１でエッジ検出を開始すると（ステップ１０１）、制御部３は、２０個の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２０を、発光ダイオードＬＥＤ１からＬＥＤ２０に向かって１つずつ点灯して、それぞれの位置から被撮像物ＩＯに対して光を順次照射させる（ステップ１０２）。また、制御部３は、点灯ステップであるステップ１０２で順次点灯させる２０個の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２０の点灯タイミングに同期して被撮像物ＩＯを、定点からデジタルカメラ２で撮像する（ステップ１０３）。この撮像ステップであるステップ１０３で撮像された２０個の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２０それぞれの位置から被撮像物ＩＯに対して光を順次照射させた状態のデジタル画像データである当該被撮像物ＩＯの濃淡画像を、演算処理部４の濃淡画像取得機能４１で記憶装置に記憶させる。
【００３２】
この記憶装置に記憶された濃淡画像は、２０個の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２０の被撮像物ＩＯに対する照射方向がそれぞれ異なるので、例えば、発光ダイオードＬＥＤ１から被撮像物ＩＯに対して光を照射させた状態の被撮像物ＩＯの濃淡画像（図３（Ａ））と、発光ダイオードＬＥＤ２０から被撮像物ＩＯに対して光を照射させた状態の被撮像物の濃淡画像（図３（Ｂ））とは、濃側が被撮像物ＩＯに対して相反する位置に現れる。したがって、淡側も被撮像物ＩＯに対して相反する位置に現れる。このことから、２０枚の濃淡画像は、濃淡の現れる位置がそれぞれ異なることになる。
【００３３】
ステップ１０２で２０個の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２０がすべて点灯され、ステップ１０３でその点灯タイミングに同期してデジタルカメラ２で撮像された被撮像物ＩＯのすべての濃淡画像が記憶装置に記憶されると、ステップ１０３で取得したすべての濃淡画像は演算処理部４の差分処理機能４２によって処理される（ステップ１０４）。差分処理機能４２は、記録装置に記録されたステップ１０３で取得したすべての濃淡画像で、予め定められた画素列毎に各画素の階調を比較して、画素列毎に階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する（ステップ１０５）。なお、この場合における階調値は、最小値が０、最大値が２５５とする。
【００３４】
この差分処理ステップであるステップ１０５は具体的には図４に示すように、予め設定された被撮像物ＩＯの検出範囲ＲＤ、例えば、画素列の領域をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇの７個に分割し、画素列に直交する画素行の領域を１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１の１１個に分割している。図４（Ａ）は、発光ダイオードＬＥＤ１から被撮像物ＩＯに対して光を照射させた状態の被撮像物ＩＯの濃淡画像の各画素の階調値を表し、また、図４（Ｂ）は、発光ダイオードＬＥＤ２０から被撮像物ＩＯに対して光を照射させた状態の被撮像物ＩＯの濃淡画像の各画素の階調値を表している。ここで、例えば画素列Ｄに注目すると、１１個の画素行１〜１１は何れも最初に撮像した１枚目の濃淡画像と、最後に撮像した２０枚目の濃淡画像に、それぞれ最大の階調の画素と最小の階調の画素が含まれていることになるので、画素行１〜１１それぞれにおいて階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する。なお、階調値がすべての濃淡画像２０枚において同一の場合には、階調値は０（ゼロ）となる。
【００３５】
ステップ１０５で差分処理した結果は図５（Ａ）に示すように、画素列Ｄにおける画素行１の階調値は３５、画素行２の階調値は１６９、画素行３の階調値は１３、画素行４の階調値は３、画素行５の階調値は２０、画素行６の階調値は０、画素行７の階調値は２０、画素行８の階調値は４０、画素行９の階調値は６０、画素行１０の階調値は２０８、画素行１１の階調値は２となる。
【００３６】
ステップ１０５で算出した画素の差分値を、演算処理部４の微分処理機能４３で微分処理して画素列Ａ〜Ｇ毎に微分値分布を算出する（ステップ１０６）。ここで、画素列Ｄに注目すると、微分値分布は図５（Ｂ）に示すような曲線を描くことになる。
【００３７】
微分処理ステップであるステップ１０６で算出した微分値分布から、演算処理部４のエッジ点検出機能４４で予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出する（ステップ１０７）。この閾値は、被撮像物ＩＯのエッジとして捉えることができる値で設定されている。なお、閾値の設定を低くすると、処理時間がかかるが、輝度差の少ないエッジでも認識することが可能になるが、この閾値を高く設定すると、処理時間は短くなるが、エッジを抽出しにくくなる。したがって、被撮像物ＩＯのエッジ位置やエッジ形状によって適切に設定することになる。また、画素位置は、画素列の領域及び画素行の領域によって定まっている。即ち、図５（Ａ）に示す差分画像では、例えば、画素列Ｄ及び画素行２の階調値１６９である領域がエッジ点の画素位置となる。
【００３８】
このステップ１０７で検出するエッジ点は、被撮像物ＩＯの形状が単純な円柱なので、画素列Ｄでは図５（Ｂ）に示すように、階調の微分値分布が急激に変化する箇所である画素行２と画素行１０とが該当することになる。このことから、閾値は円柱の両側面のエッジを検出できる値で設定されることになる。
【００３９】
エッジ点検出ステップであるステップ１０７で検出されたエッジ点となる画素の微分値を、演算処理部４のエッジ抽出機能４５で画素列毎に連結して被撮像物ＩＯのエッジ部位を抽出する（ステップ１０８）。これにより、エッジ検出を終了する（ステップ１０９）。
【００４０】
このようなエッジ検出方法及び画像処理装置によれば、被撮像物ＩＯのエッジを検出するために、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２０を予め定められた順番で１つずつ点灯させる点灯タイミングに同期して、デジタルカメラ２で被撮像物ＩＯを定点から撮像して当該被撮像物ＩＯの濃淡画像を連続的に取得する。この点灯タイミングに同期して連続的に取得したすべての濃淡画像で、画素列毎に各画素の階調を比較して、階調の最大値となる画素と最小値となる画素との差分値を微分処理して画素列毎に微分値分布を算出し、この微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出することができるので、被撮像物ＩＯの材質あるいは背景や周辺環境、さらには、光源の照明方向や明るさに左右されることなく被撮像物ＩＯのエッジ点を正確且つ安定して検出することが可能になる。また、この差分値を使用することで、階調変化による情報量を減らすことができるので、微分処理における処理速度の低下を防ぐことができる。さらに、微分処理することで得られた画素列の微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出し、そのエッジ点となる画素の微分値を画素列毎に連結して被撮像物ＩＯのエッジ部位を描画するので、当該エッジ部位を正しく抽出することができる。
【００４１】
したがって、複数の角度位置から被撮像物に光源を照らしてカメラで撮像することから、すべての濃淡画像がフレアやゴーストを起こすことはないので、エッジ点を正確に検出することができ、結果、エッジ点同士を適切に繋ぎ合わせることができるようになる。
【００４２】
なお、上述した実施例のステップ１０５においては画素列Ｄの各画素では、最初に撮像した１枚目の濃淡画像と、最後に撮像した２０枚目の濃淡画像に、それぞれ最大の階調と最小の階調のものが含まれていたが、被撮像物の形状によっては、これら２枚だけとは限らず、他の撮像回における濃淡画像に最大の階調の画素あるいは最小の階調の画素が含まれている場合がある。この場合は、その撮像回における濃淡画像の画素を、１枚目の濃淡画像及び２０枚目の濃淡画像と共に使用して、階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出することになる。
【００４３】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００４４】
１……画像処理装置
２……カメラ
３……制御部
４……演算処理部
４１……濃淡画像取得機能
４２……差分処理機能
４３……微分処理機能
４４……エッジ点検出機能
４５……エッジ抽出機能
ＬＥＤ……光源
ＩＯ……被撮像物
【技術分野】
【０００１】
本発明はエッジ検出方法及び画像処理装置に係り、特に、画像における各画素の濃淡によって被撮像物のエッジを検出するエッジ検出方法及び画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カメラで撮像した被撮像物の画像における各画素の濃淡から当該被撮像物のエッジを検出する方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００３】
特許文献１に開示されたエッジ画像のエッジ連結方法は、輪郭抽出技術において、一般的なエッジ連結処理にて連結できなかった線分を適切に連結するものである。この方法では、まず、カメラでワークを撮像した画像を取得後、一定の計測領域を指定してエッジ検出処理を行う。このエッジ検出処理は、入力画像に対して微分処理を行うことで得た微分強度画像から、エッジ検出閾値に基づき閾値以上の強度を示す成分、即ち、濃淡変化の大きい微分値をエッジ画像として抽出する。この際、検出されたエッジが連続線とならず途切れた場合には、エッジの切断位置の対応関係を適切に判別するエッジ連結安定化処理を行うことで、エッジ点同士を適切に連結することができるようになる。
【０００４】
また、特許文献２に開示されたエッジ検出方法は、エッジ部近傍の微分値分布が急峻である場合だけではなく、ピントが外れたりエッジ部近傍の微分値分布がなだらかだったりした場合にも、撮影された濃淡画像に含まれるエッジ位置を、切替処理のない１つの画像処理シーケンスにより、正確且つ安定して検出するものである。この方法では、カメラにより撮影した被測定物の濃淡画像に対して微分処理を施すことにより微分画像を作成する。この微分画像上を走査し、走査された画素の微分値の中から最も値の大きいものを抽出して、この最大の微分値を有する画素の位置をピーク値とする。そして、このピーク値の近傍の微分画像に対して非線形演算を行い、この非線形演算により得られた分布曲線に対して近似曲線とのマッチング処理を施すことで、被測定物のエッジ位置を算出することができるので、非線形演算により得られた分布曲線はその元になった微分画像の分布曲線に比して、分布曲線のピーク領域がより大きく、一方、分布曲線のすそ野領域はより小さくなるので、すそ野領域の変動の影響を相対的に小さくすることができる。
【０００５】
なお、このようなエッジを検出する方法では、カメラによる被撮像物（ワーク、被測定物）の検出精度を高めるために、ハロゲンランプ等の光源によって被撮像物を照明することが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５７３５号公報
【特許文献２】特開２００２−８０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、背景技術に記載した２つのエッジ検出方法では、被撮像物の材質あるいは背景や周辺環境によっては当該被撮像物のエッジ位置を正確に検出することができなくなる虞があった。また、光源の照明方向に対して面直状態に被撮像物が位置している場合や、光源の明るさが強すぎる場合には、フレアやゴーストが生じることがあるので、エッジ自体を検出することができなくなることがあった。この場合、特許文献１に開示されたエッジ画像のエッジ連結方法では、エッジ点同士を適切に連結することができなくなったり、また、エッジの一部として特徴的な部分が検出できなくなる場合があるので、間違った方向にエッジ点を連結したりする虞があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の難点を解消するためになされたもので、被撮像物の材質あるいは背景や周辺環境、さらには、光源の照明方向や明るさに左右されることなく被撮像物のエッジ位置を正確に検出することができるエッジ検出方法及び画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成する第１の態様であるエッジ検出方法は、被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた光源を当該被撮像物に対して照射させるにあたり、複数設けられた光源を予め定められた順番で１つずつ点灯させる点灯ステップと、点灯ステップで順次点灯させる複数の光源の点灯タイミングに同期して被撮像物を定点から撮像して当該被撮像物の濃淡画像を取得する撮像ステップと、撮像ステップで点灯タイミングに同期して取得したすべての濃淡画像で、予め定められた画素列毎に各画素の階調を比較して、画素毎に階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する差分処理ステップと、差分処理ステップで算出した画素の差分値を微分処理して画素列毎に微分値分布を算出する微分処理ステップと、微分処理ステップで算出した微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出するエッジ点検出ステップとを有するものである。
【００１０】
本発明の第２の態様は第１の態様であるエッジ検出方法において、エッジ点検出ステップで検出されたエッジ点となる画素の微分値を画素列毎に連結して被撮像物のエッジ部位を抽出するエッジ抽出ステップを含むものである。
【００１１】
本発明の第３の態様は第１の態様又は第２の態様であるエッジ検出方法において、閾値は、被撮像物のエッジとして捉えることができる値である。
【００１２】
また、本発明の第４の態様である画像処理装置は、被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた光源と、複数設けられた光源側に設けられ被撮像物を定点から撮像するカメラと、複数設けられた光源を予め定められた順番で１つずつ点灯させると共に、複数設けられた光源の点灯タイミングに同期してカメラのシャッターを駆動させる制御部と、カメラで点灯タイミングに同期して撮像された被撮像物の画像の濃淡から当該被撮像物のエッジを検出する演算処理部とを備え、演算処理部は、カメラで点灯タイミングに同期して撮像された被撮像物の濃淡画像を取得する濃淡画像取得機能と、濃淡画像取得機能で取得したすべての濃淡画像で、予め定められた画素列毎に各画素の階調を比較して、画素毎に階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する差分処理機能と、差分処理機能で算出した画素の差分値を微分処理して画素列毎に微分値分布を算出する微分処理機能と、微分処理機能で算出した微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出するエッジ点検出機能とを有するものである。
【００１３】
本発明の第５の態様は第４の態様である画像処理装置において、演算処理部は、エッジ点検出機能で検出されたエッジ点となる画素の微分値を画素列毎に連結して被撮像物のエッジ部位を抽出するエッジ抽出機能を有するものである。
【００１４】
本発明の第６の態様は第４の態様又は第５の態様である画像処理装置において、複数設けられた光源は、等間隔で配置されているものである。
【００１５】
本発明の第７の態様は第６の態様である画像処理装置において、複数設けられた光源は、カメラを中心にして同数で振り分けられているものである。
【００１６】
さらに、本発明の第８の態様は第４の態様乃至第７の態様のうち何れか１つである画像処理装置において、光源は発光ダイオードである。
【００１７】
このようなエッジ検出方法及び画像処理装置は、被撮像物のエッジを検出するために、被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた光源を予め定められた順番で１つずつ点灯させることで、その点灯タイミングに同期して被撮像物を定点から撮像して当該被撮像物の濃淡画像を連続的に取得する。この点灯タイミングに同期して連続的に取得したすべての濃淡画像で、画素列毎に各画素の階調を比較して、階調の最大値となる画素と最小値となる画素との差分値を微分処理して画素列毎に微分値分布を算出し、この微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出することで、被撮像物の材質あるいは背景や周辺環境、さらには、光源の照明方向や明るさに左右されることなく被撮像物のエッジ点を正確且つ安定して検出することが可能になる。また、この差分値を使用することで、階調変化による情報量を減らすことができるので、微分処理における処理速度の低下を防ぐことができる。さらに、微分処理することで得られた画素列の微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出し、そのエッジ点となる画素の微分値を画素列毎に連結して被撮像物のエッジ部位を描画するので、当該エッジ部位を正しく抽出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のエッジ検出方法及び画像処理装置によれば、被撮像物に対して複数の方向から光源を順次当てることで、それぞれの点灯タイミングで撮像された被撮像物の濃淡画像を連続的に得ることができることから、複数の方向から光源を順次当てたすべての濃淡画像からエッジ点を確実に検出できる輝度差分を得ることができるので、被撮像物の材質あるいは背景や周辺環境、さらには、光源の照明方向や明るさに左右されることなく被撮像物のエッジ位置を正確且つ安定して検出することができるようになる。したがって、生産ライン等の部品検査において部品欠陥を適切に検出することができるようになるので、組立製品の品質向上やライン稼働率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のエッジ検出方法に用いる画像処理装置の好ましい実施の形態例を示す装置構成のブロック図である。
【図２】本発明のエッジ検出方法の好ましい実施の形態例を示すフローチャート図である。
【図３】本発明のエッジ検出方法及び画像処理装置で撮像した被撮像物の濃淡画像の状態を示す説明図で、（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ被撮像物を中心にして相対する位置から当該被撮像物に光源を当てた時の輝度の階調変化の状態を示す図である。
【図４】本発明のエッジ検出方法で取得した被撮像物の濃淡画像の検出範囲における各画素の階調を示す説明図で、（Ａ）は図３（Ａ）の状態における図、（Ｂ）は図３（Ｂ）の状態における図である。
【図５】本発明のエッジ検出方法を示す説明図で、（Ａ）は図４（Ａ）、（Ｂ）における差分処理の結果を示す図で、（Ｂ）は（Ａ）で選択した画素列の微分値分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のエッジ検出方法及び画像処理装置を実施するための最良の形態例について、図面を参照して説明する。
【００２１】
本発明の画像処理装置は図１に示すように、被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた照明としての光源ＬＥＤと、複数設けられた光源ＬＥＤ側に設けられ被撮像物ＩＯを定点から撮像するカメラ２と、複数設けられた光源ＬＥＤを予め定められた順番で１つずつ点灯させると共に、複数設けられた光源ＬＥＤの点灯タイミングに同期してカメラ２のシャッターを駆動させる制御部３と、カメラ２で点灯タイミングに同期して撮像された被撮像物ＩＯの画像の濃淡から当該被撮像物ＩＯのエッジを検出する演算処理部４とを備えている。
【００２２】
光源ＬＥＤは、発光ダイオードが好ましい。発光ダイオードは、入力電圧に対する応答が速く照明に用いた場合は点灯と同時に最大光量が得られるので、精度よく撮像することができるからである。この複数設けられた光源ＬＥＤは、等間隔で配置されていることが好ましい。複数の光源ＬＥＤを等間隔で配置することで、後述する演算処理部４で各位置の光源ＬＥＤによって照射された被撮像物の画像をカメラ２でそれぞれ取得することで、濃淡の差が明らかに異なる画像を精度良く得ることができる。さらに、複数設けられた光源ＬＥＤは、カメラ２を中心にして同数で振り分けられていることが好ましい。複数の光源ＬＥＤを、カメラ２を中心にして同数で振り分けることで、後述する演算処理部４でカメラ２から取得した複数の画像のうち一部の画像で発生する虞のあるフレアやゴーストを気にすることなく、濃淡の差が明らかに異なる画像を得ることができる。
【００２３】
カメラ２は、後述する演算処理部４で被撮像物ＩＯのエッジを検出するために、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を用いてデジタル画像データを生成するデジタルカメラが好適で、所定の焦点距離のレンズを取り付けることで、被撮像物を所定の視野で撮像することができる。
【００２４】
制御部３は、複数設けられた光源ＬＥＤを予め定められた順番で１つずつ点灯させことができるように、当該複数設けられた光源ＬＥＤに電気的に接続され、また、複数設けられた光源ＬＥＤの点灯タイミングに同期してカメラ２のシャッターを駆動させることができるように、当該カメラ２に電気的に接続されている。
【００２５】
演算処理部４はコンピュータが好ましく、内部にＣＰＵ等の演算処理装置を備えると共に、ブラウン管モニタや液晶ディスプレイ等の表示画面を有する表示装置や、キーボード、マウス等の入力デバイス、さらに、ハードディスクドライブ等の記憶装置で構成され、カメラ２からのデジタル画像データを記憶装置に記憶できるように、当該カメラ２に電気的に接続さている。
【００２６】
この演算処理部４は、カメラ２で点灯タイミングに同期して撮像された被撮像物ＩＯの濃淡画像を取得する濃淡画像取得機能４１と、濃淡画像取得機能４１で取得したすべての濃淡画像で、予め定められた画素列毎に各画素の階調を比較して、画素毎に階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する差分処理機能４２と、差分処理機能４２で算出した画素の差分値を微分処理して画素列毎に微分値分布を算出する微分処理機能４３と、微分処理機能４３で算出した微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出するエッジ点検出機能４４とを有している。
【００２７】
濃淡画像取得機能４１は、カメラ２で撮像した濃淡画像が白黒の濃淡のグレースケール画像の場合にはそのデジタル画像データをそのまま差分処理機能に送出するが、カラー画像を取得する場合には当該カラー画像をグレースケール画像に変換する機能（図示せず。）を付加させる。また、エッジ点検出機能４４の閾値は、初期設定の都度、即ち、異なる被撮像物毎に新たに設定され記録装置に記録される。
【００２８】
また、演算処理部４は、エッジ点検出機能４４で検出されたエッジ点となる画素の微分値を画素列毎に連結して被撮像物のエッジ部位を抽出するエッジ抽出機能４５を有している。
【００２９】
このように構成された画像処理装置１の各構成は、演算処理装置によって実行されるプログラムによって実現されるものである。このプログラムによるデータ処理手順について、図２のフローチャートに基づき説明する。なお、光源ＬＥＤは発光ダイオード、カメラ２はデジタルカメラを使用して、図１に示すように、発光ダイオードＬＥＤはデジタルカメラ２を中心にして１０個ずつ振り分けて等間隔に配置されているものとする。
【００３０】
発光ダイオードは図１中において符号を単にＬＥＤと１つだけ付してあるが、２０個の発光ダイオードの符号は図１中、Ｙ１方向からＹ２方向に向かって、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４、ＬＥＤ５、ＬＥＤ６、ＬＥＤ７、ＬＥＤ８、ＬＥＤ９、ＬＥＤ１０、ＬＥＤ１１、ＬＥＤ１２、ＬＥＤ１３、ＬＥＤ１４、ＬＥＤ１５、ＬＥＤ１６、ＬＥＤ１７、ＬＥＤ１８、ＬＥＤ１９、ＬＥＤ２０とする。したがって、Ｙ１方向の端部に位置する発光ダイオードがＬＥＤ１、Ｙ２方向の端部に位置する発光ダイオードがＬＥＤ２０となるので、発光ダイオードＬＥＤ１、及び発光ダイオードＬＥＤ２０は、被撮像物ＩＯを中心にして相対する位置に配置されることになる。
【００３１】
作業者が画像処理装置１でエッジ検出を開始すると（ステップ１０１）、制御部３は、２０個の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２０を、発光ダイオードＬＥＤ１からＬＥＤ２０に向かって１つずつ点灯して、それぞれの位置から被撮像物ＩＯに対して光を順次照射させる（ステップ１０２）。また、制御部３は、点灯ステップであるステップ１０２で順次点灯させる２０個の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２０の点灯タイミングに同期して被撮像物ＩＯを、定点からデジタルカメラ２で撮像する（ステップ１０３）。この撮像ステップであるステップ１０３で撮像された２０個の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２０それぞれの位置から被撮像物ＩＯに対して光を順次照射させた状態のデジタル画像データである当該被撮像物ＩＯの濃淡画像を、演算処理部４の濃淡画像取得機能４１で記憶装置に記憶させる。
【００３２】
この記憶装置に記憶された濃淡画像は、２０個の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２０の被撮像物ＩＯに対する照射方向がそれぞれ異なるので、例えば、発光ダイオードＬＥＤ１から被撮像物ＩＯに対して光を照射させた状態の被撮像物ＩＯの濃淡画像（図３（Ａ））と、発光ダイオードＬＥＤ２０から被撮像物ＩＯに対して光を照射させた状態の被撮像物の濃淡画像（図３（Ｂ））とは、濃側が被撮像物ＩＯに対して相反する位置に現れる。したがって、淡側も被撮像物ＩＯに対して相反する位置に現れる。このことから、２０枚の濃淡画像は、濃淡の現れる位置がそれぞれ異なることになる。
【００３３】
ステップ１０２で２０個の発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２０がすべて点灯され、ステップ１０３でその点灯タイミングに同期してデジタルカメラ２で撮像された被撮像物ＩＯのすべての濃淡画像が記憶装置に記憶されると、ステップ１０３で取得したすべての濃淡画像は演算処理部４の差分処理機能４２によって処理される（ステップ１０４）。差分処理機能４２は、記録装置に記録されたステップ１０３で取得したすべての濃淡画像で、予め定められた画素列毎に各画素の階調を比較して、画素列毎に階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する（ステップ１０５）。なお、この場合における階調値は、最小値が０、最大値が２５５とする。
【００３４】
この差分処理ステップであるステップ１０５は具体的には図４に示すように、予め設定された被撮像物ＩＯの検出範囲ＲＤ、例えば、画素列の領域をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇの７個に分割し、画素列に直交する画素行の領域を１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１の１１個に分割している。図４（Ａ）は、発光ダイオードＬＥＤ１から被撮像物ＩＯに対して光を照射させた状態の被撮像物ＩＯの濃淡画像の各画素の階調値を表し、また、図４（Ｂ）は、発光ダイオードＬＥＤ２０から被撮像物ＩＯに対して光を照射させた状態の被撮像物ＩＯの濃淡画像の各画素の階調値を表している。ここで、例えば画素列Ｄに注目すると、１１個の画素行１〜１１は何れも最初に撮像した１枚目の濃淡画像と、最後に撮像した２０枚目の濃淡画像に、それぞれ最大の階調の画素と最小の階調の画素が含まれていることになるので、画素行１〜１１それぞれにおいて階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する。なお、階調値がすべての濃淡画像２０枚において同一の場合には、階調値は０（ゼロ）となる。
【００３５】
ステップ１０５で差分処理した結果は図５（Ａ）に示すように、画素列Ｄにおける画素行１の階調値は３５、画素行２の階調値は１６９、画素行３の階調値は１３、画素行４の階調値は３、画素行５の階調値は２０、画素行６の階調値は０、画素行７の階調値は２０、画素行８の階調値は４０、画素行９の階調値は６０、画素行１０の階調値は２０８、画素行１１の階調値は２となる。
【００３６】
ステップ１０５で算出した画素の差分値を、演算処理部４の微分処理機能４３で微分処理して画素列Ａ〜Ｇ毎に微分値分布を算出する（ステップ１０６）。ここで、画素列Ｄに注目すると、微分値分布は図５（Ｂ）に示すような曲線を描くことになる。
【００３７】
微分処理ステップであるステップ１０６で算出した微分値分布から、演算処理部４のエッジ点検出機能４４で予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出する（ステップ１０７）。この閾値は、被撮像物ＩＯのエッジとして捉えることができる値で設定されている。なお、閾値の設定を低くすると、処理時間がかかるが、輝度差の少ないエッジでも認識することが可能になるが、この閾値を高く設定すると、処理時間は短くなるが、エッジを抽出しにくくなる。したがって、被撮像物ＩＯのエッジ位置やエッジ形状によって適切に設定することになる。また、画素位置は、画素列の領域及び画素行の領域によって定まっている。即ち、図５（Ａ）に示す差分画像では、例えば、画素列Ｄ及び画素行２の階調値１６９である領域がエッジ点の画素位置となる。
【００３８】
このステップ１０７で検出するエッジ点は、被撮像物ＩＯの形状が単純な円柱なので、画素列Ｄでは図５（Ｂ）に示すように、階調の微分値分布が急激に変化する箇所である画素行２と画素行１０とが該当することになる。このことから、閾値は円柱の両側面のエッジを検出できる値で設定されることになる。
【００３９】
エッジ点検出ステップであるステップ１０７で検出されたエッジ点となる画素の微分値を、演算処理部４のエッジ抽出機能４５で画素列毎に連結して被撮像物ＩＯのエッジ部位を抽出する（ステップ１０８）。これにより、エッジ検出を終了する（ステップ１０９）。
【００４０】
このようなエッジ検出方法及び画像処理装置によれば、被撮像物ＩＯのエッジを検出するために、発光ダイオードＬＥＤ１〜ＬＥＤ２０を予め定められた順番で１つずつ点灯させる点灯タイミングに同期して、デジタルカメラ２で被撮像物ＩＯを定点から撮像して当該被撮像物ＩＯの濃淡画像を連続的に取得する。この点灯タイミングに同期して連続的に取得したすべての濃淡画像で、画素列毎に各画素の階調を比較して、階調の最大値となる画素と最小値となる画素との差分値を微分処理して画素列毎に微分値分布を算出し、この微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出することができるので、被撮像物ＩＯの材質あるいは背景や周辺環境、さらには、光源の照明方向や明るさに左右されることなく被撮像物ＩＯのエッジ点を正確且つ安定して検出することが可能になる。また、この差分値を使用することで、階調変化による情報量を減らすことができるので、微分処理における処理速度の低下を防ぐことができる。さらに、微分処理することで得られた画素列の微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出し、そのエッジ点となる画素の微分値を画素列毎に連結して被撮像物ＩＯのエッジ部位を描画するので、当該エッジ部位を正しく抽出することができる。
【００４１】
したがって、複数の角度位置から被撮像物に光源を照らしてカメラで撮像することから、すべての濃淡画像がフレアやゴーストを起こすことはないので、エッジ点を正確に検出することができ、結果、エッジ点同士を適切に繋ぎ合わせることができるようになる。
【００４２】
なお、上述した実施例のステップ１０５においては画素列Ｄの各画素では、最初に撮像した１枚目の濃淡画像と、最後に撮像した２０枚目の濃淡画像に、それぞれ最大の階調と最小の階調のものが含まれていたが、被撮像物の形状によっては、これら２枚だけとは限らず、他の撮像回における濃淡画像に最大の階調の画素あるいは最小の階調の画素が含まれている場合がある。この場合は、その撮像回における濃淡画像の画素を、１枚目の濃淡画像及び２０枚目の濃淡画像と共に使用して、階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出することになる。
【００４３】
これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。
【符号の説明】
【００４４】
１……画像処理装置
２……カメラ
３……制御部
４……演算処理部
４１……濃淡画像取得機能
４２……差分処理機能
４３……微分処理機能
４４……エッジ点検出機能
４５……エッジ抽出機能
ＬＥＤ……光源
ＩＯ……被撮像物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた光源を当該被撮像物に対して照射させるにあたり、前記複数設けられた光源を予め定められた順番で１つずつ点灯させる点灯ステップと、
前記点灯ステップで順次点灯させる前記複数の光源の点灯タイミングに同期して前記被撮像物を定点から撮像して当該被撮像物の濃淡画像を取得する撮像ステップと、
前記撮像ステップで前記点灯タイミングに同期して取得したすべての前記濃淡画像で、予め定められた画素列毎に各画素の階調を比較して、前記画素毎に前記階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する差分処理ステップと、
前記差分処理ステップで算出した前記画素の前記差分値を微分処理して前記画素列毎に微分値分布を算出する微分処理ステップと、
前記微分処理ステップで算出した前記微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出するエッジ点検出ステップとを有することを特徴とするエッジ検出方法。
【請求項２】
前記エッジ点検出ステップで検出された前記エッジ点となる前記画素の前記微分値を前記画素列毎に連結して前記被撮像物のエッジ部位を抽出するエッジ抽出ステップを含むことを特徴とする請求項１記載のエッジ検出方法。
【請求項３】
前記閾値は、前記被撮像物の前記エッジとして捉えることができる値であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエッジ検出方法。
【請求項４】
前記被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた光源と、
前記複数設けられた光源側に設けられ前記被撮像物を定点から撮像するカメラと、
前記複数設けられた光源を予め定められた順番で１つずつ点灯させると共に、前記複数設けられた光源の点灯タイミングに同期して前記カメラのシャッターを駆動させる制御部と、
前記カメラで前記点灯タイミングに同期して撮像された前記被撮像物の画像の濃淡から当該被撮像物のエッジを検出する演算処理部とを備え、
前記演算処理部は、
前記カメラで前記点灯タイミングに同期して撮像された前記被撮像物の濃淡画像を取得する濃淡画像取得機能と、
前記濃淡画像取得機能で取得したすべての前記濃淡画像で、予め定められた画素列毎に各画素の階調を比較して、前記画素毎に前記階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する差分処理機能と、
前記差分処理機能で算出した前記画素の前記差分値を微分処理して前記画素列毎に微分値分布を算出する微分処理機能と、
前記微分処理機能で算出した前記微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出するエッジ点検出機能とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
前記演算処理部は、前記エッジ点検出機能で検出された前記エッジ点となる前記画素の前記微分値を前記画素列毎に連結して前記被撮像物のエッジ部位を抽出するエッジ抽出機能を有することを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記複数設けられた光源は、等間隔で配置されていることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記複数設けられた光源は、前記カメラを中心にして同数で振り分けられていることを特徴とする請求項６記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項４乃至請求項７のうち何れか１項に記載の画像処理装置。
【請求項１】
被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた光源を当該被撮像物に対して照射させるにあたり、前記複数設けられた光源を予め定められた順番で１つずつ点灯させる点灯ステップと、
前記点灯ステップで順次点灯させる前記複数の光源の点灯タイミングに同期して前記被撮像物を定点から撮像して当該被撮像物の濃淡画像を取得する撮像ステップと、
前記撮像ステップで前記点灯タイミングに同期して取得したすべての前記濃淡画像で、予め定められた画素列毎に各画素の階調を比較して、前記画素毎に前記階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する差分処理ステップと、
前記差分処理ステップで算出した前記画素の前記差分値を微分処理して前記画素列毎に微分値分布を算出する微分処理ステップと、
前記微分処理ステップで算出した前記微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出するエッジ点検出ステップとを有することを特徴とするエッジ検出方法。
【請求項２】
前記エッジ点検出ステップで検出された前記エッジ点となる前記画素の前記微分値を前記画素列毎に連結して前記被撮像物のエッジ部位を抽出するエッジ抽出ステップを含むことを特徴とする請求項１記載のエッジ検出方法。
【請求項３】
前記閾値は、前記被撮像物の前記エッジとして捉えることができる値であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のエッジ検出方法。
【請求項４】
前記被撮像物を実質的に半円形状で囲むように複数設けられた光源と、
前記複数設けられた光源側に設けられ前記被撮像物を定点から撮像するカメラと、
前記複数設けられた光源を予め定められた順番で１つずつ点灯させると共に、前記複数設けられた光源の点灯タイミングに同期して前記カメラのシャッターを駆動させる制御部と、
前記カメラで前記点灯タイミングに同期して撮像された前記被撮像物の画像の濃淡から当該被撮像物のエッジを検出する演算処理部とを備え、
前記演算処理部は、
前記カメラで前記点灯タイミングに同期して撮像された前記被撮像物の濃淡画像を取得する濃淡画像取得機能と、
前記濃淡画像取得機能で取得したすべての前記濃淡画像で、予め定められた画素列毎に各画素の階調を比較して、前記画素毎に前記階調の最大値となる画素と、最小値となる画素との差分値を算出する差分処理機能と、
前記差分処理機能で算出した前記画素の前記差分値を微分処理して前記画素列毎に微分値分布を算出する微分処理機能と、
前記微分処理機能で算出した前記微分値分布から予め定められた閾値以上の画素位置をエッジ点として検出するエッジ点検出機能とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
前記演算処理部は、前記エッジ点検出機能で検出された前記エッジ点となる前記画素の前記微分値を前記画素列毎に連結して前記被撮像物のエッジ部位を抽出するエッジ抽出機能を有することを特徴とする請求項４記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記複数設けられた光源は、等間隔で配置されていることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記複数設けられた光源は、前記カメラを中心にして同数で振り分けられていることを特徴とする請求項６記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記光源は発光ダイオードであることを特徴とする請求項４乃至請求項７のうち何れか１項に記載の画像処理装置。
【図２】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１００３４１（Ｐ２０１１−１００３４１Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５５１６３（Ｐ２００９−２５５１６３）
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（０００１５７０８３）関東自動車工業株式会社 (1,164)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月６日（２００９．１１．６）
【出願人】（０００１５７０８３）関東自動車工業株式会社 (1,164)
【Ｆターム（参考）】
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