シート類枚数計測装置
【課題】シート類の積層方向に撮像手段を移動させて複数回の撮影を行ってシート類の枚数計測を行う装置において、複数の撮像画像から正確な枚数計数を行うことができるようにする。
【解決手段】積層されたシート類に平行に積層方向に所定間隔をあけて識別マークＭ１、Ｍ２が配列された基準マーク部２６と、撮像手段３０によって得られた撮像画像からシート類の枚数を計数する計数手段を備える処理部と、を備えており、撮像手段３０は、積層されたシート類と基準マーク部２６とを一緒に撮影しており、２つの識別マークＭ１、Ｍ２が１回の撮影で撮像画像に含まれ、且つ前回の撮影と次回の撮影とで、１つの識別マークが重複してそれぞれの撮像画像に含まれるように、撮影を行う。
【解決手段】積層されたシート類に平行に積層方向に所定間隔をあけて識別マークＭ１、Ｍ２が配列された基準マーク部２６と、撮像手段３０によって得られた撮像画像からシート類の枚数を計数する計数手段を備える処理部と、を備えており、撮像手段３０は、積層されたシート類と基準マーク部２６とを一緒に撮影しており、２つの識別マークＭ１、Ｍ２が１回の撮影で撮像画像に含まれ、且つ前回の撮影と次回の撮影とで、１つの識別マークが重複してそれぞれの撮像画像に含まれるように、撮影を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層された紙葉類やＣＤ，ＤＶＤといった記録媒体のようなシート類の枚数を、積層方向に移動する撮像手段による撮影を行って計測するシート類枚数計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、積層方向に移動する撮像手段による撮影を行ってシート類の枚数を計測する装置としては、例えば、特許文献１ないし４に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１では、平判紙が積層された積層体の側面に、昇降可能にＣＣＤカメラとマーキング装置を設け、画像データを制御装置に送出し、制御装置は画像処理により平判紙Ｐの境界を明瞭にし、マーキング装置により所定の枚数ごとに積層体の側面に指標を付し枚数を計数している。
【０００４】
特許文献２では、紙が積み上げられた紙山の側部に、高さ方向に移動可能であるラインＣＣＤセンサを有するカメラ装置を配し、カメラ装置１５からの出力から境界部分の濃淡データを加算することにより紙の枚数を演算する演算処理装置と、紙山の上下に、紙山を付勢する押圧機構を設けた計数補助治具を具備する。
【０００５】
特許文献３では、印刷物を合紙によって所定枚数単位に区分した積層印刷物を撮影するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラを上下方向に昇降させる昇降機構を設け、積層印刷物Ｓを積層方向に亙ってＣＣＤカメラ１３によって撮影させ、その画像信号に基づいて得られる画像波形と予め登録してある基準波形より、厚さまたは反射率を比較することにより合紙を判別しながら積層印刷物の合紙および印刷物を計数するとともに、各合紙間の枚数を計数している。
【０００６】
特許文献４では、ビデオカメラを、多数枚のシート積み重ね体の１側面に沿って一定速度で移動させながら、所定枚数のシートを１撮影単位としてその静止像を所定タイミングにおいて撮影し、撮影タイミングを撮影映像内の基準ウインドの進みまたは遅れから補正しながら撮影を継続し、撮影単位のシート枚数と、撮影回数からシート枚数を計数している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１９８０８１号公報
【特許文献２】特開２００４−３１８４３０号公報
【特許文献３】特開平７−１４１４８３号公報
【特許文献４】特開平５−６４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のシート類枚数計測装置においては、得られた複数の撮像画像において、隣接する撮像画像との接合をどのように行うかについての技術が確立されていない。例えば、特許文献１においては、画像の一部が重複する２コマの画像を、画像の一致性を照合して接合するようにしているが、積層されたシート類においては、全ての画像がほぼ類似の画像となるために、画像の一致性を照合するのは困難である。
【０００９】
また、特許文献２のようにラインＣＣＤカメラを用いると、コストが高くなるという問題がある。
【００１０】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、その目的は、シート類の積層方向に撮像手段を移動させて複数回の撮影を行ってシート類の枚数計測を行う装置において、複数の撮像画像から正確な枚数計数を行うことができるシート類枚数計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載の発明は、積層されたシート類の端面を、積層方向に移動する撮像手段によって複数回の撮影を行うことにより、シート類の枚数を計測するシート類枚数計測装置において、
積層されたシート類の積層方向に識別マークが所定間隔をあけて配列された基準マーク部と、
撮像手段によって得られた撮像画像からシート類の枚数を計数する計数手段を備える処理部と、
を備えており、
前記撮像手段は、積層されたシート類と基準マーク部とを一緒に撮影しており、少なくとも２つの識別マークが１回の撮影で撮像画像に含まれ、且つ前回の撮影と次回の撮影とで、少なくとも１つの識別マークが重複してそれぞれの撮像画像に含まれるように、撮影を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の前記処理部が、
各撮像画像において、２つの識別マークの間を検出範囲として抽出する検出範囲抽出手段と、
検出範囲において、シート類と隣り合うシート類との境界に対応する部分を検出するシート類境界検出手段と、
検出範囲において最後のシート類の境界から検出範囲の終端までの距離をオフセット量として求めて記録するオフセット量算出手段と、
を備え、
前記計数手段は、検出した境界と隣り合う境界の距離からその距離の間にシート類が存在するか否かを判定して検出範囲におけるシート類の枚数を計数すると共に、検出範囲の始端から最初のシート類の境界までの距離に、前回の撮像画像のオフセット量を加算した距離を求め、該求めた距離の間にシート類が存在するか否かを判定することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の前記シート類境界検出手段が、
前記検出範囲における画像データの積層方向の微分値を求める微分値算出手段と、
前記微分値をさらに微分する２次微分値算出手段と、
を備え、
２次微分値のピーク値をシート類の境界に対応する部分とすることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の前記微分値算出手段が、微分値が正となる部分の値を０に置換することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の前記計数手段が、シート類の境界と隣り合うシート類の境界との平均距離をシート類の厚みとし、該シート類の境界と隣り合うシート類の境界との距離と前記シート類の厚みとの比較を行い、該距離が厚みに対して所定範囲である場合に、１枚として計数し、該距離が厚みに対して所定範囲以下である場合には、０枚として計数し、該距離が厚みに対して所定範囲以上である場合には、距離に応じて２枚以上として計数する、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の前記処理部が、
各撮像画像において、２つの識別マークの間で、所定の幅を持った複数の検出範囲を抽出する検出範囲抽出手段と、
複数の検出範囲毎にそれぞれの計数値から累計値を求める前記計数手段と、
複数の検出範囲毎の累計値が合致するか否かを判断するエラー判断手段と、
を備える
ことを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の前記処理部が、
前記検出範囲における画像データが基準値以下の部分の画像データを０とする識別手段を備え、
前記計数手段は、画像データが０となる部分に対して、シート類の枚数を計数しないことを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の前記処理部が、
各撮像画像において、適正に識別マークが含まれているかどうかを判定する撮像画像適否判定手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項８記載のものにおいて、前記識別マークは、前記積層方向に異なる第１マークと第２マークとが交互に配列されており、
前記撮像画像適否判定手段は、
撮像画像の第１領域と第２領域に識別マークが存在するか否かを判定し、
第１領域に第１マークが存在し、第２領域に第２マークが存在する場合と、第１領域に第２マークが存在し、第２領域に第１マークが存在する場合とが、撮影の順番毎に交互に繰り返されている場合に、撮像画像が適切であると判定する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、撮像手段が、積層されたシート類と基準マーク部とを一緒に撮影し、基準マーク部の少なくとも１つの識別マークが重複してそれぞれの撮像画像に含まれるように、撮影を行うことにより、前回の撮像画像と次回の撮像画像とが一定の物理的関係を満足することが担保され、隣接する撮像画像の接合を確実に行うことができて、積層されたシート類の枚数を正確に計測することができる。
【００２１】
特に、前回の撮像画像における最後のシート類の境界から検出範囲の終端までの距離をオフセット量として記録し、次回の撮像画像における検出範囲の始端から最初のシート類の境界までの距離にオフセット量を加算して、加算した距離の間にシート類が存在する否かを判定することで、隣接する検出範囲に跨るシート類を確実に計数することができる。
【００２２】
また、シート類の境界を検出するのに際して、画像データの２次微分値まで求めることで、シート類の境界をより一層明確に検出することができるようになる。特に、微分値が正となる部分の値を０とすることで、シート類の境界をより一層明確に際立たせることができる。
【００２３】
また、積層されたシート類の中で、あるシート類が引っ込むことにより、他のシート類よりも輝度が低く撮影されて境界が明確にならない場合があるが、そのような場合であっても、平均的な厚みを用いて、シート類が存在するものとして補間することで、計数漏れを防ぎ、確実に枚数を計数することができる。
【００２４】
複数の検出範囲で同じ処理を行って枚数を計数することによって、ある検出範囲が局所的なゴミ、傷、汚れなどの影響を受けて計数値が誤っていた場合に、エラーを知らしめて、計測誤差の発生を防ぐことができる。
【００２５】
シート類が存在していない大きな間隙は、画像データが基準値以下になる蓋然性が高いため、基準値で識別して、間隙においてシート類の枚数を計数しないようにすることで、計測誤差の発生を防ぐことができる。
【００２６】
撮像画像に識別マークが適正に含まれているか否かを判定することで、計測誤差の発生を防ぐことができる。
【００２７】
特に、撮像画像の予め決められた第１領域と第２領域に識別マークが存在しているか否か、及び各領域に識別マークが適切に存在しているか否かを判定することで、撮影が正しく行われたかを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるシート類枚数計測装置の構成を表す概略ブロック図である。
【図２】（ａ）は本発明によるシート類枚数計測装置の構成を表す要部斜視図、（ｂ）は部分拡大図である。
【図３】本発明によるシート類枚数計数装置の計測処理のフローチャートである。
【図４】枚数計数処理のフローチャートである。
【図５】撮像画像の適否判定処理のフローチャートである。
【図６】シート類境界検出処理のフローチャートである。
【図７】結果出力処理のフローチャートである。
【図８】ある撮像画像と次回の撮像画像を表す図である。
【図９】撮像画像と検出範囲との関係を表す図である。
【図１０】撮像画像と輝度との関係を表す図である。
【図１１】撮像画像と輝度、一次微分、二次微分の関係を表す図である。
【図１２】ある撮像画像のオフセット量と次回の撮像画像との関係を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００３０】
図１及び図２に示すように、本発明によるシート類枚数計測装置１０は、大別して、シート類載置部１２と、撮像部１４と、処理部１６と、を備える。
【００３１】
シート類載置部１２は、枚数を計数するべきシート類が積層状態で載置される水平な載置台２０と、載置台２０に対して直交する垂直な縦壁２２とを備える。縦壁２２には、透明なガラス、樹脂等からなる透明部２４が設けられると共に、透明部２４に隣接する基準マーク部２６が設けられている。
【００３２】
基準マーク部２６には、以下で述べる撮像手段３０に対向して積層方向に異なる種類の識別マークが所定間隔毎に離間して配列されている。具体的には、図２（ｂ）に示すように、正方形の識別マークＭ１と円形の識別マークＭ２とが等間隔で交互に配されている。識別マークＭ１と識別マークＭ２との間の間隔は、撮像手段３０の１回の撮影範囲内に２つの識別マークＭ１、識別マークＭ２が入ることができ、且つ２つの識別マークの間に複数のシート類が積層されることができる程度の大きさとする。識別マークは、厳密な精度の間隔で配されている必要はない。尚、この例では、２つの種類の識別マークＭ１、Ｍ２としたが、これに限るものではなく、３種類以上の識別マークを順番に配列することも可能であり、または、１種類の識別マークだけで構成することも可能である。
【００３３】
撮像部１４は、積層されるシート類の端面の撮影を行う撮像手段３０と、撮像手段３０をシート類の積層方向に移動する移動部３２と、を備える。
【００３４】
撮像手段３０は、ＣＣＤカメラ４０と、ＣＣＤカメラ４０の先端部に配設された照明手段４２と、を備える。ＣＣＤカメラ４０は、エリアＣＣＤカメラであり、縦横に複数の画素を備える。例えば、ＶＧＡ対応とすれば、横６４０画素、縦４８０画素の解像度を持つＣＣＤカメラを使用することができる。通常、横方向の解像度が高いので、解像度の高い横方向をシート類の積層方向に合わせるように配置するとよい。ＣＣＤカメラ４０の撮影範囲は、透明部２４と基準マーク部２６に跨り設定される。そして、１画素当たり１０μｍ程度に対応し、シート類１枚当たり８〜１０画素以上の解像度を持つように調整されるとよい。カメラを移動しながら撮影するために、画像が流れないように、プログレッシブカメラまたは通常のインターレースカメラのフィールドモードを使用するとよい。照明手段４２は、ストロボによる点滅照明、または点灯照明を行うものとすることができる。
【００３５】
移動部３２は、ＣＣＤカメラ４０を支持する支持ブラケット５０と、支持ブラケット５０が取り付けられて上下方向に配回される歯付ベルト５２と、歯付ベルト５２が掛け渡されるプーリ５４、５４と、プーリ５４の一方に連結されたモータ５６と、を備える。モータ５６の回転によりプーリ５４を介して歯付ベルト５２が移動することで、ＣＣＤカメラ４０が上下方向に移動走査することになる。
【００３６】
処理部１６は、ＣＣＤカメラ４０で取得された撮像画像を処理して、積層されたシート類の枚数を計算するもので、ＣＣＤカメラ４０からの画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器６０と、画素毎の輝度データである画像データを記録する画像メモリ６２と、モータ５６及びＣＣＤカメラ４０を駆動する駆動部６４と、枚数の計数を行うＣＰＵで構成される演算部６６と、を備える。
【００３７】
以上のように構成されるシート類枚数計測装置１０の作用を説明する。
【００３８】
計測にあたって、シート類載置部１２に計測対象のシート類を設置する。シート類は、載置台２０に水平に置かれ、縦壁２２の透明部２４になるべく密着する状態で積層される。また、このとき撮像手段３０は初期位置にある。撮像手段３０の初期位置は、通常、撮像手段３０の最下限位置となる。
【００３９】
そして、計測を開始すると、処理部１６において、図３に示すフローチャートに従った処理が行われる。
【００４０】
まず、駆動部６４からモータ駆動信号を出力してモータ５６の駆動を開始すると同時に、撮像手段３０による撮影を行う（ステップＳ１００）。即ち、ＣＣＤカメラ４０のシャッタが開き撮影が行われると共に、照明手段４２による点滅または点灯照明が開始される。
【００４１】
そして、ＣＣＤカメラ４０で取り込まれた画像信号を、Ａ／Ｄ変換器６０にてＡ／Ｄ変換後、１枚の撮像画像に対応する画像データを画像メモリ６２に格納する（ステップＳ１０２）。次いで、撮像画像に対して、枚数計数処理を行う（ステップＳ１０４）。
【００４２】
枚数計数の結果、得られた枚数が０であるか否かを判定し（ステップＳ１０６）、０枚でない場合には、モータ５６の駆動に応じて次の撮影位置に達するまで、判定を行い（ステップＳ１０８）、撮像手段３０が所定距離移動して次の撮影位置に達したことが判定されると、撮像手段がその位置の撮影を行い（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０２に戻り、処理を繰り返す。また、得られた枚数が０である場合には、モータ５６を逆回転して、撮像手段３０を初期位置へと戻し（ステップＳ１１２）、その枚数計測結果を出力する（ステップＳ１１４）。
【００４３】
図３から分かるように、ステップＳ１０４による枚数計数処理は、ある撮影から次回の撮影までの間でリアルタイムに行っており、枚数計数処理を行っている間に撮像手段３０が移動する。このときの前回の撮影から次回の撮影までを撮像手段３０が移動する所定距離は、基準マーク部２６の識別マークＭ１、Ｍ２のピッチと同じになるように設定される。即ち、基準マーク部２６の２つの識別マークＭ１、Ｍ２が１回の撮影で撮像画像に含まれ、且つ前回の撮影と次回の撮影とで、少なくとも１つの識別マークが重複してそれぞれの撮像画像に含まれるようにする。より具体的には、ある１回の撮影において、識別マークＭ１と識別マークＭ２とが撮影された場合（図８（ａ）参照）、次の撮影においては、同じ識別マークＭ２と別の識別マークＭ１とが対応してほぼ同じ位置に撮影されるようにする（図８（ｂ）参照）。こうして、各撮像画像は、隣接する撮像画像と一部重複するようになる。
【００４４】
処理部１６によるステップＳ１０４で行われる枚数計数処理は、図４に示すフローチャートに従った処理が行われる。
【００４５】
まず、得られた撮像画像の適否判定を行う（ステップＳ２００）。この判定処理は、上述のように、前回の撮影に一部重複して撮影が行われているかどうかを判定することに対応する。
【００４６】
この撮像画像の適否判定処理は、具体的には、図５に示すフローチャートに従った処理を行うことができる。まず、撮影回数をインクリメントする（ステップＳ３００）。撮影回数の初期値は０であり、計測開始時にリセットされている。
【００４７】
そして、撮像画像の中から２つの識別マークを抽出する。２つの識別マークは、撮像手段３０が識別マークのピッチ毎に正しく撮影を行っている場合には、前述のように、各撮像画像においてほぼ同じ位置において撮影されている筈である。よって、各撮像画像において、決められた第１領域及び第２領域からそれぞれ識別マークを抽出する（ステップＳ３０２、図８（ｃ））。識別マークが抽出されない場合には（ステップＳ３０４のＮｏ）、正しい撮像画像が撮影されていないと判定する（ステップＳ３１４）。識別マークが抽出された場合には（ステップＳ３０４のＹｅｓ）、さらに、撮影回数が奇数か偶数かを判定する（ステップＳ３０６）。撮影回数が奇数である場合には、第１領域に第１識別マークが、第２領域に第２識別マークが検出されたかどうかを判定し（ステップＳ３０８）、撮影回数が偶数である場合には、第１領域に第２識別マークが、第２領域に第１識別マークが検出されたかどうかを判定する（ステップＳ３１０）。ステップＳ３０８及びステップＳ３１０において、判定結果がｙｅｓであれば、正しい撮像画像が撮影されたものと判定する（ステップＳ３１２）。一方、判定結果のいずれかがｎｏであれば、正しい撮像画像が撮影されていないと判定する（ステップＳ３１４）。ステップＳ３１２及びステップＳ３１４の判定結果のいずれかがｎｏであるということは、前回の撮影に一部重複した撮影が行われていないことを意味するからである。
【００４８】
尚、以上のフローチャートは、２種類の識別マークを用いた場合の例であったが、３種類以上の識別マークを用いた場合には、識別マークの配列した順番に合致して、撮影した順番に撮像画像に識別マークが現れているかどうかを判定する。多種類の識別マークを用いることにより、撮影の抜けなどをより一層確実に検出することができるようになる。
【００４９】
次に、図４に戻り、撮像画像の中から検出範囲を抽出する(ステップＳ２０２)。検出範囲の始端は、第１領域で検出された識別マークの中心位置と同じ積層方向位置とし、検出範囲の終端は、第２領域で検出された識別マークの中心位置と同じ積層方向位置とする（図９参照）。また、検出範囲の幅は、適当な画素数の幅とする。検出範囲の幅はあまり広くすると、シート類が斜めに積層されている場合に積層方向で濃淡の差が小さくなり、また、あまり狭くすると、ゴミ、傷、汚れ等の影響を大きく受けて誤検出が増加するため、適度な広さとする。検出範囲は、平行に複数設定することができる。この例の場合には、４つの検出範囲を抽出し、その中の幅方向に離間した２つの検出範囲（第１検出範囲と第２検出範囲）において、以下の処理を同様に行う。
【００５０】
撮像画像は、一般的には、シート類の存在していない部分は比較的黒く、シート類の存在している部分は比較的白くなり、隣接するシート類の間隙も比較的黒くなり、濃淡（輝度の差）が生じている。稀には、シート類の間隙がシート類の存在している部分よりも明るくなる場合もある。いずれにおいても、シート類が存在している部分とシート類の間隙とで、濃淡の差が発生しているので、この濃淡の差を検出して、枚数の計数を行う。以下の説明においては、シート類が存在している部分の輝度は高く、シート類の存在していない間隙の輝度は低いものとする。
【００５１】
そして、ステップＳ２０２で抽出された検出範囲内の画像データである輝度データを抽出し、検出範囲の幅方向における輝度データの平均値を算出する（ステップＳ２０４）。幅方向の平均をとることにより、幅方向において局所的にゴミ、傷、汚れなどが発生している場合に、それらによる画像の乱れの影響を低減することができる。
【００５２】
次に、得られた平均値をある基準値と比較する。この基準値は、シート類の有無を識別するための値に設定される。上述のようにシート類の間隙は輝度が低くなり、間隙が大きいと輝度が非常に低くなるが、それだけでなく、シート類が存在しているものの引っ込んでいる場合にも輝度が低くなる。図１０（ａ）に示すように、輝度が非常に低い部分は、シート類が存在していない大きな間隙と判断し、輝度がやや低い部分は、シート類が存在しているものと判断して、これらを基準値によって識別する（図１０（ｂ））。そして、基準値よりも輝度が低い部分のデータは、輝度ゼロ（真っ黒）とする（ステップＳ２０６、図１０（ｃ））。
【００５３】
次に、輝度データからシート類の境界を検出する（ステップＳ２０８）。シート類の境界の検出処理としては、任意の画像処理を用いることができるが、この例では、図６に示すフローチャートに従って行うことができる。
【００５４】
まず、輝度データの平均値の積層方向の変化量（微分値）を算出する（ステップＳ４００、図１１（ｂ））。そして、微分値が正となる部分の値を０とする（ステップＳ４０２、図１１（ｃ））。これによって、明るい部分から暗い部分へ変化する領域のみを残す。この処理によって、シート類の端面の状態により画像が均一でない場合があっても、そのようなシート類の端面の変化による誤検出を軽減することができる。
【００５５】
次に、微分値を再度微分して２次微分値を算出する（ステップＳ４０４、図１１（ｄ））。２次微分値の正・負のピーク位置を抽出し、正のピーク位置（即ち、最も暗くなる部分）をシート類の境界の位置として検出する（ステップＳ４０６）。
【００５６】
１次微分値だけを用いてシート類の境界の位置を検出することも可能であるが、以上のように２次微分値を用いることにより、安定したピークを得ることができる。特に、一次微分において正の部分を削除することにより、１次微分値が負から０（即ち正）になる最も暗い部分を、図１１（ｄ）に示すように、２次微分値のピークとして明確に抽出することができるようになり、誤検出を防止することができる。
【００５７】
こうして、境界が検出されると、図４に戻り、境界と隣り合う境界との距離を計測し、その平均値を検出範囲で算出し、その平均値をシート類の厚さとする（ステップＳ２１０）。
【００５８】
次に、境界と隣り合う境界の各距離に対して、ステップＳ２１０で求めたシート類の厚さとの比較を行う（ステップＳ２１２）。
【００５９】
距離が厚みの５０％未満の場合には、その境界と境界との間にシート類は存在しないとして１枚として計数しない（ステップＳ２１４）。また、距離が５０％より大きく２００％未満の場合には、その境界と境界との間に１枚のシート類が存在するものとして、計数値を１つ増加する（ステップＳ２１６）。また、距離が２００％以上の場合であって、輝度データがゼロとなっていない部分においては、その間に２枚以上のシート類が存在しているものとして補間を行い、ＩＮＴ（距離／シート類の厚み）（ここでＩＮＴ（ｘ）は、ｘの小数点以下を切り捨てた整数）の値を計数値に加算する（ステップＳ２１８）。他方、ステップＳ２１８において、対象とする距離の範囲に輝度データがゼロとなっている部分があるときは、シート類が存在していない間隙部分が含まれている筈であるので計数値は１だけを増加する。こうして、平均的な厚みと境界と境界との間の距離とを比較し、必要に応じて、シート類が存在するものとして補間することで、計数漏れを防ぎ、確実に枚数を計数することができる。尚、距離との比較を行う厚みの数値範囲は、上記に限らず、適宜変更可能である。
【００６０】
ステップＳ２１２〜ステップＳ２１８までの処理を、検出範囲に存在する全ての境界に対して繰り返す。そして、図１２に示すように、最後の境界から検出範囲終端までの距離を求めてオフセット量として記録する（ステップＳ２２０）。
【００６１】
このオフセット量は、次回の撮影における枚数計数処理（Ｓ１０４）のステップＳ２１２の処理において、検出範囲始端から最初の境界までの距離に加算されて、厚みとの比較が行われる。即ち、次の撮像画像に対する処理において、最初の境界の位置と検出範囲始端までの距離に、前の撮像画像に対して求めたオフセット量との距離を加算した距離を、境界と隣り合う境界との距離として、ステップＳ２１２において比較を行う。これにより、隣接する撮像画像に跨るシート類を確実に計数することができ、隣接する撮像画像同士の間の境界部分の処理を誤差なく行うことができる。
【００６２】
尚、図４では、１つの検出範囲についての処理について記載したが、ステップＳ２０４〜ステップ２２０までの処理を、２つ以上の検出範囲について行う。
【００６３】
図１に戻り、撮像装置３０が積層されたシート類を通過して、シート類が全く存在していない部分の撮影を行うと、枚数計数処理（Ｓ１０４）で得られた枚数が０となるので、枚数計測結果を出力する（ステップＳ１１４）。結果出力は、例えば、図７に示すフローチャートに従った処理を行うことができる。
【００６４】
まず、図５を参照して説明した撮像画像適否判定処理において、撮像画像判定結果がエラーとなっている場合には（ステップＳ５００のＹｅｓ）、正しく撮影されていないから、エラーを出力する（ステップＳ５１０）。正しく撮影されている場合には（ステップＳ５００のＮｏ）、複数の検出範囲に対する計数値（即ち各撮像画像の第１検出範囲と第２検出範囲のそれぞれの計数値の累計値）が等しいか否かを判定する（ステップＳ５０２）。等しい場合には、計測の信頼性は高いものと判定して、その計数値（各撮像画像の検出範囲の計数値の累計）を結果として出力する（ステップＳ５０４）。また、複数の検出範囲に対する計数値が等しくない場合には、計測の信頼性は低いものと判定して、画像メモリに既に格納された各撮像画像から別の複数の検出範囲（第３検出範囲と第４検出範囲）を抽出して、図４に示した枚数計数処理を行う（ステップＳ５０６）。そして、別の複数の検出範囲に対する計数値（即ち各撮像画像の第３検出範囲と第４検出範囲のそれぞれの計数値の累計値）が等しいか否かを判定する（ステップＳ５０８）。そして、等しい場合には（ステップＳ５０８のＹｅｓ）、計測の信頼性は高いものと判定して、その計数値（各撮像画像の検出範囲の計数値の累計）を結果として出力する（ステップＳ５０４）。また、複数の検出範囲に対する計数値が等しくない場合には（ステップＳ５０８のＮｏ）、計測の信頼性は低いものと判定して、エラーを出力する（ステップＳ５１０）。
【００６５】
例えば、或る検出範囲だけが局所的なゴミ、傷、汚れなどの影響を受けている場合、複数の検出範囲で計数値及びその累計値が異なる結果となることが考えられる。そのため、その局所的な影響を受けるおそれが低い別の複数の検出範囲に対して、同じ枚数計数処理を行うことで、計測の精度を高めることができる。
以上の処理によって、正確な枚数計数を行うことができる。
【００６６】
尚、以上のステップＳ２００によって撮像画像適否判定手段が構成され、ステップＳ２０２によって検出範囲抽出手段が構成され、ステップＳ２０６によって識別手段が構成され、ステップＳ２０８によってシート類境界検出手段が構成され、ステップＳ２１２〜Ｓ２１８によって計数手段が構成され、ステップＳ２２０によってオフセット量算出手段が構成され、ステップＳ４００及びＳ４０２によって微分値算出手段が構成され、ステップＳ４０４によって２次微分値算出手段が構成され、ステップＳ５０２またはＳ５０８によってエラー判断手段が構成される。
【符号の説明】
【００６７】
１０ シート類枚数計測装置
１６ 処理部
２６ 基準マーク部
３０ 撮像手段
Ｍ１、Ｍ２ 識別マーク
Ｓ２００ 撮像画像適否判定手段
Ｓ２０２ 検出範囲抽出手段
Ｓ２０６ 識別手段
Ｓ２０８ シート類境界検出手段
Ｓ２１２〜Ｓ２１８ 計数手段
Ｓ２２０ オフセット量算出手段
Ｓ４００、Ｓ４０２ 微分値算出手段
Ｓ４０４ ２次微分値算出手段
Ｓ５０２、Ｓ５０８ エラー判断手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層された紙葉類やＣＤ，ＤＶＤといった記録媒体のようなシート類の枚数を、積層方向に移動する撮像手段による撮影を行って計測するシート類枚数計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、積層方向に移動する撮像手段による撮影を行ってシート類の枚数を計測する装置としては、例えば、特許文献１ないし４に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１では、平判紙が積層された積層体の側面に、昇降可能にＣＣＤカメラとマーキング装置を設け、画像データを制御装置に送出し、制御装置は画像処理により平判紙Ｐの境界を明瞭にし、マーキング装置により所定の枚数ごとに積層体の側面に指標を付し枚数を計数している。
【０００４】
特許文献２では、紙が積み上げられた紙山の側部に、高さ方向に移動可能であるラインＣＣＤセンサを有するカメラ装置を配し、カメラ装置１５からの出力から境界部分の濃淡データを加算することにより紙の枚数を演算する演算処理装置と、紙山の上下に、紙山を付勢する押圧機構を設けた計数補助治具を具備する。
【０００５】
特許文献３では、印刷物を合紙によって所定枚数単位に区分した積層印刷物を撮影するＣＣＤカメラと、ＣＣＤカメラを上下方向に昇降させる昇降機構を設け、積層印刷物Ｓを積層方向に亙ってＣＣＤカメラ１３によって撮影させ、その画像信号に基づいて得られる画像波形と予め登録してある基準波形より、厚さまたは反射率を比較することにより合紙を判別しながら積層印刷物の合紙および印刷物を計数するとともに、各合紙間の枚数を計数している。
【０００６】
特許文献４では、ビデオカメラを、多数枚のシート積み重ね体の１側面に沿って一定速度で移動させながら、所定枚数のシートを１撮影単位としてその静止像を所定タイミングにおいて撮影し、撮影タイミングを撮影映像内の基準ウインドの進みまたは遅れから補正しながら撮影を継続し、撮影単位のシート枚数と、撮影回数からシート枚数を計数している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１９８０８１号公報
【特許文献２】特開２００４−３１８４３０号公報
【特許文献３】特開平７−１４１４８３号公報
【特許文献４】特開平５−６４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のシート類枚数計測装置においては、得られた複数の撮像画像において、隣接する撮像画像との接合をどのように行うかについての技術が確立されていない。例えば、特許文献１においては、画像の一部が重複する２コマの画像を、画像の一致性を照合して接合するようにしているが、積層されたシート類においては、全ての画像がほぼ類似の画像となるために、画像の一致性を照合するのは困難である。
【０００９】
また、特許文献２のようにラインＣＣＤカメラを用いると、コストが高くなるという問題がある。
【００１０】
本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、その目的は、シート類の積層方向に撮像手段を移動させて複数回の撮影を行ってシート類の枚数計測を行う装置において、複数の撮像画像から正確な枚数計数を行うことができるシート類枚数計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載の発明は、積層されたシート類の端面を、積層方向に移動する撮像手段によって複数回の撮影を行うことにより、シート類の枚数を計測するシート類枚数計測装置において、
積層されたシート類の積層方向に識別マークが所定間隔をあけて配列された基準マーク部と、
撮像手段によって得られた撮像画像からシート類の枚数を計数する計数手段を備える処理部と、
を備えており、
前記撮像手段は、積層されたシート類と基準マーク部とを一緒に撮影しており、少なくとも２つの識別マークが１回の撮影で撮像画像に含まれ、且つ前回の撮影と次回の撮影とで、少なくとも１つの識別マークが重複してそれぞれの撮像画像に含まれるように、撮影を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の前記処理部が、
各撮像画像において、２つの識別マークの間を検出範囲として抽出する検出範囲抽出手段と、
検出範囲において、シート類と隣り合うシート類との境界に対応する部分を検出するシート類境界検出手段と、
検出範囲において最後のシート類の境界から検出範囲の終端までの距離をオフセット量として求めて記録するオフセット量算出手段と、
を備え、
前記計数手段は、検出した境界と隣り合う境界の距離からその距離の間にシート類が存在するか否かを判定して検出範囲におけるシート類の枚数を計数すると共に、検出範囲の始端から最初のシート類の境界までの距離に、前回の撮像画像のオフセット量を加算した距離を求め、該求めた距離の間にシート類が存在するか否かを判定することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の前記シート類境界検出手段が、
前記検出範囲における画像データの積層方向の微分値を求める微分値算出手段と、
前記微分値をさらに微分する２次微分値算出手段と、
を備え、
２次微分値のピーク値をシート類の境界に対応する部分とすることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の前記微分値算出手段が、微分値が正となる部分の値を０に置換することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の前記計数手段が、シート類の境界と隣り合うシート類の境界との平均距離をシート類の厚みとし、該シート類の境界と隣り合うシート類の境界との距離と前記シート類の厚みとの比較を行い、該距離が厚みに対して所定範囲である場合に、１枚として計数し、該距離が厚みに対して所定範囲以下である場合には、０枚として計数し、該距離が厚みに対して所定範囲以上である場合には、距離に応じて２枚以上として計数する、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の前記処理部が、
各撮像画像において、２つの識別マークの間で、所定の幅を持った複数の検出範囲を抽出する検出範囲抽出手段と、
複数の検出範囲毎にそれぞれの計数値から累計値を求める前記計数手段と、
複数の検出範囲毎の累計値が合致するか否かを判断するエラー判断手段と、
を備える
ことを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の前記処理部が、
前記検出範囲における画像データが基準値以下の部分の画像データを０とする識別手段を備え、
前記計数手段は、画像データが０となる部分に対して、シート類の枚数を計数しないことを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の前記処理部が、
各撮像画像において、適正に識別マークが含まれているかどうかを判定する撮像画像適否判定手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項８記載のものにおいて、前記識別マークは、前記積層方向に異なる第１マークと第２マークとが交互に配列されており、
前記撮像画像適否判定手段は、
撮像画像の第１領域と第２領域に識別マークが存在するか否かを判定し、
第１領域に第１マークが存在し、第２領域に第２マークが存在する場合と、第１領域に第２マークが存在し、第２領域に第１マークが存在する場合とが、撮影の順番毎に交互に繰り返されている場合に、撮像画像が適切であると判定する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、撮像手段が、積層されたシート類と基準マーク部とを一緒に撮影し、基準マーク部の少なくとも１つの識別マークが重複してそれぞれの撮像画像に含まれるように、撮影を行うことにより、前回の撮像画像と次回の撮像画像とが一定の物理的関係を満足することが担保され、隣接する撮像画像の接合を確実に行うことができて、積層されたシート類の枚数を正確に計測することができる。
【００２１】
特に、前回の撮像画像における最後のシート類の境界から検出範囲の終端までの距離をオフセット量として記録し、次回の撮像画像における検出範囲の始端から最初のシート類の境界までの距離にオフセット量を加算して、加算した距離の間にシート類が存在する否かを判定することで、隣接する検出範囲に跨るシート類を確実に計数することができる。
【００２２】
また、シート類の境界を検出するのに際して、画像データの２次微分値まで求めることで、シート類の境界をより一層明確に検出することができるようになる。特に、微分値が正となる部分の値を０とすることで、シート類の境界をより一層明確に際立たせることができる。
【００２３】
また、積層されたシート類の中で、あるシート類が引っ込むことにより、他のシート類よりも輝度が低く撮影されて境界が明確にならない場合があるが、そのような場合であっても、平均的な厚みを用いて、シート類が存在するものとして補間することで、計数漏れを防ぎ、確実に枚数を計数することができる。
【００２４】
複数の検出範囲で同じ処理を行って枚数を計数することによって、ある検出範囲が局所的なゴミ、傷、汚れなどの影響を受けて計数値が誤っていた場合に、エラーを知らしめて、計測誤差の発生を防ぐことができる。
【００２５】
シート類が存在していない大きな間隙は、画像データが基準値以下になる蓋然性が高いため、基準値で識別して、間隙においてシート類の枚数を計数しないようにすることで、計測誤差の発生を防ぐことができる。
【００２６】
撮像画像に識別マークが適正に含まれているか否かを判定することで、計測誤差の発生を防ぐことができる。
【００２７】
特に、撮像画像の予め決められた第１領域と第２領域に識別マークが存在しているか否か、及び各領域に識別マークが適切に存在しているか否かを判定することで、撮影が正しく行われたかを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるシート類枚数計測装置の構成を表す概略ブロック図である。
【図２】（ａ）は本発明によるシート類枚数計測装置の構成を表す要部斜視図、（ｂ）は部分拡大図である。
【図３】本発明によるシート類枚数計数装置の計測処理のフローチャートである。
【図４】枚数計数処理のフローチャートである。
【図５】撮像画像の適否判定処理のフローチャートである。
【図６】シート類境界検出処理のフローチャートである。
【図７】結果出力処理のフローチャートである。
【図８】ある撮像画像と次回の撮像画像を表す図である。
【図９】撮像画像と検出範囲との関係を表す図である。
【図１０】撮像画像と輝度との関係を表す図である。
【図１１】撮像画像と輝度、一次微分、二次微分の関係を表す図である。
【図１２】ある撮像画像のオフセット量と次回の撮像画像との関係を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００３０】
図１及び図２に示すように、本発明によるシート類枚数計測装置１０は、大別して、シート類載置部１２と、撮像部１４と、処理部１６と、を備える。
【００３１】
シート類載置部１２は、枚数を計数するべきシート類が積層状態で載置される水平な載置台２０と、載置台２０に対して直交する垂直な縦壁２２とを備える。縦壁２２には、透明なガラス、樹脂等からなる透明部２４が設けられると共に、透明部２４に隣接する基準マーク部２６が設けられている。
【００３２】
基準マーク部２６には、以下で述べる撮像手段３０に対向して積層方向に異なる種類の識別マークが所定間隔毎に離間して配列されている。具体的には、図２（ｂ）に示すように、正方形の識別マークＭ１と円形の識別マークＭ２とが等間隔で交互に配されている。識別マークＭ１と識別マークＭ２との間の間隔は、撮像手段３０の１回の撮影範囲内に２つの識別マークＭ１、識別マークＭ２が入ることができ、且つ２つの識別マークの間に複数のシート類が積層されることができる程度の大きさとする。識別マークは、厳密な精度の間隔で配されている必要はない。尚、この例では、２つの種類の識別マークＭ１、Ｍ２としたが、これに限るものではなく、３種類以上の識別マークを順番に配列することも可能であり、または、１種類の識別マークだけで構成することも可能である。
【００３３】
撮像部１４は、積層されるシート類の端面の撮影を行う撮像手段３０と、撮像手段３０をシート類の積層方向に移動する移動部３２と、を備える。
【００３４】
撮像手段３０は、ＣＣＤカメラ４０と、ＣＣＤカメラ４０の先端部に配設された照明手段４２と、を備える。ＣＣＤカメラ４０は、エリアＣＣＤカメラであり、縦横に複数の画素を備える。例えば、ＶＧＡ対応とすれば、横６４０画素、縦４８０画素の解像度を持つＣＣＤカメラを使用することができる。通常、横方向の解像度が高いので、解像度の高い横方向をシート類の積層方向に合わせるように配置するとよい。ＣＣＤカメラ４０の撮影範囲は、透明部２４と基準マーク部２６に跨り設定される。そして、１画素当たり１０μｍ程度に対応し、シート類１枚当たり８〜１０画素以上の解像度を持つように調整されるとよい。カメラを移動しながら撮影するために、画像が流れないように、プログレッシブカメラまたは通常のインターレースカメラのフィールドモードを使用するとよい。照明手段４２は、ストロボによる点滅照明、または点灯照明を行うものとすることができる。
【００３５】
移動部３２は、ＣＣＤカメラ４０を支持する支持ブラケット５０と、支持ブラケット５０が取り付けられて上下方向に配回される歯付ベルト５２と、歯付ベルト５２が掛け渡されるプーリ５４、５４と、プーリ５４の一方に連結されたモータ５６と、を備える。モータ５６の回転によりプーリ５４を介して歯付ベルト５２が移動することで、ＣＣＤカメラ４０が上下方向に移動走査することになる。
【００３６】
処理部１６は、ＣＣＤカメラ４０で取得された撮像画像を処理して、積層されたシート類の枚数を計算するもので、ＣＣＤカメラ４０からの画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器６０と、画素毎の輝度データである画像データを記録する画像メモリ６２と、モータ５６及びＣＣＤカメラ４０を駆動する駆動部６４と、枚数の計数を行うＣＰＵで構成される演算部６６と、を備える。
【００３７】
以上のように構成されるシート類枚数計測装置１０の作用を説明する。
【００３８】
計測にあたって、シート類載置部１２に計測対象のシート類を設置する。シート類は、載置台２０に水平に置かれ、縦壁２２の透明部２４になるべく密着する状態で積層される。また、このとき撮像手段３０は初期位置にある。撮像手段３０の初期位置は、通常、撮像手段３０の最下限位置となる。
【００３９】
そして、計測を開始すると、処理部１６において、図３に示すフローチャートに従った処理が行われる。
【００４０】
まず、駆動部６４からモータ駆動信号を出力してモータ５６の駆動を開始すると同時に、撮像手段３０による撮影を行う（ステップＳ１００）。即ち、ＣＣＤカメラ４０のシャッタが開き撮影が行われると共に、照明手段４２による点滅または点灯照明が開始される。
【００４１】
そして、ＣＣＤカメラ４０で取り込まれた画像信号を、Ａ／Ｄ変換器６０にてＡ／Ｄ変換後、１枚の撮像画像に対応する画像データを画像メモリ６２に格納する（ステップＳ１０２）。次いで、撮像画像に対して、枚数計数処理を行う（ステップＳ１０４）。
【００４２】
枚数計数の結果、得られた枚数が０であるか否かを判定し（ステップＳ１０６）、０枚でない場合には、モータ５６の駆動に応じて次の撮影位置に達するまで、判定を行い（ステップＳ１０８）、撮像手段３０が所定距離移動して次の撮影位置に達したことが判定されると、撮像手段がその位置の撮影を行い（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０２に戻り、処理を繰り返す。また、得られた枚数が０である場合には、モータ５６を逆回転して、撮像手段３０を初期位置へと戻し（ステップＳ１１２）、その枚数計測結果を出力する（ステップＳ１１４）。
【００４３】
図３から分かるように、ステップＳ１０４による枚数計数処理は、ある撮影から次回の撮影までの間でリアルタイムに行っており、枚数計数処理を行っている間に撮像手段３０が移動する。このときの前回の撮影から次回の撮影までを撮像手段３０が移動する所定距離は、基準マーク部２６の識別マークＭ１、Ｍ２のピッチと同じになるように設定される。即ち、基準マーク部２６の２つの識別マークＭ１、Ｍ２が１回の撮影で撮像画像に含まれ、且つ前回の撮影と次回の撮影とで、少なくとも１つの識別マークが重複してそれぞれの撮像画像に含まれるようにする。より具体的には、ある１回の撮影において、識別マークＭ１と識別マークＭ２とが撮影された場合（図８（ａ）参照）、次の撮影においては、同じ識別マークＭ２と別の識別マークＭ１とが対応してほぼ同じ位置に撮影されるようにする（図８（ｂ）参照）。こうして、各撮像画像は、隣接する撮像画像と一部重複するようになる。
【００４４】
処理部１６によるステップＳ１０４で行われる枚数計数処理は、図４に示すフローチャートに従った処理が行われる。
【００４５】
まず、得られた撮像画像の適否判定を行う（ステップＳ２００）。この判定処理は、上述のように、前回の撮影に一部重複して撮影が行われているかどうかを判定することに対応する。
【００４６】
この撮像画像の適否判定処理は、具体的には、図５に示すフローチャートに従った処理を行うことができる。まず、撮影回数をインクリメントする（ステップＳ３００）。撮影回数の初期値は０であり、計測開始時にリセットされている。
【００４７】
そして、撮像画像の中から２つの識別マークを抽出する。２つの識別マークは、撮像手段３０が識別マークのピッチ毎に正しく撮影を行っている場合には、前述のように、各撮像画像においてほぼ同じ位置において撮影されている筈である。よって、各撮像画像において、決められた第１領域及び第２領域からそれぞれ識別マークを抽出する（ステップＳ３０２、図８（ｃ））。識別マークが抽出されない場合には（ステップＳ３０４のＮｏ）、正しい撮像画像が撮影されていないと判定する（ステップＳ３１４）。識別マークが抽出された場合には（ステップＳ３０４のＹｅｓ）、さらに、撮影回数が奇数か偶数かを判定する（ステップＳ３０６）。撮影回数が奇数である場合には、第１領域に第１識別マークが、第２領域に第２識別マークが検出されたかどうかを判定し（ステップＳ３０８）、撮影回数が偶数である場合には、第１領域に第２識別マークが、第２領域に第１識別マークが検出されたかどうかを判定する（ステップＳ３１０）。ステップＳ３０８及びステップＳ３１０において、判定結果がｙｅｓであれば、正しい撮像画像が撮影されたものと判定する（ステップＳ３１２）。一方、判定結果のいずれかがｎｏであれば、正しい撮像画像が撮影されていないと判定する（ステップＳ３１４）。ステップＳ３１２及びステップＳ３１４の判定結果のいずれかがｎｏであるということは、前回の撮影に一部重複した撮影が行われていないことを意味するからである。
【００４８】
尚、以上のフローチャートは、２種類の識別マークを用いた場合の例であったが、３種類以上の識別マークを用いた場合には、識別マークの配列した順番に合致して、撮影した順番に撮像画像に識別マークが現れているかどうかを判定する。多種類の識別マークを用いることにより、撮影の抜けなどをより一層確実に検出することができるようになる。
【００４９】
次に、図４に戻り、撮像画像の中から検出範囲を抽出する(ステップＳ２０２)。検出範囲の始端は、第１領域で検出された識別マークの中心位置と同じ積層方向位置とし、検出範囲の終端は、第２領域で検出された識別マークの中心位置と同じ積層方向位置とする（図９参照）。また、検出範囲の幅は、適当な画素数の幅とする。検出範囲の幅はあまり広くすると、シート類が斜めに積層されている場合に積層方向で濃淡の差が小さくなり、また、あまり狭くすると、ゴミ、傷、汚れ等の影響を大きく受けて誤検出が増加するため、適度な広さとする。検出範囲は、平行に複数設定することができる。この例の場合には、４つの検出範囲を抽出し、その中の幅方向に離間した２つの検出範囲（第１検出範囲と第２検出範囲）において、以下の処理を同様に行う。
【００５０】
撮像画像は、一般的には、シート類の存在していない部分は比較的黒く、シート類の存在している部分は比較的白くなり、隣接するシート類の間隙も比較的黒くなり、濃淡（輝度の差）が生じている。稀には、シート類の間隙がシート類の存在している部分よりも明るくなる場合もある。いずれにおいても、シート類が存在している部分とシート類の間隙とで、濃淡の差が発生しているので、この濃淡の差を検出して、枚数の計数を行う。以下の説明においては、シート類が存在している部分の輝度は高く、シート類の存在していない間隙の輝度は低いものとする。
【００５１】
そして、ステップＳ２０２で抽出された検出範囲内の画像データである輝度データを抽出し、検出範囲の幅方向における輝度データの平均値を算出する（ステップＳ２０４）。幅方向の平均をとることにより、幅方向において局所的にゴミ、傷、汚れなどが発生している場合に、それらによる画像の乱れの影響を低減することができる。
【００５２】
次に、得られた平均値をある基準値と比較する。この基準値は、シート類の有無を識別するための値に設定される。上述のようにシート類の間隙は輝度が低くなり、間隙が大きいと輝度が非常に低くなるが、それだけでなく、シート類が存在しているものの引っ込んでいる場合にも輝度が低くなる。図１０（ａ）に示すように、輝度が非常に低い部分は、シート類が存在していない大きな間隙と判断し、輝度がやや低い部分は、シート類が存在しているものと判断して、これらを基準値によって識別する（図１０（ｂ））。そして、基準値よりも輝度が低い部分のデータは、輝度ゼロ（真っ黒）とする（ステップＳ２０６、図１０（ｃ））。
【００５３】
次に、輝度データからシート類の境界を検出する（ステップＳ２０８）。シート類の境界の検出処理としては、任意の画像処理を用いることができるが、この例では、図６に示すフローチャートに従って行うことができる。
【００５４】
まず、輝度データの平均値の積層方向の変化量（微分値）を算出する（ステップＳ４００、図１１（ｂ））。そして、微分値が正となる部分の値を０とする（ステップＳ４０２、図１１（ｃ））。これによって、明るい部分から暗い部分へ変化する領域のみを残す。この処理によって、シート類の端面の状態により画像が均一でない場合があっても、そのようなシート類の端面の変化による誤検出を軽減することができる。
【００５５】
次に、微分値を再度微分して２次微分値を算出する（ステップＳ４０４、図１１（ｄ））。２次微分値の正・負のピーク位置を抽出し、正のピーク位置（即ち、最も暗くなる部分）をシート類の境界の位置として検出する（ステップＳ４０６）。
【００５６】
１次微分値だけを用いてシート類の境界の位置を検出することも可能であるが、以上のように２次微分値を用いることにより、安定したピークを得ることができる。特に、一次微分において正の部分を削除することにより、１次微分値が負から０（即ち正）になる最も暗い部分を、図１１（ｄ）に示すように、２次微分値のピークとして明確に抽出することができるようになり、誤検出を防止することができる。
【００５７】
こうして、境界が検出されると、図４に戻り、境界と隣り合う境界との距離を計測し、その平均値を検出範囲で算出し、その平均値をシート類の厚さとする（ステップＳ２１０）。
【００５８】
次に、境界と隣り合う境界の各距離に対して、ステップＳ２１０で求めたシート類の厚さとの比較を行う（ステップＳ２１２）。
【００５９】
距離が厚みの５０％未満の場合には、その境界と境界との間にシート類は存在しないとして１枚として計数しない（ステップＳ２１４）。また、距離が５０％より大きく２００％未満の場合には、その境界と境界との間に１枚のシート類が存在するものとして、計数値を１つ増加する（ステップＳ２１６）。また、距離が２００％以上の場合であって、輝度データがゼロとなっていない部分においては、その間に２枚以上のシート類が存在しているものとして補間を行い、ＩＮＴ（距離／シート類の厚み）（ここでＩＮＴ（ｘ）は、ｘの小数点以下を切り捨てた整数）の値を計数値に加算する（ステップＳ２１８）。他方、ステップＳ２１８において、対象とする距離の範囲に輝度データがゼロとなっている部分があるときは、シート類が存在していない間隙部分が含まれている筈であるので計数値は１だけを増加する。こうして、平均的な厚みと境界と境界との間の距離とを比較し、必要に応じて、シート類が存在するものとして補間することで、計数漏れを防ぎ、確実に枚数を計数することができる。尚、距離との比較を行う厚みの数値範囲は、上記に限らず、適宜変更可能である。
【００６０】
ステップＳ２１２〜ステップＳ２１８までの処理を、検出範囲に存在する全ての境界に対して繰り返す。そして、図１２に示すように、最後の境界から検出範囲終端までの距離を求めてオフセット量として記録する（ステップＳ２２０）。
【００６１】
このオフセット量は、次回の撮影における枚数計数処理（Ｓ１０４）のステップＳ２１２の処理において、検出範囲始端から最初の境界までの距離に加算されて、厚みとの比較が行われる。即ち、次の撮像画像に対する処理において、最初の境界の位置と検出範囲始端までの距離に、前の撮像画像に対して求めたオフセット量との距離を加算した距離を、境界と隣り合う境界との距離として、ステップＳ２１２において比較を行う。これにより、隣接する撮像画像に跨るシート類を確実に計数することができ、隣接する撮像画像同士の間の境界部分の処理を誤差なく行うことができる。
【００６２】
尚、図４では、１つの検出範囲についての処理について記載したが、ステップＳ２０４〜ステップ２２０までの処理を、２つ以上の検出範囲について行う。
【００６３】
図１に戻り、撮像装置３０が積層されたシート類を通過して、シート類が全く存在していない部分の撮影を行うと、枚数計数処理（Ｓ１０４）で得られた枚数が０となるので、枚数計測結果を出力する（ステップＳ１１４）。結果出力は、例えば、図７に示すフローチャートに従った処理を行うことができる。
【００６４】
まず、図５を参照して説明した撮像画像適否判定処理において、撮像画像判定結果がエラーとなっている場合には（ステップＳ５００のＹｅｓ）、正しく撮影されていないから、エラーを出力する（ステップＳ５１０）。正しく撮影されている場合には（ステップＳ５００のＮｏ）、複数の検出範囲に対する計数値（即ち各撮像画像の第１検出範囲と第２検出範囲のそれぞれの計数値の累計値）が等しいか否かを判定する（ステップＳ５０２）。等しい場合には、計測の信頼性は高いものと判定して、その計数値（各撮像画像の検出範囲の計数値の累計）を結果として出力する（ステップＳ５０４）。また、複数の検出範囲に対する計数値が等しくない場合には、計測の信頼性は低いものと判定して、画像メモリに既に格納された各撮像画像から別の複数の検出範囲（第３検出範囲と第４検出範囲）を抽出して、図４に示した枚数計数処理を行う（ステップＳ５０６）。そして、別の複数の検出範囲に対する計数値（即ち各撮像画像の第３検出範囲と第４検出範囲のそれぞれの計数値の累計値）が等しいか否かを判定する（ステップＳ５０８）。そして、等しい場合には（ステップＳ５０８のＹｅｓ）、計測の信頼性は高いものと判定して、その計数値（各撮像画像の検出範囲の計数値の累計）を結果として出力する（ステップＳ５０４）。また、複数の検出範囲に対する計数値が等しくない場合には（ステップＳ５０８のＮｏ）、計測の信頼性は低いものと判定して、エラーを出力する（ステップＳ５１０）。
【００６５】
例えば、或る検出範囲だけが局所的なゴミ、傷、汚れなどの影響を受けている場合、複数の検出範囲で計数値及びその累計値が異なる結果となることが考えられる。そのため、その局所的な影響を受けるおそれが低い別の複数の検出範囲に対して、同じ枚数計数処理を行うことで、計測の精度を高めることができる。
以上の処理によって、正確な枚数計数を行うことができる。
【００６６】
尚、以上のステップＳ２００によって撮像画像適否判定手段が構成され、ステップＳ２０２によって検出範囲抽出手段が構成され、ステップＳ２０６によって識別手段が構成され、ステップＳ２０８によってシート類境界検出手段が構成され、ステップＳ２１２〜Ｓ２１８によって計数手段が構成され、ステップＳ２２０によってオフセット量算出手段が構成され、ステップＳ４００及びＳ４０２によって微分値算出手段が構成され、ステップＳ４０４によって２次微分値算出手段が構成され、ステップＳ５０２またはＳ５０８によってエラー判断手段が構成される。
【符号の説明】
【００６７】
１０ シート類枚数計測装置
１６ 処理部
２６ 基準マーク部
３０ 撮像手段
Ｍ１、Ｍ２ 識別マーク
Ｓ２００ 撮像画像適否判定手段
Ｓ２０２ 検出範囲抽出手段
Ｓ２０６ 識別手段
Ｓ２０８ シート類境界検出手段
Ｓ２１２〜Ｓ２１８ 計数手段
Ｓ２２０ オフセット量算出手段
Ｓ４００、Ｓ４０２ 微分値算出手段
Ｓ４０４ ２次微分値算出手段
Ｓ５０２、Ｓ５０８ エラー判断手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層されたシート類の端面を、積層方向に移動する撮像手段によって複数回の撮影を行うことにより、シート類の枚数を計測するシート類枚数計測装置において、
積層されたシート類の積層方向に識別マークが所定間隔をあけて配列された基準マーク部と、
撮像手段によって得られた撮像画像からシート類の枚数を計数する計数手段を備える処理部と、
を備えており、
前記撮像手段は、積層されたシート類と基準マーク部とを一緒に撮影しており、少なくとも２つの識別マークが１回の撮影で撮像画像に含まれ、且つ前回の撮影と次回の撮影とで、少なくとも１つの識別マークが重複してそれぞれの撮像画像に含まれるように、撮影を行うことを特徴とするシート類枚数計測装置。
【請求項２】
前記処理部は、
各撮像画像において、２つの識別マークの間を検出範囲として抽出する検出範囲抽出手段と、
検出範囲において、シート類と隣り合うシート類との境界に対応する部分を検出するシート類境界検出手段と、
検出範囲において最後のシート類の境界から検出範囲の終端までの距離を求めてオフセット量として記録するオフセット量算出手段と、
を備え、
前記計数手段は、検出した境界と隣り合う境界の距離からその距離の間にシート類が存在するか否かを判定して検出範囲におけるシート類の枚数を計数すると共に、検出範囲の始端から最初のシート類の境界までの距離に、前回の撮像画像のオフセット量を加算した距離を求め、該求めた距離の間にシート類が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項１記載のシート類枚数計測装置。
【請求項３】
前記シート類境界検出手段は、
前記検出範囲における画像データの積層方向の微分値を求める微分値算出手段と、
前記微分値をさらに微分する２次微分値算出手段と、
を備え、
２次微分値のピーク値をシート類の境界に対応する部分とすることを特徴とする請求項２記載のシート類枚数計測装置。
【請求項４】
前記微分値算出手段は、微分値が正となる部分の値を０に置換することを特徴とする請求項３記載のシート類枚数計測装置。
【請求項５】
前記計数手段は、シート類の境界と隣り合うシート類の境界との平均距離をシート類の厚みとし、該シート類の境界と隣り合うシート類の境界との距離と前記シート類の厚みとの比較を行い、該距離が厚みに対して所定範囲である場合に、１枚として計数し、該距離が厚みに対して所定範囲以下である場合には、０枚として計数し、該距離が厚みに対して所定範囲以上である場合には、距離に応じて２枚以上として計数する、ことを特徴とする請求項３または４記載のシート類枚数計測装置。
【請求項６】
前記処理部は、
各撮像画像において、２つの識別マークの間で、所定の幅を持った複数の検出範囲を抽出する検出範囲抽出手段と、
複数の検出範囲毎にそれぞれの計数値から累計値を求める前記計数手段と、
複数の検出範囲毎の累計値が合致するか否かを判断するエラー判断手段と、
を備える
ことを特徴とする請求項１記載のシート類枚数計測装置。
【請求項７】
前記処理部は、
前記検出範囲における画像データが基準値以下の部分の画像データを０とする識別手段を備え、
前記計数手段は、画像データが０となる部分に対して、シート類の枚数を計数しないことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシート類枚数計測装置。
【請求項８】
前記処理部は、
各撮像画像において、適正に識別マークが含まれているかどうかを判定する撮像画像適否判定手段を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のシート類枚数計測装置。
【請求項９】
前記識別マークは、前記積層方向に異なる第１マークと第２マークとが交互に配列されており、
前記撮像画像適否判定手段は、
撮像画像の第１領域と第２領域に識別マークが存在するか否かを判定し、
第１領域に第１マークが存在し、第２領域に第２マークが存在する場合と、第１領域に第２マークが存在し、第２領域に第１マークが存在する場合とが、撮影の順番毎に交互に繰り返されている場合に、撮像画像が適切であると判定する、
ことを特徴とする請求項８記載のシート類枚数計測装置。
【請求項１】
積層されたシート類の端面を、積層方向に移動する撮像手段によって複数回の撮影を行うことにより、シート類の枚数を計測するシート類枚数計測装置において、
積層されたシート類の積層方向に識別マークが所定間隔をあけて配列された基準マーク部と、
撮像手段によって得られた撮像画像からシート類の枚数を計数する計数手段を備える処理部と、
を備えており、
前記撮像手段は、積層されたシート類と基準マーク部とを一緒に撮影しており、少なくとも２つの識別マークが１回の撮影で撮像画像に含まれ、且つ前回の撮影と次回の撮影とで、少なくとも１つの識別マークが重複してそれぞれの撮像画像に含まれるように、撮影を行うことを特徴とするシート類枚数計測装置。
【請求項２】
前記処理部は、
各撮像画像において、２つの識別マークの間を検出範囲として抽出する検出範囲抽出手段と、
検出範囲において、シート類と隣り合うシート類との境界に対応する部分を検出するシート類境界検出手段と、
検出範囲において最後のシート類の境界から検出範囲の終端までの距離を求めてオフセット量として記録するオフセット量算出手段と、
を備え、
前記計数手段は、検出した境界と隣り合う境界の距離からその距離の間にシート類が存在するか否かを判定して検出範囲におけるシート類の枚数を計数すると共に、検出範囲の始端から最初のシート類の境界までの距離に、前回の撮像画像のオフセット量を加算した距離を求め、該求めた距離の間にシート類が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項１記載のシート類枚数計測装置。
【請求項３】
前記シート類境界検出手段は、
前記検出範囲における画像データの積層方向の微分値を求める微分値算出手段と、
前記微分値をさらに微分する２次微分値算出手段と、
を備え、
２次微分値のピーク値をシート類の境界に対応する部分とすることを特徴とする請求項２記載のシート類枚数計測装置。
【請求項４】
前記微分値算出手段は、微分値が正となる部分の値を０に置換することを特徴とする請求項３記載のシート類枚数計測装置。
【請求項５】
前記計数手段は、シート類の境界と隣り合うシート類の境界との平均距離をシート類の厚みとし、該シート類の境界と隣り合うシート類の境界との距離と前記シート類の厚みとの比較を行い、該距離が厚みに対して所定範囲である場合に、１枚として計数し、該距離が厚みに対して所定範囲以下である場合には、０枚として計数し、該距離が厚みに対して所定範囲以上である場合には、距離に応じて２枚以上として計数する、ことを特徴とする請求項３または４記載のシート類枚数計測装置。
【請求項６】
前記処理部は、
各撮像画像において、２つの識別マークの間で、所定の幅を持った複数の検出範囲を抽出する検出範囲抽出手段と、
複数の検出範囲毎にそれぞれの計数値から累計値を求める前記計数手段と、
複数の検出範囲毎の累計値が合致するか否かを判断するエラー判断手段と、
を備える
ことを特徴とする請求項１記載のシート類枚数計測装置。
【請求項７】
前記処理部は、
前記検出範囲における画像データが基準値以下の部分の画像データを０とする識別手段を備え、
前記計数手段は、画像データが０となる部分に対して、シート類の枚数を計数しないことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のシート類枚数計測装置。
【請求項８】
前記処理部は、
各撮像画像において、適正に識別マークが含まれているかどうかを判定する撮像画像適否判定手段を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のシート類枚数計測装置。
【請求項９】
前記識別マークは、前記積層方向に異なる第１マークと第２マークとが交互に配列されており、
前記撮像画像適否判定手段は、
撮像画像の第１領域と第２領域に識別マークが存在するか否かを判定し、
第１領域に第１マークが存在し、第２領域に第２マークが存在する場合と、第１領域に第２マークが存在し、第２領域に第１マークが存在する場合とが、撮影の順番毎に交互に繰り返されている場合に、撮像画像が適切であると判定する、
ことを特徴とする請求項８記載のシート類枚数計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１２３６８３（Ｐ２０１１−１２３６８３Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１０３７（Ｐ２００９−２８１０３７）
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００１８５３２９）オタリ株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００１８５３２９）オタリ株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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