画像処理装置
【課題】 画像読み取りガラス面の所定位置に３次元物体を時間や手間をかけずに簡単に画像を読み取り解析する画像処理装置を提供する。
【解決手段】 スキャナ装置１０には画像読み取りガラス面１１の周囲に設けられたスライダー２０とスライダー２０に連動してスライド移動して３次元物体の案内となるガイド３０とスライド移動後のガイド３０の座標位置を検出するカウンタ４０を備えている。スキャナ装置１０により読み取った画像データとガイド３０の座標位置データが画像データ処理部５０に送られる。座標変換機能５２により読み取り画像データを座標変換する。さらにイメージノギス機能５３によりあらかじめ設定されている特定個所のサイズを計測し、良品・不良品のチェックをする。
【解決手段】 スキャナ装置１０には画像読み取りガラス面１１の周囲に設けられたスライダー２０とスライダー２０に連動してスライド移動して３次元物体の案内となるガイド３０とスライド移動後のガイド３０の座標位置を検出するカウンタ４０を備えている。スキャナ装置１０により読み取った画像データとガイド３０の座標位置データが画像データ処理部５０に送られる。座標変換機能５２により読み取り画像データを座標変換する。さらにイメージノギス機能５３によりあらかじめ設定されている特定個所のサイズを計測し、良品・不良品のチェックをする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、３次元物体の画像を読み取り、読み取った画像データを解析する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生産現場において製作している加工品のサンプルを抜き取ってその切断断面を検査するというニーズが存在する。例えば、プラスチック、アルミニウム、ステンレス鋼などを材料として異形押し出し工法により加工され、押し出された連続体を切断して単品成型した設備資材、建築資材、土木資材などの切断面検査など多様な場面で求められている。異形押し出し工法により押し出し加工、切断加工された設備資材の一例を図１３に示す。図１３に示した例の切断面を見れば内部に多数のしきり壁（隔壁）や構造物により多数の空隙が設けられた複雑な断面となっていることが分かる。異形押し出し加工されているので押し出し方向にはこの断面構造が連続したものとなっている。
【０００３】
これら設備資材などは細部に至るまで寸法が設計により定められており、押し出し加工により製作された設備資材が設計どおりの仕様にて製作されているか確認する必要がある。そこで生産現場では適宜に加工品のサンプルを抜き取って加工の出来具合を検査するが、このサンプル抜き取り検査の検査項目には様々なものがある。そのうちの一つとして切断面における外形の歪み、隔壁の肉厚など特定箇所のサイズを測り、それらサイズが仕様範囲内にあるかを調べるという検査項目がある。例えば図１４の切断面において、特定箇所の隔壁間のサイズＢ，特定箇所の隔壁の肉厚Ｃなどを実測し、それら実測値が要求仕様の範囲内にあるかをチェックする。
【０００４】
従来技術では、抜き取りサンプルの切断面の特定箇所を人手によりスケールなどにより実測することが多いが、抜き取りサンプルの切断面の画像をスキャナで読み取り、読み取り画像において特定箇所を計測して解析するという処理が想定できる。抜き取りサンプルの切断面画像をスキャナで読み取る処理を検討してみると、例えば、抜き取りサンプルを回転させ、読み取る切断面を下面とし、フラットベッド型スキャナの画像読み取りガラス面に切断面を密着させて読み取るという作業が想定できる。
【０００５】
このフラットベッド型スキャナを用いた切断面の読み取りにおいて、後工程となる画像処理を簡素化するために、読み取り対象となる特定箇所をスキャン方向に対して傾き（スキュー）なく画像読み取りガラス面上にセットすることが好ましい。つまり、読み取り対象となる特定箇所をスキャン方向（主方向、副方向）に対して正確に０度または９０度となるようにセットすることが好ましい。
【０００６】
この切断面検査では切断面の内部にある隔壁の幅を正確に読み取ることに加え、切断面全体の外形エッジそのものも正確に読み取る必要がある。つまり、特定箇所の内部の隔壁の肉厚を計測する検査に加え、外形エッジ間のサイズ（全体のサイズ）や、特定箇所の外形エッジからある特定箇所の隔壁までのサイズなど、計測すべきサイズは外形エッジを基準にするものもあるからである。また、異形押し出し加工により加工・成型した設備資材の検査項目として外形エッジの歪みやバリの存在を検査する項目もあり得る。この場合外形エッジ全体を正確に読み取る必要がある。
外形エッジ部分の読み取り・解析が難しいという点については、他の先行出願でも従来技術における課題として指摘されている。例えば、特開平１０−２２４５６３号には外形エッジが正しく解析されるためには、理想的にはエッジ（画像中の白黒の境界線）がスキャン方向（主方向、副方向）に対して正確に０度または９０度で真っ直ぐに連続していることが好ましいと指摘されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２２４５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
抜き取りサンプルの切断面を下に向け、画像読み取りガラス面の所定位置へセットする作業は、サンプル品自体が立体物であるので通常のシートフィーダ搬送などは適さず、手作業で行う必要がある。
多くの場合、計測すべき特定箇所の配置方向と外形エッジのラインが水平または垂直の関係にあるので、抜き取りサンプルの外形エッジをスキャナのフレームに合わせてスキャナの画像読み取りガラス面上にセットすれば、抜き取りサンプルをスキャナのスキャン方向に対してスキューなく正確に合わせることができる。つまり、一般のスキャナでは画像読み取りガラス面の周囲に設けられたプラスチック製や金属製のフレームを読み取り対象物をセットする際のガイドとして兼用せしめている。例えば、画像読み取りガラス面の右上のフレーム隅に読み取り対象物の右上角を合わせ、読み取り対象物の上辺エッジを上端フレームガイド、右辺エッジを右端フレームガイドに合わせてセットすることとなる。
【０００９】
ここで、通常のフレームガイドを用いて、設備資材などの抜き取りサンプルをセットする場合、以下のような問題が生じる。
通常のフレームガイドを用いて、設備資材などの抜き取りサンプルをセットした場合、フレームガイドと抜き取りサンプルの外形エッジが接する状態となっており、外形エッジそのものを正確に読み取るには不適切な状態にある。抜き取りサンプルの外形エッジを正確に読み取るためには、抜き取りサンプルの外形エッジをフレームガイドには直接沿わせず、多少のオフセットを設けて画像読み取りガラス面の少し中央側に載せ置けば外形エッジの読み取り条件は改善する。しかし、目測で正確な位置、正確な角度で抜き取りサンプルをスキューなく載せ置くことは難しい。特に生産現場では、画像読み取りガラス面の所定位置に３次元物体を精密に置き直したりする時間や手間を掛けている余裕はなく、簡単に抜き取りサンプルの切断面の読み取り・解析が求められる。一般に生産現場では時間コストの低減が求められる上、作業員は必ずしも熟練しているとは限らないため、短時間で誰でも簡単に作業できる環境が要求される。
【００１０】
また、設備資材の外形全体が必ずしも直方形とは限らず流線型をなしている場合があり、また外形エッジの一部が曲線をなしている場合もある。このような場合、直線状のフレームガイドを用いて抜き取りサンプルをセットすることはできない。
【００１１】
なお、読み取り対象物の画像読み取りガラス面への載せ置き方については自由とし、後工程の画像処理において、スキュー角を検出し、画像上での回転補正を行うという考え方がある。しかし、後の画像処理が難しい場合がある。
【００１２】
まず、どの程度画像回転補正を行えば良いのかスキュー角の決定が難しい場合がある。外形エッジが綺麗な直線状であればエッジの発見が比較的容易でそのスキュー角の計算も比較的容易である。しかし、外形エッジが必ずしも直線状をなしているとは限らずエッジの発見およびスキュー角の定義づけが難しい場合がある。
【００１３】
次に、３次元物体の断面形状全体をパターンマッチングすることにより画像の読み取り姿勢と位置を特定し、画像の移動補正、回転補正を行う手法があるが、パターンマッチングの計算コストが高くなったり、処理に時間がかかったり、性能の高いコンピュータの導入が必要になったりする場合がある。
上記問題点に鑑み、本発明は、生産現場において、画像読み取りガラス面の所定位置に３次元物体を精密に置き直したりする時間や手間をかけずに、簡単に画像読み取り、解析することができる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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明にかかる画像処理装置は、画像読み取りガラス面の周囲に設けられたスライダーと、前記スライダーに連動してスライド移動し、前記３次元物体を前記画像読み取りガラス面上に載せ置く際に案内となるガイドと、前記スライド移動後の前記ガイドの座標位置を検出する座標検出装置と、前記画像読み取りガラス面上に載せ置かれた前記３次元物体をスキャンして画像を読み取るスキャナと、前記スキャナにより読み取った画像データを、前記ガイドのスライド移動後の位置を基準とした相対位置に表示されるように座標変換して表示する座標変換機能を備えた画像データ処理部を備えている。
上記構成により、生産現場において、画像読み取りガラス面の所定位置に３次元物体を精密に置き直したりする時間や手間をかけずに、スキューのない同じ姿勢のサンプル品の切断面画像を簡単に画像読み取ることができ、かつ、同じ位置に表示することができ、後工程の画像処理を簡単にすることができる
【００１５】
なお、上記の画像処理装置のガイドにおいて前記３次元物体と接面する部分の外形形状が前記３次元物体の外形の一部と合致し合う形状を備えたものとすることが好ましい。
上記構成により、ガイドの接面と３次元物体を合致させることにより容易に３次元物体を正しい姿勢においてセットすることができる。
【００１６】
さらに、上記の画像処理装置のガイドを透明素材とすることが好ましい。
また、上記の画像処理装置のガイドを前記画像読み取りガラス面上に浮かせるように支持する構成も好ましい。
上記構成により、ガイドを案内として３次元物体に添えたままスキャナで画像を読み取った場合、３次元物体の外周形を含む全体の画像が前記ガイドに遮られることなく読み取ることができる。
【００１７】
次に、本発明にかかる画像処理装置の画像処理関連のモジュールは、座標中に与えられた１セットのイメージノギス計測開始点から、与えられたイメージノギス計測方向に向けて画像中に存するイメージ境界を探索してゆき、発見した２つのイメージ境界間の距離を自動的にノギス計測するイメージノギス機能を設定する手段と、基準画像をモニタ上に表示し、前記基準画像を参照しつつ、前記イメージノギス機能を用いてサイズを計測すべき特定個所に対応する１セットの前記イメージノギス計測開始点と前記イメージノギス計測方向の設定を受け付ける利用者インターフェイスと、検査対象となる３次元物体の画像データを入力するデータ入力部と、前記画像データを、前記基準画像が表示された座標位置を基準とした相対位置に表示されるように座標変換する座標変換機能と、前記相対位置に表示された画像データに対して、前記イメージノギス機能を適用して前記指定にかかる計測すべき特定個所のサイズを自動測定するものである。
上記構成により、一番最初に基準画像を用いて、自動計測すべき特定個所を設定しておけば、次々と実際にスキャナから送られてくるサンプル品の切断面画像を受け取り、自動計測すべき特定個所の実測値を得ることができる。
【００１８】
なお、基準画像に比べて、実際に製作されたサンプル品は各部において誤差を持っている。測定すべき特定個所にも誤差がある可能性は十分にあり、どの程度の大きさの誤差であるかは事前に予測できず、実測して初めて分かるものである。そこで、本発明の画像処理では、新たにイメージノギス機能を導入している。イメージノギス機能によれば、誤差として想定しうる範囲よりも十分な余裕を持たせた点をイメージノギス計測開始点として与えておき、自動的にイメージノギス計測方向に対して画素値が大きく変化する境界点を探索させて境界点を特定せしめ、２つの境界点の間の距離を測定することによりサンプル品の特定個所の実測を行しめるので、画像データごとに各々バラバラの大きさの誤差を含むであろう特定個所の実測値を自動的に正確に計測することができる。
【００１９】
次に、上記画像処理関連のモジュールに加え、前記イメージノギス機能により自動測定した距離を基に前記３次元物体のばらつきを評価する評価部を備えることも好ましい。
上記構成により、特定個所の実測値を基に良品・不良品の別を自動的に評価することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の画像処理装置は、利用者の習熟を必要とせず、ガイドに沿わせて３次元物体を画像読み取りガラス面上に誰でも簡単に載せ置くことができる。
また、本発明の画像処理装置は、多様な３次元物体であっても、安定して同じ姿勢の同じ相対座標位置に揃えられた断面形状の画像データを得ることができる。
また、本発明の画像処理装置は、利用者により指定された個所の断面形状を評価して良品、不良品の別を判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の画像処理装置の実施例を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に示した具体的な用途、形状、個数などには限定されないことは言うまでもない。
【実施例１】
【００２２】
実施例１にかかる本発明の画像処理装置の例を示す。
ここでは、一例として、読み取り対象物として、プラスチックを材料として異形押し出し工法により加工され、押し出された連続体を切断して単品成型した設備資材などを挙げ、本発明の画像処理装置は抜き取りサンプル品の切断面の画像を読み取り、あらかじめ指定されている特定個所のサイズを自動ノギス機能を利用して測定し、抜き取りサンプル品の良品・不良品の検査を行うものとする。
【００２３】
図１は切断面の検査対象となるプラスチック材料の資材１の一例を示す図である。垂直切断面を正面から見た斜視図となっている。全体がブロック状であり、例えば、高さ（Ｈ）５０ｍｍ、正面の幅（Ｗ）４００ｍｍ、側面の長さ（Ｌ）５００ｍｍとする。
資材１は、上流工程において異形押し出し装置（図示せず）により押し出し加工され、切断装置（図示せず）により切断されて単品成型されたものである。押し出し工法により押し出されて当初連続体となっている状態から切断装置により垂直に切断して形成された切断面が図１では正面方向に示されている。
【００２４】
なお、この例の資材１は、正面から背面にかけて貫通している多数の貫通孔２が内部に設けられている。つまり、押し出し加工の過程でこのような貫通孔２が多数形成されたものである。貫通孔２の用途は特に限定されないが、資材１の用途に応じて、例えば、ケーブルを挿入したり、パイプを挿入したり、粉体を収納したりすることも可能である。また、貫通孔２の形状も四角形に限定されず、多角形、円形、楕円形など多様な形状があり得る。また、貫通孔２は資材１の重量を小さくしつつ構造的強度を高める目的で設けられる場合もある。例えば、資材１の中にいわゆるハニカム構造を設け、全体の重量を軽くしつつ、外界からの圧力に抗する構造的強度を与えることがある。
【００２５】
このように資材１の切断面の画像読み取りには、資材１の外形に基づく外形エッジの形状と、資材１の内部構造としての貫通孔２を形成する隔壁の両者を正確に読み取る必要がある。
図１に示した資材１が上流工程において押し出し加工、切断加工されて単品成型され、正面を前面として後述する画像処理装置の搬送系に受け取られ、搬送されて行く。その過程で適宜、サンプルを抜き取って切断面形状を検査するのである。
【００２６】
図２は、実施例１にかかる本発明の画像処理装置１００の構成例を示したブロック図である。
【００２７】
１０はスキャナ装置である。ここではフラットベッド型のスキャナ装置とする。その上面には画像読み取りガラス面１１が設けられている。後述するように画像読み取り対象として載せ置かれたサンプルの切断面を光学的にスキャンして受光素子で受け取ることにより切断面の画像を読み取る。
【００２８】
２０はスライダーである。スキャナ装置１０の画像読み取りガラス面１１の周囲のフレーム筐体の一部に設けられている。例えば、右辺のフレーム筐体に組み込まれている場合は上下方向（Ｙ軸方向）にスライドする機構を備え、上辺のフレーム筐体に組み込まれている場合は左右方向（Ｘ軸方向）にスライドする機構を備えている。このように１自由度のスライダーでも良く、また、上辺のフレーム筐体と右辺のフレーム筐体の双方に組み込まれ、上下左右方向（Ｘ軸−Ｙ軸方向）の２自由度にてスライドする機構でも良い。
【００２９】
３０はガイドである。画像読み取り対象となる３次元物体を画像読み取りガラス面１１上に載せ置く際の案内となる。ガイド３０はスライダー２０に連動しており、スライダー２０により左右や上下など所定の１自由度または２自由度の方向で自由にスライドする。ガイド３０のスライドする軌道はスキャナ装置１０の画像読み取りガラス面１１上を通るように設けられている。利用者はガイド３０をスライドさせて画像読み取りガラス面１１上の適切な位置に移動し、ガイドを案内として利用し、抜き取りサンプル品をガイド３０に沿わせつつ画像読み取りガラス面１１上にセットする。
【００３０】
４０はカウンタである。カウンタ４０はスライダー２０およびガイド３０と連動しており、ガイド３０の移動量をカウントし、ガイドのスキャナ装置１０の画像読み取りガラス面１１上での座標位置を検出するものである。なお、カウンタ４０が検出した座標データは画像データ処理部５０に対して出力する。
【００３１】
図３はスキャナ装置１０およびスキャナ装置１０に組み込まれたスライダー２０とガイド３０の一構成例を具体的に示した図である。
図３の構成例では中央に画像読み取りガラス面１１が設けられ、その周囲を筐体フレームが取り囲んでいる。図３の構成例では、上辺に左右スライダー、右辺と左辺に奥行き方向スライダーを備えたスライダー２０が設けられ、スライダー２０と連動したＴ字型のガイド３０が設けられている。Ｔ字型の直角をなしている部分が案内となる３次元物体との接面部分であり、抜き取りサンプル品の所定の角をＴ字型の角に合わせるように沿わせて画像読み取りガラス面１１上にセットする構成例となっている。
なお、カウンタ４０はスキャナ装置１０の筐体内部に設けられているため、図３では図示が省略されている。
【００３２】
図４はスライダー２０によりガイド３０を左右方向（Ｘ軸方向）にスライドさせる様子を模式的に示す図である。この例ではスライダー２０によりＸ軸方向にスライドさせている様子を示している。
【００３３】
図４（ａ）のガイド３０のＴ字型の角部分の座標位置が（Ｘ１，Ｙ１））にあるとする。図４（ｂ）はスライダー２０を用いてガイド３０を左方向（Ｘ軸方向）にスライド移動させた様子を示している。スライド移動量をカウンタ４０でカウントし、スライド移動後のガイド３０のＴ字型の角部分の座標位置が（Ｘ２，Ｙ１）になったとする。このようにガイド３０のスライド移動後の座標をカウンタ４０でカウントしてガイド３０の座標位置データ、つまり、ガイドを案内として画像読み取りガラス面１１上に載せ置かれている抜き取りサンプル品の座標位置を画像データ処理部５０に通知することができる。
【００３４】
図５はガイドの３次元物体を沿わせる案内となる部分の形状の工夫を模式的に示す図である。ガイド３０の３次元物体と接面する部分の外形形状が３次元物体の外形の一部と合致し合う形状を備えたものとなっている。図５（ａ）の例はいわゆるＴ字型となっており、３次元物体と接面する部分の外形形状がＴ字型であり、全体の外形が直方体のものに適合するガイド３０の例となっている。図５（ｂ）の例はいわゆる楕円形の一部と合致し合う形状を備えたものとなっており、全体の外形が楕円形の３次元物体の切断面画像を読み取る場合に適したものとなっている。
【００３５】
図２のブロック図に戻り説明を続ける。
５０は画像データ処理部である。画像データ処理部５０は、データ入力部５１、座標変換機能５２、イメージノギス機能５３、イメージノギス機能設定手段５４を備えている。
【００３６】
データ入力部５１は、画像データをスキャナ装置１０から受け取り、また、画像読み取りした際の抜き取りサンプル品の座標位置データをカウンタ４０から受け取る部分である。
【００３７】
座標変換機能５２は、スキャナ装置１０から受け取った画像データを、カウンタ４０から受け取った座標位置をもとに、ガイド３０のスライド移動後の位置を基準とした相対位置に座標変換する機能である。例えば、図４の例では、カウンタ４０から受け取ったガイド３０の座標位置は（Ｘ２，Ｙ１）であるので、スキャナ装置１０から受け取った画像データを座標位置（Ｘ２，Ｙ１）からの相対座標として表現すると、画像データの各点のＸ座標をＸ２減じ、Ｙ座標をＹ１減じたものとなる。
２自由度の場合において、カウンタ４０から受け取ったスライド移動後のガイド３０の座標位置が（Ｘ２，Ｙ２）であれば、スキャナ装置１０から受け取った画像データを座標位置（Ｘ２，Ｙ２）からの相対座標として表現すると、画像データの各点のＸ座標をＸ２減じ、Ｙ座標をＹ２減じたものとなる。
【００３８】
イメージノギス機能５３は、自動計測すべき特定個所を基準画像を用いてあらかじめ指定しておき、スキャナ装置１０から実際に抜き取りサンプル品の切断面の画像を受け取ると、指定されている特定個所のサイズを自動計測する機能である。つまり、座標中に与えられた１セットのイメージノギス計測開始点から、与えられたイメージノギス計測方向に向けて画像中に存するイメージ境界を探索してゆき、発見した２つのイメージ境界間の距離を自動的にノギス計測する機能である。
【００３９】
イメージノギス機能５３は、誤差として想定しうる範囲よりも十分な余裕を持たせた点をイメージノギス計測開始点として与えておき、自動的にイメージノギス計測方向に対して画素値が大きく変化する境界点を探索させて境界点を特定せしめ、２つの境界点の間の距離を測定することによりサンプル品の特定個所の実測を行しめるものである。実際にスキャナ装置１０から送られてくる抜き取りサンプル品の切断面の画像データに含まれる誤差が大きい場合でも、誤差の大きさよりも十分に余裕のあるイメージノギス計測開始点から範囲を狭めて境界を探索するので、特定個所の実測値を自動的に正確に計測することができる。
【００４０】
イメージノギス機能設定手段５４は、利用者インターフェイス７０を介して、特定個所のサイズを計測するためのイメージノギス機能を設定するため、利用者にモニタ上で基準画像を提示し、イメージノギス計測開始点とイメージノギス計測方向の設定を受け付ける手段である。
【００４１】
６０は評価部であり、イメージノギス機能５３により自動測定した特定個所のサイズを基に、３次元物体のばらつきを評価する部分である。評価部６０は特定個所に対して誤差として許容されている数値範囲を保持し、実際の読み取り画像において計測した特定個所のサイズをイメージノギス機能５３から受け取り、当該サイズが誤差として許容されている数値範囲内であるか否かを判断し、誤差として許容されている数値範囲であれば良品として判断し、誤差として許容されている数値範囲を超えている場合は不良品として判断する。
【００４２】
７０は利用者インターフェイスであり、基準画像をモニタ上に表示し、基準画像を参照しつつ、イメージノギス機能５３を設定するためのイメージノギス計測開始点とイメージノギス計測方向の設定を受け付ける利用者インターフェイスである。
【００４３】
次に、図６〜図１０を参照しつつ、画像データ処理部５０、利用者インターフェイス７０の各モジュールの処理の流れを追いつつさらに説明を続ける。
図６（ａ）は、利用者インターフェイス７０により利用者に表示される基準画像の例を模式的に示した図である。利用者はこの図６（ａ）を見ながら、イメージノギス機能を設定する特定個所の設定を行う。なお、この例の設計仕様では図６（ｂ）に示すように良品・不良品の判別のために計測すべき特定個所がＡ〜Ｆの６箇所であったとする。
【００４４】
図７は、利用者インターフェイス７０を介して、特定個所がＡ〜Ｆの６箇所に対するイメージノギス計測開始点とイメージノギス計測方向の設定を入力した例である。
図７に示したように、利用者はマウスなどのポインティングデバイスなどを用いて、例えば特定個所Ａに対して、Ａに想定しうる誤差の大きさに比べて十分に余裕のある外側に位置する２点（イメージノギス計測開始点Ａ１、イメージノギス計測開始点Ａ２）を設定する。図７ではひし形の点として示している。また、イメージノギス計測方向として内向き方向を設定する。図７ではイメージノギス計測開始点Ａ１とイメージノギス計測開始点Ａ２の両側から内側に向かう矢印として示されている。また、例えば特定個所Ｂの場合、Ｂに想定しうる誤差の大きさに比べて十分に余裕のある内側に位置する２点（イメージノギス計測開始点Ｂ１、イメージノギス計測開始点Ｂ２）を設定し、イメージノギス計測方向として外向き方向を設定する。図７ではイメージノギス計測開始点Ｂ１とイメージノギス計測開始点Ｂ２の両側から外側に向かう矢印として示されている。また、例えば、肉厚である特定個所Ｃの場合は、Ｃに想定しうる肉厚の誤差の大きさに比べて十分に余裕のある外側に位置する２点（イメージノギス計測開始点Ｃ１、イメージノギス計測開始点Ｃ２）を設定し、イメージノギス計測方向として内向き方向を設定する。図７ではイメージノギス計測開始点Ｃ１とイメージノギス計測開始点Ｃ２の両側から内側に向かう矢印として示されている。このように残りのＤ、Ｅ、Ｆについてもイメージノギス計測開始点とイメージノギス計測方向を入力してゆく。
【００４５】
このように、実際の抜き取りサンプル品の切断面の画像読み取りを行うのに先立ち、基準画像を用いてあらかじめ特定個所に対するイメージノギス機能を設定しておく。
次に、実際にスキャナを用いて抜き取りサンプル品の切断面の画像読み取りを行い、イメージノギス機能を用いて画像データ中の特定個所のサイズを自動計測し、良品・不良品の判別を行う手順について説明する。
【００４６】
図８は、画像データ処理部５０における実際の抜き取りサンプル品の良品・不良品の判別処理の基本的流れを示したフローチャートである。
上記したように、あらかじめ基準画像を用いて特定個所に対するイメージノギス機能を設定しておく（Ｓ８０１）。この例では図７に示した例のようにイメージノギス機能５３を設定したとする。
【００４７】
まず、利用者が読み取り対象であるサンプル品をガイドに沿わせつつスキャナ装置１０の画像読み取りガラス面１１上に載せ置いて当該位置においてサンプル品の切断面画像の読み取りを実行して、データ入力部５１を介してスキャナ装置１０で読み取った３次元物体の切断面の画像データ１とガイド３０の座標位置データを受け取る（Ｓ８０３）。
【００４８】
次に、３次元物体の切断面の画像データの座標をガイドの座標位置を基準とした相対位置に表示されるように座標変換する（Ｓ８０４）。画像データ処理部５０は、受け取った画像を座標変換機能５２により自動的に座標変換し、モニタ上、例えば常に原点に合わせた同じ位置に切断面の画像データが表示されるように画像処理を行う。
【００４９】
図９は、座標変換機能５２による座標変換機能を模式的に示した図である。
この例では、図６（ａ）に示した基準画像を設計仕様として製作された金型を基に異形押し出し加工により成型・切断した設備資材の切断面を読み取った例とする。いま、抜き取りサンプル品を読み取る際のガイド３０の座標位置は（Ｘ２，Ｙ１）であったとする。画像データ処理部５０が座標変換前のスキャナ装置１０から受け取った切断面の画像データは図９（ａ）に示すように（Ｘ２，Ｙ１）を端点とする画像データとなっている。一方、画像データ処理部５０はカウンタ４０からガイド３０の座標位置として（Ｘ２，Ｙ１）を受け取る。
図９の例では、カウンタ４０から受け取ったガイド３０の座標位置は（Ｘ２，Ｙ１）であるので、スキャナ装置１０から受け取った画像データを座標位置（Ｘ２，Ｙ１）からの相対座標として表現すると、画像データの各点のＸ座標をＸ２減じ、Ｙ座標をＹ１減じたものとなる。つまり、スキャナ装置１０から受け取った画像データである図９（ａ）の座標位置から座標変換機能５２により図９（ｂ）の座標位置へ変換される。
【００５０】
次に、座標変換後の画像データに対してイメージノギス機能５３により特定個所のサイズを自動計測する（Ｓ８０５）。
この例では図７に示したようにイメージノギス機能５３の特定個所が設定されており、図９（ｂ）に示す座標変換後の画像データに対して図７に示した特定個所に対する探索が開始される。例えば、図１０（ａ）に示すように、特定個所Ａについては、イメージノギス計測開始点Ａ１から内向きつまり下向きに探索してゆき画素値の大きな変化が見られる位置を特定する。同様に、イメージノギス計測開始点Ａ２から内向きつまり上向きに探索してゆき画素値の大きな変化が見られる位置を特定する。結局、特定個所Ａ（画像１のものとしてＡ１とする）については図１０（ｂ）に示すように、所望のサイズが自動的に特定されて計測される。残りの特定個所Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆについても、図７に示したイメージノギス計測開始点からイメージノギス計測方向に探索してゆき画素値の大きな変化が見られる位置を特定し、図１０（ｂ）に示すように画像１の特定個所Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１のサイズを得る。
【００５１】
画像データ処理部５０は、実際にスキャナ装置１０で読み取った切断面画像から計測した特定個所の計測値を評価部６０に出力する。
評価部６０は、これら特定個所の誤差が許容誤差範囲内にあるか否かをチェックし（Ｓ８０６）、許容誤差範囲内であれば（Ｓ８０６：Ｙ）、良品として判別し（Ｓ８０７）、許容誤差範囲外であれば（Ｓ８０６：Ｎ）、不良品として判別する（Ｓ８０８）。
【００５２】
図１１は評価部６０の評価テーブルの一例を示した模式的に示した図である。
評価部６０は、当初から特定個所Ａ〜Ｆについての許容誤差範囲となる基準値（ここではＡ０〜Ｆ０）を保持している。評価部６０は画像データ処理部５０から渡された切断面画像から計測した特定個所の計測値（ここではＡ１〜Ｆ１）を受け、図１１に示すようなテーブルに入力し、実測値が基準値の範囲内にあるか否かをチェックする。許容誤差範囲内にあれば良品と判断し、許容誤差範囲を超えていれば不良品として判断する。この例では実測した肉厚Ｃ１が２.９５ｍｍであり、基準値の３.００〜３.１０の許容誤差範囲を超えており不良品として判断されている。そのため総合判定として不良品として判定される。
【００５３】
以上のように、画像データ処理部５０は、スキャナ装置１０による抜き取りサンプル品の切断面の画像データの読み取りが実行され、画像データとガイド３０の座標位置データの入力を受け取るごとに、上記の座標変換機能５２とイメージノギス機能５３により特定個所のサイズを計測し、評価部６０による良品・不良品の判断を行ってゆく。
【実施例２】
【００５４】
実施例２にかかる本発明の画像処理装置を示す。
実施例２にかかる画像処理装置は、ガイド３０について工夫を施した構成例である。ガイド３０を案内として３次元物体に添えたままでも画像読み取りを可能としたものである。
【００５５】
第１の工夫がガイド３０を透明素材とする工夫である。図１２（ａ）は透明素材とする工夫を施したガイド３０の構成例を模式的に示したものである。
ガイド３０を透明素材とすることにより、ガイド３０を画像読み取りガラス面１１上に載せ置いたままスキャナ装置１０で画像を読み取ってもガイド３０は映り込むことがない。つまり、ガイド３０を案内として３次元物体に添えたままでも３次元物体の外周形を含む全体の画像がガイド３０に遮られることなく読み取ることができる。
【００５６】
第２の工夫がガイド３０を画像読み取りガラス面上に浮かせるように支持する工夫である。図１２（ｂ）は画像読み取りガラス面上に浮かせるように支持する工夫を施したガイド３０の構成例を模式的に示した図である。
ガイド３０を画像読み取りガラス面上に浮かせるように支持することにより、ガイド３０を画像読み取りガラス面１１上に位置させたままスキャナ装置１０で画像を読み取ってもガイド３０には焦点が合っておらず映り込むことがない。つまり、ガイド３０を案内として３次元物体に添えたままでも３次元物体の外周形を含む全体の画像がガイド３０に遮られることなく読み取ることができる。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明は、押し出し加工された資材などの垂直断面形状の画像読み取り用途に限られず、３次元物体の垂直断面形状の画像読み取り用途に広く適用することができる。
本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。従って本発明の技術的範囲は添付された特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】切断面の検査対象となるプラスチック材料の資材１の一例を示す図
【図２】実施例１にかかる本発明の画像処理装置１００の構成例を示したブロック図
【図３】スキャナ装置１０およびスキャナ装置１０に組み込まれたスライダー２０とガイド３０の一構成例を具体的に示した図
【図４】スライダー２０によりガイド３０を左右方向にスライドさせる様子を模式的に示す図
【図５】ガイドの３次元物体を沿わせる案内となる部分の形状の工夫を模式的に示す図
【図６】基準画像および測定すべき特定個所の例を模式的に示した図
【図７】イメージノギス計測開始点とイメージノギス計測方向の設定を入力した例を模式的に示す図
【図８】画像データ処理部５０における実際の抜き取りサンプル品の良品・不良品の判別処理の基本的流れを示したフローチャート
【図９】座標変換機能５２による座標変換機能を模式的に示した図
【図１０】イメージノギス機能の働きを示す図
【図１１】評価部６０の評価テーブルの一例を示した模式的に示した図
【図１２】実施例２にかかるガイド３０に工夫を施した構成例を示す図
【図１３】従来技術の異形押し出し工法により押し出し加工、切断加工された設備資材の一例を示す図
【図１４】従来技術の資材設備の切断面および測定すべき個所を示す図
【符号の説明】
【００５９】
１ 資材
２ 貫通孔
１０ スキャナ装置
１１ 画像読み取りガラス面
２０ スライダー
３０ ガイド
４０ カウンタ
５０ 画像データ処理部
５１ データ入力部
５２ 座標変換機能
５３ イメージノギス機能
５４ イメージノギス機能設定手段
６０ 評価部
７０ 利用者Ｉ／Ｆ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、３次元物体の画像を読み取り、読み取った画像データを解析する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生産現場において製作している加工品のサンプルを抜き取ってその切断断面を検査するというニーズが存在する。例えば、プラスチック、アルミニウム、ステンレス鋼などを材料として異形押し出し工法により加工され、押し出された連続体を切断して単品成型した設備資材、建築資材、土木資材などの切断面検査など多様な場面で求められている。異形押し出し工法により押し出し加工、切断加工された設備資材の一例を図１３に示す。図１３に示した例の切断面を見れば内部に多数のしきり壁（隔壁）や構造物により多数の空隙が設けられた複雑な断面となっていることが分かる。異形押し出し加工されているので押し出し方向にはこの断面構造が連続したものとなっている。
【０００３】
これら設備資材などは細部に至るまで寸法が設計により定められており、押し出し加工により製作された設備資材が設計どおりの仕様にて製作されているか確認する必要がある。そこで生産現場では適宜に加工品のサンプルを抜き取って加工の出来具合を検査するが、このサンプル抜き取り検査の検査項目には様々なものがある。そのうちの一つとして切断面における外形の歪み、隔壁の肉厚など特定箇所のサイズを測り、それらサイズが仕様範囲内にあるかを調べるという検査項目がある。例えば図１４の切断面において、特定箇所の隔壁間のサイズＢ，特定箇所の隔壁の肉厚Ｃなどを実測し、それら実測値が要求仕様の範囲内にあるかをチェックする。
【０００４】
従来技術では、抜き取りサンプルの切断面の特定箇所を人手によりスケールなどにより実測することが多いが、抜き取りサンプルの切断面の画像をスキャナで読み取り、読み取り画像において特定箇所を計測して解析するという処理が想定できる。抜き取りサンプルの切断面画像をスキャナで読み取る処理を検討してみると、例えば、抜き取りサンプルを回転させ、読み取る切断面を下面とし、フラットベッド型スキャナの画像読み取りガラス面に切断面を密着させて読み取るという作業が想定できる。
【０００５】
このフラットベッド型スキャナを用いた切断面の読み取りにおいて、後工程となる画像処理を簡素化するために、読み取り対象となる特定箇所をスキャン方向に対して傾き（スキュー）なく画像読み取りガラス面上にセットすることが好ましい。つまり、読み取り対象となる特定箇所をスキャン方向（主方向、副方向）に対して正確に０度または９０度となるようにセットすることが好ましい。
【０００６】
この切断面検査では切断面の内部にある隔壁の幅を正確に読み取ることに加え、切断面全体の外形エッジそのものも正確に読み取る必要がある。つまり、特定箇所の内部の隔壁の肉厚を計測する検査に加え、外形エッジ間のサイズ（全体のサイズ）や、特定箇所の外形エッジからある特定箇所の隔壁までのサイズなど、計測すべきサイズは外形エッジを基準にするものもあるからである。また、異形押し出し加工により加工・成型した設備資材の検査項目として外形エッジの歪みやバリの存在を検査する項目もあり得る。この場合外形エッジ全体を正確に読み取る必要がある。
外形エッジ部分の読み取り・解析が難しいという点については、他の先行出願でも従来技術における課題として指摘されている。例えば、特開平１０−２２４５６３号には外形エッジが正しく解析されるためには、理想的にはエッジ（画像中の白黒の境界線）がスキャン方向（主方向、副方向）に対して正確に０度または９０度で真っ直ぐに連続していることが好ましいと指摘されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２２４５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
抜き取りサンプルの切断面を下に向け、画像読み取りガラス面の所定位置へセットする作業は、サンプル品自体が立体物であるので通常のシートフィーダ搬送などは適さず、手作業で行う必要がある。
多くの場合、計測すべき特定箇所の配置方向と外形エッジのラインが水平または垂直の関係にあるので、抜き取りサンプルの外形エッジをスキャナのフレームに合わせてスキャナの画像読み取りガラス面上にセットすれば、抜き取りサンプルをスキャナのスキャン方向に対してスキューなく正確に合わせることができる。つまり、一般のスキャナでは画像読み取りガラス面の周囲に設けられたプラスチック製や金属製のフレームを読み取り対象物をセットする際のガイドとして兼用せしめている。例えば、画像読み取りガラス面の右上のフレーム隅に読み取り対象物の右上角を合わせ、読み取り対象物の上辺エッジを上端フレームガイド、右辺エッジを右端フレームガイドに合わせてセットすることとなる。
【０００９】
ここで、通常のフレームガイドを用いて、設備資材などの抜き取りサンプルをセットする場合、以下のような問題が生じる。
通常のフレームガイドを用いて、設備資材などの抜き取りサンプルをセットした場合、フレームガイドと抜き取りサンプルの外形エッジが接する状態となっており、外形エッジそのものを正確に読み取るには不適切な状態にある。抜き取りサンプルの外形エッジを正確に読み取るためには、抜き取りサンプルの外形エッジをフレームガイドには直接沿わせず、多少のオフセットを設けて画像読み取りガラス面の少し中央側に載せ置けば外形エッジの読み取り条件は改善する。しかし、目測で正確な位置、正確な角度で抜き取りサンプルをスキューなく載せ置くことは難しい。特に生産現場では、画像読み取りガラス面の所定位置に３次元物体を精密に置き直したりする時間や手間を掛けている余裕はなく、簡単に抜き取りサンプルの切断面の読み取り・解析が求められる。一般に生産現場では時間コストの低減が求められる上、作業員は必ずしも熟練しているとは限らないため、短時間で誰でも簡単に作業できる環境が要求される。
【００１０】
また、設備資材の外形全体が必ずしも直方形とは限らず流線型をなしている場合があり、また外形エッジの一部が曲線をなしている場合もある。このような場合、直線状のフレームガイドを用いて抜き取りサンプルをセットすることはできない。
【００１１】
なお、読み取り対象物の画像読み取りガラス面への載せ置き方については自由とし、後工程の画像処理において、スキュー角を検出し、画像上での回転補正を行うという考え方がある。しかし、後の画像処理が難しい場合がある。
【００１２】
まず、どの程度画像回転補正を行えば良いのかスキュー角の決定が難しい場合がある。外形エッジが綺麗な直線状であればエッジの発見が比較的容易でそのスキュー角の計算も比較的容易である。しかし、外形エッジが必ずしも直線状をなしているとは限らずエッジの発見およびスキュー角の定義づけが難しい場合がある。
【００１３】
次に、３次元物体の断面形状全体をパターンマッチングすることにより画像の読み取り姿勢と位置を特定し、画像の移動補正、回転補正を行う手法があるが、パターンマッチングの計算コストが高くなったり、処理に時間がかかったり、性能の高いコンピュータの導入が必要になったりする場合がある。
上記問題点に鑑み、本発明は、生産現場において、画像読み取りガラス面の所定位置に３次元物体を精密に置き直したりする時間や手間をかけずに、簡単に画像読み取り、解析することができる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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明にかかる画像処理装置は、画像読み取りガラス面の周囲に設けられたスライダーと、前記スライダーに連動してスライド移動し、前記３次元物体を前記画像読み取りガラス面上に載せ置く際に案内となるガイドと、前記スライド移動後の前記ガイドの座標位置を検出する座標検出装置と、前記画像読み取りガラス面上に載せ置かれた前記３次元物体をスキャンして画像を読み取るスキャナと、前記スキャナにより読み取った画像データを、前記ガイドのスライド移動後の位置を基準とした相対位置に表示されるように座標変換して表示する座標変換機能を備えた画像データ処理部を備えている。
上記構成により、生産現場において、画像読み取りガラス面の所定位置に３次元物体を精密に置き直したりする時間や手間をかけずに、スキューのない同じ姿勢のサンプル品の切断面画像を簡単に画像読み取ることができ、かつ、同じ位置に表示することができ、後工程の画像処理を簡単にすることができる
【００１５】
なお、上記の画像処理装置のガイドにおいて前記３次元物体と接面する部分の外形形状が前記３次元物体の外形の一部と合致し合う形状を備えたものとすることが好ましい。
上記構成により、ガイドの接面と３次元物体を合致させることにより容易に３次元物体を正しい姿勢においてセットすることができる。
【００１６】
さらに、上記の画像処理装置のガイドを透明素材とすることが好ましい。
また、上記の画像処理装置のガイドを前記画像読み取りガラス面上に浮かせるように支持する構成も好ましい。
上記構成により、ガイドを案内として３次元物体に添えたままスキャナで画像を読み取った場合、３次元物体の外周形を含む全体の画像が前記ガイドに遮られることなく読み取ることができる。
【００１７】
次に、本発明にかかる画像処理装置の画像処理関連のモジュールは、座標中に与えられた１セットのイメージノギス計測開始点から、与えられたイメージノギス計測方向に向けて画像中に存するイメージ境界を探索してゆき、発見した２つのイメージ境界間の距離を自動的にノギス計測するイメージノギス機能を設定する手段と、基準画像をモニタ上に表示し、前記基準画像を参照しつつ、前記イメージノギス機能を用いてサイズを計測すべき特定個所に対応する１セットの前記イメージノギス計測開始点と前記イメージノギス計測方向の設定を受け付ける利用者インターフェイスと、検査対象となる３次元物体の画像データを入力するデータ入力部と、前記画像データを、前記基準画像が表示された座標位置を基準とした相対位置に表示されるように座標変換する座標変換機能と、前記相対位置に表示された画像データに対して、前記イメージノギス機能を適用して前記指定にかかる計測すべき特定個所のサイズを自動測定するものである。
上記構成により、一番最初に基準画像を用いて、自動計測すべき特定個所を設定しておけば、次々と実際にスキャナから送られてくるサンプル品の切断面画像を受け取り、自動計測すべき特定個所の実測値を得ることができる。
【００１８】
なお、基準画像に比べて、実際に製作されたサンプル品は各部において誤差を持っている。測定すべき特定個所にも誤差がある可能性は十分にあり、どの程度の大きさの誤差であるかは事前に予測できず、実測して初めて分かるものである。そこで、本発明の画像処理では、新たにイメージノギス機能を導入している。イメージノギス機能によれば、誤差として想定しうる範囲よりも十分な余裕を持たせた点をイメージノギス計測開始点として与えておき、自動的にイメージノギス計測方向に対して画素値が大きく変化する境界点を探索させて境界点を特定せしめ、２つの境界点の間の距離を測定することによりサンプル品の特定個所の実測を行しめるので、画像データごとに各々バラバラの大きさの誤差を含むであろう特定個所の実測値を自動的に正確に計測することができる。
【００１９】
次に、上記画像処理関連のモジュールに加え、前記イメージノギス機能により自動測定した距離を基に前記３次元物体のばらつきを評価する評価部を備えることも好ましい。
上記構成により、特定個所の実測値を基に良品・不良品の別を自動的に評価することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の画像処理装置は、利用者の習熟を必要とせず、ガイドに沿わせて３次元物体を画像読み取りガラス面上に誰でも簡単に載せ置くことができる。
また、本発明の画像処理装置は、多様な３次元物体であっても、安定して同じ姿勢の同じ相対座標位置に揃えられた断面形状の画像データを得ることができる。
また、本発明の画像処理装置は、利用者により指定された個所の断面形状を評価して良品、不良品の別を判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の画像処理装置の実施例を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に示した具体的な用途、形状、個数などには限定されないことは言うまでもない。
【実施例１】
【００２２】
実施例１にかかる本発明の画像処理装置の例を示す。
ここでは、一例として、読み取り対象物として、プラスチックを材料として異形押し出し工法により加工され、押し出された連続体を切断して単品成型した設備資材などを挙げ、本発明の画像処理装置は抜き取りサンプル品の切断面の画像を読み取り、あらかじめ指定されている特定個所のサイズを自動ノギス機能を利用して測定し、抜き取りサンプル品の良品・不良品の検査を行うものとする。
【００２３】
図１は切断面の検査対象となるプラスチック材料の資材１の一例を示す図である。垂直切断面を正面から見た斜視図となっている。全体がブロック状であり、例えば、高さ（Ｈ）５０ｍｍ、正面の幅（Ｗ）４００ｍｍ、側面の長さ（Ｌ）５００ｍｍとする。
資材１は、上流工程において異形押し出し装置（図示せず）により押し出し加工され、切断装置（図示せず）により切断されて単品成型されたものである。押し出し工法により押し出されて当初連続体となっている状態から切断装置により垂直に切断して形成された切断面が図１では正面方向に示されている。
【００２４】
なお、この例の資材１は、正面から背面にかけて貫通している多数の貫通孔２が内部に設けられている。つまり、押し出し加工の過程でこのような貫通孔２が多数形成されたものである。貫通孔２の用途は特に限定されないが、資材１の用途に応じて、例えば、ケーブルを挿入したり、パイプを挿入したり、粉体を収納したりすることも可能である。また、貫通孔２の形状も四角形に限定されず、多角形、円形、楕円形など多様な形状があり得る。また、貫通孔２は資材１の重量を小さくしつつ構造的強度を高める目的で設けられる場合もある。例えば、資材１の中にいわゆるハニカム構造を設け、全体の重量を軽くしつつ、外界からの圧力に抗する構造的強度を与えることがある。
【００２５】
このように資材１の切断面の画像読み取りには、資材１の外形に基づく外形エッジの形状と、資材１の内部構造としての貫通孔２を形成する隔壁の両者を正確に読み取る必要がある。
図１に示した資材１が上流工程において押し出し加工、切断加工されて単品成型され、正面を前面として後述する画像処理装置の搬送系に受け取られ、搬送されて行く。その過程で適宜、サンプルを抜き取って切断面形状を検査するのである。
【００２６】
図２は、実施例１にかかる本発明の画像処理装置１００の構成例を示したブロック図である。
【００２７】
１０はスキャナ装置である。ここではフラットベッド型のスキャナ装置とする。その上面には画像読み取りガラス面１１が設けられている。後述するように画像読み取り対象として載せ置かれたサンプルの切断面を光学的にスキャンして受光素子で受け取ることにより切断面の画像を読み取る。
【００２８】
２０はスライダーである。スキャナ装置１０の画像読み取りガラス面１１の周囲のフレーム筐体の一部に設けられている。例えば、右辺のフレーム筐体に組み込まれている場合は上下方向（Ｙ軸方向）にスライドする機構を備え、上辺のフレーム筐体に組み込まれている場合は左右方向（Ｘ軸方向）にスライドする機構を備えている。このように１自由度のスライダーでも良く、また、上辺のフレーム筐体と右辺のフレーム筐体の双方に組み込まれ、上下左右方向（Ｘ軸−Ｙ軸方向）の２自由度にてスライドする機構でも良い。
【００２９】
３０はガイドである。画像読み取り対象となる３次元物体を画像読み取りガラス面１１上に載せ置く際の案内となる。ガイド３０はスライダー２０に連動しており、スライダー２０により左右や上下など所定の１自由度または２自由度の方向で自由にスライドする。ガイド３０のスライドする軌道はスキャナ装置１０の画像読み取りガラス面１１上を通るように設けられている。利用者はガイド３０をスライドさせて画像読み取りガラス面１１上の適切な位置に移動し、ガイドを案内として利用し、抜き取りサンプル品をガイド３０に沿わせつつ画像読み取りガラス面１１上にセットする。
【００３０】
４０はカウンタである。カウンタ４０はスライダー２０およびガイド３０と連動しており、ガイド３０の移動量をカウントし、ガイドのスキャナ装置１０の画像読み取りガラス面１１上での座標位置を検出するものである。なお、カウンタ４０が検出した座標データは画像データ処理部５０に対して出力する。
【００３１】
図３はスキャナ装置１０およびスキャナ装置１０に組み込まれたスライダー２０とガイド３０の一構成例を具体的に示した図である。
図３の構成例では中央に画像読み取りガラス面１１が設けられ、その周囲を筐体フレームが取り囲んでいる。図３の構成例では、上辺に左右スライダー、右辺と左辺に奥行き方向スライダーを備えたスライダー２０が設けられ、スライダー２０と連動したＴ字型のガイド３０が設けられている。Ｔ字型の直角をなしている部分が案内となる３次元物体との接面部分であり、抜き取りサンプル品の所定の角をＴ字型の角に合わせるように沿わせて画像読み取りガラス面１１上にセットする構成例となっている。
なお、カウンタ４０はスキャナ装置１０の筐体内部に設けられているため、図３では図示が省略されている。
【００３２】
図４はスライダー２０によりガイド３０を左右方向（Ｘ軸方向）にスライドさせる様子を模式的に示す図である。この例ではスライダー２０によりＸ軸方向にスライドさせている様子を示している。
【００３３】
図４（ａ）のガイド３０のＴ字型の角部分の座標位置が（Ｘ１，Ｙ１））にあるとする。図４（ｂ）はスライダー２０を用いてガイド３０を左方向（Ｘ軸方向）にスライド移動させた様子を示している。スライド移動量をカウンタ４０でカウントし、スライド移動後のガイド３０のＴ字型の角部分の座標位置が（Ｘ２，Ｙ１）になったとする。このようにガイド３０のスライド移動後の座標をカウンタ４０でカウントしてガイド３０の座標位置データ、つまり、ガイドを案内として画像読み取りガラス面１１上に載せ置かれている抜き取りサンプル品の座標位置を画像データ処理部５０に通知することができる。
【００３４】
図５はガイドの３次元物体を沿わせる案内となる部分の形状の工夫を模式的に示す図である。ガイド３０の３次元物体と接面する部分の外形形状が３次元物体の外形の一部と合致し合う形状を備えたものとなっている。図５（ａ）の例はいわゆるＴ字型となっており、３次元物体と接面する部分の外形形状がＴ字型であり、全体の外形が直方体のものに適合するガイド３０の例となっている。図５（ｂ）の例はいわゆる楕円形の一部と合致し合う形状を備えたものとなっており、全体の外形が楕円形の３次元物体の切断面画像を読み取る場合に適したものとなっている。
【００３５】
図２のブロック図に戻り説明を続ける。
５０は画像データ処理部である。画像データ処理部５０は、データ入力部５１、座標変換機能５２、イメージノギス機能５３、イメージノギス機能設定手段５４を備えている。
【００３６】
データ入力部５１は、画像データをスキャナ装置１０から受け取り、また、画像読み取りした際の抜き取りサンプル品の座標位置データをカウンタ４０から受け取る部分である。
【００３７】
座標変換機能５２は、スキャナ装置１０から受け取った画像データを、カウンタ４０から受け取った座標位置をもとに、ガイド３０のスライド移動後の位置を基準とした相対位置に座標変換する機能である。例えば、図４の例では、カウンタ４０から受け取ったガイド３０の座標位置は（Ｘ２，Ｙ１）であるので、スキャナ装置１０から受け取った画像データを座標位置（Ｘ２，Ｙ１）からの相対座標として表現すると、画像データの各点のＸ座標をＸ２減じ、Ｙ座標をＹ１減じたものとなる。
２自由度の場合において、カウンタ４０から受け取ったスライド移動後のガイド３０の座標位置が（Ｘ２，Ｙ２）であれば、スキャナ装置１０から受け取った画像データを座標位置（Ｘ２，Ｙ２）からの相対座標として表現すると、画像データの各点のＸ座標をＸ２減じ、Ｙ座標をＹ２減じたものとなる。
【００３８】
イメージノギス機能５３は、自動計測すべき特定個所を基準画像を用いてあらかじめ指定しておき、スキャナ装置１０から実際に抜き取りサンプル品の切断面の画像を受け取ると、指定されている特定個所のサイズを自動計測する機能である。つまり、座標中に与えられた１セットのイメージノギス計測開始点から、与えられたイメージノギス計測方向に向けて画像中に存するイメージ境界を探索してゆき、発見した２つのイメージ境界間の距離を自動的にノギス計測する機能である。
【００３９】
イメージノギス機能５３は、誤差として想定しうる範囲よりも十分な余裕を持たせた点をイメージノギス計測開始点として与えておき、自動的にイメージノギス計測方向に対して画素値が大きく変化する境界点を探索させて境界点を特定せしめ、２つの境界点の間の距離を測定することによりサンプル品の特定個所の実測を行しめるものである。実際にスキャナ装置１０から送られてくる抜き取りサンプル品の切断面の画像データに含まれる誤差が大きい場合でも、誤差の大きさよりも十分に余裕のあるイメージノギス計測開始点から範囲を狭めて境界を探索するので、特定個所の実測値を自動的に正確に計測することができる。
【００４０】
イメージノギス機能設定手段５４は、利用者インターフェイス７０を介して、特定個所のサイズを計測するためのイメージノギス機能を設定するため、利用者にモニタ上で基準画像を提示し、イメージノギス計測開始点とイメージノギス計測方向の設定を受け付ける手段である。
【００４１】
６０は評価部であり、イメージノギス機能５３により自動測定した特定個所のサイズを基に、３次元物体のばらつきを評価する部分である。評価部６０は特定個所に対して誤差として許容されている数値範囲を保持し、実際の読み取り画像において計測した特定個所のサイズをイメージノギス機能５３から受け取り、当該サイズが誤差として許容されている数値範囲内であるか否かを判断し、誤差として許容されている数値範囲であれば良品として判断し、誤差として許容されている数値範囲を超えている場合は不良品として判断する。
【００４２】
７０は利用者インターフェイスであり、基準画像をモニタ上に表示し、基準画像を参照しつつ、イメージノギス機能５３を設定するためのイメージノギス計測開始点とイメージノギス計測方向の設定を受け付ける利用者インターフェイスである。
【００４３】
次に、図６〜図１０を参照しつつ、画像データ処理部５０、利用者インターフェイス７０の各モジュールの処理の流れを追いつつさらに説明を続ける。
図６（ａ）は、利用者インターフェイス７０により利用者に表示される基準画像の例を模式的に示した図である。利用者はこの図６（ａ）を見ながら、イメージノギス機能を設定する特定個所の設定を行う。なお、この例の設計仕様では図６（ｂ）に示すように良品・不良品の判別のために計測すべき特定個所がＡ〜Ｆの６箇所であったとする。
【００４４】
図７は、利用者インターフェイス７０を介して、特定個所がＡ〜Ｆの６箇所に対するイメージノギス計測開始点とイメージノギス計測方向の設定を入力した例である。
図７に示したように、利用者はマウスなどのポインティングデバイスなどを用いて、例えば特定個所Ａに対して、Ａに想定しうる誤差の大きさに比べて十分に余裕のある外側に位置する２点（イメージノギス計測開始点Ａ１、イメージノギス計測開始点Ａ２）を設定する。図７ではひし形の点として示している。また、イメージノギス計測方向として内向き方向を設定する。図７ではイメージノギス計測開始点Ａ１とイメージノギス計測開始点Ａ２の両側から内側に向かう矢印として示されている。また、例えば特定個所Ｂの場合、Ｂに想定しうる誤差の大きさに比べて十分に余裕のある内側に位置する２点（イメージノギス計測開始点Ｂ１、イメージノギス計測開始点Ｂ２）を設定し、イメージノギス計測方向として外向き方向を設定する。図７ではイメージノギス計測開始点Ｂ１とイメージノギス計測開始点Ｂ２の両側から外側に向かう矢印として示されている。また、例えば、肉厚である特定個所Ｃの場合は、Ｃに想定しうる肉厚の誤差の大きさに比べて十分に余裕のある外側に位置する２点（イメージノギス計測開始点Ｃ１、イメージノギス計測開始点Ｃ２）を設定し、イメージノギス計測方向として内向き方向を設定する。図７ではイメージノギス計測開始点Ｃ１とイメージノギス計測開始点Ｃ２の両側から内側に向かう矢印として示されている。このように残りのＤ、Ｅ、Ｆについてもイメージノギス計測開始点とイメージノギス計測方向を入力してゆく。
【００４５】
このように、実際の抜き取りサンプル品の切断面の画像読み取りを行うのに先立ち、基準画像を用いてあらかじめ特定個所に対するイメージノギス機能を設定しておく。
次に、実際にスキャナを用いて抜き取りサンプル品の切断面の画像読み取りを行い、イメージノギス機能を用いて画像データ中の特定個所のサイズを自動計測し、良品・不良品の判別を行う手順について説明する。
【００４６】
図８は、画像データ処理部５０における実際の抜き取りサンプル品の良品・不良品の判別処理の基本的流れを示したフローチャートである。
上記したように、あらかじめ基準画像を用いて特定個所に対するイメージノギス機能を設定しておく（Ｓ８０１）。この例では図７に示した例のようにイメージノギス機能５３を設定したとする。
【００４７】
まず、利用者が読み取り対象であるサンプル品をガイドに沿わせつつスキャナ装置１０の画像読み取りガラス面１１上に載せ置いて当該位置においてサンプル品の切断面画像の読み取りを実行して、データ入力部５１を介してスキャナ装置１０で読み取った３次元物体の切断面の画像データ１とガイド３０の座標位置データを受け取る（Ｓ８０３）。
【００４８】
次に、３次元物体の切断面の画像データの座標をガイドの座標位置を基準とした相対位置に表示されるように座標変換する（Ｓ８０４）。画像データ処理部５０は、受け取った画像を座標変換機能５２により自動的に座標変換し、モニタ上、例えば常に原点に合わせた同じ位置に切断面の画像データが表示されるように画像処理を行う。
【００４９】
図９は、座標変換機能５２による座標変換機能を模式的に示した図である。
この例では、図６（ａ）に示した基準画像を設計仕様として製作された金型を基に異形押し出し加工により成型・切断した設備資材の切断面を読み取った例とする。いま、抜き取りサンプル品を読み取る際のガイド３０の座標位置は（Ｘ２，Ｙ１）であったとする。画像データ処理部５０が座標変換前のスキャナ装置１０から受け取った切断面の画像データは図９（ａ）に示すように（Ｘ２，Ｙ１）を端点とする画像データとなっている。一方、画像データ処理部５０はカウンタ４０からガイド３０の座標位置として（Ｘ２，Ｙ１）を受け取る。
図９の例では、カウンタ４０から受け取ったガイド３０の座標位置は（Ｘ２，Ｙ１）であるので、スキャナ装置１０から受け取った画像データを座標位置（Ｘ２，Ｙ１）からの相対座標として表現すると、画像データの各点のＸ座標をＸ２減じ、Ｙ座標をＹ１減じたものとなる。つまり、スキャナ装置１０から受け取った画像データである図９（ａ）の座標位置から座標変換機能５２により図９（ｂ）の座標位置へ変換される。
【００５０】
次に、座標変換後の画像データに対してイメージノギス機能５３により特定個所のサイズを自動計測する（Ｓ８０５）。
この例では図７に示したようにイメージノギス機能５３の特定個所が設定されており、図９（ｂ）に示す座標変換後の画像データに対して図７に示した特定個所に対する探索が開始される。例えば、図１０（ａ）に示すように、特定個所Ａについては、イメージノギス計測開始点Ａ１から内向きつまり下向きに探索してゆき画素値の大きな変化が見られる位置を特定する。同様に、イメージノギス計測開始点Ａ２から内向きつまり上向きに探索してゆき画素値の大きな変化が見られる位置を特定する。結局、特定個所Ａ（画像１のものとしてＡ１とする）については図１０（ｂ）に示すように、所望のサイズが自動的に特定されて計測される。残りの特定個所Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆについても、図７に示したイメージノギス計測開始点からイメージノギス計測方向に探索してゆき画素値の大きな変化が見られる位置を特定し、図１０（ｂ）に示すように画像１の特定個所Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１、Ｆ１のサイズを得る。
【００５１】
画像データ処理部５０は、実際にスキャナ装置１０で読み取った切断面画像から計測した特定個所の計測値を評価部６０に出力する。
評価部６０は、これら特定個所の誤差が許容誤差範囲内にあるか否かをチェックし（Ｓ８０６）、許容誤差範囲内であれば（Ｓ８０６：Ｙ）、良品として判別し（Ｓ８０７）、許容誤差範囲外であれば（Ｓ８０６：Ｎ）、不良品として判別する（Ｓ８０８）。
【００５２】
図１１は評価部６０の評価テーブルの一例を示した模式的に示した図である。
評価部６０は、当初から特定個所Ａ〜Ｆについての許容誤差範囲となる基準値（ここではＡ０〜Ｆ０）を保持している。評価部６０は画像データ処理部５０から渡された切断面画像から計測した特定個所の計測値（ここではＡ１〜Ｆ１）を受け、図１１に示すようなテーブルに入力し、実測値が基準値の範囲内にあるか否かをチェックする。許容誤差範囲内にあれば良品と判断し、許容誤差範囲を超えていれば不良品として判断する。この例では実測した肉厚Ｃ１が２.９５ｍｍであり、基準値の３.００〜３.１０の許容誤差範囲を超えており不良品として判断されている。そのため総合判定として不良品として判定される。
【００５３】
以上のように、画像データ処理部５０は、スキャナ装置１０による抜き取りサンプル品の切断面の画像データの読み取りが実行され、画像データとガイド３０の座標位置データの入力を受け取るごとに、上記の座標変換機能５２とイメージノギス機能５３により特定個所のサイズを計測し、評価部６０による良品・不良品の判断を行ってゆく。
【実施例２】
【００５４】
実施例２にかかる本発明の画像処理装置を示す。
実施例２にかかる画像処理装置は、ガイド３０について工夫を施した構成例である。ガイド３０を案内として３次元物体に添えたままでも画像読み取りを可能としたものである。
【００５５】
第１の工夫がガイド３０を透明素材とする工夫である。図１２（ａ）は透明素材とする工夫を施したガイド３０の構成例を模式的に示したものである。
ガイド３０を透明素材とすることにより、ガイド３０を画像読み取りガラス面１１上に載せ置いたままスキャナ装置１０で画像を読み取ってもガイド３０は映り込むことがない。つまり、ガイド３０を案内として３次元物体に添えたままでも３次元物体の外周形を含む全体の画像がガイド３０に遮られることなく読み取ることができる。
【００５６】
第２の工夫がガイド３０を画像読み取りガラス面上に浮かせるように支持する工夫である。図１２（ｂ）は画像読み取りガラス面上に浮かせるように支持する工夫を施したガイド３０の構成例を模式的に示した図である。
ガイド３０を画像読み取りガラス面上に浮かせるように支持することにより、ガイド３０を画像読み取りガラス面１１上に位置させたままスキャナ装置１０で画像を読み取ってもガイド３０には焦点が合っておらず映り込むことがない。つまり、ガイド３０を案内として３次元物体に添えたままでも３次元物体の外周形を含む全体の画像がガイド３０に遮られることなく読み取ることができる。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明は、押し出し加工された資材などの垂直断面形状の画像読み取り用途に限られず、３次元物体の垂直断面形状の画像読み取り用途に広く適用することができる。
本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。従って本発明の技術的範囲は添付された特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】切断面の検査対象となるプラスチック材料の資材１の一例を示す図
【図２】実施例１にかかる本発明の画像処理装置１００の構成例を示したブロック図
【図３】スキャナ装置１０およびスキャナ装置１０に組み込まれたスライダー２０とガイド３０の一構成例を具体的に示した図
【図４】スライダー２０によりガイド３０を左右方向にスライドさせる様子を模式的に示す図
【図５】ガイドの３次元物体を沿わせる案内となる部分の形状の工夫を模式的に示す図
【図６】基準画像および測定すべき特定個所の例を模式的に示した図
【図７】イメージノギス計測開始点とイメージノギス計測方向の設定を入力した例を模式的に示す図
【図８】画像データ処理部５０における実際の抜き取りサンプル品の良品・不良品の判別処理の基本的流れを示したフローチャート
【図９】座標変換機能５２による座標変換機能を模式的に示した図
【図１０】イメージノギス機能の働きを示す図
【図１１】評価部６０の評価テーブルの一例を示した模式的に示した図
【図１２】実施例２にかかるガイド３０に工夫を施した構成例を示す図
【図１３】従来技術の異形押し出し工法により押し出し加工、切断加工された設備資材の一例を示す図
【図１４】従来技術の資材設備の切断面および測定すべき個所を示す図
【符号の説明】
【００５９】
１ 資材
２ 貫通孔
１０ スキャナ装置
１１ 画像読み取りガラス面
２０ スライダー
３０ ガイド
４０ カウンタ
５０ 画像データ処理部
５１ データ入力部
５２ 座標変換機能
５３ イメージノギス機能
５４ イメージノギス機能設定手段
６０ 評価部
７０ 利用者Ｉ／Ｆ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像読み取りガラス面の周囲に設けられたスライダーと、
前記スライダーに連動してスライド移動し、前記３次元物体を前記画像読み取りガラス面上に載せ置く際に案内となるガイドと、
前記スライド移動後の前記ガイドの座標位置を検出する座標検出装置と、
前記画像読み取りガラス面上に載せ置かれた前記３次元物体をスキャンして画像を読み取るスキャナと、
前記スキャナにより読み取った画像データを、前記ガイドのスライド移動後の位置を基準とした相対位置に表示されるように座標変換して表示する座標変換機能を備えた画像データ処理部を備えた画像処理装置。
【請求項２】
前記ガイドにおいて前記３次元物体と接面する部分の外形形状が前記３次元物体の外形の一部と合致し合う形状を備えた請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記ガイドを透明素材とし、
前記ガイドを案内として前記３次元物体に添えたまま前記スキャナで画像を読み取った場合、前記３次元物体の外周形を含む全体の画像が前記ガイドに遮られることなく読み取ることができる請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記ガイドを前記画像読み取りガラス面上に浮かせるように支持し、
前記ガイドを案内として前記３次元物体に添えたまま前記スキャナで画像を読み取った場合、前記３次元物体の外周形を含む全体の画像が前記ガイドに遮られることなく読み取ることができる請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
座標中に与えられた１セットのイメージノギス計測開始点から、与えられたイメージノギス計測方向に向けて画像中に存するイメージ境界を探索してゆき、発見した２つのイメージ境界間の距離を自動的にノギス計測するイメージノギス機能を設定する手段と、
基準画像をモニタ上に表示し、前記基準画像を参照しつつ、前記イメージノギス機能を用いてサイズを計測すべき特定個所に対応する１セットの前記イメージノギス計測開始点と前記イメージノギス計測方向の設定を受け付ける利用者インターフェイスと、
検査対象となる３次元物体の画像データを入力するデータ入力部と、
前記画像データを、前記基準画像が表示された座標位置を基準とした相対位置に表示されるように座標変換する座標変換機能と、
前記相対位置に表示された画像データに対して、前記イメージノギス機能を適用して前記指定にかかる計測すべき特定個所のサイズを自動測定する画像処理装置。
【請求項６】
前記イメージノギス機能により自動測定した計測すべき個所のサイズを基に、前記３次元物体のばらつきを評価する評価部を備えた請求項５に記載の画像処理装置。
【請求項１】
画像読み取りガラス面の周囲に設けられたスライダーと、
前記スライダーに連動してスライド移動し、前記３次元物体を前記画像読み取りガラス面上に載せ置く際に案内となるガイドと、
前記スライド移動後の前記ガイドの座標位置を検出する座標検出装置と、
前記画像読み取りガラス面上に載せ置かれた前記３次元物体をスキャンして画像を読み取るスキャナと、
前記スキャナにより読み取った画像データを、前記ガイドのスライド移動後の位置を基準とした相対位置に表示されるように座標変換して表示する座標変換機能を備えた画像データ処理部を備えた画像処理装置。
【請求項２】
前記ガイドにおいて前記３次元物体と接面する部分の外形形状が前記３次元物体の外形の一部と合致し合う形状を備えた請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記ガイドを透明素材とし、
前記ガイドを案内として前記３次元物体に添えたまま前記スキャナで画像を読み取った場合、前記３次元物体の外周形を含む全体の画像が前記ガイドに遮られることなく読み取ることができる請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記ガイドを前記画像読み取りガラス面上に浮かせるように支持し、
前記ガイドを案内として前記３次元物体に添えたまま前記スキャナで画像を読み取った場合、前記３次元物体の外周形を含む全体の画像が前記ガイドに遮られることなく読み取ることができる請求項１または２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
座標中に与えられた１セットのイメージノギス計測開始点から、与えられたイメージノギス計測方向に向けて画像中に存するイメージ境界を探索してゆき、発見した２つのイメージ境界間の距離を自動的にノギス計測するイメージノギス機能を設定する手段と、
基準画像をモニタ上に表示し、前記基準画像を参照しつつ、前記イメージノギス機能を用いてサイズを計測すべき特定個所に対応する１セットの前記イメージノギス計測開始点と前記イメージノギス計測方向の設定を受け付ける利用者インターフェイスと、
検査対象となる３次元物体の画像データを入力するデータ入力部と、
前記画像データを、前記基準画像が表示された座標位置を基準とした相対位置に表示されるように座標変換する座標変換機能と、
前記相対位置に表示された画像データに対して、前記イメージノギス機能を適用して前記指定にかかる計測すべき特定個所のサイズを自動測定する画像処理装置。
【請求項６】
前記イメージノギス機能により自動測定した計測すべき個所のサイズを基に、前記３次元物体のばらつきを評価する評価部を備えた請求項５に記載の画像処理装置。
【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１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−３４９４８９（Ｐ２００６−３４９４８９Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７５６２４（Ｐ２００５−１７５６２４）
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【出願人】（５０１１７００８０）株式会社創発システム研究所 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１５日（２００５．６．１５）
【出願人】（５０１１７００８０）株式会社創発システム研究所 (10)
【Ｆターム（参考）】
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