JP2002140694A - 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像状態を実際に変化させることなく、想定
される撮像状態の変化に対する対象物の検出精度を短時
間にかつ定量的に把握することができる画像処理装置、
画像処理方法および画像処理プログラムを記録した記録
媒体を提供する。 【解決手段】 撮像装置１により位置検出用マーク１３
の画像を含む実写画像を撮像し、この実写画像をインタ
ーフェース部２を介して画像メモリ５に記憶させ、ＣＰ
Ｕ６により、記憶した実写画像から撮像状態の変化を反
映させた擬似画像を作成し、この擬似画像を順次移動さ
せて各移動位置において所定の画像処理パラメータを用
いて対象物の画像を検出し、擬似画像の移動量に対する
対象物の画像の位置検出誤差を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物の画像を含
む実写画像から撮像状態の変化を反映させた擬似画像を
作成する画像処理装置、画像処理方法および画像処理プ
ログラムを記録した記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラ等の撮像装置を用いて対象
物を撮像し、対象物の画像を含む実写画像から対象物を
検出する画像処理装置が用いられている。この画像処理
装置は、例えば、工場の生産ラインにおいてベルトコン
ベアにより搬送されている製品の位置検出用マーク等の
対象物の位置を検出し、検出した位置を用いて以降の工
程を行うため等に用いられる。

【０００３】上記のように工場内で使用される場合、例
えば、天候、時刻および照明等の変化により工場内の明
るさが変化し、対象物の撮像状態が変化する場合があ
る。このため、従来の画像処理装置では、実際に撮像状
態を変更して画像処理装置を稼動させることにより、撮
像状態の変化に対する画像処理装置の動作状態の正否を
判断していた。

【０００４】また、他の画像処理装置では、実際に対象
物を撮像した実写画像から明るさや対象物の位置等を変
化させた擬似画像をシミュレーションにより作成し、作
成した擬似画像を用いて対象物を検出し、正常値または
異常値の検出、もしくは検出不能等の検出結果を表示す
るものがある。この場合、ユーザは、検出結果を見るこ
とによりシミュレーションした撮像状態の変化に対する
画像処理装置の動作状態の正否を推定することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように実際に撮像状態を変更して画像処理装置の動作状
態の正否を判断する場合、撮像状態の設定等に長時間を
要するため、撮像状態の変化に対する画像処理装置の検
出精度を短時間に把握することができない。特に、画像
処理装置を製造ラインに一旦設置した場合、画像処理装
置の動作状態の正否を判断するためには製造ラインを止
める必要があり、画像処理装置の検出精度を検討する時
間を十分にとることができない。

【０００６】また、明るさ等の撮像状態の変化をシミュ
レーションする画像処理装置でも、画像処理装置の動作
状態の正否を推定することをその目的とするため、単に
正常動作を行うことができる撮像状態の範囲がわかるの
みであり、撮像状態の変化に対する対象物の検出精度を
定量的に把握することはできない。

【０００７】本発明の目的は、撮像状態を実際に変化さ
せることなく、想定される撮像状態の変化に対する対象
物の検出精度を短時間にかつ定量的に把握することがで
きる画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログ
ラムを記録した記録媒体を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段および発明の効果】（１）
第１の発明 第１の発明に係る画像処理装置は、対象物の画像を含む
実写画像から撮像状態の変化を反映させた擬似画像を作
成する画像処理装置であって、実写画像を取得する取得
手段と、取得手段により取得された実写画像を画像処理
して撮像状態の変化を反映させた擬似画像を実写画像に
対して順次移動した状態において所定の画像処理パラメ
ータを用いて擬似画像に含まれる対象物の画像を検出
し、擬似画像の移動量に対する擬似画像に含まれる対象
物の画像の検出誤差を擬似画像検出誤差として算出する
算出手段とを備えるものである。

【０００９】本発明に係る画像処理装置においては、実
写画像を取得し、取得された実写画像を画像処理して撮
像状態の変化を反映させた擬似画像を実写画像に対して
順次移動した状態において所定の画像処理パラメータを
用いて擬似画像に含まれる対象物の画像を検出し、擬似
画像の移動量に対する擬似画像に含まれる対象物の画像
の検出誤差を擬似画像検出誤差として算出している。

【００１０】このように、実写画像に対して撮像状態の
変化を反映させた擬似画像を用いて対象物の画像の検出
誤差を算出しているので、撮像状態を実際に変化させる
ことなく、想定される撮像状態の変化に対する対象物の
検出精度を短時間で求めることができる。また、擬似画
像の移動量に対する対象物の画像の検出誤差を算出して
いるので、想定される撮像状態の変化に対する対象物の
検出精度を定量的に把握することができる。この結果、
撮像状態を実際に変化させることなく、想定される撮像
状態の変化に対する対象物の検出精度を短時間にかつ定
量的に把握することができる。

【００１１】（２）第２の発明 第２の発明に係る画像処理装置は、第１の発明に係る画
像処理装置の構成において、算出手段は、取得手段によ
り取得された実写画像を画像処理して撮像状態の変化を
反映させた擬似画像を作成する作成手段と、擬似画像を
順次移動させて所定の画像処理パラメータを用いて各移
動位置において擬似画像に含まれる対象物の画像を検出
し、擬似画像の移動量に対する擬似画像に含まれる対象
物の画像の検出誤差を擬似画像検出誤差として算出する
誤差算出手段とを含むものである。

【００１２】この場合、取得された実写画像を画像処理
して撮像状態の変化を反映させた擬似画像を作成し、作
成された擬似画像の位置を順次移動させて各移動位置に
おいて所定の画像処理パラメータを用いて擬似画像に含
まれる対象物の画像を検出し、擬似画像の移動量に対す
る擬似画像に含まれる対象物の画像の検出誤差を擬似画
像検出誤差として算出しているので、擬似画像検出誤差
を短時間にかつ定量的に求めることができる。

【００１３】（３）第３の発明 第３の発明に係る画像処理装置は、第２の発明に係る画
像処理装置の構成において、取得手段により取得された
実写画像または実写画像を複製した画像を基準画像と
し、実写画像に対して基準画像を順次移動させて画像処
理パラメータを用いて各移動位置において基準画像に含
まれる対象物の画像を検出し、基準画像の移動量に対す
る基準画像に含まれる対象物の画像の検出誤差を基準画
像検出誤差として算出する基準算出手段とをさらに備え
るものである。

【００１４】この場合、実写画像または実写画像を複製
した画像を基準画像とし、この基準画像の位置を順次移
動させて各移動位置において所定の画像処理パラメータ
を用いて基準画像に含まれる対象物の画像を検出し、基
準画像の移動量に対する基準画像に含まれる対象物の画
像の検出誤差を基準画像検出誤差として算出している。
したがって、撮像状態が変化していない状態における対
象物の画像の検出誤差を算出することができるので、こ
の基準画像検出誤差と上記の擬似画像検出誤差との差を
求めることにより、撮像状態の変化による検出誤差のみ
を抽出することができ、撮像状態の変化に対する画像処
理装置の堅牢性を定量的にかつ短時間に把握することが
できる。

【００１５】（４）第４の発明 第４の発明に係る画像処理装置は、第３の発明に係る画
像処理装置の構成において、擬似画像検出誤差および基
準画像検出誤差を基に誤差算出手段および基準算出手段
において用いられる画像処理パラメータを変更する変更
手段をさらに備えるものである。

【００１６】この場合、擬似画像位置検出誤差および基
準画像位置検出誤差を基に画像処理パラメータを変更し
ているので、撮像状態の変化に対して最適な画像処理パ
ラメータに自動的に変更することができ、撮像状態の変
化に対して堅牢な画像処理装置を容易に実現することが
できる。

【００１７】（５）第５の発明 第５の発明に係る画像処理方法は、対象物の画像を含む
実写画像から撮像状態の変化を反映させた擬似画像を作
成する画像処理方法であって、実写画像を取得するステ
ップと、取得された実写画像を画像処理して撮像状態の
変化を反映させた擬似画像を実写画像に対して順次移動
した状態において所定の画像処理パラメータを用いて擬
似画像に含まれる対象物の画像を検出し、擬似画像の移
動量に対する擬似画像に含まれる対象物の画像の検出誤
差を擬似画像検出誤差として算出するステップとを含む
ものである。

【００１８】本発明に係る画像処理方法においては、実
写画像を取得し、取得された実写画像を画像処理して撮
像状態の変化を反映させた擬似画像を実写画像に対して
順次移動した状態において所定の画像処理パラメータを
用いて擬似画像に含まれる対象物の画像を検出し、擬似
画像の移動量に対する擬似画像に含まれる対象物の画像
の検出誤差を擬似画像検出誤差として算出している。

【００１９】このように、実写画像に対して撮像状態の
変化を反映させた擬似画像を用いて対象物の画像の検出
誤差を算出しているので、撮像状態を実際に変化させる
ことなく、想定される撮像状態の変化に対する対象物の
検出精度を短時間で求めることができる。また、擬似画
像の移動量に対する対象物の画像の検出誤差を算出して
いるので、想定される撮像状態の変化に対する対象物の
検出精度を定量的に把握することができる。この結果、
撮像状態を実際に変化させることなく、想定される撮像
状態の変化に対する対象物の検出精度を短時間にかつ定
量的に把握することができる。

【００２０】（６）第６の発明 第６の発明に係る画像処理プログラムを記録した記録媒
体は、対象物の画像を含む実写画像から撮像状態の変化
を反映させた擬似画像を作成する画像処理を行う画像処
理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記
録媒体であって、画像処理プログラムは、実写画像を取
得する処理と、取得された実写画像を画像処理して撮像
状態の変化を反映させた擬似画像を実写画像に対して順
次移動した状態において所定の画像処理パラメータを用
いて擬似画像に含まれる対象物の画像を検出し、擬似画
像の移動量に対する擬似画像に含まれる対象物の画像の
検出誤差を擬似画像検出誤差として算出する処理とを、
コンピュータに実行させるものである。

【００２１】本発明に係る画像処理プログラムによれ
ば、実写画像を取得し、取得された実写画像を画像処理
して撮像状態の変化を反映させた擬似画像を実写画像に
対して順次移動した状態において所定の画像処理パラメ
ータを用いて擬似画像に含まれる対象物の画像を検出
し、擬似画像の移動量に対する擬似画像に含まれる対象
物の画像の検出誤差を擬似画像検出誤差として算出して
いる。

【００２２】このように、実写画像に対して撮像状態の
変化を反映させた擬似画像を用いて対象物の画像の検出
誤差を算出しているので、撮像状態を実際に変化させる
ことなく、想定される撮像状態の変化に対する対象物の
検出精度を短時間で求めることができる。また、擬似画
像の移動量に対する対象物の画像の検出誤差を算出して
いるので、想定される撮像状態の変化に対する対象物の
検出精度を定量的に把握することができる。この結果、
撮像状態を実際に変化させることなく、想定される撮像
状態の変化に対する対象物の検出精度を短時間にかつ定
量的に把握することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像処理装置
の一例として、工場の生産ライン等において対象物を撮
像し、撮像した対象物の画像を含む実写画像から対象物
の画像を検出する画像処理装置について説明する。この
画像処理装置は、例えば、賞味期限の有無検査、基板の
ホール内径測定、シート材の幅測定、リードピッチ測
定、配線ケーブルの抜け検出、ロボットのハンドリング
制御等の種々の用途に用いられるが、本発明が適用され
る画像処理装置は、この例に特に限定されず、対象物の
位置の検出、対象物の検査等を行う種々の画像処理装置
に同様に適用することができる。

【００２４】図１は、本発明の一実施の形態による画像
処理装置の構成を示すブロック図である。図１に示す画
像処理装置は、撮像装置１、インターフェース部２、入
力部３、表示部４、画像メモリ５、ＣＰＵ（中央演算処
理装置）６、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）７、ＲＡＭ
（ランダムアクセスメモリ）８および外部記憶装置９を
備える。なお、画像メモリ５は、ＲＡＭ８内の一部とし
てもよい。また、画像プロセッサ１０を有していてもよ
い。

【００２５】図１に示すように、例えば、工場の生産ラ
インにおいて、対象物である略十字形状の位置検出用マ
ーク１３が設けられた回路基板１２がコンベア１１上に
載置され、図中の矢印方向に搬送されているものとす
る。

【００２６】撮像装置１は、例えば、ＣＣＤ（電荷結合
素子）等からなるエリアセンサ、ラインセンサ等の２次
元画像撮像装置から構成され、検出装置（図示省略）に
より回路基板１２が所定位置に搬送されたことが検出さ
れると、撮像装置１は、位置検出用マーク１３を含む回
路基板１２を撮像し、撮像した実写画像に対応する画像
信号をインターフェース部２へ出力する。

【００２７】なお、本発明が適用される画像処理装置
は、本実施の形態のように撮像装置を含む装置として構
成される例に特に限定されず、例えば、別途設けられた
撮像装置により撮像された実写画像を所定の記憶媒体等
に格納し、この記憶媒体等から読み出した実写画像を画
像処理する画像処理装置として構成してもよい。

【００２８】インターフェース部２、入力部３、表示部
４、画像メモリ５、ＣＰＵ６、ＲＯＭ７、ＲＡＭ８およ
び外部記憶装置９は、所定のバスを介して相互に接続さ
れ、ＣＰＵ６は、各ブロックの動作を制御する。

【００２９】インターフェース部２は、ＣＰＵ６の制御
の下、撮像装置１から出力される画像信号をアナログ信
号からデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換した
画像信号を画像メモリ５に記憶させる。なお、インター
フェース部２と画像メモリ５を直接接続し、インターフ
ェース部２から画像信号すなわち実写画像等を直接画像
メモリ５に記憶するようにしてもよい。

【００３０】入力部３は、キーボード、マウス等から構
成され、ユーザーが種々の指令等を入力するために用い
られる。

【００３１】表示部４は、ＣＲＴ（陰極線管）、液晶表
示装置等から構成され、後述する実写画像および擬似画
像等を表示するとともに、種々の表示画面により後述す
る位置検出誤差等を表示する。位置検出誤差等をユーザ
に提示する装置としては、この例に特に限定されず、位
置検出誤差等をユーザーに教示できるものであれば、プ
リンタ等の出力装置を用いてもよい。

【００３２】画像メモリ５は、例えば、二次元画像の記
憶に適した半導体記憶装置等から構成され、ＣＰＵ６の
制御の下、後述する実写画像、擬似画像および基準画像
等を記憶し、必要に応じて記憶している各画像を出力す
る。

【００３３】ＲＯＭ７には、システムプログラムが記憶
される。外部記憶装置９は、ハードディスク装置等から
構成され、後述する画像処理を行うための画像処理プロ
グラムおよび画像処理パラメータ等が記憶されている。
なお、外部記憶装置として、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、フ
ロッピィディスクドライブ等の記録媒体駆動装置を用い
て、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピィディスク等の記録媒体に
画像処理プログラムを記録し、この記録媒体から画像処
理プログラムを読み出すようにしてもよい。

【００３４】ＣＰＵ６は、外部記憶装置９に記憶された
画像処理プログラムをＲＡＭ８上で実行し、各ブロック
の動作を制御する。ＲＡＭ８は、ＣＰＵ６の作業領域等
として用いられる。なお、画像プロセッサ１０により画
像処理プログラムを実行するようにしてもよい。

【００３５】本実施の形態では、撮像装置１およびイン
ターフェース部２が取得手段に相当し、画像メモリ５お
よびＣＰＵ６が算出手段に相当する。また、画像メモリ
５およびＣＰＵ６が作成手段に相当し、ＣＰＵ６が誤差
算出手段に相当する。また、画像メモリ５およびＣＰＵ
６が基準算出手段に相当し、ＣＰＵ６が変更手段に相当
する。

【００３６】次に、上記のように構成された画像処理装
置の動作について説明する。図２は、図１に示す画像処
理装置による画像処理を説明するためのフローチャート
である。

【００３７】まず、ステップＳ１において、撮像装置１
は、位置検出用マーク１３の画像をを含む実写画像を撮
像し、ＣＰＵ６は、インターフェース部２を介して入力
される実写画像を画像メモリ５に記憶させる。このと
き、ＣＰＵ６は、画像メモリ５に記憶されている実写画
像を読み出し、読み出した実写画像を複製して基準画像
を作成し、作成した基準画像を画像メモリ５に記憶させ
る。なお、実写画像を複製することなく、実写画像を基
準画像としてそのまま用い、後述する処理により実写画
像を単に順次移動して位置検出誤差を求めてもよい。

【００３８】図３は、図１に示す撮像装置１により実際
に撮像される実写画像の一例を模式的に示す図である。

【００３９】撮像装置１により位置検出用マーク１３の
画像を含む実写画像が撮像され、画像信号がインターフ
ェース部２によりデジタル信号に変換され、例えば、図
３に示す実写画像ＯＩが画像メモリ５に記憶される。

【００４０】図３に示す例では、位置検出用マーク１３
の画像ＯＴを含む実写画像ＯＩが示され、図中の各数値
は各位置の明度を表し、位置検出用マーク１３の画像Ｏ
Ｔの明度として１００が示され、位置検出用マーク１３
以外の背景部分の明度として０が示されている。この場
合、後述する画像処理により明度が高い部分を検出する
ことにより実写画像ＯＩから位置検出用マーク１３の画
像ＯＴを検出することができる。

【００４１】次に、ユーザーが入力部３を用いて外部記
憶装置９に記憶されている画像処理プログラムに含まれ
る複数の画像処理パラメータのうち所望の画像処理パラ
メータを選択すると、ステップＳ２において、ＣＰＵ６
は、選択された画像処理パラメータを以降の位置検出処
理に使用する画像パラメータとして設定する。

【００４２】なお、このとき、ユーザーが位置検出用マ
ーク１３の画像を含む必要最低限の領域を検索範囲とし
て指定し、指定された検索範囲に対して後述する画像処
理を行うようにしてもよい。この場合、対象物を検出す
る領域を必要最低限にすることができ、検出処理時間を
短縮することができる。

【００４３】ここで、画像処理パラメータについて詳細
に説明する。画像処理パラメータは、対象物の位置検出
処理に用いられるパラメータであり、例えば、検出アル
ゴリズム、参照画素、検索個数、相関閾値、検索ステッ
プ数、画像圧縮率、画像圧縮時の補間の有無、検索スキ
ップ幅、検索スキップ移行の相関閾値、角度検出の角度
スキップ幅、コントラスト反転対応、明度差、サブピク
セル計算方法等があり、使用する位置検出アルゴリズム
等に応じてパラメータは変化する。

【００４４】検索個数は、対象物の画像を検索して検索
結果として返す個数であり、検索範囲内に対象物がいく
つ存在するか等を指定する。

【００４５】相関閾値は、対象物の画像を検索して対象
物であると認識する最低の相関値（類似度合いを示す指
標）であり、この相関閾値を超える対象物のみが検索結
果として返される。

【００４６】検索ステップ数は、検索工程を複数段階に
分けて行う場合にその段階を指定する数であり、検索領
域の大きさ、要求される検出処理時間等により種々の値
が設定される。検索ステップ数は、一般に、２〜４段階
に設定され、最初は粗く検索し、順次密に検索するよう
に各段階が設定される。

【００４７】画像圧縮率は、検索対象となる画像をどの
程度圧縮するかを決定する値であり、Ｘ軸、Ｙ軸、各ス
テップごとにそれぞれ設定することができる。通常、検
出処理時間を短縮するために画像処理の対象となる画像
を圧縮して処理することが行われ、圧縮の度合いは検索
工程の段階に関連し、例えば、最初の段階は１／１６
（画像圧縮率１６）に圧縮し、次に１／４（画像圧縮率
４）に圧縮し、最後は圧縮なし（画像圧縮率１）という
ように設定される。画像圧縮率を大きくすると、検出処
理時間は短縮されるが、誤検出しやすくなる。

【００４８】圧縮処理時の補間の有無は、上記の圧縮処
理を行う際に、単純に画素を間引いて圧縮処理を行う
か、近傍の画素の平均を計算する補間処理等を行うか等
を設定するパラメータである。補間処理を行わない場
合、検出処理時間は短縮されるが、量子化誤差の影響を
受けやすくなり、誤検出しやすくなる。

【００４９】検索スキップ幅は、画像を検索する際、検
索対象となる画像のすべての領域に対して検索を行わず
に一定間隔だけスキップしながら検索を行う場合のスキ
ップ幅であり、Ｘ軸、Ｙ軸、各ステップごとにそれぞれ
設定することができる。検索スキップ幅の間隔を大きく
設定した場合、検出処理時間は短縮されるが、誤検出し
やすくなる。

【００５０】検索ステップ移行の相関閾値は、検索工程
を複数の段階に分けた場合、次の段階に移る相関値の閾
値である。指定した相関閾値を有する対象物が検索個数
だけ見つかった場合、この時点で現段階の処理を中断
し、次の段階の処理に進む。これにより、検索対象とな
る画像の全範囲を検索する必要がなくなり、検出処理時
間は短縮されるが、相関閾値の設定を誤ると、誤検出し
やすくなる。

【００５１】角度検出の角度スキップ幅は、回転方向の
検索を行う場合に何度おきに検索を行うかを指定するた
めの値であり、各ステップごとに設定される。角度スキ
ップ幅を広く設定した場合、検出処理時間は短縮される
が、誤検出しやすくなる。

【００５２】コントラスト反転対応は、明暗が反転する
ことの可否を指定するパラメータである。

【００５３】明度差は、対応する画素同士の明度差の許
容差であり、対象物の判定に明度差を加えたい場合に
は、明度差の値を小さく設定する。

【００５４】サブピクセル計算方法は、１画素以下の分
解能で対象物の画像の位置を計算するアルゴリズムを設
定するためのパラメータであり、要求される検出精度お
よび検出処理時間に応じて複数のアルゴリズムの中から
所定のアルゴリズムが選択される。

【００５５】次に、ユーザーが入力部３を用いて複数の
シミュレーション条件の中から所望のシミュレーション
条件を選択すると、ステップＳ３において、ＣＰＵ６
は、選択されたシミュレーション条件を以降の画像加工
処理に使用するシミュレーション条件として設定する。

【００５６】ここで、シミュレーション条件について詳
細に説明する。シミュレーション条件は、実写画像に対
して撮像状態の変化を反映させた擬似画像すなわち実写
画像の撮像状態から変化した撮像状態において撮像され
た画像と略同等の画像をシミュレーションにより作成す
る際に使用される条件である。撮像状態の変化には、撮
像環境の変化および対象物の状態の変化等を含み、例え
ば、画像の大きさの変化等の幾何学的な変化、明るさの
線形変化および非線形変化、隠蔽による変化、汚れによ
る変化等がある。

【００５７】本実施の形態では、選択可能なシミュレー
ション条件として、ランダムノイズ、シェーディング、
デフォーカス、隠蔽、隠れ等の画像加工処理プログラム
が画像処理プログラム内に含まれており、想定される撮
像状態の変化に応じてこれらのシミュレーション条件の
うちの一つまたは複数を組み合わせ、各シミュレーショ
ン条件の程度を所望の値に設定することにより、種々の
撮像状態の変化を実写画像に反映した擬似画像を作成す
ることができる。

【００５８】ランダムノイズは、画像にノイズが発生し
ている状態を仮想的に作成する処理であり、シェーディ
ングは、各画素の明度に所定の係数を乗算して画像の明
るさが位置により変化している状態を仮想的に作成する
処理であり、デフォーカスは、フォーカスずれが生じた
状態を仮想的に作成する処理であり、隠蔽は、対象物の
画像の一部を指定明度で上書きして対象物の一部が隠さ
れた状態を仮想的に作成する処理であり、汚れは、対象
物等が汚れた状態を仮想的に作成する処理である。

【００５９】次に、ステップＳ４において、ＣＰＵ６
は、画像メモリ５に記憶されている実写画像を読み出
し、設定されたシミュレーション条件を加えた擬似画像
を作成し、作成した擬似画像を画像メモリ５に記憶させ
る。

【００６０】図４は、図３に示す実写画像に対してシェ
ーディングを行った擬似画像の一例を模式的に示す図で
ある。図３に示す実写画像ＯＩに対して、例えば、図中
の矢印の方向に全体の明度を変化させるシェーディング
を行った場合、図４に示すように、明度の値を矢印方向
に沿って所定値ずつ順次増加させた擬似画像ＧＩおよび
位置検出用マーク１３の画像ＧＴを作成することがで
き、実写画像ＯＩから明るさが変化した擬似画像ＧＩを
作成することができる。

【００６１】次に、ステップＳ５において、ＣＰＵ６
は、画像メモリ５に記憶されている基準画像を読み出
し、実写画像に対して基準画像の位置を所定の移動量だ
け移動させ、位置をずらした基準画像を作成する。な
お、位置を移動させた画像の作成は、メモリ上で移動し
た画像を作成する方法、または、メモリのアドレスを変
換することにより擬似的に移動した画像を得る方法等の
種々の方法により行うことができ、以下のステップＳ８
も同様である。

【００６２】図５は、図３に示す実写画像を複製した基
準画像の位置を移動させた画像の一例を模式的に示す図
である。図３に示す実写画像ＯＩを複写して基準画像を
作成し、作成した基準画像の位置を補間計算により図中
の下方向（図３に示すＹ軸の負方向）に０．５画素だけ
移動させると、図５に示す基準画像ＣＩが作成される。

【００６３】この場合、図３に示す位置検出用マーク１
３の画像ＯＴの各上辺の明度は１００となっていたが、
図５に示す位置検出用マーク１３の画像ＣＴの対応する
部分の明度は５０に変更され、また、位置検出用マーク
１３の画像ＯＴの各下辺の一つ下の位置の明度は０とな
っていたが、位置検出用マーク１３の画像ＣＴの対応す
る部分の明度は５０に変更されている。

【００６４】したがって、位置検出用マーク１３の画像
ＯＴが０．５画素だけ下方向に移動した画像が作成さ
れ、実写画像ＯＩに対して０．５画素だけ下方向に移動
した基準画像ＣＩが作成される。

【００６５】また、ここで生成される位置をずらした基
準画像に対して後述する位置検出処理が行われるため、
位置をずらした基準画像は実写画像に十分近似している
必要があり、本実施の形態では、１画素以下の検出精度
を検証する場合、補間方法としては、例えば、バイキュ
ービック補間法（３次畳み込み内挿法）をベースとして
係数を変更した補間方法を用いている。この場合、実写
画像に十分に近似しかつ所定量だけ正確に位置ずれした
基準画像を生成することができ、後述する対象物の位置
検出処理を高精度に行うことができる。

【００６６】なお、位置検出誤差の算出時に用いられる
画像の移動は、上記の例に特に限定されず、Ｙ軸と直交
するＸ軸に沿って並進移動させてもよく、また、Ｘ軸お
よびＹ軸の両方向を組み合わせて斜め方向に移動するよ
うにしてもよく、また、所定の中心点から所定の角度だ
け回転させる回転移動等の種々の移動処理を行ってもよ
い。また、画像の移動量は、位置検出精度を十分に検証
できるものであれば、特に限定されず、例えば、Ｘ軸お
よびＹ軸に対して±１画素の範囲で０．０５画素ずつ基
準画素を移動させたり、基準画像を３６０°の角度範囲
で所定角度ずつ移動させてもよく、種々の変更が可能で
ある。

【００６７】次に、ステップＳ６において、ＣＰＵ６
は、ステップＳ２で設定された画像処理パラメータを用
い、位置を移動した基準画像から位置検出用マーク１３
の画像の位置検出処理を行い、検出結果として基準画像
の移動量および位置検出誤差をＲＡＭ８に記憶させる。

【００６８】なお、位置検出処理としては、対象物の位
置を検出できるものであれば、特に限定されず、例え
ば、パターンマッチングにより対象物の位置を検出する
ことができ、一致と判断するデータの上限値および下限
値を設定したり、正規化相関等により画像の一致度合い
を判断するようにしてもよい。また、対象物の検出は、
上記の位置による検出に特に限定されず、対象物の輪
郭、面積、重心等により行ってもよい。

【００６９】次に、ステップＳ７において、ＣＰＵ６
は、位置検出精度を検証するために必要な移動範囲内の
すべての移動量に対して基準画像の位置検出処理が終了
したか否かを判断する。すべての移動量に対して基準画
像の位置検出処理が終了している場合、ステップＳ８へ
移行し、終了していない場合、ステップＳ５へ戻り、基
準画像を順次移動させて各移動量に対する位置検出誤差
の算出を継続する。

【００７０】上記の処理により、実写画像に対して基準
画像を相対的に位置決めした状態から基準画像の位置を
順次移動させ、設定された画像処理パラメータを用いて
各移動位置において基準画像に含まれる対象物の画像の
位置を検出し、基準画像の移動量に対する基準画像に含
まれる対象物の画像の位置検出誤差を算出することがで
きる。

【００７１】次に、ステップＳ８において、ＣＰＵ６
は、ステップＳ５と同様に、画像メモリ５に記憶されて
いる擬似画像を読み出し、実写画像に対して読み出した
擬似画像の位置を所定の移動量だけ移動させ、位置をず
らした擬似画像を作成する。

【００７２】次に、ステップＳ９において、ＣＰＵ６
は、ステップＳ６と同様に、ステップＳ２で設定された
画像処理パラメータを用い、位置を移動した擬似画像か
ら位置検出用マーク１３の画像の位置検出処理を行い、
検出結果として擬似画像の移動量および位置検出誤差を
ＲＡＭ８に記憶させる。

【００７３】次に、ステップＳ１０において、ＣＰＵ６
は、ステップＳ７と同様に、位置検出精度を検証するた
めに必要な移動範囲内のすべての移動量に対して擬似画
像の位置検出処理が終了したか否かを判断する。すべて
の移動量に対して擬似画像の位置検出処理が終了してい
る場合、ステップＳ１１へ移行し、終了していない場
合、ステップＳ８へ戻り、擬似画像を順次移動させて各
移動量に対する位置検出誤差の算出を継続する。

【００７４】上記の処理により、実写画像に対して擬似
画像を相対的に位置決めした状態から擬似画像の位置を
順次移動させ、設定された画像処理パラメータを用いて
各移動位置において擬似画像に含まれる対象物の画像の
位置を検出し、擬似画像の移動量に対する擬似画像に含
まれる対象物の画像の位置検出誤差を算出することがで
きる。

【００７５】次に、ステップＳ１１において、ＣＰＵ６
は、上記の処理により算出された擬似画像の移動量に対
する対象物の画像の位置検出誤差および基準画像の移動
量に対する対象物の画像の位置検出誤差をＲＡＭ８から
読み出し、シミュレーション結果として擬似画像および
基準画像の位置検出誤差を数値またはグラフ等により表
示部４に表示する。

【００７６】図６は、基準画像の位置検出誤差の一例と
して基準画像をＸ軸方向に移動した場合の移動量と位置
検出誤差との関係を示す図である。図６に示す例では、
基準画像を±１画素の範囲で０．１画素ずつ移動させた
場合、位置検出誤差は図示のように変化する。したがっ
て、ユーザは、対象物の位置検出誤差を定量的に把握す
ることができる。なお、移動範囲は、±１０画素でも、
全範囲でも可能である。

【００７７】このような位置検出誤差が擬似画像に対し
ても表示され、各画像の移動量に対する位置検出誤差の
変化を定量的に把握することができ、画像処理パラメー
タの変更を行う際の有益なデータとすることができる。
また、このとき、擬似画像の位置検出誤差と基準画像の
位置検出誤差とだけでなく、ＣＰＵ６により両者の差を
求め、求めた差を直接表示してもよい。

【００７８】このようにして、ユーザーは、表示された
擬似画像の位置検出誤差と基準画像の位置検出誤差との
差異等から、設定した画像処理パラメータを用いた場
合、シミュレーション条件すなわち想定される撮像状態
の変化に対してどの程度の誤検出の可能性があるか等に
ついて定量的に把握することができ、種々の対策を施す
ことができる。

【００７９】すなわち、誤検出が発生したり、検出誤差
が大きい場合、ユーザは、設定した画像処理パラメータ
の各項目を見直し、画像圧縮率を低下させる等の対策を
施すことにより、より高精度に位置検出が行えるように
画像処理パラメータを変更することができる。また、誤
検出にならない場合でも、位置検出精度がユーザーの要
求する検出精度の以下の場合、同様に画像処理パラメー
タを変更することにより、ユーザーが要求する検出精度
で対象物を検出することができる。

【００８０】例えば、シミュレーション条件としてシェ
ーディングを用いた場合、明るさの変化の影響を軽減す
るように画像処理パラメータを変更し、想定される照明
環境等の変化に対応可能な画像処理パラメータを設定す
ることができる。

【００８１】また、画像処理パラメータの変更により誤
検出等の問題を改善できない場合、撮像装置の光学倍率
を上げてより分解能の高い画像を取得したり、明るさの
変化が発生しないように照明環境を改善する等により、
このような問題を改善することもできる。

【００８２】したがって、ユーザは、画像処理装置を工
場の生産ライン等に実際に設置して実稼動させる前に、
想定される撮像状態の変化に対して所望の検出精度を達
成できるように、画像処理パラメータを設定したり、撮
像状態を変更等することができる。

【００８３】上記のように、本実施の形態では、撮像状
態の変化を実写画像に対して反映させた擬似画像および
実写画像を複製した基準画像を用いてシミュレーション
により異なる撮像状態における各画像の移動量に対する
対象物の画像の位置検出誤差を算出しているので、撮像
状態を実際に変化させることなく、想定される撮像状態
の変化に対する位置検出精度を短時間にかつ定量的に把
握することができる。

【００８４】なお、本実施の形態では、擬似画像の位置
検出誤差および基準画像の位置検出誤差を表示すること
により、これらの情報を基にユーザーが画像処理パラメ
ータを変更する場合について説明したが、これらの情報
を基に最適な画像処理パラメータを自動的に設定するよ
うにしてもよい。

【００８５】例えば、図２に示すステップＳ１１の処理
の代わりにまたはステップＳ１１の処理の後に、ＣＰＵ
６が、ＲＡＭ８に記憶されている擬似画像の位置検出誤
差と基準画像の位置検出誤差との差が大きいと判断した
場合に、設定されたシミュレーション条件に対して位置
検出誤差が小さくなるように画像処理パラメータを自動
的に変更するようにしてもよい。

【００８６】また、上記の説明では、擬似画像を作成
し、作成した擬似画像を順次移動させたが、実写画像を
移動させ、移動させた実写画像から擬似画像を作成する
ようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による画像処理装置の構
成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す画像処理装置による画像処理を説明
するためのフローチャートである。

【図３】図１に示す撮像装置により実際に撮像される実
写画像の一例を模式的に示す図である。

【図４】図３に示す実写画像に対してシェーディングを
行った擬似画像の一例を模式的に示す図である。

【図５】図３に示す実写画像を複製した基準画像の位置
を移動させた画像の一例を模式的に示す図である。

【図６】基準画像の位置検出誤差の一例として基準画像
をＸ軸方向に移動した場合の移動量と位置検出誤差との
関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 撮像装置 ２ インターフェース部 ３ 入力部 ４ 表示部 ５ 画像メモリ ６ ＣＰＵ ７ ＲＯＭ ８ ＲＡＭ ９ 外部記憶装置 １０ 画像プロセッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 AA02 AA05 BA02 BA23 BA24 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CC01 CD02 CG01 DA01 DA07 DA20 DB02 DB09 DC34 DC36 5C054 AA05 CA04 CC02 CE16 CH01 EA01 ED11 FA00 FC12 GA04 GB01 HA03 HA05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物の画像を含む実写画像から撮像状
   態の変化を反映させた擬似画像を作成する画像処理装置
   であって、 前記実写画像を取得する取得手段と、 前記取得手段により取得された実写画像を画像処理して
   撮像状態の変化を反映させた擬似画像を前記実写画像に
   対して順次移動した状態において所定の画像処理パラメ
   ータを用いて前記擬似画像に含まれる対象物の画像を検
   出し、前記擬似画像の移動量に対する前記擬似画像に含
   まれる対象物の画像の検出誤差を擬似画像検出誤差とし
   て算出する算出手段とを備える画像処理装置。
2. 【請求項２】 前記算出手段は、 前記取得手段により取得された実写画像を画像処理して
   撮像状態の変化を反映させた擬似画像を作成する作成手
   段と、 前記実写画像に対して前記擬似画像を順次移動させて各
   移動位置において所定の画像処理パラメータを用いて前
   記擬似画像に含まれる対象物の画像を検出し、前記擬似
   画像の移動量に対する前記擬似画像に含まれる対象物の
   画像の検出誤差を擬似画像検出誤差として算出する誤差
   算出手段とを含む請求項１記載の画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記取得手段により取得された実写画像
   または前記実写画像を複製した画像を基準画像とし、前
   記実写画像に対して前記基準画像を順次移動させて各移
   動位置において前記画像処理パラメータを用いて前記基
   準画像に含まれる対象物の画像を検出し、前記基準画像
   の移動量に対する前記基準画像に含まれる対象物の画像
   の検出誤差を基準画像検出誤差として算出する基準算出
   手段とをさらに備えることを特徴とする請求項２記載の
   画像処理装置。
4. 【請求項４】 前記擬似画像検出誤差および前記基準画
   像検出誤差を基に前記誤差算出手段および前記基準算出
   手段において用いられる前記画像処理パラメータを変更
   する変更手段をさらに備える請求項３記載の画像処理装
   置。
5. 【請求項５】 対象物の画像を含む実写画像から撮像状
   態の変化を反映させた擬似画像を作成する画像処理方法
   であって、 前記実写画像を取得するステップと、 取得された実写画像を画像処理して撮像状態の変化を反
   映させた擬似画像を前記実写画像に対して順次移動した
   状態において所定の画像処理パラメータを用いて前記擬
   似画像に含まれる対象物の画像を検出し、前記擬似画像
   の移動量に対する前記擬似画像に含まれる対象物の画像
   の検出誤差を擬似画像検出誤差として算出するステップ
   とを含む画像処理方法。
6. 【請求項６】 対象物の画像を含む実写画像から撮像状
   態の変化を反映させた擬似画像を作成する画像処理を行
   う画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り
   可能な記録媒体であって、 前記画像処理プログラムは、 前記実写画像を取得する処理と、 取得された実写画像を画像処理して撮像状態の変化を反
   映させた擬似画像を前記実写画像に対して順次移動した
   状態において所定の画像処理パラメータを用いて前記擬
   似画像に含まれる対象物の画像を検出し、前記擬似画像
   の移動量に対する前記擬似画像に含まれる対象物の画像
   の検出誤差を擬似画像検出誤差として算出する処理と
   を、前記コンピュータに実行させることを特徴とする画
   像処理プログラムを記録した記録媒体。