JP6835020B2 - 画像処理システム、画像処理装置、画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像処理システム、画像処理装置、および画像処理プログラムに関する。

ＦＡ（Factory Automation）分野などにおいては、対象物を照明装置からの光による照明下で撮像し、生成された画像データからワークに関する情報を取得する画像処理技術が利用されている。

画像処理技術分野において利用される照明装置として、多種多様な照明装置が開発されている。例えば、特開２０１５−２３２４８７（特許文献１）には、照明方向が異なる複数の照明を備える照明装置が開示されている。

特開２０１５−２３２４８７号公報

照明方向が異なる複数の照明を備える照明装置を用いる場合、照明条件を決定するときに、選択可能な照明のパターンが多く、照明条件の設定が複雑になる虞がある。

本発明は、上述したように、照明条件の設定を容易にする画像処理システム、画像処理装置、および画像処理プログラムを提供することを目的とする。

本開示の一例によれば、対象物を撮像する撮像部と、対象物に向けられた発光面を有する発光部とを有する画像処理システムが提供される。画像処理システムは、発光面のうち予め設定した複数種類の部分領域の各々が発光するように、発光部を制御する発光制御部と、複数種類の部分領域の各々の発光に同期して撮像するように、撮像部を制御する撮像制御部と、撮像部が複数種類の部分領域の各々の発光に同期させて撮像した複数の画像をもとに得られる、発光面内の位置と、その位置から対象物に照射される光が対象物の注目部位に反射して撮像部に入射する光の度合いとの関係を示す反射プロファイル情報を出力する出力部とを含む。

この開示によれば、照明条件を決定するうえで参考となる反射プロファイル情報が出力されるため、照明条件の設定が容易になる。

上述の開示において、反射プロファイル情報は、複数の画像の各々から得られる、画像内の撮像視野内の注目点に対応する輝度情報および画像が撮像されたときに発光している部分領域の注目点に対する相対位置に基づく情報であってもよい。

この開示によれば、発光面と注目点との位置関係に関わらず、注目点ごとに得られる反射プロファイル情報を互いに同じ次元で比較することができる。

上述の開示において、出力部は、相対位置に対応する２軸以上の座標系に、輝度情報に対応する情報を出力した表現形態により反射プロファイル情報を出力してもよい。

この開示によれば、発光面４０と注目点との位置関係に関わらず、同じ座標系で表現されるため、注目点ごとに反射プロファイル情報を比較する際に、容易に比較ができる。

上述の開示において、出力部は、撮像部により撮像された撮像視野の画像に対してユーザが指定した画像上の位置情報に基づいて決定された注目点に対応する反射プロファイル情報を、相対位置に対応する２軸以上の座標系に、輝度情報に対応する情報を出力した表現形態により出力してもよい。

この開示によれば、ユーザは、注目点を容易に指定することができる。
上述の開示において、出力部は、撮像視野内の複数の注目点の各々について得られる反射プロファイル情報を、同時または順次に座標系上に出力してもよい。

この開示によれば、注目点ごとの反射プロファイル情報が同じ座標系上に同時または順次に出力されるため、注目点ごとの反射プロファイル情報を比較することが容易である。

上述の開示において、画像処理システムは、反射プロファイル情報を用いて、発光部の発光条件を決定する決定部をさらに含んでもよい。

この開示によれば、反射プロファイル情報に基づいて発光部の発光条件が決定されるため、決定された発光条件に対する説明性を確保することができる。

上述の開示において、発光部は、撮像部と対象物までの間に配置されるとともに、発光部は撮像時の視野を遮らないような形状および、視野を遮らないような光学特性のうち少なくともいずれか一方を有してもよい。

この開示によれば、撮像部から対象物までの間に発光部が配置されていることにより、撮像部から対象物までの間に発光部が配置されていない場合に比べて、全体的にコンパクトな画像処理システムを提供することができる。その結果、適用可能な設備の選定に制約を受けることを極力回避することができる。

本開示の別の一例によれば、対象物を撮像する撮像部と、対象物に向けられた発光面を有する発光部とを制御して画像処理を行なう画像処理装置が提供される。画像処理装置は、発光面のうち予め設定した複数種類の部分領域の各々が発光するように、発光部を制御する発光制御部と、複数種類の部分領域の各々の発光に同期して撮像するように、撮像部を制御する撮像制御部と、撮像部が複数種類の部分領域の各々の発光に同期させて撮像した複数の画像をもとに得られる、発光面内の位置と、その位置から対象物に照射される光が対象物の注目部位に反射して撮像部に入射する光の度合いとの関係を示す反射プロファイル情報を出力する出力部とを含む。

この開示によれば、照明条件を決定するうえで参考となる反射プロファイル情報が出力されるため、照明条件の設定が容易になる。

本開示の別の一例によれば、対象物を撮像する撮像部と、対象物に向けられた発光面を有する発光部とを制御して画像処理を行なう画像処理装置に実行される画像処理プログラムが提供される。画像処理プログラムは、発光面のうち予め設定した複数種類の部分領域の各々が発光するように、発光部を制御するステップと、複数種類の部分領域の各々の発光に同期して撮像するように、撮像部を制御するステップと、撮像部が複数種類の部分領域の各々の発光に同期させて撮像した複数の画像をもとに得られる、発光面内の位置と、その位置から対象物に照射される光が対象物の注目部位に反射して撮像部に入射する光の度合いとの関係を示す反射プロファイル情報を出力するステップとを含む。

この開示によれば、照明条件を決定するうえで参考となる反射プロファイル情報が出力されるため、照明条件の設定が容易になる。

照明条件を決定するうえで参考となる反射プロファイル情報が出力されるため、照明条件の設定が容易になる。

本実施の形態に係る画像処理システムの適用場面を模式的に示す図である。 反射プロファイル情報を模式的に示した図である。 本実施の形態に係る画像処理システムが適用される生産ラインの一例を示す模式図である。 制御装置のハードウェア構成について示す模式図である。 本実施の形態に係る照明装置の一部を拡大した模式図である。 第１の具体例における反射プロファイル情報を得るための工程の一例を示す図である。 データの取得方法を説明するための図である。 データの抽出方法を説明するための図である。 反射プロファイル情報の生成方法を説明するための図である。 反射プロファイル情報の出力方法の一例を示す図である。 設定時のユーザインターフェイス画面の一例を示す図である。 検査画像の生成方法の一例を説明するための図である。 制御装置の機能構成を模式的に示した図である。 指定された注目位置の反射プロファイル情報を出力する処理のフローチャートである。 相対位置について説明するための図である。 第２の具体例における反射プロファイル情報の生成方法を示す図である。 第２の具体例における反射プロファイル情報をマッピング画像として出力する例を示す図である。 基準照射パターンを用いた注目位置ごとの照射パターンの決定方法を説明するための図である。 基準照射パターンを利用した検査画像の生成方法を説明するための図である。 基準照射パターン設定時のユーザインターフェイス画面を示す図である。 基準照射パターンの設定の流れの一例を示す図である。 第２の具体例における制御装置の機能構成を模式的に示した図である。 指定された注目位置の第２の具体例における反射プロファイル情報を出力する処理のフローチャートである。 照明装置とカメラと対象物との位置関係の変形例を示す図である。 照明装置の変形例を示す図である。

§１ 適用例
まず、図１および図２を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、本実施の形態に係る画像処理システム１の適用場面を模式的に示す図である。図２は、反射プロファイル情報７０を模式的に示した図である。

本実施の形態に係る画像処理システム１は、撮像部の一例であるカメラ８と、発光部の一例である照明装置４と、画像処理システム１において実行される処理を制御する制御装置１００とを備える。また、制御装置１００は、照明装置４を制御する発光制御部１２と、カメラ８を制御する撮像制御部１４と、反射プロファイル情報を出力する出力部１８とを備える。発光制御部１２、撮像制御部１４および出力部１８は、一例として、汎用的なコンピュータアーキテクチャに従う構造を有している制御装置１００に設けられている。

照明装置４は、対象物Ｗに向けられた発光面４０を有する。照明装置４は、発光面４０の任意の領域を発光させることが可能であって、たとえば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）から成る。

発光制御部１２は、発光面４０上に設定された複数種類の部分領域４３の各々が発光するように照明装置４を制御する。複数種類の部分領域４３の各々は、少なくとも発光面４０内における位置が異なる。複数種類の部分領域４３の各々の大きさは、互いに共通していてもよく、また、互いに異なっていてもよい。また、複数種類の部分領域４３の各々の形状は、互いに共通していてもよく、また、互いに異なっていてもよい。また、１の部分領域４３の一部は、隣接する部分領域４３の一部と共通する領域であってもよい。

撮像制御部１４は、複数種類の部分領域４３の各々の発光に同期して対象物Ｗを撮像するようにカメラ８を制御する。ここで「同期して対象物Ｗを撮像する」とは、発光している部分領域４３の種類が変わる度に対象物Ｗを撮像することを意味する。

発光制御部１２と撮像制御部１４とが上述のように照明装置４とカメラ８とを制御することで、発光している部分領域ごとに入力画像Ｄが生成され、複数の入力画像Ｄが得られる。

出力部１８は、複数の入力画像Ｄをもとに得られる反射プロファイル情報７０を出力する。反射プロファイル情報７０は、発光面４０内の位置と、その位置から対象物Ｗに照射される光が対象物Ｗの注目部位Ａに反射してカメラ８に入射する光の度合いとの関係を示す情報である。

具体的に、反射プロファイル情報７０について、図２を参照して説明する。図２に示す例では、一の種類の部分領域４３が、発光面４０上の位置（Ｘ_１，Ｙ_１）に設定されているものとする。位置（Ｘ_１，Ｙ_１）に設定されて部分領域４３を発光させたときに得られる入力画像Ｄ（Ｘ_１，Ｙ_１）は、位置（Ｘ_１，Ｙ_１）から照射された光Ｌ_ｉが対象物Ｗに反射してカメラ８に入射する光Ｌ_ｃによって生成される。よって、入力画像Ｄ（Ｘ_１，Ｙ_１）からは、発光面４０上の位置（Ｘ_１，Ｙ_１）から照射された光Ｌ_ｉが対象物Ｗの注目部位Ａに反射してカメラ８に入射する光Ｌ_ｃの度合いである特徴量Ｐ_１が得られる。同様に、位置（Ｘ_２，Ｙ_２）に設定されて部分領域４３を発光させたときに得られる入力画像Ｄ（Ｘ_２，Ｙ_２）からは、位置（Ｘ_２，Ｙ_２）から照射された光Ｌ_ｉが対象物Ｗの注目部位Ａに反射してカメラ８に入射する光Ｌ_Ｃの度合いである特徴量Ｐ_２が得られる。

複数の入力画像Ｄの各々から、発光面４０上の位置（Ｘ，Ｙ）と、特徴量Ｐとの関係が得られる。すなわち、反射プロファイル情報７０は、発光面上の位置（Ｘ，Ｙ）と、特徴量Ｐとからなる情報の集合である。図２に示す例では、発光面４０上の位置（Ｘ_１，Ｙ_１）〜位置（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）の各々について特徴量Ｐ_１〜特徴量Ｐ_Ｎが得られ、特徴量Ｐ_１〜特徴量Ｐ_Ｎの集合が反射プロファイル情報７０といえる。

反射プロファイル情報７０が得られると、発光面４０上のいずれの位置から対象物Ｗに光を照射すれば、どのくらいの光がカメラ８に入射するかの目安が分かる。そのため、反射プロファイル情報７０は、照射条件を決定するための参考になる。その結果、照明条件の設定が容易になる。さらに、反射プロファイル情報７０に基づいて照明条件の設定を行なうことができるため設定した照明条件に対する説明性を確保することができる。

§２ 具体例
［Ａ．画像処理システムが適用される生産ラインの一例］
次に、本実施の形態に係る画像処理システムの一例について説明する。図３は、本実施の形態に係る画像処理システム１が適用される生産ラインの一例を示す模式図である。

図３に示すように、本実施の形態に係る画像処理システム１は、連続的に搬入される対象物Ｗを撮影するカメラ８と、対象物Ｗを照明する照明装置４と、照明装置４およびカメラ８を制御する制御装置１００とを備える。

カメラ８は、主たる構成要素として、レンズや絞りなどの光学系と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの光電変換器を含む。光電変換器は、カメラ８の撮像視野８１に含まれる光を画像信号に変換する装置である。

照明装置４は、ステージ３００に配置された対象物Ｗに対して光を照射する。発光面４０から照射される光の照射パターンは、制御装置１００から指示された照射パターンにしたがって任意に変更可能になっている。

照明装置４は透光性を有しており、典型的には、透明な有機ＥＬ照明である。照明装置４が配置されている位置を基準にカメラ８が配置されている方を上とし、対象物Ｗが配置されている方を下とすると、照明装置４は、カメラ８が照明装置４を介して照明装置４よりも下に位置するものを撮像することができる程度に透光性を有していればよい。

検査対象となる対象物Ｗは、移動可能なステージ３００によって、カメラ８および照明装置４が固定された検査位置まで移動する。ステージ３００は、ＰＬＣ２００（Programmable Logic Controller）に制御される。ＰＬＣ２００は、対象物Ｗを検査位置まで搬送すると、画像処理システム１による外観検査が終了するまでその場で停止するようにステージ３００を制御する。このとき、制御装置１００は、照明装置４によって対象物Ｗに光を照射しながら、カメラ８で対象物Ｗを撮影する。制御装置１００は、照明装置４から照射される光の照射パターンを変化させるように照明装置４を制御し、光の照射パターンを変化させる度にカメラ８で対象物Ｗを撮影するようにカメラ８を制御する。制御装置１００は、このようにして得られた複数枚の撮影画像を用いることで、対象物Ｗの外観を検査する。また、制御装置１００は、外観検査が終了すると、ＰＬＣ２００に検査結果を出力する。ＰＬＣ２００は、制御装置１００からの検査結果の出力に基づいて、次の対象物Ｗを検査位置まで搬送させる。

制御装置１００は、表示部１０２および入力部１０４と電気的に接続されている。表示部１０２は、典型的には液晶ディスプレイからなり、たとえば、ユーザに設定内容を表示する。入力部１０４は、典型的にはマウスからなり、各種の設定に関する情報を入力するために機能する。たとえば、ユーザは、表示部１０２に表示された情報に基づいて入力部１０４を操作することで、検査条件の設定に関する設定情報を入力することができる。なお、入力部１０４はマウスから構成されるとしたが、タッチパネル、キーボード、あるいは、これらを組み合わせて構成されるものであってもよい。

［Ｂ．制御装置のハードウェア構成の一例］
図４は、制御装置１００のハードウェア構成について示す模式図である。制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０、メインメモリ１２０、ハードディスク１３０、カメラインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１８０、照明Ｉ／Ｆ１４０、表示コントローラ１７２、入力Ｉ／Ｆ１７４、通信Ｉ／Ｆ１５０、外部メモリＩ／Ｆ１６０、および光学ドライブ１６４を含む。これらの各部は、バス１９０を介して、互いにデータ通信可能に接続される。

ＣＰＵ１１０は、ハードディスク１３０にインストールされた画像処理プログラム１３２および設定プログラム１３４を含むプログラム（コード）をメインメモリ１２０に展開して、これらを所定順序で実行することで、各種の演算を実施する。メインメモリ１２０は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置である。

ハードディスク１３０は、制御装置１００が備える内部メモリであって、不揮発性の記憶装置である。ハードディスク１３０は、画像処理プログラム１３２および設定プログラム１３４に加えて、検査条件に関する検査情報１３６を含む。なお、ハードディスク１３０に加えて、あるいは、ハードディスク１３０に代えて、フラッシュメモリなどの半導体記憶装置を採用してもよい。

カメラＩ／Ｆ１８０は、ＣＰＵ１１０とカメラ８との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、カメラＩ／Ｆ１８０は、画像を生成するカメラ８と接続される。また、カメラＩ／Ｆ１８０は、ＣＰＵ１１０からの内部コマンドに従って、接続されているカメラ８における撮像動作を制御するコマンドを与える。

照明Ｉ／Ｆ１４０は、ＣＰＵ１１０と照明装置４との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、照明Ｉ／Ｆ１４０は、照明装置４と接続される。また、照明Ｉ／Ｆ１４０は、ＣＰＵ１１０からの内部コマンドに従って、接続されている照明装置４に対して、照射パターンについての指令を送信する。照明装置４は、受信した指令に基づく照射パターンの光を照射する。なお、照明装置４は、カメラ８を介して制御装置１００と接続されてもよい。また、カメラ８は、照明装置４を介して制御装置１００と接続されてもよい。

表示コントローラ１７２は、表示部１０２と接続され、ＣＰＵ１１０における処理結果などをユーザに通知する。すなわち、表示コントローラ１７２は、表示部１０２に接続され、表示部１０２での表示を制御する。

入力Ｉ／Ｆ１７４は、入力部１０４と接続され、ＣＰＵ１１０と入力部１０４との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、入力Ｉ／Ｆ１７４は、ユーザが入力部１０４を操作することで与えられる操作指令を受付ける。操作指令は、たとえば、検査条件を設定するための操作指令が含まれる。

通信Ｉ／Ｆ１５０は、ＰＬＣ２００とＣＰＵ１１０との間で各種データをやり取りする。なお、通信Ｉ／Ｆ１５０は、サーバとＣＰＵ１１０との間でデータをやり取りしてもよい。通信Ｉ／Ｆ１５０は、ＰＬＣ２００との間で各種データをやり取りするためのネットワークに対応するハードウェアを含む。

外部メモリＩ／Ｆ１６０は、外部メモリ６と接続され、外部メモリ６に対するデータの読み込み／書き込みの処理をする。外部メモリ６は、制御装置１００に着脱可能であって、典型的には、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、メモリカードなどの不揮発性の記憶装置である。また、画像処理プログラム１３２等の各種プログラムは、ハードディスク１３０に保存されている必要はなく、制御装置１００と通信可能なサーバや、制御装置１００と直接接続可能な外部メモリ６、または、光学ディスク１６４Ａに保存されていてもよい。たとえば、外部メモリ６に制御装置１００で実行される各種プログラムおよび各種プログラムで用いられる各種パラメータが格納された状態で流通し、外部メモリＩ／Ｆ１６０は、この外部メモリ６から各種プログラムおよび各種パラメータを読み出す。あるいは、制御装置１００と通信可能に接続されたサーバなどからダウンロードしたプログラムやパラメータを制御装置１００にインストールしてもよい。また、制御装置１００は、光学ディスク１６４Ａから光学ドライブ１６４を介してプログラムやパラメータを制御装置１００にインストールしてもよい。

光学ドライブ１６４は、光学ディスク１６４Ａなどから、その中に格納されている各種プログラムを読み出して、ハードディスク１３０にインストールする。

なお、本実施の形態に係る画像処理プログラム１３２および設定プログラム１３４は、他のプログラムの一部に組み込まれて提供されるものであってもよい。また、代替的に、画像処理プログラム１３２の実行により提供される機能の一部もしくは全部を専用のハードウェア回路として実装してもよい。

［Ｃ．照明装置４の構造］
図５は、本実施の形態に係る照明装置４の一部を拡大した模式図である。照明装置４は、マトリクス状に配置された複数の照明要素４１を含む。照明装置４は、各照明要素４１を独立に点灯させることができる。本実施の形態における照射パターンとは、複数の照明要素４１のうちの点灯させる照明要素４１により決定されるものをいう。また、本実施の形態においては、各照明要素４１からは、白色光が照射されるものとして説明し、照射パターンとは発光面４０の濃淡パターンをいうこととする。また、本実施の形態において、照明装置４は、各照明要素４１を独立して、点灯または消灯させることができる。なお、照明装置４は、各照明要素４１の発光強度を調整できるようにしてもよい。

各照明要素４１は、たとえば、発光領域と透明領域とを含み、発光領域を発光させることで、対象物Ｗに対する照明効果として照明要素４１全体が発光したものと近似できる。また、透明領域を備えることにより、透光性が保たれることとなる。

［Ｄ．第１の具体例］
以下、第１の具体例における反射プロファイル情報７２について説明する。

＜反射プロファイル情報７２の取得方法＞
反射プロファイル情報７２は、発光面４０内の位置と、その位置から対象物Ｗに照射される光が対象物Ｗの注目部位Ａに反射してカメラ８に入射する光の度合いとの関係を示す情報である。図６は、第１の具体例における反射プロファイル情報７２を得るための工程の一例を示す図である。反射プロファイル情報７２を得るための工程は、データを取得する工程Ｐｈ１と、データを抽出する工程Ｐｈ２と、抽出したデータから反射プロファイル情報７２を生成する工程Ｐｈ３を含む。

（データを取得する工程Ｐｈ１）
図７は、データの取得方法を説明するための図である。なお、図７においては、カメラ８の図示を省略している。照明装置４は、発光面４０内に設定された部分領域４３だけを発光させることができる。発光面４０は、全ての照明要素４１の集合からなる。一方、部分領域４３は、１または複数の照明要素４１からなる。つまり、部分領域４３は、全ての照明要素４１の集合に対する部分集合となっている。照明装置４は、複数の照明要素４１の各々を独立して点灯させることができるため、発光面４０上に設定される部分領域４３内に含まれるすべての照明要素４１を点灯することで、設定された部分領域４３だけを発光させることができる。なお、照明装置４は、部分領域４３に含まれる全照明要素４１を同じ発光強度で点灯させてもよく、また、互いに異なる発光強度で点灯させてもよい。

制御装置１００は、発光面４０上に設定された複数種類の部分領域４３の各々を点灯させるように照明装置４を制御する。複数種類の部分領域４３の各々は、少なくとも発光面４０内における位置が異なる。ここで、部分領域４３の発光面４０内における位置は、部分領域４３の中心を意味する。複数種類の部分領域４３の各々の大きさは、互いに共通していてもよく、また、互いに異なっていてもよい。また、複数種類の部分領域４３の各々の形状は、互いに共通していてもよく、また、互いに異なっていてもよい。また、１の部分領域４３の一部は、隣接する部分領域４３の一部と共通する領域であってもよい。本実施の形態において、複数種類の部分領域４３の各々の形状および大きさは互いに等しく、各部分領域４３は他の部分領域４３と重なっていないものとする。部分領域４３の大きさは、部分領域４３を発光させたときに、対象物Ｗの少なくとも一部を認識できる画像をカメラ８が撮像することができる程度の光量を確保できる大きさであればよい。ここで、照射パターンとは発光面４０の濃淡パターンをいうことから、一の部分領域４３を発光させることは、一の照射パターンで発光面４０を発光させることともいえる。また、複数種類の部分領域４３の各々は、互いに異なる照射パターンであるともいえる。

図７に示す例では、制御装置１００は、発光面４０上の位置（Ｘ_１，Ｙ_１）〜位置（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）の各々に部分領域４３を設定し、合計ｍ×ｎ個の部分領域４３を独立して発光させる。制御装置１００は、複数種類の部分領域４３の各々の発光に同期して撮像するように、カメラ８を制御し、合計ｍ×ｎ個の入力画像Ｄを取得する。ここで、本実施の形態においては、便宜上、発光面４０上のＸ方向を図３中の対象物Ｗの移動方向とし、Ｙ方向をＸ方向と照射方向とに直交する方向として説明する。入力画像Ｄ（Ｘ，Ｙ）は、位置（Ｘ，Ｙ）に設定された部分領域４３を発光させた状態で撮像して得られる画像を意味する。ここで、図７において、カメラ８、照明装置４、および対象物Ｗの各々の位置は、固定されている。つまり、入力画像Ｄ（Ｘ_１，Ｙ_１）〜入力画像Ｄ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）が撮像されたときの撮像条件は、少なくとも、発光している発光面４０上の位置が異なる。

（データを抽出する工程Ｐｈ２）
図８は、データの抽出方法を説明するための図である。制御装置１００は、入力画像Ｄ（Ｘ_１，Ｙ_１）〜入力画像Ｄ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）の各々から、対象物Ｗの注目部位Ａに対応する部分画像Ｍを抽出する。ここで対象物Ｗの注目部位Ａに対応する部分画像Ｍは、入力画像Ｄ内の対象物Ｗの注目部位Ａに対応する注目位置ａ（ｘ，ｙ）を含むように抽出された部分領域である。入力画像Ｄ（Ｘ_１，Ｙ_１）〜入力画像Ｄ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）は、いずれも、同じ撮像視野８１の下で撮影されることで得られる。そのため、注目部位Ａに対応する部分画像Ｍのカメラ座標位置（ｘ，ｙ）は、入力画像Ｄ（Ｘ_１，Ｙ_１）〜入力画像Ｄ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）の各々で共通する。

部分画像Ｍは、１画素から構成されるデータであってもよく、また、複数画素から構成されるデータであってもよく、少なくとも、注目部位Ａに対応する注目位置ａ（ｘ，ｙ）の画素を含んでいればよい。なお、注目部位Ａは、ある特定の位置を示すものであっても、所定の範囲を示すものであってもよい。

制御装置１００は、注目部位Ａに対応するカメラ座標内の注目位置ａ（ｘ，ｙ）の部分画像Ｍを入力画像Ｄ（Ｘ_１，Ｙ_１）〜Ｄ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）の各々から抽出し、部分画像Ｍ（Ｘ_１，Ｙ_１｜ｘ，ｙ）〜部分画像Ｍ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ｜ｘ，ｙ）を取得する。ここで、部分画像Ｍ（Ｘ，Ｙ｜ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）の括弧内のバーティカルバーの左側は、抽出元の入力画像Ｄを撮像したときに発光している発光面４０の位置（Ｘ，Ｙ）を意味する。部分画像Ｍ（Ｘ，Ｙ｜ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）の括弧内のバーティカルバーの右側は、部分画像Ｍを抽出する際の目標となる入力画像Ｄ内の注目位置ａ（ｘ，ｙ）を意味する。すなわち、部分画像Ｍ（Ｘ，Ｙ｜ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）は、入力画像Ｄ（Ｘ，Ｙ）内の注目位置ａ_ｒ（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）を含むように抽出された、入力画像Ｄ（Ｘ，Ｙ）の部分領域を意味する。

（抽出したデータから反射プロファイル情報７２を生成する工程Ｐｈ３）
図９は、反射プロファイル情報７２の生成方法を説明するための図である。制御装置１００は、部分画像Ｍ（Ｘ_１，Ｙ_１｜ｘ，ｙ）〜部分画像Ｍ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ｜ｘ，ｙ）の各々から、特徴量ｐを抽出する。特徴量ｐは、発光面４０上に設定された部分領域４３から注目部位Ａに入射する光がこの注目部位Ａに反射してカメラ８に入射する光の強度を示す値であって、たとえば、輝度値、または輝度値を規格化したものを含む。また、特徴量ｐは、部分画像Ｍに対して空間フィルタなどの前処理を行なった後に得られる情報であってもよい。ここで、特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ，Ｙ）は、部分画像Ｍ（Ｘ，Ｙ｜ｘ，ｙ）から抽出された特徴量であることを意味する。

本実施の形態においては、特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ_１，Ｙ_１）〜特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）の集合が反射プロファイル情報７２である。すなわち、制御装置１００は、部分画像Ｍ（Ｘ_１，Ｙ_１｜ｘ，ｙ）〜部分画像Ｍ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ｜ｘ，ｙ）から特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ_１，Ｙ_１）〜特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）を抽出することで反射プロファイル情報７２を生成する。

ここで、特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ，Ｙ）の括弧内のバーティカルバーの左側は、注目部位Ａの撮像視野８１内での位置である注目位置ａ（ｘ，ｙ）を意味する。特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ，Ｙ）の括弧内のバーティカルバーの右側は、発光面４０上のいずれの位置（Ｘ，Ｙ）を発光させたときに得られた特徴量ｐであるかを意味する。すなわち、特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ，Ｙ）は、注目部位Ａ（注目位置ａ（ｘ，ｙ））に入射する光のうち、発光面４０上の位置（Ｘ，Ｙ）から入射する光に基づく値であるともいえる。

また、入力画像Ｄ（Ｘ，Ｙ）は、発光面４０上の位置（Ｘ，Ｙ）に設定された部分領域４３から照射されて注目部位Ａに反射した光のうち、カメラ８に入射する光によって生成される。また、特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ，Ｙ）は、発光面４０上の位置（Ｘ，Ｙ）から対象物Ｗに入射する光が注目部位Ａに反射してカメラ８に入射する光の強度を示す値である。すなわち、特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ，Ｙ）は、位置（Ｘ，Ｙ）から照射された光が注目部位Ａに反射してカメラ８に入射する光の度合いを示す情報といえる。よって、特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ_１，Ｙ_１）〜特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）の集合によって構成された反射プロファイル情報７２は、照射位置である発光面４０内の位置（Ｘ，Ｙ）と、その照射位置から照射された光が注目部位Ａに反射してカメラ８に入射する光の度合いとの関係を示す情報といえる。

＜反射プロファイル情報７２の出力方法＞
図１０は、反射プロファイル情報７２の出力方法の一例を示す図である。図１０に示す例において、制御装置１００は、発光面４０上の座標系であるＸＹ座標に、特徴量ｐをマッピングしたマッピング画像５４２を反射プロファイル情報７２として出力する。マッピング画像５４２は、特徴量ｐの大きさに応じた濃淡度合いで示された濃淡値５６を、ＸＹ座標にマッピングした画像である。たとえば、特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ_１，Ｙ_１）の大きさに応じた濃淡値５６（ｘ，ｙ｜Ｘ_１，Ｙ_１）は、ＸＹ座標の位置（Ｘ_１，Ｙ_１）にマッピングされる。制御装置１００は、特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ_１，Ｙ_１）〜特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）の各々を濃淡値５６に変換して、濃淡値５６（ｘ，ｙ｜Ｘ_１，Ｙ_１）〜濃淡値５６（ｘ，ｙ｜Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）を得る。制御装置１００は、濃淡値５６（ｘ，ｙ｜Ｘ_１，Ｙ_１）〜濃淡値５６（ｘ，ｙ｜Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）の各々をＸＹ座標にマッピングすることで、マッピング画像５４２を生成する。なお、図１０においては、濃淡値５６がマッピングされていく様子を分かり易くするために、濃淡値５６を所定の面積を有する画像として示しているものとする（図１１においても同様）。

制御装置１００は、表示部１０２にマッピング画像５４２を表示することで、反射プロファイル情報７２を出力する。なお、マッピング画像５４２の出力先は、たとえば、制御装置１００に接続された表示部１０２に限られず、プリンタ、ＰＬＣ２００、または携帯端末などであってもよい。

特徴量ｐは、発光面４０上に設定された部分領域４３から対象物Ｗに入射する光が注目部位Ａに反射してカメラ８に入射する光の強度を示す値である。そのため、ユーザは、マッピング画像５４２に基づいて、注目部位Ａの画像を生成するにあたって、どの照射位置から照射される光の影響が強いかを直感的に把握することができる。たとえば、特徴量ｐが大きいほど濃い色の画像となるように設定した場合に、ユーザは、濃い色の画像でマッピングされた位置に設定された部分領域４３を発光させることで、大きな特徴量を含む画像を取得することができることをマッピング画像５４２から直感的に把握することができる。

＜反射プロファイル情報７２を用いた照明条件の決定＞
反射プロファイル情報７２は、発光面４０内の位置と、その位置から対象物Ｗに照射される光が対象物Ｗの注目部位Ａに反射して、その反射光がカメラ８に入射する光の度合いとの関係を示す情報である。そのため、画像計測を行なう際の照明条件を設定する場合に、いずれの方向からの注目部位Ａに光を入射させれば、画像計測に利用する画像として適した画像が得られるかを反射プロファイル情報７２から予測することができる。以下、注目部位Ａの画像計測を行なう場合に、反射プロファイル情報７２を利用した照明条件の設定方法について説明する。

図１１は、設定時のユーザインターフェイス画面６００の一例を示す図である。図１１に示すユーザインターフェイス画面６００は、照明設定タブ６１０が選択されることで、表示部１０２に表示される。なお、図１０においては、照明設定タブ６１０以外のタブを省略しているものの、他に、カメラ８に対する設定を行なうための「カメラ設定」タブや、取得した画像に対し実行する処理内容を設定するための「画像処理設定」タブなどの他の設定に関するタブを設けてもよい。

ユーザインターフェイス画面６００は、画像表示領域６２０と、編集領域６３０と、ツール選択領域６４０と、表示選択領域６５０と、指示領域６６０と、を含む。

画像表示領域６２０は、カメラ８が撮像した撮像視野８１の画像を表示する領域である。ユーザは、入力部１０４の一例であるマウスなどを操作して、画像表示領域６２０に表示された画像から注目部位Ａに対応する注目位置ａを選択する。図１１においては、選択された注目部位Ａを含む領域が、選択領域６２２として、画像表示領域６２０に表示されている。なお、注目部位Ａは、ある特定の位置を示すものであっても、所定の範囲を示すものであってもよい。すなわち、注目部位Ａに対応する注目位置ａは１画素から構成されるものであっても、複数画素から構成されるものであってもよい。なお、選択領域６２２は、注目位置ａの範囲に対応した形状であることが好ましい。たとえば、選択領域６２２は、注目位置ａが１画素から構成される場合は、選択領域６２２は点で示され、注目位置ａが複数画素から構成される場合は、選択領域６２２は所定の範囲の領域で示される。

編集領域６３０は、画像表示領域６２０に対する操作により選択された注目位置ａのマッピング画像５４２を表示可能な領域であって、表示されたマッピング画像５４２に基づいて照明条件を設定するための領域である。すなわち、注目部位Ａの撮像視野８１内の位置（注目位置ａ）を示す表示と、画像表示領域６２０に対する操作により選択された注目部位Ａのマッピング画像５４２とが同じユーザインターフェイス画面６００上に表示される。そのため、ユーザは、表示されているマッピング画像５４２が撮像視野８１内のいずれの位置（注目位置ａ）にある注目部位Ａに対するマッピング画像５４２であるかを容易に把握することができる。

マッピング画像５４２の座標系は、発光面４０を示す座標系である。すなわち、編集領域６３０の座標系も発光面４０を示す座標系である。たとえば、ユーザは、入力部１０４を操作して、ツール選択領域６４０に表示された四角形ツール６４２、扇形ツール６４４、三角形ツール６４６などを用いて、発光面４０を示す座標系で表示された編集領域６３０内に発光させる領域（発光領域）を描くことができる。このとき、発光領域６３２は、マッピング画像５４２に描かれることとなる。換言すると、入力部１０４から、発光領域の指定を受け付けると、受け付けた発光領域がマッピング画像５４２に反映される。なお、編集領域６３０に対して発光範囲である発光領域を指定するとしたが、発光面４０上の座標系に対して指定できればよく、指定した発光範囲をマッピング画像５４２に表示しなくともよい。発光範囲の指定とは、発光面４０上の位置ごとに発光強度を指定することを意味する。なお、図１１には、発光強度として、発光させるか否かの指定受け付ける例を示したが、発光強度を調整できるようにしてもよい。

指定した発光範囲がマッピング画像５４２に反映されることにより、指定した発光範囲を点灯させた照射パターンで注目位置ａの画像を取得した場合に、どのような特徴量ｐを示す画像が得られるかを確認しながら発光範囲を指定することができる。

また、画像表示領域６２０と、編集領域６３０とは、図１１に示すように、互いに隣り合う領域である。つまり、撮像視野８１の画像と、マッピング画像５４２の画像とは並べて表示されることとなる。そのため、マッピング画像５４２が撮像視野８１内のいずれの位置（注目位置ａ）の注目部位Ａに対するマッピング画像５４２であるかをユーザが容易に把握することができる。

ツール選択領域６４０は、発光領域６３２を描くためのツール（四角形ツール６４２、扇形ツール６４４、三角形ツール６４６）を選択するための領域である。ユーザは、発光領域６３２を描くために利用したいツールにカーソルを合わせてクリックすることで、ツールを選択することができる。ユーザは選択したツールを用いて発光範囲を指定することができる。

表示選択領域６５０は、編集領域６３０に表示する内容を決定するための領域である。表示選択領域６５０には、マッピング表示タブ６５２と、照射パターン表示タブ６５４とが設けられている。マッピング表示タブ６５２が選択されると、画像表示領域６２０において選択された注目部位Ａのマッピング画像５４２が編集領域６３０に表示される。照射パターン表示タブ６５４が選択されると、画像表示領域６２０において選択された注目部位Ａに対して設定された照射パターンが編集領域６３０に表示される。マッピング表示タブ６５２および照射パターン表示タブ６５４の両方を選択可能に構成されてもよく、両方が選択されると、編集領域６３０にマッピング画像５４２と登録された発光範囲の領域を示す画像（発光領域６３２）とが重なって表示される。

指示領域６６０は、取得ボタン６６２、撮影ボタン６６４、登録ボタン６６６、および戻るボタン６６８を含む。

取得ボタン６６２は、複数種類の部分領域４３の各々を発光させて上述した方法で反射プロファイル情報７２を生成するためのボタンである。制御装置１００は、取得ボタン６６２が選択されたことを検出すると、反射プロファイル情報７２を生成するための処理を実行する。また、取得ボタン６６２が選択されたときに、画像表示領域６２０において注目部位Ａ（注目位置ａ）が選択されており、かつ、表示選択領域６５０においてマッピング表示タブ６５２が選択されている場合、制御装置１００は、編集領域６３０の表示を選択されている注目部位Ａに対するマッピング画像５４２に更新する。

撮影ボタン６６４は、編集領域６３０において設定されている発光面４０内の範囲を発光させた状態で撮像するためのボタンである。制御装置１００は、撮影ボタン６６４が選択されたことを検出したことに基づいて、照明装置４に編集領域６３０に表示された発光領域６３２を発光させる照射パターンで光を照射するように指示するとともに、カメラ８に当該照射パターンの下で撮像することを指示する。

登録ボタン６６６は、編集領域６３０に表示された発光領域６３２を発光させる照射パターンを、画像表示領域６２０において選択されている注目部位Ａ（選択領域６２２が示す注目位置ａ）の照射パターンとして登録するためのタブである。戻るボタン６６８は、編集領域６３０に表示された照射パターンを登録することなく破棄するためのボタンである。戻るボタン６６８が選択された場合、たとえば、ユーザインターフェイス画面６００が表示部１０２から消去される。

このように、ユーザは、撮像視野８１内に注目位置ａを設定し、選択した注目位置ａに対応する注目部位Ａの反射特性に応じた照明条件を設定することができる。たとえば、ユーザは、表示部１０２に表示されたマッピング画像５４２により、発光面４０上のいずれの領域を発光させれば、特徴量ｐを含む、或いは、含まない画像を得られるかを認識することができ、入力部１０４を介して特徴量ｐを含む、或いは、含まない画像を得るための照明条件を設定することができる。制御装置１００は、設定された照明条件である照射パターンと注目部位Ａの撮像視野８１内における注目位置ａとを対応させて記憶する。なお、制御装置１００は、設定された照明条件である照射パターンと注目部位Ａの対象物Ｗ内における位置とを対応付けて記憶し、撮像視野８１内における対象物Ｗの配置状況と、注目部位Ａの対象物Ｗ内における位置とから撮像視野８１内における位置（注目位置ａ）を特定するようにしてもよい。

＜画像計測方法の一例＞
ユーザは、撮像視野８１内に複数の注目位置ａを設定し、複数の注目位置ａの各々に対応する注目部位Ａの反射特性に応じて照明条件である照射パターンＬを設定することができる。図１２を参照して、照射パターンＬを利用して生成される検査画像５１の生成方法を説明する。ここで、検査画像５１は、画像処理システム１が実行する画像計測において用いられる画像である。図１２は、検査画像５１の生成方法の一例を説明するための図である。

制御装置１００は、照明装置４から照射される光の照射パターンを順次変更するように照明装置４を制御するとともに、各照射パターンの下で対象物Ｗを撮像するようにカメラ８を制御する。制御装置１００は、複数の照射パターンの各々において撮像された複数の画像から生成される検査画像５１に基づいて対象物Ｗの外観検査を行なう。

照射パターンＬは、カメラ８の撮像視野８１内の注目位置ａ（ｘ、ｙ）ごとに設定されている。ここで、（ｘ，ｙ）とは、撮像視野８１内の注目位置ａの座標値を意味する。外観検査に利用する検査画像５１は、各照射パターンＬの下でそれぞれ撮像して得られた複数の元画像５２から生成される。検査画像５１内の注目位置ａの画像は、注目位置ａに対応付けて設定された照射パターンＬの下で撮像された元画像５２から生成される。

図１２に示す例では、撮像視野８１内の注目位置ａとして、注目位置ａ_１（ｘ_１，ｙ_１）〜注目位置ａ_ｎ（ｘ_ｐ，ｙ_ｑ）が設定されている。照射パターンＬは、注目位置ａごとに設定されている。制御装置１００は、照射パターンＬ_１〜照射パターンＬ_ｎの下で撮像された元画像５２（ｘ_１，ｙ_１）〜元画像５２（ｘ_ｐ，ｙ_ｑ）を取得する。

制御装置１００は、取得した複数の元画像５２（ｘ_１，ｙ_１）〜元画像５２（ｘ_ｐ，ｙ_ｑ）から検査画像５１を生成する。制御装置１００は、検査画像５１内の注目位置ａ_１（ｘ_１，ｙ_１）の画像を、元画像５２（ｘ_１，ｙ_１）内の位置（ｘ_１，ｙ_１）を含む抽出画像５３（ｘ_１，ｙ_１）に基づいて生成する。同様に、制御装置１００は、検査画像５１内の注目位置ａ_２（ｘ_２，ｙ_１）の画像を抽出画像５３（ｘ_２，ｙ_１）に基づいて生成し、検査画像５１内の注目位置ａ_ｎ（ｘ_ｐ，ｙ_ｑ）の画像を抽出画像５３（ｘ_ｐ，ｙ_ｑ）に基づいて生成する。

換言すると、検査画像５１は、抽出画像５３（ｘ_１，ｙ_１）〜抽出画像５３（ｘ_ｐ，ｙ_ｑ）から生成される。抽出画像５３に含まれる画素は、１画素であっても、複数画素であってもよい。抽出画像５３の範囲は、注目位置ａと当該注目位置ａに隣接する注目位置との距離に応じて設定され、抽出画像５３（ｘ_１，ｙ_１）〜抽出画像５３（ｘ_ｐ，ｙ_ｑ）から一の検査画像５１が生成されるように設定される。なお、抽出画像５３同士が互いに重なるように抽出画像５３の範囲を設定してもよい。この場合にあっては、重なる部分の画素情報は、重なる２以上の抽出画像５３に基づいて生成される。

注目位置ａについて設定された照射パターンＬは、注目位置ａに対応する対象物の注目部位Ａの反射特性に応じて設定される。そのため、注目部位Ａの反射特性に適した照明条件の下で撮像された画像に基づいて、注目部位Ａの計測を行なうことができる。このように、対象物Ｗ上の複数の注目部位Ａの各々の反射特性に適した照明条件の下で撮像することができるため、精度の高い画像計測を行なうことができる。

＜制御装置１００の機能構成＞
図１３は、制御装置１００の機能構成を模式的に示した図である。制御装置１００は、設定プログラム１３４を実行することで、図１３に示す各構成を制御して、照射パターンを設定する。

制御装置１００は、たとえば、発光制御部１２と、撮像制御部１４と、検出部１１と、抽出部１６と、出力部１８とを備える。

検出部１１は、入力部１０４から入力される撮像視野８０内の位置（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）の指定を検出する。たとえば、図１０に示した、取得ボタン６６２が操作されると、検出部１１は、マッピング画像５４２を取得する上で必要な入力画像Ｄがメインメモリ１２０に保存されているか否かを判断し、保存されていなければ、入力画像Ｄを取得するための工程Ｐｈ１を実行するため、発光制御部１２および撮像制御部１４に取得指示がされたことを通知する。発光制御部１２と、撮像制御部１４とが、工程Ｐｈ１を実行するための取得部として機能する。

発光制御部１２は、取得指示に従い、発光面４０上に設定された複数の部分領域４３を順次発光させるように照明装置４を制御する。

撮像制御部１４は、部分領域４３の順次発光に対応して撮像視野８１の画像を順次生成するようにカメラ８を制御する。撮像制御部１４は、カメラ８が生成した入力画像Ｄと、入力画像Ｄが撮影されたときに発光していた部分領域４３の発光面４０上の位置（Ｘ，Ｙ）とを対応付けて、記憶部の一種であるメインメモリ１２０に保存する。

検出部１１は、マッピング画像５４２を取得する上で必要な入力画像Ｄがメインメモリ１２０に保存されていると判断した場合に、入力部１０４から入力された位置（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）に対応する部分画像Ｍを抽出するように抽出部１６に指示する（抽出指示）。入力部１０４から入力された位置（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）は、撮像視野８１内の注目位置ａの位置であって、画像表示領域６２０内の選択領域６２２の位置（ｘ，ｙ）である。

抽出部１６は、抽出指示に従って、メインメモリ１２０に保存されている複数の入力画像Ｄの各々から、カメラ座標（ｘ，ｙ）の位置に対応する部分画像Ｍを抽出する。抽出部１６は、部分画像Ｍを抽出すると、指定された注目位置ａに対するマッピング画像５４２を出力するように、出力部１８に指示する（出力指示）。

出力部１８は、出力指示に従って、部分画像Ｍが示す特徴量ｐを、部分画像Ｍの抽出元の入力画像Ｄが生成されたときに発光された部分領域４３の位置（Ｘ，Ｙ）に対応付けた反射プロファイル情報７４をマッピング画像５４２として出力する。具体的に、出力部１８は、ＸＹ座標上の対応する位置（Ｘ，Ｙ）に、位置（Ｘ，Ｙ）に対応する入力画像Ｄ（Ｘ，Ｙ）から抽出される注目位置ａ（ｘ，ｙ）の部分画像Ｍ（Ｘ，Ｙ｜ｘ，ｙ）が示す特徴量ｐ（ｘ，ｙ｜Ｘ，Ｙ）の大きさに応じた濃淡値５６（ｘ，ｙ｜Ｘ，Ｙ）をマッピングしたマッピング画像５４２を表示部１０２に表示する。

制御装置１００は、注目位置ａごとに照射パターンを決定し、検査情報１３６としてハードディスク１３０に格納する決定部１３をさらに備えてもよい。検出部１１は、図１０の登録ボタン６６６が操作されたことを検出すると、決定部１３に、照射パターンの登録を指示する（登録指示）。

決定部１３は、登録ボタン６６６が操作されたタイミングに、画面表示領域６２０内で指定されている注目位置ａ（ｘ，ｙ）と、編集領域６３０において設定された照射パターンＬとを対応付けて決定し、検査情報１３６としてハードディスク１３０に格納する。

制御装置１００は、画像計測を行なうための画像計測部１５を備える。検出部１１が所定の検査位置まで対象物Ｗが搬送されたことを示す信号（検査開始信号）がＰＬＣ２００から通知されたことを検出する。検出部１１は、検査開始信号を検出すると、画像計測部１５に、画像計測の開始を指示する（計測指示）。

画像計測部１５は、ハードディスク１３０に格納されている検査情報１３６にしたがって画像計測を行なう。具体的に、画像計測部１５は、検査情報１３６にしたがって照射パターンＬを発光制御部１２に設定させ、設定された照射パターンＬに対応する注目位置ａに対応する位置（ｘ，ｙ）の抽出画像５３を生成するように撮像制御部１４に指示をする。これにより、画像計測部１５は、抽出画像５３を複数得られ、得られた抽出画像５３に基づいて検査画像５１を生成するとともに、生成した検査画像５１に基づいて対象物Ｗの外観を計測する。なお、検査画像５１は、複数の抽出画像５３から生成されるため、画像計測部１５は、照射パターンＬに対応する注目位置ａの抽出画像５３に基づいて、注目位置ａを含む領域の画像計測を行なっているともいえる。得られた画像計測結果は、ＰＬＣ２００などに送られる。

＜フローチャート＞
図１４は、指定された注目位置ａの反射プロファイル情報７２を出力する処理のフローチャートである。反射プロファイル情報７２を出力する処理は、ＣＰＵ１１０が設定プログラム１３４をメインメモリに展開して実行することによって実現される処理である。反射プロファイル情報７２を出力する処理は、取得ボタン６６２が操作される度に実行される。

ステップＳ１１において、ＣＰＵ１１０は、入力画像Ｄがメインメモリ１２０に保存されているか否かを判定する。入力画像Ｄがメインメモリ１２０に保存されていないと判定した場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、ＣＰＵ１１０は処理をステップＳ１２に切り換える。

ステップＳ１２において、ＣＰＵ１１０は、発光面４０上にすべての部分領域４３を設定したか否かを判断する。すべての部分領域４３とは、予め設定されている複数種類の部分領域４３のすべてを意味する。たとえば、発光面４０上の異なる位置に設定されている各部分領域４３が、設定されている全ての位置に設定されたか否かを、ＣＰＵ１１０は判断する。複数種類の部分領域４３は、複数種類の部分領域４３のすべてを発光した場合に、予め定められた範囲の発光面４０上の範囲が発光されるように設定されればよい。予め定められた範囲は、対象物Ｗの大きさや、撮像視野８１などによって任意に設定される範囲である。発光面４０上に設定されていない部分領域４３があると判定した場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、ＣＰＵ１１０は処理をステップＳ１３に切り換える。

ステップＳ１３において、部分領域４３を発光面４０上に設定して、設定された部分領域４３を発光させる。

ステップＳ１４において、ＣＰＵ１１０は、カメラ８に、入力画像Ｄを生成させる。ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１２においてＹＥＳと判定するまで、ステップＳ１３とステップＳ１４とを繰り返す。これにより、ＣＰＵ１１０は、複数種類の部分領域４３の各々を発光させることができるとともに、複数種類の部分領域４３の各々の発光に同期して入力画像Ｄを生成することができる。

入力画像Ｄがメインメモリ１２０に保存されていると判定した場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、あるいは、発光面４０上にすべての部分領域４３を設定したと判定した場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、ＣＰＵ１１０は処理をステップＳ１５に切り換える。

ステップＳ１５において、ＣＰＵ１１０は、複数の入力画像Ｄの各々から、指定された注目位置ａに対応する部分画像Ｍを抽出する。

ステップＳ１６において、ＣＰＵ１１０は、部分画像Ｍが示す特徴量ｐを、部分画像Ｍの抽出元の入力画像Ｄを生成したときに発光された部分領域４３の位置に対応付けた反射プロファイル情報７２を出力する。

［Ｅ．第２の具体例］
第１の具体例における反射プロファイル情報７２は、発光面４０上の位置に対応付けられた情報である。第２の具体例における反射プロファイル情報７４は、注目部位Ａの撮像視野内における位置（注目位置ａ）に対する相対位置（ｉ，ｊ）に対応付けられた情報である点で反射プロファイル情報７０と異なる。なお、入力画像Ｄの撮像方法、部分画像Ｍの抽出方法、特徴量ｐの抽出方法は反射プロファイル情報７０と共通するため、一部説明を省略する。

＜相対位置について＞
相対位置について説明する。相対位置はｉｊ座標により表現される。図１５は、相対位置について説明するための図である。ｉｊ座標は、具体的には、注目位置ａと対応関係にある発光面４０上の位置を基準位置とした座標である。ここで基準位置とは、たとえば、原点（０，０）を意味する。注目部位Ａ_ｒのカメラ座標系内における注目位置ａ_ｒ（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）と、対応する発光面４０上の位置（Ｘ_ｒ，Ｙ_ｒ）との間には、たとえば、式（１）の関係が成立する。そのため、注目位置ａ_ｒから、対応する発光面４０上の位置（Ｘ_ｒ，Ｙ_ｒ）を求めることができる。

係数Ａ、Ｂは、キャリブレーションパラメータであって、カメラ８と照明装置４との位置を固定した後に、カメラ８と照明装置４との位置関係に基づいて計算によって算出するか、あるいは、キャリブレーション操作を行なうことで求めることができる。なお、式（１）は一例であって、式（１）を用いなくとも、カメラ座標系内の位置に対応する発光面４０上の位置を予め定めておいてもよい。

＜キャリブレーション方法＞
注目位置ａと発光面４０上の位置（Ｘ，Ｙ）との対応関係を求めるキャリブレーション方法の一例について説明する。注目位置ａとは、撮像視野８１内の位置（ｘ，ｙ）に相当するため、キャリブレーションにより発光面４０上の位置（Ｘ，Ｙ）と、撮像視野８１内の位置（ｘ，ｙ）との対応関係が得られる。

制御装置１００は、部分領域４３を前記発光面４０上の異なる位置に順次設定して発光させるとともに、順次発光に対応して撮像視野８１の画像を順次生成するように、カメラ８を制御する。検査位置には、キャリブレーション用のターゲットプレートと呼ばれる基準対象物を設置してキャリブレーションを行なってもよく、あるいは、検査対象の対象物Ｗを設置して行ってもよい。

制御装置１００は、順次点灯に応じて得られた複数の画像に含まれる複数の画素の各々から輝度値を抽出する。制御装置１００は、複数の画像内の（ｘ，ｙ）に位置する画素の輝度値を互いに比較し、最も輝度値の高い画素を特定する。制御装置１００は、特定した画素に対応する画像を取得した際に部分領域４３が設定された位置（Ｘ，Ｙ）と、当該画素の画像内の位置（ｘ，ｙ）とを対応付ける。制御装置１００は、取得した画像内のすべての画素に対して、同じ処理を行なうことで、カメラ座標系と照明座標系との対応関係を得ることができる。カメラ座標系と照明座標系との対応関係を線形近似させることで、キャリブレーションパラメータを算出してもよい。なお、画素ごとに行なうとしたが、複数の画素を一の単位として、複数の画素ごとに上記処理を行なってもよい。

キャリブレーションが上述のように行なわれるため、注目位置ａに対応する発光面４０上の位置（Ｘ，Ｙ）から照射される光は、注目位置ａに入射する光のうち、注目位置ａに反射してカメラ８に入射する光量がもっとも高い光であるといえる。

＜反射プロファイル情報７４の生成＞
図１６は、第２の具体例における反射プロファイル情報７４の生成方法を示す図である。なお、反射プロファイル情報７４を生成するために利用される入力画像Ｄ，部分画像Ｍ，および特徴量ｐの取得方法は、第１の具体例と一部共通するため、一部、説明を省略する。

第２の具体例における反射プロファイル情報７４に含まれる特徴量ｐの範囲は式（２）に示す範囲に設定される。

図１６に示す例では、撮像視野８１内の注目位置ａ_ｒ（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）の反射プロファイル情報７４が生成される。制御装置１００は、式（３）に示す範囲に含まれる入力画像Ｄを生成し、各々の入力画像Ｄから注目位置ａ_ｒ（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）の部分画像Ｍを抽出する。具体的には、制御装置１００は、入力画像Ｄ（Ｘ_ｒ−ｗ，Ｙ_ｒ−ｗ）〜入力画像Ｄ（Ｘ_ｒ＋ｗ，Ｙ_ｒ＋ｗ）の各々から注目位置ａ_ｒ（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）の部分画像Ｍを抽出して、部分画像Ｍ（Ｘ_ｒ−ｗ，Ｙ_ｒ−ｗ｜ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）〜部分画像Ｍ（Ｘ_ｒ＋ｗ，Ｙ_ｒ＋ｗ｜ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）を抽出する。なお、入力画像Ｄ（Ｘ_１，Ｙ_１）〜入力画像Ｄ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）から、式（３）に示す範囲に含まれる入力画像Ｄを抽出することで、入力画像Ｄ（Ｘ_ｒ−ｗ，Ｙ_ｒ−ｗ）〜入力画像Ｄ（Ｘ_ｒ＋ｗ，Ｙ_ｒ＋ｗ）を得てもよい。

ここで、式（３）に示す範囲は、式（２）に基づいて規定される。また、式（３）に示す範囲の入力画像Ｄは、式（３）に示す範囲内に設定される部分領域４３を発光させたときに得られる入力画像Ｄを意味する。

制御装置１００は、部分画像Ｍ（Ｘ_ｒ−ｗ，Ｙ_ｒ−ｗ｜ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）〜部分画像Ｍ（Ｘ_ｒ＋ｗ，Ｙ_ｒ＋ｗ｜ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）の各々から特徴量ｐを抽出して、反射プロファイル情報７４を生成する。ここで、ＸＹ座標をｉｊ座標に変換すると、特徴量ｐ（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ｜Ｘ_ｒ−ｗ，Ｙ_ｒ−ｗ）〜特徴量ｐ（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ｜Ｘ_ｒ＋ｗ，Ｙ_ｒ＋ｗ）は、特徴量ｐ（ａ_ｒ｜−ｗ，−ｗ）〜特徴量ｐ（ａ_ｒ｜ｗ，ｗ）と表現することができる。特徴量ｐ（ａｒ｜−ｗ，−ｗ）とは、注目部位Ａｒに入射する光のうち、注目位置ａｒ（ｘｒ，ｙｒ）に対応する発光面４０上の位置（Ｘｒ，Ｙｒ）を基準位置としたｉｊ座標内の位置（−ｗ、−ｗ）から入射する光に基づく値であるともいえる。

反射プロファイル情報７４は、発光面４０上のＸＹ座標ではなく、注目位置ａと対応関係にある発光面４０上の位置を基準位置としたｉｊ座標で表現される点で第１の具体例における反射プロファイル情報７２と異なる。反射プロファイル情報７４がｉｊ座標で表現されるため、発光面４０と注目部位Ａとの位置関係の変化を反映させた反射プロファイル情報７４を取得することができる。その結果、発光面４０と注目部位Ａとの位置関係に関わらず、注目部位Ａごとに得られる反射プロファイル情報７４を互いに同じ次元で比較することができる。

また、反射プロファイル情報７４に含まれる特徴量ｐの範囲は式（２）に示す範囲に設定されているため、注目部位Ａごとに得られる反射プロファイル情報７４は、互いに、同じ範囲の情報である。その結果、制御装置１００は、注目部位Ａごとに得られる反射プロファイル情報７４を互いに直接比較することができる。

＜反射プロファイル情報７４の出力方法＞
図１７は、第２の具体例における反射プロファイル情報７４をマッピング画像５４４として出力する例を示す図である。制御装置１００は、抽出した複数の部分画像Ｍの各々が示す特徴量ｐの大きさに応じた濃淡値５６を位置（Ｘｒ，Ｙｒ）を原点としたｉｊ座標にマッピングする。たとえば、特徴量ｐ（ａ_ｒ｜−ｗ，−ｗ）の濃淡値５６（ａ_ｒ｜−ｗ，−ｗ）は、ｉｊ座標内の（−ｗ，−ｗ）にマッピングされる。なお、図１７においては、濃淡値５６がマッピングされていく様子を分かり易くするために、濃淡値５６を所定の面積を有する画像として示しているものとする（図２０および図２１においても同様）。

＜反射プロファイル情報７４を利用した照明条件の決定方法＞
第１の具体例においては、反射プロファイル情報７０が撮像視野８１内に設定される複数の注目位置ａごとに異なる照射パターンＬを設定するために利用される例を示した。第２の具体例における反射プロファイル情報７４は、基準照射パターンＬ_０を設定するために利用される。基準照射パターンＬ_０は、注目位置ａごとの照射パターンＬを決定するために利用される基準となる照射パターンである。以下、基準照射パターンＬ_０を用いた注目位置ａごとの照射パターンＬの決定方法を説明するとともに、基準照射パターンＬ_０の設定方法を説明する。

（基準照射パターンＬ_０から照射パターンＬを決定する方法）
制御装置１００は、注目位置ａに対応する抽出画像５３を取得する場合に、注目位置ａと予め対応関係にある発光面４０上の位置に基準照射パターンＬ_０が示す発光領域を設定することで、照射パターンＬを設定する。

図１８は、基準照射パターンＬ_０を用いた注目位置ａごとの照射パターンＬの決定方法を説明するための図である。照射パターンＬ_ｒは、注目位置ａ_ｒ（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）に対応する発光面４０上の位置（Ｘ_ｒ，Ｙ_ｒ）を中心に照射パターンＬ_０が作られるように決定される。具体的には、基準となる基準照射パターンＬ_０の形状（発光範囲）を示す関数をＬ_０（ｉ，ｊ）と定義した場合に、照射パターンＬ_ｒと基準照射パターンＬ_０との間には式（４）の関係が成立する。

制御装置１００は、注目位置ａ_ｒ（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）および基準照射パターンＬ_０、ならびに、式（１）および式（４）から照射パターンＬ_ｒを算出することができる。

図１９は、基準照射パターンＬ_０を利用した検査画像５１の生成方法を説明するための図である。注目位置ａに対応する発光面４０上の位置（Ｘ，Ｙ）を基準位置として、基準照射パターンＬ_０が示す発光範囲を設定し、元画像５２が生成され、元画像５２から抽出される抽出画像５３に基づいて、検査画像５１の注目位置ａに対応する位置の画像が生成される。すなわち、注目位置ａを順次変えていくことで、基準照射パターンＬ_０が示す発光範囲も、発光面４０上の異なる位置に順次設定される。

（基準照射パターンＬ_０の設定方法）
図２０は、基準照射パターンＬ_０設定時のユーザインターフェイス画面７００を示す図である。ユーザインターフェイス画面７００は、図１１に示すユーザインターフェイス画面６００と比較して、編集領域６３０の代わりに編集領域７３０を備え、撮影ボタン６６４の代わりに撮影ボタン７６４を備える点で異なる。

編集領域７３０には、ｉｊ座標系のマッピング画像５４４が表示される。登録ボタン６６６が操作されると、編集領域７３０において設定されている発光領域７３２を基準照射パターンＬ_０として保存する。

撮影ボタン７６４が操作されると、編集領域７３０内に描かれた発光領域７３２が示す基準照射パターンＬ_０の下で撮像され、生成された検査画像５１が、画像表示領域６２０に表示される。ユーザは、これにより、設定した基準照射パターンＬ_０で所望の画像が得られるか否かを判断することができる。

図２１は、基準照射パターンＬ_０の設定の流れの一例を示す図である。図２１に示す対象物Ｗは、表面に加工痕が形成された金属である。図２１に示す例では、入力画像Ｄについて、既に取得されているものとする。また、図２１には、ユーザインターフェイス画面７００の画像表示領域６２０および編集領域７３０だけを代表して示している。

対象物Ｗの注目部位Ａ_１に画像計測において検出したい傷が、注目部位Ａ_２に画像計測において検出したくない加工痕が設けられているものとする。ユーザは、入力部１０４を操作して、画像表示領域５２０内に表示されている対象物Ｗの画像をもとに、注目部位Ａ_１に対応する注目位置ａ_１を選択する。注目位置ａ_１が選択されると、図２１（ａ）に示すように、制御装置１００は、編集領域６３０に注目位置ａ_１に対応するマッピング画像５４４を表示する。ユーザは、ｉｊ座標系で表示された編集領域７３０内に発光させる領域（発光領域７３２）を描く。

図２１に示す例では、特徴量ｐが示す大きさが大きいほど濃い色で示されており、特徴量ｐが示す大きさが大きいと傷があると判断されるものとする。注目位置ａ_１には、検出したい傷が設けられているため、画像計測において注目位置ａ_１からは大きな特徴量ｐが抽出されることが望ましい。そのため、ユーザが濃い色で示されている部分を含むように発光領域７３２を描けば、注目部位Ａ_１のような傷を検出しやすい照明条件を設定することができる。図２１（ｂ）には、ユーザが濃い色で示されている部分を含むように発光領域７３２を描いた例を示す。

ここで、注目部位Ａ_２のような加工痕を撮像した場合には、小さな特徴量ｐが抽出されるような照射パターンであることが好ましい。図２１（ｂ）に示した状態で、ユーザが、入力部１０４を操作して、画像表示領域５２０内に表示されている対象物Ｗの画像をもとに、注目部位Ａ_２に対応する注目位置ａ_２を選択すると、図２１（ｃ）に示した状態に切り替わる。

図２１（ｃ）に示す編集領域７３０には、注目位置ａ_２に対応するマッピング画像５４４に、傷を検出しやすいように設定された発光領域７３２が描かれている。ユーザは、図２１（ｃ）に示された編集領域７３０に対して、図２１（ｄ）に示すように、濃い色で示されている部分を含まないように、発光領域７３２を調整する。

このようにすることで、ユーザは、画像計測において、傷として検出したいものは検出でき、検出したくないものは検出されないような照明条件を設定できる。

＜第２の具体例における制御装置１００の機能構成図＞
図２２は、第２の具体例における制御装置１００の機能構成を模式的に示した図である。制御装置１００は、図１３に示す機能構成に加えて抽出範囲決定部１７を備えてもよい。

抽出範囲決定部１７は、入力されたカメラ座標（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）に対応する発光面４０上の位置（Ｘ_ｒ，Ｙ_ｒ）を基準位置とした基準座標系（ｉ，ｊ）でのマッピング画像５４４を作成するため、抽出の範囲を決定する。具体的には、抽出範囲決定部１７は、ハードディスク１３０などの記憶部に記憶されているカメラ座標位置と発光面４０上の位置との対応関係を示す対応情報１３８に基づいてカメラ座標（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）に対応する発光面４０上の位置（Ｘ_ｒ，Ｙ_ｒ）を特定する。対応情報１３８とは、たとえば、キャリブレーションパラメータを含む。抽出範囲決定部１７は、特定した位置（Ｘ_ｒ，Ｙ_ｒ）を基準位置として、抽出する範囲（Ｘ_ｒ−ｗ＜Ｘ＜Ｘ_ｒ＋ｗ，Ｙ_ｒ−ｗ＜Ｙ＜Ｙ_ｒ＋ｗ）を決定する。

抽出部１６は、抽出範囲（Ｘ_ｒ−ｗ＜Ｘ＜Ｘ_ｒ＋ｗ，Ｙ_ｒ−ｗ＜Ｙ＜Ｙ_ｒ＋ｗ）に含まれる入力画像Ｄの各々から、カメラ座標（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）における部分画像Ｍを抽出する。抽出部１６は、部分画像Ｍを抽出すると、指定された注目位置ａ_ｒ（ｘ_ｒ，ｙ_ｒ）に対する反射プロファイル情報７４をマッピング画像５４４として出力するように、出力部１８に指示する（出力指示）。

出力部１８は、出力指示に従って、部分画像Ｍが示す特徴量ｐを、部分画像Ｍの抽出元の入力画像Ｄが生成されたときに発光された部分領域４３の位置（Ｘ，Ｙ）を相対位置（ｉ，ｊ）に対応付けて出力する。出力部１８は、注目位置ａと対応関係にある発光面４０上の位置を基準位置としたｉｊ座標に、部分画像Ｍが示す特徴量ｐの大きさに応じた濃淡値５６をマッピングしたマッピング画像５４４を表示部１０２に表示することで、反射プロファイル情報７４を出力する。

また、図２０の登録ボタン６６６が操作されると、登録ボタン６６６の操作中に、編集領域６３０において設定された基準照射パターンＬ_０を検査情報１３６として記憶する。

制御装置１００は、さらに、キャリブレーション部１９を備えてもよい。キャリブレーション部１９は、対応情報１３８を生成する。検出部１１がキャリブレーションの指示を検出すると、キャリブレーション部１９にキャリブレーションの実行を指示する。

キャリブレーション部１９は、発光制御部１２および撮像制御部１４に入力画像Ｄの取得を指示し、取得した入力画像Ｄから各画素位置（ｘ，ｙ）に対応する発光面４０上の位置を設定し、対応情報１３８としてハードディスク１３０などに記憶する。

また、制御装置１００は、図１３に示す機能構成と比較して、画像計測部１５の替わりに、画像計測部１５ａを備える点で異なる。画像計測部１５ａは、ハードディスク１３０に格納されている検査情報１３６にしたがって画像計測を行なう。具体的に、画像計測部１５ａは、検査情報１３６にしたがって、発光制御部１２に基準照射パターンＬ_０が示す発光範囲を発光面４０上の異なる位置（Ｘ，Ｙ）に設定させ、発光範囲が設定された発光面４０上の位置（Ｘ，Ｙ）に対応するカメラ座標内の位置（ｘ，ｙ）の抽出画像５３を生成するように撮像制御部１４に指示をする。これにより、画像計測部１５は、抽出画像５３を複数得られ、得られた抽出画像５３に基づいて検査画像５１を生成するとともに、生成した検査画像５１に基づいて対象物Ｗの外観を計測する。得られた画像計測結果は、ＰＬＣ２００などに送られる。

＜第２の具体例におけるフローチャート＞
図２３は、指定された注目位置ａの第２の具体例における反射プロファイル情報７４を出力する処理のフローチャートである。図２３に示すフローチャートにおいては、図１４に示すフローチャートと、ステップＳ１５−１が設けられている点で異なる。

ステップＳ１５−１において、ＣＰＵ１１０は、抽出範囲を設定する。抽出範囲として、ＣＰＵ１１０は、指定された注目位置ａに対応する発光面４０上の位置を基準位置に所定の範囲を指定する。以下、ステップＳ１５では、ステップＳ１５−１において指定された抽出範囲にしたがって、部分画像Ｍが抽出される。

［Ｆ．照明装置とカメラと対象物との位置関係の変形例］
本実施の形態においては、カメラ８と対象物Ｗとの間に照明装置４が配置されている例を示した。なお、照明装置４とカメラ８と対象物Ｗとの位置関係は同軸上に限るものではなく、照明装置４からの光が対象物Ｗに照射され、カメラ８の撮像視野８１に対象物Ｗの少なくとも一部が含まれるような位置関係であればよい。

図２４は、照明装置４とカメラ８と対象物Ｗとの位置関係の変形例を示す図である。たとえば、カメラ８の光軸上に照明装置４を配置しなくともよい。図２４に示す例では、カメラ８の光軸上に照明装置４が配置されていないため、照明装置４として、透過性を有しないものを採用することができる。

［Ｇ．照明装置の変形例］
本実施の形態においては、照明装置４の一例として透明な有機ＥＬ照明を例に挙げた。なお、カメラ８と対象物Ｗとの間に照明装置４を配置する場合、照明装置４は、少なくとも撮像時の視野を遮らないような形状および、視野を遮らないような光学特性のうち少なくともいずれか一方を有していればよい。たとえば、一部に開口部が設けられた照明装置４や、一部が同軸落射照明で構成された照明装置４などであってもよい。図２５は、照明装置の変形例を示す図である。変形例の照明装置４００は、一部が同軸落射照明４１０で構成されており、他の部分は、透光性を有しない照明４２０で構成されている。

［Ｈ．反射プロファイル情報７０を出力する方法の変形例］
本実施の形態においては、反射プロファイル情報７０の出力方法として、所定の座標系に特徴量ｐをマッピングしたものを出力する方法を例に挙げたが、たとえば、発光面４０上の位置と、特徴量Ｐとの関係を表した近似式などで出力してもよい。

また、マッピング画像を二次元の平面画像としたが、３次元以上で反射プロファイル情報７０を表現してもよい。たとえば、発光面４０上の位置に対応する座標軸に加えて、特徴量Ｐの大きさを示す座標軸からなる座標系に特徴量Ｐをプロットした表現形態であってもよい。

［Ｉ．注目位置ごとのマッピング画像５４４の出力方法］
第２の具体例において、マッピング画像５４４は、複数の注目位置の各々について得られるマッピング画像５４４の一例として、順次切替わるものとしたが、複数のマッピング画像５４４を重ねて表示するようにしてもよい。

［Ｊ．部分領域４３の設定方法の変形例］
本実施の形態においては、各部分領域４３は他の部分領域４３と重ならないように設定されるものとした。なお、各部分領域４３はその一部を他の部分領域４３と重なるように設定されてもよい。たとえば、各部分領域４３を他の部分領域４３と重なるように設定することで、反射プロファイル情報の分解能を下げることなく、一の部分領域４３を発光させたときの光量を確保することができる。

また、各照明要素４１の発光強度を調整可能であって、各部分領域４３を他の部分領域４３と重なるように設定する場合に、照明装置４は、部分領域４３の境界から中央に向かうに従って照明要素４１の発光強度が大きくなるように部分領域４３を発光させてもよい。この場合、部分領域の濃淡パターンは、ガウス分布のような形となる。このようにすることで、部分領域４３を均等に発光させた場合に比べて、反射プロファイル情報の分解能を下げることなく、一の部分領域４３を発光させたときの光量をさらに上げることができる。

［Ｋ．注目部位Ａが特定の範囲を示す場合の反射プロファイル情報の生成方法］
本実施の形態において、注目部位Ａは特定の位置を示すものであって、注目部位Ａに対応する注目位置ａは１点を示す情報であるとした。なお、注目部位Ａは、特定の範囲を示す情報であってもよく、この場合に、注目位置ａは特定の範囲に対応する画像内のある範囲を示す、範囲ａ’であってもよい。この場合、注目部位Ａの反射プロファイル情報は、たとえば、範囲ａに含まれる複数の注目位置ａの各々について得られる反射プロファイル情報に基づいて生成してもよい。たとえば、注目部位Ａの反射プロファイル情報は、複数の注目位置ａの各々について得られる反射プロファイル情報を規格化した情報であってもよく、また、各反射プロファイル情報をｉｊ座標にマッピングしたときに得られる複数のマッピング画像を合成したような表現形態で表される情報であってもよい。また、部分画像Ｍの範囲を範囲ａに対応させた範囲とすることで、注目部位Ａの反射プロファイル情報を取得してもよい。

［Ｌ．作用・効果］
以上のように、制御装置１００が出力する第１の具体例における反射プロファイル情報７２および第２の具体例における反射プロファイル情報７４（以下、総じて反射プロファイル情報７０ともいう）は、いずれも、発光面４０内の位置（Ｘ，Ｙ）と、その位置（Ｘ，Ｙ）から対象物Ｗに照射される光が対象物Ｗの注目部位Ａに反射してカメラ８に入射する光の度合いを示す特徴量Ｐとの関係を示す情報である。

そのため、反射プロファイル情報７０に基づいて、発光面４０上のいずれの位置から対象物Ｗに光を照射すれば、どのくらいの光がカメラ８に入射するかの目安が分かり、反射プロファイル情報７０は、照明条件を決定するための参考情報となる。その結果、照明条件の設定が容易になる。

また、特徴量ｐは、撮像視野８１内の注目位置ａに対応する入力画像Ｄ内の輝度情報から得られる。また、第２の具体例における反射プロファイル情報７４は、注目部位Ａの撮像視野内の位置（注目位置ａ）に対する相対位置（ｉ，ｊ）に対応付けられた情報である。そのため、発光面４０と注目部位Ａとの位置関係に関わらず、注目部位Ａごとに得られる反射プロファイル情報７４を互いに同じ次元で比較することができる。

制御装置１００は、相対位置に対応するｉｊ座標系に、特徴量ｐを出力したマッピング画像５４４という表現形態で反射プロファイル情報７４を出力する。そのため、発光面４０と注目部位Ａとの位置関係に関わらず、同じ座標系で表現されるため、注目部位Ａごとに比較する際に、容易に比較ができる。

画像表示領域６２０に表示された対象物Ｗに対して、注目位置ａの指定ができ、指定された注目位置ａのマッピング画像５４４が編集領域６３０や編集領域７３０に表示される。そのため、撮像視野８１内のいずれの位置の注目部位Ａについてのマッピング画像５４４であるかをユーザは容易に把握できる。

図２１に示すように、ユーザは、画像表示領域６２０に表示された対象物Ｗの画像に対して、注目位置ａを複数設定することができ、設定した複数の注目位置ａのマッピング画像を順次、編集領域に表示することができる。これにより、注目位置ａごとのマッピング画像を比較することが容易である。なお、図２１に示す例では、注目位置ａを１つ選択しては、マッピング画像５４４が１つ表示される例を示したが、複数の注目位置ａを同時に選択し、選択した複数の注目位置ａに対応するマッピング画像５４４を同時にまたは、順次に出力してもよい。

照射パターンＬは、反射プロファイル情報７２に基づいて決定される。そのため、決定された照明条件に対する説明性を確保することができる。なお、反射プロファイル情報７４に基づいて決定される基準照射パターンＬ_０についても、同様に、説明性を確保することができる。

照明装置として、カメラ８と対象物Ｗとの間に配置することができる照明装置４を用いることで、カメラ８から対象物Ｗまでの間に照明装置４が配置できない場合に比べて、全体的にコンパクトな画像処理システム１を提供することができる。その結果、適用可能な設備の選定に制約を受けることを極力回避することができる。

［Ｍ．付記］
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。

（構成１）
対象物（Ｗ）を撮像する撮像部（８）と、
前記対象物（Ｗ）に向けられた発光面（４０）を有する発光部（４，４００）と、
前記発光面（４０）のうち予め設定した複数種類の部分領域（４３）の各々が発光するように、前記発光部（４０）を制御する発光制御部（１２）と、
前記複数種類の部分領域（４３）の各々の発光に同期して撮像するように、前記撮像部（８）を制御する撮像制御部（１４）と、
前記撮像部（８）が前記複数種類の部分領域（４３）の各々の発光に同期させて撮像した複数の画像（Ｄ）をもとに得られる、前記発光面（４０）内の位置（Ｘ，Ｙ、ｉ，ｊ）と、当該位置から前記対象物（Ｗ）に照射される光（Ｌ_ｉ）が当該対象物（Ｗ）の注目部位（Ａ）に反射して前記撮像部（８）に入射する光（Ｌ_ｃ）の度合いとの関係を示す反射プロファイル情報（７０，７２，７４）を出力する出力部（１８）とを備える、画像処理システム。

（構成２）
前記反射プロファイル情報（７４）は、前記複数の画像（Ｄ）の各々から得られる、当該画像（Ｄ）内の撮像視野内の注目点（ａ）に対応する輝度情報（ｐ）および当該画像が撮像されたときに発光している前記部分領域（４３）の当該注目点（ａ）に対する相対位置（ｉ，ｊ）に基づく情報である、構成１に記載の画像処理システム。

（構成３）
前記出力部（１８）は、前記相対位置（ｉ，ｊ）に対応する２軸以上の座標系に、前記輝度情報に対応する情報（５６）を出力した表現形態（５４４）により前記反射プロファイル情報（７４）を出力する、構成２に記載の画像処理システム。

（構成４）
前記出力部（１８）は、前記撮像部（８）により撮像された撮像視野（８１）の画像（６２０）に対してユーザが指定した当該画像上の位置情報に基づいて決定された前記注目点（ａ）に対応する前記反射プロファイル情報（７４）を前記表現形態（５４４，７３０）によって出力する、構成３に記載の画像処理システム。

（構成５）
前記出力部（１８）は、撮像視野（８１）内の複数の注目点（ａ）の各々について得られる前記反射プロファイル情報（７４）を、同時または順次に前記座標系（ｉ，ｊ）上に出力する（７３０）、構成３または構成４に記載の画像処理システム。

（構成６）
前記反射プロファイル情報（７２，７４）を用いて、前記発光部（４，４００）の発光条件（Ｌ）を決定する決定部（１３）をさらに備える、構成１〜構成５のうちいずれか１に記載の画像処理システム。

（構成７）
前記発光部（４，４００）は、前記撮像部と前記対象物までの間に配置されるとともに、前記発光部は撮像時の視野を遮らないような形状および、視野を遮らないような光学特性のうち少なくともいずれか一方を有する、構成１〜構成６のうちいずれか１項に記載の画像処理システム。

（構成８）
対象物（Ｗ）を撮像する撮像部（８）と、前記対象物（Ｗ）に向けられた発光面（４０）を有する発光部（４，４００）とを制御して画像処理を行なう画像処理装置（１００）であって、
前記発光面（４０）のうち予め設定した複数種類の部分領域（４３）の各々が発光するように、前記発光部（４，４００）を制御する発光制御部（１２）と、
前記複数種類の部分領域（４３）の各々の発光に同期して撮像するように、前記撮像部（８）を制御する撮像制御部（１４）と、
前記撮像部（８）が前記複数種類の部分領域（４３）の各々の発光に同期させて撮像した複数の画像（Ｄ）をもとに得られる、前記発光面（４０）内の位置（Ｘ，Ｙ、ｉ，ｊ）と、当該位置から前記対象物（Ｗ）に照射される光（Ｌ_ｉ）が当該対象物（Ｗ）の注目部位（Ａ）に反射して前記撮像部（８）に入射する光（Ｌ_ｃ）の度合いとの関係を示す反射プロファイル情報（７０，７２，７４）を出力する出力部（１８）とを備える、画像処理装置。

（構成９）
対象物（Ｗ）を撮像する撮像部（８）と、前記対象物（Ｗ）に向けられた発光面（４０）を有する発光部（４，４００）とを制御して画像処理を行なう画像処理装置（１００）に実行される画像処理プログラム（１３４）であって、
前記発光面（４０）のうち予め設定した複数種類の部分領域（４３）の各々が発光するように、前記発光部（８）を制御するステップ（Ｓ１３）と、
前記複数種類の部分領域（４３）の各々の発光に同期して撮像するように、前記撮像部（８）を制御するステップ（Ｓ１４）と、
前記撮像部（８）が前記複数種類の部分領域（４３）の各々の発光に同期させて撮像した複数の画像（Ｄ）をもとに得られる、前記発光面（４０）内の位置（Ｘ，Ｙ、ｉ，ｊ）と、当該位置から前記対象物（Ｗ）に照射される光（Ｌ_ｉ）が当該対象物（Ｗ）の注目部位（Ａ）に反射して前記撮像部（８）に入射する光（Ｌ_ｃ）の度合いとの関係を示す反射プロファイル情報（７０，７２，７４）を出力するステップ（Ｓ１６）とを備える、画像処理プログラム。

（構成１０）
対象物（Ｗ）を撮像する撮像部（８）と、
前記撮像部（８）と前記対象物（Ｗ）までの間に配置されるとともに、前記対象物（Ｗ）に向けられた発光面（４０）を有する発光部（４）と、
予め定められた大きさの単位部分領域（４３）を前記発光面（４０）上の異なる位置（Ｘ，Ｙ）に順次設定して発光させるように、前記発光部（４）を制御する発光制御部（１２）と、
前記単位部分領域（４３）の順次発光に対応して撮像視野の画像である入力画像（Ｄ）を順次生成するように、前記撮像部を制御する撮像制御部（１４）と、
前記撮像視野に対する注目位置（ａ）の指定に応じて、順次生成された前記入力画像（Ｄ）の少なくとも一部から、前記注目位置（ａ）に対応する部分画像（Ｍ）を抽出する抽出部（１６）と、
前記抽出部（１６）により抽出された前記部分画像（Ｍ）が示す特徴量（Ｐ）を、前記部分画像（Ｍ）の抽出元の前記入力画像（Ｄ）を生成するときに発光させた前記単位部分領域（４３）の位置（Ｘ，Ｙ）に対応付けて出力する出力部（１６）とを備える、画像処理システム。

（構成１１）
前記特徴量（Ｐ）は、前記発光面（４０）上に設定された単位部分領域（４３）から前記注目位置（ａ）に入射する光が前記注目位置（ａ）に反射して前記撮像部に入射する光の強度を示す値である、構成１０に記載の画像処理システム。

（構成１２）
表示部（１０２）をさらに備え、
前記出力部（１６）は、前記発光面（４０）を示す第１の座標系（ＸＹ，ｉｊ）上の対応する単位部分領域（４３）の位置（Ｘ，Ｙ）を、当該単位部分領域（４３）の位置に対応する特徴量（Ｐ）の大きさに応じた表示態様で表現した第１の画像（５４２，５４４）を前記表示部（１０２）に表示させる、構成１０または構成１１に記載の画像処理システム。

（構成１３）
前記表示部（１０２）に表示される前記第１の座標系（ＸＹ，ｉｊ）上において、発光面（４０）上の位置ごとに発光強度の指定を受け付ける入力部（１０４）と、
前記入力部（１０４）による指定に応じて、前記対象物（Ｗ）の画像計測において用いられる照射パターン（Ｌ）を決定する決定部（１３）とをさらに備える、構成１２に記載の画像処理システム。

（構成１４）
前記出力部（１６）は、前記入力部（１０４）による指定を前記第１の画像（５４２，５４４）に反映する、構成１３に記載の画像処理システム。

（構成１５）
前記表示部（１０２）には、前記撮像部（８）により撮像された撮像視野の画像（６２０）が表示され、
前記入力部（１０４）は、前記表示部（１０２）に表示された前記撮像視野の画像（６２０）に対するユーザ指定（６２２，６６２）を受け付け、
前記抽出部（１６）は、前記入力部が受け付けたユーザ指定（６２２，６６２）に基づいて前記注目位置（ａ）を特定する、構成１３または構成１４に記載の画像処理システム。

（構成１６）
前記表示部には、前記撮像部により撮像された撮像視野の画像（６２０）と、前記第１の画像（５４２，５４４）とが並べて表示される、構成１５に記載の画像処理システム。

（構成１７）
前記決定部（１３）は、指定された前記注目位置（ａ）と対応付けて前記照射パターン（Ｌ）を決定し、
前記決定部（１３）が決定した前記照射パターン（Ｌ）で前記発光面（４０）を発光した時に、前記撮像部（８）が生成した前記照射パターン（Ｌ）に対応する前記注目位置（ａ）の画像（５３）に基づいて、前記注目位置（ａ）を含む領域の画像計測を行なう画像計測部（１５）をさらに備える、構成１３〜構成１６のうちいずれか１に記載の画像処理システム。

（構成１８）
前記発光部（４）が前記発光面（４０）上の異なる位置に前記決定部（１３）が決定した前記照射パターン（Ｌ_０）が示す発光領域を順次設定して発光させて、前記撮像部（８）が前記発光領域の順次発光に応じて設定された前記発光面（４０）上の位置と対応関係にある撮像視野内の位置（ｘ，ｙ）に対応する画像（５３）を順次生成し、
前記撮像部（８）が前記発光領域の順次発光に応じて生成した複数の画像に基づいて前記対象物の画像計測を行なう画像計測部（１５ａ）をさらに備える、構成１３〜構成１６のうちいずれか１に記載の画像処理システム。

（構成１９）
前記抽出部（１６）は、指定された前記注目位置（ａ_ｒ）と対応関係にある前記発光面上の位置（Ｘ_ｒ，Ｙ_ｒ）を基準位置とする予め定められた範囲（Ｘ_ｒ−ｗ≦Ｘ≦Ｘ_ｒ＋ｗ，Ｙ_ｒ−ｗ≦Ｙ≦Ｙ_ｒ＋ｗ）内に含まれる位置に設定された前記単位部分領域を発光した時に生成された前記入力画像（Ｄ）から前記部分画像（Ｍ）を抽出する、構成１８に記載の画像処理システム。

今回開示された各実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態および各変形例において説明された発明は、可能な限り、単独でも、組合わせても、実施することが意図される。

１ 画像処理システム、４，４００ 照明装置、６ 外部メモリ、８ カメラ、１１ 検出部、１２ 発光制御部、１３ 決定部、１４ 撮像制御部、１５，１５ａ 画像計測部、１６ 抽出部、１７ 抽出範囲決定部、１８ 出力部、１９ キャリブレーション部、４０ 発光面、４１ 照明要素、４３ 部分領域、５１ 検査画像、５２ 元画像、５３ 抽出画像、５４２，５４４ マッピング画像、５６ 濃淡値、７０，７２，７４ 反射プロファイル情報、８１ 撮像視野、１００ 制御装置、１０２ 表示部、１０４ 入力部、１１０ ＣＰＵ、１２０ メインメモリ、１３０ ハードディスク、１３２ 画像処理プログラム、１３４ 設定プログラム、１３６ 検査情報、１３８ 対応情報、１４０ 照明Ｉ／Ｆ、１５０ 通信Ｉ／Ｆ、１６０ 外部メモリＩ／Ｆ、１６４ 光学ドライブ、１７２ 表示コントローラ、１７４ 入力Ｉ／Ｆ、１６４Ａ 光学ディスク、１８０ カメラＩ／Ｆ、１９０ バス、２００ ＰＬＣ、３００ ステージ、６００，７００ ユーザインターフェイス、６１０ 照明設定タブ、６２０ 画像表示領域、６３０，７３０ 編集領域、６４０ ツール選択領域、６５０ 表示選択領域、６６０ 指示領域、Ｄ 入力画像、Ｌ 照射パターン、Ｌ_０ 基準照射パターン、Ｍ 部分画像、Ｐ，ｐ 特徴量、Ｗ 対象物、ａ 注目位置。

Claims (9)

1. 対象物を撮像する撮像部と、
   前記対象物に向けられた発光面を有する発光部と、
   前記発光面のうち予め設定した複数種類の部分領域の各々が発光するように、前記発光部を制御する発光制御部と、
   前記複数種類の部分領域の各々の発光に同期して撮像するように、前記撮像部を制御する撮像制御部と、
   前記撮像部が前記複数種類の部分領域の各々の発光に同期させて撮像した複数の画像をもとに得られる、前記発光面内の位置と、当該位置から前記対象物に照射される光が当該対象物の注目部位に反射して前記撮像部に入射する光の度合いとの関係を示す反射プロファイル情報を出力する出力部とを備える、画像処理システム。
2. 前記反射プロファイル情報は、前記複数の画像の各々から得られる、当該画像内の撮像視野内の注目点に対応する輝度情報および当該画像が撮像されたときに発光している前記部分領域の当該注目点に対する相対位置に基づく情報である、請求項１に記載の画像処理システム。
3. 前記出力部は、前記相対位置に対応する２軸以上の座標系に、前記輝度情報に対応する情報を出力した表現形態により前記反射プロファイル情報を出力する、請求項２に記載の画像処理システム。
4. 前記出力部は、前記撮像部により撮像された撮像視野の画像に対してユーザが指定した当該画像上の位置情報に基づいて前記注目点を決定するとともに、決定した前記注目点に対応する前記反射プロファイル情報を前記表現形態によって出力する、請求項３に記載の画像処理システム。
5. 前記出力部は、撮像視野内の複数の注目点の各々について得られる前記反射プロファイル情報を、同時または順次に前記座標系上に出力する、請求項３または請求項４に記載の画像処理システム。
6. 前記反射プロファイル情報を用いて、前記発光部の発光条件を決定する決定部をさらに備える、請求項１〜請求項５のうちいずれか１に記載の画像処理システム。
7. 前記発光部は、前記撮像部と前記対象物までの間に配置されるとともに、前記発光部は撮像時の視野を遮らないような形状および、視野を遮らないような光学特性のうち少なくともいずれか一方を有する、請求項１〜請求項６のうちいずれか１項に記載の画像処理システム。
8. 対象物を撮像する撮像部と、前記対象物に向けられた発光面を有する発光部とを制御して画像処理を行なう画像処理装置であって、
   前記発光面のうち予め設定した複数種類の部分領域の各々が発光するように、前記発光部を制御する発光制御部と、
   前記複数種類の部分領域の各々の発光に同期して撮像するように、前記撮像部を制御する撮像制御部と、
   前記撮像部が前記複数種類の部分領域の各々の発光に同期させて撮像した複数の画像をもとに得られる、前記発光面内の位置と、当該位置から前記対象物に照射される光が当該対象物の注目部位に反射して前記撮像部に入射する光の度合いとの関係を示す反射プロファイル情報を出力する出力部とを備える、画像処理装置。
9. 対象物を撮像する撮像部と、前記対象物に向けられた発光面を有する発光部とを制御して画像処理を行なう画像処理装置に実行される画像処理プログラムであって、
   前記発光面のうち予め設定した複数種類の部分領域の各々が発光するように、前記発光部を制御するステップと、
   前記複数種類の部分領域の各々の発光に同期して撮像するように、前記撮像部を制御するステップと、
   前記撮像部が前記複数種類の部分領域の各々の発光に同期させて撮像した複数の画像をもとに得られる、前記発光面内の位置と、当該位置から前記対象物に照射される光が当該対象物の注目部位に反射して前記撮像部に入射する光の度合いとの関係を示す反射プロファイル情報を出力するステップとを備える、画像処理プログラム。
   

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