本發(fā)明涉及一種拾取對(duì)象的圖像并且基于拾取的圖像來(lái)確定對(duì)象是正常還是異常的方法。
背景技術(shù):
已經(jīng)提出了一種設(shè)備,其中當(dāng)輸入諸如圖像之類(lèi)的信號(hào)并且通過(guò)鑒別器鑒別輸入信號(hào)的屬性等時(shí),鑒別結(jié)果的原因被可視化并呈現(xiàn)給用戶。例如,在自動(dòng)外觀檢查領(lǐng)域,當(dāng)通過(guò)使用包括檢查目標(biāo)的圖像來(lái)確定檢查目標(biāo)是正常還是異常時(shí),如果檢查目標(biāo)異常的確定結(jié)果以及針對(duì)上述確定的原因可以被提供,那么這種信息對(duì)于用戶是有用的。即,當(dāng)對(duì)應(yīng)于異常原因的區(qū)域可以被可視化為圖像時(shí),用戶可以直觀地找出自動(dòng)外觀檢查裝置的確定參考。因而,當(dāng)調(diào)整與檢查相關(guān)的參數(shù)時(shí)并且當(dāng)發(fā)現(xiàn)特定異常模式的出現(xiàn)次數(shù)以向生產(chǎn)線中的處理提供反饋?zhàn)鳛閳?zhí)行修改的對(duì)策時(shí),上述配置是有用的。
例如,ptl1公開(kāi)了從通過(guò)在多個(gè)照明條件下拍攝檢查目標(biāo)對(duì)象而獲得的多個(gè)圖像來(lái)創(chuàng)建一個(gè)確定圖像,并且通過(guò)使用該確定圖像來(lái)執(zhí)行正常/異常檢查。關(guān)于由根據(jù)ptl1的方法創(chuàng)建的確定圖像,在檢查目標(biāo)對(duì)象被確定為異常的情況下,存在異常的區(qū)域與要可視化的其它正常區(qū)域被區(qū)分開(kāi),并且用戶可以容易地理解哪個(gè)區(qū)域異常。
但是,根據(jù)ptl1的確定圖像的創(chuàng)建根據(jù)先前設(shè)置的期望的檢查項(xiàng)被優(yōu)化,并且難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的檢查或未識(shí)別的缺陷。
鑒于以上所述,ptl2公開(kāi)了一種從輸入圖像中提取先前選擇的特征量并通過(guò)使用該特征量來(lái)確定其是正常還是異常而不生成如ptl1中的確定圖像的方法。根據(jù)這種方法,通過(guò)預(yù)先學(xué)習(xí)影響正?;虍惓hb別的特征量而不生成確定圖像,有可能準(zhǔn)確地確定其是正常還是異常。
但是,即使采用如ptl2中那樣輸出檢查結(jié)果而不創(chuàng)建確定圖像的方法,在一些情況下也期望執(zhí)行對(duì)結(jié)果的分析。即,雖然正常/異常鑒別準(zhǔn)確度在部件(part)的外觀檢查中極其重要,但是發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于附加信息(異常的類(lèi)型、位置等)的異常原因并容易地掌握趨勢(shì)在許多情況下對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)也是有用的信息。根據(jù)ptl2中公開(kāi)的方法,發(fā)生異常原因不被呈現(xiàn)給用戶的問(wèn)題。
引用列表
專(zhuān)利文獻(xiàn)
ptl1:日本專(zhuān)利公開(kāi)no.2010-175305
ptl2:日本專(zhuān)利公開(kāi)no.2010-102690
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了解決上述問(wèn)題,根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的一方面的無(wú)缺陷產(chǎn)品檢查裝置包括例如提取單元,被配置為從包括檢查目標(biāo)對(duì)象的圖像中提取多個(gè)特征量;確定單元,被配置為基于提取出的特征量來(lái)確定檢查目標(biāo)對(duì)象的異常程度;得分信息生成單元,被配置為生成各自表示來(lái)自圖像的特征量中的每一個(gè)的得分的多條得分信息;以及圖像生成單元,被配置為基于各特征量相對(duì)于由確定單元確定的異常程度的貢獻(xiàn)程度以及多條得分信息來(lái)生成表示檢查目標(biāo)對(duì)象中所包括的缺陷的缺陷顯示圖像。
此外,根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的一方面的信息處理裝置包括例如提取單元,被配置為從包括檢查目標(biāo)對(duì)象的多個(gè)圖像中提取多個(gè)特征量;確定單元,被配置為基于提取出的特征量來(lái)確定檢查目標(biāo)對(duì)象的異常程度;以及圖像生成單元,被配置為通過(guò)基于各特征量相對(duì)于由確定單元確定的異常程度的貢獻(xiàn)程度將多個(gè)圖像彼此合成來(lái)生成強(qiáng)調(diào)和顯示檢查目標(biāo)對(duì)象中所包括的缺陷的圖像。
根據(jù)本說(shuō)明書(shū),可以向用戶呈現(xiàn)關(guān)于輸入數(shù)據(jù)的確定結(jié)果以及確定結(jié)果的原因。
從以下參考附圖對(duì)實(shí)施例的描述,本發(fā)明的其它特征將變得清楚。
附圖說(shuō)明
[圖1]圖1圖示了使用根據(jù)第一實(shí)施例的信息處理裝置的檢查系統(tǒng)的配置示例。
[圖2]圖2圖示了根據(jù)第一實(shí)施例的顯示裝置的顯示示例。
[圖3]圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的處理流程圖。
[圖4]圖4是根據(jù)第一實(shí)施例的處理流程圖。
[圖5a]圖5a是相關(guān)技術(shù)裝置的功能框圖。
[圖5b]圖5b是根據(jù)第一實(shí)施例的信息處理裝置的功能框圖。
[圖6]圖6是圖示根據(jù)第一實(shí)施例的圖5b的圖整合單元的處理內(nèi)容的細(xì)節(jié)的框圖。
[圖7]圖7是用于描述根據(jù)第一和第二實(shí)施例的、確定異常得分中相應(yīng)特征量的重要程度的情況的解釋圖。
[圖8]圖8圖示了使用根據(jù)第二和第三實(shí)施例的信息處理裝置的檢查系統(tǒng)的配置示例。
[圖9]圖9是根據(jù)第二實(shí)施例的信息處理裝置的功能框圖。
[圖10]圖10是圖示根據(jù)第二實(shí)施例的、圖9的圖整合單元的處理內(nèi)容的細(xì)節(jié)的框圖。
[圖11]圖11是根據(jù)第三實(shí)施例的信息處理裝置的功能框圖。
[圖12]圖12是圖示根據(jù)第三實(shí)施例的、圖11的圖像合成單元的處理內(nèi)容的細(xì)節(jié)的框圖。
[圖13]圖13是根據(jù)第四實(shí)施例的信息處理裝置的功能框圖。
[圖14]圖14是圖示根據(jù)第四實(shí)施例的、圖13的圖整合單元的處理內(nèi)容的細(xì)節(jié)的框圖。
[圖15]圖15是根據(jù)第三實(shí)施例的處理流程圖。
具體實(shí)施方式
在下文中,將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例(示例性實(shí)施例)進(jìn)行描述。
在對(duì)本發(fā)明的相應(yīng)實(shí)施例進(jìn)行描述之前,將參照?qǐng)D1描述安裝有根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的信息處理裝置101的硬件配置。
在圖1中,cpu1010以總體方式控制經(jīng)由總線1000連接的各個(gè)設(shè)備。cpu1010讀出存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器(rom)1020中的處理步驟和程序。根據(jù)本實(shí)施例的包括操作系統(tǒng)(os)的相應(yīng)處理程序、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等存儲(chǔ)在rom1020并臨時(shí)存儲(chǔ)在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)1030中,以便由cpu1010適當(dāng)執(zhí)行。輸入信號(hào)以信號(hào)可以由信息處理裝置101處理的格式從外部裝置(諸如顯示裝置或操作裝置)輸入到輸入接口(i/f)1040。輸出信號(hào)以信號(hào)可以由顯示裝置處理的格式從輸出i/f1050輸出到外部裝置(顯示裝置)。
第一實(shí)施例
在下文中,將參照附圖對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行描述。
圖1是使用根據(jù)本實(shí)施例的信息處理裝置101的外觀檢查系統(tǒng)的概念圖。
圖像拾取裝置103由可以獲得檢查目標(biāo)對(duì)象102的表面的畫(huà)面(圖像模式)并將所獲得的視頻發(fā)送到信息處理裝置101的攝像機(jī)等構(gòu)成。信息處理裝置101通過(guò)使用所發(fā)送的視頻畫(huà)面執(zhí)行用于外觀檢查的信息處理。
檢查目標(biāo)對(duì)象102是作為要被信息處理裝置101確定為無(wú)缺陷產(chǎn)品或有缺陷產(chǎn)品的目標(biāo)的對(duì)象。檢查目標(biāo)對(duì)象102的示例包括用于工業(yè)產(chǎn)品的橡膠成形的產(chǎn)品、金屬部件、玻璃成形產(chǎn)品(諸如透鏡)、塑料成形產(chǎn)品等。在一些情況下,可以在檢查目標(biāo)對(duì)象102的表面上造成在無(wú)缺陷產(chǎn)品上看不到的不規(guī)則性或者加工過(guò)程中的不均勻性或劃痕。這些缺陷通過(guò)外觀檢查來(lái)檢測(cè),并且被檢測(cè)為有缺陷產(chǎn)品。
顯示裝置104由監(jiān)視器等構(gòu)成。圖2圖示了對(duì)顯示裝置104的確定結(jié)果的顯示示例。圖像顯示在區(qū)域201上。對(duì)應(yīng)于在區(qū)域201上選擇的圖像的正常/異常分類(lèi)結(jié)果被顯示,同時(shí)用粗體框強(qiáng)調(diào),并且ok/ng顯示在區(qū)域202上。在那個(gè)時(shí)候鑒別器的異常得分被顯示在區(qū)域203上。針對(duì)所選擇的圖像的異常得分圖被顯示在區(qū)域204上,該區(qū)域表示難以單獨(dú)利用圖像可視識(shí)別的大刮痕樣異??梢匀菀椎卦趨^(qū)域204上顯示的異常得分圖上可視識(shí)別的情況。即,在用戶檢查區(qū)域204上顯示的圖像的同時(shí),用戶可以容易地理解為什么在區(qū)域201上選擇的圖像被確定為異常。
圖5a是如ptl1中所述的、從輸入圖像400生成用于可視化的確定圖像的相關(guān)技術(shù)裝置的功能塊。圖5b是本實(shí)施例的功能塊。在圖5a中,以確定圖像生成單元402在確定中間圖像403中生成的方式執(zhí)行對(duì)輸入圖像400的鑒別,并且鑒別單元404基于確定中間圖像403的結(jié)果關(guān)于輸入圖像400是正常還是異常執(zhí)行鑒別。在下文中,將描述根據(jù)圖5b中的本實(shí)施例的、構(gòu)成信息處理裝置的各個(gè)功能。
輸入圖像401是由圖像拾取單元拾取的檢查目標(biāo)對(duì)象的圖像。
特征提取單元405從輸入圖像401中提取特征量。根據(jù)本實(shí)施例,從通過(guò)輸入圖像的變換所獲得的圖像中提取最大值、平均值、方差、峰度、偏度、對(duì)比度、最大梯度等作為特征量。具體處理將如下所述。
鑒別單元406通過(guò)使用由特征提取單元405提取的特征量來(lái)確定包括在輸入圖像401中的檢查目標(biāo)對(duì)象是正常還是異常。
圖生成單元407從輸入圖像401生成對(duì)應(yīng)于提取出的特征的相應(yīng)特征量的圖。根據(jù)本實(shí)施例的圖具有與輸入圖像相同數(shù)量的維度的二維陣列,并且得分存儲(chǔ)在相應(yīng)的元素中。當(dāng)然,圖不限于這種格式。
圖整合單元408參考相應(yīng)特征量相對(duì)于在鑒別單元406進(jìn)行鑒別時(shí)所獲得的鑒別結(jié)果的貢獻(xiàn)程度,并且把由圖生成單元407針對(duì)各個(gè)特征量生成的多個(gè)圖彼此整合,以生成可視化的圖像409,其中缺陷候選區(qū)域被可視化。圖整合單元408輸出所生成的可視化的圖像409。
上述各個(gè)功能單元是在cpu1010將存儲(chǔ)在rom1020中的程序擴(kuò)展到ram1030上并且遵循在下面將要描述的相應(yīng)流程圖執(zhí)行處理的同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。例如,在硬件被構(gòu)成為使用cpu1010的軟件處理的代替方式的情況下,可以構(gòu)造對(duì)應(yīng)于本文所述的每個(gè)功能單元的處理的計(jì)算單元或電路。
在下文中,將參考圖3描述本實(shí)施例的處理流程圖。
步驟s301
在步驟s301中,特征提取單元405從對(duì)應(yīng)于檢查目標(biāo)的圖像的輸入圖像401中提取n條特征。在下文中,將描述如何確定根據(jù)本實(shí)施例的從圖像提取的特征量。
首先,通過(guò)基于haar小波變換的濾波處理,將輸入圖像401從高頻分量分解為低頻分量在垂直、水平和對(duì)角線方向的頻率分量圖像,以生成多個(gè)層次圖像。然后,從多個(gè)生成的層次圖像中提取多個(gè)特征量。通過(guò)使用由以下四種類(lèi)型的矩陣(表達(dá)式1-a至1-d)表示的濾波器,對(duì)輸入圖像401執(zhí)行基于haar小波變換的處理。
[數(shù)學(xué)表達(dá)式1]
表達(dá)式1-a表示垂直方向的高頻分量濾波器,表達(dá)式1-b表示水平方向的高頻分量濾波器,表達(dá)式1-c表示對(duì)角線方向的高頻分量濾波器,而表達(dá)式1-d表示低頻分量濾波器。通過(guò)使用由表達(dá)式1-a至1-d表示的濾波器生成新的圖像,其存儲(chǔ)與就通過(guò)對(duì)輸入圖像401中的2×2像素執(zhí)行內(nèi)積計(jì)算新獲得的頻率分量而言被分解的圖像對(duì)應(yīng)的像素值。這種過(guò)濾處理在輸入圖像401中的整個(gè)區(qū)域上移動(dòng),而沒(méi)有2×2區(qū)域的重疊,并且獲得其中四種類(lèi)型的圖像(垂直方向的高頻分量圖像、水平方向的高頻分量圖像、對(duì)角線方向的高頻分量圖像和低頻分量圖像)的圖像尺寸在縱向和橫向減半的圖像。
其后,類(lèi)似于在輸入圖像中,對(duì)低頻分量圖像進(jìn)一步進(jìn)行濾波處理,以獲得在下一層次級(jí)別中包括垂直方向的高頻分量圖像、水平方向的高頻分量圖像、對(duì)角線方向的高頻分量圖像和低頻分量圖像的四種類(lèi)型的圖像。
具有縱向和橫向減半的圖像尺寸的圖像的生成被通過(guò)重復(fù)用于為每個(gè)頻率分解信號(hào)的上述處理來(lái)重復(fù)執(zhí)行,并且直到重復(fù)執(zhí)行到分解最終不再可行的層次級(jí)別時(shí)才結(jié)束。應(yīng)當(dāng)指出的是,分解執(zhí)行多達(dá)多少層次級(jí)別依賴(lài)于輸入圖像401的尺寸。例如,在分解成8個(gè)層次級(jí)別的情況下,由于獲得了每個(gè)層次級(jí)別4個(gè)圖像,因此獲得8×4=32種類(lèi)型的圖像(層次圖像生成)。
接下來(lái),從32種類(lèi)型的圖像中提取多個(gè)統(tǒng)計(jì)特征量。在本文中,(層次圖像中的)每個(gè)頻率分量圖像中的像素值的最大值、平均值、方差、峰度、偏差、對(duì)比度或最大梯度等值被設(shè)置為被提取的特征量。在本文中,當(dāng)從每個(gè)頻率分量圖像中提取的特征量的數(shù)量被設(shè)置為20時(shí),從單個(gè)原始圖像提取的特征量的數(shù)量最終為32×20=640。但是,在鑒別處理中使用多達(dá)640個(gè)的全部特征量來(lái)處理的信息的維度數(shù)量較高,并且一般化(generalizing)能力在許多情況下由于一般被稱(chēng)為“維度的詛咒”的現(xiàn)象而減小。鑒于以上所述,通過(guò)搜索使得準(zhǔn)確區(qū)分正常和異常的特征量集合的機(jī)械學(xué)習(xí)方法,預(yù)先選擇適于鑒別處理的特征量的組合,并且有可能在實(shí)際的檢查中實(shí)現(xiàn)高精度的鑒別處理。提出了各種方法作為搜索令人滿意的特征量組合的特征選擇方法,并且示例了眾多技術(shù),包括lasso、圖形切割、使用遺傳算法的特征選擇技術(shù)等。在下文中,通過(guò)特征選擇處理預(yù)先最終選擇的特征量的數(shù)量被設(shè)置為n(大約幾十個(gè)特征量)。應(yīng)當(dāng)指出的是,可以使用任何鑒別器,并且根據(jù)本實(shí)施例使用子空間方法。此外,根據(jù)本實(shí)施例,使用haar小波變換,但是本發(fā)明不限于此,并且可以使用有可能從輸入圖像401生成多個(gè)圖像的預(yù)定變換。
步驟s302
在步驟s302中,鑒別單元406獲得在步驟s301中提取的n個(gè)特征量,并且基于距表示已經(jīng)通過(guò)子空間方法作為正態(tài)分布學(xué)習(xí)的正常區(qū)域的更高維度表面的距離來(lái)確定是否存在異常。異常得分被鑒別器定義為距正態(tài)分布的距離等的數(shù)值變換。根據(jù)本實(shí)施例,子空間方法被鑒別單元406用作鑒別方法。如圖7中所示,當(dāng)輸入的整個(gè)特征量被設(shè)置為x時(shí),通過(guò)在先前學(xué)習(xí)時(shí)訓(xùn)練正常數(shù)據(jù)來(lái)學(xué)習(xí)具有最大模式分布方差的朝向的超平面。與超平面正交的方向分量中距在測(cè)試時(shí)新輸入的數(shù)據(jù)的距離d被用作距正態(tài)分布的距離,即,異常得分。因此,不存在用于檢查的中間圖像,并且可以執(zhí)行正常/異常鑒別。距離d可以通過(guò)使期望由正常數(shù)據(jù)的均值向量mc(c=1,2,...,c)和超平面構(gòu)成向量
在外觀檢查中,c表示正常狀態(tài)下的類(lèi)別數(shù)。例如,在兩個(gè)正常狀態(tài)彼此混合的狀態(tài)下的檢查可以通過(guò)設(shè)置c=2來(lái)執(zhí)行。對(duì)于c=2的情況下的距離d,計(jì)算由兩個(gè)正常類(lèi)(c=1和c=2)定義的兩個(gè)距離,并且當(dāng)兩個(gè)距離中的一個(gè)距離小于或等于先前設(shè)置為閾值的距離時(shí),可以確定為正常。但是,應(yīng)當(dāng)指出的是,由于一般在要求精度的外觀檢查中通過(guò)單個(gè)檢查處理同時(shí)執(zhí)行兩種類(lèi)型部件的檢查的概率非常低,因此在下文中設(shè)置c=1。此外,正常數(shù)據(jù)的條數(shù)被設(shè)置為t。在這個(gè)時(shí)候,mc由表達(dá)式2表示。
[數(shù)學(xué)表達(dá)式2]
方差-協(xié)方差矩陣σc可以通過(guò)使用特征向量xci來(lái)表示。方差-協(xié)方差矩陣σc由表達(dá)式3表示。
[數(shù)學(xué)表達(dá)式3]
為了定義近似超平面,通過(guò)使用表達(dá)式3中獲得的σc,求解由表達(dá)式4表示的特征值問(wèn)題。
[數(shù)學(xué)表達(dá)式4]
其后,在σc的第一特征值和特征向量分別被設(shè)置為λcl和
[數(shù)學(xué)表達(dá)式5]
此外,與本文中的異常得分d(距離d)的計(jì)算一起,輸出n個(gè)特征量相對(duì)于異常得分d的貢獻(xiàn)程度。本文提及的貢獻(xiàn)程度是指每個(gè)特征量相對(duì)于異常得分d的貢獻(xiàn)率,并且當(dāng)在稍后階段中可視化異常得分圖時(shí)在步驟s312中被讀取使用。貢獻(xiàn)程度計(jì)算方法可以被用于以下計(jì)算。當(dāng)權(quán)重w的第j維中相對(duì)于x'的元素被設(shè)置為wj,并且特征向量被設(shè)置為e時(shí),與異常得分d的關(guān)系可以由表達(dá)式6表示。
[數(shù)學(xué)表達(dá)式6]
因而,要獲得的第j維特征量的貢獻(xiàn)程度wj作為表達(dá)式7被計(jì)算。
[數(shù)學(xué)表達(dá)式7]
輸出這樣計(jì)算出的wj,以便在步驟s306的可視化處理中使用。此外,相對(duì)于異常得分d預(yù)先設(shè)定閾值,并且在步驟s303中,鑒別單元確定為正?;虍惓?。
步驟s304
在步驟s304中,確定是否執(zhí)行基于異常得分圖的缺陷候選區(qū)域可視化。用戶可以預(yù)先設(shè)置是否執(zhí)行缺陷候選區(qū)域可視化。當(dāng)設(shè)置不執(zhí)行異常得分圖可視化時(shí),處理前進(jìn)到步驟s305。當(dāng)設(shè)置執(zhí)行異常得分圖可視化時(shí),處理前進(jìn)到步驟s306以執(zhí)行缺陷候選區(qū)域可視化??梢曰谠诓襟Es304中獲得的正?;虍惓4_定結(jié)果來(lái)確定處理前進(jìn)到步驟s306還是步驟s305。即,當(dāng)被確定為異常時(shí),處理可以自動(dòng)前進(jìn)到步驟s306。
步驟s305
在步驟s305中,圖整合單元408向顯示裝置104輸出關(guān)于其是正常還是異常、異常得分等的信息。
步驟s306
在步驟s306中,缺陷區(qū)域被可視化。這個(gè)處理將通過(guò)使用圖4的處理流程圖來(lái)描述。
步驟s308
在步驟s308中,圖生成單元407獲得輸入圖像401。
步驟s309
在步驟s309中,圖生成單元407計(jì)算表示在步驟s301中提取的特征量的得分的得分圖。例如,當(dāng)在步驟s301中提取的n個(gè)特征量中的一個(gè)是通過(guò)haar小波變換獲得的層次圖像的最大值時(shí),由圖生成單元407生成的圖與用于在步驟s301中提取最大值的層次圖像相同。此外,當(dāng)在步驟s301中提取的n個(gè)特征量中的一個(gè)是通過(guò)haar小波變換獲得的層次圖像的平均值時(shí),通過(guò)將層次圖像劃分成具有任意尺寸的網(wǎng)格并且計(jì)算各個(gè)網(wǎng)格中的平均值所獲得的圖像被設(shè)置為得分圖。
步驟s310
在步驟s310中,圖生成單元407對(duì)在步驟s309中獲得的得分圖執(zhí)行歸一化。通過(guò)與步驟s309類(lèi)似的方法,包括無(wú)缺陷檢查目標(biāo)對(duì)象的多個(gè)訓(xùn)練圖像被預(yù)先變換成對(duì)應(yīng)于相應(yīng)特征的得分圖,并且計(jì)算所獲得的得分圖的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差,以便被保持在例如rom1020中。其后,讀出所保持的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差,并且使用讀取的值對(duì)步驟s309中獲得的得分圖進(jìn)行歸一化。
步驟s311
在步驟s311中,基于用戶設(shè)置,圖整合單元408確定是否僅剩下高于或等于閾值的得分圖的值,或者所有值都剩下。如果設(shè)置了閾值截止,那么在步驟s313中將低于或等于閾值的所有區(qū)域設(shè)置為0。
步驟s312
在步驟s312中,圖整合單元408讀取在步驟s302中輸出的特征量的貢獻(xiàn)程度,并通過(guò)使用貢獻(xiàn)程度作為相應(yīng)得分圖的重要程度來(lái)將各個(gè)得分圖彼此整合,以創(chuàng)建缺陷顯示圖像。在這個(gè)時(shí)候?qū)⒃趫D6的概念圖中圖示創(chuàng)建影響重要程度的圖像的處理。圖6的概念表示圖5b的圖整合單元408的細(xì)節(jié)。
在表達(dá)式7中計(jì)算的重要程度w相對(duì)于輸入的n個(gè)特征量保持相應(yīng)的權(quán)重w1至wn,如圖6中所示,并且這些權(quán)重從鑒別單元406發(fā)送到圖整合單元408。然后,從n個(gè)特征量計(jì)算的相應(yīng)圖分別作為fmap1至fmapn從圖生成單元407發(fā)送。其后,分別對(duì)應(yīng)的圖乘以重要程度,并且為所有圖中的每個(gè)相同像素計(jì)算線性和,以生成單個(gè)缺陷顯示圖像。應(yīng)當(dāng)指出的是,當(dāng)相應(yīng)的得分圖彼此整合時(shí),相應(yīng)的得分圖被一次變換成具有與原始輸入圖像401相同的分辨率,然后彼此整合。缺陷顯示圖像是其中缺陷區(qū)域被強(qiáng)調(diào)的圖像以及指示由鑒別單元406確定為異常的原因的圖像。
步驟s313
在步驟s313中,圖整合單元408將在步驟s310中歸一化的相應(yīng)圖中具有小于等于閾值的得分的區(qū)域的所有得分都設(shè)置為0。因而,由于只有缺陷區(qū)域具有得分,因此在將缺陷區(qū)域重疊在要顯示的輸入圖像401上的情況下,便于用戶識(shí)別缺陷區(qū)域的位置。
步驟s307
在步驟s307中,圖整合單元408將在步驟s306中生成的得分圖輸出到顯示裝置104,以便顯示。在步驟s305中,圖整合單元408輸出關(guān)于其是正常還是異常的信息、異常得分等,并且處理結(jié)束。
根據(jù)本實(shí)施例,用戶可以直觀地找出檢查對(duì)象與異常確定結(jié)果一起被判定為異常的原因。為此,當(dāng)調(diào)整與檢查相關(guān)的參數(shù)并且當(dāng)發(fā)現(xiàn)特定異常模式的發(fā)生次數(shù)以提供對(duì)生產(chǎn)線中的處理的反饋?zhàn)鳛閳?zhí)行修改的對(duì)策時(shí),上述配置是有益的。
第二實(shí)施例
在下文中,將參照附圖描述本發(fā)明的第二實(shí)施例(示例性實(shí)施例)。根據(jù)第二實(shí)施例,在通過(guò)拍攝單個(gè)檢查目標(biāo)獲得多個(gè)圖像并且從每個(gè)圖像提取特征量以執(zhí)行外觀檢查的情況下,生成指示檢查結(jié)果的原因的圖像。
將參考圖8描述安裝根據(jù)本實(shí)施例的信息處理裝置801的硬件配置。圖8的配置類(lèi)似于圖1的配置,但是被設(shè)計(jì)成使得在檢查目標(biāo)802上形成大的不規(guī)則結(jié)構(gòu),并且準(zhǔn)確地檢測(cè)不規(guī)則上的紋理異常。因此,與圖1相比,不同之處在于提供了八個(gè)照明裝置805至812,并且照相裝置805至812由信息處理裝置801控制。
圖8是使用根據(jù)本實(shí)施例的信息處理裝置801的外觀檢查系統(tǒng)的概念圖。
圖像拾取裝置803由可以獲得檢查目標(biāo)802的表面的畫(huà)面(圖像模式)并將獲得的畫(huà)面發(fā)送到信息處理裝置801的攝像機(jī)等構(gòu)成。在本文中,照明裝置805至812的照明時(shí)間與圖像拾取裝置803的圖像拾取同步地被控制,并且拍攝與檢查目標(biāo)802相關(guān)的多種類(lèi)型的圖像。在圖8中,照明裝置805至812被示例為具有不同照射角度的照明,但是這些照明裝置不僅可以發(fā)射可見(jiàn)光或均勻照明,而且可以發(fā)射紅外線或任意模式的照明。特別地,在獲得并使用檢查目標(biāo)802的三維結(jié)構(gòu)的情況下,發(fā)射多個(gè)模式照明,以執(zhí)行圖像拾取。此外,可以在基于這八個(gè)照明的組合的照明條件下進(jìn)行拍攝。根據(jù)本實(shí)施例,將在單個(gè)照明條件下執(zhí)行一次圖像拾取以獲得待處理的八個(gè)輸入圖像的情況下進(jìn)行描述。
信息處理裝置801以上述方式控制照明裝置805至812,并且通過(guò)使用由圖像拾取裝置803拍攝和發(fā)送的多種類(lèi)型的視頻畫(huà)面來(lái)執(zhí)行用于檢測(cè)異常的信息處理。
檢查目標(biāo)對(duì)象802是被設(shè)置為由信息處理裝置801確定為正?;虍惓5哪繕?biāo)的對(duì)象。
顯示裝置804由監(jiān)視器等構(gòu)成。對(duì)顯示裝置804的確定結(jié)果顯示示例與圖2中所示的第一實(shí)施例的相似。
圖9是本實(shí)施例的功能框圖。在下文中,將描述根據(jù)本實(shí)施例的圖9中的信息處理裝置的相應(yīng)功能。
輸入圖像9005至9012是在由照明裝置805至812形成的照明環(huán)境下由圖像拾取單元803拍攝的檢查目標(biāo)對(duì)象的圖像。特征提取單元9050至9057分別從輸入圖像9005至9012提取特征量。根據(jù)本實(shí)施例,與第一實(shí)施例中類(lèi)似,從通過(guò)對(duì)輸入圖像執(zhí)行頻率變換所獲得的圖像中提取最大值、平均值、方差、峰度、偏度、對(duì)比度、最大梯度等作為特征量。
鑒別單元906通過(guò)使用由特征提取單元9050至9057提取的特征量來(lái)確定輸入圖像9005至9012中所包括的檢查目標(biāo)對(duì)象是正常還是異常。
圖生成單元9070至9077從輸入圖像9005至9012分別生成對(duì)應(yīng)于提取出的特征的相應(yīng)特征量的對(duì)應(yīng)圖。
圖整合單元908參考各個(gè)特征量相對(duì)于由鑒別單元906進(jìn)行鑒別時(shí)獲得的鑒別結(jié)果的貢獻(xiàn)程度,并且整合由圖生成單元9070至9077為每個(gè)特征量生成的多個(gè)圖,以生成其中缺陷候選區(qū)域被可視化的可視化的圖像909。與第一實(shí)施例類(lèi)似地執(zhí)行用于生成可視化的圖像909的處理,但是差異在于輸入圖像的數(shù)量。根據(jù)第一實(shí)施例,檢查是通過(guò)使用從單個(gè)輸入圖像提取的特征量組來(lái)執(zhí)行的,但是根據(jù)本實(shí)施例,檢查是通過(guò)使用從多個(gè)圖像提取的特征量組(類(lèi)似地像根據(jù)第一實(shí)施例從單個(gè)輸入圖像提取的特征量組)來(lái)執(zhí)行的。在這里,將參考圖10的概念圖來(lái)描述生成可視化的圖像的方法。圖10的概念圖10表示圖9的圖整合單元908的細(xì)節(jié)。
在下文中,將參考圖3描述根據(jù)本實(shí)施例的處理流程圖。
(步驟s301)
處理的序列(諸如步驟s301中的特征提取)與第一實(shí)施例的類(lèi)似。通過(guò)分別對(duì)應(yīng)的特征提取單元9050至9057分別從輸入圖像9005至9012提取特征量。根據(jù)用于從單個(gè)輸入圖像進(jìn)行特征提取的方法,通過(guò)基于haar小波變換的濾波處理,通過(guò)從高頻分量到低頻分量的垂直、水平和對(duì)角線方向的頻率分量的圖像分解生成多個(gè)層次圖像。其后,從多個(gè)生成的層次圖像中提取多個(gè)特征量。關(guān)于也在本文中提取的特征量,與第一實(shí)施例中類(lèi)似,預(yù)先選擇使得可以高度準(zhǔn)確地檢測(cè)異常數(shù)據(jù)的特征量。但是,應(yīng)當(dāng)指出的是,根據(jù)本實(shí)施例,由于在對(duì)所有八個(gè)輸入圖像執(zhí)行特征選擇之前進(jìn)行特征提取處理,因此,與第一實(shí)施例相比,提取的特征量是在8倍特征量被提取的狀態(tài)下進(jìn)行選擇的。其后,從所有這些提取的特征中搜索特征量的令人滿意的組合??梢酝ㄟ^(guò)使用在相關(guān)技術(shù)中作為特征選擇方法的lasso、圖形切割、使用遺傳算法的特征選擇技術(shù)等執(zhí)行該選擇。作為特征選擇的結(jié)果,由特征提取單元9050至9057提取的特征量不一定需要分別具有相同的特征量集合,并且提取的特征量的數(shù)量也不一定需要彼此相等。在一些情況下,從在某些照明條件下拍攝的圖像中提取的特征數(shù)可以為0。
在下文中,關(guān)于通過(guò)特征選擇處理預(yù)先最終選擇的特征量,從所有輸入圖像提取的特征量的總數(shù)被設(shè)置為幾十個(gè)特征量。
(步驟s302)
在步驟s302中,從步驟s301中提取的特征量從特征提取單元9050發(fā)送到9057,并且由鑒別單元906執(zhí)行正常/異常確定。應(yīng)當(dāng)指出的是,根據(jù)本實(shí)施例,與第一實(shí)施例類(lèi)似,鑒別單元906基于距表示已經(jīng)由子空間方法作為正態(tài)分布被學(xué)習(xí)的正常區(qū)域的更高維度表面的距離來(lái)確定是否存在異常。與第一實(shí)施例類(lèi)似,執(zhí)行相應(yīng)特征量對(duì)于異常得分的貢獻(xiàn)程度的計(jì)算方法,并且輸出相應(yīng)特征量的計(jì)算出的貢獻(xiàn)程度。在步驟s303中,鑒別單元確定它是正常還是異常。
(步驟s304)
在步驟s304中,確定是否執(zhí)行基于異常得分圖的缺陷候選區(qū)域可視化。用戶可以預(yù)先設(shè)置是否執(zhí)行缺陷候選區(qū)域可視化。當(dāng)設(shè)置成不執(zhí)行異常得分圖可視化時(shí),處理前進(jìn)到步驟s305。當(dāng)設(shè)置成執(zhí)行異常得分圖可視化時(shí),處理前進(jìn)到步驟s306,以執(zhí)行缺陷候選區(qū)域可視化??梢曰谠诓襟Es304中獲得的正?;虍惓5拇_定結(jié)果來(lái)確定處理是前進(jìn)到步驟s306還是步驟s305。即,當(dāng)確定為異常時(shí),處理可以自動(dòng)前進(jìn)到步驟s306。
(步驟s305)
在步驟s305中,圖整合單元908向顯示裝置104輸出關(guān)于其是正常還是異常、異常得分等的信息。
(步驟s306)
在步驟s306中,缺陷區(qū)域被可視化。這個(gè)處理將通過(guò)使用圖4的處理流程圖來(lái)描述。
(步驟s308)
在步驟s308中,圖生成單元9070至9077獲得輸入圖像9005至9012。
(步驟s309)
在步驟s309中,類(lèi)似于第一實(shí)施例,圖生成單元9070至9077計(jì)算表示在步驟s301中提取的特征量的得分的得分圖。
(步驟s310)
在步驟s310中,類(lèi)似于第一實(shí)施例,圖生成單元9070至9077執(zhí)行在步驟s309中獲得的得分圖的歸一化。
(步驟s311)
在步驟s311中,基于用戶設(shè)置,圖整合單元908確定是否僅剩下高于或等于閾值的得分圖的值,或者所有值都剩下。如果設(shè)置了閾值截止,那么在步驟s313中將低于或等于閾值的所有區(qū)域設(shè)置為0。
(步驟s312)
在步驟s312中,圖整合單元908讀取在步驟s302中輸出的特征量的貢獻(xiàn)程度,并通過(guò)使用貢獻(xiàn)程度作為相應(yīng)得分圖的重要程度來(lái)將相應(yīng)得分圖彼此整合,以創(chuàng)建缺陷顯示圖像。在這個(gè)時(shí)候?qū)⒃趫D10的概念圖中圖示創(chuàng)建被影響重要程度的圖像的處理。圖10的概念表示圖9的圖整合單元908的細(xì)節(jié)。在這個(gè)時(shí)候的圖整合中,也使用多個(gè)輸入圖像。從特征量分別計(jì)算的圖fmap90701至fmapn乘以對(duì)應(yīng)的重要程度,并且對(duì)于所有圖中的每個(gè)相同像素計(jì)算線性和,以生成單個(gè)缺陷顯示圖像。應(yīng)當(dāng)指出的是,當(dāng)相應(yīng)的得分圖彼此整合時(shí),相應(yīng)的得分圖被一次變換成具有與原始輸入圖像9005至9012相同的分辨率,然后彼此整合。如果輸入圖像9005至9012的圖像尺寸彼此不同,那么將那些圖像尺寸變換成相同尺寸(例如,與輸入圖像的最大尺寸匹配),并且彼此耦合。
缺陷顯示圖像是其中缺陷區(qū)域被強(qiáng)調(diào)的圖像以及指示由鑒別單元406確定為異常的原因的圖像。
(步驟s313)
在步驟s313中,圖整合單元908將在步驟s310中歸一化的各個(gè)圖中具有小于或等于閾值的得分的區(qū)域的所有得分都設(shè)置為0。因而,由于只有缺陷區(qū)域具有得分,因此在將缺陷區(qū)域重疊在要顯示的輸入圖像401上的情況下,便于用戶識(shí)別缺陷區(qū)域的位置。
(步驟s307)
在步驟s307中,圖整合單元908將在步驟s306中生成的得分圖輸出到顯示裝置104,以便顯示。在步驟s305中,圖整合單元408輸出關(guān)于其是正常還是異常、異常得分等的信息,并且處理結(jié)束。
根據(jù)本實(shí)施例,用戶可以直觀地找出檢查對(duì)象與異常確定結(jié)果一起被判定為異常的原因。為此,當(dāng)調(diào)整與檢查相關(guān)的參數(shù)時(shí)并且當(dāng)發(fā)現(xiàn)特定異常模式的發(fā)生次數(shù)以提供對(duì)生產(chǎn)線中的處理的反饋?zhàn)鳛閳?zhí)行修改的對(duì)策時(shí),上述配置是有益的。除了上述之外,還有可能取決于在多個(gè)照明條件下獲得的拍攝圖像和s302中輸出的對(duì)應(yīng)于相應(yīng)圖像的特征量的貢獻(xiàn)程度來(lái)找出重要的拍攝條件,以及缺陷在哪種拍攝條件下更有可能被識(shí)別的趨勢(shì)。
第三實(shí)施例
在下文中,將參照附圖描述本發(fā)明的第三實(shí)施例(示例性實(shí)施例)。類(lèi)似于第二實(shí)施例,根據(jù)第三實(shí)施例的方法,通過(guò)拍攝單個(gè)檢查目標(biāo)來(lái)獲得多個(gè)圖像。對(duì)于在提取每個(gè)圖像的特征量以執(zhí)行外觀檢查的情況下指示檢查結(jié)果的原因的圖像,顯示其中異常區(qū)域被強(qiáng)調(diào)并且來(lái)自輸入圖像的拍攝在多個(gè)照明條件下拍攝的合成圖像,作為可視化結(jié)果,而不是基于異常得分圖的可視化的圖像。根據(jù)本實(shí)施例,例如,在初始設(shè)置下,即使當(dāng)如圖8中所示的照明裝置805至812那樣通過(guò)執(zhí)行拍攝來(lái)執(zhí)行檢查而不調(diào)整照明條件時(shí),也可以將圖像彼此合成,以獲得合成圖像,作為通過(guò)照明條件的最佳組合獲得的缺陷區(qū)域強(qiáng)調(diào)圖像,使得用戶容易直觀地識(shí)別,并且可以將合成圖像呈現(xiàn)給用戶。
將通過(guò)圖9與圖11之間的比較來(lái)描述本實(shí)施例與第二實(shí)施例之間的區(qū)別。根據(jù)本實(shí)施例,不存在根據(jù)第二實(shí)施例的圖生成單元9070至9077和圖整合單元908,而是代替地存在接收輸入圖像并輸出可視化的圖像911的圖像合成單元910。因此,除了s306中用于缺陷區(qū)域的可視化的流程由根據(jù)本實(shí)施例的圖15替換之外,與圖3中所示的s301至s307相關(guān)的處理流程與第二實(shí)施例類(lèi)似。
步驟s314
在步驟s314中,輸入圖像9005至9012被讀取,以被發(fā)送到圖像合成單元910。
步驟s315
在步驟s302中輸出的相應(yīng)特征量的貢獻(xiàn)程度(重要程度)從鑒別單元906發(fā)送到圖像合成單元910。其后,計(jì)算對(duì)應(yīng)于相應(yīng)輸入圖像的重要程度。圖12圖示了由圖像合成單元910進(jìn)行的處理的示例的細(xì)節(jié)。對(duì)應(yīng)于相應(yīng)輸入圖像9005至9012的重要程度由相應(yīng)特征量重要程度中對(duì)應(yīng)于相應(yīng)輸入圖像的重要程度之和來(lái)定義。通過(guò)整合針對(duì)相應(yīng)輸入圖像計(jì)算的重要程度而獲得的值可以采用十進(jìn)制格式,并且采用超過(guò)亮度范圍0至255的二維矩陣形式。這些獲得的結(jié)果被累積,并且最終獲得的二維矩陣被再次歸一化成包含在0至255的范圍內(nèi),以獲得可視化的圖像911。
第四實(shí)施例
在下文中,將參照附圖描述本發(fā)明的第四實(shí)施例(示例性實(shí)施例)。根據(jù)第四實(shí)施例,在通過(guò)拍攝單個(gè)檢查目標(biāo)獲得多個(gè)圖像并且通過(guò)從圖像中提取特征量來(lái)執(zhí)行外觀檢查的情況下,由鑒別器計(jì)算用于每個(gè)圖像的異常程度,并且按輸入圖像的數(shù)量而定的異常程度被彼此整合,以再次確定其是正常還是異常,并且還通過(guò)將這個(gè)時(shí)候的多個(gè)異常得分設(shè)置為參考來(lái)生成指示檢查結(jié)果的原因的圖像。
根據(jù)第二實(shí)施例,當(dāng)輸入在多個(gè)照明條件下獲得的拍攝圖像時(shí),從所拾取的圖像提取的特征量被彼此整合,以便由單個(gè)鑒別器確定為正常或異常。但是,由于在生產(chǎn)線中的實(shí)際使用情況下執(zhí)行單獨(dú)拍攝花費(fèi)時(shí)間,尤其是如果在所有拍攝結(jié)束時(shí)才執(zhí)行檢查的話,就所花費(fèi)的時(shí)間而言這可能是不方便的。鑒于上述情況,在執(zhí)行上述檢查的情況下,設(shè)計(jì)了以下線:其中布置有檢測(cè)對(duì)于相應(yīng)輸入圖像具有不同趨勢(shì)的異常的檢查裝置。在上述情況下,也旨在通過(guò)使用由每個(gè)鑒別器輸出的異常得分來(lái)生成指示檢查結(jié)果的原因的圖像。
在圖13中,輸入圖像9005至9012被輸入,并且從輸入圖像9005至9012中提取在特征提取單元9050至9057中先前選擇的特征量。在鑒別單元9060至9067中針對(duì)分別提取的特征量來(lái)計(jì)算異常程度d130至d137。在本文中,鑒別單元9060至9067例如通過(guò)子空間方法等執(zhí)行鑒別,并且使用使得可以計(jì)算距正常數(shù)據(jù)的分布的距離作為異常程度的方法。每個(gè)鑒別處理和由圖整合單元9080至9087輸出圖的處理與其中拍攝一個(gè)輸入圖像的根據(jù)第一實(shí)施例的那些處理相似,并且執(zhí)行鑒別處理和可視化圖像生成。按輸入圖像的數(shù)量而定的異常程度被進(jìn)一步發(fā)送到鑒別單元90600,以便以綜合的方式確定結(jié)果,使得確定檢查目標(biāo)是正常還是異常。鑒別單元90600可以使用任何鑒別方法。例如,可以使用簡(jiǎn)單的方法,諸如對(duì)異常程度d130至d137的總值執(zhí)行閾值確定的方法,或者針對(duì)每個(gè)異常程度d130至d137預(yù)先設(shè)置閾值并在甚至其中一個(gè)異常程度超過(guò)閾值的情況下將其確定為異常的方法。其后,由相應(yīng)的圖整合單元9080至9087計(jì)算出的特征量圖fmap1300至fmap1307被發(fā)送到圖整合單元90800。然后,圖整合單元90800接收由鑒別單元9060至9067輸出的異常程度d130至d137。如圖14中所示,關(guān)于相應(yīng)特征量得分圖的對(duì)應(yīng)異常程度被相互整合并累積,以生成可視化的圖像909。這基于如下想法:由于可以想到具有高異常程度的對(duì)象強(qiáng)烈地反映相應(yīng)的異常趨勢(shì),因此這可以等同于根據(jù)第一至第三實(shí)施例的重要程度來(lái)對(duì)待。
其它實(shí)施例
本發(fā)明的實(shí)施例還可以通過(guò)系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn),該計(jì)算機(jī)讀出并執(zhí)行記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)(例如,非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì))上的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以執(zhí)行本發(fā)明的上述(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè);以及還可以通過(guò)由系統(tǒng)或裝置的計(jì)算機(jī)通過(guò)例如從存儲(chǔ)介質(zhì)讀出并執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令以執(zhí)行上述(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)的功能的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)可以包括中央處理單元(cpu)、微處理單元(mpu)或其它電路系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè),并且可以包括單獨(dú)計(jì)算機(jī)或單獨(dú)計(jì)算機(jī)處理器的網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可以例如從網(wǎng)絡(luò)或存儲(chǔ)介質(zhì)提供給計(jì)算機(jī)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括例如硬盤(pán)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)、分布式計(jì)算系統(tǒng)的存儲(chǔ)裝置、光盤(pán)(諸如緊湊盤(pán)(cd)、數(shù)字通用光盤(pán)(dvd)或藍(lán)光光盤(pán)(bd)tm)、閃存設(shè)備、存儲(chǔ)卡等中的一個(gè)或多個(gè)。
雖然已經(jīng)參考示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明,但是應(yīng)當(dāng)理解的是,本發(fā)明不限于所公開(kāi)的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍應(yīng)當(dāng)被賦予最廣泛的解釋?zhuān)员愫w所有此類(lèi)修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
本申請(qǐng)要求于2014年12月12日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)no.2014-251881和于2015年9月24日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)no.2015-187463的優(yōu)先權(quán),因此這兩個(gè)申請(qǐng)通過(guò)引用而全部并入本文。