タイの計測機器事業者向け、白色粉末上の濃色の点をカメラで数えるシステム(Spot Counter)

課題の背景

本事例の課題は、目視で順に数える代わりに、カメラ画像からトレイ内の白色粉末上の濃色の点（色粒または黒点）を数えることです。お客様はタイの計測機器事業の企業で、検査対象エリアは8x10センチメートルです。

一般に、白地の上の小さな点を目視で数える作業には時間がかかり、結果は数える人に左右されます。画像から数えるプログラムは、すべてのトレイを同じ基準で判定し、結果を画面ですぐにユーザーへ表示します。

要件と制約

システムには、トレイ全体の画像から点を数えられること、およびプログラムを修正せずにユーザー自身で基準を調整できることが求められました。プロジェクト提案書に記載された主な要件は次のとおりです。

• トレイ内の白色粉末上の濃色の点を数える（検査エリア8x10センチメートル）
• どの程度濃い点を数えるかをユーザー自身で調整できる
• カウント結果をプログラム画面に表示する
• 8 mmレンズ付きカラーカメラをトレイの上方にトップビューで設置し、プログラムとともに納品するコンピューターに接続する

カメラ画像から点を数えるプログラムの仕組みと、この方法を選んだ理由

Spot Counterプログラムはトレイの静止画を撮影し、濃さ（Intensity）と点のサイズ（Size）の基準に従って画像を白黒に変換したうえで、両方の基準を満たす点を数えます。この方法を選んだのは、どの程度濃い点を数えるかをユーザー自身で調整できることが要件だったためです。濃さの基準はこの要件に直接対応し、サイズの基準は実際の点ではない小さな跡を除外するのに役立ちます。

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   電源を入れるとプログラムが使用可能に

   電源を入れるとプログラムが自動で起動し、左画面にカメラのライブ映像（Preview）が表示されます。ユーザーはこの映像を見ながら、トレイが画像の枠内に収まるように配置します。

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   Runを押して静止画を撮影

   ユーザーがRunボタンまたはキーボードのEnterキーを押すと、プログラムはトレイの静止画を撮影して左画面に表示します。

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   Thresholdで点を粉末の地から分離

   プログラムは設定済みのIntensityとSizeの値に従って画像を白黒に変換し、検出したすべての点に赤い円を付けて結果を右画面に表示します。

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   点の数を読み取る

   Result欄に点の数が整数で表示されます。500点を超えて検出した場合はover 500と表示されます。ユーザーはMark ON/OFFボタンを押して赤い円の表示と非表示を切り替えられます。

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   Config画面で基準を調整

   プログラムはConfig画面に入る前に毎回確認を求めます。ユーザーはIntensityとSizeの値を、スライダー、数値入力欄、増減ボタンのいずれでも調整できます。設定値は電源を切って再度入れた後も保持されます。

納入物

当社は、ハードウェアと本案件向けに開発したプログラムからなる、すぐに使用できる点カウントセットを納品しました。納品物は次のとおりです。

• Spot Counterプログラム：ユーザー画面、画像処理、ソフトウェアテスト
• プログラムをインストール済みのコンピューター
• トレイの上方にトップビューで設置するカラーカメラと8 mmレンズ
• システムの設置と設定
• 納品後のフォローアップと問題対応

実施手順

本案件の期間は、プロジェクトの提案から納品後のフォローアップまで、2016年から2017年5月までです。作業の流れは次のとおりです。

1. 2016年：見積もりとプロジェクトの提案、およびシステム要件の定義
2. 2017年3月：プログラム搭載コンピューター、カラーカメラ、レンズを納品
3. 2017年3月–4月：プログラムの動作テスト項目を作成
4. 2017年5月：お客様の画像を確認し、照明の調整を助言、Cube 5 MPカメラを試用向けに送付

納品後に繰り返しカウントの結果が一致しなかった理由と、当社の助言

原因はトレイ全体に光が均一に当たっていないことでした。納品後、カウントを繰り返すと値が一致せず、プログラムが黒点の検出を誤ることが分かりました。お客様から送られた画像を確認したところ、トレイ全体で粉末の地の明るさが均一ではありませんでした。そこで照明を均一な明るさに整えるよう助言し、レンズアクセサリー付きCube 5 MPカメラをお客様の試用向けに送付しました。

納品書類で確認できた成果

確認できた成果は、納品とプログラムの動作テストです。当社は2017年3月に、Spot Counterプログラム搭載コンピューター、カラーカメラ、レンズを計測機器事業のお客様に納品し、2017年3月–4月にテスト項目を作成しました。

テスト項目は、プログラムの自動起動、ライブ映像と静止画、赤い円付きの白黒画像、Result欄、over 500の表示、電源オフ後のIntensityとSizeの値の保持を対象としています。本事例には時間やカウントの正確さに関する測定値はなく、Cubeカメラの試用結果も記録されていません。

私たちが学んだこと

画像から点を数える作業の重要な原則は、基準を設定する前に照明を均一に整えることです。本案件から得られた原則は次のとおりです。

• 基準を設定する前に照明を整えます。照明が均一でないと、暗い側の地が点のように見え、Thresholdの調整だけでは解消しきれません。本案件では、繰り返しカウントの結果が一致しなかった原因は、トレイ全体に光が均一に当たっていないことでした。
• システムが数えた数値は、画像で確認できる必要があります。数えたすべての点に赤い円を付けることで、ユーザーはプログラムが何を数えたかを確認でき、結果に異常があるときは同じ画像を使って原因を調べられます。
• ユーザーが調整できる基準には、管理の手順が必要です。調整した値はそれ以降のすべてのトレイのカウントに影響します。そのため本プログラムは、Config画面に入る前に確認を求め、電源を切った後も値を保持します。

この手法をお客様の業務に適用する方法

トレイ内のサンプル上の点、色粒、または地と色が異なるものを数える必要がある場合は、本事例と同じ手法を利用できます。つまり、上方から撮影し、濃さとサイズの基準で点を分離し、確認用に数と位置を表示する手法です。調整が必要なのは、検査エリアと点のサイズに合わせたカメラ、レンズ、照明です。

• 鮮明な点と薄い点の両方を含む実際のサンプルを複数種類ご用意ください。当社が照明のテストとIntensityおよびSizeの基準設定に使用します。
• 検査エリアの大きさと数える必要がある最小の点のサイズを定めてください。カメラとレンズの選定に用います。
• カウントできる必要がある点の数の範囲と、点がその範囲を超えたときにプログラムが表示すべき内容を取り決めてください。
• 基準を調整する権限を持つ人を定めてください。調整した値はそれ以降のすべてのトレイのカウントに影響するためです。