JPH0319990B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、被検査物体の表面の色欠陥および表
面に発生する凹凸、異物混入、傷またはひび割れ
などの形状欠陥を検査する画像処理方法に関す
る。

背景技術 従来からの画像処理装置では、被検査物体をテ
レビカメラで撮像し、テレビカメラからの画像信
号を２値化処理する。そして２値化された画像デ
ータを画像メモリにストアし、その画像データを
演算処理して被検査物体の色欠陥や形状欠陥を検
出している。

前述のような２値化処理では、画像データの情
報量が少ないため、処理過程において混入した電
気的ノイズの影響を受けたり、テレビカメラが受
光する光量の変動によつて、正確なデータを得る
ことができない問題があつた。

目 的 本発明の目的は、ノイズに強く高精度で被検査
物体の表面の欠陥を検出することができる画像処
理方法を提供することである。

本発明は、被検査物体を撮像し、濃淡画像とし
てフレームメモリにストアし、欠陥領域の周縁を
検出する第１ステツプと、 周縁上の点毎に、周縁の内側と外側との近傍領
域間でフレームメモリのストア内容の濃淡の差を
全周に亘つて算出する第２ステツプと、 前記第２ステツプによつて算出された値と、第
１の予め定めた値とを比較し、算出された値が第
１の予め定めた値以上のときは周縁を残し、算出
された値が第１の予め定めた値未満のときは周縁
を消去する第３ステツプと、 前記第３ステツプによつて残された周縁に関し
て、前記第２ステツプによつて算出された値を全
周に亘つて加算し、この加算した値と第２の予め
定めた値とを比較する第４ステツプとを含むこと
を特徴とする画像処理方法である。

実施例 第１図は、本発明の一実施例のブロツク図であ
り、第２図は本発明の一実施例の動作を説明する
ための図である。画像処理装置１は、被検査物体
２の表面の色むらなどによる色欠陥やその表面に
発生する凹凸、異物混入、傷またはひび割れなど
の形状欠陥を検査する装置である。光源３は、被
検査物体２の表面が正反射しない角度で配置さ
れ、ななめ方向から被検査物体２を照射する。工
業用テレビカメラ４は、被検査物体２からの光を
撮像する。工業用テレビカメラ４からのアナログ
の画像データは、映像処理回路５内のアナログ／
デジタル変換器６に与えられデジタルの画像デー
タに変換され、フレームメモリＦ２にストアされ
る。フレームメモリＦ２は、１画素につ８ビツト
の容量を有しているため、第２図１で示す被検査
物体２の画像がたとえば256段階の濃淡画像とし
てストアされる。

アナログ／デジタル変換器６から出力されたデ
ジタルの画像データは、また微分回路７に与えら
れる。微分回路７では入力された被検査物体２の
濃淡画像の方向微分により画像中のエツジを抽出
する。濃淡画像からエツジを抽出するには画像中
の濃度の変化を取り出せばよいので一般に微分法
が用いられ、この微分回路７によつて画像のエツ
ジの濃淡差に対応したエツジ値とそのエツジの延
びる方向が求められる。微分回路７から出力され
るエツジ方向を示すデータはコード化され、方向
コードメモリ８にストアされる。微分回路７から
出力されるエツジが連続したエツジ線は、第２図
２のように幅広いため細線化処理回路９で第２図
３のように幅１画素の線に細められる。さらに細
線化されたエツジ線は、しきい値処理回路１０で
そのエツジ値と予め定められたしきい値と比較し
て、しきい値以下のエツジ値を有する画素の消去
が行なわれる。この処理よつて、画像処理過程で
混入する電気的ノイズによる画像データの除去が
行なわれる。

しきい値処理回路１０のしきい値が高かつた
り、原画像のコントラストが不十分であつたり、
あるいは電気的ノイズが多いときには、しきい値
処理されたエツジ線は、第２図４のように不連続
となる。これを完全な線画にするために細線延長
処理回路１１では、不連続となるエツジ線の端点
より始めて着目する画素とその周囲点との間で評
価関数を計算し、その値の最も大きい周囲点へと
エツジ線を延長して行く。この評価関数はたとえ
ば第１式のように表せる。

Hi＝｜ei｜²×cos（∠e₀−∠ei） ……(1) 但しｉ＝１，２，……，８ ここで｜ei｜は着目する画素の任意の周囲点の
微分値の大きさであり、∠eiはその画素の微分方
向値であり、∠e₀は着目する画素の微分方向値で
ある。このように他のエツジ線に交わまで延長化
処理を行なつたエツジ線は第２図５のように連続
となり、完全な線画としてフレームメモリＦ１に
ストアされる。

フレームメモリＦ１，Ｆ２および方向コードメ
モリ８はデータバス１２に接続されている。処理
回路１３は、データバス１２を介して被検査物体
２の色欠陥および形状欠陥を検出するための処理
を行なう。

第３図は前述の方向微分および細線化処理を説
明するための図である。第３図１で示される参照
符Ａ〜Ｉは、任意に抽出された９個の画素の濃度
にそれぞれ対応している。参照符Ｅの水平方向お
よび垂直方向の微分値は、第２式および第３式に
よつて表される。

ΔV＝（Ｇ＋Ｈ＋Ｉ）−（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）……(2) ΔV＝（Ａ＋Ｄ＋Ｇ）−（Ｃ＋Ｆ＋Ｉ）……(3) 画素Ｅで微分値｜ｅ｜Ｅは第４式で表され
る。

｜ｅ｜Ｅ＝√（ΔV）²＋（ΔH）² ……(4) また画素Ｅでの方向値∠eEは第５式で表され
る。

∠eE＝tan^-1（ΔV／ΔH）＋π／２ ……(5) このようにして各種画素について方向微分を行
ない、微分値によつて示されるエツジが連続した
エツジ線は、幅広いため細線化処理を行ない幅１
画素の線に細められる。

第３図２は、画素Ａ〜Ｉに対応する微分値｜ｅ
｜Ａ〜｜ｅ｜Ｉをす図である。｜ｅ｜Ａ〜｜ｅ｜
Ｉは、各画素の微分値の画素Ｅに着目し、∠eE
の方向と直角向にある２つの画素の微分値と画素
Ｅの｜ｅ｜Ｅとを比較し、｜ｅ｜Ｅがこの両隣の
つの微分値よりも大きいとき、たとえばπ／４≧
∠eE≧3π／４のとき、｜ｅ｜Ｅ＞｜ｅ｜Ｄかつ｜
ｅ｜Ｅ≧｜ｅ｜Ｆであれば、細線化画像上に対応
するアドレスにフラグをてる。このようにアナロ
グ／デジタル変換器５からの画像データを逐次的
に走査し、フラグを立ててゆく。これをすべての
画素について行なうことによつて第２図３に示す
細線化画像を得ることができる。

第４図および第５図は、エツジフラグのある画
素Ｅの方向に交差するマスク領域Ｍ，Ｎを説明す
るための図である。処理回路１３は、フレームメ
モリＦ１をラスタスキヤンしてエツジフラグの有
無を検出し、エツジフラグが検出されるとその画
素Ｅのエツジ方向が方向コードメモリ８から読み
出され、その方向に対して交差する方向に左右対
称なマスク領域Ｍ，Ｎが設定される。マスク領域
Ｍは、複数（本実施例では３個）の領域部分m₁
〜m₃を有し、マスク領域Ｎは領域部分m₁〜m₃と
同じ数の領域部分n₁〜n₃を有する。これらの領域
部分m₁〜m₃，n₁〜n₃は、たとえば３画素×３画
素の大きさであり、画素Ｅを中心として前記交差
する方向にそれぞれ一列に配置される。このマス
ク領域Ｍ，Ｎ内のアドレスに対応する各画素の濃
度をフレームメモリＦ２より読み出し、マスク領
域Ｍ，Ｎ内のそれぞれの平均濃度を算出する。こ
こで平均濃度を用いるのは、平滑化により画像ノ
イズを除去するためである。

次に領域部分ｍ１，ｎ１と、領域部分ｍ２，ｎ
２と領域部分ｍ３，ｎ３の各平均濃度の差または
比（≧１）をそれぞれ算出し、この３組の中の最
大値を求めて予め定められた弁別レベルと比較演
算する。たとえば着目する画素Ｅの平均濃度の差
I₁および比I₂は、第６式、第７式で示される。

I₁＝MAX(m₁-n₁,m₂-n₂,m₃-n₃) ……(6) I₂＝MAX(m₁/n₁,m₂/n₂,m₃/n₃) ……(7) ここでm₁，m₂，m₃，n₁，n₂，n₃は、マスク領
域部分m₁〜m₃，n₁〜n₃のそれぞれの平均濃度で
あり、m₁≧n₁，m₂≧n₂，m₃≧n₃の関係にある。

いま予め定められた弁別レベルの値をＳ１、比
をＳ２とすると、I₁≦S₁またはI₂≧S₂のとき、フ
レームメモリＦ１上でそのフラグを消去し、I₁＞
S₁またはI₂＞S₂のとき、フレームメモリＦ１上で
そのフラグを残す。以下同様の方法でフレームメ
モリＦ１のすべての画素についてフラグ処理を行
なうと欠陥部の強いエツジのみが最終的に残り、
ノイズおよび欠陥部の弱いエツジは消去すること
ができる。

このようにマスク領域Ｍ，Ｎを前記のように各
３組設定することにより、微分方式では第５図に
示すように従来困難であつた比較的なめらかな濃
度差のある欠陥も抽出することが可能である。マ
スク領域Ｍ，Ｎの組数および各マスク領域部分
m₁〜m₃，n₁〜n₃間の距離は、対象となる欠陥に
より適切な値を選ぶとよい。またフレームメモリ
Ｆ１上で弱いフラグを消去していくかわり、別の
１ビツトデータがストア可能なフレームメモリに
残すフラグのみをストアしていくような構成であ
つてもよい。

第６図を参照して前述の処理で残つたフラグの
持つ平均濃度I₁またはI₂の値を別のフレームメモ
リに記憶しておき、細線延長画像で閉ループを描
く欠陥部のエツジについてこの値をすべて加算す
る。この和を予め設定してある良否判定のための
基準値を比較し、良否の判断をする。

以下、マスク領域Ｍ，Ｎの平均濃度の差I₁を用
いて説明する。第６図１はエツジの周縁部が大き
く、コントラストの弱い欠陥のエツジを表し、第
６図２はエツジの周縁部が小さく、コントラスト
の強い欠陥のエツジを表わしている。エツジ上の
領域Ｐで囲んである数値は前述のフラグを消去す
る処理を施した後に残されたフラグの平均濃度I₁
の値である。このとき弁別レベルS₁の値は小さく
設定し、ノイズのみを消去しておく。これらの領
域Ｐで囲まれた値を各欠陥の閉ループごと加算す
る。この値を良否判定用のしきい値と比較し良否
の判定を行なう。このようにすれば色むらの薄
く、かつエツジの周縁部の大きい欠陥と、色むら
濃いエツジ周縁部の小さい欠陥を同時に検出する
ことが可能である。

第７図は、人が目視検査により欠陥を検出する
場合の判定基準を示すグラフであり、前記アルゴ
リズムによりこの基準とほぼ同様の欠陥の認識が
可能となる。

効 果 以上のように本発明によれば、被検査物体の欠
陥部の周縁を検出し、その周縁上の各点で内外近
傍領域間の濃淡の差を算出し、この差が第１の予
め定めた値以上である周縁についてのみ、その算
出値を全周に亘つて加算し、この加算した値を第
２の予め定めた値と比較する。したがつて、第２
の予め定めた値と比較する値には、欠陥部の周縁
の長さおよび周縁における濃淡の差が反映され、
ノイズの影響を受けずに、高精度で被検査物体の
表面の欠陥を抽出することができる。また、微分
方式では除去困難であつたエツジの周縁が大きく
てコントラストの弱い欠陥と、エツジの周縁が小
さいがコントラストの強い欠陥の両方が検出で
き、人間の目に近い認識結果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の画像処理装置１の
ブロツク図、第２図は画像処理装置１の動作を説
明するための図、第３図は方向微分および細線化
処理を示す図、第４図および第５図はエツジフラ
グのある画素のエツジ方向に交差する領域を説明
するための図、第６図はエツジの周縁部分を模式
化して示した図、第７図は欠陥の大きさとコント
ラストとの関係を示すグラフである。 １……画像処理装置、２……被検査物体、６…
…アナログ／デジタル変換器、７……微分回路、
８……方向コードメモリ、９……細線化処理回
路、１０……しきい値処理回路、１１……細線延
長化処理回路、Ｆ１，Ｆ２……フレームメモリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検査物体を撮像し、濃淡画像としてフレー
   ムメモリにストアし、欠陥領域の周縁を検出する
   第１ステツプと、 周縁上の点毎に、周縁の内側と外側との近傍領
   域間でフレームメモリのストア内容の濃淡の差を
   全周に亘つて算出する第２ステツプと、 前記第２ステツプによつて算出された値と、第
   １の予め定めた値とを比較し、算出された値が第
   １の予め定めた値以上のときは周縁を残し、算出
   された値が第１の予め定めた値未満のときは周縁
   を消去する第３ステツプと、 前記第３ステツプによつて残された周縁に関し
   て、前記第２ステツプによつて算出された値を全
   周に亘つて加算し、この加算した値と第２の予め
   定めた値とを比較する第４ステツプとを含むこと
   を特徴とする画像処理方法。