JPH0337229B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、被検出物体の表面に発生する凹凸、
異物混入、傷などの欠陥を検出するために被検出
物体を撮像して、その画像データを処理する画像
処理装置に関する。

背景技術 被検出物体の表面における傷などの形状欠陥を
画像処理によつて検出する方法がある。従来技術
の画像処理装置では被検出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
被検出物体の欠陥を検出している。

上述のような２値化処理では、画像データのデ
ータ量が少ないため、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、このような従来の技術的問題
を解決し、画像ノイズや受光する光量の変化など
の影響を受けず、正確な画像データを得ることが
でき、被検出物体の欠陥を検出することができる
画像処理装置を提供することである。

本発明は、被検出物体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段からのアナログ信号出力をデジタル
信号に変換するアナログ／デジタル変換器と、ア
ナログ／デジタル変換器からの画像データを２値
化処理によつて撮像画面内の被検出物体の画像の
みを取り出す２値化処理ゲート回路と、被検出物
体の濃淡画像を格納する第１のフレームメモリ
と、被検出物体の画像を方向微分し、画像エツジ
の濃淡差に対応したエツジ値とそのエツジの延び
る方向を示す値を求める微分回路と、微分回路に
よつて求められた前記方向値をコードデータとし
て格納する方向コードメモリと、微分された画像
のエツジを細くする細線化処理回路と、細線化さ
れた画像のエツジ値を予め定められたしきい値と
レベル弁別し、しきい値以下のエツジ値を有する
画像を消去するしきい値処理回路と、しきい値処
理された画像を格納する第２のフレームメモリ
と、各メモリに格納されたデータを処理する処理
装置とを含み、 しきい値処理画像のエツジを検出し、エツジが
検出された複数の画素のエツジ方向を前記方向コ
ードメモリから取り出し、前記複数の画素のエツ
ジ方向と交差する方向に隣接する２つの予め定め
たまとまつた形状の領域で、各領域毎の平均濃度
の差または比を予め定められた弁別レベルと比較
して、弁別レベル以上の領域の集合を予め定めた
大きさと比較することを特徴とする画像処理装置
である。

また本発明は、被検出物体を撮像する撮像手段
と、前記撮像手段からのアナログ信号出力をデジ
タル信号に変換するアナログ／デジタル変換器
と、アナログ／デジタル変換器からの画像データ
を２値化処理によつて撮像画面内の被検出物体の
画像のみを取り出す２値化処理ゲート回路と、被
検出物体の濃淡画像を格納する第１のフレームメ
モリと、被検出物体の画像を方向微分し、画像エ
ツジの濃淡差に対応したエツジ値とそのエツジの
延びる方向を示す値を求める微分回路と、微分回
路によつて求められた前記方向値をコードデータ
として格納する方向コードメモリと、微分された
画像のエツジを細くする細線化処理回路と、細線
化された画像のエツジ値を予め定められたしきい
値とレベル弁別し、しきい値以下のエツジ値を有
する画像を消去するしきい値処理回路と、しきい
値処理された画像を格納する第２のフレームメモ
リと、各メモリに格納されたデータを処理する処
理装置とを含み、 しきい値処理画像のエツジを検出し、エツジが
検出された複数の画素のエツジ方向を前記方向コ
ードメモリから取り出し、前記複数の画素のエツ
ジ方向と交差する方向に隣接して細長く延びるマ
スク領域内の濃度の最大値および最小値を抽出
し、濃度の最大値と最小値の差または比を予め定
められた弁別レベルと比較して、弁別レベル以上
の領域の集合を予め定めた大きさと比較すること
を特徴とする画像処理装置である。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の画像処理装置１
のブロツク図である。画像処理装置１は、光源２
から被検出物体３の表面に正反射しない角度で光
を照射し、被検出物体３を撮像手段であるテレビ
カメラ４で撮像して画像として取り込む。テレビ
カメラ４からのアナログ信号出力はアナログ／デ
ジタル変換器５でデジタル信号に変換される。デ
ジタル変換された画像データは、２値化処理ゲー
ト回路６で被検出物体３の画像のみ取り出され
る。第２図には２値化された撮像画面Ｐが示され
ている。被検出物体３の画像Ｘ部分を論理値
「１」とし、その他の画像部分を論理値「０」と
して、撮像画面Ｐが２値化される。２値化によつ
て識別される被検出物体３の画像Ｘ部分の画像デ
ータのみ取り出されるように２値化処理回路６が
働き、第１フレームメモリ７と微分回路８に被検
出物体３の画像データが出力される。第１フレー
ムメモリ７には、第３図示のように被検出物体３
の画像が、たとえば256階調の濃淡画像として格
納される。参照符Ｋで示されている部分は被検出
物体３の欠陥部分である。

微分回路８では入力された被検出物体３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８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。エツジは、画像中の濃度が
変化する部分であるから、エツジの延びる方向は
濃淡差の方向と垂直である。微分回路８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９に格納される。微分回路８か
ら出力されるエツジが連続したエツジ線は、幅広
いため細線化処理回路１０で幅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１１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。この処理によつ
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。しきい値処理さ
れたエツジ線画は、２値化データとして、第４図
に示されているように第２フレームメモリ１２に
格納される。第２フレームメモリ１２において、
エツジフラグは論理値「１」ならばエツジ点Ｆ、
論理値「０」ならば非エツジ点という１ビツトデ
ータである。第１フレームメモリ７、第２フレー
ムメモリ１２および方向コードメモリ９に格納さ
れたデータをデータバス１３を介して、処理装置
１４は、被検出物体３の欠陥を検出するための処
理を行なう。

第５図は、被検出物体３の欠陥を検出するため
の処理動作を示すフローチヤートである。処理装
置１４は、第２フレームメモリ１２を第４図示の
矢符LSで示される方向に順次直線走査するよう
に左上の画素から右下の画素までいわゆるラスタ
スキヤンしてエツジフラグを検出する。ステツプ
１では第１フレームメモリのラスタスキヤンが終
了したか否かが判断される。ラスタスキヤンが終
了していないとステツプn2に移つて第２フレー
ムメモリ１２のしきい値処理された画像のエツジ
フラグを検出する。フラグの個数は零に初期化す
る。次にステツプn3に移つてエツジフラグが検
出されたか否かが判断される。エツジフラグが検
出されないとステツプn1に戻る。エツジフラグ
が検出されるとステツプn4に移つて方向コード
メモリ９より検出された画素Ａのエツジフラグの
エツジ方向が読み出され、フラグの個数は１だけ
増加される。ステツプn5では、第６図に示され
ているように検出された画素Ａのエツジフラグの
エツジ方向と交差する領域Ｅ１，Ｅ２の濃淡差ま
たは濃淡比が算出される。この領域Ｅ１，Ｅ２の
大きさは、画素数で言えば、たとえば３画素×３
画素程度の大きさのものである。平均濃度は領域
Ｅ１，Ｅ２のアドレスに対応する画素の濃度を第
１フレームメモリ７より読み出して算出される。
そして領域Ｅ１，Ｅ２の平均濃度の差または比が
求められる。ステツプn6に移つてその差または
比が予め定められた弁別レベルより大きいか否か
が判断される。前記差または比が弁別レベルより
小さいときは、ステツプn1に戻る。前記差また
比が弁別レベルよりも大きいとき、ステツプn7
に移つて、ソフトウエアでバツフアにフラグを立
てる。これで検出された画素Ａの処理は終了し、
第２フレームメモリ１２上の画素Ａのエツジフラ
グは消去される。これは次のラスタスキヤンした
ときに、重複処理されるのを避けるためである。
次にこの画素Ａとつながつている画素を見い出
し、存在すればその画素でも同様にそのエツジ方
向と交差し隣接される領域の濃淡差または濃淡比
が求められ、平均濃度の差または比が弁別レベル
よりも大きければ、画素Ａのフラグが立てられた
のと同じバツフアにフラグが立てられる。そして
その画素の第２メモリ１２上のエツジフラグが消
去される。このように同様のエツジフラグ検出処
理が順次繰り返され、つながる画素が見つからな
くなるか、あるいは２つの領域の平均濃度差また
は比が弁別レベル以下になるまで続けられる。

すなわちエツジは、第２フレームメモリ１２内
のしきい値処理されたエツジ線画上のエツジフラ
グの連なりを調べて追跡される。エツジフラグの
連なりは、第４図の点Ｆのように、一般に双方向
に伸びて閉ループを形成する。ステツプn3でエ
ツジフラグの検出された画素については、まず一
方向についてエツジの連なりが追跡される。エツ
ジの連なりが閉ループであれば、追跡の結果、出
発点のの画素に戻る。

以上のようにしてエツジの追跡を行うことがで
きるのは、エツジは画像中の濃度の変化に対応
し、濃淡差の方向と垂直に延びるからである。こ
の垂直方向は、エツジ方向コードとして方向コー
ドメモリ９に格納されているので、こ方向をたど
れば、エツジの連なりを追跡することができる。

エツジ方向と交差し隣接される領域の濃淡差ま
たは濃淡比が予め定める値以下のときは、不明瞭
なエツジであり、エツジ連なりは終了するものと
判断し、追跡を終了する。

このような処理で立てられたバツフアのフラグ
が予め定められた値Ｎ個以上になれば、その被検
査物体３は欠陥を有し、不良品であると判断され
る。ステツプn8ではバツフアのフラグがＮ個以
上か否かが判断される。フラグがＮ個以上あれば
ステツプn9に移つて被検査物体３は不良品であ
ると判断される。フラグがＮ個以下のとき、ステ
ツプn10に移つて検出された画素のエツジフラグ
が消去される。ステツプn11では検出された画素
につながるエツジフラグのある画素が検索され
る。ステツプn12でエツジフラグのある画素は存
在するか否かが判断される。エツジフラグのある
画素が存在するとステツプn4に戻つて、ステツ
プn4〜n12が繰り返される。エツジフラグのある
画素が存在しないときステツプn1に戻り、ラス
タスキヤンが終了するとステツプn13で被検査物
体３は欠陥のない良品と判断される。

このようにして、被検査物体３の欠陥が検査さ
れるので、孤立点や画像ノイズは欠陥部と判断さ
れず、検出精度が向上される。

上述の方向微分、細線化処理、しきい値処理の
アルゴリズム及び回路については、従来よりよく
知られている適宜の方式を採用すれば良いもので
ある。

本発明の他の実施例として、エツジフラグのあ
る画素のエツジ方向と交差する方向に隣接して細
長く延びる２つのマスク領域内の濃度をレベル弁
別して、被検出物体３の欠陥を検出する場合につ
いて述べる。第７図は被検出物体３の濃淡画像が
第１フレームメモリ７に格納されている状態を示
し、第８図は被検出物体３のしきい値処理された
画像が第２フレームメモリ１２に格納されている
状態を示す。参照符Ｋは被検出物体３の欠陥部分
の画像を示し、参照符FLは論理値「１」である
エツジフラグのある画素を示している。第２フレ
ームメモリ１２をラスタスキヤンしてエツジフラ
グの有無が検出され、エツジフラグが検出される
とその画素Ａのエツジ方向が方向コードメモリ９
から読み出され、その方向に対して交差する方向
に１列の第９図示のようなマスク領域Ｍが設定さ
れる。このマスク領域Ｍは、たとえば９画素×１
画素の大きさである。そこでこのマスク領域Ｍア
ドレスに対応する画素の濃度を第１フレームメモ
リ７より読み出し、マスク領域Ｍ内の濃度の最大
値および最小値を抽出する。第１０図にはその処
理動作を示すフローチヤートが示されている。ス
テツプm1〜m4は上述の実施例のステツプn1〜n4
に対応して、同様の処理が行なわれる。ステツプ
m5では上述のようにマスク領域Ｍ内の濃度の最
大値および最小値が求められ、その最大値と最小
値の差または比が演算される。ステツプm6に移
つて前記差または比が予め定められた弁別レベル
と比較され、その値が小さいとステツプm1に戻
る。前記差または比が弁別レベルより大きけれ
ば、ソフトウエア上でバツフアにフラグを立て
る。これで検出された画素Ａのエツジフラグは消
去される。前記画素Ａにつながつている画素が検
出されると、同様にエツジ方向と交差する方向に
１列のマスク領域を設定し、濃度の最大値と最小
値が求められ、その最大値と最小値の差または比
が演算される。この差または比が弁別レベルより
も大きければ、前に検出された画素Ａのフラグが
立てられたバツフアにフラグが立てられるととも
に、この画素のエツジフラグが消去される。この
ようにして同様の処理が繰り返され、つながる画
素が見つからなくなるまたはとぎれるか、あるい
はマスク領域Ｍ内の濃度の最大値と最小値の差ま
たは比が弁別レベル以下になるまで続けられる。
この処理でバツフアのフラグが予め定めた値Ｎ個
以上になれば、その被検出物体３は欠陥を有し不
良であると判断される。ステツプm7ではバツフ
アにフラグが立てられ、ステツプm8に移つてフ
ラグの数がＮ個以上か否かが判断される。フラグ
の数がＮ個以上であればステツプm9に移つて被
検出物体３は欠陥を有し、不良品と判断される。
ステツプm10では検出された画素のフラグが消去
され、ステツプm11ではエツジフラグのあつた画
素とつながつているエツジフラグのある画素がさ
がされる。その画素が存在すればステツプm4に
戻つて、ステツプm4〜m12が繰り返される。存
在しないとステツプm1に戻つてラスタスキヤン
が終了するとステツプm13で被検出物体３が欠陥
のない良品と判断される。

上述の実施例は比較的広がつた領域の欠陥の検
出に適し、この他の実施例は比較的細長く延びた
欠陥の検出に適する。

効 果 本発明は上述ように構成したものであるから、
被検出物の欠陥を自動的に検出認識するに際し、
位置決めが不要であるため、作業性が良い効果を
有する他光量変動があつても所定の検出精度が得
られまた画像ノイズの影響をほとんど受けない効
果を有し、しかも画像データの情報量を削減する
ことなく処理を行なつているため、高精度の欠陥
認識動作が得られ、また１画素程度の欠陥であつ
ても連続していれば検出可能である効果を有する
ものである。

【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２値化された画像を示す
図、第３図は第１フレームメモリ７を示す図、第
４図は第２フレームメモリ１２を示す図、第６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５図は本発明に関
する処理動作を説明するためのフローチヤート、
第７図は他の実施例の第１フレームメモリ７を示
す図、第８図は他の実施例の第２フレームメモリ
１２を示す図、第９図は他の実施例のエツジフラ
グのある画素のエツジ方向に交差するマスク領域
を説明するための図、第１０図は他の実施例に関
する処理動作を説明するためのフローチヤートで
ある。 １…画像処理装置、３…被検出物体、４…テレ
ビカメラ、５…アナログ／デジタル変換器、６…
２値化処理ゲート回路、７…第１フレームメモ
リ、８…微分回路、９…方向コードメモリ、１０
…細線化処理回路、１１…しきい値処理回路、１
２…第２フレームメモリ、１４…処理装置、Ｅ
１，Ｅ２…領域、Ｍ…マスク領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検出物体を撮像する撮像手段と、前記撮像
   手段からのアナログ信号出力をデジタル信号に変
   換するアナログ／デジタル変換器と、アナログ／
   デジタル変換器からの画像データを２値化処理に
   よつて撮像画面内の被検出物体の画像のみを取り
   出す２値化処理ゲート回路と、被検出物体の濃淡
   画像を格納する第１のフレームメモリと、被検出
   物体の画像を方向微分し、画像エツジの濃淡差に
   対応したエツジ値とそのエツジの延びる方向を示
   す値を求める微分回路と、微分回路によつて求め
   られた前記方向値をコードデータとして格納する
   方向コードメモリと、微分された画像のエツジを
   細くする細線化処理回路と、細線化された画像の
   エツジ値を予め定められたしきい値とレベル弁別
   し、しきい値以下のエツジ値を有する画像を消去
   するしきい値処理回路と、しきい値処理された画
   像を格納する第２のフレームメモリと、各メモリ
   に格納されたデータを処理する処理装置とを含
   み、 しきい値処理画像のエツジを検出し、エツジが
   検出された複数の画素のエツジ方向を前記方向コ
   ードメモリから取り出し、前記複数の画素のエツ
   ジ方向と交差する方向に隣接する２つの予め定め
   たまとまつた形状の領域で、各領域毎の平均濃度
   の差または比を予め定められた弁別レベルと比較
   して、弁別レベル以上の領域の集合を予め定めた
   大きさと比較することを特徴とする画像処理装
   置。 ２ 被検出物体を撮像する撮像手段と、前記撮像
   手段からのアナログ信号出力をデジタル信号に変
   換するアナログ／デジタル変換器と、アナログ／
   デジタル変換器からの画像データを２値化処理に
   よつて撮像画面内の被検出物体の画像のみを取り
   出す２値化処理ゲート回路と、被検出物体の濃淡
   画像を格納する第１のフレームメモリと、被検出
   物体の画像を方向微分し、画像エツジの濃淡差に
   対応したエツジ値とそのエツジの延びる方向を示
   す値を求める微分回路と、微分回路によつて求め
   られた前記方向値をコードデータとして格納する
   方向コードメモリと、微分された画像のエツジを
   細くする細線化処理回路と、細線化された画像の
   エツジ値を予め定められたしきい値とレベル弁別
   し、しきい値以下のエツジ値を有する画像を消去
   するしきい値処理回路と、しきい値処理された画
   像を格納する第２のフレームメモリと、各メモリ
   に格納されたデータを処理する処理装置とを含
   み、 しきい値処理画像のエツジを検出し、エツジが
   検出された複数の画素のエツジ方向を前記方向コ
   ードメモリから取り出し、前記複数の画素のエツ
   ジ方向と交差する方向に隣接して細長く延びるマ
   スク領域内の濃度の最大値および最小値を抽出
   し、濃度の最大値と最小値の差または比を予め定
   められた弁別レベルと比較して、弁別レベル以上
   の領域の集合を予め定めた大きさと比較すること
   を特徴とする画像処理装置。