JPH04198741A - 形状欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、物体の形状的欠陥を検出する装置に関する。

［従来の技術］ 例えば、プリント基板の回路パターンの部分的欠損およ
び余剰を検出する方法として、電気学会論文誌ｒ１９７
４年９４−ｃ巻５号」記載の論文「複雑パターンを対象
とした傷抽出装置方式」に記載されている、拡大縮小法
が挙げられる。

この拡大縮小法の原理について、第１図を用いて説明す
る。

まず、第１図（ａ）に示すように、微小な欠けや突起等
の形状的欠陥のある対象パターンに対して、第１図（ｂ
）に示すように、周囲数画素を削る処理（縮小処理）を
行い、その後、第１図（ｃ）に示すように、周囲数画素
を太らせる処理（拡大処理）を行うことで、微小な突起
を除去する。

このようにして得られた画像を準正常パターンとし、こ
の準正常パターンから元の対象パターンとの差分をとる
ことにより、第１図（ｄ）に示すように、微小な突起を
検出する。

また、拡大処理（第１図（ｂ’））後に縮／１１処理（
第１図（Ｃ’））を行うことで、１１１／Ｊ％な欠けを
除去して、準正常パターンを作成し、元の対象パターン
との差分をとることにより、第１図（ｄ′）に示すよう
に、微小な欠けを検出する。

これらの処理を並列に行うことで、第１図（６）に示す
ように、微小な欠けおよび突起を一括して検出すること
ができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来のパターン欠陥検出方法では、パターンの
形状的特徴を失わないこと、および、隣接するパターン
と接触しないことが必要であるため、拡大処理および縮
／Ｊ％処理の回数が限られる。

その結果、欠損および余剰部分の形状的欠陥のうち、微
小なものしか検出することができないという問題点があ
る。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、物体の形状的欠
陥を、大きさに関係なく検出することが可能な形状欠陥
検出装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の形状欠陥検出装置
は、拡大処理および縮小処理のように、検査画像内の対
象物の形状を変化させるのではなく、対象物の輪郭情報
だけを利用して、幾何学的な輪郭モデルを作成し、この
輪郭モデルを基準パターンとして、対象画像と比較する
ことで、形状的欠陥を検出するようにしている。

そこで、本発明は、被検査対象物を撮像して対象画像を
得る撮像手段と、上記対象画像を処理する画像処理手段
とを備えた物体の形状欠陥検出装置において、上記画像
処理手段は、上記対象画像から輪郭モデルを作成する輪
郭モデル作成手段と、この輪郭モデルと元の対象画像と
を比較することで、被検査対象物の表面の形状的欠陥を
検出する形状欠陥検出手段とを有するようにしている。

また、本発明は、被検査対象物を撮像して対象画像を得
る撮像手段と、上記対象画像を処理する画像処理手段と
を備えた物体の形状欠陥検出装置において、上記画像処
理手段は、上記対象画像から輪郭モデルを作成する輪郭
モデル作成手段と、この輪郭モデルの領域内検水平方向
／垂直方向に計測することで、被検査対象物の表面の形
状的欠陥を検出する形状欠陥検出手段とを有するように
している。

上記輪郭モデル作成手段は、例えば、上記対象画像を直
線および円弧で近似することにより、上記輪郭モデルを
作成する。

また、上記輪郭モデル作成手段は、例えば、予め予想さ
れる直線と同方向に輪郭画素の投影分布をとり、その最
大度数位置近傍の画素点列を、上記対象画像を近似する
直線とする。

さらに、上記輪郭モデル作成手段は、例えば、隣接する
２直線から離れた画素点列を通り、かつ、上記２直線に
内接する円の中心位置を求め、その最大度数位置近傍の
内接円を、上記対象画像を近似する円弧とする。

［作用］ 本発明の形状欠陥検出装置においては、上記撮像手段に
より、被検査対象物を撮像して対象画像を得ると、上記
画像処理手段は、以下のように動作する。

まず、上記画像処理手段の輪郭モデル作成手段は、対象
画像を直線で近似し、角などの輪郭が曲線になっている
部分については、円弧で近似する。

このように、対象画像を直線および円弧で近似した輪郭
モデルを作成する。

そして、上記画像処理手段の形状欠陥検出手段は、作成
した輪郭モデルと元の対象画像とを比較することで、被
検査対象物の表面の形状的欠陥を検出する。

従って、同一対象における形状の相似的変化に対応でき
ると共に、大きさに関係なく、欠損および余剰部分の形
状的欠損を検出することができる。

なお、上記画像処理手段の形状欠陥検出手段は、作成輪
郭モデルの領域内を水平方向／垂直方向に計測すること
で、被検査対象物の表面の形状的欠陥を、定量的に検出
する。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を第２図〜第７図を用いて説明
する。

第２図は、本発明の一実施例の形状欠陥検出装置のシス
テム構成を示したブロック図である６第２図において、
２０１は被検査物、２０２はカメラ、２０３は画像処理
部、２０４は出力モニタである。

まず、被検査物２０１の表面をカメラ２０２で撮像し、
得られた画像信号を画像処理部２０３に送る。

画像処理部２０３は、送られた画像信号から輪郭モデル
を作成する。そして、この輪郭モデルと元の対象画像と
を比較し、被検査物２０１の欠損および余剰部分の形状
的欠陥を検出し、その結果を出力モニタ２０４に表示す
る。

第３図は輪郭モデルによる欠陥検出の概要を示した図で
ある。

第３図（ａ）は、被検査対象物２０１を撮像した結果、
得られた対象画像を示している。

第３図（ａ）において、斜線部分は背景、その他の部分
は対象物を示している。

輪郭モデルの作成は、まず、輪郭があると考えられる領
域に、予め第３図（ｂ）に示すように、ウィンドウを設
ける。このウィンドウ領域にある輪郭画素を利用し、輪
郭を、第３図（ｃ）に示すように、直線の式（Ｙ＝ａＸ
＋ｂ）として定義する。

各ウィンドウについて、同様に直線の式を定義し、第３
図（ｄ）に示すように、傾き、Ｙ切片、始点、終点を、
テーブルとして記録しておく。

なお、第３図（ｅ）に示すように、定義された直線に対
して、平行方向に距離Ωまたは垂直方向に距離りを計測
することで、形状的欠陥を定量的に検出するようにする
ことができる。

第４図〜第６図は１画像処理部２０３が行う輪郭モデル
作成の具体的な処理フローチャート、および、フローチ
ャートに基づく処理過程を示した図である。

画像処理部２０３は、ステップ４０１で、対象画像を２
値化し、１画素がＯ（黒）または１（白）の値を有する
ように変換する。

ここでは、第５図（、）において、斜線部分を０（黒）
、他の部分を１（白）とする。

次に、ステップ４０２で、黒と白の境界が、第３図で説
明したように、予め直線で規定されている各部分に対し
て、第５図（ｂ）のように、固定ウィンドウを設け、画
像処理する領域を限定する。そして、この固定ウィンド
ウの領域について、処理を行っていく。

ここでは、第５図（ｂ）の斜線部分の固定ウィンドウに
注目して説明する。

まず、ステップ４０３で、固定ウィンドウの領域に対し
て、画素が黒から白に変化するところの境界画素（以下
、変化点とする。）を、第５図（ｃ）に示すように、ウ
ィンドウの縦方向に検索することにより、変化点を検出
する。

次に、ステップ４０４で、第５図（ｄ）に示すｘ印のよ
うに、抽出された変化点について、第５図（ｆ）に示す
ように、固定ウィンドウの横方向に投影分布をとる。そ
して、最大度数値を求め、ステップ４０５で、その位置
近傍の変化点に限定して。

最小二乗法による直線近似を行う。

このように、予想される直線上の変化点に絞って直線近
似を行うことで、対象物の輪郭を正確に抽出することが
できる。

直線近似の後、角などが予め曲線で規定されている部分
に関しては、円弧で近似していく。

円弧近似の方法について、第６図（ａ）のＬｌ。

Ｌｌの２直線に挾まれる角部分に注目して説明する。

画像処理部２０３は、まず、ステップ４０６で、角部分
の輪郭画素を抽出するために、第６Ｗｉ（ｂ）に示すよ
うに、２直線ＬＬ、Ｌｌを内側にＷ画素分移動させ、直
線と対象物の境界との交点を求め、この交点間について
境界線追跡を行う。

次に、ステップ４０７で、抽出された個々の輪郭画素を
、第６図（ｃ）に示すように、一般化ハフ変換により、
２直線ＬＬ、Ｌｌに内接する円の半径Ｒｅにパラメータ
変換する。そして、変換された内接円半径Ｒｅについて
、第６図（ｆ）に示すように１度数分布をとり、最大度
数値の内接円半径Ｒｃ　（■ａｘ）を求め、第６図（ｄ
）に示すように、この半径Ｒｃ（ｗａｘ）の内接円を、
角部分の輪郭として定義する。

他の曲線部分についても同様に処理を行い、先に求めた
直線との交点および接点をまとめることにより、第６図
（ｅ）に示すように、直線および円弧による輪郭モデル
を作成することができる。

第７図は、円弧近似を行うために必要な重要な要素であ
る一般化ハフ変換の原理を示した図である。

第７図（ａ）において、２直線をＬｌ、　Ｌｌ、２直線
の角度を二等分する直線をＹ＝ｅＸ＋ｆ、直線と二等分
線との角度をθ、２直線の交点を（Ｘｃｒｓ。

Ｙ　ｃｒｓ）、内接円の中心点を（Ｘｃ、　Ｙｃ）、任
意の輪郭画素座標を（Ｘｉ、　Ｙｉ）、２直線の交点と
内接円の中心点との距離をＤ、任意の輪郭画素座標と内
接円の中心点との距離をＲｉ、内接円の半径をＲｃと置
く。

ここで、２直線Ｌｌ、Ｌｌは、直線近似により予め規定
されているとする。

２直線Ｌｌ、Ｌｌに内接する円の中心点（Ｘｃ。

Ｙｃ）の軌跡は、２直線の真ん中を通る直線、言い換え
れば、二等分線Ｙ＝ｅＸ＋ｆ上に存在すると考えること
ができる。

任意の内接円の中心点（Ｘｃ、　Ｙｃ）を定義したとす
れば、２直線の交点と内接円の中心点との距離り、任意
の輪郭画素座標と内接円の中心点との距離Ｒ１，内接円
の半径Ｒｃは、それぞれ、Ｄ　＝　　Ｘｃ−Ｘｃｒｓ　
　＋　Ｙｃ−Ｙｃｒｓ）”−（１）Ｒｉ＝　　Ｘｃ−Ｘ
ｉ　　＋　Ｙｃ−Ｙｉ）”　　　−（２）Ｒｃ＝Ｄｓｉ
ｎθ　　　　　　　　　　・（３）のように表現するこ
とができる。任意の輪郭画素座標（Ｘｉ、　Ｙｉ）が２
直線ＬＬ、Ｌｌに内接する円上の点であるためには、 Ｒｉ＝　Ｒｅ　　　　　　　　　　　　　・・・（４）
であることを満足する必要がある。

この条件を満たす内接円を、抽出された全ての輪郭画素
ついて求め、第７図（ｂ）に示すように、求めた内接円
の半径Ｒｃについての度数分布から最大度数の半径Ｒｃ
（＋ｍａｘ）を求め、この半径の内接円で輪郭を近似す
る。

二等分線をＹ＝ｅＸ＋ｆと定義したとき、上記（１）〜
（４）式を、内接円の中心点（Ｘｃ、　Ｙｃ）について
解いた結果は、 Ｘ　ｃ　＝　（Ｂ　＋　ｆ「：Ｔ）／　Ａ　　　　　−
（５）Ｙｃ＝　ｅ　Ｘｃ＋　ｆ となる、ただし Ａ＝（１＋ｅ”）（１−ｓｉｎ”θ） となる、上記の変換式により、任意の輪郭画素を２直線
に内接する円の半径に変換することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、物体の形状的欠
陥を、大きさに関係なく検出できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の拡大縮小法によるパターン欠陥検出
の原理を示す説明図、第２図は本発明の一実施例の形状
欠陥検出装置のシステム構成を示すブロック図、第３図
は輪郭モデルによる欠陥検出の概要を示す説明図、第４
図は輪郭モデル作成の処理フローチャート、第５図は直
線近似の処理過程を示す説明図、第６図は円弧近似の処
理過程を示す説明図、第７図は一般化ハフ変換の原理を
示す説明図である・ ２０１・・・被検査物、２０２・・・カメラ、２０３・
・・画像処理部、２０４・・・出力モニタ。 出願人　株式会社　日　立　製　作　所（ほか１名） 代理人　弁理士　富　１）和　子 第４図 第３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．被検査対象物を撮像して対象画像を得る撮像手段と
   、上記対象画像を処理する画像処理手段とを備えた物体
   の形状欠陥検出装置において、上記画像処理手段は、上
   記対象画像から輪郭モデルを作成する輪郭モデル作成手
   段と、この輪郭モデルと元の対象画像とを比較すること
   で、被検査対象物の表面の形状的欠陥を検出する形状欠
   陥検出手段とを有することを特徴とする形状欠陥検出装
   置。
2. ２．被検査対象物を撮像して対象画像を得る撮像手段と
   、上記対象画像を処理する画像処理手段とを備えた物体
   の形状欠陥検出装置において、上記画像処理手段は、上
   記対象画像から輪郭モデルを作成する輪郭モデル作成手
   段と、この輪郭モデルの領域内を水平方向／垂直方向に
   計測することで、被検査対象物の表面の形状的欠陥を検
   出する形状欠陥検出手段とを有することを特徴とする形
   状欠陥検出装置。
3. ３．請求項１または２記載の形状欠陥検出装置において
   、 上記輪郭モデル作成手段は、上記対象画像を直線および
   円弧で近似することにより、輪郭モデルを作成すること
   を特徴とする形状欠陥検出装置。
4. ４．請求項３記載の形状欠陥検出装置において、上記輪
   郭モデル作成手段は、予め予想される直線と同方向に輪
   郭画素の投影分布をとり、その最大度数位置近傍の画素
   点列を、上記対象画像を近似する直線とすることを特徴
   とする形状欠陥検出装置。
5. ５．請求項４記載の形状欠陥検出装置において。 上記輪郭モデル作成手段は、隣接する２直線から離れた
   画素点列を通り、かつ、上記２直線に内接する円の中心
   位置を求め、その最大度数位置近傍の内接円を、上記対
   象画像を近似する円弧とすることを特徴とする形状欠陥
   検出装置。