JPH0630413A - 画像２値化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は印刷配線板の配線パターンの検査の
ための画像２値化回路に関し、空域部の異物の検出性能
が高く、且つ、空域部、中央ランド、及び導体部を適正
に識別することができることを目的とする。 【構成】 領域識別手段２１は、画像の輝度を第１のし
きい値と比較して得た２値化データを出力する。しきい
値設定手段２２は、第１の領域以外では、第１のしきい
値と同一値の第２のしきい値を設定し、第１の領域で
は、第１の領域の任意の点から第１の領域の端部までの
距離を放射状に測長して得た最小の測長値に応じた値の
第２のしきい値を設定する。比較手段２３は、画像の輝
度を第２のしきい値と比較して得た２値化データを出力
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像２値化回路に係り、
特に印刷配線板の配線パターンの検査のための画像２値
化回路に関する。

【０００２】印刷配線板の配線パターンの検査を行う場
合、ビデオカメラ等で得られた配線パターンの画像を、
処理を容易にするために２値化することが行われる。こ
の２値化を行う２値化回路では、配線パターン上の異物
を検出する性能が高いことが必要とされている。

【０００３】

【従来の技術】図７は、検査対象の印刷配線板の配線パ
ターンの一例を示す。図７に示すように、印刷配線板１
の全面が導体部２となっており、中央ランド４とドーナ
ツ状の空域部３（導体が無い部分）が設けられている。
また、中央ランド４の下には、他の層との電気的接続を
するための導体が設けられている。（図示せず）。

【０００４】この配線パターンの外観検査では、印刷配
線板１の下から照明して印刷配線板１の上部からビデオ
カメラ等で配線パターンの画像を撮り、この画像を画像
２値化回路で２値化した画像データから、導体部２、空
域部３、中央ランド４、及び空域部の明るい異物６等の
識別を行う。

【０００５】図８は、従来のパターン検査のための画像
２値化回路における、しきい値の説明図を示す。印刷配
線板１の下から照明したときの、図７中一点鎖線ｉ−ｉ
線上の画像の輝度は、図８の実線のようになる。導体部
２と中央ランド４では、最も輝度が低く、空域部３で最
も輝度が高くなる。また、中央ランド４の下に設けられ
た、他の層との電気的接続をするための導体のため、空
域部３の中央ランド４の周囲には、空域部３の最も輝度
が高い部分より輝度の低い、中間輝度の部分５が存在す
る。

【０００６】導体部２、中央ランド４と空域部３とを識
別するためには、図８のしきい値７を用いて、配線パタ
ーンの画像データを２値化すればよい。しかし、このし
きい値７では、空域部の明るい異物６の検出ができな
い。

【０００７】このため、従来、画像の輝度の近傍平均を
求めて、これからしきい値を決める動的２値化法が用い
られている。図８の例では、図８の二点鎖線に示すよう
なしきい値８が決められる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の、画
像の輝度の近傍平均を求めて、これからしきい値を決め
る動的２値化法では、図７のような検査対象では空域部
３の内側でも外側でも、しきい値８のレベルがあまり変
わらず、空域部の異物６の検出率が充分でないという問
題があった。

【０００９】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、空域部の異物の検出性能が高く、且つ、空域部、中
央ランド、及び導体部を適正に識別することができる画
像２値化回路を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、第１
の領域３と、第１の領域３に囲まれた第２の領域４のう
ち、一方の領域の画像の輝度が第１のしきい値より高
く、他方の領域の画像の輝度が第１のしきい値より低い
画像を２値化する画像２値化回路において、前記画像の
輝度を第１のしきい値と比較して得た２値化データを出
力する領域識別手段２１と、第１の領域３以外では、第
１のしきい値と同一値の第２のしきい値を設定し、第１
の領域３では、第１の領域３の任意の点から第１の領域
３の端部までの距離を放射状に測長して得た最小の測長
値に応じた値である第２のしきい値を設定するしきい値
設定手段２２と、前記画像の輝度を第２のしきい値と比
較して得た２値化データを出力する比較手段２３とを有
する構成とする。

【００１１】請求項２の発明は、第１の領域３と、第１
の領域３に囲まれた第２の領域４と、第１の領域３を囲
む第３の領域２とが有り、第１の領域３の画像の輝度と
第１のしきい値との高低の関係は、第２の領域４及び該
第３の領域２の画像の輝度と第１のしきい値との高低の
関係とは異なり、かつ、第１の領域３中の第２の領域４
の周囲に、第１のしきい値と第１の領域３の画像の輝度
の中間の輝度の部分５が有る画像を２値化する画像２値
化回路において、しきい値設定手段２２は、最小の測長
値と、最小の測長値の測長方向と隣接する２方向の測長
値とを比較し、最小の測長値が隣接する２方向の測長値
に所定値を足した値を越えるときは、最小の測長値の関
数である第１の関数により第２のしきい値を決め、最小
の測長値が該隣接する２方向の測長値に所定値を足した
値以下のときは、最小の測長値の関数である第２の関数
により第２のしきい値を決める構成とする。

【００１２】請求項３の発明は、第１及び第２の関数
は、区分線形関数である構成とする。

【００１３】請求項４の発明は、第１及び第２の関数
は、ロジステック関数である構成とする。

【００１４】

【作用】請求項１の発明では、第１の領域中で、第１の
領域の任意の点から第１の領域の端部までの最小距離に
応じた第２のしきい値を設定するため、第１の領域中の
異物を識別するのに適切な値の第２のしきい値を設定す
る。

【００１５】請求項２の発明では、第１の領域中の任意
の点で、第２の領域と第３の領域のいずれに近いかによ
って、しきい値を決める第１の関数又は第２の関数を選
択すし、適切な値の第２のしきい値を設定する。

【００１６】請求項３の発明では、第１の領域中の適切
な値の第２のしきい値を容易に設定することを可能とす
る。

【００１７】請求項４の発明では、第１の領域中の第２
のしきい値の変化を滑らかにする。このため、第２のし
きい値をより適切な値に設定することを可能とする。

【００１８】

【実施例】図２は本発明が適用された配線パターン検査
装置の構成図を示す。検査対象の印刷配線板１は、図７
に示す配線パターンを有するものとする。図２に示すよ
うに、検査対象の印刷配線板１を下から照明光源１１で
照明し、印刷配線板１の上方からビデオカメラ１２で配
線パターンの画像を撮る。この画像は画像入力回路１３
でＡ／Ｄ変換されて、画像メモリ１４に濃淡画像データ
として記憶される。

【００１９】本発明の一実施例である画像２値化回路１
５では、画像メモリ１４の濃淡画像データを、導体部
２、空域部３、及び空域部の異物６等を識別する２値化
データにして出力し、この２値化データが２値化画像メ
モリに記憶される。中央処理装置（ＣＰＵ）１７は、得
られた２値化画像データを良品の配線パターンのデータ
と比較して、検査対象の印刷配線板１の配線パターンの
良否を判定する。

【００２０】図３は本発明の一実施例の構成図を示し、
図４は本実施例におけるしきい値の説明図を示す。図３
の画像２値化回路において、領域識別手段２１である比
較回路３１は、第１のしきい値である固定のしきい値Ｓ
Ｌ１と配線パターンの濃淡画像データを比較して、２値
化データを出力する。

【００２１】図４に示すように、このしきい値ＳＬ１に
より第１の領域である空域部３と、第２の領域である中
央ランド４及び第３の領域である導体部２とを識別でき
る。従って、この２値化データは、空域部３と、中央ラ
ンド４及び導体部２とを識別する２値化データである。

【００２２】しきい値設定手段２２は、測長回路３４と
しきい値決定回路３５とよりなる。測長回路３４は後述
するように、空域部３において、空域部３の任意の点か
ら空域部３の端部、即ち空域部３と導体部２の境界、又
は空域部３と中央ランド４の境界、までの距離を放射状
に測長し、最小の測長値を出力する。

【００２３】しきい値決定回路３５は第２のしきい値で
あるＳＬ２を出力する。空域部３においては、測長回路
３４が出力する最小の測長値に応じた値のしきい値ＳＬ
２を出力し、空域部３以外では、しきい値ＳＬ１と同一
値のしきい値ＳＬ２を出力する。

【００２４】比較手段２３である比較回路３６では、し
きい値決定回路３５が出力するしきい値ＳＬ２と濃淡画
像データを比較して、２値化データを出力する。この２
値化データにより、濃淡画像データの空域部３、導体部
２、中央ランド４、及び空域部３の異物６を識別するこ
とができる。

【００２５】次に、本実施例の動作について説明する。
先ず、比較回路３１により得られた、空域部３と、中央
ランド４及び導体部２とを識別する２値化データを、測
長回路３４にて保持しておく。しきい値ＳＬ１より低い
値の部分を２値化後論理０（以下“０”と記す）、しき
い値ＳＬ１より高い値の部分を２値化後論理１（以下
“１”と記す）とすると、空域部３は“１”となり、中
央ランド４及び導体部２は“０”となる。

【００２６】次に、配線パターンの濃淡データについ
て、ある線上で、空域部３、導体部２、中央ランド４、
及び空域部３の異物６を識別する２値化処理を行う。こ
こでは、図７の一点鎖線ｉ−ｉ上での２値化処理のつい
て説明する。

【００２７】２値化処理を行う点が、一点鎖線ｉ−ｉ上
の導体部２、又は、中央ランド４の部分にある場合（比
較回路３１の出力は“０”）は、しきい値決定回路３５
は、しきい値ＳＬ１と同一値のしきい値ＳＬ２を出力す
る。このため、比較回路３６は“０”を出力する。従っ
て、導体部２、又は、中央ランド４の部分は２値化処理
により“０”となる。

【００２８】次に、２値化処理を行う点が一点鎖線ｉ−
ｉ上の空域部３にある場合（比較回路３１の出力は
“１”）について説明する。この場合、２値化処理を行
う点の位置に応じたしきい値ＳＬ２を設定し、これによ
り２値化処理を行う。

【００２９】測長回路３４では、２値化処理を行う点か
ら空域部３の端部である、中央ランド４との境界、又
は、導体部２との境界までの距離を、図５に示すよう
に、放射状に１６方向に測長し、測長結果を出力する。
このときの最小の測長値をＬＣとし、ＬＣの測長方向と
時計方向に隣接する方向の測長値をＬＲとし、ＬＣの測
長方向と反時計方向に隣接する方向の測長値をＬＬとす
る。

【００３０】しきい値決定回路３５では、このＬＣ、Ｌ
Ｒ、ＬＬを用いて、２値化処理を行う点が中央ランド４
と導体部２のいずれに近接しているかを判断し、この判
断結果により、しきい値ＳＬ２を決める第１の関数、又
は、第２の関数を選択し、選択した関数により、しきい
値ＳＬ２を決定する。

【００３１】下記の条件が成立するときは、２値化処
理を行う点は、中央ランド４に近接していると判断す
る。

【００３２】 ＬＬ＞ＬＣ＋α かつ ＬＲ＞ＬＣ＋α −−− αは、２値化処理を行う点が、中央ランド４と導体部２
のいずれに近接しているかを正しく判定できるように、
適切な値に設定しておく。の条件が成立するときは、
しきい値ＳＬ２の値を第１の関数である下記の式で決
定する。

【００３３】 ＳＬ２＝ＳＬ１＋β・（ＬＣ−Ｗ） −−− ここで、βはしきい値ＳＬ２の傾斜係数で、図４に示
す、ランド４の周辺にある中間輝度の部分５の輝度の傾
斜に等しい値とする。また、Ｗは空域部３の大きさに比
べて小さな固定の値で、ＳＬ２が適切な値となるように
設定する。

【００３４】ただし、ＬＣ＜ＷのときはＳＬ２＝ＳＬ１
とし、ＳＬ２＞ＳＬＭＡＸのときはＳＬ２＝ＳＬＭＡＸ
とする。これによるＬＣとＳＬ２の関係を図６（Ａ）に
示す。この関数は、区分線型関数である。しきい値ＳＬ
２は、この区分線型関数により容易に算出することがで
きる。

【００３５】一方、条件が成立しないときは、２値化
処理を行う点は導体部２に近接していると判断し、第２
の関数である下記の式によって、しきい値ＳＬ２を決
定する。

【００３６】 ＳＬ２＝ＳＬ１＋γ・（ＬＣ−Ｗ） −−− ここで、γはしきい値ＳＬ２の傾斜係数で、図４に示
す、導体部２との境界付近の輝度の傾斜と等しい値とす
る。ただし、ＬＣ＜ＷのときはＳＬ２＝ＳＬ１とし、Ｓ
Ｌ２＞ＳＬＭＡＸのときはＳＬ２＝ＳＬＭＡＸとする。
図４に示すように、導体部２との境界付近の輝度の傾斜
は、中間輝度の部分５の輝度の傾斜よりも大きく、従っ
て、γ＞βの関係がある。しきい値ＳＬ２は、この区分
線型関数により容易に算出することができる。

【００３７】上記のように、しきい値決定回路３５で
は、２値化処理を行う点が中央ランド４に近接している
場合は、第１の関数である式によりしきい値ＳＬ２を
決定し、２値化処理を行う点が導体部２に近接している
場合は、第２の関数である式によりしきい値ＳＬ２を
決定する。

【００３８】しきい値決定回路３５により決められたし
きい値ＳＬ２を、図４の一点鎖線で示す。図４に示すよ
うに、しきい値ＳＬ２は、空域部３の端部からの距離が
Ｗ以上の部分では、濃淡画像データの輝度より所定の値
だけ小さい値で、濃淡画像データの輝度の線に沿って平
行に設定される。また、空域部３の端部からの距離がＷ
以内の部分では、しきい値ＳＬ１と同一値に設定され
る。

【００３９】このため、空域部３の正常なパターンの部
分は、比較回路３６による２値化で、“１”となる。一
方、空域部３の異物６の輝度は、設定したしきい値ＳＬ
２よりも低くなるため、比較回路３６による２値化で、
“０”となる。従って、空域部３の異物６を、空域部３
の正常なパターンの部分と正しく識別することができ
る。

【００４０】上記のように、本実施例では、空域部３に
おける位置に応じて、しきい値ＳＬ２を決める第１の関
数又は第２の関数を選択して、適切な値のしきい値ＳＬ
２を設定することができるため、空域部３の異物を高い
確率で検出することができ、かつ、空域部３、中央ラン
ド４、及び導体部２を適正に識別することができる。

【００４１】なお、しきい値ＳＬ２を決定する関数は、
図６（Ａ）の区分線型関数に限らず、図６（Ｂ）、下記
式に示すようなロジスティック関数とすることも可能
である。

【００４２】 ｙ＝Ｃ・（１／（１＋ｅｘｐ（（−ｘ＋Ａ）・Ｂ））） −−− この場合、しきい値ＳＬ２の変化が滑らかになるため、
しきい値ＳＬ２を、より適切な値に設定することができ
る。

【００４３】

【発明の効果】上述の如く、請求項１の発明にによれ
ば、第１の領域中の異物を識別するのに適切な値の第２
のしきい値を設定することができるため、第１の領域中
の異物を高い確率で検出することができ、且つ、第１の
領域と第２の領域とを適正に識別することができる等の
特長を有する。

【００４４】請求項２の発明によれば、第１の領域中の
位置に応じて、しきい値を決める第１の関数又は第２の
関数を選択して、適切な値の第２のしきい値を設定する
ことができるため、第１の領域中の異物を高い確率で検
出することができ、且つ、第１の領域、第２の領域及び
第３の領域を適正に識別することができる。

【００４５】請求項３の発明によれば、第１の領域中の
適切な値の第２のしきい値を容易に設定することができ
る。

【００４６】請求項４の発明によれば、第１の領域中の
第２のしきい値の変化を滑らかにすることができるた
め、第２のしきい値をより適切な値に設定することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図である。

【図２】本発明が適用された検査装置の構成図である。

【図３】本発明の一実施例の構成図である。

【図４】本実施例におけるしきい値の説明図である。

【図５】測長回路における測長方法の説明図である。

【図６】しきい値を決める関数の説明図である。

【図７】検査対象の印刷配線板の一例を示す図である。

【図８】従来回路におけるしきい値の説明図である。

【符号の説明】

１ 印刷配線板 ２ 導体部 ３ 空域部 ４ 中央ランド ５ 中間輝度の部分 １１ 照明光源 １２ ビデオカメラ １３ 画像入力回路 １４ 画像メモリ １５ 画像２値化回路 １６ ２値化画像メモリ １７ 中央処理装置（ＣＰＵ） ２１ 領域識別手段 ２２ しきい値設定手段 ２３ 比較手段 ３１ 比較回路 ３４ 測長回路 ３５ しきい値決定回路 ３６ 比較回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の領域（３）と、該第１の領域
   （３）に囲まれた第２の領域（４）のうち、一方の領域
   の画像の輝度が第１のしきい値より高く、他方の領域の
   画像の輝度が該第１のしきい値より低い画像を２値化す
   る画像２値化回路において、 該画像の輝度を該第１のしきい値と比較して得た２値化
   データを出力する領域識別手段（２１）と、 該第１の領域３以外では、該第１のしきい値と同一値の
   第２のしきい値を設定し、該第１の領域（３）では、該
   第１の領域（３）の任意の点から該第１の領域（３）の
   端部までの距離を放射状に測長して得た最小の測長値に
   応じた値である第２のしきい値を設定するしきい値設定
   手段（２２）と、 該画像の輝度を該第２のしきい値と比較して得た２値化
   データを出力する比較手段（２３）とを有することを特
   徴とする画像２値化回路。
2. 【請求項２】 第１の領域（３）と、該第１の領域
   （３）に囲まれた第２の領域（４）と、該第１の領域
   （３）を囲む第３の領域（２）とが有り、該第１の領域
   （３）の画像の輝度と第１のしきい値との高低の関係
   は、該第２の領域（４）及び該第３の領域（２）の画像
   の輝度と該第１のしきい値との高低の関係とは異なり、
   かつ、該第１の領域（３）中の該第２の領域（４）の周
   囲に、該第１のしきい値と該第１の領域（３）の画像の
   輝度の中間の輝度の部分（５）が有る画像を２値化する
   画像２値化回路において、 前記しきい値設定手段（２２）は、前記最小の測長値
   と、前記最小の測長値の測長方向と隣接する２方向の測
   長値とを比較し、最小の測長値が該隣接する２方向の測
   長値に所定値を足した値を越えるときは、最小の測長値
   の関数である第１の関数により前記第２のしきい値を決
   め、最小の測長値が該隣接する２方向の測長値に所定値
   を足した値以下のときは、最小の測長値の関数である第
   ２の関数により前記第２のしきい値を決めることを特徴
   とする請求項１記載の画像２値化回路。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の関数は、区分線形関
   数であることを特徴とする請求項２記載の画像２値化回
   路。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２の関数は、ロジステッ
   ク関数であることを特徴とする請求項２記載の画像２値
   化回路。