JPH08159983A - 表面欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は画像メモリと演算装置の間に画素
間引き手段を配置し、高速処理化する特長を持った表面
欠陥検査装置に関するものである。 【構成】 ＣＣＤカメラにより被検体の表面を撮影する
画像検出部と、この画像検出部より出力される映像信号
をデジタル処理するＡ／Ｄ変換部と、これより出力され
るデジタル映像信号を記憶する、Ｍ行Ｎ列構成の画像メ
モリーから構成され、これより出力される画像情報を画
像処理する画像演算器にて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被写体の表面のキズ
等の欠陥検出に関するものであり、特に表面鏡面製品の
微妙かつ微細な欠陥を高速に検出するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガラス製容器やプラスチック製平板もし
くは容器等の表面欠陥検査装置としてはイメージセンサ
ーを使用して検査する方法は従来から諸々なものが実用
化されている。１例として、日本工業出版株式会社発行
「画像ラボ」１９９０年１１月号には、ＣＣＤカメラで
撮影して、Ｍ行Ｎ列各画素２５６階調の濃淡画として画
像メモリーに記憶し、濃淡モフォロジー手法で画像処理
し、検査する方法が提案されている。この方法のアルゴ
リズムを要約すると、メディアンフィルターによる膨張
及び収縮効果により、原画像から差分情報の生成をな
し、もって原画像との差分演算をし、その結果より欠陥
判定するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、検定欠陥サイズが小さい場合は、極めて有効な検定
方法として評価できるが、サイズが大きくなると、それ
に応じてメディアンフィルターの判定画素領域を拡大す
ることになるが、特定された演算装置の場合は、多数回
の演算作業を必要とするなどの欠点があり、高速検定作
業が困難であった。本発明は大小いずれの欠陥でも誤検
定なく的確にかつ容易に検定できるようにすることにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に関わる欠陥検査装置は、ＣＣＤカメラによ
り被検体の表面を撮影する画像検出部と、この画像検出
部より出力される映像信号をデジタル処理するＡ／Ｄ変
換部と、これより出力されるデジタル映像信号を記憶す
る、Ｍ行Ｎ列構成の画像メモリー部から構成され、これ
より出力される画像情報を画像処理する画像演算器から
なり、画像情報の間引き手段により、欠陥サイズの大小
に拘わらず欠陥検出できることを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明による方法では、被検体の欠陥サイズが
大なる場合でも、小なる場合と同様に効率的に検定する
手段を提供するものである。本発明における欠陥検出手
法は次のごとくである。被写体の表面の画像情報を、影
収縮処理し、影膨張処理し原画像データとの差分処理す
ると、収縮もしくは膨張サイズより欠陥が小さいとき検
出できる。しかしながら、大きい場合は消失してしま
う。よって、大きな欠陥検出のためには、影収縮処理し
原画像との差分処理があるが、その影収縮処理サイズが
欠陥サイズより小さいと検出能力が減少する。本発明で
は、原画像データを、検出したい欠陥サイズに適合する
よう、処理する画素を間引いて処理するので、間引きに
相当する分の欠陥検出サイズが大きくなる。さらに、間
引いた分だけ処理時間が高速化される。単純にして、そ
の効果は非常に大きい。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら詳述する。本発明に係わる表面欠陥検査装置
は、図１に概略的に示すように、画像検出部１、Ａ／Ｄ
変換部２、画像メモリー部３、画像演算部４、表示器
５、ホストコンピュター６から構成されている。

【０００７】前期画像検出部１は、被写体の表面を撮像
するＣＣＤエリアセンサーカメラ、或いは、被写体を定
速移動しつつ、移動方向と直交する方向にセンスするＣ
ＣＤラインセンサーカメラと被写体へ適正な照明をする
照明装置より構成される。この装置にて検定される表面
欠陥は、基本的には、輝度変化が少ない表面情報を有す
る検体の、正常な時より大きな変化の検出をなして、表
面欠陥検出とするものである。よって、微妙な欠陥を検
出するためには、照明等にも十分な配慮をして、欠陥情
報が大きく発生するよう工夫される。

【０００８】さて、エリアセンサーカメラより出力され
る信号は、テレビのビデオ信号に類似される信号形式が
考えられる。ラインセンサーカメラの出力信号は、通常
は走査方向１０００〜５０００画素にもおよび移動方向
の行数もおおきくなる。

【０００９】図２にセンサー出力信号の画構成を示す。
２次元映像情報はＭ行Ｎ列にマトリックス状に分割さ
れ、左上より右方へ、そして、次行へと順次送出される
ことになります。斯様にして、画像検出部から出力され
る映像信号は、Ａ／Ｄ変換部にて、例えば８ｂｉｔ、２
５６階調のディジタル信号化され画像メモリー部に送出
され、記憶される。

【００１０】画像メモリー部は、例えばエリアセンサー
カメラの信号を扱う装置の場合はヨコ５１２〜１０２４
×タテ５１２の画構成にて、各画素８ｂｉｔの階調のも
のが複数枚の記憶容量にて構成される。また、ラインセ
ンサー信号の場合は、ヨコ１０００〜５０００タテ１０
００〜５０００程度の画構成で、１枚〜数枚の記憶容量
にて構成される。

【００１１】画像メモリー部からの出力信号は、画像演
算部に入力される。この信号は通常は、画像メモリーに
入力されるのと同等な信号である。本発明に於いて、こ
の出力信号をヨコ方向、並びにタテ方向規則的に間引い
て出力する機能を付加し、間引き画像信号をも、画像演
算することを提案する。

【００１２】図３に、画像メモリー通常出力信号を示
し、図４にヨコ２、たて１の間引き出力信号の概念を示
す。両図共、図２で番号付けされた画素番号で記述して
ある。また、図５に、該画像メモリー部の構成概念図を
示す。

【００１３】図３に於いて、画像信号は、画素０、０〜
１、０と順次出力され、次行の出力へと移っていく様子
を示します。以後、走査出力と称します。図４において
は、ヨコ２画素の間引きですので、画素０、０の次は
３、０と３列毎の出力となり、かつ、タテ方向でも２行
毎の出力になります。

【００１４】図５に間引き手段の一例を示す。図に於い
て、Ｘカウンターは画素クロックをカウントし、このカ
ウント値でヨコ方向左端画素より右端画素までのヨコ基
本番地付けします。一方Ｙカウンターも同様にタテ方向
行数をカウントし、上端行より下端行までのタテ基本番
地付けします。ＸＹ両カウンターの出力はデータコンバ
ータを経由して画像メモリーをアドレッシングします。
ＨＤ及びＶＤは入力画像信号から分離生成された水平、
垂直同期信号です。Ｘ，Ｙレジスタには間引き数をホス
トより設定します。

【００１５】画像記憶の場合、画像メモリーにはＸＹ共
に、基本番地がアドレッシングされます。再生時にも間
引きなしの場合は、同様基本番地がアドレッシングされ
ます。間引き指定がされますと、指定の間引きが出来る
ように、基本番地が変換され、この変換データでアドレ
ッシングされ、間引き画像信号が出力されます。

【００１６】画像記憶部より出力される画像信号は画像
演算部に入力され、ここで所定の画像演算、処理が行わ
れる。画像演算部について、例えば１９８９年株式会社
イーゼル小石川認識技術研究所発行のＨＲＵ−ＴＡＩＣ
ＨＩ−ＣＯＲＥライブラリリファレンスマニュアルで発
表のＣＯＲＥ及び１９９４年同所発表のＳＡＬＡをベー
スに構成した画像演算部が考えられ、その基本的構成を
図６にしめします。

【００１７】図において、ＩＰがＣＯＲＥ若しくはＳＡ
ＬＡで、同ＩＰには、画像入力３系統があり、行遅延入
力して、２次元の局所空間フィルターを構成できるよう
になっている。それにワーク用バッファーメモリー複数
枚、その他から構成されている。該バッファーメモリー
も、画像メモリーの如く、例えばヨコ方向５１２、タテ
方向５１２格画素８ビットにて構成されて、前述の如
く、走査出力され、順次ＩＰに入力され、画像レートで
所用の画像処理をします。また、該バッファーはウイン
ドーを設定し、指定ウインドー内の走査出力に限定する
事も可能である。

【００１８】装置としては、画像機億部、画像演算部
が、統合された構成のものも考えられる。本発明の主旨
は、原画像に、同等な画像の、画像処理に加えて、間引
き画像の、画像処理をして、欠陥検査するものである。
また、ＩＰについても、前記ＣＯＲＥ，ＳＡＬＡに類す
る多様な演算装置が考えられる。

【００１９】画像記憶部から出力される画像データは、
該バッファーに転送される事になりますが、画像記憶部
からは、間引き処理をする場合でも、間引きしない画像
データの送出を行い、該バッファーに記憶する段階で、
所定間引きデータのみを記憶する事もできる。

【００２０】また、画像記憶部から、直接、該バッファ
ーを経由しないでＩＰに転送する事も考えられるが、こ
の場合、間引き信号でなく、かつ、間引き処理する場合
は、ＩＰ処理で、間引き信号のみ有効入力とする処置を
することになります。

【００２１】さて、本装置による欠陥検出手法は、画像
検出部により被写体の表面についての画像情報を得て、
キズや歪み等による表面欠陥が周囲と比して輝度の比較
的大きな変化や、同変化率の大小として認識されること
があり、よって、本装置での欠陥検定は、この特徴の検
出を行う事になる。

【００２２】さて、欠陥情報は、輝度情報のプラスにあ
る場合マイナスにある場合があるがここでは、マイナス
にある場合について記すが、プラスの場合はＭＩＮとＭ
ＡＸをおきかえることになる。ＭＩＮとはメディアンフ
ィルターで所定局所空間で最低値に、ＭＡＸとは最高値
のデータに置換することを画面全域に渡って実施するこ
とである。

【００２３】いま、マイナス方向に欠陥のある原画像に
ついて、ＭＡＸを実施すると欠陥は局所空間相当分収縮
する。例えば、それが３×３の領域とすると、Ｎピクセ
ル連結のマイナスはＮ−２に収縮される。これをＭ回実
施すると、Ｎ−２Ｍに収縮される。以下この画像をＭＡ
ＸＥＤ画面と称することにします。これにより、２Ｍ以
下のマイナス情報はこの画像から消去され、これを越え
る情報のみが収縮して残ることになります。

【００２４】次に、このＭＡＸＥＤ画像に対して、ＭＩ
Ｎを実施すると、もはや消去された情報は復活されず、
２Ｍ超のマイナス情報のみが原復帰します。以下この画
像をＭＩＮＥＤ画面と称することにします。ここで、原
画像とＭＩＮＥＤ画像の差分演算をしますと、２Ｍ以下
の情報が出力され、これを越える情報は消失若しくは著
しく減少する。よって、この方法により、大きな欠陥検
出をする場合には、Ｍ値を大きくすることになり、その
為の処理時間が多くなる。仮に、画像構成が横５１２、
縦５１２の画素より構成されていて、その画素あたりの
処理時間が４０ｎｓｅｃとしても、画像１回あたり２６
ｍｓｅｃかかるので、多数回のフィルターリングは、高
速性を失わせることになる。

【００２５】他方、ＭＡＸＥＤ画像と原画像との差分演
算が考慮されるが，この方法では２Ｍ超の情報消失はな
いが、中央部が欠けた検出となり、差分情報としては、
抽出率が減少することになり、ときには、これが検定制
度を低下しかねない。さらに、この方法とて抽出率を向
上させるためには、多数回のフィルターリングが必要と
なってくる。よって、この方法は中欠陥検出向きであ
る。

【００２６】本発明によれば、小欠陥検出には、ＭＩＮ
ＥＤ画像との差分方法を採り、大きな欠陥検出には、原
画像を構成する画素を所定の間引き率で規則的に間引き
してしまい、それを凝縮したが如く、再画構成した間引
き画像について、上記の処理をすることで、大きな欠陥
が間引き相当分縮小される効果により、大きな欠陥検出
の困難が小欠陥若しくは中欠陥検出手法に置き換えるこ
とが出来る。

【００２７】本装置でいろいろな表面欠陥を観測した結
果、欠陥情報が輝度のプラスか否かについては、周辺と
の相対的異常の判定でもあるからしてか、特に検出精度
に影響はなかった。さらに、欠陥判定は、間引きなしの
画像についてと、間引き率を変えて２から５回ほどの検
定で微細なものから大きなものまで効率的に検出でき
た。

【００２８】

【発明の効果】間引き効果により、間引き率分のメディ
アンフィルターをかける回数が減る事による処理時間短
縮及び画像情報量が減った分の処理時間短縮による高速
化が図れる。因みに、Ｎ画素毎出力するよう間引いた場
合の同処理時間は、Ｎの３乗程度短縮され、極めて大き
な効果がある。また、間引き手段を付加する費用は殆ど
掛からない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる表面欠陥検査装置の一構成例を
概略的に示す図である。

【図２】画構成のマトリクス状を示す図である。

【図３】通常画像信号出力順を示す図である。

【図４】間引き出力画素出力順を示す図である。

【図５】画像メモリー部を概略的に示す図である。

【図６】画像演算部を概略的に示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体の表面画像検出部と、この検出部に
   より得られる画像情報をデジタル処理するＡ／Ｄ変換部
   と、これによりデジタル化された画像情報を記憶する画
   像記憶部と、これより出力される間引き画像信号を画像
   処理する画像演算部から構成される表面欠陥検査装置。
2. 【請求項２】間引き率をホストより行及び列方向に任意
   に指定出来るようレジスターを設けた請求項１の装置。
3. 【請求項３】画像処理部より出力される画像信号を、間
   引いて画像演算する機能を付加した請求項１の装置。