JPH109838A - 画像処理方法及び物体表面の欠陥検出方法 - Google Patents
画像処理方法及び物体表面の欠陥検出方法Info
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- JPH109838A JPH109838A JP8185486A JP18548696A JPH109838A JP H109838 A JPH109838 A JP H109838A JP 8185486 A JP8185486 A JP 8185486A JP 18548696 A JP18548696 A JP 18548696A JP H109838 A JPH109838 A JP H109838A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】表面に色むらや光沢のある物体において、正確
な３次元形状を求めることが可能な画像処理方法及び該
画像処理方法を用いて検出対象物の表面性状や異物の影
響の少ない、安定した物体表面欠陥検出ができる物体表
面欠陥検出方法を提供することを目的とする。 【解決手段】圧延方向と略一致する方向に当該正反射成
分を観測するＴＶカメラ１を配置し、光源２、ＴＶカメ
ラ１、検出対象物３の相互の位置関係を変化させて、当
該正反射成分を観察する。つまり照明入射角度を変化さ
せながら連続して明度を計測することにより、対象物の
各測定点において明度が最大となる照明角度、すなわち
正反射照明入射角度が求められ、当該正反射照明入射角
度を検出対象物の全点において求めることにより、正反
射照明入射角度の分布を表す画像が得られる。
な３次元形状を求めることが可能な画像処理方法及び該
画像処理方法を用いて検出対象物の表面性状や異物の影
響の少ない、安定した物体表面欠陥検出ができる物体表
面欠陥検出方法を提供することを目的とする。 【解決手段】圧延方向と略一致する方向に当該正反射成
分を観測するＴＶカメラ１を配置し、光源２、ＴＶカメ
ラ１、検出対象物３の相互の位置関係を変化させて、当
該正反射成分を観察する。つまり照明入射角度を変化さ
せながら連続して明度を計測することにより、対象物の
各測定点において明度が最大となる照明角度、すなわち
正反射照明入射角度が求められ、当該正反射照明入射角
度を検出対象物の全点において求めることにより、正反
射照明入射角度の分布を表す画像が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の３次元形状
を拾得する画像処理方法。及び当該方法。を用いて基板
等の微少凹凸欠陥並びに濃淡情報として現れる欠陥を、
高速かつ高精度に検出する物体表面の欠陥検出方法に関
するものである。
を拾得する画像処理方法。及び当該方法。を用いて基板
等の微少凹凸欠陥並びに濃淡情報として現れる欠陥を、
高速かつ高精度に検出する物体表面の欠陥検出方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】まずＴＶカメラを用いて取得した画像を
処理することにより物体の３次元形状を計測する手段の
一つとして特開昭６３−８３８７３号公報に示されるよ
うな、複数の光源を順次点灯して得た複数の画像を用い
て、物体表面の反射率を基に物体の３次元形状を計測す
る方法（照度差ステレオ法）が提案されている。この方
法においては基準物体を複数の照明装置の各々により照
明した際の画像を基に物体表面の面の方向とＴＶカメラ
により観測される明るさとの関係を表すリフレクタンス
マップを求め、実際の計測対象物体を同じように各照明
装置により照明してＴＶカメラにより観測した明るさを
当リフレクタンスマップと照合することにより物体表面
の面素の傾きを求め、これを用いて物体の３次元形状を
再構成する方法である。
処理することにより物体の３次元形状を計測する手段の
一つとして特開昭６３−８３８７３号公報に示されるよ
うな、複数の光源を順次点灯して得た複数の画像を用い
て、物体表面の反射率を基に物体の３次元形状を計測す
る方法（照度差ステレオ法）が提案されている。この方
法においては基準物体を複数の照明装置の各々により照
明した際の画像を基に物体表面の面の方向とＴＶカメラ
により観測される明るさとの関係を表すリフレクタンス
マップを求め、実際の計測対象物体を同じように各照明
装置により照明してＴＶカメラにより観測した明るさを
当リフレクタンスマップと照合することにより物体表面
の面素の傾きを求め、これを用いて物体の３次元形状を
再構成する方法である。
【０００３】また光沢物の物体表面の欠陥検出方法とし
ては特開平３−２９６４０８号公報に示されるように、
レーザー光の干渉を利用する方法が提案されている。例
えば銅張り積層板の製造工程においては、絶縁材の両面
に数十ミクロンの厚みの銅の層を形成したものを、エッ
チング加工し、これを複数枚積層して最終製品とする工
法をとるが、積層前の基板の表面には傷や凹み、錆、汚
れ等の欠陥が発生するのでこれを予め検出せねばならな
い。基板表面は銅箔の圧延の際に生じた、数μｍ程度の
ごく小さな凹凸のため鈍い金属光沢があり、かつ絶縁材
が繊維に樹脂を含浸して作られているため繊維の編み目
が表面に転写されて表れている。当該公知例の欠陥検査
方法においては、このような全面に規則的な凹凸があ
り、かつ半光沢をもつ平面上の微細欠陥を検出するため
に、面に対して非常に浅い角度でレーザーを照射し、基
板表面で光源が反射する際に表面の微細構造により生じ
る干渉縞を観測して欠陥を検出方法が提案されている。
図３３は当該欠陥検査方法を説明する図であり、この図
３３で示すようにレーザー光源１０より発生されたビー
ムはレンズレンズ１１によってスリット状に広げられ投
光レンズ１２によって、基板上の幅ｗの領域に浅い角度
θで反射される。その反射光１７はレーザー光源１０と
正対して配置されたスクリーン１４に干渉パターンとし
て写される。基板１３表面に傷がある場合には干渉によ
り筋状の縞が観測されるので、これをＴＶカメラ１５で
撮像し、画像処理装置１６を使って欠陥と判定すること
ができる。
ては特開平３−２９６４０８号公報に示されるように、
レーザー光の干渉を利用する方法が提案されている。例
えば銅張り積層板の製造工程においては、絶縁材の両面
に数十ミクロンの厚みの銅の層を形成したものを、エッ
チング加工し、これを複数枚積層して最終製品とする工
法をとるが、積層前の基板の表面には傷や凹み、錆、汚
れ等の欠陥が発生するのでこれを予め検出せねばならな
い。基板表面は銅箔の圧延の際に生じた、数μｍ程度の
ごく小さな凹凸のため鈍い金属光沢があり、かつ絶縁材
が繊維に樹脂を含浸して作られているため繊維の編み目
が表面に転写されて表れている。当該公知例の欠陥検査
方法においては、このような全面に規則的な凹凸があ
り、かつ半光沢をもつ平面上の微細欠陥を検出するため
に、面に対して非常に浅い角度でレーザーを照射し、基
板表面で光源が反射する際に表面の微細構造により生じ
る干渉縞を観測して欠陥を検出方法が提案されている。
図３３は当該欠陥検査方法を説明する図であり、この図
３３で示すようにレーザー光源１０より発生されたビー
ムはレンズレンズ１１によってスリット状に広げられ投
光レンズ１２によって、基板上の幅ｗの領域に浅い角度
θで反射される。その反射光１７はレーザー光源１０と
正対して配置されたスクリーン１４に干渉パターンとし
て写される。基板１３表面に傷がある場合には干渉によ
り筋状の縞が観測されるので、これをＴＶカメラ１５で
撮像し、画像処理装置１６を使って欠陥と判定すること
ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の３
次元形状検出方法においては、次のような問題があっ
た。つまり前者の従来例では、物体の表面性状が全面で
同一であるという仮定に基づいてリフレクタンスマップ
を構築するため、表面に反射率のばらつきがあるような
対象物には適用できない。また物体表面を照明装置によ
り照明した際の乱反射成分を用いるため、乱反射成分が
得られない光沢物には適用できない。更に物体表面を照
明装置により照明した際の輝度を基に３次元形状を求め
るため、照明の２次反射の影響が大きい。
次元形状検出方法においては、次のような問題があっ
た。つまり前者の従来例では、物体の表面性状が全面で
同一であるという仮定に基づいてリフレクタンスマップ
を構築するため、表面に反射率のばらつきがあるような
対象物には適用できない。また物体表面を照明装置によ
り照明した際の乱反射成分を用いるため、乱反射成分が
得られない光沢物には適用できない。更に物体表面を照
明装置により照明した際の輝度を基に３次元形状を求め
るため、照明の２次反射の影響が大きい。
【０００５】また後者の物体表面の欠陥検出方法におい
ては次のような問題があった。つまり、基板上の異物に
より干渉縞が大きく変化し、不良と誤検出される。更に
基板の反りがあると干渉縞が観測視野を外れてしまい、
正常に観測できない。３次元形状が得られないため凹み
を伴う欠陥と凹みを伴わない欠陥を区別できない。また
レーザーの干渉現象を利用するため基板表面の微細構造
に検出が大きく影響される。
ては次のような問題があった。つまり、基板上の異物に
より干渉縞が大きく変化し、不良と誤検出される。更に
基板の反りがあると干渉縞が観測視野を外れてしまい、
正常に観測できない。３次元形状が得られないため凹み
を伴う欠陥と凹みを伴わない欠陥を区別できない。また
レーザーの干渉現象を利用するため基板表面の微細構造
に検出が大きく影響される。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
で、請求項１乃至請求項１３の発明は表面に色むらや光
沢のある物体において、正確な３次元形状を求めること
が可能な画像処理方法を提供することを目的とする。ま
た請求項１４乃至請求項２３の発明は、上記画像処理方
法を用いて検出対象物の表面性状や異物の影響の少な
い、安定した物体表面の欠陥検出ができる物体表面の欠
陥検出方法を提供することを目的とする。
で、請求項１乃至請求項１３の発明は表面に色むらや光
沢のある物体において、正確な３次元形状を求めること
が可能な画像処理方法を提供することを目的とする。ま
た請求項１４乃至請求項２３の発明は、上記画像処理方
法を用いて検出対象物の表面性状や異物の影響の少な
い、安定した物体表面の欠陥検出ができる物体表面の欠
陥検出方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、対象物を撮像するＴＶカメラと
当該対象物を照明する光源を用いる画像処理方法におい
て、当該対象物表面上の各位置での照明入射角度が連続
して変化するように当該光源、当該対象物、当該ＴＶカ
メラの位置関係を相対的に変化させながら当該ＴＶカメ
ラにより連続して取得した、照明入射角度の異なる複数
の画像に対して、検出対象物表面全点について、同一の
点における明度が最大となる時の正反射照明入射角度の
分布を求める段階と、検出対象物表面全点の正反射照明
入射角度の分布を示す画像を求める段階と、から成る処
理を行うことを特徴とし、検出対象物表面のあらゆる位
置における面の傾きを簡単な装置構成により計測するこ
とができる。
に請求項１の発明では、対象物を撮像するＴＶカメラと
当該対象物を照明する光源を用いる画像処理方法におい
て、当該対象物表面上の各位置での照明入射角度が連続
して変化するように当該光源、当該対象物、当該ＴＶカ
メラの位置関係を相対的に変化させながら当該ＴＶカメ
ラにより連続して取得した、照明入射角度の異なる複数
の画像に対して、検出対象物表面全点について、同一の
点における明度が最大となる時の正反射照明入射角度の
分布を求める段階と、検出対象物表面全点の正反射照明
入射角度の分布を示す画像を求める段階と、から成る処
理を行うことを特徴とし、検出対象物表面のあらゆる位
置における面の傾きを簡単な装置構成により計測するこ
とができる。
【０００８】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、光源として、線状光線を用いることを特徴とし、
少ない取り込み回数で検出対象物表面のあらゆる位置に
おける面の傾きを計測することができる。請求項３の発
明では、請求項１の発明において、光源として、点状光
源を用いることを特徴とし、完全な３次元方向の面の傾
き情報を得ることができる。
いて、光源として、線状光線を用いることを特徴とし、
少ない取り込み回数で検出対象物表面のあらゆる位置に
おける面の傾きを計測することができる。請求項３の発
明では、請求項１の発明において、光源として、点状光
源を用いることを特徴とし、完全な３次元方向の面の傾
き情報を得ることができる。
【０００９】請求項４の発明では、請求項１の発明にお
いて、対象物の同一位置における正反射照明入射角度を
基に、画像の各画素に対応する位置での物体の立体形状
を求めることを特徴とし、面の傾きを表すデータを基に
検出対象物の３次元形状を求めることができる。請求項
５の発明では、請求項１の発明において、ＴＶカメラに
より撮像された複数の画像間で、対象物とＴＶカメラの
相対位置関係を基に対象物上の同一位置を対応付けする
ことを特徴とし、ＴＶカメラと検出対象物との位置関係
に変化が生じる場合にも検出対象物表面のあらゆる位置
における面の傾きを計測することができる。
いて、対象物の同一位置における正反射照明入射角度を
基に、画像の各画素に対応する位置での物体の立体形状
を求めることを特徴とし、面の傾きを表すデータを基に
検出対象物の３次元形状を求めることができる。請求項
５の発明では、請求項１の発明において、ＴＶカメラに
より撮像された複数の画像間で、対象物とＴＶカメラの
相対位置関係を基に対象物上の同一位置を対応付けする
ことを特徴とし、ＴＶカメラと検出対象物との位置関係
に変化が生じる場合にも検出対象物表面のあらゆる位置
における面の傾きを計測することができる。
【００１０】請求項６の発明では、請求項１の発明にお
いて、対象物の同一位置における正反射照明入射角度を
記録する際、最大明度を示す番号の前後の画像における
明度情報を基に補間処理を行うことを特徴とし、面の傾
きの検出精度を向上することができる。請求項７の発明
では、請求項１の発明において、角度分布画像を、観測
される正反射成分の移動方向に一次微分することを特徴
とし、角度分布画像からうねりや傾きを除去し、欠陥部
を強調して観測することができる。
いて、対象物の同一位置における正反射照明入射角度を
記録する際、最大明度を示す番号の前後の画像における
明度情報を基に補間処理を行うことを特徴とし、面の傾
きの検出精度を向上することができる。請求項７の発明
では、請求項１の発明において、角度分布画像を、観測
される正反射成分の移動方向に一次微分することを特徴
とし、角度分布画像からうねりや傾きを除去し、欠陥部
を強調して観測することができる。
【００１１】請求項８の発明では、請求項１の発明にお
いて、ＴＶカメラと対象物の位置関係を固定とし、対象
物表面上の各位置での照明入射角度が連続して変化する
ように当該光源を移動することを特徴とし、簡単な装置
構成によって検出対象物表面のあらゆる位置における面
の傾きを計測することができる。請求項９の発明では、
請求項１の発明において、ＴＶカメラと光源の位置関係
を固定とし、対象物表面上の各位置での照明入射角度が
連続して変化するように当該対象物を移動することを特
徴とし、長大な検出対象物に対して対象物表面のあらゆ
る位置における面の傾きを計測することができる。
いて、ＴＶカメラと対象物の位置関係を固定とし、対象
物表面上の各位置での照明入射角度が連続して変化する
ように当該光源を移動することを特徴とし、簡単な装置
構成によって検出対象物表面のあらゆる位置における面
の傾きを計測することができる。請求項９の発明では、
請求項１の発明において、ＴＶカメラと光源の位置関係
を固定とし、対象物表面上の各位置での照明入射角度が
連続して変化するように当該対象物を移動することを特
徴とし、長大な検出対象物に対して対象物表面のあらゆ
る位置における面の傾きを計測することができる。
【００１２】請求項１０の発明では、請求項１の発明に
おいて、対象物と光源の位置関係を固定とし、対象物表
面上の各位置での照明入射角度が連続して変化するよう
に当該ＴＶカメラを移動することを特徴とし、幅広の対
象物に対して対象物表面のあらゆる位置における面の傾
きを計測することができる。請求項１１の発明では、請
求項１の発明において、複数のＴＶカメラを同時に使用
することを特徴とし、複数のカメラを併用することによ
って高速に計測することができる。
おいて、対象物と光源の位置関係を固定とし、対象物表
面上の各位置での照明入射角度が連続して変化するよう
に当該ＴＶカメラを移動することを特徴とし、幅広の対
象物に対して対象物表面のあらゆる位置における面の傾
きを計測することができる。請求項１１の発明では、請
求項１の発明において、複数のＴＶカメラを同時に使用
することを特徴とし、複数のカメラを併用することによ
って高速に計測することができる。
【００１３】請求項１２の発明では、請求項１の発明に
おいて、相異なる色の光源を複数個使用することを特徴
とし、色の異なる光源を複数用いてカラー画像処理を行
なうことにより、検出対象物表面のあらゆる位置におけ
る面の傾きを高速に計測することができる。請求項１３
の発明では、請求項１の発明において、検出対象物が金
属である場合に、ＴＶカメラの観測方向を金属の圧延に
よる筋目の方向とすることを特徴とし、光沢の現れ方が
特定の方向に偏った検出対象物に対して検出対象物表面
の面の傾きを高速に計測することができる。
おいて、相異なる色の光源を複数個使用することを特徴
とし、色の異なる光源を複数用いてカラー画像処理を行
なうことにより、検出対象物表面のあらゆる位置におけ
る面の傾きを高速に計測することができる。請求項１３
の発明では、請求項１の発明において、検出対象物が金
属である場合に、ＴＶカメラの観測方向を金属の圧延に
よる筋目の方向とすることを特徴とし、光沢の現れ方が
特定の方向に偏った検出対象物に対して検出対象物表面
の面の傾きを高速に計測することができる。
【００１４】請求項１４の発明では、対象物を撮像する
ＴＶカメラと当該対象物を照明する光源を用いて物体の
表面欠陥を検出する方法。において、当該対象物表面上
の各位置での照明入射角度が連続して変化するように当
該光源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対
的に変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得
した、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出
対象物表面全点について、同一の点における明度が最大
となる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、
検出対象物表面全点の正反射照明入射角度の分布を示す
角度分布画像を求める段階と、前記角度分布画像を判定
して、検出対象物表面を判定する段階とから成ることを
特徴とし、検出対象物表面のあらゆる位置における面の
傾きを簡単な装置構成により計測し、平面物体の凹凸欠
陥を検出することができる。
ＴＶカメラと当該対象物を照明する光源を用いて物体の
表面欠陥を検出する方法。において、当該対象物表面上
の各位置での照明入射角度が連続して変化するように当
該光源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対
的に変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得
した、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出
対象物表面全点について、同一の点における明度が最大
となる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、
検出対象物表面全点の正反射照明入射角度の分布を示す
角度分布画像を求める段階と、前記角度分布画像を判定
して、検出対象物表面を判定する段階とから成ることを
特徴とし、検出対象物表面のあらゆる位置における面の
傾きを簡単な装置構成により計測し、平面物体の凹凸欠
陥を検出することができる。
【００１５】請求項１５の発明では、対象物を撮像する
ＴＶカメラと当該対象物を興明する光源を用いて物体の
表面欠陥を検出する方法において、当該対象物表面上の
各位置での照明入射角度が連続して変化するように当該
光源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的
に変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度における明度の
分布を示す明度分布画像を求める段階と、前記明度分布
画像を判定して、検出対象物表面を判定する段階と、か
ら成ることを特徴とし、検出対象物表面のあらゆる位置
における表面反射率を簡単な装置構成により計測し、平
面物体の明度欠陥を検出することができる。
ＴＶカメラと当該対象物を興明する光源を用いて物体の
表面欠陥を検出する方法において、当該対象物表面上の
各位置での照明入射角度が連続して変化するように当該
光源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的
に変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度における明度の
分布を示す明度分布画像を求める段階と、前記明度分布
画像を判定して、検出対象物表面を判定する段階と、か
ら成ることを特徴とし、検出対象物表面のあらゆる位置
における表面反射率を簡単な装置構成により計測し、平
面物体の明度欠陥を検出することができる。
【００１６】請求項１６の発明では、請求項１４又は１
５の発明において、標準となる角度分布画像のパターン
と前記角度分布画像を比較することにより表面欠陥の検
出を行うことを特徴とし、単純な処理によって検出対象
物の欠陥部分を検出することができる。請求項１７の発
明では、請求項１４又は１５の発明において、対象物の
同一位置における正反射照明入射角度を記録する際、最
大明度を示す番号の前後の画像における明度情報を基に
補間処理を行うことを特徴とし、検出対象物表面の面の
傾きおよび明度の検出精度を向上することができる。
５の発明において、標準となる角度分布画像のパターン
と前記角度分布画像を比較することにより表面欠陥の検
出を行うことを特徴とし、単純な処理によって検出対象
物の欠陥部分を検出することができる。請求項１７の発
明では、請求項１４又は１５の発明において、対象物の
同一位置における正反射照明入射角度を記録する際、最
大明度を示す番号の前後の画像における明度情報を基に
補間処理を行うことを特徴とし、検出対象物表面の面の
傾きおよび明度の検出精度を向上することができる。
【００１７】請求項１８の発明では、請求項１４の発明
において、角度分布画像を、観測される正反射成分の移
動方向に一次微分することを特徴とし、得られた画像を
一次微分することによって認識処理に適した画像に変換
することができる。請求項１９の発明では、請求項１４
の発明において、角度分布画像の照明入射角度の変化の
範囲を基に観測される正反射成分の移動方向に生じる画
素値の傾きを補正することを特徴とし、画像の傾きを補
正することによって認識処理に適した画像に変挽するこ
とができる。
において、角度分布画像を、観測される正反射成分の移
動方向に一次微分することを特徴とし、得られた画像を
一次微分することによって認識処理に適した画像に変換
することができる。請求項１９の発明では、請求項１４
の発明において、角度分布画像の照明入射角度の変化の
範囲を基に観測される正反射成分の移動方向に生じる画
素値の傾きを補正することを特徴とし、画像の傾きを補
正することによって認識処理に適した画像に変挽するこ
とができる。
【００１８】請求項２０の発明では、請求項１４の発明
において、角度分布画像の欠陥部近傍の正反射照明入射
角度の変化を基に欠陥の種類を判別することを特徴と
し、得られた画像から凹み、膨れなどの凹凸を持つ欠陥
を検出するとともに、欠陥の種別を判定することができ
る。請求項２１の発明では、請求項１５の発明におい
て、明度分布画像の線状に明るさの変化が生じている部
分を検出し、欠陥の種類を判別することを特徴とし、得
られた画像から傷欠陥を検出することができる。
において、角度分布画像の欠陥部近傍の正反射照明入射
角度の変化を基に欠陥の種類を判別することを特徴と
し、得られた画像から凹み、膨れなどの凹凸を持つ欠陥
を検出するとともに、欠陥の種別を判定することができ
る。請求項２１の発明では、請求項１５の発明におい
て、明度分布画像の線状に明るさの変化が生じている部
分を検出し、欠陥の種類を判別することを特徴とし、得
られた画像から傷欠陥を検出することができる。
【００１９】請求項２２の発明では、請求項１５の発明
において、欠陥部面積の基準値を設け、明度分布画像の
標準明度と明度が大きく異なる画素が当該基準値よりも
大きな面積を、もって連続して存在する部分を検出し、
欠陥の種類を判別することを特徴とし、得られた画像か
ら錆欠陥を検出することができる。請求項２３の発明で
は、請求項１５記載の発明において、欠陥部面積の基準
値を設け、明度分布画像において標準明度と明度が大き
く異なる画素が当該基準値よりも小さな面積をもって連
続して存在する部分を検出し、欠陥の種類を判別するこ
とを特徴とし、得られた画像から検出対象平面上の異物
を検出することができる。
において、欠陥部面積の基準値を設け、明度分布画像の
標準明度と明度が大きく異なる画素が当該基準値よりも
大きな面積を、もって連続して存在する部分を検出し、
欠陥の種類を判別することを特徴とし、得られた画像か
ら錆欠陥を検出することができる。請求項２３の発明で
は、請求項１５記載の発明において、欠陥部面積の基準
値を設け、明度分布画像において標準明度と明度が大き
く異なる画素が当該基準値よりも小さな面積をもって連
続して存在する部分を検出し、欠陥の種類を判別するこ
とを特徴とし、得られた画像から検出対象平面上の異物
を検出することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の画像処理方法の一実
施形態を用いた画像処理装置の概念的構成を示し、該装
置はＴＶカメラ１、光源２、画像処理部４を備え、光源
２により金属表面を持つ検出対象物（銅張り積層基板）
３表面を照射し、ＴＶカメラ１で撮像するようになって
おり、ＴＶカメラ１で撮像された画像を画像処理部４に
より処理行なう。
参照して説明する。図１は本発明の画像処理方法の一実
施形態を用いた画像処理装置の概念的構成を示し、該装
置はＴＶカメラ１、光源２、画像処理部４を備え、光源
２により金属表面を持つ検出対象物（銅張り積層基板）
３表面を照射し、ＴＶカメラ１で撮像するようになって
おり、ＴＶカメラ１で撮像された画像を画像処理部４に
より処理行なう。
【００２１】更に詳述すると検出対象となる検出対象物
３の金属表面には、圧延の際に生じた数μｍ程度の凹凸
が圧延方向に沿って筋状に、かつ全面に亘って存在して
いるため、光源２から発せられた光は表面の微細な凹凸
により乱反射されるが、圧延方向に沿った反射角方向に
は強い正反射成分が生じる。従って図示装置では当該圧
延方向と略一致する方向に当該正反射成分を観測するＴ
Ｖカメラ１を配置し、光源２、ＴＶカメラ１、検出対象
物３の相互の位置関係を矢印で示すように変化させて、
当該正反射成分を観察する。この観察した場合の、異な
る照明入射角度に対する画像の見え方を説明する図を図
２乃至図４に示す。ここで光源２が図２のＬｌの位置に
あるとき、図２のＡの位置では検出対象物３の表面は平
面に近いため、光源３の正反射成分は図３でＡｌに示す
ように画面横方向の帯状となって現れるが、図２のＢに
示す凹凸を持つ欠陥部では、図３のＢｌに示すように局
所的に正反射成分が現れる。次に光源２が図２のＬ２の
位置にあるときには、図２のＡの位置に対応する図４の
Ａ２部分では正反射成分が観測されず、代わりに図２の
Ｂ付近に対応する図４のＢ２部分で帯状の正反射成分が
観測されるようになる。しかしながら、面の方向が局所
的に異なる欠陥部（図２のＢ）では正反射成分が得られ
ない。照明入射角度を変化させたときの図４のＡ、Ｂの
各々の位置での明度の変化を図５に示す。同図で●によ
り示す平面部Ａと、これと傾きの異なる○で示す欠陥部
Ｂでは最大明度を示す照明入射角度（位置Ｐａ、Ｐｂに
対応）が異なることがわかる。このように、照明入射角
度を変化させながら連続して明度を計測することによ
り、対象物の各測定点において明度が最大となる照明角
度、すなわち正反射照明入射角度が求められ、当該正反
射照明入射角度を検出対象物の全点において求めること
により、正反射照明入射角度の分布を表す画像（角度分
布画像）が得られる。
３の金属表面には、圧延の際に生じた数μｍ程度の凹凸
が圧延方向に沿って筋状に、かつ全面に亘って存在して
いるため、光源２から発せられた光は表面の微細な凹凸
により乱反射されるが、圧延方向に沿った反射角方向に
は強い正反射成分が生じる。従って図示装置では当該圧
延方向と略一致する方向に当該正反射成分を観測するＴ
Ｖカメラ１を配置し、光源２、ＴＶカメラ１、検出対象
物３の相互の位置関係を矢印で示すように変化させて、
当該正反射成分を観察する。この観察した場合の、異な
る照明入射角度に対する画像の見え方を説明する図を図
２乃至図４に示す。ここで光源２が図２のＬｌの位置に
あるとき、図２のＡの位置では検出対象物３の表面は平
面に近いため、光源３の正反射成分は図３でＡｌに示す
ように画面横方向の帯状となって現れるが、図２のＢに
示す凹凸を持つ欠陥部では、図３のＢｌに示すように局
所的に正反射成分が現れる。次に光源２が図２のＬ２の
位置にあるときには、図２のＡの位置に対応する図４の
Ａ２部分では正反射成分が観測されず、代わりに図２の
Ｂ付近に対応する図４のＢ２部分で帯状の正反射成分が
観測されるようになる。しかしながら、面の方向が局所
的に異なる欠陥部（図２のＢ）では正反射成分が得られ
ない。照明入射角度を変化させたときの図４のＡ、Ｂの
各々の位置での明度の変化を図５に示す。同図で●によ
り示す平面部Ａと、これと傾きの異なる○で示す欠陥部
Ｂでは最大明度を示す照明入射角度（位置Ｐａ、Ｐｂに
対応）が異なることがわかる。このように、照明入射角
度を変化させながら連続して明度を計測することによ
り、対象物の各測定点において明度が最大となる照明角
度、すなわち正反射照明入射角度が求められ、当該正反
射照明入射角度を検出対象物の全点において求めること
により、正反射照明入射角度の分布を表す画像（角度分
布画像）が得られる。
【００２２】次に本実施形態方法における画像処理部４
の処理動作について図６に示すフローチャートに従って
説明する。まず、最も単純な構成となる、光源２を移動
させる場合を例として説明する。尚図７により本実施形
態を用いた装置の動作を示す。更に図８にＴＶカメラ１
にて得られる画像を示す。まず検出対象物３を光源２に
より照明した場合の正反射成分がＴＶカメラ１の視野の
端に入射するようにＴＶカメラ１、光源２、検出対象物
３の位置を初期設定する（ｉ←０）設定する。次に光源
２側を移動させ、光源２が一定量移動する毎（ｉ←ｉ＋
１）にＴＶカメラ１より画像処理部４に２５６階調の濃
淡画像を入力する。対象物３に正反射した光源２の光が
ＴＶカメラ１の視野の反対側の端に見えるようになるま
で、光源２の位置をｐｏ〜ｐｎまで移動しながら図８に
示す画像Ｓ０〜Ｓｎを取り込む。
の処理動作について図６に示すフローチャートに従って
説明する。まず、最も単純な構成となる、光源２を移動
させる場合を例として説明する。尚図７により本実施形
態を用いた装置の動作を示す。更に図８にＴＶカメラ１
にて得られる画像を示す。まず検出対象物３を光源２に
より照明した場合の正反射成分がＴＶカメラ１の視野の
端に入射するようにＴＶカメラ１、光源２、検出対象物
３の位置を初期設定する（ｉ←０）設定する。次に光源
２側を移動させ、光源２が一定量移動する毎（ｉ←ｉ＋
１）にＴＶカメラ１より画像処理部４に２５６階調の濃
淡画像を入力する。対象物３に正反射した光源２の光が
ＴＶカメラ１の視野の反対側の端に見えるようになるま
で、光源２の位置をｐｏ〜ｐｎまで移動しながら図８に
示す画像Ｓ０〜Ｓｎを取り込む。
【００２３】次に取り込んだ画像の各画素について、画
像Ｓｏ〜Ｓｎの同じ座標（ｘ，ｙ）における明度Ｉ０〜
Ｉｎを比較し、最大値を示す画像番号ｉとそのときの明
度Ｉｉを求める。更に画像番号ｉを照明の角度を表す数
値とみなし、角度分布画像ＲＰの座標（ｘ，ｙ）におけ
る画素値として記録する。また、最大明度Ｉｉを明度分
布画像ＲＩの座標（ｘ，ｙ）における画素値として記録
する。
像Ｓｏ〜Ｓｎの同じ座標（ｘ，ｙ）における明度Ｉ０〜
Ｉｎを比較し、最大値を示す画像番号ｉとそのときの明
度Ｉｉを求める。更に画像番号ｉを照明の角度を表す数
値とみなし、角度分布画像ＲＰの座標（ｘ，ｙ）におけ
る画素値として記録する。また、最大明度Ｉｉを明度分
布画像ＲＩの座標（ｘ，ｙ）における画素値として記録
する。
【００２４】以上の手順により、図９に示す角度分布画
像ＲＰと、図１０に示す示す明度分布画像ＲＩが結果と
して得られる。角度分布画像ＲＰに記憶されている情報
は各座標において明度が最大となる画像番号であり、こ
の画像番号におけるＴＶカメラ１、光源２、検出対象物
３の位置関係は機器構成より既知であるので、これを基
に角度分布画像ＲＰを図１０に示すような本来の面の傾
きを表す画像に変換することができる。また、この傾き
画像を図１１のｙ方向に積分することにより、図１２に
示すような完全な３次元形状を復元することも可能であ
る。
像ＲＰと、図１０に示す示す明度分布画像ＲＩが結果と
して得られる。角度分布画像ＲＰに記憶されている情報
は各座標において明度が最大となる画像番号であり、こ
の画像番号におけるＴＶカメラ１、光源２、検出対象物
３の位置関係は機器構成より既知であるので、これを基
に角度分布画像ＲＰを図１０に示すような本来の面の傾
きを表す画像に変換することができる。また、この傾き
画像を図１１のｙ方向に積分することにより、図１２に
示すような完全な３次元形状を復元することも可能であ
る。
【００２５】上記実施形態における方法では、角度分布
画像ＲＰを生成する際、照明入射角度を示す指標として
取り込んだ画像の番号を使用しているが、この方法にお
いては結果の分解能がＴＶカメラ１、光源２、検出対象
物３の相対移動速度と画像の取り込み間隔により決定さ
れる照明入射角度変化の分解能に限定されてしまう。こ
の点を補う方法として、図１３に示すように照明入射角
度と明度の関係をガウス関数や２次関数などで近似し、
その関数のピークから照明角度の移動分解能を超える分
解能で明度のピークを求める方法（サブピクセル検出方
法）が考えられる。つまり近似関数ＦＰによりピーク
（Ｂ）を求めることによって、単純に最大値を求めた場
合（Ａ）よりもより高分解能で最大明度を与える照明入
射角度を求めることができ、計測分解能が向上する。
画像ＲＰを生成する際、照明入射角度を示す指標として
取り込んだ画像の番号を使用しているが、この方法にお
いては結果の分解能がＴＶカメラ１、光源２、検出対象
物３の相対移動速度と画像の取り込み間隔により決定さ
れる照明入射角度変化の分解能に限定されてしまう。こ
の点を補う方法として、図１３に示すように照明入射角
度と明度の関係をガウス関数や２次関数などで近似し、
その関数のピークから照明角度の移動分解能を超える分
解能で明度のピークを求める方法（サブピクセル検出方
法）が考えられる。つまり近似関数ＦＰによりピーク
（Ｂ）を求めることによって、単純に最大値を求めた場
合（Ａ）よりもより高分解能で最大明度を与える照明入
射角度を求めることができ、計測分解能が向上する。
【００２６】上記図７に示す実施形態においては、ＴＶ
カメラ１及び検出対象物３の位置を固定し、光源２側を
移動させる装置を用いたが、表面が例えばロール銅板等
のように長大である検出対象物３の場合などでは、１回
の検出範囲がＴＶカメラ１の視野サイズに限定される上
記実施形態の方法では適当でない場合がある。このよう
な場合には、ＴＶカメラ１と光源２を１つのユニットと
して位置関係を固定し、検出対象物３あるいは当該ユニ
ットを相対的移動させて計測を実施する方法が有効であ
る。この方法を用いた実施形態の装置の概略構成を示す
図１４に示す。図中５は検出対象物３を移動させるコン
ベアを示す。
カメラ１及び検出対象物３の位置を固定し、光源２側を
移動させる装置を用いたが、表面が例えばロール銅板等
のように長大である検出対象物３の場合などでは、１回
の検出範囲がＴＶカメラ１の視野サイズに限定される上
記実施形態の方法では適当でない場合がある。このよう
な場合には、ＴＶカメラ１と光源２を１つのユニットと
して位置関係を固定し、検出対象物３あるいは当該ユニ
ットを相対的移動させて計測を実施する方法が有効であ
る。この方法を用いた実施形態の装置の概略構成を示す
図１４に示す。図中５は検出対象物３を移動させるコン
ベアを示す。
【００２７】また、検出対象物３の横幅が大きく、光源
２たる照明装置が大型になるような場合には、検出対象
物３及び光源２を固定しておき、ＴＶカメラ１を移動さ
せることにより上記検出を行う手段が有効になる。この
方法を用いた実施形態の装置の概略構成を図１５に示
す。ただし、図１４、図１５に示すような方法では、光
源２を移動させる場合と違ってＴＶカメラ１と検出対象
物３の位置関係に変化が生じるため、画像間で検出対象
物３の同一点の対応付けを行う必要がある。図１６
（ａ）（ｂ）は検出対象物３の表面の同一の欠陥部Ｂを
示すが、ＴＶカメラ１と検出対象物３の相対移動により
画面上では移動して見える。この移動量は、検出対象物
３とＴＶカメラ１の相対移動速度および光学系の構成よ
り推定が可能であるため、これにより検出対象物３上の
同一点の対応付けを行う。
２たる照明装置が大型になるような場合には、検出対象
物３及び光源２を固定しておき、ＴＶカメラ１を移動さ
せることにより上記検出を行う手段が有効になる。この
方法を用いた実施形態の装置の概略構成を図１５に示
す。ただし、図１４、図１５に示すような方法では、光
源２を移動させる場合と違ってＴＶカメラ１と検出対象
物３の位置関係に変化が生じるため、画像間で検出対象
物３の同一点の対応付けを行う必要がある。図１６
（ａ）（ｂ）は検出対象物３の表面の同一の欠陥部Ｂを
示すが、ＴＶカメラ１と検出対象物３の相対移動により
画面上では移動して見える。この移動量は、検出対象物
３とＴＶカメラ１の相対移動速度および光学系の構成よ
り推定が可能であるため、これにより検出対象物３上の
同一点の対応付けを行う。
【００２８】また、検出対象物３がＴＶカメラ１に対し
て大きい場合や高速の処理が必要な場合などでは、１台
のＴＶカメラ１ではまかないきれない場合が考えられ
る。このような場合には、複数台のＴＶカメラ１を図１
７に示すように並列に使用することにより問題が解決で
きる。更に、光源２として発光ダイオードやネオン管等
の色のついた光線を用いてＴＶカメラ１の１視野に複数
の色の正反射成分をとらえ、カラー画像処理によってこ
れらを分離して処理することにより、画像取り込みを行
う回数を減らし、より短時間で計測を行うことができ
る。この方法における実施形態の装置構成を示す図１８
に示す。図中２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、赤色、緑色、青色の
光色の光源を示す。
て大きい場合や高速の処理が必要な場合などでは、１台
のＴＶカメラ１ではまかないきれない場合が考えられ
る。このような場合には、複数台のＴＶカメラ１を図１
７に示すように並列に使用することにより問題が解決で
きる。更に、光源２として発光ダイオードやネオン管等
の色のついた光線を用いてＴＶカメラ１の１視野に複数
の色の正反射成分をとらえ、カラー画像処理によってこ
れらを分離して処理することにより、画像取り込みを行
う回数を減らし、より短時間で計測を行うことができ
る。この方法における実施形態の装置構成を示す図１８
に示す。図中２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、赤色、緑色、青色の
光色の光源を示す。
【００２９】上記図７に示す実施形態において説明した
方法では、光源２を移動させることにより図８に示すよ
うに平坦な部分では正反射成分が次第に移動していくよ
うな複数の画像が得られる。角度分布画像ＲＰは、これ
らの画像のうち各画素で明度が最大となる画像の番号を
画素値としているため、図１９に示すように上下方向に
傾きのある画像になっている。このままでは単純なしき
い値処理等による欠陥部検出が行いにくいため、この傾
きを補正せねばならない。この方法には２通りの方法が
考えられる。
方法では、光源２を移動させることにより図８に示すよ
うに平坦な部分では正反射成分が次第に移動していくよ
うな複数の画像が得られる。角度分布画像ＲＰは、これ
らの画像のうち各画素で明度が最大となる画像の番号を
画素値としているため、図１９に示すように上下方向に
傾きのある画像になっている。このままでは単純なしき
い値処理等による欠陥部検出が行いにくいため、この傾
きを補正せねばならない。この方法には２通りの方法が
考えられる。
【００３０】まず第１の方法は角度分布画像ＲＰの傾き
が画面上下方向にのみ生じることを利用し、画像を画面
上下方向に一次微分することにより傾きを除去する方法
が考えられる。この方法を図２０に示す。この方法によ
れば、傾きの補正のみならず、検出対象物３の表面の大
きなうねり、反り等の除去を行うとともに、微細な欠陥
部を強調する効果が得られる。
が画面上下方向にのみ生じることを利用し、画像を画面
上下方向に一次微分することにより傾きを除去する方法
が考えられる。この方法を図２０に示す。この方法によ
れば、傾きの補正のみならず、検出対象物３の表面の大
きなうねり、反り等の除去を行うとともに、微細な欠陥
部を強調する効果が得られる。
【００３１】また第２の方法としては、照明入射角度の
変化量を基に結果画像に生じる傾きを予め予測し、これ
と角度分布画像ＲＰの差分を取ることにより傾きを補正
する方法である。この方法を図２１に示す。この方法に
よれば、図２１のIIに示す傾き量を元の画素偉から差し
引くことにより、図２２に示すような平坦な画像にする
ことができる。この方法においては検出対象物３の表面
のうねりや反りは除去されないため、うねりや反りを検
出する必要がある場合に有効である。
変化量を基に結果画像に生じる傾きを予め予測し、これ
と角度分布画像ＲＰの差分を取ることにより傾きを補正
する方法である。この方法を図２１に示す。この方法に
よれば、図２１のIIに示す傾き量を元の画素偉から差し
引くことにより、図２２に示すような平坦な画像にする
ことができる。この方法においては検出対象物３の表面
のうねりや反りは除去されないため、うねりや反りを検
出する必要がある場合に有効である。
【００３２】次に、得られた角度分布画像ＲＰを用いて
実際の欠陥検出を行う場合の処理方法について説明す
る。まず、最も簡単な欠陥検出方法として、良品を当該
検出方法によって計測したデータを図２３（ａ）に示す
標準画像として保存しておき、これと検査対象物を計測
した図２３（ｂ）に示す検査画像データとを比較する方
法が考えられる。
実際の欠陥検出を行う場合の処理方法について説明す
る。まず、最も簡単な欠陥検出方法として、良品を当該
検出方法によって計測したデータを図２３（ａ）に示す
標準画像として保存しておき、これと検査対象物を計測
した図２３（ｂ）に示す検査画像データとを比較する方
法が考えられる。
【００３３】また、角度分布画像ＲＰに記録されている
面の傾き情報を利用することにより、検出対象物３の平
面上に存在する微細な凹み、膨れ、傷等を検出すること
ができる。また、この面の傾き情報は、凹み欠陥と膨れ
欠陥では光源移動方向に沿った傾きの変動が丁度正反対
になるので、この情報を利用して欠陥の種別を判定する
ことができる。凹み欠陥の場合と膨れ欠陥の場合の、図
７におけるＹ方向の照明入射角度の変化を図２４
（ａ），（ｂ）に示す。
面の傾き情報を利用することにより、検出対象物３の平
面上に存在する微細な凹み、膨れ、傷等を検出すること
ができる。また、この面の傾き情報は、凹み欠陥と膨れ
欠陥では光源移動方向に沿った傾きの変動が丁度正反対
になるので、この情報を利用して欠陥の種別を判定する
ことができる。凹み欠陥の場合と膨れ欠陥の場合の、図
７におけるＹ方向の照明入射角度の変化を図２４
（ａ），（ｂ）に示す。
【００３４】次に、得られた明度分布画像ＲＩを用いて
実際の欠陥検出を行う場合の処理方法について説明す
る。上記実施形態において説明した方法によって得られ
る明度分布画像ＲＩには、検出対象物３の表面の反射率
の情報が記録されており、これを解析することで明度の
変動を伴うような欠陥、すなわち傷欠陥や錆欠陥を検出
することができる。
実際の欠陥検出を行う場合の処理方法について説明す
る。上記実施形態において説明した方法によって得られ
る明度分布画像ＲＩには、検出対象物３の表面の反射率
の情報が記録されており、これを解析することで明度の
変動を伴うような欠陥、すなわち傷欠陥や錆欠陥を検出
することができる。
【００３５】まず傷欠陥は、金属表面が別の硬い物体に
よって擦過されて生じるもので、表面の微細構造が潰れ
て鏡面に近い表面性状になっている。このため反射率が
非常に高く、得られる明度分布画像ＲＩにおいて図２５
に示すような明欠陥として発生する。また、傷は線状に
発生する特徴があるため、明度分布画像中で明度が線状
に変化している部分を抽出することにより、傷欠陥を抽
出することが可能である。
よって擦過されて生じるもので、表面の微細構造が潰れ
て鏡面に近い表面性状になっている。このため反射率が
非常に高く、得られる明度分布画像ＲＩにおいて図２５
に示すような明欠陥として発生する。また、傷は線状に
発生する特徴があるため、明度分布画像中で明度が線状
に変化している部分を抽出することにより、傷欠陥を抽
出することが可能である。
【００３６】次に錆欠陥の場合は、金属表面の酸化によ
り表面の反射率が低くなるため、得られる明度分布画像
において図２６に示すような暗欠陥として発生する。ま
た、錆欠陥は他の欠陥に比べてはるかに面積が大きいた
め、明度分布画像において周囲よりも明度の低い部分が
ある程度大きな面積をもって存在する部分により錆欠陥
と判断することができる。
り表面の反射率が低くなるため、得られる明度分布画像
において図２６に示すような暗欠陥として発生する。ま
た、錆欠陥は他の欠陥に比べてはるかに面積が大きいた
め、明度分布画像において周囲よりも明度の低い部分が
ある程度大きな面積をもって存在する部分により錆欠陥
と判断することができる。
【００３７】図２７に示すフローチャートに沿って錆欠
陥の検出方法を説明する。まず明度（分布）画像ＲＩを
しきい値ＴＨ１で二値化する。次に連続した領域を図２
８に示すように…というように抽出する。次に抽出し
た各領域…の面積を求め、この求めた領域…の面積
がしきい値ＩＴ１以上である部分を錆欠陥部とする。図
２９はの領域が錆欠陥部と判断された状況を示す。
陥の検出方法を説明する。まず明度（分布）画像ＲＩを
しきい値ＴＨ１で二値化する。次に連続した領域を図２
８に示すように…というように抽出する。次に抽出し
た各領域…の面積を求め、この求めた領域…の面積
がしきい値ＩＴ１以上である部分を錆欠陥部とする。図
２９はの領域が錆欠陥部と判断された状況を示す。
【００３８】また、検出対象物３の平面上に異物が存在
した場合、図３０に示すように光源２は必ず異物６を挟
んでＴＶカメラ１と反対側に存在するため、ＴＶカメラ
１により観察した異物６は必ずシルエットになる。この
ため、明度分布画像では図３１に示すようにその部分が
暗く表れる。このように、異物６のほうが膨れ欠陥に比
べて高さが大きいために上記のような特徴が現れること
になり、面上の異物６と膨れ欠陥を区別することが可能
である。異物６の場合、当該部分は明度分布画像におい
て面積の小さい暗欠陥として現れるので、錆欠陥の場合
とは逆に明度の低い部分が小さな面積をもって存在する
部分をもって異物６と判断することができる。
した場合、図３０に示すように光源２は必ず異物６を挟
んでＴＶカメラ１と反対側に存在するため、ＴＶカメラ
１により観察した異物６は必ずシルエットになる。この
ため、明度分布画像では図３１に示すようにその部分が
暗く表れる。このように、異物６のほうが膨れ欠陥に比
べて高さが大きいために上記のような特徴が現れること
になり、面上の異物６と膨れ欠陥を区別することが可能
である。異物６の場合、当該部分は明度分布画像におい
て面積の小さい暗欠陥として現れるので、錆欠陥の場合
とは逆に明度の低い部分が小さな面積をもって存在する
部分をもって異物６と判断することができる。
【００３９】ここで図３２に示すフローチャートにそっ
て異物６の検出方法を説明する。まず明度（分布）画像
ＲＩをしきい値ＴＨ２で二値化する。次に連続した領域
…を図２８に示すように抽出し、各領域…の面積を
求め、そして面積がしきい値ＩＴ２未満である領域を異
物とする。この場合図２９はの領域が異物６であると
判断された状況を示す。
て異物６の検出方法を説明する。まず明度（分布）画像
ＲＩをしきい値ＴＨ２で二値化する。次に連続した領域
…を図２８に示すように抽出し、各領域…の面積を
求め、そして面積がしきい値ＩＴ２未満である領域を異
物とする。この場合図２９はの領域が異物６であると
判断された状況を示す。
【００４０】
【発明の効果】請求項１の発明は、対象物を撮像するＴ
Ｖカメラと当該対象物を照明する光源を用いる画像処理
方法において、当該対象物表面上の各位置での照明入射
角度が連続して変化するように当該光源、当該対象物、
当該ＴＶカメラの位置関係を相対的に変化させながら当
該ＴＶカメラにより連続して取得した、照明入射角度の
異なる複数の画像に対して、検出対象物表面全点につい
て、同一の点における明度が最大となる時の正反射照明
入射角度の分布を求める段階と、検出対象物表面全点の
正反射照明入射角度の分布を示す画像を求める段階と、
から成る処理を行うので、検出対象物表面のあらゆる位
置における面の傾きを簡単な装置構成により計測するこ
とができるという効果がある。
Ｖカメラと当該対象物を照明する光源を用いる画像処理
方法において、当該対象物表面上の各位置での照明入射
角度が連続して変化するように当該光源、当該対象物、
当該ＴＶカメラの位置関係を相対的に変化させながら当
該ＴＶカメラにより連続して取得した、照明入射角度の
異なる複数の画像に対して、検出対象物表面全点につい
て、同一の点における明度が最大となる時の正反射照明
入射角度の分布を求める段階と、検出対象物表面全点の
正反射照明入射角度の分布を示す画像を求める段階と、
から成る処理を行うので、検出対象物表面のあらゆる位
置における面の傾きを簡単な装置構成により計測するこ
とができるという効果がある。
【００４１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、光源として、線状光線を用いるので、少ない取り込
み回数で検出対象物表面のあらゆる位置における面の傾
きを計測することができるという効果がある。請求項３
の発明は、請求項１の発明において、光源として、点状
光源を用いるので、完全な３次元方向の面の傾き情報を
得ることができるという効果がある。
て、光源として、線状光線を用いるので、少ない取り込
み回数で検出対象物表面のあらゆる位置における面の傾
きを計測することができるという効果がある。請求項３
の発明は、請求項１の発明において、光源として、点状
光源を用いるので、完全な３次元方向の面の傾き情報を
得ることができるという効果がある。
【００４２】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、対象物の同一位置における正反射照明入射角度を基
に、画像の各画素に対応する位置での物体の立体形状を
求めるので、面の傾きを表すデータを基に検出対象物の
３次元形状を求めることができるという効果がある。請
求項５の発明は、請求項１の発明において、ＴＶカメラ
により撮像された複数の画像間で、対象物とＴＶカメラ
の相対位置関係を基に対象物上の同一位置を対応付けす
るので、ＴＶカメラと検出対象物との位置関係に変化が
生じる場合にも検出対象物表面のあらゆる位置における
面の傾きを計測することができるという効果がある。
て、対象物の同一位置における正反射照明入射角度を基
に、画像の各画素に対応する位置での物体の立体形状を
求めるので、面の傾きを表すデータを基に検出対象物の
３次元形状を求めることができるという効果がある。請
求項５の発明は、請求項１の発明において、ＴＶカメラ
により撮像された複数の画像間で、対象物とＴＶカメラ
の相対位置関係を基に対象物上の同一位置を対応付けす
るので、ＴＶカメラと検出対象物との位置関係に変化が
生じる場合にも検出対象物表面のあらゆる位置における
面の傾きを計測することができるという効果がある。
【００４３】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、対象物の同一位置における正反射照明入射角度を記
録する際、最大明度を示す番号の前後の画像における明
度情報を基に補間処理を行うので、面の傾きの検出精度
を向上することができるという効果がある。請求項７の
発明は、請求項１の発明において、角度分布画像を、観
測される正反射成分の移動方向に一次微分するので、角
度分布画像からうねりや傾きを除去し、欠陥部を強調し
て観測することができるという効果がある。
て、対象物の同一位置における正反射照明入射角度を記
録する際、最大明度を示す番号の前後の画像における明
度情報を基に補間処理を行うので、面の傾きの検出精度
を向上することができるという効果がある。請求項７の
発明は、請求項１の発明において、角度分布画像を、観
測される正反射成分の移動方向に一次微分するので、角
度分布画像からうねりや傾きを除去し、欠陥部を強調し
て観測することができるという効果がある。
【００４４】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て、ＴＶカメラと対象物の位置関係を固定とし、対象物
表面上の各位置での照明入射角度が連続して変化するよ
うに当該光源を移動するので、簡単な装置構成によって
検出対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを計測
することができるという効果がある。請求項９の発明
は、請求項１の発明において、ＴＶカメラと光源の位置
関係を固定とし、対象物表面上の各位置での照明入射角
度が連続して変化するように当該対象物を移動するの
で、長大な検出対象物に対して対象物表面のあらゆる位
置における面の傾きを計測することができるという効果
がある。
て、ＴＶカメラと対象物の位置関係を固定とし、対象物
表面上の各位置での照明入射角度が連続して変化するよ
うに当該光源を移動するので、簡単な装置構成によって
検出対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを計測
することができるという効果がある。請求項９の発明
は、請求項１の発明において、ＴＶカメラと光源の位置
関係を固定とし、対象物表面上の各位置での照明入射角
度が連続して変化するように当該対象物を移動するの
で、長大な検出対象物に対して対象物表面のあらゆる位
置における面の傾きを計測することができるという効果
がある。
【００４５】請求項１０の発明は、請求項１の発明にお
いて、対象物と光源の位置関係を固定とし、対象物表面
上の各位置での照明入射角度が連続して変化するように
当該ＴＶカメラを移動するので、幅広の対象物に対して
対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを計測する
ことができるという効果がある。請求項１１の発明は、
請求項１の発明において、複数のＴＶカメラを同時に使
用するので、複数のカメラを併用することによって高速
に計測することができるという効果がある。
いて、対象物と光源の位置関係を固定とし、対象物表面
上の各位置での照明入射角度が連続して変化するように
当該ＴＶカメラを移動するので、幅広の対象物に対して
対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを計測する
ことができるという効果がある。請求項１１の発明は、
請求項１の発明において、複数のＴＶカメラを同時に使
用するので、複数のカメラを併用することによって高速
に計測することができるという効果がある。
【００４６】請求項１２の発明は、請求項１の発明にお
いて、相異なる色の光源を複数個使用するので、色の異
なる光源を複数用いてカラー画像処理を行なうことによ
り、検出対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを
高速に計測することができるという効果がある。請求項
１３の発明は、請求項１の発明において、検出対象物が
金属である場合に、ＴＶカメラの観測方向を金属の圧延
による筋目の方向とするので、光沢の現れ方が特定の方
向に偏った検出対象物に対して検出対象物表面の面の傾
きを高速に計測することができるという効果がある。
いて、相異なる色の光源を複数個使用するので、色の異
なる光源を複数用いてカラー画像処理を行なうことによ
り、検出対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを
高速に計測することができるという効果がある。請求項
１３の発明は、請求項１の発明において、検出対象物が
金属である場合に、ＴＶカメラの観測方向を金属の圧延
による筋目の方向とするので、光沢の現れ方が特定の方
向に偏った検出対象物に対して検出対象物表面の面の傾
きを高速に計測することができるという効果がある。
【００４７】請求項１４の発明は、対象物を撮像するＴ
Ｖカメラと当該対象物を照明する光源を用いて物体の表
面欠陥を検出する方法。において、当該対象物表面上の
各位置での照明入射角度が連続して変化するように当該
光源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的
に変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度の分布を示す角
度分布画像を求める段階と、前記角度分布画像を判定し
て、検出対象物表面を判定する段階とから成るので、検
出対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを簡単な
装置構成により計測し、平面物体の凹凸欠陥を検出する
ことができるという効果がある。
Ｖカメラと当該対象物を照明する光源を用いて物体の表
面欠陥を検出する方法。において、当該対象物表面上の
各位置での照明入射角度が連続して変化するように当該
光源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的
に変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度の分布を示す角
度分布画像を求める段階と、前記角度分布画像を判定し
て、検出対象物表面を判定する段階とから成るので、検
出対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを簡単な
装置構成により計測し、平面物体の凹凸欠陥を検出する
ことができるという効果がある。
【００４８】請求項１５の発明は、対象物を撮像するＴ
Ｖカメラと当該対象物を興明する光源を用いて物体の表
面欠陥を検出する方法において、当該対象物表面上の各
位置での照明入射角度が連続して変化するように当該光
源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的に
変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度における明度の
分布を示す明度分布画像を求める段階と、前記明度分布
画像を判定して、検出対象物表面を判定する段階と、か
ら成るので、検出対象物表面のあらゆる位置における表
面反射率を簡単な装置構成により計測し、平面物体の明
度欠陥を検出することができるという効果がある。
Ｖカメラと当該対象物を興明する光源を用いて物体の表
面欠陥を検出する方法において、当該対象物表面上の各
位置での照明入射角度が連続して変化するように当該光
源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的に
変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度における明度の
分布を示す明度分布画像を求める段階と、前記明度分布
画像を判定して、検出対象物表面を判定する段階と、か
ら成るので、検出対象物表面のあらゆる位置における表
面反射率を簡単な装置構成により計測し、平面物体の明
度欠陥を検出することができるという効果がある。
【００４９】請求項１６の発明は、請求項１４又は１５
の発明において、標準となる角度分布画像のパターンと
前記角度分布画像を比較することにより表面欠陥の検出
を行うので、単純な処理によって検出対象物の欠陥部分
を検出することができるという効果がある。請求項１７
の発明は、請求項１４又は１５の発明において、対象物
の同一位置における正反射照明入射角度を記録する際、
最大明度を示す番号の前後の画像における明度情報を基
に補間処理を行うので、検出対象物表面の面の傾きおよ
び明度の検出精度を向上することができるという効果が
ある。
の発明において、標準となる角度分布画像のパターンと
前記角度分布画像を比較することにより表面欠陥の検出
を行うので、単純な処理によって検出対象物の欠陥部分
を検出することができるという効果がある。請求項１７
の発明は、請求項１４又は１５の発明において、対象物
の同一位置における正反射照明入射角度を記録する際、
最大明度を示す番号の前後の画像における明度情報を基
に補間処理を行うので、検出対象物表面の面の傾きおよ
び明度の検出精度を向上することができるという効果が
ある。
【００５０】請求項１８の発明は、請求項１４の発明に
おいて、角度分布画像を、観測される正反射成分の移動
方向に一次微分するので、得られた画像を一次微分する
ことによって認識処理に適した画像に変換することがで
きるという効果がある。請求項１９の発明は、請求項１
４の発明において、角度分布画像の照明入射角度の変化
の範囲を基に観測される正反射成分の移動方向に生じる
画素値の傾きを補正するので、画像の傾きを補正するこ
とによって認識処理に適した画像に変挽することができ
るという効果がある。
おいて、角度分布画像を、観測される正反射成分の移動
方向に一次微分するので、得られた画像を一次微分する
ことによって認識処理に適した画像に変換することがで
きるという効果がある。請求項１９の発明は、請求項１
４の発明において、角度分布画像の照明入射角度の変化
の範囲を基に観測される正反射成分の移動方向に生じる
画素値の傾きを補正するので、画像の傾きを補正するこ
とによって認識処理に適した画像に変挽することができ
るという効果がある。
【００５１】請求項２０の発明は、請求項１４の発明に
おいて、角度分布画像の欠陥部近傍の正反射照明入射角
度の変化を基に欠陥の種類を判別するので、得られた画
像から凹み、膨れなどの凹凸を持つ欠陥を検出するとと
もに、欠陥の種別を判定することができるという効果が
ある。請求項２１の発明は、請求項１５の発明におい
て、明度分布画像の線状に明るさの変化が生じている部
分を検出し、欠陥の種類を判別するので、得られた画像
から傷欠陥を検出することができるという効果がある。
おいて、角度分布画像の欠陥部近傍の正反射照明入射角
度の変化を基に欠陥の種類を判別するので、得られた画
像から凹み、膨れなどの凹凸を持つ欠陥を検出するとと
もに、欠陥の種別を判定することができるという効果が
ある。請求項２１の発明は、請求項１５の発明におい
て、明度分布画像の線状に明るさの変化が生じている部
分を検出し、欠陥の種類を判別するので、得られた画像
から傷欠陥を検出することができるという効果がある。
【００５２】請求項２２の発明は、請求項１５の発明に
おいて、欠陥部面積の基準値を設け、明度分布画像にお
いて標準明度と明度が大きく異なる画素が当該基準値よ
りも大きな面積を、もって連続して存在する部分を検出
し、欠陥の種類を判別するので、得られた画像から錆欠
陥を検出することができるという効果がある。請求項２
３の発明は、請求項１５記載の発明において、欠陥部面
積の基準値を設け、明度分布画像において標準明度と明
度が大きく異なる画素が当該基準値よりも小さな面積を
もって連続して存在する部分を検出し、欠陥の種類を判
別するので、得られた画像から検出対象平面上の異物を
検出することができるという効果がある。
おいて、欠陥部面積の基準値を設け、明度分布画像にお
いて標準明度と明度が大きく異なる画素が当該基準値よ
りも大きな面積を、もって連続して存在する部分を検出
し、欠陥の種類を判別するので、得られた画像から錆欠
陥を検出することができるという効果がある。請求項２
３の発明は、請求項１５記載の発明において、欠陥部面
積の基準値を設け、明度分布画像において標準明度と明
度が大きく異なる画素が当該基準値よりも小さな面積を
もって連続して存在する部分を検出し、欠陥の種類を判
別するので、得られた画像から検出対象平面上の異物を
検出することができるという効果がある。
【図１】本発明の画像処理方法の一実施形態を用いた装
置の概念的な構成説明図である。
置の概念的な構成説明図である。
【図２】同上の原理説明図である。
【図３】同上の図２におけるＴＶカメラにより撮像した
時の対象物の表面の見え方を示す図である。
時の対象物の表面の見え方を示す図である。
【図４】同上の図２におけるＴＶカメラにより撮像した
時の対象物の表面の見えかたを示す別の図である。
時の対象物の表面の見えかたを示す別の図である。
【図５】同上における、傾きの異なる面での明度変化の
説明図である。
説明図である。
【図６】同上のフローチャートである。
【図７】同上の装置の説明図である。
【図８】同上によって得られた画像の説明図である。
【図９】同上によって得られた角度分布画像を示す説明
図である。
図である。
【図１０】同上によって得られた明度分布画像を示す説
明図である。
明図である。
【図１１】同上の図９に示す角度分布画像を変換して得
られる面の傾き分布画像の説明図である。
られる面の傾き分布画像の説明図である。
【図１２】同上の図１１に示す傾き分布画像を処理して
得られる３次元画像の説明図である。
得られる３次元画像の説明図である。
【図１３】同上に用いた精度向上のための補間処理に関
する説明図である。
する説明図である。
【図１４】本発明の画像処理方法の別の実施形態に用い
る装置の説明図である。
る装置の説明図である。
【図１５】本発明の画像処理方法の他の実施形態に用い
る装置の説明図である。
る装置の説明図である。
【図１６】図１４、図１５に示す実施形態におけるＴＶ
カメラと検出対象物の位置関係に変化が現れる場合の、
検出対象物上の同一位置の対応付け説明図である。
カメラと検出対象物の位置関係に変化が現れる場合の、
検出対象物上の同一位置の対応付け説明図である。
【図１７】本発明の画像処理方法の高速に実施するため
の実施形態に用いる装置の説明図である。
の実施形態に用いる装置の説明図である。
【図１８】本発明の画像処理方法の高速に実施するため
の別の実施形態に用いる装置の説明図である。
の別の実施形態に用いる装置の説明図である。
【図１９】本発明の画像処理方法における角度分布画像
の特徴に関する説明図である。
の特徴に関する説明図である。
【図２０】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて傾き補正を行なう場合の実施形態の説明図である。
いて傾き補正を行なう場合の実施形態の説明図である。
【図２１】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて傾き補正を行なう場合の別の実施形態の説明図であ
る。
いて傾き補正を行なう場合の別の実施形態の説明図であ
る。
【図２２】同上の説明図である。
【図２３】（ａ）は本発明における物体表面の欠陥検出
方法において欠陥を検出する実施形態に用いる標準画像
の説明図である。（ｂ）は同上の検査画像の説明図であ
る。
方法において欠陥を検出する実施形態に用いる標準画像
の説明図である。（ｂ）は同上の検査画像の説明図であ
る。
【図２４】（ａ）は同上の凹み欠陥の場合に、光源に直
交する方向に現れる照明角度の変化を示す図である。
（ｂ）は同上の膨れ欠陥の場合に、光源に直交する方向
に現れる照明角度の変化を示す図である。
交する方向に現れる照明角度の変化を示す図である。
（ｂ）は同上の膨れ欠陥の場合に、光源に直交する方向
に現れる照明角度の変化を示す図である。
【図２５】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて傷欠陥を検出する実施形態の説明図である。
いて傷欠陥を検出する実施形態の説明図である。
【図２６】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて錆欠陥を検出する実施形態の説明図である。
いて錆欠陥を検出する実施形態の説明図である。
【図２７】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて錆欠陥を検出する実施形態を説明するフローチャー
トである。
いて錆欠陥を検出する実施形態を説明するフローチャー
トである。
【図２８】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて暗欠陥部の面積を基に欠陥を検出する実施形態の説
明図である。
いて暗欠陥部の面積を基に欠陥を検出する実施形態の説
明図である。
【図２９】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて暗欠陥部の面積を基に欠陥を検出する実施形態の説
明図である。
いて暗欠陥部の面積を基に欠陥を検出する実施形態の説
明図である。
【図３０】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて異物を検出する実施形態の原理説明図である。
いて異物を検出する実施形態の原理説明図である。
【図３１】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて異物を検出する実施形態の説明図である。
いて異物を検出する実施形態の説明図である。
【図３２】本発明における物体表面の欠陥検出方法にお
いて異物を検出する実施形態を説明するフローチャート
である。
いて異物を検出する実施形態を説明するフローチャート
である。
【図３３】一従来例の説明図である。
１ ＴＶカメラ ２ 光源 ３ 対象物 ４ 画像処理部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１２月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の３次元形状
を拾得する画像処理方法及び当該方法を用いて基板等の
微少凹凸欠陥並びに濃淡情報として現れる欠陥を、高速
かつ高精度に検出する物体表面の欠陥検出方法に関する
ものである。
を拾得する画像処理方法及び当該方法を用いて基板等の
微少凹凸欠陥並びに濃淡情報として現れる欠陥を、高速
かつ高精度に検出する物体表面の欠陥検出方法に関する
ものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】請求項１４の発明では、対象物を撮像する
ＴＶカメラと当該対象物を照明する光源を用いて物体の
表面欠陥を検出する方法において、当該対象物表面上の
各位置での照明入射角度が連続して変化するように当該
光源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的
に変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度の分布を示す角
度分布画像を求める段階と、前記角度分布画像を判定し
て、検出対象物表面を判定する段階とから成ることを特
徴とし、検出対象物表面のあらゆる位置における面の傾
きを簡単な装置構成により計測し、平面物体の凹凸欠陥
を検出することができる。
ＴＶカメラと当該対象物を照明する光源を用いて物体の
表面欠陥を検出する方法において、当該対象物表面上の
各位置での照明入射角度が連続して変化するように当該
光源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的
に変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度の分布を示す角
度分布画像を求める段階と、前記角度分布画像を判定し
て、検出対象物表面を判定する段階とから成ることを特
徴とし、検出対象物表面のあらゆる位置における面の傾
きを簡単な装置構成により計測し、平面物体の凹凸欠陥
を検出することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の画像処理方法の一実
施形態を用いた画像処理装置の概念的構成を示し、該装
置はＴＶカメラ１、光源２、画像処理部４を備え、光源
２により金属表面を持つ検出対象物（銅張り積層基板）
３表面を照射し、ＴＶカメラ１で撮像するようになって
おり、ＴＶカメラ１で撮像された画像を画像処理部４に
より処理する。
参照して説明する。図１は本発明の画像処理方法の一実
施形態を用いた画像処理装置の概念的構成を示し、該装
置はＴＶカメラ１、光源２、画像処理部４を備え、光源
２により金属表面を持つ検出対象物（銅張り積層基板）
３表面を照射し、ＴＶカメラ１で撮像するようになって
おり、ＴＶカメラ１で撮像された画像を画像処理部４に
より処理する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】更に詳述すると検出対象となる検出対象物
３の金属表面には、圧延の際に生じた数μｍ程度の凹凸
が圧延方向に沿って筋状に、かつ全面に亘って存在して
いるため、光源２から発せられた光は表面の微細な凹凸
により乱反射されるが、圧延方向に沿った反射角方向に
は強い正反射成分が生じる。従って図示装置では当該圧
延方向と略一致する方向に当該正反射成分を観測するＴ
Ｖカメラ１を配置し、光源２、ＴＶカメラ１、検出対象
物３の相互の位置関係を矢印で示すように変化させて、
当該正反射成分を観察する。この観察した場合の、異な
る照明入射角度に対する画像の見え方を説明する図を図
２乃至図４に示す。ここで光源２が図２のＬｌの位置に
あるとき、図２のＡの位置では検出対象物３の表面は平
面に近いため、光源３の正反射成分は図３でＡｌに示す
ように画面横方向の帯状となって現れるが、図２のＢに
示す凹凸を持つ欠陥部では、図３のＢｌに示すように局
所的に正反射成分が現れる。次に光源２が図２のＬ２の
位置にあるときには、図２のＡの位置に対応する図４の
Ａ２部分では正反射成分が観測されず、代わりに図２の
Ｂ付近に対応する図４のＢ２部分で帯状の正反射成分が
観測されるようになる。しかしながら、面の方向が局所
的に異なる欠陥部（図２のＢ）では正反射成分が得られ
ない。照明入射角度を変化させたときの図４のＡ、Ｂの
各々の位置での明度の変化を図５に示す。同図で○によ
り示す平面部Ａと、これと傾きの異なる●で示す欠陥部
Ｂでは最大明度を示す照明入射角度（位置Ｐａ、Ｐｂに
対応）が異なることがわかる。このように、照明入射角
度を変化させながら連続して明度を計測することによ
り、対象物の各測定点において明度が最大となる照明角
度、すなわち正反射照明入射角度が求められ、当該正反
射照明入射角度を検出対象物の全点において求めること
により、正反射照明入射角度の分布を表す画像（角度分
布画像）が得られる。
３の金属表面には、圧延の際に生じた数μｍ程度の凹凸
が圧延方向に沿って筋状に、かつ全面に亘って存在して
いるため、光源２から発せられた光は表面の微細な凹凸
により乱反射されるが、圧延方向に沿った反射角方向に
は強い正反射成分が生じる。従って図示装置では当該圧
延方向と略一致する方向に当該正反射成分を観測するＴ
Ｖカメラ１を配置し、光源２、ＴＶカメラ１、検出対象
物３の相互の位置関係を矢印で示すように変化させて、
当該正反射成分を観察する。この観察した場合の、異な
る照明入射角度に対する画像の見え方を説明する図を図
２乃至図４に示す。ここで光源２が図２のＬｌの位置に
あるとき、図２のＡの位置では検出対象物３の表面は平
面に近いため、光源３の正反射成分は図３でＡｌに示す
ように画面横方向の帯状となって現れるが、図２のＢに
示す凹凸を持つ欠陥部では、図３のＢｌに示すように局
所的に正反射成分が現れる。次に光源２が図２のＬ２の
位置にあるときには、図２のＡの位置に対応する図４の
Ａ２部分では正反射成分が観測されず、代わりに図２の
Ｂ付近に対応する図４のＢ２部分で帯状の正反射成分が
観測されるようになる。しかしながら、面の方向が局所
的に異なる欠陥部（図２のＢ）では正反射成分が得られ
ない。照明入射角度を変化させたときの図４のＡ、Ｂの
各々の位置での明度の変化を図５に示す。同図で○によ
り示す平面部Ａと、これと傾きの異なる●で示す欠陥部
Ｂでは最大明度を示す照明入射角度（位置Ｐａ、Ｐｂに
対応）が異なることがわかる。このように、照明入射角
度を変化させながら連続して明度を計測することによ
り、対象物の各測定点において明度が最大となる照明角
度、すなわち正反射照明入射角度が求められ、当該正反
射照明入射角度を検出対象物の全点において求めること
により、正反射照明入射角度の分布を表す画像（角度分
布画像）が得られる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】次に本実施形態方法における画像処理部４
の処理動作について図６に示すフローチャートに従って
説明する。まず、最も単純な構成となる、光源２を移動
させる場合を例として説明する。尚図７により本実施形
態を用いた装置の動作を示す。更に図８にＴＶカメラ１
にて得られる画像を示す。まず検出対象物３を光源２に
より照明した場合の正反射成分がＴＶカメラ１の視野の
端に入射するようにＴＶカメラ１、光源２、検出対象物
３の位置を初期設定（ｉ←０）する。次に光源２側を移
動させ、光源２が一定量移動する毎（ｉ←ｉ＋１）にＴ
Ｖカメラ１より画像処理部４に２５６階調の濃淡画像を
入力する。対象物３に正反射した光源２の光がＴＶカメ
ラ１の視野の反対側の端に見えるようになるまで、光源
２の位置をｐｏ〜ｐｎまで移動しながら図８に示す画像
Ｓ０〜Ｓｎを取り込む。
の処理動作について図６に示すフローチャートに従って
説明する。まず、最も単純な構成となる、光源２を移動
させる場合を例として説明する。尚図７により本実施形
態を用いた装置の動作を示す。更に図８にＴＶカメラ１
にて得られる画像を示す。まず検出対象物３を光源２に
より照明した場合の正反射成分がＴＶカメラ１の視野の
端に入射するようにＴＶカメラ１、光源２、検出対象物
３の位置を初期設定（ｉ←０）する。次に光源２側を移
動させ、光源２が一定量移動する毎（ｉ←ｉ＋１）にＴ
Ｖカメラ１より画像処理部４に２５６階調の濃淡画像を
入力する。対象物３に正反射した光源２の光がＴＶカメ
ラ１の視野の反対側の端に見えるようになるまで、光源
２の位置をｐｏ〜ｐｎまで移動しながら図８に示す画像
Ｓ０〜Ｓｎを取り込む。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】以上の手順により、図９に示す角度分布画
像ＲＰと、図１０に示す示す明度分布画像ＲＩが結果と
して得られる。角度分布画像ＲＰに記憶されている情報
は各座標において明度が最大となる画像番号であり、こ
の画像番号におけるＴＶカメラ１、光源２、検出対象物
３の位置関係は機器構成より既知であるので、これを基
に角度分布画像ＲＰを図１１に示すような本来の面の傾
きを表す画像に変換することができる。また、この傾き
画像を図１１のｙ方向に積分することにより、図１２に
示すような完全な３次元形状を復元することも可能であ
る。
像ＲＰと、図１０に示す示す明度分布画像ＲＩが結果と
して得られる。角度分布画像ＲＰに記憶されている情報
は各座標において明度が最大となる画像番号であり、こ
の画像番号におけるＴＶカメラ１、光源２、検出対象物
３の位置関係は機器構成より既知であるので、これを基
に角度分布画像ＲＰを図１１に示すような本来の面の傾
きを表す画像に変換することができる。また、この傾き
画像を図１１のｙ方向に積分することにより、図１２に
示すような完全な３次元形状を復元することも可能であ
る。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４７】請求項１４の発明は、対象物を撮像するＴ
Ｖカメラと当該対象物を照明する光源を用いて物体の表
面欠陥を検出する方法において、当該対象物表面上の各
位置での照明入射角度が連続して変化するように当該光
源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的に
変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度の分布を示す角
度分布画像を求める段階と、前記角度分布画像を判定し
て、検出対象物表面を判定する段階とから成るので、検
出対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを簡単な
装置構成により計測し、平面物体の凹凸欠陥を検出する
ことができるという効果がある。
Ｖカメラと当該対象物を照明する光源を用いて物体の表
面欠陥を検出する方法において、当該対象物表面上の各
位置での照明入射角度が連続して変化するように当該光
源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関係を相対的に
変化させながら当該ＴＶカメラにより連続して取得し
た、照明入射角度の異なる複数の画像に対して、検出対
象物表面全点について、同一の点における明度が最大と
なる時の正反射照明入射角度の分布を求める段階と、検
出対象物表面全点の正反射照明入射角度の分布を示す角
度分布画像を求める段階と、前記角度分布画像を判定し
て、検出対象物表面を判定する段階とから成るので、検
出対象物表面のあらゆる位置における面の傾きを簡単な
装置構成により計測し、平面物体の凹凸欠陥を検出する
ことができるという効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 結城 康之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内
Claims (23)
- 【請求項１】対象物を撮像するＴＶカメラと当該対象物
を照明する光源を用いる画像処理方法において、当該対
象物表面上の各位置での照明入射角度が連続して変化す
るように当該光源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置
関係を相対的に変化させながら当該ＴＶカメラにより連
続して取得した、照明入射角度の異なる複数の画像に対
して、検出対象物表面全点について、同一の点における
明度が最大となる時の正反射照明入射角度の分布を求め
る段階と、検出対象物表面全点の正反射照明入射角度の
分布を示す画像を求める段階と、から成る処理を行うこ
とを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項２】光源として、線状光線を用いることを特徴
とする請求項１記載の画像処理方法。 - 【請求項３】光源として、点状光源を用いることを特徴
とする請求項１記載の画像処理方法。。 - 【請求項４】対象物の同一位置における正反射照明入射
角度を基に、画像の各画素に対応する位置での物体の立
体形状を求めることを特徴とする請求項１記載の画像処
理方法。 - 【請求項５】ＴＶカメラにより撮像された複数の画像間
で、対象物とＴＶカメラの相対位置関係を基に対象物上
の同一位置を対応付けすることを特徴とする請求項１記
載の画像処理方法。 - 【請求項６】対象物の同一位置における正反射照明入射
角度を記録する際、最大明度を示す番号の前後の画像に
おける明度情報を基に補間処理を行うことを特徴とする
請求項１記載の画像処理方法。 - 【請求項７】角度分布画像を、観測される正反射成分の
移動方向に一次微分することを特徴とする請求項１記載
の画像処理方法。 - 【請求項８】ＴＶカメラと対象物の位置関係を固定と
し、対象物表面上の各位置での照明入射角度が連続して
変化するように当該光源を移動することを特徴とする請
求項１記載の画像処理方法。 - 【請求項９】ＴＶカメラと光源の位置関係を固定とし、
対象物表面上の各位置での照明入射角度が連続して変化
するように当該対象物を移動することを特徴とする請求
項１記載の画像処理方法。。 - 【請求項１０】対象物と光源の位置関係を固定とし、対
象物表面上の各位置での照明入射角度が連続して変化す
るように当該ＴＶカメラを移動することを特徴とする請
求項１記載の画像処理方法。 - 【請求項１１】複数のＴＶカメラを同時に使用すること
を特徴とする請求項１記載の画像処理方法。 - 【請求項１２】相異なる色の光源を複数個使用すること
を特徴とする請求項１記載の画像処理方法。 - 【請求項１３】検出対象物が金属である場合に、ＴＶカ
メラの観測方向を金属の圧延による筋目の方向とするこ
とを特徴とする請求項１記載の画像処理方法。 - 【請求項１４】対象物を撮像するＴＶカメラと当該対象
物を照明する光源を用る画像処理方法を用い、当該対象
物表面上の各位置での照明入射角度が連続して変化する
ように当該光源、当該対象物、当該ＴＶカメラの位置関
係を相対的に変化させながら当該ＴＶカメラにより連続
して取得した、照明入射角度の異なる複数の画像に対し
て、検出対象物表面全点について、同一の点における明
度が最大となる時の正反射照明入射角度の分布を求める
段階と、検出対象物表面全点の正反射照明入射角度の分
布を示す角度分布画像を求める段階と、前記角度分布画
像を判定して、検出対象物表面を判定する段階とから成
ることを特徴とする物体表面の欠陥検出方法。 - 【請求項１５】対象物を撮像するＴＶカメラと当該対象
物を興明する光源を用いて物体の表面欠陥を検出する方
法において、当該対象物表面上の各位置での照明入射角
度が連続して変化するように当該光源、当該対象物、当
該ＴＶカメラの位置関係を相対的に変化させながら当該
ＴＶカメラにより連続して取得した、照明入射角度の異
なる複数の画像に対して、検出対象物表面全点につい
て、同一の点における明度が最大となる時の正反射照明
入射角度の分布を求める段階と、検出対象物表面全点の
正反射照明入射角度における明度の分布を示す明度分布
画像を求める段階と、前記明度分布画像を判定して、検
出対象物表面を判定する段階と、から成ることを特徴と
する物体表面の欠陥検出方法。 - 【請求項１６】標準となる角度分布画像のパターンと前
記角度分布画像を比較することにより表面欠陥の検出を
行うことを特徴とする請求項１４又は１５記載の物体表
面の欠陥検出方法。 - 【請求項１７】対象物の同一位置における正反射照明入
射角度を記録する際、最大明度を示す番号の前後の画像
における明度情報を基に補間処理を行うことを特徴とす
る請求項１４又は１５記載の物体表面の欠陥検出方法。 - 【請求項１８】角度分布画像を、観測される正反射成分
の移動方向に一次微分することを特徴とする請求項１４
記載の物体表面の欠陥検出方法。 - 【請求項１９】角度分布画像において、照明入射角度の
変化の範囲を基に観測される正反射成分の移動方向に生
じる画素値の傾きを補正することを特徴とする請求項１
４記載の物体表面の欠陥検出方法。 - 【請求項２０】角度分布画像において、欠陥部近傍の正
反射照明入射角度の変化を基に欠陥の種類を判別するこ
とを特徴とする請求項１４記載の物体表面の欠陥検出方
法。 - 【請求項２１】明度分布画像において、線状に明るさの
変化が生じている部分を検出し、欠陥の種類を判別する
ことを特徴とする請求項１５記載の物体表面の欠陥検出
方法。 - 【請求項２２】欠陥部面積の基準値を設け、明度分布画
像において標準明度と明度が大きく異なる画素が当該基
準値よりも大きな面積をもって連続して存在する部分を
検出し、欠陥の種類を判別することを特徴とする請求項
１５記載の物体表面の欠陥検出方法。 - 【請求項２３】欠陥部面積の基準値を設け、明度分布画
像において標準明度と明度が大きく異なる画素が当該基
準値よりも小さな面積をもって連続して存在する部分を
検出し、欠陥の種類を判別することを特徴とする請求項
１５記載の物体表面の欠陥検出方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18548696A JP3312849B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 物体表面の欠陥検出方法 |
| US08/867,101 US5946029A (en) | 1996-06-25 | 1997-06-02 | Image processing process |
| DE19726094A DE19726094B4 (de) | 1996-06-25 | 1997-06-19 | Verfahren zur Detektion von Oberflächenfehlstellen |
| CN97113761A CN1105995C (zh) | 1996-06-25 | 1997-06-25 | 图像处理方法 |
| HK98109115.4A HK1008252B (en) | 1996-06-25 | 1998-07-13 | Image processing process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18548696A JP3312849B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 物体表面の欠陥検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH109838A true JPH109838A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3312849B2 JP3312849B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=16171619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18548696A Expired - Fee Related JP3312849B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 物体表面の欠陥検出方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5946029A (ja) |
| JP (1) | JP3312849B2 (ja) |
| CN (1) | CN1105995C (ja) |
| DE (1) | DE19726094B4 (ja) |
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| WO2021261302A1 (ja) * | 2020-06-22 | 2021-12-30 | 株式会社安永 | 欠陥検査装置 |
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