JP2014020926A - Surface defect inspection device and surface defect inspection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼板の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法に関する。 The present invention relates to a surface defect inspection apparatus and a surface defect inspection method for inspecting a surface defect of a steel sheet.
従来の表面欠陥検査装置では、カメラ等で鋼板表面の欠陥を撮影した2次元の欠陥画像から欠陥の特徴量を抽出し、当該特徴量を用いて欠陥の種類や程度を検査している。上記特徴量は、欠陥の特徴を数値化した情報であり、例えば、幅、長さ、面積、傾き、位置情報、輪郭(周長など)、濃度(輝度)の分布などがある(例えば、特許文献1、2参照)。 In a conventional surface defect inspection apparatus, a feature amount of a defect is extracted from a two-dimensional defect image obtained by photographing a defect on the surface of a steel sheet with a camera or the like, and the type and degree of the defect are inspected using the feature amount. The feature amount is information obtained by digitizing the feature of the defect, and includes, for example, width, length, area, inclination, position information, contour (peripheral length, etc.), density (luminance) distribution, etc. (for example, patents). References 1 and 2).
ところで、欠陥判定には、特徴量と所定の閾値との比較の繰り返しにより行うツリー状のロジックが広く採用されるが、この場合、特徴量の何れか1つが不当であると、予期しないルートを辿ることで不当な検出結果をもたらしてしまう。
ところが、鋼板表面に発生する欠陥には、単純な長さや幅等の特徴量で表しきれない複雑なものがある。また、同じ発生源の欠陥でも、発生時間や発生場所によってサイズが変化することがある。つまり、同じ欠陥であっても特徴情報は固定ではない。
By the way, for the defect determination, tree-like logic that is performed by repeatedly comparing the feature amount with a predetermined threshold value is widely adopted. In this case, if any one of the feature amounts is invalid, an unexpected route is used. Tracing will lead to unjustified detection results.
However, the defects generated on the surface of the steel sheet include complicated ones that cannot be expressed by simple features such as length and width. In addition, even the defect of the same generation source may change in size depending on the generation time and the generation location. That is, even if the defect is the same, the feature information is not fixed.
したがって、判定の方法を固定化していると、同じ欠陥であっても別の欠陥として誤判定してしまったり、欠陥として検出できなかったりする場合がある。
そこで、本発明は、鋼板の表面欠陥を適切に判別することができる表面欠陥検査装置及び表面欠陥検査方法を提供することを課題としている。
Therefore, if the determination method is fixed, the same defect may be erroneously determined as another defect or may not be detected as a defect.
Then, this invention makes it the subject to provide the surface defect inspection apparatus and surface defect inspection method which can discriminate | determine the surface defect of a steel plate appropriately.
上記課題を解決するために、本発明に係る表面欠陥検査装置の一態様は、鋼板の表面欠陥を検出する表面欠陥検査装置であって、前記鋼板の表面画像を撮影する撮影手段と、前記撮影手段で撮影した表面画像から、前記表面欠陥に対応する欠陥画像を抽出する欠陥画像抽出手段と、前記欠陥画像抽出手段で抽出した欠陥画像に対して、画像サイズを予め設定した基準サイズに変換する処理を施す画像変換手段と、前記画像変換手段により得られた前記欠陥画像と、前記画像変換手段と同一の画像変換処理を施した表面欠陥のテンプレート画像とをマッチングにより比較することで、当該欠陥画像に対応する表面欠陥の種類を特定する欠陥特定手段と、を備えることを特徴としている。 In order to solve the above problems, one aspect of the surface defect inspection apparatus according to the present invention is a surface defect inspection apparatus that detects a surface defect of a steel sheet, and includes a photographing unit that photographs a surface image of the steel sheet, and the photographing A defect image extracting means for extracting a defect image corresponding to the surface defect from the surface image photographed by the means, and the defect image extracted by the defect image extracting means is converted to a preset reference size. By comparing the defect image obtained by the image conversion means, the defect image obtained by the image conversion means, and the template image of the surface defect subjected to the same image conversion processing as the image conversion means by matching, the defect And a defect specifying means for specifying the type of surface defect corresponding to the image.
このように、欠陥画像のサイズを正規化してテンプレート画像と比較するので、同じ発生源の欠陥が発生時間や発生場所などの影響で異なる大きさとなっている場合であっても、適切に欠陥種類を特定することができる。また、欠陥画像とテンプレート画像との比較はマッチングにより行い、両者を重ね合わせたときのマッチング誤差の大小により欠陥の一致判定を行うので、単純な長さや幅等の特徴量を明確に表現できない複雑な欠陥の場合であっても、適切に欠陥判定を行うことができる。
また、上記において、前記画像変換手段は、前記欠陥画像抽出手段で抽出した欠陥画像に対して、画素の輝度を平滑化する処理を施すことを特徴としている。
In this way, since the size of the defect image is normalized and compared with the template image, even if the defect of the same source has different sizes due to the influence of the occurrence time, occurrence location, etc., the defect type is appropriately Can be specified. In addition, the comparison between the defect image and the template image is performed by matching, and the matching of the defect is determined based on the size of the matching error when the two images are overlapped. Therefore, it is not possible to express the feature quantity such as simple length and width clearly. Even in the case of a simple defect, the defect can be determined appropriately.
In the above, the image conversion means performs a process of smoothing the luminance of the pixels on the defect image extracted by the defect image extraction means.
これにより、欠陥の輝度が暗から明に徐々に変化する場合など、数値として欠陥の大きさを明確に表現できない場合であっても、適切に欠陥判定を行うことができる。
さらに、上記において、前記画像変換手段は、前記欠陥画像抽出手段で抽出した欠陥画像に対して、平均化処理を施すことを特徴としている。
これにより、欠陥画像をぼかしてピクセル数を減らすことができるので、1画素単位で輝度を比較した際のばらつきを抑制することができる。
Thereby, even when the brightness of the defect gradually changes from dark to bright, even when the size of the defect cannot be clearly expressed as a numerical value, the defect determination can be performed appropriately.
Further, in the above, the image conversion means performs an averaging process on the defect image extracted by the defect image extraction means.
Thereby, since a defect image can be blurred and the number of pixels can be reduced, the dispersion | variation at the time of comparing a brightness | luminance per pixel can be suppressed.
また、上記において、前記欠陥抽出手段で抽出した前記欠陥画像の特徴点を抽出する特徴点抽出手段と、前記特徴点抽出手段で抽出した特徴点を予め設定した特徴点閾値と比較することで、前記欠陥画像に対応する表面欠陥の種類及び程度を判定する特徴点比較手段と、を備えることを特徴としている。
このように、欠陥画像とテンプレート画像とのマッチングによる欠陥判定に加えて、欠陥画像の特徴点を用いた欠陥判定を行うことで、より適切な欠陥判定が可能となる。
Further, in the above, by comparing the feature point extracting means for extracting the feature point of the defect image extracted by the defect extracting means with the feature point threshold set in advance by the feature point extracted by the feature point extracting means, Characteristic point comparing means for determining the type and degree of the surface defect corresponding to the defect image.
As described above, in addition to the defect determination by matching the defect image with the template image, the defect determination using the feature point of the defect image enables more appropriate defect determination.
さらにまた、本発明に係る表面欠陥検査方法の一態様は、鋼板の表面欠陥を検出する表面欠陥検査方法であって、前記鋼板の表面画像を撮影し、撮影した表面画像から、前記表面欠陥に対応する欠陥画像を抽出し、抽出した欠陥画像に対して、画像サイズを予め設定した基準サイズに変換する処理を施した後、その欠陥画像と、それと同一の画像変換処理を施した表面欠陥のテンプレート画像とをマッチングにより比較することで、当該欠陥画像に対応する表面欠陥の種類を特定することを特徴とするとしている。
これにより、特徴量として明確に表現できない複雑な欠陥の欠陥判定を適切に行うことができる。
Furthermore, one aspect of the surface defect inspection method according to the present invention is a surface defect inspection method for detecting a surface defect of a steel plate, wherein a surface image of the steel plate is photographed, and the surface defect is taken from the photographed surface image. The corresponding defect image is extracted, and the extracted defect image is subjected to processing for converting the image size to a preset reference size, and then the defect image and the surface defect subjected to the same image conversion processing are subjected to the processing. By comparing the template image with matching, the type of surface defect corresponding to the defect image is specified.
Thereby, the defect determination of the complicated defect which cannot be expressed clearly as the feature amount can be appropriately performed.
本発明によれば、特徴量として明確に表現できない複雑な欠陥や、発生時間等によって大きさが変化する欠陥についても、欠陥判定を容易且つ適切に行うことができる。したがって、単純な長さや幅等の特徴量を用いた欠陥判定のみを行う場合と比較して、表面欠陥の判定精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to easily and appropriately determine a defect even for a complicated defect that cannot be clearly expressed as a feature amount or a defect whose size changes depending on the generation time. Therefore, it is possible to improve surface defect determination accuracy as compared with the case of performing only defect determination using feature quantities such as a simple length and width.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態における表面欠陥検査装置の構成を示す図である。
図中、符号1はプロセスライン(薄鋼板製造ライン)上を走行する鋼板10の表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置である。ここで、鋼板10は、ブリキ鋼板、自動車鋼板、珪素鋼板、ステンレス鋼板等である。
表面欠陥検査装置1は、投光器2と、2組のライン型カメラ(以下、単にカメラという)3,4と、信号処理部5と、表示部6とを備える。ここで、投光器2及びカメラ3,4が撮影手段に対応している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a surface defect inspection apparatus in the present embodiment.
In the figure, reference numeral 1 denotes a surface defect inspection apparatus for inspecting surface defects of a
The surface defect inspection apparatus 1 includes a
投光器2は、ライン型光源からなり、鋼板10の上方に配置されて鋼板表面の幅方向全体に亘ってライン状の光を照射する。カメラ3及び4は、鋼板10の上方に配置され、投光器2による光照射位置の画像を撮影する。カメラ3及び4は、異なる取り付け位置に異なる取り付け角度で配置されており、それぞれ撮影した画像データを信号処理部5に出力する。
信号処理部5は、カメラ3,4から入力された画像データを合成する。このように、取り付け位置と取り付け角度とが異なる2台のカメラ3,4でそれぞれ鋼板表面を撮影し、これら2つの撮影画像を合成していくことで、表面欠陥11が強調された鋼板全面の2次元画像データを得ることができる。
The
The
ここでは、カメラ3,4としてライン型カメラを用い、1次元画像信号から2次元画像データを生成する場合について説明したが、2次元式のカメラを用いて鋼板面の画像認識を行うようにしてもよい。
そして、信号処理部5は、後述する欠陥判定処理を行って、鋼板10の表面画像から鋼板10の表面欠陥に対応する欠陥画像を抽出し、欠陥の種類や程度を判定する。欠陥判定処理の判定結果は、モニタ等の表示部6に表示する。
Here, a case has been described in which line cameras are used as the
And the
次に、信号処理部5で実行する欠陥判定処理について、具体的に説明する。
図2は、欠陥判定処理手順を示すフローチャートである。
先ず、ステップS1で、信号処理部5は、カメラ3,4で撮影した鋼板10の表面画像を取得し、ステップS2に移行する。
ステップS2では、信号処理部5は、前記ステップS1で取得した表面画像に対して閾値処理を施す。この閾値処理では、上記表面画像の各画素の輝度変化と予め設定した閾値との大小関係を比較し、輝度変化が閾値以下のものはノイズであると判断してその部分を除去する処理を行う。
Next, the defect determination process executed by the
FIG. 2 is a flowchart showing a defect determination processing procedure.
First, in step S1, the
In step S2, the
次にステップS3で、信号処理部5は、前記ステップS2で得られた画像データから、予め設定した大きさ以下の極小欠陥部分を消去し、ステップS4に移行する。
ステップS4では、信号処理部5は、前記ステップS3で得られた画像データに対して、近接欠陥の結合処理を行う。ここでは、欠陥候補の像を個々に拡大し、これらの像を結合した後、その像を縮小する処理を行う。これにより、近接された途切れ状態の像を結合することができる。
Next, in step S3, the
In step S4, the
次にステップS5では、信号処理部5は、前記ステップS4で得られた画像データから、鋼板10の表面欠陥に対応する欠陥画像を抽出し、ステップS6に移行する。ここでは、例えば二値化処理等により欠陥画像を抽出する。
ステップS6では、信号処理部5は、前記ステップS5で抽出した欠陥画像に対して正規化処理を施す。本実施形態では、欠陥画像のサイズ及び輝度を正規化する。サイズの正規化は、欠陥画像を、図3に示すように、予め設定した基準サイズ(幅W、長さL)の画像となるように拡大若しくは縮小する処理である。
Next, in step S5, the
In step S6, the
すなわち、図4の(a)及び(b)に示すように、欠陥画像の長さが基準サイズよりも短い場合には、長さ方向に拡大し、図4(c)に示す基準サイズの欠陥画像を得るようにする。また、図5の(a)及び(b)に示すように、欠陥画像の幅が基準サイズよりも短い場合には、幅方向に拡大し、図5(c)に示す基準サイズの欠陥画像を得るようにする。さらに、図6の(a)〜(e)に示すように、欠陥画像の長さ及び幅が共に基準サイズとは異なる場合には、長さ方向と幅方向の両方を変更し、図6(f)に示す基準サイズの欠陥画像を得るようにする。 That is, as shown in FIGS. 4A and 4B, when the length of the defect image is shorter than the reference size, it is enlarged in the length direction, and the defect of the reference size shown in FIG. Try to get an image. Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, when the width of the defect image is shorter than the reference size, the defect image having the reference size shown in FIG. To get. Further, as shown in FIGS. 6A to 6E, when both the length and width of the defect image are different from the reference size, both the length direction and the width direction are changed, and FIG. A defect image having a reference size shown in f) is obtained.
また、輝度の正規化は、欠陥画像の各画素の明るさを平滑化し予め設定した基準輝度となるようにする処理である。すなわち、図7の(a)〜(d)に示すように、欠陥画像の長さ及び幅が基準サイズとは異なり、且つ輝度が基準輝度とは異なる場合には、長さ及び幅で正規化した後、輝度の正規化を行う。このようにして、図7(e)に示す基準サイズ、基準輝度の欠陥画像を得るようにする。
ここでは、例えば、5×5のガウシアンフィルターを用いるなどして、輝度の平均や、最大、最小の輝度あるいは傾きにより欠陥画像の輝度差を正規化する。なお、輝度は、1から256の段階にグレイスケール化するものとする。
Also, the luminance normalization is a process of smoothing the brightness of each pixel of the defect image so as to have a preset reference luminance. That is, as shown in FIGS. 7A to 7D, when the length and width of the defect image are different from the reference size and the luminance is different from the reference luminance, the length and width are normalized. After that, the luminance is normalized. In this way, a defect image having a reference size and a reference luminance shown in FIG. 7E is obtained.
Here, for example, by using a 5 × 5 Gaussian filter, the luminance difference of the defect image is normalized by the average of luminance, the maximum or minimum luminance, or inclination. Note that the luminance is gray scaled from 1 to 256.
次にステップS7では、信号処理部5は、前記ステップS6で正規化した欠陥画像に対し、平均化処理を行う。ここで、平均化処理は、例えば4×4画素で輝度平均値を算出し、当該4×4画素を、輝度が上記輝度平均値である1画素とみなすことで、ピクセル数を減らす(画像をぼかす)処理である。なお、平均化サイズは欠陥の複雑さに応じて適宜選択可能であり、例えば、比較的単純なものは大きな8×8の平均化を行い、複雑なものはガウシアンフィルターでの平均化を行う。
In step S7, the
ステップS8では、信号処理部5は、前記ステップS7で平均化処理した欠陥画像と、予め欠陥ライブラリに登録しているテンプレート画像とを比較する。欠陥ライブラリには、予め複数の欠陥(穴、すり疵、サビ、ゴミ等)の撮影画像を、テンプレート画像として欠陥名と対応付けて登録しておく。なお、テンプレート画像には、上述した正規化及び平均化と同様の画像変換処理を施しておく。
In step S8, the
そして、欠陥画像とテンプレート画像との比較を行った結果、マッチングする場合(マッチング率が所定値以上である場合)はステップS9に移行し、マッチングしない場合(マッチング率が所定値を下回る場合)は後述するステップS10に移行する。
ステップS9では、信号処理部5は、欠陥画像とマッチングしたテンプレート画像の欠陥名を欠陥ライブラリから取得する。そして、取得した欠陥名を表示部6に表示してから、後述するステップS11に移行する。このように、サイズ及び輝度を正規化した欠陥画像と欠陥ライブラリに登録されたテンプレート画像とのマッチングにより、欠陥名を特定する。
As a result of comparison between the defect image and the template image, when matching is performed (when the matching rate is equal to or higher than a predetermined value), the process proceeds to step S9. When matching is not performed (when the matching rate is lower than the predetermined value), The process proceeds to step S10 described later.
In step S9, the
ステップS10では、信号処理部5は、欠陥ライブラリに登録されている複数のテンプレート画像の全てについて、欠陥画像との比較を行ったか否かを判定する。そして、全てのテンプレート画像との比較が終了していない場合には前記ステップS8に移行して、欠陥画像と未だ比較を行っていないテンプレート画像とを比較する。一方、全てのテンプレート画像との比較が終了している場合には、ステップS11に移行する。
ステップS11では、信号処理部5は、前記ステップS5で抽出した正規化する前の欠陥画像の特徴量を抽出する。ここで、特徴量とは、欠陥の特徴を数値化したものであり、例えば、欠陥の長さ、幅、面積、周長、傾き、位置、濃度の分布等を用いる。
In step S10, the
In step S11, the
次にステップS12で、信号処理部5は、前記ステップS11で抽出した特徴量と所定の特徴量閾値との比較を繰り返す、所謂ツリー状ロジックを用いて欠陥判定を行う。そして、特徴量が特徴量閾値によって定められる条件に適合する場合、ステップS13に移行して欠陥の種類や程度を判定し、その判定結果を表示部6に表示してから欠陥判定処理を終了する。
なお、前記ステップS9で欠陥名が特定されている場合には、このステップS12では、欠陥の大きさを示す特徴量に基づいて、欠陥の程度の判定のみを行うようにしてもよい。
In step S12, the
If the defect name is specified in step S9, only the degree of the defect may be determined in step S12 based on the feature amount indicating the size of the defect.
一方、前記ステップS12で、特徴量がそれぞれ特徴量閾値によって定められる条件に適合しない場合には、ステップS14に移行して、当該欠陥は有害な欠陥ではないと判定し、その判定結果を表示部6に表示してから欠陥判定処理を終了する。
図2において、ステップS2〜S5が欠陥画像抽出手段に対応し、ステップS6及びS7が画像変換手段に対応し、ステップS8〜S10が欠陥特定手段に対応している。また、ステップS11が特徴点抽出手段に対応し、ステップS12〜S14が特徴点比較手段に対応している。
On the other hand, if the feature amount does not meet the conditions determined by the feature amount threshold value in step S12, the process proceeds to step S14, where the defect is determined not to be a harmful defect, and the determination result is displayed on the display unit. 6 is displayed, the defect determination process is terminated.
In FIG. 2, steps S2 to S5 correspond to defect image extraction means, steps S6 and S7 correspond to image conversion means, and steps S8 to S10 correspond to defect identification means. Step S11 corresponds to feature point extraction means, and steps S12 to S14 correspond to feature point comparison means.
次に、本実施形態の動作について、図8を参照しながら説明する。
プロセスラインを鋼板10が走行している間、表面欠陥検査装置1の投光器2は鋼板10の表面にライン状の光を照射し、2台のライン型カメラ3,4は鋼板10の表面を撮影する。これにより、図8(a)に示すように、鋼板10の表面欠陥が撮影された2次元の表面画像が得られる。表面欠陥検査装置1は、得られた鋼板10の表面画像をもとに、表面欠陥の種類及び程度を検査する。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG.
While the
先ず、この表面画像に対して事前処理(図2のステップS2〜S4)を施し、表面欠陥部分に対応する欠陥画像を抽出する(ステップS5)。次に、その欠陥画像のサイズ及び輝度を正規化し、予め設定した基準サイズ及び基準輝度に変換する(ステップS6)。さらに、1画素単位の輝度の比較ではばらつきが大きいため、ピクセル数を減らすための平均化処理を施す(ステップS7)。このようにして、図8(b)に示すような表面欠陥検査用の欠陥画像を生成する。 First, pre-processing (steps S2 to S4 in FIG. 2) is performed on the surface image, and a defect image corresponding to the surface defect portion is extracted (step S5). Next, the size and brightness of the defect image are normalized and converted to a preset reference size and reference brightness (step S6). Furthermore, since there is a large variation in the luminance comparison of one pixel unit, an averaging process is performed to reduce the number of pixels (step S7). In this way, a defect image for surface defect inspection as shown in FIG. 8B is generated.
表面欠陥検査用の欠陥画像は、欠陥ライブラリに予め登録された様々な表面欠陥のテンプレート画像と比較される。ここでは、欠陥ライブラリに登録された複数のテンプレート画像を1つずつ読み出し、表面欠陥検査用の欠陥画像とマッチングさせていく。
この適合確認の結果、図8に示すように、表面欠陥検査用の欠陥画像と欠陥ライブラリに登録されたテンプレート画像1とがマッチングすると(ステップS8でYes)、当該欠陥画像は、テンプレート画像1と同じ欠陥種類を撮影した画像であると判断され、欠陥名が特定される(ステップS9)。特定された欠陥名は、表示部6に表示する。
The defect image for surface defect inspection is compared with template images of various surface defects registered in advance in the defect library. Here, a plurality of template images registered in the defect library are read one by one and matched with a defect image for surface defect inspection.
As a result of the conformity confirmation, as shown in FIG. 8, when the defect image for surface defect inspection matches the template image 1 registered in the defect library (Yes in step S8), the defect image is the same as the template image 1. It is determined that the images are images of the same defect type, and the defect name is specified (step S9). The identified defect name is displayed on the display unit 6.
ところで、鋼板表面を撮影した2次元画像をもとに欠陥判定を行う方法として、単純に欠陥画像から長さ、幅、傾き、輝度等の特徴量を抽出し、抽出した特徴量と所定の閾値とを比較して欠陥の種類や程度を判定する方法が広く用いられている。しかしながら、この方法を採用した場合、誤検出や未検出等の結果を招いてしまう。
これは、同じ発生源の欠陥であっても、発生時間とともに欠陥のサイズが変化したり、投光器2から照射した光の反射光の輝度が変化したりすることがあるためである。このような場合、上記のように単純に撮影された欠陥画像の特徴量に基づいて欠陥判定を行うだけでは、同じ種類の欠陥であっても別の種類の欠陥であると誤判定してしまう。
By the way, as a method for performing defect determination based on a two-dimensional image obtained by photographing the surface of a steel plate, feature values such as length, width, inclination, and luminance are simply extracted from the defect image, and the extracted feature values and a predetermined threshold value are extracted. A method of determining the type and degree of defects by comparing with the above is widely used. However, when this method is adopted, results such as erroneous detection and non-detection are caused.
This is because even if the defects are generated from the same source, the size of the defects may change with the generation time, and the brightness of the reflected light of the light emitted from the
さらに、特徴が明確な場合であっても、輝度が徐々に暗から明に変化するような場合もあり、この場合にも欠陥の大きさを数値として明確に表現することができないため、特徴量を用いた欠陥判定では誤判定となる場合がある。
また、表面欠陥の形状は複雑で、単純な長さや幅等の特徴量で表しきれない場合が多い。例えば、図9(a)に示すように、「丸」や「四角」のように欠陥の外形を明確に表現できない欠陥について、特徴量として長さと幅を抽出すると、長さ=L3、幅=W3となる。ところが、図9(a)の欠陥とは形状も発生源(欠陥種類)も全く異なる図9(b)に示す欠陥の特徴量も、同様に長さ=L3、幅=W3となる。したがって、単純な長さや幅といった特徴量により欠陥判定を行うと、図9(a)に示す欠陥を、図9(b)に示す欠陥と同一であると誤判定してしまう。
Furthermore, even if the feature is clear, the brightness may gradually change from dark to bright. In this case as well, the size of the defect cannot be clearly expressed as a numerical value. In some cases, the determination of defects using the error may result in an erroneous determination.
In addition, the shape of the surface defect is complicated and often cannot be represented by simple features such as length and width. For example, as shown in FIG. 9A, when a length and a width are extracted as feature quantities for a defect such as “circle” or “square” that cannot express the outline of the defect clearly, length = L3, width = W3. However, the feature quantity of the defect shown in FIG. 9B, which is completely different in shape and generation source (defect type) from the defect shown in FIG. 9A, similarly has length = L3 and width = W3. Therefore, if a defect is determined based on a simple feature amount such as length or width, the defect illustrated in FIG. 9A is erroneously determined to be the same as the defect illustrated in FIG. 9B.
特徴量としては、欠陥の長さや幅といった情報の他に、欠陥外周の長さ項目を用いることもできる。図9(a)に示す欠陥と図9(b)に示す欠陥とでは、外周の長さが全く異なるため、外周の長さで比較すれば両者の区別が可能なように思えるが、画素の平均化処理を行うと隣の欠陥と外周が平均化されるので、一概に外周の特徴量のみでは区別が付かなくなる。 As the feature amount, in addition to information such as the length and width of the defect, a length item of the defect outer periphery can be used. The defect shown in FIG. 9 (a) and the defect shown in FIG. 9 (b) have completely different outer lengths, so it seems that they can be distinguished from each other by comparing the outer lengths. When the averaging process is performed, the adjacent defect and the outer periphery are averaged, so that it is generally impossible to distinguish only by the outer peripheral feature amount.
これに対して、本実施形態では、サイズや輝度が予め設定した基準値となるように正規化した欠陥画像と、事前に登録しておいたテンプレート画像とを順次重ね合わせて比較する方法を用いて欠陥判定を行う。したがって、発生時間とともに欠陥のサイズや輝度が変化する表面欠陥や、数値化できないような表面欠陥についても、適切に欠陥種類を判定することができる。 On the other hand, in the present embodiment, a method is used in which a defect image that has been normalized so that the size and brightness become a preset reference value and a template image that has been registered in advance are sequentially overlapped and compared. To determine the defect. Therefore, it is possible to appropriately determine the defect type for a surface defect whose size and brightness change with the generation time and a surface defect that cannot be quantified.
欠陥画像とテンプレート画像とのマッチングによって欠陥種類が特定されると、次に、欠陥画像の特徴量(長さ、幅、傾き、輝度等)を抽出し(ステップS11)、抽出した特徴量と所定の閾値とを比較して欠陥の種類や程度を判定する(ステップS12)。このとき、テンプレート画像との比較によって大まかに特定された欠陥種類に応じた判定条件(特徴量閾値や判定順番)で欠陥判定を行えば、より詳細な欠陥種類判定が可能となる。また、正規化した欠陥画像からは確認できない欠陥の程度の判定を適切に行うことができる。この判定結果は、表示部6に表示される。 When the defect type is specified by matching the defect image with the template image, next, the feature amount (length, width, inclination, luminance, etc.) of the defect image is extracted (step S11), and the extracted feature amount and a predetermined amount are extracted. The type and degree of the defect are determined by comparing with the threshold value (step S12). At this time, if the defect determination is performed under the determination condition (feature amount threshold value or determination order) according to the defect type roughly specified by comparison with the template image, more detailed defect type determination is possible. In addition, it is possible to appropriately determine the degree of defects that cannot be confirmed from the normalized defect image. The determination result is displayed on the display unit 6.
一方、欠陥画像とテンプレート画像との適合確認の結果、全てのテンプレート画像について、図8に示す欠陥画像と欠陥ライブラリに登録されたテンプレート画像2とのマッチングのような適合不良となった場合には(ステップS8でNo、ステップS10でYes)、長さや幅等の特徴量を用いた欠陥判定のみを行う(ステップS11、S12)。
このように、本実施形態では、欠陥画像のサイズ及び輝度を正規化し、正規化した欠陥画像とテンプレート画像とを比較して欠陥判定を行うので、発生時間とともに欠陥のサイズや輝度が変化することに起因する欠陥種類の誤判定や欠陥の未検出を抑制することができ、欠陥判定の精度を向上させることができる。また、このとき、平均化処理を施して画像をぼかしてからテンプレート画像との比較を行うので、1画素単位で輝度を比較した結果のばらつきを低減することができる。
On the other hand, as a result of the conformity check between the defect image and the template image, when all the template images are not conforming, such as matching between the defect image shown in FIG. 8 and the
As described above, in the present embodiment, the defect image size and luminance are normalized, and the defect image is determined by comparing the normalized defect image with the template image, so that the defect size and luminance change with the occurrence time. It is possible to suppress the erroneous determination of the defect type and the non-detection of the defect due to the defect, and the accuracy of the defect determination can be improved. At this time, since the comparison with the template image is performed after performing the averaging process to blur the image, it is possible to reduce the variation in the result of comparing the luminance in units of one pixel.
さらに、欠陥画像とテンプレート画像との重ね合わせにより欠陥判定を行うので、特徴量として明確に表現できない複雑な欠陥についても、適切に欠陥種類を特定することができる。また、欠陥画像とテンプレート画像との比較に際し、それぞれ正規化した画像を用いるので、単純な引き算によりマッチング率を求めることができ、複雑なマッチング処理を必要としない。 Furthermore, since the defect determination is performed by superimposing the defect image and the template image, it is possible to appropriately specify the defect type even for a complex defect that cannot be clearly expressed as a feature amount. Further, since each normalized image is used for comparing the defect image and the template image, the matching rate can be obtained by simple subtraction, and no complicated matching process is required.
また、欠陥画像とテンプレート画像との重ね合わせによって欠陥判定を行った後、長さや幅等の特徴量に基づいてツリー状ロジックを用いた欠陥判定を行うので、欠陥種類を大まかに特定した後、欠陥種類の詳細判定と欠陥の程度(有害/無害)の判定とを詳細に行うことができる。
なお、上記実施形態においては、長さや幅等の特徴量を用いた欠陥判定を行う前に、欠陥画像とテンプレート画像との重ね合わせによる欠陥判定を行う場合について説明したが、これら2つの欠陥判定を同時に行うようにしてもよい。
In addition, after performing defect determination by overlaying the defect image and the template image, since defect determination using tree-like logic based on feature quantities such as length and width, after roughly specifying the defect type, Detailed determination of the defect type and determination of the degree of defect (harmful / harmless) can be performed in detail.
In the above embodiment, the case where the defect determination is performed by superimposing the defect image and the template image before the defect determination using the feature amount such as the length and the width has been described. However, these two defect determinations are performed. May be performed simultaneously.
1…表面欠陥検査装置、2…投光器、3,4…ライン型カメラ、5…信号処理部、6…表示部、10…鋼板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Surface defect inspection apparatus, 2 ... Light projector, 3, 4 ... Line type camera, 5 ... Signal processing part, 6 ... Display part, 10 ... Steel plate
Claims (5)
前記鋼板の表面画像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段で撮影した表面画像から、前記表面欠陥に対応する欠陥画像を抽出する欠陥画像抽出手段と、
前記欠陥画像抽出手段で抽出した欠陥画像に対して、画像サイズを予め設定した基準サイズに変換する処理を施す画像変換手段と、
前記画像変換手段により得られた前記欠陥画像と、前記画像変換手段と同一の画像変換処理を施した表面欠陥のテンプレート画像とをマッチングにより比較することで、当該欠陥画像に対応する表面欠陥の種類を特定する欠陥特定手段と、を備えることを特徴とする表面欠陥検査装置。 A surface defect inspection device for detecting a surface defect of a steel sheet,
Photographing means for photographing a surface image of the steel sheet;
A defect image extracting means for extracting a defect image corresponding to the surface defect from the surface image photographed by the photographing means;
Image conversion means for performing processing for converting the image size to a preset reference size for the defect image extracted by the defect image extraction means;
By comparing the defect image obtained by the image conversion unit with a template image of a surface defect subjected to the same image conversion process as the image conversion unit by matching, the type of surface defect corresponding to the defect image A surface defect inspection apparatus comprising: a defect identification unit that identifies the defect.
前記特徴点抽出手段で抽出した特徴点を予め設定した特徴点閾値と比較することで、前記欠陥画像に対応する表面欠陥の種類及び程度を判定する特徴点比較手段と、を備えることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の表面欠陥検査装置。 Feature point extraction means for extracting feature points of the defect image extracted by the defect extraction means;
A feature point comparing means for determining the type and degree of the surface defect corresponding to the defect image by comparing the feature point extracted by the feature point extracting means with a preset feature point threshold. The surface defect inspection apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記鋼板の表面画像を撮影し、撮影した表面画像から、前記表面欠陥に対応する欠陥画像を抽出し、抽出した欠陥画像に対して、画像サイズを予め設定した基準サイズに変換する処理を施した後、その欠陥画像と、それと同一の画像変換処理を施した表面欠陥のテンプレート画像とをマッチングにより比較することで、当該欠陥画像に対応する表面欠陥の種類を特定することを特徴とする表面欠陥検査方法。 A surface defect inspection method for detecting a surface defect of a steel sheet,
The surface image of the steel sheet was photographed, a defect image corresponding to the surface defect was extracted from the photographed surface image, and the extracted defect image was subjected to processing for converting the image size to a preset reference size. Then, by comparing the defect image with the template image of the surface defect subjected to the same image conversion processing by matching, the type of the surface defect corresponding to the defect image is specified. Inspection method.
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