JP2000018920A

JP2000018920A - 画像認識による計測方法および計測装置および記録媒体

Info

Publication number: JP2000018920A
Application number: JP10189969A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Yomo; 博実四方; Rikinosuke Oba; 力之典大庭
Original assignee: Tani Denkikogyo Co Ltd
Current assignee: Tani Denkikogyo Co Ltd
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像系から得られた入力画像の焦点ボケを自
動的に検知することができる画像認識による計測方法を
提供する。【解決手段】一般に、レンズが焦点位置ズレを起こ
し、ＣＣＤエリア上の結像が焦点ズレを起こすと、焦点
があっているときの結像（Ｂ₀→Ａ₀）より、サイズが大
きくなる（Ｂ₁→Ａ₁）か、或は小さくなる（Ｂ₂→
Ａ₂）。また、対象物の輪郭が鈍る。即ち焦点ボケの入
力画像は、対象物の輪郭が膨張するか収縮し、対象物と
背景の境界近傍で濃度分布は（ｂ）のように鋭いエッジ
状をなしていたものが、（ｃ）の実線のように鈍ったエ
ッジ状になる。そこで基準マークのように予め決まった
サイズの特定パターンをパターン画像として登録してあ
る場合、基準とするパターン画像に対して、輪郭の膨張
／収縮、並びに、対象物と背景の境界エッジのシャープ
ネスを判定し、焦点ボケの検知を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板上の
ランド、はんだを認識、計測、検査したり、上記ランド
のパターンをＣＡＤデータとして登録したり、プリント
基板上の基準マークを認識してプリント基板を位置決め
したりする画像認識による計測技術に係り、特に画像処
理装置の焦点ボケを自動的に検知して焦点調整のワーニ
ングを出す画像認識による計測方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板に電子部品を実装するライ
ンにおいては、基板の位置決め、クリームはんだ印刷検
査、部品実装の検査、外観検査等に、画像処理による計
測装置が多用されている。通常画像処理装置は、計測対
象物をＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉ
ｃｅ、電荷結合素子）カメラで撮像して、入力画像を画
像メモリに取り込んで、画像処理ボードあるいはパーソ
ナルコンピュータ等の画像処理ソフトウェアで画像認識
を行う仕組みとなっている。

【０００３】画像処理装置は光学系の処理装置であるの
で、レンズで焦点合わせをして、ＣＣＤエリア上に対象
物の像を結像させる。焦点がずれると、入力画像が焦点
ボケを起こして画像が劣化する。また、結像の焦点ズレ
は、ＣＣＤエリア上で結像の位置ズレを起こすので、位
置誤差が発生する。焦点ボケは計測精度に与える影響が
大きいので、焦点合わせは慎重に行われる。

【０００４】各種検査装置や実装装置でプリント基板の
位置決めを行うのに、プリント基板のコーナー等に設け
た基準マーク（認識マーク）を画像認識して位置決めを
行うので、基準マークの入力画像の焦点ボケが起こる
と、プリント基板の位置が定位置からずれてしまい、以
降の実装や検査に全て位置ずれが発生する。

【０００５】特に最近は、携帯電話に見られるように、
基板のコンパクト化と部品実装の高密度化が著しく進
み、位置決め、部品実装、実装検査において高い位置精
度が要求されるようになり、焦点ボケによる僅かな位置
ずれでも不良品の発生につながる可能性がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】計測装置がおかれてい
るラインでは、自らの装置を含め、ラインの構成装置か
らくる振動が撮像系のレンズ焦点リングの位置ズレを誘
起し、焦点ボケを引き起こす。基板の機種変更時に、初
期設定として正確にレンズの焦点合わせを行うが、撮像
系は常時ラインの振動にさらされており、焦点位置ズレ
は不可避の現象である。

【０００７】しかし振動はランダムなノイズであるため
に、許容誤差以上の焦点ズレが起こる時期を予測するこ
とは困難である。焦点ズレは、機種変更後の早い時期に
発生することもあれば、ある機種の間では軽微で無視で
きる程度のこともある。

【０００８】従って、焦点ズレが発生した直後に、それ
を自動的に検知できれば、オペレータに異常アラームを
発信することにより、オペレータは不良品の発生を最小
限に止めることができる。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、撮像系から得られた入力画像の焦点ボケを
自動的に検知することができる画像認識による計測方法
および計測装置および記録媒体を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）上記課題を解決す
るために、本発明の計測方法は、パターンの基準画像に
対して、入力画像の検出対象物のパターンの輪郭が膨張
／収縮する度合いを画像認識で判定し、焦点ボケを検知
することを特徴とし、また、前記パターンの基準画像に
対して、さらに前記検出対象物と背景の境界のエッジが
鈍ることを画像認識で判定し、焦点ボケを検知すること
を特徴としている。

【００１１】また、前記入力画像のパターンの輪郭が膨
張／収縮する度合いは、入力画像のパターンに対して境
界パターンで縦方向、横方向でパターンマッチングを行
って、パターンの境界を検出し、パターンのサイズを計
測することによって判定することを特徴とし、入力画像
のパターンに対してコーナパターンでパターンマッチン
グを行って、パターンのコーナを検出し、パターンのサ
イズを計測することによって判定することを特徴として
いる。

【００１２】また、前記検出対象物と背景の境界のエッ
ジが鈍ることは、入力画像のパターンの境界に対して境
界パターンで縦方向、横方向で正規化相関法パターンマ
ッチングを行って、パターンの境界近傍において生じる
正規化相関係数の極大値まわりのパルス幅を測定するこ
とによって判定することを特徴とし、入力画像のパター
ンの近傍で、微分法を用いて勾配を求めることによって
判定することを特徴とし、入力画像のパターンの近傍
で、対象物の閾値と背景の閾値から、対象物と背景の間
の中間濃度のベルト領域の幅を求ることによって判定す
ることを特徴としている。

【００１３】また本発明は、入力画像をもとに、位置決
め、検出、計測、検査を行う時点で、前記入力画像の焦
点ボケを同時にモニタリングして自動検出し、リアルタ
イムで焦点ボケ異常の警告を発することを特徴としてい
る。

【００１４】（２）また本発明の計測装置は、パターン
の基準画像に対して、入力画像の検出対象物のパターン
の輪郭が膨張／収縮する度合いを画像認識で判定する第
１の判定部を備え、焦点ボケを検知することを特徴と
し、前記パターンの基準画像に対して、さらに前記検出
対象物と背景の境界のエッジが鈍ることを画像認識で判
定する第２の判定部を備え、焦点ボケを検知することを
特徴としている。

【００１５】また、前記第１の判定部は、前記入力画像
のパターンの輪郭が膨張／収縮する度合いを、入力画像
のパターンに対して境界パターンで縦方向、横方向でパ
ターンマッチングを行って、パターンの境界を検出し、
パターンのサイズを計測することによって判定すること
を特徴とし、前記第１の判定部は、前記入力画像のパタ
ーンの輪郭が膨張／収縮する度合いを、入力画像のパタ
ーンに対してコーナ部の対パターンでパターンマッチン
グを行って、パターンのコーナを検出し、パターンのサ
イズを計測することによって判定することを特徴として
いる。

【００１６】また前記第２の判定部は、入力画像のパタ
ーンの境界に対して境界パターンで縦方向、横方向で正
規化相関法パターンマッチングを行って、パターンの境
界近傍において生じる正規化相関係数の極大値まわりの
パルス幅を測定することを特徴とし、前記第２の判定部
は、入力画像のパターンの近傍で、微分法を用いて勾配
を求めることを特徴とし、前記第２の判定部は、入力画
像のパターンの近傍で、対象物の閾値と背景の閾値か
ら、対象物と背景の間の中間濃度のベルト領域の幅を求
ることを特徴としている。

【００１７】また本発明は、入力画像をもとに、位置決
め、検出、計測、検査を行う時点で、前記入力画像の焦
点ボケを同時にモニタリングして自動検出し、リアルタ
イムで焦点ボケ異常の警告を発することを特徴としてい
る。

【００１８】（３）さらに本発明の記録媒体は、前記い
ずれかに記載の画像認識による計測方法を、コンピュタ
ーに実行させるプログラムを、記録したことを特徴とし
ている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を用いて説明する。図１は、本発明による計測方法の一
実施形態を実施するためのブロック構成例を示す図であ
る。図１において、１は計測対象を照明する照明装置、
２はプリント基板上のランド、はんだ基準マーク等の計
測対象物を撮像するカメラなどの撮像装置、３は撮像し
た画像を取り込む記憶装置（画像メモリ）、３１は記憶
装置（画像メモリ）３上のパターン画像等をストアする
記憶装置（ハードディスク）、４は入力した画像につい
てソフトウェアによる画像処理により画像認識と計測を
行う処理装置（ＣＰＵ）、５は画像を表示する表示装置
（ディスプレー）である。

【００２０】次に本発明の原理を説明するために、焦点
ずれ現象の特徴を図２とともに述べる。図２（ａ）は対
象物、レンズおよびＣＣＤエリア上の結像の関係を示
し、図２（ｂ）は焦点が合っているときの濃度分布断面
を示し、図２（ｃ）は焦点ボケのときの濃度分布断面を
示している。

【００２１】一般に、レンズが焦点位置ズレを起こし、
ＣＣＤエリア上の結像が焦点ズレを起こすと、焦点があ
っているときの結像（Ｂ₀→Ａ₀）より、サイズが大きく
なる（Ｂ₁→Ａ₁）か、或は小さくなる（Ｂ₂→Ａ₂）。

【００２２】また、対象物の輪郭がシャープさをなくし
鈍る。即ち焦点ボケの入力画像は、対象物の輪郭が膨張
するか収縮し、対象物と背景の境界近傍で濃度分布は図
２（ｂ）のように鋭いエッジ状をなしていたものが、図
２（ｃ）の実線のように鈍ったエッジ状になる。

【００２３】従って、例えば基準マークのように予め決
まったサイズの定型パターン（□、△、○等）をパター
ン画像として登録してある場合、基準とするパターン画
像に対して、対象物の輪郭の膨張／収縮、並びに、対象
物と背景の境界エッジのシャープネス（鋭いか鈍ってい
るか）を判定すれば、焦点ボケの検知が可能である。

【００２４】次に本実施形態のソフトウェア処理を説明
する。本実施形態におけるソフトウェア処理は、（１）
正規化相関係数Ｃｒが所定の閾値以下であるか否かを判
定する第１ステップと、（２）正規化相関係数Ｃｒが所
定の閾値以下のとき、入力画像のパターンの輪郭が膨張
／収縮しているか否かを判定する第２のステップと、
（３）入力画像の対象物と背景の境界エッジのシャープ
さを判定する第３のステップとから成る。以下、この順
に処理手順の例を示す。

【００２５】（１）正規化相関係数Ｃｒが所定の閾値以
下であるか否かを判定する第１ステップ基準マークの位置検出は正規化相関法パターンマッチン
グで行うことが多い。予め基準マークのパターンをパタ
ーン画像（パターンマッチングするひながたとなる対象
物を含んだ画像であり、対象物と背景を含めた画像）と
して登録しておき、基準マークを撮像した入力画像のサ
ーチ枠内でパターン画像とのパターンマッチングを行
う。

【００２６】前記パターン画像に対して入力画像の対象
物の輪郭が膨張／収縮する場合、パターン検出はできる
が、正規化相関係数値Ｃｒ（≦１）は悪くなる。従っ
て、焦点ボケ検知の第１ステップとして、Ｃｒ値≦所定の閾値＜１であるか否かを調べる。

【００２７】（２）正規化相関係数Ｃｒが所定の閾値以
下のとき、入力画像のパターンの輪郭が膨張／収縮して
いるか否かを判定する第２のステップ前記第１ステップにおいて、正規化相関係数Ｃｒが値
以下であれば、次に第２ステップとして、パターンの原
寸法に対する入力画像のパターンの輪郭の膨張／収縮の
度合い（膨張収縮率）を調べる。その結果、膨張率＞１ｏｒ収縮率＜１ａｎｄ縦の膨張収縮率
＝横の膨張収縮率であれば、焦点ボケの可能性が強い。

【００２８】ここで、輪郭の膨張／収縮の度合いを見る
方法として、対をなす境界パターンで対象物を挟み付け
るようにして対象物のサイズを測る方法がある（ノギス
測定）。ノギス測定は図３に示すように、対象物の左
辺、右辺に対応する一対の境界エッジパターン１、２を
用意する。この境界エッジパターン１、２は対象物と背
景の境界エッジ部分を切り出した要素パターンであり、
対象物の濃度分布は図３（ｂ）となり、境界エッジパタ
ーンの濃度分布は図３（ｃ）となる。

【００２９】そして、図３（ｂ）（ｃ）のように、横方
向にスキャンして境界エッジパターンでパターンマッチ
ングするとき、図３（ｄ）のように、正規化相関係数値
Ｃｒ₁，Ｃｒ₂はパルス状に変化しエッジのところでピー
クを持つ。即ち、正規化相関係数Ｃｒ₁，Ｃｒ₂が最大の
ところで、相対する境界エッジの位置が決まり、これか
ら、対象物の幅が決まる。

【００３０】このような境界エッジ検出を横方向だけで
なく、縦方向にも行えば、縦横のサイズが求まって、膨
張収縮率が決まり、焦点ボケの判定ができる。

【００３１】また、輪郭の膨張／収縮の度合いを見る方
法として、コーナの対パターンで対象物のサイズを計測
する方法がある。図４（ａ）（ｂ）は、任意の長方形
（任意のアスペクト比・サイズ）の要素パターン組合せ
の例を示す図である。長方形の幅ａ、高さｂはそれぞれ
独立に可変であるので、部分パターン＝対パターンのサ
ブセットとして、辺上のサブセットを指定する。幅ａを
決めるサブセットとして、｛ｓｅｔ（Ａ，Ｂ），ｓｅｔ
（Ｃ，Ｄ）｝、高さｂを決めるサブセットとして、｛ｓ
ｅｔ（Ｂ，Ｃ），ｓｅｔ（Ａ，Ｄ）｝をサブセット指定
する。

【００３２】また、図５に示すように、サイズ不定で相
似の長方形パターンを検出する場合、サブセットの一方
の要素パターン（コーナパターン）が検出に成功したか
を見て、成功した場合に対の要素パターンを傾斜角θの
対角線（結合軸）上に沿ってうごかしながらパターンマ
ッチングする。対の要素パターンもパターンマッチング
に成功したとき、対角線分長が一意的に定まり、ターゲ
ットの相似パターンの検出ができたことになり、サイ
ズ、位置も決まる。この場合、図５に示すように、要素
パターンＡの座標が（ＸＡ，ＹＡ）、要素パターンＢの
座標が（ＸＣ，ＹＣ）ならば、サイズはａ＝ＸＣ−Ｘ
Ａ，ｂ＝ＹＣ−ＹＡ，重心位置は（（ＸＡ，ＸＣ）／
２，（ＹＡ＋ＹＣ）／２）となる。

【００３３】また、図６に示すように、任意形状の長方
形の場合は、４つの内のコーナ部分のどれか１つの要素
パターンをサーチする。例えば、コーナＡの要素パター
ンが検出されたとすると、長方形の辺（結合軸）に沿っ
てコーナＢ、Ｄの要素パターンのマッチングを行う。コ
ーナＢ、Ｄの検出に成功すれば、長方形の幅ａ、高さｂ
が決まり、長方形の形状、サイズ、位置が決定する。

【００３４】（３）入力画像の対象物と背景の境界エッ
ジのシャープさを判定する第３のステップ前記第２ステップの条件を満たした場合は、第３ステッ
プとして、入力画像の対象物と背景の境界エッジのシャ
ープネスを見る。境界エッジパターンは、横または縦の
スキャン方向に沿って移動しながらパターンマッチング
するプロセスにおいて、図３に示すように背景部にあっ
てパターンマッチングする場合は、正規化相関係数Ｃｒ
値は低いが、境界エッジパターンが対象物の輪郭エッジ
に近づくにつれてＣｒ値が増加傾向となり、輪郭エッジ
上で極大値となり、対象物内部に入り込むとＣｒ値は減
少傾向となる。輪郭エッジがシャープな場合Ｃｒ値はイ
ンパルス状に変化する（パルス幅が狭い）が、鈍ってい
る場合は比較的シャープに変化する（パルス幅が狭い）
が、鈍っている場合は比較的なだらかなパルス状に変化
する（パルス幅が広い）ので、Ｃｒ値のパルス幅が所定
の閾値より大きい場合、対象物の輪郭エッジの鈍りが分
かり、焦点ボケの判定が可能となる。

【００３５】また、第３ステップとしては、上記以外
に、微分法で濃度分布の傾斜を求める方法がある。ま
た、対象物／背景の分離をして境界線を抽出する際に、背景濃度閾値≦境界中間濃度≦対象物濃度閾値となるような、対象物／背景間の中間濃度のベルト領域
の幅を求めてもよい。

【００３６】次に本発明のより具体的な実施形態例を述
べる。

【００３７】（例１）正方形基準マーク正方形の基準マークのエッジ検出と焦点ボケ判定を行う
のに、正方形パターンを特徴づける基本的な要素パター
ンを生成する。正方形の要素パターンは図７に示すよう
に横方向の境界エッジパターン（左辺、右辺）、縦方向
の境界エッジパターン（上辺、下辺）の４つである。パ
ターンの境界の検出を行うために、対象部／背景の境界
エッジのパターンマッチングを行うので、対象部と背景
部を含む境界エッジパターンを作成する。

【００３８】ここで、パターンの境界エッジ部分を境界
エッジパターンとして定義、登録し、これら境界エッジ
パターンの自己相関係数を計算する処理手順と、境界エ
ッジパターンと入力画像のパターンマッチング処理とを
説明する。

【００３９】（スキャン帯を設ける方法）（１）境界エッジパターンの登録と自己相関係数を計算
する処理手順先ず、図８のフローに示すように、上記パターン画像の
枠内を所定の幅で図９（ａ），（ｂ）に示すように縦横
方向にスキャン帯（スキャンバンド）分割し（Ｓ１
１）、図１０に示すようにスキャン帯分割で切り出した
対象物の輪郭を、対象物と背景を含む境界エッジパター
ンとして定義する（Ｓ１２）。

【００４０】次に、上記指定した境界エッジパターンそ
れぞれについて対象物と背景の平均濃度を設定する（Ｓ
１３）。この場合、対象物と背景の濃度分布は図１１に
示すようにステップ関数で定義できる。

【００４１】次に、上記境界エッジパターンそれぞれの
自己相関係数を求め（Ｓ１４）、これら境界エッジパタ
ーンと自己相関係数を、記憶装置３，３１に記憶・登録
する（Ｓ１５）。

【００４２】計測する対象物や用途、測定精度、計算時
間に応じて、スキャン帯の分割と指定を行う。スキャン
帯の分割数と境界エッジパターンサイズ（分割数）＝１〜（枠の画素数）（境界エッジパターンサイズ）＝（画素サイズ）〜（パ
ターンサイズ）の範囲でとれる。スキャン帯分割は等分割でも不等分割
でもよい。スキャン帯がある程度重なりあってもよい。
縦横の分割は合わせても合わせなくともよい。

【００４３】銅箔、金メッキの基準マークのように寸法
精度のよい対象物は、スキャン帯分割後、代表的なスキ
ャン帯を１〜数カ所程度指定し、境界エッジ位置検出を
行えばよい。スキャン帯を狭くし境界エッジパターンの
サイズを小さくすれば、局所的な境界エッジの位置検出
を行うことになるが、パターンマッチングの処理時間を
より短縮できる。スキャン帯の幅を広くし、境界エッジ
パターンのサイズを大きくすれば、平均的な境界エッジ
の位置検出を行うことになる。

【００４４】はんだレベルの基準マークやクリームはん
だ印刷のように対象物の輪郭形状が変化する場合は、ス
キャン帯分割後、全スキャン帯を指定し境界エッジ位置
検出を行えば、対象物輪郭抽出が行える。スキャン帯を
細分割し境界エッジパターンのサイズを小さくすれば、
滑らかで精度の良い輪郭抽出が行える。

【００４５】（２）境界エッジパターンと入力画像との
パターンマッチングパターンの境界エッジを検出するのに、予め、図９
（ａ）（ｂ）に示すように、サーチ枠内を横方向、縦方
向にスキャン帯分割を行う。

【００４６】横方向のスキャン帯を順次指定して、図９
（ａ）に示すように、スキャン帯に沿って、左右の境界
エッジパターンで部分パターンマッチングを行う。左側
の境界エッジパターンは左から右へ、右側の境界エッジ
パターンは右から左に向けてスキャンしながらパターン
マッチングを行い、左右の境界エッジの位置決めを行
う。

【００４７】横方向のスキャンが終われば、次に縦方向
のスキャン帯を順次指定して、図９（ｂ）に示すよう
に、スキャン帯に沿って、上下の境界エッジパターンで
部分パターンマッチングを行う。上側の境界エッジパタ
ーンは上から下へ、下側の境界エッジパターンは下から
上に向けてスキャンしながらパターンマッチングを行
い、上下の境界エッジの位置決めを行う。

【００４８】上下左右の周囲の境界エッジの位置決めを
行うことにより、基準マークの輪郭抽出あるいは境界の
位置検出ができ、位置とサイズ（幅、高さ）の計測が可
能となるので、マーク輪郭の膨張／収縮率が算定でき焦
点ボケが判定できる。また、境界エッジのパターンマッ
チングで、正規化相関係数Ｃｒのパルスが鈍り具合で、
エッジの鈍り具合が分かり、焦点ボケが判定できる。

【００４９】また、スキャン帯方式は、スキャン帯の数
だけパターンマッチングを行うので一種のインタバルサ
ーチ（間引きサーチ）となり、また、スキャン帯上でエ
ッジ検出した時点で処理を打ち切るので、通常のサーチ
枠内全面パターンマッチングに比べて、パターンマッチ
ングの処理時間を短縮できる。

【００５０】図１２に上記処理手順を示す。先ず、検出
対象物が含まれる入力画像にサーチ枠の設定を行う（Ｓ
２１）。次に、このサーチ枠内入力画像に対して前記パ
ターン画像をスキャン帯分割したときと同じ幅で分割
し、図９（ａ），（ｂ）に示すように横方向、縦方向に
スキャン帯をつくる（Ｓ２１′）。

【００５１】次に、サーチ枠入力画像に対して指定スキ
ャン帯（Ｓ２２）に沿って境界エッジパターンでスキャ
ンし（Ｓ２３）、パターンマッチングする（Ｓ２４）。
次に、上記求めていた境界エッジパターンの自己相関係
数、および、新たに求めた入力画像の自己相関係数、な
らびに、境界エッジパターンと入力画像との相互相関係
数を用いて正規化相関係数Ｃｒを計算し、計算された正
規化相関係数Ｃｒと境界エッジパターン位置を記憶装置
３に記憶する（Ｓ２５）。

【００５２】上記Ｓ２３〜Ｓ２５までの処理を、入力画
像サーチ枠内の指定スキャン帯でのパターンマッチング
が完了するまで行い（Ｓ２６）、閾値以上の境界エッジ
パターンの正規化相関係数を保存する（Ｓ２７）。そし
て、上記Ｓ２２〜Ｓ２７までの処理を、予め指定したス
キャン帯が全て完了するまで行い（Ｓ２８）、完了後に
基準マークの境界検出、或は、輪郭抽出を行う（Ｓ２
９）。

【００５３】（スキャン帯を設けない方法）対象物のエ
ッジを検出するのに、上記のスキャン帯方式以外に、ス
キャン帯を設けずに上記の境界エッジパターンで入力画
像のサーチ枠内をサーチする方法がある。例えば、左辺
の境界エッジパターンでサーチ枠内全面をサーチする
と、左辺のエッジ部分を検出するので、それらを連ねる
と左辺のエッジが抽出できる。上下左右の境界エッジパ
ターンでエッジ検出を行うと、上下左右のエッジが抽出
でき、対象物の輪郭が抽出できる。

【００５４】（例２）三角形基準マークの場合（１）境界パターン通常、基準マークの三角形は正三角形である。正三角形
パターンを特徴づける基本的な要素パターンとして、図
１３に示すように斜辺の境界エッジパターン（左横、右
横）、底辺の境界エッジパターンの３つを用意する。斜
辺の勾配はそれぞれ４５°、−４５°に設定する。三角
形が正三角形以外の場合は、斜辺の勾配を決めること
で、境界エッジパターンをつくれば良い。

【００５５】（２）部分パターンマッチングサーチ枠内を横方向、縦方向にスキャン帯分割する。横
方向のスキャンでは、左右の境界エッジパターンで部分
パターンマッチングを行う。次に縦方向のスキャンで
は、底辺の境界エッジパターンで部分パターンマッチン
グを行う。左辺、右辺、底辺の境界エッジの位置検出を
行うことにより、正三角形の輪郭の抽出ができ、基準マ
ークの位置とそのサイズも確定する。また、境界エッジ
パターンの正規化相関係数値Ｃｒのパルス変化の鈍りも
分かるので、焦点ボケの判定が可能となる。

【００５６】（例３）ランド矩形パターンの場合（１）境界エッジパターン任意の（任意のアスペクト比・サイズの）ランド矩形パ
ターンを検出するために、図１０で述べたように矩形パ
ターンを特徴づける４つの境界エッジパターン（左辺、
右辺、上底、下底）を要素パターンとして登録する。

【００５７】（２）部分パターンマッチングサーチ枠内を横方向、縦方向にスキャン帯分割する。横
方向のスキャンでは、左右の境界エッジパターンで部分
パターンマッチングを行う。次に縦方向のスキャンで
は、上下の境界エッジパターンで部分パターンマッチン
グを行う。上下左右の境界エッジの位置検出を行うこと
により、任意のランド矩形形状の輪郭抽出ができ、ラン
ドの位置とそのサイズも確定する。また、境界エッジパ
ターンの正規化相関係数値Ｃｒのパルス変化の鈍りも分
かるので、焦点ボケの判定が可能となる。

【００５８】なお、本発明は、ＣＰＵのソフトウェア処
理により、リアルタイムのパターンマッチングを実現
し、専用の高速画像処理ボードを使用しないことで、シ
ステム構成の単純化とコストダウンを実現する。従っ
て、上記の各手順をＣＰＵに実行させるプログラムを、
ＣＰＵが読取可能な記録媒体（例えば、フロッピーディ
スクやＣＤ−ＲＯＭなど）に記録して配布することが可
能である。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、焦点ボケの生じた入力画像において、生じたボ
ケの特徴を画像認識アルゴリズムで自動検出することに
より、撮像装置のレンズの焦点ズレのような装置異常を
即座に検知することができる。このため、焦点ズレのた
めに、基準マークのような計測対象物の位置決め誤差が
誘起され、実装ラインにおける不良品が大量に発生する
事態を早期に回避することができる。また、焦点ズレの
異常ケースについては原因が明確になるので、不良品発
生の原因追及もより容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の方法を実行するブロック構
成例を示す図である。

【図２】画像認識における焦点ズレの現象を説明する説
明図。

【図３】本発明の実施形態における境界パターンマッチ
ングと正規化相関係数値の様子を示す説明図。

【図４】本発明の実施形態における任意の長方形（任意
のアスペクト比・サイズ）の要素パターン組み合わせの
例を示す図である。

【図５】本発明の実施形態におけるパターンマッチング
の際の対角線上でパターンマッチングをする過程を示す
図である。

【図６】本発明の実施形態におけるパターンマッチング
の際の辺の方向に沿ってパターンマッチングする過程を
示す図である。

【図７】本発明の実施形態における正方形基準マークの
境界パターン定義の例を示す図である。

【図８】本発明の実施形態におけるパターン画像の境界
部分を境界パターンとして定義し、これら境界パターン
の自己相関係数を計算する処理の手順例を示すフロー図
である。

【図９】本発明の実施形態におけるスキャンの様子を示
す説明図である。

【図１０】本発明の実施形態における検出対象物の境界
パターン定義の例を示す図である。

【図１１】本発明の実施形態における境界パターンの濃
度分布を示す図である。

【図１２】本発明の実施形態における境界パターンを用
いた入力画像とのパターンマッチング処理の手順例を示
すフロー図である。

【図１３】本発明の実施形態における三角形基準マーク
の境界パターン定義の例を示す図である。

【符号の説明】

１…照明装置２…撮像装置３…記憶装置（画像メモリ）３１…記憶装置（ハードディスク）４…ＣＰＵ（処理装置）５…表示装置

フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA00 AA03 AA06 CC01 CC28 FF01 FF04 JJ03 JJ26 MM22 QQ32 QQ38 QQ41 RR02 RR08 UU05 5B057 AA03 DA03 DA07 DA15 DB02 DC02 DC03 DC34 5L096 BA03 EA11 FA06 FA34 FA64 GA51 HA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターンの基準画像に対して、入力画像
の検出対象物のパターンの輪郭が膨張／収縮する度合い
を画像認識で判定し、焦点ボケを検知することを特徴と
する画像認識による計測方法。
【請求項２】前記パターンの基準画像に対して、さら
に前記検出対象物と背景の境界のエッジが鈍ることを画
像認識で判定し、焦点ボケを検知することを特徴とする
請求項１に記載の画像認識による計測方法。
【請求項３】前記入力画像のパターンの輪郭が膨張／
収縮する度合いは、入力画像のパターンに対して境界パ
ターンで縦方向、横方向でパターンマッチングを行っ
て、パターンの境界を検出し、パターンのサイズを計測
することによって判定することを特徴とする請求項１又
は２に記載の画像認識による計測方法。
【請求項４】前記入力画像のパターンの輪郭が膨張／
収縮する度合いは、入力画像のパターンに対してコーナ
パターンでパターンマッチングを行って、パターンのコ
ーナを検出し、パターンのサイズを計測することによっ
て判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の画
像認識による計測方法。
【請求項５】前記検出対象物と背景の境界のエッジが
鈍ることは、入力画像のパターンの境界に対して境界パ
ターンで縦方向、横方向で正規化相関法パターンマッチ
ングを行って、パターンの境界近傍において生じる正規
化相関係数の極大値まわりのパルス幅を測定することに
よって判定することを特徴とする請求項２又は３又は４
に記載の画像認識による計測方法。
【請求項６】前記検出対象物と背景の境界のエッジが
鈍ることは、入力画像のパターンの近傍で、微分法を用
いて勾配を求めることによって判定することを特徴とす
る請求項２又は３又は４に記載の画像認識による計測方
法。
【請求項７】前記検出対象物と背景の境界のエッジが
鈍ることは、入力画像のパターンの近傍で、対象物の閾
値と背景の閾値から、対象物と背景の間の中間濃度のベ
ルト領域の幅を求ることによって判定することを特徴と
する請求項２又は３又は４に記載の画像認識による計測
方法。
【請求項８】入力画像をもとに、位置決め、検出、計
測、検査を行う時点で、前記入力画像の焦点ボケを同時
にモニタリングして自動検出し、リアルタイムで焦点ボ
ケ異常の警告を発することを特徴とする請求項１又は２
又は３又は４又は５又は６又は７に記載の画像認識によ
る計測方法。
【請求項９】パターンの基準画像に対して、入力画像
の検出対象物のパターンの輪郭が膨張／収縮する度合い
を画像認識で判定する第１の判定部を備え、焦点ボケを
検知することを特徴とする画像認識による計測装置。
【請求項１０】前記パターンの基準画像に対して、さ
らに前記検出対象物と背景の境界のエッジが鈍ることを
画像認識で判定する第２の判定部を備え、焦点ボケを検
知することを特徴とする請求項１に記載の画像認識によ
る計測装置。
【請求項１１】前記第１の判定部は、前記入力画像の
パターンの輪郭が膨張／収縮する度合いを、入力画像の
パターンに対して境界パターンで縦方向、横方向でパタ
ーンマッチングを行って、パターンの境界を検出し、パ
ターンのサイズを計測することによって判定することを
特徴とする請求項１又は２に記載の画像認識による計測
装置。
【請求項１２】前記第１の判定部は、前記入力画像の
パターンの輪郭が膨張／収縮する度合いを、入力画像の
パターンに対してコーナ部の対パターンでパターンマッ
チングを行って、パターンのコーナを検出し、パターン
のサイズを計測することによって判定することを特徴と
する請求項１又は２に記載の画像認識による計測装置。
【請求項１３】前記第２の判定部は、入力画像のパタ
ーンの境界に対して境界パターンで縦方向、横方向で正
規化相関法パターンマッチングを行って、パターンの境
界近傍において生じる正規化相関係数の極大値まわりの
パルス幅を測定することを特徴とする請求項２又は３又
は４に記載の画像認識による計測装置。
【請求項１４】前記第２の判定部は、入力画像のパタ
ーンの近傍で、微分法を用いて勾配を求めることを特徴
とする請求項２又は３又は４に記載の画像認識による計
測装置。
【請求項１５】前記第２の判定部は、入力画像のパタ
ーンの近傍で、対象物の閾値と背景の閾値から、対象物
と背景の間の中間濃度のベルト領域の幅を求ることを特
徴とする請求項２又は３又は４に記載の画像認識による
計測装置。
【請求項１６】入力画像をもとに、位置決め、検出、
計測、検査を行う時点で、前記入力画像の焦点ボケを同
時にモニタリングして自動検出し、リアルタイムで焦点
ボケ異常の警告を発することを特徴とする請求項９又は
１０又は１１又は１２又は１３又は１４又は１５に記載
の画像認識による計測装置。
【請求項１７】請求項１から請求項８のうちいずれか
に記載の画像認識による計測方法を、コンピュターに実
行させるプログラムを、記録したことを特徴とする記録
媒体。