JP2000276593A - 画像パターンの比較方法及び欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細な画像パターンの部分においてもすべて
を比較除外領域とすることなく確実に比較を行うことが
できるようにする。 【解決手段】 ｘ方向変化点検出部２２が、正常な検査
対象を撮像したときの生成された二値画像のｘ方向にお
ける変化点を検出し、ｘ方向比較除外画素検出部２４が
前記検出されたｘ方向の変化点を中心とする所定幅の範
囲内に存在し、かつ、すべての隣り合う２つの前記ｘ方
向の変化点間の中心の所定幅の範囲外に存在する画素を
検出する。ｙ方向変化点検出部２６及びｙ方向比較除外
画素検出部２８でｙ方向についても同様に行う。ｘ方向
比較除外画素検出部２４及びｙ方向比較除外画素検出部
２８の少なくとも一方で検出された画素を比較除外画素
とし、その他の画素を比較対象画素とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、画像パターンの
比較方法及び欠陥検出装置に関し、例えばプリント回路
パターンや印刷フィルム等の検査等に用いる画像パター
ンの比較方法、及びプリント回路パターンや印刷フィル
ム等の検査対象の欠陥検出に用いることができる欠陥検
出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、検査に用いることができる欠陥検
出装置としては、図２の機能ブロック図に示したような
装置が知られている。この欠陥検出装置は、撮像部６
２、画像入力部６４、二値化部６６、画像記憶部６８、
比較部７０及び表示部７２を有している。

【０００３】撮像部６２は、所定の位置・姿勢に設置さ
れた検査対象である例えばプリント回路基板を撮像する
もので、１次元または２次元のカメラ及び照明装置など
で構成される。適当な照明を用いることにより、例え
ば、回路パターン部の明度は小さく、非回路パターン部
の明度は大きくなる。カメラから出力される信号は画像
入力部６４において画像が生成されたのち、二値化部６
６において、回路パターン部と非回路パターン部に分け
るべく、所定のしきい値で各画素が０または１の値に二
値化される。

【０００４】まず正常なプリント回路基板を撮像し、そ
の二値画像を画像記憶部６８に記憶した後、検査すべき
プリント回路基板を撮像して同様に二値画像を得る。比
較部７０では、画像記憶部６８に記憶された正常なプリ
ント回路基板の二値画像と、検査すべきプリント回路基
板の二値画像を画素毎に比較し、その差異を検出する。
この差異の検出は排他的論理和演算によって実現するこ
とができる。検査すべきプリント回路基板が正常であれ
ば両者は一致して差異はなく、もし、差異が検出されれ
ば欠陥と判断してその結果がＣＲＴ等の表示部７２に表
示される。

【０００５】しかし、実際には、撮像の際の位置・姿勢
の誤差やパターンの寸法公差のために、正常なプリント
回路基板どうしの比較であっても、パターンの輪郭部に
おいて差異が検出されることがある。この問題を解決す
るために、画像記憶部６８に記憶された正常なプリント
回路基板の二値画像と検査すべきプリント回路基板の二
値画像を比較する際、正常なプリント回路基板の回路パ
ターンの輪郭部を比較の対象とせずに、この部分の差異
を無視する方法が考えられている。この方法は、具体的
には、例えば、正常なプリント回路基板の二値画像にお
いて、ｘ方向及びｙ方向の少なくとも一方において、０
から１またはその逆に変化する変化点を中心とする所定
幅の範囲内を比較の対象としない比較除外領域とするこ
とによって実現されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、近年
のプリント回路パターンの微細化に伴って、上記従来の
方法では、正常な画像パターンどうしで差異が生じない
ように十分な幅の比較除外領域を設定しようとすると、
微細な画像パターンの部分においてはすべてが比較除外
領域となって検査が行われなくなるという問題があっ
た。

【０００７】本発明はかかる課題に鑑みなされたもの
で、本発明は、比較的粗い画像パターンの部分に対して
正常な画像パターンどうしで差異が生じないように十分
な幅の比較除外領域を設定した場合でも、微細な画像パ
ターンの部分においてすべてを比較除外領域とすること
なく確実に比較を行うことができ、信頼性の高い画像パ
ターンの比較方法及び欠陥検出装置を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像パターンの比較方法は、各画素が二値化
された２つの二値画像パターンの対応する画素どうしを
比較して差異を検出する画像パターンの比較方法におい
て、少なくとも一方の二値画像パターンにおいて、次の
条件、（条件）ｘ方向及びｙ方向の少なくとも一方にお
いて、画素値が変化する変化点を中心とする所定幅の範
囲内に存在し、かつ、すべての隣り合う２つの前記変化
点間の中心の所定幅の範囲外に存在する画素で比較除外
画素を抽出し、比較除外画素は比較の対象とせずに、比
較除外画素とそれに対応する画素との差異は無視するこ
とを特徴とする。

【０００９】また、本発明の欠陥検出装置は、検査対象
の撮像を行う撮像手段と、前記撮像手段からの信号を入
力して画像を生成する画像入力手段と、前記画像入力手
段からの画像を二値化して二値画像を生成する二値化手
段と、正常な検査対象を撮像したときの前記二値化手段
で二値化された二値画像を記憶する画像記憶手段と、正
常な検査対象を撮像したときの前記二値化手段によって
生成された二値画像のｘ方向における変化点を検出する
ｘ方向変化点検出手段と、前記ｘ方向変化点検出手段で
検出されたｘ方向の変化点を中心とする所定幅の範囲内
に存在し、かつ、すべての隣り合う２つの前記ｘ方向の
変化点間の中心の所定幅の範囲外に存在する画素を検出
するｘ方向比較除外画素検出手段と、正常な検査対象を
撮像したときの前記二値化手段によって生成された二値
画像のｙ方向における変化点を検出するｙ方向変化点検
出手段と、前記ｙ方向変化点検出手段で検出されたｙ方
向の変化点を中心とする所定幅の範囲内に存在し、か
つ、すべての隣り合う２つの前記ｙ方向の変化点間の中
心の所定幅の範囲外に存在する画素を検出するｙ方向比
較除外画素検出手段と、前記ｘ方向比較除外画素検出手
段及びｙ方向比較除外画素検出手段の少なくとも一方で
検出された画素を比較除外画素とし、その他の画素を比
較対象画素として記憶する比較対象画像記憶手段と、前
記画像記憶手段に記憶された二値画像のうちで前記比較
対象画像記憶手段に比較対象画素として記憶された画素
と、検査対象について前記二値化手段によって生成され
た二値画像の対応する画素どうしの画素値の差異を求め
る比較手段と、を有し、比較手段で求めた結果に基づい
て欠陥を検出することを特徴とする。

【００１０】比較除外画素の条件である、ｘ方向及びｙ
方向の少なくとも一方において、条件1)画素値が変化す
る変化点を中心とする所定幅の範囲内で、かつ、条件2)
隣り合う２つの前記変化点間の中心の所定幅の範囲外に
存在する画素のうち、前半の条件1)は従来と同様で、こ
れによって画像パターンの輪郭部が所定幅で選択される
が、後半の条件2)によって、微細な画像パターンの中心
の所定幅が比較除外画素とならないことになって、微細
な画像パターンであってもすべてが比較除外領域に含ま
れることはない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明による画像パターン
の比較方法を実現するための欠陥検出装置及び本発明に
よる欠陥検出装置１０の実施の形態を示す機能ブロック
図である。

【００１２】図１において、撮像部１２、画像入力部１
４、二値化部１６、画像記憶部１８及び表示部３６は、
従来の撮像部６２、画像入力部６４、二値化部６６、画
像記憶部６８及び表示部７２と同様であり、さらにこれ
らに加えて、欠陥検出装置１０は、ｘ方向変化点検出部
２２、ｘ方向比較除外画素検出部２４、ｙ方向変化点検
出部２６、ｙ方向比較除外画素検出部２８、比較対象画
像生成部３０、比較対象画像記憶部３２及び比較部３４
を有している。

【００１３】ｘ方向変化点検出部２２は、二値化部１６
によって生成された二値画像のｘ方向における０から１
またはその逆に変化する変化点を検出するものである。

【００１４】ｘ方向比較除外画素検出部２４は、ｘ方向
変化点検出部２２で検出されたｘ方向の変化点を中心と
する所定幅の範囲内に存在し、かつ、すべての隣り合う
２つのｘ方向の変化点間の中心の所定幅の範囲外に存在
する画素を比較除外画素として検出するものである。

【００１５】ｙ方向変化点検出部２６は、二値化部１６
によって生成された二値画像のｙ方向における０から１
またはその逆に変化する変化点を検出するものである。

【００１６】ｙ方向比較除外画素検出部２８は、ｙ方向
変化点検出部２６で検出されたｙ方向の変化点を中心と
する所定幅の範囲内に存在し、かつ、すべての隣り合う
２つのｙ方向の変化点間の中心の所定幅の範囲外に存在
する画素を比較除外画素として検出するものである。

【００１７】比較対象画像生成部３０は、ｘ方向比較除
外画素検出部２４及びｙ方向比較除外画素検出部２８の
少なくとも一方で検出された画素を比較除外画素として
その画素値を０とし、その他の画素を比較対象画素とし
てその画素値を１とする比較対象画像を生成するもので
ある。

【００１８】比較対象画像記憶部３２は、比較対象画像
生成部３０で生成された比較対象画像を記憶するもので
ある。

【００１９】比較部３４は、二値化部１６によって生成
された二値画像と画像記憶部１８に記憶された二値画像
との対応する画素どうしの画素値の排他的論理和と、比
較対象画像記憶部３２に記憶された比較対象画像の対応
する画素の画素値との論理積を求めるものである。

【００２０】以上の各部は、論理回路，ＣＰＵ，メモリ
等によってハードウエアとして、またはソフトウエアと
ソフトウエアの組み合わせによって実現することができ
る。

【００２１】上記構成の欠陥検査装置１０によって例え
ばプリント回路基板のような検査対象の検査を行う場合
の動作について説明する。

【００２２】まず正常なプリント回路基板を撮像部１２
で撮像し、画像入力部１４で画像にして取り込んだ後、
二値化部１６で、所定のしきい値で画像入力部１４の画
像の各画素を０または１の値に二値化して二値画像を生
成する。そして、この二値画像を画像記憶部１８に記憶
する。同時に、この二値画像から、ｘ方向変化点検出部
２２及びｘ方向比較除外画素検出部２４でｘ方向につい
て、ｙ方向変化点検出部２６及びｙ方向比較除外画素検
出部２８でｙ方向について、比較除外画素をそれぞれ検
出し、比較対象画像生成部３０でこの比較除外画素から
比較対象画像を作成する。比較対象画像においては、比
較対象画素は画素値が１、比較除外画素は画素値が０と
なっており、この比較除外画素は、ｘ方向及び／又はｙ
方向において、条件１)０から１またはその逆に変化す
る変化点を中心とする所定幅の範囲内に存在し、かつ、
条件２)すべての隣り合う２つの前記変化点間の中心の
所定幅の範囲外に存在する画素である。

【００２３】正常なプリント回路基板の二値画像からの
比較対象画像の生成について、具体的な例を用いて説明
する。図３は、正常なプリント回路基板の二値画像の一
部の例を表しており、明度が小さい部分が回路パターン
部４０であり、明度の大きい部分が非回路パターン部４
２である。この中で回路パターンが微細となった部分４
の拡大図を図４に示す。尚、この正常なプリント回路基
板の二値画像は、最も微細な回路パターンに対して１パ
ターン幅につき、少なくとも２画素以上の分解能を持っ
ているものとする。図４においては、非回路パターン部
４２は画素値が０となり、回路パターン部４０は画素値
が１となっており、この例では、パターン幅が４画素と
なっている。

【００２４】図４（ａ）の回路パターンではｘ方向にお
いて０から１及びその逆に変化する変化点４８が存在す
る。ｘ方向変化点検出部２２では、この変化点４８とな
る変化前後の画素座標を検出する。次いで、ｘ方向比較
除外画素検出部２４ではこの変化点４８から、上記条件
１）である変化点４８を中心とする所定幅の範囲にある
画素を検出する。例えば、この所定幅を変化点の前後２
画素とすれば、各変化点４８によりの範囲が検出さ
れ、回路パターンはすべてその範囲内に含まれることに
なる。一方、さらにｘ方向比較除外画素検出部２４で
は、上記条件２)である、隣り合う２つの前記変化点４
８間の中心４９の所定幅の範囲にある画素を検出する。
この所定幅を、例えば変化点４８間の中心４９からの２
画素とすれば、がその範囲となる。条件２）より、こ
のの部分は比較除外画素とはならない。ｘ方向比較除
外画素検出部２４では、変化点４８からの範囲を検出
し、さらに、の範囲に含まれる画素からの範囲に含
まれる画素を除去することにより、図４（ｂ）に示した
比較除外画素を検出する。図４（ｂ）では、比較除外画
素の画素値が１、比較対象画素の画素値が０となってい
る。この例ではｙ方向に変化点がないので、結局、比較
対象画像生成部３０では、ｘ方向比較除外画素検出部２
４で検出された画素値の否定をとり、図５に示すよう
な、比較除外画素の画素値が０、比較対象画素の画素値
が１となった比較対象画像を生成する。この例はｘ方向
において変化点を持つパターンの例であるが、垂直なｙ
方向において変化点を持つパターンについても同様であ
る。

【００２５】次に、斜めの回路パターンの例を図６に示
す。図６（ａ）に示した斜めの回路パターンに対して、
上記と同じ条件で比較除外画素を検出すると、ｘ方向比
較除外画素検出部２４及びｙ方向比較除外画素検出部２
８で検出されるｘ方向及びｙ方向の比較除外画素はそれ
ぞれ図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示すようになる。ここ
で、比較除外画素の画素値は１、比較対象画素の画素値
は０となっている。比較対象画像生成部３０で図６
（ｂ）及び図６（ｃ）の論理和をとり（図７（ａ））、
さらにこの論理和の否定をとることにより、比較除外画
素の画素値が０、比較対象画素の画素値が１となった比
較対象画像が図７（ｂ）の如く得られることになる。

【００２６】以上のようにして比較対象画像生成部３０
で得られた比較対象画像は、比較対象画像記憶部３２に
記憶される。

【００２７】次に、検査すべきプリント回路基板を撮像
部１２で撮像する。プリント回路基板は所定の位置・姿
勢に設置されて撮像される。撮像部１２からの信号によ
り、画像入力部１４で画像を作成した後、二値化部１６
で二値画像を生成する。そして、この二値画像は、比較
部３４へと送られる。比較部３４では、検査すべきプリ
ント回路基板の二値画像と画像記憶部１８に記憶された
正常なプリント回路基板の二値画像との画素毎の排他的
論理和がとられ、画素値が一致すれば０、一致しなけれ
ば１となるが、さらに、比較対象画像記憶部３２に記憶
された正常なプリント回路基板の二値画像から生成され
た比較対象画像との論理積がとられて、比較対象画像の
画素値が１の場合のみ前記排他的論理和の結果がそのま
ま出力され、比較対象画像の画素値が０の場合は０が出
力される。すなわち、正常なプリント回路基板の二値画
像と検査すべきプリント回路基板の二値画像の画素値が
異なり、かつ、その画素が比較対象画素である場合のみ
１となって欠陥として検出される。例えば、図８（ａ）
は図４（ａ）に示した画像を正常な二値画像としたとき
の検査対象の画像であり、この検査対象に対して、図５
の比較対象画像に基づいて比較部３４で比較された結
果、図８（ｂ）に示したような欠陥５０が得られること
となる。

【００２８】以上のように比較対象画像を作成すること
により、回路パターン部及び非回路パターン部の中心の
所定幅が比較除外画素とならずに、微細なパターンであ
ってもすべてが比較除外領域に含まれることはない。比
較除外領域として、変化点を中心とする所定幅の範囲と
した場合のこの所定幅を単に小さくするのと異なり、微
細パターンではない回路パターンにおける撮像の際の位
置・姿勢の誤差や回路パターン部の寸法公差による回路
パターンの輪郭部での差異を欠陥として検出することを
防ぎつつ、微細パターンに対しても検査が行われること
になる。上記条件２)における隣り合う２つの前記変化
点間の中心の所定幅の範囲は、１〜２画素程度とするこ
とによって、図７（ｂ）に示したように、回路パターン
が斜めの場合であっても、回路パターンまたは非回路パ
ターンに沿って連続した比較対象画素を得ることができ
る。あまりこの所定幅を大きくすると、輪郭部まで含む
ことになり、返って好ましくない。２画素または１画素
程度であっても回路パターンまたは非回路パターンに沿
って連続して検査を行うことにより、回路パターンの断
線または短絡を検査することができる。

【００２９】尚、以上の実施の形態において、正常なプ
リント回路基板としては、直前に検査され欠陥がないと
判断された検査対象を用いることも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
正常なパターンどうしで差異が生じないように十分な幅
の比較除外領域を設定しようとすると、微細なパターン
の部分においてはすべてが比較除外領域となって検査が
行われなくなるといった従来の問題を解決し、微細なパ
ターンの部分においてすべてを比較除外領域とすること
なく確実に比較を行うことができる。

【００３１】比較除外領域として、変化点を中心とする
所定幅の範囲の所定幅を単に小さくするのと異なり、微
細パターンではない比較的粗いパターンの部分に対して
は十分な幅の比較除外領域を確保して、撮像の際の位置
・姿勢の誤差や寸法公差によるパターンの輪郭部での差
異を欠陥として検出することを防ぎつつ、微細パターン
に対して検査を行うことになり、信頼性の高い検査を実
現することができる。こうして、撮像手段の分解能が、
微細なパターンに対して十分に無い場合であっても、信
頼性の高い検査を実現することができる。

【００３２】また、変化点間の中心の所定幅の範囲を比
較対象画素とするので、微細パターンに対して、必ずこ
の所定幅程度の一定の幅で比較することができ一定の比
較対象幅を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像パターンの比較方法を実現す
るための欠陥検出装置及び本発明による欠陥検出装置の
実施の形態を示す機能ブロック図である。

【図２】従来の欠陥検出装置を示す機能ブロック図であ
る。

【図３】正常なプリント回路基板の二値画像の一部の例
を表す。

【図４】（ａ）は図３の回路パターンが微細となった部
分４の拡大図、（ｂ）はｘ方向比較除外画素検出部で検
出される図４（ａ）の比較除外画素の画素値が１、比較
対象画素の画素値が０となった画像である。

【図５】比較対象画像生成部で得られる図４の例の比較
対象画像を表す。

【図６】(ａ)は正常なプリント回路基板の二値画像の一
部の他の例であり、（ｂ）はｘ方向比較除外画素検出部
で検出される図６（ａ）の比較除外画素の画素値が１、
比較対象画素の画素値が０となった画像、（ｃ）はｙ方
向比較除外画素検出部で検出される図６（ａ）の比較除
外画素の画素値が１、比較対象画素の画素値が０となっ
た画像である。

【図７】（ａ）は比較対象画像生成部で得られる図６
（ｂ）及び図６（ｃ）の論理和をとることによって得ら
れる画像、（ｂ）は(ａ)の否定をとることによって得ら
れる図６（ａ）の例の比較対象画像を表す。

【図８】図４（ａ）の正常な二値画像に対する検査対象
の画像であり、（ｂ）は比較部で得られる画像である。

【符号の説明】

１２ 撮像部（撮像手段） １４ 画像入力部（画像入力手段） １６ 二値化部（二値化手段） １８ 画像記憶部（画像記憶手段） ２２ ｘ方向変化点検出部（ｘ方向変化点検出手段） ２４ ｘ方向比較除外画素検出部（ｘ方向比較除外画素
検出手段） ２６ ｙ方向変化点検出部（ｙ方向変化点検出手段） ２８ ｙ方向比較除外画素検出部（ｙ方向比較除外画素
検出手段） ３２ 比較対象画像記憶部（比較対象画像記憶手段） ３４ 比較部（比較手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA65 AA90 AB20 CA03 CA04 EA11 EA14 EB01 EB02 ED07 ED22 FA10 5B057 AA03 DA03 DB08 DC33 5L096 AA07 BA03 GA24 HA07 9A001 BB03 EE04 HH21 HH25 HH27 JJ45 KK37

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各画素が二値化された２つの二値画像パ
   ターンの対応する画素どうしを比較して差異を検出する
   画像パターンの比較方法において、 少なくとも一方の二値画像パターンにおいて、次の条件
   で比較除外画素を抽出し、比較除外画素は比較の対象と
   せずに、比較除外画素とそれに対応する画素との差異は
   無視することを特徴とする画像パターンの比較方法。
   （条件）ｘ方向及びｙ方向の少なくとも一方において、
   画素値が変化する変化点を中心とする所定幅の範囲内に
   存在し、かつ、すべての隣り合う２つの前記変化点間の
   中心の所定幅の範囲外に存在する画素。
2. 【請求項２】 検査対象の撮像を行う撮像手段と、 前記撮像手段からの信号を入力して画像を生成する画像
   入力手段と、 前記画像入力手段からの画像を二値化して二値画像を生
   成する二値化手段と、 正常な検査対象を撮像したときの前記二値化手段で二値
   化された二値画像を記憶する画像記憶手段と、 正常な検査対象を撮像したときの前記二値化手段によっ
   て生成された二値画像のｘ方向における変化点を検出す
   るｘ方向変化点検出手段と、 前記ｘ方向変化点検出手段で検出されたｘ方向の変化点
   を中心とする所定幅の範囲内に存在し、かつ、すべての
   隣り合う２つの前記ｘ方向の変化点間の中心の所定幅の
   範囲外に存在する画素を検出するｘ方向比較除外画素検
   出手段と、 正常な検査対象を撮像したときの前記二値化手段によっ
   て生成された二値画像のｙ方向における変化点を検出す
   るｙ方向変化点検出手段と、 前記ｙ方向変化点検出手段で検出されたｙ方向の変化点
   を中心とする所定幅の範囲内に存在し、かつ、すべての
   隣り合う２つの前記ｙ方向の変化点間の中心の所定幅の
   範囲外に存在する画素を検出するｙ方向比較除外画素検
   出手段と、 前記ｘ方向比較除外画素検出手段及びｙ方向比較除外画
   素検出手段の少なくとも一方で検出された画素を比較除
   外画素とし、その他の画素を比較対象画素として記憶す
   る比較対象画像記憶手段と、 前記画像記憶手段に記憶された二値画像のうちで前記比
   較対象画像記憶手段に比較対象画素として記憶された画
   素と、検査対象について前記二値化手段によって生成さ
   れた二値画像の対応する画素どうしの画素値の差異を求
   める比較手段と、を有し、比較手段で求めた結果に基づ
   いて欠陥を検出することを特徴とする欠陥検出装置。