JP2006078380A - 画像処理装置を用いた欠陥検査の表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 欠陥の分布やその他の部位の検査状況を視覚的に容易に把握できるようにする。
【解決手段】 検査領域の画素をセグメントで分けて、各セグメント毎に求めた欠陥レベルの分布を、欠陥レベル０：青〜欠陥レベル１２８：緑〜欠陥レベル２５５：赤というように欠陥レベルに応じた256階調の色相環でモニタに表示される。欠陥レベルは、検査領域に含まれる画素をＮ×Ｎ（Ｎは画素数）のセグメントで分割し、各セグメントに含まれる画素濃度の平均濃度を当該セグメントの欠陥レベルとして決定される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像処理装置を用いた欠陥検査での表示方法に関する。

従来から、電子部品等の様々な製品の外観検査等において、撮像装置を用いて当該電子部品を撮影し、その撮像画像を画像処理装置によって解析して欠陥の有無を判別する欠陥検査が行われている。

このような画像処理装置を用いた欠陥検査においては、撮像画像上で画素値が急峻に変化している部分が欠陥として扱われる。図１は、従来の欠陥検査の結果の表示例を示す。この図１から理解できるように、モニタには、欠陥箇所及びその欠陥レベルの数値として画素値（濃度）の変化量が重畳表示される。

従来の表示方法によれば、オペレータは欠陥箇所に関する情報を得ることができるものの、その他の部位の状況を把握したいという要請に応じることができない。

本発明の目的は、欠陥の分布やその他の部位の検査状況を視覚的に容易に把握することのできる画像処理装置を用いた欠陥検査の表示方法を提供することにある。

本発明の更なる目的は、欠陥検査で欠陥と判別するしきい値の設定を容易且つ最適化することのできる画像処理装置を用いた欠陥検査の表示方法を提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、
検査領域に含まれる画素のセグメントに含まれる各画素の濃度の平均濃度を算出し、
該平均濃度に基づいて決定した欠陥レベルの分布を二次元又は三次元の表現形式で表示することを特徴とする画像処理装置を用いた欠陥検査の表示方法を提供することにより達成される。

すなわち、本発明によれば、オペレータは、モニタの表示を見ることで、欠陥の分布やその他の部位の検査状況を視覚的に容易に把握することができ、また、モニタに表示された二次元又は三次元の表現形式による欠陥レベルの分布を見ながら欠陥検査で欠陥と判別するしきい値の設定を行うことで、最適なしきい値を容易に設定することができる。

以下に添付の図面を参照しながら、本発明の実施例を説明する。図２に示す画像処理装置１は、従来と同様に、検査対象を撮影するためのカメラ２と、カメラ２から撮像画像を取り込んで画像処理を行うと共に欠陥検査を行う画像処理装置本体３と、その結果を表示するためのモニタ４などを有する。

欠陥検査は、従来と同様に、オペレータが設定したしきい値に基づいて行われる。図３、図４は、検査結果のモニタ表示例を示す。図３の表示例は、検査領域の画素をセグメント分けし、各セグメント毎に求めた欠陥レベルの分布を二次元の表現形式で表示したものであり、この表示例では、例えば、欠陥レベル０：青〜欠陥レベル１２８：緑〜欠陥レベル２５５：赤というように欠陥レベルに応じた256階調の色相環で表示される。勿論、欠陥レベルに応じた濃さの濃淡画像で表示してもよい。

図４の表示例にあっては、欠陥レベルの程度に応じた三次元棒グラフのように三次元の表現形式で表示した鳥瞰図で欠陥レベルの分布が表示される。

図３、図４のように欠陥レベルの分布を視覚的に表示することにより、オペレータは、欠陥がどのような程度で、また、どの程度分布しているかを直ちに把握することができ、これにより容易に検査状況を確認することができる。また、どの程度の欠陥が、画像上でどのようなレベルになるかを知ることができる。また、欠陥と判断するしきい値の設定に際し、図３又は図４の表示を見て具体的に画像全体の欠陥レベルの分布を見ながら、しきい値の設定を行うことができるため、最適なしきい値を容易に設定することができる。

欠陥レベルの第１の算出方法として、検査領域に含まれる画素に関してＮ×Ｎ（Ｎは画素数）のセグメントＳＧを設定し、このセグメントに含まれる各画素の濃度の平均濃度を算出し、次いで、このセグメントを縦横（図５）又は縦横、斜め左上、斜め左下、斜め右上、斜め右下にｎ画素ずつシフトさせる毎に平均濃度を算出して、これにより得た各平均濃度を欠陥レベルとして決定して、その分布を図３又は図４のように二次元又は三次元の表示形式でモニタ４に表示するようにしてもよい。上記のセグメント分けする画素数Ｎ及び／又はシフト画素数ｎはオペレータが任意に設定可能であるのが好ましい。

欠陥レベルの第２の算出方法として、検査領域に含まれる画素をＮ×Ｎ（Ｎは画素数）のセグメントで分割し、図６に示すように、一つのセグメントＳＧ_０に着目したときに、当該セグメントＳＧ_０の平均濃度と、当該セグメントＳＧ_０に隣接する斜め左上のセグメントＳＧ_１、真上のセグメントＳＧ_２、斜め右上のセグメントＳＧ_３、左横のセグメントＳＧ_４、右横のセグメントＳＧ_５、左下のセグメントＳＧ_６、真下のセグメントＳＧ_７、斜め右下のセグメントＳＧ_８の各平均濃度との間で存在する最大平均濃度と最小平均濃度との差分（最大平均濃度−最小平均濃度）を当該セグメントＳＧ_０の欠陥レベルとして決定して、その分布を図３又は図４のように二次元又は三次元の表示形式でモニタ４に表示するようにしてもよい。

図７〜図９は、上記欠陥レベルの第２の算出方法の具体的な算出過程の一例を示すものである。図７は、検査領域（Ｎ＝９）に含まれる９×９の各画素における濃度を示す値を示す。このような各画素に対応する濃度を有する検査領域の画素に対し、この具体的な算出方法では、左上側の「３×３」のセグメントＳＧを設定し、このセグメントＳＧを順次一画素ずつ右側にシフトし、右端までたどり着いたら、下方に１画素シフトして左側から一画素ずつ右側に向けてシフトすることを反復することにより、各シフト位置でのセグメント内の平均値を算出する。例えば、図７に示す左上端にセグメントＳＧが位置する場合（（長方形で囲んだセグメント）は、そのセグメント内に含まれる画素の濃度の平均値は、（39＋48＋47＋45＋65＋41＋35＋39＋65）／９という計算式で求めることができ、計算結果は「47.1」という値となる。

図８は、上記のように求めた各セグメントＳＧの平均濃度を列挙して図である。先の「47.1」は図８では左上に表示されている。この図８に列挙した各セグメントＳＧの平均濃度の値に対して、これを３×３のブロック（図８に長方形で囲んだブロック）に分け、このブロックにおける中央の値（図８の例では「52.2」）とその回りの８つの値との間の差分の最大値を求める。左上端の長方形で囲んだブロックでは、左下の「43.0」との差分値が最大値に該当し、その値は（52.2−43.0）＝「9.2」である。次いで、３×３のブロックを左端から列方向（右方向）に一行ずつシフトし、右端までたどり付いたら、下方に一列シフトして左端から一行ずつ右端に向けてシフトすることを反復することにより、各シフト位置でのブロックにおける最大差分値を求めた結果が図９である。先の左上端のブロックの最大差分値「9.2」は、図９の左上に表示されている。

図９の差分値データは各セグメントＳＧ間での傷レベル変化を表すことになり、傷レベル変化として、この検査領域においては、図９を参照すると「2.3」から「20.7」が存在することになり、この値を用いて、例えば図３に示すような色相表示を行なうことができる。その際、単純に色相表現を行なう手法としては、元々各画素の濃度値として「０」から「２５５」の２５６の値で測定可能な場合、この２５６に対応する２５６階調からなる色相環を適応することにより、より細やかな傷レベル変化を表現することができる。変形例として、０〜２５５の２５６の間をいくつかのレンジに分割し、各レンジに対して色を割り当てることにより、或程度はおおまかになるものの、全体的にクリアに傷レベル変化を明確に表現することができる。この２つの表現手法のいずれかを採用するかは任意であるが、この二つの手法をオペレータが選択画面によって選択可能としてもよい。

また、上述したような考えに基づく色相の各濃度値への割り当てを行なう場合、傷レベル変化が図９に示すように「2.3」〜「20.7」と比較的狭い範囲に分布するような場合には、その傷レベル変化に対応する色の変化が少ないため、目視によって認識することが困難な場合がある。このような場合は、上述した色相環の基本的な割り当て以外に追加の機能として、２５６階調からなる色相環の中を、上述した傷レベル変化「2.3」〜「20.7」のレンジに対応した「２」〜「２１」の２０段階に自動的に分割し、その各分割レンジの中心に位置する色を上述した各傷レベルに付与することによって、変化の少ない傷レベル変化であっても、これを目視可能とすることのできる機能を用意し、これをオペレータが選択可能とすることも可能である。

欠陥レベルの第３の算出方法として、検査領域に含まれる画素をＮ×Ｎ（Ｎは画素数）のセグメントで分割し、各セグメントＳＧの画素濃度の平均濃度を算出し、一定方向（縦又は横方向）に隣接するセグメント間の平均濃度の差分を欠陥レベルとして決定して、その分布を図３又は図４のように二次元又は三次元の表示形式でモニタ４に表示するようにしてもよい。

欠陥レベルの第４の算出方法として、検査領域に含まれる画素をＮ×Ｎ（Ｎは画素数）のセグメントで分割し、各セグメントに含まれる画素濃度の平均濃度を当該セグメントの欠陥レベルとして決定して、その分布を図３又は図４のように二次元又は三次元の表示形式でモニタ４に表示してもよい。

欠陥レベルの第５の算出方法として、ウェーブレット変換を利用して行うこともできる。ウェーブレット変換を利用する場合には、まず白黒濃淡画像を元画像として、ウェーブレット変換し、次いで係数の大きいところをしきい値でリミットをかけ、逆ウェーブレット変換してテクスチャ除去画像を生成する。次いで、元画像とこのテクスチャ除去画像との差を欠陥レベルとして表示してもよい。

検出可能な欠陥部位の大きさ（例えば傷の大きさ）は、セグメントの大きさ（Ｎの大小）によって決まる。図１０〜図１２は、画像処理装置１で検出可能な欠陥部位の大きさに関し、この大きさをユーザが設定するための具体例を例示するものである。画像処理装置は既知のように様々な検査を実行できるが、図１０に示すメニューから「傷」を選択することにより欠陥検査を設定することができる。次いで、図１１のレビュー画像から欠陥検査を行う計測範囲を設定する。次いで、図１１に例示するようにセグメントＳＧの大きさ設定するためのダイアログボックスを重畳表示させ、このダイアログボックスを使ってセグメントＳＧの大きさ（上述した画素数Ｎ）を設定することができる。セグメントＳＧのサイズを大きな値に設定することで、大きな欠陥（大きい傷）だけを欠陥として認識させることができ、逆に、セグメントＳＧのサイズを小さな値に設定することで、小さな欠陥（小さな）だけを欠陥として認識させることができる。

画像処理装置の欠陥検査に関する従来の表示例を示す図である。 画像処理装置の全体構成を示す図である。 実施例の欠陥検査に関する表示例を示す図である。 実施例の欠陥検査に関する他の表示例を示す図である。 欠陥レベルの算出方法に関する一例を説明するための図である。 欠陥レベルの算出方法に関する他の例を説明するための図である。 欠陥レベルの具体的な算出方法を説明するための図であり、検査領域の各画素の濃度値を示す図である。 図７に図示の各セグメントの平均濃度を示す図である。 図８に示す各セグメント間の傷レベル変化の数値を示す図である。 画像処理装置の各種の検査の中から欠陥検査を選択するための具体的なメニューを示す図である。 モニタを使って検査範囲を設定する例を示す図である。 検出する欠陥（傷）の大きさを設定するためのダイアログボックスを例示する図である。

符号の説明

１ 画像処理装置
２ カメラ
３ 画像処理装置本体
４ モニタ
ＳＧ 欠陥レベルの算出のための設定されたセグメント

Claims (7)

1. 検査領域に含まれる画素のセグメントに含まれる各画素の濃度の平均濃度を算出し、
   該平均濃度に基づいて決定した欠陥レベルの分布を二次元又は三次元の表現形式で表示することを特徴とする画像処理装置を用いた欠陥検査の表示方法。
2. 前記平均濃度を欠陥レベルとして決定して、その分布を二次元又は三次元の表現形式で表示する、請求項１に記載の画像処理装置を用いた欠陥検査の表示方法。
3. 隣接するセグメント間の平均濃度の差分を欠陥レベルとして決定して、その分布を二次元又は三次元の表現形式で表示する、請求項１に記載の画像処理装置を用いた欠陥検査の表示方法。
4. 一つのセグメントに着目したときに、当該セグメントとその周りに隣接するセグメントとの間で存在する最大平均濃度と最小平均濃度との差分を欠陥レベルとして決定して、その分布をその分布を二次元又は三次元の表現形式で表示する、請求項１に記載の画像処理装置を用いた欠陥検査の表示方法。
5. 前記セグメントを所定の画素数ずつシフトさせながら、該セグメントの平均濃度を算出する、請求項１に記載の画像処理装置を用いた欠陥検査の表示方法。
6. 前記所定の画素数をオペレータが任意に設定可能である、請求項２に記載の画像処理装置を用いた欠陥検査の表示方法。
7. 前記セグメントに含まれる画素数をオペレータが任意に設定可能である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像処理装置を用いた欠陥検査の表示方法。