JP2006092401A - 物品欠陥情報検出装置及び物品欠陥情報検出処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 従来技術では、欠陥検査対象部品の表面の近似合同模様による輝度変化レベルより輝度変化レベルの小さい欠陥を検出できなかった。
【解決手段】 本発明は、撮像装置（ラインセンサーカメラ２）で撮像された単一画像中の画素毎の輝度データを記憶する輝度データ記憶手段２２と、単一画像中において隣接する複数の画素で構成され互いに構成画素の一部が重複する複数の小領域を設定する小領域設定手段２４と、小領域の特徴として小領域を構成する複数の画素の輝度データの総和値を演算する小領域特徴演算手段２５と、小領域特徴データ記憶手段２５Ａと、相互相関係数演算手段２６と、相互相関係数データ記憶手段２７と、データ出力制御手段（表示制御手段３７）とを備え、小領域設定手段２４が、単一画像中に含まれる近似合同模様の繰り返しの複数個入る大きさの小領域を単一画像の一方向に所定画素ずつ移動させながら設定したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は欠陥検査対象部品の表面の近似合同模様による輝度変化レベルより輝度変化レベルの小さい欠陥を検出できるようにした物品欠陥情報検出装置などに関する。

従来、テレビカメラやラインセンサーカメラで欠陥検査対象部品の表面における検査対象領域の画像を撮像し、この画像を用いて欠陥検出を行う場合において、物品として模様の無い無地物の場合は、画像波形データの微分、積分、空間フィルタ処理などで欠陥部分の輝度変化を強調して欠陥部分の輝度データと閾値とを比較して欠陥を検出するもの（例えば、特許文献１等参照）、物品として印刷模様などがある物の場合は、カメラで写して画像メモリに画像を取り込み、この画像と登録画像（学習画像）とをパターンマッチング手法で差分処理して差異を求め、輝度データの閾値を用いて差異がある部分を欠陥と判定するもの（例えば、特許文献２等参照）が知られている。
特開平１１−２２３５１９号公報 特開平１０−０９１７８５号公報

従来技術では、表面に近似合同模様（合同ではないが、色、形、反射などが似ている小さな模様の繰り返し）のある欠陥検査対象部品を検査する場合、撮像した画像に欠陥検査対象部品の表面の近似合同模様がはっきりと映るので、近似合同模様による輝度変化レベルより輝度変化レベルの小さい欠陥を検出できなかった。

本発明は、検査対象である物品の検査領域を撮像した画像を取り込んで物品の欠陥情報を検出する物品欠陥情報検出装置において、撮像装置で撮像された単一画像中の画素毎の輝度データを記憶する輝度データ記憶手段と、単一画像中において隣接する複数の画素で構成され互いに構成画素の一部が重複する複数の小領域を設定する小領域設定手段と、小領域の特徴として小領域を構成する複数の画素の輝度データの総和値を演算する小領域特徴演算手段と、算出された小領域毎の輝度データの総和値データを小領域毎の特徴データとして記憶する小領域特徴データ記憶手段と、互いに隣接する小領域の特徴データに基づいてこれら小領域間の相互相関係数を演算する相互相関係数演算手段と、算出された相互相関係数データを記憶する相互相関係数データ記憶手段と、データ出力制御手段とを備え、小領域設定手段が、単一画像中に含まれる近似合同模様の繰り返しの複数個入る大きさの小領域を単一画像の一方向に所定画素ずつ移動させながら設定し、相互相関係数演算手段が単一画像の一方向において前後に設定された互いに隣接する小領域間の相互相関係数を演算し、データ出力制御手段が、相互相関係数データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力したことを特徴とする。
また、上記小領域特徴演算手段が、総和値でなく、小領域の特徴として小領域を構成する複数画素の輝度データ中の最大値と最小値との差を演算するものとし、上記小領域特徴データ記憶手段が、算出された小領域毎の輝度データの差データを小領域毎の特徴データとして記憶するものとした。
また、上記小領域特徴演算手段が、総和値でなく、小領域の特徴として小領域を構成する複数の画素の輝度データの平均値を演算するものとし、上記小領域特徴データ記憶手段が、算出された小領域毎の輝度データの平均値データを小領域毎の特徴データとして記憶するものとした。
また、判定処理手段を備え、この判定処理手段が、相互相関係数データ間の変化量や相互相関データの絶対値を判定して欠陥情報の有無を判定した。
また、相互相関係数データ記憶手段に記憶された相互相関係数データのうちの最大値と最小値との差ＷＲを演算し、この差ＷＲと相互相関係数データ記憶手段に記憶可能な相互相関係数データの値の最大表現可能値Ｍとの比であるγ＝Ｍ／ＷＲを演算し、相互相関係数データ記憶手段に記憶された相互相関係数データにγを乗算した補正相互相関係数データを記憶する相互相関係数データ補正処理手段を備え、データ出力制御手段が、相互相関係数データの代わりに補正相互相関係数データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力した。この場合、判定処理手段を備え、この判定処理手段が、補正相互相関係数データ間の変化量や補正相互相関係数データの絶対値を判定して欠陥情報の有無を判定した。
また、相互相関係数データの記憶された相互相関係数データ記憶手段において互いに隣接する複数のアドレスに記憶された複数の相互相関係数データを含む小区画を設定する小区画設定手段と、小区画中の相互相関係数データの最大値と最小値との差を演算する相互相関係数差演算手段と、求めた相互相関係数差データを相互相関係数データ記憶手段のアドレスに対応させて記憶する相互相関係数差データ記憶手段とを備え、小区画設定手段が、相互相関係数データ記憶手段の前後のアドレスに設定された互いに隣接する小区画を設定し、データ出力制御手段が、相互相関係数データの代わりに相互相関係数差データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力した。この場合、判定処理手段を備え、この判定処理手段が、相互相関係数差データ間の変化量や相互相関係数差データの絶対値を判定して欠陥情報の有無を判定した。
また、相互相関係数データ記憶手段に記憶された相互相関係数データのうちの最大値と最小値との差ＷＲを演算し、この差ＷＲと相互相関係数データ記憶手段に記憶可能な相互相関係数データの値の最大表現可能値Ｍとの比であるγ＝Ｍ／ＷＲを演算し、相互相関係数データ記憶手段に記憶された相互相関係数データにγを乗算した補正相互相関係数データを記憶する相互相関係数データ補正処理手段を備えるとともに、相互相関係数データの記憶された相互相関係数データ記憶手段において互いに隣接する複数のアドレスに記憶された複数の相互相関係数データを含む小区画を設定する小区画設定手段と、小区画中の相互相関係数データの最大値と最小値との差を演算する相互相関係数差演算手段と、求めた相互相関係数差データを相互相関係数データ記憶手段のアドレスに対応させて記憶する相互相関係数差データ記憶手段とを備え、小区画設定手段が、相互相関係数データ記憶手段の前後のアドレスに設定された互いに隣接する小区画を設定し、データ出力制御手段が、相互相関係数データの代わりに補正相互相関係数差データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力した。この場合、判定処理手段を備え、この判定処理手段が、補正相互相関係数差データ間の変化量や補正相互相関係数差データの絶対値を判定して欠陥情報の有無を判定した。
また、取り込んだ画像において輝度差が小さい場合に、画像の全画素輝度データのうちの最小値と最大値とを検出し、当該最小値と最大値との差を拡大することで輝度データの値を大きくする輝度データレンジ拡大処理手段を備えた。
また、上記輝度データ、上記特徴データ、上記相互相関係数データ、上記補正相互相関係数データ、上記補正相互相関係数差データを出力装置としての表示装置の画面に波形で表示する出力制御手段としての表示制御手段を備えた。
また、物品欠陥情報検出処理プログラムは、コンピュータに、検査対象である物品の検査領域を撮像した単一画像中において互いに隣接する複数の画素で構成され互いに構成画素の一部が重複する複数の小領域であって単一画像中に含まれる近似合同模様の繰り返しの複数個入る大きさの小領域を単一画像の一方向に所定画素ずつ移動させながら順次設定させる機能と、小領域中の複数の画素の輝度データを用いた小領域の特徴を演算させる機能と、単一画像の一方向において前後に設定された互いに隣接する小領域の特徴データに基づいてこれら小領域間の相互相関係数を演算させる機能と、相互相関係数データを欠陥情報の有無判定用データとして出力させる機能とを備え、小領域の特徴を演算させる機能が、小領域を構成する複数の画素の輝度データの総和を演算する機能、あるいは、小領域を構成する複数画素の輝度データの最大値と最小値との差を演算する機能、あるいは、小領域を構成する複数の画素の輝度データの平均値を演算する機能であることを特徴とする。
さらに、コンピュータに、相互相関係数データ間の変化量や相互相関係数データの絶対値を判定させて欠陥情報の有無を判定させる機能を備えた。

本発明によれば、検査対象物品の表面の近似合同模様により生じる輝度変化より輝度変化の少ない物品の欠陥情報を検出できる。
小領域の特徴として、小領域を構成する全画素の輝度データ値の総和値データを用いて小領域間の相互相関を行うことで、光学的なノイズやシェーディングの影響の除去された相互相関値を得ることができ、例えば、検査対象物品としての感光ドラム等の金属製品の表面の欠陥検査において、表面模様の輝度変化より輝度変化レベルの小さい欠陥を精度よく検出できる。
小領域の特徴として、小領域を構成する全画素の輝度データ値の最大値と最小値との差データを用いて小領域間の相互相関を行うことで、撮像画像におけるノイズが大きい場合にノイズの影響の除去された相互相関値を得ることができ、例えば、検査対象物品としてのガラス製品の表面の欠陥検査において、表面模様の輝度変化より輝度変化レベルの小さい欠陥を精度よく検出できる。
小領域の特徴として、小領域を構成する全画素の輝度データ値の平均値データを用いて小領域間の相互相関を行うことで、場所によって明るさのパターンが変化するような検査対象物品の表面の欠陥検査において、表面模様の輝度変化より輝度変化レベルの小さい欠陥を精度よく検出できる。
また、判定処理手段により欠陥の有無を判定できるようになる。
また、補正相互相関係数データ処理により、近似合同模様に基づく輝度変化より小さい輝度変化、すなわち、欠陥情報が補正相互相関係数データ間の偏差として大きく現われるので、欠陥情報の検出を容易とできる。
また、相互相関係数差データ処理や補正相互相関係数差データ処理を施すことで、波形の振幅を直線化でき、近似合同模様に基づく輝度変化より小さい輝度変化、すなわち、欠陥情報が、相互相関係数差データ間の偏差、あるいは、補正相互相関係数差データ間の偏差として一方向のみに現れるので、欠陥をさらに明瞭に表示でき、欠陥情報検出をさらに容易とできる。
また、輝度データレンジ拡大処理を行うことで、輝度差のあるベース画像を作成できるので、安定した欠陥情報検出を可能とできる。
また、欠陥情報を表示装置に波形で表示するので、欠陥情報をオペレータが目視確認できる。
また、上述した効果を奏する物品欠陥情報検出装置を実現するための物品欠陥情報検出処理プログラムを提供できる。

図１は本発明の最良の形態による物品欠陥情報検出装置の概略を示し、図２は検査処理装置による処理の流れを示し、図３はデータテーブル相互間の関係を示し、図４は相互相関係数データ処理における小領域設定処理を示し、図５は各データ処理後の波形を示し、図６は輝度データレンジ拡大処理手段の処理を示す。

図１に示すように、物品欠陥情報検出装置は、検査対象物品１の検査領域を撮像する撮像装置としてのラインセンサーカメラ２と、画像処理装置３と、欠陥情報検出装置４と、データ出力装置としての表示装置（モニタ）５とを備える。検査対象物品１は例えば金属製品やガラス製品等であり、したがって、本形態の物品欠陥情報検出装置により、これら検査対象物品１の表面欠陥であって表面模様より輝度変化の小さい欠陥を検出できる。光源１Ａとしては、例えば、外部光源からの反射光を用いる。ラインセンサーカメラ２は、光源１Ａからの光が照射された検査対象物品1の輝度を認識する図外のフォトダイオードが縦横に規則的に配列されて構成されたＣＣＤを備え、ＣＣＤにより検査対象の光学的な像を電気的な信号に変換する。

画像処理装置３は、ＡＤ変換処理手段１１と、積分処理手段１２と、コントラスト強調処理手段１３とを備える。

欠陥情報検出装置４は、輝度データレンジ拡大処理手段２１と、輝度データ記憶手段２２と、輝度データテーブル作成処理手段２３と、小領域設定手段２４と、小領域特徴演算手段２５と、小領域特徴データ記憶手段２５Ａと、小領域特徴データテーブル作成処理手段２５Ｂと、相互相関係数演算手段２６と、相互相関係数データ記憶手段２７と、相互相関係数データテーブル作成処理手段２８、相互相関係数データ補正処理手段２９と、補正相互相関係数データ記憶手段３０、補正相互相関係数データテーブル作成処理手段３１、小区画設定手段３２と、補正相互相関係数差演算手段３３と、補正相互相関係数差データ記憶手段３４と、補正相互相関係数差データテーブル作成処理手段３５、判定処理手段３６と、表示制御手段３７とを備える。これら画像処理装置３及び欠陥情報検出装置４が備える各手段（記憶手段を除く）は、プログラム及びデータなどのソフトウエアと当該ソフトウエアにより各手段の処理を実行するＣＰＵ及びメモリなどのハードウエアとにより実現される。尚、図１においてはＣＰＵ及びメモリなどのコンピュータの一般的なハードウエア構成要素の図示は省略してある。

図２に示すように、欠陥情報検出装置４での処理は大きく分けて、輝度データ処理（ステップＳ１）、小領域特徴データ処理（ステップＳ２）、相互相関係数データ処理（ステップＳ３）、補正相互相関係数データ処理（ステップＳ４）、補正相互相関係数差データ処理（ステップＳ４）、判定処理手段３６による判定処理（ステップＳ５）である。輝度データ処理（ステップＳ１）は、輝度データレンジ拡大処理手段２１と輝度データ記憶手段２２と輝度データテーブル作成処理手段２３とで構成される輝度データ処理手段４１により実行される。小領域データ処理（ステップＳ２）は、小領域設定手段２４と小領域特徴演算手段２５と小領域特徴データ記憶手段２５Ａと小領域特徴データテーブル作成処理手段２５Ｂとで構成される小領域データ処理手段４２により実行される。相互相関係数データ処理（ステップＳ３）は、相互相関係数演算手段２６と相互相関係数データ記憶手段２７と相互相関係数データテーブル作成処理手段２８とで構成される相互相関係数データ処理手段４３により実行される。補正相互相関係数データ処理（ステップＳ４）は、相互相関係数データ補正処理手段２９と補正相互相関係数データ記憶手段３０と補正相互相関係数データテーブル作成処理手段３１とで構成される補正相互相関係数データ処理手段４４により実行される。補正相互相関係数差データ処理（ステップＳ５）は、小区画設定手段３２と補正相互相関係数差演算手段３３と補正相互相関係数差データ記憶手段３４と補正相互相関係数差データテーブル作成処理手段３５とで構成される補正相互相関係数差データ処理手段４５により実行される。また、以上の処理により、図３に示すような各種データテーブル、すなわち、輝度データテーブル５０、小領域特徴データテーブル５１、相互相関係数データテーブル５２、補正相互相関係数データテーブル５３、補正相互相関係数差データテーブル５４が作成される。以下、各処理ステップＳ１〜Ｓ５を詳説する。

輝度データ処理（ステップＳ１）では、ＡＤ変換処理手段１１により、ＣＣＤからの信号を１０ビット（１０２４階調）で表現される輝度データに変換し、変換された輝度データは、欠陥情報検出装置４に出力されて画像メモリで構成された輝度データ記憶手段２２に記憶される。即ち、ラインセンサーカメラ２で、ＣＣＤに結像した画像が左から右に走査されるとともにＸ方向画素ライン毎に上から下方向に１画素づつずらしながら順番に走査されて得られた撮像画像の１つ１つの画素の信号が、ＡＤ変換処理手段１１で輝度データに変換され、積分処理手段１２やコントラスト強調処理手段１３による処理を経て欠陥情報検出装置４に出力される。欠陥情報検出装置４の輝度データテーブル作成処理手段２３は、入力した輝度データを撮像画像中の画素位置に対応させて輝度データ記憶手段２２の１つ１つのアドレスに割り当てて、輝度データを１０ビットのデータとして輝度データ記憶手段２２に記憶することで、撮像された検査対象領域全体の画素毎の輝度データテーブル５０を作成する。また、積分処理手段１２により撮像画像中のランダムノイズを除去でき、コントラスト強調処理手段１３により撮像画像中の輝度ムラを強調できる。

表示制御手段３７は、上述した各種データテーブル５０〜５４に記憶されたデータに基づいて画像や波形グラフなどを表示装置５のモニタ画面に表示する。図５（ａ）は輝度データ処理後の撮像画像中で画素毎の輝度データの変化を示す波形グラフである。この波形グラフの横軸はラインセンサーカメラ２のスキャン方向（Ｓ）、縦軸は輝度データ値（Ｌ）である。

小領域特徴データ処理（ステップＳ２）においては、まず、小領域設定手段２４が、検査対象物品１の検査領域を撮像した単一画像において検査範囲を設定した後に、検査範囲内において、互いに隣接する複数の小領域Ａ、Ｂ、Ｃ・・・を設定する。小領域の大きさは、例えば、Ｘ方向（横方向）にｎ個でＹ方向（縦方向）にｍ個の画素の集まり、すなわち、ｎ×ｍ行列で設定された画素数よりなる大きさで、しかも、撮像画像に映る近似合同模様の繰り返しが複数個入る大きさに設定する。例えば、図４に示すように、小領域設定手段２４が、撮像画像における検査範囲の左角部におけるｎ×ｍ画素より構成された小領域Ａを設定し、小領域特徴演算手段２５が、小領域Ａ中の全画素の輝度データを輝度データテーブル５０から取得し、例えばこの小領域Ａの特徴として、小領域Ａを構成する全画素の輝度データ値Ｌの総和ＬＡを演算する。次に、小領域設定手段２４が、検査範囲のＸ方向（横方向）に１画素ずらしてｎ×ｍ画素より構成された小領域Ｂを設定し、小領域特徴演算手段２５が、小領域Ｂ中の全画素の輝度データを輝度データテーブル５０から取得して小領域Ｂを構成する全画素の輝度データ値Ｌの総和ＬＢを演算する。以後同様に、検査範囲のＸ方向に１画素ずつ順にずらしながら小領域を移動設定していって各小領域の特徴として各小領域毎に小領域を構成する全画素の輝度データの値Ｌの総和Ｌ（Ｎ）を演算していく。尚、検査範囲のＸ方向の右端まで小領域の設定が終了したら、改行してＸ方向の左端まで戻ってかつ検査範囲のＹ方向に１画素ずらして小領域を設定し、以後同様に、画像のＸ方向に１画素ずつ順にずらしながら小領域を移動設定していき、検査範囲全体の小領域設定、及び、小領域の総和Ｌ（Ｎ）を演算していく。算出された各小領域の特徴としての各小領域を構成する全画素の輝度データ値Ｌの総和Ｌ（Ｎ）データは、小領域特徴データテーブル作成処理手段２５Ｂにより小領域に対応するＸＹアドレスに対応する小領域特徴データ記憶手段２５Ａのアドレスに割り当てられて記憶され、小領域特徴データテーブル５１が作成される。

相互相関データ処理（ステップＳ３）においては、相互相関係数演算手段２６が、小領域特徴データ記憶手段２５Ａから各小領域の特徴データを読み出して、構成画素が互いに重複して隣接する小領域間の相互相関係数を求める。例えば、相互相関係数演算式＝前の小領域の総和／後の小領域の総和により、構成画素が互いに重複して隣接する前の小領域と後の小領域と間の相互相関係数を求める。相互相関係数演算手段２６で算出された検査範囲全体の前後の小領域間の相互相関係数のデータ値Ｒは、相互相関係数データテーブル作成処理手段２８により小領域に対応する相互相関係数データ記憶手段２７のアドレスに割り当てられて記憶され、これにより、相互相関係数値データテーブル５２が作成される。

図５（ｂ）は以上の相互相関係数データ処理後の相互相関係数データ記憶手段２７に記憶された相互相関係数データ（データ値Ｒ）の変化を示す波形グラフである。この波形グラフの横軸はラインセンサーカメラのスキャン方向（Ｓ）、縦軸は相互相関係数のデータ値（Ｒ）の値である。すなわち、相互相関係数データ処理により、検査対象物品の撮像画像に映る近似合同模様に基づく輝度変化が消去され、近似合同模様に基づく輝度変化より小さい輝度変化が、相互相関係数データ間の偏差Ｘとして現れる。したがって、原理的には、オペレータが偏差Ｘを目視確認することで、近似合同模様に基づく輝度変化より小さい輝度変化のある部位、すなわち、欠陥部位を検出できる。あるいは、判定処理手段３６に偏差Ｘを閾値として判定させることで欠陥の有無を検出できる。但し、相互相関係数データ処理だけでは、相互相関係数データ間の偏差Ｘが出にくいため、次のように偏差Ｘを拡大する補正相互相関係数データ処理（ステップＳ４）を行うことが望ましい。

補正相互相関係数データ処理（ステップＳ４）においては、まず、相互相関係数データ補正処理手段２９が、相互相関係数データテーブル５２に記憶された相互相関係数のうちの最大値と最小値とを検出して、この最大値と最小値との差ＷＲを演算し、相互相関係数データテーブル５２に記憶可能な相互相関係数データの値の最大表現可能値Ｍ（すなわち、ここでは１０ビット＝１０２４階調）と差ＷＲとの比γ、すなわち、γ＝Ｍ（＝１０２４）／ＷＲを演算する。そして、相互相関係数データテーブル５２に記憶された相互相関係数データのすべてにγを乗算した補正相互相関係数データを作成し、補正相互相関係数データテーブル作成処理手段３１が、補正相互相関係数データを補正相互相関係数データ記憶手段３０の対応アドレスに記憶して補正相互相関係数データテーブル５３を作成する。以上の補正相互相関係数データ処理により、上述した偏差を大きくできる。すなわち、近似合同模様に基づく輝度変化より小さい輝度変化が、補正相互相関係数データ間の偏差Ｘ１（＝γ×Ｘ）として大きく現れるので、欠陥情報の検出を容易とできる。

さらに、補正相互相関係数差データ処理（ステップＳ５）においては、まず、上述した小領域設定処理と同様に、小区画設定手段３２が、補正相互相関係数データテーブルの領域を互いに隣接する複数のアドレスに記憶された複数の補正相互相関係数データを含む小区画に分ける。そして、補正相互相関係数差演算手段３３が、少区画毎に、補正相互相関係数データの最大値と最小値との差、すなわち、補正相互相関係数差（ＷＲＰ−Ｐ）を演算する。そして、補正相互相関係数差データテーブル作成処理手段３５が、少区画毎の補正相互相関係数差データを補正相互相関係数差データ記憶手段３４の対応するアドレスに記憶して補正相互相関係数差データテーブル５４を作成する。

図５（ｃ）は以上の補正相互相関係数差データ処理後の補正相互相関係数差データ記憶手段３４に記憶された補正相互相関係数差データの変化を示す波形グラフである。この波形グラフの横軸はラインセンサーカメラのスキャン方向（Ｓ）、縦軸は補正相互相関係数差のデータ値（ＷＲＰ−Ｐ）である。この補正相互相関係数差データ処理を施すことで、波形の振幅を直線化でき、近似合同模様に基づく輝度変化より小さい輝度変化が、補正相互相関係数差データ間の偏差Ｘ２として一方向のみに現れるので、欠陥をさらに明瞭に表示でき、欠陥情報検出をさらに容易とできる。

判定処理（ステップＳ６）においては、判定処理手段３６が、例えば偏差Ｘ２を閾値として欠陥を判定する。これにより、近似合同模様に基づく輝度変化より小さい輝度変化の欠陥を容易に確実に検出できるようになる。

図６に示すように、撮像画像において輝度差が小さい場合には、輝度データレンジ拡大処理手段２１により、輝度データテーブルに記憶された輝度データ中の最小値と最大値とを検出し、最小値を０、最大値を１０２４として、輝度データの値を拡大させる処理を行なう。例えば、図外のルックアップテーブルを用いて、輝度データ中の最小値と最大値との値差を１０２４階調にレベル変換すればよい。輝度データレンジ拡大処理によれば、輝度を強調できて輝度差のあるベース画像を作成できるので、安定した欠陥情報検出を可能とできる。

本形態では、欠陥情報を含む補正相互相関係数差データを最終判定用データ（欠陥情報の有無判定用データ）として表示装置５に波形出力でき、また、判定処理手段３６が補正相互相関係数差データを閾値として欠陥情報有無判定を行うので、近似合同模様に基づく輝度変化より小さい輝度変化に基づく欠陥情報を容易に確実に検出できる。輝度データレンジ拡大処理（輝度強調処理）を加えれば、より確実に欠陥情報を検出できる。また、欠陥情報を表示装置５に波形で表示できるので、欠陥情報をオペレータが目視確認できるようになる。

尚、上記では、図２に示すように、輝度データ処理（ステップＳ１）と小領域特徴データ処理（ステップＳ２）の後に、輝度データ相互相関係数データ処理（ステップＳ３）、補正相互相関係数データ処理（ステップＳ４）、補正相互相関係数差データ処理（ステップＳ５）のすべての処理を行った例を示したが、相互相関係数データ処理（ステップＳ３）のみ、あるいは、相互相関係数データ処理（ステップＳ３）と補正相互相関係数データ処理（ステップＳ４）のみ、あるいは、相互相関係数データ処理（ステップＳ３）と補正相互相関係数差データ処理（ステップＳ５）のみを行い、これらの場合においての最終データ間の変化量を判定処理手段３６で判定して欠陥情報の有無を判定した。

また、上記では、判定処理手段３６に、相互相関係数データ間や補正相互相関係数データ間や補正相互相関係数差データ間でデータ間の変化量を判定させて欠陥情報の有無を判定させる例を示したが、判定処理手段３６にこれらデータの絶対値を判定させて欠陥情報の有無を判定させてもよい。

また、小領域の特徴として、小領域を構成する全画素の輝度データの値の総和値データを用いて小領域間の相互相関を行ったので、光学的なノイズやシェーディングの除去された相互相関値を得ることができ、例えば、検査対象物品としての金属製品の表面の欠陥検査において、表面模様の輝度変化より輝度変化レベルの小さい欠陥を精度よく検出できる。

他の形態１
例えば、撮像画像のノイズが大きい場合には、小領域の特徴として、小領域を構成する全画素の輝度データ値の最大値と最小値との差データを用いて小領域間の相互相関を行えば、ノイズの影響を少なくでき、例えば、検査対象物品としてのガラス製品の表面の欠陥検査において、表面模様の輝度変化より輝度変化レベルの小さい欠陥を精度よく検出できる。

他の形態２
例えば、場所によって明るさのパターンが変化するような検査対象物品の表面の欠陥検査においては、小領域の特徴として、小領域を構成する全画素の輝度データ値の平均値データを用いて小領域間の相互相関を行えば、このような検査対象物品の表面の欠陥検査において、表面模様の輝度変化より輝度変化レベルの小さい欠陥を精度よく検出できる。

まとめ
本発明では、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、相互相関係数を求めるための特徴データとして小領域や画像中の画素輝度データの最大値と最小値との差データ（ピークｔｏピーク値）、平均値データ、総和値データを用いることができる。例えば、撮像画像のノイズが大きい場合には、図７（ａ）に示すように、差データ（ピークｔｏピーク値）を用いて相互相関を行うことで、輝度変化の少ない欠陥を検出できる。また、場所によって明るさのパターンが変化するような検査対象物品を検査する場合、図７（ｂ）に示すように、平均値データを用いて相互相関を行えばよい。図７（ｃ）に示すように、総和値データを用いて相互相関を行えば、光学的なノイズやシェーディングの影響を除去できる。尚、図７（ａ）〜（ｃ）におけるグラフの波形は、図の左側から、輝度データ処理の波形、輝度データレンジ拡大処理（輝度強調処理）後の波形、特徴データ処理後の波形、相互相関係数データ処理後の波形である。

撮像装置としてはラインセンサーカメラ以外のカメラを用いてもよい。
微細な輝度変化欠陥を検出する場合には、小領域は１０画素程度の領域とし、隣り合う小領域の画素の重なりを１画素として小領域を移動設定すればよい。大きい欠陥で、きわめて輝度変化が少ない薄い縞模様などが表面にある物品の検査においては、隣り合う小領域の画素の重なりを５〜１０画素程度として小領域を移動設定すればよい。

本発明の最良の形態による物品欠陥情報検出装置の構成図。 最良形態による欠陥情報検出装置による処理の流れを示す図。 最良形態で作成される各種データテーブル相互の関係を示す図。 最良形態による相互相関係数データ処理における小領域設定処理の説明図。 最良形態での各データ処理後の波形を示す図。 最良形態での輝度データレンジ拡大処理手段の処理を示す図。 特徴データの違いによる相互相関係数データ処理後の波形の違いを示した図。

符号の説明

１ 検査対象物品、２ ラインセンサーカメラ（撮像装置）、
３ 画像処理装置、４ 欠陥情報検出装置、５ 表示装置（データ出力装置）、
２１ 輝度データレンジ拡大処理手段、２２ 輝度データ記憶手段、
２３ 輝度データテーブル作成処理手段、２４ 小領域設定手段、
２５ 小領域特徴演算手段、２５Ａ 小領域特徴演算手段、
２５Ｂ 小領域特徴データテーブル作成処理手段、２６ 相互相関係数演算手段、
２７ 相互相関係数データ記憶手段、
２８ 相互相関係数データテーブル作成処理手段、
２９ 相互相関係数データ補正処理手段、
３０ 補正相互相関係数データ記憶手段、
３１ 補正相互相関係数データテーブル作成処理手段
３２ 小区画設定手段、３３ 補正相互相関係数差演算手段、
３４ 補正相互相関係数差データ記憶手段、
３５ 補正相互相関係数差データテーブル作成処理手段、
３６ 判定処理手段、３７ 表示制御手段。

Claims (14)

1. 検査対象である物品の検査領域を撮像した画像を取り込んで物品の欠陥情報を検出する物品欠陥情報検出装置において、撮像装置で撮像された単一画像中の画素毎の輝度データを記憶する輝度データ記憶手段と、単一画像中において隣接する複数の画素で構成され互いに構成画素の一部が重複する複数の小領域を設定する小領域設定手段と、小領域の特徴として小領域を構成する複数画素の輝度データの総和値を演算する小領域特徴演算手段と、算出された小領域毎の輝度データの総和値データを小領域毎の特徴データとして記憶する小領域特徴データ記憶手段と互いに隣接する小領域の特徴データに基づいてこれら小領域間の相互相関係数を演算する相互相関係数演算手段と、算出された相互相関係数データを記憶する相互相関係数データ記憶手段と、データ出力制御手段とを備え、小領域設定手段が、単一画像中に含まれる近似合同模様の繰り返しの複数個入る大きさの小領域を単一画像の一方向に所定画素ずつ移動させながら設定し、相互相関係数演算手段が、単一画像の一方向において前後に設定された互いに隣接する小領域間の相互相関係数を演算し、データ出力制御手段が、相互相関係数データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力したことを特徴とする物品欠陥情報検出装置。
2. 検査対象である物品の検査領域を撮像した画像を取り込んで物品の欠陥情報を検出する物品欠陥情報検出装置において、撮像装置で撮像された単一画像中の画素毎の輝度データを記憶する輝度データ記憶手段と、単一画像中において隣接する複数の画素で構成され互いに構成画素の一部が重複する複数の小領域を設定する小領域設定手段と、小領域の特徴として小領域を構成する複数の画素の輝度データ中の最大値と最小値との差を演算する小領域特徴演算手段と、算出された小領域毎の輝度データの差データを小領域毎の特徴データとして記憶する小領域特徴データ記憶手段と、互いに隣接する小領域の特徴データに基づいてこれら小領域間の相互相関係数を演算する相互相関係数演算手段と、算出された相互相関係数データを記憶する相互相関係数データ記憶手段と、データ出力制御手段とを備え、小領域設定手段が、単一画像中に含まれる近似合同模様の繰り返しの複数個入る大きさの小領域を単一画像の一方向に所定画素ずつ移動させながら設定し、相互相関係数演算手段が単一画像の一方向において前後に設定された互いに隣接する小領域間の相互相関係数を演算し、データ出力制御手段が、相互相関係数データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力したことを特徴とする物品欠陥情報検出装置。
3. 検査対象である物品の検査領域を撮像した画像を取り込んで物品の欠陥情報を検出する物品欠陥情報検出装置において、撮像装置で撮像された単一画像中の画素毎の輝度データを記憶する輝度データ記憶手段と、単一画像中において隣接する複数の画素で構成され互いに構成画素の一部が重複する複数の小領域を設定する小領域設定手段と、小領域の特徴として小領域を構成する複数の画素の輝度データの平均値を演算する小領域特徴演算手段と、算出された小領域毎の輝度データの平均値データを小領域毎の特徴データとして記憶する小領域特徴データ記憶手段と、互いに隣接する小領域の特徴データに基づいてこれら小領域間の相互相関係数を演算する相互相関係数演算手段と、算出された相互相関係数データを記憶する相互相関係数データ記憶手段と、データ出力制御手段とを備え、小領域設定手段が、単一画像中に含まれる近似合同模様の繰り返しの複数個入る大きさの小領域を単一画像の一方向に所定画素ずつ移動させながら設定し、相互相関係数演算手段が単一画像の一方向において前後に設定された互いに隣接する小領域間の相互相関係数を演算し、データ出力制御手段が、相互相関係数データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力したことを特徴とする物品欠陥情報検出装置。
4. 判定処理手段を備え、この判定処理手段が、相互相関係数データ間の変化量や相互相関データの絶対値を判定して欠陥情報の有無を判定したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の物品欠陥情報検出装置。
5. 相互相関係数データ記憶手段に記憶された相互相関係数データのうちの最大値と最小値との差ＷＲを演算し、この差ＷＲと相互相関係数データ記憶手段に記憶可能な相互相関係数データの値の最大表現可能値Ｍとの比であるγ＝Ｍ／ＷＲを演算し、相互相関係数データ記憶手段に記憶された相互相関係数データにγを乗算した補正相互相関係数データを記憶する相互相関係数データ補正処理手段を備え、データ出力制御手段が、相互相関係数データの代わりに補正相互相関係数データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の物品欠陥情報検出装置。
6. 判定処理手段を備え、この判定処理手段が、補正相互相関係数データ間の変化量や補正相互相関係数データの絶対値を判定して欠陥情報の有無を判定したことを特徴とする請求項５に記載の物品欠陥情報検出装置。
7. 相互相関係数データの記憶された相互相関係数データ記憶手段において互いに隣接する複数のアドレスに記憶された複数の相互相関係数データを含む小区画を設定する小区画設定手段と、小区画中の相互相関係数データの最大値と最小値との差を演算する相互相関係数差演算手段と、求めた相互相関係数差データを相互相関係数データ記憶手段のアドレスに対応させて記憶する相互相関係数差データ記憶手段とを備え、小区画設定手段が、相互相関係数データ記憶手段の前後のアドレスに設定された互いに隣接する小区画を設定し、データ出力制御手段が、相互相関係数データの代わりに相互相関係数差データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の物品欠陥情報検出装置。
8. 判定処理手段を備え、この判定処理手段が、相互相関係数差データ間の変化量や相互相関係数差データの絶対値を判定して欠陥情報の有無を判定したことを特徴とする請求項７に記載の物品欠陥情報検出装置。
9. 相互相関係数データ記憶手段に記憶された相互相関係数データのうちの最大値と最小値との差ＷＲを演算し、この差ＷＲと相互相関係数データ記憶手段に記憶可能な相互相関係数データの値の最大表現可能値Ｍとの比であるγ＝Ｍ／ＷＲを演算し、相互相関係数データ記憶手段に記憶された相互相関係数データにγを乗算した補正相互相関係数データを記憶する相互相関係数データ補正処理手段を備えるとともに、相互相関係数データの記憶された相互相関係数データ記憶手段において互いに隣接する複数のアドレスに記憶された複数の相互相関係数データを含む小区画を設定する小区画設定手段と、小区画中の相互相関係数データの最大値と最小値との差を演算する相互相関係数差演算手段と、求めた相互相関係数差データを相互相関係数データ記憶手段のアドレスに対応させて記憶する相互相関係数差データ記憶手段とを備え、小区画設定手段が、相互相関係数データ記憶手段の前後のアドレスに設定された互いに隣接する小区画を設定し、データ出力制御手段が、相互相関係数データの代わりに補正相互相関係数差データを欠陥情報の有無判定用データとしてデータ出力装置に出力したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の物品欠陥情報検出装置。
10. 判定処理手段を備え、この判定処理手段が、補正相互相関係数差データ間の変化量や補正相互相関係数差データの絶対値を判定して欠陥情報の有無を判定したことを特徴とする請求項９に記載の物品欠陥情報検出装置。
11. 取り込んだ画像において輝度差が小さい場合に、画像の全画素の輝度データのうちの最小値と最大値とを検出し、当該最小値と最大値との差を拡大することで輝度データの値を大きくする輝度データレンジ拡大処理手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の物品欠陥情報検出装置。
12. 上記輝度データ、上記特徴データ、上記相互相関係数データ、上記補正相互相関係数データ、上記補正相互相関係数差データを出力装置としての表示装置の画面に波形で表示する出力制御手段としての表示制御手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の物品欠陥情報検出装置。
13. コンピュータに、検査対象である物品の検査領域を撮像した単一画像中において互いに隣接する複数の画素で構成され互いに構成画素の一部が重複する複数の小領域であって単一画像中に含まれる近似合同模様の繰り返しの複数個入る大きさの小領域を単一画像の一方向に所定画素ずつ移動させながら順次設定させる機能と、小領域中の複数の画素の輝度データを用いた小領域の特徴を演算させる機能と、単一画像の一方向において前後に設定された互いに隣接する小領域の特徴データに基づいてこれら小領域間の相互相関係数を演算させる機能と、相互相関係数データを欠陥情報の有無判定用データとして出力させる機能とを備え、小領域の特徴を演算させる機能が、小領域を構成する複数の画素の輝度データの総和を演算する機能、あるいは、小領域を構成する複数の画素の輝度データの最大値と最小値との差を演算する機能、あるいは、小領域を構成する複数の画素の輝度データの平均値を演算する機能であることを特徴とする物品欠陥情報検出処理プログラム。
14. さらに、コンピュータに、相互相関係数データ間の変化量や相互相関係数データの絶対値を判定させて欠陥情報の有無を判定させる機能を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の物品欠陥情報検出処理プログラム。
    

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