JP2007285754A - Flaw detection method and flaw detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶パネル等の表示デバイスやその応用製品であるプロジェクタ等の製造における検査工程等の各種製品の検査工程において、シミやムラなどの欠陥を精度よく検出する欠陥検出方法及び装置に関する。 The present invention relates to a defect detection method and apparatus for accurately detecting defects such as spots and unevenness in an inspection process of various products such as an inspection process in manufacturing a display device such as a liquid crystal panel and a projector which is an application product thereof.
TFTパネル等のLCDパネル検査においてシミ、ムラ、スジなどの欠陥を画像処理で検出する場合、CCDカメラ等で対象の画像を取得し、その画像の中から欠陥を検出している。
CCDカメラで取得した画像には様々なノイズや、照明・レンズに起因するシェーディングが含まれるため、平滑化処理を行ってノイズを除去し、フィルタ処理を行って画像の中の欠陥成分を強調するとともに、シェーディングの影響を除去している。そして、その処理欠陥画像の中からある閾値以上の領域を欠陥として抽出していた。
In the case of detecting defects such as spots, unevenness, and streaks by image processing in an LCD panel inspection such as a TFT panel, a target image is acquired by a CCD camera or the like, and the defects are detected from the image.
Since the image acquired by the CCD camera includes various noises and shading caused by illumination and lenses, smoothing processing is performed to remove noise, and filtering processing is performed to emphasize defect components in the image. At the same time, the influence of shading is removed. And the area | region beyond a certain threshold value was extracted as a defect from the processing defect image.
ところで、前記フィルタ処理において欠陥を強調するフィルタとしては、通常2次差分フィルタ(2次微分フィルタ)を用いていた(例えば特許文献1参照)。 By the way, as a filter for emphasizing defects in the filter processing, a secondary differential filter (secondary differential filter) is usually used (see, for example, Patent Document 1).
このような2次差分フィルタは欠陥成分を強調し、シェーディングを除去するが、欠陥周囲の欠陥ではない領域に、欠陥成分とは反対成分のデータが生じてしまう(白シミ欠陥なら、黒シミ欠陥の成分)。この部分は信号レベルが低いため、コントラストの高い欠陥を検出対象とするならば、欠陥を抽出する閾値に十分大きな値を設定することで、この部分を結果から除去することが可能である。 Such a second-order differential filter emphasizes the defect component and removes shading, but the data opposite to the defect component is generated in a region that is not a defect around the defect. Ingredients). Since this portion has a low signal level, if a defect having a high contrast is to be detected, it is possible to remove this portion from the result by setting a sufficiently large value for the threshold for extracting the defect.
しかしながら、コントラストの高い欠陥と、低い欠陥が存在し、両方共に検出しなければならない場合には、閾値での対応は困難であり、前記2次差分フィルタによって欠陥領域の周囲に発生した反対成分の領域を欠陥とする誤検出が発生する。
また、2次差分フィルタは、フィルタのサイズに対して強調できる欠陥のサイズが決まっているため、それ以外のサイズの欠陥は、意図した通りの結果を得ることが出来ない。例えば、大きな欠陥では部分的にしか強調されず,小さな欠陥では検出レベルが実際の欠陥レベルより低くなり、精度の高い検出を目的とする場合、誤検出要因となる。
However, when there is a defect with high contrast and a defect with low contrast and both must be detected, it is difficult to deal with the threshold value, and the second-order differential filter generates the opposite component generated around the defect area. A false detection with a region as a defect occurs.
In addition, since the size of the defect that can be emphasized with respect to the size of the filter is determined in the second order differential filter, a defect having a size other than that cannot obtain the intended result. For example, a large defect is only partially emphasized, and a small defect has a detection level lower than the actual defect level.
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、シミやムラ、スジなどの表示欠陥を精度良く検出できる欠陥検出方法及び装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a defect detection method and apparatus that can accurately detect display defects such as spots, unevenness, and streaks.
本発明の欠陥検出方法は、撮像画像に対して2次差分フィルタを適用して欠陥部分を強調処理する欠陥強調処理工程と、撮像画像に対して輝度勾配を検出する輝度勾配検出処理工程と、誤検出判断処理工程とを備え、前記誤検出判断処理工程は、前記欠陥強調処理工程で得られた欠陥強調画像を所定の閾値と比較し、前記閾値を超える欠陥領域候補を抽出する欠陥領域候補抽出工程と、前記欠陥領域候補抽出工程で抽出された欠陥領域候補内における最大輝度を取得する最大輝度取得工程と、前記輝度勾配検出処理工程で得られた輝度勾配画像において、前記欠陥領域候補と同じ領域内における最大輝度勾配を取得する最大輝度勾配取得工程と、前記最大輝度および最大輝度勾配に基づいて前記欠陥領域候補が欠陥領域であるか否かを判断する欠陥領域判断工程と、を備えることを特徴とする。 The defect detection method of the present invention includes a defect emphasis processing step for emphasizing a defect portion by applying a secondary difference filter to a captured image, a luminance gradient detection processing step for detecting a luminance gradient for the captured image, A false detection judgment processing step, wherein the false detection judgment processing step compares the defect enhancement image obtained in the defect enhancement processing step with a predetermined threshold and extracts defect region candidates exceeding the threshold In the extraction step, the maximum luminance acquisition step for acquiring the maximum luminance in the defect region candidate extracted in the defect region candidate extraction step, and the luminance gradient image obtained in the luminance gradient detection processing step, the defect region candidate and A maximum luminance gradient acquisition step for acquiring a maximum luminance gradient in the same region, and whether or not the defect region candidate is a defect region is determined based on the maximum luminance and the maximum luminance gradient. Characterized in that it and a defect region determination step.
本発明では、シミ・ムラなどの欠陥を検出する際に、従来のような2次差分フィルタを用いた欠陥強調処理工程で得られた欠陥強調画像を所定の閾値と比較して欠陥領域候補を抽出するだけでなく、その欠陥領域候補内の最大輝度および最大輝度勾配を別途取得し、それらの値で実際の欠陥領域であるか、誤検出であるかを判断している。
このため、2次差分フィルタによる欠陥強調結果を閾値と比較して欠陥領域を検出する場合に比べてより正しい欠陥領域を検出することができる。すなわち、2次差分フィルタを適用して欠陥を強調すると、欠陥領域のエッジ部分外側に欠陥成分とは反対成分の信号が発生する。この反対成分の信号強度は必ずしも大きなものではないが、微少な輝度値の欠陥を検出するために小さな閾値を用いた場合には、上記エッジ部分の信号を検出して欠陥領域と誤検出するおそれがある。
これに対し、本発明によれば、最大輝度と最大輝度勾配を参照しているため、前記誤検出部分を容易に判断できる。すなわち、2次差分フィルタによって強調された画像(輝度値)における最大輝度は、その欠陥領域候補内における最も大きな輝度値である。一方、最大輝度勾配は、隣接する画素間の輝度差の最大値であるから、通常、最大輝度以下である。したがって、例えば、最大輝度勾配が最大輝度の1.5倍以上などと大幅に大きい場合には、その部分は実際の欠陥領域ではなく異常値つまり2次差分フィルタ適用によって発生した反対成分の信号領域であることが判断できる。
また、例えば、最大輝度勾配が最大輝度の0.1倍未満などと異常に小さい場合も、実際には存在しない状態であるため、誤検出部分であることが判断できる。
したがって、欠陥領域候補として抽出された部分の最大輝度および最大輝度勾配を参酌することで、その欠陥領域候補が実際の欠陥領域であるか誤検出成分であるかを容易にかつ精度良く判断できる。
In the present invention, when a defect such as a spot or unevenness is detected, a defect region candidate is obtained by comparing the defect enhancement image obtained in the defect enhancement processing step using a conventional secondary difference filter with a predetermined threshold. In addition to extraction, the maximum luminance and the maximum luminance gradient in the defect area candidate are separately acquired, and it is determined whether these values are actual defect areas or false detections.
For this reason, a more correct defect area can be detected as compared with the case where the defect area is detected by comparing the defect enhancement result by the secondary difference filter with the threshold value. That is, when a defect is emphasized by applying a secondary differential filter, a signal having a component opposite to the defect component is generated outside the edge portion of the defect region. The signal strength of the opposite component is not necessarily high, but if a small threshold is used to detect a defect with a very small luminance value, the signal at the edge portion may be detected and erroneously detected as a defective area. There is.
On the other hand, according to the present invention, since the maximum luminance and the maximum luminance gradient are referred to, the erroneously detected portion can be easily determined. That is, the maximum luminance in the image (luminance value) enhanced by the secondary difference filter is the largest luminance value in the defect area candidate. On the other hand, since the maximum luminance gradient is the maximum value of the luminance difference between adjacent pixels, it is usually less than the maximum luminance. Therefore, for example, when the maximum brightness gradient is significantly larger than 1.5 times the maximum brightness, the portion is not an actual defect area, but an abnormal value, that is, a signal area of an opposite component generated by applying a second-order difference filter. Can be determined.
Further, for example, even when the maximum brightness gradient is abnormally small, such as less than 0.1 times the maximum brightness, since it is not actually present, it can be determined that it is a false detection part.
Therefore, by considering the maximum brightness and the maximum brightness gradient of the portion extracted as the defect area candidate, it can be easily and accurately determined whether the defect area candidate is an actual defect area or a false detection component.
本発明において、前記欠陥強調処理工程は、撮像画像を複数段階に縮小して各縮小画像を作成する画像縮小処理工程と、各縮小画像に対して2次差分フィルタを適用して複数段階に縮小された欠陥強調画像を作成する欠陥強調画像作成工程とを備え、前記輝度勾配検出工程は、撮像画像に対してメディアンフィルタを適用してノイズ成分を除去するノイズ除去処理工程と、ノイズ成分が除去された画像に対して輝度勾配検出フィルタを適用して輝度勾配画像を作成する輝度勾配画像作成工程とを備え、前記誤検出判断処理工程は、前記輝度勾配画像を欠陥領域候補が抽出された前記各欠陥強調画像と同じサイズに縮小した画像を少なくとも作成する輝度勾配画像縮小処理工程を備え、欠陥領域候補抽出工程、最大輝度取得工程、最大輝度勾配取得工程、欠陥領域判断工程は、同じサイズの欠陥強調画像および輝度勾配画像を用いて行うことが好ましい。 In the present invention, the defect emphasis processing step includes an image reduction processing step of reducing the captured image in a plurality of stages to create each reduced image, and applying a secondary difference filter to each reduced image to reduce the plurality of stages. A defect-enhanced image creating step for creating a defect-enhanced image, wherein the luminance gradient detecting step applies a median filter to the captured image to remove a noise component, and removes the noise component A luminance gradient image creating step of creating a luminance gradient image by applying a luminance gradient detection filter to the image obtained, and the erroneous detection determination processing step includes extracting the defect region candidate from the luminance gradient image. It has a brightness gradient image reduction process that creates at least an image reduced to the same size as each defect-enhanced image, and includes a defect area candidate extraction process, a maximum brightness acquisition process, and a maximum brightness gradient. The resulting process, the defect region determining step is preferably carried out using the defect emphasizing image and the brightness gradient image of the same size.
このような構成によれば、撮像画像を複数段階に縮小しているので、2次差分フィルタのサイズを変更することなく、複数サイズの欠陥を検出することができる。
また、ノイズ除去処理工程では、例えば7×7のメディアンフィルタを2回適用するものなどが利用できる。このようなメディアンフィルタを用いることで、シミ等の欠陥以外のノイズを除去することができ、欠陥をより高精度に検出することができる。
According to such a configuration, since the captured image is reduced in a plurality of stages, defects of a plurality of sizes can be detected without changing the size of the secondary difference filter.
In the noise removal processing step, for example, a 7 × 7 median filter applied twice can be used. By using such a median filter, noises other than defects such as spots can be removed, and defects can be detected with higher accuracy.
本発明において、前記輝度勾配画像作成工程は、撮像画素において選択された対象画素と、この対象画素の周囲に所定距離だけ離れて配置された各比較画素との輝度勾配をそれぞれ求め、算出された輝度勾配のうち、絶対値が最大のものを対象画素の輝度勾配とする輝度勾配算出工程を備えることが好ましい。 In the present invention, the luminance gradient image creation step calculates and calculates a luminance gradient between the target pixel selected in the imaging pixel and each comparison pixel arranged around the target pixel by a predetermined distance. It is preferable to include a luminance gradient calculation step in which the luminance gradient of the target pixel is the luminance gradient having the maximum absolute value.
なお、前記所定距離は、通常1〜3画素程度に設定すればよい。距離を1画素に設定するとは、比較画素を対象画素に隣接配置するものであり、最大8方向の輝度勾配を検出でき、かつ輝度が急激に変化するエッジ部の輝度勾配を精度良く検出できる。
また、距離を2画素に配置するとは、比較画素を対象画素に隣接配置された画素の外側に隣接して配置するものであり、最大12方向や16方向の輝度勾配を検出でき、かつ、輝度がある程度なだらかに変化するエッジ部の輝度勾配を精度良く検出できる。
このような構成であれば、輝度勾配を容易に算出することができ、輝度勾配検出処理も短時間で実行できる。
In addition, what is necessary is just to set the said predetermined distance to about 1-3 pixels normally. When the distance is set to one pixel, the comparison pixel is arranged adjacent to the target pixel, the luminance gradient in the maximum eight directions can be detected, and the luminance gradient of the edge portion where the luminance changes rapidly can be detected with high accuracy.
In addition, disposing the distance at two pixels means that the comparison pixel is disposed adjacent to the outside of the pixel disposed adjacent to the target pixel, can detect a luminance gradient in a maximum of 12 directions or 16 directions, and has a luminance. It is possible to accurately detect the luminance gradient of the edge portion where the angle changes gently to some extent.
With such a configuration, the luminance gradient can be easily calculated, and the luminance gradient detection process can be executed in a short time.
本発明において、前記欠陥領域判断工程は、最大輝度取得工程で取得された最大輝度をImax、最大輝度勾配取得工程で取得された最大輝度勾配をDmax、所定の係数をα、β(α<β)とした場合に、以下の式(1)の条件を満たすか否かを判断し、式(1)の条件を満たす場合にその欠陥領域候補を欠陥領域と判断し、式(1)の条件を満たさない場合にその欠陥領域候補を誤検出成分であると判断することが好ましい。 In the present invention, the defect area determination step includes Imax as the maximum luminance acquired in the maximum luminance acquisition step, Dmax as the maximum luminance gradient acquired in the maximum luminance gradient acquisition step, α, β (α <β ), It is determined whether or not the condition of the following expression (1) is satisfied. If the condition of expression (1) is satisfied, the defect area candidate is determined as a defect area, and the condition of expression (1) is satisfied. It is preferable to determine that the defective area candidate is a false detection component when the above condition is not satisfied.
このような構成によれば、最大輝度Imaxと、最大輝度勾配Dmaxとを前記条件式(1)に代入して比較するだけで誤検出成分であるか否かを判断できるため、コンピュータ装置によって自動的に判断できる。このため、検査員が目視で検査する場合に比べて、欠陥検出処理を効率よく行うことができる。 According to such a configuration, it is possible to determine whether or not it is a false detection component simply by substituting the maximum luminance Imax and the maximum luminance gradient Dmax into the conditional expression (1) and comparing them. Can be judged. For this reason, defect detection processing can be performed more efficiently than when the inspector visually inspects.
本発明の欠陥検出装置は、撮像画像に対して2次差分フィルタを適用して欠陥部分を強調処理する欠陥強調処理手段と、撮像画像に対して輝度勾配を検出する輝度勾配検出処理手段と、誤検出判断処理手段とを備え、前記誤検出判断処理手段は、前記欠陥強調処理手段で得られた欠陥強調画像を所定の閾値と比較し、前記閾値を超える欠陥領域候補を抽出する欠陥領域候補抽出手段と、前記欠陥領域候補抽出手段で抽出された欠陥領域候補内における最大輝度を取得する最大輝度取得手段と、前記輝度勾配検出手段で得られた輝度勾配画像において、前記欠陥領域候補と同じ領域内における最大輝度勾配を取得する最大輝度勾配取得手段と、前記最大輝度および最大輝度勾配に基づいて前記欠陥領域候補が欠陥領域であるか否かを判断する欠陥領域判断手段と、を備えることを特徴とする。 The defect detection apparatus of the present invention includes a defect enhancement processing unit that applies a secondary difference filter to a captured image to enhance a defect portion, a luminance gradient detection processing unit that detects a luminance gradient with respect to the captured image, A defect detection candidate processing unit that compares the defect enhancement image obtained by the defect enhancement processing unit with a predetermined threshold value and extracts a defect region candidate exceeding the threshold value. The same as the defect area candidate in the extraction means, the maximum brightness acquisition means for acquiring the maximum brightness in the defect area candidate extracted by the defect area candidate extraction means, and the brightness gradient image obtained by the brightness gradient detection means A maximum luminance gradient acquisition means for acquiring a maximum luminance gradient in the area; and a defect that determines whether the defect area candidate is a defect area based on the maximum luminance and the maximum luminance gradient. Characterized in that it and a region determination unit.
このような本発明では、最大輝度と最大勾配を参照しているため、誤検出部分を容易に判断できるなど、前記欠陥検出方法と同じ作用効果を奏することができる。 In the present invention as described above, since the maximum luminance and the maximum gradient are referred to, the same effects as the defect detection method can be obtained, for example, an erroneously detected portion can be easily determined.
図1は本発明の実施の形態に係る欠陥を検出する欠陥検出装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、シミ欠陥を検出する場合を例に説明する。
図1において、1は検査対象である液晶パネル(液晶ライトバルブ)、2は画像投影装置であるプロジェクタであり、液晶パネル1を外部からセットできるようになっている。3は液晶パネル1に各種パターンを出力するパターン生成装置であるパターンジェネレータ、4はスクリーン、5はスクリーン4に投影された画像を撮影する撮像手段であるCCDカメラであり、液晶パネル1の解像度以上の解像度を有するCCDを搭載している。6はパターンジェネレータ3及びCCDカメラ5を制御し、液晶パネル1のシミ欠陥を検出する画像処理手段であるコンピュータ装置、7はコンピュータ装置6に接続された表示装置である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a defect detection apparatus for detecting defects according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, a case where a spot defect is detected will be described as an example.
In FIG. 1,
コンピュータ装置6は、画像入力手段60と、背景画像差分処理手段61と、表示エリア抽出手段62と、欠陥強調処理手段63と、輝度勾配検出処理手段64と、誤検出判断処理手段65とを備えている。
The
また、図2に示すように、欠陥強調処理手段63は、画像縮小手段631と、欠陥強調画像作成手段632と、ノイズ除去手段633とを備えている。
さらに、図3に示すように、輝度勾配検出処理手段64は、ノイズ除去手段641と、輝度勾配画像作成手段642とを備えている。
また、図4に示すように、誤検出判断処理手段65は、欠陥領域候補抽出手段651と、輝度勾配画像縮小手段652と、最大輝度取得手段653と、最大輝度勾配取得手段654と、欠陥領域判断手段655とを備えている。
As shown in FIG. 2, the defect
Further, as shown in FIG. 3, the luminance gradient
As shown in FIG. 4, the erroneous detection determination processing means 65 includes a defect area candidate extraction means 651, a brightness gradient image reduction means 652, a maximum brightness acquisition means 653, a maximum brightness gradient acquisition means 654, and a defect area. Determination means 655.
次に、このように構成された欠陥検出装置の動作を説明する。欠陥検出の大まかな手順は以下の通りである。
すなわち、プロジェクタ2に検査対象の液晶パネル1をセットし、コンピュータ装置6によりパターンジェネレータ3を制御して液晶パネル1上に特定の明るさのパターンを表示させ、それをプロジェクタ2によりスクリーン4に投影する。そして、スクリーン4上に投影された画像をCCDカメラ5で撮影し、その撮影データの画像をコンピュータ装置6に出力し、コンピュータ装置6により欠陥検出処理を行い、液晶パネル1のシミ欠陥の検出結果を表示装置7に表示する。
Next, the operation of the defect detection apparatus configured as described above will be described. The general procedure for defect detection is as follows.
That is, the
ここで、コンピュータ装置6による欠陥検出の詳細な動作について図5のフローチャートをも参照して説明する。
最初に、コンピュータ装置6の画像入力手段60によって画像入力工程(撮像工程)が実施される(ステップS1)。
画像入力工程S1では、まず、スクリーン4上に投影された画像をCCDカメラ5で撮影し、その撮影データの画像がコンピュータ装置6の画像入力手段60に取り込まれる。このとき撮影データは、図示しないA/D変換器により、例えば4096階調(12ビット)のデジタルデータとして、コンピュータ装置6に取り込まれる。なお、撮像データは、4096階調のものに限らず、1024階調(10ビット)のデータでもよいし、256階調(8ビット)のデータでもよい。階調が大きいほど高精度の処理が可能になるが、その分、高階調のデータ取得が可能な高価なCCDカメラ5が必要となるため、撮像データの階調は欠陥検査対象等に応じて必要な階調に設定すればよい。画像入力手段60は、取込画像を図示しない記憶手段に記憶する。
Here, the detailed operation of the defect detection by the
First, an image input process (imaging process) is performed by the image input means 60 of the computer device 6 (step S1).
In the image
次に、背景画像差分処理手段61は、入力画像と予め作成された背景画像との差を取って、取り込まれた画像データの中から、照明やレンズなど液晶パネル以外のものによって生じる欠陥状の輝度変化を除去するための背景画像差分処理工程を行う(ステップS2)。
この背景画像差分処理工程S2では、背景画像差分処理手段61は、図6(A)に示す入力画像(投影画像)から図6(B)に示す背景画像を減算して、図6(C)に示す背景差分画像を作成する。背景画像は、液晶パネル1を除いた光学系の輝度変化の画像である。投影ランプや投射レンズによる欠陥上の輝度変化は、入力画像および背景画像の両方に生じるため、入力画像から背景画像を減算すれば、背景差分画像においては、投影ランプや投射レンズなど液晶パネル以外のものによって生じる欠陥上の輝度変化成分は除去される。
Next, the background image difference processing means 61 takes the difference between the input image and the background image created in advance, and from the captured image data, a defect-like condition caused by something other than the liquid crystal panel such as an illumination or a lens. A background image difference processing step for removing the luminance change is performed (step S2).
In this background image difference processing step S2, the background image difference processing means 61 subtracts the background image shown in FIG. 6B from the input image (projected image) shown in FIG. A background difference image shown in FIG. The background image is an image of luminance change of the optical system excluding the
続いて、表示エリア抽出手段62は、背景差分画像から被検査部の画面部分だけを抽出する表示エリア抽出処理工程を行う(ステップS3)。CCDカメラ5で検査対象であるTFTパネルを撮像した際に、TFTパネル全体を撮像するにはパネル周囲も多少写さなければならない。このため撮像画像におけるパネル投影画像の周囲には、パネルとは関係のないデータが存在し、また投影画像も長方形ではなく歪んでいる。このため、表示エリア抽出手段62は、TFTパネル投影画像の部分のみを切り出す処理を行い、検査対象画像を作成する。
すなわち、表示エリア抽出処理工程S3では、表示エリア抽出手段62は、図7(A)に示す被検査部画像(背景差分画像)の四隅の座標をパターンマッチング処理(画像データの四隅付近の数十画素×数十画素の4つの小領域に対して、それぞれ予め用意した4つの隅基準画像とパターンマッチング処理を行い、四隅の座標を特定する)により検出し、この四隅の座標の位置関係が長方形になるようにアフィン変換することで表示エリアを抽出する。これによって、図7(B)に示すように、スクリーン4上の周囲の縁部が除去され、且つ正確な長方形とされた画面部分だけが抽出される。
以上により、欠陥検出処理前の準備工程が完了する。
Subsequently, the display
That is, in the display area extraction processing step S3, the display area extraction means 62 uses the pattern matching processing (several tens of points near the four corners of the image data) to convert the coordinates of the four corners of the inspected part image (background difference image) shown in FIG. The pattern matching process is performed with four corner reference images prepared in advance for each of four small areas of pixels × several tens of pixels, and the coordinates of the four corners are specified). The display area is extracted by affine transformation so that As a result, as shown in FIG. 7B, the peripheral edge on the
Thus, the preparation process before the defect detection process is completed.
次に、コンピュータ装置6は、欠陥強調処理手段63を作動し、欠陥強調処理工程S4、輝度勾配検出処理工程S5、誤検出判断処理工程S6を順次実行する。
欠陥強調処理工程S4が実行されると、図8に示すように、まず、画像縮小手段631により、表示エリア抽出手段62で抽出された画像から縮小画像を作成する画像縮小処理工程が行われる(ステップS41)。
画像縮小処理工程S41では、画像縮小手段631は、検査対象画像から所定サイズ、例えば1/4サイズに縮小した画像を作成する。具体的には、図9に示すように、1/4サイズの縮小画像を作成する場合には、検査対象画像の4画素の平均値を1画素とすることで1/2サイズの縮小画像を作成し、この1/2の縮小画像の4画素の平均値を1画素とすることで1/4サイズの縮小画像を作成する。そして、この縮小画像を元にして同様の処理を行っていくことで、1/8縮小画像、1/16縮小画像等を作成する処理を行う。
Next, the
When the defect enhancement processing step S4 is executed, as shown in FIG. 8, first, an image reduction processing step of creating a reduced image from the image extracted by the display area extraction means 62 is performed by the image reduction means 631 ( Step S41).
In the image reduction processing step S41, the
従って、平坦化処理された原画像が1300×1000の130万画素とすると、1/2の縮小画像は650×500の32.5万画素、1/4の縮小画像は325×250の8万1250画素を有することになる。
このように、所定サイズの縮小画像を作成するのは、後述する欠陥強調画像作成手段632で使用するトップハットフィルタなどの欠陥強調フィルタは、所定の大きさのシミ欠陥を強調するように設計されており、画像サイズを縮小することで、縮小前の画像サイズのままでは強調できない比較的大きなシミを、画像サイズを縮小することで強調できるようにするためのものである。したがって、縮小画像のサイズは、検出したい欠陥サイズに応じて設定すればよい。なお、小さなシミ欠陥を検出する場合には、画像縮小手段631による縮小画像作成工程を実施しなくてもよい。
Therefore, if the flattened original image is 1.3 million pixels of 1300 × 1000, the reduced image of ½ is 325,000 pixels of 650 × 500, and the reduced image of ¼ is 80,000 of 325 × 250. It will have 1250 pixels.
In this way, a reduced image of a predetermined size is created because a defect enhancement filter such as a top hat filter used in the defect enhancement image creation means 632 described later is designed to emphasize a spot defect of a predetermined size. Therefore, by reducing the image size, a relatively large spot that cannot be emphasized with the image size before the reduction can be emphasized by reducing the image size. Accordingly, the size of the reduced image may be set according to the defect size to be detected. Note that when a small spot defect is detected, the reduced image creating step by the
次に、欠陥強調処理手段63の欠陥強調画像作成手段632は、図8に示すように、作成された縮小画像に対してシミ欠陥を強調した画像を作成する欠陥強調画像作成工程を行う(ステップS42)。欠陥強調画像作成手段632は、検出したい欠陥に応じた欠陥強調フィルタ(2次差分フィルタ)を用いて欠陥を強調する。本実施形態では、図10に示すトップハットフィルタ635を用いてシミ欠陥を強調している。
なお、トップハットフィルタ635は、欠陥強調対象画素(フィルタ635の中心にある画素)に対して28(4+3×8)の係数が掛かっているので、欠陥強調画像作成手段632は、フィルタ適用時または適用後にフィルタが適用されたすべての画素の強調値(輝度強調値)を「28」で除算し、元画像の輝度レベルに合わせている。
Next, as shown in FIG. 8, the defect-enhanced
Since the
次に、欠陥強調処理手段63のノイズ除去手段633は、前記欠陥強調画像作成工程S42で強調された画像に対して、メディアンフィルタを掛けて、ノイズにより分離している欠陥成分をつなげて平滑化し、シミ欠陥以外のノイズを除去するノイズ除去処理工程を実施する(ステップS43)。
メディアンフィルタとしては、図示しないが、例えば3×3の9画素の各輝度値のメディアン値(中央値)を3×3の中心に位置する対象画素の輝度値とするような一般的なメディアンフィルタを利用すればよい。
また、メディアンフィルタの適用は1回でもよいが、本実施形態では、2回適用して、ノイズ成分を精度良く除去している。
以上により、欠陥強調処理工程S4が終了し、シミ欠陥が強調されかつノイズが除去された各サイズに縮小された欠陥強調画像が得られる。
Next, the noise removal means 633 of the defect enhancement processing means 63 applies a median filter to the image enhanced in the defect enhancement image creation step S42 to connect and smooth the defect components separated by noise. Then, a noise removal process for removing noise other than the spot defect is performed (step S43).
As a median filter, although not shown, for example, a general median filter in which the median value (median value) of each luminance value of 9 × 3 pixels is set to the luminance value of the target pixel located at the center of 3 × 3, for example. Can be used.
Although the median filter may be applied once, in this embodiment, the median filter is applied twice to remove noise components with high accuracy.
As described above, the defect enhancement processing step S4 is completed, and a defect-enhanced image reduced to each size in which a spot defect is enhanced and noise is removed is obtained.
次に、コンピュータ装置6は、輝度勾配検出処理手段64を作動し、輝度勾配検出処理工程S5を実行する。輝度勾配検出処理工程S5では、図11に示すように、まず、輝度勾配検出処理手段64のノイズ除去手段641により、表示エリア抽出手段62で抽出された画像に対するノイズ除去処理工程が行われる(ステップS51)。
具体的には、ノイズ除去手段641は、撮像画像(縮小されていない画像)に対し、図12に示す特殊な7×7のメディアンフィルタ645を2回適用する。
Next, the
Specifically, the
なお、通常のメディアンフィルタでは、7×7の画素内のすべての輝度値からメディアン値を求めるが、今回のメディアンフィルタ645は、各角部の3画素、つまり四隅の計12画素を用いずに、フィルタ645において「1」の数字が入っている部分(計37画素)のみの画素の輝度値を取得し、そのメディアン値を求めている。
すなわち、ほぼ円形に近い画素領域の輝度値を取得してメディアン値を求めている。これは、角部の画素まで含めてしまうと、輝度勾配成分が変化する場合があり、適切なノイズ除去処理を行えなくなるためである。
In the normal median filter, the median value is obtained from all the luminance values in the 7 × 7 pixels, but the
That is, the median value is obtained by acquiring the luminance value of a pixel area that is almost circular. This is because if the pixel at the corner is included, the luminance gradient component may change, and appropriate noise removal processing cannot be performed.
なお、輝度勾配を求める元画像(縮小されていない1/1の画像)のノイズ除去にメディアンフィルタ645を用いているのは、例えば、平滑化フィルタを用いると輝度勾配成分が変化してしまうのに対し、メディアンフィルタを用いれば勾配成分はあまり変化せず、輝度勾配成分を維持したままノイズ除去を行うことができるためである。
Note that the
次に、輝度勾配検出処理手段64の輝度勾配画像作成手段642は、ノイズ除去処理工程S51で処理された画像の全画素から対象画素を1つずつ順次選択する(ステップS52)。
対象画素選択工程S52で対象画素が選択されると、輝度勾配画像作成手段642は、図13に示す輝度勾配検出フィルタ646を用いて輝度勾配を算出する(ステップS53)。
輝度勾配検出フィルタ646は、設定した検出領域の中心画素を対象画素とし、この対象画素の周囲に略円状に配置され、かつ対象画素からおおよそ2画素分離れて配置された画素を比較画素とし、対象画素と各比較画素間の輝度勾配をそれぞれ算出し、その絶対値が最大のものを対象画素における輝度勾配と設定するものである。なお、輝度勾配とは、1画素分の輝度変化率(傾き成分)を意味し、具体的には前記画像の2つの画素間の輝度差を、その画素間の距離で除算したものである。
Next, the luminance gradient
When the target pixel is selected in the target pixel selection step S52, the luminance gradient
The luminance
ここで、輝度勾配算出工程S53における輝度勾配の具体的な算出手順を説明する。
輝度勾配検出フィルタ646は、対象画素の輝度値から各比較画素の輝度値を引き、その輝度差を対象画素および比較画素間の長さ(距離)で割って、対象画素と各比較画素間の輝度勾配を算出する。
例えば、図13の輝度勾配検出フィルタ646では、対象画素の輝度値を「O」、比較画素の各輝度値を「S1〜S12」、対象画素および各比較画素の距離をD(O,S1)〜D(O,S12)とした際に、以下の式(2)〜(13)を用いて輝度勾配g1〜g12を算出する。
Here, a specific procedure for calculating the luminance gradient in the luminance gradient calculating step S53 will be described.
The luminance
For example, in the luminance
g1=(O−S1)/D(O,S1) …(2)
g2=(O−S2)/D(O,S2) …(3)
g3=(O−S3)/D(O,S3) …(4)
g4=(O−S4)/D(O,S4) …(5)
g5=(O−S5)/D(O,S5) …(6)
g6=(O−S6)/D(O,S6) …(7)
g7=(O−S7)/D(O,S7) …(8)
g8=(O−S8)/D(O,S8) …(9)
g9=(O−S9)/D(O,S9) …(10)
g10=(O−S10)/D(O,S10) …(11)
g11=(O−S11)/D(O,S11) …(12)
g12=(O−S12)/D(O,S12) …(13)
g1 = (O−S1) / D (O, S1) (2)
g2 = (O−S2) / D (O, S2) (3)
g3 = (O−S3) / D (O, S3) (4)
g4 = (O−S4) / D (O, S4) (5)
g5 = (O−S5) / D (O, S5) (6)
g6 = (O−S6) / D (O, S6) (7)
g7 = (O−S7) / D (O, S7) (8)
g8 = (O−S8) / D (O, S8) (9)
g9 = (O−S9) / D (O, S9) (10)
g10 = (O−S10) / D (O, S10) (11)
g11 = (O−S11) / D (O, S11) (12)
g12 = (O−S12) / D (O, S12) (13)
そして、算出された輝度勾配g1〜g12の中で絶対値が最大となるものを選択し、輝度勾配検出フィルタ646で検出された対象画素の輝度勾配とする。
ここで、対象画素および輝度比較画素間の距離は、XY座標上の2点間の距離を求める式を利用して算出できる。例えば、距離D(O,S1)を求める場合、対象画素の座標を(XO,YO)、比較画素の座標を(X1,Y1)とすると、距離D(O,S1)は式(14)で求められる。
Then, the calculated luminance gradients g1 to g12 having the maximum absolute value are selected and set as the luminance gradient of the target pixel detected by the luminance
Here, the distance between the target pixel and the luminance comparison pixel can be calculated using an expression for obtaining a distance between two points on the XY coordinates. For example, when obtaining the distance D (O, S1), assuming that the coordinates of the target pixel are (X O , Y O ) and the coordinates of the comparison pixel are (X 1 , Y 1 ), the distance D (O, S1) is an expression. Required by (14).
輝度勾配算出工程S53が終了すると、輝度勾配画像作成手段642は、検査対象画素の選択が終了したか否かを判断する(ステップS54)。ここで、画像全体の画素に対して検査が終了していない場合には、対象画素選択工程S52、輝度勾配算出工程S53を繰り返し実行する。
When the luminance gradient calculating step S53 is completed, the luminance gradient
一方、画像全体の画素に対して検査が終了している場合には、輝度勾配検出処理工程S5を終了する。そして、全画素に対して輝度勾配が算出されることで、輝度勾配画像が作成される。したがって、本実施形態では、対象画素選択工程S52、輝度勾配算出工程S53、検査対象画素選択終了判定工程S54によって、輝度勾配画像作成工程が構成されている。 On the other hand, when the inspection has been completed for the pixels of the entire image, the luminance gradient detection processing step S5 is terminated. Then, a luminance gradient image is created by calculating the luminance gradient for all pixels. Therefore, in this embodiment, the target pixel selection step S52, the luminance gradient calculation step S53, and the inspection target pixel selection end determination step S54 constitute a luminance gradient image creation step.
コンピュータ装置6は、輝度勾配検出処理工程S5が終了すると、誤検出判断処理手段65を作動し、誤検出判断処理を実行する(ステップS6)。
誤検出判断処理工程S6では、図14に示すように、まず、誤検出判断処理手段65の欠陥領域候補抽出手段651により、欠陥領域候補抽出工程が実行される(ステップS61)。
欠陥領域候補抽出工程S61では、欠陥領域候補抽出手段651は、欠陥強調処理工程S4で得られた各欠陥強調画像(縮小画像)に対して、白シミ欠陥を切り出す閾値と、黒シミ欠陥を切り出す閾値を設定し、各シミ欠陥領域候補を切り出す。すなわち、シミなどの欠陥には、他の画素部分に対して輝度値が高い白シミ欠陥と、輝度値が低い黒シミ欠陥とがある。このため、閾値としては、白シミ欠陥閾値と、黒シミ欠陥閾値とが設定され、白シミ欠陥閾値と比較することで白シミ欠陥領域候補が抽出され、黒シミ欠陥閾値と比較することで黒シミ欠陥領域候補が抽出される。
When the luminance gradient detection processing step S5 ends, the
In the erroneous detection determination processing step S6, as shown in FIG. 14, first, the defective region candidate extraction step is executed by the defective region candidate extraction means 651 of the erroneous detection determination processing means 65 (step S61).
In the defect area candidate extraction step S61, the defect area
なお、各閾値は、画像の状況に合わせて最適な値を設定すればよい。例えば、シミ欠陥強調画像(合成画像)のシミ強調値(輝度値)の平均値と、その標準偏差を求め、以下の式で閾値を設定する。
白シミ欠陥閾値 wslevel=avr+α1・σ+β1
黒シミ欠陥閾値 bslevel=avr+α2・σ+β2
ここで、avrは合成画像の平均値、σは合成画像の標準偏差、α1,α2,β1,β2は任意の数で検査対象となる画像の状況で適宜決定される。
In addition, what is necessary is just to set an optimal value for each threshold value according to the condition of an image. For example, the average value of the spot emphasis value (luminance value) of the spot defect emphasis image (composite image) and its standard deviation are obtained, and the threshold value is set by the following equation.
White spot defect threshold wslevel = avr + α1 ・ σ + β1
Black spot defect threshold bslevel = avr + α2 ・ σ + β2
Here, avr is an average value of the composite image, σ is a standard deviation of the composite image, α1, α2, β1, and β2 are arbitrarily determined depending on the situation of the image to be inspected.
次に、輝度勾配画像縮小手段652により、輝度勾配検出処理工程S5で得られた輝度勾配画像を所定のサイズまで縮小する輝度勾配画像縮小処理工程が行われる(ステップS62)。
すなわち、輝度勾配検出処理手段64で得られた輝度勾配画像は、元の撮像画像と同じサイズ(1/1)であるのに対し、誤検出要因を除去する対象となる欠陥強調画像は欠陥強調処理手段63で縮小処理を行っているので、サイズが合わず、対比できない。
このため、輝度勾配画像縮小手段652は、輝度勾配画像を、欠陥領域候補が抽出された欠陥強調画像と同サイズに縮小する。例えば、欠陥強調画像のうち、1/4縮小画像に欠陥領域候補が見つかり、その欠陥領域候補が実際に欠陥部分であるのかを判断する場合には、輝度勾配画像縮小手段652は、輝度勾配画像を1/4サイズまで縮小する。
Next, a luminance gradient image reduction processing step for reducing the luminance gradient image obtained in the luminance gradient detection processing step S5 to a predetermined size is performed by the luminance gradient image reduction means 652 (step S62).
That is, the luminance gradient image obtained by the luminance gradient
For this reason, the luminance gradient
なお、欠陥強調処理手段63の画像縮小手段631による縮小処理では、縮小前の画像の4画素の輝度平均値を1画素に置き換えていたが、輝度勾配画像縮小手段652による縮小処理では、縮小前の画像の4画素の輝度の絶対値が最大となる値を1画素に置き換える。これにより、傾き成分(勾配成分)を維持したまま縮小することができる。
In the reduction processing by the
次に、誤検出判断処理手段65の最大輝度取得手段653および最大輝度勾配取得手段654は、図14に示すように、最大輝度取得工程S63および最大輝度勾配取得工程S64を実行する。
すなわち、最大輝度取得手段653は、欠陥強調画像の欠陥領域候補を抽出した縮小画像をベースにして粒子解析処理を行い、各欠陥領域候補(白シミ欠陥領域候補および黒シミ欠陥領域候補)における最大輝度(最大輝度値)Imaxを前記縮小画像毎および各欠陥領域候補毎に取得する。すなわち、1つの縮小画像において、白シミ欠陥領域候補や黒シミ欠陥領域候補が複数存在する場合には、各欠陥領域候補毎に最大輝度Imaxを取得する。
また、最大輝度勾配取得手段654は、前記欠陥強調画像と同じサイズに縮小された輝度勾配画像から、前記各欠陥領域候補内の最大輝度勾配Dmaxを取得する。
Next, the maximum
That is, the maximum
The maximum luminance
次に、誤検出判断処理手段65の欠陥領域判断手段655は、下記条件式(15)に基づいて欠陥領域候補が実際の欠陥領域であるのか、あるいは誤検出成分であるのかを判断する(ステップS65)。 Next, the defect area determination means 655 of the error detection determination processing means 65 determines whether the defect area candidate is an actual defect area or an error detection component based on the following conditional expression (15) (step) S65).
ここで、最大輝度勾配Dmaxは欠陥領域候補内において、距離1(1画素分)離れた2つの画素、つまり隣接する2画素の輝度差の最大値であるため、通常は欠陥領域候補内の最大輝度Imax以下になるはずである。但し、トップハットフィルタ635などの輝度強調フィルタは、「3」や「4」が設定された中央部分のサイズと欠陥サイズがほぼ等しい場合に最も精度良く強調でき、例えば、欠陥サイズがフィルタ635に対して大きすぎる場合や、小さすぎる場合には、強調輝度値が実際の欠陥部分の最大輝度よりも小さくなってしまう場合がある。このため、前記式(15)では、例えばβを「1.4」として、最大輝度Imaxに掛け、その値よりも最大輝度勾配Dmaxが大きくなった場合には誤検出領域であると判断している。
Here, the maximum luminance gradient Dmax is the maximum value of the luminance difference between two pixels that are separated by a distance of 1 (one pixel) within the defect area candidate, that is, two adjacent pixels. The brightness should be less than Imax. However, the brightness enhancement filter such as the
また、最大輝度勾配Dmaxが、最大輝度Imaxの1/10未満などと非常に小さい場合も、実際にはありえない状態のため、前記式(15)では、例えばαを0.1として、最大輝度Imaxに掛け、その値よりも最大輝度勾配Dmaxが小さい場合も誤検出領域であると判断している。 Further, even when the maximum brightness gradient Dmax is very small, such as less than 1/10 of the maximum brightness Imax, it is impossible in practice. Therefore, in the equation (15), for example, α is set to 0.1 and the maximum brightness Imax is set. When the maximum luminance gradient Dmax is smaller than that value, it is determined that the region is a false detection region.
なお、係数αやβの具体的な数値は、検出画像と検出対象欠陥、および適用するフィルタに合わせて設定を行う。αとβの関係は、α<βであればよく、αは0近辺、βは1近辺の値で設定すればよい。一例を挙げれば、αは0〜0.2程度に設定され、βは0.9〜1.5程度に設定される。 Note that specific numerical values of the coefficients α and β are set according to the detected image, the detection target defect, and the filter to be applied. The relationship between α and β may be α <β, α may be set to a value near 0, and β may be set to a value near 1. For example, α is set to about 0 to 0.2, and β is set to about 0.9 to 1.5.
以上の判断処理によって、2次差分フィルタ(トップハットフィルタ635)を用いた欠陥強調画像から、誤検出成分を除去することができる。
なお、前記実施形態では、シミ欠陥を強調検出するフィルタを用いていたが、スジやムラ欠陥を強調検出するフィルタを用いた場合も、別途輝度勾配成分を求め、それらの最大輝度Imaxおよび最大輝度勾配Dmaxを比較することで誤検出成分の除去処理を行うことができる。
By the above determination process, the erroneous detection component can be removed from the defect enhanced image using the secondary difference filter (top hat filter 635).
In the above-described embodiment, a filter for emphasizing and detecting a spot defect is used. However, even when a filter for emphasizing and detecting a streak or uneven defect is used, a luminance gradient component is separately obtained, and the maximum luminance Imax and the maximum luminance are obtained. By comparing the gradient Dmax, it is possible to perform a process of removing a false detection component.
誤検出成分を除去した後は、残された欠陥領域候補に対し、例えば、算出された欠陥領域候補の面積、平均輝度およびエッジ勾配により、その画像におけるシミ欠陥のランクを分類するなどの従来から行われている欠陥判定処理を行えばよい。 After removing the false detection component, the rank of the defect defect in the image is conventionally classified based on the calculated defect area candidate area, average brightness, and edge gradient, for example, for the remaining defect area candidates. What is necessary is just to perform the defect determination process currently performed.
この実施の形態によれば、次のような効果がある。
(1)2次差分フィルタを用いた欠陥強調処理工程S4で得られた欠陥強調画像を所定の閾値と比較して欠陥領域候補を抽出する際に、その欠陥領域候補内の最大輝度Imaxおよび最大輝度勾配Dmaxを別途取得し、それらの値で実際の欠陥領域であるか、誤検出であったかを判断しているので、強調処理時に発生する誤検出成分を確実に除去することができる。
このため、従来であれば誤検出成分を検出してしまうために小さくできなかった閾値を小さくすることもできるため、低コントラストの欠陥を精度良く検出できる。
さらに、2次差分フィルタのサイズに対して、欠陥領域が大きすぎたり、小さすぎる場合に、欠陥検出形状の変形や検出レベルが小さくなり、誤検出成分となるが、これについても除去できるので、様々なサイズの欠陥を精度良く検出できる。
According to this embodiment, there are the following effects.
(1) When a defect area candidate is extracted by comparing the defect enhancement image obtained in the defect enhancement processing step S4 using the secondary difference filter with a predetermined threshold, the maximum luminance Imax and the maximum in the defect area candidate are extracted. Since the luminance gradient Dmax is separately acquired and it is determined whether it is an actual defect area or erroneous detection based on these values, it is possible to reliably remove erroneous detection components that occur during enhancement processing.
For this reason, since the threshold value that could not be reduced because an erroneously detected component is detected conventionally can be reduced, a low-contrast defect can be detected with high accuracy.
Furthermore, if the defect area is too large or too small with respect to the size of the secondary difference filter, the deformation and detection level of the defect detection shape becomes small and becomes a false detection component, but this can also be removed, Defects of various sizes can be detected with high accuracy.
(2)また、最大輝度Imaxと最大輝度勾配Dmaxとを式(15)に基づいて比較するだけで誤検出成分であるか否かを判断できるため、コンピュータ装置6によって自動的に判断できる。このため、検査員が目視などで確認する場合に比べて、欠陥検出処理を効率よく行うことができる。
その上、式(15)では、検出画像と検出対象欠陥、および適用するフィルタに合わせて係数αおよびβを設定しているので、より高精度の検出を行うことができる。
(2) Further, since it can be determined whether or not it is a false detection component only by comparing the maximum luminance Imax and the maximum luminance gradient Dmax based on the equation (15), it can be automatically determined by the
In addition, in Equation (15), the coefficients α and β are set according to the detected image, the defect to be detected, and the filter to be applied, so that detection with higher accuracy can be performed.
(3)撮像画像を複数段階に縮小して2次差分フィルタを適用しているので、様々なサイズの欠陥領域を検出することができる。
また、輝度勾配画像も前記欠陥強調画像のサイズに合わせて縮小しているが、この縮小時には縮小前の4画素の絶対値が最大となる値を1画素に置き換えているので、4画素の平均値に置き換える場合に比べて傾き成分を維持したまま縮小することができ、縮小画像においても輝度勾配を精度良く取得することができる。
(3) Since the second-order difference filter is applied by reducing the captured image in a plurality of stages, it is possible to detect defect areas of various sizes.
The luminance gradient image is also reduced in accordance with the size of the defect-enhanced image. At the time of reduction, the value that maximizes the absolute value of the four pixels before reduction is replaced with one pixel. Compared to the case of replacing with a value, the image can be reduced while maintaining the inclination component, and the luminance gradient can be obtained with high accuracy even in the reduced image.
(4)輝度勾配を検出する前にノイズ除去のために適用されるメディアンフィルタ645として、四隅分を除いて適用しているので、対象画素からほぼ同じ距離にある画素のみを対象に求めることができ、距離が異なる画素の影響を軽減できるので、適切なノイズ除去処理を行うことができる。
また、メディアンフィルタ645を適用してノイズ除去を行っているので、平滑化フィルタを用いた場合に比べて輝度勾配成分を維持したままノイズ除去を行うことができる。
(4) Since the
Further, since noise removal is performed by applying the
(5)対象画素に対して12方向の輝度勾配を検出できる輝度勾配検出フィルタ646を用いているので、輝度勾配を高精度に検出することができる。
また、輝度勾配画像作成手段642は、対象画素および比較画素の座標から各画素間の距離を求めているので、輝度勾配をより高精度に検出できる。すなわち、輝度勾配検出フィルタ646はマトリックス状に配列されているため、各比較画素の中心座標と対象画素の中心座標との距離には「ばらつき」が生じる。しかし、本実施形態では、各座標間の距離を求め、この距離を用いて輝度勾配を算出するため、輝度勾配も精度の高いものにできる。
(5) Since the luminance
In addition, since the brightness gradient
なお、本発明は、前記実施形態に限らない。
例えば、前記実施形態の輝度勾配画像作成手段642では、1種類の輝度勾配検出フィルタ646を用いて輝度勾配を求めていたが、対象画素と比較画素との距離が異なる他の輝度勾配検出フィルタを併用して検出してもよい。例えば、距離1〜3の3種類の輝度勾配検出フィルタを用いた場合、各フィルタの結果を合成することで高周波成分まで含んだ様々な方向のエッジ勾配を精度良く検出することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the luminance gradient
また、欠陥強調処理手段63は、トップハットフィルタ635を用いたものに限らず、強調したい欠陥種類(シミ、ムラ、スジなど)に応じて適切なフィルタを用いればよい。
さらに、輝度勾配(輝度変化率)の算出方法は、前記実施形態のように、各画素の輝度差を求め、この輝度差を各画素間の距離で除算して求めるものに限らず、他の方法を用いてもよい。
Further, the defect enhancement processing means 63 is not limited to the one using the
Furthermore, the calculation method of the luminance gradient (luminance change rate) is not limited to the method of calculating the luminance difference of each pixel and dividing the luminance difference by the distance between the pixels as in the above-described embodiment. A method may be used.
シミ欠陥の検出対象としては、前記のようなTFT素子を用いた液晶ライトバルブに限られるものではなく、その他のダイオード素子を用いた液晶パネルやプラズマディスプレイ、ELディスプレイ、DMD(ダイレクト・ミラー・デバイス)などの表示体部品、ならびにそれらを使用したフロントプロジェクタやリアプロジェクタ等の表示装置・製品の検査に利用することができるものであり、これらに使用した場合でも本発明の範囲から除外されるものでないことはいうまでもない。
さらに、本発明は、各種表示装置の検査に限らず、例えば、印刷物、家電製品のケースや車のボディなどにシミやスジ状等の傷がある場合、これらを撮像してシミ状等の欠陥がある画像が得られればその欠陥を検出できるので、各種製品の表面塗装や印刷物などのシミ検査に応用することもできる。
要するに、本発明は、周囲と輝度差がある欠陥であれば検出できるため、輝度シミ・ムラ欠陥や色シミ・ムラ欠陥の検出に利用できる。
The detection target of the spot defect is not limited to the liquid crystal light valve using the TFT element as described above, but a liquid crystal panel, plasma display, EL display, DMD (direct mirror device) using other diode elements. ), And display devices and products such as front projectors and rear projectors using them, and even when used for these, they are excluded from the scope of the present invention. It goes without saying that it is not.
Furthermore, the present invention is not limited to the inspection of various display devices. For example, if there are scratches such as spots or streaks on a printed matter, a case of a household electrical appliance, a car body, etc., these are imaged to detect defects such as spots. Since a defect can be detected if a certain image is obtained, it can also be applied to spot inspection of various products such as surface coating and printed matter.
In short, since the present invention can detect any defect having a luminance difference from the surroundings, it can be used to detect a luminance spot / unevenness defect or a color spot / unevenness defect.
1…液晶パネル、2…プロジェクタ、3…パターンジェネレータ、4…スクリーン、5…CCDカメラ、6…コンピュータ装置、7…表示装置、60…画像入力手段、61…背景画像差分処理手段、62…表示エリア抽出手段、63…欠陥強調処理手段、64…輝度勾配検出処理手段、65…誤検出判断処理手段、631…画像縮小手段、632…欠陥強調画像作成手段、633…ノイズ除去手段、635…トップハットフィルタ、641…ノイズ除去手段、642…輝度勾配画像作成手段、645…メディアンフィルタ、646…輝度勾配検出フィルタ、651…欠陥領域候補抽出手段、652…輝度勾配画像縮小手段、653…輝度取得手段、654…輝度勾配取得手段、655…欠陥領域判断手段。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
撮像画像に対して輝度勾配を検出する輝度勾配検出処理工程と、
誤検出判断処理工程とを備え、
前記誤検出判断処理工程は、
前記欠陥強調処理工程で得られた欠陥強調画像を所定の閾値と比較し、前記閾値を超える欠陥領域候補を抽出する欠陥領域候補抽出工程と、
前記欠陥領域候補抽出工程で抽出された欠陥領域候補内における最大輝度を取得する最大輝度取得工程と、
前記輝度勾配検出処理工程で得られた輝度勾配画像において、前記欠陥領域候補と同じ領域内における最大輝度勾配を取得する最大輝度勾配取得工程と、
前記最大輝度および最大輝度勾配に基づいて前記欠陥領域候補が欠陥領域であるか否かを判断する欠陥領域判断工程と、
を備えることを特徴とする欠陥検出方法。 A defect emphasis processing step of emphasizing a defect portion by applying a secondary difference filter to the captured image;
A luminance gradient detection processing step for detecting a luminance gradient with respect to the captured image;
An erroneous detection determination processing step,
The false detection determination processing step includes
A defect region candidate extraction step of comparing the defect enhancement image obtained in the defect enhancement processing step with a predetermined threshold and extracting a defect region candidate exceeding the threshold;
A maximum luminance acquisition step of acquiring the maximum luminance in the defect region candidate extracted in the defect region candidate extraction step;
In the luminance gradient image obtained in the luminance gradient detection processing step, a maximum luminance gradient acquisition step of acquiring a maximum luminance gradient in the same region as the defect region candidate;
A defect region determination step of determining whether the defect region candidate is a defect region based on the maximum luminance and the maximum luminance gradient;
A defect detection method comprising:
前記欠陥強調処理工程は、撮像画像を複数段階に縮小して各縮小画像を作成する画像縮小処理工程と、各縮小画像に対して2次差分フィルタを適用して複数段階に縮小された欠陥強調画像を作成する欠陥強調画像作成工程とを備え、
前記輝度勾配検出工程は、撮像画像に対してメディアンフィルタを適用してノイズ成分を除去するノイズ除去処理工程と、ノイズ成分が除去された画像に対して輝度勾配検出フィルタを適用して輝度勾配画像を作成する輝度勾配画像作成工程とを備え、
前記誤検出判断処理工程は、前記輝度勾配画像を欠陥領域候補が抽出された前記各欠陥強調画像と同じサイズに縮小した画像を少なくとも作成する輝度勾配画像縮小処理工程を備え、
欠陥領域候補抽出工程、最大輝度取得工程、最大輝度勾配取得工程、欠陥領域判断工程は、同じサイズの欠陥強調画像および輝度勾配画像を用いて行うことを特徴とする欠陥検出方法。 The defect detection method according to claim 1,
The defect enhancement processing step includes an image reduction processing step for reducing the captured image in a plurality of stages to create each reduced image, and a defect enhancement reduced in a plurality of stages by applying a secondary difference filter to each reduced image. A defect-enhanced image creation process for creating an image,
The luminance gradient detection step includes applying a median filter to the captured image to remove a noise component, and applying a luminance gradient detection filter to the image from which the noise component has been removed. A brightness gradient image creating step for creating
The erroneous detection determination processing step includes a luminance gradient image reduction processing step that creates at least an image obtained by reducing the luminance gradient image to the same size as each defect-emphasized image from which defect area candidates are extracted.
A defect detection method, wherein the defect area candidate extraction step, the maximum luminance acquisition step, the maximum luminance gradient acquisition step, and the defect region determination step are performed using a defect enhanced image and a luminance gradient image of the same size.
前記輝度勾配画像作成工程は、撮像画素において選択された対象画素と、この対象画素の周囲に所定距離だけ離れて配置された各比較画素との輝度勾配をそれぞれ求め、算出された輝度勾配のうち、絶対値が最大のものを対象画素の輝度勾配とする輝度勾配算出工程を備えることを特徴とする欠陥検出方法。 In the defect detection method according to claim 1 or 2,
The luminance gradient image creating step obtains a luminance gradient between the target pixel selected in the imaging pixel and each comparison pixel arranged at a predetermined distance around the target pixel, and among the calculated luminance gradients A defect detection method comprising: a luminance gradient calculation step in which a luminance gradient of a target pixel is a pixel having a maximum absolute value.
撮像画像に対して輝度勾配を検出する輝度勾配検出処理手段と、
誤検出判断処理手段とを備え、
前記誤検出判断処理手段は、
前記欠陥強調処理手段で得られた欠陥強調画像を所定の閾値と比較し、前記閾値を超える欠陥領域候補を抽出する欠陥領域候補抽出手段と、
前記欠陥領域候補抽出手段で抽出された欠陥領域候補内における最大輝度を取得する最大輝度取得手段と、
前記輝度勾配検出手段で得られた輝度勾配画像において、前記欠陥領域候補と同じ領域内における最大輝度勾配を取得する最大輝度勾配取得手段と、
前記最大輝度および最大輝度勾配に基づいて前記欠陥領域候補が欠陥領域であるか否かを判断する欠陥領域判断手段と、
を備えることを特徴とする欠陥検出装置。 Defect enhancement processing means for applying a secondary difference filter to the captured image to enhance the defect portion;
Luminance gradient detection processing means for detecting the luminance gradient with respect to the captured image;
An erroneous detection determination processing means,
The erroneous detection determination processing means includes
A defect region candidate extracting unit that compares the defect enhanced image obtained by the defect enhancement processing unit with a predetermined threshold and extracts a defect region candidate that exceeds the threshold;
Maximum brightness acquisition means for acquiring the maximum brightness in the defect area candidate extracted by the defect area candidate extraction means;
In the luminance gradient image obtained by the luminance gradient detection means, maximum luminance gradient acquisition means for acquiring the maximum luminance gradient in the same area as the defect area candidate;
Defect area determination means for determining whether or not the defect area candidate is a defect area based on the maximum brightness and the maximum brightness gradient;
A defect detection apparatus comprising:
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