JP2011145103A - 周期欠陥検出装置、周期欠陥検出方法、およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】決定された初期設定位置ごとに複数の追跡点を設定する追跡点設定部と、設定された追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動部と、移動前の追跡点を含む予め規定された大きさの第1領域の画像と、移動後の追跡点を含む第2領域の画像とに基づく類似度を評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価部と、評価値に基づいて周期欠陥が含まれる第2領域を検出する欠陥検出部とを備え、追跡点設定部は、追跡点評価部が追跡点ごとの評価値を算出すると評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して追跡点を再設定し、欠陥検出部は、追跡点設定部、追跡点移動部、および追跡点評価部にける一連の処理が予め規定された回数繰り返された場合に評価値に基づく検出を行う周期欠陥検出装置が提供される。
【選択図】図15
Description
本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置(以下、「周期欠陥検出装置100」とよぶ場合がある。)の構成について説明する前に、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法について説明する。
(i)周期を前後する周期欠陥の、帯状体10における幅方向位置のズレ量の上下限を予め設定できる
(ii)周期を前後する周期欠陥の、帯状体10における長手方向間隔の上下限を予め設定できる
(iii)同一の要因による欠陥同士は、撮像画像上で類似する
以下では、周期欠陥検出装置100が、周期欠陥検出方法に係る処理を行うものとして説明する。図5、図6は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法の概要を説明するための説明図である。図5、図6を適宜参照して、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法の概要を説明する。
周期欠陥検出装置100は、撮像画像上に追跡点CPの初期位置を決定する(図5(a))。また、周期欠陥検出装置100は、追跡点を含む所定の大きさの領域Rを設定し、設定した領域Rと当該追跡点とを対応付ける。周期欠陥検出装置100は、設定した領域Rを含む画像を、「参照画像」とする。ここで、本発明の実施形態に係る領域Rとしては、例えば、追跡点を左上頂点とする32×32画素の領域が挙げられるが、上記に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る領域Rは、発生が想定される欠陥の大きさに対応する大きさの領域とすることができ、また、周期欠陥検出装置100のユーザが適宜設定することもできる。
上記テンプレートマッチングによって参照画像と類似する画像が検出された場合には、周期欠陥検出装置100は、当該類似する画像が示す領域を新たに領域Rとして、その領域Rに基づいて、新たな追跡点CPを設定する(図6(a))。図6(a)では、領域Rの左上頂点の位置を新たな追跡点CPとして設定した例を示している。また、周期欠陥検出装置100は、例えば参照画像と類似する画像を新たな参照画像とするが、周期欠陥検出装置100が処理に用いる参照画像は、上記に限られない。例えば、周期欠陥検出装置100は、初期位置の参照画像を用いて2周期目以降の処理を行うこともできる。
周期欠陥検出装置100は、上記(II)と同様の処理を所定の周期繰り返す。そして、周期欠陥検出装置100は、所定の周期後に参照画像と類似する画像が検出された場合には、検出された当該画像に対応する領域を、周期欠陥が含まれる領域として検出する。ここで、上記所定の周期としては、例えば4周期が挙げられる。
周期欠陥検出装置100は、例えば、上記(1)の処理〜(5)の処理を行うことによって、帯状体10に発生しうる周期欠陥を検出する。
周期欠陥検出装置100は、周期欠陥を検出するための追跡点を初期設定する撮像画像の位置(初期設定位置)を決定し、決定された位置ごとに複数の追跡点を設定する。
・座標(Xi,Yi)
・1周期前の座標(X’i,Y’i)
・重みWi
上記(1)の処理(追跡点設定処理)において追跡点が設定されると、周期欠陥検出装置100は、各追跡点をそれぞれ移動させる。
・・・(数式1)
・・・(数式2)
・・・(数式3)
・・・(数式4)
上記(2)の処理において各追跡点が移動されると、周期欠陥検出装置100は、移動前の追跡点を含む所定の大きさの第1領域の画像と、移動後の追跡点を含む第1領域と同一の大きさの第2領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する。ここで、上記第1領域の画像としては、例えば図9の領域R0に対応する画像のように、1周期ステップ前の追跡点に対応する領域の画像が挙げられる。また、上記第2領域の画像としては、例えば図9の領域R1に対応する画像のように、現周期ステップの追跡点に対応する領域の画像が挙げられる。以下では、評価値の算出対象の追跡点である現周期ステップの追跡点に対応する領域を、「第2領域」とよぶ場合がある。
上記(3)の処理(評価値算出処理)において追跡点ごとの評価値が算出されると、周期欠陥検出装置100は、評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、追跡点を再設定する。そして、周期欠陥検出装置100は、再設定された追跡点に基づいて、上記(2)の処理(追跡点移動処理)と上記(3)の処理(評価値算出処理)を行う。ここで、周期欠陥検出装置100は、上記(3)の処理(評価値算出処理)が所定の回数行われるまで、(1)から(4)の処理を繰り返し行う。
・・・(数式6)
・・・(数式7)
上記(4)の処理(追跡点再設定処理)において所定の回数追跡点の再設定が行われた場合、周期欠陥検出装置100は、再設定された追跡点に基づいて算出された評価値に基づいて、周期欠陥が含まれる第2領域を選択的に検出する。より具体的には、周期欠陥検出装置100は、例えば、上記(3)の処理(評価値算出処理)において算出された追跡点ごとの評価値と、所定の閾値とを比較し、当該閾値以上(または、閾値より大きい。)の追跡点に対応する領域を、周期欠陥を含む領域として検出する。ここで、上記閾値としては、例えば0.8などが挙げられる。
なお、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理は、上述した(1)の処理〜(5)の処理に限られない。次に、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理の他の例について説明する。
図11、図12それぞれは、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点設定処理の他の例を説明するための説明図である。
上記では、周期欠陥検出装置100が、追跡点の移動時に正規分布乱数を用いたが、一様乱数などの他の乱数を用いることもできる。また、周期欠陥検出装置100は、例えば、分布中心に周期欠陥が現れる確立が高い場合には正規分布乱数を用い、分布のどこに周期欠陥が現れるか分からない未知の場合には、一様乱数を用いるなど、複数の分布を使い分けることもできる。
(C−1)
上記では、周期欠陥検出装置100が、追跡点の移動後の第2領域の画像と、当該追跡点への直接的な移動元となった追跡点(移動前の追跡点)に対応する第1領域の画像とを比較することによって、類似度を算出することを示したが、周期欠陥検出装置100における類似度の算出方法は、上記に限られない。
上記では、周期欠陥検出装置100が、数式5に示すように画像の類似度として正規化相関関数を用いたが、上記に限らず、例えば下記の数式8に示す画素同士の差の絶対値の総和(SAD:sum of absolute difference)を用いてもよい。SADを用いる場合には、正規化相関関数を用いる場合よりも計算精度は落ちるが、計算負荷は格段に小さいため、より多くの追跡点を設定して周期欠陥の追跡を行うことができる。
・・・(数式8)
(D−1)
上記では、周期欠陥検出装置100が、数式7に示すように上記(3)の処理(評価値算出処理)において算出された重みWiに比例して複製個数を決定したが、周期欠陥検出装置100における追跡点の複数個数の決定方法は、上記に限られない。例えば、周期欠陥検出装置100は、算出された重みWi(評価値)と、追跡点の複製を制限するための第1の閾値とを比較し、重みWiが第1の閾値以下(または、第1の閾値よりも小さい。)の追跡点を複製しない(すなわち、複製個数を0(ゼロ)とする)こともできる。上記の方法を用いる場合には、周期欠陥の追跡が行える見込みが低い追跡点による周期欠陥の追跡を中断させることができるので、欠陥の探索効率を向上させることができる。
また、追跡点再設定処理において設定する追跡点の総数Nは周期ステップを通して不変であるので、数式7に示すように、重みWi(評価値)の大きな追跡点に対して非常に大きな複製個数の複製を行ってしまう場合がある。そこで、周期欠陥検出装置100は、重みWiと、複製される追跡点の数を制限するための第2の閾値とを比較し、重みWiが第2の閾値以上(または、第2の閾値よりも大きい。)の追跡点の複製数を、所定の上限数とする。上記の方法を用いる場合には、周期ステップが進むにつれ、周期欠陥の追跡において有望な追跡点が残っている場合は、追跡点の総数が徐々に少なくなっていき、計算量を減らすことができる。
上記では、周期欠陥検出装置100が撮像画像に含まれる帯状体10全体を一度に処理することを示したが、周期欠陥検出装置100における処理は、上記に限られない。例えば、周期欠陥検出装置100は、撮像画像を帯状体10の幅方向に分割し、各分割単位で本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理を行うことができる。上記の方法を用いる場合には、例えば、長い縦筋などの外乱(長い縦筋は周期無限の周期欠陥と見なされる)が帯状体10に発生していた場合に全ての追跡点が当該外乱に吸い寄せられることによって、他の周期欠陥の検出のための追跡点が割り振られなくなることを防止することができる。
次に、上述した本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法を実現することが可能な、周期欠陥検出装置100の構成例について説明する。
周期欠陥検出装置100の構成について説明する前に、周期欠陥検出装置100を有する周期欠陥検出システムの一例について説明する。図14は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置100を有する周期欠陥検出システム1000の一例を示す説明図である。
次に、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置100の構成の一例について説明する。図15は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置100の構成の一例を示す説明図である。ここで、図15では、図14に示す撮像装置300を併せて示している。
コンピュータを、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置として機能させるためのプログラムによって、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
12、12a、12b 搬送ロール
14a、14b ロータリーエンコーダ
100 周期欠陥検出装置
102 記憶部
104 追跡点設定部
106 追跡点移動部
108 追跡点評価部
110 欠陥検出部
200 照明装置
300 撮像装置
400 表示装置
1000 周期欠陥検出システム
Claims (11)
- 搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、前記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出装置であって、
前記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する前記撮像画像の位置を決定し、決定された前記位置ごとに複数の前記追跡点を設定する追跡点設定部と、
前記追跡点設定部において設定された前記追跡点について、前記帯状体の長手方向における前記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、前記帯状体の短手方向に生じうる前記周期欠陥の推定最大ズレ量、および前記帯状体の長手方向に生じうる前記周期欠陥の前記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、前記追跡点設定部において設定された前記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動部と、
移動前の前記追跡点を含む予め規定された大きさの第1領域の画像と、移動後の追跡点を含む前記第1領域と同一の大きさの第2領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価部と、
前記追跡点評価部が算出した前記評価値に基づいて、前記周期欠陥が含まれる前記第2領域を検出する欠陥検出部と、
を備え、
前記追跡点設定部は、前記追跡点評価部が追跡点ごとの評価値を算出すると、前記評価値に対応する個数分移動後の追跡点を複数複製して、追跡点を再設定し、
前記追跡点移動部は、前記追跡点設定部において再設定された前記追跡点をそれぞれ移動させ、
前記追跡点評価部は、再設定された前記追跡点の評価値を算出し、
前記欠陥検出部は、前記追跡点設定部、前記追跡点移動部、および前記追跡点評価部にける一連の処理が予め規定された回数繰り返された場合に、前記評価値に基づく検出を行うことを特徴とする、周期欠陥検出装置。 - 前記追跡点設定部は、前記追跡点評価部が算出した追跡点ごとの前記評価値の総和と、各追跡点ごとの前記評価値とに基づいて、前記追跡点評価部が評価値を算出した移動後の追跡点それぞれを、前記評価値の総和および各追跡点における前記評価値に応じた数複製することを特徴とする、請求項1に記載の周期欠陥検出装置。
- 前記追跡点設定部は、前記追跡点評価部が算出した各追跡点ごとの前記評価値と、追跡点の複製を制限するための第1の閾値とを比較し、前記評価値が第1の閾値以下の追跡点を複製しないことを特徴とする、請求項2に記載の周期欠陥検出装置。
- 前記追跡点設定部は、前記追跡点評価部が算出した各追跡点ごとの前記評価値と、複製される追跡点の数を制限するための第2の閾値とを比較し、前記評価値が第2の閾値以上の追跡点の複製数を、予め規定された上限数とすることを特徴とする、請求項2に記載の周期欠陥検出装置。
- 前記追跡点設定部は、前記初期設定において、前記撮像画像に設定した格子の交点に前記追跡点を設定し、
設定された前記格子に囲まれた領域それぞれの大きさは、前記第1領域の大きさであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の周期欠陥検出装置。 - 前記追跡点設定部は、前記格子の交点に設定された追跡点を含む前記第1領域と同一の大きさの領域内から輝度が最大の画素を検出し、検出された前記画素が前記領域の中心位置となるように設定された追跡点の位置を移動させることを特徴とする、請求項5に記載の周期欠陥検出装置。
- 前記追跡点設定部は、前記格子の交点に設定された追跡点を含む前記第1領域と同一の大きさの領域内から輝度が最小の画素を検出し、検出された前記画素が前記領域の中心位置となるように設定された追跡点の位置を移動させることを特徴とする、請求項5に記載の周期欠陥検出装置。
- 前記追跡点評価部は、前記評価値の算出対象の追跡点への移動元となった追跡点に対応する予め規定された大きさの領域の画像を、前記第1領域の画像とすることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の周期欠陥検出装置。
- 前記追跡点評価部は、前記初期設定された追跡点に対応する予め規定された大きさの領域の画像を、前記第1領域の画像とすることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の周期欠陥検出装置。
- 搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、前記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出方法であって、
前記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する前記撮像画像の位置を決定し、決定された前記位置ごとに複数の前記追跡点を設定する追跡点設定ステップと、
前記追跡点が設定された場合に、設定された前記追跡点について、前記帯状体の長手方向における前記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、前記帯状体の短手方向に生じうる前記周期欠陥の推定最大ズレ量、および前記帯状体の長手方向に生じうる前記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、設定された前記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動ステップと、
移動前の前記追跡点を含む予め規定された大きさの第1領域の画像と、移動後の追跡点を含む前記第1領域と同一の大きさの第2領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価ステップと、
前記追跡点評価ステップにおいて追跡点ごとの評価値が算出されると、前記評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、前記追跡点を再設定する追跡点再設定ステップと、
予め規定された回数だけ前記追跡点再設定ステップと、前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づく前記追跡点移動ステップと、前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づき前記追跡点移動ステップにおいて移動された追跡点を移動後の追跡点とする前記追跡点評価ステップとが行われた場合に、前記追跡点評価ステップにおいて算出された前記評価値に基づいて、前記周期欠陥が含まれる前記第2領域を検出する欠陥検出ステップと、
を有し、
前記追跡点移動ステップでは、前記追跡点設定ステップにおいて設定された前記追跡点または前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された前記追跡点が移動されることを特徴とする、周期欠陥検出方法。 - 搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、前記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出装置に用いることが可能なプログラムであって、
前記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する前記撮像画像の位置を決定し、決定された前記位置ごとに複数の前記追跡点を設定する追跡点設定ステップ、
前記追跡点が設定された場合に、設定された前記追跡点について、前記帯状体の長手方向における前記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、前記帯状体の短手方向に生じうる前記周期欠陥の推定最大ズレ量、および前記帯状体の長手方向に生じうる前記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、設定された前記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動ステップ、
移動前の前記追跡点を含む予め規定された大きさの第1領域の画像と、移動後の追跡点を含む前記第1領域と同一の大きさの第2領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価ステップ、
前記追跡点評価ステップにおいて追跡点ごとの評価値が算出されると、前記評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、前記追跡点を再設定する追跡点再設定ステップ、
予め規定された回数だけ前記追跡点再設定ステップと、前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づく前記追跡点移動ステップと、前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づき前記追跡点移動ステップにおいて移動された追跡点を移動後の追跡点とする前記追跡点評価ステップとが行われた場合に、前記追跡点評価ステップにおいて算出された前記評価値に基づいて、前記周期欠陥が含まれる前記第2領域を検出する欠陥検出ステップ、
をコンピュータに実行させ、
前記追跡点移動ステップでは、前記追跡点設定ステップにおいて設定された前記追跡点または前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された前記追跡点が移動されることを特徴とする、プログラム。
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