JP2011186523A - ドット集合検出装置及びドット集合検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドット画像における塊状のドット集合を検出するドット集合検出装置を提供すること。
【解決手段】ドット画像から塊状のドット集合を検出するドット集合検出装置１００は、そのドット画像における単位領域のそれぞれのドット密度を取得するドット密度取得部１１と、そのドット密度に基づいてそれら単位領域のそれぞれに対応するドット密度勾配ベクトルを導き出すドット密度勾配ベクトル導出部１２と、それらドット集合の中心となり得る中心点を仮設定する中心点仮設定部１３と、それらドット密度勾配ベクトルのそれぞれとそれら中心点の一つとを対応付ける対応付け部１４と、それらの対応関係に基づいてそれら中心点の座標を修正する中心点修正部１５と、それらの対応関係に基づいて検出したドット集合に関する情報を表示するドット集合表示部１６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドット画像における塊状のドット集合を検出するドット集合検出装置及びドット集合検出方法に関し、特に、そのドット画像における単位領域のそれぞれのドット密度の勾配に基づいてそのドット画像における塊状のドット集合を検出するドット集合検出装置及びドット集合検出方法に関する。

従来、半導体基板上に点在する欠陥の分布画像から環・塊状分布欠陥を識別する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この方法は、その分布画像に二値化処理を施した二値化画像と、環・塊状分布欠陥を識別するために予め登録された複数のパターン画像のそれぞれとの間の一致度を導き出し、一致度が最大となるパターン画像のパターン部に含まれる欠陥を環・塊状分布欠陥として検出する。

特開２００６−３５２１７３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法は、予め登録されたパターンに一致する環・塊状分布欠陥を検出することができたとしても、予め登録されたパターンに一致しない環・塊状分布欠陥や、点状の集合体（ドット集合）の塊状分布欠陥を検出することができない。

上述の点に鑑み、本発明は、ドット画像における塊状のドット集合を検出するドット集合検出装置及びドット集合検出方法であり、不定形のドット集合にも対応可能なドット集合検出装置及びドット集合検出方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係るドット集合検出装置は、ドット画像から塊状のドット集合を検出するドット集合検出装置であって、前記ドット画像における単位領域のそれぞれのドット密度を取得するドット密度取得部と、前記ドット画像における単位領域のそれぞれのドット密度に基づいて該単位領域のそれぞれに対応するドット密度勾配ベクトルを導き出すドット密度勾配ベクトル導出部と、前記ドット集合の中心となり得る中心点を仮設定する中心点仮設定部と、前記ドット密度勾配ベクトルのそれぞれと前記中心点の一つとを対応付ける対応付け部と、前記中心点と前記ドット密度勾配ベクトルのそれぞれとの間の対応関係に基づいて前記中心点の座標を修正する中心点修正部と、前記中心点と前記ドット密度勾配ベクトルのそれぞれとの間の対応関係に基づいて検出したドット集合に関する情報を表示するドット集合表示部と、を備えることを特徴とする。

また、前記ドット集合表示部は、前記中心点の座標を中心としながら、前記中心点に属するドット密度勾配ベクトルに対応する複数の単位領域を囲む円又は楕円を表示することが好ましい。

また、前記ドット集合表示部は、前記円又は楕円のうち、前記円又は楕円に含まれるドット数を前記円又は楕円の面積で除した値が所定値以上となる円又は楕円を表示することが好ましい。

また、前記中心点仮設定部は、中心点間の距離を所定距離以上としながら、ドット密度が所定値以上となる単位領域の座標と、ランダムに選択された単位領域の座標、及び、所定の規則に従って選択された単位領域の座標のうちの少なくとも一方の座標とを含む所定数の座標を中心点の座標として仮設定することが好ましい。

また、前記ドット集合表示部は、前記中心点修正部によって修正された全ての中心点の修正前の座標と修正後の座標との間の距離が所定距離以下となった場合に、前記ドット集合に関する情報を表示することが好ましい。

また、本発明の実施例に係るドット集合検出方法は、ドット画像から塊状のドット集合を検出するドット集合検出方法であって、前記ドット画像における単位領域のそれぞれのドット密度を取得するドット密度取得ステップと、前記ドット画像における単位領域のそれぞれのドット密度に基づいて該単位領域のそれぞれに対応するドット密度勾配ベクトルを導き出すドット密度勾配ベクトル導出ステップと、前記ドット集合の中心となり得る中心点を仮設定する中心点仮設定ステップと、前記ドット密度勾配ベクトルのそれぞれと仮設定された前記中心点の一つとを対応付ける第一対応付けステップと、前記中心点仮設定ステップにおいて仮設定された前記中心点と前記ドット密度勾配ベクトルとの間の対応関係に基づいて前記中心点の座標を修正する第一中心点修正ステップと、前記ドット密度勾配ベクトルのそれぞれと修正後の前記中心点の一つとを対応付ける第二対応付けステップと、前記第二対応付けステップにおいて対応付けられた前記中心点と前記ドット密度勾配ベクトルとの間の対応関係に基づいて前記中心点の座標を修正する第二中心点修正ステップと、前記第二中心点修正ステップにおいて修正された全ての中心点の修正前の座標と修正後の座標との間の距離が所定距離以下となった場合、或いは、修正回数が所定数に達した場合に、前記中心点に属するドット密度勾配ベクトルに対応する複数の単位領域を囲む円又は楕円のうち、該円又は楕円に含まれるドット数を該円又は楕円の面積で除した値が所定値以上となる円又は楕円を表示するドット集合表示ステップと、を含むことを特徴とする。

上述の手段により、本発明は、ドット画像における塊状のドット集合を検出するドット集合検出装置及びドット集合検出方法であり、不定形のドット集合にも対応可能なドット集合検出装置及びドット集合検出方法を提供することができる。

本発明の実施例に係るドット集合検出装置の構成例を示すブロック図である。 処理対象画像（ドット画像）の一例を示す図である。 図２の処理対象画像を単位領域毎に分割した状態を示す図である。 ドット密度勾配ベクトルを導き出すための方法を説明する図である。 図３における単位領域のそれぞれに対応するドット密度勾配ベクトルを示す図である。 図５で示されたドット密度勾配ベクトルのうち、その大きさが所定値以下のドット密度勾配ベクトルを除去した状態を示す図である。 仮設定された中心点を示す図である。 ドット集合を楕円で表現した状態を示す図（その１）である。 ドット集合を楕円で表現した状態を示す図（その２）である。 ドット集合検出処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、本発明の実施例に係るドット集合検出装置１００の構成例を示すブロック図であり、ドット集合検出装置１００は、ドット画像における塊状のドット集合を検出するための装置であって、制御部１、画像取得部２、及び出力部３を有する。

ドット画像は、例えば、平坦な表面を有する製品のその表面上に分布する特異部分のそれぞれを点（ドット）で表した画像であり、その平坦な表面を有する製品は、例えば、複数の搬送ローラによって製造工程内を搬送される長尺の物である。

この場合、製品の表面上に分布する特異部分のそれぞれは、製品表面の他の部分と特性（例えば、輝き、粗さ、凹凸等の度合いである。）が異なる部分であり、例えば、搬送中の製品を洗浄するための洗浄水を吐出する洗浄水用ノズルの不具合により搬送中の製品の表面の一部が洗浄されなかった場合にその製品の表面に分布する多数の埃等によって形成され、一般的に、不具合の原因（この場合、洗浄水用ノズルの故障である。）が位置するところでその密度が大きくなり、その不具合の原因が位置するところから離れるにつれてその密度が小さくなる。

なお、製品の表面にある特異部分は、上述のように意に反して形成されたものばかりでなく、意図的に形成される模様を構成するものであってもよい。

また、ドット画像は、上述のような製品の表面にある特異部分のそれぞれをドットで表した画像に限定されるものではなく、不均一な分布密度を有するドット群で構成される任意の画像を含むものとする。

制御部１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータであって、例えば、処理対象画像生成部１０、ドット密度取得部１１、ドット密度勾配ベクトル導出部１２、中心点仮設定部１３、対応付け部１４、中心点修正部１５、ドット集合表示部１６、及び塊状性評価部１７のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭに記憶しながら、それら各部に対応する処理をＣＰＵに実行させる。なお、各部は、電子回路等のハードウェアで構成されていてもよい。

画像取得部２は、制御部１で処理される画像を取得する装置であり、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ(Charge Coupled Device)等の撮像素子を備えたカメラであって、そのカメラの前を通過するように搬送ローラによって搬送される製品の表面の一部又は全部を断続的に或いは連続的に撮像し、撮像したその製品表面の画像（以下、「表面画像」とする。）を制御部１に対して出力する。

出力部３は、各種情報を出力するための装置であり、例えば、制御部１による製品表面にある特異部分の分布に関する特徴の検出結果を表示するためのディスプレイ、又は、その検出結果を音声出力するためのスピーカ等である。

次に、制御部１が有する各要素について説明する。

処理対象画像生成部１０は、画像取得部２が取得した表面画像から製品表面の特異部分を表す画素（以下、「特異画素」とする。）を含む処理対象画像（ドット画像）を生成するための手段であり、例えば、その表面画像に各種画像処理を施して特異画素のみを抽出することによって、それら特異画素が形成する塊状の集合を検出するための後述の処理の対象となる処理対象画像（ドット画像）を生成する。

具体的には、処理対象画像生成部１０は、その表面画像に対してその輝度に基づくグレースケール化処理を施し、更に、所定の閾値を用いた二値化処理を施す。この二値化処理は、例えば、その製品の正常な表面を表す輝度値を有する画素の値が「０」（白色）で示され、その製品の表面の特異部分を表す輝度値（例えば、その製品の正常な表面を表す輝度値以外の輝度値である。）を有する画素の値が「１」（黒色）で示されるように実行される。

なお、処理対象画像（ドット画像）のサイズは、表面画像の全部に対応するものであってもよく、表面画像の一部に対応するものであってもよい。

また、処理対象画像（ドット画像）における単位画素のサイズは、その表面画像における単位画素のサイズと同じであってもよく、その表面画像における複数の単位画素（例えば、縦３画素×横３画素の９画素である。）を一纏めにしたサイズであってもよい。

図２は、処理対象画像生成部１０が生成した処理対象画像（ドット画像）の一例を示す図であり、処理対象画像（ドット画像）における単位画素のサイズが元の表面画像における単位画素（図示せず。）の９画素分のサイズに相当し、その表面画像における９画素のうちの何れかが特異画素であれば、処理対象画像（ドット画像）における単位画素の値が「１」（黒色）で示され、その表面画像における９画素の全てが特異画素でなければ、処理対象画像（ドット画像）における単位画素の値が「０」（白色）で示されるものとする。なお、処理対象画像（ドット画像）における画素値が「１」（黒色）の単位画素は、表面画像における特異画素と区別できるよう、二次特異画素と称するものとする。また、図２は、ドット集合検出装置１００が検出すべき三つの塊状ドット集合Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を含むものとする。

ドット密度取得部１１は、処理対象画像（ドット画像）の単位領域のそれぞれにおけるドット密度を取得するための手段であり、例えば、処理対象画像（ドット画像）における単位画素の９画素分（すなわち、表面画像の８１画素分である。）に相当する単位領域のそれぞれにおけるドット密度（例えば、単位領域に含まれる二次特異画素の数である。）を取得する。

図３は、図２の処理対象画像（ドット画像）を単位領域毎に分割した状態を示し、二次特異画素を含む単位領域のそれぞれの中心に付された数値はそのドット密度（その単位画素に含まれる二次特異画素の数）を示す。なお、二次特異画素を含まない単位領域のそれぞれに対するドット密度の値（ゼロ）は、その表示が省略されている。また、図３〜図９では、Ｘ軸が左右方向に延び、Ｙ軸が上下方向に延びるものとする。

図３は、例えば、単位領域の中心に付された数値が「３」である場合、９つの単位画素で構成される単位領域に３つの二次特異画素（黒色で示される単位画素である。）が含まれることを示す。

ドット密度勾配ベクトル導出部１２は、ドット密度取得部１１が取得した処理対象画像（ドット画像）における単位領域のそれぞれに対応するドット密度に基づいて、それら単位領域のそれぞれに対応するドット密度勾配ベクトルを導き出すための手段である。

「ドット密度勾配ベクトル」は、ドット密度の変動（例えば、増加又は減少である。）の大きさ及びその変動（増加又は減少）の向きを表すベクトルである。

図４は、ドット密度勾配ベクトルを導き出すための方法を説明する図であり、図４（Ａ）は、図３において斜線のハッチングで特定される一つの関心単位領域とその関心単位領域を取り囲む八つの単位領域（第一近傍の単位領域）とで構成される演算対象領域を示す図であり、図４（Ｂ）は、その演算対象領域における３行３列の九つの単位領域Ｅ１〜Ｅ９のそれぞれのドット密度勾配値を示す。なお、演算対象領域は、斜線のハッチングで特定される一つの関心単位領域とその関心単位領域を取り囲む第二近傍（２４個の単位領域）又は第三近傍（４８個の単位領域）以上の単位領域とで構成されていてもよい。

具体的には、図４（Ｂ）において、単位領域Ｅ１のドット密度勾配値は、単位領域Ｅ１のドット密度「０」から関心単位領域Ｅ５のドット密度「１」を差し引いた値「−１」となり、同様に、単位領域Ｅ６のドット密度勾配値は、単位領域Ｅ６のドット密度「３」から関心単位領域Ｅ５のドット密度「１」を差し引いた値「＋２」となる。

また、図４（Ｃ）は、関心単位領域のドット密度勾配ベクトルのＸ成分を導き出すためのオペレータ（以下、「Ｘオペレータ」とする。）であり、３行３列に配置された値を有し、最右列の値をそれぞれ「＋１」とし、最左列の値をそれぞれ「−１」とする。これは、右向きのドット密度勾配（右に向かってドット密度が大きくなる場合である。）を「＋」で表し、左向きのドット密度勾配（左に向かってドット密度が大きくなる場合である。）を「−」で表すことを意味する。

同様に、図４（Ｄ）は、関心単位領域のドット密度勾配ベクトルのＹ成分を導き出すためのオペレータ（以下、「Ｙオペレータ」とする。）であり、Ｘオペレータの場合と同様に３行３列に配置された値を有し、最上行の値をそれぞれ「＋１」とし、最下行の値をそれぞれ「−１」とする。これは、上向きのドット密度勾配（上に向かってドット密度が大きくなる場合である。）を「＋」で表し、下向きのドット密度勾配（下に向かってドット密度が大きくなる場合である。）を「−」で表すことを意味する。

また、図４（Ｅ）は、図４（Ｂ）で示された演算対象領域における九つの単位領域Ｅ１〜Ｅ９のドット密度勾配値と、図４（Ｃ）で示されたＸオペレータとに基づいて導き出される３行３列の値群であり、具体的には、それら３行３列の値群は、図４（Ｂ）の３行３列の値群と図４（Ｃ）の３行３列のＸオペレータとにおける、行位置及び列位置が対応する値同士を乗算することによって算出される。そして、その関心単位領域のドット密度勾配ベクトルのＸ成分の大きさ及び向きは、算出された３行３列の九つの値群を合計することによって導き出される（この場合、「＋１」＋「０」＋「０」＋「＋１」＋「０」＋「＋２」＋「＋１」＋「０」＋「＋１」で「＋６」となる。）。

同様に、図４（Ｆ）は、図４（Ｂ）で示された演算対象領域における九つの単位領域Ｅ１〜Ｅ９のドット密度勾配値と、図４（Ｄ）で示されたＹオペレータとに基づいて導き出される３行３列の値群であり、その関心単位領域のドット密度勾配ベクトルのＹ成分の大きさ及び向きは、それら３行３列の九つの値群を合計することによって導き出される（この場合、「−１」＋「−１」＋「０」＋「０」＋「０」＋「０」＋「＋１」＋「−１」＋「−１」で「−３」となる。）。

図４（Ｇ）は、図３において斜線のハッチングで特定される関心単位領域に対応するドット密度勾配ベクトルＶを示す図であり、ドット密度勾配ベクトルＶは、図４（Ｅ）及び図４（Ｆ）を参照して説明したように、大きさ「６」の右向き「＋」のＸ成分Ｖｘと、大きさ「３」の下向き「−」のＹ成分Ｖｙとを有する。なお、図４では、ドット密度勾配ベクトルＶの大きさの単位は、処理対象画像（ドット画像）における単位画素のサイズとは無関係なものとして示されているが（例えば、大きさ「６」のＸ成分Ｖｘは、処理対象画像（ドット画像）における６画素分のサイズに対応していない。）、処理対象画像（ドット画像）における単位画素のサイズと対応させるようにしてもよい。

図５は、図３における単位領域のそれぞれに対応するドット密度勾配ベクトルを示す図であり、ドット密度勾配ベクトルのそれぞれは、ドット密度勾配ベクトル導出部１２により、図４を参照して説明した方法を用いて導き出されるものとする。

また、図６は、図５で示されたドット密度勾配ベクトルのうち、その大きさが所定値以下のドット密度勾配ベクトルを除去した状態を示す図である。

このように、ドット密度勾配ベクトル導出部１２は、所定値以下の大きさを有するドット密度勾配ベクトルが後述の処理に影響を与えないように（すなわち、塊状のドット集合を構成しないドット群がその塊状のドット集合の構成要素として含まれることがないように）、所定値以下の大きさを有するドット密度勾配ベクトルを取り除くようにする。

中心点仮設定部１３は、塊状のドット集合の中心となり得る所定数の中心点を仮設定するための手段であり、例えば、ドット密度が大きい順に所定数の単位領域を選択し、それら選択した単位領域の中心画素の座標をドット集合の中心となり得る中心点の座標として仮設定する。

具体的には、中心点仮設定部１３は、ドット密度が大きい順に中心点を仮設定していき、仮設定した中心点の数が所定数に達するまでその仮設定を継続する。ドット密度の値が等しい複数の単位領域に対して中心点を仮設定する場合の順番は、乱数を用いたランダムなものであってもよく、一定の規則（例えば、左上隅から右上隅、左下隅を経由して右下隅に至る順番である。）に従ったものであってもよい。

なお、中心点仮設定部１３は、仮設定しようとする二つの座標間の距離が所定距離以下となる場合には、それら二つの座標のうちの何れか一方のみをドット集合の中心となり得る中心点の座標として仮設定する。近接した位置に複数の中心点を仮設定することによって、本来的には一つの塊状のドット集合として検出されるべきドット集合が二つ以上のドット集合として検出されてしまうのを防止するためである。そのため、その所定距離は、例えば、検出対象となる既知のドット集合群のそれぞれのサイズの最大値又は平均値を基準値とした場合のその基準値の所定倍のサイズとなるよう決定され、例えば、経験的に知られている平均的なドット集合の大きさ（例えば、楕円形のドット集合の場合の長径である。）より大きな距離（例えば、その長径の所定倍数である。）が選択される。また、その所定距離は、ドット集合検出装置１００がドット集合の検出を試みる度に随時更新されてもよく、所定の検出回数毎に移動平均的に更新されてもよい。

また、中心点仮設定部１３は、上述のようなドット密度に基づいた中心点の仮設定に加えて、処理対象画像（ドット画像）の全体に亘ってランダムに或いは規則的に所定数の中心点を仮設定する。ドット密度が大きい順に仮設定された中心点のみを用いた場合、ドット集合検出装置１００は、それら中心点で表されるドット集合に属するべきではないドット（特異画素）までもがそのドット集合に属するものとして扱われるのを避けられず、結果的に、そのドット集合の中心点の座標を本来あるべき位置から遠ざけた上でそのドット集合を検出しまうこととなる（仮設定された中心点の座標は、後述のように、その中心点に属するものとして認識されたドット群に関する情報に応じて変位させられた上で最終的に決定されるからである。）。

反対に、ランダムに或いは一定の規則に従って仮設定された中心点を追加的に用いた場合、中心点仮設定部１３は、ドット密度の大きい順に仮設定された中心点で表されるドット集合に属するべきではないドット（例えば、その中心点から遠い位置にあるドットである。）が、そのドットから見てその中心点より近い位置にある、ランダムに或いは一定の規則に従って仮設定された別の中心点で表されるドット集合に属するものとして扱われるようになり、ドット密度が大きい順に仮設定された中心点で表されるドット集合に属するべきではないドットがそのドット密度の大きい順に仮設定された中心点の座標を不適切に変位させるのを防止することができる。

なお、ランダムに仮設定される中心点のみを用いてドット集合を検出する方法は、ドット密度の大きくない場所にも中心点を仮設定するため、後述する処理である中心点座標の修正処理の際にそれら中心点の座標を大きく変位させることとなり、その収束に時間を要することとなる。また、同じドット画像に対して同じ処理（ランダムに中心点を仮設定する処理）が適用された場合であっても、仮設定される中心点の座標がその都度異なるため、ドット集合の最終的な検出結果も処理毎に異なることとなり、ランダムに仮設定される中心点のみを用いてドット集合を検出する方法は、ドット密度に基づいて仮設定される中心点を用いてドット集合を検出する方法に比べ、ドット集合の検出結果の安定性が低いものとなる。

また、一定の規則に従って仮設定される中心点のみを用いてドット集合を検出する方法は、例えばドット密度の大きい場所を挟んでその両側に中心点を仮設定する場合があり、本来的には一つの塊状のドット集合として検出されるべきドット集合を二つ以上のドット集合に分断して検出してしまう場合がある。

従って、一定の間隔を空けながらドット密度が大きい順に仮設定される中心点と、ランダムに或いは一定の規則に従って仮設定される中心点とを併用してドット集合を検出する方法が、最も安定的にドット集合を検出できる方法と言える。

なお、ランダムに仮設定される中心点群は、例えば、乱数を用いて選択される処理対象画像（ドット画像）上の座標に配置される中心点群を含むものとし、また、一定の規則に従って仮設定される中心点群は、例えば、処理対象画像（ドット画像）の縦方向及び横方向のそれぞれに一定の間隔を空けて配置される中心点群を含むものとする。このようにして、中心点仮設定部１３は、ドット密度に基づいて仮設定される所定数の中心点に加えて、ランダムに或いは一定の規則に従って所定数の中心点を仮設定する。

なお、中心点仮設定部１３によりドット密度に基づいて設定される中心点の数、中心点仮設定部１３によりドット密度に関係なく設定される中心点の数、及びそれらの合計数はそれぞれ、検出対象であるドット集合の性質に応じて任意に決定されるものであり、例えば、経験的に知られている平均的なドット集合の検出数（一つの処理対象画像（ドット画像）で検出されるドット集合の数である。）より大きな数（例えば、その検出数の所定倍数である。）が選択される。また、その数は、ドット集合検出装置１００がドット集合の検出を試みる度に随時更新されてもよく、所定の検出回数毎に移動平均的に更新されてもよい。

また、中心点仮設定部１３は、ドット密度に基づいて中心点を仮設定することなく、所定数の中心点の全てをランダムに或いは一定の規則に従って仮設定するようにしてもよい。

図７は、中心点仮設定部１３により仮設定された中心点を示す図であり、ＮＡ１は、ランダムに或いは一定の規則に従って仮設定された中心点であり、ＮＢ１、ＮＣ１は、ドット密度に基づいて仮設定された中心点である。

対応付け部１４は、ドット密度勾配ベクトル導出部１２が導き出したドット密度勾配ベクトルのそれぞれと中心点仮設定部１３が仮設定した中心点のうちの一つとを対応付けるための手段であり、例えば、そのドット密度勾配ベクトルの始点座標（対応する単位領域の中心画素の座標）から最も近い位置にある中心点を、そのドット密度勾配ベクトルが属する中心点として対応付ける。好適には、対応付け部１４は、ドット密度勾配ベクトルと中心点との間の距離を算出する度に、そのドット密度勾配ベクトルの大きさ及び向きに基づいた所定の重み付けをその算出した距離に対して行うようにする。ドット密度勾配ベクトルが示す方向にある中心点が、他の方向にある中心点に比べ、より近い位置にあるものとして扱われ易くなるようにするためである。これにより、対応付け部１４は、ドット密度勾配ベクトルから同程度の距離のところに複数の中心点が存在する場合、そのドット密度勾配ベクトルが示す方向により近い方向にある中心点をそのドット密度勾配ベクトルが属する中心点として選択することとなる。

中心点修正部１５は、対応付け部１４が対応付けたドット密度勾配ベクトルと中心点との間の対応関係に基づいてその中心点の座標を修正するための手段であり、例えば、修正対象となる一つの中心点に現に属するドット密度勾配ベクトルのそれぞれの始点座標と修正後の中心点との間の距離の合計又は平均値が最小となるように、その中心点を変位させる。

なお、中心点修正部１５は、それら距離の合計又は平均値の算出にそれら距離の単純和を利用する代わりに、各ドット密度勾配ベクトルの大きさ及び向きの少なくとも一つに応じた重み付けをそれら距離に対して行った上でそれら距離の合計又は平均値を算出するようにしてもよい。

この場合、中心点修正部１５は、例えば、ドット密度勾配ベクトルの向きがその中心点の方向に近いほどその重み付けを大きくする。ドット密度勾配ベクトルは、自身が属するドット集合の中心を向く傾向を有するからである。

制御部１は、中心点修正部１５により全ての中心点を修正した上で、各中心点の修正前の座標と修正後の座標との間の変位量が所定値以下であるかを判定し、何れか一つの中心点の変位量がその所定値を上回った場合には、ドット密度勾配ベクトルのそれぞれと修正済みの中心点の一つとの間の対応付け部１４による対応付けを再び実行させ、全ての中心点の変位量がその所定値以下となるまで対応付け部１４による対応付けと中心点修正部１５による修正とを繰り返すようにする。

ドット集合表示部１６は、対応付け部１４によって対応づけられたドット密度勾配ベクトルと中心点とで表されるドット集合であり、中心点修正部１５によってその中心点が適切な座標に変位させられたドット集合を表示するための手段であり、例えば、その中心点を中心とする円又は楕円によってそのドット集合の中心及び範囲を出力部３に表示する。

具体的には、ドット集合表示部１６は、例えば、主成分分析により各中心点に対応するドット集合の楕円推定を行い、ドット密度勾配ベクトルのそれぞれの始点座標のＸ成分の平均値とＹ成分の平均値とを座標値とする中心点と、その中心点で直交する長径及び短径であり（それら長径及び短径は、Ｘ軸又はＹ軸に対して角度を形成し得る。）、それぞれ第二標準偏差の長さとなる短径及び長径（そのドット集合を構成するドット群の約９５％がその楕円領域内に含まれることを意味する。）とを有する楕円のその中心点とその境界線とを強調表示する。

図８は、ドット集合検出装置１００が、図７において仮設定された中心点ＮＡ１、ＮＢ１、ＮＣ１を対応付け部１４及び中心点修正部１５によって中心点ＮＡ２、ＮＢ２、ＮＣ２に変位させた後、ドット集合表示部１６によってそれら中心点ＮＡ２、ＮＢ２、ＮＣ２のそれぞれに対応するドット集合Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（図２参照。）を楕円で表現した状態を示す図である。

また、図９は、ドット集合検出装置１００が、中心点仮設定部１３によって、中心点ＮＡ１（図７参照。）を仮設定することなく、ドット密度のみに基づいて中心点ＮＢ１、ＮＣ１を仮設定し、対応付け部１４及び中心点修正部１５によってそれら中心点ＮＢ１、ＮＣ１を中心点ＮＢ３、ＮＣ３に変位させた後、ドット集合表示部１６によってそれら中心点ＮＢ３、ＮＣ３のそれぞれに対応するドット集合Ｃ４、Ｃ３を楕円で表現した状態を示す図である。

図８と図９とを比較すると、図８の中心点ＮＣ２と図９の中心点ＮＣ３とが同じ座標を有し、同じドット密度勾配ベクトル群で構成される楕円領域で表されるドット集合Ｃ３の範囲を有するが、図８における二つの楕円領域（中心点ＮＡ２を有する楕円と中心点ＮＢ２を有する楕円）で表されるドット集合Ｃ１、Ｃ２が、図９では一つの楕円領域（中心点ＮＢ３を有する楕円）で表されるドット集合Ｃ４で表現されていることが分かる。

その結果、図９の中心点ＮＢ３の座標は、図８の中心点ＮＡ２、ＮＢ２の座標のいずれとも異なるものとなり、図８の中心点ＮＡ２に属するドット密度勾配ベクトル群と中心点ＮＢ２に属するドット密度勾配ベクトル群とが、図９の中心点ＮＢ３に属するドット密度勾配ベクトル群を構成することとなる。

これは、本来的には図７の中心点ＮＢ１に属するべきではないドット密度勾配ベクトル群（図８の中心点ＮＡ２に属すべきドット密度勾配ベクトル群）が図９の中心点ＮＢ３に属することとなり、図９の中心点ＮＢ３の座標が図８の中心点ＮＢ２の座標より左寄りに位置することとなるので、ドット集合検出装置１００は、本来的には中心点ＮＢ２を中心とするドット集合を検出できない結果となる（図９の中心点ＮＢ３を中心とするドット集合Ｃ４として誤検出してしまうこととなる。）。

このように、ドット密度に基づく中心点の仮設定に加え、ランダム或いは一定の規則に従って中心点を仮設定することは、ノイズの除去（特定の中心点に属すべきでないドット密度勾配ベクトルをその特定の中心点以外の他の中心点に属させる操作）を可能とし、ドット集合の中心点及び範囲を決定する際のそれらノイズによる影響を排除することができる。

なお、ドット集合表示部１６は、検出されたドット集合から、最終的にその操作者に対して表示すべきドット集合を選別するようにしてもよい。具体的には、ドット集合表示部１６は、ドット集合のそれぞれに対応する塊らしさを表す値（後述）が所定値以上となるドット集合を表示し、その塊らしさを表す値（後述）が所定値未満となるドット集合を表示対象から除外するようにしてもよい。

塊状性評価部１７は、対応付け部１４によって対応づけられたドット密度勾配ベクトルと中心点とで表されるドット集合であり、中心点修正部１５によってその中心点が適切な座標に変位させられたドット集合の塊状性（塊らしさ）を評価するための手段であり、例えば、ドット集合表示部１６が生成した円又は楕円に含まれるドットの数、特異画素の数、二次特異画素の数、又は、所定の大きさ以上のドット密度勾配ベクトルの数をその円又は楕円の面積で除した値（以下、「塊状性評価値」とする。）を算出する。

塊状性評価値は、その値が大きい程（例えば、楕円に含まれる特異画素の数が大きい程）、塊状性（塊らしさ）が高いドット集合であることを意味する。

また、ドット集合表示部１６は、生成した円又は楕円のうち、塊状性評価部１７によって算出された塊状性評価値が所定値以上となる円又は楕円を表示し、塊状性評価値が所定値未満となる円又は楕円を表示対象から除外することによって、塊らしさが高いドット集合を選択的に表示することができる。

次に、図１０を参照しながら、ドット集合検出装置１００がドット集合を検出する処理（以下、「ドット集合検出処理」とする。）の流れについて説明する。なお、図１０は、ドット集合検出処理の流れを示すフローチャートである。

最初に、ドット集合検出装置１００の制御部１は、処理対象画像生成部１０により、画像撮像部２が撮像した表面画像に基づいて処理対象画像（ドット画像）を生成する（ステップＳ１）（図２参照。）。

その後、制御部１は、ドット密度取得部１１により、その処理対象画像（ドット画像）における単位領域（その表面画像の９画素で構成される領域）のそれぞれのドット密度を取得する（ステップＳ２）（図３参照。）。

その後、制御部１は、ドット密度勾配ベクトル導出部１２により、それら単位領域のそれぞれのドット密度に基づいてそれら単位領域のそれぞれに対応するドット密度勾配ベクトルを上述の方法に従って導き出し（ステップＳ３）（図４及び図５参照。）、大きさが所定値（例えば、「１」である。）以下となるドット密度勾配ベクトルを後続の処理の対象から除外するよう、大きさがその所定値以下となるドット密度勾配ベクトルを削除する（図６参照。）。

その後、制御部１は、中心点仮設定部１３により、ドット密度が大きい順に単位領域の中心画素の座標を所定数だけ中心点として仮設定する（ステップＳ４）（図７の中心点ＮＢ１、ＮＣ１参照。）。

なお、中心点のそれぞれは、二つの中心点間の距離が所定距離以上となるように仮設定される。これは、例えば図３では、ドット密度が「３」となる単位領域が隣接しているが、そのような場合に二つの中心点間の距離に関する制限を加えなければ、それら隣接する単位領域の中心画素の座標の全てが中心点として仮設定されてしまい、一つのドット集合が複数のドット集合として検出されてしまうこととなるからである。

具体的には、ドット密度が「３」である単位領域に中心点を仮設定した後に、同じくドット密度が「３」である隣接する単位領域に別の中心点を仮設定しようとする場合、中心点仮設定部１３は、既に仮設定された中心点と新たに仮設定しようとする中心点との間の距離が所定距離未満であるとしてその新たな中心点の仮設定を省略し、中心点を仮設定すべき次の単位領域に対する同様の判定処理に移行する。

その後、制御部１は更に、中心点仮設定部１３により、ランダムに選択された或いは一定の規則に従って選択された所定数の座標を中心点として仮設定する（ステップＳ４）（図７の中心点ＮＡ１参照。）。

この場合も、前述と同様、中心点のそれぞれは、二つの中心点間の距離が所定距離以上となるように仮設定され、その条件を満たす中心点の数がその所定数と一致しない場合には、中心点仮設定部１３は、その所定値（ドット密度勾配ベクトルの大きさに関する閾値）を調整することによって仮設定される中心点の数がその所定数と一致するようにする。

その後、制御部１は、対応付け部１４により、ドット密度勾配ベクトル導出部１２が導き出した単位領域毎のドット密度勾配ベクトルであり、大きさが所定値以上のドット密度勾配ベクトルのそれぞれを、中心点仮設定部１３が仮設定した中心点のいずれか一つに対応付ける（ステップＳ５）。

この対応付けは、例えば、ドット密度勾配ベクトルの始点座標から各中心点までの距離のそれぞれに対して、そのドット密度勾配ベクトルの大きさ及び向きに基づいた所定の重み付けを行い、その重み付けが行われた距離のうちの最小値をもたらす中心点にその密度勾配ベクトルを属させるという処理を全てのドット密度勾配ベクトルに対して実行することによって実現される。

その後、制御部１は、中心点修正部１５により、対応付け部１４が対応付けたドット密度勾配ベクトルと中心点との間の対応関係に基づいて、中心点仮設定部１３が仮設定した中心点ＮＡ１、ＮＢ１、ＮＣ１の座標を修正し（ステップＳ６）、それら中心点ＮＡ１、ＮＢ１、ＮＣ１を修正後の座標ＮＡ２、ＮＢ２、ＮＣ２に変位させる（図８参照。）。

この修正は、例えば、修正対象となる一つの中心点に現に属するドット密度勾配ベクトルのそれぞれの始点座標と修正後（変位後）の新たな中心点との間の距離の合計又は平均値が最小となるようにその新たな修正後の中心点の座標を決定することによって実現される。

その後、制御部１は、中心点仮設定部１３が仮設定した全ての中心点の、修正前の座標と修正後の座標との間の変位量が、閾値ＴＨ以下となったか否かを判定する（ステップＳ７）。

中心点仮設定部１３が仮設定した中心点の変位量が一つでもその閾値ＴＨを上回る場合（ステップＳ７のＮＯ）、制御部１は、対応付け部１４による対応付け（ステップＳ５）と中心点修正部１５による修正（ステップＳ６）とを再び実行し、全ての中心点の変位量が閾値ＴＨ以下となるまで、ステップＳ５〜ステップＳ７の処理を繰り返す。

中心点仮設定部１３が設定した全ての中心点の変位量がその閾値ＴＨ以下となった場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、制御部１は、塊状性評価部１７により修正後の中心点を中心とするドット集合のそれぞれの塊状性評価値を算出する（ステップＳ８）。

その後、制御部１は、ドット集合表示部１６により、修正後の中心点を中心とするドット集合のそれぞれを出力部３に表示する（ステップＳ９）（図８参照。）。

この表示は、例えば、主成分分析を用いて、中心点仮設定部１３が仮設定した中心点ＮＡ１、ＮＢ１、ＮＣ１であり、中心点修正部１５がその座標を修正した中心点ＮＡ２、ＮＢ２、ＮＣ２を中心とする楕円を生成し、その楕円を出力部３に表示することによって実現される。

このとき、制御部１は、塊状性評価部１７が算出した塊状性評価値が所定値未満となるドット集合を表す楕円を表示対象から除外することによって、塊らしさの強いドット集合を選択的に表示するようにしてもよい。

或いは、制御部１は、ステップＳ５〜ステップＳ７の処理の繰り返し回数が所定数に達した場合に、塊状性評価部１７によりその時点における中心点を中心とするドット集合のそれぞれの塊状性評価値を算出した上で、ドット集合表示部１６により、その時点における中心点を中心とするドット集合を出力部３に表示するようにしてもよい。

このときも同様に、制御部１は、塊状性評価部１７が算出した塊状性評価値が所定値未満となるドット集合を表す楕円を表示対象から除外することによって、塊らしさの強いドット集合を選択的に表示するようにしてもよい。

このようにして、ドット集合検出装置１００は、処理対象画像（ドット画像）における塊状のドット集合を検出し、そのドット集合の特徴（中心座標及び範囲）をその操作者に分かり易く提示することができる。

その操作者は、その処理対象画像（ドット画像）が、複数の搬送ローラを利用して製造工程内を搬送される長尺の製品の表面画像に基づくものであれば、その製品の表面上に分布する特異部分の形成原因（例えば、故障した洗浄水用ノズルである。）の設置位置（例えば、中心点のＸ座標に対応する。）、特異部分の形成開始時刻（例えば、楕円範囲内のＹ軸方向の上端に位置する点のＹ座標に対応する。）、特異部分の形成終了時刻（例えば、楕円範囲内のＹ軸方向の下端に位置する点のＹ座標に対応する。）、又は特異部分の継続時間（例えば、楕円範囲のＹ軸方向の上端と下端との間の幅に対応する。）等を推定することができる。その結果、その操作者は、それら特異部分の形成原因や形成タイミングを早期に特定し、製品の歩留まりを向上させ、不良品の製造を最低限に抑えることができる。

また、その操作者は、その処理対象画像（ドット画像）が、表面に模様が形成される製品の表面画像に基づくものであれば、そのドット集合の検出結果に基づいて、その模様が意図した通りに形成されたか否かを判定することができる。

また、ドット集合検出装置１００は、ドット密度の変動の大きさ及び向きを表すドット密度勾配ベクトルを用いてドット集合を検出するので、処理対象画像（ドット画像）の平均ドット密度（処理対象画像（ドット画像）における特異画素（ドット）の分布が全体的に密であるか粗であるか）にかかわらず、ドット集合を的確に検出することができる。

また、ドット集合検出装置１００は、処理対象画像生成部１０が処理対象画像（ドット画像）を生成する際の条件（例えば、単位領域の大きさである。）、及び、中心点仮設定部１３が中心点を仮設定する際の条件（例えば、仮設定される二つの中心点の間の最小距離、中心点が仮設定される単位領域の最小ドット密度、ランダム或いは一定の規則に従って仮設定される中心点の数、ドット密度に基づいて仮設定される中心点の数、仮設定される中心点の合計数である。）を、その処理対象画像（ドット画像）の基となる基礎画像（例えば、表面画像である。）の性質に応じて任意に設定できるので、その基礎画像の性質の違いにかかわらずドット集合を的確に検出することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例において、ドット集合検出装置１００は、ドット集合表示部１６により、中心点仮設定部１３が仮設定した中心点のそれぞれに対応するドット集合を表示するが、複数のドット集合を結合し一つのドット集合として表示するようにしてもよい。

具体的には、ドット集合表示部１６は、二つのドット集合のそれぞれを表す二つの楕円の中心点、形状、配置、及び重複面積の少なくとも一つが所定の条件を満たす場合に（例えば、重複面積が所定値以上となる場合に）、それら二つのドット集合を結合し、新たな中心点の座標（例えば、二つの中心点の間の中点である。）を決定した上で、結合後の一つのドット集合を表す楕円を表示するようにしてもよい。

１ 制御部
２ 画像取得部
３ 出力部
１０ 処理対象画像生成部
１１ ドット密度取得部
１２ ドット密度勾配ベクトル導出部
１３ 中心点仮設定部
１４ 対応付け部
１５ 中心点修正部
１６ ドット集合表示部
１７ 塊状性評価部
１００ ドット集合検出装置

Claims (6)

1. ドット画像から塊状のドット集合を検出するドット集合検出装置であって、
   前記ドット画像における単位領域のそれぞれのドット密度を取得するドット密度取得部と、
   前記ドット画像における単位領域のそれぞれのドット密度に基づいて該単位領域のそれぞれに対応するドット密度勾配ベクトルを導き出すドット密度勾配ベクトル導出部と、
   前記ドット集合の中心となり得る中心点を仮設定する中心点仮設定部と、
   前記ドット密度勾配ベクトルのそれぞれと前記中心点の一つとを対応付ける対応付け部と、
   前記中心点と前記ドット密度勾配ベクトルのそれぞれとの間の対応関係に基づいて前記中心点の座標を修正する中心点修正部と、
   前記中心点と前記ドット密度勾配ベクトルのそれぞれとの間の対応関係に基づいて検出したドット集合に関する情報を表示するドット集合表示部と、
   を備えることを特徴とするドット集合検出装置。
2. 前記ドット集合表示部は、前記中心点の座標を中心としながら、前記中心点に属するドット密度勾配ベクトルに対応する複数の単位領域を囲む円又は楕円を表示する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のドット集合検出装置。
3. 前記ドット集合表示部は、前記円又は楕円のうち、前記円又は楕円に含まれるドット数を前記円又は楕円の面積で除した値が所定値以上となる円又は楕円を表示する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のドット集合検出装置。
4. 前記中心点仮設定部は、中心点間の距離を所定距離以上としながら、ドット密度が所定値以上となる単位領域の座標と、ランダムに選択された単位領域の座標、及び、所定の規則に従って選択された単位領域の座標のうちの少なくとも一方の座標とを含む所定数の座標を中心点の座標として仮設定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のドット集合検出装置。
5. 前記ドット集合表示部は、前記中心点修正部によって修正された全ての中心点の修正前の座標と修正後の座標との間の距離が所定距離以下となった場合に、前記ドット集合に関する情報を表示する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のドット集合検出装置。
6. ドット画像から塊状のドット集合を検出するドット集合検出方法であって、
   前記ドット画像における単位領域のそれぞれのドット密度を取得するドット密度取得ステップと、
   前記ドット画像における単位領域のそれぞれのドット密度に基づいて該単位領域のそれぞれに対応するドット密度勾配ベクトルを導き出すドット密度勾配ベクトル導出ステップと、
   前記ドット集合の中心となり得る中心点を仮設定する中心点仮設定ステップと、
   前記ドット密度勾配ベクトルのそれぞれと仮設定された前記中心点の一つとを対応付ける第一対応付けステップと、
   前記中心点仮設定ステップにおいて仮設定された前記中心点と前記ドット密度勾配ベクトルとの間の対応関係に基づいて前記中心点の座標を修正する第一中心点修正ステップと、
   前記ドット密度勾配ベクトルのそれぞれと修正後の前記中心点の一つとを対応付ける第二対応付けステップと、
   前記第二対応付けステップにおいて対応付けられた前記中心点と前記ドット密度勾配ベクトルとの間の対応関係に基づいて前記中心点の座標を修正する第二中心点修正ステップと、
   前記第二中心点修正ステップにおいて修正された全ての中心点の修正前の座標と修正後の座標との間の距離が所定距離以下となった場合、或いは、修正回数が所定数に達した場合に、前記中心点に属するドット密度勾配ベクトルに対応する複数の単位領域を囲む円又は楕円のうち、該円又は楕円に含まれるドット数を該円又は楕円の面積で除した値が所定値以上となる円又は楕円を表示するドット集合表示ステップと、
   を含むことを特徴とするドット集合検出方法。

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