JP2013003062A - 画像生成装置および欠陥検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な装置で容易に制御でき、高い検査精度を維持することが可能な欠陥検査装置に好適な画像生成装置およびこれを用いた欠陥検査装置を提供する。
【解決手段】 画像入力部５１が、被写体であるシート状成型体を撮像して２次元画像データを取得すると、画像処理部５２が、２次元画像データに対して予め定める画像処理を施して解析用画像データを生成する。画像出力部５３は、生成された解析用画像データを解析装置に対して出力する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、撮像して得られた画像データに対して画像処理を行い、処理済みの画像データを新たに生成する画像生成装置および画像生成装置を備える欠陥検査装置に関する。

光を透過または反射することによって特定の透過光または反射光を生じさせる光学的特徴を有する光学シートが、表示装置の視認性、防汚性、防眩性などを改良するために用いられる。光学シートにおける光の透過特性および反射特性（以下では「光学特性」という）は、光学シートの材質および光学シート表面の状態などによって決定される。光学シートの材質として、樹脂材料がよく使用されるため、光学シートに特定の光学特性を付与するためには、たとえば加熱成形などを行う。

光学シートの製造方法において、その最終工程では、付与された光学特性が所定の範囲内にあるかどうか、欠陥部分があるかどうかなどを検査する必要がある。検査方法としては種々の手法があるが、たとえば、連続的に搬送される光学シートの表面に光源からの光を照射し、その反射光に基づいて検査することができる。

反射光は、光学センサによって受光し、得られた反射光像に基づいて光学特性を数値化して評価したり、得られた反射光像に特定の画像処理を施して欠陥の有無を判断する。

特許文献１には、シート状の被検査体の２次元画像を撮像し、撮像された２次元画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検査装置が記載されている。

特開２００７−２１８６２９号公報

特許文献１記載の欠陥検査装置は、２次元画像を用いることで、反射光像の変化に関する情報を取得することができ、検査精度を高めることができるが、その代わりに、情報量が多い２次元画像を処理する必要がある。画像生成装置から出力される２次元画像を対象に、画像解析部において欠陥位置を解析するが、１つの画像生成装置に対して１つの画像解析部が割り当てられ、さらに画像解析部の解析結果に基づいて欠陥マップを作成するコントロールＣＰＵが必要となる。

このように、特許文献１記載の欠陥検査装置は、検査精度を高めることができるが、装置規模は大きくなり、装置全体の制御も複雑なものとなる。

本発明の目的は、簡易な装置で容易に制御でき、高い検査精度を維持することが可能な欠陥検査装置に好適な画像生成装置およびこれを用いた欠陥検査装置を提供することである。

本発明は、画像解析を行う画像解析装置とデータ通信可能に構成され、前記画像解析装置に解析用画像データを出力する画像生成装置であって、
被写体を撮像して２次元画像データを取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記２次元画像データに対して予め定める画像処理を施して前記解析用画像データを生成する生成手段と、
前記生成手段が生成した前記解析用画像データを前記画像解析装置に出力する出力手段とを備えることを特徴とする画像生成装置である。

また本発明は、実装基板をさらに備え、
前記取得手段は、光電変換素子と、前記被写体からの反射光を前記光電変換素子の表面に結像させる光学部材とを有し、
前記光電変換素子と、前記生成手段と、前記出力手段とは、前記実装基板に実装されていることを特徴とする。

また本発明は、被写体を撮像する撮像装置および画像解析を行う画像解析装置とデータ通信可能に構成され、前記画像解析装置に解析用画像データを出力する画像生成装置であって、
前記撮像装置が撮像した２次元画像データを取り込む取込手段と、
前記取込手段が取り込んだ前記２次元画像データに対して予め定める画像処理を施して前記解析用画像データを生成する生成手段と、
前記生成手段が生成した前記解析用画像データを前記画像解析装置に出力する出力手段とを備えることを特徴とする画像生成装置である。

また本発明は、情報処理装置に対して着脱可能な拡張ボードとして構成されることを特徴とする。

また本発明は、前記生成手段は、論理構成が書き換え可能な集積回路素子で構成されることを特徴とする。

また本発明は、前記画像処理は、階調変換処理、画素間引き処理または投影処理のいずれかであることを特徴とする。

また本発明は、前記生成手段は、前記２次元画像データに対してライン合成積算処理を施すことにより、前記解析用画像データとして１次元画像データを生成することを特徴とする。

また本発明は、長尺のシート状成型体を搬送する搬送部と、
搬送される前記シート状成型体に光を照射する照明部と、
前記シート状成型体に照射された光の反射光または透過光を撮像して解析用画像データを生成し、生成した解析用画像データを出力する上記の画像生成装置と、
前記画像生成装置から出力された前記解析用画像データに基づいて画像解析を行い、前記シート状成型体の欠陥を検出する画像解析装置とを備えることを特徴とする欠陥検査装置である。

本発明によれば、取得手段が、被写体を撮像して２次元画像データを取得すると、生成手段が、前記取得手段が取得した前記２次元画像データに対して予め定める画像処理を施して前記解析用画像データを生成する。出力手段は、前記生成手段が生成した前記解析用画像データを前記画像解析装置に出力する。

撮像した２次元画像データに対して画像処理を施し、たとえば欠陥検査のための解析用画像データとして画像解析装置に出力することにより、画像解析装置は、画像解析に適した画像データを取得できるので、画像処理を行う必要がない。

したがって、このような画像生成装置を用いた欠陥検査装置は、簡易な装置で容易に制御でき、高い検査精度を維持することができる。

また本発明によれば、光電変換素子と、生成手段と、出力手段とが実装基板に実装され、小型でありながら十分な処理速度で解析用画像データを生成および出力することができる。

また本発明によれば、取込手段が、前記撮像装置が撮像した２次元画像データを取り込むと、生成手段が、前記取込手段が取り込んだ前記２次元画像データに対して予め定める画像処理を施して前記解析用画像データを生成する。出力手段は、前記生成手段が生成した前記解析用画像データを前記画像解析装置に出力する。

撮像装置から取り込んだ２次元画像データに対して画像処理を施し、たとえば欠陥検査のための解析用画像データとして画像解析装置に出力することにより、画像解析装置は、画像解析に適した画像データを取得できるので、画像処理を行う必要がない。

したがって、このような画像生成装置を用いた欠陥検査装置は、簡易な装置で容易に制御でき、高い検査精度を維持することができる。

また本発明によれば、拡張ボードとして構成され、パーソナルコンピュータや画像解析装置などの情報処理装置に装着して使用することができる。

また本発明によれば、前記生成手段は、論理構成が書き換え可能な集積回路素子で構成され、出力先の画像解析装置に応じて画像処理の内容を変更し、最適な解析用画像データを生成することができる。

また本発明によれば、前記画像処理は、階調変換処理、画素間引き処理または投影処理によって、２次元画像データよりもデータ量が小さな画像データとして解析用画像データを生成することができる。

また本発明によれば、前記生成手段は、前記２次元画像データに対してライン合成積算処理を施すことにより、前記解析用画像データとして１次元画像データを生成する。これにより、複数の撮影角度の散乱光学系画像の積算画像データを生成することができる。

また本発明によれば、搬送部が長尺のシート状成型体を搬送し、照明部が搬送される前記シート状成型体に光を照射する。画像生成装置は、前記シート状成型体に照射された光の反射光または透過光を撮像して解析用画像データを生成し、生成した解析用画像データを出力する。画像解析装置は、前記画像生成装置から出力された前記解析用画像データに基づいて画像解析を行い、前記シート状成型体の欠陥を検出する。

簡易な装置で容易に制御でき、高い検査精度を維持することが可能な欠陥検査装置を提供することができる。

欠陥検査装置１の構成を示す模式図である。 欠陥検査装置１の構成を示すブロック図である。 画像生成装置５の構成を示すブロック図である。 画像生成装置５による画像生成の一例を示す模式図である。 他の実施形態である画像生成装置７の構成を示すブロック図である。 画像処理部５２の構成を示すブロック図である。 ＲＴ−ＬＣＩ処理における画像処理部５２の各部の動作フローを示す図である。

本発明の実施形態である欠陥検査装置は、熱可塑性樹脂などのシート状成形体の欠陥箇所（または欠陥領域）を検出する装置である。

被検査体であるシート状成形体は、押出機から押し出された熱可塑性樹脂をロールの隙間に通して表面を平滑にしたり凹凸形状を付与するなどの処理が施され、引取ロールにより搬送ロール上を冷却されながら引き取ることにより成形される。本実施形態のシート状成形体に適用可能な熱可塑性樹脂は、たとえば、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体（ＭＳ樹脂）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、トリアセチルセルロール樹脂（ＴＡＣ）などである。シート状成形体は、これら熱可塑性樹脂の単層シート、積層シートなどから成形される。

また、シート状成形体に生じる欠陥例としては、押し傷、成形時の気泡などにより生じる点状欠陥、折り目あとなどにより生じるいわゆるクニック、厚さの違いにより生じるいわゆる原反スジなどを挙げることができる。

図１は、欠陥検査装置１の構成を示す模式図である。欠陥検査装置１は、搬送手段により一定幅で長手方向に連続するシート状成形体２を一定方向に移送し、この移送過程で照明４により照明されたシート面を画像生成装置５により撮像し、画像生成装置５が、撮像した２次元画像データに基づいて解析用画像データを生成し、解析装置６が画像生成装置５から出力される解析用画像データに基づいて欠陥検査を行うものである。

欠陥検査装置１の各構成について詳細に説明する。図２は、欠陥検査装置１の構成を示すブロック図である。

欠陥検査装置１は、一定幅で長手方向に連続するシート状成形体２を搬送する搬送手段３と、照明４から照射される照射光のシート状成形体２による反射像または透過像を含む２次元画像を撮像するとともに、所定の画像処理を施して２次元画像データから解析用画像データを生成する画像生成装置５と、解析用画像データに基づいてシート状成形体２の欠陥を検出するとともに、解析用画像データに基づく欠陥位置を、シート状成形体２の欠陥位置に変換する変換処理を行う解析装置６と、情報処理装置８とを備えている。

搬送手段３は、例えば、シート状成形体２を搬送方向に搬送する送出ローラと受取ローラを備え、ロータリーエンコーダなどにより搬送距離を計測する。本実施形態では搬送速度は、搬送方向に２〜１２ｍ／分程度に設定される。

照明４は、搬送方向に直交するシート状成形体２の幅方向を線状に照明し、画像生成装置５で撮影される画像に線状の反射像が含まれるように配置されている。照明４の光源としては、メタルハライドランプ、ハロゲン伝送ライト、蛍光灯など、シート状成形体２の組成および性質に影響を与えない光を照射するものであれば、特に限定されない。なお、照明４を、シート状成形体２を挟んで画像生成装置５とは反対側に設置し、画像生成装置５で撮像された画像に、シート状成形体２を透過する透過像が含まれるようにしてもよい。

画像生成装置５は、複数の画像生成装置５_１〜５_ｎからなり、シート状成形体２の幅方向の全領域を撮像するように配置されている。被検体であるシート状成形体２の幅方向の全領域を撮像し、長手方向に連続するシート状成形体２を搬送することにより、効率的にシート状成形体２の全領域の欠陥を検査することができる。

ここで、各画像生成装置５_１〜５_ｎが撮像した２次元画像の搬送方向の長さａは、各画像生成装置５_１〜５_ｎが、連続的に２次元画像を取り込む際の取り込み間隔においてシート状成形体２が搬送される搬送距離ｂの少なくとも２倍以上であることが好ましい。つまり、搬送されるシート状成形体２の同一領域を２回以上撮像することが好ましい。

また、照明４による線状照明像の搬送方向の大きさが、シート状成形体２が搬送される距離ｂの少なくとも２倍以上となるようにすることにより、線状照明像内でも高精度に欠陥を検出することができる。このように２次元画像の搬送方向の長さａを画像取込期間における搬送距離ｂよりも大きくし、シート状成形体２の同一部分の撮像数を増加させることにより、高精度に欠陥を検査することができる。

さらに画像生成装置５_１〜５_ｎは、撮像した２次元画像データに対して所定の画像処理を施すことで、後の解析装置６において行う解析処理に適した画像データである解析用画像データを生成し、生成した解析用画像データを解析装置６に出力する。

解析装置６は、各画像生成装置５_１〜５_ｎから出力された解析用画像データを入力する解析画像入力手段６１_１〜６１_ｎと、各解析画像入力手段６１_１〜６１_ｎから入力された解析用画像データに基づいて欠陥を検出し、シート状成形体２の欠陥位置を解析して欠陥位置データを出力する画像解析部６２_１〜６２_ｎと、各画像解析部６２_１〜６２_ｎから出力された欠陥位置データに基づいてシート状成形体２の欠陥位置を示す欠陥マップを作成するとともに、各構成部を統括的に制御するコントロールＣＰＵ６３と、作成された欠陥マップを表示する表示部６４とを備えている。

解析画像入力手段６１_１〜６１_ｎを介して入力された各画像生成装置５_１〜５_ｎの解析用画像データは、それぞれ画像解析部６２_１〜６２_ｎに入力される。各画像解析部６２_１〜６２_ｎは、解析用画像データから欠陥を検出するとともに、解析用画像データにおける欠陥位置の座標をシート状成形体２上の位置に変換して欠陥位置データを生成し、この欠陥位置データをコントロールＣＰＵ６３に出力する。コントロールＣＰＵ６３は、欠陥位置データに基づいてシート状成形体２の全領域に対応する画像を合成して欠陥の位置を示す欠陥マップを作成する。この欠陥マップは、表示部６４に表示される。

情報処理装置８は、例えば、コンピュータ装置などからなり、解析装置６で作成された欠陥マップを記録する。また、情報処理装置８は、搬送手段３における搬送速度、画像生成装置５における画像取込タイミングパラメータ、欠陥に関する欠陥検出パラメータなどを設定および制御する。

図３は、画像生成装置５の構成を示すブロック図である。画像生成装置５は、画像入力部５１（取得手段）、画像処理部５２（生成手段）および画像出力部５３（出力手段）を有する。画像入力部５１は、２次元画像データを撮像するための光電変換素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal - Oxide Semiconductor）などのエリアセンサと、シート状成形体２による反射光または透過光をエリアセンサ表面に結像させる光学部材とからなる。画像処理部５２は、画像入力部５１で得られた画像データに対して所定の画像処理を施し、解析用画像データを生成する。所定の画像処理は、２次元画像データを、解析装置６で実行される解析処理に適した解析用画像データに変換する処理であればどのような処理であってもよい。たとえば、２次元画像データを、シート状成形体２の搬送方向に投影する投影処理、シート状成形体２の搬送方向およびシート状成形体２の幅方向に、それぞれ所定の画素数ごとに画素値を削除する間引き処理、各画素の階調値を低減する低階調化処理など、処理後のデータ量が、２次元画像データのデータ量に比べて小さくなるような画像処理を施すことが好ましい。

図４は、画像生成装置５による画像生成の一例を示す模式図である。画像入力部５１で得られた２次元画像Ｇのシート状成形体２の幅方向長さをｘ画素、搬送方向長さをｙ画素とし、各画素の階調値を２５６階調とする。たとえば、画像処理部５２において、シート状成形体２の搬送方向に投影処理を施した場合は、解析用画像として横がｘ画素で縦が１画素のライン画像Ｇ１が生成される。

また、２次元画像データに低階調化処理として２値化処理を施した場合は、解析用画像データとして横がｘ画素で縦がｙ画素の２値画像データが生成される。

画像処理部５２は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）など論理構成を書き換え可能な集積回路素子を用いることで、実行する画像処理の内容を適宜変更することができる。たとえば、情報処理装置８が画像処理部５２に対してアクセス可能に構成し、情報処理装置８に各種画像処理に対応した書き換えプログラムを記憶させておく。解析装置６そのものを変更した場合や、解析装置６で行う解析処理の内容を変更した場合は、その変更に応じて情報処理装置８が、画像処理部５２の集積回路の論理構成を書き換えることができる。

画像出力部５３は、解析装置６と接続するためのインターフェイスであり、画像処理部５２で生成された解析用画像データを解析装置６へと出力する。

画像入力部５１のエリアセンサ、画像処理部５２である集積回路素子および画像出力部５３であるインターフェイスは、たとえば、プリント配線基板などの実装基板に実装され、実装基板に設けられた信号配線を介して２次元画像データおよび解析用画像データの入出力を行う。１枚の実装基板に、エリアセンサ、画像処理部５２および画像出力部５３が実装されていてもよく、複数の実装基板にそれぞれ実装され、実装基板に設けられたコネクタ同士をケーブルで接続してもよい。実装基板は、公知のものを用いることができ、誘電体層がＦＲ−４やポリイミドからなる樹脂基板、誘電体層がアルミナなどのセラミックスからなるセラミックス基板を用いることができる。

実装基板上に各素子を実装することで、装置規模が小型でありながら実装基板の配線によってデータのやりとりを行うので、十分な処理速度で解析用画像データを生成および出力することができる。

図５は、他の実施形態である画像生成装置７の構成を示すブロック図である。画像生成装置７は、撮像部７１ａ、入力インターフェイス７１ｂ、画像処理部７２、画像出力部７３を有する。入力インターフェイス７１ｂ、画像処理部７２、画像出力部７３は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの計算機９に接続されて使用される拡張ボードであって、入力インターフェイス７１ｂによって撮像部７１ａと接続し、画像出力部７３によって解析装置６と接続する。

撮像部７１ａは、シート状成形体２による反射像または透過像を含む２次元画像を撮像するＣＣＤまたはＣＭＯＳなどのエリアセンサからなる。入力インターフェイス７１ｂは、撮像部７１ａで撮像された２次元画像データを取り込み、画像処理部７２へと出力する。画像処理部７２および画像出力部７３は、それぞれ画像処理部５２および画像出力部７３と同様の機能を有するので説明は省略する。

論理構成を書き換え可能な集積回路で実現される画像処理部７２の画像処理内容を変更する場合は、画像処理ボードが接続されたパーソナルコンピュータから画像処理部７２にアクセスし、論理構成を書き換えることができる。

次に、画像生成装置５，７が、解析用画像データとしてリアルタイム・ライン合成積算（ＲＴ−ＬＣＩ：Real Time Line Composition and Integration）画像を生成する場合について説明する。

ＲＴ−ＬＣＩを行う画像生成装置５の各部の構成について説明する。ここで、ＲＴ−ＬＣＩの画像処理を行う際に使用する撮影角度の種類数をｋ（ｋは２以上の整数）とする。また、後述する微分オペレータの行数をｍ（ｍは自然数）とする。なお、撮影角度の種類数ｋおよび微分オペレータの行数ｍは任意に設定でき、処理を実行する前に予め１つの値を設定しておく。また、説明を簡単にするため、画像入力部５１が画像を撮影してから次の画像を撮影するまでの期間（１フレーム期間）に、シート状成形体２（以下では被検査物２ともいう）が移動する距離を移動幅とし、後述のデータ抽出部が抽出するラインデータ（１ラインの部分画像データ）の幅が示す実距離（被検査物２表面での距離）は、上記移動幅と同一であるとする。また、微分オペレータの列数は、２以上であってもよいが、ここでは、１であるものとする。

図６は、画像処理部５２の構成を示すブロック図である。上述のように、画像処理部５２は、演算部１０および記憶部２０を備える。演算部１０は、データ抽出部（同一ライン抽出手段）１１、第１区分判定部１２、データ格納部（ライン合成手段）１３、全区分判定部１４、変化量算出部（オペレータ演算手段）１５、同一箇所判定抽出部１６、積算部（積算手段）１７および画像生成部（画像生成手段）１８を備える。記憶部２０は、第１の記憶部２１、第２の記憶部２２、第３の記憶部２３および第４の記憶部２４を備える。第２の記憶部２２は、第１の領域２２１、第２の領域２２２、第ｋの領域２２ｋを備える。第１の領域２２１〜第ｋの領域２２ｋは、それぞれｍ個の区分に分割されている。

データ抽出部１１は、第１の抽出部１１１、第２の抽出部１１２、・・・第ｋの抽出部１１ｋを備える。第１の抽出部１１１は、第１の記憶部２１に格納されている画像データから、画像データ上における所定の位置のラインデータ（例えば、１番下のラインデータ）を抽出するものである。ここで、第１の抽出部１１１が抽出する所定の位置のラインデータを１番目のラインデータとする。第２の抽出部１１２は、画像データ上における上記所定の位置のラインデータから被検査物２の移動方向側に隣接しているラインデータ（２番目のラインデータ）を抽出するものである。第ｋの抽出部は、画像データ上における上記所定の位置のラインデータから被検査物２の移動方向に向かってｋ番目のラインデータを抽出するものである。まとめると、データ抽出部１１は、複数の異なる画像データの中から画像データ上における位置が同一である１ラインのラインデータをそれぞれ抽出するものであり、上記画像データ上における異なる複数の位置について上記ラインデータをそれぞれ抽出するものである。

第１区分判定部１２は、第１の判定部１２１、第２の判定部１２２、・・・第ｋの判定部１２ｋを備える。第１の判定部１２１は、第２の記憶部２２における第１の領域２２１の第１の区分にラインデータがすでに格納されているか否かを判定するものである。第２の判定部１２２は、第２の記憶部２２における第２の領域２２２の第１の区分にラインデータがすでに格納されているか否かを判定するものである。第ｋの判定部１２ｋは、第２の記憶部２２における第ｋの領域２２ｋの第１の区分にラインデータがすでに格納されているか否かを判定するものである。

データ格納部１３は、第１の格納部１３１、第２の格納部１３２、・・・第ｋの格納部１３ｋを備える。第１の格納部１３１は、第１区分判定部１２の第１の判定部１２１が第１の領域２２１の第１の区分にラインデータがないと判定した場合、第１の抽出部１１１が抽出したラインデータを第１の領域２２１の第１の区分に格納する。一方、第１区分判定部１２の第１の判定部１２１が第１の領域２２１の第１の区分にラインデータがあると判定した場合、第１の格納部１３１は、第１の領域２２１の各区分に格納されているデータの格納場所をそれぞれ１区分ずつ繰り上げて移動させる。つまり、第１の区分に格納されているラインデータを第２の区分に移動させ、第ｍ−１の区分に格納されているラインデータを第ｍの区分に移動させる。このとき、第ｍの区分にラインデータが格納されている場合は、そのラインデータを破棄もしくは不図示のバックアップ用の場所に移動させる。第１の格納部１３１は、各区分に格納されているラインデータの格納場所を移動させた後、第１の抽出部１１１が抽出したラインデータを第１の領域２２１の第１の区分に格納する。また、第１の格納部１３１は、第１の抽出部１１１によって画像データ上における所定の位置のラインデータが複数抽出されると、抽出された複数のラインデータを第１の領域２２１の連続する区分に格納させることによって、抽出された複数のラインデータを１つのライン合成画像データに合成する。

第２の格納部１３２は、第１の格納部１３１と同様に、第１区分判定部１２の第２の判定部１２２の判定に基づいて、第２の抽出部１１２が抽出したラインデータを第２の領域２２２の第１区分に格納する。また、第２の格納部１３２は、第２の抽出部１１２によって画像データ上における同一の位置のラインデータが複数抽出されると、抽出された複数のラインデータを第２の領域２２２の連続する区分に格納させることによって、抽出された複数のラインデータを１つのライン合成画像データに合成する。

第ｋの格納部１３ｋは、第１の格納部１３１と同様に、第１区分判定部１２の第ｋの判定部１２ｋの判定に基づいて、第ｋの抽出部１１ｋが抽出したラインデータを第ｋの領域２２ｋの第１区分に格納する。また、第ｋの格納部１３ｋは、第ｋの抽出部１１ｋによって画像データ上における同一の位置のラインデータが複数抽出されると、抽出された複数のラインデータを第ｋの領域２２ｋの連続する区分に格納させることによって、抽出された複数のラインデータを１つのライン合成画像データに合成する。

まとめると、データ格納部１３は、データ抽出部１１によって抽出されたラインデータを時系列に並べて複数ラインのライン合成画像データを生成するものであり、データ抽出部１１によって抽出されたラインデータを、画像データ上における位置ごとに、時系列に並べて異なる複数のライン合成画像データを生成するものである。

全区分判定部１４は、第１の判定部１４１、第２の判定部１４２、・・・第ｋの判定部１４ｋを備える。第１の判定部１４１は、第１の領域２２１の全区分（第１〜第ｍの区分）にラインデータが格納されているか否かを判定するものである。第２の判定部１４２は、第２の領域２２２の全区分（第１〜第ｍの区分）にラインデータが格納されているか否かを判定するものである。第ｋの判定部１４ｋは、第ｋの領域２２ｋの全区分（第１〜第ｍの区分）にラインデータが格納されているか否かを判定するものである。

変化量算出部１５は、第１の算出部１５１、第２の算出部１５２、・・・第ｋの算出部１５ｋを備える。第１の算出部１５１は、全区分判定部１４の第１の判定部１４１が全区分にラインデータが格納されていると判定した場合に、第１の領域２２１に格納されている複数のラインデータからなるライン合成画像データに対して微分オペレータ演算を行い、その結果として得られた強調画像データ（１ラインまたは複数ラインの画像データ）を第３の記憶部２３に格納する。第２の算出部１５２は、全区分判定部１４の第２の判定部１４２が全区分にラインデータが格納されていると判定した場合に、第２の領域２２２に格納されている複数のラインデータからなるライン合成画像データに対して微分オペレータ演算を行い、その結果として得られた強調画像データ（１ラインまたは複数ラインの画像データ）を第３の記憶部２３に格納する。第ｋの算出部１５ｋは、全区分判定部１４の第ｋの判定部１４ｋが全区分にラインデータが格納されていると判定した場合に、第ｋの領域２２ｋに格納されている複数のラインデータからなるライン合成画像データに対して微分オペレータ演算を行い、その結果として得られた強調画像データ（１ラインまたは複数ラインの画像データ）を第３の記憶部２３に格納する。なお、変化量算出部１５が行う演算処理の詳細は後述する。まとめると、変化量算出部１５は、複数のライン合成画像データに対してそれぞれ、輝度変化を強調するオペレータを用いた演算を行うことにより、１ラインまたは複数ラインの強調画像データをそれぞれ生成するものである。

同一箇所判定抽出部１６は、第３の記憶部２３に被検査物２の同一箇所を示す全撮影角度（ｋ種類）の強調画像データが格納されているか否かを判定する。同一箇所判定抽出部１６は、同一箇所を示す全撮影角度の強調画像データが格納されていると判定した場合は、そのｋ種類の強調画像データをそれぞれ抽出する。

積算部１７は、同一箇所判定抽出部１６が抽出した、被検査物２の同一箇所を示すｋ種類の強調画像データの輝度値を画素ごとに積算して１ラインまたは複数ラインの欠陥検査用画像データ（ＲＴ−ＬＣＩデータ）を生成する。積算部１７は、積算したｋ種類の強調画像データが示す被検査物２の位置を、積算した結果の欠陥検査用画像データに対応付けて第４の記憶部２４に格納する。

画像生成部１８は、第４の記憶部２４に格納されている各欠陥検査用画像データに対応付けられている被検査物２の位置に基づいて、第４の記憶部２４に格納されている各欠陥検査用画像データを被検査物２の位置関係と同様に並べて新たな欠陥検査用画像データ（ＲＴ−ＬＣＩデータ）を合成し、合成された欠陥検査用画像データを表示部３０に画像として表示させる。

次に、ＲＴ−ＬＣＩを行う際の画像処理部５２の各部の動作について図７に基づいて説明する。図７は、ＲＴ−ＬＣＩ処理における画像処理部５２の各部の動作フローを示す図である。

まず、欠陥検査装置１は、ＲＴ−ＬＣＩの処理を開始すると、フレーム番号ｉ＝１とする（ステップＳ１０）。被検査物２をコンベア３（搬送手段３）で搬送しながら画像入力部５１で撮影を開始する。画像入力部５１は、撮影した画像データを画像処理部５２に出力し、画像処理部５２は、その画像データを第１の記憶部２１に格納する（ステップＳ２０）。

第１の抽出部１１１が第１の記憶部２１に格納されている画像データから所定の位置のラインデータ（例えば、下から１番目のラインデータ）を抽出する（ステップＳ４１）。第１の抽出部１１１は、抽出したラインデータが示す被検査物２の位置を当該ラインデータに対応付ける。例えば、移動幅とラインデータが示す実距離の幅とが同じ場合、第１の抽出部１１１は、抽出したラインデータに被検査物２の位置を示す記号として「ｐｉ」を付加する（ｉはフレーム番号）。なお、所定の位置のラインデータは、予め任意に設定し、どのラインからデータを抽出するかを決めておく。

第２の抽出部１１２は、ｉ≧２であれば（ステップＳ３２でＹＥＳ）、第１の抽出部１１１が抽出する所定の位置のラインデータから被検査物２の移動方向側に隣接しているラインデータを抽出する（ステップＳ４２）。第２の抽出部１１２は、抽出したラインデータが示す被検査物２の位置を当該ラインデータに対応付ける。例えば、移動幅とラインデータが示す実距離の幅とが同じ場合、第２の抽出部１１２は、抽出したラインデータに被検査物２の位置を示す記号として「ｐ（ｉ−１）」を付加する。ステップＳ３２でｉ＝１（ＮＯ）であれば、ステップＳ１４０に進む。

第ｋの抽出部１１ｋは、ｉ≧ｋであれば（ステップＳ３ｋでＹＥＳ）、第１の抽出部１１１が抽出する所定の位置のラインデータから被検査物２の移動方向に向かってｋ番目のラインデータを抽出する（ステップＳ４ｋ）。第ｋの抽出部１１ｋは、抽出したラインデータが示す被検査物２の位置を当該ラインデータに対応付ける。例えば、移動幅とラインデータが示す実距離の幅とが同じ場合、第ｋの抽出部１１ｋは、抽出したラインデータに被検査物２の位置を示す記号として「ｐ（ｉ−ｋ＋１）」を付加する。ステップＳ３ｋでｉ＜ｋ（ＮＯ）であれば、ステップＳ１４０に進む。

次に、第１区分判定部１２の第１の判定部１２１は、第２の記憶部２２の第１の領域２２１の第１の区分にラインデータがすでに格納されているか否かを判定する（ステップＳ５１）。第１の判定部１２１が第１の領域２２１の第１の区分にラインデータがあると判定した場合（ステップＳ５１でＹＥＳ）、第１の格納部１３１は、第１の領域２２１の各区分に格納されているラインデータの格納場所をそれぞれ１区分ずつ繰り上げて移動させる（ステップＳ６１）。第１の格納部１３１は、各区分に格納されているラインデータの格納場所を移動させた後、第１の抽出部１１１が抽出したラインデータを第１の領域２２１の第１の区分に格納する（ステップＳ７１）。一方、第１の判定部１２１が第１の領域２２１の第１の区分にラインデータがないと判定した場合（ステップＳ５１でＮＯ）、第１の格納部１３１は、第１の抽出部１１１が抽出したラインデータを第１の領域２２１の第１の区分に格納する（ステップＳ７１）。

また、第１区分判定部１２の第２の判定部１２２は、第２の記憶部２２の第２の領域２２２の第１の区分にラインデータがすでに格納されているか否かを判定する（ステップＳ５２）。第２の判定部１２２が第２の領域２２２の第１の区分にラインデータがあると判定した場合（ステップＳ５２でＹＥＳ）、第２の格納部１３２は、第２の領域２２２の各区分に格納されているラインデータの格納場所をそれぞれ１区分ずつ繰り上げて移動させる（ステップＳ６２）。第２の格納部１３２は、各区分に格納されているラインデータの格納場所を移動させた後、第２の抽出部１１２が抽出したラインデータを第２の領域２２２の第１の区分に格納する（ステップＳ７２）。一方、第２の判定部１２２が第２の領域２２２の第１の区分にラインデータがないと判定した場合（ステップＳ５２でＮＯ）、第２の格納部１３２は、第２の抽出部１１２が抽出したラインデータを第２の領域２２２の第１の区分に格納する（ステップＳ７２）。

また、第１区分判定部１２の第ｋの判定部１２ｋは、第２の記憶部２２の第ｋの領域２２ｋの第１の区分にデータがすでに格納されているか否かを判定する（ステップＳ５ｋ）。第ｋの判定部１２ｋが第ｋの領域２２ｋの第１の区分にラインデータがあると判定した場合（ステップＳ５ｋでＹＥＳ）、第ｋの格納部１３ｋは、第ｋの領域２２ｋの各区分に格納されているラインデータの格納場所をそれぞれ１区分ずつ繰り上げて移動させる（ステップＳ６ｋ）。第ｋの格納部１３ｋは、各区分に格納されているラインデータの格納場所を移動させた後、第ｋの抽出部１１ｋが抽出したラインデータを第ｋの領域２２ｋの第１の区分に格納する（ステップＳ７ｋ）。一方、第ｋの判定部１２ｋが第ｋの領域２２ｋの第１の区分にラインデータがないと判定した場合（ステップＳ５ｋでＮＯ）、第ｋの格納部１３ｋは、第ｋの抽出部１１ｋが抽出したラインデータを第ｋの領域２２ｋの第１の区分に格納する（ステップＳ７ｋ）。

次に、全区分判定部１４の第１の判定部１４１が、第１の領域２２１の全区分にラインデータが格納されているか否かを判定する（ステップＳ８１）。全区分判定部１４の第１の判定部１４１が全区分にラインデータが格納されていると判定した場合（ステップＳ８１でＹＥＳ）、第１の算出部１５１は、第１の領域２２１に格納されている複数のラインデータからなるライン合成画像データに対して微分オペレータ演算を行い、その結果として得られた強調画像データを第３の記憶部２３に格納する（ステップＳ９１）。このとき、第１の領域２２１の第ｍの区分に格納されているラインデータに対応付けられている被検査物２の位置を示す記号を微分オペレータ演算の結果である強調画像データに対して付加する。一方、第１の判定部１４１が全区分にラインデータが格納されていないと判定した場合（ステップＳ８１でＮＯ）、ステップＳ１４０に進む。

また、全区分判定部１４の第２の判定部１４２が、第２の領域２２２の全区分にラインデータが格納されているか否かを判定する（ステップＳ８２）。全区分判定部１４の第２の判定部１４２が全区分にラインデータが格納されていると判定した場合（ステップＳ８２でＹＥＳ）、第２の算出部１５２は、第２の領域２２２に格納されている複数のラインデータからなるライン合成画像データに対して微分オペレータ演算を行い、その結果として得られた強調画像データを第３の記憶部２３に格納する（ステップＳ９２）。このとき、第２の領域２２２の第ｍの区分に格納されているラインデータに対応付けられている被検査物２の位置を示す記号を微分オペレータ演算の結果である強調画像データに対して付加する。一方、第２の判定部１４２が全区分にラインデータが格納されていないと判定した場合（ステップＳ８２でＮＯ）、ステップＳ１４０に進む。

また、全区分判定部１４の第ｋの判定部１４ｋが、第ｋの領域２２ｋの全区分にラインデータが格納されているか否かを判定する（ステップＳ８ｋ）。全区分判定部１４の第ｋの判定部１４ｋが全区分にラインデータが格納されていると判定した場合（ステップＳ８ｋでＹＥＳ）、第ｋの算出部１５ｋは、第ｋの領域２２ｋに格納されている複数のラインデータからなるライン合成画像データに対して微分オペレータ演算を行い、その結果として得られた強調画像データを第３の記憶部２３に格納する（ステップＳ９ｋ）。このとき、第ｋの領域２２ｋの第ｍの区分に格納されているラインデータに対応付けられている被検査物２の位置を示す記号を微分オペレータ演算の結果である強調画像データに対して付加する。一方、第ｋの判定部１４ｋが全区分にラインデータが格納されていないと判定した場合（ステップＳ８ｋでＮＯ）、ステップＳ１４０に進む。

次に、同一箇所判定抽出部１６が、第３の記憶部２３に格納されている強調画像データに対応付けられている被検査物２の位置を示す記号を参照して、被検査物２の同一箇所を示す全撮影角度（ｋ種類）の強調画像データが格納されているか否かを判定する（ステップＳ１００）。同一箇所判定抽出部１６が、被検査物２の同一箇所を示す全撮影角度の強調画像データが格納されていないと判定した場合（ステップＳ１００でＮＯ）、ステップＳ１４０に進む。一方、同一箇所判定抽出部１６は、被検査物２の同一箇所を示す全撮影角度の強調画像データが格納されていると判定した場合（ステップＳ１００でＹＥＳ）、その全撮影角度であるｋ種類の強調画像データを抽出する。

積算部１７は、同一箇所判定抽出部１６が抽出したｋ種類の強調画像データの輝度値データを画素ごとに積算する（ステップＳ１１０）。積算部１７は、積算したｋ種類の強調画像データに対応付けられている被検査物２の位置を示す記号を積算した結果の解析用画像データ（ＲＴ−ＬＣＩデータ）に対応付けて第４の記憶部２４に格納する。画像生成部１８は、第４の記憶部２４に格納されている各ＲＴ−ＬＣＩデータに対応付けられている被検査物２の位置を示す記号に基づいて、第４の記憶部２４に格納されている各ＲＴ−ＬＣＩデータを被検査物２の位置関係と同様に並べて新たな解析用画像データ（ＲＴ−ＬＣＩデータ）を合成する（ステップＳ１２０）。そして、画像生成部１８は、その並べたＲＴ−ＬＣＩデータを表示部３０に表示させる（ステップＳ１３０）。画像生成部１８が表示部３０にＲＴ−ＬＣＩデータを表示させた後、フレーム番号ｉ＝ｉ＋１として、ステップＳ２０に戻る。

画像入力部５１が撮影した２次元画像データに対して、画像処理部５２がリアルタイム・ライン合成積算（ＲＴ−ＬＣＩ）処理を行うことによって、複数の撮影角度の散乱光学系画像を積算した画像を連続的に得ることができる。

以上のように、本発明の画像生成装置を用いることで、画像処理以降の後段処理のために特別なソフトウェアまたはハードウェアを製作することなく、既存のラインセンサベースの解析装置を利用してユーザ独自の画像処理アルゴリズムを搭載したエリアセンサ型欠陥検査装置を構築することが可能となる。

１ 欠陥検査装置
２ シート状成形体
３ 搬送手段
４ 照明
５ 画像生成装置
６ 解析装置
８ 情報処理装置
９ 解析装置
５１ 画像入力部
５２ 画像処理部
５３ 画像出力部

Claims (8)

1. 画像解析を行う画像解析装置とデータ通信可能に構成され、前記画像解析装置に解析用画像データを出力する画像生成装置であって、
   被写体を撮像して２次元画像データを取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した前記２次元画像データに対して予め定める画像処理を施して前記解析用画像データを生成する生成手段と、
   前記生成手段が生成した前記解析用画像データを前記画像解析装置に出力する出力手段とを備えることを特徴とする画像生成装置。
2. 実装基板をさらに備え、
   前記取得手段は、光電変換素子と、前記被写体からの反射光を前記光電変換素子の表面に結像させる光学部材とを有し、
   前記光電変換素子と、前記生成手段と、前記出力手段とは、前記実装基板に実装されていることを特徴とする請求項１記載の画像生成装置。
3. 被写体を撮像する撮像装置および画像解析を行う画像解析装置とデータ通信可能に構成され、前記画像解析装置に解析用画像データを出力する画像生成装置であって、
   前記撮像装置が撮像した２次元画像データを取り込む取込手段と、
   前記取込手段が取り込んだ前記２次元画像データに対して予め定める画像処理を施して前記解析用画像データを生成する生成手段と、
   前記生成手段が生成した前記解析用画像データを前記画像解析装置に出力する出力手段とを備えることを特徴とする画像生成装置。
4. 情報処理装置に対して着脱可能な拡張ボードとして構成されることを特徴とする請求項３記載の画像生成装置。
5. 前記生成手段は、論理構成が書き換え可能な集積回路素子で構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像生成装置。
6. 前記画像処理は、階調変換処理、画素間引き処理または投影処理のいずれかであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像生成装置。
7. 前記生成手段は、前記２次元画像データに対してライン合成積算処理を施すことにより、前記解析用画像データとして１次元画像データを生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像生成装置。
8. 長尺のシート状成型体を搬送する搬送部と、
   搬送される前記シート状成型体に光を照射する照明部と、
   前記シート状成型体に照射された光の反射光または透過光を撮像して解析用画像データを生成し、生成した解析用画像データを出力する請求項１記載の画像生成装置と、
   前記画像生成装置から出力された前記解析用画像データに基づいて画像解析を行い、前記シート状成型体の欠陥を検出する画像解析装置とを備えることを特徴とする欠陥検査装置。

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