JP2015175706A - 検査装置、検査方法、プログラムおよびその記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】欠陥の過検出を低減するとともに、エッジ部の欠陥を適切に検出する。
【解決手段】検査画像の各画素が欠陥画素であるかを検査画像とモデル画像との比較結果に基づいて判定する第１判定処理と、検査画像の注目画素の画素値と複数の上記モデル画像間でのばらつきの程度を示す統計値を用いて規定される閾値との比較結果に基づいて行い、第１判定処理で欠陥画素と判定された画素のうち、エッジ画素であり、かつ第２判定処理で非欠陥画素と判定された画素を非欠陥画素とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、検査対象物を撮像して取得した検査画像と予め登録されたモデル画像との比較結果に基づいて上記検査対象物に欠陥が存在するか否かを検出する検査装置および検査方法に関するものである。

従来、検査対象物を撮像して取得した検査画像と予め登録されたモデル画像（モデルデータ）との比較結果に基づいて当該検査対象物の欠陥を検出する技術が用いられている。

例えば、特許文献１には、複数のモデル画像からばらつきデータを算出し、算出したばらつきデータと検査対象物の画像とを比較することにより良否判定を行う技術が開示されている。

また、特許文献２には、検査対象物を撮像して取得した濃淡画像に基づいて画素毎に濃度勾配方向に基づく角度データを算出し、算出した角度データに基づいて基準画像との不一致部分を特定する方法が開示されている。これにより、検査対象物のエッジ部（境界部）の欠陥を検出することができる。

特開２００４−９３３３８号公報（２００４年３月２５日公開） 特許第４４７０５１３号明細書（２００５年８月２５日公開）

しかしながら、上記特許文献１の技術では、エッジ部の欠陥を適切に検出することができないという問題がある。

また、上記特許文献２の技術では、エッジ部の欠陥を検出することが可能であるものの、欠陥の過検出が生じやすくなるという問題がある。すなわち、良品同士の間でも製品毎にばらつきがあることや、撮像時に照明むらや濃度むらが生じる場合があることから、良品と不良品とを判定する判定基準を厳しく設定しすぎると、本来は良品である検査対象物が不良品として誤判定されてしまう割合（欠陥見過ぎ率）が大きくなってしまう。なお、欠陥見過ぎ率を低減するとともにエッジ部の欠陥を適切に検出できるようにユーザが判断基準を調整することが考えられるが、その場合には、複数の検査対象物に対する検査結果を参照しながらユーザが判断基準を調整する必要があるので、非常に手間がかかる。

本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、欠陥の過検出を低減するとともに、エッジ部の欠陥を適切に検出することにある。

本発明の一態様にかかる検査装置は、検査対象物を撮像して取得した検査画像に基づいて上記検査対象物に欠陥が存在するか否かを検出する検査装置であって、上記検査画像の各画素が欠陥画素であるか非欠陥画素であるかを上記検査画像と予め登録されたモデル画像との比較結果に基づいて判定する第１判定処理と、上記モデル画像からエッジ画素を抽出するエッジ抽出処理と、上記検査画像の各画素のうち、上記第１判定処理で欠陥画素と判定され、かつ上記エッジ抽出処理で当該画素に対応する画素がエッジ画素として抽出されなかった画素に対して当該画素が欠陥画素であるか非欠陥画素であるかを上記第１判定処理とは異なる判定方法で判定する第２判定処理とを行う制御部を備え、上記制御部は、上記第２判定処理を、検査画像の注目画素の画素値と複数の上記モデル画像における上記注目画素に対応する画素の画素値の上記モデル画像間でのばらつきの程度を示す統計値を用いて規定される閾値との比較結果に基づいて行い、上記第１判定処理で欠陥画素と判定された画素のうち、上記第２判定処理で非欠陥画素と判定された画素については非欠陥画素とし、非欠陥画素の検出結果に基づいて上記検査対象物に欠陥が存在するか否かを判定することを特徴としている。例えば、非欠陥画素の数または非欠陥画素からなる領域の面積が所定値以上の場合に上記検査対象物に欠陥が存在するか否かを判定する。

また、本発明の一態様にかかる検査方法は、検査対象物を撮像して取得した検査画像に基づいて上記検査対象物に欠陥が存在するか否かを検出する検査方法であって、演算処理装置に、上記検査画像の各画素が欠陥画素であるか非欠陥画素であるかを上記検査画像と予め登録されたモデル画像との比較結果に基づいて判定する第１判定処理と、上記モデル画像からエッジ画素を抽出するエッジ抽出処理と、上記検査画像の各画素のうち、上記第１判定処理で欠陥画素と判定され、かつ上記エッジ抽出処理で当該画素に対応する画素がエッジ画素として抽出されなかった画素に対して当該画素が欠陥画素であるか非欠陥画素であるかを上記第１判定処理とは異なる判定方法で判定する第２判定処理とを実行させ、上記第２判定処理を、検査画像の注目画素の画素値と複数の上記モデル画像における上記注目画素に対応する画素の画素値の上記モデル画像間でのばらつきの程度を示す統計値を用いて規定される閾値との比較結果に基づいて行わせ、さらに、上記第１判定処理で欠陥画素と判定された画素のうち、上記第２判定処理で非欠陥画素と判定された画素を非欠陥画素と判定させる処理と、非欠陥画素の検出結果に基づいて上記検査対象物に欠陥が存在するか否かを判定させる欠陥判別処理とを上記演算処理装置に行わせることを特徴としている。

上記の検査装置および検査方法によれば、検査画像の各画素が欠陥画素であるか非欠陥画素であるかを、第１判定処理と第１判定処理とは異なる第２判定処理との組み合わせに基づいて判定する。また、第２判定処理では、複数のモデル画像同士のばらつきを考慮して設定される閾値に基づいて判定を行う。これにより、エッジ部の欠陥を適切に検出するとともに、欠陥の過検出を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る検査装置を含む検査システムの全体構成を示す概略図である。 図１に示した検査装置の概略構成を示す説明図である。 図１に示した検査装置におけるモデルデータ（良品データ）の登録処理の流れを示すフローチャートである。 図１に示した検査装置において用いられるエッジコード（濃度勾配の変化方向）の例を示す説明図である。 図１に示した検査装置における良否判定処理の流れを示すフローチャートである。 図１に示した検査装置におけるエッジコード判定処理の概念を示す説明図である。 図１に示した検査装置におけるエッジコード判定処理の流れを示すフローチャートである。 図１に示した検査装置におけるエッジコード判定処理の変形例を示すフローチャートである。

（１．検査システム１の全体構成）
図１は、本実施形態に係る検査装置１００を含む検査システム１の全体構成を示す概略図である。

検査システム１は、例えば生産ラインなどに組み込まれ、検査対象物２を撮像して取得した検査画像と予め登録されたモデル画像（モデルデータ）とを比較（パターンマッチング）することにより検査対象物２の良否を判定する。

検査システム１は、図１に示すように、搬送機構６、撮像装置８、光電センサ４、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）５、検査装置１００、表示装置１０２、および入力装置１０４を備えている。

搬送機構６は、例えばベルトコンベヤ等からなり、検査対象物２を順次搬送する。

光電センサ４は、検査対象物２が搬送機構６によって撮像装置８の撮像位置に搬送されたことを検知し、検知結果を示す信号をＰＬＣ５に出力する。

ＰＬＣ５は、光電センサ４からの信号を受信し、受信した信号に基づいて搬送機構６の動作を制御する。また、ＰＬＣ５は、光電センサ４から受信した信号を検査装置１００に伝達する。

検査装置１００は、ＰＬＣ５から入力される上記信号に応じたタイミングで撮像装置８に検査対象物２を撮像させ、検査対象物２の画像を取得し、取得した検査対象物２の画像と予め登録されたモデルデータ（良品データ）とに基づいて検査対象物２の良否判定処理を行う。検査装置１００の詳細、および良否判定処理の詳細については後述する。

撮像装置８は、検査装置１００の指示に応じたタイミングで検査対象物２を撮像して検査対象物２の画像を取得し、検査装置１００に出力する。撮像装置８の構成は特に限定されるものではなく、例えば、レンズなどの光学系とＣＣＤ（Coupled Charged Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの撮像素子とを備えた、従来から公知の撮像装置を用いることができる。なお、検査対象物２に対して撮像時に光を照射する照明機構を設けてもよい。

表示装置１０２は、検査装置１００の指示に応じた画像を表示する表示手段であり、例えば、ユーザが各種指示入力を行うための操作画面、撮像装置８の撮像結果、良否判定処理結果などを表示する。

入力装置１０４は、ユーザからの指示入力を受け付けて検査装置１００に伝達する。なお、本実施形態では、図１に示したように入力装置１０４としてマウスを用いているが、これに限らず、例えばキーボードやタッチパネル等の他の入力手段を用いてもよい。

（２．検査装置１００の構成）
図２は、検査装置１００の概略構成を示す説明図である。この図に示すように、検査装置１００は、演算処理部である制御部１１０、記憶部としてのメインメモリ１１２およびハードディスク１１４、カメラインターフェイス１１６、入力インターフェイス１１８、表示コントローラ１２０、ＰＬＣインターフェイス１２２、通信インターフェイス１２４、およびデータリーダ／ライタ１２６を備えており、これら各部はバス１２８を介して互いにデータ通信可能に接続されている。

制御部１１０は、ＣＰＵや専用プロセッサなどの演算処理部であり、ハードディスク１１４に格納されたプログラム（コード）をメインメモリ１１２に展開し、所定順序で実行することで各種の演算を実施する。

メインメモリ１１２は、典型的にはＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性の記憶装置であり、ハードディスク１１４から読み出されたプログラムに加えて、撮像装置８によって取得された画像データ、検査対象物のデータ、モデルデータ（良品データ）などを保持する。

なお、ハードディスク１１４に、上記のプログラムに加えて、各種設定値などを記憶させてもよい。また、ハードディスク１１４に加えて、あるいは、ハードディスク１１４に代えて、他の記憶装置（例えばフラッシュメモリなどの半導体記憶装置等）を用いてもよい。

カメラインターフェイス１１６は、制御部１１０と撮像装置８との間のデータ伝送を仲介する。本実施形態では、カメラインターフェイス１１６は、撮像装置８からの画像データを一時的に蓄積するための画像バッファ１１６ａを備えており、カメラインターフェイス１１６は、画像バッファ１１６ａに所定コマ数の画像データが蓄積されると、その蓄積されたデータをメインメモリ１１２へ転送するようになっている。また、カメラインターフェイス１１６は、制御部１１０が発生した内部コマンドに従って、撮像装置８に対して撮像コマンドを与える。

入力インターフェイス１１８は、制御部１１０と入力装置１０４との間のデータ伝送を仲介する。すなわち、入力インターフェイス１１８は、ユーザが入力装置１０４を操作することで入力する操作入力を受付ける。

表示コントローラ１２０は、表示装置１０２を制御し、制御部１１０の指示に応じて各種情報を表示させる。

ＰＬＣインターフェイス１２２は、制御部１１０とＰＬＣ５との間のデータ伝送を仲介する。

通信インターフェイス１２４は、制御部１１０と検査装置１００に対して通信可能に接続される他の装置との間のデータ伝送を仲介する。

データリーダ／ライタ１２６は、制御部１１０と記録媒体であるメモリカード１０６との間のデータ伝送を仲介する。

なお、検査装置１００には、必要に応じて、プリンタなどの他の出力装置が接続されていてもよい。

（３．モデル登録処理）
図３は、モデル（良品データ）登録処理の流れを示すフローチャートである。また、図４は、図３に示す各ステップにおいて生成される画像の一例を示す説明図である。

まず、制御部１１０は、撮像装置８の動作を制御して基準とすべき製品（良品）を撮像させ、モデル画像（良品の画像データ）を取得させる（Ｓ１）。

次に、制御部１１０は、所定数のモデル画像の取得処理が完了したか否かを判断し（Ｓ２）、所定数に達していない場合にはステップＳ１の処理に戻って次の基準とすべき製品についてモデル画像の取得処理（ステップＳ１の処理）を行う。

一方、ステップＳ２において所定数のモデル画像の取得処理が完了したと判断した場合、制御部１１０は、上記所定数のモデル画像の平均化処理を行い（Ｓ３）、平均化処理後のモデル画像（平均モデル画像）をメインメモリ１１２に格納する。平均化処理では、各モデル画像の階調値（画素値）の平均値を画素毎に算出し、算出した平均値を平均モデル画像における当該画素の階調値に設定する。

次に、制御部１１０は、モデル画像に対して、エッジ（境界部）を抽出するエッジ抽出処理（エッジ抽出画像の生成およびエッジの変化方向を示すエッジコードの算出）を行う（Ｓ２）。具体的には、エッジ強度を算出し、算出したエッジ強度が所定値以上である画素をエッジ画素として抽出してエッジ抽出画像を生成し、エッジ画素についてエッジの変化方向を示すヘッジコードを算出する。

ここで、エッジ強度およびエッジコードの求め方について説明する。

まず、制御部１１０は、入力画像（平均モデル画像）上の画素毎に、水平方向（ｘ軸方向）における濃度の変化量Ｅｘ（ｘ，ｙ）と垂直方向（ｙ軸方向）における濃度の変化量Ｅｙ（ｘ，ｙ）とを求める。そして、これらＥｘ（ｘ，ｙ），Ｅｙ（ｘ，ｙ）が示すベクトルの合成ベクトルについて、下記式（１）により、ベクトルの長さＩＥ（ｘ，ｙ）を算出する。このＩＥ（ｘ，ｙ）がエッジ強度である。
ＩＥ（ｘ，ｙ）＝［｛Ｅｘ（ｘ，ｙ）｝^２＋｛Ｅｘ（ｘ，ｙ）｝^２］^１／２ ・・・（１）
また、前記合成ベクトルの示す方向は、注目画素における濃度勾配方向に対応する。本実施形態では、図４に示すように、所定の座標位置（ｘ，ｙ）にある画素Ｅについて、濃度勾配方向を示すベクトルＦに直交するベクトルＣを設定し、このベクトルＣの方向を示す角度ＥＣ（ｘ，ｙ）をエッジコードとする。なお、ベクトルＦは、明るい方から暗い方に向かう方向であり、ベクトルＣは、ベクトルＦを時計回り方向に９０度回転させた方向に相当する。また、エッジコードＥＣ（ｘ，ｙ）は、画素Ｅからｘ軸の正方向に向かうベクトルＢを基準に表されるもので、Ｅｘ（ｘ，ｙ），Ｅｙ（ｘ，ｙ）の値に応じて、下記（ａ）〜（ｅ）のいずれかの式により求められる。
（ａ）Ｅｘ（ｘ，ｙ）＞０、かつＥｙ（ｘ，ｙ）≧０のとき、
ＥＣ（ｘ，ｙ）＝ａｔａｎ（Ｅｙ（ｘ，ｙ）／Ｅｘ（ｘ，ｙ））
（ｂ）Ｅｘ（ｘ，ｙ）＞０、かつＥｙ（ｘ，ｙ）＜０のとき、
ＥＣ（ｘ，ｙ）＝３６０＋ａｔａｎ（Ｅｙ（ｘ，ｙ）／Ｅｘ（ｘ，ｙ））
（ｃ）Ｅｘ（ｘ，ｙ）＜０のとき、
ＥＣ（ｘ，ｙ）＝１８０＋ａｔａｎ（Ｅｙ（ｘ，ｙ）／Ｅｘ（ｘ，ｙ））
（ｄ）Ｅｘ（ｘ，ｙ）＝０、かつＥｙ（ｘ，ｙ）＞０のとき、
ＥＣ（ｘ，ｙ）＝０
（ｅ）Ｅｘ（ｘ，ｙ）＝０、かつＥｙ（ｘ，ｙ）＜０のとき、
ＥＣ（ｘ，ｙ）＝１８０
なお、本実施形態では、エッジの変化方向（ベクトルＣ方向）を示す角度をエッジコードとしているが、これに限らず、例えば、濃度勾配の変化方向（ベクトルＦ方向）を示す角度をエッジコードとしてもよい。

（４．良否判定処理）
（４−１．良否判定処理の全体の流れ）
次に、検査対象物２が良品であるか否かを判定する良否判定処理について説明する。図５は、検査装置１００において行われる良否判定処理（欠陥の検出処理）の流れを示すフローチャートである。

まず、制御部１１０は、撮像装置８の動作を制御して検査対象物２を撮像させ、検査対象物２の画像（検査画像）を取得させる（Ｓ１１）。なお、取得した検査画像に対して、モデル画像との位置合わせ処理、検査画像の値を微小変動させる摂動処理、全体的な明暗の変動を補正するための濃度正規化処理などを施してもよい。

次に、制御部１１０は、検査画像に対してエッジ抽出処理（エッジ抽出画像の生成およびエッジの変化方向を示すエッジコードの算出）を行う（Ｓ１２）。エッジ抽出処理の方法はエッジ登録処理で説明した方法と同様である。

次に、制御部１１０は、検査画像の注目画素と、平均モデル画像における当該注目画素に対応する画素との差分判定処理を行う（Ｓ１３）。

具体的には、制御部１１０は、下記式に示すように、検査画像の注目画素の階調値と平均モデル画像における当該注目画素に対応する画素の階調値との差分の絶対値が予め設定した差分判定閾値以下の場合には当該注目画素を欠陥画素ではないと判定し、差分判定閾値未満の場合には欠陥画素であると判定する。上記差分判定閾値としては、例えば、平均モデル画像における注目画素に対応する画素の階調値に所定の係数を乗算、除算、加算、あるいは減算したものを用いることができる。また、上記係数あるいは上記差分判定閾値をユーザが任意に設定できるようにしてもよい。

次に、制御部１１０は、差分判定処理の結果がＮＧ（欠陥画素）であったか否かを判断し（Ｓ１４）、ＮＧではなかったと判断した場合、当該画素を非欠陥画素と判断する（Ｓ１５）。

一方、制御部１１０は、ステップＳ１４において差分判定処理の結果がＮＧであったと判断した場合、境界検査（エッジ欠陥判定処理）を行うか否かを判断する（Ｓ１６）。本実施形態では、境界検査を行うか否かをユーザが入力装置１０４を介して任意に設定可能になっており、制御部１１０はユーザの指示入力に応じてエッジ領域の良否判定を行うか否かを判断する。

ステップＳ１６において境界判定を行わないと判断した場合、制御部１１０は、平均モデル画像における注目画素に対応する画素がエッジ画素であるか否かを判定し（Ｓ１７）、エッジ画素であると判断した場合には当該画素を非欠陥画素と判断する（Ｓ１５）。

一方、ステップＳ１７においてエッジ画素ではないと判断した場合、制御部１１０は、検査画像の注目画素がモデル画像における当該注目画素に対応する画素と一致するか否かをモデル画像同士のばらつきを考慮して判定するばらつき判定処理を行う（Ｓ１８）。ばらつき判定処理の詳細については後述する。

その後、制御部１１０は、ばらつき判定処理の結果がＮＧ（欠陥画素）であったか否かを判断する（Ｓ１９）。そして、ステップＳ１９においてＮＧではないと判断した場合には注目画素を非欠陥画素と判断し（Ｓ１５）、ＮＧであると判断した場合には注目画素を欠陥画素と判定し（Ｓ２０）、後述するステップＳ３０の処理に進む。

一方、ステップＳ１６において境界検査を行うと判断した場合、制御部１１０は、エッジコード判定処理（濃度勾配の変化方向による判定処理）を行う（Ｓ２１）。エッジコード判定処理の詳細については後述する。

その後、制御部１１０は、エッジコード判定処理の結果がＮＧ（欠陥画素）であったか否かを判断する（Ｓ２２）。

ステップＳ２２においてＮＧではなかったと判断した場合、制御部１１０は、注目画素を非欠陥画素と判定する（Ｓ２３）。

一方、ステップＳ２２においてＮＧであったと判断した場合、制御部１１０は、注目画素がエッジ画素であるか否かを判断し（Ｓ２４）、エッジ画素であると判断した場合には注目画素を欠陥画素と判定し（Ｓ２７）、エッジ画素ではないと判断した場合には当該注目画素についてばらつき判定処理を行う（Ｓ２５）。なお、ステップＳ２４における注目画素がエッジ画素であるか否かの判断は、（ｉ）検査画像における注目画素がエッジ画素であり、かつ平均モデル画像における注目画素に対応する画素がエッジ画素である場合に当該注目画素をエッジ画素と判断し、（ｉｉ）検査画像における注目画素および平均モデル画像における注目画素に対応する画素の少なくとも一方がエッジ画素ではない場合には注目画素はエッジ画素ではないと判断する。ばらつき判定処理の詳細については後述する。

その後、制御部１１０は、ばらつき判定処理の結果がＮＧ（欠陥画素）であったか否かを判断し（Ｓ２６）、ＮＧでなかったと判断した場合には注目画素を非欠陥画素と判定し（Ｓ２３）、ＮＧであったと判断した場合には注目画素を欠陥画素と判定する（Ｓ２７）。

ステップＳ１５、Ｓ２０、Ｓ２３、またはＳ２７において注目画素が欠陥画素であるか非欠陥画素であるかを判定した後、制御部１１０は、全画素について判定処理が完了したか否かを判断する（Ｓ２８）。そして、判定処理が完了していない画素が残っていると判断した場合、制御部１１０は、注目画素を変更し、次の注目画素についてＳ１３以降の処理を行う。

一方、ステップＳ２８において全画素についての判定処理が完了したと判断した場合、制御部１１０は、各注目画素に対する判定結果に基づいて検査対象物２が欠陥品であるか否かを判別する欠陥判別処理を行い（Ｓ２９）、処理を終了する。上記欠陥判別処理では、例えば、欠陥画素の総面積が所定の面積閾値以上である場合に検査対象物２を欠陥品であると判別する。あるいは、欠陥画素の数が所定値以上である場合に欠陥品と判別してもよく、欠陥画素の中で連続するものを１つのグループとして統合し、グループの重心や面積を所定の判定値と比較することで欠陥品か否かを判別するようにしてもよい。

（４−２．ばらつき判定処理）
ばらつき判定処理では、検査画像の注目画素と平均モデル画像の注目画素との差分と、モデル画像同士のばらつきを考慮した所定の算出方法により算出される統計値に予め設定される係数を乗算して得られるばらつき判定閾値（閾値）とを比較する処理を画素毎に行う。

より具体的には、本実施形態では、制御部１１０は、まず、下記式に示すように、上記統計値として複数のモデル画像についての標準偏差σを算出し、算出した標準偏差σに予め設定される係数ｋを乗算することにより、ばらつき判定閾値（ｋ×σ）を規定する。なお、係数ｋの値はユーザが入力装置１０４を介して任意に設定することができる。

また、上記式は、モデル画像がモノクロ画像（濃淡画像）である場合を示しているが、モデル画像がカラー画像（例えばＲ，Ｇ，Ｂの３色の色成分からなる画像）である場合には、下記式（２）により上記統計値としての標準偏差σを算出すればよい。

その後、制御部１１０は、下記式に示すように、検査画像における注目画素の階調値と平均モデル画像における上記注目画素に対応する画素の階調値との差分（差分画像）の絶対値とばらつき判定閾値とを比較し、上記絶対値がばらつき判定閾値以下である場合には注目画素を欠陥画素ではないと判定し、ばらつき判定閾値よりも大きい場合には注目画素を欠陥画素であると判定する。

なお、本実施形態では、上記統計値として標準偏差を用いているが、これに限るものではなく、複数のモデル画像のばらつきを評価できる統計値を用いればよい。例えば、標準偏差に代えて、分散、最大値、最小値等の統計値を用いてばらつき判定閾値を設定してもよい。また、本実施形態では、上記統計値に所定の係数を乗算した値をばらつき判定閾値として規定しているが、これに限るものではない。例えば、上記統計値に所定の係数を加算、減算、あるいは除算した値をばらつき判定閾値としてもよく、上記統計値自体をばらつき判定閾値としてもよい。

（４−３．エッジコード判定処理）
図６はエッジコード判定処理の概念を示す説明図である。図６におけるＩＣは検査画像から生成されたエッジコード画像を示しており、ＭＣは平均モデル画像から生成されたエッジコード画像を示している。この図に示す例では、エッジコード画像ＩＣ上の画素ｇを注目画素とし、エッジコード画像ＭＣ上で画素ｇに対応する位置に所定サイズのマスクＭを設定する。そして、マスクＭ内の各画素のエッジコードを注目画素ｇのエッジコードと順に比較する。

注目画素ｇとして検査画像のエッジ画素が選択されている場合、検査画像と平均モデル画像とが完全に位置合わせされているならば、マスクＭ内の中心の画素ｍ０が注目画素ｇに対応することになる。この場合には、画素ｇのエッジコードと画素ｍ０のエッジコードとは近似する値を示すと考えることができる。

しかしながら、実際には、位置合わせ時に生じる誤差や検査対象物の大きさの変動等によって、画素ｍ０のエッジコードが画素ｇのエッジコードに対応しない可能性がある。マスクＭの大きさは、この位置合わせ時に生じる誤差や対象物の大きさの変動量等を考慮して調整される。すなわち、注目画素ｇが検査対象物のエッジを示す場合には、対応画素ｍ０がモデルのエッジを示す画素でなくエッジの内側または外側に対応する画素であっても、マスクＭ内のいずれかの位置にエッジを示す画素が存在し、その画素におけるエッジコードが注目画素ｇのエッジコードに近似すると考えることができる。よって、マスクＭから注目画素ｇのエッジコードに近似するエッジコードが抽出された場合には、注目画素ｇのエッジコードは検査対象物のエッジを示すものであると考えることができる。

これに対し、注目画素ｇがエッジを示す場合でも、マスクＭ内に注目画素ｇのエッジコードに近似するエッジコードがない場合には、注目画素ｇのエッジコードは欠陥のエッジを示すと考えることができる。

なお、図６に示した例では、検査画像上のエッジ画素のうち、平均モデル画像上の対応する座標（ここでは画素ｍ０の座標）に対する濃度の差が所定の基準値を超えるものに上記のエッジコードの比較処理を行うようにしている。検査画像上のエッジ画素であって平均モデル画像との濃度差が大きい画素は、検査対象物のエッジがモデルのエッジに対して位置ずれした部分、またはバリや欠陥などにより本来のエッジから突出している部分に相当すると考えることができる。よって、平均モデル画像との間の濃度差が上記基準値を超えるエッジ画素についてエッジコードの比較処理を行うことにより、検査対象物のエッジと欠陥のエッジとを精度良く切り分けることができる。

ここで、図７を用いて、エッジコード判定処理の詳細を説明する。なお、図７において、ｍｘ，ｍｙは、マスクＭの中心の画素ｍからマスクの境界までの距離に相当するものである。例えば上記した図６の場合には、ｍｘ＝ｍｙ＝２となる。このｍｘ，ｍｙは、エッジコード判定処理に先立ち、ユーザの設定操作などを受けて登録されるもので、適宜変更することができる。また、ｍｘとｍｙとは一致していなくてもよい。

図７に示した例では、注目画素に対するエッジコードの差の最小値を求めるようにしている。ステップＳＴ１０１では、まず、この最小値ＭＩＮを初期値１８０に設定するとともに、ｙ軸側のカウンタｉを−ｍｙに設定する。次のステップＳＴ１０２では、ｘ軸側のカウンタｊを−ｍｘに設定する。

以下、ｉ，ｊの値を１つずつ動かすことによってマスクＭ内を走査する。ステップＳＴ１０３では、モデルのエッジ強度画像から走査位置におけるエッジ強度ＭＥ（ｘ＋ｊ，ｙ＋ｉ）を読み出し、これを所定の基準値ＭＥ０と比較する。

上記エッジ強度ＭＥ（ｘ＋ｊ，ｙ＋ｉ）が基準値ＭＥ０を上回る場合には、ステップＳＴ１０３からステップＳＴ１０４に進み、検査画像上の注目画素とマスク内の画素とについて、下記式（３）に基づいてエッジコード差ＤＣを算出する。
ＤＣ＝ｆ（ＩＣ（ｘ＋ｄｘ，ｙ＋ｄｙ）−ＭＣ（ｘ＋ｊ，ｙ＋ｉ））・・・（３）
なお、上記式（３）において、（ＩＣ（ｘ＋ｄｘ，ｙ＋ｄｙ）−ＭＣ（ｘ＋ｊ，ｙ＋ｉ））＝θとすると、関数ｆ（θ）が示す値は、θによって以下のようになる。

エッジコード差ＤＣが算出されると、ステップＳＴ１０５では、このＤＣの値を上記最小値ＭＩＮと比較する。そしてＤＣがＭＩＮより小さい場合には、次のステップＳＴ１０６に進んでＤＣの値によりＭＩＮを書き換える。

マスク内の走査が終了すると、ステップＳＴ１０８，１１０がともに「ＹＥＳ」となり、ステップＳＴ１１１において、上記最小値ＭＩＮを所定の閾値ＴＨと比較する。このときのＭＩＮには、マスクＭ内で求めたエッジコード差ＤＣのうちの最小値が格納されていることになる。よって、この最小値ＭＩＮが閾値ＴＨよりも小さい場合には、検査画像上の注目画素に対応するエッジコードが抽出されたとみなし、注目画素を非欠陥画素と判定する（ステップＳＴ１１２）。一方、最小値ＭＩＮが閾値ＴＨ以上であれば、検査画像上の注目画素に対応するエッジコードが抽出されなかったとみなし、注目画素を欠陥画素と判定する（ステップＳＴ１１３）。

図８はエッジコード判定処理の変形例を示している。

この図に示すエッジコード判定処理でも、平均モデル画像にマスクを設定してエッジコード差ＤＣを求める点は変わらない（図中のステップＳＴ２０１〜ＳＴ２０９）が、エッジコード差ＤＣの最小値を求めるのに代えて、マスク内の比較対象の画素についてエッジコード差ＤＣが算出される毎にＤＣの値を閾値ＴＨと比較するようにしている（ステップＳＴ２０５）。そして、ＤＣの値が閾値ＴＨを下回ると、その時点でステップＳＴ２０２〜２０９のループを抜け、注目画素を非欠陥画素と判定する（ステップＳＴ２１０）。一方、マスク内にＤＣの値が閾値ＴＨを下回る画素がなかった場合、注目画素を欠陥画素と判定する（ステップＳＴ２１１）。この処理によれば、検査画像上の注目画素に対応するエッジコードが見つかった時点で走査を終了することができるので、処理時間を短縮することができる。

（５．ソフトウェアによる実現例）
検査装置１００の制御ブロック（特に制御部１１０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、検査装置１１０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、検査対象物を撮像して取得した検査画像と予め登録されたモデル画像との比較結果に基づいて上記検査対象物に欠陥が存在するか否かを検出する検査装置および検査方法に適用できる。

１ 検査システム
２ 検査対象物
４ 光電センサ
４ａ 受光部
４ｂ 投光部
５ ＰＬＣ
６ 搬送機構
８ 撮像装置
１００ 検査装置
１０２ 表示装置
１０４ 入力装置
１０６ メモリカード
１１０ 制御部
１１２ メインメモリ
１１４ ハードディスク
１１６ カメラインターフェイス
１１６ａ 画像バッファ
１１８ 入力インターフェイス
１２０ 表示コントローラ
１２２ ＰＬＣインターフェイス
１２４ 通信インターフェイス
１２６ データリーダ／ライタ
１２８ バス

Claims (8)

1. 検査対象物を撮像して取得した検査画像に基づいて上記検査対象物に欠陥が存在するか否かを検出する検査装置であって、
   上記検査画像の各画素が欠陥画素であるか非欠陥画素であるかを上記検査画像と予め登録されたモデル画像との比較結果に基づいて判定する第１判定処理と、
   上記モデル画像からエッジ画素を抽出するエッジ抽出処理と、
   上記検査画像の各画素のうち、上記第１判定処理で欠陥画素と判定され、かつ上記エッジ抽出処理で当該画素に対応する画素がエッジ画素として抽出されなかった画素に対して当該画素が欠陥画素であるか非欠陥画素であるかを上記第１判定処理とは異なる判定方法で判定する第２判定処理とを行う制御部を備え、
   上記制御部は、
   上記第２判定処理を、検査画像の注目画素の画素値と複数の上記モデル画像における上記注目画素に対応する画素の画素値の上記モデル画像間でのばらつきの程度を示す統計値を用いて規定される閾値との比較結果に基づいて行い、
   上記第１判定処理で欠陥画素と判定された画素のうち、上記第２判定処理で非欠陥画素と判定された画素については非欠陥画素とし、
   非欠陥画素の検出結果に基づいて上記検査対象物に欠陥が存在するか否かを判定することを特徴とする検査装置。
2. 上記制御部は、上記第１判定処理を、上記検査画像の注目画素におけるエッジの変化方向または濃度勾配の変化方向を示すエッジコードと、上記モデル画像における上記注目画素に対応する画素の上記エッジコードとの比較結果に基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 上記制御部は、
   上記エッジ抽出処理において上記検査画像からエッジ画素を抽出する処理をさらに行い、
   上記検査画像の各画素のうち、上記第１判定処理で欠陥画素と判定され、かつ上記検査画像における当該画素および上記モデル画像における当該画素に対応する画素の少なくとも一方がエッジ画素として抽出されなかった画素に対して上記第２判定処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の検査装置。
4. 上記制御部は、
   ユーザからの指示に基づいてエッジ画素が欠陥画素であるか非欠陥画素であるかのエッジ欠陥判定処理を行うか否かを判断し、
   上記エッジ欠陥判定処理を行わないと判断した場合に、上記第１判定処理においてエッジ画素を非欠陥画素と判定することを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
5. 上記統計値は、複数の上記モデル画像における互いに対応する画素の階調値の標準偏差、分散、最大値、および最小値のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の検査装置。
6. 検査対象物を撮像して取得した検査画像に基づいて上記検査対象物に欠陥が存在するか否かを検出する検査方法であって、
   演算処理装置に、
   上記検査画像の各画素が欠陥画素であるか非欠陥画素であるかを上記検査画像と予め登録されたモデル画像との比較結果に基づいて判定する第１判定処理と、
   上記モデル画像からエッジ画素を抽出するエッジ抽出処理と、
   上記検査画像の各画素のうち、上記第１判定処理で欠陥画素と判定され、かつ上記エッジ抽出処理で当該画素に対応する画素がエッジ画素として抽出されなかった画素に対して当該画素が欠陥画素であるか非欠陥画素であるかを上記第１判定処理とは異なる判定方法で判定する第２判定処理とを実行させ、
   上記第２判定処理を、検査画像の注目画素の画素値と複数の上記モデル画像における上記注目画素に対応する画素の画素値の上記モデル画像間でのばらつきの程度を示す統計値を用いて規定される閾値との比較結果に基づいて行わせ、さらに、
   上記第１判定処理で欠陥画素と判定された画素のうち、上記第２判定処理で非欠陥画素と判定された画素を非欠陥画素と判定させる処理と、
   非欠陥画素の検出結果に基づいて上記検査対象物に欠陥が存在するか否かを判定させる欠陥判別処理とを上記演算処理装置に行わせることを特徴とする検査方法。
7. コンピュータを請求項１から５のいずれか１項に記載の検査装置に備えられる上記制御部として機能させるためのプログラム。
8. 請求項７に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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