JP2016109437A - Image processing device and method, and defect inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像処理装置及び方法、並びに欠陥検査装置に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and method, and a defect inspection apparatus.
紙及びフィルムの様なシート状のシート製品(以下、シート製品という。)の生産プロセスにおいて、その製品を被検査対象物として表面の傷、擦れ等の欠陥を検査する欠陥検査装置がある。その一例としては欠陥部分とそうでない部分とに濃淡差がることを利用して、光源からの光を当てた被検査対象物をカメラで撮像して得られた濃淡画像の微分処理を行い、それによって得られたエッジ強調画像からエッジ強度が所定のしきい値よりも大きい部分を欠陥として検出する技術が考えられ既に知られている。 2. Description of the Related Art In a production process of a sheet-like sheet product such as paper and film (hereinafter referred to as a sheet product), there is a defect inspection apparatus that inspects defects such as scratches and rubbing on the surface using the product as an inspection object. As an example, using the fact that there is a difference in density between the defective part and the part that is not, performing the differentiation process of the gray image obtained by imaging the object to be inspected with the light from the light source with a camera, A technique for detecting, as a defect, a portion having an edge intensity greater than a predetermined threshold value from an edge-enhanced image obtained thereby is already known.
特許文献1には、高精度の検査を実現するための検査目的に適した最適な画像を得るために被検査対象物を実際に撮像することによって得られる画像データに基づいて光源の状態等の条件の決定ないしは選択を自動的または半自動的に行う構成が開示されている。
In
しかし、従来技術に係る欠陥検査装置では、表面上のざらつきによる濃淡差と区別できるためには欠陥部分とそうでない部分との濃淡差が比較的大きい必要があった。紙及びフィルムの様なシート状の製品の場合、その表面の傷、擦れ等の欠陥は人間が目で見ても微かに認識できる程度の微小な濃淡差の上その濃淡の変化も緩やかであり欠陥によってそのパターンも異なるために、表面上のざらつきによる濃淡差と区別が付かず欠陥のみの検出は困難である。そのために上記の区別が付くように検出する欠陥に応じて光源の輝度や光の波長、照射する位置、などの状態を都度調整する必要があり、複数種類の欠陥を検出しようとすると対応する状態の光源を数用意するか、状態を任意に変化できるように制御する必要があるが光学系が複雑であり、装置が大型となるという問題があった。特に、特許文献1では、光学系が複雑であり、装置が大型となるという問題は解消できていない。
However, in the defect inspection apparatus according to the prior art, in order to be able to distinguish from the difference in density due to the roughness on the surface, the difference in density between the defective part and the other part needs to be relatively large. In the case of sheet-like products such as paper and film, defects such as scratches and rubbing on the surface of the product are slight differences in gradation that can be slightly recognized by human eyes, and changes in the gradation are also gradual. Since the pattern differs depending on the defect, it is difficult to detect only the defect because it cannot be distinguished from the density difference due to the roughness on the surface. Therefore, it is necessary to adjust the state of the light source brightness, light wavelength, irradiation position, etc. according to the detected defect so that the above distinction can be made. However, there is a problem that the optical system is complicated and the apparatus becomes large. In particular, in
本発明の目的は、紙及びフィルムの様なシート状のシート製品表面の傷、擦れ等の欠陥を検出する欠陥検査装置において、複数の光源及び光源を制御する手段を持たずに高精度に欠陥を検出することができる画像処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a defect inspection apparatus for detecting defects such as scratches and rubbing on the surface of a sheet-like sheet product such as paper and film. An object of the present invention is to provide an image processing apparatus capable of detecting the above.
本発明の一態様に係る画像処理装置は、
被検査対象物を撮像して得られた画像を記憶する画像記憶手段と、
上記画像記憶手段に記憶された画像に所定の画像処理を施す画像処理手段と、
上記画像処理が施された画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出手段と
備えた画像処理装置において、
上記画像処理手段は、
上記画像処理のために上記画像記憶手段に記憶された画素データにアクセスするためのアドレスを演算するアドレス演算手段と、
上記演算されたアドレスに基づいて画像記憶手段の画素データを読み出し又は書き込む画素データアクセス手段と、
上記読み出し又は書き込まれる画素データを一時的に記憶する画素データ記憶手段と、
上記一時的に記憶された画素データを上記画像処理による当該画素データの演算結果で書き換える画素データ演算処理手段を備え、
画像処理対象である注目画素及び注目画素から想定される欠陥の大きさに応じて所定の画素数だけ離れた周辺画素の画素データに対して画像処理を行うことを特徴とする。
An image processing apparatus according to an aspect of the present invention includes:
Image storage means for storing an image obtained by imaging the inspection object;
Image processing means for performing predetermined image processing on the image stored in the image storage means;
In an image processing apparatus provided with defect detection means for detecting defects based on the image subjected to the image processing,
The image processing means includes
Address calculating means for calculating an address for accessing pixel data stored in the image storage means for the image processing;
Pixel data access means for reading or writing pixel data of the image storage means based on the calculated address;
Pixel data storage means for temporarily storing the pixel data to be read or written;
Pixel data calculation processing means for rewriting the temporarily stored pixel data with the calculation result of the pixel data by the image processing;
Image processing is performed on pixel data of peripheral pixels separated by a predetermined number of pixels in accordance with the target pixel to be processed and the size of a defect assumed from the target pixel.
従って、本発明に係る画像処理装置によれば、装置を大型化せずに高精度に欠陥を検出することができる。 Therefore, according to the image processing apparatus of the present invention, defects can be detected with high accuracy without increasing the size of the apparatus.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each following embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the same component.
図1は本発明の一実施形態に係る欠陥検査システムの構成を示すブロック図である。本実施形態に係る欠陥検査システムは、紙やフィルムの様なシート状のシート製品表面の傷や擦れ等の欠陥を検出する検出処理に際して、以下の特徴を有する。すなわち、欠陥部分とそうでない部分が微小な濃淡差でその濃淡の変化も緩やか濃淡画像の微分処理を行うに当たって、注目画素とそれに隣接する画素による微分では欠陥の境界付近でも画素値に殆ど差異はないために得られるエッジ強度も小さなものとなる。従って、注目画素とその位置から任意の距離だけ離れた画素による微分を行うことにより両者の画素値の差が大きくなることで得られるエッジ強度も大きくなることを利用する。そして、詳細後述する画像処理を行って欠陥を検出することを特徴としている。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a defect inspection system according to an embodiment of the present invention. The defect inspection system according to the present embodiment has the following characteristics in detection processing for detecting defects such as scratches and rubbing on the surface of a sheet-like sheet product such as paper or film. In other words, the difference between the defective part and the non-existent part is very small, and the change in the density is also moderate. Therefore, the edge strength obtained is also small. Therefore, it is utilized that the edge strength obtained by increasing the difference between the two pixel values by performing differentiation using the pixel of interest and an arbitrary distance from the position is increased. A defect is detected by performing image processing to be described later in detail.
図1において、被検査対象物である紙又はフィルムのようなシート状のシート製品1を例えばADF(Automatic Document Feeder)などの搬送装置を用いて矢印A1の方向に一定速度で搬送させる。このとき、カメラ2により、シート製品1の表面を、シート製品1の流れに同期して一定間隔で撮像を行い、その画像データを画像処理装置3に送る。画像処理装置3はカメラ2から送られてきた画像データ毎に画像処理を行って欠陥検査を実施し、液晶ディスプレイ等の表示装置4にその検査結果を表示する。
In FIG. 1, a sheet-
図2は図1の画像処理装置3の構成を示すブロック図である。図2において、画像処理装置3は、画像入力部11と、画像記憶部12と、欠陥検出部13と、画像処理部10とを備えて構成される。ここで、画像処理部10は、アドレス演算部14と、画素データアクセス部15と、画素データ記憶部16と、画素データ演算処理部17とを備えて構成される。ここで、画像処理装置3は、カメラ2から受け取った画像データに対して所定の画像処理を行い、欠陥を検出してその結果を表示装置4に出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
図2において、画像入力部11は受け取った画像データを画像記憶部12に記録する。画像処理部10は画像記憶部12に記録された画像データを画素毎に読み取り処理を施して処理済画像データとして画像記憶部12の別の空いている領域に記録する。この画像記憶部12はDRAM、SRAMなどのメモリ又はハードディスク等の記憶メディアで構成されており、当該記憶メディアが単独で使用されている構成、もしくはそれらが複数組み合わされて使用されている構成も考えられる。
In FIG. 2, the
欠陥検出部13は処理済画像データから欠陥の検出を行う。例えば処理済画像データ中の画素毎の値をチェックして所定の値未満であれば非欠陥、以上であれば欠陥として判断し、その情報を表示装置4に出力する。
The
図2の画像処理部10は、画像記憶部12に格納された画像データに対して画素毎に、詳細後述する所定の画像処理を行う。アドレス演算部14は処理対象の画素及びその周辺の画素を画像記憶部12から読み取るためのアドレス及び処理後の画素を画像記憶部12に書き戻すためのアドレスの計算を行ってその計算結果のアドレスを画素データアクセス部15に出力する。画素データアクセス部15はアドレス演算部で算出されたアドレスに基づいて画像記憶部12から画素データを読み取り画素データ記憶部16に一時的に記憶し、もしくは逆に画素データ記憶部16から処理後の画素データを読み取り画像記憶部12に書き込む。
The
画素データ記憶部16は画素データアクセス部15により書き込まれた画像処理対象の画素である注目画素の画素データ及び処理に必要な周辺の複数の周辺画素の画素データを記憶し、また処理後の画素データも記憶している。画素データ演算処理部17は画素データ記憶部16の注目画素及び複数の周辺画素のデータを読み取り、例えばエッジ検出処理の演算を行った後に画素データ記憶部16に処理後画素データとして記録する。
The pixel
周辺画素は、注目画素から所定の画素数だけ離れた画素で、例えばXYの2次元座標で処理対象の画素座標を(x,y)とし、所定の画素数をwとする。このとき、周辺画素の座標は(x−w,y−w)、(x,y−w)、(x+w,y−w)、(x−w,y)、(x+w,y)、(x−w,y+w)、(x,y+w)、(x+w,y+w)の8箇所の座標で表される。 The peripheral pixels are pixels that are a predetermined number of pixels away from the pixel of interest. For example, in the XY two-dimensional coordinates, the pixel coordinates to be processed are (x, y), and the predetermined number of pixels is w. At this time, the coordinates of the peripheral pixels are (x−w, y−w), (x, y−w), (x + w, y−w), (x−w, y), (x + w, y), (x −w, y + w), (x, y + w), and (x + w, y + w).
図3及び図4は図2の画像処理装置3によって実行される画像結果検出処理を示すフローチャートである。
3 and 4 are flowcharts showing an image result detection process executed by the
図3において、まず、ステップS1において画像入力部11から取り込んだ画像データを画像記憶部12に格納する。次いで、ステップS2において、演算結果の出力先アドレスADDrGoutを変数nに代入して設定する。すなわち、画像処理後のデータを格納するための画像記憶部12上の空き領域の先頭アドレスを設定し、処理結果のデータを順次格納するための変数nにも初期値として同値を設定する。
In FIG. 3, first, the image data captured from the
次いで、ステップS3において画像の縦方向座標値xを0に初期化し、ステップS4において画像の横方向座標値yを0に初期化する。図3のステップS5からステップS13までの二重ループは画像の横方向座標値xと縦方向座標値yを走査するためのもので、画像上(x,y)の座標の画素が処理対象の画素である注目画素になる。注目画素は画像上の左上の画素から開始し、1画素ずつ右方向に移動し、画像の右端にくると1画素下の左端の画素に移る。そこからまた1画素ずつ右の方に移動するということを画像の右下の画素に到達するまで繰り返す(ステップS10〜S13)。 Next, in step S3, the vertical coordinate value x of the image is initialized to 0, and in step S4, the horizontal coordinate value y of the image is initialized to 0. The double loop from step S5 to step S13 in FIG. 3 is for scanning the horizontal coordinate value x and the vertical coordinate value y of the image, and the pixel at the coordinate (x, y) on the image is the processing target. The pixel of interest is a pixel. The pixel of interest starts from the upper left pixel on the image and moves to the right by one pixel. When it reaches the right end of the image, it moves to the left end pixel one pixel below. From there, it is repeated until it reaches the lower right pixel of the image (steps S10 to S13).
ステップS5において、そのとき指し示されている座標(x,y)から先に述べた8箇所の周辺画素の座標とそれぞれの座標に対応する画像記憶部12上のアドレスAddrG1〜AddrG8の計算を行う。次いで、ステップS6において画像記憶部12からそれら8つのアドレスAddrG1〜AddrG8の画素データを読み出しこの例の場合は配列G[1]〜G[8]に格納する。さらに、ステップS7において、配列に用意された8つの画素データによってエッジ検出演算を行い、ステップS8においてその結果を配列G[0]に格納する。なお、エッジ検出演算の演算方法については詳細後述する。データの格納先は配列ではなく個別の変数或いはレジスタである場合も考えられる。
In step S5, the coordinates of the eight neighboring pixels described above from the coordinates (x, y) indicated at that time and the addresses AddrG1 to AddrG8 on the
次いで、ステップS9において、処理結果のデータの格納先であるアドレスnにG[0]のデータを格納し、次の格納先のためにアドレスnをこの例の場合は1だけ加算する。使用するシステムの違いによってデータ幅が複数のアドレスにまたがる場合、例えば2アドレスにまたがる場合は2を加算するというように使用するシステムの構成に応じてnに加算される値は変わる。 Next, in step S9, G [0] data is stored at address n where the processing result data is stored, and address n is incremented by 1 in this example for the next storage destination. Depending on the system used, the value added to n varies depending on the configuration of the system used, such as adding 2 when the data width extends over a plurality of addresses, for example, when extending over 2 addresses.
ここで、ステップS5〜S9までの処理は画素毎に行われ、先の二重ループが終了した時点で画像の全画素の処理が完了していることになる。そして、ステップS12でYESであれば、図4のステップS21に進む。 Here, the processing from step S5 to S9 is performed for each pixel, and the processing of all the pixels of the image is completed when the previous double loop is completed. And if it is YES at step S12, it will progress to step S21 of FIG.
図4のステップS21では、変数Nに対して出力先アドレスADDrGoutを代入する。図4のステップS22からステップS26までのループ処理は処理結果データのチェックのためのもので、処理結果データの先頭から末尾までのアドレスをnに代入する(ステップS22〜S27)。 In step S21 of FIG. 4, the output destination address ADDrGout is substituted for the variable N. The loop processing from step S22 to step S26 in FIG. 4 is for checking the processing result data, and the address from the beginning to the end of the processing result data is substituted for n (steps S22 to S27).
ステップS22では、アドレスnで指し示されるデータを画像記憶部12から読み込み変数dに代入する。次いで、ステップS23では、変数dの値と所定のしきい値の比較を行い、変数dがしきい値より小さければステップS24において非欠陥と判断し、しきい値以上であればステップS25で欠陥と判断して欠陥情報を出力する。なお、しきい値は被検査対象物で想定される欠陥に応じてそれを検出できる値に予め設定しておく。また、ステップS25では、欠陥と判定されたデータについてそのデータ値やアドレスnから算出した元の画像上での座標等を出力する。出力先は検査システムの必要に応じてモニター等の表示装置4、もしくは欠陥検出を通知する装置となる。
In step S22, the data indicated by the address n is read from the
上記ステップS22からS27までのループ処理が終了した時点で1つの画像データの検査が完了する。そして、ステップS28において次の検査対象画像があるかの判定を行い、あれば図4のステップS1に戻り当該処理を繰り返し、無ければ処理を終了する。 When the loop processing from step S22 to step S27 is completed, the inspection of one image data is completed. In step S28, it is determined whether there is a next inspection target image. If there is, the process returns to step S1 in FIG. 4 to repeat the process, and if not, the process ends.
図5は従来技術に係る欠陥検査システムにより検査される画像の第1の例であって、当該画像の一部を抜き出した平面図であり、1つの升が1つの画素を示す。図5を参照して従来のエッジ検出処理について説明する。 FIG. 5 is a first example of an image to be inspected by the defect inspection system according to the related art, and is a plan view in which a part of the image is extracted, and one ridge indicates one pixel. A conventional edge detection process will be described with reference to FIG.
図5において、画素G0を処理対象の画素とすると、従来技術に係るエッジ検出処理では注目画素とそれと隣接する8つの隣接画素G1〜G8の画素データに基づいて演算を行い演算結果としてエッジ強度を得る。なお、エッジ検出の演算の方法は何種類か知られているが、基本的に画素値の変化の大きさである輝度変化の傾きの絶対値をエッジ強度とするもので、例えばその1つであるSobelオペレータでは次の演算を行う。ここで、画素G0〜G8が各画素の画素データとすると、エッジ検出の演算結果fは次式で表される。 In FIG. 5, when the pixel G0 is a pixel to be processed, the edge detection processing according to the conventional technique performs an operation based on the pixel data of the target pixel and the eight adjacent pixels G1 to G8 adjacent thereto, and calculates the edge strength as the operation result. obtain. Several kinds of calculation methods for edge detection are known. Basically, the absolute value of the gradient of the luminance change, which is the magnitude of the change in the pixel value, is used as the edge intensity. A certain Sobel operator performs the following calculation. Here, assuming that the pixels G0 to G8 are pixel data of each pixel, the edge detection calculation result f is expressed by the following equation.
fx=−(G1+(2×G4)+G6)+(G3+(2×G5)+G8)
fy=−(G1+(2×G2)+G3)+(G6+(2×G7)+G8)
fx = − (G1 + (2 × G4) + G6) + (G3 + (2 × G5) + G8)
fy = − (G1 + (2 × G2) + G3) + (G6 + (2 × G7) + G8)
演算結果fが画素G0のエッジ強度となり、欠陥がある場所ではこの値が欠陥の無い場所よりも大きくなるので欠陥を検出することができる。被検査対象物を撮像した画像データにおいて、欠陥部分の輝度はその周囲に比べて低く、或いは高くなる。これは欠陥の種類によって変わるが、エッジ強度は輝度変化の傾きの絶対値を求めるものであるため、そのどちらであっても区別はない。 The calculation result f becomes the edge intensity of the pixel G0, and this value is larger in a place where there is a defect than in a place where there is no defect, so that the defect can be detected. In the image data obtained by imaging the object to be inspected, the luminance of the defective portion is lower or higher than the surrounding area. Although this varies depending on the type of defect, since the edge strength is to obtain the absolute value of the gradient of the luminance change, there is no distinction between the two.
図6は図1の欠陥検査システムにより検査される画像の一例であって、当該画像の一部を抜き出した平面図であり、1つの升が1つの画素を示す。図6を参照して、具体的な本実施形態に係るエッジ検出処理について説明する。 FIG. 6 is an example of an image inspected by the defect inspection system of FIG. 1, and is a plan view of a part of the image, where one ridge indicates one pixel. With reference to FIG. 6, a specific edge detection process according to the present embodiment will be described.
図6において、画素G0を注目画素とすると、その注目画素から任意の画素数だけ離れた8つの周辺画素G1〜G8の画素値に基づいて演算を行い演算結果としてエッジ強度を得る。演算方法は従来のエッジ検出の演算の方法と同じになる。エッジ強度は輝度変化の傾きの絶対値であるので画素間の画素値の差が同じであれば距離が離れるほど傾きは小さくなるが、演算において画素間の距離は考慮していないのでエッジ強度は画素間の画素値の差に比例することになる。 In FIG. 6, assuming that the pixel G0 is a pixel of interest, a calculation is performed based on the pixel values of eight peripheral pixels G1 to G8 that are separated from the pixel of interest by an arbitrary number of pixels, and edge strength is obtained as a calculation result. The calculation method is the same as the conventional edge detection calculation method. Since the edge strength is the absolute value of the slope of the luminance change, if the pixel value difference between the pixels is the same, the slope decreases as the distance increases, but since the distance between the pixels is not considered in the calculation, the edge strength is This is proportional to the difference in pixel value between pixels.
図7は図1の欠陥検査システムにより検査される画像の一例に対して当該画像中の欠陥周辺の画素値の変化をある一方向で切り取ったときのグラフである。図7を参照して、具体的な本実施形態に係るエッジ検出処理について説明する。 FIG. 7 is a graph when a change in pixel values around the defect in the image is cut out in one direction with respect to an example of the image inspected by the defect inspection system in FIG. With reference to FIG. 7, a specific edge detection process according to the present embodiment will be described.
図7において、非欠陥部分の画素値と欠陥部分の画素値の差は端の方では小さく、中心では最大になる。エッジ強度は画素間の画素値の差に比例するので、その値が最大となるのは、図6の画素G0を注目画素とし、画素値が最大と最小の画素を含むように所定の単位幅w1だけ離れた画素を周辺画素とした場合になる。これは欠陥部分の幅をWとした場合、単位幅w1をその1/4にすればよいということになる。実際の製造工程において発生する欠陥は予め予測されるので、図5で述べた任意の画素数はその予想される欠陥の幅の1/4前後の整数となるようにすればよい。 In FIG. 7, the difference between the pixel value of the non-defective part and the pixel value of the defective part is small at the end and is maximum at the center. Since the edge strength is proportional to the difference in pixel value between pixels, the maximum value is the predetermined unit width so that the pixel G0 in FIG. 6 is the target pixel and the pixel value includes the maximum and minimum pixels. This is a case where a pixel separated by w1 is a peripheral pixel. This means that when the width of the defective portion is W, the unit width w1 may be reduced to 1/4 of the width. Since defects occurring in the actual manufacturing process are predicted in advance, the arbitrary number of pixels described in FIG. 5 may be an integer around 1/4 of the width of the predicted defect.
図8は欠陥101がある被検査対象物の画像の一例の正面図と、その一部である部分102を抜き出して図示した拡大図である。図8を参照して、具体的な本実施形態に係るエッジ検出処理について説明する。
FIG. 8 is a front view of an example of an image of an inspection object having a
図8において、拡大図の1つの枡が1つの画素を表しており、斜線部が欠陥部分の画素を表している。エッジ検出処理は例えば図中矢印A2のように注目画素を被検査対象物の画像の左上の画素から開始し、右方向に1画素ずつずれながら順次処理を行う。そして画像の右端にくれば1画素下にずれて同じように左端から順次処理を行い、これを繰り返して一番右下の画素まで処理を行って終了する。 In FIG. 8, one ridge in the enlarged view represents one pixel, and the hatched portion represents a defective pixel. In the edge detection process, for example, the target pixel is started from the upper left pixel of the image of the object to be inspected as indicated by an arrow A2 in the figure, and the process is sequentially performed while shifting one pixel at a time in the right direction. When it reaches the right end of the image, it shifts down by one pixel and sequentially performs the processing from the left end in a similar manner, and repeats this until it processes to the lowermost right pixel and ends.
図9は図8の拡大図の部分を画像データで表した画素値を示す正面図である。図9を参照して、具体的な本実施形態に係るエッジ検出処理について説明する。図9から明らかなように、非欠陥部分と欠陥部分の差が殆ど無く、欠陥部分の画素データの変化も緩やかになっていることを表している。 FIG. 9 is a front view showing pixel values in which the enlarged view of FIG. 8 is represented by image data. A specific edge detection process according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As is apparent from FIG. 9, there is almost no difference between the non-defect portion and the defect portion, and the change in the pixel data of the defect portion is moderate.
図10は図9の画像データを従来技術に係るエッジ検出処理で処理された結果を示す正面図である。図10を参照して、具体的な本実施形態に係るエッジ検出処理について説明する。図10から明らかなように、図10は図9の画素データが従来のエッジ検出処理で処理された結果を表している。 FIG. 10 is a front view showing the result of processing the image data of FIG. 9 by the edge detection processing according to the prior art. A specific edge detection process according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As is clear from FIG. 10, FIG. 10 shows the result of processing the pixel data of FIG. 9 by the conventional edge detection process.
図11は図9の画像データを本実施形態に係るエッジ検出処理で処理された結果を示す正面図である。図11を参照して、具体的な本実施形態に係るエッジ検出処理について説明する。図8の例では欠陥の横幅が12画素であるので処理対象画素からその1/4の3画素離れた画素を周辺画素として処理を行っている。従来技術に係るエッジ検出処理での結果である図10に比べて大きなエッジ強度を得ることができる。 FIG. 11 is a front view showing a result of processing the image data of FIG. 9 by the edge detection processing according to the present embodiment. A specific edge detection process according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the example of FIG. 8, since the width of the defect is 12 pixels, the processing is performed using a pixel that is 1/4 pixel away from the processing target pixel as a peripheral pixel. Compared with FIG. 10 which is a result of the edge detection processing according to the conventional technique, a larger edge strength can be obtained.
変形例1.
図12は画像処理を行うための画素データが周辺画素のそれぞれの画素を中心とする縦横所定の矩形範囲内の画素データの特徴的な値であるときの変形例1に係る画像処理を示す画像の正面図である。図12を参照して、具体的な本実施形態に係るエッジ検出処理について説明する。
FIG. 12 is an image showing image processing according to
図12において、G0は注目画素で、G1〜G8は注目画素から所定の画素数だけ離れた周辺画素である。周辺画素G1〜G8の画素値はその画素そのものの値ではなく、各画素を中心とする所定の大きさの矩形範囲内の全画素において特徴的な値となる。この特徴的な値とは例えば全画素の平均や最大値や最小値等が考えられる。図12では、例えば破線範囲内の全画素の平均値を画素G1の箇所の周辺画素値とする。画素G2〜G8についても同様に平均値を求めて各画素位置の周辺画素値とする。矩形の範囲の大きさは被検査対象物のざらつき具合で最適値を予め決定しておく。 In FIG. 12, G0 is a target pixel, and G1 to G8 are peripheral pixels that are separated from the target pixel by a predetermined number of pixels. The pixel values of the peripheral pixels G1 to G8 are not the values of the pixels themselves, but are characteristic values in all the pixels within a rectangular range having a predetermined size centered on each pixel. As this characteristic value, for example, an average, a maximum value, a minimum value, or the like of all pixels can be considered. In FIG. 12, for example, the average value of all the pixels within the broken line range is set as the peripheral pixel value at the location of the pixel G1. Similarly, the average values of the pixels G2 to G8 are obtained as peripheral pixel values at the respective pixel positions. The size of the rectangular range is determined in advance according to the roughness of the object to be inspected.
上記実施形態ではエッジ検出処理を行うに当たって周辺画素の各画素の値をそのまま使用していたが、これは次のような欠点がある。被検査対象物が紙などの場合表面がざらついている場合が多い。このざらつきは画像データ上では値の凹凸となり、それらは画素値の差において濃淡差の少ない欠陥と区別が付かず、ざらつき自体を欠陥と誤検出してしまう場合がある。変形例1によれば、ざらつきによる画像データの凹凸は疎らであり欠陥よりも非常に小さいので請求項2では矩形範囲内の画素値を平均化することによりざらつきの成分を除去して誤検出を低減することができる。
In the above embodiment, the value of each pixel of the peripheral pixels is used as it is in performing the edge detection process, but this has the following drawbacks. When the object to be inspected is paper or the like, the surface is often rough. The roughness is uneven in the image data, and it cannot be distinguished from a defect having a small difference in shading in the difference in pixel value, and the roughness itself may be erroneously detected as a defect. According to the first modification, the unevenness of the image data due to the roughness is sparse and is much smaller than the defect. Therefore, in
変形例2.
図13は周辺画素を中心とするそれぞれの矩形範囲が予め想定される欠陥の形状によって縦横比が異なるときの変形例2に係る画像処理を示す画像の正面図である。図13を参照して、具体的な本発明のエッジ検出処理について説明する。
FIG. 13 is a front view of an image showing image processing according to the modified example 2 when the aspect ratio is different depending on the shape of the defect assumed in advance in each rectangular range centering on the peripheral pixels. A specific edge detection process of the present invention will be described with reference to FIG.
図13において、G0は注目画素で、G1〜G8は注目画素から所定の画素数だけ離れた周辺画素である。周辺画素G1〜G8の画素値はその画素そのものの値ではなく、各画素を中心とする所定の大きさの矩形範囲内の全画素の画素値の平均値となる。予め想定される欠陥が縦に長い線である場合、図の様に矩形は縦に長く横に短い範囲とする。また横に長い線である場合は縦に短く横に長い矩形範囲となる。矩形範囲の平均化はざらつきによる画像データ上の値の凹凸を除去することができるが、同時に欠陥部分のエッジ成分もある程度除去してしまうためにエッジ検出の精度が下ってしまう。これは傷などの細い線状の欠陥である場合顕著になる。 In FIG. 13, G0 is a target pixel, and G1 to G8 are peripheral pixels that are separated from the target pixel by a predetermined number of pixels. The pixel values of the peripheral pixels G1 to G8 are not the values of the pixels themselves, but the average value of the pixel values of all the pixels within a rectangular range having a predetermined size centered on each pixel. When the defect assumed in advance is a vertically long line, the rectangle is long and vertically short as shown in the figure. If the line is long in the horizontal direction, the rectangular range is short in the vertical direction and long in the horizontal direction. The averaging of the rectangular range can remove the unevenness of the values on the image data due to the roughness, but at the same time, the edge component of the defective part is also removed to some extent, so that the accuracy of edge detection is lowered. This becomes prominent when it is a thin linear defect such as a scratch.
変形例2の処理では、矩形範囲を予め想定される欠陥の形状に合わせて縦横比を変えて矩形範囲内の欠陥画素の割合が多くなるようにすることで除去されてしまうエッジ成分を低減しそれによりエッジ検出の精度を向上させることができる。
In the process of the
以上のように構成された本実施形態に係る画像処理装置を備えた欠陥検査システムによれば、装置を大型化せずに高精度に欠陥を検出することができる。特に、欠陥部分とそうでない部分が微小な濃淡差でその濃淡の変化も緩やか濃淡画像の微分処理を行うに当たって、注目画素とそれに隣接する画素による微分では欠陥の境界付近でも画素値に殆ど差異はないために得られるエッジ強度も小さなものとなる。従って、注目画素とその位置から任意の距離だけ離れた画素による微分を行うことにより両者の画素値の差が大きくなることで得られるエッジ強度も大きくなる。これにより、従来技術に係る問題点を解決できる。 According to the defect inspection system including the image processing apparatus according to the present embodiment configured as described above, defects can be detected with high accuracy without increasing the size of the apparatus. In particular, when differential processing is performed on the image of the pixel of interest and the adjacent pixels, the difference between the defective portion and the non-defective portion is very small. Therefore, the edge strength obtained is also small. Therefore, by performing differentiation on the pixel of interest and a pixel separated from the position by an arbitrary distance, the edge strength obtained by increasing the difference between the two pixel values also increases. Thereby, the problem concerning a prior art can be solved.
以上の実施形態及び各変形例において、欠陥検査システム又は欠陥検査装置のなかの画像処理装置3のみで構成してもよい。
In the above embodiment and each modification, you may comprise only the
1…シート製品、
2…カメラ、
3…画像処理装置、
4…表示装置、
10…画像処理部、
11…画像入力部、
12…画像記憶部、
13…欠陥検出部、
14…アドレス演算部、
15…画素データアクセス部、
16…画素データ記憶部、
17…画素データ演算処理部。
1 ... sheet products,
2 ... Camera,
3 ... Image processing device,
4 ... display device,
10 Image processing unit,
11: Image input unit,
12: Image storage unit,
13: Defect detection unit,
14: Address calculation unit,
15: Pixel data access unit,
16 ... Pixel data storage unit,
17. Pixel data calculation processing unit.
Claims (5)
上記画像記憶手段に記憶された画像に所定の画像処理を施す画像処理手段と、
上記画像処理が施された画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出手段と
備えた画像処理装置において、
上記画像処理手段は、
上記画像処理のために上記画像記憶手段に記憶された画素データにアクセスするためのアドレスを演算するアドレス演算手段と、
上記演算されたアドレスに基づいて画像記憶手段の画素データを読み出し又は書き込む画素データアクセス手段と、
上記読み出し又は書き込まれる画素データを一時的に記憶する画素データ記憶手段と、
上記一時的に記憶された画素データを上記画像処理による当該画素データの演算結果で書き換える画素データ演算処理手段を備え、
画像処理対象である注目画素及び注目画素から想定される欠陥の大きさに応じて所定の画素数だけ離れた周辺画素の画素データに対して画像処理を行うことを特徴とする画像処理装置。 Image storage means for storing an image obtained by imaging the inspection object;
Image processing means for performing predetermined image processing on the image stored in the image storage means;
In an image processing apparatus provided with defect detection means for detecting defects based on the image subjected to the image processing,
The image processing means includes
Address calculating means for calculating an address for accessing pixel data stored in the image storage means for the image processing;
Pixel data access means for reading or writing pixel data of the image storage means based on the calculated address;
Pixel data storage means for temporarily storing the pixel data to be read or written;
Pixel data calculation processing means for rewriting the temporarily stored pixel data with the calculation result of the pixel data by the image processing;
An image processing apparatus that performs image processing on pixel data of a peripheral pixel separated by a predetermined number of pixels according to a target pixel that is an image processing target and a defect size assumed from the target pixel.
上記画像記憶手段に記憶された画像に所定の画像処理を施す画像処理手段と、
上記画像処理が施された画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出手段と
備えた画像処理装置のための画像処理方法であり、
上記画像処理手段によって実行される上記画像処理方法は、
上記画像処理のために上記画像記憶手段に記憶された画素データにアクセスするためのアドレスを演算するステップと、
上記演算されたアドレスに基づいて画像記憶手段の画素データを読み出し又は書き込むステップと、
上記読み出し又は書き込まれる画素データを一時的に記憶するステップと、
上記一時的に記憶された画素データを上記画像処理による当該画素データの演算結果で書き換えるステップと、
画像処理対象である注目画素及び注目画素から想定される欠陥の大きさに応じて所定の画素数だけ離れた周辺画素の画素データに対して画像処理を行うステップとを含むことを特徴とする画像処理方法。 Image storage means for storing an image obtained by imaging the inspection object;
Image processing means for performing predetermined image processing on the image stored in the image storage means;
An image processing method for an image processing apparatus comprising defect detection means for detecting a defect based on an image subjected to the image processing,
The image processing method executed by the image processing means is:
Calculating an address for accessing pixel data stored in the image storage means for the image processing;
Reading or writing pixel data of the image storage means based on the calculated address;
Temporarily storing the pixel data to be read or written;
Rewriting the temporarily stored pixel data with the calculation result of the pixel data by the image processing;
And a step of performing image processing on pixel data of peripheral pixels separated by a predetermined number of pixels according to a target pixel to be image-processed and a defect size assumed from the target pixel. Processing method.
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CN117408995A (en) * | 2023-12-11 | 2024-01-16 | 东莞市时实电子有限公司 | Power adapter appearance quality detection method based on multi-feature fusion |
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