JP3333568B2 - Surface defect inspection equipment - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、画像計測装置や欠陥検
査装置における画像処理分野において、主に、濃淡画像
中の特異な部位を抽出する表面欠陥検査装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface defect inspection apparatus for extracting a unique portion in a grayscale image in the field of image processing in an image measurement apparatus and a defect inspection apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、感光体ドラム製造工程において、
感光体をドラム、シート等の基体の表面に塗布する際に
生じた塗りムラや、コンタミネーションによる凝集など
の外観の欠陥を検査するために、感光体表面の目視外観
の検査、例えば実際には、検査サンプルの表面の色の濃
さとして目視で観察されている。この欠陥検査を目視で
はなく自動化して行う方法としては、例えば、1次元の
CCDカメラ等を用いて検査サンプルの表面を撮像して
画像処理的手法により欠陥を検出する方法がある。この
ような表面欠陥検査では、検査サンプルを撮像した画像
データをある閾値で2値化し、その2値化されたデータ
の幾何学的特徴から欠陥のランクを判別するようにして
いるのが一般的である。2. Description of the Related Art Conventionally, in a photosensitive drum manufacturing process,
In order to inspect the appearance defects such as coating unevenness and agglomeration due to contamination caused when applying the photoreceptor to the surface of a substrate such as a drum or a sheet, a visual appearance inspection of the photoreceptor surface, for example, actually, Is visually observed as the color depth of the surface of the test sample. As a method of performing this defect inspection not by visual inspection but by automation, for example, there is a method of imaging the surface of an inspection sample using a one-dimensional CCD camera or the like and detecting a defect by an image processing method. In such a surface defect inspection, generally, image data obtained by imaging an inspection sample is binarized by a certain threshold value, and the rank of the defect is determined from a geometric feature of the binarized data. It is.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上述したような判別方
法では、正常であるべき「物体の欠け」などを判別する
場合の欠陥検査方法としては適している。しかし、感光
体の表面に現れる欠陥としては淡い下地の中に「淡い欠
陥」が存在するものが多く見られ、そのような淡い欠陥
の「特徴量」を的確に捕らえることは非常に困難な場合
が多い。The above-described discrimination method is suitable as a defect inspection method for discriminating, for example, "missing object" which should be normal. However, many of the defects that appear on the surface of the photoreceptor have a "light defect" in the light base, and it is extremely difficult to accurately capture the "feature amount" of such a light defect. There are many.
【0004】その具体例として、図11(a)、図12
(a)は、感光体表面に現れる淡い極めてアナログ的な
信号形状、すなわち、感光体表面に現れる代表的な欠陥
部位の感光体表面の輝度信号の波形1,2のプロファイ
ルを示すものである。感光体表面の輝度分布のうちの欠
陥部分の輝度が大きく、視覚的には表面の下地に比べて
白く見えることから、白ぽち状の欠陥と呼ばれている。
そして、このような輝度信号の波形1,2をある閾値で
2値化すると、図11(b)、図12(b)に示すよう
な形状のパルス波形3,4になる。従って、図11
(a)、図12(a)では、波形1,2が異なった形状
でも2値化することにより図11(b)、図12(b)
では同一幅dのパルス波形3,4となってしまい、これ
により欠陥形状を分類判別することができない。[0004] As a specific example, FIG.
(A) shows a profile of a faint extremely analog signal appearing on the surface of the photoconductor, that is, a profile of waveforms 1 and 2 of a luminance signal on the surface of the photoconductor at a typical defective portion appearing on the surface of the photoconductor. The luminance of the defective portion in the luminance distribution on the surface of the photoreceptor is large, and visually looks whiter than the underlayer on the surface.
Then, when such waveforms 1 and 2 of the luminance signal are binarized with a certain threshold value, pulse waveforms 3 and 4 having shapes as shown in FIGS. 11B and 12B are obtained. Therefore, FIG.
12A and 12A, the waveforms 1 and 2 are binarized even if they have different shapes, so that the waveforms shown in FIGS.
In this case, the pulse waveforms 3 and 4 have the same width d, so that the defect shape cannot be classified and determined.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、検査サンプルの表面を撮像する固体撮像素子と、こ
の撮像された前記検査サンプルの検査画像の表面輝度分
布を画像データとして取込むデータ取込み手段と、この
取込まれた画像データに対してマトリックスの演算子を
作用させて画像データの周波数成分を抽出するフィルタ
手段と、このマトリックスのフィルタ特性に相当する信
号成分の成分画像を第一の閾値で2値化する2値化手段
と、この2値化された成分画像に対して幾何学処理によ
りラベル付けを行うラベル付け手段と、このラベル付け
された画像領域をもとに欠陥存在領域を決定する欠陥存
在領域決定手段と、検査サンプルの表面を固体撮像素子
により撮像して得られた表面輝度分布に相当する画像デ
ータにおける欠陥存在領域内での画像輝度分布の分散量
を特徴量として算出する欠陥領域特徴量算出手段と、こ
の算出された欠陥領域の特徴量を第二の閾値で良否の画
像データに分離識別する欠陥領域分離識別手段とより構
成した。According to the first aspect of the present invention, there is provided a solid-state image pickup device for picking up an image of a surface of a test sample, and data for taking in a surface luminance distribution of the picked-up test image of the test sample as image data. a capturing means, and filter means that to extract frequency components of the image data by applying the matrix operator for this preparative incorporated image data, the component image signal components corresponding to the filter characteristic of the matrix first Binarizing means for binarizing with a single threshold, labeling means for labeling the binarized component image by geometric processing, and a defect based on the labeled image area A defect existence area determining means for determining an existence area; and a defect existence area in image data corresponding to a surface luminance distribution obtained by imaging the surface of the inspection sample by a solid-state imaging device. A defect region feature amount calculating means for calculating a variance value of the image brightness distribution in the region as the feature quantity, the feature quantity of the second separation identify defective area divided into the image data of the quality in the threshold value of the calculated defect areas It consists of identification means.
【0006】請求項2記載の発明では、検査サンプルの
表面を撮像する固体撮像素子と、この撮像された前記検
査サンプルの検査画像の表面輝度分布を画像データとし
て取込むデータ取込み手段と、この取込まれた画像デー
タに対してマトリックスの演算子を作用させるフィルタ
手段と、このマトリックスのフィルタ特性に相当する信
号成分の成分画像を所定の閾値で2値化する2値化手段
と、この2値化された成分画像に対して幾何学処理によ
りラベル付けを行うラベル付け手段と、このラベル付け
された画像領域をもとに欠陥存在領域を決定する欠陥存
在領域決定手段と、検査サンプルの表面を固体撮像素子
により撮像して得られた表面輝度分布に相当する画像デ
ータにおける画像データのある一方向に画像輝度を積分
して算出された1次元信号のうちの欠陥存在領域に相当
する部位の信号分布のみが切り出された1次元信号を用
いた欠陥存在領域内での第一の閾値を超えた画素数を特
徴量として算出する欠陥領域特徴量算出手段と、この算
出された欠陥領域の特徴量を第二の閾値で良否の画像デ
ータに分離識別する欠陥領域分離識別手段とよりなるよ
うにした。According to the second aspect of the present invention, a solid-state imaging device for imaging the surface of an inspection sample, data acquisition means for acquiring surface luminance distribution of the imaged inspection image of the inspection sample as image data, and this acquisition device. Filter means for applying a matrix operator to the embedded image data; binarization means for binarizing a component image of a signal component corresponding to the filter characteristics of the matrix with a predetermined threshold; Labeling means for performing labeling on the converted component image by geometric processing, defect existing area determining means for determining a defect existing area based on the labeled image area, and a surface of the inspection sample. Integrates image brightness in one direction with image data in image data corresponding to surface brightness distribution obtained by imaging with a solid-state image sensor
Equivalent to the defect existing area in the one-dimensional signal calculated
Using a one-dimensional signal from which only the signal distribution of the part
A defective area feature amount calculating means for calculating the number of pixels exceeding a first threshold value in the defect existing area as a feature amount, and converting the calculated feature amount of the defective area into a pass / fail image data with a second threshold value A defect area separation / identification means for separation / identification is provided.
【0007】[0007]
【0008】請求項3記載の発明では、検査サンプルの
表面を撮像する固体撮像素子と、この撮像された前記検
査サンプルの表面輝度分布を画像データとして取込むデ
ータ取込み手段と、この取込まれた画像データをある一
方向に画像輝度を積分して算出された1次元信号と検査
サンプルの表面輝度分布の画像データとの差分値から照
明ムラの除去されたデータからなるブロックに分割する
ブロック化手段と、このブロック化されたブロックデー
タ毎にブロック内における画像輝度の分散量を特徴量と
して算出するブロックデータ特徴量算出手段と、このブ
ロックデータ毎に算出された特徴量を所定の閾値で良否
の画像データに分離識別しそのブロックサイズの空間周
波数帯域をもつ欠陥を検出する欠陥領域分離識別手段と
よりなる。According to the third aspect of the present invention, the inspection sample
A solid-state imaging device for imaging the surface;
Captures the surface brightness distribution of the inspection sample as image data.
Data capturing means, and the captured image data
Inspection and one-dimensional signal calculated by integrating image brightness in the direction
The difference between the sample surface luminance distribution and the image data
Divide into blocks consisting of data from which light unevenness has been removed
Blocking means and the blocked block data
The amount of variance of image brightness within a block for each data
Block data feature value calculating means for calculating the
Pass / fail of the feature calculated for each lock data at a predetermined threshold
Image data is separated and identified, and the spatial
Defect area separation and identification means for detecting a defect having a wavenumber band;
Consisting of
【0009】請求項4記載の発明では、検査サンプルの
表面を撮像する固体撮像素子と、この撮像された前記検
査サンプルの表面輝度分布を画像データとして取込むデ
ータ取込み手段と、この取込まれた画像データを一のブ
ロックデータとこのブロックデータに隣り合う他のブロ
ックデータとを、それらブロックサイズの半分若しくは
一部が互いに重なり合うように分割するブロック化手段
と、このブロック化されたブロックデータ毎にブロック
内における画像輝度の分散量を特徴量として算出するブ
ロックデータ特徴量算出手段と、このブロックデータ毎
に算出された特徴量を所定の閾値で良否の画像データに
分離識別しそのブロックサイズの空間周波数帯域をもつ
欠陥を検出する欠陥領域分離識別手段とより構成した。[0009] In the present invention of claim 4 wherein, the solid-state imaging device for imaging a surface of the test sample, and data capture means for taking to the surface brightness distribution of the imaged the test sample and image data, are incorporated the preparative one member of the image data
Lock data and other blocks adjacent to this block data
Data and half of their block size or
A block dividing unit that divides the block data so as to partially overlap each other, a block data characteristic amount calculating unit that calculates a variance of image luminance in a block as a characteristic amount for each of the block data, A defect area separation / identification unit configured to separate and identify the calculated feature amount into pass / fail image data at a predetermined threshold and detect a defect having a spatial frequency band of the block size.
【0010】[0010]
【0011】[0011]
【0012】[0012]
【0013】[0013]
【作用】請求項1記載の発明においては、マトリックス
の演算子の作用により信号の検出したい周波数成分を抽
出し、2値化、幾何学処理、クラスタリングにより欠陥
位置を正確に決定し、その決定された欠陥位置の情報か
ら多値画像である原画像に立ち返り特徴量を算出するこ
とにより、欠陥ランクの分離識別を行うことが可能とな
り、特に、分散量を特徴量とすることにより、欠陥領域
のコントラストを定量化でき、目視による注目点と同じ
水準で自動欠陥検査が可能となる。According to the first aspect of the present invention, a frequency component whose signal is to be detected is extracted by the operation of a matrix operator, and a defect position is accurately determined by binarization, geometric processing, and clustering. It is possible to separate and identify defect ranks by calculating a feature amount that returns to the original image, which is a multi-valued image, from the information on the defective position.
In particular, by setting the amount of dispersion as a feature,
Can be quantified and is the same as the point of interest visually
Automatic defect inspection becomes possible at the standard level .
【0014】[0014]
【0015】請求項2記載の発明においては、閾値を超
えた画素数を特徴量とすることにより、欠陥の大きさを
定量化でき、目視による注目点と同じ水準で自動欠陥検
査を行うことが可能となり、また、特定方向への積分デ
ータ列を閾値とすることにより、シェーディングの影響
を受けないダイナミックな閾値による2値化を実現する
ことができ、欠陥検出の精度を向上させることが可能と
なる。According to the second aspect of the present invention, the size of the defect can be quantified by using the number of pixels exceeding the threshold value as the feature amount, and the automatic defect inspection can be performed at the same level as the visual attention point. possible and Do Ri, also, integral de in a specific direction
By setting the data row as a threshold, the effect of shading
Realizes binarization using a dynamic threshold that is not affected
And improve the accuracy of defect detection.
That Do not.
【0016】[0016]
【0017】請求項3記載の発明においては、ブロック
化手段によりブロック化し、ブロックデータ特徴量算出
手段によりブロック毎に特徴量を算出することによっ
て、演算の軽減と検出結果の冗長性をなくすことが可能
となり、特に、ブロック内における画像輝度の分散量を
特徴量とすることにより、淡いコントラストの低周波欠
陥を定量的に算出することが可能となり、また、原画像
における特定方向への積分データ列をブロック内の閾値
とすることにより、照明ムラやシェーディングの影響を
除去した欠陥検出が可能となる。According to the third aspect of the present invention, it is possible to reduce the calculation and eliminate the redundancy of the detection result by dividing the data into blocks by the blocking means and calculating the characteristic amount for each block by the block data characteristic amount calculating means. possible and will, in particular, by the feature amount dispersion amount of the image brightness in the block, it is possible to quantitatively calculate the low-frequency defect pale contrast with Do Ri, also, the original image
Of the integral data sequence in a specific direction at
To reduce the effects of uneven lighting and shading.
Possible to remove the defect detection and that Do.
【0018】[0018]
【0019】請求項4記載の発明においては、ブロック
化手段によりブロック化し、ブロックデータ特徴量算出
手段によりブロック毎に特徴量を算出することによっ
て、演算の軽減と検出結果の冗長性をなくすことが可能
となり、特に、ブロック内における画像輝度の分散量を
特徴量とすることにより、淡いコントラストの低周波欠
陥を定量的に算出することが可能となり、また、分割さ
れた一のブロックをこれに隣接したブロック毎にオーバ
ーラップさせて行うことによって、ブロック間に渡る欠
陥の特徴量の算出を精度良く行うことが可能となる。According to the fourth aspect of the present invention, the block
Block data by block means and calculate block data feature
Means to calculate the feature value for each block.
To reduce computations and eliminate redundancy in detection results
In particular, the amount of variance of image brightness within a block is
By using feature values, low-frequency
Defects can be calculated quantitatively, and by performing one divided block so as to overlap each adjacent block, calculation of a defect feature amount between blocks is accurately performed. It becomes possible.
【0020】[0020]
【0021】[0021]
【実施例】請求項1及び2記載の発明の一実施例を図1
〜図6に基づいて説明する。図2は、表面欠陥検査装置
の感光体表面の撮像系の構成を示すものである。検査サ
ンプルとしての感光体5は、モータ6によりその長手方
向Xを軸として回転する。この感光体5の表面には照明
光源7(ハロゲンランプ7aに接続されている)から照
明されており、これにより反射された光は固体撮像素子
としての1次元CCDカメラ8により逐次読み取られ
る。この1次元CCDカメラ8には、画素配列方向が感
光体5の回転軸と平行に配列されたCCD撮像素子が設
けられており、画素数2048程度のものを使用する。
この1次元CCDカメラ8によって読み取られた画像信
号は、A/D変換器9に送られデジタル化される。この
デジタル化された成分画像はデータ取込み手段としての
フレームメモリ10に送られ、これにより成分画像の表
面輝度分布を画像データとして取込む。このようにして
取込まれた画像データはホストコンピュータ11に送ら
れ、これにより後述する図1に示すようなアルゴリズム
に従って画像処理がなされる。なお、このホストコンピ
ュータ11からの制御信号はパルスモータドライバー1
2に送られることにより、モータ6を駆動して感光体5
の回転数を制御している。An embodiment of the invention of EXAMPLES claim 1 and 2, wherein FIG. 1
This will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a configuration of an imaging system of the surface of the photoconductor of the surface defect inspection apparatus. The photoreceptor 5 as an inspection sample is rotated by a motor 6 about the longitudinal direction X as an axis. The surface of the photoreceptor 5 is illuminated by an illumination light source 7 (connected to a halogen lamp 7a), and the light reflected thereby is sequentially read by a one-dimensional CCD camera 8 as a solid-state image sensor. The one-dimensional CCD camera 8 is provided with a CCD image pickup device in which the pixel arrangement direction is arranged in parallel with the rotation axis of the photoconductor 5, and uses about 2048 pixels.
The image signal read by the one-dimensional CCD camera 8 is sent to an A / D converter 9 and digitized. The digitized component image is sent to the frame memory 10 as data capturing means, and the surface luminance distribution of the component image is captured as image data. The image data captured in this way is sent to the host computer 11, where image processing is performed according to an algorithm shown in FIG. The control signal from the host computer 11 is a pulse motor driver 1
2 drive the motor 6 to drive the photosensitive member 5
Is controlled.
【0022】この場合、前記ホストコンピュータ11に
は、図1に示すようなアルゴリズムに従って画像処理を
行うために、以下に述べるような各種手段を備えてい
る。すなわち、本構成は、図1に示すように、前記フレ
ームメモリ10に取込まれた画像データに対してマトリ
ックスの演算子を作用させるフィルタ手段aと、このマ
トリックスのフィルタ特性に相当する信号成分の成分画
像を所定の閾値で2値化する2値化手段bと、この2値
化された成分画像に対して幾何学処理によりラベル付け
を行うラベル付け手段cと、このラベル付けされた画像
領域をもとに欠陥存在領域を決定する欠陥存在領域決定
手段dと、この欠陥存在領域に相当する検査サンプルの
表面から前記固体撮像素子により撮像して得られた表面
輝度分布に相当する画像データをもとに欠陥領域の特徴
量を算出する欠陥領域特徴量算出手段eと、この算出さ
れた欠陥領域の特徴量を所定の閾値で良否の画像データ
に分離識別する欠陥領域分離識別手段fとを備えたこと
に特徴がある。In this case, the host computer 11 is provided with the following various means for performing image processing according to the algorithm shown in FIG. That is, as shown in FIG. 1, this configuration comprises a filter means a for applying a matrix operator to the image data fetched into the frame memory 10, and a signal component corresponding to the filter characteristic of the matrix. A binarizing unit b for binarizing the component image with a predetermined threshold value, a labeling unit c for labeling the binarized component image by geometric processing, and a labeled image area A defect existing area determining means d for determining a defect existing area based on the image data corresponding to a surface luminance distribution obtained by imaging the surface of a test sample corresponding to the defect existing area by the solid-state imaging device. A defect area characteristic amount calculating means e for calculating the characteristic amount of the defect area based on the defect area; a defect area for separating and identifying the calculated characteristic amount of the defect area into pass / fail image data at a predetermined threshold value It is characterized in that a separation identification means f.
【0023】前記欠陥領域特徴量算出手段eにより算出
される欠陥領域の特徴量としては、以下に述べるものを
用いる。すなわち、その「第一の特徴量」として、感光
体5の表面を1次元CCDカメラ8により撮像した感光
体5の表面輝度分布に相当する画像データにおける欠陥
存在領域内での画像輝度分布の分散量を用いる(請求項
1記載の発明)。また、「第二の特徴量」として、感光
体5の表面を1次元CCDカメラ8により撮像して得ら
れた表面輝度分布に相当する画像データにおける欠陥存
在領域内での所定の閾値を超えた画素数を用いる。この
場合、欠陥存在領域内での所定の閾値としては、画像デ
ータのある一方向に画像輝度を積分して1次元信号を算
出し、この算出された1次元信号のうちの欠陥存在領域
に相当する部位の信号分布を切り出し、この切り出され
た1次元信号のみを閾値として用いるようにした(請求
項2記載の発明)。As the feature quantity of the defect area calculated by the defect area feature quantity calculating means e, the following one is used. That is, the variance of the image luminance distribution in the defect existing area in the image data corresponding to the surface luminance distribution of the photoconductor 5 obtained by imaging the surface of the photoconductor 5 with the one-dimensional CCD camera 8 is used as the “first feature amount”. The amount is used (the invention of claim 1). In addition, as a “second feature amount”, a value exceeding a predetermined threshold value in a defect existing area in image data corresponding to a surface luminance distribution obtained by imaging the surface of the photoconductor 5 with the one-dimensional CCD camera 8 is used. Ru using the number of pixels. In this case, as the predetermined threshold value in the defect existing area, a one-dimensional signal is calculated by integrating the image luminance in one direction of the image data, and corresponds to the defect existing area in the calculated one-dimensional signal. The signal distribution of the part to be cut out is cut out, and only the cut out one-dimensional signal is used as a threshold (the invention according to claim 2 ).
【0024】このような構成において、上述したような
各種手段の具体例として、空間周波数的に比較的高い成
分からなる欠陥の検出方法を図1のフローを中心に説明
する。まず、1次元CCDカメラ8から取込まれた2次
元の画像I(x,y)は、フレームメモリ10に原画像
として記憶される。この記憶された画像に対して検査対
称領域のマスキング(a0)が前処理として行われる。こ
こで、画像I(x,y)の処理対称領域を新たにIp
(x,y)とする。次に、高周波成分からなる欠陥を検
出するために、そのIp(x,y)の原画像に対して図
3に示すようなラプラシアン演算子13を作用させる
〔a〕。このラプラシアン演算子13は画像の2次微分
を行う作用をし、周波数的にはハイパスフィルタとして
作用する。この例では、3×3の演算子としている。そ
して、このようなラプラシアン演算子13をLap(x,
y)とすれば、この演算子を作用した画像データはIop
(x,y)と表わすことができる。図4(a)は、その
ラプラシアン演算子13を作用させたラプラシアン画像
信号14を示すものである。このラプラシアン画像信号
14では、低周波成分が除去され高周波成分が信号とし
てフィルタリングされている。In such a configuration, as a specific example of the various means described above, a method of detecting a defect composed of components having relatively high spatial frequencies will be described with reference to the flow of FIG. First, a two-dimensional image I (x, y) captured from the one-dimensional CCD camera 8 is stored in the frame memory 10 as an original image. Masking (a 0 ) of the inspection symmetric region is performed on the stored image as preprocessing. Here, the processing symmetric region of the image I (x, y) is newly added to Ip
(X, y). Next, a Laplacian operator 13 as shown in FIG. 3 is applied to the original image of Ip (x, y) in order to detect a defect composed of high frequency components [a]. The Laplacian operator 13 acts to perform a second derivative of the image, and acts as a high-pass filter in terms of frequency. In this example, a 3 × 3 operator is used. Then, such a Laplacian operator 13 is expressed as Lap (x,
y), the image data operated by this operator is Iop
(X, y). FIG. 4A shows a Laplacian image signal 14 to which the Laplacian operator 13 is applied. In the Laplacian image signal 14, the low frequency component is removed and the high frequency component is filtered as a signal.
【0025】次に、このようにしてフィルタリングされ
た高周波成分からなるラプラシアン画像信号14を所定
の閾値Lで2値化すると、図4(b)に示すような2値
化画像信号15を得ることができる〔b〕。この2値化
画像信号15のA領域が欠陥領域となる。従来(前述し
た従来例を参照)においては、そのような欠陥領域とな
るA領域の幾何学的特徴として、例えばA領域の「大き
さ」を欠陥領域の「特徴量」としていたが、このような
単純な特徴量のみからでは欠陥ランクを的確に層別する
ことが困難であることから、本実施例では、以下に述べ
るような手法によって欠陥領域の特徴量を求めるように
したものである。Next, when the Laplacian image signal 14 composed of the high-frequency components thus filtered is binarized by a predetermined threshold value L, a binarized image signal 15 as shown in FIG. Can be obtained [b]. The area A of the binarized image signal 15 is a defective area. In the related art (see the conventional example described above), as a geometric feature of the A region serving as such a defective region, for example, the “size” of the A region is set as the “feature amount” of the defective region. Since it is difficult to accurately classify the defect ranks using only simple feature amounts, in the present embodiment, the feature amount of the defect area is obtained by the following method.
【0026】以下、そのA領域をもとに特徴量を求める
手法を順次述べていく。まず、前処理として、2値化画
像信号15を膨張b1 、縮退b2 して図4(c)に示す
ような膨張縮退画像信号16を作り、これにより孤立点
やホールとなった部分の除去を行う〔b3〕。 このよう
な前処理を行う理由としては、一般に2値化した直後の
画像はそのノイズのため孤立点やホールを含んでおり、
これらは欠陥位置をラベリングする際に誤検出の原因と
なるからである。そこで、膨張アルゴリズムでは、注目
する画素が物体であったら周囲の画素をすべて物体に置
き換える。縮退アルゴリズムでは、注目する画素が背景
であったら、周囲の画素をすべて背景に置き換える。こ
のような膨張、縮退のアルゴリズムの操作を処理画像領
域内のすべての画素に対して行うことにより、孤立点や
ホールを除去することができる。Hereinafter, a method of obtaining a characteristic amount based on the region A will be sequentially described. First, as preprocessing, the binarized image signal 15 is expanded b 1 and reduced 2 to generate an expanded / reduced image signal 16 as shown in FIG. 4C. Removal is performed [b 3 ]. The reason for performing such preprocessing is that an image immediately after binarization generally includes isolated points and holes due to the noise,
This is because they cause erroneous detection when labeling a defect position. Therefore, in the dilation algorithm, if the pixel of interest is an object, all surrounding pixels are replaced with the object. In the degeneration algorithm, if the pixel of interest is the background, all surrounding pixels are replaced with the background. By performing such expansion and contraction algorithm operations on all pixels in the processed image area, isolated points and holes can be removed.
【0027】次に、そのような前処理が終了した後、図
5に示すようなラベリング処理を行う〔c〕。ここでの
ラベリング処理とは、1つの連結成分に1つの番号を割
り当てる操作のことをいう。すなわち、まず、画像デー
タを走査しラベルが付けられていない画像領域17内の
画素17aに出会った際に、その画素17aにL1 とい
う番号を付与する。次に、その近傍に連結する画素があ
るかどうかを調べ、画素17bがあればそれに同一のL
1 という番号を付ける。さらに、その番号の付けられた
画素17bを中心にして同様に連結する画素を調べて番
号を付けていく。このような操作を繰り返していき、L
1 という番号が付く画素がなくなったら、再び画像を走
査していき、次の画像領域18,19内において画素1
8a,18b,19a〜19d,…に番号L2,L3,L
4 を順次付けていく。このようにして欠陥位置に、ラベ
ル付けされた画像領域17,18,19を定義すること
ができる。Next, after such preprocessing is completed, a labeling process as shown in FIG. 5 is performed [c]. Here, the labeling process refers to an operation of assigning one number to one connected component. That is, first, when met the image data to the pixels 17a in the image region 17 scanned label is not attached, to impart numbered L 1 to the pixel 17a. Next, it is checked whether or not there is a pixel connected to the vicinity of the pixel 17b.
Number one . Further, pixels connected in the same manner are checked centering on the numbered pixel 17b and numbered. By repeating such an operation, L
When the pixel numbered 1 disappears, the image is scanned again, and the pixel 1 in the next image areas 18 and 19 is scanned.
8a, 18b, 19a~19d, ... the number L 2, L 3, L
Add 4 sequentially. In this way, labeled image areas 17, 18, 19 can be defined at the defect positions.
【0028】次に、このようにしてラベル付けされた画
像領域17,18,19から欠陥領域の特徴量を求める
方法について述べる。まず、ここでの特徴量としては、
欠陥周辺部の適当な領域内での輝度分布の分散量を用い
る(第一特徴量に対応する)。この分散を定義するに当
たり、計算領域を定義する必要がある。この計算領域は
欠陥が存在すると推定される領域に選ぶことが必要であ
り、この領域を欠陥存在領域とする。この欠陥存在領域
は、ラベル付けされた前記画像領域17,18,19か
ら決定する。Next, a description will be given of a method of obtaining the characteristic amount of the defective area from the image areas 17, 18, and 19 labeled in this way. First, the features here are:
The amount of dispersion of the luminance distribution in an appropriate region around the defect is used (corresponding to the first feature amount). In defining this variance, it is necessary to define a calculation area. It is necessary to select this calculation area as an area where a defect is presumed, and this area is defined as a defect existing area. The defect existing area is determined from the labeled image areas 17, 18, and 19.
【0029】そこで、欠陥存在領域の決定方法について
述べる〔d0,d〕。欠陥存在領域は、ラベル付けされ
た画像領域17,18,19のフィレ径に適当なマージ
ン量を見込んで決定する。図5において、X方向のフィ
レ径Dfに対してマージン量Wxを定義し、領域Dxを
決め、また、Y方向についても同様にして領域Dyを決
める。これにより、Dx,Dyで定義される矩形領域を
欠陥存在領域Dとする。従って、ここまでの画像処理に
おいて、撮像された画像データに対して、画像領域のコ
ントラストと大きさとから、欠陥が存在すると推定され
る欠陥存在領域Dの特定を行うことができる。Therefore, a method of determining a defect existing area will be described [d 0 , d]. The defect existing area is determined in consideration of an appropriate margin amount for the fillet diameters of the labeled image areas 17, 18, and 19. In FIG. 5, a margin amount Wx is defined for a fillet diameter Df in the X direction, a region Dx is determined, and a region Dy is similarly determined in the Y direction. Thereby, the rectangular area defined by Dx and Dy is set as the defect existing area D. Therefore, in the image processing up to this point, it is possible to specify the defect existing area D in which it is estimated that a defect exists, based on the contrast and the size of the image area with respect to the captured image data.
【0030】次に、欠陥存在領域Dの特徴量の計算を行
う〔e,f〕。ここでの特徴量としては、欠陥存在領域
D内での前記分散の他に、所定の閾値を超える輝度をも
つ画素の画素数を用いる(第二特徴量に対応する)。Next, the feature amount of the defect existing area D is calculated [e, f]. As the feature amount, in addition to the variance in the defect existing area D, the number of pixels having a luminance exceeding a predetermined threshold is used (corresponding to the second feature amount).
【0031】今、欠陥存在領域Dを、 D:I(xi,yj) (i=m…n,j=k…l) …(1) とすると、その欠陥存在領域D内での分散δは、Now, assuming that the defect existing area D is D: I (xi, yj) (i = m... N, j = k...) (1), the variance .delta. ,
【0032】[0032]
【数1】 (Equation 1)
【0033】として表わすことができる。この場合、δ
の値は、コントラストが強い画像領域では大きい値を示
す。ただし、I(x,y)は撮像された原画像である。Can be expressed as In this case, δ
Indicates a large value in an image region with high contrast. Here, I (x, y) is a captured original image.
【0034】上述したように、原画像を2値化してフィ
ルタリング、幾何学処理を順次行うことにより欠陥が存
在する位置を決定し、その欠陥位置に相当する原画像か
ら信号の特徴量を算出することにより欠陥ランクの分離
識別が可能となり、これによりアナログ的に変化する信
号の特定部位とその特徴量とを正確に求めることができ
る。また、この場合、分散量を特徴量とすることによっ
て、欠陥領域のコントラストを定量化でき、目視による
注目点と同じ水準で自動欠陥検査を行うことができる。
さらに、閾値を超えた画素数を特徴量とすることによっ
て、欠陥の大きさを定量化でき、目視による注目点と同
じ水準で自動欠陥検査を行うことができる共に、特定方
向への積分データ列を閾値とすることによって、シェー
ディングの影響を受けないダイナミックな閾値による2
値化を実現することができ、欠陥検出の精度を向上させ
ることができる。As described above, the position where a defect exists is determined by sequentially performing binarization, filtering and geometrical processing on the original image, and the signal characteristic amount is calculated from the original image corresponding to the defect position. As a result, the defect rank can be separated and identified, whereby the specific portion of the signal that changes in an analog manner and its characteristic amount can be accurately obtained. Further, in this case, the contrast of the defect area can be quantified by using the dispersion amount as the feature amount, and the automatic defect inspection can be performed at the same level as the visual attention point.
Furthermore, by using the number of pixels exceeding the threshold value as a feature amount, the size of a defect can be quantified, an automatic defect inspection can be performed at the same level as a visual point of interest, and an integrated data string in a specific direction can be obtained. Is a dynamic threshold which is not affected by shading.
The binarization can be realized, and the accuracy of defect detection can be improved.
【0035】次に、請求項3及び4記載の発明の一実施
例を図7〜図10に基づいて説明する。なお、前述した
請求項1及び2記載の発明と同一部分についての説明は
省略し、その同一部分については同一符号を用いる。Next, an explanation based on an embodiment of the invention of claim 3 and 4 described in Figures 7-10. The description of the same parts as those of the first and second aspects of the present invention will be omitted, and the same reference numerals will be used for the same parts.
【0036】ここでの本構成は、図7に示すように、取
込まれた画像データを所定のサイズのブロックに分割す
るブロック化手段gと、このブロック化されたブロック
データ毎に特徴量を算出するブロックデータ特徴量算出
手段hと、このブロックデータ毎に算出された特徴量を
所定の閾値で良否の画像データに分離識別しそのブロッ
クサイズの空間周波数帯域をもつ欠陥を検出する欠陥領
域分離識別手段iとを備えたことに特徴がある(請求項
3記載の発明)。なお、本実施例においても、検査サン
プルの表面を撮像する固体撮像素子と、この撮像された
前記検査サンプルの表面輝度分布を画像データとして取
込むデータ取込み手段とを備えた表面検査欠陥装置によ
り構成される。As shown in FIG. 7, the present configuration employs a blocking unit g for dividing the captured image data into blocks of a predetermined size, and a feature amount for each of the blocked block data. A block data feature quantity calculating means h for calculating, and a defect area separation for separating and identifying the feature quantity calculated for each block data into good or bad image data with a predetermined threshold value and detecting a defect having a spatial frequency band of the block size. It is characterized by having identification means i.
3 ). In this embodiment, the surface inspection defect device includes a solid-state imaging device that captures an image of the surface of the inspection sample and a data capturing unit that captures the surface luminance distribution of the captured inspection sample as image data. Is done.
【0037】この場合、ブロック化手段gによりブロッ
ク化される画像データは、取込まれた画像データのある
一方向に画像輝度を積分して算出された1次元信号と検
査サンプルの表面輝度分布の画像データとの差分値から
照明ムラの除去されたデータからなっている。また、ブ
ロック化手段gは、一のブロックデータとこのブロック
データに隣り合う他のブロックデータとを、それらブロ
ックサイズの半分若しくは一部が互いに重なり合うよう
に分割する(請求項4記載の発明)。さらに、ブロック
データ特徴量算出手段hにより算出されるブロックデー
タの特徴量は、ブロック内における画像輝度の分散量か
らなっている。In this case, the image data to be blocked by the blocking means g is a one-dimensional signal calculated by integrating the image luminance in one direction of the captured image data and the surface luminance distribution of the inspection sample. from the difference value between the image data that consist removing data of illumination unevenness. Further, the blocking means g divides one block data and another block data adjacent to the block data so that half or a part of the block size overlaps each other (the invention according to claim 4 ). Further, the feature amount of the block data calculated by the block data feature amount calculating means h is made up of the variance of the image luminance in the block.
【0038】このような構成において、本実施例では、
空間周波数的に比較的低い成分からなる欠陥の検出方法
について述べる。このような低い周波数成分からなる欠
陥20は、例えば、図8に示すように、感光体5におい
てはその基体に塗布する際に発生する塗布ムラが考えら
れる。このような欠陥20は、感光体5の長手方向(X
方向)のサイズの1/4〜1/3程度まで大きな広がり
をもち、輝度変化が小さい。そして、この種の欠陥20
検出を画像処理的手法によって行う場合、その検出すべ
き欠陥20と照明ムラとが輝度変化していても、空間周
波数的に近接していると、それら輝度変化の分離検出が
困難となる。また、一般に前述した図2の構成による撮
像系では、感光体5の長手方向(X方向)に照明のシェ
ーディングが発生し感光体5の表面輝度分布にムラが生
じてしまう。In such a configuration, in this embodiment,
A method for detecting a defect composed of components having relatively low spatial frequencies will be described. The defect 20 having such a low frequency component may be, for example, as shown in FIG. 8, the coating unevenness that occurs when the photosensitive member 5 is applied to the substrate. Such a defect 20 is generated in the longitudinal direction (X
Direction) has a large spread to about 1/4 to 1/3 of the size, and a small change in luminance. And this kind of defect 20
When the detection is performed by an image processing technique, even if the defect 20 to be detected and the illumination unevenness change in luminance, if they are close in spatial frequency, it is difficult to separate and detect the luminance change. In general, in the imaging system having the configuration shown in FIG. 2 described above, shading of illumination occurs in the longitudinal direction (X direction) of the photoconductor 5, causing unevenness in the surface luminance distribution of the photoconductor 5.
【0039】そこで、本実施例では、上述したような照
明ムラ等の影響を除去するために、画像データの照明分
布を感光体5の回転方向に輝度分布画像を積分して得ら
れた信号で代用させる。そして、原画像から前記積分さ
れた信号を差分して得られた値をシェーディング補正し
たデータとみなし、そのシェーディング補正後の画像に
対して欠陥20の検出を行うようにしたものである。以
下、その具体例を図9のフローに基づいて説明する。Therefore, in this embodiment, in order to remove the above-mentioned influence of illumination unevenness and the like, the illumination distribution of the image data is determined by a signal obtained by integrating the luminance distribution image in the rotation direction of the photoconductor 5. Substitute. Then, a value obtained by subtracting the integrated signal from the original image is regarded as shading-corrected data, and the defect 20 is detected in the image after the shading correction. Hereinafter, a specific example thereof will be described based on the flow of FIG.
【0040】まず、ここでの低周波成分の欠陥は空間周
波数が低く、画像の解像度を多く必要とせず、例えば、
長手方向400mm程度の感光体5であれば256×2
56程度の画素密度で撮像すれば十分である。このよう
なことから、図2の装置において2048×2048画
素の画素密度で読取った原画像は、その処理時間を短縮
するために、256×256の画素密度に縮小される
〔a1〕。 ここで、その縮小された画像をIs(x,y)
とすると、シェーディングデータIshd(x)は、First, the low frequency component defect here has a low spatial frequency and does not require much image resolution.
256 × 2 if the photoconductor 5 has a length of about 400 mm
It is sufficient to capture an image at a pixel density of about 56. For this reason, the original image read at a pixel density of 2048 × 2048 pixels in the apparatus of FIG. 2 is reduced to a pixel density of 256 × 256 [a 1 ] in order to reduce the processing time. Here, the reduced image is represented by Is (x, y).
Then, the shading data Ishd (x) becomes
【0041】[0041]
【数2】 (Equation 2)
【0042】として定義され、この式を用いて演算を行
いメモリに格納する〔a2,a3〕。The operation is performed using this equation and stored in the memory [a 2 , a 3 ].
【0043】そして、Ishd(x)をもとにIs(x,y)
のシェーディング補正を行うが、その補正後の画像デー
タをIcmp(x,y)とすると、 Icmp(x,y)=Is(x,y)−Ishd(x) …(4) として表わすことができる。このようにして、照明ムラ
によるシェーディングの補正がなされた画像データIcm
p(x,y)を得ることができる〔a4〕。Then, based on Isd (x), Is (x, y)
When the image data after the correction is Icmp (x, y), it can be expressed as: Icmp (x, y) = Is (x, y) -Ishd (x) (4) . Thus, the image data Icm corrected for shading due to illumination unevenness
p (x, y) can be obtained [a 4 ].
【0044】このようにシェーディング補正された画像
データIcmp(x,y)により低周波欠陥の検出を行う
が、検査領域に対して欠陥サイズが大きく広がりをもつ
ことを考慮すると、低周波欠陥をそのままの形で検出す
ることは妥当でない。そこで、本実施例におけるような
低周波欠陥の検査処理においては、「欠陥の形状そのも
の」を求めずに、検査画像をブロック化手段gを用いて
いくつかのブロックに分割して、ブロックデータ特徴量
算出手段hによりそのブロック毎に特徴量を算出するよ
うにした。この場合、各ブロック内の特徴量を画像輝度
分布の分散値としている。A low-frequency defect is detected based on the image data Icmp (x, y) thus corrected for shading. In consideration of the fact that the defect size is largely spread over the inspection area, the low-frequency defect is left as it is. It is not appropriate to detect in the form of Therefore, in the inspection processing of the low-frequency defect as in the present embodiment, the inspection image is divided into several blocks using the blocking means g without obtaining the “defect shape itself”, and the block data characteristic is obtained. The characteristic amount is calculated for each block by the amount calculating means h. In this case, the feature amount in each block is set as the variance of the image luminance distribution.
【0045】図9は、画像をブロック毎に分割する例を
示すものである。シェーディング補正後の原画像Icmp
(x,y)中のブロックデータ21をIb(x,y)とす
る。一例として、Icmp(x,y)(x=1〜256、y
=1〜256)とし、Ib(x,y)(x=1〜256、
y=1〜256)とした場合、各ブロックデータ21内
での分散値δb は、FIG. 9 shows an example of dividing an image into blocks. Original image Icmp after shading correction
The block data 21 in (x, y) is defined as Ib (x, y). As an example, Icmp (x, y) (x = 1 to 256, y
= 1 to 256), and Ib (x, y) (x = 1 to 256,
y = 1 to 256), the variance δb in each block data 21 is
【0046】[0046]
【数3】 (Equation 3)
【0047】として表わすことができる。Can be expressed as
【0048】しかし、この図9のような単純な格子状の
分割では、ブロックデータ21の境界にかかった欠陥を
効率良く検出することは不可能である。そこで、図10
に示すように、分割されるブロックデータ21aをこれ
に隣接した他のブロックデータ21b,21c…とオー
バーラップするように配置する。ただし、この場合のブ
ロックサイズは32×32の場合の構成とする。このよ
うにオーバーラップさせて配置することにより、欠陥部
位をブロック境界で分断することなく評価することがで
きる〔i〕。However, with the simple grid-like division as shown in FIG. 9, it is impossible to efficiently detect a defect at the boundary of the block data 21. Therefore, FIG.
, The divided block data 21a is arranged so as to overlap with other block data 21b, 21c... Adjacent thereto. However, the block size in this case is 32 × 32. By arranging them in such an overlapping manner, it is possible to evaluate a defective portion without dividing it at a block boundary [i].
【0049】上述したように、ブロック化手段gにより
ブロック化し、ブロックデータ特徴量算出手段hにより
ブロックデータ21毎に特徴量を算出することによっ
て、演算の軽減と検出結果の冗長性をなくすことができ
る。また、原画像における特定方向への積分データ列を
ブロックデータ21内の閾値とすることによって、照明
ムラやシェーディングの影響を除去した欠陥検出を行う
ことができる。さらに、ブロックデータ21内における
画像輝度の分散量を特徴量とすることによって、淡いコ
ントラストの低周波欠陥を定量的に算出することができ
る。さらにまた、分割された一のブロックデータaをこ
れに隣接したブロックデータ21b,21c,…毎にオ
ーバーラップさせて行うことによって、ブロック間に渡
る欠陥の特徴量の算出を精度良く行うことができる。As described above, by dividing the data into blocks by the blocking means g and calculating the characteristic amount for each block data 21 by the block data characteristic amount calculating means h, it is possible to reduce the calculation and eliminate the redundancy of the detection result. it can. In addition, by using an integral data sequence in a specific direction in the original image as a threshold value in the block data 21, it is possible to perform defect detection in which effects of illumination unevenness and shading are removed. Further, by using the variance of the image luminance in the block data 21 as the feature amount, it is possible to quantitatively calculate a low-frequency defect having a light contrast. Furthermore, by performing one divided block data a so as to overlap each of the adjacent block data 21b, 21c,..., It is possible to accurately calculate a feature amount of a defect between blocks. .
【0050】[0050]
【発明の効果】請求項1記載の発明は、検査サンプルの
表面を撮像する固体撮像素子と、この撮像された前記検
査サンプルの検査画像の表面輝度分布を画像データとし
て取込むデータ取込み手段と、この取込まれた画像デー
タに対してマトリックスの演算子を作用させて画像デー
タの周波数成分を抽出するフィルタ手段と、このマトリ
ックスのフィルタ特性に相当する信号成分の成分画像を
第一の閾値で2値化する2値化手段と、この2値化され
た成分画像に対して幾何学処理によりラベル付けを行う
ラベル付け手段と、このラベル付けされた画像領域をも
とに欠陥存在領域を決定する欠陥存在領域決定手段と、
検査サンプルの表面を固体撮像素子により撮像して得ら
れた表面輝度分布に相当する画像データにおける欠陥存
在領域内での画像輝度分布の分散量を特徴量として算出
する欠陥領域特徴量算出手段と、この算出された欠陥領
域の特徴量を第二の閾値で良否の画像データに分離識別
する欠陥領域分離識別手段とより構成したので、マトリ
ックスの演算子の作用により信号の検出したい周波数成
分を抽出し、2値化、幾何学処理、クラスタリングによ
り欠陥位置を正確に決定し、その決定された欠陥位置の
情報から多値画像である原画像に立ち返り特徴量を算出
することにより、欠陥ランクの分離識別を行うことがで
き、特に、分散量を特徴量とすることにより、欠陥領域
のコントラストを定量化でき、目視による注目点と同じ
水準で自動欠陥検査ができるものである。According to the first aspect of the present invention, there is provided a solid-state image pickup device for picking up an image of a surface of a test sample, data taking means for taking in a surface luminance distribution of the picked-up test image of the test sample as image data, By operating the matrix operator on the captured image data,
Filter means that to extract frequency components of the data, the component image signal components corresponding to the filter characteristic of the matrix
Binarizing means for binarizing with the first threshold value, labeling means for performing labeling on the binarized component image by geometric processing, and based on the labeled image area Defect existing area determining means for determining a defect existing area;
Defect area feature amount calculation means for calculating, as a feature amount, a variance of an image brightness distribution in a defect existing area in image data corresponding to a surface brightness distribution obtained by imaging the surface of the inspection sample by a solid-state imaging device, Since the calculated feature amount of the defective area is composed of a defective area separation and identification means for separating and identifying the image data of pass / fail with the second threshold value, the frequency component for which the signal is to be detected is extracted by the operation of the matrix operator. Determining defect positions accurately by binarization, geometric processing, and clustering, and separating and identifying defect ranks by calculating the return feature amount to the original image, which is a multi-valued image, from information on the determined defect positions. In particular, by using the variance as the feature value, the contrast of the defect area can be quantified, and the automatic defect detection can be performed at the same level as the visual attention point. It is those that can.
【0051】請求項2記載の発明は、検査サンプルの表
面を撮像する固体撮像素子と、この撮像された前記検査
サンプルの検査画像の表面輝度分布を画像データとして
取込むデータ取込み手段と、この取込まれた画像データ
に対してマトリックスの演算子を作用させるフィルタ手
段と、このマトリックスのフィルタ特性に相当する信号
成分の成分画像を所定の閾値で2値化する2値化手段
と、この2値化された成分画像に対して幾何学処理によ
りラベル付けを行うラベル付け手段と、このラベル付け
された画像領域をもとに欠陥存在領域を決定する欠陥存
在領域決定手段と、検査サンプルの表面を固体撮像素子
により撮像して得られた表面輝度分布に相当する画像デ
ータにおける画像データのある一方向に画像輝度を積分
して算出された1次元信号のうちの欠陥存在領域に相当
する部位の信号分布のみが切り出された1次元信号を用
いた欠陥存在領域内での第一の閾値を超えた画素数を特
徴量として算出する欠陥領域特徴量算出手段と、この算
出された欠陥領域の特徴量を第二の閾値で良否の画像デ
ータに分離識別する欠陥領域分離識別手段とよりなるの
で、欠陥の大きさを定量化でき、目視による注目点と同
じ水準で自動欠陥検査を行うことが可能となり、また、
特定方向への積分データ列を閾値とすることにより、シ
ェーディングの影響を受けないダイナミックな閾値によ
る2値化を実現することができ、欠陥検出の精度を向上
させることが可能となるものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a solid-state image pickup device for picking up an image of the surface of a test sample, data taking means for taking in the surface luminance distribution of the picked-up test image of the test sample as image data, Filter means for applying a matrix operator to the embedded image data; binarization means for binarizing a component image of a signal component corresponding to the filter characteristics of the matrix with a predetermined threshold; Labeling means for performing labeling on the converted component image by geometric processing, defect existing area determining means for determining a defect existing area based on the labeled image area, and a surface of the inspection sample. Integrates image brightness in one direction with image data in image data corresponding to surface brightness distribution obtained by imaging with a solid-state image sensor
Equivalent to the defect existing area in the one-dimensional signal calculated
Using a one-dimensional signal from which only the signal distribution of the part
A defective area feature amount calculating means for calculating the number of pixels exceeding a first threshold value in the defect existing area as a feature amount, and converting the calculated feature amount of the defective area into a pass / fail image data with a second threshold value since more the isolation identifying defective region separation identification means, can quantify the size of the defect, can be performed automatically defect inspection at the same level as the target point by visual observation and Do Ri, also,
By setting the integral data sequence in a specific direction as the threshold,
Dynamic thresholds that are not affected by
Binarization to improve defect detection accuracy
A shall Do can be.
【0052】[0052]
【0053】[0053]
【0054】請求項3記載の発明は、検査サンプルの表
面を撮像する固体撮像素子と、この撮像された前記検査
サンプルの表面輝度分布を画像データとして取込むデー
タ取込み手段と、この取込まれた画像データをある一方
向に画像輝度を積分して算出された1次元信号と検査サ
ンプルの表面輝度分布の画像データとの差分値から照明
ムラの除去されたデータからなるブロックに分割するブ
ロック化手段と、このブロック化されたブロックデータ
毎にブロック内における画像輝度の分散量を特徴量とし
て算出するブロックデータ特徴量算出手段と、このブロ
ックデータ毎に算出された特徴量を所定の閾値で良否の
画像データに分離識別しそのブロックサイズの空間周波
数帯域をもつ欠陥を検出する欠陥領域分離識別手段とよ
りなるので、ブロック化手段により画像データをブロッ
ク化し、ブロックデータ特徴量算出手段によりそのブロ
ック化された画像データ毎に特徴量を算出することによ
って、演算の軽減と検出結果の冗長性をなくすことが可
能となり、特に、ブロック内における画像輝度の分散量
を特徴量とすることにより、淡いコントラストの低周波
欠陥を定量的に算出することが可能となり、また、原画
像における特定方向への積分データ列をブロック内の閾
値とすることにより、照明ムラやシェーディングの影響
を除去した欠陥検出が可能となる。[0054] According to a third aspect, a solid-state imaging device for imaging a surface of the test sample, and data capture means for taking to the surface brightness distribution of the imaged the test sample and image data, are incorporated the preparative while there the image data
The one-dimensional signal calculated by integrating the image brightness in the
Illumination from the difference value between the image data of surface brightness distribution of sample and
Blocking means for dividing into blocks each including data from which unevenness has been removed, and a variance of image luminance in each block as a feature amount for each of the block data blocks.
Area calculating means for calculating a block data feature amount, and a defect area separation for separating and identifying the feature amount calculated for each block data into good or bad image data with a predetermined threshold value and detecting a defect having a spatial frequency band of the block size. since more the identifying means, the image data into blocks by the blocking means, by calculating the feature quantity for each the block of image data by block data feature calculating unit redundancy operation reduces the detection result Yes is possible to eliminate the
And, in particular, the amount of variance in image brightness within a block.
Low-frequency with low contrast
Defects can be calculated quantitatively.
The sequence of integral data in a specific direction in the image
Value, the effect of uneven lighting and shading
That Do is possible to remove the defect detecting.
【0055】[0055]
【0056】請求項4記載の発明は、検査サンプルの表
面を撮像する固体撮像素子と、この撮像された前記検査
サンプルの表面輝度分布を画像データとして取込むデー
タ取込み手段と、この取込まれた画像データを一のブロ
ックデータとこのブロックデータに隣り合う他のブロッ
クデータとを、それらブロックサイズの半分若しくは一
部が互いに重なり合うように分割するブロック化手段
と、このブロック化されたブロックデータ毎にブロック
内における画像輝度の分散量を特徴量として算出するブ
ロックデータ特徴量算出手段と、このブロックデータ毎
に算出された特徴量を所定の閾値で良否の画像データに
分離識別しそのブロックサイズの空間周波数帯域をもつ
欠陥を検出する欠陥領域分離識別手段とより構成したの
で、ブロック化手段によりブロック化し、ブロックデー
タ特徴量算出手段によりブロック毎に特徴量を算出する
ことによって、演算の軽減と検出結果の冗長性をなくす
ことが可能となり、特に、ブロック内における画像輝度
の分散量を特徴量とすることにより、淡いコントラスト
の低周波欠陥を定量的に算出することが可能となり、ま
た、分割された一のブロックをこれに隣接したブロック
毎にオーバーラップさせて行うことによって、ブロック
間に渡る欠陥の特徴量の算出を精度良く行うことが可能
となる。According to a fourth aspect of the present invention, a table of inspection samples is provided.
Solid-state image sensor for imaging a surface, and the imaged inspection
Data that captures the surface brightness distribution of the sample as image data
Data capturing means and the captured image data
Block data and other blocks adjacent to this block data.
And half of the block size
Blocking means for dividing parts so that they overlap each other
And the block for each block data
To calculate the variance of image brightness in the
Lock data characteristic amount calculating means and each block data
The feature amount calculated in the above is converted into good or bad image data at a predetermined threshold.
Separately identified and has a spatial frequency band of its block size
It consists of defect area separation and identification means for detecting defects
In the block data,
Data for each block
This reduces computation and eliminates redundancy in detection results.
In particular, the image brightness within the block
By setting the variance of
Low frequency defects can be calculated quantitatively.
In addition, one divided block is divided into adjacent blocks
By overlapping each time, block
It is possible to calculate the feature amount of defects in between with high accuracy
Doo ing.
【0057】[0057]
【図1】請求項1及び2記載の発明の一実施例である表
面欠陥検査装置の欠陥検査アルゴリズムの様子を示すフ
ローチャートである。1 is a flowchart showing a state of defect inspection algorithms of the surface defect inspection apparatus according to an embodiment of the invention of claim 1 and 2 wherein.
【図2】表面欠陥検査装置の撮像制御系の様子を示す構
成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a state of an imaging control system of the surface defect inspection apparatus.
【図3】ラプラシアン演算子の構成を示す模式図であ
る。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a Laplacian operator.
【図4】(a)はラプラシアン画像を示す波形図、
(b)は2値化画像を示す波形図、(c)は膨張縮退画
像を示す波形図である。FIG. 4A is a waveform diagram showing a Laplacian image,
(B) is a waveform diagram showing a binarized image, and (c) is a waveform diagram showing an expansion / contraction image.
【図5】ラベリング処理を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a labeling process.
【図6】ラベル付けされた欠陥存在領域の幅を示す模式
図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing the width of a labeled defect existing area.
【図7】請求項3及び4記載の発明の一実施例である表
面欠陥検査装置の欠陥検査アルゴリズムの様子を示すフ
ローチャートである。7 is a flowchart showing a state of defect inspection algorithms of the surface defect inspection apparatus according to an embodiment of the invention of claim 3 and 4 wherein.
【図8】(a)は低周波欠陥部の形状を示す斜視図、
(b)はその展開図である。FIG. 8A is a perspective view showing a shape of a low-frequency defect portion,
(B) is a development view thereof.
【図9】ブロック化された画像データを示す模式図であ
る。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating image data that is divided into blocks.
【図10】オーバーラップしてブロック化された画像デ
ータを示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating image data that is overlapped and blocked.
【図11】淡い欠陥部位から検出された画像信号を示す
波形図である。FIG. 11 is a waveform diagram showing an image signal detected from a light defect portion.
【図12】図11の波形を閾値で2値化して得られたパ
ルス形状を示す波形図である。12 is a waveform diagram showing a binarized obtained pulse shape to Figure 1 1 of the waveform at the threshold.
5 検査サンプル 8 固体撮像素子 10 データ取込み手段 13 演算子 21,21a〜21c ブロックデータ a フィルタ手段 b 2値化手段 c ラベル付け手段 d 欠陥存在領域決定手段 e 欠陥領域特徴量算出手段 f 欠陥領域分離識別手段 g ブロック化手段 h データ特徴量算出手段 i 欠陥領域分離識別手段 Reference Signs List 5 inspection sample 8 solid-state imaging device 10 data acquisition means 13 operator 21, 21a to 21c block data a filter means b binarization means c labeling means d defect existing area determination means e defect area feature quantity calculation means f defect area separation Identification means g Blocking means h Data feature amount calculation means i Defect area separation identification means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−75507(JP,A) 特開 平4−3271(JP,A) 特開 平2−185192(JP,A) 特開 平5−82618(JP,A) 特開 平3−58289(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 - 21/958 G06T 1/00 - 9/40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-63-75507 (JP, A) JP-A-4-3271 (JP, A) JP-A-2-185192 (JP, A) JP-A-5-185 82618 (JP, A) JP-A-3-58289 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 21/84-21/958 G06T 1/00-9/40
Claims (4)
素子と、この撮像された前記検査サンプルの検査画像の
表面輝度分布を画像データとして取込むデータ取込み手
段と、この取込まれた画像データに対してマトリックス
の演算子を作用させて画像データの周波数成分を抽出す
るフィルタ手段と、このマトリックスのフィルタ特性に
相当する信号成分の成分画像を第一の閾値で2値化する
2値化手段と、この2値化された成分画像に対して幾何
学処理によりラベル付けを行うラベル付け手段と、この
ラベル付けされた画像領域をもとに欠陥存在領域を決定
する欠陥存在領域決定手段と、検査サンプルの表面を固
体撮像素子により撮像して得られた表面輝度分布に相当
する画像データにおける欠陥存在領域内での画像輝度分
布の分散量を特徴量として算出する欠陥領域特徴量算出
手段と、この算出された欠陥領域の特徴量を第二の閾値
で良否の画像データに分離識別する欠陥領域分離識別手
段とよりなることを特徴とする表面欠陥検査装置。1. A solid-state imaging device for imaging the surface of an inspection sample, data acquisition means for acquiring surface luminance distribution of the inspection image of the inspection sample taken as image data, and On the other hand, a filter means for extracting a frequency component of image data by operating a matrix operator, and binarizing a component image of a signal component corresponding to a filter characteristic of the matrix with a first threshold value. Binarizing means, labeling means for labeling the binarized component image by geometric processing, and defect existing area for determining a defect existing area based on the labeled image area Determining means for determining the amount of dispersion of the image luminance distribution in the defect existing area in the image data corresponding to the surface luminance distribution obtained by imaging the surface of the inspection sample with the solid-state imaging device. Surface defects, wherein the defect region feature amount calculating means for calculating an amount, that the feature amount of the calculated defect area becomes more and the second image data in isolation identifying defective region separation identification means acceptability in threshold Inspection equipment.
素子と、この撮像された前記検査サンプルの検査画像の
表面輝度分布を画像データとして取込むデータ取込み手
段と、この取込まれた画像データに対してマトリックス
の演算子を作用させるフィルタ手段と、このマトリック
スのフィルタ特性に相当する信号成分の成分画像を所定
の閾値で2値化する2値化手段と、この2値化された成
分画像に対して幾何学処理によりラベル付けを行うラベ
ル付け手段と、このラベル付けされた画像領域をもとに
欠陥存在領域を決定する欠陥存在領域決定手段と、検査
サンプルの表面を固体撮像素子により撮像して得られた
表面輝度分布に相当する画像データにおける画像データ
のある一方向に画像輝度を積分して算出された1次元信
号のうちの欠陥存在領域に相当する部位の信号分布のみ
が切り出された1次元信号を用いた欠陥存在領域内での
第一の閾値を超えた画素数を特徴量として算出する欠陥
領域特徴量算出手段と、この算出された欠陥領域の特徴
量を第二の閾値で良否の画像データに分離識別する欠陥
領域分離識別手段とよりなることを特徴とする表面欠陥
検査装置。2. A solid-state image sensor for imaging the surface of an inspection sample, data acquisition means for acquiring surface luminance distribution of the imaged inspection image of the inspection sample as image data, and Filter means for applying an operator of a matrix to the matrix, binarization means for binarizing a component image of a signal component corresponding to the filter characteristic of the matrix with a predetermined threshold value, Labeling means for performing labeling by geometric processing, a defect existing area determining means for determining a defect existing area based on the labeled image area, and imaging of the surface of the inspection sample by a solid-state image sensor. Data in the image data corresponding to the surface luminance distribution obtained by
One-dimensional signal calculated by integrating image brightness in one direction
Only the signal distribution of the part corresponding to the defect existence area of the signal
In the defect existing area using the extracted one-dimensional signal
A defect area feature amount calculating means for calculating the number of pixels exceeding the first threshold value as a feature amount; and a defect area separation identification for separating the calculated feature amount of the defective area into pass / fail image data by a second threshold value. A surface defect inspection device characterized by comprising:
素子と、この撮像された前記検査サンプルの表面輝度分
布を画像データとして取込むデータ取込み手 段と、この
取込まれた画像データをある一方向に画像輝度を積分し
て算出された1次元信号と検査サンプルの表面輝度分布
の画像データとの差分値から照明ムラの除去されたデー
タからなるブロックに分割するブロック化手段と、この
ブロック化されたブロックデータ毎にブロック内におけ
る画像輝度の分散量を特徴量として算出するブロックデ
ータ特徴量算出手段と、このブロックデータ毎に算出さ
れた特徴量を所定の閾値で良否の画像データに分離識別
しそのブロックサイズの空間周波数帯域をもつ欠陥を検
出する欠陥領域分離識別手段とよりなることを特徴とす
る表面欠陥検査装置。3. A solid-state imaging device for imaging a surface of an inspection sample.
A device and a surface luminance component of the imaged test sample.
And data capture hand stage for taking the cloth as image data, this
Integrates the image brightness of the captured image data in one direction
Signal calculated by the above and the surface luminance distribution of the inspection sample
Data from which illumination unevenness has been removed from the difference value with the image data
Blocking means for dividing the data into blocks
In a block for each block data block
Block that calculates the variance of image brightness
Data characteristic amount calculation means and data calculated for each block data.
And separate the feature values into pass / fail image data with a predetermined threshold
Defect with a spatial frequency band of the block size
And a defect area separation / identification means for outputting
Surface defect inspection apparatus that.
素子と、この撮像された前記検査サンプルの表面輝度分
布を画像データとして取込むデータ取込み手段と、この
取込まれた画像データを一のブロックデータとこのブロ
ックデータに隣り合う他のブロックデータとを、それら
ブロックサイズの半分若しくは一部が互いに重なり合う
ように分割するブロック化手段と、このブロック化され
たブロックデータ毎にブロック内における画像輝度の分
散量を特徴量として算出するブロックデータ特徴量算出
手段と、このブロックデータ毎に算出された特徴量を所
定の閾値で良否の画像データに分離識別しそのブロック
サイズの空間周波数帯域をもつ欠陥を検出する欠陥領域
分離識別手段とよりなることを特徴とする表面欠陥検査
装置。4. A solid-state imaging device for imaging the surface of an inspection sample, data acquisition means for acquiring the imaged surface luminance distribution of the inspection sample as image data, and a block for acquiring the acquired image data. Data and this block
Block data adjacent to the block data
Half or part of the block size overlaps each other
Data dividing means, a block data characteristic amount calculating means for calculating a variance of image luminance in a block as a characteristic amount for each of the divided block data, and a characteristic amount calculated for each of the block data And a defect area separating and identifying means for detecting defects having a spatial frequency band of the block size by separately identifying image data of good or bad with a predetermined threshold value.
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1993
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