JP4279833B2 - 外観検査方法及び外観検査装置 - Google Patents

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本発明は、検査対象物の外観を検査するための外観検査方法及び外観検査装置に関する。
従来から、電子部品を撮像して画像データを出力する撮像手段と、撮像手段によって撮像された画像データに基づいて、電子部品上の検査対象範囲を特定すると共に、検査対象範囲の画像データにおける各画素に直交座標を割り当てる検査領域特定手段と、検査対象範囲内において直交座標における一方の座標軸に対して平行な方向に連なる複数の画素の平均輝度を、他方の座標毎に算出する平均輝度算出手段と、各画素の輝度とその画素に対応する平均輝度との輝度差を算出する輝度差算出手段と、を備える電子部品の外観検査装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−42935号公報
しかしながら、特許文献1に記載されたような従来の外観検査装置では、撮像した検査対象物の画像において外観検査処理の対象となる検査領域の形状を、矩形状とすることしかできなかった。そのため、検査対象物の形状が矩形以外であって、検査対象物の形状が検査対象物毎に異なるような場合には、検査領域を設定することができない領域が生じてしまい、検査対象物の外観検査を十分に行うことができないという問題があった。
本発明は、検査対象物の形状によらずに検査領域を設定でき、検査対象物の外観検査を極めて高精度に行うことが可能な外観検査方法及び外観検査装置を提供することを目的とする。
本発明に係る外観検査方法は、検査対象物の外観検査を行うための外観検査方法であって、検査対象物を撮像して検査対象物画像を含む撮像画像を取得する工程と、検査対象物画像に対して基準となる基準画像を生成する工程と、検査対象物画像における検査対象物の中央部とその周りに位置する周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出し、その複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域として決定する工程と、撮像画像から検査領域に対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像を生成する工程と、検査領域画像と合成したときに、検査領域の外部領域である検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように検査対象外領域の画素の輝度値が設定された検査対象外領域画像を生成する工程と、検査領域画像と検査対象外領域画像とを合成することにより合成画像を生成する工程と、基準画像と合成画像とに基づいて第1補正画像を生成する工程と、第1補正画像における各画素の輝度値の変化量を算出して輝度変化量表示画像を生成する工程と、第1補正画像と輝度変化量表示画像とから第2補正画像を生成する工程と、第2補正画像を2値化して検査領域における連結領域を特定し、その連結領域の画素数と閾値とを対比する工程とを備えることを特徴とする。
本発明に係る外観検査方法では、検査対象物の中央部とその周りの周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出している。そして、この複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域としている。そのため、検査対象物の中央部と周縁部との境界に沿うように検査領域が決定されるので、検査領域を中央部の形状に対応した形状とすることができる。その結果、矩形状でしか検査領域を設定できなかった従来の外観検査方法と比べて検査領域が広がることとなり、検査対象物の外観検査を極めて高精度に行うことが可能となる。また、検査領域画像と合成したときに検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように設定された検査対象外領域画像を生成している。そのため、検査対象物の周縁部において輝度変化が小さくなるので、周縁部での欠陥の誤検出を抑制することができる。また、基準画像と合成画像とに基づいて第1補正画像を生成しているため、検査対象物毎に生成された基準画像に応じて合成画像が個別に補正されることとなるので、検査対象物毎に形状が異なる場合であっても、各検査対象物の欠陥を検出することができる。また、各画素の輝度値の変化量を示す輝度変化量表示画像を用いて第1補正画像を処理することで第2補正画像を生成しているため、欠陥部分の輝度値の大きさと欠陥部分以外の輝度値の大きさとの差が広がるので、このような第2補正画像を2値化することで、検査対象物の欠陥がより検出しやすくなっている。
また、検査対象外領域画像を生成する工程では、基準画像が有する基準部分を検査領域よりも広くなるように拡張した拡張基準画像から検査対象外領域に対応する領域の画素の輝度値を抽出することにより検査対象外領域画像を生成することが好ましい。このようにすると、検査対象物の周縁部での輝度変化がより小さくなるので、周縁部での欠陥の誤検出を極めて抑制することができる。
また、本発明に係る外観検査方法は、検査対象物の外観検査を行うための外観検査方法であって、検査対象物を撮像して検査対象物画像を含む撮像画像を取得する工程と、検査対象物画像に対して基準となる基準画像を生成する工程と、撮像画像と基準画像とから第1補正画像を生成する工程と、検査対象物画像における検査対象物の中央部とその周りに位置する周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出し、その複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域として決定する工程と、第1補正画像から検査領域に対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像を生成する工程と、検査領域画像と合成したときに、検査領域の外部領域である検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように検査対象外領域の画素の輝度値が設定された検査対象外領域画像を生成する工程と、検査領域画像と検査対象外領域画像とを合成することにより合成画像を生成する工程と、合成画像における各画素の輝度値の変化量を算出して輝度変化量表示画像を生成する工程と、合成画像と輝度変化量表示画像とから第2補正画像を生成する工程と、第2補正画像を2値化して検査領域における連結領域を特定し、その連結領域の画素数と閾値とを対比する工程とを備えることを特徴とする。
本発明に係る外観検査方法では、検査対象物の中央部とその周りの周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出している。そして、この複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域としている。そのため、検査対象物の中央部と周縁部との境界に沿うように検査領域が決定されるので、検査領域を中央部の形状に対応した形状とすることができる。その結果、矩形状でしか検査領域を設定できなかった従来の外観検査方法と比べて検査領域が広がることとなり、検査対象物の外観検査を極めて高精度に行うことが可能となる。また、検査領域画像と合成したときに検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように設定された検査対象外領域画像を生成している。そのため、検査対象物の周縁部において輝度変化が小さくなるので、周縁部での欠陥の誤検出を抑制することができる。また、撮像画像と基準画像とから第1補正画像を生成しているため、検査対象物毎に生成された基準画像に応じて撮像画像が個別に補正されることとなるので、検査対象物毎に形状が異なる場合であっても、各検査対象物の欠陥を検出することができる。また、各画素の輝度値の変化量を示す輝度変化量表示画像を用いて合成画像を処理することで第2補正画像を生成しているため、欠陥部分の輝度値の大きさと欠陥部分以外の輝度値の大きさとの差が広がるので、このような第2補正画像を2値化することで、検査対象物の欠陥がより検出しやすくなっている。
また、検査対象外領域画像を生成する工程では、第1補正画像の検査領域に対応する領域の画素の輝度値に基づいて検査対象外領域に対応する領域の画素の輝度値を算出することにより検査対象外領域画像を生成することが好ましい。このようにすると、検査対象物の周縁部での輝度変化がより小さくなるので、周縁部での欠陥の誤検出を極めて抑制することができる。
また、検査領域を決定する工程では、検査領域と検査対象物画像の各隅において予め設定された領域である面取り領域とが重なったときに、検査領域から面取り領域を除いた領域を新たな検査領域として決定することが好ましい。このようにすると、検査対象物の各隅に施されている面取りのばらつきが大きい場合でも、そのような各隅部分を除いて外観検査が行われるから、検査対象物の各隅における欠陥の誤検出を抑制することができる。
また、検査領域を決定する工程では、複数の変化点から近似線との距離が閾値より大きな変化点を除いた変化点で構成される点列を線で近似することで求められた新たな近似線により検査領域を決定することが好ましい。このようにすると、検査対象物の中央部と欠陥部分とで輝度値の変化が生じている変化点が除去されて検査領域が拡大することとなるので、より高精度に検査対象物の欠陥を検出することができる。
また、輝度変化量表示画像を生成する工程では、ソーベルフィルタにより輝度値の変化量を算出することが好ましい。このようにすると、検査対象物に生じたクラックや検査対象物に付着した異物といった欠陥をより検出しやすくなる。
また、輝度変化量表示画像を生成する工程では、微分フィルタにより輝度値の変化量を算出することが好ましい。このようにすると、欠陥部分の領域において輝度値の変化量が小さな値から大きな値をとりうる、欠けによる欠陥を検出しやすくなる。
一方、本発明に係る外観検査装置は、検査対象物の外観検査を行うための外観検査装置であって、検査対象物を照明する照明手段と、照明手段によって照明された検査対象物を撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された撮像画像に含まれる検査対象物画像に対して基準となる基準画像を生成する手段と、検査対象物画像における検査対象物の中央部とその周りに位置する周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出し、その複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域として決定する手段と、撮像画像から検査領域に対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像を生成する手段と、検査領域画像と合成したときに、検査領域の外部領域である検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように検査対象外領域の画素の輝度値が設定された検査対象外領域画像を生成する手段と、検査領域画像と検査対象外領域画像とを合成することにより合成画像を生成する手段と、基準画像と合成画像とに基づいて第1補正画像を生成する手段と、第1補正画像における各画素の輝度値の変化量を算出して輝度変化量表示画像を生成する手段と、第1補正画像と輝度変化量表示画像とから第2補正画像を生成する手段と、第2補正画像を2値化して検査領域における連結領域を特定し、その連結領域の画素数と閾値とを対比する手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る外観検査装置では、撮像手段によって検査対象物を撮像し、この撮像した検査対象物画像において、検査対象物の中央部とその周りの周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出している。そして、この複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域としている。そのため、検査対象物の中央部と周縁部との境界に沿うように検査領域が決定されるので、検査領域を中央部の形状に対応した形状とすることができる。その結果、矩形状でしか検査領域を設定できなかった従来の外観検査方法と比べて検査領域が広がることとなり、検査対象物の外観検査を極めて高精度に行うことが可能となる。また、検査領域画像と合成したときに検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように設定された検査対象外領域画像を生成している。そのため、検査対象物の周縁部において輝度変化が小さくなるので、周縁部での欠陥の誤検出を抑制することができる。また、基準画像と合成画像とに基づいて第1補正画像を生成しているため、検査対象物毎に生成された基準画像に応じて合成画像が個別に補正されることとなるので、検査対象物毎に形状が異なる場合であっても、各検査対象物の欠陥を検出することができる。また、各画素の輝度値の変化量を示す輝度変化量表示画像を用いて第1補正画像を処理することで第2補正画像を生成しているため、欠陥部分の輝度値の大きさと欠陥部分以外の輝度値の大きさとの差が広がるので、このような第2補正画像を2値化することで、検査対象物の欠陥がより検出しやすくなっている。
また、検査対象外領域画像を生成する手段は、基準画像が有する基準部分を検査領域よりも広くなるように拡張した拡張基準画像から検査対象外領域に対応する領域の画素の輝度値を抽出することにより検査対象外領域画像を生成することが好ましい。このようにすると、検査対象物の周縁部での輝度変化がより小さくなるので、周縁部での欠陥の誤検出を極めて抑制することができる。
また、本発明に係る外観検査装置は、検査対象物の外観検査を行うための外観検査装置であって、検査対象物を照明する照明手段と、照明手段によって照明された検査対象物を撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された撮像画像に含まれる検査対象物画像に対して基準となる基準画像を生成する手段と、撮像画像と基準画像とから第1補正画像を生成する手段と、検査対象物画像における検査対象物の中央部とその周りに位置する周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出し、その複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域として決定する手段と、第1補正画像から検査領域に対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像を生成する手段と、検査領域画像と合成したときに、検査領域の外部領域である検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように検査対象外領域の画素の輝度値が設定された検査対象外領域画像を生成する手段と、検査領域画像と検査対象外領域画像とを合成することにより合成画像を生成する手段と、合成画像における各画素の輝度値の変化量を算出して輝度変化量表示画像を生成する手段と、合成画像と輝度変化量表示画像とから第2補正画像を生成する手段と、第2補正画像を2値化して検査領域における連結領域を特定し、その連結領域の画素数と閾値とを対比する手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る外観検査装置では、撮像手段によって検査対象物を撮像し、この撮像した検査対象物画像において、検査対象物の中央部とその周りの周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出している。そして、この複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域としている。そのため、検査対象物の中央部と周縁部との境界に沿うように検査領域が決定されるので、検査領域を中央部の形状に対応した形状とすることができる。その結果、矩形状でしか検査領域を設定できなかった従来の外観検査方法と比べて検査領域が広がることとなり、検査対象物の外観検査を極めて高精度に行うことが可能となる。また、検査領域画像と合成したときに検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように設定された検査対象外領域画像を生成している。そのため、検査対象物の周縁部において輝度変化が小さくなるので、周縁部での欠陥の誤検出を抑制することができる。また、撮像画像と基準画像とから第1補正画像を生成しているため、検査対象物毎に生成された基準画像に応じて撮像画像が個別に補正されることとなるので、検査対象物毎に形状が異なる場合であっても、各検査対象物の欠陥を検出することができる。また、各画素の輝度値の変化量を示す輝度変化量表示画像を用いて合成画像を処理することで第2補正画像を生成しているため、欠陥部分の輝度値の大きさと欠陥部分以外の輝度値の大きさとの差が広がるので、このような第2補正画像を2値化することで、検査対象物の欠陥がより検出しやすくなっている。
また、検査対象外領域画像を生成する手段は、第1補正画像の検査領域に対応する領域の画素の輝度値に基づいて検査対象外領域に対応する領域の画素の輝度値を抽出することにより検査対象外領域画像を生成することが好ましい。このようにすると、検査対象物の周縁部での輝度変化がより小さくなるので、周縁部での欠陥の誤検出を極めて抑制することができる。
また、検査領域を決定する手段は、検査領域と検査対象物画像の各隅において予め設定された領域である面取り領域とが重なったときに、検査領域から面取り領域を除いた領域を新たな検査領域として決定することが好ましい。このようにすると、検査対象物の各隅に施されている面取りのばらつきが大きい場合でも、そのような各隅部分を除いて外観検査が行われるから、検査対象物の各隅における欠陥の誤検出を抑制することができる。
また、検査領域を決定する手段は、複数の変化点から近似線との距離が閾値より大きな変化点を除いた変化点で構成される点列を線で近似することで求められた新たな近似線により検査領域を決定することが好ましい。このようにすると、検査対象物の中央部と欠陥部分とで輝度値の変化が生じている変化点が除去されて検査領域が拡大することとなるので、より高精度に検査対象物の欠陥を検出することができる。
また、輝度変化量表示画像を生成する手段は、ソーベルフィルタにより輝度値の変化量を算出することが好ましい。このようにすると、検査対象物に生じたクラックや検査対象物に付着した異物といった欠陥をより検出しやすくなる。
また、輝度変化量表示画像を生成する手段は、微分フィルタにより輝度値の変化量を算出することが好ましい。このようにすると、欠陥部分の領域において輝度値の変化量が小さな値から大きな値をとりうる、欠けによる欠陥を検出しやすくなる。
本発明によれば、検査対象物の形状によらずに検査領域を設定でき、検査対象物の外観検査を極めて高精度に行うことが可能な外観検査方法及び外観検査装置を提供することができる。
本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
(外観検査装置の構成)
図1を参照して、本実施形態に係る外観検査装置10の構成について説明する。図1は、(a)が外観検査装置の構成を概略的に示す斜視図であり、(b)が検査対象物の斜視図である。
外観検査装置10は、後述する検査対象物22の外観を検査するための装置である。そのために、外観検査装置10は、カメラ12と、画像処理部14と、ディスプレイ16と、LED照明器18a,18bとを有している。
カメラ12は、LED照明器18a,18bによって照明された検査対象物22の外側面を撮像するものであり、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラを用いること
ができる。カメラ12では、検査対象物22の撮像画像P1(図6参照)を取得すると、その撮像画像P1のデータを画像処理部14に出力する。なお、カメラ12は、少なくとも輝度情報が得られればよいので、CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor)カメラ、赤外線カメラ、白黒カメラ、カラーカメラ等であってもよい。
画像処理部14は、CPU(Central ProcessingUnit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を含む図示しないECU(ElectronicControl Unit)等を有し、カメラ12によって出力された撮像画像の画像処理を行うものである。画像処理部14では、撮像画像P1の画像処理を行うと、その処理された画像をディスプレイ16に表示させるように、ディスプレイ16に画像信号を出力する。
ディスプレイ16は、撮像画像P1や後述する第1補正画像P9等の各種画像や欠陥の有無を表示するものである。このため、ディスプレイ16に表示される各種画像をオペレータが観察することで、人間の目視によっても検査対象物22の外観を検査することができるようになっている。
LED照明器18a,18bは、検査対象物22をその周囲360°方向から照明することのできるリング状の照明器具であり、検査対象物22の上方に検査対象物22が載置される載置板20と対向するようにそれぞれ設けられている。LED照明器18aは、載置板20側に配置されており、略円筒形状を呈し、その内側面に複数のLED光源が配列されている。このため、LED照明器18aでは、その内側面からLED照明器18aの中心方向に向かって照明することとなる。一方、LED照明器18bは、カメラ12側に配置されており、内側面が略円錐形状となっており、その内側面に複数のLED光源が配列されている。このため、LED照明器18bでは、その内側面から所定の角度をもって下方に向かって照明することとなる。これらのLED照明器18a,18bを用いることによって、検査対象物22に対して均一に照明を行っている。
ここで、検査対象物22は、図1(b)に示されるように、本実施形態において、曲面を呈する中央部22aと、傾斜面となっている周縁部22bと、円弧状の側面22cとを有している。検査対象物22における中央部22aの外周面22d及び内周面22eには、検査対象物22を製造する工程において、図1(b)の手前から奥方向に、各検査対象物22毎に異なる研磨筋が形成されている。検査対象物22は、例えば、クーラー等のモータ用のマグネットとして用いられる。
(外観検査装置による外観検査方法)
次に、図2〜図12を参照して、以上の構成を有する外観検査装置10を用いた検査対象物22の外観検査処理方法について説明する。なお、ここでは特に、検査対象物22のうち曲面状となっている外周面22a又は内周面22bの外観検査を行う場合について説明する。
図2は、外観検査処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。図3は、拡張マスタ画像生成処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。図4は、合成画像生成処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。図5は、欠陥検出処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。図6は、撮像画像を示す図である。図7は、(a)が平均輝度値の算出方法を説明するための検査対象物画像を示す図であり、(b)が軸X方向における平均輝度値の分布を示す図であり、(c)が軸Y方向における平均輝度値の分布を示す図である。図8は、(a)がマスタ画像を示す図であり、(b)が拡張マスタ画像を示す図である。図9は、(a)が撮像画像における変化点を示す図であり、(b)が近似直線の算出方法を説明するための図である。図10は、(a)が撮像画像における仮検査領域及び面取り領域を示す図であり、(b)が撮像画像における検査領域を示す図である。図11は、(a)が第1マスク画像を示す図であり、(b)が検査領域画像を示す図であり、(c)が第2マスク画像を示す図であり、(d)が検査対象外領域画像を示す図であり、(e)が合成画像を示す図である。図12は、(a)が第1補正画像を示す図であり、(b)がソーベル処理画像を示す図であり、(c)が第2補正画像を示す図であり、(d)が2値化画像を示す図であるなお、図2〜図5及び後述する図14〜図16に示されるフローチャートでは、ステップをSと略記している。
外観検査装置10によって外観検査処理が開始されると、図2に示されるステップ1に進んで、外観検査装置10のオペレータにより、検査対象物22の位置決めが行われる。具体的には、オペレータが載置板20に設けられたピン(図示せず)に対して検査対象物22をバネで押しつけるようにして設置することで、検査対象物22の研磨筋が検査対象物画像P1aの短辺(図6における左右方向)に沿うように、検査対象物22が載置板20に固定される。こうすると、撮像画像P1の外縁と撮像画像P1における検査対象物22を示す画像(検査対象物画像)P1aとの外縁が平行、すなわち撮像画像P1の外縁と検査対象物22の研磨筋とが平行となるので、撮像画像P1から後述する第1補正画像P9が容易に得られることとなる。
続いて、ステップ2に進むと、各LED照明器18a,18bによって照明された検査対象物22がカメラ12によって撮像される。カメラ12による検査対象物22の撮像が行われると、撮像された撮像画像P1のデータが画像処理部14に出力される。ここで、図6において符号Dで表されているのは検査対象物22に生じている欠陥であり、この欠陥部Dでは周囲よりも輝度が低くなっている(暗くなっている)。また、検査対象物22の周縁部22bは傾斜面となっているため、図6に示される撮像画像P1において、側縁部22bの輝度が中央部22aの輝度よりも低くなっている。以下に述べる各種処理は、撮像画像P1のデータに基づいて、画像処理部14によって行われる。なお、本実施形態では、階調を256階調(8bit)としているため、各画素の輝度値としては0〜255の値をとりうる。
(拡張マスタ画像生成処理)
続くステップ3では、拡張マスタ画像生成処理が行われる。拡張マスタ画像生成処理が開始されると、図3に示されるステップ11に進んで、撮像画像P1において輝度値が0でない連続する画素の領域を求めた後、その画素の領域に外接する長方形を求めることで、撮像画像P1における検査対象物画像P1aの外形領域A1を決定する処理を行う。このとき、決定された外形領域A1の面積(画素数)及び外形領域A1の位置する座標を算出する処理も行われる。ステップ12に進むと、ステップ11において決定された外形領域A1の面積が所定の閾値以上であるか否かを判定する。すなわち、欠陥を検出する対象である検査対象物画像P1aの面積(画素数)は、各検査対象物22において略同一であるから、外形領域A1の面積(画素数)が閾値以上であれば撮像されたものが検査対象物22であると判定してステップ13に進むが、そうでなければ撮像されたものが検査対象物22ではない(例えば、検査対象物22の破片)と判定して図2に示されるステップ7に進んで、外観検査処理を終了するようにしている。
ステップ13に進むと、外形領域A1に基づいて、撮像画像P1において処理を行う対象となる領域(処理領域)A2を決定する。この処理領域A2を決定する処理について、図8を参照して、以下に具体的に説明する。なお、図8(a)に示される外形領域A1においては、白線の格子によって囲まれる矩形の各領域がそれぞれ画素に相当しており(図示の都合上、実際よりも大きさを誇張して描いている)、長辺と平行な軸X方向に沿う画素の座標が1〜xmax、短辺と平行で軸Xと直交する軸Y方向に沿う画素の座標が1〜ymaxとなっている。また、外形領域A1における任意座標(x,y)の画素の輝度値をI(x、y)と表すこととする。
処理領域A2を決定する際、まず、軸X方向に平行な一連の画素についての輝度値I(1,y)〜I(xmax,y)の平均(平均輝度値)Yを、軸Y方向毎に算出する。また、軸Y方向に平行な一連の画素についての輝度値I(x,1)〜I(x、ymax)の平均(平均輝度値)Xを、軸X方向毎に算出する。図8(b),(c)に示される平均輝度分布L1、L2は、このように算出された平均輝度値X,Yの変化をそれぞれ表している。なお、Y座標がnであるときの平均輝度値Ynは下記の式(1)で表され、X座標がmであるときの平均輝度値Xmは下記の式(2)で表される。


これらの平均輝度値X,Yを求めた後、図8(b),(c)においてそれぞれ破線で示される閾値と平均輝度値X,Yとを比較して、閾値と等しい平均輝度値X,Yを示すx座標及びy座標をそれぞれ求める。そして、このように求められた各座標を通り、各座標が存在する軸X又は軸Yに垂直な直線によって囲まれる領域を、処理領域A2として決定する。
続いて、ステップ14に進むと、マスタ画像(基準画像)P2を生成する。マスタ画像P2の生成の際には、まず、処理領域A2において再び平均輝度値X´,Y´を求める。これらの平均輝度値X´,Y´に基づいて、下記の式(3)から座標(m,n)における画素の輝度値I(m,n)を処理領域A2の全画素について算出し、処理領域A2におけるマスタ部分P2aを含むマスタ画像P2を生成する(図8(a)参照)。

ここで、式(3)におけるα,βは、それぞれ軸X,Y方向における平均輝度値の寄与率となっている。マスタ画像P2を生成する際、寄与率α,βのうち平均輝度値X´,Y´について優先させたい側の値を大きく設定することで、生成されるマスタ画像P2を調節することができる。なお、本実施形態では、軸X方向に沿う研磨筋の影響を考慮するため、βよりもαの値を大きくしている。なお、マスタ画像P2を生成するステップ14以降においては、後述する検査領域Sを検査対象物22の中央部22a及び周縁部22bとの境界に沿うように設定するため、図6に示されるように撮像画像P1を領域B1〜B3で3分割した各画像についてそれぞれ同じ処理を行っている。そのため、以降の説明では、領域B3において行われる処理について述べ、領域B1,B2についての説明は省略する。
続いて、ステップ15に進むと、拡張マスタ画像(拡張基準画像)P3を生成する(図8(b)参照)。具体的には、処理領域A2の右辺から外形領域A1の右辺までの領域A1aにおいて同じ行に位置する各画素の輝度値を、マスタ部分P2aの最も右側における画素の輝度値によって置き換える処理を領域A1aの各行について行うことで、マスタ部分P2aを外形領域A1における右側の領域A1aに拡張している。また、処理領域A2の左辺から外形領域A1の左辺までの領域A1bにおいて同じ行に位置する各画素の輝度値を、マスタ部分P2aの最も左側における画素の輝度値によって置き換える処理を領域A1bの各行について行うことで、マスタ部分P2aを外形領域A1の左側の領域A1bに拡張している。こうして拡張マスタ画像P3が生成されると、拡張マスタ画像生成処理が終了する。なお、マスタ部分P2aの同じ行に位置する各画素の輝度値の平均値を算出し、各領域A1a,A1bにおいて同じ行に位置する各画素の輝度値をその平均値とする処理を各領域A1a,A1bの各行について行うことで、拡張マスタ画像P3を生成してもよい。
(合成画像生成処理)
図2に戻り、ステップ4に進むと、合成画像生成処理が行われる。合成画像生成処理が開始されると、図4に示されるステップ21に進んで、欠陥検査の対象となる検査領域Sを決定する処理が行われる。具体的には、まず、撮像画像P1の外形領域A1の右半分において同じ行に位置する各画素の輝度値が大きく変化する変化点d〜dを、所定の行毎にそれぞれ算出する(図9(a)参照)。すなわち、これらの各変化点d〜dは、検査対象物22の中央部22aと周縁部22bとの境界、又は検査対象物22の中央部22aと欠陥部Dとの境界を示すこととなる。続いて、算出された複数の変化点d〜dで構成される点列を最小二乗法により一次直線に回帰した近似直線L3を算出し、この近似直線L1との距離lが所定の閾値以上である変化点dを除いた複数の変化点d〜d,d〜dで構成される点列を再び最小二乗法により一次直線に回帰した近似直線L4を算出する(図9(b)参照)。このように2回の近似を行うのは、検査対象物22の中央部22aと欠陥部Dとの境界を示す変化点dを除いて、検査対象物22の中央部22aと周縁部22bとの境界を近似直線L4としてより正確に算出するためである。なお、撮像画像P1の外形領域A2の左半分についても同様に変化点を算出し、各変化点について2回の近似を行って、近似直線L5を算出する。
そして、このように撮像画像P1の外形領域A1の右半分及び左半分それぞれについて算出された各近似直線L4,L5と、処理領域A2の上辺及び下辺とによって囲まれる領域を仮検査領域A3として決定する。さらに、この仮検査領域A3と、撮像画像P1の外形領域A1の各隅において予め設定された直角二等辺三角形による面取り領域C(図10(a)参照)とを重ね合わせ、仮検査領域A3と面取り領域Cが重なる部分がないときには仮検査領域A3を欠陥を検査するための検査領域Sとして決定し、重なる部分があるときにはその重なる部分を除いた領域を検査領域Sとして決定する(図10(b)参照)。
続いて、ステップ22に進むと、ステップ21で決定された検査領域Sの内側における各画素の輝度値を255(白)とし、検査領域Sの外側における各画素の輝度値を0(黒)とした第1マスク画像P4を生成する(図11(a)参照)。続いて、ステップ23に進むと、撮像画像P1と第1マスク画像P4とで対応する座標に位置する画素毎に、撮像画像P1の画素の輝度値と第1マスク画像P4の画素の輝度値との論理積(AND)を算出する。これにより、撮像画像P1から検査領域Sに対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像P5が生成される(図11(b)参照)。
続いて、ステップ24に進むと、第1マスク画像P4を論理否定(NOT)して、第1マスク画像P4において輝度値が255となっている画素の輝度値を0とすると共に輝度値が0となっている画素の輝度値を255とする処理を行い、検査領域Sの内側における各画素の輝度値を0とし、検査領域の外側における各画素の輝度値を255とした第2マスク画像P6を生成する(図11(c)参照)。そして、拡張マスタ画像P3と第2マスク画像P6とで対応する座標に位置する画素毎に、拡張マスタ画像P3の画素の輝度値と第2マスク画像P6の画素の輝度値との論理積(AND)を算出する。これにより、拡張マスタ画像P3から検査領域Sの外部領域に対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査対象外領域画像P7が生成される(図11(d)参照)。
続いて、ステップ25に進むと、検査領域画像P5と検査対象外領域画像P7とで対応する座標に位置する画素毎に、検査領域画像P5の各画素における輝度値と検査対象外領域画像P7の各画素における輝度値とを加算する。これにより、検査領域画像P5と検査対象外領域画像P7とが合成された合成画像P8が生成され(図11(e)参照)、合成画像生成処理が終了する。
(欠陥検出処理)
図2に戻り、ステップ5に進むと、欠陥検出処理が行われる。欠陥検出処理が開始されると、図5に示されるステップ31に進んで、外形領域A1において拡張マスタ画像P3と合成画像P8とで対応する座標に位置する画素毎に、合成画像P8の各画素における輝度値から拡張マスタ画像P3の各画素における輝度値を減算する。これにより、第1補正画像P9が生成される(図12(a)参照)。
続いて、ステップ32に進むと、検査領域A1において第1補正画像P9をソーベルフィルタによって処理し、第1補正画像P9中における濃淡変化(エッジ部分)を検出する処理を行う。具体的には、第1補正画像P9における所定の画素とその画素の周囲における隣接画素とで、下記の式(4)による演算を第1補正画像P9の全ての画素について行う。これにより、第1補正画像P9における各画素の輝度値Iの変化量Eが求められ、濃淡変化が生じている箇所でエッジの検出が行われたソーベル処理画像P10が生成される(図12(b)参照)。

また、ソーベル処理画像P10を生成した後、ソーベル処理画像P10における所定の画素とその画素の周囲における隣接画素とで、下記の式(5)による演算をソーベル処理画像P10の全ての画素について行う。これにより、ソーベル処理画像P10における各画素の輝度値の平均Mが求められ、ソーベル処理画像P10に生じているランダムなノイズを除去する平滑化が行われる。

なお、本実施形態では、階調を256階調(8bit)としているため、変化量Eを求める際に、変化量Eが下限値である0を下回る場合には変化量Eを下限値である0に固定し、変化量Eが上限値である255を上回る場合には変化量Eを上限値である255に固定する処理を行っている。
続いて、ステップ33に進むと、外形領域A1における第1補正画像P9とソーベル処理画像P10とで対応する座標に位置する画素毎に、第1補正画像P9の各画素における輝度値からソーベル処理画像P10の各画素における輝度値を減算する。これにより、第2補正画像P11が生成される(図12(c)参照)。また、第2補正画像P11を生成後、第2補正画像P11に生じているランダムなノイズを除去するために、ステップ32と同じく第2補正画像P11の平滑化を行う。
続いて、ステップ34に進むと、得られた第2補正画像P11を所定の閾値によって2値化処理し、その閾値以上の輝度値である画素を黒、その閾値より小さな輝度値である画素を白として表示した2値化画像P12を生成する(図12(d)参照)。ここで、このステップ34の2値化処理において用いられる閾値は、事前に実験を行うことによって得られた値となっている。そして、ステップ35に進むと、2値化画像P12のラベリング処理を行い、2値化画像P12において白で表示される画素が連結している連結領域を特定する。また、ステップ35では、特定された連結領域の数、各連結領域の面積(画素数)及び処理領域A2における各連結領域の位置を検出する処理を行う。
続いて、ステップ36に進むと、ステップ35で検出された各連結領域について、各連結領域の面積(画素数)が所定の閾値より小さいか否かを判定する。その結果、全ての連結領域について連結領域の面積が閾値よりも小さいと判定された場合には、現在外観検査が行われている検査対象物22に欠陥がないと判定して、欠陥検出処理及び外観検査処理が終了する。一方、いずれかの連結領域の面積が閾値以上であると判定された場合には図2のステップ7に進んで、現在外観検査が行われている検査対象物22に欠陥があると判定して、外観検査処理が終了する。ここで、このステップ36の判定において用いられる閾値も、事前に実験を行うことによって得られた値となっている。
ところで、検査対象物22の外観検査を行う際、従来は、撮像画像P1において検査領域の形状を矩形譲渡することしかできなかった。そのため、図13に示されるように、検査対象物22において中央部22aと周縁部22bとの境界の形状が矩形以外であって、検査対象物22の形状が検査対象物22毎に異なるような場合には、検査領域を設定することができない領域が生じてしまっていた。また、検査領域を広げるため、図13に示されるように撮像画像P1を領域B1〜B3で3分割した各画像についてそれぞれ検査領域A4a〜A4cを設定しても、欠陥Dが検査領域A4a〜A4cに含まれないことがあり、検査対象物22の外観検査を十分に行うことができないという問題があった。
しかしながら、本実施形態においては、撮像画像P1の外形領域A1の右半分において、検査対象物22の中央部22aと周縁部22bとで輝度値が変化している変化点d〜dを複数算出している。そして、この複数の変化点d〜dで構成される点列を最小二乗法により一次直線に回帰した近似直線L3を算出し、さらに検査対象物22の中央部22aと欠陥部Dとの境界を示す変化点dを除いた複数の変化点d〜d,d〜dで構成される点列を再び最小二乗法により一次直線に回帰した近似直線L4を算出している。さらに、撮像画像P1の外形領域A1の左半分においても同様に近似直線L3を算出し、各近似直線L4,L5と処理領域A2の上辺及び下辺とによって囲まれる仮検査領域A3から面取り領域Cが重なる部分を除いた領域を検査領域Sとして決定している。そのため、検査対象物22の中央部22aと周縁部22bとの境界に沿うように検査領域Sが決定されるので、検査領域Sを中央部22aの形状に対応した形状とすることができる。その結果、矩形状でしか検査領域を設定できなかった従来の外観検査方法と比べて検査領域Sが広がることとなり、検査対象物22の外観検査を極めて高精度に行うことが可能となる。また、検査対象物22の中央部22aと欠陥部Dとの境界を示す変化点dを除いているので、検査領域Sがより拡大され、より高精度に検査対象物の欠陥を検出することができる。また、仮検査領域A3から面取り領域Cを除いて検査領域Sとしているので、検査対象物22の各隅に施されている面取りのばらつきが大きい場合でも、その各隅の部分を除いて外観検査が行われるから、検査対象物22の各隅における欠陥の誤検出を抑制することができる。
また、本実施形態においては、撮像画像P1から検査領域Sに対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像P5と、拡張マスタ画像P3から検査領域Sの外部領域に対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査対象外領域画像P7とを合成して、合成画像P8を生成している。そのため、検査対象物22の周縁部22bにおいて輝度変化が小さくなるので、周縁部22bでの欠陥の誤検出を抑制することができる。
また、本実施形態においては、拡張マスタ画像P3と合成画像P8とから第1補正画像P9を生成している。そのため、検査対象物22毎に生成されたマスタ画像P2に応じて合成画像P8が個別に補正されることとなるので、検査対象物22毎に形状が異なる場合であっても、各検査対象物22の欠陥を検出することができる。
また、本実施形態においては、第1補正画像P9の各画素の輝度値Iの変化量Eを示すソーベル処理画像P10を用いて第1補正画像P9を処理することで第2補正画像P11を生成している。そのため、欠陥部Dの輝度値の大きさと欠陥部D以外の輝度値の大きさとの差が広がるので、このような第2補正画像P11を2値化することで、検査対象物の欠陥がより検出しやすくなっている。また、第1補正画像P9をソーベルフィルタによって処理し、ソーベル処理画像P10を生成しているため、検査対象物22に生じたクラックや検査対象物22に付着した異物といった欠陥をより検出しやすくなっている。
(変形例)
次に、図14〜図17に基づいて、上述した実施形態に係る外観検査方法の変形例について説明する。図14は、変形例に係る外観検査処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。図15は、変形例に係る第1補正画像生成処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。図16は、変形例に係る欠陥検出処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。図17は、(a)が変形例に係る第1補正画像を示す図であり、(b)が変形例に係る検査領域画像を示す図であり、(c)が変形例に係る検査対象外領域画像を示す図であり、(d)が変形例に係る合成画像を示す図である。変形例に係る外観検査方法では、合成画像P16を生成する前に第1補正画像P13を生成している点が、上述した外観検査方法と相違する。以下では、その相違点を中心に説明し、共通点については説明を省略又は簡略化する。
外観検査装置10によって外観検査処理が開始されると、図14に示されるステップ1及びステップ2において検査対象物22の位置決め及び検査対象物22の撮像が行われた後、ステップ41に進んで第1補正画像生成処理が行われる。第1補正画像生成処理が開始されると、図15に示されるステップ11〜14において外形領域A1の決定、外形領域A1の面積と閾値との比較、処理領域A2の決定、マスタ画像P2の生成がそれぞれ行われる。続いて、ステップ51に進むと、外形領域A1において検査対象物画像P1aとマスタ画像P2とで対応する座標に位置する画素毎に、検査対象物画像P1aの各画素における輝度値からマスタ画像P2の各画素における輝度値を減算する。これにより、第1補正画像P13が生成され(図17(a)参照)、第1補正画像精製処理が終了する。
図14に戻り、ステップ4に進むと、合成画像生成処理が行われる。合成画像生成処理が行われると、図4に示されるステップ21及びステップ22において検査領域Sの決定及び第1マスク画像P4の生成がそれぞれ行われる。続いて、ステップ23に進むと、第1補正画像P13と第1マスク画像P4とで対応する座標に位置する画素毎に、第1補正画像P13の画素の輝度値と第1マスク画像P4の画素の輝度値との論理積(AND)を算出する。これにより、第1補正画像P13から検査領域Sに対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像P14が生成される(図17(b)参照)。
続いて、ステップ24に進むと、検査領域Sの内側における検査領域画像P14の全画素について輝度値の平均値を算出し、検査領域Sの外側における各画素の輝度値をその平均値とし、検査領域Sの内側における各画素の輝度値を0とした検査対象外領域画像P15を生成する(図17(c)参照)。続いて、ステップ25に進むと、検査領域画像P14と検査対象外領域画像P15とで対応する座標に位置する画素毎に、検査領域画像P14の各画素における輝度値と検査対象外領域画像P15の各画素における輝度値とを加算する。これにより、検査領域画像P14と検査対象外領域画像P15とが合成された合成画像P16が生成され(図17(d)参照)、合成画像生成処理が終了する。
図14に戻り、ステップ5に進むと、欠陥検出処理が行われる。欠陥検出処理が開始されると、図16に示されるステップ61に進んで、検査領域A1において合成画像P16をソーベルフィルタによって処理し、合成画像P16中における濃淡変化(エッジ部分)を検出する処理を行い、ソーベル処理画像(図示せず)を生成する。続いて、ステップ62に進むと、外形領域A1における合成画像P16とステップ61で生成されたソーベル処理画像とで対応する座標に位置する画素毎に、合成画像P16の各画素における輝度値からソーベル処理画像の各画素における輝度値を減算する。これにより、第2補正画像(図示せず)が生成される。その後、ステップ34〜36が行われて欠陥検出処理が終了し、欠陥の有無が判定された後に外観検査処理が終了する。
以上、本発明の好適な実施形態及び変形例について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、本実施形態及び変形例ではソーベルフィルタによりソーベル処理画像を生成し、このソーベル処理画像に基づいて第2補正画像を生成していたが、微分フィルタを用いてもよい。具体的には、ステップ32においてソーベルフィルタの代わりに微分フィルタを用いた場合、第1補正画像P9における所定の画素とその画素の周囲における隣接画素とで、下記の式(6)による演算を第1補正画像P9の全ての画素について行う。これにより、第1補正画像P9における各画素の輝度値Iの変化量Eが求められ、濃淡変化が生じている箇所でエッジの検出が行われた微分処理画像が生成されることとなる。
また、本実施形態及び変形例では複数の変化点d〜dで構成される点列を最小二乗法により一次直線に回帰した近似直線L3を算出していたが、複数の変化点d〜dで構成される点列を二次以上の曲線に回帰した近似曲線を算出してもよい。
また、本実施形態では中央部22aが曲面を呈する検査対象物22について外観検査を行っていたが、検査対象物22の形状、大きさ等について特に限定されることはない。
(a)は外観検査装置の構成を概略的に示す斜視図であり、(b)は検査対象物の斜視図である。 外観検査処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。 拡張マスタ画像生成処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。 合成画像生成処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。 欠陥検出処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。 撮像画像を示す図である。 (a)は平均輝度値の算出方法を説明するための検査対象物画像を示す図であり、(b)は軸X方向における平均輝度値の分布を示す図であり、(c)は軸Y方向における平均輝度値の分布を示す図である。 (a)はマスタ画像を示す図であり、(b)は拡張マスタ画像を示す図である。 (a)は撮像画像における変化点を示す図であり、(b)は近似直線の算出方法を説明するための図である。 (a)は撮像画像における仮検査領域及び面取り領域を示す図であり、(b)は撮像画像における検査領域を示す図である。 (a)は第1マスク画像を示す図であり、(b)は検査領域画像を示す図であり、(c)は第2マスク画像を示す図であり、(d)は検査対象外領域画像を示す図であり、(e)は合成画像を示す図である。 (a)は第1補正画像を示す図であり、(b)はソーベル処理画像を示す図であり、(c)は第2補正画像を示す図であり、(d)は2値化画像を示す図である。 撮像画像における従来の外観検査方法により決定された検査領域を示す図である。 変形例に係る外観検査処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。 変形例に係る第1補正画像生成処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。 変形例に係る欠陥検出処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。 (a)は変形例に係る第1補正画像を示す図であり、(b)は変形例に係る検査領域画像を示す図であり、(c)は変形例に係る検査対象外領域画像を示す図であり、(d)は変形例に係る合成画像を示す図である。
符号の説明
10…外観検査装置、12…カメラ、14…画像処理部、22…検査対象物、22a…中央部、22b…周縁部、d〜d…変化点、D…欠陥部、L3〜L5…近似直線、P1…撮像画像、P1a…検査対象物画像、P2…マスタ画像、P3…拡張マスタ画像、P4…第1マスク画像、P5,P14…検査領域画像、P6…第2マスク画像、P7,P15…検査対象外領域画像、P8,P16…合成画像、P9,P13…第1補正画像、P10…ソーベル処理画像、P11…第2補正画像、S…検査領域。

Claims (14)

  1. 検査対象物の外観検査を行うための外観検査方法であって、
    前記検査対象物を撮像して検査対象物画像を含む撮像画像を取得する工程と、
    前記検査対象物画像に外接する四角形を求めることで、前記撮像画像における前記検査対象物画像の外形領域を決定する工程と、
    前記外形領域に基づいて、前記撮像画像において処理を行う対象となる処理領域を決定する工程と、
    前記検査対象物画像に対して基準となる基準部分を前記処理領域において含んでいる基準画像を生成する工程と、
    前記外形領域のうち前記処理領域よりも外側の領域である外側領域において同じ行に位置する各画素の輝度値を、前記基準部分における当該行の画素のうち最も前記外側領域に近い画素の輝度値によって置き換える処理を前記外側領域の各行について行うことで、前記基準画像が含んでいる前記基準部分を前記処理領域から前記外形領域にまで拡張した拡張基準画像を生成する工程と、
    前記検査対象物画像における前記検査対象物の中央部とその周りに位置する周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出し、該複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域として決定する工程と、
    前記撮像画像から前記検査領域に対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像を生成する工程と、
    前記検査領域の外部領域である検査対象外領域に対応する領域の画素の輝度値を前記拡張基準画像から抽出することにより、前記検査領域画像と合成したときに、前記検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように前記検査対象外領域の画素の輝度値が設定された検査対象外領域画像を生成する工程と、
    前記検査領域画像と前記検査対象外領域画像とを合成することにより合成画像を生成する工程と、
    前記基準画像と前記合成画像とに基づいて第1補正画像を生成する工程と、
    前記第1補正画像における各画素の輝度値の変化量を算出して輝度変化量表示画像を生成する工程と、
    前記第1補正画像と前記輝度変化量表示画像とから第2補正画像を生成する工程と、
    前記第2補正画像を2値化して前記検査領域における連結領域を特定し、該連結領域の画素数と閾値とを対比する工程とを備えることを特徴とする外観検査方法。
  2. 検査対象物の外観検査を行うための外観検査方法であって、
    前記検査対象物を撮像して検査対象物画像を含む撮像画像を取得する工程と、
    前記検査対象物画像に外接する四角形を求めることで、前記撮像画像における前記検査対象物画像の外形領域を決定する工程と、
    前記外形領域に基づいて、前記撮像画像において処理を行う対象となる処理領域を決定する工程と、
    前記検査対象物画像に対して基準となる基準部分を前記処理領域において含んでいる基準画像を生成する工程と、
    前記外形領域のうち前記処理領域よりも外側の領域である外側領域において同じ行に位置する各画素の輝度値を、前記基準部分における当該行の各画素の輝度値の平均値によって置き換える処理を前記外側領域の各行について行うことで、前記基準画像が含んでいる前記基準部分を前記処理領域から前記外形領域にまで拡張した拡張基準画像を生成する工程と、
    前記検査対象物画像における前記検査対象物の中央部とその周りに位置する周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出し、該複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域として決定する工程と、
    前記撮像画像から前記検査領域に対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像を生成する工程と、
    前記検査領域の外部領域である検査対象外領域に対応する領域の画素の輝度値を前記拡張基準画像から抽出することにより、前記検査領域画像と合成したときに、前記検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように前記検査対象外領域の画素の輝度値が設定された検査対象外領域画像を生成する工程と、
    前記検査領域画像と前記検査対象外領域画像とを合成することにより合成画像を生成する工程と、
    前記基準画像と前記合成画像とに基づいて第1補正画像を生成する工程と、
    前記第1補正画像における各画素の輝度値の変化量を算出して輝度変化量表示画像を生成する工程と、
    前記第1補正画像と前記輝度変化量表示画像とから第2補正画像を生成する工程と、
    前記第2補正画像を2値化して前記検査領域における連結領域を特定し、該連結領域の画素数と閾値とを対比する工程とを備えることを特徴とする外観検査方法。
  3. 前記検査領域を決定する前記工程では、前記複数の変化点から前記近似線との距離が閾値より大きな変化点を除いた変化点で構成される点列を線で近似することで求められた新たな近似線により前記検査領域を決定することを特徴とする請求項1又は2に記載された外観検査方法。
  4. 検査対象物の外観検査を行うための外観検査方法であって、
    前記検査対象物を撮像して検査対象物画像を含む撮像画像を取得する工程と、
    前記検査対象物画像に対して基準となる基準画像を生成する工程と、
    前記撮像画像と前記基準画像とから第1補正画像を生成する工程と、
    前記検査対象物画像における前記検査対象物の中央部とその周りに位置する周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出し、該複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域として決定する工程と、
    前記第1補正画像から前記検査領域に対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像を生成する工程と、
    前記検査領域の内側における前記検査領域画像の全画素について輝度値の平均値を算出し、前記検査領域の外側における各画素の輝度値を当該平均値とすると共に、前記検査領域の内側における各画素の輝度値を0とすることにより、前記検査領域画像と合成したときに、前記検査領域の外部領域である検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように前記検査対象外領域の画素の輝度値が設定された検査対象外領域画像を生成する工程と、
    前記検査領域画像と前記検査対象外領域画像とを合成することにより合成画像を生成する工程と、
    前記合成画像における各画素の輝度値の変化量を算出して輝度変化量表示画像を生成する工程と、
    前記合成画像と前記輝度変化量表示画像とから第2補正画像を生成する工程と、
    前記第2補正画像を2値化して前記検査領域における連結領域を特定し、該連結領域の画素数と閾値とを対比する工程とを備え
    前記検査対象外領域画像を生成する前記工程では、前記第1補正画像の前記検査領域に対応する領域の画素の輝度値に基づいて前記検査対象外領域に対応する領域の画素の輝度値を抽出することにより前記検査対象外領域画像を生成し、
    前記検査領域を決定する前記工程では、前記複数の変化点から前記近似線との距離が閾値より大きな変化点を除いた変化点で構成される点列を線で近似することで求められた新たな近似線により前記検査領域を決定することを特徴とする外観検査方法。
  5. 前記検査領域を決定する前記工程では、前記検査領域と前記検査対象物画像の各隅において予め設定された領域である面取り領域とが重なったときに、前記検査領域から前記面取り領域を除いた領域を新たな検査領域として決定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載された外観検査方法。
  6. 前記輝度変化量表示画像を生成する前記工程では、ソーベルフィルタにより輝度値の変化量を算出することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載された外観検出方法。
  7. 前記輝度変化量表示画像を生成する前記工程では、微分フィルタにより輝度値の変化量を算出することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載された外観検査方法。
  8. 検査対象物の外観検査を行うための外観検査装置であって、
    前記検査対象物を照明する照明手段と、
    前記照明手段によって照明された前記検査対象物を撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段によって撮像された撮像画像に含まれる検査対象物画像に外接する四角形を求めることで、前記撮像画像における前記検査対象物画像の外形領域を決定する手段と、
    前記外形領域に基づいて、前記撮像画像において処理を行う対象となる処理領域を決定する手段と、
    記検査対象物画像に対して基準となる基準部分を前記処理領域において含んでいる基準画像を生成する手段と、
    前記外形領域のうち前記処理領域よりも外側の領域である外側領域において同じ行に位置する各画素の輝度値を、前記基準部分における当該行の画素のうち最も前記外側領域に近い画素の輝度値によって置き換える処理を前記外側領域の各行について行うことで、前記基準画像が含んでいる前記基準部分を前記処理領域から前記外形領域にまで拡張した拡張基準画像を生成する手段と、
    前記検査対象物画像における前記検査対象物の中央部とその周りに位置する周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出し、該複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域として決定する手段と、
    前記撮像画像から前記検査領域に対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像を生成する手段と、
    前記検査領域の外部領域である検査対象外領域に対応する領域の画素の輝度値を前記拡張基準画像から抽出することにより、前記検査領域画像と合成したときに、前記検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように前記検査対象外領域の画素の輝度値が設定された検査対象外領域画像を生成する手段と、
    前記検査領域画像と前記検査対象外領域画像とを合成することにより合成画像を生成する手段と、
    前記基準画像と前記合成画像とに基づいて第1補正画像を生成する手段と、
    前記第1補正画像における各画素の輝度値の変化量を算出して輝度変化量表示画像を生成する手段と、
    前記第1補正画像と前記輝度変化量表示画像とから第2補正画像を生成する手段と、
    前記第2補正画像を2値化して前記検査領域における連結領域を特定し、該連結領域の画素数と閾値とを対比する手段とを備えることを特徴とする外観検査装置。
  9. 検査対象物の外観検査を行うための外観検査装置であって、
    前記検査対象物を照明する照明手段と、
    前記照明手段によって照明された前記検査対象物を撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段によって撮像された撮像画像に含まれる検査対象物画像に外接する四角形を求めることで、前記撮像画像における前記検査対象物画像の外形領域を決定する手段と、
    前記外形領域に基づいて、前記撮像画像において処理を行う対象となる処理領域を決定する手段と、
    前記検査対象物画像に対して基準となる基準部分を前記処理領域において含んでいる基準画像を生成する手段と、
    前記外形領域のうち前記処理領域よりも外側の領域である外側領域において同じ行に位置する各画素の輝度値を、前記基準部分における当該行の各画素の輝度値の平均値によって置き換える処理を前記外側領域の各行について行うことで、前記基準画像が含んでいる前記基準部分を前記処理領域から前記外形領域にまで拡張した拡張基準画像を生成する手段と、
    前記検査対象物画像における前記検査対象物の中央部とその周りに位置する周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出し、該複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域として決定する手段と、
    前記撮像画像から前記検査領域に対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像を生成する手段と、
    前記検査領域の外部領域である検査対象外領域に対応する領域の画素の輝度値を前記拡張基準画像から抽出することにより、前記検査領域画像と合成したときに、前記検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように前記検査対象外領域の画素の輝度値が設定された検査対象外領域画像を生成する手段と、
    前記検査領域画像と前記検査対象外領域画像とを合成することにより合成画像を生成する手段と、
    前記基準画像と前記合成画像とに基づいて第1補正画像を生成する手段と、
    前記第1補正画像における各画素の輝度値の変化量を算出して輝度変化量表示画像を生成する手段と、
    前記第1補正画像と前記輝度変化量表示画像とから第2補正画像を生成する手段と、
    前記第2補正画像を2値化して前記検査領域における連結領域を特定し、該連結領域の画素数と閾値とを対比する手段とを備えることを特徴とする外観検査装置。
  10. 前記検査領域を決定する前記手段は、前記複数の変化点から前記近似線との距離が閾値より大きな変化点を除いた変化点で構成される点列を線で近似することで求められた新たな近似線により前記検査領域を決定することを特徴とする請求項8又は9に記載された外観検査装置。
  11. 検査対象物の外観検査を行うための外観検査装置であって、
    前記検査対象物を照明する照明手段と、
    前記照明手段によって照明された前記検査対象物を撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段によって撮像された撮像画像に含まれる検査対象物画像に対して基準となる基準画像を生成する手段と、
    前記撮像画像と前記基準画像とから第1補正画像を生成する手段と、
    前記検査対象物画像における前記検査対象物の中央部とその周りに位置する周縁部とで輝度値が変化する変化点を複数算出し、該複数の変化点で構成される点列を線で近似することで求められた近似線により囲まれた領域を検査領域として決定する手段と、
    前記第1補正画像から前記検査領域に対応する領域の画素の輝度値が抽出された検査領域画像を生成する手段と、
    前記検査領域の内側における前記検査領域画像の全画素について輝度値の平均値を算出し、前記検査領域の外側における各画素の輝度値を当該平均値とすると共に、前記検査領域の内側における各画素の輝度値を0とすることにより、前記検査領域画像と合成したときに、前記検査領域の外部領域である検査対象外領域において輝度値の変化を抑制するように前記検査対象外領域の画素の輝度値が設定された検査対象外領域画像を生成する手段と、
    前記検査領域画像と前記検査対象外領域画像とを合成することにより合成画像を生成する手段と、
    前記合成画像における各画素の輝度値の変化量を算出して輝度変化量表示画像を生成する手段と、
    前記合成画像と前記輝度変化量表示画像とから第2補正画像を生成する手段と、
    前記第2補正画像を2値化して前記検査領域における連結領域を特定し、該連結領域の画素数と閾値とを対比する手段とを備え
    前記検査対象外領域画像を生成する前記手段は、前記第1補正画像の前記検査領域に対応する領域の画素の輝度値に基づいて前記検査対象外領域に対応する領域の画素の輝度値を抽出することにより前記検査対象外領域画像を生成し、
    前記検査領域を決定する前記手段は、前記複数の変化点から前記近似線との距離が閾値より大きな変化点を除いた変化点で構成される点列を線で近似することで求められた新たな近似線により前記検査領域を決定することを特徴とする外観検査装置。
  12. 前記検査領域を決定する前記手段は、前記検査領域と前記検査対象物画像の各隅において予め設定された領域である面取り領域とが重なったときに、前記検査領域から前記面取り領域を除いた領域を新たな検査領域として決定することを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載された外観検査装置。
  13. 前記輝度変化量表示画像を生成する前記手段は、ソーベルフィルタにより輝度値の変化量を算出することを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載された外観検査装置。
  14. 前記輝度変化量表示画像を生成する前記手段は、微分フィルタにより輝度値の変化量を算出することを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載された外観検査装置。
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