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

Description

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〜ｘ_ｍａｘ、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〜ｙ_ｍａｘ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（ｘ_ｍａｘ，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、ｙ_ｍａｘ）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_１（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_１〜ｄ_８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_１〜ｄ_８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_１〜ｄ_８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_４を除いた複数の変化点ｄ_１〜ｄ_３，ｄ_５〜ｄ_８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_４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_２の変化量Ｅ_１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_１を求める際に、変化量Ｅ_１が下限値である０を下回る場合には変化量Ｅ_１を下限値である０に固定し、変化量Ｅ_１が上限値である２５５を上回る場合には変化量Ｅ_１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_１〜ｄ_８を複数算出している。そして、この複数の変化点ｄ_１〜ｄ_８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_４を除いた複数の変化点ｄ_１〜ｄ_３，ｄ_５〜ｄ_８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_４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_２の変化量Ｅ_１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_２の変化量Ｅ_２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_１〜ｄ_８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_１〜ｄ_８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_１〜ｄ_８…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１〜５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１〜５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、
   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。