JP4363953B2 - 光学特性の不均一性測定方法および装置ならびにこれを利用した製品良否判定方法および装置 - Google Patents
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測定対象物を撮像することにより、所定の階調値をもった画素の集合からなる画像を入力し、これを、もしくは、必要に応じてこれに所定の画像処理を施したものを、入力画像とする画像入力段階と、
入力画像上に所定の微分方向を決定し、入力画像を構成する各画素の階調値について微分方向に関する一次微分を求めることにより微分画像を作成する微分段階と、
所定のしきい値を設定し、微分画像について、しきい値以上の画素値を有する画素については第1の画素値を与え、しきい値未満の画素値を有する画素については第2の画素値を与えることにより、微分画像を二値化し、二値画像を作成する二値化段階と、
この二値画像について、第1の画素値を有する隣接画素の集合からなる領域を着目領域と認識する領域認識段階と、
入力画像から着目領域に対応する領域を評価対象領域として抽出し、この評価対象領域を構成する画素群を、微分方向に沿った複数の一次元画素配列の集合として認識し、個々の一次元画素配列の両端に位置する画素の階調値の差を当該一次元画素配列の長さで除した値を当該一次元画素配列に関する不均一性を示す評価値として求め、複数の一次元画素配列について求めた複数の評価値の代表値を、評価対象領域についての不均一性を示す評価値と決定する評価値決定段階と、
をコンピュータに実行させるようにしたものである。
微分段階で、所定の微分方向に関する一次微分処理を行う機能をもった空間フィルタを用意し、入力画像に対してこの空間フィルタを用いたフィルタリング処理を実行することにより、微分画像を作成するようにしたものである。
微分段階で、1つの入力画像に対して複数通りの微分方向を決定し、個々の微分方向についてそれぞれ微分画像を作成し、
二値化段階で、複数通りの微分画像のそれぞれに対応する二値画像を作成し、
領域認識段階で、複数通りの二値画像のそれぞれについて着目領域を認識し、
評価値決定段階で、認識した各着目領域にそれぞれ対応する評価対象領域についての評価値を求めるようにしたものである。
二値化段階で、1つの微分画像に対して複数通りのしきい値を設定し、個々のしきい値を用いて1つの微分画像に対して複数通りの二値画像を作成し、
領域認識段階で、複数通りの二値画像のそれぞれについて着目領域を認識し、
評価値決定段階で、認識した各着目領域にそれぞれ対応する評価対象領域についての評価値を求めるようにしたものである。
初期しきい値Tおよびステップ幅ΔTを予め定めておき、T+ΔTなる値を新たなしきい値とする更新処理を、所定回数もしくは二値画像が得られなくなる直前の回数まで、繰り返し行うことにより、複数通りのしきい値を設定するようにしたものである。
評価値決定段階において、1つの評価対象領域を構成する複数の一次元画素配列について求めた複数の評価値の平均値もしくは最大値を、当該評価対象領域についての代表値として用いるようにしたものである。
良否判定の対象製品を測定対象物として与えたときに、評価値決定段階で得られる評価値が、所定の許容条件を満たす場合には良品、許容条件を満たさない場合には不良品と判定する良否判定段階をコンピュータに実行させることにより、製品良否の判定を行うことができるようにしたものである。
測定対象物を撮像することにより、所定の階調値をもった画素の集合からなる画像を取り込む撮像部と、
この撮像部によって取り込まれた画像をデジタルデータとして入力し、これを、もしくは、必要に応じてこれに所定の画像処理を施したものを、入力画像とする画像入力部と、
入力画像を構成する各画素の階調値について、所定の微分方向に関する一次微分を求めることにより微分画像を作成する微分処理部と、
所定のしきい値を用いて、微分画像について、しきい値以上の画素値を有する画素については第1の画素値を与え、しきい値未満の画素値を有する画素については第2の画素値を与えることにより、微分画像を二値化し、二値画像を作成する二値化処理部と、
この二値画像について、第1の画素値を有する隣接画素の集合からなる領域を着目領域と認識する領域認識部と、
入力画像から着目領域に対応する領域を評価対象領域として抽出し、この評価対象領域を構成する画素群を、微分方向に沿った複数の一次元画素配列の集合として認識し、個々の一次元画素配列の両端に位置する画素の階調値の差を当該一次元画素配列の長さで除した値を当該一次元画素配列に関する不均一性を示す評価値として求め、複数の一次元画素配列について求めた複数の評価値の代表値を、評価対象領域についての不均一性を示す評価値と決定する評価値算出部と、
を設けるようにしたものである。
画像入力部の制御下で測定対象物を所定の搬送方向に搬送する搬送装置と、搬送中の測定対象物の表面上の線状視野領域を撮像するラインセンサカメラと、線状視野領域を照明する光源と、により撮像部を構成したものである。
微分処理部が、所定の微分方向に関する一次微分処理を行う機能をもった空間フィルタを用いて、入力画像に対するフィルタリング処理を実行することにより、微分画像を作成するようにしたものである。
それぞれ異なる微分方向に関する一次微分処理を行う機能をもった複数通りの空間フィルタを記憶したフィルタ記憶部を設け、
微分処理部が、このフィルタ記憶部から読み出した複数通りの空間フィルタを用いて、1つの入力画像に対して複数通りの微分画像を作成するようにし、
二値化処理部が、複数通りの微分画像のそれぞれに対応する二値画像を作成するようにし、
領域認識部が、複数通りの二値画像のそれぞれについて着目領域を認識するようにし、
評価値算出部が、認識した各着目領域にそれぞれ対応する評価対象領域についての評価値を求めるようにしたものである。
複数通りのしきい値を設定する機能をもったしきい値設定部を設け、
二値化処理部が、しきい値設定部で設定された個々のしきい値を用いて、1つの微分画像に対して複数通りの二値画像を作成するようにし、
領域認識部が、複数通りの二値画像のそれぞれについて着目領域を認識するようにし、
評価値算出部が、認識した各着目領域にそれぞれ対応する評価対象領域についての評価値を求めるようにしたものである。
評価値算出部が、1つの評価対象領域を構成する複数の一次元画素配列について求めた複数の評価値の平均値もしくは最大値を、当該評価対象領域についての代表値として用いることにより、評価値の算出を行うようにしたものである。
この良否判定部が、良否判定の対象製品を測定対象物として不均一性測定装置に与えたときに、評価値算出部によって算出される評価値が、所定の許容条件を満たす場合には良品、許容条件を満たさない場合には不良品と判定するようにしたものである。
<<< 第1章:本発明における不均一性定量化の基本概念 >>>
本発明は、光学特性の不均一性測定方法および測定装置に係るものであり、この測定方法および測定装置は、製品良否判定方法および判定装置に利用することができる。すなわち、本発明に係る光学特性の不均一性測定装置は、本来、光学特性が均一であるべき測定対象物について、光学特性の不均一性を定量的に測定するための装置であり、製品良否判定装置は、この光学特性の不均一性測定装置による測定結果に基づいて、測定対象物として与えられた製品の良否を判定する装置である。
図2は、本発明に係る光学特性の不均一性測定方法(ステップS1〜S13の手順)およびこれを利用した製品良否判定方法(更に、ステップS14を付加した手順)の基本手順を示す流れ図である。これらの手順は、実際には、すべてコンピュータを利用して実行されることになるので、各手順は、それぞれコンピュータプログラムとして記述されることになる。
前章では、図2の流れ図を参照しながら、本発明に係る方法の基本手順を述べた。ここでは、この流れ図におけるステップS3の一次微分処理を、空間フィルタを用いたフィルタリング処理として実行する具体的な手法を説明する。
最後に、図15のブロック図を参照しながら、本発明に係る製品良否判定装置の基本構成を説明する。この装置は、光学特性が均一であるべき測定対象物Vについて、光学特性の不均一性を定量的に測定する機能を有し、測定対象物Vとして与えられた対象製品の良否判定を行うことができる。
11〜13:ムラ領域
20:一次微分処理用空間フィルタ
30:処理画像(微分画像)
100:制御演算部
110:画像入力部
120:微分処理部
125:フィルタ記憶部
130:二値化処理部
135:しきい値設定部
140:領域認識部
150:評価値算出部
160:良否判定部
200:撮像部
210:光源
220:ラインセンサカメラ
230:搬送装置
A1:着目領域
AA1〜AA3:評価対象領域
a1〜a8,b1〜b8:両端にある画素の階調値
a(1),a(3),b(1),b(3):両端にある画素の階調値
C11〜C33:空間フィルタ用マトリックスの数値
D1〜D4:微分方向
E:線状視野領域
G:階調値のピーク値
L1〜L8:ムラ領域/一次元画素配列の長さ
L(1),L(3):区間長
P1〜P4:グラフ上の点
P(i,j):入力画像上の階調値
Q(i,j):処理画像上の階調値
S1〜S14:流れ図の各ステップ
T,T1,T2:二値化処理のためのしきい値
V:測定対象物(対象製品)
Claims (15)
- 光学特性が均一であるべき測定対象物について、光学特性の不均一性を定量的に測定するための方法であって、
測定対象物を撮像することにより、所定の階調値をもった画素の集合からなる画像を入力し、これを、もしくは、必要に応じてこれに所定の画像処理を施したものを、入力画像とする画像入力段階と、
入力画像上に所定の微分方向を決定し、入力画像を構成する各画素の階調値について前記微分方向に関する一次微分を求めることにより微分画像を作成する微分段階と、
所定のしきい値を設定し、前記微分画像について、しきい値以上の画素値を有する画素については第1の画素値を与え、しきい値未満の画素値を有する画素については第2の画素値を与えることにより、前記微分画像を二値化し、二値画像を作成する二値化段階と、
前記二値画像について、前記第1の画素値を有する隣接画素の集合からなる領域を着目領域と認識する領域認識段階と、
前記入力画像から前記着目領域に対応する領域を評価対象領域として抽出し、この評価対象領域を構成する画素群を、前記微分方向に沿った複数の一次元画素配列の集合として認識し、個々の一次元画素配列の両端に位置する画素の階調値の差を当該一次元画素配列の長さで除した値を当該一次元画素配列に関する不均一性を示す評価値として求め、前記複数の一次元画素配列について求めた複数の評価値の代表値を、前記評価対象領域についての不均一性を示す評価値と決定する評価値決定段階と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする光学特性の不均一性測定方法。 - 請求項1に記載の測定方法において、
微分段階で、所定の微分方向に関する一次微分処理を行う機能をもった空間フィルタを用意し、入力画像に対して前記空間フィルタを用いたフィルタリング処理を実行することにより、微分画像を作成することを特徴とする光学特性の不均一性測定方法。 - 請求項1または2に記載の測定方法において、
微分段階で、1つの入力画像に対して複数通りの微分方向を決定し、個々の微分方向についてそれぞれ微分画像を作成し、
二値化段階で、複数通りの微分画像のそれぞれに対応する二値画像を作成し、
領域認識段階で、複数通りの二値画像のそれぞれについて着目領域を認識し、
評価値決定段階で、前記各着目領域にそれぞれ対応する評価対象領域についての評価値を求めることを特徴とする光学特性の不均一性測定方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の測定方法において、
二値化段階で、1つの微分画像に対して複数通りのしきい値を設定し、個々のしきい値を用いて1つの微分画像に対して複数通りの二値画像を作成し、
領域認識段階で、複数通りの二値画像のそれぞれについて着目領域を認識し、
評価値決定段階で、前記各着目領域にそれぞれ対応する評価対象領域についての評価値を求めることを特徴とする光学特性の不均一性測定方法。 - 請求項4に記載の測定方法において、
初期しきい値Tおよびステップ幅ΔTを予め定めておき、T+ΔTなる値を新たなしきい値とする更新処理を、所定回数もしくは二値画像が得られなくなる直前の回数まで、繰り返し行うことにより、複数通りのしきい値を設定することを特徴とする光学特性の不均一性測定方法。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の測定方法において、
評価値決定段階において、1つの評価対象領域を構成する複数の一次元画素配列について求めた複数の評価値の平均値もしくは最大値を、当該評価対象領域についての代表値として用いることを特徴とする光学特性の不均一性測定方法。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の測定方法を構成する各段階に加えて、
良否判定の対象製品を測定対象物として与えたときに、評価値決定段階で得られる評価値が、所定の許容条件を満たす場合には良品、前記許容条件を満たさない場合には不良品と判定する良否判定段階をコンピュータに実行させることを特徴とする製品良否判定方法。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の光学特性の不均一性測定方法もしくは請求項7に記載の製品良否判定方法を構成する各段階をコンピュータに実行させるためのプログラムまたはこのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 光学特性が均一であるべき測定対象物について、光学特性の不均一性を定量的に測定するための装置であって、
測定対象物を撮像することにより、所定の階調値をもった画素の集合からなる画像を取り込む撮像部と、
前記撮像部によって取り込まれた画像をデジタルデータとして入力し、これを、もしくは、必要に応じてこれに所定の画像処理を施したものを、入力画像とする画像入力部と、
入力画像を構成する各画素の階調値について、所定の微分方向に関する一次微分を求めることにより微分画像を作成する微分処理部と、
所定のしきい値を用いて、前記微分画像について、しきい値以上の画素値を有する画素については第1の画素値を与え、しきい値未満の画素値を有する画素については第2の画素値を与えることにより、前記微分画像を二値化し、二値画像を作成する二値化処理部と、
前記二値画像について、前記第1の画素値を有する隣接画素の集合からなる領域を着目領域と認識する領域認識部と、
前記入力画像から前記着目領域に対応する領域を評価対象領域として抽出し、この評価対象領域を構成する画素群を、前記微分方向に沿った複数の一次元画素配列の集合として認識し、個々の一次元画素配列の両端に位置する画素の階調値の差を当該一次元画素配列の長さで除した値を当該一次元画素配列に関する不均一性を示す評価値として求め、前記複数の一次元画素配列について求めた複数の評価値の代表値を、前記評価対象領域についての不均一性を示す評価値と決定する評価値算出部と、
を備えることを特徴とする光学特性の不均一性測定装置。 - 請求項9に記載の測定装置において、
撮像部が、画像入力部の制御下で測定対象物を所定の搬送方向に搬送する搬送装置と、搬送中の前記測定対象物の表面上の線状視野領域を撮像するラインセンサカメラと、前記線状視野領域を照明する光源と、を有することを特徴とする光学特性の不均一性測定装置。 - 請求項9または10に記載の測定装置において、
微分処理部が、所定の微分方向に関する一次微分処理を行う機能をもった空間フィルタを用いて、入力画像に対するフィルタリング処理を実行することにより、微分画像を作成することを特徴とする光学特性の不均一性測定装置。 - 請求項11に記載の測定装置において、
それぞれ異なる微分方向に関する一次微分処理を行う機能をもった複数通りの空間フィルタを記憶したフィルタ記憶部を備え、
微分処理部が、このフィルタ記憶部から読み出した複数通りの空間フィルタを用いて、1つの入力画像に対して複数通りの微分画像を作成する機能を有し、
二値化処理部が、前記複数通りの微分画像のそれぞれに対応する二値画像を作成する機能を有し、
領域認識部が、複数通りの二値画像のそれぞれについて着目領域を認識する機能を有し、
評価値算出部が、前記各着目領域にそれぞれ対応する評価対象領域についての評価値を求める機能を有することを特徴とする光学特性の不均一性測定装置。 - 請求項9〜12のいずれかに記載の測定装置において、
複数通りのしきい値を設定する機能をもったしきい値設定部を備え、
二値化処理部が、前記しきい値設定部で設定された個々のしきい値を用いて、1つの微分画像に対して複数通りの二値画像を作成する機能を有し、
領域認識部が、複数通りの二値画像のそれぞれについて着目領域を認識する機能を有し、
評価値算出部が、前記各着目領域にそれぞれ対応する評価対象領域についての評価値を求める機能を有することを特徴とする光学特性の不均一性測定装置。 - 請求項9〜13のいずれかに記載の測定装置において、
評価値算出部が、1つの評価対象領域を構成する複数の一次元画素配列について求めた複数の評価値の平均値もしくは最大値を、当該評価対象領域についての代表値として用いることにより、評価値の算出を行うことを特徴とする光学特性の不均一性測定装置。 - 請求項9〜14のいずれかに記載の不均一性測定装置に、更に良否判定部を付加することにより構成される製品良否判定装置であって、
前記良否判定部が、良否判定の対象製品を測定対象物として前記不均一性測定装置に与えたときに、評価値算出部によって算出される評価値が、所定の許容条件を満たす場合には良品、前記許容条件を満たさない場合には不良品と判定することを特徴とする製品良否判定装置。
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