JP4465911B2 - 画像処理装置およびその方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、淡い画像となる位置決め（アライメント）マークの検出方法に関連し、高精度な自動組立および張り合わせなどに応用されるものであって、検査対象物の撮像画像から淡い画像となる位置決めマークの位置を検出する画像処理装置およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶表示装置の製造工程では、透明または半透明の基材に付された位置決めマークを誤り無く検出することは重要である。この理由は、図１７に示す２種類の撮像画像のように、半透明のフィルムを透過して検出されるプラスないし十字状の位置決めマークＡＭが淡い上に、フィルムと母材との間に混入した不必要な気泡ＡＢがはっきりと撮像されるので、位置決めマークＡＭの検出に誤りが生じやすくなるからである。なお、図１７中のＤＡは検出エリアである。
【０００３】
このため、従来では、位置決めマークのエッジを抽出して、その形状の認識処理をし、そしてより適切な認識結果が得られるように、認識処理を数回繰り返して認識結果を確認することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、認識処理を数回繰り返しても適切な認識結果が得られない場合があり、この場合には人手を介して位置決めマークが検出されることになり、歩留まりの悪化および製造の時間増の原因となっている。
【０００５】
また、大きな気泡でフィルムが膨らみ、これに照明機器からの光が反射して位置決めマークが部分的に見えなくなる場合がある。この場合には、２値化画像処理技術による特徴抽出や濃淡画像処理技術によるマーク全体を正解画像とした正規化相関では、位置決めマークの認識ができなくなり、またできたとしても認識された位置決めマークの位置が実際の位置からずれた状態で認識されてしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、位置決めマークを精度良く検出することができる画像処理装置およびその方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明の画像処理装置は、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、予め作成され、前記位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を記憶する記憶手段と、前記位置決めマークと同じ淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材である検査対象物の撮像を行う撮像手段と、この撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出する検出手段とを備え、前記記憶手段は、前記正解画像の基になる撮像画像から、予め作成され、前記正解画像の周辺の、前記位置決めマークとは形状が異なる前記基材の画像を含む粗検索用画像をさらに記憶し、前記検出手段は、前記撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、その領域から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像処理装置において、前記正解画像の作成の基になる撮像画像から、各画素の濃度を利用して前記粗検索用画像を作成する粗検索用画像作成手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像処理装置において、前記正解画像を分割して複数の分割画像を作成する正解画像分割手段をさらに備え、前記検出手段は、前記撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、前記正解画像および前記複数の分割画像の各々を用いて、前記領域から前記位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を前記位置決めマークの位置として検出することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、記憶手段および撮像手段を備える画像処理装置によって実行される画像処理方法であって、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、予め作成され、前記位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を前記記憶手段に記憶するステップと、前記撮像手段により、前記位置決めマークと同じ淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材である検査対象物の撮像を行うステップと、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出するステップとを有し、前記記憶手段は、前記正解画像の基になる撮像画像から、予め作成され、前記正解画像の周辺の、前記位置決めマークとは形状が異なる前記基材の画像を含む粗検索用画像をさらに記憶し、前記位置決めマークの位置を検出するステップでは、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、その領域から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像処理方法において、前記正解画像は、当該正解画像の作成の基になる撮像画像から、各画素の濃度を利用して作成されることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の画像処理方法において、前記位置決めマークの位置を検出するステップの前に、前記正解画像を分割して複数の分割画像を作成するステップをさらに有し、前記位置決めマークの位置を検出するステップでは、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、前記正解画像および前記複数の分割画像の各々を用いて、前記領域から前記位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を前記位置決めマークの位置として検出することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は画像処理装置の一機能を示すブロック図、図２は画像処理装置全体の構成図、図３は画像処理装置により利用される正解画像の説明図であり、これらの図を用いて、本発明の画像処理装置およびその方法に係る基本構成について説明する。
【００２０】
基本構成の画像処理装置は、検査（計測）対象物の撮像で得られる撮像画像を利用して、例えば位置決めマーク検出機能により位置決めマークの位置（位置座標）を検出（計測）するなど、各種画像処理を実行するものであり、図２に示すように、画像メモリ２、複数のＴＶカメラ１１、複数のＡ／Ｄコンバータ１２、モニタ１３、Ｄ／Ａコンバータ１４、キーパッド・インターフェース１５、パラレル・インターフェース１６、オーバーレイ・ルックアップテーブル１７、コントロールＰＬＤ１８、プログラム格納用メモリ１９、メインメモリ２０、複数のＲＳ−２３２Ｃ（２１）およびＣＰＵ２２を（例えば１１，１３などの一部を別体で残部を一体に）通常の画像処理装置と同様に備えている。なお、プログラム格納用メモリ１９には、位置決めマーク検出機能などの各種画像処理の機能を実現するためのプログラムおよび各種画像処理に必要なデータが記憶されている。
【００２１】
そして、コントロールＰＬＤ１８には、画像メモリ２、キーパッド・インターフェース１５、パラレル・インターフェース１６およびオーバーレイ・ルックアップテーブル１７が接続されているほか、Ａ／Ｄコンバータ１２を介してカメラ１１が接続され、そしてＤ／Ａコンバータ１４を介してモニタ１３が接続されており、コントロールＰＬＤ１８によって、ＴＶカメラ１１から画像メモリ２、画像メモリ２からモニタ１３、そしてＣＰＵ２２から画像メモリ２への接続制御が行われる構成になっている。ただし、これらの接続制御を２つ以上同時に行うことはできない。
【００２２】
他方、ＣＰＵ２２には、コントロールＰＬＤ１８、プログラム格納用メモリ１９、メインメモリ２０およびＲＳ−２３２Ｃ（２１）が接続されている。
【００２３】
ここで、上記位置決めマーク検出機能以外の各種画像処理の機能は、従来と同様であるのでその説明を省略し、以下では基本構成の特徴となる位置決めマーク検出機能について説明する。
【００２４】
この位置決めマーク検出機能は、図１に示すように、記憶部５、撮像部１、画像メモリ２および検出部７により構成される。
【００２５】
記憶部５は、例えばメインメモリ２０などにより構成され、図３（ａ）に示すように、淡い画像となるプラスないし十字状の位置決めマークの入った透明または半透明の基材（例えば液晶表示装置のガラスや半透明の基材）の撮像で得られた撮像画像から、図３（ｂ）に示すように、予め作成され、位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を記憶している。基本構成では、正解画像は、オペレータにより手動で作成され、図３（ｂ）の例では基本的に白黒の２値化画像になっている。
【００２６】
撮像部１は、カメラ１１およびＡ／Ｄコンバータ１２により構成され、上記位置決めマークと同じ淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材である検査対象物の撮像を行うものであり、その撮像で得られた撮像画像は画像メモリ２に取り込まれて記憶される。
【００２７】
検出部７は、メインメモリ２０、およびプログラム格納用メモリ１９に格納されたプログラムを実行するＣＰＵ２２などにより構成され、撮像部１の撮像で得られた撮像画像（以下、検査画像ともいう）から上記正解画像を用いて作画作業により位置決めマークの位置を検出するものである。検出（サーチ）には、正規化相関演算によるテンプレートマッチングの手法が使用される。
【００２８】
次に、基本構成の特徴となる位置決めマーク検出機能による動作について説明する。まず、撮像部１により検査対象物の撮像が行われ、その撮像で得られた撮像画像が画像メモリ２に取り込まれて記憶される。この後、撮像部１の撮像で得られ画像メモリ２に記憶された撮像画像から、正解画像を用いた正規化相関演算によるテンプレートマッチングの手法により位置決めマークの位置が検出される。
【００２９】
ここで、従来では、位置決めマークの良好な基材を撮像して、その位置決めマークの画像を含んだテンプレートを予め作成し、これを検査画像内の位置決めマークの検出基準に使用するマッチングにより、検査画像から位置決めマークの位置を検出することが行われている。しかし、この場合、基準のテンプレート内の位置決めマークとこの背景とのコントラストが低いと、検査画像の微小な輝度変動により、基準のテンプレート内の位置決めマークと検査画像内の位置決めマークとの最大の一致度が大きく低下し、安定した位置決めマークの検出が困難となる。
【００３０】
これに対して、基本構成では、位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を予め作成し、その正解画像を用いて、検査対象物の撮像画像から、正規化相関演算によるテンプレートマッチングの手法によって位置決めマークを検出するから、検査対象物の撮像画像の微小な輝度変動による一致度の低下を防ぐことができ、安定した位置決めマークの検出が可能になる。
【００３１】
図４は画像処理装置の一機能を示すブロック図、図５は画像処理装置により利用される粗検索用画像の説明図、図６，図７は位置決めマークの検出方法の説明図であり、これらの図を用いて、本発明の画像処理装置およびその方法に係る第１実施形態について説明する。
【００３２】
第１実施形態の画像処理装置は、基本構成と相違する位置決めマーク検出機能を有している以外は基本構成の画像処理装置と同様に構成される。すなわち、第１実施形態の位置決めマーク検出機能は、図４に示すように、基本構成と同様の撮像部１および画像メモリ２と、基本構成と相違する記憶部５ａおよび検出部７ａとにより構成されている。
【００３３】
記憶部５ａは、正解画像に加えて、図５（ａ）に示すように、正解画像の基になる撮像画像から、図５（ｂ）に示すように、予め作成され、正解画像の周辺の回路パターンの画像を含む粗検索用画像（粗サーチテンプレート）をさらに記憶している。第１実施形態では、粗検索用画像は、オペレータにより手動で作成され、図５（ｂ）の例では基本的に白黒の２値化画像になっている。ここで、正解画像のみのサーチでは、検査画像中にそれと形状の似たものが存在すると、検査画像のコントラストが低いために誤検出を起こし易くなるが、粗検索用画像を使用することにより、それに含まれるより多くの情報によって位置決めマークの安定した検出が可能になる。さらに、図５に示すように、位置決めマークとは形状が明らかに異なる回路パターンなどを粗検索用画像内に含めれば、位置決めマークの検出の安定性がさらに向上する。
【００３４】
検出部７ａは、検出部７と同様に構成され、撮像部１の撮像で得られた撮像画像から上記粗検索用画像を用いて正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、その領域から正解画像を用いて位置決めマークの位置を検出するものである。正解画像を含む領域を複数探索する場合には、先ず粗検索用画像により位置決めマークの大まかな位置を一致度の高い順に複数候補検出し、続いてこれらの各々から正解画像を用いて位置決めマークの位置を検出し、最も高い一致度になった正解画像の位置決めマークの位置を求めるべき位置とする処理が実行されることになる。なお、各サーチには、基本構成と同様に正規化相関演算によるテンプレートマッチングの手法が使用される。
【００３５】
次に、第１実施形態の特徴となる位置決めマーク検出機能による動作について説明する。まず、撮像部１により検査対象物の撮像が行われ、図６（ａ）に示すような撮像画像が画像メモリ２に取り込まれて記憶される。
【００３６】
この後、画像メモリ２に記憶された撮像画像から、図６（ｂ）に示すような粗検索用画像を利用することにより正解画像を含む領域が少なくとも１つ探索される（粗サーチ）。これにより、位置決めマークの大まかな位置が決定する。ここで、粗検索用画像および検査画像に画像縮小処理を実行してデータ量を低減し、縮小画像でサーチを行ってもよい。１／ｎの画像縮小処理は、画像内のｎ×ｎ画素の領域について平均輝度値を計算し、この値の１画素をそのｎ×ｎ画素の領域と置き換える手順で実行される。例えば、６４０×４８０画素の画像を１／８に縮小すると、縮小画像は８０×６０画素の画像となる。これにより、探索時間を大幅に削減することができるので、検査対象物の撮像画像から位置決めマークをより高速に検出することができる。
【００３７】
続いて、その領域から図６（ｃ）に示すような正解画像を利用することにより位置決めマークの位置が検出される。このとき、上記領域の近傍のみが探索範囲に限定されて位置決めマークが検出される（詳細サーチ）。なお、これらの手順を図７に示す。
【００３８】
このように、粗検索用画像および正解画像を順に用いた２段階でサーチが実行されるので、位置決めマークを高速かつ確実に検出することができる。
【００３９】
図８は画像処理装置の一機能を示すブロック図、図９は画像処理装置により利用される正解画像の説明図であり、これらの図を用いて、本発明の画像処理装置およびその方法に係る第１参考例について説明する。
【００４０】
第１参考例の画像処理装置は、基本構成と相違する位置決めマーク検出機能を有している以外は基本構成の画像処理装置と同様に構成される。すなわち、第１参考例の位置決めマーク検出機能は、基本構成との相違点として、図８に示すように、正解画像作成部３がさらに組み込まれている。この正解画像作成部３は、正解画像の作成の基になる図９（ａ），（ｂ）に示すような撮像画像から、各画素の濃度を利用して、図９（ｃ）に示すような正解画像を作成し、これを記憶部５に記憶するものである。
【００４１】
ここで、上記正解画像作成部３には、本出願人により特願２０００−３８０９７２で別途提案されている画像処理方法を適用することができる。以下、その画像処理方法について説明する。
【００４２】
まず、撮像で得られた処理対象画像に対して、２種類の第１，第２平滑化フィルタを適用して２種類の平滑化画像を生成する。平滑化画像とは、処理対象画像において注目する画素ごとに近傍領域の複数個の画素の濃度値の平均値を各注目画素の画素値とした画像であって、近傍領域としては注目画素を中心として±ｎ画素の範囲の画素からなる（２ｎ＋１）×（２ｎ＋１）の正方領域を用いる。ここで、一方の第１平滑化フィルタにおいて近傍領域を±２ｒ画素の領域とした平滑化画像を生成するとすれば、他方の第２平滑化フィルタでは±（２ｒ＋３）画素の領域とした平滑化画像を生成する。要するに、第１平滑化フィルタよりも第２平滑化フィルタのほうが平均濃度を求めるための近傍領域の画素数が多くなっている。したがって、第１平滑化フィルタにより得られる平滑化画像に比較して第２平滑化フィルタにより得られる平滑化画像のほうが平滑度が高くなる。
【００４３】
平均濃度を求めるための近傍領域の画素数が少ないほうの平滑化画像には、重み付けがされ、各画素の画素値に１以上の重み係数を乗じた画像が生成される。ここに、重み係数αは１．０≦α≦１．５の範囲に設定される。重み付けされた画像は、第２平滑化フィルタにより生成された平滑化画像ともに差分が抽出される。すなわち、第２平滑化フィルタで生成された平滑化画像の各画素値から、重み付けされて生成された画像の対応する位置の各画素値を減算した画素値を有する差分画像を生成する。差分画像の各画素値ｘｉは、重み付けされて生成された画像の各画素値をｓｉとし、第２平滑化フィルタから出力される平滑化画像の各画素値をｔｉとするとき、次式で求められる。
【００４４】
ｘｉ＝ｔｉ−α×ｓｉ
続いて、上記差分画像に対して比較判定が行われ、差分画像の各画素のうち各画素値の符号が正となる画素が抽出される。ただし、ここでは、注目画素が周囲よりも暗い場合に注目画素を強調して抽出することを目的としているので、上述の演算によって、注目画素を強調して抽出することが可能になる。
【００４５】
たとえば、図１０（ａ）のような処理対象画像について、第１平滑化フィルタにより平滑化を施すと平滑化画像は図１０（ｂ）のようになり、第２平滑化フィルタによる平滑化画像は図１０（ｃ）のように図１０（ｂ）よりも平滑度の高い画像になる。図１０（ｂ）の画像に重み付けを行って、図１０（ｃ）の画像から減じた差分画像を求めると、図１０（ｄ）のようになる。こうして得られた差分画像のうち画素が正である領域についてのみ処理対象画像から抽出すれば、図１０（ｅ）のように注目画素（文字）のみを強調した画像を生成することが可能になる。
【００４６】
また、注目画素が周囲よりも明るい場合には、第１，第２平滑化フィルタの前に、処理対象画像の各画素の濃度値のうちの最大値から各画素の濃度値を減算した値を各画素の画素値とした反転画像を生成すればよい。これにより、処理対象画像において着目画素が周囲よりも明るい場合に、着目画素が周囲よりも暗くなるので、上記と同様の方法を適用することができる。図９の例では、着目画素が周囲よりも明るいので、この後者の方法が採られることになる。
【００４７】
次に、第１参考例の特徴となる位置決めマーク検出機能による動作について説明する。まず、前処理として、淡い画像となるプラスないし十字状の位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、各画素の濃度を利用することにより正解画像が作成されて記憶部５に記憶される。これにより、設定が容易となり、オペレータの負担が低減し、汎用性が向上する。
【００４８】
この後、検査時において、撮像部１により検査対象物の撮像が行われ、その撮像で得られた撮像画像が画像メモリ２に取り込まれて記憶される。この後、画像メモリ２に記憶された撮像画像から、正解画像を用いた正規化相関演算によるテンプレートマッチングの手法により位置決めマークの位置が検出される。
【００４９】
図１１は画像処理装置の一機能を示すブロック図、図１２は画像処理装置により利用される粗検索用画像の説明図であり、これらの図を用いて、本発明の画像処理装置およびその方法に係る第１参考例実施形態について説明する。
【００５０】
第２実施形態の画像処理装置は、第１実施形態と相違する位置決めマーク検出機能を有している以外は第１実施形態の画像処理装置と同様に構成される。すなわち、第２実施形態の位置決めマーク検出機能は、第１実施形態との相違点として、図１１に示すように、第１参考例と同様の正解画像作成部３および第２実施形態の特徴となる粗検索用画像作成部４がさらに組み込まれている。
【００５１】
粗検索用画像作成部４は、正解画像の作成の基になる図１２（ａ）に示すような撮像画像から、各画素の濃度を利用して、図１２（ｃ）に示すような粗検索用画像を作成し、これを記憶部５ａに記憶するものである。ここで、粗検索用画像作成部４には、第１参考例と同様に、本出願人により特願２０００−３８０９７２で別途提案されている画像処理方法を適用することができる。
【００５２】
次に、第２参考例の特徴となる位置決めマーク検出機能による動作について説明する。まず、前処理として、淡い画像となるプラスないし十字状の位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、各画素の濃度を利用することにより正解画像が作成されて記憶部５ａに記憶されるとともに、その撮像画像から、正解画像の周辺の画像を含む粗検索用画像が作成されて記憶部５ａに記憶される。これにより、設定が容易となり、オペレータの負担が低減し、汎用性が向上する。
【００５３】
この後、撮像部１により検査対象物の撮像が行われ、撮像画像が画像メモリ２に取り込まれて記憶され、画像メモリ２に記憶された撮像画像から、粗検索用画像を利用することにより正解画像を含む領域が少なくとも１つ探索される。続いて、その領域から正解画像を利用することにより位置決めマークの位置が検出される。
【００５４】
図１３は画像処理装置の一機能を示すブロック図、図１４，図１５は画像処理装置による位置決めマークの検出方法の説明図であり、これらの図を用いて、本発明の画像処理装置およびその方法に係る第２参考例について説明する。
【００５５】
第２参考例の画像処理装置は、第１参考例と相違する位置決めマーク検出機能を有している以外は第１参考例の画像処理装置と同様に構成される。すなわち、第２参考例の位置決めマーク検出機能は、図１３に示すように、第１参考例と同様の撮像部１、画像メモリ２および正解画像作成部３のほか、正解画像分割部６、記憶部５ｂおよび検出部７ｂにより構成されている。
【００５６】
正解画像分割部６は、メインメモリ２０、およびプログラム格納用メモリ１９に格納されたプログラムを実行するＣＰＵ２２などにより構成され、正解画像を均等に４分割ないし８分割（図１４の上部の例では正解画像を左右上下に分割）して複数の分割画像を作成するものである。その複数の分割画像は、正解画像とともに記憶部５ｂ記憶される。
【００５７】
検出部７ｂは、検出部７と同様に構成され、記憶部５ｂに記憶された正解画像および複数の分割画像の各々を用いて、撮像部１の撮像で得られた撮像画像から位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を位置決めマークの位置として検出するものである。
【００５８】
次に、第２参考例の特徴となる位置決めマーク検出機能による動作について説明する。まず、前処理として、淡い画像となるプラスないし十字状の位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、各画素の濃度を利用することにより正解画像が作成されて記憶部５ｂに記憶される。そして、その正解画像は左右上下に分割されて、複数の分割画像として記憶部５ｂに記憶される。
【００５９】
この後、検査時において、撮像部１により検査対象物の撮像が行われ、その撮像で得られた撮像画像が画像メモリ２に取り込まれて記憶される。
【００６０】
続いて、記憶部５ｂに記憶された正解画像および複数の分割画像の各々を用いることにより、撮像部１の撮像で得られた撮像画像から位置決めマークの位置の検出が行われ、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置が位置決めマークの位置として検出される。なお、図１５にこれらの手順の概要を示す。
【００６１】
これにより、検査対象物の撮像画像に、位置決めマークが部分的に欠損するなどの大きな阻害要因がある場合でも、位置決めマークを確実に検出することができる。
【００６２】
図１６は画像処理装置の一機能を示すブロック図であり、この図を用いて、本発明の画像処理装置およびその方法に係る第３実施形態について説明する。
【００６３】
第３実施形態の画像処理装置は、第２実施形態と相違する位置決めマーク検出機能を有している以外は第２実施形態の画像処理装置と同様に構成される。すなわち、第３実施形態の位置決めマーク検出機能は、図１６に示すように、第２実施形態と同様の撮像部１、画像メモリ２、正解画像作成部３および粗検索用画像作成部４のほか、正解画像分割部６、記憶部５ｃおよび検出部７ｃにより構成されている。
【００６４】
正解画像分割部６は、第２参考例と同様のものであり、それによって作成された複数の分割画像は、正解画像および粗検索用画像とともに記憶部５ｃに記憶される。
【００６５】
検出部７ｃは、検出部７ａと同様に構成され、撮像部１の撮像で得られた撮像画像から粗検索用画像を用いて正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、正解画像および複数の分割画像の各々を用いて、上記領域から位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を位置決めマークの位置として検出するものである。
【００６６】
次に、第３実施形態の特徴となる位置決めマーク検出機能による動作について説明する。まず、前処理として、淡い画像となるプラスないし十字状の位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、各画素の濃度を利用することにより正解画像が作成されて記憶部５ｃに記憶されるとともに、その撮像画像から、正解画像の周辺の画像を含む粗検索用画像が作成されて記憶部５ｃに記憶される。また、正解画像は左右上下に分割されて、複数の分割画像として記憶部５ｃに記憶される。
【００６７】
この後、検査時において、撮像部１により検査対象物の撮像が行われ、その撮像で得られた撮像画像が画像メモリ２に取り込まれて記憶される。
【００６８】
続いて、画像メモリ２に記憶された撮像画像から、粗検索用画像を用いることにより、正解画像を含む領域が少なくとも１つ探索され、記憶部５ｃに記憶された正解画像および複数の分割画像の各々を用いることにより、その領域から位置決めマークの位置の検出が行われ、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置が位置決めマークの位置として検出される。
【００６９】
これにより、検査対象物の撮像画像に、位置決めマークが部分的に欠損するなどの大きな阻害要因がある場合でも、位置決めマークを確実に検出することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１記載の発明の画像処理装置は、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、予め作成され、前記位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を記憶する記憶手段と、前記位置決めマークと同じ淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材である検査対象物の撮像を行う撮像手段と、この撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出する検出手段とを備え、前記記憶手段は、前記正解画像の基になる撮像画像から、予め作成され、前記正解画像の周辺の、前記位置決めマークとは形状が異なる前記基材の画像を含む粗検索用画像をさらに記憶し、前記検出手段は、前記撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、その領域から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出するので、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、位置決めマークを精度良く検出することができる。ここで、正解画像内の位置決めマークとこの背景とのコントラストが低いと、検査対象物の撮像画像の微小な輝度変動により、正解画像内の位置決めマークと検査対象物の撮像画像内の位置決めマークとが一致する度合い（一致度）が低くなり、安定した位置決めマークの検出が困難となるが、この発明では、位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像が使用されるから、検査対象物の撮像画像の微小な輝度変動による一致度の低下を防ぐことができ、安定した位置決めマークの検出が可能になる。
【００７１】
また、粗検索用画像に含まれるより多くの情報によって位置決めマークの安定した検出が可能になる。
【００７３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像処理装置において、前記正解画像の作成の基になる撮像画像から、各画素の濃度を利用して前記粗検索用画像を作成する粗検索用画像作成手段をさらに備えるので、オペレータの負担が低減し、汎用性が向上する。
【００７５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像処理装置において、前記正解画像を分割して複数の分割画像を作成する正解画像分割手段をさらに備え、前記検出手段は、前記撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、前記正解画像および前記複数の分割画像の各々を用いて、前記領域から前記位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を前記位置決めマークの位置として検出するので、検査対象物の撮像画像に、位置決めマークが部分的に欠損するなどの大きな阻害要因がある場合でも、位置決めマークを確実に検出することができる。
【００７６】
請求項４記載の発明は、記憶手段および撮像手段を備える画像処理装置によって実行される画像処理方法であって、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、予め作成され、前記位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を前記記憶手段に記憶するステップと、前記撮像手段により、前記位置決めマークと同じ淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材である検査対象物の撮像を行うステップと、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出するステップとを有し、前記記憶手段は、前記正解画像の基になる撮像画像から、予め作成され、前記正解画像の周辺の、前記位置決めマークとは形状が異なる前記基材の画像を含む粗検索用画像をさらに記憶し、前記位置決めマークの位置を検出するステップでは、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、その領域から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出するので、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、位置決めマークを精度良く検出することができる。
【００７７】
また、粗検索用画像に含まれるより多くの情報によって位置決めマークの安定した検出が可能になる。
【００７９】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像処理方法において、前記正解画像は、当該正解画像の作成の基になる撮像画像から、各画素の濃度を利用して作成されるので、オペレータの負担が低減し、汎用性が向上する。
【００８１】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の画像処理方法において、前記位置決めマークの位置を検出するステップの前に、前記正解画像を分割して複数の分割画像を作成するステップをさらに有し、前記位置決めマークの位置を検出するステップでは、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、前記正解画像および前記複数の分割画像の各々を用いて、前記領域から前記位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を前記位置決めマークの位置として検出するので、検査対象物の撮像画像に、位置決めマークが部分的に欠損するなどの大きな阻害要因がある場合でも、位置決めマークを確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基本構成の画像処理装置の一機能（位置決めマーク検出機能）を示すブロック図である。
【図２】 基本構成の画像処理装置全体の構成図である。
【図３】 基本構成の画像処理装置により利用される正解画像の説明図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【図４】 第１実施形態の画像処理装置の一機能（位置決めマーク検出機能）を示すブロック図である。
【図５】 第１実施形態の画像処理装置により利用される粗検索用画像の説明図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【図６】 第１実施形態の位置決めマークの検出方法の説明図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【図７】 第１実施形態の位置決めマークの検出方法の説明図である。
【図８】 第１参考例の画像処理装置の一機能（位置決めマーク検出機能）を示すブロック図である。
【図９】 第１参考例の画像処理装置により利用される正解画像の説明図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【図１０】 本出願人により特願２０００−３８０９７２で別途提案されている画像処理方法の説明図である。
【図１１】 第２実施形態の画像処理装置の一機能（位置決めマーク検出機能）を示すブロック図である。
【図１２】 第２実施形態の画像処理装置により利用される粗検索用画像の説明図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【図１３】 第２参考例の画像処理装置の一機能（位置決めマーク検出機能）を示すブロック図である。
【図１４】 第２参考例の画像処理装置による位置決めマークの検出方法の説明図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【図１５】 第２参考例の画像処理装置による位置決めマークの検出方法の説明図である。
【図１６】 第２参考例の画像処理装置の一機能（位置決めマーク検出機能）を示すブロック図である。
【図１７】 液晶表示装置の基材の撮像画像を示す図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【符号の説明】
１ 撮像部
２ 画像メモリ
３ 正解画像作成部
４ 粗検索用画像作成部
５，５ａ，５ｂ，５ｃ 記憶部
６ 正解画像分割部
７，７ａ，７ｂ，７ｃ 検出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、淡い画像となる位置決め（アライメント）マークの検出方法に関連し、高精度な自動組立および張り合わせなどに応用されるものであって、検査対象物の撮像画像から淡い画像となる位置決めマークの位置を検出する画像処理装置およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、液晶表示装置の製造工程では、透明または半透明の基材に付された位置決めマークを誤り無く検出することは重要である。この理由は、図１７に示す２種類の撮像画像のように、半透明のフィルムを透過して検出されるプラスないし十字状の位置決めマークＡＭが淡い上に、フィルムと母材との間に混入した不必要な気泡ＡＢがはっきりと撮像されるので、位置決めマークＡＭの検出に誤りが生じやすくなるからである。なお、図１７中のＤＡは検出エリアである。
【０００３】
このため、従来では、位置決めマークのエッジを抽出して、その形状の認識処理をし、そしてより適切な認識結果が得られるように、認識処理を数回繰り返して認識結果を確認することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、認識処理を数回繰り返しても適切な認識結果が得られない場合があり、この場合には人手を介して位置決めマークが検出されることになり、歩留まりの悪化および製造の時間増の原因となっている。
【０００５】
また、大きな気泡でフィルムが膨らみ、これに照明機器からの光が反射して位置決めマークが部分的に見えなくなる場合がある。この場合には、２値化画像処理技術による特徴抽出や濃淡画像処理技術によるマーク全体を正解画像とした正規化相関では、位置決めマークの認識ができなくなり、またできたとしても認識された位置決めマークの位置が実際の位置からずれた状態で認識されてしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、位置決めマークを精度良く検出することができる画像処理装置およびその方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明の画像処理装置は、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、予め作成され、前記位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を記憶する記憶手段と、前記位置決めマークと同じ淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材である検査対象物の撮像を行う撮像手段と、この撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出する検出手段とを備え、前記記憶手段は、前記正解画像の基になる撮像画像から、予め作成され、前記正解画像の周辺の、前記位置決めマークとは形状が異なる前記基材の画像を含む粗検索用画像をさらに記憶し、前記検出手段は、前記撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、その領域から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像処理装置において、前記正解画像の作成の基になる撮像画像から、各画素の濃度を利用して前記粗検索用画像を作成する粗検索用画像作成手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像処理装置において、前記正解画像を分割して複数の分割画像を作成する正解画像分割手段をさらに備え、前記検出手段は、前記撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、前記正解画像および前記複数の分割画像の各々を用いて、前記領域から前記位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を前記位置決めマークの位置として検出することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、記憶手段および撮像手段を備える画像処理装置によって実行される画像処理方法であって、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、予め作成され、前記位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を前記記憶手段に記憶するステップと、前記撮像手段により、前記位置決めマークと同じ淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材である検査対象物の撮像を行うステップと、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出するステップとを有し、前記記憶手段は、前記正解画像の基になる撮像画像から、予め作成され、前記正解画像の周辺の、前記位置決めマークとは形状が異なる前記基材の画像を含む粗検索用画像をさらに記憶し、前記位置決めマークの位置を検出するステップでは、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、その領域から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出することを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像処理方法において、前記正解画像は、当該正解画像の作成の基になる撮像画像から、各画素の濃度を利用して作成されることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の画像処理方法において、前記位置決めマークの位置を検出するステップの前に、前記正解画像を分割して複数の分割画像を作成するステップをさらに有し、前記位置決めマークの位置を検出するステップでは、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、前記正解画像および前記複数の分割画像の各々を用いて、前記領域から前記位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を前記位置決めマークの位置として検出することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は画像処理装置の一機能を示すブロック図、図２は画像処理装置全体の構成図、図３は画像処理装置により利用される正解画像の説明図であり、これらの図を用いて、本発明の画像処理装置およびその方法に係る基本構成について説明する。
【００２０】
基本構成の画像処理装置は、検査（計測）対象物の撮像で得られる撮像画像を利用して、例えば位置決めマーク検出機能により位置決めマークの位置（位置座標）を検出（計測）するなど、各種画像処理を実行するものであり、図２に示すように、画像メモリ２、複数のＴＶカメラ１１、複数のＡ／Ｄコンバータ１２、モニタ１３、Ｄ／Ａコンバータ１４、キーパッド・インターフェース１５、パラレル・インターフェース１６、オーバーレイ・ルックアップテーブル１７、コントロールＰＬＤ１８、プログラム格納用メモリ１９、メインメモリ２０、複数のＲＳ−２３２Ｃ（２１）およびＣＰＵ２２を（例えば１１，１３などの一部を別体で残部を一体に）通常の画像処理装置と同様に備えている。なお、プログラム格納用メモリ１９には、位置決めマーク検出機能などの各種画像処理の機能を実現するためのプログラムおよび各種画像処理に必要なデータが記憶されている。
【００２１】
そして、コントロールＰＬＤ１８には、画像メモリ２、キーパッド・インターフェース１５、パラレル・インターフェース１６およびオーバーレイ・ルックアップテーブル１７が接続されているほか、Ａ／Ｄコンバータ１２を介してカメラ１１が接続され、そしてＤ／Ａコンバータ１４を介してモニタ１３が接続されており、コントロールＰＬＤ１８によって、ＴＶカメラ１１から画像メモリ２、画像メモリ２からモニタ１３、そしてＣＰＵ２２から画像メモリ２への接続制御が行われる構成になっている。ただし、これらの接続制御を２つ以上同時に行うことはできない。
【００２２】
他方、ＣＰＵ２２には、コントロールＰＬＤ１８、プログラム格納用メモリ１９、メインメモリ２０およびＲＳ−２３２Ｃ（２１）が接続されている。
【００２３】
ここで、上記位置決めマーク検出機能以外の各種画像処理の機能は、従来と同様であるのでその説明を省略し、以下では基本構成の特徴となる位置決めマーク検出機能について説明する。
【００２４】
この位置決めマーク検出機能は、図１に示すように、記憶部５、撮像部１、画像メモリ２および検出部７により構成される。
【００２５】
記憶部５は、例えばメインメモリ２０などにより構成され、図３（ａ）に示すように、淡い画像となるプラスないし十字状の位置決めマークの入った透明または半透明の基材（例えば液晶表示装置のガラスや半透明の基材）の撮像で得られた撮像画像から、図３（ｂ）に示すように、予め作成され、位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を記憶している。基本構成では、正解画像は、オペレータにより手動で作成され、図３（ｂ）の例では基本的に白黒の２値化画像になっている。
【００２６】
撮像部１は、カメラ１１およびＡ／Ｄコンバータ１２により構成され、上記位置決めマークと同じ淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材である検査対象物の撮像を行うものであり、その撮像で得られた撮像画像は画像メモリ２に取り込まれて記憶される。
【００２７】
検出部７は、メインメモリ２０、およびプログラム格納用メモリ１９に格納されたプログラムを実行するＣＰＵ２２などにより構成され、撮像部１の撮像で得られた撮像画像（以下、検査画像ともいう）から上記正解画像を用いて作画作業により位置決めマークの位置を検出するものである。検出（サーチ）には、正規化相関演算によるテンプレートマッチングの手法が使用される。
【００２８】
次に、基本構成の特徴となる位置決めマーク検出機能による動作について説明する。まず、撮像部１により検査対象物の撮像が行われ、その撮像で得られた撮像画像が画像メモリ２に取り込まれて記憶される。この後、撮像部１の撮像で得られ画像メモリ２に記憶された撮像画像から、正解画像を用いた正規化相関演算によるテンプレートマッチングの手法により位置決めマークの位置が検出される。
【００２９】
ここで、従来では、位置決めマークの良好な基材を撮像して、その位置決めマークの画像を含んだテンプレートを予め作成し、これを検査画像内の位置決めマークの検出基準に使用するマッチングにより、検査画像から位置決めマークの位置を検出することが行われている。しかし、この場合、基準のテンプレート内の位置決めマークとこの背景とのコントラストが低いと、検査画像の微小な輝度変動により、基準のテンプレート内の位置決めマークと検査画像内の位置決めマークとの最大の一致度が大きく低下し、安定した位置決めマークの検出が困難となる。
【００３０】
これに対して、基本構成では、位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を予め作成し、その正解画像を用いて、検査対象物の撮像画像から、正規化相関演算によるテンプレートマッチングの手法によって位置決めマークを検出するから、検査対象物の撮像画像の微小な輝度変動による一致度の低下を防ぐことができ、安定した位置決めマークの検出が可能になる。
【００３１】
図４は画像処理装置の一機能を示すブロック図、図５は画像処理装置により利用される粗検索用画像の説明図、図６，図７は位置決めマークの検出方法の説明図であり、これらの図を用いて、本発明の画像処理装置およびその方法に係る第１実施形態について説明する。
【００３２】
第１実施形態の画像処理装置は、基本構成と相違する位置決めマーク検出機能を有している以外は基本構成の画像処理装置と同様に構成される。すなわち、第１実施形態の位置決めマーク検出機能は、図４に示すように、基本構成と同様の撮像部１および画像メモリ２と、基本構成と相違する記憶部５ａおよび検出部７ａとにより構成されている。
【００３３】
記憶部５ａは、正解画像に加えて、図５（ａ）に示すように、正解画像の基になる撮像画像から、図５（ｂ）に示すように、予め作成され、正解画像の周辺の回路パターンの画像を含む粗検索用画像（粗サーチテンプレート）をさらに記憶している。第１実施形態では、粗検索用画像は、オペレータにより手動で作成され、図５（ｂ）の例では基本的に白黒の２値化画像になっている。ここで、正解画像のみのサーチでは、検査画像中にそれと形状の似たものが存在すると、検査画像のコントラストが低いために誤検出を起こし易くなるが、粗検索用画像を使用することにより、それに含まれるより多くの情報によって位置決めマークの安定した検出が可能になる。さらに、図５に示すように、位置決めマークとは形状が明らかに異なる回路パターンなどを粗検索用画像内に含めれば、位置決めマークの検出の安定性がさらに向上する。
【００３４】
検出部７ａは、検出部７と同様に構成され、撮像部１の撮像で得られた撮像画像から上記粗検索用画像を用いて正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、その領域から正解画像を用いて位置決めマークの位置を検出するものである。正解画像を含む領域を複数探索する場合には、先ず粗検索用画像により位置決めマークの大まかな位置を一致度の高い順に複数候補検出し、続いてこれらの各々から正解画像を用いて位置決めマークの位置を検出し、最も高い一致度になった正解画像の位置決めマークの位置を求めるべき位置とする処理が実行されることになる。なお、各サーチには、基本構成と同様に正規化相関演算によるテンプレートマッチングの手法が使用される。
【００３５】
次に、第１実施形態の特徴となる位置決めマーク検出機能による動作について説明する。まず、撮像部１により検査対象物の撮像が行われ、図６（ａ）に示すような撮像画像が画像メモリ２に取り込まれて記憶される。
【００３６】
この後、画像メモリ２に記憶された撮像画像から、図６（ｂ）に示すような粗検索用画像を利用することにより正解画像を含む領域が少なくとも１つ探索される（粗サーチ）。これにより、位置決めマークの大まかな位置が決定する。ここで、粗検索用画像および検査画像に画像縮小処理を実行してデータ量を低減し、縮小画像でサーチを行ってもよい。１／ｎの画像縮小処理は、画像内のｎ×ｎ画素の領域について平均輝度値を計算し、この値の１画素をそのｎ×ｎ画素の領域と置き換える手順で実行される。例えば、６４０×４８０画素の画像を１／８に縮小すると、縮小画像は８０×６０画素の画像となる。これにより、探索時間を大幅に削減することができるので、検査対象物の撮像画像から位置決めマークをより高速に検出することができる。
【００３７】
続いて、その領域から図６（ｃ）に示すような正解画像を利用することにより位置決めマークの位置が検出される。このとき、上記領域の近傍のみが探索範囲に限定されて位置決めマークが検出される（詳細サーチ）。なお、これらの手順を図７に示す。
【００３８】
このように、粗検索用画像および正解画像を順に用いた２段階でサーチが実行されるので、位置決めマークを高速かつ確実に検出することができる。
【００３９】
図８は画像処理装置の一機能を示すブロック図、図９は画像処理装置により利用される正解画像の説明図であり、これらの図を用いて、本発明の画像処理装置およびその方法に係る第１参考例について説明する。
【００４０】
第１参考例の画像処理装置は、基本構成と相違する位置決めマーク検出機能を有している以外は基本構成の画像処理装置と同様に構成される。すなわち、第１参考例の位置決めマーク検出機能は、基本構成との相違点として、図８に示すように、正解画像作成部３がさらに組み込まれている。この正解画像作成部３は、正解画像の作成の基になる図９（ａ），（ｂ）に示すような撮像画像から、各画素の濃度を利用して、図９（ｃ）に示すような正解画像を作成し、これを記憶部５に記憶するものである。
【００４１】
ここで、上記正解画像作成部３には、本出願人により特願２０００−３８０９７２で別途提案されている画像処理方法を適用することができる。以下、その画像処理方法について説明する。
【００４２】
まず、撮像で得られた処理対象画像に対して、２種類の第１，第２平滑化フィルタを適用して２種類の平滑化画像を生成する。平滑化画像とは、処理対象画像において注目する画素ごとに近傍領域の複数個の画素の濃度値の平均値を各注目画素の画素値とした画像であって、近傍領域としては注目画素を中心として±ｎ画素の範囲の画素からなる（２ｎ＋１）×（２ｎ＋１）の正方領域を用いる。ここで、一方の第１平滑化フィルタにおいて近傍領域を±２ｒ画素の領域とした平滑化画像を生成するとすれば、他方の第２平滑化フィルタでは±（２ｒ＋３）画素の領域とした平滑化画像を生成する。要するに、第１平滑化フィルタよりも第２平滑化フィルタのほうが平均濃度を求めるための近傍領域の画素数が多くなっている。したがって、第１平滑化フィルタにより得られる平滑化画像に比較して第２平滑化フィルタにより得られる平滑化画像のほうが平滑度が高くなる。
【００４３】
平均濃度を求めるための近傍領域の画素数が少ないほうの平滑化画像には、重み付けがされ、各画素の画素値に１以上の重み係数を乗じた画像が生成される。ここに、重み係数αは１．０≦α≦１．５の範囲に設定される。重み付けされた画像は、第２平滑化フィルタにより生成された平滑化画像ともに差分が抽出される。すなわち、第２平滑化フィルタで生成された平滑化画像の各画素値から、重み付けされて生成された画像の対応する位置の各画素値を減算した画素値を有する差分画像を生成する。差分画像の各画素値ｘｉは、重み付けされて生成された画像の各画素値をｓｉとし、第２平滑化フィルタから出力される平滑化画像の各画素値をｔｉとするとき、次式で求められる。
【００４４】
ｘｉ＝ｔｉ−α×ｓｉ
続いて、上記差分画像に対して比較判定が行われ、差分画像の各画素のうち各画素値の符号が正となる画素が抽出される。ただし、ここでは、注目画素が周囲よりも暗い場合に注目画素を強調して抽出することを目的としているので、上述の演算によって、注目画素を強調して抽出することが可能になる。
【００４５】
たとえば、図１０（ａ）のような処理対象画像について、第１平滑化フィルタにより平滑化を施すと平滑化画像は図１０（ｂ）のようになり、第２平滑化フィルタによる平滑化画像は図１０（ｃ）のように図１０（ｂ）よりも平滑度の高い画像になる。図１０（ｂ）の画像に重み付けを行って、図１０（ｃ）の画像から減じた差分画像を求めると、図１０（ｄ）のようになる。こうして得られた差分画像のうち画素が正である領域についてのみ処理対象画像から抽出すれば、図１０（ｅ）のように注目画素（文字）のみを強調した画像を生成することが可能になる。
【００４６】
また、注目画素が周囲よりも明るい場合には、第１，第２平滑化フィルタの前に、処理対象画像の各画素の濃度値のうちの最大値から各画素の濃度値を減算した値を各画素の画素値とした反転画像を生成すればよい。これにより、処理対象画像において着目画素が周囲よりも明るい場合に、着目画素が周囲よりも暗くなるので、上記と同様の方法を適用することができる。図９の例では、着目画素が周囲よりも明るいので、この後者の方法が採られることになる。
【００４７】
次に、第１参考例の特徴となる位置決めマーク検出機能による動作について説明する。まず、前処理として、淡い画像となるプラスないし十字状の位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、各画素の濃度を利用することにより正解画像が作成されて記憶部５に記憶される。これにより、設定が容易となり、オペレータの負担が低減し、汎用性が向上する。
【００４８】
この後、検査時において、撮像部１により検査対象物の撮像が行われ、その撮像で得られた撮像画像が画像メモリ２に取り込まれて記憶される。この後、画像メモリ２に記憶された撮像画像から、正解画像を用いた正規化相関演算によるテンプレートマッチングの手法により位置決めマークの位置が検出される。
【００４９】
図１１は画像処理装置の一機能を示すブロック図、図１２は画像処理装置により利用される粗検索用画像の説明図であり、これらの図を用いて、本発明の画像処理装置およびその方法に係る第１参考例実施形態について説明する。
【００５０】
第２実施形態の画像処理装置は、第１実施形態と相違する位置決めマーク検出機能を有している以外は第１実施形態の画像処理装置と同様に構成される。すなわち、第２実施形態の位置決めマーク検出機能は、第１実施形態との相違点として、図１１に示すように、第１参考例と同様の正解画像作成部３および第２実施形態の特徴となる粗検索用画像作成部４がさらに組み込まれている。
【００５１】
粗検索用画像作成部４は、正解画像の作成の基になる図１２（ａ）に示すような撮像画像から、各画素の濃度を利用して、図１２（ｃ）に示すような粗検索用画像を作成し、これを記憶部５ａに記憶するものである。ここで、粗検索用画像作成部４には、第１参考例と同様に、本出願人により特願２０００−３８０９７２で別途提案されている画像処理方法を適用することができる。
【００５２】
次に、第２参考例の特徴となる位置決めマーク検出機能による動作について説明する。まず、前処理として、淡い画像となるプラスないし十字状の位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、各画素の濃度を利用することにより正解画像が作成されて記憶部５ａに記憶されるとともに、その撮像画像から、正解画像の周辺の画像を含む粗検索用画像が作成されて記憶部５ａに記憶される。これにより、設定が容易となり、オペレータの負担が低減し、汎用性が向上する。
【００５３】
この後、撮像部１により検査対象物の撮像が行われ、撮像画像が画像メモリ２に取り込まれて記憶され、画像メモリ２に記憶された撮像画像から、粗検索用画像を利用することにより正解画像を含む領域が少なくとも１つ探索される。続いて、その領域から正解画像を利用することにより位置決めマークの位置が検出される。
【００５４】
図１３は画像処理装置の一機能を示すブロック図、図１４，図１５は画像処理装置による位置決めマークの検出方法の説明図であり、これらの図を用いて、本発明の画像処理装置およびその方法に係る第２参考例について説明する。
【００５５】
第２参考例の画像処理装置は、第１参考例と相違する位置決めマーク検出機能を有している以外は第１参考例の画像処理装置と同様に構成される。すなわち、第２参考例の位置決めマーク検出機能は、図１３に示すように、第１参考例と同様の撮像部１、画像メモリ２および正解画像作成部３のほか、正解画像分割部６、記憶部５ｂおよび検出部７ｂにより構成されている。
【００５６】
正解画像分割部６は、メインメモリ２０、およびプログラム格納用メモリ１９に格納されたプログラムを実行するＣＰＵ２２などにより構成され、正解画像を均等に４分割ないし８分割（図１４の上部の例では正解画像を左右上下に分割）して複数の分割画像を作成するものである。その複数の分割画像は、正解画像とともに記憶部５ｂ記憶される。
【００５７】
検出部７ｂは、検出部７と同様に構成され、記憶部５ｂに記憶された正解画像および複数の分割画像の各々を用いて、撮像部１の撮像で得られた撮像画像から位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を位置決めマークの位置として検出するものである。
【００５８】
次に、第２参考例の特徴となる位置決めマーク検出機能による動作について説明する。まず、前処理として、淡い画像となるプラスないし十字状の位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、各画素の濃度を利用することにより正解画像が作成されて記憶部５ｂに記憶される。そして、その正解画像は左右上下に分割されて、複数の分割画像として記憶部５ｂに記憶される。
【００５９】
この後、検査時において、撮像部１により検査対象物の撮像が行われ、その撮像で得られた撮像画像が画像メモリ２に取り込まれて記憶される。
【００６０】
続いて、記憶部５ｂに記憶された正解画像および複数の分割画像の各々を用いることにより、撮像部１の撮像で得られた撮像画像から位置決めマークの位置の検出が行われ、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置が位置決めマークの位置として検出される。なお、図１５にこれらの手順の概要を示す。
【００６１】
これにより、検査対象物の撮像画像に、位置決めマークが部分的に欠損するなどの大きな阻害要因がある場合でも、位置決めマークを確実に検出することができる。
【００６２】
図１６は画像処理装置の一機能を示すブロック図であり、この図を用いて、本発明の画像処理装置およびその方法に係る第３実施形態について説明する。
【００６３】
第３実施形態の画像処理装置は、第２実施形態と相違する位置決めマーク検出機能を有している以外は第２実施形態の画像処理装置と同様に構成される。すなわち、第３実施形態の位置決めマーク検出機能は、図１６に示すように、第２実施形態と同様の撮像部１、画像メモリ２、正解画像作成部３および粗検索用画像作成部４のほか、正解画像分割部６、記憶部５ｃおよび検出部７ｃにより構成されている。
【００６４】
正解画像分割部６は、第２参考例と同様のものであり、それによって作成された複数の分割画像は、正解画像および粗検索用画像とともに記憶部５ｃに記憶される。
【００６５】
検出部７ｃは、検出部７ａと同様に構成され、撮像部１の撮像で得られた撮像画像から粗検索用画像を用いて正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、正解画像および複数の分割画像の各々を用いて、上記領域から位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を位置決めマークの位置として検出するものである。
【００６６】
次に、第３実施形態の特徴となる位置決めマーク検出機能による動作について説明する。まず、前処理として、淡い画像となるプラスないし十字状の位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、各画素の濃度を利用することにより正解画像が作成されて記憶部５ｃに記憶されるとともに、その撮像画像から、正解画像の周辺の画像を含む粗検索用画像が作成されて記憶部５ｃに記憶される。また、正解画像は左右上下に分割されて、複数の分割画像として記憶部５ｃに記憶される。
【００６７】
この後、検査時において、撮像部１により検査対象物の撮像が行われ、その撮像で得られた撮像画像が画像メモリ２に取り込まれて記憶される。
【００６８】
続いて、画像メモリ２に記憶された撮像画像から、粗検索用画像を用いることにより、正解画像を含む領域が少なくとも１つ探索され、記憶部５ｃに記憶された正解画像および複数の分割画像の各々を用いることにより、その領域から位置決めマークの位置の検出が行われ、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置が位置決めマークの位置として検出される。
【００６９】
これにより、検査対象物の撮像画像に、位置決めマークが部分的に欠損するなどの大きな阻害要因がある場合でも、位置決めマークを確実に検出することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１記載の発明の画像処理装置は、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、予め作成され、前記位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を記憶する記憶手段と、前記位置決めマークと同じ淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材である検査対象物の撮像を行う撮像手段と、この撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出する検出手段とを備え、前記記憶手段は、前記正解画像の基になる撮像画像から、予め作成され、前記正解画像の周辺の、前記位置決めマークとは形状が異なる前記基材の画像を含む粗検索用画像をさらに記憶し、前記検出手段は、前記撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、その領域から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出するので、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、位置決めマークを精度良く検出することができる。ここで、正解画像内の位置決めマークとこの背景とのコントラストが低いと、検査対象物の撮像画像の微小な輝度変動により、正解画像内の位置決めマークと検査対象物の撮像画像内の位置決めマークとが一致する度合い（一致度）が低くなり、安定した位置決めマークの検出が困難となるが、この発明では、位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像が使用されるから、検査対象物の撮像画像の微小な輝度変動による一致度の低下を防ぐことができ、安定した位置決めマークの検出が可能になる。
【００７１】
また、粗検索用画像に含まれるより多くの情報によって位置決めマークの安定した検出が可能になる。
【００７３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像処理装置において、前記正解画像の作成の基になる撮像画像から、各画素の濃度を利用して前記粗検索用画像を作成する粗検索用画像作成手段をさらに備えるので、オペレータの負担が低減し、汎用性が向上する。
【００７５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像処理装置において、前記正解画像を分割して複数の分割画像を作成する正解画像分割手段をさらに備え、前記検出手段は、前記撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、前記正解画像および前記複数の分割画像の各々を用いて、前記領域から前記位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を前記位置決めマークの位置として検出するので、検査対象物の撮像画像に、位置決めマークが部分的に欠損するなどの大きな阻害要因がある場合でも、位置決めマークを確実に検出することができる。
【００７６】
請求項４記載の発明は、記憶手段および撮像手段を備える画像処理装置によって実行される画像処理方法であって、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、予め作成され、前記位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を前記記憶手段に記憶するステップと、前記撮像手段により、前記位置決めマークと同じ淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材である検査対象物の撮像を行うステップと、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出するステップとを有し、前記記憶手段は、前記正解画像の基になる撮像画像から、予め作成され、前記正解画像の周辺の、前記位置決めマークとは形状が異なる前記基材の画像を含む粗検索用画像をさらに記憶し、前記位置決めマークの位置を検出するステップでは、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、その領域から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出するので、淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、位置決めマークを精度良く検出することができる。
【００７７】
また、粗検索用画像に含まれるより多くの情報によって位置決めマークの安定した検出が可能になる。
【００７９】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の画像処理方法において、前記正解画像は、当該正解画像の作成の基になる撮像画像から、各画素の濃度を利用して作成されるので、オペレータの負担が低減し、汎用性が向上する。
【００８１】
請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の画像処理方法において、前記位置決めマークの位置を検出するステップの前に、前記正解画像を分割して複数の分割画像を作成するステップをさらに有し、前記位置決めマークの位置を検出するステップでは、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、前記正解画像および前記複数の分割画像の各々を用いて、前記領域から前記位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を前記位置決めマークの位置として検出するので、検査対象物の撮像画像に、位置決めマークが部分的に欠損するなどの大きな阻害要因がある場合でも、位置決めマークを確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基本構成の画像処理装置の一機能（位置決めマーク検出機能）を示すブロック図である。
【図２】 基本構成の画像処理装置全体の構成図である。
【図３】 基本構成の画像処理装置により利用される正解画像の説明図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【図４】 第１実施形態の画像処理装置の一機能（位置決めマーク検出機能）を示すブロック図である。
【図５】 第１実施形態の画像処理装置により利用される粗検索用画像の説明図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【図６】 第１実施形態の位置決めマークの検出方法の説明図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【図７】 第１実施形態の位置決めマークの検出方法の説明図である。
【図８】 第１参考例の画像処理装置の一機能（位置決めマーク検出機能）を示すブロック図である。
【図９】 第１参考例の画像処理装置により利用される正解画像の説明図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【図１０】 本出願人により特願２０００−３８０９７２で別途提案されている画像処理方法の説明図である。
【図１１】 第２実施形態の画像処理装置の一機能（位置決めマーク検出機能）を示すブロック図である。
【図１２】 第２実施形態の画像処理装置により利用される粗検索用画像の説明図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【図１３】 第２参考例の画像処理装置の一機能（位置決めマーク検出機能）を示すブロック図である。
【図１４】 第２参考例の画像処理装置による位置決めマークの検出方法の説明図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【図１５】 第２参考例の画像処理装置による位置決めマークの検出方法の説明図である。
【図１６】 第２参考例の画像処理装置の一機能（位置決めマーク検出機能）を示すブロック図である。
【図１７】 液晶表示装置の基材の撮像画像を示す図であって、表示装置上に表示された中間画像をプリンタで印刷出力して得た図面に代わる写真である。
【符号の説明】
１ 撮像部
２ 画像メモリ
３ 正解画像作成部
４ 粗検索用画像作成部
５，５ａ，５ｂ，５ｃ 記憶部
６ 正解画像分割部
７，７ａ，７ｂ，７ｃ 検出部
Claims (6)
- 淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、予め作成され、前記位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を記憶する記憶手段と、
前記位置決めマークと同じ淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材である検査対象物の撮像を行う撮像手段と、
この撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出する検出手段とを備え、
前記記憶手段は、前記正解画像の基になる撮像画像から、予め作成され、前記正解画像の周辺の、前記位置決めマークとは形状が異なる前記基材の画像を含む粗検索用画像をさらに記憶し、
前記検出手段は、前記撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、その領域から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出することを特徴とする画像処理装置。 - 前記正解画像の作成の基になる撮像画像から、各画素の濃度を利用して前記粗検索用画像を作成する粗検索用画像作成手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
- 前記正解画像を分割して複数の分割画像を作成する正解画像分割手段をさらに備え、前記検出手段は、前記撮像手段の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、前記正解画像および前記複数の分割画像の各々を用いて、前記領域から前記位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を前記位置決めマークの位置として検出することを特徴とする請求項１または２記載の画像処理装置。
- 記憶手段および撮像手段を備える画像処理装置によって実行される画像処理方法であって、
淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材の撮像で得られた撮像画像から、予め作成され、前記位置決めマークとこの背景とのコントラストが鮮明となる正解画像を前記記憶手段に記憶するステップと、
前記撮像手段により、前記位置決めマークと同じ淡い画像となる位置決めマークの入った透明または半透明の基材である検査対象物の撮像を行うステップと、
前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出するステップとを有し、
前記記憶手段は、前記正解画像の基になる撮像画像から、予め作成され、前記正解画像の周辺の、前記位置決めマークとは形状が異なる前記基材の画像を含む粗検索用画像をさらに記憶し、
前記位置決めマークの位置を検出するステップでは、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、その領域から前記正解画像を用いて前記位置決めマークの位置を検出する
ことを特徴とする画像処理方法。 - 前記正解画像は、当該正解画像の作成の基になる撮像画像から、各画素の濃度を利用して作成されることを特徴とする請求項４記載の画像処理方法。
- 前記位置決めマークの位置を検出するステップの前に、前記正解画像を分割して複数の分割画像を作成するステップをさらに有し、
前記位置決めマークの位置を検出するステップでは、前記検査対象物の撮像で得られた撮像画像から前記粗検索用画像を用いて前記正解画像を含む領域を少なくとも１つ探索し、前記正解画像および前記複数の分割画像の各々を用いて、前記領域から前記位置決めマークの位置の検出を行い、これらの検出結果から最も一致度が高くなった位置を前記位置決めマークの位置として検出する
ことを特徴とする請求項４または５記載の画像処理方法。
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