JP5413283B2 - Focus shift detection device, focus shift detection method and program - Google Patents

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Description

本発明は、焦点ズレ検出装置、焦点ズレ検出方法およびプログラムに関し、特に、搬送される被検査体の欠陥を検出するために表面を撮像する撮像装置の光学系への適用に好適な技術に関する。   The present invention relates to a focus shift detection apparatus, a focus shift detection method, and a program, and more particularly, to a technique suitable for application to an optical system of an image pickup apparatus that picks up an image of a surface in order to detect a defect of an object to be inspected.

従来から、被検査体の表面の欠陥を検査するための技術(探傷処理)は種々のものが知られている。例えば、撮像装置を用いて被検査体の表面を撮像して画像データを取得して、取得した画像データの輝度を平均化した値と元の画像データの輝度との差分を計算し、当該差分と閾値との比較結果に基づいて欠陥を検出する方法等が実施されている。   Conventionally, various techniques (inspection processing) for inspecting defects on the surface of an object to be inspected are known. For example, the surface of the object to be inspected is imaged using an imaging device to acquire image data, and the difference between the value obtained by averaging the luminance of the acquired image data and the luminance of the original image data is calculated. A method for detecting a defect based on the comparison result between the threshold value and the threshold value has been implemented.

このような被検査体の表面の探傷を行う表面欠陥検査装置では、撮像装置により撮像された画像から欠陥を検出するため、高い精度で欠陥を検出するには撮像装置の光学系の焦点を被検査体の表面に合わせておくことが重要である。しかし、表面欠陥検査装置における機械的な振動によって撮像装置のレンズが合焦点位置(撮像装置の焦点が被検査体の表面に合致するときのレンズ位置)からずれてしまったり、メンテナンス等の際に撮像装置を移動させてしまったりすることによって、撮像装置のレンズ位置を合焦点位置から移動させてしまうことがある。このため、撮像装置の焦点が合っているか否かを確認し、焦点がずれている場合には撮像装置の焦点調整作業を行う必要がある。   In such a surface defect inspection apparatus that performs flaw detection on the surface of an object to be inspected, a defect is detected from an image captured by the imaging apparatus. Therefore, in order to detect a defect with high accuracy, the focus of the optical system of the imaging apparatus is covered. It is important to match the surface of the specimen. However, the mechanical vibration in the surface defect inspection device causes the lens of the imaging device to deviate from the in-focus position (the lens position when the focus of the imaging device matches the surface of the object to be inspected) or during maintenance. By moving the imaging apparatus, the lens position of the imaging apparatus may be moved from the in-focus position. For this reason, it is necessary to confirm whether or not the imaging apparatus is in focus, and when the focus is out of focus, it is necessary to perform focus adjustment work for the imaging apparatus.

このように、撮像装置の焦点が合っているか否かを検出する装置として、例えば特許文献1には、所定の検査パターンを用いて、隣接画素の差分の絶対値の合計と画素の平均値との比に基づいて、定期的にカメラの焦点が合っているか否かを判断する光学的検査装置が開示されている。また、特許文献2には、オートフォーカスカメラ装置において、隣接画素の差分絶対値の合計を用いて算出された最大点に基づいて、カメラ装置の焦点を合わせる方法が開示されている。   As described above, as an apparatus for detecting whether or not the imaging apparatus is in focus, for example, Patent Document 1 discloses that a predetermined inspection pattern is used to calculate a sum of absolute values of differences between adjacent pixels and an average value of pixels. An optical inspection apparatus that periodically determines whether or not the camera is in focus based on the ratio is disclosed. Patent Document 2 discloses a method of focusing the camera apparatus based on the maximum point calculated using the sum of absolute difference values of adjacent pixels in the autofocus camera apparatus.

特開2002−318343号公報JP 2002-318343 A 特開平06−113187号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-113187

上記特許文献1は同一の検査パターンに対して評価値を算出し、上記特許文献2は同一被写体について評価値を算出して、合焦の程度を判定している。しかし、鉄鋼圧延ライン等における通常探傷中においては、搬送される被検査体の表面を撮像する。この場合、同一の被写体を撮影することはないため、上記特許文献1、2のような評価値を用いることはできない。これは、評価対象とする画像データが変化すると評価値が大きく変化してしまうので、異なる画像データ間では評価値を比較することができないからである。したがって、これらの方法では探傷中においては撮像装置の焦点がずれてもこれを検知することができない。このため、振動等により、時間の経過とともに撮像装置のずれが増大する場合には、表面欠陥検査装置の検出精度が劣化してしまい、不良品を流出させてしまう。   Patent Document 1 calculates an evaluation value for the same inspection pattern, and Patent Document 2 calculates an evaluation value for the same subject to determine the degree of focusing. However, during normal flaw detection in a steel rolling line or the like, the surface of the object to be inspected is imaged. In this case, since the same subject is not photographed, the evaluation values as in Patent Documents 1 and 2 cannot be used. This is because when the image data to be evaluated changes, the evaluation value changes greatly, so that the evaluation values cannot be compared between different image data. Therefore, in these methods, even if the focus of the imaging device is deviated during flaw detection, this cannot be detected. For this reason, when the deviation of the imaging device increases with time due to vibration or the like, the detection accuracy of the surface defect inspection device deteriorates, and a defective product flows out.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、探傷中においても撮像装置の焦点ズレを検知することができ、判定精度の劣化による不良品の流出等を防止することが可能な、新規かつ改良された焦点ズレ検出装置、焦点ズレ検出方法およびプログラムを提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to detect a focus shift of an imaging apparatus even during flaw detection, and to detect defective products due to a deterioration in determination accuracy. It is an object of the present invention to provide a new and improved focus shift detection device, focus shift detection method and program capable of preventing outflow and the like.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、搬送される被検査体の表面を撮像装置により撮像した画像データに基づいて、表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置において、撮像装置の焦点ズレを検出する焦点ズレ検出装置が提供される。かかる焦点ズレ検出装置は、画像データの画像信号を2次元配列された周波数成分に変換する変換演算を行う演算部と、画像データの周波数成分の2次元配列を、所定の規則に基づいて、1次元配列に変換する配列変換部と、1次元配列に変換された周波数成分の一部によって形成される波形の傾きに基づいて、撮像装置の焦点ズレの有無を判定する焦点ズレ判定部と、を備え、演算部は、画像データを所定サイズのブロックに分割する画像分割部と、画像データを分割して生成された各ブロックを、離散コサイン変換を用いて2次元配列された周波数成分に変換し、2次元配列された周波数成分毎に、各ブロックの2次元配列された周波数成分の絶対値を加算して全ブロックに対する平均をとることにより平均周波数成分絶対値を算出するDCT演算部と、をさらに備え、配列変換部は、2次元配列された周波数成分に変換された画像データを、低い周波数成分から高い周波数成分の順にジグザグスキャンすることにより読み取り、1次元配列に変換して、画像データの2次元配列から1次元配列へ変換するときの周波数成分の読み取り順序で、画像データの平均周波数成分絶対値の対数値を配列して、傾きを算出するための波形を形成し、焦点ズレ判定部は、1次元配列に変換された周波数成分を直線近似することにより、波形の傾きを算出することを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, in a surface defect inspection apparatus that inspects a surface defect based on image data obtained by imaging the surface of an object to be inspected by an imaging apparatus, the imaging apparatus There is provided a focus shift detection device for detecting a focus shift. Such a defocus detection apparatus includes a calculation unit that performs a conversion operation for converting an image signal of image data into two-dimensionally arranged frequency components, and a two-dimensional array of frequency components of image data based on a predetermined rule. An array conversion unit that converts to a dimensional array, and a focus shift determination unit that determines the presence or absence of a focus shift of the imaging device based on a slope of a waveform formed by a part of the frequency component converted to the one-dimensional array. And an arithmetic unit that divides the image data into blocks of a predetermined size and converts each block generated by dividing the image data into two-dimensionally arranged frequency components using discrete cosine transform. For each two-dimensionally arranged frequency component, the absolute value of the two-dimensionally arranged frequency component of each block is added and the average for all blocks is calculated to calculate the average frequency component absolute value. A CT operation unit, and the array conversion unit reads the image data converted into the two-dimensionally arranged frequency components by performing zigzag scanning in order from the low frequency component to the high frequency component, and converts it into a one-dimensional array. Then, logarithm values of the average frequency component absolute values of the image data are arranged in the reading order of the frequency components when converting from the two-dimensional array of image data to the one-dimensional array, and a waveform for calculating the slope is formed. The focus shift determination unit calculates the slope of the waveform by linearly approximating the frequency component converted into the one-dimensional array .

本発明の焦点ズレ検出装置は、撮像装置によって撮像した画像データの画像信号を2次元配列された周波数成分に変換し、さらに当該周波数成分を所定の規則に基づいて1次元配列に変換したデータに基づいて、撮像装置の焦点ズレの有無を判定する。これにより、焦点ズレの程度を評価するための画像データが変化する場合であっても、撮像装置の焦点ズレを検出することができる。   The focus shift detection device of the present invention converts an image signal of image data captured by an imaging device into two-dimensionally arranged frequency components, and further converts the frequency components into data that is converted into a one-dimensional array based on a predetermined rule. Based on this, it is determined whether or not there is a focus shift of the imaging apparatus. Thereby, even when the image data for evaluating the degree of focus shift changes, the focus shift of the imaging apparatus can be detected.

焦点ズレ判定部は、1次元配列に変換された周波数成分のうち、低い周波数成分を用いて形成される波形の傾きを算出してもよい。   The focus shift determination unit may calculate the slope of a waveform formed using a lower frequency component among the frequency components converted into a one-dimensional array.

また、焦点ズレ判定部は、画像データの2次元配列から1次元配列へ変換するときに、直流の周波数成分を除いて、波形の傾きを算出してもよい。   Further, the focus shift determination unit may calculate the slope of the waveform excluding the DC frequency component when converting the two-dimensional array of image data to the one-dimensional array.

焦点ズレ判定部は、傾きの絶対値が所定の閾値より小さいとき、撮像装置の焦点ズレ無しと判定し、傾きの絶対値が所定の閾値以上のとき、撮像装置の焦点ズレ有りと判定することができる。   The focus shift determination unit determines that there is no focus shift of the imaging device when the absolute value of the tilt is smaller than a predetermined threshold, and determines that there is focus shift of the image capture device when the absolute value of the tilt is equal to or greater than the predetermined threshold. Can do.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、搬送される被検査体の表面を撮像装置により撮像した画像データに基づいて、表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置の、撮像装置の焦点ズレを検出する焦点ズレ検出方法が提供される。かかる焦点ズレ検出方法では、画像データの画像信号を2次元配列された周波数成分に変換する変換演算を行う演算ステップと、画像データの周波数成分の2次元配列を、所定の規則に基づいて、1次元配列に変換する配列変換ステップと、1次元配列に変換された周波数成分の一部によって形成される波形の傾きに基づいて、撮像装置の焦点ズレの有無を判定する焦点ズレ判定ステップと、を含み、演算ステップは、画像データを所定サイズのブロックに分割する画像分割ステップと、画像データを分割して生成された各ブロックを、離散コサイン変換を用いて2次元配列された周波数成分に変換し、2次元配列された周波数成分毎に、各ブロックの2次元配列された周波数成分の絶対値を加算して全ブロックに対する平均をとることにより平均周波数成分絶対値を算出するDCT演算ステップと、を含み、配列変換ステップでは、2次元配列された周波数成分に変換された画像データを、低い周波数成分から高い周波数成分の順にジグザグスキャンすることにより読み取り、1次元配列に変換して、画像データの2次元配列から1次元配列へ変換するときの周波数成分の読み取り順序で、画像データの平均周波数成分絶対値の対数値を配列して、傾きを算出するための波形を形成し、焦点ズレ判定ステップでは、1次元配列に変換された周波数成分を直線近似することにより、波形の傾きを算出することを特徴とする。
In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, there is provided a surface defect inspection apparatus for inspecting surface defects based on image data obtained by imaging the surface of an object to be inspected by an imaging apparatus. A focus shift detection method for detecting a focus shift of an imaging apparatus is provided. In such a defocus detection method, a calculation step for performing a conversion calculation for converting an image signal of image data into a two-dimensionally arranged frequency component and a two-dimensional arrangement of the frequency component of the image data are based on a predetermined rule. An array conversion step for converting into a dimensional array, and a focus shift determination step for determining the presence or absence of a focus shift of the imaging device based on a slope of a waveform formed by a part of the frequency component converted into a one-dimensional array. seen including, calculation step, converts an image dividing step of dividing the image data into blocks of a predetermined size, each block generated by dividing the image data, a two-dimensional array of frequency components using a discrete cosine transform For each two-dimensionally arranged frequency component, the absolute value of the two-dimensionally arranged frequency component of each block is added to obtain an average for all blocks. A DCT calculation step for calculating an absolute value of the average frequency component, and in the array conversion step, the image data converted into the two-dimensionally arranged frequency component is zigzag scanned in order from the low frequency component to the high frequency component. Read, convert to one-dimensional array, arrange logarithm of absolute value of average frequency component of image data in order of reading frequency component when converting from two-dimensional array of image data to one-dimensional array, A waveform for calculation is formed, and in the focus shift determination step, the slope of the waveform is calculated by linearly approximating the frequency component converted into a one-dimensional array .

さらに、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータに上記の焦点ズレ検出装置として機能させるためのプログラムが提供される。かかるプログラムは、コンピュータが備える記憶装置に格納され、コンピュータが備えるCPUに読み込まれて実行されることにより、そのコンピュータを上記の焦点ズレ検出装置として機能させる。また、当該プログラムが記録された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供される。記録媒体は、例えば磁気ディスクや光ディスクなどである。   Furthermore, in order to solve the above-described problems, according to another aspect of the present invention, a program for causing a computer to function as the above-described defocus detection apparatus is provided. Such a program is stored in a storage device included in the computer, and is read and executed by a CPU included in the computer, thereby causing the computer to function as the focus shift detection device. A computer-readable recording medium on which the program is recorded is also provided. The recording medium is, for example, a magnetic disk or an optical disk.

以上説明したように本発明によれば、探傷中においても撮像装置の焦点ズレを検知することができ、判定精度の劣化による不良品の流出等を防止することが可能な焦点ズレ検出装置、焦点ズレ検出方法およびプログラムを提供することができる。   As described above, according to the present invention, the focus shift of the imaging apparatus can be detected even during flaw detection, and the focus shift detection apparatus and focus that can prevent the outflow of defective products due to the deterioration of the determination accuracy. A deviation detection method and program can be provided.

本発明の実施形態に係る欠陥検査処理を適用する典型的な鉄鋼圧延ラインを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the typical steel rolling line to which the defect inspection process which concerns on embodiment of this invention is applied. 欠陥検査処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a defect inspection process. 同実施形態に係る画像処理装置の焦点ズレ検出手段の機能構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the function structure of the focus shift | offset | difference detection means of the image processing apparatus which concerns on the embodiment. 焦点ズレ検出手段による焦点ズレ検出方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the focus shift detection method by a focus shift detection means. 焦点ズレ検出手段による焦点ズレ検出方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the focus shift detection method by a focus shift detection means. DCT演算部による2次元離散コサイン変換を用いたDCT係数の算出処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the calculation process of the DCT coefficient using the two-dimensional discrete cosine transform by a DCT calculating part. 直線近似に用いたデータ数を変化させたときの、焦点ズレ判定部により算出された直線の傾きと焦点ズレの程度との関係とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the inclination of the straight line calculated by the focus shift | offset | difference determination part and the focus shift | offset | difference when changing the data number used for the straight line approximation. 原画データに対するインデックスとDCT係数の絶対値の平均の対数との関係を示す波形と当該波形を直線近似して得られた直線とを表すグラフと、検証対象である画像とを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the graph showing the relationship between the index with respect to original image data, and the logarithm of the average of the absolute value of a DCT coefficient, the straight line obtained by carrying out the linear approximation of the said waveform, and the image which is verification object. . 焦点ズレの程度が「1」である画像データに対するインデックスとDCT係数の絶対値の平均の対数との関係を示す波形と当該波形を直線近似して得られた直線とを表すグラフと、検証対象である画像とを示す説明図である。A graph representing a waveform indicating the relationship between an index for image data having a degree of defocus of “1” and the average logarithm of the absolute value of the DCT coefficient, and a straight line obtained by linear approximation of the waveform, and a verification target It is explanatory drawing which shows the image which is. 焦点ズレの程度が「2」である画像データに対するインデックスとDCT係数の絶対値の平均の対数との関係を示す波形と当該波形を直線近似して得られた直線とを表すグラフと、検証対象である画像とを示す説明図である。A graph representing a waveform indicating the relationship between an index for image data with a degree of defocus of "2" and the average logarithm of the absolute value of the DCT coefficient, and a straight line obtained by linear approximation of the waveform, and a verification target It is explanatory drawing which shows the image which is. 同実施形態に係る画像処理装置の一ハードウェア構成例を示すブロック図である。2 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of an image processing apparatus according to the embodiment. FIG.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

<1.鉄鋼圧延ラインにおける欠陥検査の概要>
[鉄鋼圧延ラインの概略構成]
まず、図1を参照して、本発明の実施形態に係る欠陥検査処理を適用する鉄鋼圧延ラインの概略構成について説明する。なお、図1は、本実施形態に係る欠陥検査処理を適用する典型的な鉄鋼圧延ラインを示す説明図である。
<1. Outline of defect inspection in steel rolling line>
[Schematic configuration of steel rolling line]
First, a schematic configuration of a steel rolling line to which a defect inspection process according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. In addition, FIG. 1 is explanatory drawing which shows the typical steel rolling line to which the defect inspection process which concerns on this embodiment is applied.

鉄鋼圧延ラインは、ラインの始点である巻出しリール10と、終点である巻取りリール50と、これらのリール間で被検査体である鋼板20を進行させる搬送ロール30と、圧延処理を行う圧延ロール40とからなる。圧延ロール40と巻取りリール50との間には、鋼板20の表面に光を出射するための照明60および鋼板20の表面を撮像するための撮像手段であるカメラ70が配置されている。カメラ70は、照明60から出射され、鋼板90の表面において反射した光がカメラ70に入力するように設けられている。また、カメラ70は、被検査体である鋼板20の表面との相対的な位置が常に一定となるように設けられている。カメラ70は、画像メモリ80に接続されており、撮像した画像を画像メモリ80へ出力する。また、欠陥検査処理を行う画像処理装置90には、画像メモリ80と表示装置100とが接続されている。   The steel rolling line includes an unwinding reel 10 that is a starting point of the line, a winding reel 50 that is an end point, a transport roll 30 that advances a steel plate 20 that is an object to be inspected between these reels, and a rolling that performs a rolling process. And roll 40. Between the rolling roll 40 and the take-up reel 50, an illumination 60 for emitting light to the surface of the steel plate 20 and a camera 70 which is an imaging means for imaging the surface of the steel plate 20 are arranged. The camera 70 is provided so that light emitted from the illumination 60 and reflected by the surface of the steel plate 90 is input to the camera 70. Moreover, the camera 70 is provided so that the relative position with respect to the surface of the steel plate 20 which is a to-be-inspected object is always constant. The camera 70 is connected to the image memory 80 and outputs the captured image to the image memory 80. An image memory 80 and a display device 100 are connected to the image processing apparatus 90 that performs defect inspection processing.

巻出しリール10から送出された帯状の鋼板20は、搬送ロール30によって図1の矢印方向に進められて圧延機40で圧延処理された後、巻取りリール50により巻き取られる。一方、鋼板20の表面の欠陥検査は、圧延処理された鋼板20に照明60を用いて光を当て、その表面をカメラ70で撮像した画像データに基づき行われる。撮像された画像データは、各画素の輝度を記録したものであり、画像はその集合体として表示される。画像データは、画像メモリ80に記憶され、画像処理装置90において欠陥検査処理した後、検査結果が表示装置100に表示される。   The strip-shaped steel sheet 20 sent out from the unwinding reel 10 is advanced in the direction of the arrow in FIG. 1 by the transport roll 30 and rolled by the rolling mill 40, and then taken up by the take-up reel 50. On the other hand, the defect inspection of the surface of the steel plate 20 is performed based on image data obtained by applying light to the rolled steel plate 20 using the illumination 60 and capturing the surface with the camera 70. The captured image data records the luminance of each pixel, and the image is displayed as an aggregate. The image data is stored in the image memory 80, and after the defect inspection process is performed in the image processing device 90, the inspection result is displayed on the display device 100.

[欠陥検査処理の概要]
次いで、図2に基づいて、画像処理装置90により行われる欠陥検査処理の手順について説明する。なお、図2は、欠陥検査処理を示すフローチャートである。
[Overview of defect inspection process]
Next, a procedure of defect inspection processing performed by the image processing apparatus 90 will be described based on FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the defect inspection process.

まず、画像処理装置90は、画像メモリ80に記憶された被検査体表面の画像データを取り込むと(ステップS10)、シェーディング補正等により画像データの輝度の正規化処理を行う(ステップS20)。正規化処理は、照明むらを補正することを目的として、欠陥のない画像データとの減算、または欠陥のない画像データを分母とする除算で行われる。代替的に、取り込んだ画像データをローパスフィルタにより平滑化して輝度のムラ成分のみを取り出し、減算または除算を行うことで正規化処理してもよい。正規化処理における減算または除算は、画素毎に行われる。正規化処理が減算による場合には、正規化基準値が0となり、除算による場合には正規化基準値は1となる。このような正規化処理を行うことにより、輝度正規化画像データを取得することができる。   First, when the image processing apparatus 90 takes in the image data of the surface of the object to be inspected stored in the image memory 80 (step S10), the image processing apparatus 90 performs normalization processing of the luminance of the image data by shading correction or the like (step S20). The normalization process is performed by subtraction with image data without defects or division with image data without defects as a denominator for the purpose of correcting illumination unevenness. Alternatively, the captured image data may be smoothed by a low-pass filter to extract only the luminance unevenness component, and normalization processing may be performed by performing subtraction or division. Subtraction or division in the normalization process is performed for each pixel. When the normalization process is subtraction, the normalization reference value is 0, and when it is division, the normalization reference value is 1. By performing such normalization processing, luminance normalized image data can be acquired.

次いで、画像処理装置90は、輝度正規化画像データを所定の閾値に基づいて二値化し、二値化画像データを取得する(ステップS30)。所定の閾値は、鋼板の表面上の疵部分と健全部分での輝度の違いから疵サンプル等で実験的に設定された、疵とみなす部分を特定するための値である。画像処理装置90は、輝度正規化画像データの各画素について、正規化された輝度が所定の閾値範囲を超える場合には疵候補有りとし、正規化された輝度が所定の閾値範囲内に収まる場合には疵候補無しと判定する。これにより、輝度正規化画像データから、各画素が疵候補有り、または疵候補無しのいずれかを示す値を有する二値化画像データが生成される。   Next, the image processing device 90 binarizes the luminance normalized image data based on a predetermined threshold value, and acquires binarized image data (step S30). The predetermined threshold value is a value for specifying a portion to be regarded as a wrinkle that is experimentally set with a wrinkle sample or the like from the difference in luminance between the wrinkle portion on the surface of the steel plate and a healthy portion. When the normalized luminance exceeds a predetermined threshold range for each pixel of the luminance normalized image data, the image processing apparatus 90 determines that there is a defect candidate, and the normalized luminance falls within the predetermined threshold range It is determined that there is no defect candidate. As a result, binary image data having a value indicating whether each pixel has a wrinkle candidate or no wrinkle candidate is generated from the luminance normalized image data.

さらに、画像処理装置90は、二値化画像データに対し、隣接している疵候補有りの部分を1つのグループとして扱い、離間している疵候補有りのグループをそれぞれ異なるものと扱うために、ラベリング処理を行う(ステップS40)。ラベリング処理は、各グループに対してラベル番号を順に割り当てる処理である。画像処理装置90は、二値化画像データから互いに隣接している疵候補有りの二値化画像の画素を1つの欠陥グループとして扱い、離間している各欠陥グループに対して連続したラベル番号を順に付していく。ラベル番号は、例えば、画像の左から右、上から下の優先順序で付すようにしてもよい。これにより、二値化画像データから、欠陥グループ毎にラベル番号が付されたラベル画像データが生成される。   Furthermore, the image processing apparatus 90 treats the adjacent wrinkle candidate portion as one group and the separated wrinkle candidate portions as different groups for the binarized image data. A labeling process is performed (step S40). The labeling process is a process of assigning a label number to each group in order. The image processing apparatus 90 treats the pixels of the binarized image with the wrinkle candidate adjacent to each other from the binarized image data as one defect group, and assigns consecutive label numbers to the separated defect groups. It will be attached in order. For example, the label numbers may be assigned in order of priority from left to right and from top to bottom of the image. Thereby, label image data to which a label number is assigned for each defect group is generated from the binarized image data.

その後、画像処理装置90は、ラベル画像データから欠陥の特徴を抽出する(ステップS50)。欠陥の特徴としては、例えば疵の大きさや形状がある。この場合、欠陥グループの面積や存在領域をラベル画像データから抽出すればよく、例えばラベリング画像に基づく方法を用いて同一ラベル番号の画素数をカウントする等の方法を用いてもよい。   Thereafter, the image processing apparatus 90 extracts the feature of the defect from the label image data (Step S50). The defect features include, for example, the size and shape of the wrinkles. In this case, the area and existence area of the defect group may be extracted from the label image data. For example, a method of counting the number of pixels with the same label number using a method based on a labeling image may be used.

次いで、欠陥の特徴抽出により得られた特徴量に基づいて、欠陥の判定が行われる(ステップS60)。欠陥の判定には、例えば樹枝状理論やニューラルネットワーク等を用いることができる。判定される欠陥種別としては、例えば鋼板の欠陥の場合には、へげ(Scab)、ブローホール(BlowHole)、スリバー(Sliver)、スキンインクルージョン(Skin Inclusion)、スケール(Scale)、ガウジ(Gouge)等がある。   Next, the defect is determined based on the feature amount obtained by the feature extraction of the defect (step S60). For example, a dendritic theory or a neural network can be used for determining the defect. As the defect types to be determined, for example, in the case of a defect in a steel plate, Scab, Blowhole, Sliver, Skin Inclusion, Scale, Scale, Gouge Etc.

画像処理装置90は、欠陥を判定すると、欠陥種別等を示す判定結果を表示装置100に表示させる(ステップS70)。判定結果の出力先は、印字装置やディスク記録装置等のように何らかの媒体への出力装置であってもよいし、解析装置や送信装置等のようにさらに別処理を行うための装置等であってもよい。   When determining the defect, the image processing apparatus 90 displays a determination result indicating the defect type or the like on the display device 100 (step S70). The output destination of the determination result may be an output device to some medium such as a printing device or a disk recording device, or a device for performing another process such as an analysis device or a transmission device. May be.

このように、鉄鋼圧延ラインにて搬送される鋼板20をカメラ70によって撮像した画像データを用いて、鋼板20の表面に生じた疵等の欠陥を検出することができる。   In this manner, defects such as wrinkles generated on the surface of the steel plate 20 can be detected using the image data obtained by capturing the steel plate 20 conveyed by the steel rolling line with the camera 70.

<2.表面検査処理>
鉄鋼圧延ラインにて搬送されている鋼板20の表面に対する欠陥検査処理は、カメラ70により撮像した画像データに基づいて行われるため、画像データのピントがずれていると疵等を検出することができなくなり、欠陥の判定の精度が低下する。そうすると、欠陥が存在するにも関わらずこれを検出できない可能性もあり、不良品の流出を招くことになる。そこで、本実施形態に係る画像処理装置90は、カメラ70のレンズ位置が合焦点位置からずれたことを検知する焦点ズレ検出手段を備える。以下、図3〜図7に基づいて、画像処理装置90の焦点ズレ検出手段と、これによる焦点ズレ検出方法について詳細に説明していく。
<2. Surface inspection process>
Since the defect inspection process for the surface of the steel plate 20 being conveyed by the steel rolling line is performed based on the image data captured by the camera 70, it is possible to detect wrinkles and the like when the image data is out of focus. As a result, the accuracy of defect determination is reduced. In this case, there is a possibility that the defect cannot be detected although there is a defect, leading to the outflow of defective products. Therefore, the image processing apparatus 90 according to the present embodiment includes a focus shift detection unit that detects that the lens position of the camera 70 has shifted from the in-focus position. In the following, the focus shift detection means of the image processing apparatus 90 and the focus shift detection method using this will be described in detail with reference to FIGS.

[焦点ズレ検出手段の構成]
まず、図3に基づいて、本実施形態に係る画像処理装置90の焦点ズレ検出手段について説明する。図3は、本実施形態に係る画像処理装置90の焦点ズレ検出手段の機能構成を示すブロック図である。なお、図3では、画像処理装置90における焦点ズレ検出手段を構成する要素のみを記載しており、上述した欠陥検査処理等を行う要素については記載を省略している。
[Configuration of defocus detection means]
First, the defocus detection unit of the image processing apparatus 90 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration of the focus shift detection unit of the image processing apparatus 90 according to the present embodiment. In FIG. 3, only elements constituting the focus shift detection unit in the image processing apparatus 90 are described, and description of elements that perform the above-described defect inspection processing and the like is omitted.

焦点ズレ検出手段は、図3に示すように、画像取込部91と、画像分割部92と、DCT演算部93と、配列変換部94と、焦点ズレ判定部95と、出力部96とから構成される。本実施形態では、画像分割部92、DCT演算部93、および配列変換部94により、画像データの2次元空間周波数分布を、離散コサイン変換(DCT;Discrete Cosine Transform)を用いて1次元に配列する処理が行われる。   As shown in FIG. 3, the defocus detection unit includes an image capturing unit 91, an image dividing unit 92, a DCT calculation unit 93, an array conversion unit 94, a defocus determination unit 95, and an output unit 96. Composed. In the present embodiment, the image dividing unit 92, the DCT calculating unit 93, and the array converting unit 94 array the two-dimensional spatial frequency distribution of the image data in one dimension using a discrete cosine transform (DCT; Discrete Cosine Transform). Processing is performed.

画像取込部91は、画像メモリ80(図1参照)より、カメラ70のレンズ位置が合焦点位置からずれているか否かを判定するために用いる画像データを取り込む。画像メモリ80には、カメラ70が撮像した画像データが記憶されている。画像取込部91は、所定のタイミングで画像メモリ80に記憶された画像データを取り込み、取り込んだ画像データを画像分割部92へ出力する。画像データの取り込みタイミングは、例えば焦点ズレ判定処理を開始するタイミング等とすることができる。   The image capturing unit 91 captures image data used to determine whether or not the lens position of the camera 70 is shifted from the in-focus position from the image memory 80 (see FIG. 1). The image memory 80 stores image data captured by the camera 70. The image capturing unit 91 captures image data stored in the image memory 80 at a predetermined timing, and outputs the captured image data to the image dividing unit 92. The image data capture timing can be, for example, the timing for starting the focus shift determination process.

画像分割部92は、画像データを、n×n個(nは正の整数)の画素からなる複数のブロックに分割する。この際、画像分割部92は、各ブロックが重複しないように画像データの分割位置を決定する。画像分割部92は、画像データの分割位置を決定すると、DCT演算部93に対して離散コサイン変換処理の実行を指示する。   The image dividing unit 92 divides the image data into a plurality of blocks composed of n × n pixels (n is a positive integer). At this time, the image dividing unit 92 determines the division position of the image data so that the blocks do not overlap. When the image division unit 92 determines the division position of the image data, the image division unit 92 instructs the DCT calculation unit 93 to execute a discrete cosine transform process.

DCT演算部93は、画像データを分割して生成される各ブロックについて、離散コサイン変換を用いて、2次元配列された周波数成分であるDCT係数を算出する。離散コサイン変換は、画像信号を空間周波数成分へ変換する一手法であり、信号圧縮処理に広く利用されている。DCT演算部93は、画像データの各ブロックについて、各画素の情報である画像信号から、2次元離散コサイン変換の基底ベクトルを用いて、n×n個のDCT係数を算出する。そして、DCT演算部93は、各ブロックのDCT係数の絶対値をとり、n×n個の周波数成分について、DCT係数の絶対値から全ブロックの平均を算出することにより、平均周波数成分絶対値として平均DCT係数絶対値を得る。DCT演算部93は、画像データの平均DCT係数絶対値を算出すると、配列変換部94に対して2次元空間周波数分布を1次元配列に変換する配列変換処理の実行を指示する。   The DCT calculation unit 93 calculates DCT coefficients that are two-dimensionally arranged frequency components for each block generated by dividing the image data using discrete cosine transform. The discrete cosine transform is a technique for converting an image signal into a spatial frequency component, and is widely used for signal compression processing. The DCT calculation unit 93 calculates n × n DCT coefficients for each block of image data from an image signal that is information of each pixel using a basis vector of two-dimensional discrete cosine transform. Then, the DCT calculation unit 93 takes the absolute value of the DCT coefficient of each block and calculates the average of all blocks from the absolute value of the DCT coefficient for the n × n frequency components, thereby obtaining the average frequency component absolute value. Obtain the average DCT coefficient absolute value. After calculating the average DCT coefficient absolute value of the image data, the DCT calculation unit 93 instructs the array conversion unit 94 to execute an array conversion process for converting the two-dimensional spatial frequency distribution into a one-dimensional array.

配列変換部94は、画像データの2次元空間周波数分布を1次元配列に変換する。配列変換部94は、2次元配列された平均DCT係数絶対値を、所定の規則にしたがって1次元配列に配列し直す。所定の規則としては、例えば、低い周波数成分から高い周波数成分へとジグザグ状にスキャンするジグザグスキャンを用いることができる。ジグザグスキャンにより2次元配列を1次元配列に変換することで、隣接するデータ間の周波数成分の変化量を小さくできるので、1次元配列に変換して得られるデータの波形の形状を滑らかにすることができる。   The array conversion unit 94 converts the two-dimensional spatial frequency distribution of the image data into a one-dimensional array. The array conversion unit 94 rearranges the two-dimensionally arrayed average DCT coefficient absolute values into a one-dimensional array according to a predetermined rule. As the predetermined rule, for example, a zigzag scan in which zigzag scanning is performed from a low frequency component to a high frequency component can be used. By converting a two-dimensional array to a one-dimensional array by zigzag scanning, the amount of change in frequency components between adjacent data can be reduced, so the waveform shape of the data obtained by converting to a one-dimensional array can be made smooth. Can do.

また、配列変換部94は、画像データの2次元空間周波数分布を1次元配列に変換した後、各周波数成分のスキャン順序を表すインデックスと、平均DCT係数絶対値の対数をとった値(平均DCT係数対数値)との関係を表すグラフを作成する。配列変換部94は、グラフを作成すると、焦点ズレ判定部95に対して焦点ズレ判定処理の実行を指示する。   Further, the array conversion unit 94 converts the two-dimensional spatial frequency distribution of the image data into a one-dimensional array, and then takes a logarithm of the index representing the scan order of each frequency component and the average DCT coefficient absolute value (average DCT). A graph representing the relationship with the coefficient logarithm value) is created. When creating the graph, the array conversion unit 94 instructs the focus shift determination unit 95 to execute the focus shift determination process.

焦点ズレ判定部95は、配列変換部94により作成されたグラフに基づき、カメラ70のレンズ位置が合焦位置からずれているか否かを判定する。焦点ズレ判定部95は、配列変換部94により作成されたグラフより、所定の範囲内の周波数成分のデータを用いてグラフを直線近似する。直線近似には、例えば、最小二乗法等の一般的な手法を用いることができる。そして、焦点ズレ判定部95は、グラフを直線近似して得た直線の傾きの絶対値と所定の閾値とを比較して、その大小関係に基づきカメラ70のレンズ位置がずれているか否かを判定し、判定結果を出力部96へ出力する。   The defocus determination unit 95 determines whether the lens position of the camera 70 is deviated from the in-focus position based on the graph created by the array conversion unit 94. The defocus determination unit 95 linearly approximates the graph using data of frequency components within a predetermined range from the graph created by the array conversion unit 94. For the linear approximation, for example, a general method such as a least square method can be used. The defocus determination unit 95 compares the absolute value of the slope of the straight line obtained by linearly approximating the graph with a predetermined threshold value, and determines whether the lens position of the camera 70 is shifted based on the magnitude relationship. The determination is made, and the determination result is output to the output unit 96.

出力部96は、焦点ズレ判定部95から入力された判定結果を、ユーザに通知するために表示装置100へ出力する。出力部96は、画像メモリ80から取り込んだ画像データや、配列変換部94により作成されたグラフ等の情報も表示装置100へ出力して、表示させることができる。   The output unit 96 outputs the determination result input from the focus shift determination unit 95 to the display device 100 in order to notify the user. The output unit 96 can also output image data acquired from the image memory 80 and information such as a graph created by the array conversion unit 94 to the display device 100 for display.

以上、本実施形態に係る画像処理装置100の焦点ズレ検出手段の構成について説明した。   The configuration of the focus shift detection unit of the image processing apparatus 100 according to the present embodiment has been described above.

[焦点ズレ検出方法]
次に、図4〜図7に基づいて、画像処理装置90の焦点ズレ検出手段による焦点ズレ検出方法について説明する。なお、図4は、焦点ズレ検出手段による焦点ズレ検出方法を示すフローチャートである。図5は、焦点ズレ検出手段による焦点ズレ検出方法を示す説明図である。図6は、DCT演算部93による2次元離散コサイン変換を用いたDCT係数の算出処理を示す説明図である。図7は、直線近似に用いたデータ数を変化させたときの、焦点ズレ判定部95により算出された直線の傾きと焦点ズレの程度との関係とを示すグラフである。
[Defocus detection method]
Next, a focus shift detection method by the focus shift detection means of the image processing apparatus 90 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing a focus shift detection method by the focus shift detection means. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a focus shift detection method by the focus shift detection means. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a DCT coefficient calculation process using the two-dimensional discrete cosine transform by the DCT calculation unit 93. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the slope of the straight line calculated by the focus shift determination unit 95 and the degree of focus shift when the number of data used for the linear approximation is changed.

焦点ズレ検出手段による焦点ズレ検出方法では、図4に示すように、まず、画像取込部91により、画像メモリ80から画像データを画像処理装置90内へ取り込む(ステップS100)。画像メモリ80には、カメラ70により撮像された画像のフレーム画像または切り出し画像が画像データとして記憶されている。画像データの取り込みは、例えば焦点ズレ判定処理を開始するタイミングで行ってもよく、画像データが画像メモリ80に記録されたタイミングで行ってもよい。   In the focus shift detection method by the focus shift detection means, as shown in FIG. 4, first, the image capturing section 91 captures image data from the image memory 80 into the image processing apparatus 90 (step S100). In the image memory 80, a frame image or a cut-out image of an image captured by the camera 70 is stored as image data. For example, the image data may be taken in at the timing when the defocus determination process is started, or may be performed when the image data is recorded in the image memory 80.

画像メモリ80から画像が取り込まれると、画像分割部92により、画像データの分割が行われる(ステップS102)。かかるステップでは、画像分割部92は、画像データを、各ブロックが重複(ラップ)しないように、n×n個の画素からなるブロックに分割する。例えば、図5に示すように、画像データを、8×8個の画素からなるブロックに分割する場合、640×480個の画素からなる画像データは80×60、すなわち4800ブロックに分割される。   When an image is captured from the image memory 80, the image dividing unit 92 divides the image data (step S102). In such a step, the image dividing unit 92 divides the image data into blocks composed of n × n pixels so that the blocks do not overlap (wrap). For example, as shown in FIG. 5, when the image data is divided into blocks of 8 × 8 pixels, the image data of 640 × 480 pixels is divided into 80 × 60, that is, 4800 blocks.

画像データの分割位置が決定されると、DCT演算部93は、画像データの各ブロックについて、離散コサイン変換を行う(ステップS104)。DCT演算部93は、図6に示す2次元離散コサイン変換の基底ベクトルを用いて変換処理を行い、DCT係数を算出する。2次元離散コサイン変換では、n×n画素からなる1つのブロックについて、2次元離散コサイン変換の基底ベクトルとの内積を算出する。かかる内積の値がDCT係数となる。このとき、基底ベクトルの各基底は、ブロックのサイズと同一のサイズ(すなわち、n×n)を有している。離散コサイン変換は、直交変換であるため、変換後の係数もn×n個であり、したがって、1つのブロックに対して、n×n個のDCT係数が算出されることになる。例えば図5に示すように、8×8個の画素からなるブロックに対して64個のDCT係数が算出される。ここで、(0,0)成分は直流成分であり、他の成分は交流成分である。このように、DCT演算部93は、画像データの各ブロックについて、DCT係数を算出する。   When the division position of the image data is determined, the DCT calculation unit 93 performs discrete cosine transform for each block of the image data (step S104). The DCT calculation unit 93 performs a conversion process using the basis vector of the two-dimensional discrete cosine transform shown in FIG. 6, and calculates a DCT coefficient. In the two-dimensional discrete cosine transform, an inner product with a base vector of the two-dimensional discrete cosine transform is calculated for one block composed of n × n pixels. The value of the inner product is a DCT coefficient. At this time, each basis of the basis vector has the same size as the block size (ie, n × n). Since the discrete cosine transform is an orthogonal transform, there are n × n coefficients after conversion, and therefore n × n DCT coefficients are calculated for one block. For example, as shown in FIG. 5, 64 DCT coefficients are calculated for a block composed of 8 × 8 pixels. Here, the (0, 0) component is a direct current component, and the other components are alternating current components. As described above, the DCT calculation unit 93 calculates a DCT coefficient for each block of the image data.

次いで、DCT演算部93は、各ブロックのDCT係数の絶対値を算出し(ステップS106)、さらに全ブロックのDCT係数の絶対値の平均を算出する(ステップS108)。DCT演算部93は、各ブロックについてそれぞれ算出されたn×n個のDCT係数について絶対値をとる。そして、DCT演算部93は、画像データの全ブロックについて同一の周波数成分におけるDCT係数の絶対値を加算して平均をとり、平均DCT係数を算出する。例えば、各ブロックのDCT係数のうち、(0,0)成分の絶対値をとって加算し、当該加算値を全ブロック数で除算することにより、(0,0)成分における平均DCT係数絶対値を算出することができる。そして、DCT演算部93は、各ブロックのDCT係数の絶対値を算出し、最終的に、n×n個の全ブロックの平均DCT係数絶対値を算出する。   Next, the DCT calculator 93 calculates the absolute value of the DCT coefficient of each block (step S106), and further calculates the average of the absolute values of the DCT coefficients of all blocks (step S108). The DCT calculation unit 93 takes absolute values for the n × n DCT coefficients calculated for each block. Then, the DCT calculation unit 93 adds the absolute values of the DCT coefficients in the same frequency component for all the blocks of the image data, takes an average, and calculates the average DCT coefficient. For example, the absolute value of the average DCT coefficient in the (0, 0) component is obtained by taking and adding the absolute value of the (0, 0) component of the DCT coefficients of each block and dividing the added value by the total number of blocks. Can be calculated. Then, the DCT calculation unit 93 calculates the absolute value of the DCT coefficient of each block, and finally calculates the average DCT coefficient absolute value of all n × n blocks.

その後、配列変換部94により、n×n個の全ブロックの平均DCT係数絶対値は一列に並べられ、1次元配列とされる(ステップS110)。2次元配列から1次元配列への並べ替えは、例えば図5に示すように、ジグザグスキャンにより行われる。ジグザグスキャンでは、n×nに配列された平均DCT係数絶対値を、低い周波数成分(左上)から高い周波数成分(右下)に向かって順に一列に並べ、1次元配列とする。このとき、ジグザグスキャンによる周波数成分の読み取り順序を1から順に付したものをインデックスとする。   Thereafter, the array conversion unit 94 arranges the average DCT coefficient absolute values of all the n × n blocks in a line to form a one-dimensional array (step S110). The rearrangement from the two-dimensional array to the one-dimensional array is performed by zigzag scanning, for example, as shown in FIG. In the zigzag scan, average DCT coefficient absolute values arranged in n × n are arranged in a line in order from a low frequency component (upper left) to a high frequency component (lower right) to form a one-dimensional array. At this time, the index in which the reading order of frequency components by zigzag scanning is assigned in order from 1 is used.

そして、配列変換部94は、インデックスを横軸にとり、平均DCT係数絶対値の対数(平均DCT係数対数値)を縦軸にとったグラフを作成する(ステップS112)。かかるグラフより、周波数成分の変化に基づく平均DCT係数絶対値の変化を認識することができる。人工的に生成した格子状パターン等でない限り、このグラフの波形は、図5に示すように、インデックスの値が大きくなる、すなわち低い周波数成分から高い周波数成分に向かうにつれて、平均DCT係数対数値は徐々に小さくなる傾向があるものとなる。   Then, the array conversion unit 94 creates a graph in which the horizontal axis represents the index and the logarithm of the average DCT coefficient absolute value (average DCT coefficient logarithmic value) represents the vertical axis (step S112). From this graph, it is possible to recognize the change in the absolute value of the average DCT coefficient based on the change in the frequency component. As long as it is not an artificially generated lattice pattern or the like, the waveform of this graph has an average DCT coefficient logarithmic value as the index value increases, that is, from a low frequency component to a high frequency component, as shown in FIG. It tends to become gradually smaller.

次いで、焦点ズレ判定部95は、カメラ70のレンズ位置が合焦点位置からずれていないか判定するため、配列変換部94により作成されたグラフの傾きを算出する(ステップS114)。グラフの傾きは、例えば最小二乗法等の直線近似手法により求めることができる。ここで、グラフの傾きは、グラフを構成するn×n個のデータのうち、低い周波数成分のデータを用いて算出される。   Next, the focus shift determination unit 95 calculates the inclination of the graph created by the array conversion unit 94 in order to determine whether the lens position of the camera 70 is shifted from the in-focus position (step S114). The inclination of the graph can be obtained by a linear approximation method such as a least square method. Here, the slope of the graph is calculated using data of low frequency components among n × n pieces of data constituting the graph.

直線近似に用いるデータ数は、カメラ70のずれを認識することのできる直線の傾きを取得可能な個数とし、最大データ数を全データ数の1/2〜1/3程度とするのがよい。一般に、画像の代表的な特徴は低い周波数成分(すなわち、インデックスの値の小さいデータ)に含まれており、周波数成分の高い(すなわち、インデックスの値が大きい)成分はもともと値が小さい上に画像毎の変動が大きい。このため、インデックスの値が大きいデータを含めると直線の傾きのばらつきが増大し、ズレ量の推定精度が悪化する。   The number of data used for the linear approximation is preferably the number that can acquire the slope of the straight line that can recognize the deviation of the camera 70, and the maximum number of data is preferably about 1/2 to 1/3 of the total number of data. In general, typical characteristics of an image are included in a low frequency component (that is, data having a small index value), and a component having a high frequency component (that is, a large index value) is originally small in value. There are large fluctuations. For this reason, if data with a large index value is included, the variation in the slope of the straight line increases, and the estimation accuracy of the deviation amount deteriorates.

例えば、8×8個(64個)のデータからなるグラフにおいては、低い周波数成分のデータから30個より少ないデータを用いるのがよい。図7に、直線近似に用いるデータ数を変化させたときの、グラフの傾きとレンズ位置の合焦点位置からのずれの程度(焦点ズレの程度)との関係を示す。全データ数は64個である。ここで、焦点ズレの程度は、カメラ70が撮像した画像データのピントのずれの程度を定量的に表現したものであり、値が大きいほどピントのずれが大きい状態を示す。焦点ズレの程度「0」は、レンズ位置が合焦点位置からずれていない状態とする。   For example, in a graph composed of 8 × 8 (64) data, it is preferable to use less than 30 data from low frequency component data. FIG. 7 shows the relationship between the inclination of the graph and the degree of deviation of the lens position from the in-focus position (degree of focus deviation) when the number of data used for linear approximation is changed. The total number of data is 64. Here, the degree of defocus is a quantitative expression of the degree of defocus of image data captured by the camera 70, and the larger the value, the larger the defocus. The degree of defocus “0” is a state where the lens position is not deviated from the in-focus position.

図7に示すように、直線近似に用いるデータ数によって、焦点ズレの程度とグラフの傾きとの関係が変化する。例えば、直線近似に用いるデータ数が10個である場合には、焦点ズレの程度が大きくなるにつれてグラフの傾きの絶対値が大きくなる傾向にある。これに対して、直線近似に用いるデータ数が20個以上となると、グラフの傾きの絶対値は焦点ズレの程度が大きくなるにつれて大きくなるが、さらに焦点ズレの程度が大きくなるとグラフの傾きの絶対値は再び小さくなる。したがって、焦点ズレ検出手段により検出したい焦点ズレの程度に応じて、直線近似に用いるデータ数を決定するのがよい。   As shown in FIG. 7, the relationship between the degree of defocus and the inclination of the graph changes depending on the number of data used for linear approximation. For example, when the number of data used for linear approximation is 10, the absolute value of the slope of the graph tends to increase as the degree of focus shift increases. On the other hand, when the number of data used for linear approximation is 20 or more, the absolute value of the slope of the graph increases as the degree of defocus increases, but as the degree of defocus further increases, the absolute value of the slope of the graph increases. The value decreases again. Therefore, it is preferable to determine the number of data used for the linear approximation in accordance with the degree of focus shift to be detected by the focus shift detection means.

例えば、焦点ズレの程度が「2」となった場合を検出したい場合には、グラフの傾きの絶対値が、焦点ズレの程度が大きくなるにつれて、レンズ位置に合焦点位置からのずれがない状態(焦点ズレの程度が「0」)におけるグラフの傾きの絶対値よりも大きくなるデータ数とする。図7の例では、直線近似に用いるデータ数は30個より少ない値を設定すればよい。   For example, when it is desired to detect a case where the degree of defocus is “2”, the absolute value of the inclination of the graph is not shifted from the in-focus position as the degree of defocus increases. The number of data is greater than the absolute value of the slope of the graph when the degree of defocus is “0”. In the example of FIG. 7, the number of data used for linear approximation may be set to a value smaller than 30.

また、インデックスが1であるデータ、すなわち直流成分(0,0)のデータは直線近似するデータから除くようにする。これは、直流成分(0,0)のデータにはレンズ位置のずれに関する情報は含まれていないためであり、かかるデータを直線近似に用いるデータから除外することで、カメラ70のレンズ位置のずれを精度よく検出できるようにしている。   Further, data having an index of 1, that is, data of a direct current component (0, 0) is excluded from data that is linearly approximated. This is because the data of the DC component (0, 0) does not include information on the lens position shift. By excluding such data from the data used for the linear approximation, the lens position shift of the camera 70 is eliminated. Can be detected accurately.

ステップS114でグラフの傾きの絶対値を算出すると、焦点ズレ判定部95は、その傾きの絶対値が所定の閾値Thよりも小さいか否かを判定する(ステップS116)。本実施形態における焦点ズレ検出方法は、図7のグラフに現れているような、焦点ズレの程度が大きくなるにつれて直線の傾きの絶対値が大きくなる傾向を利用して、カメラ70のレンズ位置のずれが生じているか否かを判定する。所定の閾値Thには、例えば、焦点ズレの生じていない場合のグラフの傾きの絶対値と、焦点ズレが生じている場合の画像データから算出されたグラフの傾きの絶対値との中間値とすることができる。あるいは、焦点ズレ判定処理に用いる画像データとして、許容可能な判定精度における画像データに基づいて算出したグラフの傾きの絶対値としてもよい。   When the absolute value of the inclination of the graph is calculated in step S114, the focus shift determination unit 95 determines whether or not the absolute value of the inclination is smaller than a predetermined threshold Th (step S116). The focus shift detection method in this embodiment uses the tendency that the absolute value of the slope of the straight line increases as the degree of focus shift increases, as shown in the graph of FIG. It is determined whether or not a deviation has occurred. The predetermined threshold Th is, for example, an intermediate value between the absolute value of the slope of the graph when no focus deviation occurs and the absolute value of the slope of the graph calculated from the image data when the focus deviation occurs. can do. Or it is good also as an absolute value of the inclination of the graph computed based on image data in permissible judgment accuracy as image data used for focus shift judgment processing.

本実施形態では、ステップS114で算出されたグラフの傾きが負の値であることから、この傾きの絶対値を用いて焦点ズレ判定処理を行う。したがって、焦点ズレの程度が大きくなるにつれてグラフの傾きの絶対値は大きくなる。これより、グラフの傾きの絶対値が閾値Thより小さい場合には疵検出の精度への影響は許容範囲内であると判定し、通常の探傷処理を継続する(ステップS118)。   In the present embodiment, since the slope of the graph calculated in step S114 is a negative value, focus shift determination processing is performed using the absolute value of this slope. Therefore, the absolute value of the slope of the graph increases as the degree of defocus increases. From this, when the absolute value of the slope of the graph is smaller than the threshold value Th, it is determined that the influence on the accuracy of wrinkle detection is within an allowable range, and normal flaw detection processing is continued (step S118).

一方、傾きの絶対値が閾値Th以上となった場合には、焦点ズレ判定部95は、鋼板20の表面の疵検出の精度に影響する程、カメラ70のレンズ位置にずれが生じていると判定し、表示装置100に対して異常通知を行う(ステップS120)。表示装置100には、例えば、カメラ70のレンズ位置が合焦点位置からずれている可能性がある旨のメッセージ等が表示される。ユーザは、表示装置100のメッセージを確認すると、カメラ70のレンズ位置の調整を行い、画像のピントのずれを解消する。このように、通常探傷中にカメラ70のレンズ位置のずれが生じた場合を検知して、疵検出の判定精度の低下による不良品の流出を防止することができる。   On the other hand, when the absolute value of the inclination is equal to or greater than the threshold value Th, the focus shift determination unit 95 has a shift in the lens position of the camera 70 that affects the accuracy of wrinkle detection on the surface of the steel plate 20. The determination is made and an abnormality notification is sent to the display device 100 (step S120). For example, a message indicating that the lens position of the camera 70 may be shifted from the in-focus position is displayed on the display device 100. When the user confirms the message on the display device 100, the user adjusts the lens position of the camera 70 to eliminate the focus shift of the image. As described above, it is possible to detect the case where the lens position of the camera 70 is shifted during the normal flaw detection, and to prevent the outflow of defective products due to the decrease in the determination accuracy of the wrinkle detection.

<3.シミュレーション結果>
上述した本実施形態に係る焦点ズレ検出手段を備える画像処理装置90による、カメラ70のレンズ位置のずれの検出の効果を検証するためのシミュレーションを実施した。かかるシミュレーションでは、焦点ズレの生じていないカメラ70により撮像した画像データ(原画データ)に対してローパスフィルタ処理を行い、擬似的にピントのずれの生じた画像データを生成した。そして、原画データおよび生成された画像データについて、焦点ズレ検出方法を用いて2次元配列から1次元配列に周波数成分を配列してグラフを作成し、そのグラフの傾きを算出した。
<3. Simulation results>
A simulation for verifying the effect of detecting the lens position shift of the camera 70 by the image processing apparatus 90 including the focus shift detection unit according to the present embodiment described above was performed. In such a simulation, low-pass filter processing was performed on image data (original image data) captured by the camera 70 in which no defocusing occurred, and image data in which a focus shift occurred in a pseudo manner was generated. Then, for the original image data and the generated image data, a graph was created by arranging frequency components from a two-dimensional array to a one-dimensional array using a focus shift detection method, and the inclination of the graph was calculated.

シミュレーション結果を図8〜図10に示す。図8〜図10には、各画像データに対するインデックスと平均DCT係数対数値との関係を示す波形と、当該波形を直線近似して得られた直線とを表すグラフと、検証対象である画像とを示している。図8は原画データ(すなわち、焦点ズレのない状態)について、図9は焦点ズレの程度が「1」である画像データについて、図10は焦点ズレの程度が「2」である画像データについての検証結果を示している。本シミュレーションにおいては、全64個のデータのうち、ジグザグスキャンのインデックスが2〜20のデータを用いて直線近似した。   The simulation results are shown in FIGS. 8 to 10, a graph showing a relationship between an index for each image data and an average DCT coefficient logarithm, a graph showing a straight line obtained by linearly approximating the waveform, an image to be verified, Is shown. FIG. 8 shows original image data (that is, a state where there is no focus deviation), FIG. 9 shows image data whose degree of focus deviation is “1”, and FIG. 10 shows image data whose degree of focus deviation is “2”. The verification result is shown. In this simulation, linear approximation was performed using data having a zigzag scan index of 2 to 20 out of a total of 64 data.

焦点ズレのない状態では、図8に示すように、インデックスと平均DCT係数対数値との関係を示す波形を直線近似して得られたグラフの傾きは、約−0.01であった。同様に、焦点ズレの程度が「1」の画像データについて算出すると、図9に示すように、グラフの傾きは約−0.0256であった。焦点ズレの程度が「2」の画像データについて算出すると、図10に示すように、グラフの傾きは約−0.0538であった。   In a state where there is no focus deviation, as shown in FIG. 8, the slope of the graph obtained by linearly approximating the waveform indicating the relationship between the index and the average DCT coefficient logarithm was about −0.01. Similarly, when calculation is performed for image data with a degree of defocus of “1”, the slope of the graph is about −0.0256 as shown in FIG. When calculating for image data with a degree of defocus of “2”, the slope of the graph was about −0.0538 as shown in FIG.

かかるシミュレーションでは、焦点ズレの発生の有無の判定に用いる画像データが変化すると、画像処理装置90により算出されたグラフの傾きは、焦点ズレが生じていない場合の傾きから、焦点ズレの程度が大きくなるにつれて徐々に小さくなり(絶対値としては大きくなる)、約2倍程度変化することがわかる。これより、焦点ズレを検出するグラフの傾きの閾値Thを、例えば−0.02と設定することができる。一般には、閾値Thは、焦点ズレが生じていない場合の原画データに基づいて算出されたグラフの傾きと、焦点ズレが生じている場合の画像データに基づいて算出されたグラフの傾きとの中間値を用いればよい。   In such a simulation, when the image data used for determining whether or not a focus shift has occurred, the inclination of the graph calculated by the image processing apparatus 90 is larger than the tilt when no focus shift has occurred. As it turns out, it gradually decreases (increases as an absolute value) and changes about twice. Accordingly, the threshold value Th of the graph inclination for detecting the focus shift can be set to, for example, -0.02. In general, the threshold value Th is an intermediate between the inclination of the graph calculated based on the original image data when no focus deviation occurs and the inclination of the graph calculated based on image data when the focus deviation occurs. A value may be used.

このように、ピントにずれが生じている画像データの2次元空間周波数分布をジグザグスキャンにより1次元配列に変換し、1次元配列されたデータのうち低い周波数部分のデータを用いて直線近似して算出されたグラフの傾きにより、焦点ズレの程度を判定することが可能であることが分かる。したがって、本実施形態に係る画像処理装置90を用いることで、カメラ70のレンズ位置のずれの発生の有無を検出することができる。   In this way, the two-dimensional spatial frequency distribution of the image data that is out of focus is converted into a one-dimensional array by zigzag scanning, and linear approximation is performed using data of the low frequency portion of the one-dimensionally arranged data. It can be seen that the degree of defocus can be determined from the calculated slope of the graph. Therefore, by using the image processing apparatus 90 according to the present embodiment, it is possible to detect whether or not a lens position shift of the camera 70 has occurred.

<4.ハードウェア構成例>
上述した本実施形態に係る画像処理装置90は、例えばコンピュータ等の情報処理装置200により実現することができる。かかる情報処理装置200は、例えば図11に示すように、CPU(Central Processing Unit)201と、ROM(Read Only Memory)202と、RAM(Random Access Memory)203と、バス204と、インタフェース205と、入力装置206と、出力装置207と、ストレージ装置208と、通信装置209とを備える。
<4. Hardware configuration example>
The image processing apparatus 90 according to the present embodiment described above can be realized by an information processing apparatus 200 such as a computer, for example. As shown in FIG. 11, for example, the information processing apparatus 200 includes a CPU (Central Processing Unit) 201, a ROM (Read Only Memory) 202, a RAM (Random Access Memory) 203, a bus 204, an interface 205, An input device 206, an output device 207, a storage device 208, and a communication device 209 are provided.

CPU201は、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムに従って画像処理装置90内の動作全般を制御する。また、CPU201は、マイクロプロセッサであってもよい。ROM202は、CPU201が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。RAM203は、CPU201の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。これらはバス204により相互に接続されている。バス204は、入力装置206、出力装置207、ストレージ装置208、および通信装置209を相互に接続するインタフェース205と接続されている。   The CPU 201 functions as an arithmetic processing device and a control device, and controls the overall operation in the image processing device 90 according to various programs. Further, the CPU 201 may be a microprocessor. The ROM 202 stores programs used by the CPU 201, calculation parameters, and the like. The RAM 203 temporarily stores programs used in the execution of the CPU 201, parameters that change as appropriate during the execution, and the like. These are connected to each other by a bus 204. The bus 204 is connected to an interface 205 that connects the input device 206, the output device 207, the storage device 208, and the communication device 209 to each other.

入力装置206は、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、マイク、スイッチおよびレバーなどユーザが情報を入力するための入力手段と、ユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、CPU201に出力する入力制御回路などから構成されている。   The input device 206 is an input means for a user to input information, such as a mouse, keyboard, touch panel, button, microphone, switch, and lever, and an input control circuit that generates an input signal based on the input by the user and outputs it to the CPU 201 Etc.

出力装置207は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ装置、液晶ディスプレイ(LCD)装置、OLED(Organic Light Emitting Diode)装置およびランプなどの表示装置を含む。さらに、出力装置207は、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置を含む。   The output device 207 includes a display device such as a CRT (Cathode Ray Tube) display device, a liquid crystal display (LCD) device, an OLED (Organic Light Emitting Diode) device, and a lamp. Furthermore, the output device 207 includes an audio output device such as a speaker and headphones.

ストレージ装置208は、画像処理装置90の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置であり、例えば、HDD(Hard Disk Drive)で構成される。ストレージ装置208は、例えばハードディスクを駆動し、CPU201が実行するプログラムや各種データを格納している。また、通信装置209は、例えば、通信網210に接続するための通信デバイス等で構成された通信インタフェースである。通信装置209としては、例えば、無線LAN(Local Area Network)対応通信装置や、ワイヤレスUSB対応通信装置、有線による通信を行う通信装置等を用いることができる。   The storage device 208 is a data storage device configured as an example of a storage unit of the image processing device 90, and includes, for example, an HDD (Hard Disk Drive). The storage device 208 drives a hard disk, for example, and stores programs executed by the CPU 201 and various data. The communication device 209 is a communication interface configured by a communication device or the like for connecting to the communication network 210, for example. As the communication device 209, for example, a wireless LAN (Local Area Network) compatible communication device, a wireless USB compatible communication device, a communication device that performs wired communication, or the like can be used.

なお、かかる情報処理装置200は、例えば、当該情報処理装置200に内蔵、あるいは外付けされる記憶媒体用リーダライタを備えることもできる。記憶媒体用リーダライタは、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体に記録されている情報を読み出して、RAM203に出力する。また、情報処理装置200は、外部機器と接続されるインタフェースを備えることもでき、例えばUSB(Universal Serial Bus)などによりデータ伝送可能な外部機器との接続口として用いることができる。   Note that the information processing apparatus 200 may include a storage medium reader / writer that is built in or externally attached to the information processing apparatus 200, for example. The storage medium reader / writer reads information recorded on a removable recording medium such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory, and outputs the information to the RAM 203. The information processing apparatus 200 can also include an interface connected to an external device, and can be used as a connection port with an external device capable of transmitting data by, for example, a USB (Universal Serial Bus).

また、上述した本実施形態に係る画像処理装置90の焦点ズレ検出方法は、それぞれ専用のハードウェアにより実行させてもよいが、ソフトウェアにより実行させてもよい。一連の処理をソフトウェアにより行う場合、例えば、汎用または専用のコンピュータにプログラムを実行させることにより、上記の一連の処理を実現することができる。   Further, the above-described defocus detection method of the image processing apparatus 90 according to the present embodiment may be executed by dedicated hardware, but may be executed by software. When a series of processing is performed by software, for example, the above-described series of processing can be realized by causing a general-purpose or dedicated computer to execute the program.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、画像データの2次元周波数分布を、離散コサイン変換を用いて表したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、離散フーリエ変換を用いて、画像データの2次元周波数分布を表現してもよい。   For example, in the above embodiment, the two-dimensional frequency distribution of the image data is expressed using discrete cosine transform, but the present invention is not limited to such an example. For example, a two-dimensional frequency distribution of image data may be expressed using discrete Fourier transform.

また、上記実施形態では、カメラ70により撮像した画像は、一旦画像メモリ80に記録され、画像処理装置90は当該画像メモリ80にアクセスして画像データを取得したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、画像メモリ80は画像処理装置90内に設けられていてもよく、カメラ70から画像データが画像処理装置90に入力され、画像メモリ80に一旦記憶した後、焦点ズレ判定処理を実施するタイミングで画像メモリ80から画像データを読み出すようにしてもよい。また、画像メモリ80を介さずに、カメラ70により撮像した画像データを直接画像処理装置90に出力するようにしてもよい。   In the above embodiment, an image captured by the camera 70 is once recorded in the image memory 80, and the image processing apparatus 90 accesses the image memory 80 to acquire image data. However, the present invention is limited to this example. Not. For example, the image memory 80 may be provided in the image processing apparatus 90, and the image data is input from the camera 70 to the image processing apparatus 90 and temporarily stored in the image memory 80. The image data may be read from the image memory 80. Further, the image data captured by the camera 70 may be directly output to the image processing apparatus 90 without using the image memory 80.

さらに、上記実施形態では、欠陥検査処理により検出された異常の通知は、表示装置100を用いて行ったが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、スピーカ等の音声出力装置等により、異常が検知されたメッセージをユーザに通知するようにしてもよい。   Furthermore, in the said embodiment, although the notification of the abnormality detected by the defect inspection process was performed using the display apparatus 100, this invention is not limited to this example. For example, the user may be notified of a message in which an abnormality has been detected by an audio output device such as a speaker.

10 巻出しリール
20 鋼板
30 搬送ロール
40 圧延ロール
50 巻取りリール
60 照明
70 カメラ
80 画像メモリ
90 画像処理装置
91 画像取込部
92 画像分割部
93 DCT演算部
94 配列変換部
95 焦点ズレ判定部
96 出力部
100 表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Unwinding reel 20 Steel plate 30 Conveying roll 40 Rolling roll 50 Take-up reel 60 Illumination 70 Camera 80 Image memory 90 Image processing apparatus 91 Image taking-in part 92 Image division part 93 DCT calculating part 94 Array conversion part 95 Focus deviation determination part 96 Output unit 100 Display device

Claims (6)

搬送される被検査体の表面を撮像装置により撮像した画像データに基づいて、表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置において、前記撮像装置の焦点ズレを検出する焦点ズレ検出装置であって、
前記画像データの画像信号を2次元配列された周波数成分に変換する変換演算を行う演算部と、
前記画像データの周波数成分の2次元配列を、所定の規則に基づいて、1次元配列に変換する配列変換部と、
前記1次元配列に変換された周波数成分の一部によって形成される波形の傾きに基づいて、前記撮像装置の焦点ズレの有無を判定する焦点ズレ判定部と、
を備え
前記演算部は、
前記画像データを所定サイズのブロックに分割する画像分割部と、
前記画像データを分割して生成された前記各ブロックを、離散コサイン変換を用いて2次元配列された周波数成分に変換し、前記2次元配列された周波数成分毎に、前記各ブロックの2次元配列された周波数成分の絶対値を加算して全ブロックに対する平均をとることにより平均周波数成分絶対値を算出するDCT演算部と、
をさらに備え、
前記配列変換部は、2次元配列された周波数成分に変換された前記画像データを、低い周波数成分から高い周波数成分の順にジグザグスキャンすることにより読み取り、1次元配列に変換して、前記画像データの2次元配列から1次元配列へ変換するときの周波数成分の読み取り順序で、前記画像データの平均周波数成分絶対値の対数値を配列して、前記傾きを算出するための波形を形成し、
前記焦点ズレ判定部は、前記1次元配列に変換された周波数成分を直線近似することにより、前記波形の傾きを算出することを特徴とする、焦点ズレ検出装置。
In a surface defect inspection apparatus that inspects a surface defect based on image data obtained by imaging the surface of an object to be inspected by an imaging apparatus, the focus deviation detection apparatus detects a focus deviation of the imaging apparatus,
An arithmetic unit that performs a conversion operation to convert an image signal of the image data into two-dimensionally arranged frequency components;
An array conversion unit that converts a two-dimensional array of frequency components of the image data into a one-dimensional array based on a predetermined rule;
A focus shift determination unit that determines the presence or absence of a focus shift of the imaging device based on a slope of a waveform formed by a part of the frequency component converted into the one-dimensional array;
Equipped with a,
The computing unit is
An image dividing unit for dividing the image data into blocks of a predetermined size;
Each block generated by dividing the image data is converted into a two-dimensionally arranged frequency component using a discrete cosine transform, and the two-dimensional array of each block is obtained for each of the two-dimensionally arranged frequency components. A DCT calculation unit that calculates an average frequency component absolute value by adding the absolute values of the frequency components thus obtained and taking an average over all blocks;
Further comprising
The array conversion unit reads the image data converted into two-dimensionally arranged frequency components by performing zigzag scanning in order of low frequency components to high frequency components, converts the image data into a one-dimensional array, and converts the image data In a reading order of frequency components when converting from a two-dimensional array to a one-dimensional array, a logarithmic value of the average frequency component absolute value of the image data is arranged to form a waveform for calculating the slope,
The focus shift detection device, wherein the focus shift determination unit calculates the slope of the waveform by linearly approximating the frequency components converted into the one-dimensional array .
前記焦点ズレ判定部は、前記1次元配列に変換された周波数成分のうち、低い周波数成分を用いて形成される波形の傾きを算出することを特徴とする、請求項に記載の焦点ズレ検出装置。 The defocus determination unit, among the converted frequency components in the one-dimensional array, and calculates the gradient of the waveform to be formed by using a low frequency component, the focus deviation detection according to claim 1 apparatus. 前記焦点ズレ判定部は、前記画像データの2次元配列から1次元配列へ変換するときに、直流の周波数成分を除いて、前記波形の傾きを算出することを特徴とする、請求項1または2に記載の焦点ズレ検出装置。 The defocus determination unit, when converting from two-dimensional array of said image data into one-dimensional array, with the exception of the DC frequency component, and calculating a tilt of the waveform, according to claim 1 or 2 Defocus detection device described in 1. 前記焦点ズレ判定部は、
前記傾きの絶対値が所定の閾値より小さいとき、前記撮像装置の焦点ズレ無しと判定し、
前記傾きの絶対値が所定の閾値以上のとき、前記撮像装置の焦点ズレ有りと判定することを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載の焦点ズレ検出装置。
The defocus determination unit
When the absolute value of the tilt is smaller than a predetermined threshold, it is determined that there is no focus shift of the imaging device,
When the absolute value of the slope is greater than a predetermined threshold value, and judging that there is defocus of the image pickup device, focus deviation detecting device according to any one of claims 1-3.
搬送される被検査体の表面を撮像装置により撮像した画像データに基づいて、表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置の、前記撮像装置の焦点ズレを検出する焦点ズレ検出方法であって、
前記画像データの画像信号を2次元配列された周波数成分に変換する変換演算を行う演算ステップと、
前記画像データの周波数成分の2次元配列を、所定の規則に基づいて、1次元配列に変換する配列変換ステップと、
前記1次元配列に変換された周波数成分の一部によって形成される波形の傾きに基づいて、前記撮像装置の焦点ズレの有無を判定する焦点ズレ判定ステップと、
含み、
前記演算ステップは、
前記画像データを所定サイズのブロックに分割する画像分割ステップと、
前記画像データを分割して生成された前記各ブロックを、離散コサイン変換を用いて2次元配列された周波数成分に変換し、前記2次元配列された周波数成分毎に、前記各ブロックの2次元配列された周波数成分の絶対値を加算して全ブロックに対する平均をとることにより平均周波数成分絶対値を算出するDCT演算ステップと、
を含み、
前記配列変換ステップでは、2次元配列された周波数成分に変換された前記画像データを、低い周波数成分から高い周波数成分の順にジグザグスキャンすることにより読み取り、1次元配列に変換して、前記画像データの2次元配列から1次元配列へ変換するときの周波数成分の読み取り順序で、前記画像データの平均周波数成分絶対値の対数値を配列して、前記傾きを算出するための波形を形成し、
前記焦点ズレ判定ステップでは、前記1次元配列に変換された周波数成分を直線近似することにより、前記波形の傾きを算出することを特徴とする、焦点ズレ検出方法。
A focus shift detection method for detecting a focus shift of the imaging device of a surface defect inspection device for inspecting a surface defect based on image data obtained by imaging the surface of an object to be inspected by an imaging device,
A calculation step of performing a conversion calculation for converting the image signal of the image data into two-dimensionally arranged frequency components;
An array conversion step of converting a two-dimensional array of frequency components of the image data into a one-dimensional array based on a predetermined rule;
A focus shift determination step of determining the presence or absence of a focus shift of the imaging device based on a slope of a waveform formed by a part of the frequency component converted into the one-dimensional array;
Including
The calculation step includes:
An image dividing step of dividing the image data into blocks of a predetermined size;
Each block generated by dividing the image data is converted into a two-dimensionally arranged frequency component using a discrete cosine transform, and the two-dimensional array of each block is obtained for each of the two-dimensionally arranged frequency components. A DCT operation step of calculating an average frequency component absolute value by adding the absolute values of the frequency components and calculating an average for all blocks;
Including
In the array conversion step, the image data converted into two-dimensionally arranged frequency components is read by zigzag scanning in the order of low frequency components to high frequency components, converted into a one-dimensional array, and the image data In a reading order of frequency components when converting from a two-dimensional array to a one-dimensional array, a logarithmic value of the average frequency component absolute value of the image data is arranged to form a waveform for calculating the slope,
In the focus shift determination step, the inclination of the waveform is calculated by linearly approximating the frequency component converted into the one-dimensional array, and the focus shift detection method.
コンピュータを、
搬送される被検査体の表面を撮像装置により撮像した画像データに基づいて表面欠陥を検査する表面欠陥検査装置の、前記撮像装置により撮像した画像データの画像信号を2次元配列された周波数成分に変換する変換演算を行う演算手段と、
前記画像データの周波数成分の2次元配列を、所定の規則に基づいて、1次元配列に変換する配列変換手段と、
前記1次元配列に変換された周波数成分の一部によって形成される波形の傾きに基づいて、前記撮像装置の焦点ズレの有無を判定する焦点ズレ判定手段と、
を備え
前記演算手段は、
前記画像データを所定サイズのブロックに分割する画像分割手段と、
前記画像データを分割して生成された前記各ブロックを、離散コサイン変換を用いて2次元配列された周波数成分に変換し、前記2次元配列された周波数成分毎に、前記各ブロックの2次元配列された周波数成分の絶対値を加算して全ブロックに対する平均をとることにより平均周波数成分絶対値を算出するDCT演算手段と、
をさらに備え、
前記配列変換手段は、2次元配列された周波数成分に変換された前記画像データを、低い周波数成分から高い周波数成分の順にジグザグスキャンすることにより読み取り、1次元配列に変換して、前記画像データの2次元配列から1次元配列へ変換するときの周波数成分の読み取り順序で、前記画像データの平均周波数成分絶対値の対数値を配列して、前記傾きを算出するための波形を形成し、
前記焦点ズレ判定手段は、前記1次元配列に変換された周波数成分を直線近似することにより、前記波形の傾きを算出することを特徴とする、焦点ズレ検出装置として機能させるためのプログラム。
Computer
An image signal of image data picked up by the image pickup device of a surface defect inspection device for inspecting a surface defect based on image data obtained by picking up the surface of the object to be inspected by the image pickup device into two-dimensionally arranged frequency components. An arithmetic means for performing a conversion operation to convert;
Array conversion means for converting a two-dimensional array of frequency components of the image data into a one-dimensional array based on a predetermined rule;
Defocus determination means for determining the presence or absence of defocus of the imaging device based on a slope of a waveform formed by a part of the frequency component converted into the one-dimensional array;
Equipped with a,
The computing means is
Image dividing means for dividing the image data into blocks of a predetermined size;
Each block generated by dividing the image data is converted into a two-dimensionally arranged frequency component using a discrete cosine transform, and the two-dimensional array of each block is obtained for each of the two-dimensionally arranged frequency components. DCT calculation means for calculating the average frequency component absolute value by adding the absolute values of the frequency components thus obtained and taking the average over all blocks;
Further comprising
The array conversion means reads the image data converted into the two-dimensionally arranged frequency components by zigzag scanning in order from the low frequency component to the high frequency component, converts the image data into a one-dimensional array, and converts the image data In a reading order of frequency components when converting from a two-dimensional array to a one-dimensional array, a logarithmic value of the average frequency component absolute value of the image data is arranged to form a waveform for calculating the slope,
The program for functioning as a focus shift detection device, wherein the focus shift determination means calculates the slope of the waveform by linearly approximating the frequency components converted into the one-dimensional array .
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