JP5452035B2 - 欠陥検査方法および欠陥検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査対象物を撮像して得た画像に画像処理を施すことによって検査対象物の外観上の欠陥の有無を検出する欠陥検査方法および欠陥検査装置に関するものである。

検査対象物の欠陥の有無を検出する従来の欠陥検査装置の一例として、検査対象物が撮像された濃淡画像に微分演算を行い、その演算結果を用いて欠陥の輪郭を検出する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。従来の欠陥検査装置は、濃淡画像の微分演算によって算出された、画素間の濃度変化を表わす微分絶対値を用いて欠陥候補画素を抽出し、隣接した欠陥候補画素の集合を複数抽出する。各欠陥候補画素の集合は、欠陥の輪郭の一部を表わしているが、欠陥の輪郭すべてを表わしていない。このため、従来の欠陥検査装置では、さらに微分演算の演算結果を用いて各欠陥候補画素の集合を延長して欠陥候補ランドを抽出し、抽出した欠陥候補ランドの画素数を閾値と比較して欠陥の有無を判定する。

特開２０００−３３９４６２号公報

しかしながら、従来の欠陥検査装置は、欠陥候補ランドの延長部分が微分演算の演算結果を用いて延長されたものであるため、実際の欠陥の輪郭を反映していない場合があった。つまり、欠陥候補ランドと実際の欠陥の輪郭との間で形状が異なることがあった。このような欠陥候補ランドの画素数からでは実際の欠陥サイズ（面積）を求めることができないため、従来の欠陥検査装置で欠陥を検出しても、最終的には、例えばさまざまな欠陥の図形および欠陥の面積を示した透明シートである「きょう雑物測定図表」などを用いて検査者が計測し、検査対象物が良品であるか否かを判定する必要があった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的は、検査対象物の欠陥の有無を正確に検出し、検査対象物が良品であるか否かを精度よく判定することができる欠陥検査方法および欠陥検査装置を提供することにある。

請求項１に係る欠陥検査方法の発明は、検査対象物が撮像された撮像画像を取得し当該検査対象物の表面上の欠陥を検出する欠陥検査方法であって、前記撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い画素間の濃度変化を表わす微分絶対値を算出する微分演算過程と、前記微分演算過程で算出された前記微分絶対値が規定値以上である画素をエッジ画素として抽出するエッジ画素抽出過程と、前記エッジ画素抽出過程で抽出された前記エッジ画素のうち互いに隣接して同一の欠陥候補となる画素の連結成分を、欠陥候補の位置を示す位置検出用ランドとして抽出する位置検出用ランド抽出過程と、前記撮像画像の各画素に対して規定濃度値を用いて２値化を行って欠陥候補画素を抽出する濃淡２値化演算過程と、互いに隣接する前記欠陥候補画素の集合であって前記位置検出用ランドに関連付けられた領域を欠陥候補ランドとして抽出する欠陥候補ランド抽出過程と、前記欠陥候補ランド抽出過程で抽出された前記欠陥候補ランドの画素数を計測する計測過程と、前記計測過程で計測された前記欠陥候補ランドの画素数が規定画素数以上である場合、前記検査対象物が不良品であると判定する一方、前記欠陥候補ランドの画素数が前記規定画素数未満である場合、前記検査対象物が良品であると判定する判定過程とを有し、前記位置検出用ランド抽出過程において、前記位置検出用ランドに囲まれている領域の画素群のうちの１つを代表画素に設定し、前記欠陥候補ランド抽出過程において、前記位置検出用ランドの前記代表画素が前記欠陥候補画素である場合、当該代表画素に隣接して他の欠陥候補画素が存在するときに、当該代表画素および当該他の欠陥候補画素に同じ欠陥候補ラベルを付与した後、当該欠陥候補ラベルが付与された欠陥候補画素に隣接する欠陥候補画素に当該欠陥候補ラベルを付与する過程を繰り返し、その後、当該欠陥候補ラベルが付与された画素群からなる領域を前記位置検出用ランドに関連付けることを特徴とする。

請求項２に係る欠陥検査方法の発明は、請求項１の発明において、前記位置検出用ランドの重心を算出する位置検出重心算出過程と、前記位置検出重心算出過程で算出された重心を中心とする検査範囲を設定する範囲設定過程とを前記濃淡２値化演算過程の前に有し、前記濃淡２値化演算過程では、前記撮像画像の前記検査範囲の各画素に対して前記規定濃度値を用いて２値化を行うことを特徴とする。

請求項３に係る欠陥検査方法の発明は、請求項１または２の発明において、前記位置検出用ランド抽出過程で抽出された前記位置検出用ランドの外接矩形を設定する外接矩形設定過程を有し、前記計測過程では、前記欠陥候補ランドとなる前記欠陥候補画素のうち、前記外接矩形設定過程で設定された前記外接矩形内に存在する画素群の画素数を、当該欠陥候補ランドの画素数として計測することを特徴とする。

請求項４に係る欠陥検査方法の発明は、請求項３の発明において、前記微分演算過程では、微分フィルタを用いて微分演算を行い、前記外接矩形設定過程では、前記微分フィルタを用いた微分演算で用いられる画素領域が大きくなるほど前記外接矩形の大きさを縮小することを特徴とする。

請求項５に係る欠陥検査装置の発明は、検査対象物が撮像された撮像画像を取得し当該検査対象物の表面上の欠陥を検出する欠陥検査装置であって、前記撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い画素間の濃度勾配の変化を表わす微分絶対値を算出する微分演算手段と、前記微分演算手段で算出された前記微分絶対値が規定値以上である画素をエッジ画素として抽出するエッジ画素抽出手段と、前記エッジ画素抽出手段で抽出された前記エッジ画素のうち互いに隣接して同一の欠陥候補となる画素の連結成分を、欠陥候補の位置を示す位置検出用ランドとして抽出する位置検出用ランド抽出手段と、前記撮像画像の各画素に対して規定濃度値を用いて２値化を行って欠陥候補画素を抽出する濃淡２値化演算手段と、互いに隣接する前記欠陥候補画素の集合であって前記位置検出用ランドに関連付けられた領域を欠陥候補ランドとして抽出する欠陥候補ランド抽出手段と、前記欠陥候補ランド抽出手段で抽出された前記欠陥候補ランドの画素数を計測する計測手段と、前記計測手段で計測された前記欠陥候補ランドの画素数が規定画素数以上である場合、前記検査対象物が不良品であると判定する一方、前記欠陥候補ランドの画素数が前記規定画素数未満である場合、前記検査対象物が良品であると判定する判定手段とを備え、前記位置検出用ランド抽出手段は、前記位置検出用ランドに囲まれている領域の画素群のうちの１つを代表画素に設定し、前記欠陥候補ランド抽出手段は、前記位置検出用ランドの前記代表画素が前記欠陥候補画素である場合、当該代表画素に隣接して他の欠陥候補画素が存在するときに、当該代表画素および当該他の欠陥候補画素に同じ欠陥候補ラベルを付与する機能と、当該欠陥候補ラベルが付与された欠陥候補画素に隣接する欠陥候補画素に当該欠陥候補ラベルを付与する過程を繰り返す機能と、当該欠陥候補ラベルが付与された画素群からなる領域を前記位置検出用ランドに関連付ける機能とを有することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、検査対象物が撮像された撮像画像に対する微分演算によって抽出されたエッジ画素の連結成分である位置検出用ランドから検査対象物における欠陥の位置を検出し、上記撮像画像に対する濃淡２値化によって抽出された欠陥候補画素の集合である欠陥候補ランドから欠陥の大きさを正確に反映させることができるので、検査対象物の欠陥の有無を正確に検出し、検査対象物が良品であるか否かを精度よく判定することができる。

請求項２の発明によれば、位置検出用ランドの重心を検査範囲の中心座標とすることによって、濃淡２値化を行う範囲を位置検出用ランドの周辺に限定することによって、濃淡２値化および欠陥候補ランドの画素数の計測を短時間で行うことができる。

請求項３の発明によれば、欠陥候補ランドの周辺にあるノイズを欠陥候補ランドの一部として抽出することを防止できる。

請求項４の発明によれば、補正された外接矩形は欠陥候補ランドの大きさをより正確に反映した形になり、欠陥候補ランドへのノイズ成分の結合を最小限に抑えることができる。

請求項５の発明によれば、検査対象物が撮像された撮像画像に対する微分演算によって抽出されたエッジ画素の連結成分である位置検出用ランドから検査対象物における欠陥の位置を検出し、上記撮像画像に対する濃淡２値化によって抽出された欠陥候補画素の集合である欠陥候補ランドから欠陥の大きさを正確に反映させることができるので、検査対象物の欠陥の有無を正確に検出し、検査対象物が良品であるか否かを精度よく判定することができる。

実施形態１の構成を示すブロック図である。 同上に係る欠陥検査装置に用いられる微分フィルタであって、（ａ）が３×３微分フィルタを示す図、（ｂ）が７×７微分フィルタを示す図である。 検査対象物の欠陥について、（ａ）が撮像画像の図、（ｂ）が微分２値化画像の図、（ｃ）が濃淡２値化画像の図である。 同上に係る欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。 実施形態２に係る欠陥検査装置の動作を説明するためにおいて、（ａ）が撮像画像の図、（ｂ）が微分２値化画像の図、（ｃ）が（ｂ）の要部の拡大図、（ｄ）が撮像画像の要部の拡大図、（ｅ）が撮像画像の検査範囲を示す図、（ｆ）が濃淡２値化画像の検査範囲を示す図である。 同上に係る欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。 実施形態３に係る欠陥検査装置の動作を説明するための図である。 同上に係る欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。 実施形態４に係る欠陥検査装置の動作を説明するための図である。 同上に係る欠陥検査装置の動作を示すフローチャートである。 実施形態５に係る欠陥検査装置の動作を説明するための図である。 実施形態６に係る欠陥検査装置の動作を説明するための図である。 検査対象物のドーナツ状欠陥について、（ａ）が撮像画像の図、（ｂ）が濃淡２値化画像の図である。 実施形態７に係る欠陥検査装置の動作を説明するための図である。 検査対象物の打痕欠陥について、（ａ）が撮像画像の図、（ｂ）が濃淡２値化画像の図である。

（実施形態１）
まず、実施形態１に係る欠陥検査装置の構成について図１を用いて説明する。図１に示す欠陥検査装置１は、検査対象物（図示せず）を含む空間領域を撮像する撮像装置２からＩ／Ｆ部３を介して撮像画像（原画像、図３（ａ）参照）を取得し、検査対象物の表面上の欠陥Ｃ（図３（ａ）参照）を検出する装置である。この欠陥検査装置１は、撮像装置２から取得した撮像画像を一時的に保存する画像メモリ４と、欠陥候補の位置を検出する欠陥候補位置検出部５と、欠陥候補の面積を算出する欠陥候補面積算出部６と、欠陥候補面積算出部６で算出された欠陥候補の面積を用いて検査対象物が不良品であるか否かを判定する判定部（判定手段）７とを備えている。

撮像装置２は、光源（図示せず）から検査対象物に光を照射し、検査対象物に形成された陰影を撮像する。撮像装置２で撮像された撮像画像は、Ｉ／Ｆ部３を介して欠陥検査装置１に転送される。

欠陥候補位置検出部５は、撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算（空間微分）を行って各画素の微分絶対値および微分方向値を算出する微分演算部（微分演算手段）５０と、微分演算部５０で算出された微分絶対値を用いてエッジ画素を抽出するエッジ画素抽出部（エッジ画素抽出手段）５１と、エッジ画素抽出部５１で抽出されたエッジ画素から後述の位置検出用ランドＡ（図３（ｂ）参照）を抽出する位置検出用ランド抽出部（位置検出用ランド抽出手段）５２とを備えている。位置検出用ランドＡは、欠陥候補の位置を表わすものである。

微分演算部５０は、図２（ａ）に示す微分フィルタ５３を用いて以下のような微分演算を行う。図２（ａ）に示す微分フィルタ５３としては、例えばプリューウィットフィルタ（Prewitt filter）やソーベルフィルタ（Sobel filter）などがある。本実施形態では３×３微分フィルタを用いており、微分演算部５０は、微分フィルタ５３の画素Ｅを着目画素とし、画素Ｅに隣接する８画素（以下「８近傍」という）Ａ〜Ｄ，Ｆ〜Ｉの濃度値を用いてＸ方向（横方向）の濃度変化ΔＸと縦方向（Ｙ方向）の濃度変化ΔＹとを以下の式１と式２とによって求める。本実施形態では、ΔＸを求めるときには、図２（ｂ）に示すＸ方向用のプリューウィットフィルタが用いられ、ΔＹを求めるときには、図２（ｃ）に示すＹ方向用のプリューウィットフィルタが用いられる。微分演算部５０は、画素ごとに濃度値と微分フィルタ５３の係数との積を求め、求めた積の総和をΔＸおよびΔＹとする。式１および式２において、Ａ〜Ｈは対応する画素の濃度値を示す。
ΔＸ＝（Ａ＋Ｄ＋Ｇ）−（Ｃ＋Ｆ＋Ｉ）（式１）
ΔＹ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）−（Ｇ＋Ｈ＋Ｉ）（式２）
また、微分演算部５０は、画素Ｅの近傍領域における濃度変化を表わす微分絶対値ａｂｓ（Ｅ）と、画素Ｅの近傍領域における濃度値の最大変化の方向に直交する方向を表わす微分方向値ｄｉｒ（Ｅ）とを式３と式４とによって求める。
ａｂｓ（Ｅ）＝（ΔＸ^２＋ΔＹ^２）^１／２（式３）
ｄｉｒ（Ｅ）＝ｔａｎ^−１（ΔＹ／ΔＸ）＋（π／２）（式４）
式３から明らかなように、微分絶対値ａｂｓ（Ｅ）は、画素Ｅの近傍領域における濃度値の変化率を表わす。つまり、微分絶対値ａｂｓは、撮像画像の画素の濃度変化が大きい部位ほど大きくなる。

式４から明らかなように、微分方向値ｄｉｒ（Ｅ）は、画素Ｅの近傍領域における濃度値の最大変化の方向に直交する方向、すなわち、エッジ（輪郭）に平行な方向（エッジの接線方向）を表わしている。なお、微分方向値としては、通常、式４で求められた値がそのまま用いられるのではなく、コード化（デジタル化）した値が用いられる。つまり、−π／８〜π／８、π／８〜３π／８、……、−３π／８〜−π／８の８個の角度範囲を用い、各角度範囲にそれぞれ１〜８のコードを付与したものが微分方向値として用いられる。

なお、本実施形態の微分フィルタ５３は、３×３微分フィルタであるが、３×３微分フィルタに限定されるものではなく、例えば図２（ｄ）に示す５×５微分フィルタであってもよい。５×５微分フィルタの場合、ΔＸを求めるときに図２（ｅ）のＸ方向用の微分フィルタが用いられ、ΔＹを求めるときに図２（ｆ）のＹ方向用の微分フィルタが用いられる。

エッジ画素抽出部５１は、撮像画像の画素を順次走査し、微分演算部５０で算出された微分絶対値が規定値以上である画素をエッジ画素として抽出する。エッジ画素を黒画素とした微分２値化画像は、図３（ｂ）に示すようなものになる。

位置検出用ランド抽出部５２は、エッジ画素抽出部５１で抽出されたエッジ画素に隣接して他のエッジ画素が存在するときに、両エッジ画素の微分方向値の差が規定範囲内であれば、両エッジ画素が同じ欠陥Ｃの一部であるとみなして、両エッジ画素に同じエッジラベルを付与する。したがって、互いに隣接したエッジ画素の集合のうち位置検出用ランドＡとみなせる画素群に１つのエッジラベルが付与される。このような画素群は、１つのエッジラベルが付与された連結成分となる。

隣接するエッジ画素に１つのエッジラベルを付与した位置検出用ランド抽出部５２は、エッジラベルを付与したエッジ画素群（連結成分）の端縁を形成するエッジ画素に隣接する画素（以下「隣接画素」という）が、エッジラベルを付与したエッジ画素群と同じ欠陥Ｃに属する画素であるか否かを判定する。隣接画素が、エッジラベルが付与されたエッジ画素群と同じ欠陥Ｃに属すると判断すると、位置検出用ランド抽出部５２は、隣接画素に同じエッジラベルを付与する。このようにして、同じエッジラベルが付与されたエッジ画素群が占める領域を広げる。

さらに、位置検出用ランド抽出部５２は、エッジラベルを付与したエッジ画素群が複数個存在する場合、エッジ画素群同士を統合可能であるか否かを判定する。位置検出用ランド抽出部５２は、１つのエッジ部分として統合可能なエッジ画素群の組を見つけると、エッジ画素群を統合するとともに統合されたエッジ画素群に１つのエッジラベルを付与する。

上述した各過程を経ることによって、位置検出用ランド抽出部５２は、同じ欠陥Ｃのエッジ部分とみなされるエッジ画素群（位置検出用ランドＡ）にグループ分けする。

また、位置検出用ランド抽出部５２は、抽出した位置検出用ランドＡに囲まれている領域の画素群のうち、所定の手法によって一の画素（例えば重心座標など）を算出し、この一の画素の座標を代表座標と設定する。

欠陥候補面積算出部６は、撮像画像の各画素に対して規定濃度値を用いて２値化を行って欠陥候補画素を抽出する濃淡２値化演算部（濃淡２値化演算手段）６０と、互いに隣接する欠陥候補画素の集合を欠陥候補ランドＢ（図３（ｃ）参照）として抽出する欠陥候補ランド抽出部（欠陥候補ランド抽出手段）６１と、欠陥候補ランド抽出部６１で抽出された欠陥候補ランドＢの画素数を計測する計測部（計測手段）６２とを備えている。

濃淡２値化演算部６０は、濃度値が規定濃度値以上である画素を黒画素とし、濃度値が規定濃度値未満である画素を白画素とする濃淡２値化画像（図３（ｃ）参照）を作成する。濃淡２値化演算部６０で用いられる規定濃度値は、濃淡２値化画像の欠陥候補ランドＢと微分２値化画像において位置検出用ランドＡで囲まれた領域との面積差やノイズを考慮して予め設定される濃淡閾値である。つまり、規定濃度値が大きすぎると、濃淡２値化画像の欠陥候補ランドＢの面積と微分２値化画像の位置検出用ランドＡで囲まれた領域の面積に大きな差が発生してしまう。一方、規定濃度値が小さすぎると、多数のノイズが取り込まれてしまう。

また、濃淡２値化演算部６０は、作成した濃淡２値化画像において、黒画素を欠陥候補画素として抽出する。

欠陥候補ランド抽出部６１は、濃淡２値化画像において、位置検出用ランド抽出部５２で設定された代表座標の画素（以下「代表画素」という）が欠陥候補画素である場合、この代表画素に隣接して欠陥候補画素が存在するときに、代表画素とこの代表画素に隣接する欠陥候補画素とに同じ欠陥候補ラベルを付与する。また、欠陥候補ランド抽出部６１は、欠陥候補ラベルを付与した欠陥候補画素に隣接して欠陥候補画素が存在するときに、隣接する欠陥候補画素にも同じ欠陥候補ラベルを付与する。したがって、互いに隣接した欠陥候補画素の集合のうち欠陥候補ランドＢとみなせる画素群に１つの欠陥候補ラベルが付与される。

上述のようにして、欠陥候補ランド抽出部６１は、欠陥候補領域とみなされる欠陥候補画素群（欠陥候補ランドＢ）を抽出する。

一方、代表画素が欠陥候補画素ではなかった場合、欠陥候補ランド抽出部６１は、位置検出用ランド抽出部５２に対して代表画素の再設定を要求する。

上述のようにして、本実施形態の欠陥候補ランド抽出部６１は、位置検出用ランドＡに関連付けられた領域を欠陥候補ランドＢとして抽出する。

判定部７は、計測部６２で計測された欠陥候補ランドＢごとに、欠陥候補ランドＢの画素数と規定画素数とを比較し、欠陥候補ランドＢの画素数が規定画素数以上である場合、検査対象物が不良品であると判定する。一方、欠陥候補ランドＢの画素数が規定画素数未満である場合、判定部７は、検査対象物が良品であると判定する。規定画素数は、どのくらいの大きさの欠陥Ｃが存在していれば検査対象物を不良品とするのかを考慮して、予め設定される閾値である。

次に、本実施形態に係る欠陥検査装置１を用いた欠陥検査方法について図４を用いて説明する。まず、撮像装置２から送信された撮像画像を微分演算部５０が画像メモリ４から読み取る（図４のＳ１）。撮像画像を読み取った微分演算部５０は、撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い、各画素の微分絶対値および微分方向値を算出する（Ｓ２：微分演算過程）。その後、エッジ画素抽出部５１は、微分演算過程で算出された微分絶対値が規定値以上である画素をエッジ画素として複数個抽出する（Ｓ３：エッジ画素抽出過程）。その後、位置検出用ランド抽出部５２は、エッジ画素抽出過程で抽出された複数個のエッジ画素に対して、互いに隣接し微分方向値の差が規定範囲内であるエッジ画素の集合を抽出ランドとして抽出する（Ｓ４）。ここで、抽出ランドはＭ個とする。このとき、位置検出用ランド抽出部５２は、Ｍ個の抽出ランドをすべて位置検出用ランドＡにするのではなく、各抽出ランドの画素数が所定閾値以上であるか否かを判定し、抽出ランドの画素数が所定閾値以上である場合、抽出ランドを位置検出用ランドＡとして保存する（Ｓ５〜Ｓ９）。ステップＳ４〜ステップＳ９が位置検出用ランド抽出過程である。ここで、位置検出用ランドＡはＬ個とする。

その後、濃淡２値化演算部６０は、撮像画像の各画素に対して規定濃度値（濃淡閾値）を用いて２値化を行って欠陥候補画素を抽出する（Ｓ１０〜Ｓ１３：濃淡２値化演算過程）。その後、欠陥候補ランド抽出部６１は、互いに隣接する欠陥候補画素の集合を欠陥候補ランドＢとして抽出する（Ｓ１４：欠陥候補ランド抽出過程）。その後、計測部６２は、欠陥候補ランド抽出過程で抽出された欠陥候補ランドＢの画素数を計測する（Ｓ１５：計測過程）。

その後、判定部７は、計測過程で計測された欠陥候補ランドＢの画素数が規定画素数以上である場合（Ｓ１６）、検査対象物が不良品であると判定し、規定画素数以上の欠陥候補ランドＢを保存する（Ｓ１７：判定過程）。一方、欠陥候補ランドＢの画素数が画素数閾値未満である場合、検査対象物が良品であると判定する。

なお、位置検出用ランドＡが複数個存在する場合、位置検出用ランドＡごとに欠陥候補ランドＢを抽出すればよい（Ｓ１０〜Ｓ１８）。

以上、本実施形態によれば、検査対象物が撮像された撮像画像に対する微分演算によって抽出されたエッジ画素の連結成分である位置検出用ランドＡから検査対象物における欠陥Ｃの位置を検出し、上記撮像画像に対する濃淡２値化によって抽出された欠陥候補画素の集合である欠陥候補ランドＢから欠陥Ｃの大きさを正確に反映させることができるので、検査対象物の欠陥Ｃの有無を正確に検出し、検査対象物が良品であるか否かを精度よく判定することができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る欠陥検査装置１は、図５（ａ）に示す撮像画像の全領域を濃淡２値化するのではなく、図５（ｆ）に示すように後述の検査範囲Ｄのみを濃淡２値化する点で、実施形態１に係る欠陥検査装置１と相違する。図５（ｆ）の濃淡２値化画像において、黒画素は特徴抽出画素つまり欠陥候補画素であり、白画素は非特徴抽出画素である。

本実施形態に係る位置検出用ランド抽出部５２は、図５（ｂ）（ｃ）に示すように位置検出用ランドＡを抽出した後、位置検出用ランドＡ上にあるｎ個のエッジ画素を抽出し、これらの座標（ａ１，ｂ１），（ａ２，ｂ２）・・・（ａｎ，ｂｎ）から、位置検出用ランドＡの重心座標Ｇ（ｘ，ｙ）を、ｘ＝（ａ１＋ａ２＋・・・＋ａｎ）／ｎ、ｙ＝（ｂ１＋ｂ２＋・・・＋ｂｎ）／ｎとして算出する。なお、位置検出用ランドＡを複数個抽出した場合、位置検出用ランド抽出部５２は、各位置検出用ランドＡごとに重心座標Ｇを算出する。図５（ｂ）（ｃ）の微分２値化画像において、黒画素は特徴抽出画素つまりエッジ画素であり、白画素は非特徴抽出画素である。

本実施形態に係る濃淡２値化演算部６０は、濃淡２値化を行う前に、図５（ｄ）に示すように、撮像画像に対して、位置検出用ランドＡの重心座標Ｇを中心座標とした検査範囲Ｄを設定する。検査範囲Ｄの面積は、検査対象物が不良品と判断されるときの欠陥候補ランドＢの最小面積より大きくなるように予め決められている。したがって、仮に検査範囲Ｄより大きい欠陥候補ランドＢが発生しても、このような欠陥候補ランドＢを有する検査対象物は常に不良品と判定されるので、不良品が良品として流れることはない。図５の場合、撮像画像が４０９６画素×５１２画素の大きさに対し、検査範囲は１２８画素×１２８画素としている。

検査範囲Ｄを設定した濃淡２値化演算部６０は、図５（ｆ）に示すように、撮像画像のうち検査範囲Ｄの画素に対してのみ、濃度値が規定濃度値以上である画素を黒とし、濃度値が規定濃度値未満である画素を白とする濃淡２値化画像を作成する。

次に、本実施形態に係る欠陥検査装置１を用いた欠陥検査方法について図６を用いて説明する。まず、実施形態１と同様に、微分演算部５０は、画像メモリ４から読み取った撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い、各画素の微分絶対値および微分方向値を算出する（図６のＳ１，Ｓ２）。その後、実施形態１と同様に、エッジ画素抽出部５１は、微分絶対値が規定値以上である画素をエッジ画素として抽出し（Ｓ３）、位置検出用ランド抽出部５２は、エッジ画素の集合を抽出ランドとして抽出する（Ｓ４）。

その後、位置検出用ランド抽出部５２は、抽出ランドの重心座標を算出する（Ｓ２１：位置検出重心算出過程）。その後、位置検出用ランド抽出部５２は、実施形態１と同様にステップＳ５〜ステップＳ９を行い、位置検出用ランドＡ（図５（ｂ）参照）を抽出する。

その後、濃淡２値化演算部６０は、位置検出重心算出過程で算出された重心座標Ｇを中心座標とする検査範囲Ｄ（図５（ｃ）参照）を設定する（Ｓ２２：範囲設定過程）。その後、濃淡２値化演算部６０は、撮像画像の検査範囲Ｄの各画素に対して２値化を行う（Ｓ１２）。その後、実施形態１と同様に、ステップＳ１３〜ステップＳ１７が行われる。

なお、位置検出用ランドＡが複数個存在する場合、位置検出用ランドＡごとに検査範囲を設定して、欠陥候補ランドＢを抽出すればよい（Ｓ１０〜Ｓ１８）。

以上、本実施形態によれば、位置検出用ランドＡの重心座標Ｇを検査範囲Ｄの中心座標とすることによって、濃淡２値化を行う範囲を位置検出用ランドＡの周辺に限定することによって、濃淡２値化および欠陥候補ランドＢの画素数の計測を短時間で行うことができる。

なお、本実施形態では、位置検出用ランドＡの重心座標Ｇを中心座標として検査範囲Ｄを設定しているが、本実施形態の変形例として、位置検出用ランドＡによって囲まれた領域内の任意の画素の座標を中心座標として検査範囲Ｄを設定してもよい。

（実施形態３）
実施形態３では、図７（ａ）に示すように検査範囲に複数個の欠陥Ｃ１，Ｃ２が近接して存在する場合について説明する。なお、欠陥Ｃ１は、不良品に該当する欠陥サイズであり、欠陥Ｃ２は、良品に該当するサイズである。

本実施形態に係る欠陥候補ランド抽出部６１は、代表画素に隣接して欠陥候補画素が存在するときに代表画素とこの代表画素に隣接する欠陥候補画素とに同じ欠陥候補ラベルを付与するのではなく、図７（ｃ）に示すように検査範囲Ｄに複数個の欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２が存在する場合に、実施形態１の代表画素を用いることなく各欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２の重心座標Ｈ１，Ｈ２をそれぞれ算出する。以下、欠陥候補ランドＢ１の重心座標Ｈ１を（Ｘ１，Ｙ１）、欠陥候補ランドＢ２の重心座標Ｈ２を（Ｘ２，Ｙ２）とする。なお、図７（ｂ）に示す位置検出用ランドＡ１の重心座標Ｇ１（Ｘａ，Ｙａ）は、実施形態２と同様に位置検出用ランド抽出部５２によって求められる。

各欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２の重心座標Ｈ１（Ｘ１，Ｙ１），Ｈ２（Ｘ２，Ｙ２）を算出した欠陥候補ランド抽出部６１は、各欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２のうち、位置検出用ランドＡ１との間で重心距離が最も近い欠陥候補ランドＢ１（Ｂ２）を位置検出用ランドＡ１に対応させる。図７においては、（Ｘａ−Ｘ１）^２＋（Ｙａ−Ｙ１）^２≦（Ｘａ−Ｘ２）^２＋（Ｙａ−Ｙ２）^２となるので、位置検出用ランドＡ１に対応するのは、欠陥候補ランドＢ１となる。

上述のようにして、本実施形態の欠陥候補ランド抽出部６１は、各位置検出用ランドＡ１，Ａ２に関連付けられた領域を欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２としてそれぞれ抽出する。

次に、本実施形態に係る欠陥検査装置１を用いた欠陥検査方法について図８を用いて説明する。まず、実施形態２と同様に、ステップＳ１〜Ｓ４、ステップＳ２１、ステップＳ５〜Ｓ１０を行う。

その後、濃淡２値化演算部６０は、実施形態２と同様に重心座標Ｇ１を中心座標とする検査範囲Ｄを設定し、撮像画像の検査範囲Ｄの各画素に対して規定濃度値を用いて２値化を行って欠陥候補画素を抽出する（Ｓ２２，Ｓ１２，Ｓ１３）。

その後、欠陥候補ランド抽出部６１は、実施形態２と同様に欠陥候補画素から欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２を抽出する（Ｓ１３）。欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２を抽出した後、欠陥候補ランド抽出部６１は、検査範囲Ｄに複数個の欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２が存在するため、各欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２の重心座標Ｈ１，Ｈ２を算出する（Ｓ３１：欠陥候補重心算出過程）。その後、欠陥候補ランド抽出部６１は、重心座標Ｈ１，Ｈ２が算出された各欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２のうち、位置検出用ランドＡ１，Ａ２との間で重心距離が最も近い欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２を上記位置検出用ランドＡ１，Ａ２に対応させる（Ｓ３２：重心比較過程）。その後、ステップＳ１５〜ステップＳ１８を行う。

以上、本実施形態によれば、近傍に欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２が複数個存在する場合であっても、これらの欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２を取り違えることなく、各欠陥候補ランドＢ１，Ｂ２の画素数をそれぞれ計測することができる。また、欠陥Ｃの見逃しを防止することもできる。

（実施形態４）
ところで、位置検出用ランド抽出部５２で抽出された位置検出用ランドＡは、ノイズ成分が除去された上で抽出され、欠陥候補の輪郭部分が特徴抽出されたものであるのに対し、欠陥候補ランド抽出部６１で抽出された欠陥候補ランドＢは、欠陥候補の周辺のノイズ成分も結合されるため、実際の欠陥サイズよりも大きく特徴抽出される傾向がある。

そこで、実施形態４では、図９に示すように、位置検出用ランドＡの外接矩形Ｅを設定し、この外接矩形Ｅを用いて欠陥候補ランドＢの画素数を計測する欠陥検査装置１について説明する。

本実施形態に係る位置検出用ランド抽出部５２は、図９（ｂ）に示すように、位置検出用ランドＡを抽出した後、この位置検出用ランドＡに接する最小の矩形である外接矩形Ｅを設定する。このように位置検出用ランドＡに接する最小の矩形を外接矩形Ｅに設定することよって、欠陥の大まかな大きさを認識することができる。なお、複数個の位置検出用ランドＡを抽出した場合、位置検出用ランド抽出部５２は、各位置検出用ランドＡごとに、外接矩形Ｅを設定する。

本実施形態に係る計測部６２は、欠陥候補ランドＢのうち、位置検出用ランド抽出部５２で設定された外接矩形Ｅ内に存在する画素群の画素数を、上記欠陥候補ランドＢの画素数として計測する。つまり、計測部６２は、図９（ｃ）の外接矩形Ｅの内側にある欠陥候補画素の画素数を計測する。

次に、本実施形態に係る欠陥検査装置１を用いた欠陥検査方法について図１０を用いて説明する。まず、実施形態２と同様に、ステップＳ１〜Ｓ４、ステップＳ２１を行う。

その後、位置検出用ランド抽出部５２は、位置検出用ランドＡの外接矩形Ｅを設定する（Ｓ４１：外接矩形設定過程）。その後、ステップＳ５〜ステップＳ１１、ステップＳ２２、ステップＳ１３，Ｓ１４を行う。

その後、計測部６２は、欠陥候補ランドＢのうち、外接矩形Ｅ内に存在する画素群を欠陥候補ランドＢの画素数として計測する（Ｓ１５）。その後、ステップＳ１６〜Ｓ１８を行う。

以上、本実施形態によれば、欠陥候補ランドＢの周辺にあるノイズを欠陥候補ランドＢの一部として抽出することを防止できる。

なお、本実施形態では、欠陥候補ランドＢのうち外接矩形Ｅ内に存在する画素群の画素数を計測部６２が計測するが、本実施形態の変形例として、欠陥候補ランド抽出部６１が、濃淡２値化画像の外接矩形Ｅ内の画素に制限して、欠陥候補ランドＢを抽出してもよい。この場合の計測部６２は、欠陥候補ランドＢの画素数をそのまま計測すればよい。

（実施形態５）
ところで、図１１（ａ）に示す撮像画像に対して微分演算が行われると、図１１（ｂ）（ｃ）に示す位置検出用ランドＡ，Ａ’は、実際の欠陥候補領域の輪郭よりも大きくなってしまう。これは、微分演算を行うときに用いられる微分フィルタ５３のサイズに連動するものであり、微分フィルタ５３のサイズが大きくなるほど、位置検出用ランドＡも大きくなってしまう。図１１（ｂ）に示す微分２値化画像は３×３の微分フィルタを用いた場合、図１１（ｃ）に示す微分２値化画像は７×７微分フィルタを用いた場合であって、図１１（ｃ）の位置検出用ランドＡ’のほうが図１１（ｂ）の位置検出用ランドＡより大きい。このため、外接矩形Ｅ（図９（ｃ）参照）は、必要以上に大きく設定されてしまう。

そこで、実施形態５では、微分フィルタ５３のサイズに応じて外接矩形Ｅの大きさを補正する欠陥検査装置１について説明する。

本実施形態に係る位置検出用ランド抽出部５２は、微分演算部５０で用いられた微分フィルタ５３のサイズに連動して外接矩形Ｅの大きさを補正する。つまり、位置検出用ランド抽出部５２は、微分フィルタ５３による膨張分だけ外接矩形Ｅを収縮させる。なお、微分フィルタ５３による膨張分は既知であるため、外接矩形Ｅの収縮分は、微分演算で用いられた微分フィルタ５３のサイズに応じて予め決められている。

以上、本実施形態によれば、補正された外接矩形Ｅは欠陥候補ランドＢの大きさをより正確に反映した形になり、欠陥候補ランドＢへのノイズ成分の結合を最小限に抑えることができる。

（実施形態６）
ところで、図１３（ａ）に示すようなドーナツ状の欠陥Ｃの場合、濃淡２値化画像は、図１３（ｂ）に示すように内部の一部が欠陥候補画素として抽出されず、このため、欠陥候補ランドＢの画素数が少なく計測され、場合によっては、このようなドーナツ状の欠陥Ｃを有する検査対象物が良品と判定される可能性がある。

そこで、実施形態６に係る欠陥検査装置１では、図１２に示すように、欠陥候補ランドの輪郭成分（輪郭を形成する画素群）と輪郭成分で囲まれた領域内にあるすべての画素との合計画素を、欠陥候補ランドの画素数として計測する。

本実施絵形態に係る欠陥候補ランド抽出部６１は、図１２（ａ）に示す欠陥候補ランドから、例えば輪郭追跡アルゴリズムなどによって、図１２（ｂ）に示す欠陥候補ランドの輪郭成分を抽出する。輪郭成分を抽出した欠陥候補ランド抽出部６１は、図１２（ｃ）に示すように輪郭成分で囲まれたすべての画素を黒画素（欠陥候補画素）に置き換える。その後、濃淡２値化演算部６０は、欠陥候補画素を再抽出する。欠陥候補ランド抽出部６１は、再抽出された欠陥候補画素から欠陥候補ランドを再抽出する。

本実施形態に係る計測部６２は、再抽出された欠陥候補ランドの画素数を計測することで、欠陥Ｃ（図１３（ａ）参照）の面積を求めることができる。

以上、本実施形態によれば、ドーナツ状の欠陥Ｃなど、欠陥内部の一部が検出されない場合でも、実際の欠陥サイズを欠陥候補ランドＢに正確に反映させることができる。

（実施形態７）
ところで、図１５（ａ）に示すような打痕やフクレなど検査対象物の表面に凹凸がある欠陥Ｃの場合、検査対象物を照射する光源の位置によっては陰影などで強調されない輪郭部分が存在する。このため、濃淡２値化画像は、図１５（ｂ）に示すように、欠陥Ｃの一部（２個の欠陥候補ランドＢの間の領域）が欠陥候補ランドＢとして抽出されない場合がある。この場合、各欠陥候補ランドＢの画素数が別々に計測され、このような打痕による欠陥Ｃを有する検査対象物が良品と判定される可能性がある。

そこで、実施形態７に係る欠陥検査装置１では、図１４（ａ）に示すように欠陥候補ランドの輪郭成分（輪郭を形成する画素群）が複数個（図示例では２個）存在する場合、図１４（ｅ）に示すように複数個の輪郭成分を１個の輪郭成分に再構成して１個の欠陥候補ランドにする（図１４（ｅ）参照）。

本実施形態に係る欠陥候補ランド抽出部６１は、図１５（ｂ）に示すように欠陥候補ランドを抽出した後、抽出した複数個（図示例では２個）の欠陥候補ランドに対して、図１４（ａ）に示すように輪郭成分を抽出する。輪郭成分を抽出した欠陥候補ランド抽出部６１は、図１４（ｂ）に示すように欠陥候補ランドの輪郭成分の重心画素Ｈを求め、重心画素Ｈを中心に３０°ごとに放射状の直線を描き、直線ごとに輪郭成分との交点を交点画素Ｐ１，Ｐ３として抽出し、抽出した各交点画素Ｐ１，Ｐ３と重心画素Ｈとの距離を求める。このとき、直線と輪郭成分との交点が複数個存在する場合、重心画素Ｈから最も遠い交点を交点画素Ｐ１，Ｐ３として抽出する。一方、直線と輪郭成分との交点が存在しない場合、両隣の角度で抽出された２つの交点画素Ｐ１，Ｐ３から推定交点画素Ｐ２を抽出する。その後、欠陥候補ランド抽出部６１は、図１４（ｃ）に示すように推定交点画素Ｐ２と両隣の角度で抽出された２つの交点画素Ｐ１，Ｐ３とを線分で結び、図１４（ｄ）に示すように、その線分が通過する画素群を欠陥候補ランドの輪郭成分として加える。これにより、欠陥候補ランドの輪郭成分は、図１４（ｅ）に示すようなものになる。その後、欠陥候補ランド抽出部６１は、図１４（ｅ）に示す輪郭成分で囲まれた領域を欠陥候補ランドとして再抽出する。

本実施形態に係る計測部６２は、再抽出された欠陥候補ランドの画素数を計測し、欠陥Ｃ（図１５（ａ）参照）の面積を求める。

以上、本実施形態によれば、打痕による欠陥Ｃなど、欠陥Ｃの輪郭部分の一部が検出されない場合でも、実際の欠陥サイズを欠陥候補ランドに正確に反映させることができる。

１ 欠陥検査装置
２ 撮像装置
５ 欠陥候補位置検出部
５０ 微分演算部（微分演算手段）
５１ エッジ画素抽出部（エッジ画素抽出手段）
５２ 位置検出用ランド抽出部（位置検出用ランド抽出手段）
５３ 微分フィルタ
６ 欠陥候補面積算出部
６０ 濃淡２値化演算部（濃淡２値化演算手段）
６１ 欠陥候補ランド抽出部（欠陥候補ランド抽出手段）
６２ 計測部（計測手段）
７ 判定部（判定手段）

Claims (5)

1. 検査対象物が撮像された撮像画像を取得し当該検査対象物の表面上の欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
   前記撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い画素間の濃度変化を表わす微分絶対値を算出する微分演算過程と、
   前記微分演算過程で算出された前記微分絶対値が規定値以上である画素をエッジ画素として抽出するエッジ画素抽出過程と、
   前記エッジ画素抽出過程で抽出された前記エッジ画素のうち互いに隣接して同一の欠陥候補となる画素の連結成分を、欠陥候補の位置を示す位置検出用ランドとして抽出する位置検出用ランド抽出過程と、
   前記撮像画像の各画素に対して規定濃度値を用いて２値化を行って欠陥候補画素を抽出する濃淡２値化演算過程と、
   互いに隣接する前記欠陥候補画素の集合であって前記位置検出用ランドに関連付けられた領域を欠陥候補ランドとして抽出する欠陥候補ランド抽出過程と、
   前記欠陥候補ランド抽出過程で抽出された前記欠陥候補ランドの画素数を計測する計測過程と、
   前記計測過程で計測された前記欠陥候補ランドの画素数が規定画素数以上である場合、前記検査対象物が不良品であると判定する一方、前記欠陥候補ランドの画素数が前記規定画素数未満である場合、前記検査対象物が良品であると判定する判定過程とを有し、
   前記位置検出用ランド抽出過程において、前記位置検出用ランドに囲まれている領域の画素群のうちの１つを代表画素に設定し、
   前記欠陥候補ランド抽出過程において、前記位置検出用ランドの前記代表画素が前記欠陥候補画素である場合、当該代表画素に隣接して他の欠陥候補画素が存在するときに、当該代表画素および当該他の欠陥候補画素に同じ欠陥候補ラベルを付与した後、当該欠陥候補ラベルが付与された欠陥候補画素に隣接する欠陥候補画素に当該欠陥候補ラベルを付与する過程を繰り返し、その後、当該欠陥候補ラベルが付与された画素群からなる領域を前記位置検出用ランドに関連付ける
   ことを特徴とする欠陥検査方法。
2. 前記位置検出用ランドの重心を算出する位置検出重心算出過程と、
   前記位置検出重心算出過程で算出された重心を中心とする検査範囲を設定する範囲設定過程とを前記濃淡２値化演算過程の前に有し、
   前記濃淡２値化演算過程では、前記撮像画像の前記検査範囲の各画素に対して前記規定濃度値を用いて２値化を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
3. 前記位置検出用ランド抽出過程で抽出された前記位置検出用ランドの外接矩形を設定する外接矩形設定過程を有し、
   前記計測過程では、前記欠陥候補ランドとなる前記欠陥候補画素のうち、前記外接矩形設定過程で設定された前記外接矩形内に存在する画素群の画素数を、当該欠陥候補ランドの画素数として計測する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の欠陥検査方法。
4. 前記微分演算過程では、微分フィルタを用いて微分演算を行い、
   前記外接矩形設定過程では、前記微分フィルタを用いた微分演算で用いられる画素領域が大きくなるほど前記外接矩形の大きさを縮小する
   ことを特徴とする請求項３記載の欠陥検査方法。
5. 検査対象物が撮像された撮像画像を取得し当該検査対象物の表面上の欠陥を検出する欠陥検査装置であって、
   前記撮像画像の各画素の濃度に基づく微分演算を行い画素間の濃度勾配の変化を表わす微分絶対値を算出する微分演算手段と、
   前記微分演算手段で算出された前記微分絶対値が規定値以上である画素をエッジ画素として抽出するエッジ画素抽出手段と、
   前記エッジ画素抽出手段で抽出された前記エッジ画素のうち互いに隣接して同一の欠陥候補となる画素の連結成分を、欠陥候補の位置を示す位置検出用ランドとして抽出する位置検出用ランド抽出手段と、
   前記撮像画像の各画素に対して規定濃度値を用いて２値化を行って欠陥候補画素を抽出する濃淡２値化演算手段と、
   互いに隣接する前記欠陥候補画素の集合であって前記位置検出用ランドに関連付けられた領域を欠陥候補ランドとして抽出する欠陥候補ランド抽出手段と、
   前記欠陥候補ランド抽出手段で抽出された前記欠陥候補ランドの画素数を計測する計測手段と、
   前記計測手段で計測された前記欠陥候補ランドの画素数が規定画素数以上である場合、前記検査対象物が不良品であると判定する一方、前記欠陥候補ランドの画素数が前記規定画素数未満である場合、前記検査対象物が良品であると判定する判定手段とを備え、
   前記位置検出用ランド抽出手段は、前記位置検出用ランドに囲まれている領域の画素群のうちの１つを代表画素に設定し、
   前記欠陥候補ランド抽出手段は、前記位置検出用ランドの前記代表画素が前記欠陥候補画素である場合、当該代表画素に隣接して他の欠陥候補画素が存在するときに、当該代表画素および当該他の欠陥候補画素に同じ欠陥候補ラベルを付与する機能と、当該欠陥候補ラベルが付与された欠陥候補画素に隣接する欠陥候補画素に当該欠陥候補ラベルを付与する過程を繰り返す機能と、当該欠陥候補ラベルが付与された画素群からなる領域を前記位置検出用ランドに関連付ける機能とを有する
   ことを特徴とする欠陥検査装置。