JP5480149B2 - 検査対象物の欠陥の発見を支援するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
ところで、昨今、LCD等における検査面積の巨大化、大量のデータを表示するためのLCD等の高精細化に伴い、光学画像と参照画像とを比較する画像処理に対するパフォーマンス要求が高くなっている。そこで、特許文献1において、光学画像と参照画像とを比較する比較回路を、光学画像を取得する光学画像ユニット装置とは別の高機能の専用ユニットとすることは考えられる。
しかしながら、画像処理に対するパフォーマンス要求は高機能の専用ユニットを使うことで解決されたとしても、欠陥と判定した画像をレビュー装置に出力する際に、データの転送量の巨大化に伴い、システム内でのデータ通信のためのバンド幅が不足するという問題は解決されない。ここで、バンド幅とは、伝送路容量のことで、転送可能なビットレートで表す。
また、転送データ量を小さくするために、欠陥と判定した画像を圧縮することも考えられる。ところが、この処理が、本来の画像処理のパフォーマンスを低下させてしまうという新たな問題が発生する。
また、取得部は、メモリに記憶した撮影画像から欠陥画像を切り出し、欠陥画像を保存部に送信する、ものであってよい。この場合、取得部は、画像特定情報として、メモリに記憶した撮影画像内の欠陥画像が占める領域を特定する領域特定情報を判別部から受信すると、撮影画像内の領域特定情報により特定される領域を欠陥画像として切り出す、ものであってよい。
また、取得部は、メモリに記憶した撮影画像が欠陥画像を含まない旨の情報を判別部から受信すると、撮影画像をメモリから削除する、ものであってよい。
また、撮影画像は、複数の画像断片を含み、取得部は、メモリに記憶した撮影画像に含まれる複数の画像断片のうちの特定の画像断片が欠陥画像を含まない旨の情報を判別部から受信すると、特定の画像断片をメモリから削除する、ものであってよい。
更に、第2の通信回線は、第1の通信回線よりもバンド幅が広い、ものであってよい。
まず、本実施の形態における欠陥発見支援システムについて説明する。尚、ここでは、検査対象物としてLCDを例にとり説明する。
図1は、このような欠陥発見支援システム100の全体構成例を示した図である。
図示するように、欠陥発見支援システム100は、カメラ10と、キャプチャユニット20と、画像処理ユニット30と、結果保存ユニット40とを含む。
また、キャプチャユニット20と画像処理ユニット30とは通信回線52を介して接続され、キャプチャユニット20と結果保存ユニット40とは通信回線54を介して接続されている。ここで、通信回線52や通信回線54による接続は、イーサネット(登録商標)スイッチを使ってイーサネット(登録商標)で接続したり、IBスイッチを使ってInfiniBandで接続したり、PCIeブリッジを使ってPCIeで接続したりすることで実現できる。この場合、通信回線52は、第1の通信回線の一例であり、通信回線54は、第2の通信回線の一例である。そして、第2の通信回線のバンド幅は、第1の通信回線のバンド幅よりも広く設定される。
カメラ10は、LCDの点灯表示画面表面を撮影する。即ち、検査対象のLCDが製造工程ライン上を流れてくると、LCD上の決められた画面領域を撮影する。ここで点灯表示画面は、欠陥を発見するための各種テストパターンを含むものとすることができる。そして、撮影で得られた画像データを順次、キャプチャユニット20に送り込む。
送信キュー22は、受信部21が取得した画像データ(以下、「キャプチャ画像」という)を画像処理ユニット30への転送のために格納する。尚、キャプチャ画像は、検査対象物を撮影することによって得られた撮影画像の一例である。
送受信部23は、送信キュー22に格納されたキャプチャ画像を画像処理ユニット30に転送し、どのキャプチャ画像のどの位置に欠陥が発見されたか、或いは、その欠陥の大きさを示す情報(以下、「欠陥情報」という)を画像処理ユニット30から受信する。
バッファ24は、キャプチャ画像を画像処理ユニット30に送信した後も、一定量のキャプチャ画像を保持する。
画像抽出部25は、送受信部23が受信した欠陥情報に基づいて、バッファ24に保持していたキャプチャ画像から欠陥部分を含む領域の画像データ(以下、「欠陥画像」という)を抽出する。
送信部26は、画像抽出部25が抽出した欠陥画像を結果保存ユニット40に送信する。
ここで、送受信部31は、キャプチャユニット20からキャプチャ画像を受信し、キャプチャ画像に欠陥が見つからなければその旨を、欠陥が見つかれば欠陥情報をキャプチャユニット20に送信する。
バッファ32は、送受信部31がキャプチャユニット20から受信したキャプチャ画像を格納する。このキャプチャ画像は、画像の解析及び欠陥情報の生成を含む画像処理が終了すると削除される。
画像解析部33は、バッファ32に格納されたキャプチャ画像を画像処理して、キャプチャ画像に欠陥があるかどうか、欠陥があればその位置及び大きさ(形状、面積等)を解析する。
欠陥情報生成部34は、画像解析部33によりキャプチャ画像に欠陥があると判断された場合に欠陥情報を生成する。尚、後で詳しく述べるが、欠陥情報は、欠陥部分の画像データではなく、欠陥部分を特定するための情報を含み、画像データ量よりも小さなサイズのデータ量である。
図2〜図5は、概略動作における状態を時間順に示した図である。尚、図1に示したキャプチャユニット20、画像処理ユニット30内の構成要素については、説明に必要なもののみを示す。
まず、カメラ10は検査対象のLCDを撮影し、画像データを順次キャプチャユニット20に送信する(1)。
次に、キャプチャユニット20は、カメラ10から受信したキャプチャ画像を送信キュー22に格納する(2)。尚、キャプチャ画像には、キャプチャ画像を一意に識別するための「キャプチャ画像ID」が付与されており、以下、キャプチャ画像IDが「N」のキャプチャ画像を「キャプチャ画像#N」のように表記する。図では、先に、キャプチャ画像#1〜#3が送信キュー22に格納され、その後、キャプチャ画像#4、#5がカメラ10から送られている。尚、キャプチャ画像中の網かけは欠陥部分を表す。この部分が後の画像解析で欠陥と認識されることになる。
まず、キャプチャユニット20は、送信キュー22に格納されたキャプチャ画像を画像処理ユニット30に送信する(3)。ここでは、図2で送信キュー22に格納されていたキャプチャ画像#1〜#3が画像処理ユニット30に送信されている途中を示している。その後、カメラ10からは新たなキャプチャ画像#4〜#8が送られ、そのうち、キャプチャ画像#4、#5、#6は送信キュー22に格納されている。
次に、キャプチャユニット20は、画像処理ユニット30に転送済みのキャプチャ画像をバッファ24に移動する(4)。ここでは、キャプチャ画像#1〜#3が画像処理ユニット30に転送された後の状態を示し、キャプチャ画像#1〜#3をバッファ24に移動している。
即ち、キャプチャユニット20と画像処理ユニット30とが、一時的に同じキャプチャ画像を持つことになる。
まず、画像処理ユニット30は、図3で送られたキャプチャ画像のうちキャプチャ画像#1を画像処理し、欠陥がないと判定する(5)。
次に、画像処理ユニット30は、画像処理後のキャプチャ画像#1を廃棄する(6)。 そして、画像処理ユニット30は、キャプチャ画像#1に欠陥がない旨をキャプチャユニット20に通知する(7)。
最後に、キャプチャユニット20は、バッファ24に保持していたキャプチャ画像#1を廃棄する(8)。
まず、画像処理ユニット30は、図3で送られたキャプチャ画像のうちキャプチャ画像#3を画像処理し、欠陥があることを発見する(9)。
次に、画像処理ユニット30は、画像処理後のキャプチャ画像#3を廃棄する(10)。即ち、欠陥がある場合も、欠陥がない場合と同様にキャプチャ画像は廃棄される。
そして、画像処理ユニット30は、欠陥情報をキャプチャユニット20に通知する(11)。ここで、欠陥情報は、欠陥画像そのものではなく、キャプチャ画像内での欠陥画像の位置や大きさを特定する情報を含むデータである。つまり、欠陥画像のデータ量に比べて、データ量も少ない。
すると、キャプチャユニット20は、バッファ24に格納されたキャプチャ画像から欠陥画像を抜き出して結果保存ユニット40に送信する(12)。
これにより、結果保存ユニット40は、欠陥画像を保存する(13)。
最後に、キャプチャユニット20は、処理済、つまり、欠陥画像を抜き出し終わったキャプチャ画像を廃棄する(14)。図では、バッファ24からキャプチャ画像#3が廃棄されている。
図6は、欠陥情報の具体例を示した図である。
欠陥情報は、前述の通り、画像データそのものでなく、以下のような情報を持つ画像データよりも小さなサイズのデータである。本実施の形態では、欠陥画像を特定する画像特定情報の一例として、欠陥情報を用いている。
図示するように、欠陥情報は、キャプチャ画像IDと、欠陥エリア数と、欠陥エリア情報とを含む。
キャプチャ画像IDは、既に述べた通り、キャプチャ画像を一意に識別するための識別情報である。このキャプチャ画像IDは、LCDを分割した画面領域を撮影して得られたキャプチャ画像ごとに付与される。例えば、LCDの画面を4分割して4つのキャプチャ画像を得た場合であれば、4つのキャプチャ画像にそれぞれ、#5、#6、#7、#8といったキャプチャ画像IDが付与される。尚、ここでは、キャプチャ画像#5の例を示している。本実施の形態では、画像断片を特定する断片特定情報の一例として、キャプチャ画像IDを用いている。
欠陥エリア数は、キャプチャ画像内で発見された欠陥エリアの個数である。1つのキャプチャ画像に複数の欠陥が含まれることもあり、そのような場合は、各欠陥を含む矩形の領域を欠陥エリアとする。尚、ここでは、キャプチャ画像#5内に3つの欠陥エリアが発見された場合の例を示している。
欠陥エリア情報は、欠陥エリア数で示された個数分のエリアを特定する情報であり、具体的には、以下の情報を含む。まず、top-leftであり、これはキャプチャ画像の左上隅の点を原点とした場合の欠陥エリアの左上隅の座標を示す。また、widthであり、これは欠陥エリアの幅を示す。更に、heightであり、これは欠陥エリアの高さを示す。尚、ここでは、欠陥エリア数が「3」なので、3個分の欠陥エリア情報を含んでいる。本実施の形態では、欠陥画像が占める領域を特定する領域特定情報の一例として、欠陥エリア情報を設けている。尚、ここでは、領域特定情報として、座標、幅、高さを用いたが、領域を特定できる情報であれば、如何なる情報を用いてもよく、例えば、左上隅の点の座標と右下隅の点の座標等を用いてもよい。
また、この欠陥情報には、欠陥部分の画像の濃度を解析することで得た欠陥の重度の情報や、欠陥のサイズ(面積)の情報を含めてもよい。
図7は、カメラ10からキャプチャ画像を受信して画像処理ユニット30に転送するまでのキャプチャユニット20の動作例を示したフローチャートである。
キャプチャユニット20では、まず、受信部21がカメラ10からキャプチャ画像を受信する(ステップ201)。そして、受信したキャプチャ画像を送信キュー22に格納する(ステップ202)。
すると、キャプチャ画像が送信キュー22に格納された旨の情報が受信部21から送受信部23へ通知され、送受信部23が、送信キュー22からキャプチャ画像を取り出して画像処理ユニット30に送信する(ステップ203)。また、送受信部23は、転送済みのキャプチャ画像をバッファ24に格納する(ステップ204)。
画像処理ユニット30では、まず、送受信部31がキャプチャ画像を受信し、バッファ32に格納する(ステップ301)。
次に、画像解析部33が、バッファ32に格納されたキャプチャ画像を解析する(ステップ302)。具体的には、キャプチャ画像と、そのキャプチャ画像に対応するLCDの領域の正しいパターンを示す参照画像とを比較する。例えば、カメラ10で撮影するLCDの領域が決まっている場合であれば、撮影で得た画像データと共にカメラ10の識別情報もキャプチャユニット20に送っておく。そして、カメラ10の識別情報に基づいてキャプチャ画像に対応するLCDの領域を特定し、この領域の正しいパターンを示す参照画像を参照画像記憶部(図示せず)から読み出せばよい。これにより、画像解析部33は、キャプチャ画像内の小さなエリアのうち、参照画像の対応するエリアとパターンが異なっているエリアの数と、そのようなエリアの位置及び大きさとを求める。
その結果、欠陥エリアの数が「0」であると判定されれば、画像解析部33は、その旨を送受信部31に伝え、送受信部31がキャプチャ画像IDと欠陥がない旨の情報とをキャプチャユニット20に送信する(ステップ304)。そして、送受信部31は、バッファ32からこのキャプチャ画像IDに対応するキャプチャ画像を削除する(ステップ310)。
一方、欠陥エリアの数が「0」でないと判定されれば、画像解析部33は、キャプチャ画像ID、欠陥エリアの数、位置、大きさを欠陥情報生成部34に伝え、欠陥情報生成部34が欠陥情報を生成する。即ち、まず、欠陥情報生成部34は、キャプチャ画像IDを欠陥情報にセットする(ステップ305)。次に、欠陥エリア数を欠陥情報にセットする(ステップ306)。そして、1つの欠陥エリアについて、欠陥エリアの位置及び大きさを特定する欠陥エリア情報を欠陥情報にセットする(ステップ307)。その後、他に欠陥エリアがあるかどうかを判定する(ステップ308)。そして、他に欠陥エリアがあれば、ステップ307を繰り返す。また、他に欠陥エリアがなければ、生成した欠陥情報を送受信部31に受け渡し、送受信部31が欠陥情報をキャプチャユニット20に送信する(ステップ309)。そして、送受信部31は、バッファ32からこのキャプチャ画像IDに対応するキャプチャ画像を削除する(ステップ310)。
キャプチャユニット20では、まず、送受信部23が情報を受信する(ステップ221)。
次に、その情報が欠陥情報であるかどうかを判定する(ステップ222)。
その結果、欠陥情報でないと判定されれば、つまり、キャプチャ画像IDとキャプチャ画像に欠陥がなかった旨の情報であると判定されれば、送受信部23は、バッファ24に格納されたそのキャプチャ画像IDに対応するキャプチャ画像を削除する(ステップ229)。
一方、欠陥情報であると判定されれば、送受信部23は、欠陥情報を画像抽出部25に伝え、画像抽出部25が、欠陥情報からキャプチャ画像IDを取り出す(ステップ223)。そして、キャプチャ画像IDに対応するキャプチャ画像をバッファ24から読み出す(ステップ224)。次に、画像抽出部25は、欠陥情報から1つの欠陥エリア情報を取り出す(ステップ225)。そして、欠陥エリア情報によって特定される欠陥エリアの画像、つまり、欠陥画像をキャプチャ画像から切り出す(ステップ226)。すると、この切り出された欠陥画像は画像抽出部25から送信部26に渡され、送信部26が、欠陥画像を結果保存ユニット40に送信する(ステップ227)。その後、画像抽出部25は、欠陥エリア情報がまだあるかどうかを判定する(ステップ228)。そして、欠陥エリア情報がまだあれば、ステップ225〜227の処理を繰り返す。また、欠陥エリア情報がもうなければ、その旨を送受信部23に返す。そして、送受信部23が、バッファ24に格納されたそのキャプチャ画像IDに対応するキャプチャ画像を削除する(ステップ229)。
例えば、欠陥情報に欠陥エリア情報のみを含める場合を考える。この場合は、画像処理ユニット30に転送されたキャプチャ画像と、バッファ24に格納されたキャプチャ画像とが、キャプチャ画像ID以外の方法で紐付けされていることが前提となる。例えば、1つのキャプチャ画像を画像処理ユニット30に転送してバッファ24に格納し、キャプチャ画像の処理が終わるとそのキャプチャ画像を画像処理ユニット30からもバッファ24からも削除して次のキャプチャ画像の処理に移るといった場合である。この場合は、画像処理ユニット30から欠陥エリア情報を伝えることにより、キャプチャユニット20は、バッファ24に格納された1つのキャプチャ画像から欠陥エリア情報に基づいて欠陥画像を切り出すことができる。
本実施の形態では、このような動作を行うことにより、従来技術の問題点が次のように解決される。
・画像処理ユニット30が欠陥画像を送信することがなくなるので、画像処理ユニット30に必要な転送バンド幅は小さなものですむようになる。一方で、キャプチャユニット20に必要な転送バンド幅は大きくなるが、キャプチャユニット20にはサーバのようなユニットが使われるため、転送バンド幅の拡張は画像処理ユニット30よりも容易かつ安価に行え、問題とはならない。
・画像処理ユニット30において欠陥画像の圧縮のような余分な処理を行わなくてよくなり、画像処理ユニット30が本来の画像解析に使える時間に影響を与えることがなくなる。
・欠陥画像を抜き出す処理もキャプチャユニット20にオフロードされるため、画像処理ユニット30が本来の画像解析にかけることのできる時間が増加する。
・キャプチャユニット20では、メモリやディスクの拡張が画像処理ユニット30よりも容易かつ安価に行える。従って、キャプチャユニット20に大きなバッファを持たせることにより、システム全体での画像処理量が増大する。
また、画像処理ユニット30も、CAB(Cell Accelerator Board)を組み込んだPC等、一般のコンピュータで実現することができる。
図10は、このようなコンピュータのハードウェア構成の一例を示した図である。図示するように、コンピュータは、演算手段であるCPU(Central Processing Unit)90aと、M/B(マザーボード)チップセット90bを介してCPU90aに接続されたメインメモリ90cと、同じくM/Bチップセット90bを介してCPU90aに接続された表示機構90dとを備える。また、M/Bチップセット90bには、ブリッジ回路90eを介して、ネットワークインターフェイス90fと、磁気ディスク装置(HDD)90gと、音声機構90hと、キーボード/マウス90iと、フレキシブルディスクドライブ90jとが接続されている。
Claims (11)
- 検査対象物の欠陥の発見を支援するシステムであって、
前記検査対象物を撮影することによって得られた撮影画像を取得する取得部と、
前記取得部に第1の通信回線で接続され、当該取得部により取得された前記撮影画像のうち、前記検査対象物の欠陥部分を含む領域の画像である欠陥画像を判別する判別部と、
前記取得部に第2の通信回線で接続され、前記判別部により判別された前記欠陥画像を保存する保存部と
を含み、
前記第2の通信回線は、前記第1の通信回線よりもバンド幅が広く、
前記取得部は、前記撮影画像を前記判別部に前記第1の通信回線を介して送信し、かつ、当該撮影画像を自身のメモリに記憶し、前記欠陥画像を特定する画像特定情報を当該判別部から当該第1の通信回線を介して受信すると、当該メモリに記憶した当該撮影画像のうちの当該画像特定情報により特定される当該欠陥画像を前記保存部に前記第2の通信回線を介して送信する、
システム。 - 前記画像特定情報は、前記撮影画像の識別番号、前記欠陥部分の個数、及び、前記欠陥部分の座標と領域とからなる欠陥エリア情報を含むグループのうち、少なくとも1つを含む、請求項1のシステム。
- 前記取得部は、前記メモリに記憶した前記撮影画像から前記欠陥画像を切り出し、当該欠陥画像を前記保存部に送信する、請求項1のシステム。
- 前記取得部は、前記画像特定情報として、前記メモリに記憶した前記撮影画像内の前記欠陥画像が占める領域を特定する領域特定情報を前記判別部から受信すると、当該撮影画像内の当該領域特定情報により特定される領域を当該欠陥画像として切り出す、請求項3のシステム。
- 前記取得部は、前記メモリに記憶した前記撮影画像が前記欠陥画像を含まない旨の情報を前記判別部から受信すると、当該撮影画像を当該メモリから削除する、請求項1のシステム。
- 前記撮影画像は、複数の画像断片を含み、
前記取得部は、前記メモリに記憶した前記撮影画像に含まれる複数の画像断片のうちの前記欠陥画像を含む画像断片を前記保存部に送信する、請求項1のシステム。 - 前記取得部は、前記画像特定情報として、前記メモリに記憶した前記撮影画像に含まれる複数の画像断片のうちの前記欠陥画像を含む画像断片を特定する断片特定情報を前記判別部から受信すると、当該複数の画像断片のうちの当該断片特定情報により特定される画像断片を前記保存部に送信する、請求項6のシステム。
- 前記撮影画像は、複数の画像断片を含み、
前記取得部は、前記メモリに記憶した前記撮影画像に含まれる複数の画像断片のうちの特定の画像断片が前記欠陥画像を含まない旨の情報を前記判別部から受信すると、当該特定の画像断片を当該メモリから削除する、請求項1のシステム。 - 前記判別部は、判別した前記欠陥画像を前記取得部に送信することなく削除する、請求項1のシステム。
- 検査対象物の欠陥の発見を支援する方法であって、
取得部が、撮像部が前記検査対象物を撮像することによって得た撮影画像を当該撮像部から取得するステップと、
前記取得部が、前記撮影画像を判別部に第1の通信回線を介して送信するステップと、
前記取得部が、前記撮影画像を自身のメモリに記憶するステップと、
前記判別部が、前記取得部から前記第1の通信回線を介して受信した前記撮影画像のうち、前記検査対象物の欠陥部分を含む領域の画像である欠陥画像を判別するステップと、
前記判別部が、前記欠陥画像を特定する画像特定情報を前記取得部に前記第1の通信回線を介して送信するステップと、
前記取得部が、前記メモリに記憶した前記撮影画像のうちの前記画像特定情報により特定される前記欠陥画像を保存部に前記第1の通信回線よりもバンド幅が広い第2の通信回線を介して送信するステップと
を含む、方法。 - 検査対象物の欠陥の発見を支援する方法であって、
取得部が、撮像部が前記検査対象物を撮像することによって得た撮影画像の複数の画像断片を当該撮像部から取得するステップと、
前記取得部が、前記複数の画像断片を判別部に第1の通信回線を介して送信するステップと、
前記取得部が、前記複数の画像断片を自身のメモリに記憶するステップと、
前記判別部が、前記取得部から前記第1の通信回線を介して受信した前記複数の画像断片のうち、前記検査対象物の欠陥部分を含む領域の画像である欠陥画像を判別するステップと、
前記判別部が、前記メモリに記憶した前記複数の画像断片のうちの前記欠陥画像を含む画像断片を特定する断片特定情報と、当該画像断片内の前記欠陥画像が占める領域を特定する領域特定情報とを、前記取得部に前記第1の通信回線を介して送信するステップと、
前記取得部が、前記メモリに記憶した前記複数の画像断片のうちの前記断片特定情報により特定される画像断片内の前記領域特定情報により特定される領域を前記欠陥画像として切り出すステップと、
前記取得部が、切り出した前記欠陥画像を保存部に前記第1の通信回線よりもバンド幅が広い第2の通信回線を介して送信するステップと
を含む、方法。
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