JP5533019B2 - 表面検査装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば薄鋼板表面等の被検査面に光を照射し、被検査体の幅方向に配列された複数台のカメラなどで受光し、この被検査面の表面疵を光学的に検出する、表面検査装置および方法に関するものである。

薄鋼板表面等の被検査面に光を照射してこの被検査面からの反射光をカメラで受光し、その信号を画像処理することによって、被検査面に存在する表面疵を光学的に検出する表面疵検査には、これまでに種々の手法が提唱され実施されている。

その際、理想的な状況においては、被検査面のエッジ（板幅方向の左右の端部）付近を検査するカメラでは図８（ａ）に示すようなステップ上の立ち上がり信号が得られ、まず、エッジ検出処理によりエッジ位置を検出し、被検査面の存在する範囲を特定する。そして、被検査面に対応する信号に各種画像処理を施し、表面疵の検査を行う。

ところが、実際には、被検査体のエッジのごく近辺は、汚れにより信号レベルが低下していたり（図８（ｂ））、形状不良などにより急激な信号レベルの増大があったり（図８（ｃ））して、誤って表面疵として検出してしまう恐れがあるため、エッジのごく近辺に存在するこれらの影響(誤検出要因)を除いて、疵として検出しないようにする（無害化する）画像処理上の工夫が必要である。

このような問題に対し、例えば、エッジのごく近辺の画素L₁ 及びその外側のS_L 、S_R(特許文献１の図２参照)に、内側の画素から計算した鋼板の地合レベルの輝度情報を埋め込むことにより、エッジのごく近辺の影響を除去した表面疵検出装置が、特許文献１に開示されている。

また、特許文献２には、複数台のラインセンサカメラの信号を1本の信号に合成する映像信号合成装置において、エッジのごく近辺の影響を除去するために、エッジ検出位置からＰ２画素だけ内側に入った画素から外側全ての画素を、エッジ検出位置からＰ３〜Ｐ４画素だけ内側の範囲の信号の平均値で埋めるエッジ処理技術が開示されている(後述する図２または特許文献２の図７参照)。

また、前述の被検査体のエッジのごく近辺を含みより広い領域（エッジ近傍エリア）においても、ごく近辺ほどのような誤検出要因による急激な信号レベルの変化ではないものの、被検査体の中央部（中央エリア）に比べると疵以外の汚れなどによる信号も多く発生しているため、中央エリアと同じ閾値で検出処理を行うとこの汚れなどを過検出してしまう問題もある。

このような問題に対し、例えば、エッジ近傍エリアの信号のゲインを中央エリアに比べて小さく設定することにより、エッジ近傍エリアの過検出を抑制する技術が、特許文献３に開示されている。

特開２００２−１７４６００号公報 特開２０００−３４９９８８号公報 特開２０００−２２２５７０号公報

しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に開示された技術には、以下に述べるような課題があった。

すなわち、特許文献１に開示の技術では、１台の撮像手段により左右両エッジを検出し、エッジの無害化を行っているが、１台の撮像手段で被検査体の全幅を検査しようとすると、自ずと画素数が限られてしまうため、分解能が低すぎて小さな疵が検出できないという問題があった。

また、特許文献２に開示の技術では、幅方向に複数台のラインセンサカメラを用いているが、映像信号を合成するために大掛かりな装置が必要であり、また、合成された信号は最終的には１つの処理装置で疵検出処理を行うため処理速度に制約が生じ、高速のラインや疵が多発するような処理負荷の高い対象あるいは検査条件では使用することができなかった。

さらに、信号の合成をせず、カメラ１台ごとに接続された画像処理装置で検査を行うようにすれば、高速の処理が実現できるものの、エッジがどのカメラの視野内に位置するかわからない状況では、エッジの検出及びエッジのごく近辺の誤検出要因の無害化を実現することができなかった。また、画像処理装置間で高速にエッジ位置情報のやりとりを実施しようとすると、特別な仕組みが必要になり、装置が高価になるという問題があった。

さらに、上記特許文献３に開示された技術においても、信号処理装置はエッジが見えていることが前提となっており、高速化を目的としてカメラ１台毎に信号処理装置を接続した構成で検査を行い、エッジがどのカメラで見えるかわからない状況では、適用することができなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高速の画像処理が可能で、エッジ付近の汚れや形状不良の影響を受けず、簡単な構成で、正確な表面検査を行うことができる、表面検査装置および方法を提供することを課題とする。

上記課題は、以下の手段により解決することができる。

［１］ 被検査面に光を照射する光源と、前記被検査面からの反射光を受光し撮像する、互いに視野がオーバラップするように前記被検査面の幅方向に配列された複数台のカメラと、該カメラからの撮像信号を１対１対応で処理する複数台の画像処理装置と、該画像処理装置からの疵情報を処理する計算機とを備え、前記被検査面に存在する表面疵を検出する表面検査装置であって、前記画像処理装置は、それぞれ独立に、かつ、同一の処理を行う、エッジ検出処理手段およびエッジ処理手段を備えることを特徴とする表面検査装置。

［２］ ［１］に記載の表面検査装置において、前記画像処理装置は、前記カメラの全画素に対して検査範囲を設定し、前記エッジ処理手段では、エッジ検出方向に関してカメラの１画素めにてエッジを検出した場合に、前記撮像信号の値を補正値にて置き換える範囲が前記検査範囲にかからないように、エッジ処理における補正開始位置のパラメータが設定されていることを特徴とする表面検査装置。

［３］ ［１］または［２］のいずれか１項に記載の表面検査装置において、前記エッジ検出処理手段は、前記カメラからの複数ラインの撮像信号に対してエッジ検出処理を行い、その結果算出される複数のエッジ位置を統計的に処理してエッジ位置を決定することを特徴とする表面検査装置。

［４］ ［１］ないし［３］のいずれか１項に記載の表面検査装置において、前記計算機は、前記画像処理装置により検出されたエッジ位置を受信し、隣接する画像処理装置からのエッジ位置の差と予め設定された許容範囲とを比較し、疵によるエッジ位置の誤検出が発生しているか否かを判断することを特徴とする表面検査装置。

［５］ ［１］ないし［４］のいずれか１項に記載の表面検査装置において、前記エッジ処理手段の後に、疵が存在しない正常部の信号レベルを基準値となるように処理する、レベル規格化処理手段と、前記検出したエッジ位置を基準にゲイン補正開始位置及びゲイン補正終了位置を設定し、さらにゲイン補正開始位置及びゲイン終了位置間の各画素のゲインを設定するエッジゲイン設定処理手段と、該エッジゲイン設定処理手段で設定されたエッジゲインに従い、前記ゲイン補正開始位置及び終了位置の間の画素の信号レベルに前記設定されたエッジゲインを乗じて信号レベルを変換するエッジゲイン調整手段と、
を備えることを特徴とする表面検査装置。

［６］ ［５］に記載の表面検査装置において、前記計算機は、各画像処理装置からのエッジ位置情報を集約して最終的なエッジ位置を決定し、前記画像処理装置におけるエッジゲイン設定手段の基準となるエッジ位置は、それぞれの画像処理装置で検出したエッジ位置を使用するか、前記計算機で決定されたエッジ位置を使用するかを画像処理装置ごとに選択できることを特徴とする表面検査装置。

［７］互いに視野がオーバラップするように被検査面の幅方向に配列された複数台のカメラで、前記被検査面からの反射光を受光・撮像し、前記カメラからの撮像信号を１対１対応の複数台の画像処理装置で画像処理し、画像処理した疵情報を処理する計算機で前記被検査面に存在する表面疵を検出する表面検査方法であって、前記画像処理にあたっては、前記カメラからの撮像信号それぞれを独立に、かつ、同一のエッジ検出処理工程およびエッジ処理工程を行うことを特徴とする表面検査方法。

［８］ ［７］に記載の表面検査方法において、前記カメラの全画素に対して検査範囲を設定し、前記エッジ処理工程では、エッジ検出方向に関してカメラの１画素めにてエッジを検出した場合に、前記撮像信号の値を補正値にて置き換える範囲が前記検査範囲にかからないように、エッジ処理における補正開始位置のパラメータが設定されていることを特徴とする表面検査方法。

［９］ ［７］または［８］のいずれか１項に記載の表面検査方法において、前記エッジ検出処理工程は、前記カメラからの複数ラインの撮像信号に対してエッジ検出処理を行い、その結果算出される複数のエッジ位置を統計的に処理してエッジ位置を決定することを特徴とする表面検査方法。

［１０］ ［７］ないし［９］のいずれか１項に記載の表面検査方法において、前記画像処理装置により検出されたエッジ位置を受信し、隣接する画像処理装置からのエッジ位置の差と予め設定された許容範囲とを比較し、疵によるエッジ位置の誤検出が発生しているか否かを判断することを特徴とする表面検査方法。

［１１］ ［７］ないし［１０］のいずれか１項に記載の表面検査方法において、前記エッジ処理工程の後に、疵が存在しない正常部の信号レベルを基準値となるように処理する、レベル規格化処理工程と、前記検出したエッジ位置を基準にゲイン補正開始位置及びゲイン補正終了位置を設定し、さらにゲイン補正開始位置及びゲイン終了位置間の各画素のゲインを設定するエッジゲイン設定処理工程と、該エッジゲイン設定処理手段で設定されたエッジゲインに従い、前記ゲイン補正開始位置及び終了位置の間の画素の信号レベルに前記設定されたエッジゲインを乗じて信号レベルを変換するエッジゲイン調整工程と、を備えることを特徴とする表面検査方法。

［１２］ ［１１］に記載の表面検査方法において、各画像処理装置からのエッジ位置情報を集約して最終的なエッジ位置を決定し、前記画像処理装置におけるエッジゲイン設定工程の基準となるエッジ位置は、それぞれの画像処理装置で検出したエッジ位置を使用するか、前記計算機で決定されたエッジ位置を使用するかを画像処理装置ごとに選択できることを特徴とする表面検査方法。

本発明によれば、カメラ１台ごとに画像処理装置を接続し、各カメラの信号の合成を行ったり、エッジの情報を画像処理装置間でやりとりすることもなく、それぞれの画像処理装置で独立に処理を行うようにしているので、簡単な構成で、エッジ近傍の誤検出要因の影響を受けることなく、正確で高速な表面検査をすることができるようになった。

本発明に係る表面検査装置の構成例を示す図である。 エッジ検出処理、エッジ処理を説明するための画像信号波形を示す図である。 エッジ検出処理、エッジ処理の状況例を示す図である。 エッジ誤検出の状況を示す図である。 画像処理装置で行う処理手順例を示す図である。 本発明の実施例における処理手順例を示す図である。 本発明の実施例におけるカメラ配置および各パラメータの設定を示す図である。 被検査体のエッジ付近における各種撮像信号を説明する図である。 エッジゲインコントロールについて説明する図である。

以下本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る表面検査装置の構成例を示す図である。

表面検査装置は、被検査体１に光を照射する光源２と、幅方向に複数台並んだラインセンサカメラ３と、カメラ１台ごとにカメラケーブル８を介して１対１に接続され、それぞれ独立に動作する画像処理装置４(この図の例は、４セットａ〜ｄの場合を示す)と、それぞれの画像処理装置４ａ〜ｄからの結果を通信するネットワークケーブル６と、ハブ５で中継された信号をネットワークケーブル６を介して受信して最終判定する計算機７にて構成される。それぞれのラインセンサカメラは、図１に示すように、隣合うカメラとカメラとの撮像範囲がオーバラップするように配置される。

ここで、各カメラの全画素を検査対象とすると、オーバラップ部分に発生した疵は両カメラにより重複して検出されてしまうため、それぞれのカメラに対して、検査範囲が設定される。この各カメラの検査範囲は、被検査体全面に未検査範囲がないよう隣接して設定されるか、僅かに重なるように設定される。

図３（後述）の例では、１画素だけ重なるようにしている。このような場合には、この位置に跨る疵については、１画素だけ幅が広くなってしまうことになるが、元々量子化誤差の影響もあるため、大きな問題はない。むしろ、未検査範囲を間違いなくなくすことができるという点で効果を発揮する。

図５は、画像処理装置で行う処理手順例を示す図である。先ず、Step01にて、１対１に接続されたカメラからのカメラ画像を入力する。そして、Step02にて、被検査対象の存在範囲を明確にするためのエッジ検出処理が行われる。

エッジ検出処理によって、エッジが検出できなければ、被検査体が存在しないと判断し、以降の疵検出処理を行わない(Step04)。反対に、エッジが検出できれば、エッジ検出処理における情報をもとにエッジ処理が行われる(Step05)。

エッジ処理は、エッジのごく近辺の異常信号（異常な立ち上がりや落ち込み）が疵として誤検出されたり、後述するレベル規格化処理などの画像処理において他の画素の信号に悪影響したりするのを除くために、エッジ検出位置から所定画素数内側に入った画素を起点として、それより外側の画素の撮像信号の値を一定値などの擬似信号(補正値)で置き換えるものである。

図２は、エッジ検出処理、エッジ処理を説明するための画像信号波形を示す図である。例えば、図２に示すように、エッジ検出方向（被検査体の外側から内側）に各画素の輝度を予め設定されたエッジ検出閾値ＴＨと順に比較し、それを越えた最初の画素をエッジ位置Ｅｐとする。そして、エッジ位置を基準としてＰ２画素(補正開始位置)だけ内側に入った画素から、外側の画素を全て一定値で置き換えることにより、エッジのごく近辺の異常信号の無害化を行う。一定値は、例えば、エッジ位置を基準としてＰ３画素からＰ４画素の間(補正値算出範囲)の輝度の平均値とする。

ただし、それぞれの画像処理装置は独立に動作し、お互いにエッジ検出状況についての情報のやりとりを実施せずに、それぞれの画像処理装置の中で閉じた処理（自律分散処理）を実施させることが理想的である。

少なくとも、被検査体のエッジのごく近辺のみ無害化するエッジ検出処理、エッジ処理については、例えば被検査体の蛇行によるわずかなエッジ位置のずれにより無害化されずに残ってしまう可能性もあるため、専用線などにより画像処理間で高速に情報のやりとりをする特別な仕組みを想定していない以上、自律分散処理は必須である。また、エッジゲインコントロールについては、僅かなエッジ位置のずれの影響はエッジ処理ほど大きくないので、厳格ではなくても構わないが、エッジ情報のやりとりだけの専用線などの特別な仕組みなしに実現することが望ましい。

図３は、エッジ検出処理、エッジ処理の状況例を示す図である。カメラ２台（外側カメラ及び内側カメラ）の視野範囲に対し、エッジ位置及びエッジ補正開始画素がどの位置に来るかを場合分けし、それぞれの場合にどのような処理を行えばよいかについて、説明を行う。

まず、エッジ位置が領域Ａに存在した場合を考える。領域Ａは、内側カメラが１画素めをエッジと認識する場合であるが、しかしこれには、本当に１画素めがエッジの場合と、真のエッジが内側カメラの左側の視野外に存在するために、１画素めから信号が存在し、エッジと誤って認識してしまう場合がある。自律分散処理を前提とした場合、内側カメラはそれらいずれの場合かを区別する術を持たないため、上記いずれの場合でも問題なく処理できるように考えておく必要がある。

このとき、外側カメラは、自分自身でエッジを検出することができる。そして、補正開始位置が領域Ａ、Ｂ、Ｃにあった場合（図３中のcase「Ａ−Ａ」、「Ａ−Ｂ」、および「Ａ−Ｃ」；注．前者がエッジ位置、後者が補正開始位置を示す）には、補正開始位置Ｐ２が自分の視野内のどこにあるかを把握することができる。そして、補正開始位置より外側の画素からの撮像信号を、全てＰ３からＰ４の範囲の平均値で置き換える。

Ｐ３、Ｐ４の設定によっては、Ｐ３からＰ４の一部または全てがカメラの視野外になることもあり得るが、その場合、カメラ視野に含まれている部分のみの値を使用するなど、便宜的にＰ２から最終画素までの値から補正値を計算する必要がある。尚、Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４の設定（すなわち、補正開始位置の画素の値を用いて、補正開始画素より外側の全ての画素の値を置き換える）にしておけば、そのような例外処理なく、常に補正値を決定することができる。

また、補正開始位置がＤにあった場合（case「Ａ−Ｄ」）、補正開始位置が自分の視野外にあり、自分の画素全てが補正値で置き換えられるべきであることを把握することができる。この場合、Ｐ３、Ｐ４は視野外にあるため補正値を計算することはできないが、いずれにしても一定値で置き換えをするため後段で疵を検出することはなく、任意の値で補正さえしておけば問題が生じることはない。

一方、内側カメラは、1画素めから信号が閾値レベルを超えているため、前述のエッジ検出の考え方によると、便宜的に1画素めをエッジと認識するが、正しくはエッジは自分の視野外にあるため、「Ａ−Ａ」、「Ａ−Ｂ」、「Ａ−Ｃ」あるいは「Ａ−Ｄ」のいずれの場合であるかは判断することができない。従って、外側カメラのエッジ検出情報によらず、内側カメラ単独でエッジ補正位置を決定する方法を考える必要がある。

まず、「Ａ−Ａ」、「Ａ−Ｂ」の場合を考えると、内側カメラの視野範囲外の画素が補正されるだけであるので問題ないことがわかるが、「Ａ−Ｃ」、「Ａ−Ｄ」の場合は、本来、内側カメラのカメラ信号を適切に使ってエッジ処理を行う必要があるから、「Ａ−Ｃ」、「Ａ−Ｄ」の場合は起こらないように、オーバラップ、補正開始位置を設定しておく必要があることがわかる。すなわち、最も限界的な状況として、内側カメラの１画素めに本当にエッジが存在した場合に、補正開始位置が領域Ｂ内に収まる必要がある。逆に、その条件を満たしておけば、「Ａ−Ａ」、「Ａ−Ｂ」いずれの場合でも、領域Ｃはカメラ信号を用いて、通常に検査することができる。

以上、整理すると、「Ａ−Ｃ」、「Ａ−Ｄ」は起こらないように、オーバラップ、補正開始位置を設定する。「Ａ−Ａ」、「Ａ−Ｂ」のいずれの場合にも、１画素めをエッジ位置とし、その位置から便宜的に所定画素だけ内側に入った位置を補正開始位置として補正を開始するようにする。

ただし、非常に稀なケースとして、図４に示すように、エッジが領域Ａに存在し、エッジ検出の閾値にかかる程の疵が内側カメラの１画素めにかかって存在し、内側カメラがその疵の立ち上がりをエッジ位置と誤認識してしまう懸念がある。その場合、領域Ａ、Ｂは外側カメラにより適正に処理できるが、領域Ｃ、Ｄについては、エッジの誤検出により疵が検査範囲外になってしまったり、不適切な位置でのエッジ処理により、本来検査すべき疵が埋もれてしまったりする。そのため、このような状況に対して対策を取っておく必要がある。

対策としては、例えば、次の２つの対策が考えられる。まず一つ目の対策は、エッジ検出処理をラインセンサカメラの１ライン毎に実施するのではなく、複数ラインのデータを統計的に処理し、被検査体の蛇行にはある程度追従するが疵の発生の影響は受けないようにエッジ位置を決定する方法である。統計的な処理としては、複数ラインのエッジ位置の中間値、最小値（最も外側の位置）、単純平均などが考えられる。

そして、二つ目の対策は、各画像処理装置からのエッジ情報を計算機にて比較し、エッジ誤検出が発生した場合には、重大な疵がオーバラップ領域に発生している状況が起こっているということを認識する方法である。この前提としては、各画像処理装置がすべて同じエッジ処理を行っているから、検出したエッジ位置について、矛盾が生じることはないはずであるということがある。図４は、エッジ誤検出の状況を示す図である。エッジ誤検出の結果、無害化されてしまったために、検知できなくなった疵の例を示している。この場合、疵の正確なサイズなどは検査できない可能性があるが、各画像処理装置が検出しているエッジの位置が大きく異なることから、重大な疵が発生していることとその位置がわかりさえすれば十分な場合もある。

次に、領域Ｂ、Ｃにエッジが存在した場合を考える。これは、外側カメラ、内側カメラのいずれでもエッジを検出し、補正開始位置がどこにあるかを把握することができる場合である。

この場合には、外側カメラ、内側カメラとも、通常通りの処理を行えばよい。また、Ｐ３、Ｐ４が視野の外に出てしまった場合の考え方は、エッジが領域Ａに存在した場合と同様である。

最後に、領域Ｄにエッジが存在した場合を考える。これは内側カメラのみエッジを検出する場合である。

この場合には、エッジを検出しない外側カメラは検査を実行せず、内側カメラは通常通りの処理を行えばよい。検査を実行しないというのは、各種処理を止めたり、一定値などのダミーのデータにて補正し処理を行うなど、いろいろと考えられるが、いずれの方法でも構わない。

以上を整理すると、各カメラに接続された各画像処理装置は、それぞれ独立に前述した図５のようなフローにて処理を実行することになる。その際、自分が検出したエッジが、真のエッジか、真のエッジが視野外にあるために１画素めをエッジと認識したか、エッジ内側の大きな疵の立ち上がりをエッジとして誤検出したかなど全く気にせずに、処理を行うことができる。

また、左右両側のエッジを検出する可能性のあるカメラは、左からのエッジ検出処理と、右からのエッジ検出処理をともに実行する必要があるが、どちらか片方だけしか検出することがあり得ないことが予めわかっている場合には、対応する方向のエッジ検出処理のみで構わない。さらに、板幅中央付近のカメラなど、視野内にエッジが存在することがあり得ないことが予めわかっている場合には、初めからエッジ検出処理を行わなくてもよい。

本発明では、カメラの全画素に対して検査範囲を設定し、エッジ検出方向に関してカメラの１画素めにてエッジを検出した場合にも、撮像信号の値を補正値にて置き換える範囲が前記検査範囲にかからないように、エッジ処理における補正開始位置および検査範囲のパラメータを設定する。

本実施例は、前述の図１の構成で、幅方向に２０４８画素のラインセンサカメラを４台（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）並べた表面検査装置の例である。図７は、本発明の実施例におけるカメラ配置および各パラメータの設定を示す図である。

幅方向の分解能は０．２７ｍｍに設定してあり、各カメラの視野のオーバラップはそれぞれ１３１画素（約３５ｍｍ）、全体として約２，１００ｍｍを検査するようにしている。ここでは検査範囲を、オーバラップ領域において他のカメラ側６５画素を除いた領域に設定している。従って、オーバラップ領域の中央の１画素は、両方のカメラで検査される。

また、左側のエッジはカメラａ、ｂの視野内に、右側のエッジはカメラｃ、ｄの視野内に位置する前提である。従って、画像処理装置ａ、ｂは左方向から、画像処理装置ｃ、ｄは右方向からのエッジ検出処理になる。エッジ処理の補正開始位置の各パラメータについては、前記検査範囲にかからないように、Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４＝５０にて設定している。すなわち、検出したエッジ位置から５０画素内側に入った画素から、その値をそのまま使用して外側の画素を埋める処理(無害化)を行っている。

図６は、本発明の実施例における処理手順例を示す図である。４台のカメラに１対１対応で接続された各画像処理装置は、図５で前述したのと同じ、エッジ検出処理(Step12)およびエッジ処理(Step15)を行った後、レベル規格化処理(Step16)を行う。規格化とは、疵が存在しない正常部が基準値（例えば１２８）となるようにする処理である。ここでは、レベル規格化処理の１つであるダイナミックシェーディング補正を例に説明を行う。

このダイナミックシェーディング補正は、１台のラインセンサカメラからの信号Ｓ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、２０４８）に対し、注目する画素の左右所定画素数、例えば±６４画素の平均を取ることにより移動平均データＴ（ｉ）を作成し、例えば下記に示す式による演算を行うことにより補正データＳ’（ｉ）を作成する一種のフィルタ処理である。

Ｓ’（ｉ）＝Ａ×Ｓ（ｉ）／Ｔ（ｉ）＋Ｂ
ここで、Ａ、Ｂは予め決められた定数で、例えば、Ａ＝Ｂ＝１２８などとしている。

このような補正を行うことにより、照明の明るさむらや、被検査面の反射率むらなどの表面疵以外の変動の影響を取り除くとともに、除算処理により正規化することにより、反射光量の大小によらず、同一疵に対しては疵の信号レベルを同じに保つことができる。

以上のレベル規格化処理(Step16)の後、エッジゲインコントロール処理(Step17)を行う。なお、このエッジゲインコントロール処理(Step17)は、対象とする信号によっては必要がなければ行わなくてもよいオプション処理である。図９は、エッジゲインコントロールについて説明する図である。

図９（ａ）のカメラからの画像信号に対し、前述のエッジ検出及びエッジ処理を行った後の信号が図９（ｂ）であり、更に前述したレベル規格化処理を行った後の信号が図９（ｃ）である。

エッジゲインコントロールは、予め設定されている補正開始位置及び補正終了位置の設定値に基づき、エッジ位置より補正開始位置分だけ内側に入った画素から、補正終了位置分だけ内側に入った画素までに、例えば図９（ｅ）のような予め用意したエッジゲイン設定値を基に、図９（ｃ）の信号を図９（ｄ）のように変換する処理である。

この際、信号の基準値（例えば図９の場合は１２８）は不変になるように、ゲインは信号の基準値からの差に対して乗じる。また、エッジゲイン設定値としては図９（ｅ）のように、エッジ位置より補正開始位置分だけ内側に入った画素の外側はゲイン０（基準値となる）として疵を検出しない不感帯を設定したり、エッジ位置より補正終了位置分だけ内側に入った画素の内側は、ゲイン１として、信号を変換しないとするような使い方が可能である。

また、幅方向の内側に配列されたカメラの場合、エッジが視野外に存在する可能性がある場合がある。その場合、エッジ処理については、最初の１画素めをエッジとみなしても問題が発生しない処理が可能であったが、エッジゲインコントロールの場合は、真のエッジ位置情報が必要である。そのため、定期的に計算機からエッジ情報を通信で送り、その値を使用することにする。

エッジ処理の場合は、エッジのごく近辺を対象にしていたため、被検査体の蛇行などによるわずかなエッジ位置のずれが大きく影響するため、リアルタイムの検出が必要であったが、エッジゲインコントロールについては、より広い領域を対象にしており、多少のずれは許容できる。

ただし、自分で検出したエッジが真のエッジであることが明らかである画像処理装置は、計算機からのエッジ情報を使わずに、自分で検出したエッジ位置を用いてもよい。それが可能なのは、例えば、幅方向の左右それぞれ一番外側のカメラ、あるいは、披検査体の幅が狭く一番外側のカメラの視野内にエッジが存在しないことが明らかな場合の外側から二番目のカメラなどの場合である。そのため、自分自身で検出したエッジ位置、計算機からのエッジ情報いずれを用いるかを選択できるようにしておくと便利である。そして、場合によっては、被検査体の幅、更には蛇行情報などを入手して、いずれのエッジ情報を用いるかを切り替えてもよい。
エッジゲインコントロール処理(Step17)の後には、疵検出処理(Step18)を行う。疵検出処理は、先ず、それぞれの検査範囲内について二値化処理を行う。二値化処理は、基本的には正負二種の閾値を越える画素を異常点とする処理である。

そして、ラベリング、特徴量計算などの疵検出処理を行うことにより、隣接する異常点を１つのまとまり（ラベル）として認識し、そのサイズ、ピーク値、濃度積算値などの、形状及び濃度の特徴量を算出する。

算出された特徴量は、計算機へ転送される。各画像処理装置からの特徴量を受信した計算機では、オーバラップ領域でカメラ毎に検査範囲を設定したため、本来１つの疵であるにも関わらず、左右のカメラに分断された疵があれば、ラベルの特徴量のフェレ（外接四角形）情報を元に、１つのラベルとして特徴量をまとめる。その後、特徴量から疵の種類や、程度を判定して、最終疵判定を行う。

１ 被検査体
２ 光源
３ ラインセンサカメラ
４ 画像処理装置
５ ハブ
６ ネットワークケーブル
７ 計算機
８ カメラケーブル

Claims (10)

1. 被検査面に光を照射する光源と、
   前記被検査面からの反射光を受光し撮像する、互いに視野がオーバラップするように前記被検査面の幅方向に配列された複数台のカメラと、
   該カメラからの撮像信号を１対１対応で処理する複数台の画像処理装置と、
   該画像処理装置からの疵情報を処理する計算機とを備え、前記被検査面に存在する表面疵を検出する表面検査装置であって、
   前記画像処理装置は、前記カメラの全画素に対して検査範囲を設定し、それぞれお互いに情報のやりとりを実施せず独立に動作し、かつ、同一の処理手順を行う、エッジ検出処理手段およびエッジ処理手段を備え、
   前記エッジ処理手段では、エッジ検出方向に関してカメラの１画素めにてエッジを検出した場合に、前記撮像信号の値を補正値にて置き換える範囲が前記検査範囲にかからないように、エッジ処理における補正開始位置のパラメータが設定されていることを特徴とする表面検査装置。
2. 請求項１に記載の表面検査装置において、
   前記エッジ検出処理手段は、
   前記カメラからの複数ラインの撮像信号に対してエッジ検出処理を行い、その結果算出される複数のエッジ位置を統計的に処理してエッジ位置を決定することを特徴とする表面検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の表面検査装置において、
   前記計算機は、
   前記画像処理装置により検出されたエッジ位置を受信し、隣接する画像処理装置からのエッジ位置の差と予め設定された許容範囲とを比較し、疵によるエッジ位置の誤検出が発生しているか否かを判断することを特徴とする表面検査装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の表面検査装置において、
   前記エッジ処理手段の後に、
   疵が存在しない正常部の信号レベルを基準値となるように処理する、レベル規格化処理手段と、
   前記検出したエッジ位置を基準にゲイン補正開始位置及びゲイン補正終了位置を設定し、さらにゲイン補正開始位置及びゲイン終了位置間の各画素のゲインを設定するエッジゲイン設定処理手段と、
   該エッジゲイン設定処理手段で設定されたエッジゲインに従い、前記ゲイン補正開始位置及び終了位置の間の画素の信号レベルに前記設定されたエッジゲインを乗じて信号レベルを変換するエッジゲイン調整手段と、
   を備えることを特徴とする表面検査装置。
5. 請求項４に記載の表面検査装置において、
   前記計算機は、
   各画像処理装置からのエッジ位置情報を集約して最終的なエッジ位置を決定し、前記画像処理装置におけるエッジゲイン設定手段の基準となるエッジ位置は、それぞれの画像処理装置で検出したエッジ位置を使用するか、前記計算機で決定されたエッジ位置を使用するかを画像処理装置ごとに選択できることを特徴とする表面検査装置。
6. 互いに視野がオーバラップするように被検査面の幅方向に配列された複数台のカメラで、前記被検査面からの反射光を受光・撮像し、前記カメラからの撮像信号を１対１対応の複数台の画像処理装置で画像処理し、画像処理した疵情報を処理する計算機で前記被検査面に存在する表面疵を検出する表面検査方法であって、
   前記画像処理にあたっては、前記カメラの全画素に対して検査範囲を設定し、前記カメラからの撮像信号それぞれを独立に、かつ、同一のエッジ検出処理工程およびエッジ処理工程を行い、
   前記エッジ処理工程では、エッジ検出方向に関してカメラの１画素めにてエッジを検出した場合に、前記撮像信号の値を補正値にて置き換える範囲が前記検査範囲にかからないように、エッジ処理における補正開始位置のパラメータが設定されていることを特徴とする表面検査方法。
7. 請求項６に記載の表面検査方法において、
   前記エッジ検出処理工程は、
   前記カメラからの複数ラインの撮像信号に対してエッジ検出処理を行い、その結果算出される複数のエッジ位置を統計的に処理してエッジ位置を決定することを特徴とする表面検査方法。
8. 請求項６または請求項７に記載の表面検査方法において、
   前記画像処理装置により検出されたエッジ位置を受信し、隣接する画像処理装置からのエッジ位置の差と予め設定された許容範囲とを比較し、疵によるエッジ位置の誤検出が発生しているか否かを判断することを特徴とする表面検査方法。
9. 請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の表面検査方法において、
   前記エッジ処理工程の後に、
   疵が存在しない正常部の信号レベルを基準値となるように処理する、レベル規格化処理工程と、
   前記検出したエッジ位置を基準にゲイン補正開始位置及びゲイン補正終了位置を設定し、さらにゲイン補正開始位置及びゲイン終了位置間の各画素のゲインを設定するエッジゲイン設定処理工程と、
   該エッジゲイン設定処理手段で設定されたエッジゲインに従い、前記ゲイン補正開始位置及び終了位置の間の画素の信号レベルに前記設定されたエッジゲインを乗じて信号レベルを変換するエッジゲイン調整工程と、
   を備えることを特徴とする表面検査方法。
10. 請求項９に記載の表面検査方法において、
    各画像処理装置からのエッジ位置情報を集約して最終的なエッジ位置を決定し、前記画像処理装置におけるエッジゲイン設定工程の基準となるエッジ位置は、それぞれの画像処理装置で検出したエッジ位置を使用するか、前記計算機で決定されたエッジ位置を使用するかを画像処理装置ごとに選択できることを特徴とする表面検査方法。