JP6035124B2 - 欠陥検査装置、及び欠陥検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置を使用した欠陥検査装置、及び欠陥検査方法に関する。

従来から、鋼板製造工程において通板する鋼板の表面をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラのような撮像装置により撮影して得られる画像信号に基づいて、鋼板表面の疵（欠陥）を検出することが行われている（特許文献１参照）。しかしながら、鋼板のエッジ部（端部）は、汚れがあったり、エッジ部が擦れることにより輝度が高くなったりして、欠陥と誤って検出されてしまうことがあった。これらは欠陥ではないものの、鋼板の通板方向に長く発生することが多く、画像上ではエッジ部と区別がつきにくいものである。このように、いわゆるエッジ部を誤検出することにより、良品を不良品と判断してしまう問題があった。

特許第３１１９５８１号公報

このような問題を解決するために、従来は、エッジ部の近傍の一定領域にマスクをかけて不感帯とし、欠陥検出を行わないことで誤検出を抑えていた。具体的には、エッジ部の位置情報をエッジ検出器及びエッジ検出機能などにより得て、エッジ部を決定し、このエッジ部から鋼板の搬送方向（移動方向）に対して垂直方向に向かってマスク幅を設定し、欠陥検出を行なわないマスク領域を設定していた。

一方、ロール上を通板している鋼板は、いわゆるウォークと呼ばれる蛇行をおこす。そのため、この蛇行量を見込んで上記マスク幅を設定する必要があり、例えば鋼板の欠陥検査工程では、鋼板の両端から数１０ｍｍ程度がマスク領域となってしまい、検査されない領域が存在する。ところが、エッジ部の近傍における欠陥は鋼板の破断の原因となりやすく、これらがマスク領域に含まれてしまうため、重大な欠陥を検出できないという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、エッジ部にマスク領域を設けることなく、エッジ部の近傍における欠陥を正確に検出可能にする欠陥検出装置、及び欠陥検出方法を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明の欠陥検査装置は、検査対象物の表面における色調の濃淡を検査画像データとして取り込む取込手段と、前記検査画像データに対して画像フィルタによりフィルタ処理を施して前記検査対象物の濃度変化を強調するフィルタ手段と、予め設定された閾値に基づいて、前記フィルタ手段によるフィルタ処理後の前記検査画像データを２値化する２値化手段と、前記検査対象物の移動方向に対して直交する方向の前記検査画像データの濃度変化が予め設定された変化量を超えると当該超えたときの列を前記検査対象物のエッジ部であると判定するエッジ検出部と、を備え、前記２値化手段により２値化されたデータに基づいて前記検査対象物の表面における欠陥を検出する欠陥検査装置であって、前記フィルタ手段は、前記検査画像データのうち、前記検査対象物の移動方向に対して直交する方向のｎ（ｎ≧２以上の整数）個の画像データと前記検査対象物の移動方向のｍ（ｍ≧２以上の整数）個からなるｍ×ｎ個の検査画像データを加算して第１加算信号を算出する第１フィルタ領域合計部と、前記第１加算信号とは前記検査対象物の移動方向に所定の行数離れた位置におけるｍ×ｎ個の検査画像データを加算して第２加算信号を算出する第２フィルタ領域合計部と、前記第１加算信号と前記第２加算信号との差分に基づいてフィルタ処理後の前記検査画像データを生成する差分算出部と、前記取り込み手段から前記検査対象物の移動方向に対してｍ行の画像データを読み出して前記第１フィルタ領域合計部に出力し、前記ｍ行の画像データとはそれぞれが前記所定の行数だけ異なるｍ行の画像データを読み出して前記第２フィルタ領域合計部に出力する設定ライン読み出し部と、を有し、前記欠陥検査装置は、前記フィルタ手段を用いて欠陥検査を行なう第１のモードと、前記エッジ検出部を用いて欠陥検査を行なう第２のモードと、を有し、前記第２のモードで得られるエッジ情報に基づいて前記第１のモードにおいて幅方向の欠陥位置情報を出力する、ことを特徴とする。

また、本発明は、上記欠陥検査装置において、前記検査画像データにおけるｐ行ｑ列の画素の濃度値をａ_ｑｐ、前記所定の行数を前記検査画像データにおけるｒ（１≦ｒ＜ｍ）行としたときに、前記第１フィルタ領域合計部は、

により前記第１加算信号を算出し、前記第２フィルタ領域合計部は、

により前記第２加算信号を算出し、前記差分算出部は、前記第１加算信号と前記第２加算信号との差分に基づいて、前記検査対象物の移動方向に対して直交する方向におけるｉ番目の列、前記検査対象物の移動方向におけるｊ番目の行の画素の濃度差Ｂ_ｉｊを演算して、フィルタ処理後の前記検査画像データとして出力することを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明の欠陥検査方法は、検査対象物の表面における色調の濃淡を検査画像データとして取り込む取込ステップと、前記検査画像データに対して画像フィルタによりフィルタ処理を施して前記検査対象物の濃度変化を強調するフィルタステップと、予め設定された閾値に基づいて、前記フィルタステップによるフィルタ処理後の前記検査画像データを２値化する２値化ステップと、前記検査対象物の移動方向に対して直交する方向の前記検査画像データの濃度変化が予め設定された変化量を超えると当該超えたときの列を前記検査対象物のエッジ部であると判定するエッジ検出ステップと、を有し、前記２値化ステップにより２値化されたデータに基づいて前記検査対象物の表面における欠陥を検出する欠陥検査方法であって、前記フィルタステップは、前記検査画像データのうち、前記検査対象物の移動方向に対して直交する方向のｎ（ｎ≧２以上の整数）個の画像データと前記検査対象物の移動方向のｍ（ｍ≧２以上の整数）個からなるｍ×ｎ個の検査画像データを加算して第１加算信号を算出する第１フィルタ領域合計ステップと、前記第１加算信号とは前記検査対象物の移動方向に所定の行数離れた位置におけるｍ×ｎ個の検査画像データを加算して第２加算信号を算出する第２フィルタ領域合計ステップと、前記第１加算信号と前記第２加算信号との差分に基づいてフィルタ処理後の前記検査画像データを生成する差分算出ステップと、前記取り込みステップから前記検査対象物の移動方向に対してｍ行の画像データを読み出して前記第１フィルタ領域合計ステップに出力し、前記ｍ行の画像データとはそれぞれが前記所定の行数だけ異なるｍ行の画像データを読み出して前記第２フィルタ領域合計ステップに出力する設定ライン読み出しステップと、を有し、前記欠陥検査方法は、前記フィルタステップを用いて欠陥検査を行なう第１のモードステップと、前記エッジ検出ステップを用いて欠陥検査を行なう第２のモードステップと、を有し、前記第２のモードステップで得られるエッジ情報に基づいて前記第１のモードステップにおいて幅方向の欠陥位置情報を出力する、ことを特徴とする。

本発明によれば、エッジ部に関する検査画像データのうち、検査対象物の移動方向に対して隣接して得られる第１加算結果、及び第２加算結果は、ほぼ同じ濃度となるため、フィルタ処理後のエッジ部の濃度変化を示す差分はほぼゼロとなる。一方、検査画像データのうち、エッジ部の近傍に欠陥がある場合、第１加算結果、及び第２加算結果は、異なる濃度となるため、フィルタ処理後の欠陥部の濃度変化を示す差分としてゼロでない値を得ることができる。そのため、エッジ部にマスク領域を設けることなく、エッジ部を含むフィルタ処理後の検査画像データを生成することができ、エッジ部の近傍の欠陥を正確に検出可能にすることができる。

本実施形態に係る欠陥検査装置の概略構成図である。 画像処理装置４におけるフィルタ処理部９の概略構成図である。 検査画像データの一例を示す概念図である。 フィルタ処理部９を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
［欠陥検査装置の構成］
図１は、本実施形態に係る欠陥検査装置の概略構成図である。
本実施形態では、図１に示す検査対象物１の表面における色調の濃淡を検出する例として、欠陥部（明欠陥、暗欠陥）を検出する例を挙げて説明する。
ここで、明欠陥とは、検査対象物１の表面に汚れ、窪みや突起（凹凸）がない正常部に比べて、色調が明るい部分を言い、後述の検査画像データにおいて濃度が高い部分である。一方、暗欠陥とは、検査対象物１の表面に汚れ、窪みや突起（凹凸）がない正常部に比べて、色調が暗い部分を言い、後述の検査画像データにおいて濃度が低い部分である。

検査対象物１は、連続シート状の金属板、フィルム、布、不織布、樹脂板等であり、本実施形態では鋼板を一例として以下に説明する。検査対象物１は、長尺のものが好ましく、固定されたラインセンサ３（後述）に対して、検査対象物１をその長さ方向に走行させながら検査することが好ましい。

次に、本実施形態による欠陥検査装置は、照明装置２、ラインセンサ３、画像処理装置４、ホストコンピュータ５、及び出力装置６を含んで構成されている。
照明装置２は、検査対象物１上における光の照射範囲の長手方向が検査対象物１の走行方向に直交するように配置されたライン状の照明装置である。照明装置２としては、例えば、蛍光灯、ロッド照明、光ファイバ照明、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）照明等を用いることができる。

ラインセンサ３は、撮像範囲の長手方向が検査対象物１の走行方向に直交するように配置されたライン状の光センサである。
ラインセンサ３は、検査対象物１からの反射光または透過光を受光し、検査対象物１の表面の色調の濃淡に応じた電気信号（検査画像データ）を画像処理装置４に供給する。言い換えると、ラインセンサ３は、検査対象物１の走行方向に直交するライン（以下、検査ライン）単位で、検査対象物１の表面の光強度分布に応じた電気信号を出力することになる。ラインセンサ３としては、例えば、ＣＣＤカメラが挙げられる。
なお、図示する例では、ラインセンサ３を、照明装置２と同じく検査対象物１の表面側に配置し、検査対象物１からの反射光を受光する構成としている。照明装置２を、ラインセンサ３とは反対の検査対象物１の背面側に配置し、検査対象物１の背面から光を照射し、透過光をラインセンサ３が受光する構成としてもよい。

画像処理装置４は、ラインセンサ３から供給される信号を、所定のプログラムに基づいて処理し、検査対象物１の欠陥部を検出して、その検出結果をホストコンピュータ５に供給する。なお、画像処理装置４の詳細については後述する。

ホストコンピュータ５は、画像処理装置４からの検出結果を、出力装置６の出力形態に応じた形式に変換して出力装置６に供給する。出力装置６は、検査結果を適宜の出力形態で出力するもので、例えば、検査結果を視覚的に表示するディスプレイやプリンタ、または欠陥検知時に警報を発する警報装置、あるいはこれらを組み合わせたものなど、適宜の構成としてよい。

［画像処理装置４の構成］
次に、上述した画像処理装置４について詳細に説明する。
画像処理装置４は、フィルタ処理部９、閾値設定部１０、２値化部１１、ランレングス符号化部１２、及び連結性処理部１３を含んで構成される。
フィルタ処理部９は、ラインセンサ３から供給される検査画像データである、例えば８ビットの濃度値（２５６階調）を表すデジタルデータが供給され、検査画像データに対して、ｍ行ｎ列の画像フィルタを用いた差分処理（フィルタ処理）を行って、検査対象物１上の濃度変化を強調する（詳細後述）。

２値化部１１は、フィルタ処理部９で欠陥部が強調された検査画像データ（以下では、濃度値Ｂ_ｉｊとする）を閾値設定部１０により設定された第１閾値ｔｈ１（明→暗）、及び第２閾値ｔｈ２（暗→明）に基づいて２値化する。
閾値設定部１０には、検査対象物１の材質、厚さ等に応じて、欠陥検査に先行して予め外部から第１閾値ｔｈ１（明→暗）、及び第２閾値ｔｈ２（暗→明）が設定される。
２値化部１１における検出論理には２種類ある。２値化部１１は、明欠陥を検出する場合、第２閾値ｔｈ２より大きい出力レベルを有する領域を”１”とし、暗欠陥を検出する場合、第１閾値ｔｈ１より小さいレベルを有する領域を”１”とする。つまり、２値化部１１による２値化により、欠陥部に相当する領域が”１”、正常部に相当する領域が”０”となる。

ランレングス符号化部１２は、２値化部１１による２値化データの”０”から”１”、或いは”１”から”０”への変化点のアドレスを得るため、２値化データをランレングス符号化する（特許文献１参照）。
連結性処理部１３は、ランレングス符号化部１２によりランレングス符号化されたランレングス符号に対して連結性処理を実行する。ここで、連結性処理とは、複数の連続する走査ラインにおけるデータをライン間で比較しつつ処理することをいう。この連結性処理を行うことによって、検査対象物の欠陥を認識し、形態的特徴を測定できる。

［フィルタ処理部９の構成］
次に、上述したフィルタ処理部９について詳細に説明する。図２は、画像処理装置４におけるフィルタ処理部９の概略構成図である。
フィルタ処理部９は、メモリ９１、設定ライン読み出し部９２、フィルタサイズ設定部９３、第１フィルタ領域合計部９４、第２フィルタ領域合計部９５、及び差分算出部９６を含んで構成される。

メモリ９１（検査対象物の表面における色調の濃淡を検査画像データとして取り込む取込手段）は、８ビットにデジタル化された検査画像データを、検査ライン（行）毎にラインセンサ３から取り込み記憶する。
設定ライン読み出し部９２は、第１フィルタ領域合計部９４、及び第２フィルタ領域合計部９５各々がフィルタ処理を開始する際のスタートライン（開始行）を設定する。
第１フィルタ領域合計部９４、及び第２フィルタ領域合計部９５各々がフィルタ処理を開始する開始行は、フィルタサイズ設定部９３が第１フィルタ領域合計部９４に設定する所定の行数（行数ｒ）によって異なる行とされる。すなわち、第２フィルタ領域がフィルタ処理を開始する開始行は、第１フィルタ領域合計部９４がフィルタ処理を開始する開始行に対して、画像データの行数としてｒ行だけ検査対象物１の移動方向に先行する行となる。

第１フィルタ領域合計部９４、及び第２フィルタ領域合計部９５は、それぞれｍ行ｎ列（ｍ、ｎは２以上の整数）の画像フィルタを有する。この画像フィルタのサイズ（行数ｍ、列数ｎ）は、フィルタサイズ設定部９３が第１フィルタ領域合計部９４、及び第２フィルタ領域合計部９５に設定する。なお、行数ｍ、列数ｎ、及び上記行数ｒ（１≦ｒ＜ｍ）は、欠陥検査の開始より前に、検査対象物１の材質、及び想定される結果のサイズをユーザが考慮して、画像処理装置４の外部から入力することにより、設定される。なお、ｒ＜ｍとの条件は、ｒ＝ｍであればフィルタをかける領域の境界部分にある欠陥を見逃しやすいため、ｒ＜ｍとして境界部分の検出を正確に行なうためである。
第１フィルタ領域合計部９４は、検査画像データのｐ行ｑ列の画素の濃度値（以下、ａ_ｑｐとする）のｍ×ｎ個（複数個の画素）の合計値を、下記式により演算し、第１加算信号（第１加算結果）を生成する。

また、第２フィルタ領域合計部９５は、検査画像データのｐ行ｑ列の画素の濃度値ａ_ｑｐのｍ×ｎ個、すなわち第１加算信号と同数の画素の合計値を、下記式により演算し、第２加算信号（第２加算結果）を生成する。

差分算出部９６は、第１加算信号と第２加算信号との差分に基づいて、フィルタ処理後の検査画像データを下記式に基づいて算出する。
Ｂ_ｉｊ＝第１加算信号−第２加算信号
Ｂ_ｉｊはｊ番目の行に対するフィルタ処理後の検査画像データであって、ライン方向の画素番号（画素Ｎｏ）ｉで示されるｉ番目の列の画素の検査対象物１の移動方向に隣接する画素との濃度差である。

以上説明した構成により、フィルタ処理部９は、検査対象物１の画像における正常部と欠陥部との濃度差を（ｍ×ｎ）倍に強調する。
さらに、エッジ部に関する検査画像データのうち、検査対象物の移動方向に対して隣接して得られる第１加算信号、及び第２加算信号は、ほぼ同じ濃度となる。そのため、フィルタ処理後のエッジ部の濃度変化を示す差分はほぼゼロとなることから、エッジ部を誤って欠陥と判定することはなくなり、エッジ部をマスクして検査する必要はなくなる。この点を詳細に説明するため、以下に実施形態の動作の説明として、上記構成において、ｍ＝ｎ＝２、ｒ＝１とした場合の動作について説明する。

[実施形態の動作]
図３は、検査画像データの一例を示す概念図である。また、図４は、フィルタ処理部９を説明するための図である。
図３（ａ）は、メモリ９１で取り込む検査画像データを示している。図３（ａ）において、横方向に破線で区切られる部分が検査画像データの１ライン（行）を示している。また、図３（ａ）において、４ラインとして、検査対象物１の移動方向に対して前方から後方へ、ライン（ｊ−１）、ラインｊ、ライン（ｊ＋１）、ライン（ｊ＋２）を示している。
また、図３（ａ）において、縦方向に破線で区切られる部分が検査画像データの１列を示している。この行と列とで区切られる部分が１画素であり、１ラインにおける画素には、図３（ｂ）〜図３（ｄ）に示すように、ラインセンサ３の画素Ｎｏが割り振られる。
また、図３（ａ）には、検査対象物１のエッジ部、明欠陥３５Ａ、暗欠陥３５Ｂ、及び暗欠陥３５Ｃが示されている。なお、暗欠陥３５Ｃは、従来であれば、図３（ａ）に示す様に、検査対象物１のエッジ部近傍にあり、マスク領域に含まれてしまう欠陥であるので、検査対象とされなかった欠陥である。また、ここでは、このマスク領域に含まれる欠陥を暗欠陥３５Ｃとして説明するが、この欠陥は明欠陥であってもよい。

図３（ｂ）〜図３（ｄ）は、それぞれライン（ｊ−１）、ラインｊ、ライン（ｊ＋１）、ライン（ｊ＋２）における画素濃度を、画素Ｎｏ毎に示したものである。縦軸は画素濃度を示し、横軸は画素Ｎｏを示す。
ライン（ｊ−１）に対応する画素濃度は、図３（ｂ）に示す様に、画素Ｎｏが増えるにつれて、検査対象物１のエッジ部を境に、画素濃度が高くなり、その後、欠陥がないため一定の値を示している。

ラインｊに対応する画素濃度は、図３（ｃ）に示す様に、画素Ｎｏが増えるにつれて、検査対象物１のエッジ部近傍に暗欠陥３５Ｃがあるため、エッジ部を境に暗欠陥３５Ｃを含む２画素の部分で濃度値がやや高くなり、その後、欠陥がないため一定の値を示す。また、ラインｊに対応する画素濃度は、明欠陥３５Ａを含む２画素の部分で濃度値が高くなり、再びもとの一定の値に戻る。また、ラインｊに対応する画素濃度は、その後、一定の値を示すが、暗欠陥３５Ｂを含む２画素の部分で濃度値が低くなり、再びもとの一定の値に戻る。

ライン（ｊ＋１）に対応する画素濃度は、図３（ｄ）に示す様に、画素Ｎｏが増えるにつれて、ラインｊに対応する画素濃度の変化と同様に、検査対象物１のエッジ部近傍に暗欠陥３５Ｃがあるため、エッジ部を境に暗欠陥３５Ｃを含む２画素の部分で濃度値がやや高くなり、その後、欠陥がないため一定の値を示す。また、ライン（ｊ＋１）に対応する画素濃度は、明欠陥３５Ａを含む２画素の部分で濃度値が高くなり、再びもとの一定の値に戻る。また、ライン（ｊ＋１）に対応する画素濃度は、その後、一定の値を示すが、暗欠陥３５Ｂを含む２画素の部分で濃度値が低くなり、再びもとの一定の値に戻る。

ライン（ｊ＋２）に対応する画素濃度は、図３（ｅ）に示す様に、ライン（ｊ−１）に対応する画素濃度の変化と同様に、画素Ｎｏが増えるにつれて、検査対象物１のエッジ部を境に、画素濃度が高くなり、その後、欠陥がないため一定の値を示している。

なお、図３（ｃ）、及び図３（ｄ）から明らかなように、検査対象物１のエッジ部と暗欠陥３５Ｂ、及び暗欠陥３５Ｃの画素濃度は、いずれも低い値であり、区別が付けにくい。そのため、従来においては、検査対象物１のエッジ部を検出して、このエッジ部を含む両側にマスク領域を設けて、欠陥検査の対象外としていた。このように、図３（ａ）に示す検査対象物１のエッジ部近傍に存在する暗欠陥３５Ｃは、マスク領域に含まれるため、欠陥として検出することができなかった。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、それぞれライン（ｊ−１）、ラインｊ、ライン（ｊ＋１）、ライン（ｊ＋２）のうち、隣接する２（＝ｍ）本における画素濃度に対して、第１フィルタ領域合計部９４、及び第２フィルタ領域合計部９５が加算を行なった信号（それぞれ第１加算信号、及び第２加算信号）を画素Ｎｏ毎に示したものである。それぞれの図において、縦軸は画素濃度（加算後）を示し、横軸は画素Ｎｏを示す。
図４（ａ）は、図３（ｂ）に示すライン（ｊ−１）の画素Ｎｏが増えていくときの画素濃度と、図３（ｃ）に示すラインｊの画素Ｎｏが増えていくときの画素濃度とを合計した画素濃度を示している。
また、図４（ｂ）は、図３（ｃ）に示すラインｊの画素Ｎｏが増えていくときの画素濃度と、図３（ｄ）に示すライン（ｊ＋１）の画素Ｎｏが増えていくときの画素濃度とを合計した画素濃度を示している。
また、図４（ｃ）は、図３（ｄ）に示すライン（ｊ＋１）の画素Ｎｏが増えていくときの画素濃度と、図３（ｅ）に示すライン（ｊ＋２）の画素Ｎｏが増えていくときの画素濃度とを合計した画素濃度を示している。

これらの図４（ａ）〜図４（ｃ）各々は、いずれも第１フィルタ領域合計部９４、及び第２フィルタ領域合計部９５が加算を行なった結果を示している。しかし、設定ライン読み出し部９２が、各フィルタ領域合計部によるラインの画素濃度の読み込みを１行（＝ｒ）ずらせて読み込むように設定している。
すなわち、第１フィルタ領域合計部９４がラインｊの画素濃度とライン（ｊ＋１）の画素濃度を読み込み、合計するとき（図４（ｂ）が合計結果である第１加算信号を示す）、第２フィルタ領域合計部９５は、ライン（ｊ−１）の画素濃度とラインｊの画素濃度を読み込み、合計している（図４（ａ）が合計結果である第２加算信号を示す）。

また、第１フィルタ領域合計部９４がライン（ｊ＋１）の画素濃度とライン（ｊ＋２）の画素濃度を読み込み、合計するとき（図４（ｃ）が合計結果である第１加算信号を示す）、第２フィルタ領域合計部９５は、ラインｊの画素濃度とライン（ｊ＋１）の画素濃度を読み込み、合計している（図４（ｂ）が合計結果である第２加算信号を示す）。

図４（ｄ）、及び図４（ｅ）は、それぞれ、差分算出部９６が、第１フィルタ領域合計部９４から入力される第１加算信号と、第２フィルタ領域合計部９５から入力される第２加算信号との差分を取った結果を示している。
図４（ｄ）は、ｊ番目の行に対するフィルタ処理後の検査画像データであって、ライン方向の画素番号（画素Ｎｏ）ｉで示されるｉ番目の列の画素の検査対象物１の移動方向に隣接する画素（ライン（ｊ−１）とライン（ｊ＋１）における画素）との濃度差である。また、図４（ｅ）は、（ｊ＋１）番目の行に対するフィルタ処理後の検査画像データであって、ライン方向の画素番号（画素Ｎｏ）ｉで示されるｉ番目の列の画素の検査対象物１の移動方向に隣接する画素（ラインｊとライン（ｊ＋２）における画素）との濃度差である。

ここで、これら図４（ｄ）、及び図４（ｅ）を見ると、検査対象物１のエッジ部の濃度差はゼロとなっている。従って、２値化部１１において、各図に示す第１閾値ｔｈ１（明→暗）と、第２閾値ｔｈ２（暗→明）を用いて、差分算出部９６の出力結果Ｂ_ｉｊ（フィルタ処理後の検査画像データ）を判定することにより、検査対象物１のエッジ部を誤検出することなく、明欠陥３５Ａ、暗欠陥３５Ｂ、及び暗欠陥３５Ｃのいずれの欠陥を検出することができる。特に、検査対象物１のエッジ部近傍にある暗欠陥３５Ｃは、従来マスク領域に含まれる欠陥であるので欠陥検査の対象外となっていたが、本実施形態では、第１加算信号と第２加算信号との差分に基づいて２値化処理することにより暗欠陥として検出される。
２値化部１１では、明欠陥３５Ａの場合、図４（ｄ）に示すように第１閾値ｔｈ１より大きくなることによりラインｊにおいて明欠陥が始まることが検出され、図４（ｅ）に示すように第２閾値ｔｈ２より小さくなることによりライン（ｊ＋１）において明欠陥が終了することが検出される。

また、２値化部１１では、暗欠陥３５Ｂ、及び暗欠陥３５Ｃの場合、図４（ｄ）に示すように第２閾値ｔｈ２より小さくなることによりラインｊにおいて暗欠陥が始まることが検出され、図４（ｅ）に示すように第１閾値ｔｈ１より大きくなることによりライン（ｊ＋１）において暗欠陥が終了することが検出される。

そして、これらの判定結果は、ランレングス符号化部１２、連結性処理部１３、及びホストコンピュータ５により処理され、出力装置６において、明欠陥３５Ａ、及び暗欠陥３５Ｂが、検査画像データ上のどの座標（ｉ、ｊ）にどの程度の大きさで（この場合２×２の大きさ）存在するかが表示される。また、検査対象物１のエッジ部が欠陥と誤検出され、出力装置６において表示されることはない。そのため、エッジ部に対応してマスク領域を設けて誤検出を防ぐ必要は無く、エッジ部の近傍に位置する欠陥（この場合、暗欠陥３５Ｃ）を正確に検出することができる。

このように、本発明の欠陥検査装置は、検査対象物の表面における色調の濃淡を検査画像データとして取り込むメモリ９１（取込手段）と、検査画像データに対して、ｍ行ｎ列（ｍ、ｎは２以上の自然数）の画像フィルタによりフィルタ処理を施して検査対象物の濃度変化を強調するフィルタ処理部（フィルタ手段）と、予め設定された閾値に基づいて、フィルタ手段によるフィルタ処理後の検査画像データを２値化する２値化部１１（２値化手段）と、を備え、２値化手段により２値化されたデータに基づいて検査対象物の表面における欠陥を検出する欠陥検査装置である。

このフィルタ手段は、検査画像データのうち、ライン方向（検査対象物の移動方向に対して直交する方向）のｎ（ｎ≧２以上の整数）個の画像データと検査対象物の移動方向のｍ（ｍ≧２以上の整数）個からなるｍ×ｎ個の検査画像データを加算して第１加算信号を算出する第１フィルタ領域合計部９４（第１フィルタ領域合計部）と、第１加算信号とは検査対象物の移動方向にｒ（１≦ｒ＜ｍ）行（所定の行数）離れた位置におけるｍ×ｎ個の検査画像データを加算して第２加算信号を算出する第２フィルタ領域合計部９５（第２フィルタ領域合計部）と、第１加算信号と第２加算信号との差分に基づいてフィルタ処理後の検査画像データを生成する差分算出部と、取り込み手段から検査対象物の移動方向に対してｍ行の画像データを読み出して第１フィルタ領域合計部に出力し、ｍ行の画像データとはそれぞれが所定の行数だけ異なるｍ行の画像データを読み出して第２フィルタ領域合計部に出力する設定ライン読み出し部９２（設定ライン読み出し部）と、を有する。

本発明によれば、エッジ部に関する検査画像データのうち、検査対象物の移動方向に対して隣接して得られる、第１フィルタ領域合計部の出力信号である第１加算信号、及び第２フィルタ領域合計部の出力信号である第２加算信号は、ほぼ同じ濃度となるため、差分算出部が演算するフィルタ処理後のエッジ部の濃度変化を示す差分はほぼゼロとなる。一方、検査画像データのうち、エッジ部の近傍に欠陥がある場合、第１加算信号、及び第２加算信号は、異なる濃度となるため、フィルタ処理後の欠陥部の濃度変化を示す差分としてゼロでない値を得ることができる。そのため、エッジ部にマスク領域を設けることなく、エッジ部を含むフィルタ処理後の検査画像データを生成することができ、エッジ部の近傍の欠陥を正確に検出可能にすることができる。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

例えば、上述した欠陥検査装置に、エッジ検出部を設け、エッジ部の検出を行ない、フィルタ処理に関しては、（ｓ×ｔ）個（ｓ、ｔは２以上の整数）の画像データのライン方向の差分をとるフィルタ処理を行う第２のフィルタ処理部（フィルタ処理部）を更に備える構成としてもよい。この場合、ライン検出部と第２のフィルタ処理部を用いて欠陥検出を行なう動作モードを第２のモードとする。一方、第１のモードでは、上述したエッジ部の検出を行なわず、上述のフィルタ処理部によりフィルタ処理を行う構成としてもよい。そして、第１のモードと第２のモードとの切り替えを欠陥検出に先立って切り替えるように画像処理装置４に切り替えスイッチを設ける構成としてもよい。

なお、エッジ検出部は、メモリ９１に記憶されたライン（行）毎の濃度変化において（例えば図３（ｂ）参照）、画素Ｎｏを増やしたときに、検査画像データの濃度変化が予め設定された変化量を超えると超えたときの列を検査対象物のエッジ部であると判定する。これにより、ライン方向におけるエッジ部の座標（画素Ｎｏ）、すなわち列の番号を得ることができる。そして、蛇行量として想定される幅に基づいてエッジ部をマスクする幅を、この列の番号に対して設定し、この設定範囲における欠陥の判定を行わないことにより、マスク機能を機能させることができる。また、エッジ検出により得られた画素Ｎｏが列方向（検査対象物の移動方向）において、所定の範囲内において変化するのであれば、検査対象物は蛇行していないと判定することができ、一方、所定の範囲を超える場合は、検査対象物は蛇行していると判定できる（蛇行追従機能）。

このように、第１のモードと第２のモードとを有する欠陥検査装置では、まず、第２のモードを用いて、エッジ部を検出し、そのエッジ部から検査対象物の移動方向に垂直な方向に対して外側に蛇行量を考慮した所定の幅を設けて、検査対象物の外側を含んだ領域を第１のモードにおける検査対象とする。そして、第１のモードでは、上述したようにエッジ部をマスクしないで、エッジ部を含む領域を検査対象として欠陥検査を行なう。このように、第１のモードと第２のモードとを切り替えて欠陥を検出することにより、エッジ部を欠陥と誤って検出せず、また、エッジ部の内側と外側とのいずれの領域に欠陥があっても、当該欠陥を検出することができ、例えば外側にある欠陥を除外することもできる。

もっとも、上述した本実施形態に対応する、第１のモード単独であっても、エッジ部を欠陥として検出できる。例えば、第１閾値ｔｈ１、及び第２閾値ｔｈ２を変更して（いずれの閾値を中央付近に設定して２値化部での欠陥の検査範囲を広げて）、欠陥検出を行なう。これにより、エッジ部に対応する画素Ｎｏの付近において、上記の差分算出部の出力信号がゼロでなくなれば、２値化部においてエッジ部を欠陥として検出できる。また、このエッジ部の検出機能を用いて、第２のモードと同様にエッジ部の画素Ｎｏの変化をとらえることにより検査対象物が蛇行していると判定することも可能とある。
また、蛇行しているか否かの判定に関しては、第１閾値ｔｈ１、及び第２閾値ｔｈ２を、上記実施形態のように明欠陥、及び暗欠陥を検出できるように設定し（検査範囲を狭めて）、欠陥検出を行なうことによっても可能となる。つまり、検査対象物が大きく蛇行した場合、エッジ部を欠陥と判定することになるから、こうした場合は蛇行しているものと判定すればよい。

１…検査対象物、２…照明装置、３…ラインセンサ、４…画像処理装置、５…ホストコンピュータ、６…出力装置、９…フィルタ処理部、１０…閾値設定部、１１…２値化部、１２…ランレングス符号化部、１３…連結性処理部、９１…メモリ、９２…設定ライン読み出し部、９３…フィルタサイズ設定部、９４…第１フィルタ領域合計部、９５…第２フィルタ領域合計部、９６…差分算出部、３５Ａ…明欠陥、３５Ｂ，３５Ｃ…暗欠陥、ｔｈ１…第１閾値、ｔｈ２…第２閾値

Claims (3)

1. 検査対象物の表面における色調の濃淡を検査画像データとして取り込む取込手段と、
   前記検査画像データに対して画像フィルタによりフィルタ処理を施して前記検査対象物の濃度変化を強調するフィルタ手段と、
   予め設定された閾値に基づいて、前記フィルタ手段によるフィルタ処理後の前記検査画像データを２値化する２値化手段と、
   前記検査対象物の移動方向に対して直交する方向の前記検査画像データの濃度変化が予め設定された変化量を超えると当該超えたときの列を前記検査対象物のエッジ部であると判定するエッジ検出部と、を備え、前記２値化手段により２値化されたデータに基づいて前記検査対象物の表面における欠陥を検出する欠陥検査装置であって、
   前記フィルタ手段は、
   前記検査画像データのうち、前記検査対象物の移動方向に対して直交する方向のｎ（ｎ≧２以上の整数）個の画像データと前記検査対象物の移動方向のｍ（ｍ≧２以上の整数）個からなるｍ×ｎ個の検査画像データを加算して第１加算信号を算出する第１フィルタ領域合計部と、
   前記第１加算信号とは前記検査対象物の移動方向に所定の行数離れた位置におけるｍ×ｎ個の検査画像データを加算して第２加算信号を算出する第２フィルタ領域合計部と、
   前記第１加算信号と前記第２加算信号との差分に基づいてフィルタ処理後の前記検査画像データを生成する差分算出部と、
   前記取り込み手段から前記検査対象物の移動方向に対してｍ行の画像データを読み出して前記第１フィルタ領域合計部に出力し、前記ｍ行の画像データとはそれぞれが前記所定の行数だけ異なるｍ行の画像データを読み出して前記第２フィルタ領域合計部に出力する設定ライン読み出し部と、
   を有し、
   前記欠陥検査装置は、
   前記フィルタ手段を用いて欠陥検査を行なう第１のモードと、前記エッジ検出部を用いて欠陥検査を行なう第２のモードと、を有し、
   前記第２のモードで得られるエッジ情報に基づいて前記第１のモードにおいて幅方向の欠陥位置情報を出力する、ことを特徴とする欠陥検査装置。
2. 前記検査画像データにおけるｐ行ｑ列の画素の濃度値をａｑｐ、
   前記所定の行数を前記検査画像データにおけるｒ（１≦ｒ＜ｍ）行としたときに、
   前記第１フィルタ領域合計部は、
   

   

   により前記第１加算信号を算出し、
   前記第２フィルタ領域合計部は、
   

   

   により前記第２加算信号を算出し、
   前記差分算出部は、
   前記第１加算信号と前記第２加算信号との差分に基づいて、前記検査対象物の移動方向に対して直交する方向におけるｉ番目の列、前記検査対象物の移動方向におけるｊ番目の行の画素の濃度差Ｂ_ｉｊを演算して、フィルタ処理後の前記検査画像データとして出力することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査装置。
3. 検査対象物の表面における色調の濃淡を検査画像データとして取り込む取込ステップと、
   前記検査画像データに対して画像フィルタによりフィルタ処理を施して前記検査対象物の濃度変化を強調するフィルタステップと、
   予め設定された閾値に基づいて、前記フィルタステップによるフィルタ処理後の前記検査画像データを２値化する２値化ステップと、
   前記検査対象物の移動方向に対して直交する方向の前記検査画像データの濃度変化が予め設定された変化量を超えると当該超えたときの列を前記検査対象物のエッジ部であると判定するエッジ検出ステップと、を有し、前記２値化ステップにより２値化されたデータに基づいて前記検査対象物の表面における欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
   前記フィルタステップは、
   前記検査画像データのうち、前記検査対象物の移動方向に対して直交する方向のｎ（ｎ≧２以上の整数）個の画像データと前記検査対象物の移動方向のｍ（ｍ≧２以上の整数）個からなるｍ×ｎ個の検査画像データを加算して第１加算信号を算出する第１フィルタ領域合計ステップと、
   前記第１加算信号とは前記検査対象物の移動方向に所定の行数離れた位置におけるｍ×ｎ個の検査画像データを加算して第２加算信号を算出する第２フィルタ領域合計ステップと、
   前記第１加算信号と前記第２加算信号との差分に基づいてフィルタ処理後の前記検査画像データを生成する差分算出ステップと、
   前記取り込みステップから前記検査対象物の移動方向に対してｍ行の画像データを読み出して前記第１フィルタ領域合計ステップに出力し、前記ｍ行の画像データとはそれぞれが前記所定の行数だけ異なるｍ行の画像データを読み出して前記第２フィルタ領域合計ステップに出力する設定ライン読み出しステップと、
   を有し、
   前記欠陥検査方法は、
   前記フィルタステップを用いて欠陥検査を行なう第１のモードステップと、前記エッジ検出ステップを用いて欠陥検査を行なう第２のモードステップと、を有し、
   前記第２のモードステップで得られるエッジ情報に基づいて前記第１のモードステップにおいて幅方向の欠陥位置情報を出力する、ことを特徴とする欠陥検査方法。

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