JP6083168B2 - 印刷物欠陥検査装置及び印刷物欠陥検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、印刷物欠陥検査装置及び印刷物欠陥検査方法に関する。

印刷物の欠陥検査の手法として、検査対象である印刷物（以下、検査対象印刷物と記載）を基準の印刷物（以下、基準印刷物と記載）と比較する方法が知られている。

例えば、特許３０３１２８６号公報においては、印刷物に印刷された絵柄や模様等を各印刷物間で相互に比較して検査することにより、印刷物（例えば、印刷用紙）の変形や伸びなどに影響を受け難い検査方法が提案されている。

このとき、特許３０３１２８６号公報で指摘されているように、検査対象印刷物と基準印刷物とが、同一ロットの印刷物であれば、ロット間で発生する公差については考えなくても良いので、高精度な欠陥検査が可能である。
特に、重ね刷りを行う印刷物では、ロットが異なると重ね刷りの各層の相対的な位置もずれるので、検査対象印刷物と基準印刷物とが同一ロットであるか否かは、検査精度に大きな影響を及ぼす。

印刷物の検査においては、様々なロットの印刷物が混合した集合に対して検査を行うことがあるので、このような場合に検査対象印刷物を同一ロットの基準印刷物と比較するためには、検査対象印刷物と同一ロットの基準印刷物を取得する手段が必要である。しかし、特許３０３１２８６号公報では、そのような手段は開示されていない。

そこで、トレーサビリティ技術を用いて検査対象印刷物と同一ロットの印刷物を基準印刷物として取得
することが考えられる。

特許３０３１２８６号公報

しかしながら、トレーサビリティ技術を用いるためには、検査工程、製造工程において新たな設備が必要となりコストアップの要因となる問題がある。

無論、例えば直近に検査した印刷物の画像と検査対象印刷物の画像の差分を取り、当該検査対象印刷物と差分の小さな印刷物を、当該検査対象印刷物と同一ロットの印刷物として取得する方法も考えられる。

このとき、検査対象印刷物と差分を取る印刷物の枚数は、同一ロットの印刷物が見つかる可能性を高める観点から多数（例えば、数十枚）であることが好ましいが、枚数が増えるに従い検査時間も増大し、高速性が要求される検査には不向きである。

このような観点から、トレーサビリティ技術を用いることなく、高精度かつ高速に検査対象印刷物と同一ロットの基準印刷物を取得することにより、印刷物を高速かつ高精度に検査できる印刷物欠陥検査技術が求められていた。

そこで、本発明の主目的は、トレーサビリティ技術を用いることなく印刷物を高精度に検査できる印刷物欠陥検査装置及び印刷物欠陥検査方法を提供することである。

上記課題を解決するため、印刷物欠陥検査装置に係る発明は、基準画像と基準パラメータとを対応付して複数記憶する記憶部と、取得された検査対象印刷物の原画像に対して所定の補正処理を行って検査対象画像を作成し、当該補正を行った際の補正パラメータと共に出力する画像補正部と、補正パラメータをキーワードとして記憶部を検索して、当該補正パラメータに一致する基準パラメータを検索して、検索された当該基準パラメータと対応付された基準画像を取得する基準画像検索部と、検査対象画像と基準画像とを比較して、検査対象印刷物に欠陥が含まれるか否かを判断する検査部と、を備えることを特徴とする。

また、印刷物欠陥検査方法に係る発明は、基準画像と基準パラメータとを対応付して複数記憶する記憶手順と、取得された検査対象印刷物の原画像に対して所定の補正処理を行って検査対象画像を作成し、当該補正を行った際の補正パラメータと共に出力する画像補正手順と、補正パラメータをキーワードとして記憶手順で記憶された基準パラメータに一致する基準パラメータを検索して、検索された当該基準パラメータと対応付された基準画像を取得する基準画像検索手順と、検査対象画像と基準画像とを比較して、検査対象印刷物に欠陥が含まれるか否かを判断する検査手順と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、欠陥検査を行う際に基準として用いる基準画像を基準パラメータと対応付けて複数記憶し、検査対象印刷物の画像を補正した際の補正パラメータをキーワードとして検索して基準画像を取得するので、トレーサビリティ技術を用いることなく高精度に印刷物の欠陥検査が行えるようになる。

本実施形態にかかる印刷物欠陥検査装置のブロック図である。 印刷物の様子を示す図である。 印刷物欠陥検査方法を示すフローチャートである。

本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかる印刷物欠陥検査装置２のブロック図である。以下、印刷物欠陥検査装置２を検査装置２と略記する。

この検査装置２は、画像取得部１０、画像補正部１１、基準画像検索部１２、検査部１３、出力部１４、記憶部１５を備えている。

なお、以下の説明では、印刷物として多面印刷物を例に説明する。このとき本発明に係る検査装置２は、事前に基準印刷物を多数用意し、検査対象印刷物から抽出した特徴（補正パラメータ）をキーワードとして欠陥検査に用いる基準印刷物を取得する。従って、従前の検査装置では簡便かつ高精度に検査することが困難な印刷物であっても、トレーサビリティ技術を用いることなく簡便、かつ、高精度に欠陥検査することが可能になる。しかしながら、かかる効果は、多面印刷物の検査に本検査装置２が適用されることを限定するものでない。

このような多面印刷物として、切手や紙幣が例示できる。この切手や紙幣は、一つの印刷物中に複数の印刷物が繰り返し印刷される。図２は、切手シートＰ上面図を多面印刷物の例として示した図である。切手シートＰは、１枚の切手シートＰに、同じ図形の切手Ｐ＿ｎが多数印刷されている。ここで、ｎは正の整数とする。なお、以下においては、切手Ｐ＿ｎシートＰのような印刷物を大判印刷物、その画像を大判画像と記載し、切手Ｐ＿ｎのような印刷物を小判印刷物、その画像を小判画像と記載する。このとき、大判画像及び小判画像のどちらも検査対象とすることが可能である。

画像取得部１０は、ＣＣＤカメラ等の撮影装置を含み、検査対象印刷物（切手シートＰ）を撮影することにより、大判画像（原画像）を取得する。

画像補正部１１は、種々の公知の補正方法により原画像を補正する。そして、補正された画像（以下、検査画像）と補正に用いたパラメータ（以下、補正パラメータ）を出力する。

基準画像検索部１２は、補正パラメータをキーワードとして記憶部１５を検索する。記憶部１５には、過去に検査した「検査画像」と「補正パラメータ」とが対応付けして記憶されている。なお、記憶部１５に記憶されている検査画像を特に基準画像、補正パラメータを基準パラメータと記載する。

従って、補正パラメータと一致する基準パラメータを記憶部１５から検索することにより、この基準パラメータに対応付けされている基準画像が抽出できる。このとき補正パラメータと基準パラメータとが完全に一致しない場合もある。このような場合には、後述するように一致度が最も高い基準パラメータに対応づけされた基準画像を選択する。

検査部１３は、検査画像と基準画像との比較を行い、検査画像の印刷物に欠陥が含まれるか否かを検査する。

出力部１４は、検査結果を表示等の方法でユーザに通知する。

次に、このような検査装置２の詳細構成を図３に示すフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ１： 画像取得部１０は、ＣＣＤカメラ等の撮影装置により大判印刷物Ｐを撮影し、これを原画像として画像補正部１１に出力する。

ステップＳ２： 画像補正部１１は、画像取得部１０により取得された原画像に対して、シェーディング補正や傾き補正等の公知の画像補正処理を行う。このような画像補正を粗画像補正と記載する。欠陥対象の印刷物を小判印刷物とすると、かかる粗画像補正も小判印刷物毎に行う。

ステップＳ３： 次に、画像補正部１１により詳細画像補正を行う。このときの補正方法には種々の公知の方法が利用できる。以下においては、多くのパラメータを用いて補正する主成分分析を利用した画像補正方法を例に説明する。

主成分分析を利用した補正処理は、例えば次のように行う。先ず、検査に先立って欠陥のない大量（た例えば数千枚）の小判画像（小判基準画像と記載する）に対して主成分分析を行って固有ベクトルを求める。そして、寄与率の大きい固有ベクトルの上位２００個（２００個は説明の都合から仮定した数である。）を記憶する。

次に、画像補正部１１は、検査する小判印刷物の小判画像を固有ベクトルが張る固有空間に正射影する。そして、正射影画像を誤差成分として、正射影した小判画像から差し引くことにより詳細画像補正された小判画像が得られる。このような詳細画像補正を全ての小判画像に対して行うことにより、補正された大判画像が得られる。

ステップＳ４： 詳細画像補正において正射影を行う際に、１つの小判画像に対して２００個の固有ベクトルとの内積（主成分得点）が得られる。この２００個の主成分得点のうち、例えば寄与率が高い方から３個分の固有ベクトルに対応する主成分得点を選択する。これは、寄与率の上位から数個の固有ベクトルに対応する主成分得点は、ロットの違いを表す特徴を強く反映しているためである。この意味から選択する主成分得点の数を３個に限定する必要はなく、適宜設定することができる。

ここで、大判画像に２０個の小判画像が含まれているとする。このとき大判画像から３個（選択された主成分得点の数）×２０個（小判画像の数）＝６０個の内積値が得られることになる。そこで、この６０個の内積値を「補正パラメータ」とする。

ステップＳ５： 基準画像検索部１２は、取得した補正パラメータをキーワードとして記憶部１５から基準パラメータを取得する。

ステップＳ６： 補正パラメータ及び基準パラメータは、６０次元のベクトルとみなせるので、例えば２つのベクトルのノルムの差分（Ｌ２ノルム）から、両者の一致性を判定する。このため、基準画像検索部１２は、補正パラメータと基準パラメータとのＬ２ノルムを算出する。

ステップＳ７： このようなＬ２ノルムを記憶部１５に記憶されている全ての基準パラメータに対して求めることにより、最小のＬ２ノルムを持つ基準パラメータが選択できる。選択された基準パラメータは、補正パラメータと一致すると判断する。無論、このことは、基準パラメータと補正パラメータとが完全に一致したことを意味するものではない。多数（母数）の中から選択された基準パラメータが補正パラメータと一致する度合は、母数が大きくなるに従い高くなるので、記憶部１５には多数の基準パラメータ及び基準画像が記憶されている。

なお、多数の基準パラメータから差分が最小の基準パラメータを選択する際には、多くの比較処理が必要になるが、例えば、寄与率が高い方か主成分得点の上位からスクリーニングして選択することにより、高速、かつ、高精度に基準パラメータを選択することが可能になる。

ステップＳ８： 選択された基準パラメータに対応付けされた基準画像を取得する。以上により、小判画像に対する基準画像が取得されたので、検査部１３は、補正後の小判画像と基準画像との比較を行うことにより欠陥検査を行う。欠陥の有無の判断は、公知の技術が適用できるが、２つの画像の差分が予め設定閾値より大きい場合に欠陥があると判断することができる。

そして、検査部１３は「補正後の小判画像」をそのときの「補正パラメータ」に対応付して、記憶部１５に記憶する。これにより、記憶部１５に記憶されているデータ量が増えて、次回の検査における検査精度が向上する。なお、記憶部１５が容量不足とならないように、直近の１００個の「補正後の小判画像」及び「補正パラメータ」に限定することも可能である。

ステップＳ９： そして、欠陥検査の結果は、出力部１４により表示等の方法でユーザに通知される。

以上説明したように、トレーサビリティの必要なく、同一ロット又は同一ロットと見なせる印刷物同士の比較が可能になるので、安価に高精度な印刷物の欠陥検出精度を向上できる。

また、上述したように本実施形態にかかる印刷物欠陥検査は、印刷物が多面であるか否かについては問わない。即ち、欠陥検査においては、検査対象である検査印刷物の補正パラメータと一致する基準パラメータを持つ基準印刷物の画像を取得して検査するので、検査対象が多面印刷物であるか否かを問題にする必要がないからである。

２ 印刷物欠陥検査装置（検査装置）
１０ 画像取得部
１１ 画像補正部
１２ 基準画像検索部
１３ 検査部
１４ 出力部
１５ 記憶部

Claims (6)

1. 大判画像の中に複数の小判画像が繰り返し印刷される多面印刷物の欠陥検査装置であって、
   基準画像と基準パラメータとを対応付して複数記憶する記憶部と、
   取得された検査対象印刷物の原画像に対して所定の補正処理を行って検査対象画像を作成し、当該補正を行った際の補正パラメータと共に出力する画像補正部と、
   前記補正パラメータをキーワードとして前記記憶部を検索して、当該補正パラメータに一致する前記基準パラメータを検索して、検索された当該基準パラメータと対応付された前記基準画像を取得する基準画像検索部と、
   前記検査対象画像と前記基準画像とを比較して、前記検査対象印刷物に欠陥が含まれるか否かを判断する検査部と、を備え、
   前記補正処理は、予め欠陥のない前記複数の小判画像に対し主成分分析を行って求められた固有ベクトルが張る固有空間に、前記小判画像を正射影し、正射影画像を前記小判画像から差し引く処理であり、
   前記補正パラメータは、前記補正処理において正射影を行う際に得られる前記固有ベクトルとの内積から選択された、前記大判画像に含まれるすべての前記小判画像についての主成分得点を含む
   ことを特徴とする印刷物欠陥検査装置。
2. 請求項１に記載の印刷物欠陥検査装置であって、
   前記画像補正部は、少なくとも前記原画像に対して、シェーディング補正、傾き補正のうちの少なくとも１つを行うことを特徴とする印刷物欠陥検査装置。
3. 請求項１又は２に記載の印刷物欠陥検査装置であって、
   前記検査部は、検査後の前記検査対象画像と前記補正パラメータとを、前記基準画像と前記基準パラメータとして前記記憶部に記憶することを特徴とする印刷物欠陥検査装置。
4. 大判画像の中に複数の小判印刷物が繰り返し印刷される多面印刷物の欠陥検査方法であって、
   基準画像と基準パラメータとを対応付して複数記憶する記憶手順と、
   取得された検査対象印刷物の原画像に対して所定の補正処理を行って検査対象画像を作成し、当該補正を行った際の補正パラメータと共に出力する画像補正手順と、
   前記補正パラメータをキーワードとして前記記憶手順で記憶された前記基準パラメータに一致する前記基準パラメータを検索して、検索された当該基準パラメータと対応付された前記基準画像を取得する基準画像検索手順と、
   前記検査対象画像と前記基準画像とを比較して、前記検査対象印刷物に欠陥が含まれるか否かを判断する検査手順と、を含み、
   前記補正処理は、予め欠陥のない前記複数の小判画像に対し主成分分析を行って求められた固有ベクトルが張る固有空間に、前記小判画像を正射影し、正射影画像を前記小判画像から差し引く処理であり、
   前記補正パラメータは、前記補正処理において正射影を行う際に得られる前記固有ベクトルとの内積から選択された、前記大判画像に含まれるすべての前記小判画像についての主成分得点を含む
   ことを特徴とする印刷物欠陥検査方法。
5. 請求項４に記載の印刷物欠陥検査方法であって、
   前記画像補正手順は、少なくとも前記原画像に対して、シェーディング補正、傾き補正のうちの少なくとも１つを行うことを特徴とする印刷物欠陥検査方法。
6. 請求項４又は５に記載の印刷物欠陥検査方法であって、
   前記検査手順は、検査後の前記検査対象画像と前記補正パラメータとを、前記基準画像と前記基準パラメータとして記憶することを特徴とする印刷物欠陥検査方法。

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