JP6177099B2 - 外観検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、外観検査装置に関する。

従来、所謂光切断法によって、検査対象面の三次元形状に対応した画像を得ることが可能な外観検査装置が知られている（例えば、特許文献１）。光切断法による外観検査装置では、例えば、検査対象面に照射された線状の光の位置や形状に基づいて検査対象領域の各位置での高さが算出され、さらに当該高さに応じた各位置での輝度値が設定されることにより当該各位置の高さに対応した二次元の疑似画像が生成され、当該疑似画像に対する画像処理によって各位置での高さに応じた輝度値に基づいて凹凸としての不良が検出される。

特開２０１１−１４１２６０号公報

従来の外観検査装置では、検査対象物の疑似画像と、当該疑似画像に対応する基準画像（基準品の疑似画像）とを比較することにより、凹凸としての不良が検出される場合がある。検査対象物の疑似画像と基準画像とを比較するには、それら画像の互いの位置合わせが必要となる。位置合わせに手間や時間がかかるのは好ましいことではない。

そこで、本発明の課題の一つは、光切断法での疑似画像に対する画像処理による外観検査において、検査対象物の疑似画像と基準画像との位置合わせをより容易にあるいはより迅速に行うことである。

実施形態の外観検査装置にあっては、ライトシートに照らされることで検査対象面上に形成された、一方向に略沿って延びた線状の光の画像を、前記ライトシートと交叉した方向から撮像する撮像部と、複数の前記光の画像について、当該光の画像中の各点での基準位置からのずれに応じて当該各点での高さに応じた輝度値を決定し、前記検査対象面の前記一方向および当該一方向と直交する他方向の二次元の疑似画像データを生成する疑似画像データ生成部と、前記疑似画像データ中で座標の複数の基準点を特定する基準点特定部と、前記疑似画像データ中で複数の前記基準点に対応した複数のブロックを決定するブロック決定部と、検査対象物の前記検査対象面について前記ブロック決定部で決定された第一のブロックと、基準物の前記検査対象面について前記ブロック決定部で決定され前記第一のブロックと対応する第二のブロックと、の位置のずれ量である第一のずれ量を算出するブロックずれ量算出部と、前記第一のブロックおよび前記第二のブロックのうち一方の中の画素を中心とする小ブロックの他方との相関度の高い領域を特定し、前記小ブロックの中心と前記相関度の高い領域の中心との位置のずれ量である第二のずれ量を算出するマッチング処理部と、前記第一のずれ量と前記第二のずれ量との和に基づいて前記検査対象物の前記検査対象面の前記擬似画像データと前記基準物の前記検査対象面の前記擬似画像データとの画素毎のずれ量を算出する画素ずれ量算出部と、前記画素毎のずれ量に基づいて位置合わせされた状態で、前記基準物の前記検査対象面の前記疑似画像データと前記検査対象物の前記検査対象面の前記疑似画像データとを比較して、異常領域を決定する異常領域決定部と、を備える。

実施形態の外観検査装置によれば、一例としては、光切断法での疑似画像に対する画像処理による外観検査において、検査対象物の疑似画像と基準画像との位置合わせをより容易にあるいはより迅速に行うことができる。

図１は、実施形態にかかる外観検査装置の一例が示された模式的な斜視図である。 図２は、実施形態にかかる外観検査装置で得られた検査対象領域に当てられた線状の光の一例が示された模式的な平面図である。 図３は、実施形態にかかる外観検査装置の一例が示された模式的なブロック図である。 図４は、実施形態にかかる外観検査装置の制御部の一例が示された模式的なブロック図である。 図５は、実施形態にかかる外観検査装置において検査対象面で特定された基準点の一例が示された模式図である。 図６は、実施形態にかかる外観検査装置において特定された基準点から決定されたブロックの一例が示された模式図である。 図７は、実施形態にかかる外観検査装置において基準物に対応したブロックと検査対象物に対応したブロックとの位置ずれ量の一例が示された模式図である。 図８は、実施形態にかかる外観検査装置において検査対象物の疑似画像データのブロック中における、基準物の疑似画像データの小ブロックとの適合位置の探索の様子が模式的に示された図である。 図９は、実施形態にかかる外観検査装置において基準物の疑似画像データのブロック中における、検査対象物の疑似画像データの小ブロックとの適合位置の探索の様子が模式的に示された図である。 図１０は、実施形態にかかる外観検査装置による検査方法の一例が示されたフローチャートである。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、あくまで一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能であるとともに、基本的な構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）を得ることが可能である。

本実施形態では、一例として、図１〜４に示される外観検査装置１は、検査対象物１００を撮像した画像に基づいて、当該検査対象物１００の検査対象面１０１の検査を行う。図３に示されるように、外観検査装置１は、光源２や、撮像部３、制御部４０、搬送装置５（搬送部）、表示装置６（表示部）、入力装置７（入力部）等を備える。

図１，２に示されるように、光源２は、ライトシートＬＳ（シート状の光、平坦なカーテン状の光、スリット光）を出射し、検査対象面１０１に線状の光Ｌを照射する。光源２は、例えば、輝線照射用のレーザ光源等である。ライトシートＬＳは、例えば、レーザーライトシートである。撮像部３は、ライトシートＬＳと交叉する方向から検査対象領域Ａを含む検査対象面１０１上の二次元領域を撮像する。

図１に示されるように、光源２は、検査対象面１０１の法線方向（図１中のＺ方向）と線状の光Ｌ（検査対象領域Ａ）の幅方向（図１，２中のＹ方向）との間の斜め方向（斜め上方向）から、線状の検査対象領域Ａを照らしている。検査対象面１０１が平面であった場合、検査対象面１０１上の光Ｌ（輝線）は直線状である。しかしながら、検査対象面１０１が凸部を有していた場合、検査対象面１０１が平面であった場合の光Ｌを基準線Ｒ（直線、基準位置）とすると、当該凸部に当たった光Ｌは、基準線Ｒから光源２側（光源２に近い側）にずれる。また、逆に、検査対象面１０１が凹部を有していた場合、当該凹部に当たった光Ｌは、基準線Ｒから光源２とは反対側（光源２から遠い側）にずれる。すなわち、撮像部３で撮像した画像中の光Ｌの位置（形状、基準線Ｒからのずれ）によって、検査対象面１０１の凹凸ならびに当該凹凸の程度（凸部の高さ、凹部の深さ、法線方向における位置）を判別することができる。なお、ライトシートＬＳの出射方向ならびに撮像部３による撮像方向は、種々に設定することが可能である。

撮像部３は、ライトシートＬＳと交叉した方向であり、かつ検査対象面１０１の上方（本実施形態では、一例として法線方向に離れた位置）から、少なくとも検査対象領域Ａにおける光Ｌの画像を撮像する。撮像部３は、例えば、二次元に配列された光電変換素子（光電変換部）を有したエリアセンサ（固体撮像素子、例えば、ＣＣＤ（charge coupled device）イメージセンサや、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）イメージセンサ等）である。

搬送装置５は、検査対象物１００を光Ｌ（検査対象領域Ａ）の幅方向（検査対象物１００の長手方向、図１，２中のＸ方向）に搬送し、検査対象面１０１における検査対象領域Ａを移動させる。これにより、検査対象面１０１の二次元領域について、データが取得される。なお、検査対象物１００が固定され、光源２や撮像部３等が検査対象面１０１に沿って移動する構成（搬送装置５によって動かされる構成）であってもよい。

また、外観検査装置１は、図３に示されるように、制御部４０（例えばＣＰＵ（central processing unit）等）や、ＲＯＭ４１（read only memory）、ＲＡＭ４２（random access memory）、補助記憶装置４３、光照射コントローラ４４、撮像コントローラ４５、搬送コントローラ４６、表示コントローラ４７、入力コントローラ４８等を備えることができる。補助記憶装置４３は、例えばＨＤＤ（hard disk drive）や、ＳＳＤ（solid state drive）、フラッシュメモリ等である。光照射コントローラ４４は、制御部４０からの制御信号に基づいて、光源２の発光（オン、オフ）等を制御する。撮像コントローラ４５は、制御部４０からの制御信号に基づいて、撮像部３による撮像を制御する。搬送コントローラ４６は、制御部４０から受けた制御信号に基づいて、搬送装置５を制御し、検査対象物１００の搬送（開始、停止、速度等）を制御する。表示コントローラ４７は、制御部４０からの制御信号に基づいて、表示装置６（例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）、ＯＥＬＤ（organic electroluminescent display）等）を制御する。入力コントローラ４８は、入力装置７（例えば、キーボードや、つまみ、操作ボタン、タッチパネル等）での入力操作に応じたデータを、制御部４０に送る。また、制御部４０は、不揮発性の記憶部としてのＲＯＭ４１や補助記憶装置４３等にインストールされたプログラム（アプリケーション）を読み出して実行する。ＲＡＭ４２は、制御部４０がプログラムを実行して種々の演算処理を実行する際に用いられる各種データを一時的に記憶する。なお、図３に示されるハードウエアの構成はあくまで一例であって、例えばチップやパッケージにする等、種々に変形して実施することが可能である。また、各種演算処理は、並列処理することが可能であり、制御部４０等は、並列処理が可能なハードウエア構成とすることが可能である。

また、本実施形態では、一例として、制御部４０は、ハードウエアとソフトウエア（プログラム）との協働によって、外観検査装置１の少なくとも一部として機能（動作）する。すなわち、図４に示されるように、制御部４０は、光照射制御部４０ａや、撮像制御部４０ｂ、搬送制御部４０ｃ、画像処理部４０ｄ、可変設定部４０ｅ、表示制御部４０ｆ等として機能する。プログラムには、図４に示される各部に対応したモジュールが含まれる。

画像処理部４０ｄは、疑似画像データ生成部４０ｇや、前処理部４０ｈ、基準点特定部４０ｉ、ブロック決定部４０ｊ、ブロックずれ量算出部４０ｋ、マッチング処理部４０ｍ、画素ずれ量算出部４０ｎ、異常領域決定部４０ｐ等を含む。光照射制御部４０ａは、光照射コントローラ４４を制御する。撮像制御部４０ｂは、撮像コントローラ４５を制御する。搬送制御部４０ｃは、搬送コントローラ４６を制御する。画像処理部４０ｄは、撮像部３が取得した画像データを画像処理する。また、表示制御部４０ｆは、表示装置６を制御する。

画像処理部４０ｄの疑似画像データ生成部４０ｇは、複数の検査対象領域Ａ（図１，２参照）の各点（検査対象領域Ａの長手方向の各点）に対応した光Ｌの画像の基準線Ｒ（基準位置）からのずれに応じて、当該各点での輝度値を決定することにより、二次元の疑似画像データを生成する。輝度値は、検査対象領域Ａの各点の高さに応じた値となる。一例として、疑似画像データ生成部４０ｇは、各位置での基準線Ｒから光源２に近い側（図１の左上側）へのずれが大きいほど輝度値を高く設定し（画素（点）を明るくし）、光源２から遠い側（図１の右下側）へのずれが大きいほど輝度値を低く設定する（画素を暗くする）。これにより、疑似画像は、検査対象領域Ａの二次元の外観に近い画像となる。表示制御部４０ｆは、疑似画像が表示されるよう、表示装置６を制御することができる。疑似画像は、検査対象面１０１の凹凸の状態（大きさや、位置等）を視覚的に判断しやすいという利点も有している。

画像処理部４０ｄの前処理部４０ｈは、フィルタリング処理や、オフセット処理、平滑化処理等を行う。

また、画像処理部４０ｄの異常領域決定部４０ｐは、基準物の検査対象面（基準面）の疑似画像データ（基準画像データ）と検査対象物１００の検査対象面１０１の疑似画像データとの比較により、輝度値が大きく異なる（閾値以上の差がある）画素（点）が所定数（画素数あるいは面積の閾値）と同じかあるいはより多く集まっていた場合、凸状あるいは凹状の異常が存在すると決定することができる。なお、基準物の疑似画像データに関する情報（データ）は、記憶部５０（例えば、補助記憶装置４３等）に記憶される。

上述したような異常領域決定部４０ｐによる基準物と検査対象物１００との互いに対応する画素（点）同士の輝度値の比較は、基準物の疑似画像データと検査対象物の疑似画像データとが位置合わせされていることが前提である。本実施形態では、基準点特定部４０ｉ、ブロック決定部４０ｊ、ブロックずれ量算出部４０ｋ、マッチング処理部４０ｍ、ならびに画素ずれ量算出部４０ｎにより、基準物の検査対象面１０１の疑似画像データと、検査対象物１００の検査対象面１０１の疑似画像データとの位置ずれ量が算出され、位置合わせが行われる。

図５には、検査対象物１００の検査対象面１０１の疑似画像データＩｍから特定された座標の複数の基準点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３（以下、Ｐ１１〜Ｐ３３のようにも記す）の一例が示されている。図５に示されるように、本実施形態では、一例として、疑似画像データＩｍでは、検査対象面１０１に設けられた形状に応じて、Ｘ方向（搬送方向、長手方向）に略沿って延びた線状の画像Ｉｍａ（例えば、溝や突起等に対応した画像）が抽出されている。さらに、複数の点状の画像Ｉｍｂが、画像Ｉｍａと交叉（直交）し、かつ画像Ｉｍａに沿って一定間隔で抽出されている。なお、画像Ｉｍａ，Ｉｍｂは、疑似画像データＩｍから、公知の画像処理の手法によって特定（決定、抽出）することができる。

まず、画像処理部４０ｄの基準点特定部４０ｉは、疑似画像データＩｍに画像処理を実行することにより、画像Ｉｍａと画像Ｉｍｂとの交点（接続点）として、基準点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３（第一の基準点）を特定することができる。

次に、基準点特定部４０ｉは、特定した基準点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３（第一の基準点）から、これら基準点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３と所定の位置関係にある点として、基準点Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３（第二の基準点）を特定することができる。図５の例では、基準点Ｐ２１，Ｐ３１は、基準点Ｐ１１と基準点Ｐ１２とを結ぶ線分（画像Ｉｍａと重なっている）と直交する線上にあり、基準点Ｐ２１は、基準点Ｐ１１から距離ｄ離れた点であり、基準点Ｐ３１は、基準点Ｐ２１から距離ｄ（基準点Ｐ１１から距離（２×ｄ））離れた点である。また、基準点Ｐ２２，Ｐ３２は、基準点Ｐ１１と基準点Ｐ１２とを結ぶ線分と直交する線上にあり、基準点Ｐ２２は、基準点Ｐ１２から距離ｄ離れた点であり、基準点Ｐ３２は、基準点Ｐ２２から距離ｄ（基準点Ｐ１２から距離（２×ｄ））離れた点である。さらに、基準点Ｐ２３，Ｐ３３は、基準点Ｐ１２と基準点Ｐ１３とを結ぶ線分と直交する線上にあり、基準点Ｐ２３は、基準点Ｐ１３から距離ｄ離れた点であり、基準点Ｐ３３は、基準点Ｐ２３から距離ｄ（基準点Ｐ１３から距離（２×ｄ））離れた点である。これら基準点Ｐ１１〜Ｐ３３は、基準物の疑似画像データと検査対象物１００の疑似画像データＩｍとの位置合わせのために用いられる。疑似画像データの平面（検査対象面１００ならびに対応する基準物の面）上の比較的広い範囲に第一の基準点を分布させることができて所要の位置合わせの精度を確保することができる場合には、第二の基準点は不要となる場合もありうる。

図６には、検査対象物１００の検査対象面１０１の疑似画像データＩｍについて、決定された複数のブロックＢｄの一例が示されている。図６では、ブロックＢｄは、破線の枠で示されている。画像処理部４０ｄのブロック決定部４０ｊは、基準点特定部４０ｉが特定した複数の基準点Ｐ１１〜Ｐ３３から、これら基準点Ｐ１１〜Ｐ３３と所定の位置関係にある点として、複数のブロックＢｄを決定する。図６には、２５個のブロックＢｄのみが表示されている。複数のブロックＢｄの決定にあたり、本実施形態では、疑似画像データＩｍの画像の特徴から定まる基準点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３（第一の基準点）に加えて、当該基準点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３と所定の位置関係にある基準点Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３（第二の基準点）も、基準点として用いている。これにより、ブロック決定部４０ｊは、より多くの基準点Ｐ１１〜Ｐ３３に基づいて、より迅速にあるいはより精度良く、ブロックＢｄを決定することができる。

図７には、検査対象物１００の検査対象面１０１の疑似画像データＩｍについて決定された複数のブロックＢｄ（第一のブロック）、ならびに基準物の検査対象面（基準面）の疑似画像データについて決定された複数のブロックＢｒ（第二のブロック）の一例が示されている。このように、実際の外観検査では、検査対象物１００と基準物とで、対応するブロックＢｄ，Ｂｒの座標上での位置が異なる（ずれる）ことがある。本実施形態では、一例として、画像処理部４０ｄのブロックずれ量算出部４０ｋは、ブロックＢｄ（またはブロックＢｒ）毎に、ずれ量δ１（第一のずれ量）を取得し、ブロックＢｄ（ブロックＢｒ）内に含まれる各画素（各点）の位置合わせに用いる。なお、図７では、複数のブロックＢｄが纏まって同じ量だけずれているように示されているが、本実施形態では、ブロックずれ量算出部４０ｋは、複数のブロックＢｄのそれぞれについて、例えば中心点Ｃｄ，Ｃｒの座標同士を比較することにより、ずれ量δ１を取得する。よって、複数のブロックＢｄについて、ずれ量δ１が同じになるとは限らない。

図８には、検査対象物１００の疑似画像データＩｍのブロックＢｄ中における、基準物の疑似画像データの小ブロックＢｒｓとの適合位置の探索の様子が模式的に示されている。図８で、ブロックＢｄ中の破線によって分割されている複数の枠は、ブロックＢｄ内の各画素（各点）である。画像処理部４０ｄのマッチング処理部４０ｍは、対応するブロックＢｒ，Ｂｄ（図７で互いにほぼ重なり合っているブロックＢｒ，Ｂｄ）について、マッチング処理を行う。具体的には、まず、基準物の疑似画像データから、代表画素Ｐｒに対応した小ブロックＢｒｓを切り出す（特定する）。小ブロックＢｒｓは、基準物の疑似画像データのブロックＢｒ内の一部であって、例えば、代表画素Ｐｒ（中心画素）を中心とした四角形状（正方形状）の複数の画素の集まり（画素群、領域）である。小ブロックＢｒｓの大きさは、ブロックＢｒ（ブロックＢｄ）の大きさより小さい。そして、マッチング処理部４０ｍは、小ブロックＢｒｓを検査対象物１００の疑似画像データのブロックＢｄ内の所定位置に重ね合わせ、小ブロックＢｒｓと当該小ブロックＢｒｓに重ねられたブロックＢｄ内の領域Ａｄとで、対応する画素（点）同士の輝度値の絶対差の合計値（和）を算出する。なお、本明細書で絶対差（絶対差分）とは、差（差分）の絶対値を意味する。小ブロックＢｒｓと領域Ａｄとで、対応する画素の輝度値の値が近いほど、輝度値の絶対差は小さくなる。すなわち、小ブロックＢｒｓと領域Ａｄとが位置合わせされているほど、輝度値の絶対差の合計値は小さくなる。このため、マッチング処理部４０ｍは、図８中に矢印で示されるように、小ブロックＢｒｓを、例えばブロックＢｄ内の領域Ａｔ内で画素一つ分ずつ動かしながら、各位置について、小ブロックＢｒｓと対応するブロックＢｄ内の領域Ａｄとについて、対応する画素同士の輝度値の絶対差の合計値を算出し、当該合計値が最も小さい位置を探索する。合計値が最も小さい位置に対応した領域Ａｄは、小ブロックＢｒｓと最も相関度の高い領域であり、当該領域Ａｄの代表画素Ｐｄ（中心画素）は、小ブロックＢｒｓの代表画素Ｐｒ（中心画素）と最も相関度の高い画素である。そして、マッチング処理部４０ｍは、ずれ量（δ２と記す、第二のずれ量）として、小ブロックＢｒｓの代表画素Ｐｒ（例えば、中心画素）の基準物の疑似画像データ中での座標と、代表画素Ｐｄの検査対象物１００の疑似画像データ中での座標との差を、取得する。また、この際、マッチング処理部４０ｍは、相関度が最も高い代表画素Ｐｄ，Ｐｒ同士の輝度値の絶対差（絶対差分、絶対差分最小値）を、当該代表画素Ｐｄ，Ｐｒに対応付けて記憶部５０（補助記憶装置４３やＲＡＭ４２等）に記憶させる。マッチング処理部４０ｍは、かかる処理を、ブロックＢｄ内の全ての画素について実行する。

図９には、基準物の疑似画像データのブロックＢｒ中における、検査対象物１００の疑似画像データＩｍの小ブロックＢｄｓとの適合位置の探索の様子が模式的に示されている。具体的には、まず、検査対象物１００の疑似画像データＩｍから、代表画素Ｐｄに対応した小ブロックＢｄｓを切り出す（特定する）。小ブロックＢｄｓは、検査対象物１００の疑似画像データＩｍのブロックＢｄ内の一部であって、例えば、代表画素Ｐｄ（中心画素）を中心とした四角形状（正方形状）の複数の画素の集まり（画素群、領域）である。小ブロックＢｄｓの大きさは、ブロックＢｄ（ブロックＢｒ）の大きさより小さい。そして、マッチング処理部４０ｍは、小ブロックＢｄｓを基準物の疑似画像データのブロックＢｒ内の所定位置に重ね合わせ、小ブロックＢｄｓと当該小ブロックＢｄｓに重ねられたブロックＢｒ内の領域Ａｒとで、対応する画素（点）同士の輝度値の絶対差の合計値（和）を算出する。小ブロックＢｄｓと領域Ａｒとで、対応する画素の輝度値の値が近いほど、輝度値の絶対差は小さくなる。すなわち、小ブロックＢｄｓと領域Ａｒとが位置合わせされているほど、輝度値の絶対差の合計値は小さくなる。このため、マッチング処理部４０ｍは、図９中に矢印で示されるように、小ブロックＢｄｓを、例えばブロックＢｒ内の領域Ａｔ内で画素一つ分ずつ動かしながら、各位置について、小ブロックＢｄｓと対応するブロックＢｒ内の領域Ａｒとについて、対応する画素同士の輝度値の絶対差の合計値を算出し、当該合計値が最も小さい位置を探索する。合計値が最も小さい位置に対応した領域Ａｒは、小ブロックＢｄｓと最も相関度の高い領域であり、当該領域Ａｒの代表画素Ｐｒ（中心画素）は、小ブロックＢｄｓの代表画素Ｐｄ（中心画素）と最も相関度の高い画素である。そして、マッチング処理部４０ｍは、ずれ量δ２として、小ブロックＢｄｓの代表画素Ｐｄ（例えば、中心画素）の検査対象物１００の疑似画像データＩｍ中での座標と、代表画素Ｐｒの基準物の疑似画像データ中での座標との差を、取得する。また、この際、マッチング処理部４０ｍは、相関度が最も高い代表画素Ｐｄ，Ｐｒ同士の輝度値の絶対差（絶対差分、絶対差分最小値）を、当該代表画素Ｐｄ，Ｐｒに対応付けて記憶部５０（補助記憶装置４３やＲＡＭ４２等）に記憶させる。マッチング処理部４０ｍは、かかる処理を、ブロックＢｒ内の全ての画素について実行する。

図８の処理のように、検査対象物１００の疑似画像データＩｍのブロックＢｄ中で基準物の疑似画像データの小ブロックＢｒｓを動かして適合位置を探索する手法は、例えば、検査対象物１００の検査対象面１０１の一般面に凹凸不良等の異常が生じていた場合に有効である。このような場合に、当該異常を含む検査対象物１００の疑似画像データＩｍの小ブロックＢｄｓを基準物の疑似画像データのブロックＢｓ内で動かして一致位置を探索すると、検査対象物１００の疑似画像データＩｍ中の異常と基準物の疑似画像データ中の本来対応しない別の特徴点とが偶々一致して誤った結果が得られる虞があるからである。

一方、図９の処理のように、基準物の疑似画像データのブロックＢｓ中で検査対象物１００の疑似画像データＩｍの小ブロックＢｒｄを動かして適合位置を探索する手法は、例えば、検査対象物１００の検査対象面１０１の特徴点（例えば、印字部分や突起等）が消失する異常が生じていた場合に有効である。このような場合に、基準となる検査対象物の疑似画像データの小ブロックＢｒｓを検査対象物１００の疑似画像データＩｍのブロックＢｄ内で動かして一致位置を探索すると、検査対象面１０１で消失した特徴点に対応する基準物の疑似画像データの特徴点と検査対象物１００の疑似画像データＩｍ中の本来対応しない特徴点とが偶々一致して誤った結果が得られる虞があるからである。このように、本実施形態では、マッチング処理部４０ｍは、検査対象物１００のブロックＢｄに、基準物の小ブロックＢｒｓを当てはめて、相関値の高い領域（位置）を探し出す図８の処理と、基準物のブロックＢｒに、検査対象物１００の小ブロックＢｄｓを当てはめて、相関値の高い領域（位置）を探し出す図９の処理と、の双方を実行する。よって、本実施形態によれば、位置合わせの精度が高まりやすい。また、この場合、一例としては、上記二つの処理でそれぞれ得られた絶対差分（絶対差分最小値）のうち、大きい方（大きい値）を採用することができる。また、別の一例としては、所定の条件を定めて、上記二つの処理でそれぞれ得られた絶対差分（絶対差分最小値）のうちいずれか一方を採用することもできる。なお、画像処理部４０ｄでの処理における各部の大きさや、数、閾値等の各種パラメータは、適宜に変更して実施することが可能である。可変設定部４０ｅは、各種パラメータを変更することができる。

画素ずれ量算出部４０ｎは、画素（点）毎に、ずれ量（画素ずれ量）として、例えば、ずれ量δ１とずれ量δ２との和を取得する。これにより、画像処理部４０ｄ（異常領域決定部４０ｐ）は、基準物の疑似画像データと、検査対象物１００の疑似画像データとで、位置合わせした状態で、輝度値同士を比較し、良否判定（異常判別、異常領域の決定）を実行することができる。

図１０に、制御部４０による具体的な処理手順の一例が示される。制御部４０は、まず、画像処理部４０ｄ（疑似画像データ生成部４０ｇ）として機能し、複数の検査対象領域Ａの各点（画素）についての基準線Ｒ（基準位置）に対する光Ｌの位置（ずれ）から、当該各点の輝度値を決定し、二次元の疑似画像を生成する（Ｓ１１）。このＳ１１で、画像処理部４０ｄは、一例として、各点の輝度値を、ずれの大きさに応じて線形的に決定することができる。

次に、制御部４０は、画像処理部４０ｄ（前処理部４０ｈ）として機能し、上述したような前処理を実行する（Ｓ１２）。次に、制御部４０は、画像処理部４０ｄ（基準点特定部４０ｉ）として機能し、上述したように、疑似画像データ中で座標の複数の基準点Ｐ１１〜Ｐ３３を特定する（Ｓ１３）。

次に、制御部４０は、画像処理部４０ｄ（ブロック決定部４０ｊ）として機能し、上述したように、基準点Ｐ１１〜Ｐ３３に対応した複数のブロックを決定する（Ｓ１４）。なお、上記Ｓ１１〜Ｓ１４は、検査対象物１００の検査対象面１０１について得られた疑似画像データについて実行される。基準物の検査対象面１０１についての処理は予め実行され、当該基準物に対応した後の演算で用いられる種々のデータは、記憶部５０（例えば、補助記憶装置４３）に記憶されている。

次に、制御部４０は、画像処理部４０ｄ（ブロックずれ量算出部４０ｋ）として機能し、上述したように、ずれ量δ１を算出する（Ｓ１５）。次に、制御部４０は、画像処理部４０ｄ（マッチング処理部４０ｍ）として機能し、上述したように、マッチング処理を実行するとともに、ずれ量δ２を算出し、各画素（代表画素Ｐｄまたは代表画素Ｐｒ）に対応した輝度値の絶対差分を算出する（Ｓ１６）。次に、制御部４０は、画像処理部４０ｄ（画素ずれ量算出部４０ｎ）として機能し、上述したように、画素ずれ量を算出する（Ｓ１７）。

次に、制御部４０は、画像処理部４０ｄ（異常領域決定部４０ｐ）として機能し、上述したように、異常領域を決定する（Ｓ１８）。なお、このＳ１８における、基準物の疑似画像データの輝度値と、検査対象物１００の疑似画像データの輝度値との絶対差分は、Ｓ１６において算出しておくことができる。

次いで、制御部４０は、表示制御部４０ｆとして機能し、Ｓ１１で得られた各画素での輝度値（疑似画像）と、Ｓ１８で得られた異常領域を示す画像（例えば、所定の色で着色された領域、指標等）と、を含む画像が表示されるよう、表示コントローラ４７ひいては表示装置６を制御することができる（Ｓ１９）。さらに、表示制御部４０ｆは、入力装置７からの指示入力に応じて、異常領域を示す画像（指標等）が表示された状態と、表示されない状態とを切り替えることができる。

なお、可変設定部４０ｅは、入力装置７等の操作によって入力されたデータに基づいて、ステップＳ１１〜Ｓ１９の処理で用いられるパラメータを種々に変更することができる。

以上、説明したように、本実施形態では、一例として、ブロック単位の比較によるずれ量δ１と、小ブロックを用いたマッチング処理によるずれ量δ２とを用いて、基準物の疑似画像データと検査対象物１００の疑似画像データとの位置合わせを行うことができる。よって、本実施形態によれば、一例としては、全ての画素についてそれぞれずれ量を演算するような場合に比べて、検査対象物１００の疑似画像と基準画像との位置合わせをより容易にあるいはより迅速に行うことができる。

また、本実施形態では、一例として、マッチング処理部４０ｍは、マッチング処理において、基準物の疑似画像データ中の画素と、当該画素と対応した検査対象物１００の疑似画像データ中の画素と、の輝度値の絶対差を算出しておくことができる。よって、本実施形態によれば、一例としては、輝度値の絶対差を改めて算出する場合に比べて、一連の演算処理をより迅速に行うことができる。

また、本実施形態では、一例として、基準点特定部４０ｉは、ブロックＢｄを決定する基準点として、疑似画像データの画像の特徴から定まる基準点Ｐ１１〜Ｐ１３と、当該基準点Ｐ１１〜Ｐ１３と所定の位置関係にある基準点Ｐ２１〜Ｐ３３とを特定する。よって、本実施形態によれば、一例としては、ブロック決定部４０ｊは、より多くの基準点Ｐ１１〜Ｐ３３に基づいて、より迅速にあるいはより精度良く、ブロックＢｄを決定することができる。

また、以上の処理は比較的単純な演算処理で構成されており、例えばＧＰＧＰＵ（General-purpose computing on graphics processing units）など、並列演算を実行するデバイスにおいても実現可能である。よって、本実施形態によれば、一例としては、パターンマッチングとして位置合わせを行うまでの処理時間や、異常領域の検出にかかる処理時間をより迅速に行うことができる。よって、一例としては、演算処理を実行する構成がより安価に構築されやすい。

以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例である。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、実施形態の構成や形状は、部分的に他の構成や形状と入れ替えて実施することも可能である。また、各構成や形状等のスペック（構造や、種類、方向、角度、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。例えば、検査対象物は、例えば、円環状のもの（例えば、タイヤ等）など、帯状以外の物であってもよい。

１…外観検査装置、３…撮像部、４０ｇ…疑似画像データ生成部、４０ｉ…基準点特定部、４０ｊ…ブロック決定部、４０ｋ…ブロックずれ量算出部、４０ｍ…マッチング処理部、４０ｎ…画素ずれ量算出部、４０ｐ…異常領域決定部、１０１…検査対象面、Ａｒ，Ａｄ…領域、Ｂｄ…ブロック（第一のブロック）、Ｂｒ…ブロック（第二のブロック）、Ｂｒｓ，Ｂｄｓ…小ブロック、ＬＳ…ライトシート、Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３…（第一の）基準点、Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ３１，Ｐ３２，Ｐ３３…（第二の）基準点、δ１…（第一の）ずれ量、δ２…（第二の）ずれ量。

Claims (3)

1. ライトシートに照らされることで検査対象面上に形成された、一方向に略沿って延びた線状の光の画像を、前記ライトシートと交叉した方向から撮像する撮像部と、
   複数の前記光の画像について、当該光の画像中の各点での基準位置からのずれに応じて当該各点での高さに応じた輝度値を決定し、前記検査対象面の前記一方向および当該一方向と直交する他方向の二次元の疑似画像データを生成する疑似画像データ生成部と、
   前記疑似画像データ中で座標の複数の基準点を特定する基準点特定部と、
   前記疑似画像データ中で複数の前記基準点に対応した複数のブロックを決定するブロック決定部と、
   検査対象物の前記検査対象面について前記ブロック決定部で決定された第一のブロックと、基準物の前記検査対象面について前記ブロック決定部で決定され前記第一のブロックと対応する第二のブロックと、の位置のずれ量である第一のずれ量を算出するブロックずれ量算出部と、
   前記第一のブロックおよび前記第二のブロックのうち一方の中の画素を中心とする小ブロックの他方との相関度の高い領域を特定し、前記小ブロックの中心と前記相関度の高い領域の中心との位置のずれ量である第二のずれ量を算出するマッチング処理部と、
   前記第一のずれ量と前記第二のずれ量との和に基づいて前記検査対象物の前記検査対象面の前記擬似画像データと前記基準物の前記検査対象面の前記擬似画像データとの画素毎のずれ量を算出する画素ずれ量算出部と、
   前記画素毎のずれ量に基づいて位置合わせされた状態で、前記基準物の前記検査対象面の前記疑似画像データと前記検査対象物の前記検査対象面の前記疑似画像データとを比較して、異常領域を決定する異常領域決定部と、
   を備えた、外観検査装置。
2. 前記マッチング処理部は、さらに、前記基準物の前記検査対象面の前記疑似画像データ中の画素と、当該画素と対応した前記検査対象物の前記検査対象面の前記疑似画像データ中の画素と、の輝度値の差の絶対値を算出する、請求項１に記載の外観検査装置。
3. 前記基準点特定部は、前記基準点として、前記疑似画像データの画像の特徴から定まる第一の基準点と、当該第一の基準点と所定の位置関係にある第二の基準点とを特定する、請求項１または２に記載の外観検査装置。

Images