JP7453813B2 - Inspection equipment, inspection methods, programs, learning devices, learning methods, and learned datasets - Google Patents
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Description
この発明は、検査装置、検査方法、プログラム、学習装置、学習方法、および学習済みデータセットに関する。 The present invention relates to an inspection device, an inspection method, a program, a learning device, a learning method, and a learned data set.
食品、医薬品または工業製品等の製造工程においては、製造ラインに検査工程を設けて、不良品の検出等の検査が行われる場合がある。製品の検査は、人間が目視で行っており(目視検査)、人的コストが高いという問題があった。このため、検査工程の一部または全部を自動化するべく、機械によって自動的に製品を検査するシステムの開発が進められている。 BACKGROUND ART In the manufacturing process of foods, pharmaceuticals, industrial products, etc., an inspection process is sometimes provided on the manufacturing line to perform inspections such as detecting defective products. Product inspections are performed visually by humans (visual inspection), which poses the problem of high human costs. For this reason, in order to automate part or all of the inspection process, development of systems for automatically inspecting products using machines is underway.
例えば、特許文献1には、機械学習を利用して欠陥検査する技術が開示されている。具体的には、第1の学習部は、正常データの集合を用いて、正常データを判別するための第1のモデルを学習する。第2の学習部は、予め用意された複数の撮影画像の各々から第1のモデルに基づいて検出された複数の異常候補領域のうち、ユーザにより選択された異常候補領域を正解データ、ユーザにより選択されなかった異常候補領域を非正解データとして、正解データと非正解データを識別するための第2のモデルを学習する。検出部は、第1のモデルを用いて、撮影画像から異常候補領域を検出する。判断部は、第2のモデルを用いて、検出部により検出された異常候補領域が正解データに属するのか非正解データに属するのかを判断する。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for defect inspection using machine learning. Specifically, a first learning unit uses a set of normal data to learn a first model for discriminating normal data. A second learning unit learns a second model for discriminating between correct data and incorrect data, regarding an abnormal candidate area selected by a user among a plurality of abnormal candidate areas detected based on the first model from each of a plurality of photographed images prepared in advance as correct data and an abnormal candidate area not selected by the user as incorrect data. A detection unit detects an abnormal candidate area from a photographed image using the first model. A judgment unit judges whether an abnormal candidate area detected by the detection unit belongs to correct data or incorrect data using the second model.
特許文献1の場合、第1の学習部は、良品画像のみで機械学習を行う。一方、第2の学習部について、学習に使用されるサンプル画像として、正常なサンプル画像だけでなく、欠陥を含むサンプル画像も準備する必要がある。しかしながら、検査対象の対象物が、欠陥の発生率が低い製品である場合、欠陥を含むサンプル画像を取得することが、困難な場合があった。このため、検査対象の対象物が、異常の発生率が低いものである場合、従来技術の採用は困難であった。 In the case of Patent Document 1, the first learning unit performs machine learning using only non-defective product images. On the other hand, for the second learning section, it is necessary to prepare not only normal sample images but also sample images containing defects as sample images used for learning. However, when the object to be inspected is a product with a low incidence of defects, it may be difficult to obtain sample images containing defects. For this reason, when the object to be inspected has a low incidence of abnormalities, it has been difficult to employ the conventional technique.
本発明の目的は、異常の発生率が低い対象物であっても、異常を良好に検出する技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique for successfully detecting abnormalities even in objects with a low incidence of abnormalities.
上記課題を解決するため、本願の第1発明は、対象物を検査する検査装置であって、対象物を撮像して得られた対象物画像に基づいて前記対象物の欠陥を検出する欠陥検出部と、前記欠陥検出部が検出した欠陥の真偽を判断する欠陥判断部と、を有し、前記欠陥検出部は、画像を入力および出力とする欠陥検出用学習モデルと、学習用の対象物の画像である標本画像を前記欠陥検出用学習モデルに入力し、入力された前記標本画像を次元圧縮および再現して前記標本画像の再構成画像を出力するように学習させた欠陥検出用学習済データと、を含み、前記欠陥検出部は、前記欠陥検出用学習済データを適用した前記欠陥検出用学習モデルを用いて、前記対象物画像を次元圧縮および再現して前記対象物画像の再構成画像を生成する処理と、前記対象物画像と前記再構成画像との差分である差分画像を生成する処理と、前記差分画像に基づいて欠陥の有無を検出する処理と、を実行し、前記欠陥判断部は、前記差分画像を入力とする欠陥判断用学習モデルと、学習用の対象物の画像である標本画像の前記差分画像を入力として、前記欠陥判断用学習モデルに良品の範囲を学習させた欠陥判断用学習済データと、を含み、前記欠陥判断部は、前記欠陥検出部が欠陥を検出した対象物の対象物画像の前記差分画像を、前記欠陥判断用学習済データを適用した前記欠陥判断用学習モデルに入力し、前記対象物が良品の範囲に属するか否かを判断する欠陥判断処理を実行する。
In order to solve the above problems, a first invention of the present application is an inspection device for inspecting an object, the defect detection device detecting defects in the object based on an image of the object obtained by imaging the object. and a defect determination unit that determines whether the defect detected by the defect detection unit is true or false, and the defect detection unit includes a learning model for defect detection that uses images as input and output, and a learning target for learning. Defect detection learning in which a specimen image, which is an image of an object, is input to the defect detection learning model, and the input specimen image is dimensionally compressed and reproduced to output a reconstructed image of the specimen image. the defect detection unit uses the learning model for defect detection to which the trained data for defect detection is applied to perform dimension compression and reproduction of the object image, and reproduces the object image. executing a process of generating a constituent image, a process of generating a difference image that is a difference between the object image and the reconstructed image, and a process of detecting the presence or absence of a defect based on the difference image; The defect determination unit is configured to use the defect determination learning model that receives the difference image as input , and the defect determination learning model that receives the difference image of the sample image that is the image of the learning object as input, and causes the defect determination learning model to learn the range of non-defective products. The defect determining section applies the learned data for defect determination to the difference image of the object image of the object in which the defect detection section has detected a defect. The defect determination process is input to the learning model for defect determination and determines whether the object belongs to the range of non-defective products.
本願の第2発明は、第1発明の検査装置であって、前記欠陥判断用学習済データは、良品の前記標本画像の前記差分画像のみを前記欠陥判断用学習モデルに入力して、良品の範囲を学習させた学習済データである。
A second invention of the present application is the inspection apparatus of the first invention, in which the trained data for defect judgment is obtained by inputting only the difference image of the sample image of a non-defective product to the learning model for defect judgment. This is trained data in which the range has been trained.
本願の第3発明は、第1発明または第2発明の検査装置であって、前記欠陥検出用学習済データは、良品の前記対象物画像を前記欠陥検出用学習モデルに入力し、入力された前記対象物画像の再構成画像を出力するように学習させた学習済データである。
A third invention of the present application is the inspection apparatus according to the first invention or the second invention , wherein the trained data for defect detection is obtained by inputting the object image of a non-defective item to the learning model for defect detection. This is trained data that has been trained to output a reconstructed image of the target object image.
本願の第4発明は、対象物を検査する検査方法であって、a)対象物を撮像して得られた対象物画像に基づいて前記対象物の欠陥を検出する欠陥検出工程と、b)前記工程a)において検出した欠陥の真偽を判断する欠陥判断工程と、を有し、前記工程a)は、前記対象物画像を、欠陥検出用学習済データを適用した欠陥検出用学習モデルに入力して、前記対象物画像を次元圧縮および再現して前記対象物画像の再構成画像を生成する工程と、前記対象物画像と前記再構成画像との差分である差分画像を生成する工程と、前記差分画像に基づいて欠陥の有無を検出する工程と、を含み、前記欠陥検出用学習モデルは、画像を入力および出力とする学習モデルであり、前記欠陥検出用学習済データは、学習用の対象物の画像である標本画像を前記欠陥検出用学習モデルに入力し、入力された前記標本画像を次元圧縮および再現して前記標本画像の再構成画像を出力するように学習させた学習済みデータであり、前記工程b)において、前記工程a)において欠陥を検出した対象物の対象物画像の前記差分画像を、欠陥判断用学習済データを適用した欠陥判断用学習モデルに入力して、前記対象物が良品の範囲に属するか否かを判断し、前記欠陥判断用学習済データは、学習用の対象物の画像である標本画像の前記差分画像を欠陥判断用学習モデルに入力して、良品の範囲を学習させた学習済データである。 A fourth invention of the present application is an inspection method for inspecting a target object, which includes a) a defect detection step of detecting a defect in the target object based on an image of the target object obtained by imaging the target object, and b) a defect determination step of determining the authenticity of the defect detected in the step a), and the step a) is a step of converting the object image into a learning model for defect detection to which trained data for defect detection is applied. input, dimensionally compress and reproduce the object image to generate a reconstructed image of the object image, and generate a difference image that is a difference between the object image and the reconstructed image. , a step of detecting the presence or absence of a defect based on the difference image, the learning model for defect detection is a learning model that uses images as input and output, and the trained data for defect detection is a learning model for learning. A trained model that inputs a specimen image, which is an image of a target object, into the defect detection learning model, and trains the input specimen image to perform dimension compression and reproduction to output a reconstructed image of the specimen image. data, and in the step b), input the difference image of the object image of the object in which the defect was detected in the step a) to a learning model for defect judgment to which the learned data for defect judgment is applied; It is determined whether the object belongs to a range of non-defective products, and the learned data for defect judgment is obtained by inputting the difference image of the sample image, which is an image of the object for learning, to a learning model for defect judgment. , is trained data in which the range of non-defective products is learned.
本願の第5発明は、第4発明の検査方法であって、前記欠陥判断用学習済データは、良品の前記標本画像の前記差分画像のみを欠陥判断用学習モデルに入力して、良品の範囲を学習させたモデルである。
A fifth invention of the present application is the inspection method according to the fourth invention, wherein the trained data for defect judgment is obtained by inputting only the difference image of the sample image of a non-defective product into a learning model for defect judgment. This is a model that has been trained.
本願の第6発明は、コンピュータに、対象物を検査させるための検査プログラムであって、前記コンピュータに、a)対象物を撮像して得られた対象物画像に基づいて前記対象物の欠陥を検出する欠陥検出工程と、b)前記工程a)において検出した欠陥の真偽を判断する欠陥判断工程と、を実行させ、前記工程a)は、前記対象物画像を、欠陥検出用学習済データを適用した欠陥検出用学習モデルに入力して、前記対象物画像を次元圧縮および再現して前記対象物画像の再構成画像を生成する工程と、前記対象物画像と前記再構成画像との差分である差分画像を生成する工程と、前記差分画像に基づいて欠陥の有無を検出する工程と、を含み、前記欠陥検出用学習モデルは、画像を入力および出力とする学習モデルであり、前記欠陥検出用学習済データは、学習用の対象物の画像である標本画像を前記欠陥検出用学習モデルに入力し、入力された前記標本画像を次元圧縮および再現して前記標本画像の再構成画像を出力するように学習させた学習済みデータであり、前記コンピュータは、前記工程b)において、前記工程a)において欠陥を検出した対象物の対象物画像の前記差分画像を、欠陥判断用学習済データを適用した欠陥判断用学習モデルに入力して、前記対象物が良品の範囲に属するか否かを判断し、前記欠陥判断用学習済データは、学習用の対象物の画像である標本画像の前記差分画像を欠陥判断用学習モデルに入力して、良品の範囲を学習させた学習済データである。 A sixth invention of the present application is an inspection program for causing a computer to inspect an object, the computer having: a) detecting defects in the object based on an image of the object obtained by imaging the object; and b) a defect determination step of determining whether the defect detected in step a) is true or false. a step of inputting the object image into a learning model for defect detection to which the object image is applied and compressing and reproducing the object image to generate a reconstructed image of the object image; and a step of generating a reconstructed image of the object image; and a step of detecting the presence or absence of a defect based on the difference image, and the learning model for defect detection is a learning model that uses images as input and output, and The trained data for detection is obtained by inputting a specimen image, which is an image of a learning object, to the learning model for defect detection, and compressing and reproducing the input specimen image to obtain a reconstructed image of the specimen image. In step b), the computer converts the difference image of the object image of the object in which a defect was detected in step a) into trained data for defect determination. The trained data for defect judgment is input to a learning model for defect judgment that applies This is trained data obtained by inputting the difference image to a learning model for defect judgment and learning the range of non-defective products.
本願の第7発明は、対象物を検査する検査装置を構築するための学習装置であって、学習用の対象物の画像である標本画像を欠陥検出用学習モデルに入力し、入力された前記標本画像を次元圧縮および再現した前記標本画像の再構成画像を出力するように学習させた欠陥検出用学習済データを生成する欠陥検出学習部と、学習用の対象物の画像である標本画像と、前記標本画像から前記欠陥検出用学習モデルを用いて生成した前記再構成画像との差分である差分画像を、欠陥判断用学習モデルに入力して、良品の範囲を学習させた欠陥判断用学習済データを生成する欠陥判断学習部と、を備える。
A seventh invention of the present application is a learning device for constructing an inspection device for inspecting an object, which inputs a sample image, which is an image of the object for learning, into a learning model for defect detection, and a defect detection learning unit that generates trained data for defect detection that is trained to output a reconstructed image of the sample image obtained by dimensionally compressing and reproducing the sample image ; and a sample image that is an image of the object for learning. , Defect determination learning in which a difference image between the sample image and the reconstructed image generated using the defect detection learning model is input into a defect determination learning model to learn the range of non-defective products. and a defect judgment learning unit that generates completed data.
本願の第8発明は、対象物を検査する検査装置を構築するための学習方法であって、x)学習用の対象物の画像である標本画像を欠陥検出用学習モデルに入力し、入力された前記標本画像を次元圧縮および再現した再構成画像を出力するように学習させた欠陥検出用学習済データを生成する欠陥検出学習工程と、y)学習用の対象物の画像である標本画像と、前記標本画像から前記欠陥検出用学習モデルを用いて生成した前記再構成画像との差分である差分画像を、欠陥判断用学習モデルに入力して、良品の範囲を学習させた欠陥判断用学習済データを生成する欠陥判断学習工程と、を備える。
The eighth invention of the present application is a learning method for constructing an inspection device for inspecting an object, which comprises x) inputting a sample image, which is an image of the object for learning, to a learning model for defect detection; y) a defect detection learning step of generating trained data for defect detection trained to output a reconstructed image obtained by dimensionally compressing and reproducing the sample image; , Defect determination learning in which a difference image between the sample image and the reconstructed image generated using the defect detection learning model is input into a defect determination learning model to learn the range of non-defective products. and a defect judgment learning step for generating completed data.
本願の第1発明~第8発明によれば、欠陥判断用学習モデルと、良品の範囲を学習させた欠陥判断用学習済データとを用いて欠陥検出部の検出結果をチェックすることにより、過検出となった良品画像を判別することができる。これにより、良品を不良品と判断してしまう過検出を低減できる。 According to the first to eighth inventions of the present application, by checking the detection results of the defect detection section using the learning model for defect judgment and the trained data for defect judgment in which the range of non-defective products is learned, It is possible to determine the detected non-defective image. Thereby, it is possible to reduce over-detection in which a good product is judged as a defective product.
特に、本願の第2発明および第5発明によれば、不良品を入手し難い対象物についても、過検出を効率よく低減することができる。 In particular, according to the second and fifth inventions of the present application, over-detection can be efficiently reduced even for objects for which defective products are difficult to obtain.
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the components described in this embodiment are merely examples, and the scope of the present invention is not intended to be limited thereto. In the drawings, dimensions and numbers of parts may be exaggerated or simplified as necessary to facilitate understanding.
<1.第1実施形態>
<1-1.検査装置の構成>
図1は、第1実施形態の検査装置10を示す図である。検査装置10は、対象物90の画像を解析することによって、対象物90の欠陥を検出する。対象物90は、具体的には錠剤であるが、錠剤に限定されない。検査装置10は、カメラ110と、情報処理装置120とを備える。カメラ110は、情報処理装置120と電気的に接続されている。カメラ110は、イメージセンサを備えている。カメラ110は、イメージセンサを用いて対象物90を撮像することにより得られる画像信号を、情報処理装置120へ出力する。カメラ110に撮像される対象物90は、所定の位置に停止していてもよいし、ベルトコンベアなどの搬送機構により、所定の方向へ移動していてもよい。
<1. First embodiment>
<1-1. Configuration of inspection device>
FIG. 1 is a diagram showing an
図2は、第1実施形態の情報処理装置120のハードウェア構成を示す図である。情報処理装置120は、コンピュータとしての構成を備える。具体的には、情報処理装置120は、プロセッサ121と、RAM123と、記憶部125と、入力部127と、表示部129と、機器I/F131と、通信I/F133とを備える。プロセッサ121、RAM123、記憶部125、入力部127、表示部129、機器I/F131および通信I/F133は、バス135を介して互いに電気的に接続されている。
FIG. 2 is a diagram showing the hardware configuration of the
プロセッサ121は、具体的には、CPUまたはGPUを含む。RAM123は、情報の読み出しおよび書き込みが可能な記憶媒体であって、具体的には、SDRAMである。記憶部125は、情報の読み出しおよび書き込みが可能な記録媒体であって、具体的には、HDD(ハードディスクドライブ)またはSSD(ソリッドステートドライブ)を含む。なお、記憶部125は、可搬性を有する光ディスク、磁気ディスクまたは半導体メモリ等を含んでもよい。記憶部125は、プログラムPを記憶している。プロセッサ121は、RAM123を作業領域として、プログラムPを実行することにより、各種の機能を実現する。なお、プログラムPは、ネットワークを介して、情報処理装置120に提供または配布されるようにしてもよい。
入力部127は、ユーザの操作入力を受け付ける入力デバイスであり、具体的には、マウスまたはキーボードなどである。表示部129は、各種情報を表す画像を表示する表示デバイスであり、具体的には、液晶ディスプレイである。
The
機器I/F131は、カメラ110を情報処理装置120に電気的に接続するためのインターフェースである。通信I/F133は、情報処理装置120をインターネットなどのネットワークと接続するためのインターフェースである。カメラ110は、通信I/F133を介して情報処理装置120と接続されてもよい。すなわち、検査装置10は、カメラ110を備えていることは必須ではなく、情報処理装置120のみを備えていてもよい。
The device I/
図3は、第1実施形態の情報処理装置120が備える機能的な構成を示す図である。情報処理装置120は、欠陥検出部20と、欠陥判断部30と、欠陥検出学習部210と、欠陥判断学習部310とを有する。
FIG. 3 is a diagram showing the functional configuration of the
欠陥検出部20は、対象物90をカメラ110で撮像することによって得られた対象物画像に基づいて、対象物90の欠陥を検出する。欠陥検出部20は、欠陥検出用学習モデル200と、欠陥検出用学習済データ21と、再構成画像生成部22と、差分画像生成部23と、欠陥検出処理部24とを有する。
The
欠陥判断部30は、欠陥検出部20が検出した欠陥の真偽を判断する。欠陥判断部30は、欠陥判断用学習モデル300と、欠陥判断用学習済データ31と、欠陥判断処理部32とを有する。
The
再構成画像生成部22、差分画像生成部23、欠陥検出処理部24、および欠陥判断処理部32は、プロセッサ121がプログラムPに従って動作することにより実現される機能である。欠陥検出学習部210および欠陥判断学習部310は、情報処理装置120に備えられていることは必須ではなく、別のコンピュータに備えられていてもよい。
The reconstructed
欠陥検出用学習モデル200は、記憶部125に保存されている。欠陥検出用学習モデル200は、画像を入力とし、画像を出力とする学習モデルである。
The defect
欠陥検出用学習済データ21は、欠陥検出学習部210が欠陥検出用学習モデル200を用いた学習を行うことにより得られた学習済データである。具体的には、欠陥学習用学習済データ21は、学習用の対象物の画像である標本画像を欠陥検出用学習モデル200に入力し、入力された標本画像の再構成画像を出力するように学習させた学習済データである。すなわち、欠陥検出用学習済データ21を適用した欠陥検出用学習モデル200は、良品の標本画像を入力とし、入力された標本画像の再構成画像を出力するように動作する。
The defect detection learned
欠陥検出用学習モデル200は、例えば、ニューラルネットワークを用いたオートエンコーダ、または、変分オートエンコーダ(Variational Autoencoder)である。
The defect
良品の標本画像は、欠陥が無い対象物90をカメラ110で撮像することによって得られる画像である。以下、良品の標本画像を、「良品画像」とも称する。欠陥検出学習部210は、複数の良品画像を用いた機械学習によって、欠陥検出用学習済データ21を生成し、記憶部125に記憶させる。
The non-defective specimen image is an image obtained by capturing an image of the
対象物の検査時には、検査対象となる対象物90をカメラ110で撮像した対象物画像が入力画像として欠陥検出部20へと入力される。再構成画像生成部22は、当該入力画像を、欠陥検出用学習済データ21を適用した欠陥検出用学習モデル200に入力し、入力画像から再構成画像を生成する処理を実行する。差分画像生成部23は、入力画像と再構成画像との差分である差分画像を生成する処理を実行する。欠陥検出処理部24は、差分画像に基づいて欠陥の有無を検出する処理を実行する。
When inspecting an object, an object image captured by the
欠陥判断用学習モデル300は、記憶部125に保存されている。欠陥判断用学習モデル300は、欠陥検出部20で処理した処理データを入力として、入力された処理データが良品の処理データであるか否かの判断を出力する学習モデルである。
The defect
欠陥判断用学習済データ31は、欠陥判断学習部310が欠陥判断用学習モデル300を用いた学習を行うことにより得られた学習済データである。具体的には、欠陥判断用学習済データ31は、学習用の標本画像を欠陥検出部20で処理した処理データを欠陥判断用学習モデル300に入力して、欠陥判断学習部310が良品の範囲を学習させた学習済データである。すなわち、欠陥判断用学習済データ31を適用した欠陥判断用学習モデル300は、良品の標本画像から欠陥検出部20が生成した差分画像を入力として、当該差分画像が良品の範囲に含まれるか否かを出力するように動作する。
The trained data for
欠陥判断用学習モデル300は、例えば、One Class SVM(One Class Support Vector Machine)である。One Class SVMは、教師あり学習により、分類(Classification)を行うことにより、外れ値検知を行うことができる。なお、欠陥判断用学習モデル300は、その他の教師あり学習を行う機械学習モデルであってもよい。また、欠陥判断用学習モデル300は、One Classニューラルネットワークをはじめとする、教師なし学習によってクラスタリング(Clustering)を行うことのできる機械学習モデルが用いられてもよい。
The defect
欠陥判断処理部32は、欠陥検出部20が欠陥を検出した対象物90の差分画像を、欠陥判断用学習済データ31を適用した欠陥判断用学習モデル300に入力し、当該対象物90が良品の範囲に属するか否かを判断する欠陥判断処理を実行する。これにより、最終的な欠陥の有無を判断する。すなわち、欠陥判断処理部32が良品の範囲に属すると判断した対象物90については、欠陥検出部20の検出した欠陥を偽の欠陥と判断し、欠陥品としての検出を最終的に行わない。一方、欠陥判断処理部32が良品の範囲に属していないと判断した対象物90については、欠陥検出部20の検出した欠陥を真の欠陥と判断し、最終的な欠陥品として検出する。
The defect
プロセッサ121は、欠陥判断処理部32によって出力される、最終的な判定結果を表す情報を、表示部129に表示してもよい。判定結果を表す情報は、欠陥を有すると判定された対象画像とともに、異常として検出された対象画像中の位置を示す情報等を含んでいてもよい。
The
欠陥検出用学習済データ21の学習時に入力される複数の標本画像と、欠陥判断用学習済データ31の学習時に入力される複数の標本画像とは、同じ標本画像を含まないことが好ましい。
Preferably, the plurality of sample images that are input when learning the trained data for
<1-2.欠陥検出学習工程>
欠陥検出学習工程について、図4を参照しつつ説明する。図4は、本実施形態の欠陥検出学習工程S10の流れを示すフローチャートである。欠陥検出学習工程S10では、欠陥検出用学習モデル200を用いて欠陥を検出するためのパラメータ等である欠陥検出用学習済データ21を生成する。
<1-2. Defect detection learning process>
The defect detection learning process will be explained with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the defect detection learning step S10 of this embodiment. In the defect detection learning step S10, the defect
図4に示すように、情報処理装置120は、まず、複数の良品画像を準備する準備工程を行う(ステップS11)。具体的には、プロセッサ121は、複数の良品の対象物90をカメラ110で撮像することによって、複数の良品の標本画像(良品画像)D11を取得する。そして、プロセッサ121は、取得した複数の良品画像D11を取得する。そして、プロセッサ121は、取得した複数の良品画像を記憶部125に記憶させる。
As shown in FIG. 4, the
準備工程S11が完了すると、欠陥検出学習部210は、準備工程S11で取得した複数の良品画像をデータセットとして欠陥検出用学習モデル200に入力して、欠陥検出用学習済データ21を生成する第1学習済データ生成工程を実行する(ステップS12)。なお、「学習済データを生成する」の用語は、既に生成された学習済データを更新することを含む。
When the preparation step S11 is completed, the defect
具体的には、第1学習済データ生成工程S12では、欠陥検出学習部210は、複数の良品画像のデータセットを欠陥検出用学習モデル200に入力し、再構成画像を生成させる。そして、入力した画像と再構成画像とがどの程度近似しているかの評価指標を算出する。評価指標には、例えば、入力された良品画像と出力された再構成画像との差分(誤差)の2乗和が用いられる。その後、算出した評価指標に基づいて、バックプロパゲーションにより、欠陥検出用学習モデル200を構成するニューラルネットの重み付けのパラメータ等を含む欠陥検出用学習済データ21を更新する。
Specifically, in the first trained data generation step S12, the defect
続いて、欠陥検出学習部210は、欠陥検出用学習モデル200の学習が終了したか否かを判断する(ステップS13)。具体的には、直前の第1学習済データ生成工程S12で算出された評価指標が、所定の範囲内に収束したか否かを判断する。すなわち、直前の第1学習済データ生成工程S12で生成された欠陥検出用学習済データ21を適用した欠陥検出用学習モデル200が、良品画像に近似した再構成画像を所望の精度で生成しているか否かを判断する。具体的には、例えば、第1学習済データ生成工程S12で算出された評価指標が所定の閾値よりも小さい場合、欠陥検出用学習モデル200が学習が終了したと判断する。なお、ステップS13において、第1学習済データ生成工程S12の繰り返し実行回数が予め設定された回数に達した場合にも、学習が終了したと判断してもよい。
Subsequently, the defect
ステップS13において、欠陥検出用学習モデル200の学習が終了していないと判断すると(ステップS13:No)、プロセッサ121は、第1学習済データ生成工程S12に戻る。
In step S13, if it is determined that the learning of the defect
ステップS13において欠陥検出用学習モデル200の学習が終了したと判断すると(ステップS13:Yes)、プロセッサ121は、欠陥検出学習部210が生成した欠陥検出用学習済データ21を記憶部125に保存する保存工程を実行する(ステップS14)。
When determining that learning of the defect
図5は、本実施形態の欠陥検出用学習済データ21を適用した欠陥検出用学習モデル200を概念的に示す図である。図5に示すように、欠陥検出用学習モデル200は、具体的には、エンコーダとデコーダとを有するニューラルネットワークである。エンコーダは、入力画像を次元圧縮することにより潜在変数を求める。デコーダは、潜在変数から元の入力画像を再現する。なお、図5において示される欠陥検出用学習モデル200の入力層および出力層の要素数や、隠れ層の数は、一例に過ぎず、これに限られない。
FIG. 5 is a diagram conceptually showing a defect
欠陥検出学習部210は、欠陥検出用学習モデル200が、入力される良品画像D11から、元の良品画像D11と同じ再構成画像D21を出力するように学習を行い、欠陥検出用学習モデル200のパラメータ等である欠陥検出用学習済データ21を生成する。本実施形態の欠陥検出学習工程S10では、欠陥検出学習部210は、例えば、1000枚の良品画像D11を用いて、欠陥検出用学習モデル200の学習を行い、欠陥検出用学習済データ21を生成する。以下では、欠陥検出用学習済データ21を適用した欠陥検出用学習モデル200を、単に「学習済の欠陥検出用学習モデル200」と称する場合がある。
The defect
図6は、欠陥検出用学習済データ21を適用した(学習済みの)欠陥検出用学習モデル200に対して、不良品の画像(以下「不良画像」と称する)D12を入力した様子を概念的に示す図である。図6において入力される不良画像D12は、欠陥部分91を含む対象物90を、カメラ110を用いて撮像することにより得られた画像である。欠陥部分91は、例えば、対象物90に付着した汚れまたは異物、欠け等である。学習済みの欠陥検出用学習モデル21が不良画像D12から再現する再構成画像D22は、欠陥部分91を含まない良品画像となる。
FIG. 6 conceptually shows how an image of a defective product (hereinafter referred to as "defective image") D12 is input to the (trained) defect
<1-3.欠陥検出部による欠陥検出工程>
次に、欠陥検出部20における学習済みの欠陥検出用学習モデル200を用いた欠陥検出工程S20について、図7~図9を参照しつつ説明する。この欠陥検出工程S20では、対象物90を撮像して得られた対象物画像に基づいて、対象物90の欠陥を検出する。図7は、本実施形態の欠陥検出部20における欠陥検出工程の流れを示すフローチャートである。図8および図9は、欠陥検出工程S20の各段階で得られる画像D1~D3の例を示した図である。なお、図8は、対象物90が良品である場合の例であり、図9は、対象物90が不良品である場合の例である。
<1-3. Defect detection process by defect detection section>
Next, the defect detection step S20 using the trained defect
図7に示すように、情報処理装置120は、まず、検査対象となる対象物90を撮影して、対象物90の画像D1(以下「対象物画像D1」と称する)を取得する撮像工程を行う(ステップS21)。具体的には、プロセッサ121は、カメラ110を用いて、検査対象である対象物を撮像することによって、対象物画像D1を取得する。そして、プロセッサ121は、取得した対象物画像D1を記憶部125に記憶させる。
As shown in FIG. 7, the
次に、再構成画像生成部22は、撮像工程S21によって得られた対象物画像D1から学習済みの欠陥検出用学習モデル200を用いて再構成画像D2を生成する、再構成画像生成工程を実行する(ステップS22)。具体的には、再構成画像生成部22は、対象物画像D1を、欠陥検出用学習済データ21を適用した欠陥検出用学習モデル200に入力し、その出力である再構成画像D2を取得する。そして、プロセッサ121は、取得した再構成画像D2を記憶部125に記憶させる。
Next, the reconstructed
続いて、差分画像生成部23は、記憶部125に記憶された対象物画像D1および再構成画像D2から差分画像D3を生成する、差分画像生成工程を実行する(ステップS23)。具体的には、差分画像生成部23は、対象物画像D1の各画素の輝度と、再構成画像D2の各画素の輝度との差分を取ることにより、差分画像D3を生成する。そして、プロセッサ121は、取得した差分画像D3を記憶部125に記憶させる。
Subsequently, the difference
ここで、対象物90が良品である場合、図8に示すように、再構成画像D2は、対象物画像D1に近似した画像となる。すなわち、この場合、再構成画像D2の各画素の輝度は、対象物画像D1の各画素の輝度と近似する。このため、図8に示すように、差分画像D3は、近似した画像の輝度が相殺され、各画素の輝度が小さい画像となる。
Here, if the
一方、対象物90が不良品である場合、図9に示すように、対象物画像D1には、欠陥部分91が現れている。このような場合、前述の通り、欠陥部分91を含む対象物画像D1から生成された再構成画像D2は、対象物画像D1から欠陥部分91が除かれたような画像となる。
On the other hand, if the
したがって、差分画像D3のうち、対象物90の正常な部分については、近似した画像の輝度が相殺され、各画素の輝度が小さい。一方、差分画像D3のうち、欠陥部分91については、対象物画像D1と再構成画像D2の輝度の差が大きいため、当該部分の輝度は、正常な部分に比べて大きくなる。したがって、図9に示すように、欠陥部分91は差分画像D3において白っぽく表示されている。このように、差分画像D3を得ることにより、欠陥部分91を特異的に抽出することができる。
Therefore, in the difference image D3, in the normal portion of the
最後に、欠陥検出処理部24は、差分画像D3に基づいて、対象物90に欠陥が有るか否かを判断する、欠陥検出工程を実行する(ステップS24)。具体的には、欠陥検出処理部24は、差分画像D3の中で、輝度が所定の閾値よりも大きい部分があるか否かを判断する。この閾値は、差分画像D3全体で共通の閾値を用いてもよいし、対象物90の種類によって、差分画像D3の部位によって閾値を設定したものであってもよい。
Finally, the defect
ここで、図10および図11を参照しつつ、差分画像D3全体で共通の閾値を用いて欠陥を検出する場合について、説明する。図10は、良品の対象物90についての差分画像D3と、差分画像D3中の欠陥検出部分画像D4を示した図の例である。図11は、欠陥部分91を有する不良品の対象物90についての差分画像D3と、差分画像D3中の欠陥検出部分画像D4を示した図の例である。
Here, with reference to FIGS. 10 and 11, a case will be described in which defects are detected using a common threshold value for the entire difference image D3. FIG. 10 is an example of a diagram showing a difference image D3 for a
図10および図11において、上段には差分画像D3が示されており、下段には、差分画像D3のうち、欠陥検出部分画像D4に該当する部分が実線および破線の白線四角で表されたものが示されている。なお、理解容易のため、図10の差分画像D3と図11の差分画像D3とは、欠陥部分91以外は同じ輝度を有する画像としている。 In FIGS. 10 and 11, the difference image D3 is shown in the upper part, and the part of the difference image D3 corresponding to the defect detection partial image D4 is shown in the solid line and the dashed white rectangle in the lower part. It is shown. Note that, for ease of understanding, the difference image D3 in FIG. 10 and the difference image D3 in FIG. 11 are images having the same brightness except for the defective portion 91.
また、図10および図11では、差分画像D3を縦横8×8の64ブロックに分割し、閾値よりも輝度が大きい部分を有しているブロックを欠陥検出部分画像D4としている。なお、差分画像D3の分割方法はこれに限られない。また、必ずしも複数ブロックに分割しなくてもよい。 In addition, in FIGS. 10 and 11, the difference image D3 is divided into 64 blocks of 8×8 in the vertical and horizontal directions, and a block having a portion with a brightness higher than the threshold value is defined as a defect detection partial image D4. Note that the method of dividing the difference image D3 is not limited to this. Moreover, it is not necessarily necessary to divide into multiple blocks.
図11に示すように、差分画像D3において、欠陥部分91の輝度は、その他の部位に比べて大きいことは明らかである。しかしながら、この対象物90では、図10および図11に示すように、差分画像D3において、欠陥部分91以外にも、比較的輝度が大きい部分がある場合がある。例えば、本実施形態の対象物90は割線を有する錠剤であり、良品であっても、対象物90ごとに割線部分および縁部の光の反射具合が異なる。このため、欠陥検出用学習モデル21が当該光の反射を十分に再構成できず、差分画像D3において輝度が大きくなる虞がある。
As shown in FIG. 11, in the difference image D3, it is clear that the brightness of the defective part 91 is higher than that of other parts. However, in this
そのため、図10および図11において、真の欠陥部分である実線で囲われた部分の他に、偽の欠陥部分である破線で囲われた部分が欠陥検出部分画像D4として選択される虞がある。すなわち、欠陥検出部分画像D4は、真の欠陥を含む真の欠陥検出部分画像D41と、偽の欠陥を含む偽の欠陥検出部分画像D42とを含む。 Therefore, in FIGS. 10 and 11, in addition to the part surrounded by a solid line, which is a true defect part, there is a possibility that a part surrounded by a broken line, which is a false defect part, may be selected as the defect detection partial image D4. . That is, the defect detection partial image D4 includes a true defect detection partial image D41 including a true defect and a false defect detection partial image D42 including a false defect.
そこで、この検査装置10は、欠陥検出部20において欠陥が検出された場合に、欠陥検出部20において検出された欠陥(本実施形態では欠陥検出部分画像D4)が真の欠陥であるか否かを判断する欠陥判断部30を有する。
Therefore, when a defect is detected in the
<1-4.欠陥判断用学習工程>
欠陥判断用学習工程について、図12および図13を参照しつつ説明する。図12は、本実施形態の欠陥判断用学習工程S30の流れを示すフローチャートである。図13は、欠陥判断用学習工程S30の各段階で得られる画像D13,D4(D42)の例を示した図である。欠陥判断用学習工程S30では、欠陥判断用学習モデル300を用いて、欠陥検出部20の出力した処理データが良品の範囲に含まれるか否かを判断するためのパラメータ等である欠陥判断用学習済データ31を生成する。
<1-4. Learning process for defect judgment>
The defect determination learning process will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. 12 is a flowchart showing the flow of the defect determination learning step S30 of this embodiment. FIG. 13 is a diagram showing examples of images D13 and D4 (D42) obtained at each stage of the defect determination learning step S30. In the defect determination learning step S30, the defect
図12に示すように、情報処理装置120は、まず、複数の良品画像を準備する準備工程を行う(ステップS31)。具体的には、プロセッサ121は、複数の良品の対象物90をカメラ110で撮像することによって、複数の良品の標本画像(良品画像)D13(図示せず)を取得する。そして、プロセッサ121は、取得した複数の良品画像D13を記憶部125に記憶させる。
As shown in FIG. 12, the
準備工程S31が完了すると、欠陥判断学習部310は、準備工程S31で取得した複数の良品画像D13を欠陥検出部20に入力し、欠陥検出部20が生成した欠陥検出部分画像D4を取得する、欠陥検出結果生成工程を実行する(ステップS32)。この欠陥検出結果生成工程S32では、1つの良品画像D13に対して、欠陥検出部分画像D4が1つも生成されない場合もあれば、1つまたは複数の欠陥検出部分画像D4が生成される場合もある。ここで、欠陥検出結果生成工程S32において欠陥検出部20に入力される入力画像は全て良品画像D13であるから、このとき欠陥検出部20から出力される欠陥検出部分画像D4は、全て偽の欠陥検出部分画像D42である。このとき、プロセッサは、カウント数nを1としておく。
When the preparation step S31 is completed, the defect
続いて、欠陥判断学習部310は、欠陥検出結果生成工程S32で得られた複数の偽の欠陥検出部分画像D42のn番目の画像を欠陥判断用学習モデル300に入力して、欠陥判断用学習済データ31を生成する第2学習済データ生成工程を実行する(ステップS33)。なお、「学習済データを生成する」の用語は、既に生成された学習済データを更新することを含む。
Subsequently, the defect
具体的には、欠陥判断学習部310は、One Class SVM等の機械学習モデルである欠陥判断用学習モデル300に、欠陥検出結果生成工程S32で得られた複数の偽の欠陥検出部分画像D42を、「偽の欠陥」であるというラベルとともに欠陥判断用学習モデル31に入力して、偽の欠陥(すなわち良品)の範囲を学習させる。これにより、欠陥判断用学習済データ31が生成される。
Specifically, the defect
その後、プロセッサ121は、直前の第2学習済データ生成工程S33で入力された偽の欠陥検出部分画像D42が、準備工程S31で準備された最終の画像であるか否かを判断する(ステップS34)。すなわち、プロセッサ121は、カウント数nが、準備工程S31で準備された偽の欠陥検出部分画像D42の数と一致するか否かを判断する。
Thereafter, the
ステップS34において、最終画像ではないと判断すると(ステップS34:No)、プロセッサ121は、nをインクリメントし(ステップS35)、第2学習済データ生成工程S33に戻る。
In step S34, if it is determined that the image is not the final image (step S34: No), the
ステップS34において、最終画像であると判断すると(ステップS34:Yes)、プロセッサ121は、欠陥判断学習部310が生成した欠陥判断用学習済データ31を記憶部125に保存する保存工程を実行する(ステップS36)。
In step S34, if it is determined that the image is the final image (step S34: Yes), the
なお、欠陥検出用学習済データ21の学習に使用される複数の良品画像と、欠陥判断用学習済データ31の学習に使用される複数の良品画像とは、全て異なっていることが好ましい。すなわち、欠陥検出用学習工程S10の準備工程S11で取得する良品画像と、欠陥判断用学習工程S30の準備工程S31で取得する良品画像とは、異なる。欠陥判断用学習済データ31の学習に、欠陥検出用学習済データ21の学習に用いられるものと同じ良品画像を用いた場合、欠陥判断用学習済データ31を適用した欠陥判断用学習モデル300の誤検出検知割合(偽の欠陥を見抜く割合)が減少する虞がある。
Note that it is preferable that the plurality of non-defective images used for learning the trained
<1-5.検査工程(欠陥の検知)>
最後に、検査装置10を用いて製品対象物の欠陥を検出する検査工程について、図14~図16を参照しつつ説明する。図14は、本実施形態の検査装置10を用いた検査工程S30の流れを示すフローチャートである。図15は、本実施形態の検査装置10を用いた欠陥判断工程S50の流れを示すフローチャートである。図16は、検査工程S30の各段階で得られる画像D1,D4および分類結果D5の例を示した図である。
<1-5. Inspection process (defect detection)>
Finally, an inspection process for detecting defects in a product object using the
図14に示すように、情報処理装置120は、まず、上述した欠陥検出部20による欠陥検出工程S20を実行する(ステップS20)。この欠陥検出工程S20は、上記で説明した欠陥検出工程S20と同じである。すなわち、プロセッサ121が、検査対象となる対象物をカメラ110で撮像した対象物画像D1について、欠陥検出部20が欠陥検出用学習モデル21を用いて再構成画像D2を生成し、その後差分画像D3を生成することにより、欠陥の検出処理を行う。
As shown in FIG. 14, the
欠陥検出工程S20に続いて、情報処理装置120は、欠陥検出部20が欠陥を検出したが否かを判断する(ステップS41)。欠陥検出工程S20において、欠陥検出部20が欠陥を検出しない場合(ステップS41:No)、欠陥検出部20は欠陥検出部分画像D4を出力しない。この場合、情報処理装置120は、欠陥を発見しなかったものとして、当該対象物画像D1についての検査を終了する。
Following the defect detection step S20, the
一方、欠陥検出工程S20において、欠陥検出部20が欠陥を検出した場合(ステップS41:Yes)、欠陥検出部20は欠陥であると認識した1つまたは複数の部分の欠陥検出部分画像D4を出力する。この場合、情報処理装置120は、欠陥検出部分画像D4を欠陥判断部30へと引き渡し、欠陥判断工程S50へと進む。
On the other hand, in the defect detection step S20, when the
ここで、図15および図16を参照しつつ欠陥判断工程S50について説明する。図16の例では、対象物画像D1が欠陥部分91を有する。また、図16の例では、欠陥検出工程S41において欠陥検出部20が複数の欠陥検出部分画像D4を出力している。以下では、図16の例を参照しつつ、欠陥判断工程S50について説明を行う。
Here, the defect determination step S50 will be explained with reference to FIGS. 15 and 16. In the example of FIG. 16, the object image D1 has a defective portion 91. Further, in the example of FIG. 16, the
欠陥判断工程S50において、欠陥判断処理部32は、欠陥検出工程S20において欠陥検出部20が出力した欠陥検出部分画像D4を欠陥判断用学習済データ31を適用した(学習済みの)欠陥判断用学習モデル300に入力し、欠陥検出部分画像D4がそれぞれ真の欠陥であるか、偽の欠陥であるかに分類させる(ステップS51)。
In the defect determination step S50, the defect
ステップS51では、具体的には、学習済みの欠陥判断用学習モデル300は、入力された欠陥検出部分画像D4が良品の範囲であると判断すると、当該欠陥検出部分画像D4を偽の欠陥検出部分画像D42に分類する。一方、学習済みの欠陥判断用学習モデル300は、入力された欠陥検出部分画像D4が良品の範囲で無いと判断すると、当該欠陥検出部分画像D4を真の欠陥検出部分画像D41に分類する。そして、欠陥検出対象の対象物画像D1についての分類結果D5を出力する。図16の例では、欠陥判断用学習モデル31は、入力された4つの欠陥検出部分画像D4のうちの1つを真の欠陥検出部分画像位D41に分類し、残りの3つを偽の欠陥検出部分画像D42に分類している。
In step S51, specifically, when the trained defect
続いて、欠陥判断部30は、学習済みの欠陥判断用学習モデル300の出力した分類結果D5に真の欠陥検出部分画像D41が含まれるか否かを判断する(ステップS52)。欠陥判断部30は、分類結果D5に真の欠陥検出部分画像D41が含まれると判断すると(ステップS52:Yes)、真の欠陥検出部分画像D41を出力して、当該対象物画像D1についての検査を終了する(ステップS53)。一方、欠陥判断部30が分類結果D5に真の欠陥検出部分画像D41が含まれないと判断すると、欠陥を発見しなかったものとして、当該対象物画像D1についての検査を終了する(ステップS54)。
Subsequently, the
このように、欠陥検出部20によって検出された対象物90の欠陥が過検出となっていないかを、欠陥判断部30によって判断する。
In this way, the
一般的に、対象物画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出装置では、過検出が生じる可能性がある。この欠陥判断部30は、欠陥判断用学習モデル300と、良品画像を欠陥検出部20で処理した処理データを用いて学習した欠陥判断用学習済データ31とを有している。すなわち、この欠陥判断部30は、良品画像を欠陥検出部20で処理した処理データを用いて学習した学習済みの欠陥判断用学習モデル300を有している。このため、この検査装置10では、対象物画像に基づいて欠陥を検出する欠陥検出部20の検出結果を、このような欠陥判断部30でチェックすることにより、過検出となった良品対象物の画像を判別することができる。したがって、良品を欠陥品として判断してしまう過検出を低減できる。
Generally, in a defect detection device that detects a defect based on an object image, over-detection may occur. The
欠陥判断部30の有する学習済みの欠陥判断用学習モデル300は、良品画像のみを用いて良品の範囲を学習している。このため、欠陥品を入手し難い対象物についても、過検出を効率よく低減することができる。
The trained defect
特に、本実施形態の欠陥検出部20は、画像の再構成を行う欠陥検出用学習モデル200と、良品画像のみを用いて学習を行った欠陥検出用学習済データ21とを用いている。すなわち、この欠陥検出部20は、良品画像のみを用いて学習した学習済の欠陥検出用学習モデル200を有している。このような欠陥検出用学習モデル200の学習では、学習用の良品画像を増やしたからといって必ずしも検出精度が上がるものではない。このため、欠陥検出部20の後段にこのような欠陥判断部30を設けることにより、欠陥検出用学習モデル200の再学習を行うよりも、効率よく過検出を低減させることができる。
In particular, the
上記のように、第1実施形態に係る検査装置10を構成する欠陥検出部20および欠陥判断部30は、欠陥検出学習部210および欠陥判断学習部310によって構築される。すなわち、対象物90を検査する検査装置10を学習する学習装置は、欠陥検出学習部210および欠陥判断学習部310を備える。そして、対象物90を検査する検査装置10を学習する学習方法は、欠陥検出学習部210の行う欠陥検出用学習工程S10と、欠陥判断学習部310の行う欠陥判断用学習工程S30とを含む。これにより、対象物90を検査する検査装置10を構築するための学習済みデータセットを構成する欠陥検出用学習モデル200に適用される欠陥検出用学習済データ21と、欠陥判断用学習モデル300に適用される欠陥判断用学習済データ31とが生成される。
As described above, the
<2.第2実施形態>
図17は、第2実施形態の検査装置の情報処理装置120Aが備える機能的な構成を示す図である。情報処理装置120Aは、欠陥検出部20Aと、欠陥判断部30Aと、欠陥判断学習部310Aとを有する。
<2. Second embodiment>
FIG. 17 is a diagram showing the functional configuration of the
欠陥検出部20Aは、対象物をカメラで撮像することによって得られた対象物画像D1に基づいて、対象物の欠陥を検出する。欠陥検出部20Aは、テンプレート画像記憶部25Aと、比較処理部26Aとを有する。テンプレート画像記憶部25Aには、良品画像の見本となるテンプレート画像が複数記憶されている。比較処理部26Aは、入力された対象物画像D1とテンプレート画像記憶部25Aに記憶されたテンプレート画像とを比較し、不良品であると判断した場合、不良品であると判断した対象物画像D1を不良画像D6として欠陥判断部30Aへと出力する。
The
欠陥判断部30Aは、欠陥検出部20Aが検出した欠陥の真偽を判断する。欠陥判断部30Aは、欠陥判断用学習モデル300Aと、欠陥判断用学習済データ31Aと、欠陥判断処理部32Aとを有する。欠陥判断用学習済データ31Aは、学習用の標本画像を入力として、欠陥判断学習部310Aが良品の範囲を学習させたパラメータ等の学習済データである。具体的には、欠陥判断用学習済データ31Aを適用させた(学習済みの)欠陥判断用学習モデル300Aは、良品の標本画像を入力として、良品の範囲を学習させたモデルである。
The defect determining section 30A determines whether the defect detected by the
欠陥判断処理部32Aは、欠陥検出部20Aが欠陥を検出した対象物の対象物画像D1である不良画像D6を学習済みの欠陥判断用学習モデル31Aに入力し、当該不良画像D6が良品の範囲に属するか否かを判断する欠陥判断処理を実行する。これにより、最終的な欠陥の有無を判断した判断結果D7を出力する。
The defect
第1実施形態では、欠陥検出部20が学習済みの学習モデルを利用したものであったが、本発明の検査装置は、これに限られない。本実施形態のように、欠陥検出部20Aが従来型の検査装置であってもよい。また、第1実施形態では、欠陥判断部30の有する学習済みの欠陥判断用学習モデル31へ入力する画像が欠陥検出部20において処理した処理データであったが、本発明はこれに限られない。第2実施形態のように、欠陥判断部30Aの有する学習済みの欠陥判断用学習モデル31Aへ入力する画像は、欠陥検出部20Aが欠陥を検出した資料の対象物画像そのものであってもよい。
In the first embodiment, the
<3.変形例>
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形および組み合わせが可能である。
<3. Modified example>
Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above, and various modifications and combinations are possible.
上記の第1実施形態の欠陥検出用学習済データ21の生成に用いる画像群はすべて良品画像であったが、当該画像群に、不良画像が僅かに含まれていてもよい。欠陥検出用学習済データ21の生成に用いる画像群において、不良画像の数が良品画像の数に比べて十分に小さい場合、不良画像の影響は小さくなる。このため、欠陥検出学習部210は、欠陥検出用学習モデル200が良品画像をほぼ再現するための欠陥検出用学習済データ21を生成することができる。ただし、第1実施形態のように、良品画像のみを用いて欠陥検出用学習済データ21を生成した場合、不良画像が有する異常な特徴の影響が有効に排除される。したがって、良品画像のみから生成された欠陥検出用学習済データ21を用いることにより、良品画像の再構成を高精度に行うことができる。
Although all of the image groups used to generate the trained
また、上記の第1実施形態の欠陥判断用学習済データ31の生成に用いる画像群はすべて良品画像であったが、当該画像群には、不良画像が含まれていてもよい。欠陥判断用学習済データ31の生成に用いる画像群は、良品ラベルの付された良品画像群と、不良品ラベルの付された不良画像群とを含んでいてもよい。
Further, although the image group used to generate the trained data for
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。 Although this invention has been described in detail, the above description is illustrative in all aspects, and the invention is not limited thereto. It is understood that countless variations not illustrated can be envisaged without departing from the scope of the invention. The configurations described in each of the above embodiments and modifications can be appropriately combined or omitted as long as they do not contradict each other.
10 検査装置
20,20A 欠陥検出部
21 欠陥検出用学習済データ
30,30A 欠陥判断部
31,31A 欠陥判断用学習済データ
90 対象物
200 欠陥検出用学習モデル
300,300A 欠陥判断用学習モデル
D1 対象物画像
D2 再構成画像
D3 差分画像
D4 欠陥検出部分画像
10
Claims (8)
対象物を撮像して得られた対象物画像に基づいて前記対象物の欠陥を検出する欠陥検出部と、
前記欠陥検出部が検出した欠陥の真偽を判断する欠陥判断部と、
を有し、
前記欠陥検出部は、
画像を入力および出力とする欠陥検出用学習モデルと、
学習用の対象物の画像である標本画像を前記欠陥検出用学習モデルに入力し、入力された前記標本画像を次元圧縮および再現して前記標本画像の再構成画像を出力するように学習させた欠陥検出用学習済データと、
を含み、
前記欠陥検出部は、
前記欠陥検出用学習済データを適用した前記欠陥検出用学習モデルを用いて、前記対象物画像を次元圧縮および再現して前記対象物画像の再構成画像を生成する処理と、
前記対象物画像と前記再構成画像との差分である差分画像を生成する処理と、
前記差分画像に基づいて欠陥の有無を検出する処理と、
を実行し、
前記欠陥判断部は、
前記差分画像を入力とする欠陥判断用学習モデルと、
学習用の対象物の画像である標本画像の前記差分画像を入力として、前記欠陥判断用学習モデルに良品の範囲を学習させた欠陥判断用学習済データと、
を含み、
前記欠陥判断部は、
前記欠陥検出部が欠陥を検出した対象物の対象物画像の前記差分画像を、前記欠陥判断用学習済データを適用した前記欠陥判断用学習モデルに入力し、前記対象物が良品の範囲に属するか否かを判断する欠陥判断処理
を実行する、検査装置。 An inspection device for inspecting an object,
a defect detection unit that detects defects in the object based on an object image obtained by imaging the object;
a defect determining unit that determines whether the defect detected by the defect detecting unit is true or false;
has
The defect detection section includes:
A learning model for defect detection that uses images as input and output,
A specimen image, which is an image of a learning object, is input to the defect detection learning model, and the model is trained to perform dimension compression and reproduction of the input specimen image to output a reconstructed image of the specimen image. Trained data for defect detection,
including;
The defect detection section includes:
using the defect detection learning model to which the defect detection trained data is applied, dimensionally compressing and reproducing the target object image to generate a reconstructed image of the target object image;
A process of generating a difference image that is a difference between the object image and the reconstructed image;
A process of detecting the presence or absence of a defect based on the difference image;
Run
The defect determination section includes:
a learning model for defect determination that receives the difference image as input;
trained data for defect judgment in which the learning model for defect judgment is made to learn a range of non-defective products by inputting the difference image of the sample image that is an image of the object for learning;
including;
The defect determination section includes:
The defect detection unit inputs the difference image of the target object image of the target object in which a defect has been detected to the defect determination learning model to which the defect determination trained data is applied, and the target object belongs to a range of non-defective products. An inspection device that executes defect determination processing to determine whether or not the defect occurs.
前記欠陥判断用学習済データは、良品の前記標本画像の前記差分画像のみを前記欠陥判断用学習モデルに入力して、良品の範囲を学習させた学習済データである、検査装置。 The inspection device according to claim 1,
The defect determination trained data is trained data obtained by inputting only the difference image of the sample image of a non-defective product to the defect determination learning model to learn a range of non-defective products.
前記欠陥検出用学習済データは、良品の前記対象物画像を前記欠陥検出用学習モデルに入力し、入力された前記対象物画像の再構成画像を出力するように学習させた学習済データである、検査装置。 The inspection device according to claim 1 or claim 2,
The trained data for defect detection is trained data obtained by inputting the target object image of a non-defective product into the defect detection learning model and learning to output a reconstructed image of the input target object image. , inspection equipment.
a)対象物を撮像して得られた対象物画像に基づいて前記対象物の欠陥を検出する欠陥検出工程と、
b)前記工程a)において検出した欠陥の真偽を判断する欠陥判断工程と、
を有し、
前記工程a)は、
前記対象物画像を、欠陥検出用学習済データを適用した欠陥検出用学習モデルに入力して、前記対象物画像を次元圧縮および再現して前記対象物画像の再構成画像を生成する工程と、
前記対象物画像と前記再構成画像との差分である差分画像を生成する工程と、
前記差分画像に基づいて欠陥の有無を検出する工程と、
を含み、
前記欠陥検出用学習モデルは、画像を入力および出力とする学習モデルであり、
前記欠陥検出用学習済データは、学習用の対象物の画像である標本画像を前記欠陥検出用学習モデルに入力し、入力された前記標本画像を次元圧縮および再現して前記標本画像の再構成画像を出力するように学習させた学習済みデータであり、
前記工程b)において、前記工程a)において欠陥を検出した対象物の対象物画像の前記差分画像を、欠陥判断用学習済データを適用した欠陥判断用学習モデルに入力して、前記対象物が良品の範囲に属するか否かを判断し、
前記欠陥判断用学習済データは、学習用の対象物の画像である標本画像の前記差分画像を欠陥判断用学習モデルに入力して、良品の範囲を学習させた学習済データである、検査方法。 An inspection method for inspecting an object,
a) a defect detection step of detecting defects in the object based on an object image obtained by imaging the object;
b) a defect determination step of determining the authenticity of the defect detected in step a);
has
The step a) is
inputting the object image into a learning model for defect detection to which trained data for defect detection is applied, compressing and reproducing the dimension of the object image to generate a reconstructed image of the object image;
generating a difference image that is a difference between the object image and the reconstructed image;
Detecting the presence or absence of a defect based on the difference image;
including;
The learning model for defect detection is a learning model that uses images as input and output,
The trained data for defect detection is obtained by inputting a sample image, which is an image of an object for learning, into the learning model for defect detection, compressing the dimensions of the input sample image, and reproducing the sample image to reconstruct the sample image. This is trained data that has been trained to output images.
In the step b), the difference image of the object image of the object in which the defect was detected in the step a) is input to a learning model for defect judgment to which trained data for defect judgment is applied, and the defect judgment is performed on the object. Determine whether the product falls within the range of good quality,
The trained data for defect judgment is trained data obtained by inputting the difference image of the sample image, which is an image of the object for learning, into a learning model for defect judgment and learning the range of non-defective products. .
前記欠陥判断用学習済データは、良品の前記標本画像の前記差分画像のみを欠陥判断用学習モデルに入力して、良品の範囲を学習させたモデルである、検査方法。 The testing method according to claim 4,
In the inspection method, the trained data for defect determination is a model obtained by inputting only the difference image of the sample image of a non-defective product to a learning model for defect determination to learn a range of non-defective products.
前記コンピュータに、
a)対象物を撮像して得られた対象物画像に基づいて前記対象物の欠陥を検出する欠陥検出工程と、
b)前記工程a)において検出した欠陥の真偽を判断する欠陥判断工程と、
を実行させ、
前記工程a)は、
前記対象物画像を、欠陥検出用学習済データを適用した欠陥検出用学習モデルに入力して、前記対象物画像を次元圧縮および再現して前記対象物画像の再構成画像を生成する工程と、
前記対象物画像と前記再構成画像との差分である差分画像を生成する工程と、
前記差分画像に基づいて欠陥の有無を検出する工程と、
を含み、
前記欠陥検出用学習モデルは、画像を入力および出力とする学習モデルであり、
前記欠陥検出用学習済データは、学習用の対象物の画像である標本画像を前記欠陥検出用学習モデルに入力し、入力された前記標本画像を次元圧縮および再現して前記標本画像の再構成画像を出力するように学習させた学習済みデータであり、
前記コンピュータは、前記工程b)において、前記工程a)において欠陥を検出した対象物の対象物画像の前記差分画像を、欠陥判断用学習済データを適用した欠陥判断用学習モデルに入力して、前記対象物が良品の範囲に属するか否かを判断し、
前記欠陥判断用学習済データは、学習用の対象物の画像である標本画像の前記差分画像を欠陥判断用学習モデルに入力して、良品の範囲を学習させた学習済データである、検査プログラム。 An inspection program for causing a computer to inspect an object,
to the computer;
a) a defect detection step of detecting defects in the object based on an object image obtained by imaging the object;
b) a defect determination step of determining the authenticity of the defect detected in step a);
run the
The step a) is
inputting the object image into a learning model for defect detection to which trained data for defect detection is applied, compressing and reproducing the dimension of the object image to generate a reconstructed image of the object image;
generating a difference image that is a difference between the object image and the reconstructed image;
Detecting the presence or absence of a defect based on the difference image;
including;
The defect detection learning model is a learning model that uses images as input and output,
The trained data for defect detection is obtained by inputting a sample image, which is an image of an object for learning, into the learning model for defect detection, compressing the dimensions of the input sample image, and reproducing the sample image to reconstruct the sample image. This is trained data that has been trained to output images.
In the step b), the computer inputs the difference image of the object image of the object in which the defect was detected in the step a) to a learning model for defect judgment to which trained data for defect judgment is applied; Determining whether the object falls within the range of non-defective products;
The trained data for defect judgment is trained data obtained by inputting the difference image of the sample image, which is an image of the object for learning, into a learning model for defect judgment and learning the range of non-defective products. .
学習用の対象物の画像である標本画像を欠陥検出用学習モデルに入力し、入力された前記標本画像を次元圧縮および再現した前記標本画像の再構成画像を出力するように学習させた欠陥検出用学習済データを生成する欠陥検出学習部と、
学習用の対象物の画像である標本画像と、前記標本画像から前記欠陥検出用学習モデルを用いて生成した前記再構成画像との差分である差分画像を、欠陥判断用学習モデルに入力して、良品の範囲を学習させた欠陥判断用学習済データを生成する欠陥判断学習部と、
を備える学習装置。 A learning device for constructing an inspection device for inspecting an object,
Defect detection in which a sample image, which is an image of a learning object, is input into a learning model for defect detection, and the input sample image is dimensionally compressed and trained to output a reconstructed image of the sample image. a defect detection learning unit that generates trained data for use;
A difference image, which is a difference between a sample image that is an image of a learning object and the reconstructed image generated from the sample image using the defect detection learning model, is input to a defect judgment learning model. , a defect judgment learning unit that generates trained data for defect judgment in which the range of non-defective products is learned;
A learning device equipped with.
x)学習用の対象物の画像である標本画像を欠陥検出用学習モデルに入力し、入力された前記標本画像を次元圧縮および再現した再構成画像を出力するように学習させた欠陥検出用学習済データを生成する欠陥検出学習工程と、
y)学習用の対象物の画像である標本画像と、前記標本画像から前記欠陥検出用学習モデルを用いて生成した前記再構成画像との差分である差分画像を、欠陥判断用学習モデルに入力して、良品の範囲を学習させた欠陥判断用学習済データを生成する欠陥判断学習工程と、
を備える学習方法。 A learning method for constructing an inspection device for inspecting an object, the method comprising:
x) Defect detection learning in which a sample image, which is an image of a learning object, is input into a defect detection learning model, and the input sample image is trained to perform dimension compression and output a reconstructed image that is reproduced. a defect detection learning process that generates completed data;
y) inputting a difference image, which is the difference between a sample image that is an image of the object for learning, and the reconstructed image generated from the sample image using the learning model for defect detection, into a learning model for defect determination; a defect judgment learning step of generating trained data for defect judgment in which the range of non-defective products is learned;
A learning method that prepares you.
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