JPH01502370A - 電子的検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電子的検査装置および検査方法 １、　発明の分野 本発明はビジョン装置に関するものであシ、更に詳しくいえば面積、表面、寸法 の少くとも１つと、形または輪郭の向き、あるいはそれの一部とを定量的に評価 するビジョン装置に関するものである。

２、従来の技術 はとんどの場合に、自動検査によシ人件費が大幅に低減され、多くの検査作業の 単調さのためにしばしば発生する人的過誤をなくシ、検査結果または評価結果の 一様性が非常に高くなる可能性が与えられるために、製造された種々の物または その他の物の自動検査と自動評価を行う方法と装置を発するために１近年かなシ の努力が費されてきた。本発明のいくつかの応用にとってとくに重要なことは、 領域、更に詳しくいえば、境界まで領域を正しく評価することを意図す、る囲ま れた領域、あるいは境界により決定される場所と特性（部材の位置、向き等）の 少くとも一方の評価を必要とする応用である。

たとえば、医学標本の分析のようなある場合には、領域すなわち映像の一部を標 本全体を表すものとして分析される。そのような場合には、検査または分析され る表面は、ビジョン装置分析のために用いられるそれの部分よシ物理的に大きい から、分析される映像の縁部は、目的とする境界ではなくて、実際にはデータの 境界である。しかし、製造環境における部品の自動検査におけるような他の場合 には、部品の映像の縁部まで部品の表面を正しく検査することを通常希望する。

映像の光の強さの勾配の分析を用いると映像の境界が非常に強く強調される結果 となる。それは、残りのデータが有用になる前になくさなければならない。これ は、データ中に境界を見つけ、それから、消去すべきデータを分離するために縁 部を横切って前後に効果的にはねるアルゴリズムを用いることによシ、縁部に対 応するデータを消すことによシ行うことができる。それは、それの背景でしきい 値をめるために物体を走査して縁部を検出し、消去することによって行うことも できるが、それら２つの技術は時間がかがシ、物体の形についての知識を一般に 必要とし、もしそうでなければ基本的に円形である。また、それの向きについて の知識も必要とする。メモリにデジタル形式で格納された映像をマスクするため に固定デジタルマスクラ使用できるが、その技術は物体の非常に正確な位置と向 きを要する。しかし、それは、リアルタイムの高速検査環境においてはしばしば 可能でない。

映像の領域を横切る輝度の傾きに依存する映像分析ハードワエアおよび分析技術 は、囲む領域の輝度からずれ始める輝度を何らかの理由で有する領域の部分を効 果的に識別する。実際に、輝度の傾きは輝度自体の一次微分である。その結果と して、原因には無関係に、点から点への変化が強調されることになる。本発明の 目的は、部品の境界を自動的に検出し、希望によってはそれらの境界を強調し、 または強調せず、データの平滑化、成形およびその他の取扱いを容易にして非常 に高速で、信頼できる検査装置が得られるようにする自動検査方法および装置を 提供することである。部品の境界の強調をしないために実際に用いられる本発明 の装置の一例として、Ｏリングの表面欠陥を検査する検査装置をここで説明する 。一般に、ＯリングのＩＤ境界と外径境界の突出のために、とくに、典型的な０ リングの比較的限られた表面積および少くとも多数のＱＩＪングの可撓性と比較 して、Ｏリングの縁部を装置内でマスクできるように、０リングの非常に正確な 位置ぎめをほぼ不可能にするから、従来の検査装置ではＯＩＪソング検査されな かった。ここで開示する本発明の応用の別の例は、１つまたは複数の茎の存在を 検出するために豆類を検査することである。この場合には、茎の境界を強調する ために本発明が用いられる。茎の存在を示す分離の隣接する縁部境界を有する映 倫部分の存在を検出することによシ、茎の存在が検出される。一般に、従来の検 査装置はそのような食品上の茎の存在を検出できなかった。その理由は、検査さ れる物に向きがなく、かつ視野内のどこにあっても従来の技術は茎を独特に特徴 づけることができないために、従来の技術はそのような用途にほとんど役に立た ないからである。それらは、従来の技術が有用ではない各種の用途において満足 に機能するように本発明の装置を変更することができることの単なる例であって 、装置を種々調整すること、装置のパラメータの変更と、最後のデータを分析す るやシ方を変えることの少くとも１つを行って、検査される効果をきわ立たせる ことによシ行われる。

発明の概要 囲まれた表面を有する物品の高速検査に適当な検査装置および検査方法を開示す る。この装置は検査される物の映像を処理して、検査される物から尤の強さの傾 き（傾きモジュラス）の大きさくモジュラス）を含む第１の処理された映像と、 映像中の各点における光の強さの傾きの角度（傾き角度）を各点に有する第２の 修正され゛た映像とを得る。それから、映像全体にわたる傾き角度の可変性が決 定され、傾きモジュラスと可変性が、たとえば点と点の乗算によシ組合わされて 、映像の定量的々評価を含む映像データを得る。それから、合否を検査される物 品の希望の特性を示す１つの量的測定値にそのデータを組合わすことができる。

さもなければ、表面特性の決定と、既知または未知の表面異常を探すこと、輪郭 または輪郭の一部の寸法、形、向き等の決定との少くとも１つを希望に応じて行 うためにそのデータを使用する。傾き角度の可変性を単独で、または傾きモジュ ラスとともに決定し、用いることによシ、物体の境界を希望に応じて強調し、ま たは強調しないために１それらの境界を分離する。その理由は、境界の領域内の 傾き角度の可変性が、境界内の表面欠陥に対するよシ高い傾き角度の可変性と比 較して通常は非常に低いからである。したがって、検査される物体の境界におけ る非常に高い光の強さの影響をなくすために時間のかかる技術を使用すると、光 の強さに依存する映像分析装置の特性が避けられ、繰返えしでなく、かつ試行錯 誤でない非常に高速の映像分析を行えるようにされる。また、傾き角度または他 の傾き角度の可変性の単独の使用、または傾きモジュラスと一緒の使用によシ、 向きのない物体に対してマド、リツクス回転を用いることが避けられ、データ減 少を再び非常に高める。データの分析、平滑化、クリッピングおよび成形を行う 別の実施例および方法が開示される。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の好適な実施例のブロック図、第２図は本発明の好適な実施例に おいて用いられ、おのおの単一の画素、２×２の画素プレイ、３×３の画素アレ イとすることができるセルの３×３のプレイまたはその附近を示す線図、第３図 は第１図に示す装置のカメラボードのブロック図、第４図は第１図に示す装置の 各７レームパツフアボードのブロック図、第５図は第１図に示す装置のコンボリ ューションボードのブロック図、第６図は第１図に示すＶＡＲＤＩＧボードのブ ロック図、第７ａ図乃至第７ｄ図はデルタＸと、デルタＹと、傾き角度の変化と 、セルのそれぞれの附近を基にした特定のセルの計算とを示す図である。

発明の詳細な説明 まず第１図を参照する。本発明の装置のブロック図を見ることができる。この図 は、検査される物品がたとえばコンベヤのような適切な送シ手段上で検査カメラ の近くを通シ、その物品のカメラ像を処理し、最後の合否判定を行い、不合格の 時は物品の流れから物品を除去する、典型的な検査環境における全体の装置の構 成を示すものである。あるいは、装置のいずれかの部分に異常が生ずると全ての 物品が除去される結果になるように、良品を除去することもできる。もちろん、 除去された全ての物品は再検できる。このことは、除去されるべきであった、前 記異常をひき起した物品は検査に正しく合格した物品、または合格して異常が検 出される前に使用または出荷されたであろう物品に混合される。以下の説明を特 定するために、検査される物品は適当な弾性物質の成型によシ製造された０リン グであると仮定する。この装置は多くの異なる製造された物品またはその他の物 品の検査に適当であるが、０リングは比較的安価表大量生産の物品で、全数検査 に要する経費が製造費用と比較して高くつき、内径と外径の境界が、とくに、型 の充填の不足等から生ずる大きな引っかき傷または表面のくぼみが検査される表 面の面積と比較して非常に長くて著るしいから、０リングの検査は本発明の良い 応用例である。理論的にはデータの固定されたマスキングを傾きのモジュラスの みに依存して従来の装置に使用できるように０リングは基本的には円形であるが 、実際には高速検査装置内に０リングを正確に位置させることができず、かつ０ リングはたわみやすく、完全な円から多少ずれる傾向があるためにそのようなマ スキングが不可能であるか、最良の場合でも非常に悪く行われるから、０リング は本発明によシ検査するための良い物品例でもある。

第１図に示すように、電荷結合素子カメラ２４の前を通ってＯリング２４を送る ために送シ装置２０が設けられる。Ｏリングセンサ２６がカメラ２４の特表千１ −５０２３７０　（４） 前を通る０リングの動きを検出して信号を発生し、その信号を線２Ｂを介して、 破線３０で囲まれている検査装置の電子装置部へ送シ、検査サイクルの動作を開 始させる。後で説明するように、電荷結合素子カメラ２４はセンサの直線アレイ を含む。センサの直−線アレイはラスタ走査を行うように実効的に機能して、Ｏ リングがカメラの前を通るにつれて完全に二次元の映像データを供給する。もち ろん、Ｏリングを適切に照明する照明装置（図示せず）も含まれる。映像データ の処理は映像プロセッサにおいて行われる。映像プロセッサというのは、後で詳 しく説明するが、特殊な高速処理装置である。各種のモード選択情報およびその 他の情報を映像プロセッサへ供給し、検査結果をそれから供給するための映像プ ロセッサとの通信は、映像プロセッサと、アイビーエム−エックスティー（ＩＢ Ｍ　ＸＴ）コンピュータ３４を結合するＲ５２３２線３２によシ行われる。

そのコンピュータには検査結果のハードコピーを行うプリンタ３６が接続される 。不合格機能または合格機能を制御するために１．不合格機構または合格機構３ ８が映像プロセッサへ結合される。

処理装置３０は５種類の基本的なプリント回路板、とくにカメラボード４０と、 フレームバッフ７ボード（４枚が用いられる、とくにフレームバッファ４２〜４ ５）、！：、コンボリューションボード４６と、ＶＡＲＤＩＧ　ｙｙ−ド４８と 、６８０００プロセツサ板５０とで全体として構成される。それらのボードにつ いて以下に簡単に説明する。

カメラボード カメラボード４０は電荷結合素子２４、とくに５１２索子リニヤＣＣＤ走査アレ イからビデオ入力を受け、１枚のフレームバッファボードへ送るためにこのデー タを処理する。データの処理は、アナログのカメラデータをデジタル形式へ変換 すること、灰色調の感度の違いを補正するために５１２画素アレイ中の各画素に それ自身の換算係数を乗すること、このデータをプログラム可能なルックアップ テーブルを介して翻訳すること、およびこのデータをビデオバス５２を介シてフ レームバッファボード４２〜４５の１つへ送ることよ構成る。カメラボードはフ レームバッファから別のとデオバス５４を介して情報も受け、媒体解像力フルカ ラー表示モニタ５６を駆動するために必要なルックアップテーブル、タイミング およびデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ　’）変換器を供給する。カメラタイミング 、表示モニタタイミング、フレームバッファタイミングおよび基本オペレーティ ングシステムタイミングの全てはカメラボードによシ供給される。また、カメラ ボードは６８０００オミニバイトボード５０へのインターフェイスを含む。その インターフェイスは６８０００が各種のカメラボードルックアップテーブルにダ ウンロードを行えるように、カメラボードが走査およびフレームタイミング信号 を６８０００へ転送できるようにする。

各フレームバッファボード４２〜４５は、画素当りフル５１２　Ｘ　５１２　Ｘ 　８ビツトの（灰色シェード）映像を格納する。フレームバッファはカメラボー ド４０からの情報を画素当シ約６００ナノ秒のカメラ２４の入力速度でビデオ・ イン・バス（Ｖｉｄｅｏ　Ｉｎ　Ｂｕｓ）５２を介して受けることができる。ま た、フレームバッファは表示そニタ５６で表示すべきデータを、画素当９１００ ナノ秒の速度で、ビデオ働アワト・バス（Ｖｉｄｅｏ　Ｏｕｔ　Ｂｕｓ）　５４ を介してカメラホード４０へ送ることができる。各７レームバツフア４２〜４５ は、フレームバッファがカメラ入力データをシミュレートすることを希望した時 に、ビデオデータをこのバスへカメラの入力速度で置くこともできる。更に別の ４本のバイト幅バス、とくにローカルバスＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ（ここではそれぞれＬ ＢＡ　、　ＬＢＢ　。

ＬＢＣ，ＬＢＤと呼ぶこともある）が設けられる。それらはデータをフレームバ ッファとの間でやシとシする高速バスである。ローカルバスＡとＢは各７レーム バツフア４２〜４５で駆動でキ、ローカルバスＣとＤはデータをフレームバッフ ァへ供給するために用いられる。ローカルバスのデータ速度によシフＬ／−ムハ ツ７７　ｔｒＥ　映９１　ｆ−夕の全ツレ−ムラフレームバッファメモリへ、ま たはフレームバッファメモリから１秒のし６１　以内に転送できるようにされる 。スクロール特徴とパン特徴が設けられる。それは、外部処理にょシひき起され た画素の遅延と垂直オフセットを補正する。

各７レームバツフアは６８０００　プロセッサメモリのアドレス空間内ヘマップ される。それによシロ８０００は画素データ（８ビット幅）をメモリへ、または メモリから転送できるようにされる。アドレスの順序は各７レームバツフアにお いて選択可能であって、データ転送を水平または垂直のやシ方で自動的に行える ようにされる。

コンボリューションボード４６は３種類の機能、とくに映像平滑化、傾き角度お よび傾きモジュラスの発生、および３ビツトデータ値（角度可変性値）と８ビツ トデータ値（傾きモジュラス）の算術乗算を行う。映像平滑化は、データの完全 フレームをとるマトリックスオペレーションであシ、１秒の１Ｘ６０以内にその 映像内のあらゆる画素を平滑にする。平滑化の動作は、元の画素値とそれの８つ の周囲の附近のものを加え合わせ、９で除すことによシ得た平均値で各画素を置 き換える。傾きの演算によシ、５１２　Ｘ　５１２　のフルフレーム中の各画素 に対して傾きモジュラスと傾き角度が供給される。この計算は、各画素の附近の ８つのもの（３×３セル）をとシ、デルタＸの値とデルタＹの値を初めに計算す ることによシその画素について行われる。画素の右側と左側の列の和の差をとる ことによシデルタＸの値が得られ、画素の最初の行と最後の行の和の差をとるこ とによシデルタＹの値が計算される。それからデルタＸとデルタＹのそれらの値 は２つの三角法装置によシ処理されてベクトルの大きさとベクトルの角度を別々 に得る。ベクトルの大きさとベクトルの角度のことをここでは傾きモジュラスお よび傾き角度と呼ぶ。

コンボリューションボートにおける掛算器は８ビツト値（傾きモジュラス）への ３ビツト値（角度可変性値）の掛算を行う。コンボリューションボードは映像デ ータの２つの完全フレームの掛算を１秒の１Ｘ６０以内で行う。

コンボリューションボードにはルックアップテーブル（ＬＵＴ）　も設けられる 。これによシ、上記の３つの動作のいずれの動作の結果も、６８０００からダク ンロードできる値を有するルックアップテーブルによシ翻訳できる。このルック アップテーブルは実際は別々の２５６Ｘ８ビツトのルックアップテーブル８つで 構成される。８ビツトモード制御バイトヲ６８０００カラコンボリユーシヨンボ ードへ転送することによりＬＵＴは選択される。

コンボリューションボードはデータをフレームバッファからＬＢＡバスとＬＢＢ バスを介して受け、ＬＢＣバスと　ＬＢＤバスを介して情報をフレームバＶＡＤ ＲＩＧボード４８は４つの動作、すなわち、平均角度の発生、角度カワントの計 算、データ翻訳および欠陥のある画素テーブルの発生、を行う。

平均角の発生は、傾き角度（：Ｉンボリューションボードから得る）をとｊｌ） 、３Ｘ３画素アレイの中心画素または２Ｘ２画素プレイの左上画素を計算された 平均角度で置き換える平滑化プロセスである。平均角度は５１２Ｘ５１２アレイ 中のあらゆる画素位置に対して１秒の１７６０以内に計算される。

角度カクント計算は、種々の方向の傾き角度（ｔたは平均傾き角度）がどれだけ アレイ内で起るかを決定する。角度カワントのために使用できる３つのプレイ構 成がある。各プレイはセルの３Ｘ３０群化で構成される。これによシ、角度カワ ント計算のために９個のセルを調べる。映像を評価する時に一層低い解像力また は一層高い解像力を用いるために、セルの３糧類の寸法、す々わち、ＩＸＩ、２ Ｘ２または３×３の画素、を選択できる。２Ｘ２画素セルまたは３Ｘ３画素セル の寸法が選択されるものとすると、各セル内の平均角度が、前の段落で述べたよ うにしてまず発生される。２Ｘ２画素のセルが用いられると、セルの左上の角度 値が９個のセルの各セルから選択される。３Ｘ３画素のセルが用いられると、中 心の画素中に含まれる角度値が９つのセルの各セルから選択される。２ｘ２また は３Ｘ３画素のセルが用いられると、その結果得られた角度カウントが中心セル の全ての画素中に格納される。次に分析されるプレイは１つのセル（ＩＸＩ、２ Ｘ２または３Ｘ３画素のセルに対してそれぞれ１．２また３画素）だけ移動させ られる。第２図はそれらの３つのセル構造を示す。

データ翻訳機能は、フレームバッファ内に保持されている映像に対してルックア ップテーブルの翻訳を行う。コンボリューションボードについて述べたのと同一 のルックアップテーブルの構造がＶＡＲＤＩＧボードに設けられる。これによシ 、平均角度オペレーションまたは角度カウントオペレーションの結果をクリップ し、しきい値をとシ、換算し、またはその他に翻訳できるようにされる。８つの ２５６Ｘ　８ルツクアツプテーブルがＶＡＲＤＩＧボードに設けられる。それは ６８０００　からのプログラム制御の下にロードできる。モードバイトを　６８ ０００　からＶＡＲＤＩＧボードへ転送することによシルツクアップテーブルは 選択される。

欠陥のあるピクセルテーブル発生器は、ＶＡＲＤＩＧの計算と傾きの計算によシ 欠陥であると判定された画素の概略のプロットを行う。テーブルの長さは２５６ バイトである。各バイトは、隣接する２本の走査線上で起る欠陥のある画素の数 を表す。隣接する２本の走査線は１０２４個の画素を含むが、２５５よシ多くな いものが欠陥であると仮定する。いずれの場合にも、カワントは循環せず、２５ ５の値に達すると凍結する。ＶＡＲＤＩＧボードをデータ翻訳モードに置き、デ ータのフレームをＶＡＲＤＩＧを通すことによってテーブルは発生される。この データはルックアップテーブルを通され、そこでは欠陥のある画素を表すデータ 値がルックアップテーブル出力の下位位置の１ビツトに翻訳される。それらの１ −ビットは２本の走査線の各群についてカクントされ、その結果として５１２本 の走査線に対して２５６カワントになる。それから、次の分析のためにテーブル を６８０００によシ読んで、欠陥のある画素の数と群化がＯリングの不合格を保 証するものかどうかを判定できる。

ＶＡＲＤＩＧ　ｙＮ　−）’はＬＢＡバスと　ＬＢＤバス上のデータを受け、そ れらのデータをＬＢＣバスへ送る。

６８０００プロセツサボード ６８０００プロセツサボードはオミニバイト（Ｏｚｎｉｎｉｂｙｔｅ）　から入 手できる標準的な既製のボード特表千１−５０２３７０　（６） である。そのボードの詳細がオミニバイトのオペレータマニュアルに記載されて いる。６８０００は標準のＲ８２３２直列線を介して外部のアイビーエムＸＴプ ロセッサまたはＡＴプロセッサと通信する。

処理シーケンス Ｏリングがカメラの視野内に入ろうとしていることを検出するＯりングセンサか らの信号によシ、検査はカメラボードにおいて開始される。それから、カメラボ ードはビデオデータを自動的に得て、前記したように５１２　Ｘ　５１２映像を ４つの７レームバツフアのうちの１つへ転送する。映像のビデオ獲得には２００ ｍ５　を要する。映像が得られた後で、カメラボードは６８０００　に対して割 込みを行う。カメラボードは１秒の　”／６０　（１６，６７ｍ５）ごとに割込 みを６８０００へ送る。その１６．６７ｍ５はフレーム期間と呼ばれる期間であ る。２００ｍ５　ごとの１枚のＯリングの最も速い獲得速度においては、０リン グ当シ１２のフレーム期間がある。

開示している実施例は１フレームの増分で動作するように構成され、２００ｍ５ のデータ獲得期間と欠陥のある画素テーブルの最後の分析以外の全ての機能は、 １フレ一ム期間内に起るように構成される。

各ボードの動作は６８０００　０制御下にある。

フレーム期間は５２５個の走査期間よ構成る。そのフレーム期間はデータ期間と 帰線期間の２つの期間に更に分離される。データ期間中には５１２個の走査期間 が含まれ、帰線期間には３個の走査期間が含まれる。走査期間はデータ期間と帰 線期間にも分離される。走査期間中には６４０個の画素時間がある。そのうちの ５１２個はデータ期間であり、１２８個は帰線期間である。

６８０００によ請求められる全ての動作は、７レームバツフアからのデータの完 全フレームのコンボリューションボードまたはＹＡＲＤＩＧボードを介しての転 送および元の７レームバツ７ア、または別の７レームバツフア、あるいはある場 合には２つのフレームバッファへの２つの出力への戻シを含む。このデータの転 送はフレーム時間のデータ期間中に起る。

それから、１３個の走査期間のフレームの残シに対して不動作時間がある。次の フレーム期間中に実行すべき動作を調整することを各種のボードに指示する新し い指令を６８０００が出すのは、このフレーム帰線期間中である。フレームのデ ータ期間の終シを示す割込みがカメラボードから６８０００へ送られる。

その時には６８０００は次の動作を設定するために４１２マイクロ秒を有する。

１つの映像の獲得の終りと次の映像の獲得の始りの間に少くとも１つのフレーム 期間が存在するように、システムのタイミングは定められる。こうすることによ シ、映像を得るために用いられるフレームバッファが次の映像を自由に得るよう に、そのフレームバッファを空にするための少くとも１つのフレーム期間が常に 許される。

１２個のフレーム時間中に起る動作と各ボードのアクティビティは次のように述 べることができる。

フレーム１の間はカメラボードは動作せず、以前に得て、メモリ１に含まれてい る映像はコンボリューションボードへ転送され、そこで傾きモジュラスと傾き角 度が計算され、メモリ３へ送シ返えされる。

この過程は、平均角度プロセスによシ傾き角度を平滑にすることがめられないあ る場合には、省略できる。

第３のフレーム中に、再びＶＡＲＤＩＧボードによシ、新たに作成された平均角 度がアクセスされる一ｒ−ら、角度カワントを得て、メモリ３へ送シ返えすこと ができる。それと同時に、元の傾きモジュラスを平滑にさせる並列プロセスが実 現される。このプロセスはメモリ２からの傾きモジュラスをコンボリューショｙ 　Ｍ　−）”へ転送シ、ソのコンボリューションボードにおいて傾きモジュラス が平滑にされてメモリ２へ送シ返えされる。

第４のフレーム中は、「重みづけられた可変性」が計算される。この動作は平滑 にされた傾きモジュラスに角度カクントを乗する。その結果がメモリ２へ送シ返 えされる。

第５と第６のフレーム時間中に、重みづけられた可変性が平滑にされ、クリップ される。この動作は、小さい欠陥領域を拡げて、クリップすることによシ、領域 が小さいとこのプロセス中にそれは一層消えやすくなる。第７のフレーム中に最 後の動作が行われる。その動作は平滑にされて、クリップされた重みづけられた 可変性をとシ、それをメモリ２からＶＡＲＤＩＧボードへ転送し、そのボードに おいて欠陥のある画素テーブルが発生される。

フレーム２〜１２の間はカメラボードは、カメラデータを入力し、デジタル化さ れた映像をビデオバスを介してメモリ１へ出力することによシ、次の映像を自由 に得る。このプロセス中はメモリ４は用いられないが、装置の点検を助けるため にプロトタイプの装置には設けられる。もちろん、次の映像の獲得はフレーム２ で開始する必要はない。

以後の説明においては、メモリ１に含まれている元の映像を参照するか、メモリ ２と３中の種々の態様の「処理された映像」を参照するかはともかく、画素、画 素アレイ、画素の場所等を参照する。要するに、各メモリ２．３は、元の映像が 格納されているメモリ１のプレイへ１対１の原理で直接マツプできるメモリアレ イを含むから、メモリ１内の元の映像またはメモリ２と３内の処理された映像の いずれであっても、メモリ間の画素、画素の場所、および画素アレイの間には１ 対１の対応が存在する。

コンボリューションバストＶＡＲＤＩＧボートニおいては、それらのボードが設 定されているモードを基にして、入力バスと出力バスの選択が自動的に行われる が、メモリボードではそうではない。メモリボードバスの選択は各メモリ動作ご とに６８０００によシ指定せねばならない。また、コンボリューションボードと ＶＡＲＤ　Ｉ　Ｇボードが用いられる場合に起　。

る画素の遅延と線のオフセットを補償するために、パン選択とスクロール選択を 各メモリに対して行わなければならない。コンボリューションボードとＶＡＲＤ 　Ｉ　Ｇボードが用いられる時は、モード選択に加えてルックアップテーブル選 択をいつでも指定せねばならない。一般に、各動作ごとに異なるルックアップを 選択せねばならない。それらの詳細については、個々のボードのブロック図の説 明とともに後で説明する。

６８０００は、種々のボードの制御と、前のＯリングの欠陥のある画素テーブル の分析との間の６８０００の動作を多重化する。この分析の結果は０リングの合 否を示す。Ｑ　ＩＪソング不合格であれば、信号が６８０００から機械的な除去 機構へ送られる。

第３図はカメラボードのブロック図である。カメラボードは、カメラインターフ ェイスと、ＶＭＥ　バスインターフェイスと、システムタイミング部、モニタイ ンターフェイスとの４つの主な部分よ構成る。

カメラインターフェイスはカメラデータ入力を受け、４つの別々の側部分でその データを処理する。

増幅器部５８は、カメラ入力データをアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）　６ ０の入力要求に一致させるために、レベル移動と増幅を行う。ＡＤＣは、２０Ｍ Ｈｚ　ｔでの変換速度で動作でき、それの出力端子に８ビツトのデジタル値を供 給するフラッシュ変換器である。その８ビツトデジタル値は掛算器６２へ転送さ れる。その掛算器は８ビツト入力値を、５１２画素の走査線中の各画素に対して 供給された別の換算係数で換算する。ルックアップテーブル（ＬＵＴ）６４は４ つの２５６Ｘ８のルックアップテーブルよ構成る。それらのルックアップテーブ ルは６８０００によｆｉ　ＶＭＥバスを介してロードできる。データ獲得サイク ル中に使用するルックアップテーブルはモードレジスタ６６によシ選択される。

ＶＭＥバスインターフェイスは８ビツトデータレジスタ６８と８ビツトモードレ ジスタ６６で構成される。８ビツトデータレジスタは、カメラルックアップテー ブルまたはモニタルックアップテーブルヘロードすべきデータのバイトを一時的 に格納する。

アドレスレジスタ７０が８ビットアドレ、スバイトをカメラまたはモニタのルッ クアップテーブルへ供給スル。モードレジスタ６６はルックアップテーブル６４ の選択とローディングを制御し、アドレスレジスタＴＯをクリヤし、増加する機 構を設ける。モードレジスタは、６８０００からカメラボードへ転送されて、カ メラボード割込みが受けられたことを示す割込み確認応答ビットの保持も行う。

ＶＭＥバスの動作に共通の制御はこの節では示さない。

システムタイミング発生器７２はカメラの動作のために必要、なタイミング信号 を発生する。フレームとカメラサイクル割込みの割シを駆動するために要するタ イミングをＶＭＥバスへ供給し、フレームバッファと別のボードへ供給されるシ ステムタイミングは、フレームバッファへのカメラデータの転送全同期させるた めに用いられるカメラタイミングと、６０Ｈｚのデータ処理速度または３０Ｈｚ のモニタ５６表示速度でメモリを動作させるために用いられる走査タイミングと で構成される。システムタイミング部は、水平同期と垂直同期を表示同期に加え るために要求されるタイミングも発生する。

カメラのルックアップテーブルの出力は、カメラデータをフレームバッファへ転 送するビデオ出力バスを駆動する。

モニタ制御部は３つのルックアップテーブル７４で構成される。各ルックアップ テーブル７４は歩出力と、緑出力と、前出力とに対するものである。それらのル ックアップテーブルはビデオ入力バスからのバイト直列データによシ駆動される 。各ルックアップテーブルは別々の８ビツト出力を高速のデジタのパッケージは 赤、緑、青のためのモニタ駆動出力を含み、ビデオ同期を緑チャネルへ供給する 。

第４図は各７レームバツフアのブロック図である。

このフレームバッファは、■ＭＥバスインターフエイスト、フレームメモリド、 ローカルバスインターフェイスと、メモリタイミングおよび制御との４つの主な 部分を有する。ＶＭＥバスインターフェイスは６８０００　とフレームメモリ７ ８　（２５６にバイトＯＲＡＭ　）の間でのバイトの転送を行わせるようにする 。ＶＭＥバスハロ８０００に２つのバイト幅モードレジスタ８０のいずれかへの 書込みも行えるようにする。

フレームメモリは３２個の６４ＭビットビデオＲＡＭ５で構成され、５１２Ｘ５ １２画素アレイ中に各画素ごとにデータの１バイトを格納する。５１２ｘ８ビツ トのシフトレジスタ８２はビデオＲＡＭ　ＩＣの一体部品であって、直列バイト 幅データをローカルバスとビデオ入力バスへ転送するための便利な機特表千１− ５０２３７０　（８） 構を供給する。このシフトレジスタはローカルバスとビデオ出力バスから直列バ イト幅データも受ける。

入力修飾子８４は、修飾されず、反転されて、全部０の定数にセットされた、ま たは全部１の定数にセットされた入力データを受けられるようＫする。フレーム メモリ１８のアドレス制御部８６は、メモリをＶＭＥバスからアドレスするよう に、またはビデオバス動作またはローカルバス動作に対して自動的にシーケンス するようにする。アドレス制御器は、６８０００からの映像データを行に沿って 水平に、または列に沿って垂直に自動的にシーケンスさせるようにする。

ビデオバスおよびローカルバスインターフェイスは、フレームメモリとカメラボ ード（ビデオ入力ハス、ビデオ出力バス）の間の、またはコンボリューションボ ードおよびＶＡＲＤＩＧボート（ローカルバスＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ）への、２０　Ｍ Ｈｚの速さにおけるメモリデータの転送を行えるようにする。モードレジスタデ コーディングによシ、１度にただ１つの出力とただ１つの入力を選択できるよう にする。

メモリタイミングおよび制御部８８はカメラボードからのタイミング信号を、シ ステムタイミング信号およびＶＭＥバス転送に関連するタイミング信号を介して 受ける。この部分はメモリサイクルのタイミングと直列入力／出力桁送り速度を 制御する。メモリタイミングは、５Ｈｚ　のカメラ入力速度、３０Ｈｚ　のモニ タ表示速度、または６０　Ｈｚのデータ処理速度に対して選択できる。また、メ モリタイミングおよび制御部は、画素の遅れと、外部処理によシひき起される垂 直オフセットを補正するスクロールとパンの制御を行う。

４種類のメモリフレーム速度を選択できる。６０Ｈｚ　の非飛越しフレーム速度 が、コンボリューションボードまたはＶＡＲＤＩＧボードによシデータのフレー ムを処理する時に用いられる。カメラボードから映像を入力する時に５Ｈｚのフ レーム速度が用いられる。完全スクリーン映像（５１２Ｘ５１２）−１たームバ ツファへロードできる。２５６Ｘ　２５６の映像をロードする時は、５１２Ｘ　 ５１２のカメラ映像からの偶数画素と偶数線のみがロードされる。３０　Ｈｚの 飛越しされるフレーム速度を選択できる。これは、７レームバツ７アから映像を 表示モニタへ転送する時にモニタされる。

出力ハス選択レジスタは、フレームバッファカラの直列バイト幅データをカメラ ボード（ビデオ入力バスを介して）へ、またはローカルバスＡ、Ｂへ送られるよ うにする。情報をカメラボードを介してモニタへ転送する時にビデオ入力バスが 通常用いられる。この場合には、３０Ｈｚの飛越しされるフレーム速度が選択さ れる。しかし、他の目的のために他のボード（ここでは開示しない）へ転送する ためのカメラデータをシミュレートするために、メモリからの情報を５Ｈｚのフ レーム速度で転送するためにビデオ入力バスを使用することもできる。コンボリ ューションボードまたｌｄ　ＶＡＲＤＩＧボードでフレームを処理する時にロー カルバスＡとＢが用いられる。

入力バス選択のために用いられるモードレジスタＡビットはカメラボードから（ ビデオ出力バス）まタハコンポリューションボードとＶＡＲＤＩＧボードから（ ローカルバスＣとＤ）のデータを入力できるようにする。ビデオ入力バスへ入力 する時は、５Ｈｚのフレーム速度が選択される。ローカルバスＣまたはＤへ入力 する時は、６０Ｈｚのフレーム速度が選択される。

モードレジスタＡ内のメモリ入力修飾子制御ビットが、入力データを反転する、 または完全７レームバツフアを全部０または全部１にセットする１便利な方法を 提供するものである。カメラ、またはコンボリューションボードまたはＭＡＲＤ ＩＧボードのいずれかからデータを入力する時に、入力データの反転を使用でき る。メモリを全部Ｏまたは全部１にセットすることは、６０Ｈｚのフレーム速度 で通常用いられる。これにより、完全フレームのセットまたはリセットを１秒の １／６０内で行えるようにされる。このモードのためには入力バスと出力バスを 選択する必要はない。

モードレジスタＢは水平オフセットと、６８０００データ転送の画直または水平 のシーケンクングと、２５６Ｘ２５６　の映像をロードするためのスクリーンの 上半分または下半分の選択と、垂直オフセットとを選択する。

水平オフセットは、フレームデータをコンボリューションボード′またはＶＡＲ ＤＩＧボードを通じて転送する時にひき越される遅れを補償するために用いられ る。この遅れは、戻された映像を右へオフセットさせるのが普通である。オフセ ットの量は実行される形式またはプロセスに依存する。

６８０００とフレームバッファの間でデータのブロックを転送する場合には、デ ータは、表示される映像の１番上の線からスタート、シて左から右へデータは通 常順番に並べられる。モードレジスタＢは垂直方向の順序づけの選択を行えるよ うにする。その順序づけはデータを最も左側の列から始って上から下である。

２５６に２５６の映像をロードする時は、モードレジスタＢはスクリーンの上半 分または下半分を選択する。２５６Ｘ２５６の映像がロードされる時は、そ・　 の映像はスクリーンの右半分に常にロードされる。

第２の２５６Ｘ２５６の映像がロードされると、その映像は右半分に再び存在し 、右半分に本来あった映像は左半分へ自動的に桁送シされる。

モードレジスタＢｌｄ、コンボリューションボードとＹＡＲＤ　Ｉ　Ｇボードに よる処理を補償するために垂直オフセットも行う。たとえば、処理が３Ｘ３画素 マトリックスオペレーションを含むと、結果を１本の線だけ上へ戻すべきである 。２Ｘ２または３×３のセルを用いて角度カワントオペレーションヲ行つ時に他 のオフセット値を選択せねばなら々い。

コンボリューションボード 第５図はコンボリューションボードのブロック図でアル。コンボリューションボ ードは、ＶＭＥバスインターフェイスと、線バッファと、映像処理と、タイミン グおよび制御との４つの主な部分を有する。

ＶＭＥバスインターフェイスは、６８０００　が動作モードの選択と、ルックア ップテーブルのロードとを行えるようにする。８ビット幅のモードレジスタ９０ は実行すべき動作を選択し、ルックアップテーブル９２をロードするプロセスを 制御する。モードレジスタは、８つの別々の２５６Ｘ８ビツトのルックアップテ ーブルのいずれを映倫処理中に使用するかの選択も行う。データレジスタ９４が 、ルックアップテーブルヘロードすべきデータを保持し、アドレスレジスタ９６ が書込み場所を提供する。

線バッファ９８が３本の完全な走査線を格納する。

これは３×３の画素アレイを処理するためにめらの算術部１００と　１０２がデ ルタＸの値とデルタＹの値を供給する。それらの値は傾き角度と傾きモジュラス を発生するために用いられる。他の２つの算術部１０４，１０６を用いて傾き角 度と傾きモジュラスが同時に発生される。掛算器１０８が、ローカルバスＡに入 力された８ビツト値に、ローカルバスＢに入力された３ビツト値を乗する。平滑 化モジュール１１０は３×３の画素プレイの平均値をめ、この平均を中心画素場 所へ戻す。傾き角度を除く全ての出力は、ローカルバスＤへ転送される前に、ル ックアップテーブル９２を通される。傾き角度はローカルバスＣへ転送される。

タイミングおよび制御部１１２は映像処理をフレームバッファからのデータの流 れに同期させ、線バッファの順序づけを制御する。

ＶＡＲＤＩＧ　ｙＮ　−）” 第６図はＶＡＲＤＩＧボードのブロック図を示す。

このＶＡＲＤＩＧボードは、ｖＭＦＪバスインターンエイスと、欠陥画素テーブ ル発生器と、線バッファと、映像処理と、タイミングおよび制御との５つの主な 部分を有する。

ＶＭＥバスインターフェイスは処理オプションを制御および選択するモードレジ スタ１２０をセットし、出力ルックアップテーブル１２６にロードスル目的のた めにアドレスレジスタ１２２とデータレジスタ１２４をセットする手段を提供す るものであムまた、欠陥のある画素テーブル１２８を６８０００　で処理できる ように、その画素テーブル１２８を読出すためにＶＭＥパスは用いられる。

欠陥のある画素テーブルは欠陥のある画素カウントを供給する。そのカウントは 表面欠陥の性質を分析するために使用できる。データレジスタポートアドレスを 用いる読出し動作によシバイトが欠陥のある画素テーブルから読出される。欠陥 のある画素テーブルは２５６の場所を有する。それらの場所はアドレスレジスタ によりアドレスされる。

線バッファ１３０はコンボリューションボードと用いられる線バッファに類似す る。それは４本の走査線を格納し、平均角度発生器１３２と角度カウント発生器 １３４によ多処理するために３本の線を並列に出力する。

角度平均化、角度カウントおよび翻訳の３つの映像オペレーションを選択できる 。角度平均化と角度カウントのために別々の発生器が設けられる。ルックアップ テーブルの以前の翻訳モード中は処理は行われない。翻訳モードは２つの場合に 、映像データをルックアップテーブルオペレーションで翻訳するため、および欠 陥のある画素テーブルオペレーションを起動するために用いられる。

タイミングおよび制御部１３６は、映像処理動作を７レームバツフアメモリから のデータの流れに同期させる。それは線バッファの順序づけ０の制御も行う。

これまで本発明の好適な実施例のハードウェアの構成を、装置の種々の素子の動 作に関連して説明したが、次に装置の動作のよシ統合された全体的な概観につい て説明する。映像データのフレームがひとたび集められると、処理の第１のステ ップは、第７ａ図に示すように、滑シ窓を用いてデルタＸとデルタＹの情報を発 生することである。その図は３Ｘ３の画素アレイ、すなわち、幅が３画素で、高 さが３画素のアレイの使用を示すが、たとえば５Ｘ５または７Ｘ７のような他の 寸法のプレイを使用できる。いずれにしても、３×３の画素プレイが用いられる と仮定すると、デルタＸとデルタＹの値が第７ｂ図に示すように決定される。第 ７ｂ図かられかるように、デルタＸの値は、セル中の右側の３つの画素値と左側 の３つの画素値の差に等しく、デルタＹは上の３つの値の和と下の３つの値の和 との差である。デルタＸとデルタＹはもちろん符号つきの数である。

情報の処理の第２のステップは、アレイ中の各画素に対して傾きラジアスと傾き 角度を発生するとと特表千１−５０２３７０　（１０） である。傾きモジュラスは、もちろん、技術的にはデルタＸとデルタＹの自乗の 和の平方根である。好適な実施例においては、これはデルタＸとデルタＹの絶対 値の和として近似される。それは第５図の傾きモジュラス発生器において行われ る。好適な実施例においては、傾き角度は３ビツトの数であるから、第７ｃ図に 示すように４５度増分に丸められる。また、デルタＸとデルタＹの各組合わせに 対して特定の傾き角度がある。その傾き角度は、第５図に示されている傾き角度 発生器によシ発生される。デルタＸとデルタＹの値自体が一般に格納されないよ うに、デルタＸとデルタＹの各組合わせを利用できるようになったら、傾きモジ ュラスと傾き角度は直ちに発生される。

処理の次のステップは、各セルに対する平均角度を傾き角度情報から発生するこ とである。後で説明するように、使用する特定の方法に応じて、以後の処理のた めに平均角度はめられることもあれば、求められないこともあるから、そのステ ップは実際には選択的なステップである。しばらく、平均角度がめられると仮定 すると、セル（第７ｄ図には３×３のセルおよび２×２のセルが示されている） 中の全ての画素に対する平均角度は第６図の平均角度発生器１３２によシ決定さ れ、セル中の所定の画素場所に格納される。第７ｄ図に示すように、その画素場 所は、３×３のセルでは中心場所であシ、２Ｘ２のセルでは左上隅である。

情報処理の次のステップは傾き角度の可変性を決定することである。ここでは、 多数の技術のうち１つ、もしくは２つ以上の技術のいずれかを、用途に応じて使 用できる。°理想的な表面が環状である０リングの検査の場合には、可変性を測 定するために使用できる２つの方法がある。第１の方法は平均からの偏差を測定 し、第２の方法は角度カクントを測定する。平均からの偏差は、３×３のセルア レイに対する特定の各傾き角度と平均角度との差の自乗の和の平方根である。こ れまたはそれの近似値は実現できるが、好適な実施例においては代シに角度カワ ントが用いられる。角度カワントというのは、単に、３×３のセルアレイ内の独 特の傾き角度または独特な平均角度の数のカワントである。また、先に述べたよ うに、可変性のために選択すべきセルの寸法を異って選択できる。とくに、各カ ワントのために使用できる３つのプレイ構成がある。各プレイ構成は３×３のセ ルアレイで構成される。使用する規約に従って、ＩＸＩ、２Ｘ２ｔたは３Ｘ３の 画素のセル寸法を使用できる。２×２のセルはセルの左上素子内に格納される傾 き角度または平均角度の値を有し、３Ｘ３のセルは中心素子内に設けられる傾き 角度値または平均角度を有する。多数素子のセルが用いられると、その結果とし ての角度カヮントが中心セルの全ての素子内に格納され、次に分析されるプレイ はそれから１つのセルだけ移動させられる。それらはもちろん第２図に示されて いる。

処理の次のステップは、希望に応じて、傾きモジュラスの平滑化とクリップの少 くとも一方を行い、かつ希望に応じて、可変性の平滑化とクリップの少くとも一 方を行うことである。それらの操作は、コンボリューションボードとルックアッ プテーブルによシ行われる平滑化操作によシもちろん行われる。

それに関して、ルックアップテーブル、とくに、ソフトウェア制御の下にロード できるルックアップテーブルの特性と性能にとくに注目すべきである。ルックア ップテーブルというのは、一般に入力アドレスとしてデータ値（または、ある場 所には、完全なアドレスの部分を構成するデータ値をおのおの有する２つ以上の データ値）を有し、出力が、アドレスされたメモリ場所に格納される値であるよ うなメモリである。出力値は入力と同じにでき、全て０にでき、全て１にでき、 または希望の入力に対して、ここで用いるクリッピングを、全ての入力に対する 固定された出力を特定の値に等しく、またはその特定の値よシ大きく戻すために 値を切捨てるか、最小値に等しいか、最小値よシ小さい全ての値に対して零出力 が戻されるしきい値化のいずれかを意味するために一般に用いられる。他方、平 滑化はデータ点の附近の平均化、通常はローカルデータの異常の影響を除くこと に全体的に関連する。本発明においては、しきい値化の態様のクリッピングが、 関係する任意の条件を自身では示さない小さい値の影響をなくすか、少くとも大 幅に減少させようとする傾向にある。

しかし、なくされないか、少くとも最小にされないとすると、前把手さい値の累 積する影響を映像全体にわたって及ぼし、それにょシネ合格条件を誤って指示す る結果となることがある。他方、データの切捨ての態様のクリッピングは、全体 として、どれ位の重みを悪い点または領域にかけるかの限界を与える効果を有し 、それによシ、不合格の指示が与えられる前にある最小数の悪い点を有する。一 般に、ルックアップテーブルへの入力と、クリッピング（切捨てまたはしきい値 化）、換算、成形、マスキング等を行うためにそれの出力を希望に応じて十分に 調整できるから、このプロセスのことをここでは最も一般的な意味で、所定の態 様でのデータのマツピングまたは変換と呼ぶことにする。

処理の次のステップは各セルの傾きモジュラスにセルの可変性を組合わせること である。０リングを検査するために開示している好適な実施例においては、その 組合わせは掛算による。この操作から得る結果は本発明の大きな利点の１つを示 すものである。

とくに、０りングのような物品の縁部の周囲の傾きモジュラスが、光の強さの変 化速度に依存して、正常のように非常に高く、検査される物品とは無関係に、検 査される物品と背景の間に比較的強いコントラストが存在する。他方、縁部が鋭 い隅を持たないＯリングのような物品に対して、縁部における傾き角度測定は非 常に定期的であるから、傾き角度の可変性は、零で々いとしても、非常に小さい 。したがって、前記のように可変性のしきい値を行うことによシ、縁部・の可変 性特性が０に等しくされるから、可変性と傾きモジュラスを掛合わせると、それ の積は零である。一方、良いＯリングの場合にはＯリングの映像の領域にわたっ て傾き角度は一様に変化すると予測されるから、良いＯリングの映像の領域にお ける可変性も低く、型の充填の不足等によりひき起されるような表面欠陥は、か なシ局所化された傾き角度の変化を行わせ、したがって可変性はしきい値より十 分に大きい。それらの欠陥は、それらの場所における傾きモジュラスもどのしき い値よりも十分に大きいように光の強さに比較的局所イビされた差も与え、その 結果として悪い局部的な条ｒ件を示すモジュラス−可変性積となる。（はぼ一様 な強さの領域は、傾き角度におけるランダムなドリフトのために高い可変性も示 すが、それらの領域の傾きモジュラスは零か、少くとも非常に小さい。）したが って、傾きモジュラスと可変性の組合わせが、他の場合には検査される物品の縁 部の突出した効果であるものを無くすが、それと同時に、検査される物品の表面 上の表面欠陥のほぼ全ての標識を保留することがわかる。傾きモジュラスはもち ろん、可変性は、検査される物品の表面欠陥を比較的良く指示するから、可変性 単独、または好ましくは傾きモジュラスと可変性の組合わせが有用な検査パラメ ータを与えることも注目されたい。また、可変性と傾きモジュラスは検査される 物品の表面の欠陥に応答するから、傾きモジュラスと可変性の積は、組合せが元 の映像の２種類の態様からの欠陥情報を含んでいる組合わせデータに等しいため に欠陥の検出が本質的に強められて、組合わされた評価または統計的に高くされ た評価を与える。

もちろん、単に掛合わせること以外に、可変性と傾きモジュラスを組合わせるの にもちろん他の方法もある。特定の例によれば、物品の縁部においては可変性が 非常に低いから、物品の縁部からの妨害なしに傾きモジュラス自体が欠陥検出の ために用いられるように、傾きモジュラスのための２進マスクを製作するために 可変性を使用できる。しかし、はとんどの用途において、可変性の縁部検出抑制 特性と、傾きモジュラスと可変性の多少独立した欠陥検出性能とのために、傾き モジュラスと可変性を組合わせることか最良である。他方、後で説明するように 、ある場合に、可変性によシ発生される簡単な逆２進マスク以外のやシ方で、検 査される物品の縁部の効果を高めるために可変性を使用できる。

欠陥画素テーブルの組立前の最後のステップは、結果データを１回またはそれ以 上平滑にし、再びクリップすることである。この正味の効果は、結果としての欠 陥のある映像要素の小さい群を、それらの映像要素のよシ大きい群に大きく影響 することなしに、除去することである。特定の例にょシ、１つの分離された欠陥 のある映像要素に対して、要素をそれの附近の８個の要素とともに平均をめるこ とによる平滑化のために欠陥のある映像要素の値が９分の１に削られるが、もち ろん、その映像要素の影響は附近の８個の要素へ拡がる。この平滑にされた値の クリッピング（しきい値化）によって欠陥のある映像要素と附近の要素の振幅が 一層小さくされるから、平滑化とクリッピングの繰返えしのために１分離された 欠陥のある映像要素の影響が消失させられる。しかし、十分な寸法の欠陥のある 映像要素の群化が同様には除去されない。というのは、繰返えされる平滑化とク リッピングの正味の影響は群の縁部を不鮮明にすることであるが、過剰に繰返え さなければ群の中心に影響が及ぼされることはない。平滑およびクリップしよう とする範囲（および時）は特定の用途と、それによシ希望される結果に依存する ことはここに再び明らかである。もちろん、希望の平滑化が再び行われると、欠 陥のある映像要素を単にカワントシ、検査される物品の最後の配置のために所定 の合否レベルと比較される。

前記したように、傾き角度の可変性は非常に有用であるが、傾きモジュラスまた は強さの傾きとともに可変性を用いることも、ある場合にある縁部を検出するた めに非常に有用でおることに注目すべきである。たとえば、走査のためにサヤイ ンゲンを用意する時は、全てのサヤインゲンから茎を除いておくことは明らかな 理由からもちろん望ましい。これは、本発明を用いる時に下記のようにして行う ことができる。

まず、映像中の典型的な工は画素２個または３個分のオーダーの細い線として現 われる幅を持つように、装置の形状・構造が選択される。したがって、茎の映像 のいずれかの縁部に沿う傾き角度の変化は、茎には鋭い曲シが比較的ないために 非常に小さいが、茎の映像の一方の側に対する傾きの角度は、他方の側の傾きの 角度とは１８０度逆である。したがって、互いに逆で、近い傾き角度によシ茎は 特徴づけられる。この条件を検出するために１平均からの偏差として可変性を計 算することもラシ、あるいは他のあるアルゴリズムを使用することによシ可変性 の測定値を発生する。しかし、どのような測定値が用いられるかとは無関係に、 サヤエントウの本体がそれの映像の両側に対して逆の傾き角度をもちろん与える から、一般に茎だけがこのようにして現われるが、それらの傾き角度は互いに近 く々い。

ここで、サヤエントウの処理の特定の段階において茎の検査を行おうとしている だけであるとすると、隠された領域または表面の不完全は傾き角度を、豆の本体 内の映像の種々の領域において一緒に近く、逆にすることに注目すべきである。

しかし、傾き角度を傾きモジュラスに組合わせることによシ、茎の検出だけを残 すように、それらの領域の誤った検出を効果的になくさせることに注目すべきで ある。とくに、前記のように、検査されるサヤエントウの茎、０１Ｊングその他 の物品、のいずれの縁部であっても、縁部における強さの傾きモジュラスは非常 に高いのに、一般に、サヤエントウに類似する物体に対しては、サヤエントウの 映像の領域にわたる傾きモジュラスは、はぼ全ての陰と不完全に対してはるかに 低い。したがって、たとえば、０リング検査に関連して先に述べたように掛合わ せることなどによシ、傾き角度と傾きモジュラスを組合わせるものとすると、豆 の本体と茎の両方に対する、映像の縁部における大きい傾きモジュールのために 、縁部に対する傾き角度情報を維持する積が得られる結果となるが、豆の本体の 映像にわたる低い傾きのモジュラ・スのために、角度の可変性と傾きモジュラス の積が小さくなる結果とがる。その積は、可変性とモジュラス傾きを組合わせる 前、後、または前と後に、平滑化としきい値化の少くとも一方の後に、サヤエン トウの本体の映像内の高い確度の可変性のどのような影響も除去する。

上記のようにすることによシ、寸法と形が変化するサヤエントウの茎の存在を、 サヤエントウを特別に整列させることなしに、非常に高い検査速度で検出できる ことに注目すべきである。実際に、茎が映像中の細い線を表すために、個々のサ ヤエントウは映像領域の小さい部分を全体として占めるだけであるから、視野内 には多数の豆が存在することがある。

そうすると、映像中に狭い間隔の縁部遷移を行わせることができるように、２個 のサヤエントウが非常に接近する可能性が高くなる。最初は第１の豆本体から２ 個のサヤエントウの間の間隔までの遷移でおり、第２に、第２のサヤエントウの 本体の映像上への遷移である。しかし、遷移は背景−茎一背景ではなくて、サヤ エンドワー背景−サヤニ／ドワであることに注目されたい。傾きモジュラスは明 から暗への遷移と暗から明への遷移の差にほとんど感じないが、それら２つの場 合に対しては傾きの角度は逆にされるから、隣接する逆の傾きの角度に関連する 傾゛きの角度はこの条件を示し、適切に処理すると、非常に狭い間隔のサヤエン トウのどのような誤った指示も乏くすマスクとして用いられる。

以上の説明から、光の強さの傾きの局部的な向きを表す傾きの角度を用いること によシ、光の強さの傾き単独のモジュラスから容易には明らかではない多数の情 報が供給されることがわかる。ある用途においては、傾き角度自体は、たとえば 、とくに、傾きモジュラス情報から得られるマスクによシ望ましくない情報がマ スクされる時に、長い部品の側部の向きまたはそれの本体からの反身を検出する ことにより、それらの部品の向きを示すような有用な情報を表すことができる。

一般に、傾き角度はスカラー量であるから、オフセット角度をデータへ単に供給 するだけで、データを固定されているアラインメントに対して効果的に正規化で きる、すなわち、ある従来の装置で要求される完全二次元マトリックス回転を行 わなければならないものではなくて一次元補正である。しかし、はとんどの用途 においては、傾き角度がローカル領域において変化する、以下可変性と呼ぶ、よ うにして主な情報が含まれる。その変化は種々のやシ方で定量的に測定できる。

先に説明したように、サヤエントウの茎のような物を検出すると、物理的パラメ ータを処理パラメータ（画素の寸法、セルの寸法、可変性を決定する方法等）に −致させることによって、視野内に多数のサヤエンドワが存在しても装置はサヤ エンドヮの茎を超高速で検出できるようにされる。本発明の装置に従来の装置よ シも高い融通性と性能を持たせるのはこの性能であシ、かつこの性能によシ、非 常に低い単位当りの値を有する多量の製品の検査に本発明の装置を使用できるよ うにされる。

以上の説明においては、傾き角度の可変性を決定する方法の種々の例を示した。

それらは、平均傾き角度と角度カワントからの偏移を一般に含んでいる。

使用できることがある可変性の別の例は附近のものの中の角度差の範囲である。

よシ一般的な意味では、附近のものの中の傾き角度における可変性は、一様な向 きからの傾き角度の変動を単に表すものである。

より一般的な意味では、可変性は、附近のものの中の傾き角度のパターンへの任 意の所定の依存性と実際にすることができる。特定の例によシ、附近のもののた めに３×３のアレイを用い、傾き角度のために３ビツト数（４５度増分の８個の 角度）を用いると、それに対して可変性を決定すべき８つの可能な角度パターン がある。その数の可変性の独特な測定で装置を動作させることができるが、一般 に対称性と他の冗長性が可変性の異なる定量測定の数を大幅に減少する。たとえ ば、例示した装置について先に述べた角度カウントは１より小さくなく、８より は特表平１−５０２３７０　（１３） 大きくない整数でなくてはならない。したがって、この場合には、理論的にはこ の８９　の可能性が実際には８つの可能性に減少する。同様に、角度差を使用す るものとすると、角度差の範囲は理論上の８９の可能性を実際上の５つの可能性 に減少する。というのは、附近のものの中の傾き角度の差の範囲が０よシ小さく なく、４よシ大きくない整数だからである。もちろん行われるポイントは、各種 の数学的手法を試験し、最良の経験的な結果を与える手法をとることによシ可変 性を通常決定することである。もつとも、これは本発明の決して限定するもので はない。というＯは、特定の用途においては、典型的な映像を分析して検査され る特性を容易に特徴づけるパターンを見つけ、それを行うために、任意で特殊か つコンパクトな数学的表現（角度カヮント、平均からの偏差、角度の範囲、差等 ）を持つことなしに高い（または低い）可変性のパターンとしてそれらのパター ンを特徴づけることによシ、特定の用途における可変性を決定するために容易に 判定できるからである。もちろん、重要な点は、傾き角度を決定し、各附近内の 傾き角度を、単独で、モジュラスとともに、または他のあるパラメータとともに 、検査される物体を合格、不合格１品質の特定の等級・ある所定の特徴またはパ ラメータに関しての品質の特定の等級であるとして、掛算によシ、ルックアップ テーブルを用いることによシ、マスキング操作によシ、またはそれらの組合わせ によシ、特徴づけるために用いられる可変性を表すものに変換される。

また、好適な実施例の説明において、傾きモジュラスはデルタＸとデルタＹの自 乗の和の平方根であるとして技術的に決定された。好適な実施例においては、そ れはデルタＸとデルタＹの絶対値の和として近似される。しかし、モジュラスの 他の測定値を、特定の用途および希望の結果の少くとも一方に応じて容易に使用 できることに注目すべきである。たとえば、他の任意のべきへ高められたデルタ ＸとデルタＹの絶対値の和を用いることができ、あるいは、デルタＸの絶対値と デルタＹの絶対値のうちの大きい方ヲ選択できる。モジュラスの更に別の測定値 は、各３×３の画素プレイに対して、アレイの８つのコンパスの各向きに対して 最大のデルタを含む。それは、プレイの８つの独特の向きに対してデルタの最大 の絶対値まで減少する。

有用性を十分に高め、融通性を与え、かつ特定の用途に合わせることを容易にす る本発明の１つの面は、それの物理的構成である。とくに、ルックアップテーブ ルにソフト９エア制御の下にロードでき、クリッピング（切捨ておよびしきい値 化）を行うのに全く変化なし、データを成形する、データからマスクを作る、ま たはそれらの組合わせから範囲に及ぶ種々のやり方でデータを変えるためにルッ クアップテーブルを使用できる。多重バス装置を使用することにより、種々のボ ードのための選択とバスの制御を基にしたやシ方および順序で各種の操作を行う ことができるように、処理中にフレームバッファと、コンポリューションボード ト、ＶＡＲＤＩＧボードとの間でデータの転送を行えるようにする。この多重バ ス構造は、転送を同時に起すことをもちろん許し、その結果として装置において 高度の並列処理を行える結果となる。これは、正常な速度で動作するほぼ任意の カメラとともに各サブシステムが動作し、それよシ遅れをとらないという事実に 結合されて、これは装置の用途に高い融通性を与える。それに関して、二次元カ メラは映像データ獲得プロセスの速さを一般に高くシ、カラーカメラはおそらく 、検査に有用な付加データを供給する。最後にマイクロプロセッサ等との標準的 な通信性能を自身が有するプロセッサにより制御されるバス構造へ全てのサブシ ステムを接続することによシ、簡単かつ低コストにし、装置全体の初期化と装置 の制御の融通性を高くし、検査情報の利用を高度にする。

以上本発明をある好適な実施例について説明し、本発明の例示的な使用を示した が、本発明の要旨を逸脱することなしに態様および細部を種々変更できることが 当業者には理解されるであろう。

特表千１−５０２３７０　（１５） 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和　年　月　 日 特許庁長官　殿　６３．７０・１４ １、％許出願の表示 第ＰＣＴ／ＵＳ８７１００８５９号 ２、　発明の名称 ３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国９２６２６カリフオルニア州・コスタメサ・マコーミツ ク・１３０ 名称　ヴアーテツク・コーポレーション代表者　追りて補正 国　籍　アメリカ合衆国 秀和溜池ビル８階 山川国際特許事務所内 補正請求の範囲 １、（ａ）検査すべき物品の映像をデジタル化して、おのおのが映像のそれぞれ の画素の強さを表すデジタル表現である第１のデータ値のアレイを供給する過程 と、 （ｂ）おのおのが各第１のデータ値に対・する強さの傾きの向きを示す第２のデ ータ値の７レイを計算する過程と、 （ｃ）おのおの、それぞれの第２のデータ値に関連し、それぞれの第２のデータ 値の附近のものの内の第２のデータ値の可変性に応答する第３のデータ値のアレ イを計算する過程と、 （ｄ）検査される物品を第３のデータ値を、少くとも部分的に、用いＳ特徴づけ る過程と、を偏え、各第２のデータ値の各附近のものは、各第２のデータ値が、 各個のそれぞれの第２のデータ値がそれの附近の場所を有するのと同じ相対的な 附近の場所を有するように１各第２のデータ値の各附近のものは選択される物品 を検査する方法。

２、　請求項１記載の方法において、各第２のデータ値に対して、それのそれぞ れの附近のものを基にして、平均第２のデータ値を計算する過程を更に備え、過 程Ｃにおいて、各第３のデータ値は平均第２のデータ値の各対応する附近のもの の内の平均第２のデータ値の可変性に応答する方法。

３、　請求項２記載の方法において、各平均第２のデータ値を、第２のデータ値 のＮＸＮアレイを備える第２のデータ値の対応する附近のものに対して計算する 方法。

４、請求項３記載の方法において、Ｎは２またはそれ以上である方法。

５、　請求項１記載の方法において、過程Ｃにおいて、各第３のデータ値は、第 ２のデータ値の対応する附近のものの内の独特な第２のデータ値の数に応答する 方法。

６、請求肥１記載法において、第２のデータ値の各対応する附近のものに対して 、平均の第２のデータ値を計算する過程を更に備え、過程Ｃにおいて、各第３の データ値は平均第２のデータ値の対応する附近のものの内の独特の平均第２のデ ータ値の数に応答する方法。

７、請求項６記載の方法において、各平均第２のデータ値を第２のデータ値のＮ ＸＮアレイを備える第２のデータ値の対応する附近のものに対して計算する方法 。

８、請求項７記載の方法において、Ｎは２またはそれ以上である方法。

９、請求項１記載の方法において、 （ｅ）おのおの、第１のデータ値の７レイによシ示されるそれぞれの映像部分に おける強さの傾きの大きさに応答する第４のデータ値のプレイを計算する過程と 、 α）各第４のデータ値を請求項１の過程（ｄ）の前にそれぞれの第３のデータ値 に組合わせることにょシ、検査される物品を第３のデータ値と第４のデータ値の 組合わせによシ特徴づける過程と、 で更に構成される方法。

１０、請求項９記載の方法において、前記第４のデータ値のプレイを過程（ｆ） の前に平滑にする方法。

１１、請求項９記載の方法において、前記第４のデータ値を過程（ｆ）の前に変 換する方法。

１２、請求項９記載の方法において、第３のデータ値と第４のデータ値のそれぞ れの値を一緒に掛合わすことによシ第３のデータ値と第４のデータ値を組合わせ る方法。

１３、請求項１２記載の方法において、検査される物品を、第３のデータ値と第 ４のデータ値の積であって、所定の値範囲内である積の数をカワントすることに よシ特徴づける方法。

１４、請求項１２記載の方法において、前記第３のデータ値と前記第４のデータ 値の少くとも１つを、前記第３のデータ値と前記第４のデータ値のそれぞれ１つ を組合わせる前に、所定のやり方でおのおの変換する方法。

１５、請求項１４記載の方法において、第４のデータ値を第３のデータ値に組合 わせる前に第４のデータ値を平滑にする方法。

１６、請求項１記載の方法において、各第２のデータ値を第１のデータ値の対応 するＮＸＮの二次元プレイから計算する方法。

１７、請求項１６記載の方法において、Ｎは少くとも２である方法。

１８、請求項１６記載の方法において、Ｎは３であるの前記アレイを過程伽）の 前に平滑にする方法。

２０、請求項１記載の方法において、前記第１のデータ値を過程伽）の前に変換 する方法。

２１、請求項１記載の方法において、前記第２のデータ値を過程（Ｃ）の前に変 換する方法。

２２、請求項１記載の方法において、第３のデータ値の前記アレイを過程（ｄ） の前に平滑にする方法。

２３、請求項１記載の方法において、前記第３のデータ値を過程θ）の前に変換 する方法。

２７、ｆｌｌ１１項１記載の過程Ｃ＋において、各第３のデータ値は、強さの傾 きの所定のほぼ逆の向きを表す第２のデータ値の対応する附近のものの中の異な る第２のデータ値対の数に応答する方法。

２８、　（ａ）検査すべき物品の映像の少くとも部分を線ごとにデジタル化して 、おのおのが、映像のそれぞれの画素強さのデジタル表現である第１のデータ値 のプレイを供給する過程と、 （ｂ）おのおのが各それぞれの第１のデータ値に対する強さの傾きの向きを示す 第２のデータ値の７レイを計算する過程と、 （Ｃ）おのおの、相対的がプレイ位置において、それぞれの第２のデータ値に関 連し、そのそれぞれの第２のデータ値の附近のものの内の第２のデータ値の可変 性に応答する第３のデータ値の７レイを計算する過程と、 Ｇｉ）検査される物品を第３のデータ値を、少くとも部分的に、用いて特徴づけ る過程と、を備え、各第２のデータ値の各附近のものは、各第２のデータ値が、 ６他のそれぞれの第２のデータ値がそれの附近の場所を有するのと同じ相対的な 附近の場所を有するように、各第２のデータ値の各附近のものは選択される物品 を検査する方法。

２９、請求項１記載の方法において、過程Ｃにおいて、各第３のデータ値は、そ れぞれの第２のデータ値の３Ｘ３附近のものの内の第２のデータ値の可変性に応 答する方法。

３０、請求項２９記載の方法において、３Ｘ３の附近のものは３×３の画素附近 のものである方法。

３１、請求項２９記載の方法において、３×３の附近のものはセルの３Ｘ３の附 近のものでアシ、各七ルは、各セルに対する代表的な第２のデータ値を有する画 素のＮＸＮのプレイである方法。

３２、請求項３１記載の方法において、第２のデータ値の各ＮｘＮの７レイに対 して代表的な第２のデータ値を計算する過程を更に備え、過程Ｃにおいて、６第 ３のデータ値は、代表的な第２のデータ値の各対応する３×３の附近のものの内 の代表的な第２０データ値の可変性に応答する方法。

３３、ｆｆ請求項３２記載方法において、各代表的な第２のデータ値は平均デー タ値である方法。

２、発明の名称 電子的検査装置および検査方法／ ３、補正をする者 事件との関係　特　許　出願人 名称（氏名）　グアーチック・コーポレーション５°ｍｚ＊＋の日付　平成１年 　５　月２３　日拒ゼ団計制を知 こ　日 特表千１−５０２３７０　（１ｇ）

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）検査すべき物品の映像をデジタル化して、おのおのが映像のそれぞれ の画素の強さを表すデジタル表現である第１のチータ値のアレイを供給する過程 と、 （ｂ）おのおの第１のデジタル値のそれぞれの群に対する強さの傾きの向きに応 答する第２のデータ値のアレイを計算する過程と、 （ｃ）おのおの、第２のチータ値の対応する群中の第２のチータ値の可変性に応 答する第３のデータ値のアレイを計算する過程と、 （ｄ）検査される物品を第３のデータ値を用いて特徴づける過程と、 を備える物品を検査する方法。
2. ２．請求項１記載の方法において、第２のデータ値の各対応する群に対して、平 均の第２のデータ値を計算する過程を更に備え、過程Ｃにおいて、各第３のデー タ値は平均第２のチータ値の対応する群中の平均第２のチータ値の可変性に応答 する方法。
3. ３．請求項２記載の方法において、各平均第２のデータ値を、第２のデータ値の Ｎ×Ｎアレイを備える第２のチータ値の対応する群に対して計算する方法。
4. ４．請求項３記載の方法において、Ｎは２またはそれ以上てある方法。
5. ５．請求項１記載の方法にかいて、過程Ｃにおいて、各第３のチータ値は、第２ のデータ値の対応する群中の異左る第２のチータ値の数に応答する方法。
6. ６．請求項１記載の方法において、第２のデータ値の各対応する群に対して、平 均の第２のデータ値を計算する過程を更に備え、過程Ｃにおいて、各第３のデー タ値は平均第２のデータ値の対応する群中の異なる平均第２のデータ値の数に応 答する方法。
7. ７．請求項６記載の方法において、各平均第２のチータ値を第２のチータ値のＮ ×Ｎアレイを備える第２のデータ値の対応する群に対して計算する方法。
8. ８．請求項７記載の方法において、Ｎは２またはそれ以上である方法。
9. ９．請求項１記載の方法において、 （ｅ）おのえの、第１のチータ値のアレイにより示されるそれぞれの映像部分に おける強さ（傾きモジユラス）の大きさに応答する第４のデータ値のアレイを計 算する過程と、 （ｆ）各第４のデータ値を請求項１の過程（ｄ）の前のそれぞれの第３のデータ 値に組合わせることにより、検査される物品を第３のデータ値と第４のデータ値 の組合わせにより特徴づける過程と、 て更に構成される方法。
10. １０．請求項９記載の方法において、前記第４のデータ値のアレイを過程（ｆ） の前に平滑にする方法。
11. １１．請求項９記載の方法において、前記第４のデータ値を過程（ｆ）の前に変 換する方法。
12. １２．請求項９記載の方法において、第３のデータ値と第４のデータ値のそれぞ れの値を一緒に掛合わすことにより第３のチータ値と第４のデータ値を組合わせ る方法。
13. １３．請求項１２記載の方法において、検査される物品を、第３のデータ値と第 ４のデータ値の積であつて、所定の値範囲内てある積の数をカワントすることに より特徴づける方法。
14. １４．請求項１２記載の方法において、前記第３のデータ値と前記第４のデータ 値の少くとも１つを、前記第３のデータ値と前記第４のデータ値のそれぞれ１つ を組合わせる前に、所定のやり方ておのおの変換する方法。
15. １５．請求項１４記載の方法において、第４のデータ値を第３のチータ値に組合 わせる前に第４のチータ値を平滑にする方法。
16. １６．請求項１記載の方法において、各第２のチータ値を第１のチータ値の対応 するＮ×Ｎの二次元アレイから計算する方法。
17. １７．請求項１６記載の方法にかいて、Ｎは少くとも２である方法。
18. １８．請求項１６記載の方法において、Ｎは２である方法。
19. １９．請求項１記載の方法において、第１のチータ値の前記フレイを過程（ｂ） の前に平滑にする方法。
20. ２０．請求項１記載の方法において、前記第１のデータ値を過程（ｂ）の前に変 換する方法。
21. ２１．請求項１記載の方法において、前記第２のチータ値を過程（ｃ）の前に変 換する方法。
22. ２２．請求項１記載の方法において、第３のデータ値の前記アレイを過程（ｄ） の前に平滑にする方法。
23. ２３．請求項１記載の方法において、前記第３のデータ値を過程（ｄ）の前に変 換する方法。
24. ２４．検査される物品の映像がデジタル化されて、おのおの映像のそれぞれの画 素の強さに応答するデジタルデータ値である映像データ値のアレイを供給する種 類の電子式検査装置にかいて、 おのおのが映像データ値のそれぞれの群に対する強さの傾きの向きに応答する第 １のデータ値を計算する第１の手段と、 検査される物品を特徴づけるために前記第１のデータ値に、少くとも部分的に、 応答する第２の手段と、を備える電子式検査装置の改良。
25. ２５．請求項２４記載の改良において、前記第１の手段は第２のデータ値のアレ イを計算する手段であり、各第２のチータ値は、Ｎ×Ｎの映像チータ値のＮ×Ｎ のアレイを含む映像データ値のそれぞれ群に対する強さの傾きの向きに応答する 改良。
26. ２６．請求項２５記載の改良において、Ｎは３である改良。