JPH04122844A

JPH04122844A - 欠陥検査装置

Info

Publication number: JPH04122844A
Application number: JP2245412A
Authority: JP
Inventors: Hironori Okamura; 広紀岡村; Masakazu Iwasa; 岩佐　正和
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1992-04-23
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JP2691794B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、検査対象を走査して得られる画像信号をデジ
タル化した濃度信号を用いて欠陥の有無を検査する欠陥
検査装置に関するものである。

（発明の技術的背景）鋼板やプラスチックフィルムや紙などの表面を光学的に
走査して、その表面のキズあるいは内部の欠陥等を検出
する欠陥検査４１４が公知である。

ここに従来は検査対象を走査して得た画像信号を予め設
定されたしきい値と比較し、画像信号がこのしきい値に
より大きい、もしくは小さいと欠陥であると判断してい
た。

しかしこの方法では画像信号にノイズ成分が含まれてい
る場合に、このノイズ成分が欠陥と判断されてしまうこ
とがあり、欠陥検出精度が低下するという問題があった
。

（発明の目的）本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、検
査対象を走査して得た画像信号にノイズが含まれている
場合に、これらノイズの影響をなくし欠陥の検出精度を
高めることができる欠陥検査装置を提供することを目的
とする。

（発明の構成）本発明によればこの目的は、検査対象を走査して得た画
像信号をデジタル化した濃度信号を用いて検査対象の欠
陥を検出する欠陥検査装置において、少くとも背景濃度
を含む所定濃度範囲を一定濃度に変換する濃度階調変換
テーブルを出力するテーブル手段と、この濃度階調変換
テーブルを用いて前記濃度信号を濃度変換する濃度変換
手段と、この濃度変換後の濃度信号を多値化する多値化
手段と、この多値化した濃度信号が所定濃度レベルを超
える画像部分を欠陥として検出し欠陥信号を出力する欠
陥検出手段とを備えることを特徴とする欠陥検査装置、
により達成される。

ここに濃度変換後の濃度信号に微分フィルタによる空間
フィルタリング処理を施してから多値化するようにすれ
ば、欠陥の画像の輪郭が強調され、欠陥の検出精度はさ
らに向上する。微分フィルタによる空間フィルタリング
処理の後に、画像の平滑化処理を施せばノイズによる検
出は一層減り欠陥の検出精度はさらに向上する。

また濃度変換した濃度信号あるいは多値化した濃度信号
をモニタに表示できるようにすれば欠陥を目視できるか
らさらに都合がよい。

ここに濃度階調変換テーブルは単一のテーブルを用いて
もよいが、検査対象に応じて手動あるいは自動により変
換テーブルの背景濃度等の設定を変更可能にするのが望
ましい。また設定が異なる複数のテーブルを予め記憶し
ておき、検査対象に応じて手動あるいは自動により使用
するテーブルを選択するようにしてもよい。自動により
設定の変更あるいは使用テーブルの選択を行う場合には
、所定画像領域内の濃度ヒストグラムを用いて背景濃度
を求めることができる。

（作用）デジタル化した濃度信号は、濃度階調変換テーブルによ
り、背景濃度を含む所定濃度範囲に含まれるノイズが背
景濃度となる一定濃度に変換されるから、濃度変換後の
濃度信号には背景部分のノイズが無くなる。このため画
像の背景からノイズが消え、欠陥の検出精度が向上する
。また濃度変換後の濃度信号に微分フィルタによる空間
フィルタリング処理を施しても背景部分のノイズが強調
されることがなく、欠陥検出精度が向上する。

（実施例）第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は濃度階調変換テーブルの一実施例と入・出力濃度
信号を示す図である。

この実施例はモニタに表示される画像を見ながら手動に
より変換テーブルの設定を変更できるよ対象であり、供
給ロール１２から巻取りロール１４に巻取られる。１６
はレーザ光源である。この光源１６が射出するレーザ光
１８は、回転するポリゴナルミラー２０によって検査対
象１０の主走査ライン２２上に導かれ、この主走査ライ
ン２２上を左から右へ走査する。この主走査ライン２２
の近傍には導光ロッド２４が対向配置され、主走査ライ
ン２２上を走査したレーザ光１８の検査対象１０の表面
による反射光がこの導光ロッド２４内に入る。この導光
ロッド２４の両端には光電子増倍管（フォトマルチプラ
イヤ）　２６　（２６ａ、２６ｂ〕が取付けられ、導光
ロッド２４内に入った反射光の強度はこれら光電子増倍
管２６により検出される。

両光電子増倍管２６ａ、２６ｂの出力はプリアンプ（図
示せず）を経て加算器３０で加算され、アナログ画像信
号χが得られる。このアナログ画像信号χは検査対象１
００表面のもしくは内部の性状に対応した濃淡信号であ
る。

このアナログ信号χはＡ／Ｄ変換器３２において所定階
調（例えば２５６階調）のデジタル濃度信号ｙに変換さ
れる。この濃度信号ｙは濃度変換手段３４において濃度
階調が変換され、テレビモニタ３６に表示される。ここ
で濃度階調変換は、テーブル手段３８に記憶された例え
ば第２図に示す特性のテーブルが用いられる。この第２
図において横軸は入力される濃度信号ｙの濃度を示し、
縦軸は出力される濃度変換後の濃度信号Ｙを示す。これ
ら濃度信号ｙ１Ｙは例えば２５６階調とされる。またこ
のテーブルは、背景濃度Ｃを挟む両側に一定濃度幅ａ内
で一定濃度（例えば中間の濃度１２８）とし、この幅ａ
の外では傾きｂをもって最大（２５５）および最小濃度
（０）に変換するものである。

この実施例では手動設定手段４０によってこのテーブル
の設定値ａ、ｂ、ｃが変更可能となっている。すなわち
操作者はテレビモニタ３６の画像を見ながら背景領域の
ノイズが消えるようにこの設定手段４０を操作する。

また濃度変換後の濃度信号とは多値化手段４２において
所定のしきい値と比較されて多値化例えば二値化され、
所定のしきい値より大きい又は小さい時には欠陥検出手
段４４により欠陥と判断され欠陥信号が出力される。そ
の結果が欠陥の座標と共にプリンタなどの欠陥記録手段
４６に記録される。この欠陥信号は他の機器に送って別
の処理に利用してもよい。また欠陥検出手段４４により
欠陥と判断された部分を含む一定領域の多値化像をモニ
タ３６に出力してもよい。

第３図は第２実施例のブロック図、第４図は濃度ヒスト
グラム図である。この実施例のテーブル手段３８Ａは使
用する変換テーブルを濃度ヒストグラムを用いて自動で
設定するようにしたものである。すなわちＡ／Ｄ変換さ
れた濃度信号ｙに基づき、ヒストグラム手段５０は、一
定置像領域例えば−走査ライン上の濃度信号ｙの濃度ヒ
ストグラムを第４図のように求める。そしてこのヒスト
グラムから背景濃度判別手段５２は最大頻度が得られる
濃度を背景濃度Ｃとする。またこのヒストグラムから前
記第２図において説明した設定値ａ、ｂも求めることが
できる。例えば濃度分布の広がりの程度から背景に含ま
れるノイズのレベルに対応する設定値ａや欠陥の濃度レ
ベル分布に対応する設定値すを求める。この場合最大頻
度ｎ０の例えば半分の頻度ｎ０／２となる濃度範囲から
設定値ａを、また例えば上記ｎ０／２と１／１０の頻度
ｎ　ｏ　／　１０となる濃度の間の平均傾きもしくは最
大傾きから傾きｂを決めることができる。

このようにして設定値ａ％ｂ、ｃが求まると、テーブル
作成手段５４はまず設定値ａ、ｂによって変換テーブル
のパターンを求め、次にこのパターンの背景濃度レベル
に対応する設定値Ｃに一致させるようにテーブルを第２
図で左右方向に平行移動させる。濃度変換手段３４はこ
のようにして決めた変換テーブルを用いて入力濃度信号
ｙを変換し、濃度信号Ｙを得てテレビモニタ３６に表ポ
する。またあらかじめａおよびｂは設定しておき、ヒス
トグラムから求めたＣと合せ変換テーブルを設定させて
もよい。

またこの濃度信号Ｙは微分フィルタ５６により空間フィ
ルタリング処理され、欠陥の輪郭が強調される。この処
理は第５図に示すように処理対象画像の各画素毎にこの
画素を中心とした例えば３Ｘ３領域に空間フィルタＦを
重ね合せ、対応する画素どうしの積を求め、それらの総
和を出力値とする。この操作を左上の画素から右下の画
素までラスク走査順に行うものである。

このフィルタリング処理に用いる空間フィルタとしては
例えば第６図に示すような重み係数を持ったフィルタを
採用することができる。これは行方向微分用のフィルタ
△、ｆと列方向微分用のフィルタΔ、ｆとの２つのフィ
ルタを用い、両フィルタの出力の絶対値の和もしくは両
フィルタの出力のうち大きい方の値をもって最終的な出
力値とするものである。

このようなフィルタリング処理の結果、画像のχおよび
ｙ方向の輪郭が強調され、その後の多値化処理４２にお
ける欠陥検出精度が向上する。しかも濃度変換手段３４
により背景領域のノイズが消されているため、ノイズま
で強調されてしまうことはない。

第７図は第３実施例のブロック図である。この実施例は
、複数の異なるパターンの濃度階調変換テーブルを予め
メモリ（テーブルメモリ）に記憶したテーブル手段３８
Ｂを備え、使用するテーブルを選択手段４０Ｂにより手
動で選択できるようにした。すなわち操作者はテレビモ
ニタ３６に現れた画像を見て、背景からノイズが消えて
最も欠陥が見易くなる変換テーブルを手動で求めるもの
である。

またこの実施例では、濃度信号は微分フィルタ５６およ
び平滑手段５８を経て多値化される。ここに平滑手段５
８は濃度変換手段３４で消えずにかつ微分フィルタ５６
で微分処理されて強調された孤立点雑音を除去し、背景
と欠陥との区別を一層明確にするものである。すなわち
この平滑化処理は、例えば第８図に示すように各画素毎
にその画素を中心とした例えば３ｘ３のウィンドをまず
設け、このウィンド内で予め設定しておいた濃度しきい
値（例えば１２８）と比較する。この濃度しきい値を超
えた画素の数（画素数しきい値）がある一定数（例えば
４）以上あれば、この処理対象となった画素の値を１に
、そうでなければＯとすることにより二値化するもので
ある。

この第８図の平滑化手段では所定のしきい値と比較する
ことにより平滑化と二値化とを同時に行っているが、こ
れを別々に行うようにしてもよい。例えば第８図のウィ
ンドの各画素の濃度の中間値を処理対象となった画素の
濃度としたり（メデイアンフィルタ）、各画素の濃度の
平均値を対象画素の濃度にすることもできる。この場合
にはこれをさらに多値化手段４２で処理することが必要
である。

第９図はさらに第４実施例のブロック図である。この実
施例は第７図における変換テーブルの決定を自動で行う
ようにしたものである。すなわちこの選択手段４０Ｃは
第３図、第４図で説明したヒストグラム手段５０を用い
て少な（とも背景濃度Ｃの設定値を背景濃度判別手段５
２で求める。求めた設定条件に最も近い変換テーブルが
、多数の変換テーブルを記憶するテーブル手段３８Ｃか
ら読出され、このテーブルを用いて濃度変換が行われる
。

以上の実施例はレーザ光を検査対象表面を走査するフラ
イングスポット方式のものであるが、検査対象をその幅
方向に配置した棒状光源で照射し、その反射光を回転ミ
ラーを介して受光器で読取るフライングイメージ方式の
もの、あるいはラインセンサやエリヤセンサにより画像
を読取る方式のもの等であってもよい。

濃度変換テーブルは二次元のマツプとして記憶するもの
であってもよいが、−次または多次の方程式の形で記憶
するものであってもよい。Ａ／Ｄ変換器の量子化レベル
、微分フィルタの大きさや重み係数、平滑化手段のしき
い値等は検査対象に応じて自由に設定できるのが望まし
い。

以上の実施例では検出された欠陥情報をプリンタ等の記
録手段に記録するものであるが、フロッピーディスクや
光磁気ディスクのような記録媒体、ランプやブザー等視
覚系、接点信号、コンピュータや他の信号処理装置等へ
欠陥情報を適切なフォーマット及びレベルに変換した後
出力してもよい。

以上の各実施例では検査対象の表面に現れた欠陥を検出
するものとして説明しているが、本発明は表面を走査す
ることにより内部の欠陥を検出するものも包含する。例
えば鋼板の内部欠陥を磁気光学効果を用いて検出するも
のであってもよい。

これは、被検査材を交流磁界で磁化した時の欠陥からの
漏れ磁界を反射光の偏光の変化として検出するものであ
る。

（発明の効果）本発明は以上のように、背景濃度を含む所定濃度範囲を
一定濃度に変換するものであるから、背景に含まれるノ
イズを除去することができ、ノイズの影響を受けること
なく欠陥を正確に識別することが可能になる。（請求項
（１））。

ここに濃度変換テーブルは１種類のみ使用するものであ
ってもよいが、検査対象が変化する場合などには、変換
テーブルの設定を手動により変更できるようにしたり（
請求項（２１）　、ヒストグラムにより自動で変更でき
るようにするのが望ましい（請求項（３））。

また複数の変換テーブルを予め記憶しておき（請求項（
４１）　、その中の１つを手動あるいは自動で選択する
ように構成しても、各種の検査対象に対応できる（請求
項＋５１　、ｆ６］　）。

また濃度変換した濃度信号に微分フィルタによる空間フ
ィルタリング処理を施すことにより、欠陥の輪郭を強調
し、欠陥の検出精度を向上させることができる（請求項
（７））。さらにこの空間フィルタリング処理後の濃度
信号をさらに平滑化処理すれば、濃度変換手段３４で消
えずに残りその後の微分処理により強調されることにな
った孤立点雑音の除去が可能であり、欠陥検出精度はさ
らに向上する（請求項（８））。ここに濃度変換した４
゜濃度信号や多値化した濃度信号をモニタに表示するよう
にすれば、欠陥の画像も同時に目視でき都合がよい〔請
求項＋９１　、　ｆｌｏｌ）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は濃度階調変換テーブルの一実施例と入・出力濃度
信号を示す図である。　第３図は第２実施例のブロック
図、第４図は濃度ヒストグラム図である。第５図は空間
フィルタリング処理の説明図、第６図は微分フィルタの
例を示す図、第７図は第３実施例のブロック図、第８図
は平滑化処理の説明図、第９図は第４実施例のブロック
図である。１０・・・検査対象、３４・・・濃度変換手段、３６・・・モニタ、３８．３８Ａ−Ｃ・・・テーブル手段、４０・・−設定
手段、４０Ｂ、４０Ｃ・・・選択手段、４２・・・多値化手段、４４・・・欠陥検出手段、５６・・・空間フィルタリング手段、５８・・・平滑手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）検査対象を走査して得た画像信号をデジタル化し
た濃度信号を用いて検査対象の欠陥を検出する欠陥検査
装置において、少くとも背景濃度を含む所定濃度範囲を一定濃度に変換
する濃度階調変換テーブルを出力するテーブル手段と、
この濃度階調変換テーブルを用いて前記濃度信号を濃度
変換する濃度変換手段と、この濃度変換後の濃度信号を
多値化する多値化手段と、この多値化した濃度信号が所
定濃度レベルを超える画像部分を欠陥として検出し欠陥
信号を出力する欠陥検出手段とを備えることを特徴とす
る欠陥検査装置。
（２）テーブル手段は、濃度階調変換テーブルを手動に
より設定可能にした請求項（１）の欠陥検査装置。
（３）テーブル手段は、所定画像領域に対する濃度信号
の濃度ヒストグラムを求め、このヒストグラムから濃度
階調変換テーブルを自動で設定する請求項（１）の欠陥
検査装置。
（４）テーブル手段は、予め記憶された複数の濃度階調
変換テーブルの中の１つを選択して出力する請求項（１
）の欠陥検査装置。
（５）テーブル手段は、手動により濃度階調変換テーブ
ルを選択する請求項（４）の欠陥検査装置。
（６）テーブル手段は、所定画像領域に対する濃度信号
の濃度ヒストグラムを用いていずれかの濃度階調変換テ
ーブルを選択する請求項（４）の欠陥検査装置。
（７）請求項（１）〜（６）のいずれかの欠陥検査装置
において、濃度変換手段で濃度変換した濃度信号に微分フィルタに
よる空間フィルタリング処理を施す空間フィルタリング
手段を備え、この空間フィルタリング処理後の濃度信号
を用いて多値化する欠陥検査装置。
（８）請求項（７）の欠陥検査装置において、空間フィ
ルタリング処理後の濃度信号をさらに平滑化する平滑手
段を備え、この平滑化した濃度信号を用いて多値化する
欠陥検査装置。
（９）濃度変換手段で濃度変換した濃度信号を表示する
モニタを備え、欠陥の画像を目視可能にした請求項（１
）〜（８）のいずれかの欠陥検査装置。
（１０）濃度変換手段で濃度変換した濃度信号を多値化
した濃度信号を表示するモニタを備え、欠陥の画像を目
視可能にした請求項（１）〜（８）のいずれかの欠陥検
査装置。