JPH04350546A - 異物検出方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形品等の被検査物を
テレビカメラ等で撮像し、画像としてメモリに貯え、こ
の画像をコンピュータ等で処理を施し、被検査物に存在
する異物を刻印文字等の特定パターンと識別して検出す
ると共に、被検査物の刻印文字等の特定パターンの有無
の検出する異物検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の異物検出方法としては、特願平１
−６３１２０号で提案された方法を用いて行っていた。 この異物検出方法では、被検査物を撮像して得られた画
像上で検査領域を設定し、検査領域内で欠陥候補点とし
てのエッジフラッグを検出し、そのエッジフラッグ点の
近傍での原画像における濃度変化を検出して異物を検出
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法であると、検査領域内に刻印文字などの特定パターン
が存在すると、異物として認識してしまい、不良と判定
されてしまう恐れがあった。つまり、上記方法では刻印
文字などの特定パターンを異物と識別することができな
いものであった。従って、刻印文字などの特定パターン
の有無を検出することもできなかった。

【０００４】本発明は上述の点に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、特定パターンと異物と
を識別して異物の検出を行うことができ、しかも特定パ
ターンの有無も検出できる異物検出方法を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、特定パターンと異物の識別が困難であ
る場合に、検査領域内をラスタ走査してエッジフラッグ
を探索し、各エッジフラッグの持つ微分値から欠陥候補
点を求め、この欠陥候補点の近傍のエッジフラッグを探
して隣接する欠陥候補点を順次求め、連続する欠陥候補
点のカウント値が基準以上になれば異物と判定している
。

【０００６】なお、近傍画素間の濃度差が所定値より大
きいエッジフラッグ点の微分値の加算値を求め、欠陥候
補点のカウント値あるいは微分値の加算値のいずれかが
基準値以上であれば異物と判定するようにしてもよい。

【０００７】

【作用】本発明は、上述の処理を行うことにより、異物
と特定パターンとで異なる特徴を抽出して異物と特定パ
ターンとの識別を行い、異物を確実に検出するようにし
たものである。しかも、異物と特定パターンとを識別で
きることにより、特定パターンの有無も検出することが
できるようになっている。

【０００８】

【実施例】

（実施例１）本発明では、第１図に示すように、検査対
象物をテレビカメラ等の画像入力装置１により撮像し、
各画素の濃度をＡ／Ｄ変換部２においてデジタル信号に
変換した後、前処理部３において以下の前処理を行うこ
とにより、Ａ／Ｄ変換部２より得られる原画像のほかに
、微分画像、微分方向コード画像、エッジ画像を得る。

【０００９】この前処理ではまず微分・稜線抽出処理を
行う。本アルゴリズムでは、画像処理の第１段階として
３×３画素の局所並列ウインドウを用いて空間微分処理
を行う。この処理の概念を図２に示す。注目する画像Ｅ
と、その画素Ｅの周囲の８画素Ａ〜Ｄ，Ｆ〜Ｉからなる
３×３画素の局所並列ウインドウＷを入力画像としての
原画像に設定する。ここで、Ａ〜Ｉは各画素の８ビット
濃度値である。上記画素Ｅの縦方向・横方向の濃度変化
を夫々ΔＶ，ΔＨとすると、 ΔＶ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）−（Ｇ＋Ｈ＋Ｉ）　　　　…（１
）ΔＨ＝（Ａ＋Ｄ＋Ｇ）−（Ｃ＋Ｆ＋Ｉ）　　　　…（
２）となる。この画素Ｅの微分絶対値｜ｅ｜Ｅ　は、｜
ｅ｜Ｅ　＝（ΔＶ２　＋ΔＨ２）１／２…（３）となる
。また、画素Ｅの微分方向値∠ｅＥ　は、∠ｅＥ　＝ｔ
ａｎ−１（ΔＶ／ΔＨ＋π／２）　　…（４）となる。

【００１０】つまり、画素Ｅを中心とする周囲の８画素
のデータを同時に取り出し、上記演算を行い、その結果
を画素Ｅのデータとする。以上の計算を２５６×２５６
画素の全画面について行うことによって、画面内の物体
の輪郭や欠陥などの濃度変化の大きい部分と、その変化
の方向を抽出することができる。なお、（３）式の｜ｅ
｜Ｅ　をすべての画素について濃度（明るさ）で表した
画像を微分画像と呼び、（４）式の∠ｅＥ　をコード化
して表した画像を微分方向コード画像と呼ぶ。

【００１１】次に、この微分画像に対して稜線抽出処理
を行う。図３（ａ）が微分絶対値の画像の例である。こ
の画像における山の高い部分は原画像での濃度変化が大
きいことを示している。濃度変化が緩やかな部分では、
これらの山のすそ野が広がり輪郭線が太くなってしまう
。そこで、図３（ｂ）に示すように、これらの山の稜線
のみを抽出する。この処理が稜線抽出処理である。

【００１２】なお、実際には各画素の微分絶対値に着目
し、周囲画素の微分絶対値よりも大きなものを稜線とす
る。ここまでの処理により、微分絶対値画像中の値の大
小にかかわらず、すべての稜線が抽出される。従って、
この稜線の中にはノイズなどによる不要な小さな山（図
３（ｂ）中ａ，ｃ）まで含まれているので、図３（ｂ）
のように、予め定められたしきい値ＳＬによりスライス
することにより、ａ，ｃを取り除く。従って、最終的に
はｂ，ｂ’の太線のみが抽出される。

【００１３】上記微分・稜線抽出処理により大きい山の
稜線（以下、エッジと呼ぶ）が抽出されるが、この稜線
は図３（ｂ）に示すように不連続になりやすい。そこで
、次にエッジ延長処理と呼ばれる処理を行い、Ａ点から
Ｂ点を図３（ｂ）中の点線で示すように接続する。この
処理では次の評価関数ｆ（ｅｊ　）を算出する。 　　ｆ（ｅｊ　）＝｜ｅｊ　｜・ｃｏｓ（∠ｅｊ　−∠
ｅ０　）　　　　　　　　　　　　・ｃｏｓ（（ｊ−１
）π／４−∠ｅ０　）　　　　…（５）ここで、ｅ０　
：中心画素濃度（図２のＥ）の微分データｅｊ　：隣接
画素（図２のＥを除くＡ〜Ｉ）の微分データこの評価関
数の値が大きいほど、その方向のエッジを伸ばしやすい
ことを意味している。

【００１４】このエッジ延長処理では、図３（ｂ）のＡ
点を始点として隣接画像に対し、順次（５）式の評価関
数を算出し、その最大値を示す方向へ延長して行き、Ｂ
点でもともとのエッジと衝突したならば処理を止める。 このとき得られるエッジは、原画像上の明るさの変化点
を線画で表したものである。ここで、原画像から明るさ
の変化点を輪郭として抽出した線画像を、エッジ画像と
呼ぶ。

【００１５】以上の処理により、夫々微分画像、微分方
向コード画像、エッジ画像が得られる。これらの画像の
構成を図４を用いて説明する。図４において、４枚の画
像上のアドレスは共通とし、任意の点Ｐ（ｘ，ｙ）と設
定する。原画像ｆ１　は入力された濃淡画像で、通常８
ビット（２５６階調）の明るさのレベルで表される。点
Ｐでの明るさａは、 ａ＝ｆ１　（ｘ，ｙ）　　　　　　　　（０≦ａ≦２５
５）とおく。

【００１６】微分画像ｆ２　における微分値の階調を例
えば６ビットとすると、点Ｐでの微分値ｂは、ｂ＝ｆ２
　（ｘ，ｙ）　　　　　　　　（０≦ａ≦６３）と表さ
れる。微分方向コード画像ｆ３　における微分方向を例
えば１６方向でコード化すれば、点Ｐにおける微分方向
コードｃは、 ｃ＝ｆ３　（ｘ，ｙ）　　　　　　　　（０≦ａ≦１５
）と書ける。

【００１７】エッジ画像ｆ４　においては、原画像上の
明るさの変化点を線画として抽出した１ビットの画像で
あるので、線画の部分が　”１”，背景が　”０”とな
っている。そこで、　”１”である画素をエッジフラッ
グと呼び、点Ｐがエッジフラッグであるとき、ｆ４　（
ｘ，ｙ）＝１ となり、背景であるとき、 ｆ４　（ｘ，ｙ）＝０ と表される。

【００１８】次に、特定パターンあるいは異物を検出す
る処理について説明図する。なお、以下の説明では特定
パターンとして刻印文字を検出する場合について説明す
る。この処理を行う場合、被検査物Ｘ内の刻印文字が発
生する領域に図５に示す任意形状の検査領域Ｍを設定す
る。なお、図５中のＹは異物を示す。次に、微分画像ｆ
２　上で、検査領域Ｍ内の各画素の微分値を、ｆ２　（
ｘｊ　，ｙｊ　）＝ｂｉｊ　　　　　…（６）ここで、
ｉ＝１，２，３，… ｊ＝１，２，３，… とする。

【００１９】次に、検査領域Ｍ内の微分値の総和ＡをＡ
＝Σｂｉｊ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　…（７）とし、検査領域Ｍ内の平均微分値Ｌを Ｌ＝Ａ／（ｉ×ｊ）　　　　　　　　　　　　　　…（
８）として算出する。

【００２０】もし、検査領域Ｍ内に、刻印文字あるいは
異物が存在している場合には、 （１）　　平均微分値Ｌが大きい（刻印文字が無いとき
に比べて） （２）　　拡散照明を用いてあるので、コントラストの
ある異物の平均微分値は刻印文字よりも大きい。 という特徴がある。

【００２１】この点を利用して、刻印文字の有無を検出
する検査用しきい値Ｓ１　と、コントラストのある異物
を検出する検査用しきい値Ｓ２　を予め設定しておき、
これらしきい値Ｓ１　，Ｓ２　と平均微分値Ｌとの比較
を行う。 　　ここで、　　　　　　Ｌ＜Ｓ１　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（９）が成立
すれば、検査領域Ｍ内には刻印文字及び異物が存在しな
いと判定する。

【００２２】 　　また、　　　　　　　　Ｓ２　＜Ｌ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１０）が
成立すれば、検査領域Ｍ内に異物が存在すると判定し、
その被検査物は不良とする。 　　しかし、　　　　　　Ｓ１　＜Ｌ＜Ｓ２　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　…（１１）が成立し
た場合、検査領域Ｍ内に刻印文字あるいは異物が存在す
るかどうか分からない。

【００２３】そこで、この時には検査領域Ｍ内をさらに
探索し、刻印文字および異物のどちらが存在しているか
を判定する処理を行う。この処理では、エッジ画像ｆ４
　上で設定された検査領域Ｍ内を図６に示す方向でラス
タ走査を開始し、エッジフラッグが存在する点、すなわ
ちｆ４　（ｘ，ｙ）＝１となる点を求める。

【００２４】このラスタ走査により最初に求められたエ
ッジフラッグが存在する点をＱ０　（ｘ０　，ｙ０　）
とすると共に、このラスタ走査により求められるエッジ
フラッグが存在する各点をＱｉ　（ｘｉ　，ｙｉ　）と
する。但し、ｉ＝０，１，２，３，…である。このラス
タ走査により求めたエッジフラッグＺを図７に示す。ま
た、この各点Ｑｉ　（ｘｉ　，ｙｉ　）の微分画像ｆ２
　上での値を、ｆ２　（ｘｋ　，ｙｋ　）＝ｂｋ　　　
　　　　　　…（１２）但し、ｋ＝０，１，２，３，… とおく。この各点の持つ微分値ｂｋ　と予め設定された
微分しきい値Ｓ３　とを比較し、 ｂｋ　＞Ｓ３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　…（１３）が成立した場合は、そ
のエッジフラッグ点Ｑｉ　（ｘｉ　，ｙｉ　）を欠陥候
補点とする。

【００２５】そして、上記ラスタ走査を検査領域Ｍ内に
ついて行い、全欠陥候補点を抽出する。次に、抽出され
た欠陥候補点を中心として図８に示す３×３の近傍探索
マスクを設定し、欠陥候補点から図示する矢印で示す順
番でエッジ画像ｆ４　上を探索し、隣接する画素にエッ
ジフラッグが存在するかどうか検査する。

【００２６】もし、隣接する画素にエッジフラッグが存
在し、そのエッジフラッグが欠陥候補点であれば、今度
はその欠陥候補点を中心に３×３の近傍探索マスクを設
定し、前回に探索した画素以外の画素を順に探索してい
く。この際に近傍探索マスクによる探索で求められた欠
陥候補点は開始点も含めてカウントしていく。このカウ
ント値をＢとする。そして、近傍探索マスク内に隣接す
るエッジフラッグが存在しない場合、この処理を中止し
、この探索により求められたカウント値Ｂを予め設定さ
れた隣接する欠陥候補点しきい値Ｓ４　と比較する。

【００２７】 　　ここで、　　　　　　　　Ｂ＞Ｓ４　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　…（１４）が成立すると
、検査領域Ｍ内に異物が存在していると判定し、その被
検査物を不良とする。以上の動作をまとめたフローチャ
ートを図９に示す。被検査物を照射する照明としては、
拡散照明を用いているため、被検査物表面の明るさは均
一になっている。従って、刻印された文字の凹凸の部分
の微分値は平均微分値Ｌに近い値を示す。 これは、検査領域Ｍを文字の大きさぎりぎりに設定して
いるためである。

【００２８】しかし、異物が検査領域Ｍ内に存在する場
合には、小さい欠陥でも異物自体の微分値が大きいため
、検査領域Ｍ内の平均微分値Ｌを引き上げてしまい、文
字が存在しているときと同様の値を示す場合がある。 そこで、このような場合には次のようにして異物と刻印
文字との識別を行う。つまり、検査領域Ｍ内に異物が存
在すれば、局所的に微分値が大きくなるという特徴があ
るので、（１３）式を用いて異物の抽出を行い、その連
続性を調べる。異物の場合には、ノイズ的に欠陥候補点
が存在し、連続性を持たないので、刻印文字との識別が
できる。

【００２９】そして、これにより異物でなければ、刻印
文字の有無の検出を行う。 （実施例２）以下、本発明の他の実施例について説明す
る。なお、本実施例の場合は（１３）式までの処理は上
記実施例１と同じであり、本実施例の場合にはその後の
処理が異なる。

【００３０】上記（１３）式が成立した各点Ｑｉ　（ｘ
ｉ　，ｙｉ　）の微分方向コード画像ｆ３　上での値を
、 ｆ３　（ｘｉ　，ｙｉ　）＝Ｃｑ　　　　　　　　　…
（１５）ここで、ｑ＝０，１，２，３，… とおく。

【００３１】次に、原画像ｆ１　上に微分方向コードＣ
ｑ　に対して垂直方向の任意の対称位置にある複数対（
後述する説明では２対とする）の画素の濃度値を測定す
るために、図１０に示すマスク（以下、このマスクをス
ティックマスクと呼ぶ）を設定する。いま、スティック
マスク内の２対の各画素のアドレスを、点Ｒ２　（ｘｉ
＋ｍ　，ｙｉ＋ｍ　），点Ｒ１　（ｘｉ＋ｎ　，ｙｉ＋
ｎ　），点Ｓ１　（ｘｉ−ｎ　，ｙｉ−ｎ　），点Ｓ２
　（ｘｉ−ｍ　，ｙｉ−ｍ　）とする。

【００３２】また、各点の濃度を 　　　　Ｒ２　＝ｆ１　（ｘｑ＋ｍ　，ｙｑ＋ｍ　）＝
ｓ　　　　　　　　　　…（１６）　　　　Ｒ１　＝ｆ
１　（ｘｑ＋ｎ　，ｙｑ＋ｎ　）＝ｔ　　　　　　　　
　　…（１７）　　　　Ｓ１　＝ｆ１　（ｘｑ−ｎ　，
ｙｑ−ｎ　）＝ｕ　　　　　　　　　　…（１８）　　
　　Ｓ２　＝ｆ１　（ｘｑ−ｍ　，ｙｑ−ｍ　）＝ｖ　
　　　　　　　　　…（１９）とする。

【００３３】次に、点Ｒ２　−Ｓ２　，Ｒ１　−Ｓ１　
間の濃度差を求め、この値と濃度差のしきい値Ｓ５　と
比較する。 　　このとき、　　　　｜ｓ−ｖ｜＞Ｓ５　　　　　　
　　　　　　　　　…（２０）　　　　　　　　　　　
　　　　　｜ｔ−ｕ｜＞Ｓ５　　　　　　　　　　　　
　　　…（２１）のどちらか一方を満たせば、そのエッ
ジフラッグ点Ｑｉ　（ｘｉ　，ｙｉ　）を欠陥候補点と
してカウントする。このときのカウント値をＣとする。

【００３４】また、上記（２０），（２１）式のどちら
かを一方を満足したエッジフラッグ点Ｑｉ　（ｘｉ　，
ｙｉ　）の微分画像ｆ２　上での微分値をｆ２　（ｘｉ
　，ｙｉ　）＝Ｄｑ　　　　　　　　　…（２２）とし
、その微分値を加算していく。そして、その加算値をＤ
とおく。これを、検査領域Ｍ内について行い、全欠陥候
補点を抽出し、以上の処理を行う。

【００３５】次に、欠陥候補点のカウント値Ｃと、カウ
ント値のしきい値Ｓ６　との比較、及び微分値の加算値
Ｄと、加算値のしきい値Ｓ７　との比較する。 　　このとき、　　　　　　　　　　Ｃ＞Ｓ６　　　　
　　　　　　　　　　　　　…（２３）　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　Ｄ＞Ｓ７　　　　　　
　　　　　　　　　　　…（２４）のいずれかを一方を
満たせば、検査領域Ｍ内に異物が存在すると判定する。 つまり、異物が文字と違って、局所的に微分値が大きく
、コントラストもあるという特徴があるので、このこと
を利用して、しきい値の設定を行い、文字と異物との識
別を行うのである。図１１に上記動作をまとめたフロー
チャートを示す。

【００３６】

【発明の効果】本発明は上述のように、特定パターンと
異物の識別が困難である場合に、検査領域内をラスタ走
査してエッジフラッグを探索し、各エッジフラッグの持
つ微分値から欠陥候補点を求め、この欠陥候補点の近傍
のエッジフラッグを探して隣接する欠陥候補点を順次求
め、連続する欠陥候補点のカウント値が基準以上になれ
ば異物と判定しているので、異物と特定パターンとで異
なる特徴を抽出して異物と特定パターンとの識別を行い
、異物を確実に検出でき、しかも異物と特定パターンと
を識別できるので、特定パターンの有無も検出すること
もできる。

【００３７】また、近傍画素間の濃度差が所定値より大
きいエッジフラッグ点の微分値の加算値を求め、欠陥候
補点のカウント値あるいは微分値の加算値のいずれかが
基準値以上であれば異物と判定しても、異物と特定パタ
ーンとで異なる特徴を抽出して異物と特定パターンとの
識別を行い、異物を確実に検出でき、特定パターンの有
無も検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の方法を適用する装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】同上の第１段階の空間微分処理の説明図である
。

【図３】同上の稜線抽出・エッジ延長処理の説明図であ
る。

【図４】同上で取り扱う画像を示す説明図である。

【図５】検査領域の設定方法の説明図である。

【図６】検査領域をラスタ走査して欠陥候補点を探索す
る方法の説明図である。

【図７】ラスタ走査により求めたエッジフラッグを示す
説明図である。

【図８】近傍探索マスクを設定して欠陥候補点を探索す
る方法の説明図である。

【図９】同上の実施例１の動作をまとめたフローチャー
トである。

【図１０】他の実施例における欠陥候補点を求める方法
の説明図である。

【図１１】同上の動作をまとめたフローチャートである
。

【符号の説明】

１　　テレビカメラ ３　　前処理部 ８　　演算処理部 ９　　画像メモリ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被検査物を撮像して得られた画像上で
   検査領域を設定し、検査領域内の全画素から平均微分値
   を求め、予め設定したしきい値と比較することにより特
   定パターンあるいは異物を検出する異物検出方法におい
   て、特定パターンと異物の識別が困難である場合に、検
   査領域内をラスタ走査してエッジフラッグを探索し、各
   エッジフラッグの持つ微分値から欠陥候補点を求め、こ
   の欠陥候補点の近傍のエッジフラッグを探して隣接する
   欠陥候補点を順次求め、連続する欠陥候補点のカウント
   値が基準以上になれば異物と判定して成ることを特徴と
   する異物検出方法。
2. 【請求項２】　　近傍画素間の濃度差が所定値より大き
   いエッジフラッグ点の微分値の加算値を求め、欠陥候補
   点のカウント値あるいは微分値の加算値のいずれかが基
   準値以上であれば異物と判定することを特徴とする請求
   項１記載の異物検出方法。