JPH06258057A - 製品の欠陥検査方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば大きな凹凸模様が形成されているよう
な製品において、その凹部中又は凸部中に存在する大き
な欠点であっても簡単な画像処理手法で高速にしかも的
確かつ容易に検出できるようにする。 【構成】 原画像データについて、縦横所定画素数の大
判定画素領域Ｍごとにその中の最大の階調値を求めてそ
の求めた最大階調値に置換することにより影を収縮させ
た後、その画像データと原画像データとの階調差を各画
素ごとに算出し、その差分処理後の画素データについ
て、大判定画素領域Ｍの画素数より少ない縦横所定画素
数の小判定画素領域Ｎごとにその中の中間の階調値を求
めてその求めた中間階調値に置換することによりスムー
ジングを行い、そのスムージング処理後の各画素データ
を２値化して各画素ごとに欠点の有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製品の欠陥の有無を画
像処理技術を利用して検査する方法とその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】日本工業出版株式会社発行『画像ラボ』
１９９０年１１月号第５６〜６３頁には、検査対象の製
品をＣＣＤカメラで撮影して１画面につき例えば水平方
向５１２画素、垂直方向４４８画素の分解能で１画素当
たり例えば２５６階調の濃淡値として画像メモリに記憶
した後、その記憶画像を濃淡の膨張と収縮という濃淡モ
フォロジー手法で画像処理することによって製品の良否
検査を行う方法が開示されている。

【０００３】この方法のアルゴリズムを要約すると、次
の(1) から(5) の手順で構成される。 (1) 画像メモリに記憶された１画面の原画像データにつ
いて、縦横所定画素数の判定画素領域ごとにその中の最
大の階調値（最も明るい階調値）を求め、当該判定画素
領域中の各画素の階調値をその求めた最大階調値に置換
することを、判定画素領域を順次移行させながら全画素
について行う膨張処理。この処理により、周囲より明る
い画素が膨張する一方、暗い画素が収縮する。 (2) その影収縮処理後の画像データについて、上記判定
画素領域中で最も小さい階調値を求め、当該判定画素領
域中の各画素の階調値をその求めた最大階調値に置換す
ることを、判定画素領域を順次移行させながら全画素に
ついて行う収縮処理。この処理では、上記(1) の処理と
は逆に、周囲より暗い画素が膨張する一方、明るい画素
が収縮する。 (3) 上記(2) 処理後の画像データと画像メモリに記憶さ
れた原画像データとの階調差を各画素ごとに算出する差
分処理。 (4) その差分処理後の各画素データを２値化して各画素
ごとに欠点の有無を判定する２値化処理。 (5) その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする欠陥
判定処理。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法は、
そもそも明るい画像内部に存在する小さい暗い欠点部
分、及び逆に暗い画像内部に存在する小さい明るい欠点
部分を、原画像パターンを崩さずに除去することを意図
して提案されたものであるため、製品に例えば大きな凹
凸模様が形成されているような場合、その模様の凹部中
又は凸部中に存在する比較的小さい暗い又は明るい欠点
（例えば、光に対する屈折性又は遮光性をもった異物）
については検出できるものの、大きな欠点については凹
凸模様との識別が困難であるため検出不可能である。

【０００５】本発明の第１の目的は、例えば大きな凹凸
模様が形成されているような製品において、その凹部中
又は凸部中に存在する大きな欠点であっても簡単な画像
処理手法で高速にしかも的確かつ容易に検出できるよう
にすることにある。本発明の第２の目的は、凹部中又は
凸部中に存在する比較的小さい欠点も検出できるように
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本発明による欠陥検査方法は、投光器からの光
を製品に照射してその透過光又は反射光をイメージセン
サで受光し、該イメージセンサからの各画素の階調値を
画像メモリに記憶した後、次の手順で画像解析処理を行
う。 (1) 画像メモリに記憶された１画面の原画像データにつ
いて、縦横（垂直方向及び水平方向）所定画素数の大判
定画素領域Ｍごとにその中の最大の階調値を求め、当該
大判定画素領域Ｍ中の各画素の階調値をその求めた最大
階調値に置換することを、大判定画素領域Ｍを順次移行
させながら全画素について行う影収縮処理。 (2) その影収縮処理後の画像データと前記画像メモリに
記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算出
する差分処理。 (3) その差分処理後の画素データについて、前記大判定
画素領域Ｍの画素数より少ない縦横所定画素数の小判定
画素領域Ｎごとにその中の中間の階調値を求め、当該小
判定画素領域Ｎ中の各画素の階調値をその求めた中間階
調値に置換することを、小判定画素領域Ｎを順次移行さ
せながら全画素について行うスムージング処理。 (4) そのスムージング処理後の各画素データを２値化し
て各画素ごとに欠点の有無を判定する２値化処理。 (5) その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする欠陥
判定処理。

【０００７】また、第２の目的を達成するため、次の手
順で画像解析処理を行う。 (1) 画像メモリに記憶された１画面の原画像データにつ
いて、縦横所定画素数の大判定画素領域Ｍごとにその中
の最大の階調値を求め、当該大判定画素領域Ｍ中の各画
素の階調値をその求めた最大階調値に置換することを、
大判定画素領域Ｍを順次移行させながら全画素について
行う影収縮処理。 (2) その影収縮処理後の画像データについて、大判定画
素領域Ｍ中で最も小さい階調値を求め、当該大判定画素
領域Ｍ中の各画素の階調値をその求めた最大階調値に置
換することを、大判定画素領域Ｍを順次移行させながら
全画素について行う影膨張処理。 (3) その影膨張処理後の画像データと前記画像メモリに
記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算出
する第１の差分処理と、 (4) その差分処理後の各画素データを２値化して各画素
ごとに欠点の有無を判定する第１の２値化処理。 (5) その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする第１
の欠陥判定処理。 (6) 前記影収縮処理後の画像データと前記画像メモリに
記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算出
する第２の差分処理。 (7) その差分処理後の画素データについて、前記大判定
画素領域Ｍの画素数より少ない縦横所定画素数の小判定
画素領域Ｎごとにその中の中間の階調値を求め、当該小
判定画素領域Ｎ中の各画素の階調値をその求めた中間階
調値に置換することを、小判定画素領域Ｎを順次移行さ
せながら全画素について行うスムージング処理。 (8) そのスムージング処理後の各画素データを２値化し
て各画素ごとに欠点の有無を判定する第２の２値化処
理。 (9) その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする第２
の欠陥判定処理。

【０００８】前記第１及び第２の２値化処理は、１画面
中の一定の検査範囲についてのみ実施すれば良い。

【０００９】本発明による欠陥検査装置は、投光器から
の光を製品に照射してその透過光又は反射光をイメージ
センサで受光し、該イメージセンサからの各画素の階調
値を画像メモリに記憶した後、コンピュータを利用した
次の手段によって画像解析処理を行う。 (1) 画像メモリに記憶された１画面の原画像データにつ
いて、縦横所定画素数の大判定画素領域Ｍごとにその中
の最大の階調値を求め、当該大判定画素領域Ｍ中の各画
素の階調値をその求めた最大階調値に置換することを、
大判定画素領域Ｍを順次移行させながら全画素について
行う影収縮処理手段。 (2) その影収縮処理後の画像データについて、大判定画
素領域Ｍ中で最も小さい階調値を求め、当該大判定画素
領域Ｍ中の各画素の階調値をその求めた最大階調値に置
換することを、大判定画素領域Ｍを順次移行させながら
全画素について行う影膨張処理手段。 (3) その影膨張処理後の画像データと前記画像メモリに
記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算出
する第１の差分処理手段。 (4) その差分処理後の各画素データを２値化して各画素
ごとに欠点の有無を判定する第１の２値化処理手段。 (5) その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする第１
の欠陥判定処理手段。 (6) 前記影収縮処理後の画像データと前記画像メモリに
記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算出
する第２の差分処理手段。 (7) その差分処理後の画素データについて、前記大判定
画素領域Ｍの画素数より少ない縦横所定画素数の小判定
画素領域Ｎごとにその中の中間の階調値を求め、当該小
判定画素領域Ｎ中の各画素の階調値をその求めた中間階
調値に置換することを、小判定画素領域Ｎを順次移行さ
せながら全画素について行うスムージング処理手段。 (8) そのスムージング処理後の各画素データを２値化し
て各画素ごとに欠点の有無を判定する第２の２値化処理
手段。 (9) その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする第２
の欠陥判定処理手段。 (10)前記第１及び第２の欠陥判定処理手段の一方でも欠
陥有りと判定したとき製品を排除するための信号を出力
する排除信号出力手段。

【００１０】

【作用】今、影による階調値の大小を濃淡として説明す
ると、原画像データを影収縮処理した後、影膨張処理
し、その影膨張処理画像データを原画像データと差分処
理すると、模様による淡い影、及び濃淡が濃くしかも大
きい欠点による影は消失するが、濃い小さい欠点による
影、及び比較的淡いが模様による影よりは濃い小さい欠
点による影は残り、その後の２値化処理によって欠点と
して検出される。

【００１１】原画像データを影収縮処理した後、その影
収縮処理画像データを原画像データと差分処理すると、
模様による淡い影は中央部が消失して周辺部が残り、こ
れをスムージング処理すると更に薄くなるため、その後
の２値化処理により欠点として誤検出されることはな
い。これに対して、濃淡が濃くしかも大きい欠点による
影は、差分処理により同様に中央部が消失して周辺部が
残り、これをスムージング処理するとやや薄くなるもの
の、まだ十分な濃さをもっているので、２値化処理によ
り欠点として検出される。また、濃くしかも小さい欠点
による影は、差分処理でもほぼそのまま残り、２値化処
理により欠点として検出される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳述する。図
１は、透明ガラス容器１の底部の欠陥の有無を検査する
ために適用された本発明による欠陥検査装置の概要を示
す。この装置では、不透明なテーブル２の所定位置に検
査孔３が設けられ、この検査孔３内に、透明ガラス基板
４、その上に透光孔５を有する位置決めプレート６が重
ねて設置されており、検査対象の透明ガラス容器１はこ
の位置決めプレート６上に立てた状態で置かれる。この
ように透明ガラス容器１が検査位置にセットされたこと
は、図示しないセンサによって検知される。その透明ガ
ラス容器１に真上から拡散光を照射するため、光拡散板
７a を有する投光器７がスタンド８に下向きに支持され
ている。一方、検査孔３の下側にＬ形の鏡筒９が設置さ
れ、該鏡筒９内の直角に曲がった角部に反射鏡１０、先
端部位に二次元イメージセンサ１１を備えたＣＣＤカメ
ラ１２が配置されている。

【００１３】投光器７からの拡散光は、透明ガラス容器
１の内側からその底部１a の内面へ入光して外面へと透
過し、更に透光孔５から透明ガラス基板４をそのまま透
過して検査孔３の下方へと通り抜け、反射鏡１０を直角
に反射してＣＣＤカメラ１２へ入光し、二次元イメージ
センサ１１によって１フレーム当たり水平方向（横）に
Ｘ個（例えば７５０個）、垂直方向（縦）にＹ個（例え
ば５００個）の画素に分解して撮像される。そして、そ
の画像データは、コンピュータによる画像解析処理装置
１３内の画像メモリに各画素当たり例えば２５６階調値
にして記憶され、後述のように実時間で画像解析処理さ
れる。なお、本例では、透明ガラス容器１の製品として
の品質保証上問題となる主として０．５ｍｍ以上の欠陥
を検出することを意図していることから、光学系は１ｍ
ｍ当たり７画素の像倍率に設計されているものとする。

【００１４】次に、本実施例において検査対象とする透
明ガラス容器１の一例について説明すると、図２にその
半断面、図３に底面を示す。このガラス容器１は、その
底部１a の外面に大きな凸部１４を放射状に一体に設
け、凸部１４と凸部１４との間をＶ字形に深く窪んだ狭
い間隙凹部（ないし溝）１５として、全体から見て花弁
形の大きな凹凸模様を形成している。各凸部１４は、底
部外面中央の円形の中央凹部１６から幅員を両側に徐々
に広くしかも高さも徐々に高くしながらいずれの部分も
半円形に盛り上がるように突出している。

【００１５】透明ガラス容器１の底部１a には、このよ
うな大きな凹凸模様が形成されているため、投光器７か
らの光が底部１a を透過する際に特に凹凸の境目におい
て大きく屈折し、その凹凸模様がＣＣＤカメラ１２にそ
のまま影として撮像される。また、凸部１４又は凹部１
５・１６に屈折性又は反射性の欠陥、例えば、いわゆる
落粉やローディングマークや泡や水玉などの透明異物、
又は錆付や汚れやノロなどの不透明異物等があると、こ
れらの欠点も影として撮影されるため、画像解析処理装
置１３による画像解析において凹凸模様による影である
か、欠点による影であるかの判別が困難となる。

【００１６】そこで、本発明者は、透明ガラス容器１の
底部１a の凹凸模様による影がＣＣＤカメラ１２の画像
中に現れないようにできないものか、またそれを完全に
消去できないとしても濃度を薄くできないものかと、試
験・研究を重ねた結果、次のようにすると極力現れない
ようにできることを見出した。

【００１７】 投光器７からの光は、透明ガラス容器
１の底部１a の外側からその外面へ入光させて内面へと
透過させるよりも、図１に示したように透明ガラス容器
１の内側から底部１a の内面へ入光させて外面へと透過
させた方が良い。これは、凹凸模様は底部１a の外面に
形成され、内面には凹凸がないため、内面を入光面とし
た方が凹凸模様による影が薄くなるからである。

【００１８】 凹凸模様による影の程度は、図４に示
すように主に凹部１５・１６から凸部１４にかけての立
ち上がり角度θに依存する。図５はこの立ち上がり角度
θと光の相対透過率との関係を、屈折・反射に関するス
ネル・フレネルの計算式に基づきシュミレーションして
求めたグラフである。但し、投光器７と透明ガラス容器
１との位置関係は図１のとおりである。このグラフから
分かるように、立ち上がり角度θが６０度付近を越えた
ところから相対透過率が急激に低下する。従って、立ち
上がり角度θを６５度以下、好ましくは６０度以下とす
れば、凹凸模様による影が出ないか、出たとしても薄い
ものにすることができる。

【００１９】そこで、透明ガラス容器１の底部１a の凹
凸模様は、間隙凹部１５から凸部１４への立ち上がり角
度も、また中央凹部１６から凸部１４への立ち上がり角
度も６０度以下になるように製造時に成形されている。

【００２０】ところで、必ずこのような立ち上がり角度
になるように凸部１４を成形することは、凹部の広さが
広い場合には比較的容易であるが、この透明ガラス容器
１の間隙凹部１５のように狭い場合には難しく、金型に
よるガラス素材の引きつけや放熱条件の悪さなどの問題
から、本来ならば図６に示すような形状の間隙凹部１５
となるべきところ、その一部に図７に示すように小さな
盛り上がり１５a ができてしまい、これが撮像画像中に
明らかな影となって現れる。

【００２１】そこで、本発明者は、この点についても試
験・研究を重ねた結果、金型の形状を工夫することによ
り上記の問題を解決できた。すなわち、図８に示すよう
に金型１７において、間隙凹部１５を成形する凸部１８
の先端を円くした場合、小さな盛り上がり１５a ができ
ることがあったが、図９に示すように凸部１８の先端を
尖鋭にするとそれが無くなり、図６に示した目的形状ど
おりに成形できた。

【００２２】このように検査対象である透明ガラス容器
１そのものについても、その凹凸模様が影としてＣＣＤ
カメラ１２に撮像されにくいように成形しておくと、画
像解析処理装置１３での凹凸模様と欠点との識別が非常
に容易になり、欠点検出精度が向上する。

【００２３】次に、画像解析処理装置１３による画像解
析及び欠陥検査処理について説明する。図１０はその処
理の概要を示す。画像解析処理装置１３のコンピュータ
は、透明ガラス容器１が検査位置にセットされたことを
センサからの信号により確認すると（ステップＳ１）、
ＣＣＤカメラ１２の撮影画像を取り込んで画像メモリに
記憶し（ステップＳ２）、該画像メモリに記憶されてい
る１フレームの画像データ（以下、これを原画像とい
う）について第１の画像解析処理（以下、これをＴ１処
理という）を行う（ステップＳ３）。このＴ１処理で
は、後述するように小さい欠点を検出し、各画素につい
てそれは欠点の画素か否か２値化する。そして、その欠
点とした画素数をカウントして所定個数以上か否か判断
し（ステップＳ４）、所定以上の場合には欠陥有りと判
定する（ステップＳ５）。

【００２４】次いで、原画像について第２の画像解析処
理（以下、これをＴ２処理という）を行う（ステップＳ
６）。このＴ２処理では、後述するように大きい欠点を
検出し、各画素についてそれは欠点の画素か否か２値化
する。そして、その欠点とした画素数をカウントして所
定個数以上か否か判断し（ステップＳ７）、所定以上の
場合には欠陥有りと判定する（ステップＳ８）。このス
テップＳ８及び上記ステップＳ５のいずれか一方でも、
欠陥有りの場合には当該透明ガラス容器１を排除するた
め排除信号を出力する（ステップＳ９）。

【００２５】図１１は第１の画像解析処理（Ｔ１処理）
のアルゴリズムの具体例を示すフローチャートである。
１フレームの原画像のなかのある一つの画素を注目画素
とすると、これを中心としてその左右上下の各方向にそ
れぞれ例えば３画素ずつ含めた画素領域、従って縦横７
×７＝４９画素の大判定画素領域を仮想し、このなかで
最大の階調値を求めた後（ステップＳ１１）、当該大判
定画素領域内の各画素の階調値をその求めた最大階調値
に置換する（ステップＳ１２）。すなわち、１フレーム
の画面をＸ・Ｙ軸の座標と見ると、例えば注目画素の座
標が（４，４）である場合、（1 ，１）〜（７，７）の
座標の４９個の画素が当該判定対象となり、そのなかの
例えば（３，３）の座標の画素が最大階調値「１６０」
とすると、（1 ，１）〜（７，７）の座標領域の４９個
の画素の階調値を全て「１６０」とする。

【００２６】そして、このようなステップＳ１１及びス
テップＳ１２の操作を、注目画素を順次一つずつずらし
ながら１フレームの全画素について実施する（ステップ
Ｓ１３）。このような操作によって原画像中の暗い部分
が収縮する一方、明るい部分が膨張していく。つまり、
欠点による影が収縮する。なお、１フレームの画面の周
縁部の画素については、判定対象領域が７×７＝４９画
素に満たないので、４９未満の適当な画素数をもって判
定対象領域とするが、１フレームの画面の画素数は上記
のように７５０×５００と多く、その周縁部は、実際に
は後記の如く欠点検出の検査対象範囲外とするので、周
縁部での処理が欠点検出に悪影響を及ぼすことはない。

【００２７】次に、上記のように最大階調値に置換した
後の画像について、上記操作とは逆に、縦横７×７＝４
９画素の大判定画素領域なかで最小の階調値を求めた後
（ステップＳ１４）、当該大判定画素領域内の各画素の
階調値をその求めた最小階調値に置換する（ステップＳ
１５）。そして、このようなステップＳ１４及びステッ
プＳ１５の操作を、注目画素を順次一つずつずらしなが
ら１フレームの全画素について実施する（ステップＳ１
６）。このような操作によって、上記とは逆に暗い部分
が膨張する一方、明るい部分が収縮する。つまり、欠点
による影が膨張する。

【００２８】次いで、上記のような最小階調値置換後の
画像と原画像との階調値を各画素ごとに計算する（ステ
ップＳ１７）。この差分処理により原画像中の小さい暗
い部分が残り、大きい暗い部分が消失する。つまり、小
さい影となって現れる小さい欠点は残るが、大きい影と
なって現れる大きい欠点は消失する。この後、その差分
処理後の画像について特定の検査範囲内のみ画素ごとに
２値化処理し、つまり所定の閾値を基準とした階調値の
大小を各画素ごとに比較し、その大小に従い欠点となる
画素であるか否か判定する（ステップＳ１８）。そし
て、欠点とした画素数をカウントする（ステップＳ１
９）。

【００２９】次に、図１２は第２の画像解析処理（Ｔ２
処理）のアルゴリズムの具体例を示すフローチャートで
ある。このＴ２処理におけるステップＳ２１からステッ
プＳ２３までは、上述したＴ１処理のステップＳ１１か
らステップＳ１３までと同じ操作で、最大階調値に置換
することにより欠点による影を収縮させる。次のステッ
プＳ２４で、最大階調値置換後の画像と原画像との階調
値を画素ごとに求めた後、その差分後の画像について次
のようなスムージング処理を行う。

【００３０】すなわち、差分後の画像について、ある一
つの画素を注目画素とすると、これを中心としてその左
右上下の各方向にそれぞれ例えば１画素ずつ含めた画素
領域、従って縦横３×３＝９画素の小判定画素領域を仮
想し、このなかで中間の階調値を求めた後（ステップＳ
２５）、当該小判定画素領域内の各画素の階調値をその
求めた中間階調値に置換する（ステップＳ２６）。例え
ば注目画素の座標が（４，４）である場合、（３，３）
〜（５，５）の座標の９個の画素が当該判定対象とな
り、そのなかの例えば（３，３）の座標の画素が中間階
調値「２５」とすると、（３，３）〜（５，５）の座標
領域の９個の画素の階調値を全て「２５」とする。

【００３１】そして、このようなステップＳ２５及びス
テップＳ２６の操作を、注目画素を順次一つずつずらし
ながら１フレームの全画素について実施する（ステップ
Ｓ２７）。このような操作によって原画像中の濃い暗い
部分だけ残り、その他は消失する。つまり、濃い大きい
欠点と濃い小さい欠点は残るが、淡い大きい欠点と淡い
小さい欠点は明るい部分に同化されてしまう。この後、
その中間階調値置換後の画像について特定の検査範囲内
のみ画素ごとに２値化処理し、つまり所定の閾値を基準
とした階調値の大小を各画素ごとに比較し、その大小に
従い欠点となる画素であるか否か判定してから（ステッ
プＳ２８）、欠点とした画素数をカウントする（ステッ
プＳ２９）。

【００３２】次に、上述したＴ１処理及びＴ２処理のア
ルゴリズムを実例に基づいて分かり易く図解し、解説す
る。

【００３３】今、透明ガラス容器１の底部の凹凸模様の
凹凸の境目（立ち上がり）を図１３（Ａ）に示すような
直線とし、これによる原画像中の影（以下、模様影とい
う）が、同図（Ｂ）に示すように太さ１ｍｍ程度の淡い
直線として現れるものとすると、Ｔ１処理におけるステ
ップＳ１１からステップＳ１３までの操作によって（Ｔ
２処理におけるステップＳ２１からステップＳ２３まで
の操作も同様）、模様影は同図（Ｃ）に示すように大き
さが収縮するとともに、少し薄くなる。

【００３４】Ｔ１処理における次のステップＳ１４から
ステップ１６までの操作を行うと、模様影は、同図
（Ｄ）に示すように大きさが同図（Ａ）と同一で濃淡の
度合いも同図（Ｃ）とほぼ同じになる。これをステップ
Ｓ１７で原画像と差分処理すると、同図（Ｅ）に示すよ
うに模様影は消失する。従って、模様影はステップＳ１
７でこのように消失してしまっているため、次のステッ
プＳ１８で２値化すれば、当然のことながら欠点として
判定されないことになる。

【００３５】また、同図（Ｃ）のようになった模様影を
Ｔ２処理におけるステップＳ２４で原画像と差分処理す
ると、同図（Ａ）のように現れた模様影の中央部分が同
図（Ｆ）のように消失し、周辺部が残る。次にこれにス
テップＳ２５からステップＳ２７の操作を行うと、残っ
た模様影の周辺部は同図（Ｇ）に示すように薄くなる。
この後、Ｔ２処理ではステップＳ２８で閾値を基準に２
値化するので、薄くなった模様影の周辺部は消失し、欠
点として判定されない。

【００３６】一方、透明ガラス容器１に図１４（Ａ）に
示すような欠点があり、その欠点の縁の一部が同図
（Ｂ）に示すように１ｍｍ以下の小さいしかも十分に濃
い影（以下、濃い小欠点影という）となって現れるもの
とすると、Ｔ１処理におけるステップＳ１１からステッ
プＳ１３までの操作によって（Ｔ２処理におけるステッ
プＳ２１からステップＳ２３までの操作も同様）、濃い
小欠点影は消失し、画像全体としてはやや明化する。

【００３７】Ｔ１処理における次のステップＳ１４から
ステップ１６までの操作を行うと、濃い小欠点影は消失
したままで、画像全体としてはやや暗くなる。これをス
テップＳ１７で原画像と差分処理すると、同図（Ｅ）に
示すように濃い小欠点影が再び現れるため、ステップＳ
１８において欠点として検出される。

【００３８】また、同図（Ｃ）のようになった模様影を
Ｔ２処理におけるステップＳ２４で原画像と差分処理す
ると、同図（Ｆ）に示すように濃い小欠点影が再び現
れ、これにステップＳ２５からステップＳ２７の操作を
行うと、同図（Ｇ）に示すようにやや薄くなるものの依
然として濃い小欠点影として残る。従って、これをステ
ップＳ２８で２値化すれば、欠点として検出される。

【００３９】一方、図１５（Ａ）に示すような欠点の縁
の一部が、同図（Ｂ）に示すように１ｍｍを越える太さ
のしかも十分に濃い影（以下、濃い大欠点影という）と
なって現れるものとすると、Ｔ１処理におけるステップ
Ｓ１１からステップＳ１３までの操作によって（Ｔ２処
理におけるステップＳ２１からステップＳ２３までの操
作も同様）、濃い大欠点影は同図（Ｃ）に示すように濃
さはそのままで収縮する。

【００４０】Ｔ１処理における次のステップＳ１４から
ステップ１６までの操作を行うと、濃い大欠点影は、同
図（Ｄ）に示すように大きさが同図（Ａ）と同一で濃淡
の度合いも同図（Ｃ）とほぼ同じになる。これをステッ
プＳ１７で原画像と差分処理すると、同図（Ｅ）に示す
ように濃い大欠点影は消失する。従って、濃い大欠点影
はステップＳ１７でこのように消失してしまっているた
め、次のステップＳ１８で２値化しても検出は不可能で
ある。

【００４１】ところが、同図（Ｃ）のようになった濃い
大欠点影をＴ２処理におけるステップＳ２４で原画像と
差分処理すると、同図（Ａ）のように現れた濃い大欠点
影の中央部分が同図（Ｆ）のように消失し、周辺部が残
る。次にこれにステップＳ２５からステップＳ２７の操
作を行うと、残った濃い大欠点影の周辺部は同図（Ｇ）
に示すようにやや薄くなるものの、依然として濃い欠点
影として残る。従って、これをステップＳ２８で閾値を
基準に２値化すれば、欠点として検出することができ
る。

【００４２】次に、透明ガラス容器１に図１６（Ａ）に
示すような欠点があり、その欠点の縁の一部が同図
（Ｂ）に示すように模様影よりは濃いが比較的淡いしか
も１ｍｍ以下の小さい影（以下、淡い小欠点影という）
となって現れるものとすると、Ｔ１処理におけるステッ
プＳ１１からステップＳ１３までの操作によって（Ｔ２
処理におけるステップＳ２１からステップＳ２３までの
操作も同様）、淡い小欠点影は消失し、画像全体として
はやや明化する。

【００４３】Ｔ１処理における次のステップＳ１４から
ステップ１６までの操作を行うと、淡い小欠点影は消失
したままで、画像全体としてはやや暗くなる。これをス
テップＳ１７で原画像と差分処理すると、同図（Ｅ）に
示すように淡い小欠点影が模様影よりもやや濃くなって
現れるため、ステップＳ１８において欠点として検出す
ることができる。

【００４４】また、同図（Ｃ）のようになった模様影を
Ｔ２処理におけるステップＳ２４で原画像と差分処理す
ると、同図（Ｆ）に示すように淡い小欠点影が再び現
れ、これにステップＳ２５からステップＳ２７の操作を
行うと、同図（Ｇ）に示すようにやや薄くなった淡い小
欠点影として残る。これをステップＳ２８で２値化する
と、模様影との階調差があるときは検出可能であるが、
その差がほとんどないと欠点として検出できない。

【００４５】以上、Ｔ１処理及びＴ２処理による大小の
欠点検出の可・不可を整理すると、次のようになる。 （１）１ｍｍ以下の濃い影の欠点の検出は、Ｔ１処理及
びＴ２処理のいずれでも可。 （２）１ｍｍ以下の淡い影の欠点の検出は、Ｔ１処理で
は可、Ｔ２処理では不可（可能な場合もある）。 （３）１ｍｍを越える濃い欠点の検出は、Ｔ１処理では
不可であるが、Ｔ２処理では可。 （４）１ｍｍを越える淡い欠点の検出は、Ｔ１処理及び
Ｔ２処理のいずれでも不可であるが、このような欠点が
生ずる確率は透明ガラス容器の製造法から考えてごく少
ないため、本実施例では検出対象外としている。

【００４６】図１７から図２０は、模様影、濃い小欠点
影、濃い大欠点影、淡い小欠点影のそれぞれの場合の上
記した処理を、画像の濃淡の階調値及び差分処理による
階調差を記号化して図解例示したものである。

【００４７】図１７の模様影の場合、Ｔ１処理ではステ
ップＳ１７による差分処理後の階調差が全て１０階調未
満であるため、ステップＳ１８の２値化処理での閾値を
例えば余裕をもって２０とすれば、模様影が欠点として
誤検出されることはない。また、Ｔ２処理におけるステ
ップＳ２５からステップＳ２７までのスムージング操作
後では、最大２０階調差に近い場合があるので、ＣＣＤ
カメラ１２の画素の違いによる感度のバラツキ等を考慮
し、ステップＳ２８での２値化処理の閾値を３０程度と
すれば、模様影が欠点として誤検出されることはない。

【００４８】図１８の濃い小欠点影の場合、Ｔ１処理で
はステップＳ１７による差分処理後の欠点部分の階調差
が３０〜８０であるので、ステップＳ１８の２値化処理
での閾値を上記のように２０とすれば、十分に欠点とし
て検出することができる。また、Ｔ２処理におけるステ
ップＳ２５からステップＳ２７までのスムージング操作
後では、欠点部分の階調差が４０〜６０であるので、ス
テップＳ２８での２値化処理の閾値を上記のように３０
程度とすれば、十分に欠点として検出することができ
る。

【００４９】図１９の濃い大欠点影の場合、Ｔ１処理で
はステップＳ１７による差分処理後の欠点部分の階調差
が１０未満であるので、ステップＳ１８の２値化処理で
の閾値を上記のように２０とすると、欠点として検出は
不可能である。これに対して、Ｔ２処理におけるステッ
プＳ２５からステップＳ２７までのスムージング操作後
では、欠点部分の階調差が４０〜７０であるので、ステ
ップＳ２８での２値化処理の閾値を上記のように３０程
度とすれば、十分に欠点として検出することができる。

【００５０】図２０の淡い小欠点影の場合、Ｔ１処理で
はステップＳ１７による差分処理後の欠点部分の階調差
が１５〜２５であるので、ステップＳ１８の２値化処理
での閾値を上記のように２０とすれば、欠点として検出
することができる。しかし、Ｔ２処理におけるステップ
Ｓ２５からステップＳ２７までのスムージング操作後で
は、欠点部分の階調差が１５〜２５であるので、ステッ
プＳ２８での２値化処理の閾値が３０程度であると、欠
点としての検出は不可能である。

【００５１】以上のように本実施例では、透明ガラス容
器１の凹凸模様そのもの、つまりその凹部から凸部への
立ち上がり角度を、ＣＣＤカメラ１２の撮影画像におい
て影が出にくいようにした上で、その影が出たとしても
散乱しないように、投光器７からの光を、透明ガラス容
器１の内側から底部１a の内面へ入光させて外面へと透
過させ、そしてＴ１処理で主に小さい欠点を、またＴ２
処理で主に大きい欠点を検出するもので、透明ガラス容
器１の底部に大きな凹凸模様が形成されていても、大小
の欠点を精度良く検出することができるものである。

【００５２】なお、叙述の実施例では、透明ガラス容器
１を検査対象としてその底部１a に投光器７からの光を
透過させ、その透過光による像をＣＣＤカメラ１２で撮
像して欠陥の有無を検査したが、底部以外の部分の欠陥
についても同様にして検査することができる。また、透
過光によらず反射光によって撮像して検査することも可
能で、その場合には、透明製品に限らず不透明のしかも
凹凸模様のある製品であっても、上述したＴ１処理及び
Ｔ２処理によって大小の欠陥の有無を検査できる。

【００５３】

【発明の効果】本発明の各請求項ごとの効果を挙げると
次のとおりである。 （請求項１）例えば大きな凹凸模様が形成されているよ
うな製品において、その凹部中又は凸部中に存在する大
きな欠点であっても簡単な画像処理手法で高速にしかも
的確かつ容易に検出できる。

【００５４】（請求項２及び請求項４）大きい欠点ばか
りでなく、小さい欠点も同様に検出できる。

【００５５】（請求項３）２値化処理を１画面中の一定
の検査範囲についてのみ実施するので、その前段の操作
である影収縮処理、影膨張処理及び差分処理における無
効部分（画面の周辺部）を排除し、欠点検出を支障なく
行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の欠陥検査装置の一例の概要構成図であ
る。

【図２】検査対象の一例である透明ガラス容器の左半部
は断面、右半部は外表面を表す図である。

【図３】同透明ガラス容器の底面図である。

【図４】同透明ガラス容器の凹凸模様の凹部から凸部の
立ち上がり角度を説明する図である。

【図５】上記立ち上がり角度と相対透過率の関係を示す
グラフである。

【図６】上記凹部の正常形状を示す拡大断面図である。

【図７】上記凹部の一部に盛り上がりができた異常形状
を示す拡大断面図である。

【図８】上記凹凸模様を成形する従来の金型の一部の拡
大断面図である。

【図９】改良された金型の一部の拡大断面図である。

【図１０】画像解析処理装置による画像解析及び欠陥検
査処理の概要を示すフローチャートである。

【図１１】同上における第１の画像解析処理のアルゴリ
ズムの具体例を示すフローチャートである。

【図１２】第２の画像解析処理のアルゴリズムの具体例
を示すフローチャートである。

【図１３】上記第１及び第２の画像解析処理による模様
影の変成過程を図解した模式図である。

【図１４】同じく濃い小欠点影の変成過程を図解した模
式図である。

【図１５】同じく濃い大欠点影の変成過程を図解した模
式図である。

【図１６】同じく淡い小欠点影の変成過程を図解した模
式図である。

【図１７】画像の濃淡の階調値及び差分処理による階調
差を記号化して模様影の階調変化過程を図解例示した解
説図である。

【図１８】同様に濃い小欠点影の階調変化過程を図解例
示した解説図である。

【図１９】同様に濃い大欠点影の階調変化過程を図解例
示した解説図である。

【図２０】同様に淡い小欠点影の階調変化過程を図解例
示した解説図である。

【符号の説明】

１ 透明ガラス容器 ７ 投光器 １１ イメージセンサ １２ ＣＣＤカメラ １３ 画像解析処理装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年５月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本発明による欠陥検査方法は、投光器からの光
を製品に照射してその透過光又は反射光をイメージセン
サで受光し、該イメージセンサからの各画素の階調値を
画像メモリに記憶した後、次の手順で画像解析処理を行
う。 （１）画像メモリに記憶された１画面の原画像データに
ついて、縦横（垂直方向及び水平方向）所定画素数の大
判定画素領域Ｍごとにその中の最大の階調値を求め、当
該大判定画素領域Ｍ中の各画素の階調値をその求めた最
大階調値に置換することを、大判定画素領域Ｍを順次移
行させながら全画素について行う影収縮処理。 （２）その影収縮処理後の画像データと前記画像メモリ
に記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算
出する差分処理。 （３）その差分処理後の画素データについて、前記大判
定画素領域Ｍの画素数より少ない縦横所定画素数の小判
定画素領域Ｎごとにその中の各画素の階調値を平均化階
調値に置換することを、小判定画素領域Ｎを順次移行さ
せながら全画素について行うスムージング処理。 （４）そのスムージング処理後の各画素データを２値化
して各画素ごとに欠点の有無を判定する２値化処理。 （５）その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする欠陥
判定処理。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】また、第２の目的を達成するため、次の手
順で画像解析処理を行う。 （１）画像メモリに記憶された１画面の原画像データに
ついて、縦横所定画素数の大判定画素領域Ｍごとにその
中の最大の階調値を求め、当該大判定画素領域Ｍ中の各
画素の階調値をその求めた最大階調値に置換すること
を、大判定画素領域Ｍを順次移行させながら全画素につ
いて行う影収縮処理。 （２）その影収縮処理後の画像データについて、大判定
画素領域Ｍ中で最も小さい階調値を求め、当該大判定画
素領域Ｍ中の各画素の階調値をその求めた最大階調値に
置換することを、大判定画素領域Ｍを順次移行させなが
ら全画素について行う影膨張処理。 （３）その影膨張処理後の画像データと前記画像メモリ
に記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算
出する第１の差分処理と、 （４）その差分処理後の各画素データを２値化して各画
素ごとに欠点の有無を判定する第１の２値化処理。 （５）その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする第１
の欠陥判定処理。 （６）前記影収縮処理後の画像データと前記画像メモリ
に記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算
出する第２の差分処理。 （７）その差分処理後の画素データについて、前記大判
定画素領域Ｍの画素数より少ない縦横所定画素数の小判
定画素領域Ｎごとにその中の各画素の階調値を平均化階
調値に置換することを、小判定画素領域Ｎを順次移行さ
せながら全画素について行うスムージング処理。 （８）そのスムージング処理後の各画素データを２値化
して各画素ごとに欠点の有無を判定する第２の２値化処
理。 （９）その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする第２
の欠陥判定処理。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】本発明による欠陥検査装置は、投光器から
の光を製品に照射してその透過光又は反射光をイメージ
センサで受光し、該イメージセンサからの各画素の階調
値を画像メモリに記憶した後、コンピュータを利用した
次の手段によって画像解析処理を行う。 （１）画像メモリに記憶された１画面の原画像データに
ついて、縦横所定画素数の大判定画素領域Ｍごとにその
中の最大の階調値を求め、当該大判定画素領域Ｍ中の各
画素の階調値をその求めた最大階調値に置換すること
を、大判定画素領域Ｍを順次移行させながら全画素につ
いて行う影収縮処理手段。 （２）その影収縮処理後の画像データについて、大判定
画素領域Ｍ中で最も小さい階調値を求め、当該大判定画
素領域Ｍ中の各画素の階調値をその求めた最大階調値に
置換することを、大判定画素領域Ｍを順次移行させなが
ら全画素について行う影膨張処理手段。 （３）その影膨張処理後の画像データと前記画像メモリ
に記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算
出する第１の差分処理手段。 （４）その差分処理後の各画素データを２値化して各画
素ごとに欠点の有無を判定する第１の２値化処理手段。 （５）その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする第１
の欠陥判定処理手段。 （６）前記影収縮処理後の画像データと前記画像メモリ
に記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算
出する第２の差分処理手段。 （７）その差分処理後の画素データについて、前記大判
定画素領域Ｍの画素数より少ない縦横所定画素数の小判
定画素領域Ｎごとにその中の各画素の階調値を平均化階
調値に置換することを、小判定画素領域Ｎを順次移行さ
せながら全画素について行うスムージング処理手段。 （８）そのスムージング処理後の各画素データを２値化
して各画素ごとに欠点の有無を判定する第２の２値化処
理手段。 （９）その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする第２
の欠陥判定処理手段。 （１０）前記第１及び第２の欠陥判定処理手段の一方で
も欠陥有りと判定したとき製品を排除するための信号を
出力する排除信号出力手段。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】投光器からの光を製品に照射してその透過
   光又は反射光をイメージセンサで受光し、該イメージセ
   ンサからの各画素の階調値を画像メモリに記憶して画像
   解析処理することにより製品の欠陥の有無を検査する方
   法において、(1) 前記画像メモリに記憶された１画面の
   原画像データについて、縦横所定画素数の大判定画素領
   域Ｍごとにその中の最大の階調値を求め、当該大判定画
   素領域Ｍ中の各画素の階調値をその求めた最大階調値に
   置換することを、大判定画素領域Ｍを順次移行させなが
   ら全画素について行う影収縮処理と、(2) その影収縮処
   理後の画像データと前記画像メモリに記憶された原画像
   データとの階調差を各画素ごとに算出する差分処理と、
   (3) その差分処理後の画素データについて、前記大判定
   画素領域Ｍの画素数より少ない縦横所定画素数の小判定
   画素領域Ｎごとにその中の中間の階調値を求め、当該小
   判定画素領域Ｎ中の各画素の階調値をその求めた中間階
   調値に置換することを、小判定画素領域Ｎを順次移行さ
   せながら全画素について行うスムージング処理と、(4)
   そのスムージング処理後の各画素データを２値化して各
   画素ごとに欠点の有無を判定する２値化処理と、(5) そ
   の２値化処理で欠点とされた画素数をカウントし、その
   画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする欠陥判定処理
   と、からなることを特徴とする製品の欠陥検査方法。
2. 【請求項２】投光器からの光を製品に照射してその透過
   光又は反射光をイメージセンサで受光し、該イメージセ
   ンサからの各画素の階調値を画像メモリに記憶して画像
   解析処理することにより製品の欠陥の有無を検査する方
   法において、(1) 前記画像メモリに記憶された１画面の
   原画像データについて、縦横所定画素数の大判定画素領
   域Ｍごとにその中の最大の階調値を求め、当該大判定画
   素領域Ｍ中の各画素の階調値をその求めた最大階調値に
   置換することを、大判定画素領域Ｍを順次移行させなが
   ら全画素について行う影収縮処理と、(2) その影収縮処
   理後の画像データについて、大判定画素領域Ｍ中で最も
   小さい階調値を求め、当該大判定画素領域Ｍ中の各画素
   の階調値をその求めた最大階調値に置換することを、大
   判定画素領域Ｍを順次移行させながら全画素について行
   う影膨張処理と、(3) その影膨張処理後の画像データと
   前記画像メモリに記憶された原画像データとの階調差を
   各画素ごとに算出する第１の差分処理と、(4) その差分
   処理後の各画素データを２値化して各画素ごとに欠点の
   有無を判定する第１の２値化処理と、(5) その２値化処
   理で欠点とされた画素数をカウントし、その画素数が一
   定値以上のとき欠陥有りとする第１の欠陥判定処理と、
   (6) 前記影収縮処理後の画像データと前記画像メモリに
   記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算出
   する第２の差分処理と、(7) その差分処理後の画素デー
   タについて、前記大判定画素領域Ｍの画素数より少ない
   縦横所定画素数の小判定画素領域Ｎごとにその中の中間
   の階調値を求め、当該小判定画素領域Ｎ中の各画素の階
   調値をその求めた中間階調値に置換することを、小判定
   画素領域Ｎを順次移行させながら全画素について行うス
   ムージング処理と、(8) そのスムージング処理後の各画
   素データを２値化して各画素ごとに欠点の有無を判定す
   る第２の２値化処理と、(9) その２値化処理で欠点とさ
   れた画素数をカウントし、その画素数が一定値以上のと
   き欠陥有りとする第２の欠陥判定処理と、からなること
   を特徴とする製品の欠陥検査方法。
3. 【請求項３】前記第１及び第２の２値化処理を、１画面
   中の一定の検査範囲についてのみ実施することを特徴と
   する請求項２に記載の製品の欠陥検査方法。
4. 【請求項４】投光器からの光を製品に照射してその透過
   光又は反射光をイメージセンサで受光し、該イメージセ
   ンサからの各画素の階調値を画像メモリに記憶して画像
   解析処理することにより製品の欠陥の有無を検査する製
   品の欠陥検査装置において、次の手段を備えたことを特
   徴とする。 (1) 前記画像メモリに記憶された１画面の原画像データ
   について、縦横所定画素数の大判定画素領域Ｍごとにそ
   の中の最大の階調値を求め、当該大判定画素領域Ｍ中の
   各画素の階調値をその求めた最大階調値に置換すること
   を、大判定画素領域Ｍを順次移行させながら全画素につ
   いて行う影収縮処理手段。 (2) その影収縮処理後の画像データについて、大判定画
   素領域Ｍ中で最も小さい階調値を求め、当該大判定画素
   領域Ｍ中の各画素の階調値をその求めた最大階調値に置
   換することを、大判定画素領域Ｍを順次移行させながら
   全画素について行う影膨張処理手段。 (3) その影膨張処理後の画像データと前記画像メモリに
   記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算出
   する第１の差分処理手段。 (4) その差分処理後の各画素データを２値化して各画素
   ごとに欠点の有無を判定する第１の２値化処理手段。 (5) その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
   し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする第１
   の欠陥判定処理手段。 (6) 前記影収縮処理後の画像データと前記画像メモリに
   記憶された原画像データとの階調差を各画素ごとに算出
   する第２の差分処理手段。 (7) その差分処理後の画素データについて、前記大判定
   画素領域Ｍの画素数より少ない縦横所定画素数の小判定
   画素領域Ｎごとにその中の中間の階調値を求め、当該小
   判定画素領域Ｎ中の各画素の階調値をその求めた中間階
   調値に置換することを、小判定画素領域Ｎを順次移行さ
   せながら全画素について行うスムージング処理手段。 (8) そのスムージング処理後の各画素データを２値化し
   て各画素ごとに欠点の有無を判定する第２の２値化処理
   手段。 (9) その２値化処理で欠点とされた画素数をカウント
   し、その画素数が一定値以上のとき欠陥有りとする第２
   の欠陥判定処理手段。 (10)前記第１及び第２の欠陥判定処理手段の一方でも欠
   陥有りと判定したとき製品を排除するための信号を出力
   する排除信号出力手段。