JPH0814867A - 表面状態検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検査面上の光照射部分の撮像画像を画像処
理して被検査面の表面状態を検査するに際して、照明光
の映し込み部分とその外側領域との境界部分における物
品表面の欠陥以外の肌特性に起因する欠陥の誤検知を防
止する。 【構成】 被検査面に光度勾配が付けられた照明光を照
射しながらその照射部分を撮像領域中に映し込むように
して上記被検査面を撮像し、得られた撮像画像を２値化
処理した後、上記照明光の映し込み部分とその境界部分
とを含む画像領域に膨張処理と収縮処理とを順次施し、
この処理後の画像上において被検査面の欠陥部を示す画
素領域のうち、画素個数が所定値よりも少ないものを真
の欠陥として認識することを特徴とし、また、上記膨張
処理の前に、上記撮像画像における検査対象部分の所定
の光学特性を特定方向について微分する微分処理を上記
２値化処理と共に施すことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、表面状態検査方法及
びその装置、特に、被検査面に照明光を照射しながらそ
の照射部分を撮像領域中に映し込むようにして上記被検
査面を撮像し、得られた撮像画像を画像処理することに
よって上記被検査面の表面状態を検査するようにした表
面状態検査方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、物品の表面状態を検査する場合、
検査員の目視による検査方法が慣用されている。例え
ば、自動車の車体の表面状態検査を例にとって説明すれ
ば、自動車の車体表面には、通常、製造ライン中に設け
た塗装ステーションにおいて所定の塗装が施され、この
塗装後における車体の表面状態の検査(つまり、主とし
て塗装欠陥の検査)は、従来、検査員の目視によって行
なわれている。しかしながら、車体表面の塗膜における
微小な欠陥部を目視検査で正確に検出することは一般に
困難であり、これを漏れなく発見するために、検査員は
大きな神経的負担と肉体的にもかなり厳しい作業が強い
られることになる。

【０００３】このような検査員の負担を軽減するため
に、物品の表面状態検査を自動化する方法が種々考えら
れており、例えば、特開平４−２０４３１４号公報に
は、光照射手段によって物品表面に光を照射しながら該
物品表面を撮像し、得られた撮像画像に所定の画像処理
を施して当該表面の欠陥を自動的に検出する方法が開示
されている。また、上記従来公報では、被検査面に照明
光を照射するに際して、所定の方向に沿って光度が大か
ら小に徐々に変化するように設定された光度分布を与え
る方法が提案されている。このように照明光に光度勾配
を付与することにより、より微細な表面欠陥の検出が可
能になる。

【０００４】上記のような画像処理技術を利用して表面
状態検査を行う場合、撮像画像を所定の閾値に基づいて
(つまり、各画素の濃淡値を予め設定された基準値と比
較して)いわゆる２値化処理し、この２値化処理で得ら
れた画像に基づいて欠陥検出を行う方法が、一般に良く
知られている。また、他の方法としては、上記撮像画像
における検査対象部分の光学特性(例えば輝度など)を特
定方向について微分処理し、その処理結果に基づいて欠
陥検出を行う方法が知られている。すなわち、被検査領
域に欠陥が存在すれば、この欠陥部位において上記映し
込み部分の光学特性レベルが大きく変化するので、微分
値の絶対値が所定値以上であることをもって、その部位
に欠陥有りと判定することができる。この方法は、換言
すれば、上記特定方向において隣接する画素を相対比較
して欠陥検出を行うもので、各画素の濃淡値に対して絶
対的な基準値を設けて欠陥検出を行う上述の方法に加え
て、本方法を併用することにより、より一層精度の高い
欠陥検出を行うことができる。

【０００５】ところで、上記のような光照射を用いた表
面状態検査において被検査面を撮像する場合、被検査面
上の照明光による照射部分の大きさよりも撮像範囲(つ
まりビデオカメラ等の撮像手段の視野の大きさ)の方が
大きいときには、被検査面の照明光による照射部分を撮
像領域中に映し込むようにして撮像することになる。こ
の場合には、撮像画像のうち上記照明光の映し込み部分
に対して画像処理が行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに被検査面の照明光による照射部分を撮像領域中に映
し込むようにして撮像して画像を得た場合、上記照明光
の映し込み部分とその外側領域との境界部分で物品表面
の欠陥以外の肌特性に起因する欠陥の誤検知が多くなる
という問題があった。すなわち、物品の表面(例えば、
自動車の車体であれば塗膜の表面)は完全な鏡面状では
ないので、上記映し込み部分とその外側領域との境界を
示す輪郭線には多少の凹凸が生じる。このため、この境
界部分あるいはその近傍では、特に欠陥がなくても、隣
接する画素どうしで光学特性レベルが大きく変化する部
位が生じることとなり、かかる部位が欠陥と誤認される
のである。尚、上記のような撮像画像では、上記照明光
の映し込み部分の外側領域は、照明光の正反射がない領
域であるので、実際には欠陥がなくてもその領域内の画
素全部が欠陥部の場合と同様の光学特性を示すことにな
る。

【０００７】ところで、画像処理における処理技術の一
種として、いわゆる膨張処理および収縮処理はこの分野
において良く知られている。これらの処理は、２値化画
像において、１の画素領域をその境界からそれぞれ所定
の方向(例えば４連結であれば上下左右の各方向)に広げ
る、もしくは縮める処理で、２値図形を膨張もしくは収
縮させるものである。この膨張処理と収縮処理とを組み
合わせることにより、種々の効果的な図形処理を行うこ
とが可能となる。

【０００８】そこで、この発明は、上記膨張処理および
収縮処理を適用することにより、照明光の映し込み部分
とその外側領域との境界部分における物品表面の欠陥以
外の肌特性に起因する欠陥の誤検知を有効に防止するこ
とができる表面状態検査方法及びその装置を提供するこ
とを主目的としてなされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、本願の請求項
１に係る発明(以下、第１の発明という)は、被検査面に
照明光を照射しながらその照射部分を撮像領域中に映し
込むようにして上記被検査面を撮像し、得られた撮像画
像を画像処理することによって上記被検査面の表面状態
を検査する表面状態検査方法であって、上記撮像画像を
２値化処理した後、上記照明光の映し込み部分とその境
界部分とを含む画像領域に膨張処理と収縮処理とを順次
施し、この処理後の画像上において上記被検査面の欠陥
部を示す画素領域のうち、画素個数が所定値よりも少な
いものを真の欠陥として認識することを特徴としたもの
である。

【００１０】また、本願の請求項２に係る発明(以下、
第２の発明という)は、上記第１の発明において、上記
膨張処理の前に、上記撮像画像における検査対象部分の
所定の光学特性を特定方向について微分する微分処理を
上記２値化処理と共に施すことを特徴としたものであ
る。

【００１１】更に、本願の請求項３に係る発明(以下、
第３の発明という)は、上記第１または第２の発明にお
いて、上記照明光は、所定の方向に沿って光度が大から
小に徐々に変化するように設定された光度分布を有して
いることを特徴としたものである。

【００１２】また、更に、本願の請求項４に係る発明
(以下、第４の発明という)は、被検査面に照明光を照射
する光照射手段と、該光照射手段による照射部分を撮像
領域中に映し込むようにして上記被検査面を撮像する撮
像手段と、該撮像手段で得られた撮像画像を画像処理す
る画像処理手段と、該画像処理手段の出力データに基づ
いて、上記被検査領域内の表面欠陥部を認識する欠陥認
識手段とを備えた表面状態検査装置であって、上記画像
処理手段は、上記撮像画像を２値化処理した後、照明光
の映し込み部分とその境界部分とを含む画像領域に膨張
処理と収縮処理とを順次施し、上記欠陥認識手段は、上
記処理後の画像上において上記被検査面の欠陥部を示す
画素領域のうち、画素個数が所定値よりも少ないものを
真の欠陥として認識することを特徴としたものである。

【００１３】また、更に、本願の請求項５に係る発明
(以下、第５の発明という)は、上記第４の発明におい
て、上記画像処理手段は、上記膨張処理の前に、上記撮
像画像における検査対象部分の所定の光学特性を特定方
向について微分する微分処理を上記２値化処理と共に施
すことを特徴としたものである。

【００１４】また、更に、本願の請求項６に係る発明
(以下、第６の発明という)は、上記第４または第５の発
明において、上記光照射手段は、所定の方向に沿って光
度が大から小に徐々に変化するように設定された光度分
布を有する照明光を上記被検査面に照射することを特徴
としたものである。

【００１５】

【発明の効果】本願の第１の発明によれば、上記撮像画
像を２値化処理した後、上記照明光の映し込み部分とそ
の境界部分とを含む画像領域に膨張処理と収縮処理とを
順次施すようにしたので、上記照明光の映し込み部分と
その外側領域との境界部分に、物品表面の欠陥以外の肌
特性に起因する欠陥表示部が含まれている場合でも、上
記膨張処理を施すことにより、境界部分に存在する上記
欠陥表示部は外側領域に合体される。一方、上記境界部
分以外の映し込み部分に欠陥があった場合、上記膨張処
理の後に収縮処理を施すことにより、欠陥を示す画素領
域は一旦膨張させられた後もとの大きさに戻される。そ
して、この処理後の画像上において上記被検査面の欠陥
部を示す画素領域のうち、画素個数が所定値よりも少な
い(画素領域の面積が所定値よりも小さい)ものを真の欠
陥として認識するようにしたので、上記境界部分以外の
映し込み部分に欠陥が存在する場合には支障なくこれを
検出することができる一方、上記映し込み部分の外側領
域に合体された上記欠陥表示部は真の欠陥と誤認される
ことはなくなる。すなわち、照明光の映し込み部分とそ
の外側領域との境界部分における物品表面の欠陥以外の
肌特性に起因する欠陥の誤検知を有効に防止し、より精
度の高い表面状態検査を行うことができる。

【００１６】また、本願の第２の発明によれば、基本的
には、上記第１の発明と同様の効果を奏することができ
る。しかも、その上、上記膨張処理の前に、上記２値化
処理と共に上記微分処理を施すようにしたので、２値化
処理で得られた上記映し込み部分の各画素の濃淡値を予
め設定された絶対的な基準値と比較して欠陥部位の検出
を行うだけでなく、検査対象部分の所定の光学特性(例
えば輝度など)を特定方向について微分処理した処理結
果に基づいて欠陥検出を行うことができる。すなわち、
各画素の濃淡値に対して絶対的な基準値を設けて欠陥検
出を行う上述の方法に加えて、上記特定方向において隣
接する画素を相対比較して欠陥検出を行う方法を併用す
ることが可能になり、より一層精度の高い欠陥検出を行
うことができる。

【００１７】更に、本願の第３の発明によれば、基本的
には、上記第１または第２の発明と同様の効果を奏する
ことができる。しかも、その上、上記照明光は、所定の
方向に沿って光度が大から小に徐々に変化するように設
定された光度分布を有しているので、より微細な表面欠
陥を検出することができる。換言すれば、欠陥検出精度
を十分に維持しつつ、上記照明光による照射部分を撮像
領域を越えない範囲でできるだけ広くして検査効率を高
めることが可能になる。

【００１８】また、更に、本願の第４の発明によれば、
上記画像処理手段により、上記撮像画像を２値化処理し
た後、上記照明光の映し込み部分とその境界部分とを含
む画像領域に膨張処理と収縮処理とを順次施すことがで
きるので、上記照明光の映し込み部分とその外側領域と
の境界部分に、物品表面の欠陥以外の肌特性に起因する
欠陥表示部が含まれている場合でも、上記膨張処理を施
すことにより、境界部分に存在する上記欠陥表示部は外
側領域に合体される。一方、上記境界部分以外の映し込
み部分に欠陥があった場合、上記膨張処理の後に収縮処
理を施すことにより、欠陥を示す画素領域は一旦膨張さ
せられた後もとの大きさに戻される。そして、この処理
後の画像上において上記被検査面の欠陥部を示す画素領
域のうち、画素個数が所定値よりも少ない(画素領域の
面積が所定値よりも小さい)ものを真の欠陥として認識
するようにしたので、上記境界部分以外の映し込み部分
に欠陥が存在する場合には支障なくこれを検出すること
ができる一方、上記映し込み部分の外側領域に合体され
た上記欠陥表示部は真の欠陥と誤認されることはなくな
る。すなわち、照明光の映し込み部分とその外側領域と
の境界部分における物品表面の欠陥以外の肌特性に起因
する欠陥の誤検知を有効に防止し、より精度の高い表面
状態検査を行うことができる。

【００１９】また、更に、本願の第５の発明によれば、
基本的には、上記第４の発明と同様の効果を奏すること
ができる。しかも、その上、上記画像処理手段により、
上記膨張処理の前に上記２値化処理と共に上記微分処理
を施すことができるので、２値化処理で得られた上記映
し込み部分の各画素の濃淡値を予め設定された絶対的な
基準値と比較して欠陥部位の検出を行うだけでなく、検
査対象部分の所定の光学特性(例えば輝度など)を特定方
向について微分処理した処理結果に基づいて欠陥検出を
行うことができる。すなわち、各画素の濃淡値に対して
絶対的な基準値を設けて欠陥検出を行う上述の方法に加
えて、上記特定方向において隣接する画素を相対比較し
て欠陥検出を行う方法を併用することが可能になり、よ
り一層精度の高い欠陥検出を行うことができる。

【００２０】また、更に、本願の第６の発明によれば、
基本的には、上記第４または第５の発明と同様の効果を
奏することができる。しかも、その上、上記光照射手段
により、所定の方向に沿って光度が大から小に徐々に変
化するように設定された光度分布を有する照明光を上記
被検査面に照射することができるので、より微細な表面
欠陥を検出することができる。換言すれば、欠陥検出精
度を十分に維持しつつ、上記照明光による照射部分を撮
像領域を越えない範囲でできるだけ広くして検査効率を
高めることが可能になる。

【００２１】

【実施例】以下、この発明の実施例を、例えば、自動車
の車体表面の塗装欠陥検査に適用した場合について、添
付図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例に係
る表面状態検査装置３０を備えた塗装検査ステーション
２０の全体構成を概略的に示す構成説明図である。この
図に示すように、上記表面状態検査装置３０は、車体２
６の塗装検査ステーション２０において台座Ｂに載せら
れたロボット装置２１を備えるとともに、ホストコンピ
ュータ３１とロボットコントローラ３２と画像処理プロ
セッサ３３を主要な構成要素として備えている。上記ロ
ボット装置２１には、その先端アーム２２に本願請求項
に記載された光照射手段としての検査用の照明装置２３
と、本願請求項に記載された撮像手段としてのＣＣＤカ
メラ２４とが支持金具２５を介して取り付けられる。こ
れら照明装置２３とＣＣＤカメラ２４とは、塗装検査ス
テーション２０に搬入された車体２６の塗膜面２７をト
レースし、その際、照明装置２３によって照射された光
が、車体２６の表面の塗膜面２７で反射してＣＣＤカメ
ラ２４に入射する。

【００２２】また、このような照明装置２３とＣＣＤカ
メラ２４による塗装欠陥検査においては、ホストコンピ
ュータ３１によって与えられる指令によって、ロボット
コントローラ３２が駆動される。そして、それによるロ
ボットコントローラ３２の信号がロボット装置２１に送
られる。上記ロボット装置２１は、内蔵されている図示
しないアクチュエータが作動し、これにより、ロボット
装置２１は照明装置２３およびＣＣＤカメラ２４が車体
２６の表面をなぞるように、これら照明装置２３および
ＣＣＤカメラ２４を移動させるとともに、ＣＣＤカメラ
２４によって得られるビデオ信号を画像処理プロッセッ
サ３３に出力する。

【００２３】上記画像処理プロッセッサ３３では、ビデ
オ信号を増幅した後に微分し、その微分信号が予め設定
したしきい値を越えるビデオ信号の走査線とこの走査線
上でのタイミングの検出を行い、そのデータをホストコ
ンピュータ３１に伝送して解析させる。これにより、欠
陥部１２の位置の座標および欠陥部１２が凸状であるか
凹状であるかを検出する。この検出結果により、車体２
６の塗装面に存在する塗装の欠陥部１２の凹凸に応じた
補修が行われ、欠陥部１２が凸状であるときは、その突
出部分は小さく削り取られ、上記欠陥部１２が凹状であ
るときは、欠陥部１２を含んで比較的広い範囲で塗膜が
削り取られる。この補修は、人手により行うこともでき
るが、より好ましくは、上記ロボット装置２１もしくは
それとは別に設けた図示しない補修用のロボット装置に
より、自動的に行われる。

【００２４】図２に示すように、上記照明装置２３は、
より好ましくは、紙面に直交する方向に延びる帯状の発
光面２３aを有し、この発光面２３aから出射される光の
光度(線分mの長さで表されている)がこの発光面２３aに
沿って矢印Ａ₁で示す一つの方向に強から弱に変化する
ように構成されており、上記照明装置２３は、その光の
出射面２３aから出射する光で被検査面２７(塗膜面)を
照射するようになっている。上記塗膜面２７は、鏡面に
近い表面性状を有しており、発光面２３aから照射され
た光は塗膜面２７で略正反射してＣＣＤカメラ２４に入
射することとなるが、この照射光には矢印Ａ₁で示され
る光度勾配が付けられているので、塗膜面２７には、こ
の矢印Ａ₁に対応する方向に、上記光度勾配に対応した
照度勾配を有する光照射領域Ｓが生じ、光照射領域Ｓm
の照度勾配に応じた反射光がＣＣＤカメラ２４のカメラ
視野Ｆ内にとらえられる。

【００２５】これにより、図３に示すように、ＣＣＤカ
メラ２４の撮像領域３５には撮像画像Ｐが得られるが、
この撮像画像Ｐ中において、上記帯状の発光面２３aは
(つまり、この発光面２３aから照射された照明光は)Ｘ
方向に延びる映し込み像Ｐsとして映し込まれる。この
映し込み像Ｐsは、上記矢印Ａ₁で示される方向に対応し
た方向(Ｙ方向)に明から暗に明るさが漸変する一方、Ｙ
方向と直交するＸ方向には明るさがほぼ一定の画像とな
る。

【００２６】このような照明状態において、塗膜面２７
に凹状の欠陥部６が生じていると、この欠陥部６で照明
装置２３からの光の正反射方向が変化する。この光の正
反射方向の変化により、上記映し込み像Ｐsは、上記欠
陥部６に対応する部位において画素の輝度(つまり明る
さ)の変化状態が他の部分とは異なったものとなる。す
なわち、照明装置２３の発光面２３aの光度が比較的大
きい位置２３Ａからの光が、主として凹状欠陥部６の発
光面２３aと対向する側の面６aに当たって正反射の方向
が変化し、その一部がＣＣＤカメラ２４に入射する。一
方、凹状欠陥部６の上記面６aと反対側の面６bには、上
記発光面２３aの光度が比較的小さい位置２３Ｂからの
光しか入射せず、ＣＣＤカメラ２４には凹状欠陥部６の
上記反対側の面６bからは光が殆ど入射しない。

【００２７】従って、ＣＣＤカメラ２４の撮像領域３５
中の照明光の映し込み像Ｐsは、図３に示すように、Ｙ
方向で凹状欠陥部６の左側部に位置する画素が他の一般
部位の画素よりも暗くなり、この左側部を過ぎた部位に
位置する画素は他の一般部位の画素よりも明るくなる。
尚、欠陥部が凸状のものである場合には、上記と逆にな
り、図３におけるＹ方向に沿って、欠陥部の左側部に位
置する画素が他の一般部位の画素よりも明るくなり、こ
の左側部を過ぎた部位に位置する画素は他の一般部位の
画素よりも暗くなる。このように、照明光に与えられた
光度勾配の方向と欠陥部での明暗の現れ方によって、欠
陥が検出された場合、それが凹状のものであるか凸状の
ものであるかを容易に検知することができる。

【００２８】ＣＣＤカメラ２４は、その撮像画像Ｐの明
るさの変化に応じて変化するビデオ信号を上記画像処理
プロセッサ３３に出力する。画像処理プロセッサ３３に
入力された映し込み像Ｐsの明るさを示すビデオ信号
の、凹状欠陥部６の付近におけるＹ方向の一走査線上の
信号レベルは、図４に示すようになる。このようなビデ
オ信号に基づいて、各画素の濃淡(明るさ)レベルを所定
の閾値によって２値化処理して欠陥検出を行うことがで
きる。つまり、各画素の濃淡値を予め設定された基準値
(閾値)と比較し、この基準値を越えるか否かで欠陥部の
存在を検知することができる。

【００２９】また、上記のようなビデオ信号を微分処理
することにより、信号レベルが大きく変化する部分とし
て欠陥部を検出することができる。すなわち、上記凹状
欠陥部６の付近におけるＹ方向の一走査線上についての
ビデオ信号を微分処理およびその絶対値化処理を行うこ
とにより、ビデオ信号は図５に示すような３つのピーク
を有する信号に変換される。この３つのピークのうち、
ピークＡおよびピークＣは凹状欠陥部６の外周縁部分を
表すものであり、ピークＢは凹状欠陥部６の領域中にお
いて信号レベルが特に大きく変化する部分を示してい
る。このように、上記ビデオ信号に基づいて撮像画像Ｐ
に微分処理を施すことにより、撮像領域内の欠陥検出を
行うことができる。

【００３０】上記ホストコンピュータ３１は、上記２値
化処理と、より好ましくは、上記微分処理の結果に基づ
いて欠陥判定を行う。この場合、上記ピークＡ及びピー
クＣにより凹状欠陥部６の穴径を算出し、ピークＢによ
り欠陥部６の位置を算出することができる。更に、欠陥
部６の位置における信号レベル(ピークＢ)に基づいて、
映し込み像Ｐs中における欠陥部６の明るさを検出し、
この検出された明るさと上述のようにして得られた凹状
欠陥部６の穴径から欠陥部６の深さを算出することがで
きる。尚、上記の説明は、図３におけるＹ方向について
微分処理を行う場合を例にとってその基本的な原理を述
べたものであったが、図３におけるＸ方向についても微
分処理を行うこともできる。本実施例では、欠陥検出精
度をより高めるために、図３におけるＹ方向だけでな
く、後述するようにＸ方向についても微分処理が行なわ
れるようになっている。

【００３１】ところで、上述ように被検査面(塗膜面２
７)の照明光による照射部分を撮像領域３５中に映し込
むようにして撮像して画像Ｐを得た場合(図３参照)、上
記照明光の映し込み部分(つまり映し込み像Ｐs)とその
外側領域Ｐoとの境界部分Ｐbで、塗膜表面の欠陥以外の
肌特性に起因する欠陥の誤検知が生じる場合がある。す
なわち、自動車の車体２６の塗膜面２７は完全な鏡面状
ではないので、上記映し込み像Ｐsとその外側領域Ｐoと
の境界を示す輪郭線には多少の凹凸が生じるため、その
境界部分Ｐbあるいはその近傍では、特に欠陥がなくて
も、隣接する画素どうしで光学特性レベルが大きく変化
する部位が生じることとなり、かかる部位が欠陥と誤認
され易くなる。図６に、上記照明光の映し込み像Ｐsと
その外側領域Ｐoとの境界部分Ｐb及びその近傍を、２値
化処理前の原画像の状態において拡大して示す。この図
に示されるように、上記境界部分Ｐbでは、境界を示す
輪郭線Ｌbに微少な凹凸が生じている。尚、上記のよう
な撮像画像Ｐでは、照明光の映し込み像Ｐsの外側領域
Ｐoは、照明光の正反射がない領域であるので、実際に
は欠陥がなくてもその領域Ｐo内の画素全部が欠陥部の
場合と同様の光学特性を示すことになる。

【００３２】本実施例では、上記撮像画像Ｐを２値化処
理した後、膨張処理および収縮処理を順次適用すること
により、照明光の映し込み部分Ｐsとその外側領域Ｐoと
の境界部分Ｐbにおける塗膜表面の欠陥以外の肌特性に
起因する欠陥の誤検知を防止するようにしている。以
下、本実施例における欠陥検出の具体例を、図６〜図９
の上記境界部分の拡大説明図および図１０のフローチャ
ート等を参照しながら説明する。

【００３３】システムがスタートすると、まず、ステッ
プ＃１で、ＣＣＤカメラ２４による被検査面(塗膜面２
７)の撮像が開始され、次いで、得られた撮像画像Ｐに
ついて２値化処理(ステップ＃２)および微分処理(ステ
ップ＃３)が行なわれる。上記２値化処理は、撮像画像
Ｐ内の各画素について、その輝度が予め設定した基準値
(閾値)以上であるか否かを判定することによって行なわ
れ、輝度がこの基準値に達しない画素については欠陥部
の一部と判定される。従って、映し込み像Ｐsの外側領
域Ｐoについては、この２値化処理の処理結果から、全
ての画素が欠陥部と同様に判定されることになる。

【００３４】上記２値化処理と共に、つまり２値化処理
と並行するようにして、ステップ＃３で、より好ましく
は、上記撮像画像Ｐに微分処理が施される。この微分処
理は、少なくとも、映し込み像Ｐsとその境界部分Ｐbを
含む画像領域に対して行なわれる。このうち境界部分Ｐ
b及びその近傍については、微分処理はＸ方向について
行なわれ、各画素について、Ｘ方向において隣接する画
素との間で輝度の差分を検出し、この差分が所定値以上
の場合には輝度の変化が大きいので欠陥部の一部と判定
される。２値化処理と微分処理の両方が施された画像領
域については、微分処理の処理結果と２値化処理の処理
結果とに基づいて欠陥判定が行なわれる。つまり、両処
理結果の少なくともいずれか一方によって欠陥有りと認
められた部分が欠陥部と判定される。

【００３５】以上の処理に基づいて各画素についての欠
陥判定が行なわれ、この処理後の画像上においては欠陥
部の一部であることを示す画素には数字１が付され、欠
陥部の一部でないその他の画素には数字０が付される。
この結果、上記境界部分Ｐbでは、図７に拡大して示す
ように、原画像において境界輪郭線Ｌbの凹凸が生じて
いた部分に、実際には塗膜表面の欠陥ではないのに、欠
陥を示す数字１が付された画素が生じ、このままでは、
この３つの画素部分が欠陥と誤認されることになる。

【００３６】次に、ステップ＃４で、少なくとも映し込
み像Ｐsとその境界部分Ｐbを含む画像領域に対して膨張
処理が施される。この膨張処理は、上記のようにして１
と０とに２値化された画像において、１の画素領域をそ
の境界からそれぞれ所定の方向に広げる処理で、これに
より２値図形(１の画素領域で示される図形)がその境界
から１画素分ずつ膨張する。本実施例では、例えば４連
結の膨張処理が行なわれ、２値図形は上下左右の各方向
に１画素分ずつ広げられる。この膨張処理後の境界部分
Ｐb及びその近傍を、図８に拡大して示す。この図８か
ら良く分かるように、上記膨張処理を施すことにより、
境界部分Ｐbに存在していた塗膜表面の欠陥以外の肌特
性に起因する欠陥表示部は外側領域Ｐoに合体される。
尚、このとき、上記境界部分Ｐb以外の映し込み部分Ｐs
に欠陥があった場合には、この欠陥部分についても、そ
の２値図形が膨張させられることになる。

【００３７】この後、ステップ＃５で、上記膨張処理が
施された画像領域に対して収縮処理が行なわれる。この
収縮処理は、上記膨張処理と逆の処理を行うもので、上
記２値化画像において１の画素領域をその境界からそれ
ぞれ所定の方向に縮める処理であり、これにより２値図
形(１の画素領域で示される図形)がその境界から１画素
分ずつ収縮する。本実施例では、上記膨張処理に対応し
て、例えば４連結の収縮処理が行なわれ、２値図形は上
下左右の各方向に１画素分ずつ縮められる。この収縮処
理後の境界部分Ｐb及びその近傍を、図９に拡大して示
す。上記境界部分Ｐb以外の映し込み部分Ｐsに欠陥があ
った場合、上記膨張処理の後に収縮処理を施すことによ
り、欠陥を示す画素領域は一旦膨張させられた後もとの
大きさに戻される。

【００３８】次に、ステップ＃６で、この収縮処理後の
画像上において欠陥部を示す画素領域の画素個数(つま
り面積Ｓ)が、予め設定された基準値(基準面積Ｓo)を越
えているか否かが判定される。そして、この判定結果が
ＮＯの場合には真の欠陥部であると判定され(ステップ
＃８)、ＹＥＳの場合には、上記欠陥部を示す画素領域
は真の欠陥部ではなく、異常なしと判定される(ステッ
プ＃７)ようになっている。この場合、境界部分Ｐbに存
在していた塗膜表面の欠陥以外の肌特性に起因する欠陥
表示部は外側領域Ｐoに合体されているので、真の欠陥
部と判定されることはなく、この部分での誤検知が有効
に防止される。

【００３９】以上、説明したように、本実施例によれ
ば、上記撮像画像Ｐを２値化処理した後、上記照明光の
映し込み像Ｐsとその境界部分Ｐbとを含む画像領域に膨
張処理と収縮処理とを順次施すようにしたので、上記映
し込み像Ｐsとその外側領域Ｐoとの境界部分Ｐbに、塗
膜表面の欠陥以外の肌特性に起因する欠陥表示部が含ま
れている場合でも、上記膨張処理を施すことにより、境
界部分Ｐbに存在する上記欠陥表示部は外側領域Ｐoに合
体される。一方、上記境界部分Ｐb以外の映し込み部分
Ｐbに欠陥があった場合、上記膨張処理の後に収縮処理
を施すことにより、欠陥を示す画素領域は一旦膨張させ
られた後もとの大きさに戻される。そして、この処理後
の画像上において上記被検査面２７の欠陥部を示す画素
領域のうち、画素個数が所定値以下(画素領域の面積Ｓ
が所定値Ｓo以下)のものを真の欠陥として認識するよう
にしたので、上記境界部分Ｐb以外の映し込み部分Ｐsに
欠陥が存在する場合には支障なくこれを検出することが
できる一方、上記映し込み部分Ｐsの外側領域Ｐoに合体
された上記欠陥表示部は真の欠陥と誤認されることはな
くなる。すなわち、照明光の映し込み部分Ｐsとその外
側領域Ｐoとの境界部分Ｐbにおける塗膜表面の欠陥以外
の肌特性に起因する欠陥の誤検知を有効に防止し、より
精度の高い表面状態検査を行うことができるのである。

【００４０】また、本実施例では、上記膨張処理の前
に、上記２値化処理と共に上記微分処理を施すようにし
たので、２値化処理で得られた上記映し込み部分Ｐsの
各画素の輝度を予め設定された絶対的な基準値と比較し
て欠陥部位の検出を行うだけでなく、検査対象部分の輝
度を特定方向について微分処理した処理結果に基づいて
欠陥検出を行うことができる。すなわち、各画素の濃淡
に対して絶対的な基準値を設けて欠陥検出を行う上述の
方法に加えて、上記特定方向において隣接する画素を相
対比較して欠陥検出を行う方法を併用することが可能に
なり、より一層精度の高い欠陥検出を行うことができ
る。

【００４１】更に、本実施例では、上記照明光は、所定
の方向に沿って光度が大から小に徐々に変化するように
設定された光度分布を有しているので、より微細な表面
欠陥を検出することができる。換言すれば、欠陥検出精
度を十分に維持しつつ、上記照明光による照射部分を撮
像領域を越えない範囲でできるだけ広くして検査効率を
高めることが可能になるのである。

【００４２】尚、上記実施例は、自動車の車体表面の塗
装欠陥検査に適用した場合についてのものであったが、
本発明は、かかる場合に限らず、その他種々の物品の表
面状態の検査に対して有効に適用することができるもの
である。また、本発明は、以上の実施態様に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種
々の改良あるいは設計上の変更が可能であることは言う
までもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係る表面状態検査装置を備
えた塗装検査ステーションの全体構成を概略的に示す説
明図である。

【図２】 上記表面状態検査装置による被検査面の照明
および撮像状態を示す側面説明図である。

【図３】 上記表面状態検査装置による撮像画像の一例
を示す平面説明図である。

【図４】 被検査面表面に凹状の欠陥部がある場合にお
けるビデオ信号のレベルの一例を示すグラフである。

【図５】 上記ビデオ信号に微分処理および絶対値処理
を施した後の信号波形を示すグラフである。

【図６】 撮像画像中の照明光映し込み部分とその外側
領域との境界部分およびその近傍の原画像を拡大して示
す説明図である。

【図７】 ２値化処理および微分処理後の画像における
上記境界部分およびその近傍を拡大して示す説明図であ
る。

【図８】 膨張処理後の画像における上記境界部分およ
びその近傍を拡大して示す説明図である。

【図９】 収縮処理後の画像における上記境界部分およ
びその近傍を拡大して示す説明図である。

【図１０】 上記表面状態検査装置による表面状態検査
を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

６…凹状欠陥部 ２３…検査用照明装置 ２４…ＣＣＤカメラ ２７…塗膜面(被検査面) ３０…表面状態検査装置 ３１…ホストコンピュータ ３３…画像処理プロセッサ ３５…撮像領域 Ｐ…撮像画像 Ｐb…境界部分 Ｐs…映し込み像

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査面に照明光を照射しながらその照
   射部分を撮像領域中に映し込むようにして上記被検査面
   を撮像し、得られた撮像画像を画像処理することによっ
   て上記被検査面の表面状態を検査する表面状態検査方法
   であって、 上記撮像画像を２値化処理した後、上記照明光の映し込
   み部分とその境界部分とを含む画像領域に膨張処理と収
   縮処理とを順次施し、この処理後の画像上において上記
   被検査面の欠陥部を示す画素領域のうち、画素個数が所
   定値よりも少ないものを真の欠陥として認識することを
   特徴とする表面状態検査方法。
2. 【請求項２】 上記膨張処理の前に、上記撮像画像にお
   ける検査対象部分の所定の光学特性を特定方向について
   微分する微分処理を上記２値化処理と共に施すことを特
   徴とする請求項１記載の表面状態検査方法。
3. 【請求項３】 上記照明光は、所定の方向に沿って光度
   が大から小に徐々に変化するように設定された光度分布
   を有していることを特徴とする請求項１または請求項２
   記載の表面状態検査方法。
4. 【請求項４】 被検査面に照明光を照射する光照射手段
   と、該光照射手段による照射部分を撮像領域中に映し込
   むようにして上記被検査面を撮像する撮像手段と、該撮
   像手段で得られた撮像画像を画像処理する画像処理手段
   と、該画像処理手段の出力データに基づいて、上記被検
   査領域内の表面欠陥部を認識する欠陥認識手段とを備え
   た表面状態検査装置であって、 上記画像処理手段は、上記撮像画像を２値化処理した
   後、照明光の映し込み部分とその境界部分とを含む画像
   領域に膨張処理と収縮処理とを順次施し、上記欠陥認識
   手段は、上記処理後の画像上において上記被検査面の欠
   陥部を示す画素領域のうち、画素個数が所定値よりも少
   ないものを真の欠陥として認識することを特徴とする表
   面状態検査装置。
5. 【請求項５】 上記画像処理手段は、上記膨張処理の前
   に、上記撮像画像における検査対象部分の所定の光学特
   性を特定方向について微分する微分処理を上記２値化処
   理と共に施すことを特徴とする請求項４記載の表面状態
   検査装置。
6. 【請求項６】 上記光照射手段は、所定の方向に沿って
   光度が大から小に徐々に変化するように設定された光度
   分布を有する照明光を上記被検査面に照射することを特
   徴とする請求項４または請求項５記載の表面状態検査装
   置。