JPH1115975A

JPH1115975A - 外観検査方法

Info

Publication number: JPH1115975A
Application number: JP9169261A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Shirasawa; 満白澤; Hajime Naohara; 肇直原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1999-01-22
Anticipated expiration: 2017-06-25
Also published as: JP3580088B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被検査物の形状にわずかな相違があっても被検
査物の輪郭線近傍の欠陥部を確実に抽出可能な外観検査
方法を提供する。【解決手段】画像内で円形の輪郭線を持つ被検査物の中
心位置を求め（Ｓ３）、この中心位置を中心とする円形
の円形状ラインを設定する（Ｓ５）。被検査物の輪郭線
に円形状ラインが重なるまで円形状ラインの半径を１画
素ずつ変化させる（Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７）。被検査物の輪
郭線に重なる円形状ラインを探索ラインとして（Ｓ
８）、探索ライン上の欠陥部の有無を検出する（Ｓ
９）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検査物の画像に
基づいて被検査物の表面に生じた欠けや被検査物の表面
に付着した異物などを欠陥として検出する外観検査方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の外観検査方法として、被検査物
の画像から求めた被検査物の輪郭線の内側に輪郭線を設
定し、輪郭線上で欠陥部のエッジとみなせるエッジフラ
グ点を検出すると、エッジフラグ点の近傍での濃度変化
に基づいて欠陥部を識別するものがある（特公平７−１
８８１１号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の方法
は、基本的には同種の被検査物に対しては同じ輪郭線を
用いるものであり、したがって被検査物を同じ条件で撮
像するのはもちろんのこと、被検査物も同種のものであ
れば同じ形状であることが要求される。しかしながら、
同種の被検査物であっても合成樹脂成形品などではロッ
トが異なると金型や成形条件が異なることがあり、同種
の被検査物でもわずかに形状が異なっていることある。
形状にわずかな相違があっても被検査物の輪郭線から輪
郭線までの距離に余裕を持たせれば、同じ輪郭線を使用
することが可能になるが、それでは微小な欠陥部を発見
することができなくなるというジレンマが生じる。

【０００４】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、被検査物の形状にわずかな相違があ
っても被検査物の輪郭線近傍の欠陥部を確実に抽出する
ことができる外観検査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】請求項１の発明は、画像
内で円形の輪郭線を持つ被検査物の中心位置を求め、こ
の中心位置を中心とする円形の円形状ラインを設定する
とともに被検査物の輪郭線に円形状ラインが重なるまで
円形状ラインの半径を１画素ずつ変化させ、被検査物の
輪郭線に重なる円形状ラインを探索ラインとして、探索
ライン上の欠陥部の有無を検出するものである。この方
法によれば、円形の被検査物と中心が一致する円形状ラ
インの半径を１画素ずつ変化させることにより、被検査
物の輪郭線に一致する円形状ラインを求め、被検査物の
輪郭線に一致した円形状ラインを探索ラインとして欠陥
部の検出に用いるから、被検査物の寸法に誤差があって
もその誤差分に応じた探索ラインを設定することがで
き、結果的に欠陥部の検出精度が高くなる。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、半径が１画素分異なる各一対の円形状ラインの上の
画素の濃度値の平均値をそれぞれ求め、両平均値の差が
ライン設定用の閾値より大きいときに前記中心位置に近
いほうの円形状ラインを探索ラインとするものである。
また、請求項３の発明は、半径が１画素分異なる各一対
の円形状ラインの上の画素の濃度値の平均値をそれぞれ
求め、両平均値の比が１付近の規定範囲を逸脱するとき
に前記中心位置に近いほうの円形状ラインを探索ライン
とするものである。さらに、請求項４の発明は、半径が
１画素分異なる各一対の円形状ラインの上の画素の濃度
値の平均値をそれぞれ求め、両平均値の差がライン設定
用の第１の閾値より大きいときに前記中心位置に近いほ
うの円形状ラインを探索ライン候補とし、探索ライン候
補の上の画素の微分絶対値の総和がライン設定用の第２
の閾値より大きいときに探索ライン候補を探索ラインと
するものである。請求項５の発明は、半径が１画素分異
なる各一対の円形状ラインの上の画素の濃度値の平均値
および画素の微分絶対値の総和をそれぞれ求め、両平均
値の比が１付近の規定範囲を逸脱し、かつ両微分絶対値
の比が１付近になるときに前記中心位置に近いほうの円
形状ラインを探索ラインとするものである。請求項２な
いし請求項５の方法は、請求項１の発明においてどの円
形状ラインを探索ラインとするかの判断方法の望ましい
実施態様であって、画素の濃度値と微分絶対値とを用い
るものである。

【０００７】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、円形状ラインの上の画素の微分方向値のヒストグラ
ムを生成し、前記ヒストグラムにおいてすべての微分方
向値の度数が規定範囲内であるときにその円形状ライン
を探索ラインとするものである。請求項７の発明は、請
求項１の発明において、円形状ラインの上の画素の微分
方向値を求め、円形状ラインの少なくとも一部に沿って
微分方向値が連続的に変化するときにその円形状ライン
を探索ラインとするものである。請求項８の発明は、請
求項１の発明において、円形状ラインの上の画素の微分
絶対値および微分方向値を求め、円形状ラインの上の画
素の微分絶対値の総和がライン設定用の閾値より大きく
かつその円形状ラインの少なくとも一部に沿って微分方
向値が連続的に変化するときにその円形状ラインを探索
ラインとするものである。請求項６ないし請求項８の方
法は、請求項１の発明においてどの円形状ラインを探索
ラインとするかの判断方法の望ましい実施態様であっ
て、微分方向値を利用するものである。

【０００８】請求項９の発明は、請求項７または請求項
８の発明において、探索ラインの上の画素の微分方向値
の変化が不連続になるときに欠陥部が存在すると判断す
るものである。請求項１０の発明は、請求項８の発明に
おいて、探索ラインの上の画素の微分方向値の変化が不
連続になり、かつ微分絶対値の総和が欠陥検出用の閾値
よりも小さいときに欠陥部が存在すると判断するもので
ある。請求項９および請求項１０の発明は、微分方向値
を利用して探索ラインを設定したときに、欠陥部の検出
にも微分方向値を利用することで演算量を低減するもの
である。

【０００９】請求項１１の発明は、請求項１の発明にお
いて、探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割
し、各弧ごとに各別に欠陥部の有無を検出するものであ
る。この方法によれば、探索ラインを複数の弧に分割し
て各弧ごとに欠陥部の有無を検出するから、より細かい
判断によって欠陥部を検出する確率が大きくなる。請求
項１２の発明は、請求項１の発明において、探索ライン
である円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を微小範
囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正し、
補正後の探索ラインの上で欠陥部の有無を検出するもの
である。請求項１３の発明は、請求項１の発明におい
て、探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割
し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ライン
の位置を補正し、補正後の各弧の上の画素の濃度値と微
分絶対値と微分方向値との少なくとも１つの要素につい
て互いに他の弧の要素と比較し、比較結果に基づいて欠
陥部の有無を検出するものである。請求項１２および請
求項１３の発明は、探索ラインを複数の弧に分割するだ
けではなく微小範囲で移動させることにより探索ライン
の位置を補正するから、たとえば照明条件などの相違に
よって被検査物の輪郭線が真円になっていないような場
合でも、各弧の位置を補正して被検査物の輪郭線に近づ
けることが可能になり、結果的に被検査物の輪郭線付近
の欠陥部の検査をより精度よく行なうことができる。

【００１０】請求項１４の発明は、請求項１の発明にお
いて、探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割
し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ライン
の位置を補正し、補正後の探索ラインの上の画素の濃度
値の平均値を求め、各弧の上の画素のうち前記平均値と
の差が欠陥検出用の閾値よりも大きい画素の個数を計数
し、計数された画素数が規定の閾値よりも大きいときに
欠陥部が存在すると判断するものである。請求項１５の
発明は、請求項１の発明において、探索ラインである円
形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動
させることにより探索ラインの位置を補正し、補正後の
探索ラインに沿って移動させる一定画素数のスティック
マスクを設定し、スティックマスクの長手方向の中心を
挟んで略等距離に位置する画素の濃度値の差の総和を求
め、スティックマスクを探索ラインに沿って１画素ずつ
移動させたときに前記総和が規定の閾値よりも大きくな
ると欠陥部が存在すると判断するものである。請求項１
４および請求項１５の発明は、探索ラインを複数の弧に
分割したときにおける欠陥部の検出方法の望ましい実施
態様である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、画像内で輪郭線が円形
となる被検査物を対象にしており、かつ被検査物の輪郭
線の近傍に存在する欠陥部を検出するものである。図２
に示すように被検査物１の画像はテレビカメラのような
画像入力装置２により被検査物１を撮像することで得ら
れ、画像入力装置２からの映像信号はアナログ−デジタ
ル変換部３においてデジタル信号に変換された後に、画
像処理部４に入力され濃淡画像である原画像から、微分
絶対値画像、微分方向値画像、エッジ画像が生成され
る。原画像は各画素の画素値を濃度値とした画像であ
り、微分絶対値画像と微分方向値画像とはそれぞれ画素
値を微分絶対値ないし微分方向値とした画像である。微
分絶対値は、着目する画素の近傍での濃度値の勾配を示
すものであり、濃度値の変化が大きいほど微分絶対値は
大きくなる。また、微分方向値は、着目する画素の近傍
での濃度値の変化方向を示すものである。さらに、エッ
ジ画像は、微分絶対値が閾値以上でかつ微分値絶対値が
極大値となる１画素幅のエッジを抽出する細線化処理、
および細線化処理により得られた不連続なエッジを延長
して連続させるエッジ延長化処理により得られる１画素
幅のエッジのみが他の部分と異なる画素値となった画像
である。したがって、エッジ画像は微分絶対値画像およ
び微分方向値画像を生成した後に生成される。

【００１２】原画像、微分絶対値画像、微分方向値画
像、エッジ画像は、それぞれ原画像メモリ５、微分絶対
値画像メモリ６、微分方向値画像メモリ７、エッジ画像
メモリ８に格納され、被検査物１の輪郭線付近に存在す
る欠陥部の検出に用いられる。ここに、原画像はたとえ
ば８ビット２５６階調、微分絶対値画像はたとえば６ビ
ット６４段階、微分方向値はたとえば４ビット１６方
向、エッジ画像は１ビットで表される。これらのビット
数は限定する趣旨ではないが、実用レベルを考慮して妥
当な値になっている。なお、画像処理部４において微分
絶対値画像、微分方向値画像、エッジ画像を生成する手
順については各種の技術が提案されているが、基本的に
は特公平７−１８８１１号公報に記載された技術を用い
ればよい。

【００１３】本発明は、上述のようにして、原画像メモ
リ５、微分絶対値画像メモリ６、微分方向値画像メモリ
７、エッジ画像メモリ８にそれぞれ格納された原画像、
微分絶対値画像、微分方向値画像、エッジ画像を適宜に
用いることによって、被検査物１の輪郭線上の欠陥部を
検出する。また、欠陥部を検出するための基本的な手順
は、被検査物１の中心を求め、求めた中心を基準にして
被検査物１の輪郭線上に探索ラインを設定し、その探索
ライン上で欠陥部を検出するというものである。したが
って、被検査物１の中心を求める中心算出部９、探索ラ
インを求める探索ライン設定部１０、欠陥部を検出する
欠陥検査部１１を備える。

【００１４】中心算出部９での処理手順は以下に説明す
る各実施形態で共通であって、原画像から画素値が濃度
に関して規定の閾値以上である領域（被検査物１に相当
する領域となるように閾値を設定する）の重心を求め、
求めた重心の座標（画像に設定した横方向をＸ方向、縦
方向をＹ方向という）を中心とみなすのである。要する
に原画像から濃度に関する２値画像を生成して重心を求
めることに相当する。ここで、被検査物１と画像入力装
置２との位置関係や照明の配光などの条件は、被検査物
１の実際の中心と上述のようにして求めた被検査物１の
中心とみなされる座標とがほぼ一致するように設定され
ているものとする。また、被検査物１は背景よりも暗く
なるものとする（つまり画像内では被検査物１の画素は
背景よりも濃度が小さい）。

【００１５】なお、背景と被検査物１とを完全に分離す
ることができる場合には、微分絶対値画像をラスタスキ
ャンして微分絶対値が規定の閾値以上である画素（被検
査物１の輪郭線上の画素とみなせるように閾値を設定す
る）を抽出するか、あるいはエッジ画像を用い、被検査
物１に相当する領域におけるＸ座標値とＹ座標値とのそ
れぞれの最大値および最小値を求め、Ｘ座標値の最大値
と最小値との平均値を中心のＸ座標、Ｙ座標値の最大値
と最小値との平均値を中心のＹ座標とみなしてもよい。

【００１６】以下の各実施形態では、画像入力装置２で
撮像された画像内で被検査物１の中心とみなせる座標は
すでに求められているものとして説明する。また、被検
査物１の中心とみなせる座標を中心アドレスという。（実施形態１）本実施形態では、図３に示すように、中
心アドレスＣＴを中心とした円形の円形状ラインＬｃを
設定する。設定した円形状ラインＬｃの上の画素の微分
絶対値の総和を求め、この総和を規定の閾値（ライン設
定用の閾値）と比較する。この閾値は被検査物１や背景
に円形状ラインＬｃが設定されているときには微分絶対
値の総和が閾値より小さくなり、円形状ラインＬｃが被
検査物１の輪郭線上に重複するときに閾値より大きくな
るように設定される。しかして、微分絶対値の総和が閾
値よりも小さいときには、円形状ラインＬｃの半径を１
画素大きくし、新たに設定した円形状ラインＬｃの上の
画素について微分絶対値の総和を再び求める。微分絶対
値の総和が閾値を越えたときには、円形状ラインＬｃが
被検査物１の輪郭線上に重複していると考えられるか
ら、この円形状ラインＬｃを輪郭線候補とする。

【００１７】なお、微分絶対値の総和は画素数に依存す
るから各画素の微分絶対値が等しい場合でも円形状ライ
ンＬｃの半径が異なれば値は変わるが、被検査物１の寸
法は欠陥検査では既知であるから、被検査物１の輪郭線
の半径に応じて適正な閾値を設定することができる。半
径の異なる複数種類の被検査物１を検査対象とするとき
には、微分絶対値の総和ではなく微分絶対値の平均値を
用いればよい。また、被検査物１の輪郭線の半径が既知
であるから、最初に設定する円形状ラインＬｃの半径を
被検査物１の輪郭線の半径よりやや小さい程度としてお
けば、被検査物１の輪郭線に重複する円形状ラインＬｃ
をより短時間で決定することができる。さらに、最初に
設定する円形状ラインＬｃの半径を被検査物１の輪郭線
の半径よりも小さくし、円形状ラインＬｃの半径を１画
素ずつ大きくしているが、円形状ラインＬｃの半径を被
検査物１の輪郭線の半径よりも大きく設定しておき、円
形状ラインＬｃの半径を１画素ずつ小さくすることによ
って被検査物１の輪郭線に重複する円形状ラインＬｃを
求めてもよい。

【００１８】次に、図４に示すように、求めた輪郭線候
補Ｌｋの上の画素を中心とする１画素幅の濃度測定用ス
ティックマスクＭＳ₁を設定する。濃度測定用スティッ
クマスクＭＳ₁は、輪郭線ＬＳの上の画素と中心アドレ
スＣＴとを通る直線上に設定される。図示例では７画素
の長さを有する濃度測定用スティックマスクＭＳ₁を設
定してあるが、濃度測定用スティックマスクＭＳ₁の画
素数は、３画素以上であって輪郭線候補Ｌｋの内外の画
素数が同じになるように設定するのでればとくに限定さ
れるものではない。また、濃度測定用スティックマスク
ＭＳ₁の設定箇所や設定個数にはとくに制限はないが、
輪郭線候補Ｌｋの異なる場所にできるだけ多くの濃度測
定用スティックマスクＭＳ₁を設定するのが望ましい。

【００１９】濃度測定用スティックマスクＭＳ₁が設定
されると、各濃度測定用スティックマスクＭＳ₁の画素
について、中心画素から同じ距離に位置する画素同士の
濃度差を求めて、その濃度差の総和を求める。たとえ
ば、濃度測定用スティックマスクＭＳ₁において輪郭線
候補Ｌｋの外側の画素の濃度をａ₁〜ａ₃とし、内側の
画素の濃度をｂ₁〜ｂ₃（添字が同じ画素は中心画素か
ら等距離にある）とするとき、次式の値を求めるのであ
る。｜ａ₁−ｂ₁｜＋｜ａ₂−ｂ₂｜＋｜ａ₃−ｂ₃｜上述のようにして求めた画素の濃度差の総和を規定の閾
値と比較し、閾値よりも大きいときには濃度測定用ステ
ィックマスクＭＳ₁の中心画素を被検査物１の輪郭線の
上の画素の候補点とする。濃度測定用スティックマスク
ＭＳ₁の本数に対して候補点の得られた個数の占める割
合が規定値以上であれば、その輪郭線候補Ｌｋを輪郭線
ＬＳとして採用する。本実施形態では、この輪郭線ＬＳ
が探索ラインとして用いられる。つまり、ここまでが探
索ライン設定部１０の処理になる。

【００２０】なお、微分絶対値の総和のみで求めた輪郭
線候補Ｌｋを輪郭線ＬＳとして採用してもよい。あるい
は、微分絶対値の総和を用いずに、半径の異なる円形状
ラインＬｃごとに濃度測定用スティックマスクＭＳ₁を
設定して濃度差の総和を閾値と比較して候補点を求める
とともに、濃度測定用スティックマスクＭＳ₁の本数に
対する候補点の個数の占める割合が規定値以上であると
きに、その円形状ラインＬｃを輪郭線ＬＳとして採用し
てもよい。

【００２１】上述のようにして輪郭線ＬＳを設定した後
には欠陥検査部１１において輪郭線ＬＳの上の欠陥部の
有無を検出する。すなわち、輪郭線ＬＳの内側に複数本
の探索ラインを所定間隔で平行に設定し、各探索ライン
上の各画素の微分絶対値を求める。ここで、微分絶対値
が規定の閾値を越える画素数が所定個数以上であるとき
には欠陥部があると判断する。また、微分絶対値の総和
が規定の閾値以上であるときに欠陥部があると判断す
る。

【００２２】上述した手順をまとめると、図１のように
なる。すなわち、画像入力装置２により被検査物１が撮
像され（Ｓ１）、原画像のほか、微分絶対値画像、微分
方向値画像、エッジ画像の各種画像が必要に応じて生成
される（Ｓ２）。さらに、画像内での被検査物１の中心
アドレスが求められる（Ｓ３）。その後、中心アドレス
を中心として半径１画素の円形状ラインＬｃが設定され
（Ｓ４，Ｓ５）、円形状ラインＬｃが被検査物１の輪郭
線に一致するか否かが判定される（Ｓ６）。不一致の場
合には円形状ラインＬｃの半径が１画素分大きく設定さ
れ（Ｓ７）、円形状ラインＬｃが被検査物１の輪郭線に
一致するか否かが判定される（Ｓ６）。この処理を繰り
返し、円形状ラインＬｃが被検査物１の輪郭線に一致す
るようになると、その円形状ラインＬｃを探索ラインと
して採用し（Ｓ８）、探索ラインの上で欠陥部の有無を
検査する（Ｓ９）。

【００２３】なお、上述の説明から明らかなように、本
実施形態では微分方向値画像は用いていない。また、エ
ッジ画像も必ずしも用いなくてもよい。つまり、微分方
向値画像やエッジ画像を求める処理は本実施形態では必
須ではない。（実施形態２）本実施形態は、実施形態１と同様に、中
心アドレスＣＴを中心とした円形の円形状ラインＬｃを
設定する。ただし、微分絶対値を用いるのではなく、図
５に示すように、設定した円形状ラインＬｃの上の画素
の濃度値の平均値を、半径が１画素分小さい円形状ライ
ンＬｃ’の上の画素の濃度値の平均値と比較する。円形
状ラインＬｃは輪郭線候補Ｌｋが得られるまで実施形態
１と同様に半径が１画素ずつ大きくなるから、半径の１
画素分小さい円形状ラインＬｃ’については濃度値の平
均値はすでに求められているものを用いる。つまり、各
半径の円形状ラインＬｃごとに濃度値の平均値を記憶保
持し、記憶保持した値を後の演算に用いるのである。こ
のようにして各円形状ラインＬｃの濃度値の平均値の差
（外側の円形状ラインＬｃに関する濃度値の平均値をｍ
ｂ、内側の円形状ラインＬｃ’に関する濃度値の平均値
をｍｂ’とするとき、｜ｍｂ−ｍｂ’｜）を求め、濃度
値の平均値が内側の円形状ラインＬｃ’よりも大きくな
り（｜ｍｂ−ｍｂ’｜≫０）、かつそのときの濃度値の
平均値の差が規定の閾値（ライン設定用の閾値）より大
きいと判断されたときに、半径が１画素分小さい（つま
り、中心に近いほうの）円形状ラインＬｃ’を輪郭線Ｌ
Ｓとみなすのである（あるいは輪郭線候補Ｌｋとし、さ
らに濃度測定用スティックマスクＭＳ₁を用いて輪郭線
ＬＳを決定する）。他の処理については実施形態１と同
様である。

【００２４】（実施形態３）本実施形態は、実施形態３
と同様に、設定した円形状ラインＬｃの上の画素の濃度
値の平均値を用いて輪郭線ＬＳを決定する。本実施形態
では、隣接する一対の円形状ラインＬｃ，Ｌｃ’の濃度
値の比（外側の円形状ラインＬｃに関する濃度値の平均
値をｍｂ’、内側の円形状ラインＬｃ’に関する濃度値
の平均値をｍｂ’とするとき、ｍｂ／ｍｂ’）を求め、
濃度値の平均値が内側の円形状ラインＬｃ’よりも大き
くなり（ｍｂ／ｍｂ’≫１）、かつそのときの濃度値の
平均値の比が規定の閾値よりも大きいと判断されたとき
に、半径が１画素分小さい（つまり、中心に近いほう
の）円形状ラインＬｃ’を輪郭線ＬＳとみなす（あるい
は輪郭線候補Ｌｋとし、さらに濃度測定用スティックマ
スクＭＳ₁を用いて輪郭線ＬＳを決定する）。他の処理
については実施形態１と同様である。

【００２５】（実施形態４）本実施形態は、円形状ライ
ンＬｃの上の画素の微分絶対値の総和と、画素の濃度値
の平均値との両方を用いて輪郭線ＬＳを決定するもので
ある。すなわち、上述した各実施形態と同様に円形状ラ
インＬｃを設定し、輪郭線ＬＳが決定されるまで円形状
ラインＬｃの半径を大きくする。ここで、実施形態２と
同様に、円形状ラインＬｃの上の画素の濃度値の平均値
を求め、１画素分半径の小さい円形状ラインＬｃ’につ
いて求めた画素の濃度値の平均値との差から円形状ライ
ンＬｃ’が輪郭線ＬＳとして採用可能か否かを判断す
る。実施形態２では濃度値の平均値に基づいて求めた円
形状ラインＬｃ’を輪郭線ＬＳとして採用したが、本実
施形態では、この円形状ラインＬｃ’を輪郭線候補Ｌｋ
とする。そして、輪郭線候補Ｌｋの上の画素の微分絶対
値の総和を求め、微分絶対値の総和が規定の閾値を越え
るとその円形状ラインＬｃを輪郭線ＬＳとして採用する
のである。他の処理は実施形態１と同様である。

【００２６】なお、画素の濃度値の平均値から輪郭線候
補Ｌｋを求め、微分絶対値の総和により検証して輪郭線
ＬＳと決定したが、微分絶対値の総和により輪郭線候補
Ｌｋを求め、画素の濃度値の平均値により検証して輪郭
線ＬＳを決定してもよい。（実施形態５）本実施形態も、円形状ラインＬｃの上の
画素の微分絶対値の総和と濃度値の平均値とを用いるも
のである。すなわち、各半径の円形状ラインＬｃごとに
円形状ラインＬｃの上の画素の微分絶対値の総和と濃度
値の平均値とを求める。また、本実施形態では濃度値の
平均値だけではなく微分絶対値の総和についても、半径
が１画素分小さい円形状ラインＬｃ’との比を求める。

【００２７】すなわち、円形状ラインＬｃの上の画素の
濃度値の平均値をｍｂ、微分絶対値の総和をｍｓとし、
半径が１画素分小さい円形状ラインＬｃ’の上の画素の
濃度値の平均値をｍｂ’、微分絶対値の総和をｍｓ’と
するとき、ｍｂ／ｍｂ’とｍｓ／ｍｓ’とを求める。濃
度値の平均値については輪郭線ＬＳでは大きくなる方向
に変化するから、ｍｂ／ｍｂ’≫１になり、微分絶対値
の総和は輪郭線ＬＳ上では非常に大きいから、ｍｓ／ｍ
ｓ’≒１になる。つまり、円形状ラインＬｃ’が輪郭線
ＬＳに重複したとすれば、円形状ラインＬｃは輪郭線Ｌ
Ｓの外側であり円形状ラインＬｃ’は輪郭線ＬＳの内側
であるから、ｍｂ＞ｍｂ’であり、ｍｓ≒ｍｓ’になる
と考えられる。そこで、このような条件の判定が可能な
閾値を設定すれば輪郭線ＬＳか否かを判別することが可
能になる。他の処理は実施形態１と同様である。

【００２８】（実施形態６）上述した各実施形態では、
微分方向値を用いていないが、本実施形態は微分方向値
を用いるものである。ところで、被検査物１が円形であ
るから輪郭線ＬＳの上の画素の微分方向値は理想的には
均等に分布する。つまり、すべての微分方向値の発生確
率は等しくなる。画像入力装置２や画像メモリ５〜８な
どの画像処理系に十分な解像度があるものと考えると、
ほぼ理想通りの結果が得られることになる。

【００２９】そこで、本実施形態では、各半径の円形状
ラインＬｃごとに円形状ラインＬｃの上の画素の微分方
向値のヒストグラムを求める。このような微分方向値の
ヒストグラムを求めると、輪郭線ＬＳの上以外では特定
の微分方向値にのみピークが生じるから、微分方向値が
均等に発生しているか否かを判定すれば円形状ラインＬ
ｃが輪郭線ＬＳに一致しているか否かを知ることができ
る。微分方向値が均等に分布しているか否かは、各微分
方向値の度数の標準偏差を求めるか、最大度数と最小度
数との差を求めることによって判断することができる。
つまり、微分方向値の度数が規定範囲内であるときに輪
郭線ＬＳに一致しているものと判断するのである。

【００３０】また、輪郭線ＬＳは円形であるから、輪郭
線ＬＳ上の画素の微分方向値を順次追跡すれば、微分方
向値は連続的に変化することになる。そこで、円形状ラ
インＬｃの少なくとも一部に沿って画素を追跡し、追跡
した画素の微分方向値が連続的に変化しているときには
（多少の誤差は許容する）、その円形状ラインＬｃを輪
郭線ＬＳ（つまり探索ライン）として採用する。

【００３１】なお、本実施形態は微分方向値のみで輪郭
線ＬＳか否かを判断しているが、実施形態１のように円
形状ラインＬｃの上の微分絶対値の総和が規定の閾値よ
り大きいか否かを合わせて判断し、微分絶対値の総和が
閾値より大きくかつ微分方向値が均等に分布している
か、あるいは連続的に変化しているときに、その円形状
ラインＬｃを輪郭線ＬＳとして採用するようにしてもよ
い。

【００３２】また、本実施形態では、被検査物１の形状
の識別も可能になる。つまり、円形以外の被検査物１で
は輪郭線ＬＳの上で微分方向値は均等に分布しないか
ら、仮に被検査物１として円形ではないものが混在して
いたとすれば、円形状ラインＬｃの半径を変えても輪郭
線ＬＳが検出されず、欠陥部のある被検査物１と同様に
排除することができる。円形状ラインＬｃは画像内で設
定できない大きさになれば当然ながら次の円形状ライン
Ｌｃは設定されずに処理の終了になる。つまり、処理の
終了までに輪郭線ＬＳが検出されなければ、その被検査
物１は排除されることになる。

【００３３】ところで、輪郭線ＬＳ上に欠陥部が存在し
ている場合に、本実施形態では微分方向値の変化によっ
て欠陥部を検出することが可能である。微分方向値を決
めるには、画素の濃度の変化が最大になる方向に方向値
を与える場合と、画素の濃度の変化が最小になる方向に
方向値を与える場合とがある。本実施形態では画素の濃
度の変化が最大になる方向に方向値を与えるものとす
る。この場合、欠陥部の輪郭線上の画素の微分方向値は
欠陥部の中心向きか（欠陥部内の画素の濃度が周囲より
も小さい黒画素の場合）、中心から発散する向きになる
（欠陥部内の画素の濃度が周囲よりも大きい白画素の場
合）。また、円形状ラインＬｃにより検出された輪郭線
ＬＳ（つまり探索ライン）の上に欠陥部が存在すれば、
微分絶対値および微分方向値が他の部分とは大きく異な
ると考えられる。

【００３４】そこで、探索ライン（輪郭線ＬＳ）の上で
各画素を追跡し微分方向値の変化に着目したときに、微
分方向値の変化が不連続になれば、その部分に欠陥部が
存在すると判断することで、欠陥部を検出することがで
きる。また、より正確に欠陥部を検出するには、探索ラ
インの上で微分絶対値も合わせて検出するようにし、微
分方向値の変化が不連続でかつ微分絶対値の総和が欠陥
検出用の閾値よりも小さいときには欠陥部が存在するも
のと判断すればよい。他の処理は実施形態１と同様であ
る。

【００３５】（実施形態７）上述した各実施形態では、
円形状ラインＬｃを設定し、特定の条件を満たす円形状
ラインＬｃを輪郭線ＬＳとみなしていたが、円形の被検
査物１を撮像したとしても画像入力装置２により撮像し
た画像では必ずしも円形になっていない場合がある。つ
まり、画像内では被検査物１の輪郭線ＬＳが真円になら
ない場合がある。そこで、本実施形態では、図６に示す
ように、円形状ラインＬｃを用いて得られた輪郭線ＬＳ
を規定の中心角で分割し（図示例では６分割）、分割さ
れた各弧Ａ₁，Ａ₂，…，Ａ_nごとに微小移動させると
ともに、移動させた各位置で実施形態１ないし実施形態
６のいずれかの処理手順を用いて各弧Ａ₁〜Ａ_nと被検
査物１の輪郭線ＬＳとの一致の程度を判定する。すなわ
ち、上述した各実施形態では輪郭線ＬＳが探索ラインに
一致していたが、本実施形態では探索ラインが各弧Ａ₁
〜Ａ_n単位で設定されることになる。したがって、欠陥
部を検出する可能性が一層高くなる。ここで、各弧Ａ₁
〜Ａ_nを移動させる場合には、各弧Ａ₁〜Ａ_nを含む扇
形は変形させず、また扇形の中心線方向も変化させない
ようにして、扇形の中心位置のみを図７に矢印で示すよ
うに移動させる。図７では枡目が画素に対応する。移動
範囲はｎ×ｎ画素（ｎは３以上の奇数）の範囲であっ
て、円形状ラインＬｃを設定した中心アドレスを中心と
してｎ×ｎ画素の正方領域Ｄｓを設定し、正方領域Ｄｓ
の中心の画素（斜線部）から始めて扇形の中心を正方領
域の中で螺旋状に移動させるのである。

【００３６】このようにして、各弧Ａ₁〜Ａ_nをそれぞ
れ探索ラインとして決定した後、各探索ライン上の画素
の濃度値の平均値を求める。探索ライン上に欠陥部が存
在すれば、欠陥部の画素の濃度値は他の部分とは異なる
から、欠陥部の存在しない場合の平均値を基準値ｍと
し、基準値ｍからどれだけ離れると欠陥部があるとみな
すかのオフセット値ｏｆｓを設定して、実際に検出され
た各画素の濃度値ｂとの関係が、以下の条件を満たす画
素は欠陥部の画素の可能性があると判断する。｜ｂ−ｍ
｜＞ｏｆｓ上の条件が成立する画素は欠陥部の候補であ
るから、上の条件を満たす画素の個数を計数し、計数結
果が規定の閾値を越えるときには欠陥部が存在すると判
断する。他の処理は実施形態１と同様である。

【００３７】（実施形態８）実施形態７では、探索ライ
ンとなる各弧Ａ₁〜Ａ_nの上の画素の濃度を用いて欠陥
部を検出する例を示したが、本実施形態では探索ライン
としての各弧Ａ₁〜Ａ_nの位置を決定した後に、図８に
示すような探索ラインに沿った形状のｎ画素（ｎは３以
上の奇数）のスティックマスクＭＳ₂を設定し、このス
ティックマスクＭＳ₂を探索ラインに沿って走査する。
ここで、被検査物１の輪郭線は円形であり各弧Ａ₁〜Ａ
_nを移動させる際にも各弧Ａ₁〜Ａ_nの位置を変えるの
みで変形させないから、スティックマスクＭＳ₂は各弧
Ａ₁〜Ａ_nを定めた円形状ラインＬｃの半径に等しい円
弧の一部となる形状に設定すればよい。

【００３８】欠陥部は他の部位とは濃度値が異なるので
あるから、つまり、スティックマスクＭＳ₂の中心の画
素を挟んで略等距離に位置する画素同士の濃度値の差の
総和を求め、この総和が規定の閾値よりも大きいときに
は欠陥部が存在すると判断する。つまり、図８のように
５画素のスティックマスクＭＳ₂を設定し、そのときに
中心画素を挟む各画素の濃度値を順にａ₁，ａ₂，
ｂ₂，ｂ₁とするとき、｜ａ₁−ｂ₁｜＋｜ａ₂−ｂ₂｜を求め、この値が閾値より大きいときには欠陥部が存在
すると判断する。他の処理は実施形態７と同様である。

【００３９】

【発明の効果】請求項１の発明は、画像内で円形の輪郭
線を持つ被検査物の中心位置を求め、この中心位置を中
心とする円形の円形状ラインを設定するとともに被検査
物の輪郭線に円形状ラインが重なるまで円形状ラインの
半径を１画素ずつ変化させ、被検査物の輪郭線に重なる
円形状ラインを探索ラインとして、探索ライン上の欠陥
部の有無を検出するものであり、円形の被検査物と中心
が一致する円形状ラインの半径を１画素ずつ変化させる
ことにより、被検査物の輪郭線に一致する円形状ライン
を求め、被検査物の輪郭線に一致した円形状ラインを探
索ラインとして欠陥部の検出に用いるから、被検査物の
寸法に誤差があってもその誤差分に応じた探索ラインを
設定することができ、結果的に欠陥部の検出精度が高く
なるという利点がある。

【００４０】請求項９の発明のように、探索ラインの上
の画素の微分方向値の変化が不連続になるときに欠陥部
が存在すると判断するものや、請求項１０の発明のよう
に、探索ラインの上の画素の微分方向値の変化が不連続
になり、かつ微分絶対値の総和が欠陥検出用の閾値より
も小さいときに欠陥部が存在すると判断するものでは、
微分方向値を利用して探索ラインを設定したときに、欠
陥部の検出にも微分方向値を利用することで演算量を低
減することができる。

【００４１】請求項１１の発明のように、探索ラインで
ある円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧ごとに各別
に欠陥部の有無を検出するものでは、探索ラインを複数
の弧に分割して各弧ごとに欠陥部の有無を検出するか
ら、より細かい判断によって欠陥部を検出する確率が大
きくなるという利点がある。請求項１２の発明のよう
に、探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割
し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ライン
の位置を補正し、補正後の探索ラインの上で欠陥部の有
無を検出するものや、請求項１３の発明のように、探索
ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を
微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補
正し、補正後の各弧の上の画素の濃度値と微分絶対値と
微分方向値との少なくとも１つの要素について互いに他
の弧の要素と比較し、比較結果に基づいて欠陥部の有無
を検出するものでは、探索ラインを複数の弧に分割する
だけではなく微小範囲で移動させることにより探索ライ
ンの位置を補正するから、たとえば照明条件などの相違
によって被検査物の輪郭線が真円になっていないような
場合でも、各弧の位置を補正して被検査物の輪郭線に近
づけることが可能になり、結果的に被検査物の輪郭線付
近の欠陥部の検査をより精度よく行なうことができると
いう利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１を示す動作説明図である。

【図２】同上に用いる装置を示すブロック図である。

【図３】同上の概念説明図である。

【図４】同上の概念説明図である。

【図５】本発明の実施形態２の概念説明図である。

【図６】本発明の実施形態７の概念説明図である。

【図７】同上の概念説明図である。

【図８】本発明の実施形態８の概念説明図である。

【符号の説明】

１被検査物２画像入力装置３アナログ−デジタル変換部４画像処理部５原画像メモリ６微分絶対値画像メモリ７微分方向値画像メモリ８エッジ画像メモリ９中心算出部１０探索ライン設定部１１欠陥検査部Ａ₁〜Ａ_n弧ＣＴ中心アドレスＬｃ円形状ラインＬｃ’円形状ラインＬＳ輪郭線ＭＳ₁ 濃度測定用スティックマスクＭＳ₂ スティックマスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像内で円形の輪郭線を持つ被検査物の
中心位置を求め、この中心位置を中心とする円形の円形
状ラインを設定するとともに被検査物の輪郭線に円形状
ラインが重なるまで円形状ラインの半径を１画素ずつ変
化させ、被検査物の輪郭線に重なる円形状ラインを探索
ラインとして、探索ライン上の欠陥部の有無を検出する
ことを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】半径が１画素分異なる各一対の円形状ラ
インの上の画素の濃度値の平均値をそれぞれ求め、両平
均値の差がライン設定用の閾値より大きいときに前記中
心位置に近いほうの円形状ラインを探索ラインとするこ
とを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項３】半径が１画素分異なる各一対の円形状ラ
インの上の画素の濃度値の平均値をそれぞれ求め、両平
均値の比が１付近の規定範囲を逸脱するときに前記中心
位置に近いほうの円形状ラインを探索ラインとすること
を特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項４】半径が１画素分異なる各一対の円形状ラ
インの上の画素の濃度値の平均値をそれぞれ求め、両平
均値の差がライン設定用の第１の閾値より大きいときに
前記中心位置に近いほうの円形状ラインを探索ライン候
補とし、探索ライン候補の上の画素の微分絶対値の総和
がライン設定用の第２の閾値より大きいときに探索ライ
ン候補を探索ラインとすることを特徴とする請求項１記
載の外観検査方法。
【請求項５】半径が１画素分異なる各一対の円形状ラ
インの上の画素の濃度値の平均値および画素の微分絶対
値の総和をそれぞれ求め、両平均値の比が１付近の規定
範囲を逸脱し、かつ両微分絶対値の比が１付近になると
きに前記中心位置に近いほうの円形状ラインを探索ライ
ンとすることを特徴とする請求項１記載の外観検査方
法。
【請求項６】円形状ラインの上の画素の微分方向値の
ヒストグラムを生成し、前記ヒストグラムにおいてすべ
ての微分方向値の度数が規定範囲内であるときにその円
形状ラインを探索ラインとすることを特徴とする請求項
１記載の外観検査方法。
【請求項７】円形状ラインの上の画素の微分方向値を
求め、円形状ラインの少なくとも一部に沿って微分方向
値が連続的に変化するときにその円形状ラインを探索ラ
インとすることを特徴とする請求項１記載の外観検査方
法。
【請求項８】円形状ラインの上の画素の微分絶対値お
よび微分方向値を求め、円形状ラインの上の画素の微分
絶対値の総和がライン設定用の閾値より大きくかつその
円形状ラインの少なくとも一部に沿って微分方向値が連
続的に変化するときにその円形状ラインを探索ラインと
することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項９】探索ラインの上の画素の微分方向値の変
化が不連続になるときに欠陥部が存在すると判断するこ
とを特徴とする請求項７または請求項８記載の外観検査
方法。
【請求項１０】探索ラインの上の画素の微分方向値の
変化が不連続になり、かつ微分絶対値の総和が欠陥検出
用の閾値よりも小さいときに欠陥部が存在すると判断す
ることを特徴とする請求項８記載の外観検査方法。
【請求項１１】探索ラインである円形状ラインを複数
の弧に分割し、各弧ごとに各別に欠陥部の有無を検出す
ることを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項１２】探索ラインである円形状ラインを複数
の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより
探索ラインの位置を補正し、補正後の探索ラインの上で
欠陥部の有無を検出することを特徴とする請求項１記載
の外観検査方法。
【請求項１３】探索ラインである円形状ラインを複数
の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより
探索ラインの位置を補正し、補正後の各弧の上の画素の
濃度値と微分絶対値と微分方向値との少なくとも１つの
要素について互いに他の弧の要素と比較し、比較結果に
基づいて欠陥部の有無を検出することを特徴とする請求
項１記載の外観検査方法。
【請求項１４】探索ラインである円形状ラインを複数
の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより
探索ラインの位置を補正し、補正後の探索ラインの上の
画素の濃度値の平均値を求め、各弧の上の画素のうち前
記平均値との差が欠陥検出用の閾値よりも大きい画素の
個数を計数し、計数された画素数が規定の閾値よりも大
きいときに欠陥部が存在すると判断することを特徴とす
る請求項１記載の外観検査方法。
【請求項１５】探索ラインである円形状ラインを複数
の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより
探索ラインの位置を補正し、補正後の探索ラインに沿っ
て移動させる一定画素数のスティックマスクを設定し、
スティックマスクの長手方向の中心を挟んで略等距離に
位置する画素の濃度値の差の総和を求め、スティックマ
スクを探索ラインに沿って１画素ずつ移動させたときに
前記総和が規定の閾値よりも大きくなると欠陥部が存在
すると判断することを特徴とする請求項１記載の外観検
査方法。