JPH11175723A - 画像認識による計測方法および記録媒体 - Google Patents
画像認識による計測方法および記録媒体Info
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- JPH11175723A JPH11175723A JP9336234A JP33623497A JPH11175723A JP H11175723 A JPH11175723 A JP H11175723A JP 9336234 A JP9336234 A JP 9336234A JP 33623497 A JP33623497 A JP 33623497A JP H11175723 A JPH11175723 A JP H11175723A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 乱反射のある任意形状の計測対象の等濃度線
や輪郭をソフトウェア処理で低コスト、高速、安定に抽
出する画像認識による計測方法を提供する。 【解決手段】 外部モデル／内部モデルを選択し、抽出
等濃度線等の濃度を指定し、対象画像に対し境界要素を
つないだ境界要素リングを設定する。対象物境界では境
界上の濃度Ｐが境界内部に作用し、指定濃度Ｐｏが境界
外部に作用するものと考える。境界を浸透膜とすると、
外部と内部の濃度差Ｐ−Ｐｏから浸透圧φ＝−κ（Ｐ−
Ｐｏ）が生じ、低濃度から高濃度側へ流束ｑ＝δφ／δ
ｎが生じ浸透が起り、浸透膜がｕ∝−ｑだけ変位する。
このモデルを境界要素法の方程式Ｈφ＝Ｇｑで定式化
し、逆行列演算で流束ｑ＝Ｇ-1Ｈφの解を得て、境界要
素をｕだけ変位させる。境界要素上で前記濃度ＰｏとＰ
が平衡したところで浸透圧がなくなり、浸透膜の変位が
終わる。この浸透膜が指定濃度の等濃度線となる。
や輪郭をソフトウェア処理で低コスト、高速、安定に抽
出する画像認識による計測方法を提供する。 【解決手段】 外部モデル／内部モデルを選択し、抽出
等濃度線等の濃度を指定し、対象画像に対し境界要素を
つないだ境界要素リングを設定する。対象物境界では境
界上の濃度Ｐが境界内部に作用し、指定濃度Ｐｏが境界
外部に作用するものと考える。境界を浸透膜とすると、
外部と内部の濃度差Ｐ−Ｐｏから浸透圧φ＝−κ（Ｐ−
Ｐｏ）が生じ、低濃度から高濃度側へ流束ｑ＝δφ／δ
ｎが生じ浸透が起り、浸透膜がｕ∝−ｑだけ変位する。
このモデルを境界要素法の方程式Ｈφ＝Ｇｑで定式化
し、逆行列演算で流束ｑ＝Ｇ-1Ｈφの解を得て、境界要
素をｕだけ変位させる。境界要素上で前記濃度ＰｏとＰ
が平衡したところで浸透圧がなくなり、浸透膜の変位が
終わる。この浸透膜が指定濃度の等濃度線となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板上の
はんだ（乱反射のあるクリームはんだ、リフロー後はん
だ等）、基準マーク、ランド、実装部品、スクリーン印
刷マスク上の基準マーク、版抜きパターン等を認識し位
置決めをしたり、フリップチップ、チップスケールパッ
ケージ（ＣＳＰ）、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、
マルチチップモジュール（ＭＣＭ）の基準マーク、ラン
ド、バンプ等を認識し位置決めしたり、また計測や検査
を行う画像認識による計測技術に関するものである。
はんだ（乱反射のあるクリームはんだ、リフロー後はん
だ等）、基準マーク、ランド、実装部品、スクリーン印
刷マスク上の基準マーク、版抜きパターン等を認識し位
置決めをしたり、フリップチップ、チップスケールパッ
ケージ（ＣＳＰ）、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）、
マルチチップモジュール（ＭＣＭ）の基準マーク、ラン
ド、バンプ等を認識し位置決めしたり、また計測や検査
を行う画像認識による計測技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来の技術では、例えばプリン
ト基板上のクリームはんだやリフロー後はんだ、実装部
品等の計測対象物に照明光を照射して撮像し、フィルタ
リングを施してノイズを除去した後、対象画像の平面情
報（平面形状、面積）を得て、計測対象物の検出・計測
・検査を行っている。
ト基板上のクリームはんだやリフロー後はんだ、実装部
品等の計測対象物に照明光を照射して撮像し、フィルタ
リングを施してノイズを除去した後、対象画像の平面情
報（平面形状、面積）を得て、計測対象物の検出・計測
・検査を行っている。
【０００３】はんだは任意形状をもっているので、パタ
ーンマッチングの方法は適さない。従来、任意形状の抽
出は、２値化の閾値で対象物と背景を分離する方法、エ
ッジ検出で対象物の輪郭を抽出する方法等が用いられて
きた。
ーンマッチングの方法は適さない。従来、任意形状の抽
出は、２値化の閾値で対象物と背景を分離する方法、エ
ッジ検出で対象物の輪郭を抽出する方法等が用いられて
きた。
【０００４】２値化には、ｐ-タイル法、モード法、微
分ヒストグラム法、判別分析法、可変域値法等の方法が
あり、これらの方法で閾値を決めて２値化し、対象物と
背景を分離する。濃度分布から対象物と背景との間の濃
度変化点を閾値として探し出す方法である。
分ヒストグラム法、判別分析法、可変域値法等の方法が
あり、これらの方法で閾値を決めて２値化し、対象物と
背景を分離する。濃度分布から対象物と背景との間の濃
度変化点を閾値として探し出す方法である。
【０００５】２値化の閾値決定は、照明の変動、焦点ボ
ケ、はんだ乱反射、複雑な背景画像の外乱等の原画像劣
化の影響を受けやすく、実際のはんだ形状を反映すると
は限らず、誤判定の原因となっていた。
ケ、はんだ乱反射、複雑な背景画像の外乱等の原画像劣
化の影響を受けやすく、実際のはんだ形状を反映すると
は限らず、誤判定の原因となっていた。
【０００６】また、機種変更時の初期ＣＡＤデータ登録
に際しても、対象物と背景を分離する閾値のチューニン
グ（ティーチング）に手間取り、チューニング収束に２
〜３週間もかかることがあった。
に際しても、対象物と背景を分離する閾値のチューニン
グ（ティーチング）に手間取り、チューニング収束に２
〜３週間もかかることがあった。
【０００７】エッジ検出には、１次微分、２次微分の方
法があり、濃度の急峻な変化から形状輪郭を割り出す。
微分による方法は、形状輪郭まわりのノイズを増幅する
作用があるため、輪郭の特定の誤差が非常に大きくなる
ことがある。特に、はんだは表面の凹凸のために、乱反
射が起こり、画像の濃度ムラが大きくでてくる（クリー
ムはんだは多孔質のため、照明光の吸収と反射のムラが
著しい。リフロー後はんだは、はんだ溶融後の凹凸のた
めに乱反射が起きる）。従って、微分法によるはんだエ
ッジ検出は、エッジ情報がノイズ情報に埋もれてしま
い、非実用的である。
法があり、濃度の急峻な変化から形状輪郭を割り出す。
微分による方法は、形状輪郭まわりのノイズを増幅する
作用があるため、輪郭の特定の誤差が非常に大きくなる
ことがある。特に、はんだは表面の凹凸のために、乱反
射が起こり、画像の濃度ムラが大きくでてくる（クリー
ムはんだは多孔質のため、照明光の吸収と反射のムラが
著しい。リフロー後はんだは、はんだ溶融後の凹凸のた
めに乱反射が起きる）。従って、微分法によるはんだエ
ッジ検出は、エッジ情報がノイズ情報に埋もれてしま
い、非実用的である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の計測技術
において、計測対象が例えばプリント基板への部品実装
に用いられるクリームはんだ印刷のような物である場合
の問題点について、以下に述べる。
において、計測対象が例えばプリント基板への部品実装
に用いられるクリームはんだ印刷のような物である場合
の問題点について、以下に述べる。
【０００９】クリームはんだは、１０μｍ程度の微小な
はんだボールを泥練したものであり、多孔質状であるた
め、表面性状は凹凸が著しい。このため、画像処理の場
合、照射光を乱反射し、撮像の際にはバラツキの大きな
濃淡ムラが生じる。この激しいノイズのために、クリー
ムはんだの滑らかな濃度分布を得ることが難しく、クリ
ームはんだの、ムラのない一様な平面形状や滑らかな形
状輪郭や等濃度線の抽出が困難であり、クリームはんだ
の検出・計測・検査が難しかった。
はんだボールを泥練したものであり、多孔質状であるた
め、表面性状は凹凸が著しい。このため、画像処理の場
合、照射光を乱反射し、撮像の際にはバラツキの大きな
濃淡ムラが生じる。この激しいノイズのために、クリー
ムはんだの滑らかな濃度分布を得ることが難しく、クリ
ームはんだの、ムラのない一様な平面形状や滑らかな形
状輪郭や等濃度線の抽出が困難であり、クリームはんだ
の検出・計測・検査が難しかった。
【００１０】また画像認識では、グレー処理や２値化処
理が用いられるが、これらで扱う画素データは膨大なた
め、処理に長時間がかかるという問題がある。このた
め、一般には、グレー処理、２値化処理の画像処理ボー
ドが用いられるが、設計の自由度が小さくなり、計測対
象への適合性を図る上で技術的制約を受けるとともに、
コストアップの要因となる。
理が用いられるが、これらで扱う画素データは膨大なた
め、処理に長時間がかかるという問題がある。このた
め、一般には、グレー処理、２値化処理の画像処理ボー
ドが用いられるが、設計の自由度が小さくなり、計測対
象への適合性を図る上で技術的制約を受けるとともに、
コストアップの要因となる。
【００１１】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、乱反射ノイズを平滑化して安定した任意の
等濃度線や任意の形状輪郭を得ることができるととも
に、扱う画素データを削減して等濃度線、形状輪郭の平
滑化、抽出等の処理を高速化し、且つ専用の画像処理ボ
ードを不要として適合性の良いアルゴリズムの開発およ
びシステム構成の単純化、コスト低減を可能とした画像
処理による計測方法および記録媒体を提供することにあ
る。
その目的は、乱反射ノイズを平滑化して安定した任意の
等濃度線や任意の形状輪郭を得ることができるととも
に、扱う画素データを削減して等濃度線、形状輪郭の平
滑化、抽出等の処理を高速化し、且つ専用の画像処理ボ
ードを不要として適合性の良いアルゴリズムの開発およ
びシステム構成の単純化、コスト低減を可能とした画像
処理による計測方法および記録媒体を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】（１）本発明の画像処理
による計測方法は、濃淡画像上の対象物の等濃度線また
は形状輪郭に対応づけて伸縮性のある膜状の境界リング
を初期に設置し、前記境界リングの内側と外側のうちい
ずれか一方側に濃淡画像の濃度分布を作用させ、前記境
界リングの内側と外側のうちいずれか他方側に指定濃度
を作用させ、内外濃度差がなくなる平衡状態の方向に境
界を変位させて指定濃度の等濃度線の輪郭を得ることを
特徴とし、濃淡画像上の対象物の等濃度線または形状輪
郭に対応づけて伸縮性のある膜状の境界リングを初期に
設置し、前記境界リングを境界要素分割して、両端に節
点をもつ境界要素を繋いで境界要素リングを構成し、前
記境界要素リングの内側又は外側を濃度分布の場とみな
し、内外濃度差を境界条件として前記境界要素リングに
与え、前記内外濃度差がなくならないときは、全体的に
バランスする境界上の流束を境界要素法で求め直した後
に、該流束に応じて境界を変位させることにより指定濃
度の等濃度線の輪郭を得ることを特徴とし、前記リング
内側の濃淡画像の濃度分布を等価な節点濃度に変換して
境界に作用させることにより、境界に作用する濃度分布
のノイズを平滑化することを特徴とし、前記指定濃度を
対象物と背景間の濃度変化範囲内で変化させて境界を変
位させ、指定濃度が大きく変化しても境界内の面積がほ
とんど変わらない境界を指定濃度の等濃度線の輪郭とす
ることを特徴としている。
による計測方法は、濃淡画像上の対象物の等濃度線また
は形状輪郭に対応づけて伸縮性のある膜状の境界リング
を初期に設置し、前記境界リングの内側と外側のうちい
ずれか一方側に濃淡画像の濃度分布を作用させ、前記境
界リングの内側と外側のうちいずれか他方側に指定濃度
を作用させ、内外濃度差がなくなる平衡状態の方向に境
界を変位させて指定濃度の等濃度線の輪郭を得ることを
特徴とし、濃淡画像上の対象物の等濃度線または形状輪
郭に対応づけて伸縮性のある膜状の境界リングを初期に
設置し、前記境界リングを境界要素分割して、両端に節
点をもつ境界要素を繋いで境界要素リングを構成し、前
記境界要素リングの内側又は外側を濃度分布の場とみな
し、内外濃度差を境界条件として前記境界要素リングに
与え、前記内外濃度差がなくならないときは、全体的に
バランスする境界上の流束を境界要素法で求め直した後
に、該流束に応じて境界を変位させることにより指定濃
度の等濃度線の輪郭を得ることを特徴とし、前記リング
内側の濃淡画像の濃度分布を等価な節点濃度に変換して
境界に作用させることにより、境界に作用する濃度分布
のノイズを平滑化することを特徴とし、前記指定濃度を
対象物と背景間の濃度変化範囲内で変化させて境界を変
位させ、指定濃度が大きく変化しても境界内の面積がほ
とんど変わらない境界を指定濃度の等濃度線の輪郭とす
ることを特徴としている。
【００１３】また本発明の記録媒体は、前記のいずれか
に記載の画像認識による計測方法をコンピュータに実行
させるプログラムを、該コンピュータが読み取り可能な
媒体に記録して成ることを特徴としている。
に記載の画像認識による計測方法をコンピュータに実行
させるプログラムを、該コンピュータが読み取り可能な
媒体に記録して成ることを特徴としている。
【００１４】（２）画像上の対象物の等濃度線・形状輪
郭に対応づけて表現した境界要素リングを設定し、この
境界要素リングの境界要素の境界節点に内外から指定濃
度に相当する圧力分布とリング上の濃度分布に相当する
圧力分布を節点力に変換して加え、これらが釣り合うよ
うに境界節点を動かすことで、指定濃度の等濃度線また
は輪郭形状を得る。ここで、リング上の濃度分布は、節
点力への変換の際に境界要素上で積分され濃淡ムラのノ
イズは平均化され平滑化される。
郭に対応づけて表現した境界要素リングを設定し、この
境界要素リングの境界要素の境界節点に内外から指定濃
度に相当する圧力分布とリング上の濃度分布に相当する
圧力分布を節点力に変換して加え、これらが釣り合うよ
うに境界節点を動かすことで、指定濃度の等濃度線また
は輪郭形状を得る。ここで、リング上の濃度分布は、節
点力への変換の際に境界要素上で積分され濃淡ムラのノ
イズは平均化され平滑化される。
【００１５】また、リング状の境界要素リングは一次元
的な境界要素連成モデルであるため、処理は極めて高速
に行うことができる。このため、本発明の方法の処理の
手順はコンピュータのソフトウェア処理で行えるように
なり、計測対象に関して適合性の良いアルゴリズムの開
発と、システム構成の単純化及びコストの低減が可能と
なる。
的な境界要素連成モデルであるため、処理は極めて高速
に行うことができる。このため、本発明の方法の処理の
手順はコンピュータのソフトウェア処理で行えるように
なり、計測対象に関して適合性の良いアルゴリズムの開
発と、システム構成の単純化及びコストの低減が可能と
なる。
【００１６】（３）上記のように、計測対象物が乱反射
のある任意形状の像であっても、乱反射ノイズを平滑化
して安定した任意の等濃度線や任意の形状輪郭が得られ
る。また、グレー処理は扱う画素データが膨大であり、
処理に長時間かかるが、本発明で用いる境界要素法は、
少ない節点数、少ない自由度の連立方程式を解くので、
高速な処理が可能となる。さらに専用の画像処理ボード
を用いると、技術的制約を受け、コストアップの要因と
もなるが、本発明のようにＣＰＵでのソフトウェア処理
方式を採用することにより、適合性のよいアルゴリズム
の開発、システム構成の単純化及びコスト低減が可能と
なる。
のある任意形状の像であっても、乱反射ノイズを平滑化
して安定した任意の等濃度線や任意の形状輪郭が得られ
る。また、グレー処理は扱う画素データが膨大であり、
処理に長時間かかるが、本発明で用いる境界要素法は、
少ない節点数、少ない自由度の連立方程式を解くので、
高速な処理が可能となる。さらに専用の画像処理ボード
を用いると、技術的制約を受け、コストアップの要因と
もなるが、本発明のようにＣＰＵでのソフトウェア処理
方式を採用することにより、適合性のよいアルゴリズム
の開発、システム構成の単純化及びコスト低減が可能と
なる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明による
計測方法の一実施形態例を実行する構成例を示すブロッ
ク図である。本実施形態例では、プリント基板上の、乱
反射のある濃淡ムラの大きなクリームはんだを塗布した
ランドの等濃度線や形状輪郭を抽出する場合を例として
いる。
を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明による
計測方法の一実施形態例を実行する構成例を示すブロッ
ク図である。本実施形態例では、プリント基板上の、乱
反射のある濃淡ムラの大きなクリームはんだを塗布した
ランドの等濃度線や形状輪郭を抽出する場合を例として
いる。
【００１８】図１において、１は計測対象を照明する照
明装置、２は計測対象物を撮像するカメラなどの撮像装
置、３は撮像した画像を取り込んで記憶または入力する
記憶装置（画像メモリ、メモリ、ハードディスク等）、
４は記憶または入力した画像についてソフトウェア処理
による画像処理により計測を行う処理装置（ＣＰＵ）、
５は本計測過程や処理結果等での画像やメッセージ等を
表示する表示装置（ディスプレー）である。
明装置、２は計測対象物を撮像するカメラなどの撮像装
置、３は撮像した画像を取り込んで記憶または入力する
記憶装置（画像メモリ、メモリ、ハードディスク等）、
４は記憶または入力した画像についてソフトウェア処理
による画像処理により計測を行う処理装置（ＣＰＵ）、
５は本計測過程や処理結果等での画像やメッセージ等を
表示する表示装置（ディスプレー）である。
【００１９】以上の構成での本実施形態例の方法による
動作例を示す。図２および図３は、本方法の処理手順を
示し、図２は対象物の等濃度線特定処理のフロー図、図
３は対象物の輪郭特定処理のフロー図である。
動作例を示す。図２および図３は、本方法の処理手順を
示し、図２は対象物の等濃度線特定処理のフロー図、図
３は対象物の輪郭特定処理のフロー図である。
【００２０】本発明では、対象物の等濃度線、形状輪郭
の特定に、境界要素法（ＢＥＭ；Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｅ
ｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）を用いる。対象物は多孔
質物質中の粘液性ゲルの濃度分布（ポテンシャル場）と
考えると、濃度分布φはポアソンの方程式 Δφ＝０ に従う。
の特定に、境界要素法（ＢＥＭ；Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｅ
ｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）を用いる。対象物は多孔
質物質中の粘液性ゲルの濃度分布（ポテンシャル場）と
考えると、濃度分布φはポアソンの方程式 Δφ＝０ に従う。
【００２１】粘液性ゲルの境界を浸透膜とすると、外部
と内部の濃度差Ｐ−Ｐｏから浸透圧 φ＝−κ（Ｐ−Ｐｏ） が発生し（κ：透過係数）、図６のように外部と内部の
濃度が平衡するように、濃度の低い方から高い方へ流束 ｑ＝δφ／δｎ が生じて浸透が起こり（ｎ：境界のｎｏｒｍａｌ方
向）、逆方向に浸透膜がｕ∝−ｑだけ変位する。
と内部の濃度差Ｐ−Ｐｏから浸透圧 φ＝−κ（Ｐ−Ｐｏ） が発生し（κ：透過係数）、図６のように外部と内部の
濃度が平衡するように、濃度の低い方から高い方へ流束 ｑ＝δφ／δｎ が生じて浸透が起こり（ｎ：境界のｎｏｒｍａｌ方
向）、逆方向に浸透膜がｕ∝−ｑだけ変位する。
【００２２】上記の浸透圧φと流束ｑの関係を境界要素
方程式 Ｈφ＝Ｇｑ で表し、この方程式を解く（Ｈ，Ｇ：境界要素行列）。
境界要素法では、境界値φ，ｑはポアソンの方程式を通
して境界どうしの間で作用しあう。ポアソンの方程式を
境界要素法で解き境界値φ，ｑを直接求めることによ
り、安定した境界値と境界を得る。従って、境界が交叉
してリングで囲まれた閉領域が崩れてしまうようなこと
を避けることができる。
方程式 Ｈφ＝Ｇｑ で表し、この方程式を解く（Ｈ，Ｇ：境界要素行列）。
境界要素法では、境界値φ，ｑはポアソンの方程式を通
して境界どうしの間で作用しあう。ポアソンの方程式を
境界要素法で解き境界値φ，ｑを直接求めることによ
り、安定した境界値と境界を得る。従って、境界が交叉
してリングで囲まれた閉領域が崩れてしまうようなこと
を避けることができる。
【００２３】本方法では、図４に示す計測対象物の画像
の濃度分布の断面例のように、濃淡ムラの大きな任意形
状のクリームはんだの等濃度線や形状輪郭を濃度ムラを
平滑化しながら抽出するために、図７のような閉じた境
界要素リングのモデルを用いる。このリング状のモデル
は、両端に節点を持ついくつかの境界要素を節点で結
び、リングを構成したものである。このリングを、画像
上のランドの輪郭に沿って設置する。
の濃度分布の断面例のように、濃淡ムラの大きな任意形
状のクリームはんだの等濃度線や形状輪郭を濃度ムラを
平滑化しながら抽出するために、図７のような閉じた境
界要素リングのモデルを用いる。このリング状のモデル
は、両端に節点を持ついくつかの境界要素を節点で結
び、リングを構成したものである。このリングを、画像
上のランドの輪郭に沿って設置する。
【００２４】本方法では、この境界要素リングに対し、
濃度分布（圧力分布）を作用させて、等濃度線や輪郭形
状を抽出するものであるが、濃度分布の作用させる向き
により、外部モデルと内部モデルに分かれる。図５に示
すように、内部モデルは、対象物の境界では濃度分布を
境界で切り出して得た境界上の濃度Ｐが境界内部に作用
し、指定した一様な濃度Ｐｏが境界外部に作用するもの
と考える。また外部モデルの場合は、対象物の境界内部
に指定した一様な濃度Ｐｏを作用させ、境界の外部に濃
度分布を境界で切り出して得た境界上の濃度Ｐを作用さ
せ、境界要素方程式を解く。
濃度分布（圧力分布）を作用させて、等濃度線や輪郭形
状を抽出するものであるが、濃度分布の作用させる向き
により、外部モデルと内部モデルに分かれる。図５に示
すように、内部モデルは、対象物の境界では濃度分布を
境界で切り出して得た境界上の濃度Ｐが境界内部に作用
し、指定した一様な濃度Ｐｏが境界外部に作用するもの
と考える。また外部モデルの場合は、対象物の境界内部
に指定した一様な濃度Ｐｏを作用させ、境界の外部に濃
度分布を境界で切り出して得た境界上の濃度Ｐを作用さ
せ、境界要素方程式を解く。
【００２５】まず始めに、照明装置１によりプリント基
板上の対象のクリームはんだを照射し、その対象画像を
撮像装置２で撮像し、記憶装置（画像メモリ、メモリ、
ハードディスク等）３に記憶または入力する。
板上の対象のクリームはんだを照射し、その対象画像を
撮像装置２で撮像し、記憶装置（画像メモリ、メモリ、
ハードディスク等）３に記憶または入力する。
【００２６】次に、ＣＰＵ４において、図２の処理フロ
ーに従って濃淡ムラの大きなクリームはんだの等濃度線
（または形状輪郭）を平滑化して抽出するための処理を
行う。その際、上記した外部モデル／内部モデルの選択
を行うとともに、濃淡画像やヒストグラムを参照しなが
ら取り出すベき等濃度線の濃度値を指定する。
ーに従って濃淡ムラの大きなクリームはんだの等濃度線
（または形状輪郭）を平滑化して抽出するための処理を
行う。その際、上記した外部モデル／内部モデルの選択
を行うとともに、濃淡画像やヒストグラムを参照しなが
ら取り出すベき等濃度線の濃度値を指定する。
【００２７】次に、濃淡ムラの大きなはんだの等濃度線
・形状輪郭を濃度ムラを平滑化しながら抽出するのに、
閉じた境界要素リングを、記憶装置３に記憶または入力
した画像上のランドの輪郭に沿って設置する。
・形状輪郭を濃度ムラを平滑化しながら抽出するのに、
閉じた境界要素リングを、記憶装置３に記憶または入力
した画像上のランドの輪郭に沿って設置する。
【００２８】次に、境界要素リングを構成する個々の境
界要素を設定するために、節点数と、その節点の位置を
指定する。なお、ここでの節点位置指定は、デフォルト
の等間隔に設定することも可能である。
界要素を設定するために、節点数と、その節点の位置を
指定する。なお、ここでの節点位置指定は、デフォルト
の等間隔に設定することも可能である。
【００２９】次に、前記モデルのうち内部モデルを選択
した場合、設定された境界要素上の濃度分布を取り出
し、節点力（等価節点濃度）に変換する。この節点力
は、リングの境界要素上の内圧分布を積分して得られた
ものであり、境界要素の両節点に作用する。このよう
に、内圧側で濃度分布はリングの境界要素上で積分する
ので、濃淡ムラのノイズは平均化され平滑化される。ま
た通常は、複雑な濃度分布のために境界要素の両節点力
が等しくなることはない。
した場合、設定された境界要素上の濃度分布を取り出
し、節点力（等価節点濃度）に変換する。この節点力
は、リングの境界要素上の内圧分布を積分して得られた
ものであり、境界要素の両節点に作用する。このよう
に、内圧側で濃度分布はリングの境界要素上で積分する
ので、濃淡ムラのノイズは平均化され平滑化される。ま
た通常は、複雑な濃度分布のために境界要素の両節点力
が等しくなることはない。
【００３０】ここで濃度分布を等価節点濃度（節点力）
に変換する方法の一例を、図８を用いて説明する。境界
要素の両側の節点力をＰ1，Ｐ2、境界要素の方向をｘ方
向、境界要素上の濃度分布をｐ（ｘ）、境界要素の重心
から節点までの距離をｄ1，ｄ2、境界要素の長さをｄ、
境界要素の重心からの両節点力Ｐ1，Ｐ2によるモーメン
トをＭとすると、
に変換する方法の一例を、図８を用いて説明する。境界
要素の両側の節点力をＰ1，Ｐ2、境界要素の方向をｘ方
向、境界要素上の濃度分布をｐ（ｘ）、境界要素の重心
から節点までの距離をｄ1，ｄ2、境界要素の長さをｄ、
境界要素の重心からの両節点力Ｐ1，Ｐ2によるモーメン
トをＭとすると、
【００３１】
【数１】
【００３２】が成り立つので、これより節点力Ｐ1，Ｐ2
が求まる。上式で明らかなように、境界要素上の濃度分
布を積分しているので、濃淡ムラが平均化、平滑化され
る。
が求まる。上式で明らかなように、境界要素上の濃度分
布を積分しているので、濃淡ムラが平均化、平滑化され
る。
【００３３】各境界要素の等価節点力Ｐｉ（ｉ＝１〜
ｎ）が求まれば、各節点ｉでのポテンシャル φｉ＝−κ（Ｐｉ−Ｐｏ） が求まるので、境界要素方程式 Ｈφ＝Ｇｑ から、逆行列演算を行って、流束の解ベクトル ｑ＝Ｇ-1Ｈφ を求める。図７のように、節点力Ｐｉから各節点の流束
ｑｉが求まると、変位の式ｕ∝−ｑから、節点変位ｕｉ
を得て、境界要素リングの境界節点移動を行う。
ｎ）が求まれば、各節点ｉでのポテンシャル φｉ＝−κ（Ｐｉ−Ｐｏ） が求まるので、境界要素方程式 Ｈφ＝Ｇｑ から、逆行列演算を行って、流束の解ベクトル ｑ＝Ｇ-1Ｈφ を求める。図７のように、節点力Ｐｉから各節点の流束
ｑｉが求まると、変位の式ｕ∝−ｑから、節点変位ｕｉ
を得て、境界要素リングの境界節点移動を行う。
【００３４】そして移動後の境界要素上で濃度分布Ｐを
切り出し、外部濃度Ｐｏと内部濃度Ｐが平衡しているか
どうかを判定する。濃度が平衡したところで、浸透圧が
なくなり、浸透膜の変位が終わる。この浸透膜が指定濃
度の等濃度線となる。境界に作用する濃淡画像の濃度分
布は例えば１次式回帰を行い、濃度分布のムラを平滑化
する。
切り出し、外部濃度Ｐｏと内部濃度Ｐが平衡しているか
どうかを判定する。濃度が平衡したところで、浸透圧が
なくなり、浸透膜の変位が終わる。この浸透膜が指定濃
度の等濃度線となる。境界に作用する濃淡画像の濃度分
布は例えば１次式回帰を行い、濃度分布のムラを平滑化
する。
【００３５】次に上記の内部モデル（又は外部モデル）
において、図３のフロー図のように対象物／背景間の濃
度変化範囲内で、指定濃度を少しずつ変化させ、境界を
変位させる。これにより、境界内の面積と指定濃度との
対応表をつくり、図９のように指定濃度が大きく変化し
ても、面積がほとんど変わらないところを、クリティカ
ルな濃度と境界とし、この境界を対象物の形状輪郭とす
る。
において、図３のフロー図のように対象物／背景間の濃
度変化範囲内で、指定濃度を少しずつ変化させ、境界を
変位させる。これにより、境界内の面積と指定濃度との
対応表をつくり、図９のように指定濃度が大きく変化し
ても、面積がほとんど変わらないところを、クリティカ
ルな濃度と境界とし、この境界を対象物の形状輪郭とす
る。
【００３６】なお、外部モデルの場合は、上記内部モデ
ルと双対であり、内部モデルと同様にして処理すること
ができる。
ルと双対であり、内部モデルと同様にして処理すること
ができる。
【００３７】また、本発明は、ソフトウェア処理方式に
より処理することが可能であるから、前述した本方法の
手順をコンピュータに実行させるプログラムを、当該コ
ンピュータが読み取り可能な記録媒体（例えば、フロッ
ピーディスクやＣＤ−ＲＯＭ等）に記録して配布するこ
とが可能である。
より処理することが可能であるから、前述した本方法の
手順をコンピュータに実行させるプログラムを、当該コ
ンピュータが読み取り可能な記録媒体（例えば、フロッ
ピーディスクやＣＤ−ＲＯＭ等）に記録して配布するこ
とが可能である。
【００３８】
【実施例】前記実施形態例では、プリント基板上のクリ
ームはんだの任意形状を検出する場合を例として説明し
たが、本発明は、次に例示するような種々の分野に適用
可能である。
ームはんだの任意形状を検出する場合を例として説明し
たが、本発明は、次に例示するような種々の分野に適用
可能である。
【００３９】（１）プリント基板等の分野 プリント基板上のはんだ、実装部品の検出・計測・検
査、及び、プリント基板上の基準マーク、ランドの検出
・位置決め。特に、プリント基板上の任意形状の乱反射
のある他のはんだ（クリームはんだ、リフロー後はんだ
等）の検出・計測・検査、及び、乱反射のあるはんだレ
ベラ、はんだメッキの基準マークとランドの検出・位置
決め。
査、及び、プリント基板上の基準マーク、ランドの検出
・位置決め。特に、プリント基板上の任意形状の乱反射
のある他のはんだ（クリームはんだ、リフロー後はんだ
等）の検出・計測・検査、及び、乱反射のあるはんだレ
ベラ、はんだメッキの基準マークとランドの検出・位置
決め。
【００４０】（２）スクリーン印刷マスク等の分野 マスク上の基準マーク、回路パターンの開口部の検出・
位置決め。
位置決め。
【００４１】（３）実装部品の分野 フリップチップ、ＣＳＰ、ＢＧＡ、ＭＣＭ等の実装部品
の基準マーク、ランドの検出・位置決め、及び、フリッ
プチップ、ＣＳＰ、ＢＧＡ、ＭＣＭのバンプの検出・計
測・検査。
の基準マーク、ランドの検出・位置決め、及び、フリッ
プチップ、ＣＳＰ、ＢＧＡ、ＭＣＭのバンプの検出・計
測・検査。
【００４２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、クリームはんだ、リフロー後はんだのような任
意形状をもつ計測対象の乱反射の濃淡ムラを平滑化し
て、計測や検査のし易い滑らかな等濃度線・形状輪郭を
抽出できる。その抽出処理では、一次元的な境界要素法
の方程式を解くので、処理を高速に行うことができる。
このため、ソフトウェア処理にて処理することができる
ので、専用の画像処理ボードが不要となり、システム構
成の単純化とローコスト化が実現できるとともに、設計
の自由度が得られるので、計測対象に最適なアルゴリズ
ムの開発が可能となり、計測精度を向上させることがで
きる。
よれば、クリームはんだ、リフロー後はんだのような任
意形状をもつ計測対象の乱反射の濃淡ムラを平滑化し
て、計測や検査のし易い滑らかな等濃度線・形状輪郭を
抽出できる。その抽出処理では、一次元的な境界要素法
の方程式を解くので、処理を高速に行うことができる。
このため、ソフトウェア処理にて処理することができる
ので、専用の画像処理ボードが不要となり、システム構
成の単純化とローコスト化が実現できるとともに、設計
の自由度が得られるので、計測対象に最適なアルゴリズ
ムの開発が可能となり、計測精度を向上させることがで
きる。
【図１】本発明による方法の一実施形態例を実行するた
めの構成例を示すブロック図である。
めの構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の方法の一実施形態例における対象物の
等濃度線特定処理のフロー図である。
等濃度線特定処理のフロー図である。
【図３】本発明の方法の一実施形態例における対象物の
輪郭特定処理のフロー図である。
輪郭特定処理のフロー図である。
【図４】本発明に係るクリームはんだの濃度分布を示す
断面図である。
断面図である。
【図５】上記実施形態例における内部モデルの例を示す
説明図である。
説明図である。
【図６】上記実施形態例における濃度差から生じる流束
と境界変位の説明図である。
と境界変位の説明図である。
【図７】上記実施形態例における境界要素法の説明図で
ある。
ある。
【図８】上記実施形態例における濃度分布の等価節点濃
度変換の説明図である。
度変換の説明図である。
【図９】上記実施形態例における境界内面積と濃度変化
の関係を表す特性曲線図である。
の関係を表す特性曲線図である。
１…照明装置 ２…撮像装置 ３…記憶装置 ４…処理装置 ５…表示装置
Claims (5)
- 【請求項１】 濃淡画像上の対象物の等濃度線または形
状輪郭に対応づけて伸縮性のある膜状の境界リングを初
期に設置し、 前記境界リングの内側と外側のうちいずれか一方側に濃
淡画像の濃度分布を作用させ、 前記境界リングの内側と外側のうちいずれか他方側に指
定濃度を作用させ、 内外濃度差がなくなる平衡状態の方向に境界を変位させ
て指定濃度の等濃度線の輪郭を得ることを特徴とする画
像認識による計測方法。 - 【請求項２】 濃淡画像上の対象物の等濃度線または形
状輪郭に対応づけて伸縮性のある膜状の境界リングを初
期に設置し、 前記境界リングを境界要素分割して、両端に節点をもつ
境界要素を繋いで境界要素リングを構成し、 前記境界要素リングの内側又は外側を濃度分布の場とみ
なし、内外濃度差を境界条件として前記境界要素リング
に与え、 前記内外濃度差がなくならないときは、全体的にバラン
スする境界上の流束を境界要素法で求め直した後に、該
流束に応じて境界を変位させることにより指定濃度の等
濃度線の輪郭を得ることを特徴とする画像認識による計
測方法。 - 【請求項３】 前記リング内側の濃淡画像の濃度分布を
等価な節点濃度に変換して境界に作用させることによ
り、境界に作用する濃度分布のノイズを平滑化すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の画像認識による計
測方法。 - 【請求項４】 前記指定濃度を対象物と背景間の濃度変
化範囲内で変化させて境界を変位させ、指定濃度が大き
く変化しても境界内の面積がほとんど変わらない境界を
指定濃度の等濃度線の輪郭とすることを特徴とする請求
項１又は２又は３に記載の画像認識による計測方法。 - 【請求項５】 前記請求項１から請求項４までのいずれ
かに記載の画像認識による計測方法をコンピュータに実
行させるプログラムを、該コンピュータが読み取り可能
な媒体に記録して成ることを特徴とする記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9336234A JPH11175723A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 画像認識による計測方法および記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9336234A JPH11175723A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 画像認識による計測方法および記録媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11175723A true JPH11175723A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18297033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9336234A Pending JPH11175723A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | 画像認識による計測方法および記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11175723A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012125373A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Hitachi Aloka Medical Ltd | 超音波画像処理装置 |
| JP2013003861A (ja) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Secom Co Ltd | 物体形状推定装置 |
| JP2013020600A (ja) * | 2011-06-17 | 2013-01-31 | Denso Corp | 画像処理装置 |
| CN110530271A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-12-03 | 广东兴发精密制造有限公司 | 一种型材自动测宽测厚装置 |
-
1997
- 1997-12-08 JP JP9336234A patent/JPH11175723A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012125373A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Hitachi Aloka Medical Ltd | 超音波画像処理装置 |
| JP2013003861A (ja) * | 2011-06-17 | 2013-01-07 | Secom Co Ltd | 物体形状推定装置 |
| JP2013020600A (ja) * | 2011-06-17 | 2013-01-31 | Denso Corp | 画像処理装置 |
| CN110530271A (zh) * | 2019-09-06 | 2019-12-03 | 广东兴发精密制造有限公司 | 一种型材自动测宽测厚装置 |
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