JPS605409Y2 - 傷認識装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は２値パターンの傷を評価しうる傷認識装置に関
するものである。

従来の傷認識装置として第１図に示すような拡大圧縮法
による“パターン中の微小部分（傷）抽出装置゛′があ
る。

同図において対象パターンａをたとえば白と黒の２値パ
ターンとし黒パターン中の白の傷■と白パターン中の黒
の傷＠を有するものとし、これを簡単のため黒、白を“
１９９，６“０゛。

で表わすと、“°１゛の部分に着目してこれを２次元的
に拡大した後圧縮すると同図す、 ｃに示すように１゛
の部分に含まれた比較的小さな“０゛の部分■が消滅し
、また反対に“１゛の部分に着目してこれを２次元的に
圧縮した後拡張すると同図ｂ′、Ｃ′に示すように□ｌ
？の部分に含まれた比較的小さな１゛の部分＠が消滅す
る。

しかもそれぞれの処理のあとには消滅した部分を除くす
べての部分がおおむね形状、位置とも元に復する特徴が
ある。

従って処理後の傷のなくなった２次元パターンと、処理
前の２次元パターンとを比較することによって同図ｄ、
ｄ’に示すように傷■および＠の部分だけを抽出するこ
とができる。

従って同図ｅに示すように全体の微小部の傷パターン■
および＠を抽出することができるものである。

しかしこの方法には次のような欠点がある。

すなわち第１に対象パターンを量子化する際に量子化エ
ラーによりパターンの境界部に凹凸が発生味これが傷と
して抽出されるおそれがある。

このため境界部修正処理が必要となる。

第２図はこのように抽出された境界部の傷の１例Ａを示
したものである。

第２に大きな傷を抽出するには大きなフィルタを使用し
なければならないから従って装置として複雑になる。

第３図の例では通常用いられる絵素単位の３×３フイル
タでは傷Ｂは検出できるが大きな傷Ｃに対しては検出で
きず５×５フイルタを用いなければならない。

また、このような欠点を除去するものとして特開昭５０
−５５３８０号公報に示されている傷認識装置がある。

この装置は対象パターンの実際の面積Ｓと、対象パター
ンの輪郭長Ｌ□に基づいて得られた面積（Ｌ？／４Ｗ）
との比に基づいて傷を検出するものである。

すなわち、対象パターン内に傷が存在する場合には、傷
が存在しない場合と比較すると対象パターンの実際の面
積Ｓは小さくなるのに対して、輪郭長Ｌ１に基づいて得
られた面積は傷の輪郭長も含んでいることにより大きく
なるため、両者の比に基づいて傷を検出でくるのである
。

ところが、この装置においては、両者の比を取るために
対象パターンの面積が変わるとそれに応じて検出できる
傷の大きさも変わってしまうという問題点がある。

したがって、この装置は対象パターンの面積が一定の場
合には有効であるが、面積が異なる複数の対象パターン
から一定の大きさの傷を検出することができなかった。

また、面積の比をとるために、大きな面積の対象パター
ン内にある小さな傷を検出することができなかった。

本考案の目的は、上述の欠点を除去し、しかも簡単な構
成により傷を絶対的大きさで評価しつる傷認識装置を提
供することである。

前記目的を遠戚するために、本考案の傷認識装置は、円
や正方形等の単純パターンを撮像する手段と、該手段に
よる撮像信号を量子化する手段と、量子化された絵素数
を計数することにより２値パターンの面積を測定する手
段と、該面積値より境界長を計算する手段と、前記２値
パターンのＸ方向またはＹ方向の何れか一方向の境界を
示す絵素およびＸ方向とＹ方向の両方向の境界を示す絵
素を検出してそれぞれの絵素を各別に計数する手段と、
該計数値のそれぞれの２乗の和から前記２値パターンの
境界長を計算する手段と、該手段により求められた境界
長と前記面積値から求められた境界長との差を求める手
段とを備え、この境界長の差に基づいて前記２値パター
ンの傷を評価することを特徴とする′ものである。

以下本考案の原理と実施例につき詳述する。

本考案の原理を簡単に述べると、円とか正方形等の単純
パターンにおいて、パターン内に傷があると、パターン
の境界部が長くなる。

面積から計算される境界長と境界長測定により求められ
た境界長との差を求め、この差に基づいて傷の大きさを
評価することができるものである。

第６図は円形の２値パターンを示すもので、中央斜線部
りすなわち、傷がなくパターン内部の絵素が全部“１゛
°（白）を示している場合、面積値Ｓは”１”（７）絵
素数テ１７７テある。

（Ｓ＝１７７） ｔた境界検出の場合、Ｘ方向かＹ方向
の何れかまたは両方において境界と接する絵素、いわゆ
るＸ０ＲＹ方向境界絵素Ｂは○印と◎印の合計で示され
その数は４０である。

（Ｂ ＝ ４０）さらにＸ方向とＹ方向の両方向に接す
る絵素すなわちＸＡＮＤＹ境界絵素Ｃは◎印のみでその
数は２０である。

（Ｃ＝２０）面積値Ｓから計算される境界長親はｐ＝２
５百＝２１行石行音中４７ ＜１）となる。

境界絵素数から測定される境界長Ｌ１はｔ、、＝、ｆ僅
テ＝を佑’ ＋ ２０” ＝：＝４５ （２＋
であり式（１）、 （２）よりり。

−＝Ｌ１となり傷がないことが分る。

次に対象パターン内に斜線部りのような傷が存在すると
この部分の絵素は“’ｏ”（黒））を示し、また傷の周
囲にパターンの境界が発生するためＬｏ、Ｌｌは次のよ
うな値となる。

塊＝２ｆ行石百元牛４６ （３１ｈ＝
詔イ爾−２３”＝：＝＝５６ （４
）この場合Ｌｒ ＞Ｌｏとなり傷があることが認識され
る。

第４図は上述の原理に基いた本考案の実施例の構成を示
す説明図である。

同図において円形板１０の表面をＩＴＶカメラ１１によ
りアナログ画像信号を得て量子化回路１２において傷検
出レベルで２値化するとともに単位絵素に量子化する。

この２値の量子化信号を第５図で詳述する方法により着
目絵素の周囲の状況により着目絵素がＸ方向境界かＹ方
向境界かなどを判定する。

このようにして前述のＸ０ＲＹ方向境界検出回路１３を
通して積算８回路１４でＸ０ＲＹ方向境界絵素Ｂを積算
し、ＸＡＮＤＹ方向境界検出回路１５を通して積算Ｃ回
路１６でＸＡＮＤＹ方向境界絵素Ｃを積算し、これらの
２数値から境界長Ｌ１演算回路１７によりＬ１＝Ａ７羽
テが計算される。

一方２値の量子化信号より面積積算Ｓ回路１８で面積積
算値Ｓを求め、これより境界長り。

演算回路１９によりり、＝２１７「が計算される。

これらの境界長Ｌ□と稲を比較回路２０に入れて差を求
め、この差の大小により一致の程度を判定回路２１で判
定して傷の大きさを判定評価する。

第５図は第４図の量子化信号より積算値Ｂ、 Ｃを求め
る具体的回路の１例を示したものである。

第４図に示す量子化回路１２の出力たる２値の量子化信
号をシフト形の２次元局部メモリ３０に順次記憶、させ
て着目絵素を中心とする３×３フイルタ領域のたとえば
左右、上下の周囲絵素を検出する。

着目絵素と周囲４絵素とを１゛°の絵素カウンタ３１に
入れ計数値下を求めこれを２分岐して比較器３２．３３
に入れる。

比較器３２の場合にはＴ＝２．３．４で、比較器３３の
場合にはＴ＝３で“１゛を出力し他の場合にはＯｔｔを
出力する。

この比較器３２．３３の出力をそれぞれ着目絵素の情報
とともにＡＮＤ回路２４．３５に入れそれぞれの出力を
積算Ｂカウンタ３６、積算Ｃカウンタ３７に入れて前述
の２数値Ｂ、Ｃを求めることができる。

この場合Ｔ＝２．３．４に設定した比較器３２とＡＮＤ
回路３４の組合わせによりたとえば第６図の○印と◎印
の絵素を選択することができ、またＴ＝３に設定した比
較器３３とＡＮＤ回路３５の組合わせにより第６図の◎
印のみを選択することができるものである。

上記の実施例では原理的な構成に基づいて平方根演算を
行ない面積値Ｓから計算される境界長りと境界絵素数か
ら測定される境界長りとを比較することについて述べた
が、周知のように、例えば２つの演算情報の極性が問題
とならない場合、それら演算情報の平方根の差の大小を
比較するときには平方根演算の代わりに２乗演算を行な
うことが良く知られており、しかもその差は前記演算情
報の和を掛けた分ぼけ増大することも知られている。

よって、本考案の実施例にあたっては両境界長り。

とＬ□の２乗の差を演算して傷認識を行なうのが好適で
ある。

この場合演算時間は平方根演算が３４ｍ５程度に対し５
ｍＳ程度となり、演算時間を短縮できる。

このように構成された本考案においては、第６図に示す
ような大きさの対象パターンの場合には、傷がある時と
ない時の両境界長りとＬｌの差は前述の（１）式ないし
く４）式に示されている通り、傷がない時にはり、−Ｌ
、＝−２、傷がある時にはり。

Ｌｏ ” １０である。

そして第７図に示すように、面積は第６図に比較して大
きい対象パターン内に第６図と同一面積の傷りがある場
合に本考案を適用すると、傷がない場合には、 ｈ＝２５下＝乃肩刀焉牛９１ （５）Ｌ１＝元写
Ｕ＝而ｙツ面÷８９ （６）ＬＩ ＬＯ＝
２ （７）となり、また傷
がある場合には 塊＝２１７百＝２１行石４石字９０ （８）ｔ、＝
、／Ｆ石ヲ＝ψ汗爾１ｙ÷１０１ （９）Ｌ、−
Ｌ、＝１１ （１０）とな
る。

したがって本考案によれば、対象パターンの面積が変更
してもその面積の変更にかかわりなく同じ大きさの傷を
評価することができる。

これに対して、前述の特開昭５０−５５３８に公報に開
示されている装置を第６図、第７図の対象パターンに適
用して傷の評価を行なうと次の通りになる。

境界絵素数から測定される境界長Ｌ１より求められる面
積と絵素数から求められる面積Ｓとの比Ｌ”＞ Ｋは、Ｋ＝４７にとなるため、第６図の対象パターンに
おいて傷がない場合には、 Ｌ１４Ｃｙ＋７へ （１１） Ｋ＝石青＝４□１□；７＝０．８９ となり、また傷がある場合には、 Ｌ＞ ５１”＋２島 （１２）Ｋ＝ｈｒＳ
＝４ｍ Ｘ １７０＝ ”４６となる。

これに対して第７図の対象パターンにおいて傷がない場
合には、 Ｌｌ ８σ＋４０２ に＝−＝ ＝０．９７ （１３）
４ｗＳ ４ｗ Ｘ ６５６ となり、また傷がある場合には に＝Ｌ・＝ ９１” ＋ ４３２ ＝ １．２４（１４
）４ｗＳ ４？ｒＸ ６４９ となる。

（１１）式と（１２）式、（１３）式と（１４）式の結
果を比較すれば明らかな通り、この従来の装置では対象
パターンが大きくなるにしたがって傷がある場合とない
場合の比にの値の差は少さくなり、対象パターンの面積
が絶えず変化する場合や、大きな対象パターンの中から
小さな傷を検出することが不可能である。

被検査物体および傷パターンを円形と考えて、それぞれ
の半径をｒ、ｒ′とすると、被検査物体の境界長ＬＡ％
傷パターンの境界長δ、面積値より計算した境界長塊、
測定された境界長Ｌ１はそれぞれ次式に表わすことがで
きる。

ＬＡ＝ ２ Ｗ ｒ
（１）δ＝ ２７ｒｒ
（２）Ｌｏ＝２？ｒＡ［Ｙ−２？
ｒｒ＝Ｌｘ （：３）（ｒ２＞ｒ”’のため） Ｉ、＝ＬＡ十δ （４）したが
って、２値パターンより測定された境界長と面積より計
算された境界長との差りは（３）、 （４）式より、 Ｌ＝Ｌｚ−Ｌｏ＝ （ＬＡ十δ）−ＬＡ＝δ （５）
となり、境界長差は傷の境界長である。

本考案によれば、このように傷の境界長を求めるために
、対象パターンの面積の変化による影響を受けることが
なく、また対象パターンの面積が大きい場合でも小さな
傷を検出することができる。

以上説明したように、本考案によれば、対象パターンが
比較的単純な場合、Ｘ０ＲＹ方向境界絵素を検出し、こ
の絵素の積算値Ｂを求め、ＸＡＮＤ Ｙ境界絵素を検出
腰この絵素の積算値Ｃを求め、これらの２数値から求め
た境界長編と面積積算値Ｓから求めた境界長り。

との差を求め、この差に基づいて傷の有無と程度を判定
しうるもので、ある程度中さい傷から大きな傷まで認識
できるもので前述の拡大圧縮法においては大きな傷の場
合回路が非常に複雑になるのに対し何れも簡単な回路で
実現することができ、傷認識装置として極めて有効であ
る。

さらに本考案の傷認識装置によれば、２値パターンの面
積から計算された境界長と２値パターンから測定された
境界長との差を求め、この差に基づいて傷を評価するの
で、被検査物体（対象パターン）の大きさが変っても、
正しく傷の評価を行うことができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は従来例の説明図、第４図および第５図
は本考案の実施例の構成を示す説明図、第６図、第７図
は対象とされる２値パターンの１例を示し、図中１０は
円形板、１１はＩＴＶカメラ、１２は量子化回路、１３
はＸ０ＲＹ方向境界検出回路、１４は演算８回路、１５
はＸＡＮＤ Ｙ方向境界検出回路、１６は積算Ｃ回路、
１７は境界長り演算回路、１８は面積積算Ｓ回路、１９
は境界長り。 演算回路、２０は比較回路、２１は判定回路を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 円や正方形等の単純パターンを撮像する手段と、該手段
   による撮像信号を量子化する手段と、量子化された絵素
   数を計数することにより２値パターンの面積を測定する
   手段と、該面積値より境界長を計算する手段と、前記２
   値パターンのＸ方向またはＹ方向の何れか一方向の境界
   を示す絵素およびＸ方向とＹ方向の両方向の境界を示す
   絵素を検出してそれぞれの絵素を各別に計数する手段と
   、該計数値のそれぞれの２乗の和から前記２値パターン
   の境界長を計算する手段と、該手段により求められた境
   界長と前記面積値から求められた境界長との差を求める
   手段とを備え、この境界長の差に基づいて前記２値パタ
   ーンの傷を評価することを特徴とする傷認識装置。