JPWO2014119772A1 - 画像生成装置、欠陥検査装置および欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

欠陥検査装置１００の欠陥マップ画像生成部７２は、処理画像生成部６１が生成した複数の処理画像を合成することで欠陥マップ画像を生成する。欠陥マップ画像生成部７２は、座標値算出部７２１、積算部７２２および輝度値設定部７２３を有する。座標値算出部７２１は、各処理画像の各画素の座標値、シート状成形体２の搬送速度、および撮像装置５に設定されるフレームレートに基づいて、欠陥マップ画像の各画素の座標値を算出する。積算部７２２は、座標値算出部７２１が同一の座標値を算出した画素の内の欠陥画素の数や該欠陥画素の階調値の合計を求める。輝度値設定部７２３は、積算部７２２による計算値に応じて欠陥マップ画像における各画素の輝度値を設定する。

Description

本発明は、偏光フィルムや位相差フィルムなどのシート状成形体の欠陥を検査するための画像データを生成する画像生成装置、該画像生成装置を備える欠陥検査装置、および欠陥検査方法に関する。

偏光フィルムや位相差フィルムなどのシート状成形体の欠陥を検査する第１の従来技術の欠陥検査装置として、ラインセンサと呼ばれる１次元カメラを用いた装置がある。図１２Ａおよび１２Ｂは、第１の従来技術の欠陥検査装置において、ラインセンサにより取得された１次元画像Ｋ１〜Ｋ１９を用いて欠陥マップ画像Ｌを生成する場合の動作を説明する図である。

第１の従来技術の欠陥検査装置は、シート状成形体を蛍光管などの線状光源で照明し、シート状成形体表面をシート状成形体の長手方向に沿って長手方向の一端から他端までラインセンサで走査しながら、図１２Ａに示すような、複数の１次元画像（静止画像）Ｋ１〜Ｋ１９を取得する。なお、図１２Ａに示す１次元画像Ｋ１〜Ｋ１９は、ラインセンサにより撮影された画像に対して欠陥部を強調する処理（たとえば、２値化などの画像処理）が施されており、それぞれの画像において、黒色部分は欠陥のない部分を表し、白色部分は欠陥のある部分を表す。そして、第１の従来技術の欠陥検査装置は、図１２Ｂに示すように、複数の１次元画像Ｋ１〜Ｋ１９を取得時間順に敷き詰めることによって２次元画像である欠陥マップ画像Ｌを生成し、その欠陥マップ画像Ｌに基づいてシート状成形体の欠陥を検査するものである。なお、図１２Ｂに示す欠陥マップ画像Ｌにおいて、黒色部分は欠陥のない部分を表し、白色部分は欠陥のある部分を表す。また、欠陥強調処理を施す前（ラインセンサで取得した生画像）の１次元画像Ｋ１〜Ｋ１９を取得時間順に敷き詰めることによって欠陥マップ画像Ｌを作成し、欠陥マップ画像Ｌに対して欠陥部を強調する処理を施す場合もある。

ラインセンサにより観測される領域には、通常、線状光源像が含まれる。線状光源とラインセンサとがシート状成形体の一方の面の側に配置されている場合には、線状光源像は、線状光源から出射しシート状成形体によって正反射されてラインセンサに到達した光の像であり、線状光源とラインセンサとの間にシート状成形体が配置されている場合には、線状光源像は、線状光源から出射しシート状成形体を透過してラインセンサに到達した光の像である。この第１の従来技術の欠陥検査装置では、シート状成形体の幅が広い場合、シート状成形体の幅方向全域を検査できるように、複数台のラインセンサを幅方向に並べて用いる。

この第１の従来技術の欠陥検査装置は、複数の１次元画像Ｋ１〜Ｋ１９を敷き詰めることによって生成された２次元画像である欠陥マップ画像Ｌに基づいてシート状成形体の欠陥を検査するものであるので、欠陥マップ画像Ｌを構成する各１次元画像Ｋ１〜Ｋ１９における検査対象画素と線状光源像との位置関係は、１つの決まった位置関係となる。欠陥は、検査対象画素と線状光源像との位置関係が特定の位置関係にある場合にしか１次元画像Ｋ１〜Ｋ１９上に現れないことがある。たとえば、欠陥の１種である気泡は、線状光源像の周縁または近傍にある場合にしか１次元画像Ｋ１〜Ｋ１９上に現れないことが多い。このように欠陥は、その位置によっては、検出されないことがある。したがって、ラインセンサによって取得された複数の１次元画像Ｋ１〜Ｋ１９により構成される２次元画像である欠陥マップ画像Ｌを用いてシート状成形体の欠陥を検査する、上記第１の従来技術の欠陥検査装置は、限られた欠陥検出能力しか持っていない。

このような問題点を解決する第２の従来技術の欠陥検査装置として、エリアセンサと呼ばれる２次元カメラを用いた装置がある（特許文献１，２参照）。第２の従来技術の欠陥検査装置は、シート状成形体を蛍光管などの線状光源で照明し、シート状成形体を所定の搬送方向に連続して搬送しながら、エリアセンサを用いて２次元画像（動画像）を取得し、この２次元画像に基づいてシート状成形体の欠陥を検査する。

第２の従来技術の欠陥検査装置によれば、検査対象画素と線状光源像との位置関係が異なる複数枚の２次元画像に基づいて欠陥があるか否かを判定することができるので、ラインセンサを用いた第１の従来技術の欠陥検査装置よりも欠陥を確実に検出できる。したがって、エリアセンサを用いた第２の従来技術の欠陥検査装置は、ラインセンサを用いた第１の従来技術の欠陥検査装置よりも欠陥検出能力が向上する。

特開２００７−２１８６２９号公報 特開２０１０−１２２１９２号公報

図１３Ａおよび１３Ｂは、第２の従来技術の欠陥検査装置において、エリアセンサにより取得された２次元画像Ｍ１〜Ｍ６を用いて欠陥マップ画像Ｎを生成する場合の動作を説明する図である。第２の従来技術の欠陥検査装置では、エリアセンサは、連続して搬送されるシート状成形体に対して予め定める時間間隔で撮像動作を行って、図１３Ａに示すように、各撮像動作に対応して少なくとも一部が重なった複数の２次元画像Ｍ１〜Ｍ６を取得する。なお、図１３Ａに示す２次元画像Ｍ１〜Ｍ６は、エリアセンサにより撮影された画像に対して欠陥部を強調する処理（たとえば、２値化などの画像処理）が施されており、それぞれの画像において、黒色部分は欠陥のない部分を表し、白色部分は欠陥のある部分を表す。

第２の従来技術の欠陥検査装置において、エリアセンサにより取得された２次元画像Ｍ１〜Ｍ６は、２次元画像Ｍ１と２次元画像Ｍ２との間、２次元画像Ｍ２と２次元画像Ｍ３との間、２次元画像Ｍ３と２次元画像Ｍ４との間、２次元画像Ｍ４と２次元画像Ｍ５との間、および２次元画像Ｍ５と２次元画像Ｍ６との間において、一部が重なった重複部分を有する。そのため、第２の従来技術の欠陥検査装置において、２次元画像Ｍ１〜Ｍ６を取得時間順に逐次敷き詰めて欠陥マップ画像Ｎを生成した場合には、図１３Ｂに示すように、１つの欠陥マップ画像Ｎの中に、同一の欠陥を示す欠陥画素（たとえば、図１３Ｂにおける欠陥画素Ｎ１）が複数存在することになる。このような欠陥マップ画像Ｎを用いてシート状成形体の欠陥を検査する場合には、シート状成形体における欠陥の位置を正確に把握することが困難となる。また、同一欠陥を重複して検出することとなる。

本発明の目的は、シート状成形体の欠陥を検査するための画像を生成する画像生成装置において、シート状成形体における欠陥の位置を高い検出能力で正確に検査することを可能とし、また、同一欠陥の重複検出の防止を可能とする画像生成装置、欠陥検査装置、および欠陥検査方法を提供することである。

本発明は、
シート状成形体の欠陥を検査するための画像を生成する画像生成装置において、
予め定める搬送速度でシート状成形体をその長手方向に搬送する搬送部と、
搬送される前記シート状成形体に光を照射する光照射部と、
搬送される前記シート状成形体の表面に対向して配置され、予め定める時間間隔で該シート状成形体の表面の一部を撮像して複数の２次元画像を生成する撮像部であって、連続する２回の撮像動作によって撮像される撮像領域が一部重なるように、前記時間間隔が設定される撮像部と、
予め定めるアルゴリズム処理によって、前記各２次元画像を構成する各画素の特徴量を、各画素の輝度値に基づいて算出する特徴量算出部と、
前記各２次元画像を構成する各画素を、前記特徴量が予め定める閾値以上である欠陥画素と、前記特徴量が前記閾値未満である残余画素とに区別し、前記欠陥画素については前記特徴量に応じた階調値が付与され、前記残余画素については零の階調値が付与された処理画像を、各２次元画像に対応して生成する処理画像データ生成部と、
前記処理画像データ生成部によって生成された複数の処理画像を合成することによって、シート状成形体における欠陥の分布を表す欠陥マップ画像を生成する欠陥マップ画像生成部であって、
各処理画像を構成する各画素の座標値、前記搬送速度、および前記時間間隔に基づいて、前記欠陥マップ画像を構成するための各画素の座標値を算出する欠陥マップ画像座標値算出部と、
下記（１）または下記（２）のいずれか、あるいは下記（１）および下記（２）の両方を行う積算部：
（１）前記欠陥マップ画像の各画素について、処理画像中の対応する画素の内の欠陥画素の数を数える；
（２）前記欠陥マップ画像の各画素について、処理画像中の対応する画素に付与された階調値の合計を計算する；
と、
前記欠陥マップ画像の各画素の輝度値として、前記（１）で得られた欠陥画素の数、および／または、前記（２）で得られた階調値の合計、に基づいて算出した値を設定することで、欠陥マップ画像を生成する輝度値設定部と、
を有する欠陥マップ画像生成部と、
を備える画像生成装置を提供する。

また本発明の画像生成装置において、前記時間間隔は、好ましくは、前記一部重なる撮像領域の前記長手方向の長さが、前記各２次元画像の前記長手方向の長さの１／２倍以上となるように設定される。

また本発明は、
前記画像生成装置と、
前記画像生成装置の欠陥マップ画像生成部によって生成された欠陥マップ画像を表示する表示部と、
を備える欠陥検査装置を提供する。

また本発明は、シート状成形体の欠陥を検査するための欠陥検査方法であって、
搬送部によって予め定める搬送速度で、シート状成形体をその長手方向に搬送する搬送工程と、
搬送される前記シート状成形体に光を照射する光照射工程と、
搬送される前記シート状成形体の表面に対向して配置される撮像部によって、予め定める時間間隔で該シート状成形体の表面の一部を撮像して複数の２次元画像を生成する撮像工程であって、連続する２回の撮像動作によって撮像される撮像領域が一部重なるように、前記時間間隔が設定される撮像工程と、
予め定めるアルゴリズム処理によって、前記各２次元画像を構成する各画素の特徴量を、各画素の輝度値に基づいて算出する特徴量算出工程と、
前記各２次元画像を構成する各画素を、前記特徴量が予め定める閾値以上である欠陥画素と、前記特徴量が前記閾値未満である残余画素とに区別し、前記欠陥画素については前記特徴量に応じた階調値が付与され、前記残余画素については零の階調値が付与された処理画像を、各２次元画像に対応して生成する処理画像データ生成工程と、
前記処理画像データ生成工程において生成された複数の処理画像を合成することによって、シート状成形体における欠陥の分布を表す欠陥マップ画像を生成する欠陥マップ画像生成工程であって、
各処理画像を構成する各画素の座標値、前記搬送速度、および前記時間間隔に基づいて、前記欠陥マップ画像を構成するための各画素の座標値を算出する欠陥マップ画像座標値算出工程と、
下記（１）または下記（２）のいずれか、あるいは下記（１）および下記（２）の両方を行う積算工程：
（１）前記欠陥マップ画像の各画素について、処理画像中の対応する画素の内の欠陥画素の数を数える；
（２）前記欠陥マップ画像の各画素について、処理画像中の対応する画素に付与された階調値の合計を計算する；
と、
前記欠陥マップ画像の各画素の輝度値として、前記（１）で得られた欠陥画素の数、および／または、前記（２）で得られた階調値の合計、に基づいて算出した値を設定することで、欠陥マップ画像を生成する輝度値設定工程と、
を有する欠陥マップ画像生成工程と、
前記欠陥マップ画像生成工程において生成された欠陥マップ画像を表示する表示工程と、
を含む欠陥検査方法を提供する。

本発明によれば、画像生成装置は、シート状成形体の欠陥を検査するための画像を生成する装置であり、搬送部、光照射部、撮像部、特徴量算出部、処理画像データ生成部、および欠陥マップ画像生成部を備える。画像生成装置において撮像部は、光照射部によって光が照射されながら搬送部によって搬送されるシート状成形体の表面を、予め定める時間間隔で撮像することで、複数の２次元画像を生成する。この撮像部は、前記時間間隔が、連続する２回の撮像動作によって撮像される撮像領域が一部重なるように設定されている。このようにして生成された複数の２次元画像は、連続する２回の撮像動作において生成された２つの２次元画像で見ると、シート状成形体の長手方向に平行な方向において、互いに一部が重なった画像となる。

特徴量算出部は、前記各２次元画像を予め定めるアルゴリズムで処理することによって、各２次元画像を構成する各画素の、輝度値に基づく特徴量を算出する。
処理画像データ生成部は、前記各２次元画像を構成する各画素を、前記特徴量が予め定める閾値以上である欠陥画素と、前記特徴量が前記閾値未満である残余画素とに区別し、前記欠陥画素については前記特徴量に応じた階調値が付与され、前記残余画素については零の階調値が付与された処理画像を、各２次元画像に対応して生成する。

欠陥マップ画像生成部は、処理画像データ生成部によって生成された複数の処理画像を合成することによって欠陥マップ画像を生成する部分であり、欠陥マップ画像座標値算出部、積算部、および輝度値設定部を有する。
欠陥マップ画像座標値算出部は、各処理画像を構成する各画素の座標値、シート状成形体の搬送速度、および撮像部に設定される前記時間間隔に基づいて、欠陥マップ画像を構成するための各画素の座標値を算出する。
積算部は、下記（１）または下記（２）のいずれか、あるいは下記（１）および下記（２）の両方を行う。
（１）欠陥マップ画像の各画素について、処理画像中の対応する画素の内の欠陥画素の数を数える。
（２）欠陥マップ画像の各画素について、処理画像中の対応する画素に付与された階調値の合計を計算する。
そして、輝度値設定部は、欠陥マップ画像の各画素の輝度値として、積算部において、（１）で得られた欠陥画素の数、および／または、（２）で得られた階調値の合計、に基づいて算出した値を設定することで、欠陥マップ画像を生成する。

このように構成される本発明の画像生成装置では、撮像部によって生成された、シート状成形体の２次元画像に基づいて、シート状成形体の欠陥を検査するための画像である欠陥マップ画像を生成するので、たとえばラインセンサによる複数の１次元画像に基づいて欠陥を検査するための画像を生成する場合に比べて、高い欠陥検出能力を維持することができる。

さらに本発明の画像生成装置では、各処理画像を構成する各画素の座標値、シート状成形体の搬送速度、および撮像部に設定される前記時間間隔に基づいて、欠陥マップ画像を構成するための各画素の座標値が算出される。そして、算出された座標値に対応する各画素の輝度値が、処理画像中の画素であって同一の座標値が算出された画素の内の欠陥画素の数や該欠陥画素の階調値の合計に基づいて設定されることで、欠陥マップ画像は生成されるので、この欠陥マップ画像を用いてシート状成形体の欠陥を検査することによって、シート状成形体における欠陥の位置を高い検出能力で正確に検査することが可能である。欠陥マップにおいて、同一欠陥は一箇所に出現することになるため、同一欠陥の重複検出の防止が可能である。

また本発明によれば、欠陥検査装置は、前記の本発明に係る画像生成装置と表示部とを備える。表示部は、画像生成装置の欠陥マップ画像生成部によって生成された欠陥マップ画像を表示する。表示部によって表示される欠陥マップ画像をユーザが見ることで、シート状成形体における欠陥の位置を確認することができる。

また本発明によれば、欠陥検査方法は、シート状成形体の欠陥を検査するための方法であり、搬送工程、光照射工程、撮像工程、特徴量算出工程、処理画像データ生成工程、欠陥マップ画像生成工程、および表示工程を含む。
撮像工程では、光が照射されながら搬送されるシート状成形体の表面を予め定める時間間隔で撮像部により撮像することで、複数の２次元画像を生成する。この撮像工程では、前記時間間隔が、連続する２回の撮像動作によって撮像される撮像領域が一部重なるように設定されている。このようにして生成された複数の２次元画像は、連続する２回の撮像動作において生成された２つの２次元画像で見ると、シート状成形体の長手方向に平行な方向において、互いに一部が重なった画像となる。

特徴量算出工程では、前記各２次元画像を予め定めるアルゴリズムで処理することによって、各２次元画像を構成する各画素の、輝度値に基づく特徴量を算出する。処理画像データ生成工程では、前記各２次元画像を構成する各画素を、前記特徴量が予め定める閾値以上である欠陥画素と、前記特徴量が前記閾値未満である残余画素とに区別し、前記欠陥画素については前記特徴量に応じた階調値が付与され、前記残余画素については零の階調値が付与された処理画像を、各２次元画像に対応して生成する。

欠陥マップ画像生成工程では、処理画像生成工程において生成された複数の処理画像を合成することによって欠陥マップ画像を生成する。この欠陥マップ画像生成工程は、欠陥マップ画像座標値算出工程、算出回数積算工程、および輝度値設定工程を含む。
欠陥マップ画像座標値算出工程では、各処理画像を構成する各画素の座標値、シート状成形体の搬送速度、および撮像部に設定される前記時間間隔に基づいて、欠陥マップ画像を構成するための各画素の座標値を算出する。
積算工程では、下記（１）または下記（２）のいずれか、あるいは下記（１）および下記（２）の両方を行う。
（１）欠陥マップ画像の各画素について、処理画像中の対応する画素の内の欠陥画素の数を数える。
（２）欠陥マップ画像の各画素について、処理画像中の対応するが祖に付与された階調値の合計を計算する。
輝度値設定工程では、欠陥マップ画像の各画素の輝度値として、積算工程において、（１）で得られた欠陥画素の数、および／または、（２）で得られた階調値の合計、に基づいて算出した値を設定することで、欠陥マップ画像を生成する。
そして、表示工程では、欠陥マップ画像生成工程において生成された欠陥マップ画像を表示する。

このように構成される本発明の欠陥検査方法では、撮像工程において生成された、シート状成形体の２次元画像に基づいて、シート状成形体の欠陥を検査するための画像である欠陥マップ画像を生成するので、たとえばラインセンサによる複数の１次元画像に基づいて欠陥を検査するための画像を生成する場合に比べて、高い欠陥検出能力を維持することができる。

さらに本発明の欠陥検査方法では、欠陥マップ画像生成工程において、各処理画像を構成する各画素の座標値、シート状成形体の搬送速度、および撮像部に設定される前記時間間隔に基づいて、欠陥マップ画像を構成するための各画素の座標値が算出される。そして、算出された座標値に対応する各画素の輝度値が、処理画像中の画素であって同一の座標値が算出された画素の内の欠陥画素の数や該欠陥画素の階調値の合計に基づいて設定されることで、欠陥マップ画像は生成されるので、表示工程において表示される欠陥マップ画像を見ることでシート状成形体の欠陥を検査することによって、シート状成形体における欠陥の位置を高い検出能力で正確に検査することが可能である。欠陥マップにおいて、同一欠陥は一箇所に出現することになるため、同一欠陥の重複検出の防止が可能である。

図１Ａは、本発明の一実施形態に係る欠陥検査方法の工程を示す工程図である。
図１Ｂは、本発明の一実施形態に係る欠陥マップ画像生成工程を示す工程図である。
図２は、本発明の一実施形態に係る欠陥検査装置１００の構成を示す模式図である。
図３は、欠陥検査装置１００の構成を示すブロック図である。
図４Ａは、欠陥検出アルゴリズムの一例であるエッジプロファイル法を説明するための図であり、撮像装置５で生成された２次元画像データに対応する２次元画像Ａの一例を示す図である。
図４Ｂは、処理画像生成部６１で作成されたエッジプロファイルＰ１の一例を示す図である。
図４Ｃは、処理画像生成部６１で作成された微分プロファイルＰ２の一例を示す図である。
図５Ａは、欠陥検出アルゴリズムの他の例であるピーク法を説明するための図であり、撮像装置５で生成された２次元画像データに対応する２次元画像Ｂの一例を示す図である。
図５Ｂは、処理画像生成部６１で作成された輝度プロファイルＰ３の一例を示す図である。
図５Ｃは、処理画像生成部６１で実行される、データ点の一端から他端に向かって移動する質点の想定手順を説明するための図である。
図５Ｄは、処理画像生成部６１で作成された輝度値差プロファイルＰ４の一例を示す図である。
図６Ａは、欠陥検出アルゴリズムの他の例である平滑化法を説明するための図であり、撮像装置５で生成された２次元画像データに対応する２次元画像Ｃの一例を示す図である。
図６Ｂは、処理画像生成部６１で生成された平滑化プロファイルＰ５の一例を示す図である。
図７Ａは、欠陥検出アルゴリズムの他の例である第２のエッジプロファイル法を説明するための図であり、撮像装置５で生成された２次元画像データに対応する２次元画像Ｄの一例を示す図である。
図７Ｂは、処理画像生成部６１で作成されたエッジプロファイルＰ６の一例を示す図である。
図７Ｃは、処理画像生成部６１で作成されたエッジプロファイルＰ７の一例を示す図である。
図８Ａおよび８Ｂは、画像処理装置６が生成する処理画像Ｅ１〜Ｅ６の一例を示す図である。
図９は、画像解析装置７が生成する欠陥マップ画像Ｆの一例を示す図である。
図１０Ａは、画像処理装置６が生成する処理画像の他の例である処理画像Ｇ１〜Ｇ１３の一例を示す図である。
図１０Ｂは、画像解析装置７が生成する欠陥マップ画像の他の例である欠陥マップ画像Ｈの一例を示す図である。
図１１Ａは、画像処理装置６が生成した１次元画像からなる処理画像Ｇ１〜Ｇ１３の一例を示す図である。
図１１Ｂは、処理画像Ｇ１〜Ｇ１３を逐次敷き詰めて生成した欠陥マップ画像Ｊの一例を示す図である。
図１２Ａは、第１の従来技術の欠陥検査装置において、ラインセンサにより取得された１次元画像Ｋ１〜Ｋ１９の一例を示す図である。
図１２Ｂは、１次元画像Ｋ１〜Ｋ１９を取得時間順に敷き詰めることによって生成した欠陥マップ画像Ｌの一例を示す図である。
図１３Ａは、第２の従来技術の欠陥検査装置において、エリアセンサにより取得された２次元画像Ｍ１〜Ｍ６の一例を示す図である。
図１３Ｂは、２次元画像Ｍ１〜Ｍ６を取得時間順に敷き詰めることによって生成した欠陥マップ画像Ｎの一例を示す図である。

図１Ａおよび１Ｂは、本発明の一実施形態に係る欠陥検査方法の工程を示す工程図である。本実施形態の欠陥検査方法は、図１Ａに示す搬送工程ｓ１と、光照射工程ｓ２と、撮像工程ｓ３と、特徴量算出工程ｓ４と、処理画像データ生成工程ｓ５と、欠陥マップ画像生成工程ｓ６と、表示工程ｓ７とを含む。また、欠陥マップ画像生成工程ｓ６は、図１Ｂに示す、欠陥マップ画像座標値算出工程ｓ６−１と、積算工程ｓ６−２と、輝度値設定工程ｓ６−３とを含む。

図２は、本発明の一実施形態に係る欠陥検査装置１００の構成を示す模式図である。図３は、欠陥検査装置１００の構成を示すブロック図である。本実施形態の欠陥検査装置１００は、熱可塑性樹脂などのシート状成形体２の欠陥を検出する装置であり、本発明に係る画像生成装置１と、表示部２１とを備える。欠陥検査装置１００の画像生成装置１は、搬送装置３、照明装置４、撮像装置５、画像処理装置６、および画像解析装置７を備える。欠陥検査装置１００は、本発明に係る欠陥検査方法を実現する。搬送装置３が搬送工程ｓ１を実行し、照明装置４が光照射工程ｓ２を実行し、撮像装置５が撮像工程ｓ３を実行し、画像処理装置６が特徴量算出工程ｓ４、および処理画像データ生成工程ｓ５を実行し、画像解析装置７が欠陥マップ画像生成工程ｓ６を実行し、表示部２１が表示工程ｓ７を実行する。

欠陥検査装置１００は、搬送装置３により一定幅で長手方向に連続するシート状成形体２を一定方向（シート状成形体２の幅方向に直交する前記長手方向と同一方向）に、予め定める搬送速度で搬送し、この搬送過程で照明装置４により照明されたシート面を撮像装置５により予め定める時間間隔で撮像して２次元画像を生成し、画像処理装置６が複数の２次元画像にそれぞれ対応した処理画像を生成し、画像解析装置７が画像処理装置６から出力される複数の処理画像を合成して欠陥マップ画像を生成し、表示部２１が欠陥マップ画像を表示して、シート状成形体２における欠陥検出を行うものである。

被検査体であるシート状成形体２は、押出機から押し出された熱可塑性樹脂をロールの隙間に通して表面を平滑にしたり凹凸形状を付与したりするなどの処理が施され、引取ロールにより搬送ロール上を冷却されながら引き取られることにより成形される。本実施形態のシート状成形体２に適用可能な熱可塑性樹脂は、たとえば、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体（ＭＳ樹脂）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、トリアセチルセルロース樹脂（ＴＡＣ）などである。シート状成形体２は、これら熱可塑性樹脂の単層シート、積層シートなどから成形される。

また、シート状成形体２に生じる欠陥の例としては、成形時に生じる気泡、フィッシュアイ、異物、タイヤ跡、打痕、傷などの点状の欠陥（点欠陥）、折り目跡などにより生じるいわゆるクニック（ｋｎｉｃｋ）、厚さの違いにより生じるいわゆる原反スジなどの線状の欠陥（線欠陥）が挙げられる。

搬送装置３は、搬送部としての機能を有し、シート状成形体２を一定方向（搬送方向Ｚ）に、予め定める搬送速度で搬送する。搬送装置３は、たとえば、シート状成形体２を搬送方向Ｚに搬送する送出ローラと受取ローラとを備え、ロータリーエンコーダなどにより搬送距離を計測する。本実施形態では搬送速度は、搬送方向Ｚに２〜３０ｍ／分程度に設定される。

照明装置４は、光照射部としての機能を有し、搬送方向Ｚに直交するシート状成形体２の幅方向を線状に照明する。照明装置４は、撮像装置５で撮影される画像に線状の反射像が含まれるように配置されている。具体的には、照明装置４は、シート状成形体２を基準として、撮像装置５と同じ側において、シート状成形体２の表面を臨み、シート状成形体２の表面における照明領域、すなわち、撮像装置５が撮像する撮像領域までの距離が、たとえば２００ｍｍとなるように配置されている。

照明装置４の光源としては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、メタルハライドランプ、ハロゲン伝送ライト、蛍光灯など、シート状成形体２の組成および性質に影響を与えない光を照射するものであれば、特に限定されない。なお、照明装置４は、シート状成形体２を挟んで撮像装置５とは反対側に設置されていてもよい。この場合には、撮像装置５で撮像された画像に、シート状成形体２を透過する透過像が含まれる。また、図２では、シート状成形体２の幅方向に直線状に延びる光源を備えた照明装置４を例示したが、このような構成に限定されるものではない。照明装置４としては、後述の処理画像生成部６１による欠陥検出アルゴリズム処理の種類に応じた様々な構成が考えられる。たとえば、光源とシート状成形体２との間に配置されるスリット部材を備えるような照明装置４の構成としてもよい。

欠陥検査装置１００は、撮像部としての機能を有する複数の撮像装置５を備え、各撮像装置５は、搬送方向Ｚに直交する方向（シート状成形体２の幅方向）に等間隔に配列される。また、撮像装置５は、撮像装置５からシート状成形体２の撮像領域の中心に向かう方向と搬送方向Ｚとが鋭角をなすように配置されている。撮像装置５は、シート状成形体２の照明装置４による反射像または透過像（以下、一括して「照明像」という）を含む２次元画像を、予め定める時間間隔（撮像間隔）で複数回撮像して、複数の２次元画像を生成する。撮像装置５においては、連続する２回の撮像動作によって撮像される撮像領域が一部重なるように、前記時間間隔が設定されている。このようにして、連続する２回の撮像動作において生成された２つの２次元画像は、シート状成形体２の長手方向に平行な方向において、互いに一部が重なった画像となる。

撮像装置５は、２次元画像を撮像するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）のエリアセンサからなる。撮像装置５は、図２に示すように、シート状成形体２の搬送方向Ｚに直交する幅方向の全領域を撮像するように配置されている。このように、シート状成形体２の幅方向の全領域を撮像し、搬送方向Ｚに連続するシート状成形体２を搬送することにより、効率的にシート状成形体２の全領域の欠陥を検査することができる。

撮像装置５の撮像間隔は、固定されていてもよく、ユーザが撮像装置５自体を操作することによって変更可能となっていてもよい。また、撮像装置５の撮像間隔は、デジタルスチルカメラの連続撮影の時間間隔である数分の１秒などであってもよいが、検査の効率を向上させるために、短い時間間隔、たとえば一般的な動画データの撮像間隔である１／３０秒などであることが好ましい。

また、撮像装置５の撮像間隔は、一部重なる撮像領域の搬送方向Ｚの長さが、２次元画像の搬送方向Ｚの長さの１／２倍以上、すなわち、撮像間隔で規定される時間でシート状成形体２が搬送される距離が、２次元画像の搬送方向Ｚの長さの１／２倍以下となるように、設定されるのが好ましい。換言すると、撮像装置５が撮像する２次元画像の搬送方向Ｚの長さは、撮像装置５が２次元画像を取り込んでから次の２次元画像を取り込むまでの時間内に、シート状成形体２が搬送される搬送距離の２倍以上であることが好ましい。すなわち、シート状成形体２の同一部分を２回以上撮像することが好ましい。このように、２次元画像の搬送方向Ｚの長さを、撮像装置５が２次元画像を取り込んでから次の２次元画像を取り込むまでの時間におけるシート状成形体２の搬送距離よりも大きくし、シート状成形体２の同一部分の撮像回数を増加させることにより、高精度に欠陥を検査することができる。

画像処理装置６は、特徴量算出部および処理画像データ生成部としての機能を有する処理画像生成部６１を備える。画像処理装置６は、複数の撮像装置５のそれぞれに対応して設けられる。処理画像生成部６１は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）やＧＰＧＰＵ（Ｇｅｎｅｒａｌ−ｐｕｒｐｏｓｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｎ ｇｒａｐｈｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔｓ）など、画像処理ボードや撮像装置５の内部のハードウェアによって実現することができる。

処理画像生成部６１は、撮像装置５から出力された各２次元画像を、予め定めるアルゴリズム（以下、「欠陥検出アルゴリズム」という）で処理することによって、前記各２次元画像を構成する各画素の、輝度値に基づく特徴量を算出する。さらに、処理画像生成部６１は、前記各２次元画像において、前記特徴量が予め定める閾値以上である画素を欠陥画素として認識し、欠陥画素については前記特徴量に応じた階調値が付与され、欠陥画素以外の残余画素（前記特徴量が前記閾値未満である画素）については零の階調値が付与された処理画像を、各２次元画像に対応して生成し、生成した各処理画像を出力する。

処理画像生成部６１で用いられる欠陥検出アルゴリズムについて、図４Ａ〜４Ｃ、図５Ａ〜５Ｄ、図６Ａおよび６Ｂ、ならびに図７Ａ〜７Ｃを参照しながら説明する。

図４Ａ〜４Ｃは、欠陥検出アルゴリズムの一例であるエッジプロファイル法を説明するための図である。図４Ａは、撮像装置５で生成された２次元画像データに対応する２次元画像Ａの一例を示し、画像の上側が搬送方向Ｚ下流側であり、画像の下側が搬送方向Ｚ上流側である。２次元画像Ａにおいて、シート状成形体２の幅方向に平行な方向をＸ方向とし、シート状成形体２の長手方向（搬送方向Ｚに平行な方向）に平行な方向をＹ方向とする。図４Ａにおいて、２次元画像ＡのＹ方向に関して中央に位置し、Ｘ方向に延びる帯状の明領域が照明像Ａ１であり、照明像Ａ１の内部に存在する暗領域が第１欠陥画素群Ａ２１であり、照明像Ａ１の近傍に存在する明領域が第２欠陥画素群Ａ２２である。

エッジプロファイル法による欠陥検出アルゴリズムを用いる場合、処理画像生成部６１は、まず、２次元画像Ａを、Ｙ方向に沿った１列ずつの画素列のデータに分割する。次に、処理画像生成部６１は、各画素列のデータについて、Ｙ方向一端（図４Ａにおける２次元画像Ａの上端）から他端（図４Ａにおける２次元画像Ａの下端）に向かってエッジを探査していくエッジ判定処理を行う。

具体的には、処理画像生成部６１は、各画素列のデータについて、Ｙ方向一端側から２つ目の画素を注目画素とし、注目画素に対して一端側に隣接する隣接画素の輝度値よりも注目画素の輝度値が所定の閾値以上大きいか否かを判定する。隣接画素の輝度値よりも注目画素の輝度値が所定の閾値以上大きいと判定された場合には、処理画像生成部６１は、隣接画素が上限エッジＡ３であると判定する。それ以外の場合には、処理画像生成部６１は、注目画素をＹ方向他端に向かって１画素ずつずらしながら、隣接画素の輝度値よりも注目画素の輝度値が所定の閾値以上大きいと判定されるまでエッジ判定処理を繰返す。

上限エッジＡ３を検出した後、処理画像生成部６１は、注目画素をＹ方向他端に向かって１画素ずつずらしながら、隣接画素の輝度値よりも注目画素の輝度値が所定の閾値以上小さいか否かを判定する。隣接画素の輝度値よりも注目画素の輝度値が所定の閾値以上小さいと判定された場合には、処理画像生成部６１は、隣接画素が下限エッジＡ４であると判定する。それ以外の場合には、処理画像生成部６１は、注目画素をＹ方向他端に向かって１画素ずつずらしながら、隣接画素の輝度値よりも注目画素の輝度値が所定の閾値以上小さいと判定されるまでエッジ判定処理を繰返す。

図４Ａでは、処理画像生成部６１によるエッジ判定処理によって検出された上限エッジＡ３の例を「○」で示し、下限エッジＡ４の例を「●」で示している。図４Ａから明らかなように、２次元画像Ａにおいて欠陥が存在する第１欠陥画素群Ａ２１および第２欠陥画素群Ａ２２では、上限エッジＡ３と下限エッジＡ４とのＹ方向についての座標値（Ｙ座標値）の差が、欠陥画素以外の残余画素におけるＹ座標値の差よりも極端に小さい。また、２次元画像Ａにおける第２欠陥画素群Ａ２２では、上限エッジＡ３のＹ座標値が、欠陥画素以外の残余画素におけるＹ座標値と明らかに異なる。

このような特徴を利用して、処理画像生成部６１は、図４Ｂに示すエッジプロファイルＰ１を作成する。図４Ｂに示すエッジプロファイルＰ１では、２次元画像Ａにおける第２欠陥画素群Ａ２２に対応して、上限エッジＡ３のＹ座標値に対応するピークＰ１１が出現している。なお、処理画像生成部６１は、上限エッジＡ３と下限エッジＡ４とのＹ座標値の差に基づいて、エッジプロファイルを作成するように構成されていてもよい。この場合には、処理画像生成部６１によって作成されたエッジプロファイルでは、２次元画像Ａにおける第１欠陥画素群Ａ２１および第２欠陥画素群Ａ２２に対応して、上限エッジＡ３と下限エッジＡ４とのＹ座標値の差が小さいピークが出現することになる。

さらに、処理画像生成部６１は、エッジプロファイルＰ１について微分処理を行い、図４Ｃに示す微分プロファイルＰ２を作成する。図４Ｃに示す微分プロファイルＰ２では、エッジプロファイルＰ１におけるピークＰ１１に対応して、すなわち、２次元画像Ａにおける第２欠陥画素群Ａ２２に対応して、予め定める閾値以上の（微分値が大きい）特徴量Ｐ２２を有するピークＰ２１が出現している。

処理画像生成部６１は、微分プロファイルＰ２に基づいて、予め定める閾値以上の特徴量Ｐ２２を有するピークＰ２１に対応する、２次元画像Ａにおける画素を欠陥画素として抽出する。図４Ｃに示す微分プロファイルＰ２の例では、処理画像生成部６１は、欠陥画素として第２欠陥画素群Ａ２２を抽出する。

図５Ａ〜５Ｄは、欠陥検出アルゴリズムの他の例であるピーク法を説明するための図である。図５Ａは、撮像装置５で生成された２次元画像データに対応する２次元画像Ｂの一例を示し、画像の上側が搬送方向Ｚ下流側であり、画像の下側が搬送方向Ｚ上流側である。２次元画像Ｂにおいて、シート状成形体２の幅方向に平行な方向をＸ方向とし、シート状成形体２の長手方向（搬送方向Ｚに平行な方向）に平行な方向をＹ方向とする。図５（ａ）において、２次元画像ＢのＹ方向に関して中央に位置し、Ｘ方向に延びる帯状の明領域が照明像Ｂ１であり、照明像Ｂ１の内部に存在する暗領域が第１欠陥画素群Ｂ２１であり、照明像Ｂ１の近傍に存在する明領域が第２欠陥画素群Ｂ２２である。

ピーク法による欠陥検出アルゴリズムを用いる場合、処理画像生成部６１は、まず、２次元画像Ｂを、Ｙ方向に沿った１列ずつの画素列のデータに分割する。次に、処理画像生成部６１は、各画素列のデータについて、２次元画像ＢのＹ方向に平行な一直線Ｌ上に沿った位置における輝度値のデータを点として連続的に描画し、それらを繋いだ曲線を、図５Ｂに示す輝度プロファイルＰ３として作成する。

２次元画像Ｂに欠陥画素が存在しない場合、輝度プロファイルＰ３は、谷部分が出現しない単峰のプロファイルを示すが、欠陥画素が存在する場合には図５Ｂに示すように、谷部分Ｐ３１が出現した双峰のプロファイルを示すようになる。

次に、処理画像生成部６１は、各画素列の輝度プロファイルＰ３について、隣接するデータ点間の移動時間がデータ点間の距離にかかわらず一定となるように、輝度プロファイルＰ３のＸ方向の一端から他端に向かって移動する質点を想定する。ここで、前記質点が、図５Ｃに示すように、データ点ｃからそれに隣接するデータ点ｂへ、データ点ｂからそれに隣接するデータ点ａへ、データ点ａからそれに隣接するデータ点ｄへ移動していくとする。また、データ点ｄが注目画素に対応するデータ点であるものとする。

処理画像生成部６１は、データ点ｄの直前に質点が通過したデータ点ａ，ｂ，ｃにおける質点の速度ベクトルおよび加速度ベクトルを求める。すなわち、処理画像生成部６１は、データ点ｄの直前に質点が通過した２つのデータ点ａおよびデータ点ｂの座標と、前記移動時間とに基づいて、データ点ｂからデータ点ａまでの区間における質点の速度ベクトルを求める。また、処理画像生成部６１は、データ点ａの直前に質点が通過した２つのデータ点ｂおよびデータ点ｃの座標と、前記移動時間とに基づいて、データ点ｃからデータ点ｂまでの区間における質点の速度ベクトルを求める。さらに、処理画像生成部６１は、データ点ｂからデータ点ａまでの区間における質点の速度ベクトルと、データ点ｃからデータ点ｂまでの区間における質点の速度ベクトルとに基づいて、データ点ｃからデータ点ａまでの区間における質点の加速度ベクトルを求める。そして、処理画像生成部６１は、データ点ｂからデータ点ａまでの区間における質点の速度ベクトルと、データ点ｃからデータ点ａまでの区間における質点の加速度ベクトルとから、データ点ｄの座標を予測する（予測データ点ｆ）。

処理画像生成部６１は、上記のようにして予測されたデータ点ｄの予測データ点ｆの輝度値と、データ点ｄの実際（実測）の輝度値との差を求め、図５Ｄに示す輝度値差プロファイルＰ４を作成する。図５Ｄに示す輝度値差プロファイルＰ４では、図５Ｂに示す輝度プロファイルＰ３における谷部分Ｐ３１に対応して、すなわち、２次元画像Ｂにおける第１欠陥画素群Ｂ２１に対応して、予め定める閾値以上の（輝度値差が大きい）特徴量Ｐ４２を有するピークＰ４１が出現している。

処理画像生成部６１は、輝度値差プロファイルＰ４に基づいて、予め定める閾値以上の特徴量Ｐ４２を有するピークＰ４１に対応する、２次元画像Ｂにおける画素を欠陥画素として抽出する。図５Ｄに示す輝度値差プロファイルＰ４の例では、処理画像生成部６１は、欠陥画素として第１欠陥画素群Ｂ２１を抽出する。

図６Ａおよび６Ｂは、欠陥検出アルゴリズムの他の例である平滑化法を説明するための図である。図６Ａは、撮像装置５で生成された２次元画像データに対応する２次元画像Ｃの一例を示し、画像の上側が搬送方向Ｚ下流側であり、画像の下側が搬送方向Ｚ上流側である。２次元画像Ｃにおいて、シート状成形体２の幅方向に平行な方向をＸ方向とし、シート状成形体２の長手方向（搬送方向Ｚに平行な方向）に平行な方向をＹ方向とする。図６Ａにおいて、２次元画像ＣのＹ方向に関して中央に位置し、Ｘ方向に延びる帯状の明領域が照明像Ｃ１であり、照明像Ｃ１の内部に存在する暗領域が第１欠陥画素群Ｃ２１であり、照明像Ｃ１の近傍に存在する明領域が第２欠陥画素群Ｃ２２である。

平滑化法による欠陥検出アルゴリズムを用いる場合、処理画像生成部６１は、まず、２次元画像Ｃを、Ｙ方向に沿った１列ずつの画素列のデータに分割する。次に、処理画像生成部６１は、Ｘ方向およびＹ方向に数画素（たとえば、Ｘ方向に５画素、Ｙ方向に１画素）のカーネルＣ３１を作成する。

そして、処理画像生成部６１は、各画素列のデータについて、２次元画像ＣのＹ方向に平行な一直線Ｌ上に沿った位置におけるカーネルＣ３１内の中央画素の輝度値と、カーネルＣ３１内の全画素の輝度値の平均値との差のデータを点として連続的に描画し、それらを繋いだ曲線を、図６Ｂに示す平滑化プロファイルＰ５として作成する。図６Ｂに示す平滑化プロファイルＰ５では、２次元画像Ｃにおける第１欠陥画素群Ｃ２１に対応して、予め定める閾値以上の（輝度値差が大きい）特徴量Ｐ５２を有するピークＰ５１が出現している。

処理画像生成部６１は、平滑化プロファイルＰ５に基づいて、予め定める閾値以上の特徴量Ｐ５２を有するピークＰ５１に対応する、２次元画像Ｃにおける画素を欠陥画素として抽出する。図６Ｂに示す平滑化プロファイルＰ５の例では、処理画像生成部６１は、欠陥画素として第１欠陥画素群Ｃ２１を抽出する。

図７Ａ〜７Ｃは、欠陥検出アルゴリズムの他の例である第２のエッジプロファイル法を説明するための図である。図７Ａは、撮像装置５で生成された２次元画像データに対応する２次元画像Ｄの一例を示し、画像の上側が搬送方向Ｚ下流側であり、画像の下側が搬送方向Ｚ上流側である。２次元画像Ｄにおいて、シート状成形体２の幅方向に平行な方向をＸ方向とし、シート状成形体２の長手方向（搬送方向Ｚに平行な方向）に平行な方向をＹ方向とする。図７Ａにおいて、２次元画像ＤのＹ方向に関して中央に位置し、Ｘ方向に延びる帯状の明領域が照明像Ｄ１であり、照明像Ｄ１の内部に存在する暗領域が第１欠陥画素群Ｄ２１であり、照明像Ｄ１の近傍に存在する明領域が第２欠陥画素群Ｄ２２である。

第２のエッジプロファイル法による欠陥検出アルゴリズムを用いる場合、処理画像生成部６１は、まず、２次元画像Ｄを、Ｙ方向に沿った１列ずつの画素列のデータに分割する。次に、処理画像生成部６１は、各画素列のデータについて、Ｙ方向一端（図７Ａにおける２次元画像Ｄの上端）から他端（図７Ａにおける２次元画像Ｄの下端）に向かってエッジを探査していくエッジ判定処理を行う。

具体的には、処理画像生成部６１は、各画素列のデータについて、Ｙ方向一端側から２つ目の画素を注目画素とし、注目画素に対して一端側に隣接する隣接画素の輝度値よりも注目画素の輝度値が所定の閾値以上大きいか否かを判定する。隣接画素の輝度値よりも注目画素の輝度値が所定の閾値以上大きいと判定された場合には、処理画像生成部６１は、隣接画素がエッジＤ３であると判定する。それ以外の場合には、処理画像生成部６１は、注目画素をＹ方向他端に向かって１画素ずつずらしながら、隣接画素の輝度値よりも注目画素の輝度値が所定の閾値以上大きいと判定されるまでエッジ判定処理を繰返す。

図７Ａでは、処理画像生成部６１によるエッジ判定処理によって検出されたエッジＤ３の例を「○」で示している。図７Ａから明らかなように、２次元画像Ｄの明領域と暗領域との境界部分において欠陥が存在する第２欠陥画素群Ｄ２２では、エッジＤ３のＹ方向についての座標値（Ｙ座標値）が極端に変化する。

このような特徴を利用した、２次元画像Ｄにおける欠陥画素を抽出する方法としては、２種類ある。図７Ｂに示す第１の方法では、処理画像生成部６１は、２次元画像ＤにおけるエッジＤ３に対応したエッジプロファイルＰ６を作成する。なお、図７Ｂでは、２次元画像Ｄの第２欠陥画素群Ｄ２２の近傍におけるエッジＤ３に対応したエッジプロファイルＰ６を拡大して示している。図７Ｂに示すエッジプロファイルＰ６では、２次元画像Ｄにおける第２欠陥画素群Ｄ２２に対応して、Ｙ座標値が極端に変化している。

処理画像生成部６１は、作成したエッジプロファイルＰ６上の任意の２点である点Ｐ６１および点Ｐ６２を選択し、点Ｐ６１と点Ｐ６２とを結ぶ直線と、エッジプロファイルＰ６の曲線とで囲まれた領域Ｐ６３の面積を特徴量として算出する。処理画像生成部６１は、エッジプロファイルＰ６に基づいて、予め定める閾値以上の特徴量（領域Ｐ６３の面積）を有するプロファイル部分に対応する、２次元画像Ｄにおける画素を欠陥画素として抽出する。

図７Ｃに示す第２の方法では、処理画像生成部６１は、２次元画像ＤにおけるエッジＤ３に対応したエッジプロファイルＰ７を作成する。なお、図７Ｃでは、２次元画像Ｄの第２欠陥画素群Ｄ２２の近傍におけるエッジＤ３に対応したエッジプロファイルＰ７を拡大して示している。図７Ｃに示すエッジプロファイルＰ７では、２次元画像Ｄにおける第２欠陥画素群Ｄ２２に対応して、Ｙ座標値が極端に変化している。

処理画像生成部６１は、作成したエッジプロファイルＰ７上の任意の２点である点Ｐ７１および点Ｐ７２を選択し、点Ｐ７１におけるエッジプロファイルＰ７の接線Ｐ７１１と、点Ｐ７２におけるエッジプロファイルＰ７の接線Ｐ７２１とを作成する。次に、処理画像生成部６１は、Ｘ軸に平行な仮想直線Ｐ７３と接線Ｐ７１１との成す角度α１、および、仮想直線Ｐ７３と接線Ｐ７２１との成す角度α２を算出し、その算出した角度α１と角度α２との差である角度α３を求める。そして、処理画像生成部６１は、エッジプロファイルＰ７における点Ｐ７１と点Ｐ７２との間の弧Ｐ７４の長さと、角度α３とを用いて、エッジプロファイルＰ７における点Ｐ７１と点Ｐ７２との間の弧Ｐ７４に対する曲率半径Ｒを特徴量として算出する。処理画像生成部６１は、エッジプロファイルＰ７に基づいて、予め定める閾値範囲内の特徴量（曲率半径Ｒ）を有するプロファイル部分に対応する、２次元画像Ｄにおける画素を欠陥画素として抽出する。

シート状成形体２に生じる欠陥としては、前述したように、気泡、フィッシュアイ、異物、タイヤ跡、打痕、傷などの点欠陥、折り目あとなどにより生じるいわゆるクニック（ｋｎｉｃｋ）、厚さの違いにより生じるいわゆる原反スジなどの線欠陥が挙げられる。

処理画像生成部６１による処理画像の生成時に用いられる欠陥検出アルゴリズムの種類によって、抽出可能な欠陥の種類が異なる。欠陥検出アルゴリズムの一例である前記エッジプロファイル法は、異物やタイヤ跡、傷などの欠陥については高い抽出能で抽出することができる。前記ピーク法は、異物、打痕、傷などの欠陥については高い抽出能で抽出することができる。前記平滑化法は、気泡、フィッシュアイ、打痕などの欠陥については高い抽出能で抽出することができる。前記第２のエッジプロファイル法は、原反スジやクニックなどの欠陥については高い抽出能で抽出することができる。

このような、欠陥検出アルゴリズムの種類による欠陥抽出能の違いを利用して、処理画像生成部６１が複数の欠陥検出アルゴリズムを用いた処理によって特徴量を算出する。そして、その算出した特徴量を用いて２次元画像における欠陥画素を抽出することによって、撮像装置５が生成した２次元画像における欠陥領域の欠陥種類の区別が可能となる。

図８Ａおよび８Ｂは、画像処理装置６が生成する処理画像Ｅ１〜Ｅ６の一例を示す図である。本実施形態では、画像処理装置６の処理画像生成部６１は、撮像装置５から出力された各２次元画像を、前述の欠陥検出アルゴリズムで処理して欠陥画素を抽出した後、図８Ａおよび８Ｂに示すような処理画像Ｅ１〜Ｅ６を、各２次元画像に対応して生成する。なお、図８Ａおよび８Ｂに示す処理画像Ｅ１〜Ｅ６において、黒色部分は欠陥のない部分である残余画素を表し、白色部分は欠陥のある部分である欠陥画素を表す。

また、図８Ａおよび８Ｂに示す処理画像Ｅ１〜Ｅ６において、シート状成形体２の幅方向に平行な方向をＸ方向とし、シート状成形体２の長手方向（搬送方向Ｚに平行な方向）に平行な方向をＹ方向とする。図８Ａおよび８Ｂに示す処理画像Ｅ１〜Ｅ６は、Ｘ方向一端（図８Ａおよび８Ｂにおける各処理画像の左端）から他端（図８Ａおよび８Ｂにおける各処理画像の右端）に向かって０，１，２，…，ｍ−２，ｍ−１の順に位置付けられたＸ方向に並ぶｍ個の画素、Ｙ方向一端（図８Ａおよび８Ｂにおける各処理画像の上端）から他端（図８Ａおよび８Ｂにおける各処理画像の下端）に向かって０，１，２，…，ｎ−２，ｎ−１の順に位置付けられたＹ方向に並ぶｎ個の画素によって構成される画像である。

図８Ａおよび８Ｂに示す例では、処理画像生成部６１は、予め定める時間間隔で撮像装置５によって撮像されて生成される各２次元画像に対応して、撮像順序に従って処理画像Ｅ１、処理画像Ｅ２、処理画像Ｅ３、処理画像Ｅ４、処理画像Ｅ５、および処理画像Ｅ６の順番に、順次処理画像を生成する。処理画像生成部６１により生成される処理画像Ｅ１〜Ｅ６の大きさおよび形状は、各２次元画像の大きさおよび形状と同一であり、処理画像Ｅ１〜Ｅ６を構成する各画素の、処理画像Ｅ１〜Ｅ６における位置を表す処理画像位置座標は、対応する２次元画像を構成する各画素の、２次元画像における位置を表す座標値と一致する。また、処理画像生成部６１により生成される処理画像Ｅ１〜Ｅ６は、生成順序が連続する２つの処理画像間、具体的には、処理画像Ｅ１と処理画像Ｅ２との間、処理画像Ｅ２と処理画像Ｅ３との間、処理画像Ｅ３と処理画像Ｅ４との間、処理画像Ｅ４と処理画像Ｅ５との間、および処理画像Ｅ５と処理画像Ｅ６との間において、少なくとも一部が重なった重複部分を有する。

処理画像生成部６１により生成された処理画像Ｅ１〜Ｅ６は、画像解析装置７に入力される。

本実施形態の欠陥検査装置１００に備えられる画像解析装置７は、処理画像生成部６１によって生成された複数の処理画像Ｅ１〜Ｅ６を合成することによって、シート状成形体２における欠陥の分布を表す、図９に示すような欠陥マップ画像Ｆを生成する。図９は、画像解析装置７が生成する欠陥マップ画像Ｆの一例を示す図である。なお、図９に示す欠陥マップ画像Ｆにおいて、黒色部分は欠陥のない部分である残余画素を表し、白色部分は欠陥のある部分である欠陥画素を表す。

また、図９に示す欠陥マップ画像Ｆにおいて、シート状成形体２の幅方向に平行な方向をＸ方向とし、シート状成形体２の長手方向（搬送方向Ｚに平行な方向）に平行な方向をＹ方向とする。図９に示す欠陥マップ画像Ｆは、Ｘ方向一端（図９における欠陥マップ画像Ｆの左端）から他端（図９における欠陥マップ画像Ｆの右端）に向かって０，１，２，…，ｔ−２，ｔ−１の順に位置付けられたＸ方向に並ぶｔ個の画素、Ｙ方向一端（図９における欠陥マップ画像Ｆの上端）から他端（図９における欠陥マップ画像Ｆの下端）に向かって０，１，２，…，ｕ−２，ｕ−１の順に位置付けられたＹ方向に並ぶｕ個の画素によって構成される画像である。

画像解析装置７は、処理画像入力部７１、欠陥マップ画像生成部７２、および制御部７３を備える。
処理画像入力部７１は、画像処理装置６の処理画像生成部６１から出力された処理画像Ｅ１〜Ｅ６を入力する。

欠陥マップ画像生成部７２は、欠陥マップ画像Ｆを生成する部分であって、欠陥マップ画像座標値算出部である座標値算出部７２１と、積算部７２２と、輝度値設定部７２３とを備える。

座標値算出部７２１は、処理画像生成部６１によって順次生成された各処理画像Ｅ１〜Ｅ６を構成する各画素の座標値（以下、「処理画像位置座標」という）に基づいて、欠陥マップ画像Ｆを構成する各画素の座標値（以下、「欠陥マップ画像位置座標」という）を算出する。

前記撮像順序に従って順次生成される処理画像であって、生成順序がＮ番目の処理画像を構成する各画素の処理画像位置座標を（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）とし、欠陥マップ画像Ｆを構成する各画素の欠陥マップ画像位置座標を（Ｘ_ｔ，Ｙ_ｕ）とした場合、座標値算出部７２１は、処理画像位置座標が（Ｘ_Ｎ，Ｙ_Ｎ）である画素に対応する欠陥マップ画像位置座標（Ｘ_ｔ，Ｙ_ｕ）を、下記式（３）に従って算出する。

Ｘ_ｔ＝Ｘ_Ｎ
Ｙ_ｕ＝Ｎ×ＬＳ÷（ＦＲ×ＲＳ）＋Ｙ_Ｎ …（３）
［式中、「Ｎ」は処理画像の生成順序を示し、「ＬＳ」は搬送装置３によるシート状成形体２の搬送速度（ｍｍ／秒）を示し、「ＦＲ」は撮像装置５による撮像動作のフレームレート（単位時間あたりの撮像回数＝撮像間隔の逆数、単位：／秒）を示し、「ＲＳ」は撮像装置５の分解能（ｍｍ／ｐｉｘｅｌ）を示す。］

積算部７２２は、下記（１）または下記（２）のいずれか、あるいは下記（１）および下記（２）の両方を行う。
（１）前記欠陥マップ画像Ｆの各画素について、処理画像中の対応する画素の内の欠陥画素の数を数える。
（２）前記欠陥マップ画像Ｆの各画素について、処理画像中の対応する画素に付与された階調値の合計を計算する。
前述の通り、処理画像生成部６１により生成される処理画像Ｅ１〜Ｅ６は、生成順序が連続する２つの処理画像間において、少なくとも一部が重なった重複部分を有する。そのため、座標値算出部７２１における処理により、同一の欠陥マップ画像位置座標を有する画素が、複数の処理画像から算出されていることがある。本発明において好ましくは、欠陥マップ画像Ｆの全ての画素について、２以上の処理画像から同一の欠陥マップ画像位置座標が算出されている。即ち、処理画像の画素であって前記欠陥マップ画像Ｆの各画素に対応する画素は、１または２以上存在する。前記（１）の処理においては、かかる１または２以上存在する処理画像の画素の内、それが欠陥画素である数を数える。２次元画像に欠陥が写っている場合、前述のとおり、処理画像は欠陥画素と残余画素とを有する。欠陥画素には、前記特徴量に応じた階調値が付与され、残余画素には零の階調値が付与されている。前記（２）の処理においては、かかる１または２以上存在する処理画像の画素のそれぞれに付与された階調値の合計を計算する。

そして、輝度値設定部７２３は、座標値算出部７２１により算出された欠陥マップ画像位置座標で表される欠陥マップ画像Ｆの各画素の輝度値として、積算部７２２における前記（１）で得られた欠陥画素の数、および／または、前記（２）で得られた階調値の合計、に基づいて算出した値を設定する。例えば、輝度値設定部７２３は、欠陥マップ画像Ｆの各画素に対応する処理画像Ｅ１〜Ｅ６における各画素の輝度値の平均値に、前記（１）で得られた欠陥画素の数を乗じた値を、輝度値として設定する。また、輝度値設定部７２３は、前記（２）で得られた階調値の合計を、欠陥マップ画像Ｆの各画素の輝度値として設定してもよいし、前記（１）で得られた欠陥画素の数を欠陥マップ画像Ｆの各画素の輝度値として設定してもよい。

輝度値設定部７２３が、上記のように欠陥マップ画像Ｆを構成する各画素の輝度値を設定するので、欠陥画素と残余画素との輝度値の差が大きくなり、その結果、欠陥マップ画像Ｆにおいて欠陥画素がより鮮明になる。また、欠陥マップ画像Ｆにおいて、前記（１）で得られた欠陥画素の数や前記（２）で得られた階調値の合計が大きい欠陥マップ画像位置座標に対応する欠陥画素ほど輝度値が大きくなるので、欠陥画素間においても鮮明度合いを異ならせることができる。

欠陥マップ画像生成部７２によって生成された欠陥マップ画像Ｆは、制御部７３に入力される。制御部７３は、入力された欠陥マップ画像Ｆを表示部２１に出力する。

表示部２１は、たとえば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、プラズマディスプレイなどである。表示部２１は、欠陥マップ画像生成部７２によって生成された欠陥マップ画像Ｆを、表示画面に表示する。

以上のように構成された本実施形態に係る欠陥検査装置１００では、撮像装置５によって生成された、シート状成形体２の２次元画像に基づいて、シート状成形体２の欠陥を検査するための画像である欠陥マップ画像Ｆを生成するので、たとえばラインセンサによる複数の１次元画像に基づいて欠陥を検査するための画像を生成する場合に比べて、高い欠陥検出能力を維持することができる。

さらに本実施形態の欠陥検査装置１００では、各画素の欠陥マップ画像Ｆにおける位置を表す欠陥マップ画像位置座標が、各処理画像Ｅ１〜Ｅ６の各画素の座標値に基づいて上記式（３）に従って算出され、複数の処理画像Ｅ１〜Ｅ６中の画素であって同一の欠陥マップ画像位置座標が算出された画素の内の欠陥画素の数や該欠陥画素の階調値の合計に基づいて、欠陥マップ画像Ｆの各画素の輝度値が設定されるので、この欠陥マップ画像Ｆを用いてシート状成形体２の欠陥を検査することによって、シート状成形体２における欠陥の位置を高い検出能力で正確に検査することができる。

また、本実施形態の欠陥検査装置１００において、表示部２１は、欠陥マップ画像生成部７２によって生成された欠陥マップ画像Ｆを表示するので、表示部２１によって表示される欠陥マップ画像Ｆをユーザが見ることで、シート状成形体２における欠陥の位置を確認することができる。

図１０Ａおよび１０Ｂは、画像処理装置６が生成する処理画像の他の例である処理画像Ｇ１〜Ｇ１３、および画像解析装置７が生成する欠陥マップ画像の他の例である欠陥マップ画像Ｈを示す図である。図１１Ａおよび１１Ｂは、画像処理装置６が生成した１次元画像からなる処理画像Ｇ１〜Ｇ１３を逐次敷き詰めて欠陥マップ画像Ｊを生成した場合の画像解析装置７の動作を説明する図である。なお、図１０Ａおよび図１１Ａに示す処理画像Ｇ１〜Ｇ１３、図１０Ｂに示す欠陥マップ画像Ｈ、図１１Ｂに示す欠陥マップ画像Ｊにおいて、黒色部分は欠陥のない部分である残余画素を表し、白色部分は欠陥のある部分である欠陥画素を表す。

前述の実施形態では、処理画像生成部６１は、撮像装置５により生成された２次元画像と大きさおよび形状が同一の処理画像Ｅ１〜Ｅ６を、各２次元画像に対応して生成するように構成されていたが、この構成に限定されるものではない。他の実施形態では、処理画像生成部６１は、撮像装置５により生成された２次元画像における照明像の明部と暗部との境界領域部分を抽出し、図１０Ａに示すような、１次元画像からなる処理画像Ｇ１〜Ｇ１３を生成する。また、撮像装置５により生成された２次元画像に対して、前記欠陥検出アルゴリズムにより欠陥画素を抽出して、１次元画像からなる処理画像Ｇ１〜Ｇ１３を生成してもよい。

処理画像生成部６１により生成される処理画像Ｇ１〜Ｇ１３を構成する各画素は、輝度値を表す輝度値情報が格納された輝度値情報格納ビット列に、処理画像位置座標の情報が格納された座標情報格納ビット列が付加されたビット列によって構成されている。処理画像Ｇ１〜Ｇ１３を構成する各画素の、前記座標情報格納ビット列には、撮像装置５により生成された２次元画像を構成する各画素の座標に対応する座標値の情報が、処理画像位置座標の情報として格納されている。

ここで、欠陥マップ画像生成部７２が、処理画像生成部６１によって生成された複数の処理画像Ｇ１〜Ｇ１３を、生成順序に従って逐次敷き詰めて欠陥マップ画像を生成した場合には、図１１Ｂに示すような欠陥マップ画像Ｊが生成されてしまい、１つの欠陥マップ画像Ｊの中に、同一の欠陥を示す欠陥画素が複数存在することになる。このような欠陥マップ画像Ｊを用いてシート状成形体２の欠陥を検査する場合には、シート状成形体２における欠陥の位置を正確に把握することが困難となる。また、同一欠陥を重複して検出してしまうこととなる。

これに対して、本実施形態では、欠陥マップ画像生成部７２は、処理画像生成部６１によって生成された複数の処理画像Ｇ１〜Ｇ１３を合成することによって、図１０Ｂに示すような欠陥マップ画像Ｈを生成する。

欠陥マップ画像生成部７２の座標値算出部７２１は、各処理画像Ｇ１〜Ｇ１３を構成する各画素の、座標情報格納ビット列に格納されている処理画像位置座標の情報に基づいて、欠陥マップ画像Ｈを構成する各画素の、欠陥マップ画像Ｈにおける位置を表す欠陥マップ画像位置座標を、上記式（３）に従って算出する。

積算部７２２は、座標値算出部７２１が複数の処理画像Ｇ１〜Ｇ１３中の画素であって同一の欠陥マップ画像位置座標を算出した画素の内の欠陥画素の数および／または該欠陥画素の階調値の合計を求める。そして、輝度値設定部７２３は、座標値算出部７２１により算出された欠陥マップ画像位置座標で表される欠陥マップ画像Ｈの各画素の輝度値を、積算部７２２で得られた欠陥画素の数および／または階調値の合計に基づいて算出して設定する。

本実施形態の欠陥検査装置１００では、欠陥マップ画像Ｈにおける位置を表す欠陥マップ画像位置座標が、各処理画像Ｇ１〜Ｇ１３の各画素の座標情報格納ビット列に格納されている処理画像位置座標の情報に基づいて、上記式（３）に従って算出され、同一の欠陥マップ画像位置座標が算出された複数の処理画像Ｇ１〜Ｇ１３の画素の内の欠陥画素の数や階調値の合計に基づいて、欠陥マップ画像Ｈの各画素の輝度値が設定されるので、この欠陥マップ画像Ｈを用いてシート状成形体２の欠陥を検査することによって、シート状成形体２における欠陥の位置を高い検出能力で正確に検査することが可能である。欠陥マップにおいて、同一欠陥は一箇所に出現することになるため、同一欠陥の重複検出の防止が可能である。

１ 画像生成装置
２ シート状成形体
３ 搬送装置
４ 照明装置
５ 撮像装置
６ 画像処理装置
７ 画像解析装置
２１ 表示部
６１ 処理画像生成部
７１ 処理画像入力部
７２ 欠陥マップ画像生成部
７３ コントロールＣＰＵ
１００ 欠陥検査装置
７２１ 座標値算出部
７２２ 積算部
７２３ 輝度値設定部

Claims (4)

1. シート状成形体の欠陥を検査するための画像を生成する画像生成装置において、
   予め定める搬送速度でシート状成形体をその長手方向に搬送する搬送部と、
   搬送される前記シート状成形体に光を照射する光照射部と、
   搬送される前記シート状成形体の表面に対向して配置され、予め定める時間間隔で該シート状成形体の表面の一部を撮像して複数の２次元画像を生成する撮像部であって、連続する２回の撮像動作によって撮像される撮像領域が一部重なるように、前記時間間隔が設定される撮像部と、
   予め定めるアルゴリズム処理によって、前記各２次元画像を構成する各画素の特徴量を、各画素の輝度値に基づいて算出する特徴量算出部と、
   前記各２次元画像を構成する各画素を、前記特徴量が予め定める閾値以上である欠陥画素と、前記特徴量が前記閾値未満である残余画素とに区別し、前記欠陥画素については前記特徴量に応じた階調値が付与され、前記残余画素については零の階調値が付与された処理画像を、各２次元画像に対応して生成する処理画像データ生成部と、
   前記処理画像データ生成部によって生成された複数の処理画像を合成することによって、シート状成形体における欠陥の分布を表す欠陥マップ画像を生成する欠陥マップ画像生成部であって、
   各処理画像を構成する各画素の座標値、前記搬送速度、および前記時間間隔に基づいて、前記欠陥マップ画像を構成するための各画素の座標値を算出する欠陥マップ画像座標値算出部と、
   下記（１）または下記（２）のいずれか、あるいは下記（１）および下記（２）の両方を行う積算部：
   （１）前記欠陥マップ画像の各画素について、処理画像中の対応する画素の内の欠陥画素の数を数える；
   （２）前記欠陥マップ画像の各画素について、処理画像中の対応する画素に付与された階調値の合計を計算する；
   と、
   前記欠陥マップ画像の各画素の輝度値として、前記（１）で得られた欠陥画素の数、および／または、前記（２）で得られた階調値の合計、に基づいて算出した値を設定することで、欠陥マップ画像を生成する輝度値設定部と、
   を有する欠陥マップ画像生成部と、
   を備える画像生成装置。
2. 前記時間間隔は、前記一部重なる撮像領域の前記長手方向の長さが、前記各２次元画像の前記長手方向の長さの１／２倍以上となるように設定される請求項１に記載の画像生成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像生成装置と、
   前記画像生成装置の欠陥マップ画像生成部によって生成された欠陥マップ画像を表示する表示部と、
   を備える欠陥検査装置。
4. シート状成形体の欠陥を検査するための欠陥検査方法であって、
   搬送部によって予め定める搬送速度で、シート状成形体をその長手方向に搬送する搬送工程と、
   搬送される前記シート状成形体に光を照射する光照射工程と、
   搬送される前記シート状成形体の表面に対向して配置される撮像部によって、予め定める時間間隔で該シート状成形体の表面の一部を撮像して複数の２次元画像を生成する撮像工程であって、連続する２回の撮像動作によって撮像される撮像領域が一部重なるように、前記時間間隔が設定される撮像工程と、
   予め定めるアルゴリズム処理によって、前記各２次元画像を構成する各画素の特徴量を、各画素の輝度値に基づいて算出する特徴量算出工程と、
   前記各２次元画像を構成する各画素を、前記特徴量が予め定める閾値以上である欠陥画素と、前記特徴量が前記閾値未満である残余画素とに区別し、前記欠陥画素については前記特徴量に応じた階調値が付与され、前記残余画素については零の階調値が付与された処理画像を、各２次元画像に対応して生成する処理画像データ生成工程と、
   前記処理画像データ生成工程において生成された複数の処理画像を合成することによって、シート状成形体における欠陥の分布を表す欠陥マップ画像を生成する欠陥マップ画像生成工程であって、
   各処理画像を構成する各画素の座標値、前記搬送速度、および前記時間間隔に基づいて、前記欠陥マップ画像を構成するための各画素の座標値を算出する欠陥マップ画像座標値算出工程と、
   下記（１）または下記（２）のいずれか、あるいは下記（１）および下記（２）の両方を行う積算工程：
   （１）前記欠陥マップ画像の各画素について、処理画像中の対応する画素の内の欠陥画素の数を数える；
   （２）前記欠陥マップ画像の各画素について、処理画像中の対応する画素に付与された階調値の合計を計算する；
   と、
   前記欠陥マップ画像の各画素の輝度値として、前記（１）で得られた欠陥画素の数、および／または、前記（２）で得られた階調値の合計、に基づいて算出した値を設定することで、欠陥マップ画像を生成する輝度値設定工程と、
   を有する欠陥マップ画像生成工程と、
   前記欠陥マップ画像生成工程において生成された欠陥マップ画像を表示する表示工程と、
   を含む欠陥検査方法。