KR100292564B1

KR100292564B1 - 위치검출장치및방법

Info

Publication number: KR100292564B1
Application number: KR1019980001329A
Authority: KR
Inventors: 가즈따까 이께다; 요시히또 하시모또
Original assignee: 이마이 기요스케; 마츠시다 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1998-01-17
Publication date: 2001-06-01
Also published as: DE69831519T2; US6185343B1; DE69831519D1; CN1094222C; EP0854436A2; KR19980070585A; EP0854436A3; CN1193729A; EP0854436B1

Abstract

위치 검출 장치는 도 9에서 나타낸 검사 화상의 개략의 검출 변위량 만큼 한번에 변위된 검출 변위 동작이 행해진 검사 물체를 포함하는 정확한 해석 화상을 압축하여 제공된 화상과 검사 화상을 비교하는 비교 처리 결과에 기초하여 검사 범위 내의 검사 물체 위치의 개략의 위치를 검출하는 개략 검출 처리를 실행한 다음에, 이전의 압축비 보다 더욱 완화된 압축비로 검사 화상의 개략의 검출 변위량 만큼 한번에 변위하는 검출 변위 동작이 행해진 정밀한 해석 화상을 압축하여 제공한 화상을 검사 화상과 비교하는 비교 처리 결과에 기초하여 개략의 위치에 근접하는 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 더욱 정밀하게 검출하는 정밀 검출 처리를 실행하여, 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 다단계로 검출하는데, 여기에서 압축 처리는 평균 압축 처리이다.

Description

위치 검출 장치 및 방법{POSITION DETECTION SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 화상 처리를 이용하여 검사 물체의 회전각과 좌표를 찾기 위한 위치 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

이제까지는, TV 카메라와 같은 화상 입력 장치에 의해 화상을 픽업하여 주어지는 입력 화상(검사 화상)에 포함된 검사 물체의 기준 위치로부터 회전각을 구하는 방법으로서 다음 방법이 공지되어 있다: 검사 물체와 배경 사이의 농도차가 그 농도에 관한 입력 화상을 이진화하는 데에 이용되고, 이로써 검사 물체를 배경과 분리한 다음에 검사 물체의 관성 모멘트를 구하고 검사 물체의 중심 위치와 주축의 회전각을 연산한다. 이런 종류의 기술은 제조 라인상에서의 부품의 위치 검출에 채택되고 있다. 예를 들어, 로버트의 눈으로 사용되어 공급된 부품의 위치를 검출하고 그 부품을 소정의 위치에 부착시키도록 로버트를 제어할 수 있다.

상술한 바와 같은 검사 물체의 주축을 구하는 기술은 다음의 문제를 갖고 있다: 검사 물체의 아웃라인이 원형인 경우, 주축을 찾을 수 없다. 따라서, 코인과 같은 검사 물체 P에 문자 등이 기입되어 있고 검사 물체 P가 방향(도 6a 및 6b 참조)을 갖고 있는 경우에는, 검사 물체 P의 회전각을 구할 수 없다. 아웃라인이 사각형 같이 회전 대칭을 이루면, 주축이 하나로 결정될 수 없어 유사한 문제가 발생하게 된다. 또한, 주축 M(도 7a 및 7b 참조)을 찾을 수 있는 경우에도, 방향을 나타내는 정보가 주축 M에 포함되지 않는다. 따라서, 예를 들어, 검사 물체 P가 도 7a 및 7b에서 나타낸 바와 같이 라인에 대해 대칭일 때, 180도 위치가 다른 경우에는 도 7b에서 나타낸 검사 물체 P는 도 7a에서 나타낸 것과 구별되지가 않는다.

반대로, 검사 물체를 미리 입력된 템플릿과 대조하여, 검사 물체의 회전각을 구하는 패턴 일치 방법이 일본국 특허 공보 평6-89341에 개시되어 있다. 여기에 개시된 기술에서는, 특히 검사 물체로서 부품의 코너에서의 화상이 대조되어, 처리량을 줄일 수 있다. 이 기술은 도 7에서 나타낸 바와 같이 검사 물체의 회전 각을 검출하는 데에 이용될 수 있는 것으로 생각된다. 그러나, 코너에서의 화상만이 이용되기 때문에, 아웃라인이 원형 또는 사각형일 때, 문제는 여전히 해결되지 않는다.

또한, 다음의 방법은 TV 카메라와 같은 화상 입력 장치에 의해 화상을 픽업하여 주어지는 입력 화상(검사 화상)에 포함된 검사 물체의 위치(회전각 및 좌표)를 구하는 방법으로서 다음의 방법이 알려져 있다:

이런 종류의 위치 검출 장치로서, 이제까지는 일본 특허 공보 평6-160047에 개시된 장치를 사용하고 있다. 이 장치는 검사 화상을 압축하여 공급한 화상과, 검사 화상의 개략의 검출 변위량 만큼 한번에 변위하는 검출 변위 동작이 행해진 정확한 해석 화상을 비교하는 비교 처리 결과에 기초하여 검사 범위 내에서 검사 물체의 대략의 위치인 개략의 위치를 검출하는 개략 검출 처리를 실행한 다음에, 검사 화상을 압축하여 제공된 화상과, 이전의 압축비 보다 더욱 완화된 압축비로 검사 화상의 개략의 검출 변위량 만큼 한번에 변위하는 검출 변위 동작이 행해진 정확한 해석 화상을 비교하는 비교 처리 결과에 기초하여 개략의 위치에 근접하는 검사 범위 내의 검사 물체의 정밀한 위치를 검출하는 정밀 검출 처리를 실행하여, 검사 범위 내에서 검사 물체의 위치를 다단계로 검출한다.

더욱 특히, 위치 검출 장치는 정확한 해석의 화상을 만드는 화소를 추출(또는 추려냄)하여 압축 처리를 실행한다.

검사 범위 내에서 검사 물체의 위치를 다단계로 검출하는 종래의 위치 검출 장치는 한 단계의 검출 처리로 시작부터 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 정확하게 검출하는 데에 소요되는 시간 보다 더 짧게 소요된다.

그러나, 위치 검출 장치는 정확한 해석의 화상을 만드는 화소중 몇개를 추출하거나 추려내어 압축 처리를 실행하기 때문에, 화소중에서 추출되어 정확한 해석의 화상을 구성하는 화소가 평균치를 갖지 않고 특이 값을 갖게 되면, 검사 범위 내에서의 검사 물체의 위치를 정확하게 검출할 수 없게 된다(예를 들어, 노이즈가 픽업되는 경우).

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 화상 처리를 이용하여 검사 물체의 형상에 상관 없이 검사 물체의 회전각과 좌표를 구할 수 있는 위치 검출 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 제1 형태에 따르면, 검사 물체의 화상을 픽업하여 상기 검사 물체의 검사 화상을 제공하는 단계; 상기 검사 물체의 기준 화상을 갖는 기준 템플릿을 제공하는 단계; 상기 기준 템플릿을 여러 회전각에서 회전시켜 복수의 대조 템플릿을 제공하는 단계; 상기 대조 템플릿과 상기 검사 화상 사이의 상관 정도를 평가하기 위하여 이들을 대조하는 단계; 및 상기 검사 화상과 가장 정확하게 일치하는 상기 대조 템플릿을 제공하는 기준 템플릿의 회전각을 상기 검사 물체의 회전각으로 인식하는 단계를 포함하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치 검출 방법을 제공하고 있다.

본 발명의 제2 형태에 따르면, (1) 상기 검사 물체의 화상을 픽업하여 상기 검사 물체의 검사 화상을 제공하는 단계; (2) 상기 검사 화상의 기준 화상을 갖는 정확한 해석의 화상을 제공하는 단계; (3) 상기 검사 화상과 상기 정확한 해석의 화상을 임의의 압축비로 압축하는 단계로, 소정 영역에서의 명도의 평균치를 연산하여 이 평균치를 상기 압축된 검사 화상과 상기 압축된 정확한 해석의 화상의 일 화소의 명도로 채택하는 평균 압축 처리에 의해 압축하는 단계; (4) 상기 압축된 정확한 해석의 화상을 변위시키는 단계; (5) 상기 압축된 검사 화상과 상기 압축/변위된 정확한 해석의 화상을 비교하여 상기 검사 물체의 개략의 위치를 검출하는 단계; (6) 상기 평균 압축 처리에 의해 상기 이전의 압축비보다 더욱 완화된 압축비로 상기 개략의 위치를 검출한 후에 상기 검사 화상과 상기 정확한 해석의 화상을 압축하는 단계; (7) 상기 압축된 정확한 해석의 화상을 상기 개략의 위치에 근접하게 변위시키는 단계; (8) 상기 압축된 검사 화상과 상기 압축/변위된 정확한 해석의 화상을 비교하여 상기 검사 물체의 개략의 위치 보다 더욱 정밀한 위치를 검출하는 단계; 및 (9) 상기 압축비를 다단계로 완하시키면서 상기 (3) 내지 (8)를 반복하여 상기 검사 물체의 정밀한 위치를 검출하는 단계를 포함하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 방법을 제공하고 있다.

본 발명의 제3 형태에 따르면, 상기 검사 물체의 화상을 픽업하여 상기 검사 물체의 검사 화상을 제공하기 위한 수단; 상기 검사 물체의 기준 화상을 갖는 기준 템플릿을 제공하기 위한 수단; 상기 기준 템플릿을 여러 회전각으로 회전시켜 복수의 대조 템플릿을 제공하기 위한 수단; 상기 대조 템플릿과 상기 검사 화상 사이의 상관 정도를 평가하기 위하여 이들을 대조하기 위한 수단; 및 상기 검사 화상과 가장 정확하게 일치하는 대조 템플릿을 제공하는 기준 템플릿의 회전 각도를 상기 검사 물체의 회전 각도로 인식하기 위한 수단을 포함하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템을 제공하고 있다.

본 발명의 제4 형태에 따르면, 상기 검사 물체의 화상을 픽업하여 상기 검사 물체의 검사 화상을 제공하기 위한 수단; 상기 검사 물체의 기준 화상을 갖는 정확한 해석의 화상을 제공하기 위한 수단; 상기 검사 화상과 상기 정확한 해석의 화상을 임의의 압축비로 압축하는 수단으로, 소정 영역에서의 평균치의 명도를 연산하여 이 평균치를 상기 압축된 검사 화상과 상기 압축된 정확한 해석의 화상의 일 화소의 명도로 채택하는 평균 압축 처리로 압축하는 수단; 및 상기 압축된 검사 화상과 상기 압축된 정확한 해석의 화상을 비교하여 상기 검사 물체의 개략의 위치를 검출하기 위한 수단을 포함하고, 상기 압축 수단은 상기 검사 화상과 상기 정확한 해석의 화상을 상기 개략의 위치를 검출한 후 상기 평균 압축 처리에 의해 상기 이전의 압축비 보다 더욱 완화된 압축비로 압축하고, 상기 비교 수단은 상기 개략의 위치에 근접하는 상기 압축된 정확한 해석의 화상과 상기 압축된 검사 화상을 비교하여 상기 검사 물체의 개략의 위치보다 더욱 정밀한 위치를 검출하고, 상기 압축 및 비교 수단은 상기 압축비를 다단계로 완화하면서 압축 및 비교 단계를 반복하여 상기 검사 물체의 정밀한 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템을 제공하고 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 개념도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 블럭도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 블럭도.

도 4는 본 발명의 제4 실시예를 나타내는 개념도.

도 5는 본 발명의 제5 실시예의 개념도.

도 6a 및 6b는 종래의 문제를 설명하는 설명도.

도 7a 및 7b는 종래의 문제를 설명하는 설명도.

도 8은 본 발명의 제6 실시예의 개념도.

도 9는 본 발명의 제7 실시예에 따른 압축 처리를 나타내는 설명도.

도 10은 본 발명의 제7 실시예의 구성을 나타내는 블럭도.

도 11은 본 발명의 제7 실시예에서의 CPU, ASIC 등의 동작을 나타내는 설명도.

도 12는 본 발명의 제7 실시예에서 압축된 기준 화상의 회전 변위 동작을 나타내는 설명도.

도 13은 본 발명의 제7 실시예의 다음 단계에서의 소정 회전각을 나타내는 설명도.

도 14는 본 발명의 제7 실시예의 다음 단계에서의 소정의 평행 이동 범위를 나타내는 설명도.

도 15는 본 발명의 제7 실시예의 검출 동작을 나타내는 플로우챠트.

도 16은 본 발명의 제8 실시예의 제1 단계의 검출 처리를 실행하여 검출된 복수의 위치를 나타내는 설명도.

도 17은 본 발명의 제9 실시예의 검출 동작을 나타내는 플로우챠트.

도 18은 본 발명의 제10 실시예의 검출 동작을 나타내는 플로우챠트.

도 19는 본 발명의 제11 실시예의 검출 동작을 나타내는 플로우챠트.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 물체

2 : 화상 입력 장치

3 : 프레임 메모리

4 : CPU(중앙 처리 장치)

5 : 템플릿 메모리

6 : 템플릿 제공부

9 : 버스

10 : TV 카메라

11 : 모니터

12 : 메모리

13A 및 13B : 캡쳐 메모리

14A 및 14B : 디스플레이 메모리

15 : 오버레이 메모리

16 : LUT(룩업 테이블)

17 : CPU(중앙 처리 장치)

18 : ASIC(특정 용도용 IC)

〈제1 실시예〉

도 2에서 나타낸 바와 같이, 물체(1)의 화상을 TV 카메라로 이루어지는 화상 입력 장치(2)에 의해 픽업하고 아날로그-디지탈 변환 및 평활화와 같은 사전 처리를 화상 입력 장치(2)에 의해 제공된 그레이-스케일 화상에 적용하여, 노이즈가 제거된 원래의 화상을 제공하고(도 2에서 나타낸 실시예에서는, 아날로그-디지탈 전환 및 사전 처리가 화상 입력 장치(2)에 의해 실행됨) 이 원화상을 입력 화상(검사 화상)으로서 프레임 메모리(3)에 저장한다. 프레임 메모리(3)는 마이크로컴퓨터의 CPU(중앙 처리 장치)(4)에 버스(9)를 거쳐 접속되고 후에 설명되는 기준 템플릿을 저장하는 템플릿 메모리(5)는 버스(9)에 접속된다. 템플릿 메모리(5)는 물체(1)의 화상과 대조되는 기준 형상으로서 기준 템플릿을 저장한다. 여기에서, 프레임 메모리(2) 및 템플릿 메모리(5)는 화상 기준 방향에서 서로 일치하고; 템플릿 메모리(5) 내의 기준 템플릿의 저장 상태를 기준 위치(즉, 회전각은 0°)로서 정의한다. 예를 들어, 문자를 기준 템플릿으로 이용하기 위해서는, 통상 설정된 문자를 갖는 기준 템플릿을 템플릿 메모리(5)에 저장한다.

도 1에서 나타낸 바와 같이, 입력 화상에 포함된 물체(1)의 특정 그래픽 형태, 즉 검사 물체 P의 위치를 구하기 위해서는, 소정 각도에서 기준 템플릿 T0을 한번에 회전하여 제공한 대조 템플릿 T1을 CPU(4)에 의해 제공하여 물체 화상 P와 대조한다. 물체 화상 P와 가장 일치하는 대조 템플릿 T1이 템플릿 메모리(5)에 저장된 기준 템플릿 T0과 형성하는 각도를 검사 물체 P의 회전각으로서 인식한다. 여기에서, 종래 공지된 표준화 상관 방법은 대조 템플릿 T1을 검사 물체 P와 대조하는 데에 이용되고; 검사 물체 P와 각 대조 템플릿 T1 사이의 상관 함수를 구하여 이 상관 함수가 최대치에 이를 때, 검사 물체 P와 상관 템플릿 T1이 일치하는 것으로 가정한다. 본 실시예의 방법에서는, 하나의 기준 템플릿 T0이 검사 물체 P와 대조되는 템플릿 메모리(5)에 입력되므로, 템플릿 메모리(5)에 필요한 메모리 용량을 줄일 수 있다.

대조 템플릿 T1은 기본적으로 필요에 따라 적당히 설정된 동일한 각도 간격으로 마련된다. 즉, 각도 간격이 큰 경우, 검사 물체 P의 회전각의 검출 정밀도는 저하하게 되지만, 검사 물체 P와 비교되는 대조 템플릿의 개수는 적기 때문에, 대조 결과를 단시간에 구할 수 있다. 이와 달리, 각도 간격이 작은 경우, 검사 물체 P의 회전각의 검출 정밀도는 상승한다.

프레임 메모리(3)와 템플릿 메모리(5)는 동일한 메모리를 메모리 영역을 분할하여 공유할 수 있다. 본 장치는 화상 입력 기능을 갖는 컴퓨터 시스템으로 제공될 수 있다: 물론, CPU 처리 속도가 향상되면, 화상이 판독되는 순간과 결과를 구하는 순간 사이의 시간격이 짧아지게 된다.

〈제2 실시예〉

제1 실시예에서, CPU(4)는 템플릿 메모리(5)에 저장된 기준 템플릿에 기초하여 대조 템플릿을 마련한다. 본 발명의 제2 실시예에서는, 도 3에서 나타낸 바와 같이, 템플릿 제공부(6)가 기준 템플릿으로부터 대조 템플릿을 제공하기 위해 제공된다. 이러한 구성이 채택되면, 템플릿 제공부(6)를 기준 템플릿에 기초한 대조 템플릿 제공의 처리 전용으로 설계할 수 있다; CPU(4)의 로드가 제거되므로 전체적으로 처리를 가속시킬 수 있다. 예를 들어, 템플릿 제공부(6)는 ASIC(특정 용도용 IC)로 설치할 수 있다. CPU(4)는 주로 대조 템플릿을 검사 물체와 대조하여 이 대조 결과에 기초한 검사 물체의 회전각을 구하기 위한 대조 처리부로서 기능한다.

본 실시예의 구성에 따르면, 템플릿 제공부(6)가 제공되고, 이로써 CPU(4)에의 로드가 분산될 수 있으며 대조 템플릿 제공 전용인 템플릿 제공부(6)가 고속으로 처리를 실행할 수 있다. 대부하가 CPU(4)에서 제거되기 때문에, 비교적 느린 처리 속도를 갖는 CPU를 CPU(4)로 사용할 수 있다. 더구나, 제1 실시예에서와 같이, 저용량의 메모리가 템플릿 메모리(5)로서 사용될 수 있다. 제2 실시예의 다른 구성 요소 및 동작은 제1 실시예의 것과 유사하다. 템플릿 제공부(6)는 대조 템플릿을 제공만 하는 것이지만, 대조 템플릿을 검사 물체와 대조할 수도 있다.

〈제3 실시예〉

제1 및 제2 실시예에서는, 기준 템플릿이 템플릿 메모리(5)에의 저장용 검사 물체에 일 대 일 대응하여 제공되고, 하나의 기준 템플릿이 대응하는 검사 물체와 대조될 때, CPU(4)는 기준 템플릿에 기초한 대조 템플릿을 제공한다. 본 발명의 제3 실시예에서는, 검사 물체와의 대조를 위해 이용되는 대조 템플릿을 미리 템플릿 메모리(5)에 입력한다.

본 실시예에서는, 템플릿 메모리(5)로서 대용량의 메모리가 필요하지만, 대조 템플릿을 마련하는 데에 필요한 시간은 필요하지 않고 대조 템플릿이 순서대로 템플릿 메모리(5)로부터 판독되어 검사 물체와 대조되므로, 비교적 느린 처리 속도를 갖는 CPU를 CPU(4)로 이용할 수 있다. 제3 실시예의 다른 구성 요소 및 동작은 제1 실시예의 것과 유사하다.

〈제4 실시예〉

본 발명의 제4 실시예에서는, 대조 템플릿 T1을 제공하는 각도 범위 θ가 도 4에서 나타낸 바와 같이 제한된다. 즉, 비교적 적은 각도 변이 만이 발생하는 경우 이런 물체(1)에 대해 모든 각도에서의 대조 템플릿 T1이 마련되는 경우, 어떤 대조 템플릿 T1은 이용되지 않게 된다. 따라서, 작업 템플릿 T1이 필요한 각도 범위 θ에서만 제공된다.

따라서 제공되는 대조 템플릿 T1의 각도 범위 θ가 제한되고, 이로써 이용되는 대조 템플릿 T1을 마련하는 데에 필요한 처리 시간을 단축할 수 있으며 하나의 검사 물체에 대한 대조 템플릿 T1을 저장하기 위한 템플릿 메모리(5)의 메모리 용량을 줄일 수 있다. 동일한 처리 시간과 동일한 메모리 용량이 적용되는 경우, 검사 물체의 회전각의 검출 정확도를 높이기 위해서 대조 템플릿 T1의 각도 간격을 좁힐 수 있다. 제4 실시예의 다른 구성 요소 및 동작은 제1 내지 제3 실시예의 것과 유사하다.

〈제5 실시예〉

본 발명의 제5 실시예는 제4 실시예의 방법과 주축을 찾기 위한 종래 기술을 이용하고 있다. 즉, 도 5에서 나타낸 바와 같이, 종래 기술은 검사 물체 P의 주축 M을 찾는 데에 적용되고 각도 범위 θ는 중심으로서의 주축 M의 회전각으로 설정된다. 또한, 각도 범위 θ에서 180° 다른 각도 범위 θ'가 설정되어 각도 범위 θ 및 θ'에서의 대조 템플릿이 검사 물체 P와 대조된다. 주축 M을 찾기 위해서, 적당한 임계치를 갖는 농도와 관련하여 원 화상을 이진화하여 제공하는 이진 화상을 이용하고 종래 공지된 기술을 적용한다.

본 실시예의 기술은 선에 대해 대칭인 검사 물체 P에서의 회전각의 검출을 가능하게 하며, 검사 물체 P의 회전각은 종래 기술에서와 같이 주축 M의 회전각을 구할 수 있는 경우 검출될 수 없다. 제5 실시예의 다른 구성 요소 및 동작은 제1 내지 제3 실시예의 것과 유사하다.

〈제6 실시예〉

도 8에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제6 실시예에서는, 검사 물체의 대표점 C(일반적으로, 중력 중심)를 정하고 각 대조 템플릿의 중심을 검사 물체의 중심과 일치시켜 대조 템플릿을 검사 물체와 대조한다. 대조 템플릿은 일 회전에 대해 제공된다. 이것은 0-360도 범위에서 대조를 실행하는 것을 의미한다; 원형이나 사각형의 아웃라인을 갖는 검사 물체와 같이 주축을 설정하기 어려운 검사 물체의 회전각도 검출할 수가 있다. 그러나, 보통원은 방향을 갖지 않고 보통의 사각형은 4회전의 회전축 대칭을 이루며 회전각은 네 방향이 동일하고, 이들 경우 회전각은 본 실시예서도 결정할 수 없다. 그러나, 문자나 마크가 검사 물체의 아웃라인 내에 기입되는 경우, 본 실시예의 기술은 회전각을 찾기 위해 적용할 수 있다. 제6 실시예의 다른 구성 요소 및 동작은 제1 내지 제3 실시예의 것과 유사하다.

〈제7 실시예〉

본 발명의 제7 실시예를 도 9 내지 도 15를 참조하여 설명한다.

제7 실시예의 위치 검출 장치는 TV 카메라(10), 모니터(11), 메모리(12), 캡쳐 메모리(13A 및 13B), 디스플레이 메모리(14A 및 14B), 오버레이 메모리(15), LUT(룩업 테이블; 16), CPU(중앙 처리 장치; 17), ASIC(특정 용도용 IC; 18), 및 스캔 메모리(도시 생략)를 포함한다.

모니터(11)와 함께 TV 카메라(10)가 검사 물체의 화상을 픽업한다. 메모리(12)는 검사 물체를 포함하는 정확한 해석의 화상을 저장한다. 전환 스위치 SW1는 메모리(12)에 대한 CPU(17)의 억세스와 메모리(8)에 대한 ASIC(18)의 억세스 사이를 전환하여 ASIC(18)와 CPU(17)가 동시에 메모리(12)를 억세스하지 않도록 한다.

캡쳐 메모리(13A, 13B)는 검사 물체가 TV 카메라(10)로부터 존재하는 검사 범위 내의 검사 화상(입력 화상)을 판독하여 이 검사 화상을 기록한다. 전환 스위치(SW2a 및 SW2b)는 캡쳐 메모리(13A, 13B)에 대한 CPU(17)의 억세스, 캡쳐 메모리(13A, 13B)에 대한 ASIC(18)의 억세스, 및 TV(1)에의 접속 사이를 전환시킨다. 따라서, 캡쳐 메모리(13A, 13B)중 하나가 CPU(17) 또는 ASIC(18) 중 하나에 접속되면, 다른 것은 TV 카메라(10)에 접속된다. 따라서, 캡쳐 메모리(13A, 13B) 중 하나가 CPU(17) 또는 ASIC(18)중 하나에 접속되면, 다른 것은 TV 카메라(10)에 접속되어 다른 검사 화상을 판독한다.

디스플레이 메모리(14A, 14B)는 모니터(11) 상에 표시되는 화상을 기록한다. 전환 스위치(SW2a, SW2b)는 디스플레이 메모리(14A, 14B)에 대한 CPU(17)의 억세스, 검사 화상을 판독하는 TV(1)에의 접속부, 및 검사 화상을 디스플레이하는 모니터(11)에의 접속부 사이를 전환시킨다.

오버레이 메모리(15)는 문자 또는 그래픽 형태를 그리고, 이를 검사 화상에 중첩시켜, 모니터(11)상에 최종 화상으로 표시한다. LUT(16)는 모니터(11)에의 출력값을 결정하기 위한 테이블을 갖는다.

CPU(17)는 범용의 연산을 실행하는 것으로, ASIC(18)에 의해 처리되는 연산 이외의 모든 처리의 연산을 실행한다.

ASIC(연산 수단; 9)은 간단한 연산의 승산과 가산의 반복에 적합하다. 이것은 목적으로 하는 연산인 곱의 합 산술(∑xy)의 실행 전용이다. 곱의 합의 산술은 x=1일 때 합의 연산이 되고; x≠y일 때 좁은 의미의 곱의 합 연산이 되고; x=y일 때 이승의 합 연산이 된다. ASIC(18)의 연산 및 곱의 합 산술의 표현식을 이하 상세히 설명한다.

스캔 메모리는 ASIC(18)을 실재 연산하기 위한 스캔 데이타를 저장하고; 스캔 메모리, 메모리(12), 및 캡쳐 메모리(13A 및 13B)가 메모리부를 구성한다. 스캔 데이타는 CPU(17)로 제공된다.

ASIC(18)의 연산을 이하 상세히 설명한다. 먼저, CPU(17)는 ASIC(18)를 선택하여 스캔 데이타를 ASIC(18)에 전달하고, 다음에 ASIC(18)이 메모리와 기록 모드를 선택하고, 이로써 메모리부는 스캔 데이타를 스캔 메모리 내에 기록한다. 검사기(도시 생략)가 개시될 때, CPU(17)는 ASIC(18)이 메모리를 선택하여 스캔 메모리 판독 어드레스를 발생하게 하고, 이로써 메모리부가 스캔 메모리로부터 데이타를 판독하게 된다. 판독된 데이타에 응답하여, ASIC(18)이 데이타 개수를 검사하고 모드와 각종 파라미터를 설정하여, 스캔 데이타를 발생한다. 또한 비디오 메모리의 캡쳐 메모리(13A, 13B)와 메모리(12)로부터 데이타를 판독한다. ASIC(18)는 그레이-스케일 데이타를 카운트하는데, 즉 설정 모드 선택에 따라서, 곱의 합 산술, 총합의 산술, 좁은 의미의 곱의 합, 또는 이승의 합을 실행하고, CPU(17)가 곱의 합의 산술 결과를 판독하도록 요청한다. CPU(17)는 타이밍 조정을 행하여 곱의 합의 산술 결과를 판독한다.

다음에, 위치 검출 장치의 일반 동작을 설명한다. 위치 검출 장치는 도 9에서 나타낸 검사 화상의 개략의 검출 변위량 만큼 한번에 변위된 검출 변위 동작이 행해진 검사 물체를 포함하는 정확한 해석 화상을 압축하여 제공된 화상과 검사 화상을 비교하는 비교 처리 결과에 기초하여 검사 범위 내의 검사 물체 위치의 개략의 위치를 검출하는 개략 검출 처리를 실행한 다음에, 이전의 압축비 보다 더욱 완화된 압축비로 검사 화상의 개략의 검출 변위량 만큼 한번에 변위하는 검출 변위 동작이 행해진 정밀한 해석 화상을 압축하여 제공한 화상을 검사 화상과 비교하는 비교 처리 결과에 기초하여 개략의 위치에 근접하는 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 더욱 정밀하게 검출하는 정밀 검출 처리를 실행하여, 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 다단계로 검출하는데, 여기에서 압축비는 X와 Y 방향에서 1/16 에서 1/8 로 1/4 로 1/2 로 1/1(5 단계)로 완화된다. 즉, 압축비 1/1이 마지막 단게이다. 압축 처리는 사각형 영역의 평균치의 명도를 연산하고 이 연산 결과를 압축된 화상의 일 화소의 명도로 채택하는 평균 압축 처리에 관한 것이다. 예를 들어, 압축비가 1/16이면, 16×16 화소의 평균 명도치가 압축 화상의 일 화소의 명도가 된다. 따라서, 정확한 해석의 화상이 제1 실시예에서의 기준 템플릿에 대응하게 된다. 검출 변위 동작이 행해진 정확한 해석의 화상은 제1 실시예의 대조 템플릿에 대응하는 것이다. 이후 설명되는 검출 변위각 θ은 제1 실시예의 회전각에 대응한다.

위치 검출 장치의 동작을 이하 도 15를 참조하여 상세하 설명한다. 먼저, 검사 화상과 정확한 해석의 화상이 상술된 압축비로 압축된다. 다음에, 도 12에서 나타낸 바와 같이, 압축된 정확한 해석의 화상은 검출 변위각(검출 변위량) θ 만큼 한번의 변위 동작으로 회전되고 소정 범위 내에서 일 화소의 압축 화상의 검출 변위 길이 만큼 한번의 변위 동작으로 한번에 평행 이동된다. 이것을 소위 래스터 스캐닝 (raster scanning)이라고 한다. 회전 및 평행 이동으로 이루어지는 변위 동작은 회전각이 소정의 각도 Φ가 될 때 까지 실행된다.

제1 단계의 검출 처리시의 소정의 각도 Φ는 예를 들어 360°이다. 검출 변위각 θ은 회전 중심에서 가장 먼 위치에서의 화소가 일 화소 변위될 때의 각도를 연산하는 수학식 1에 따라 구한다. 수학식 1에서, Dist는 회전 중심과 회전 중심에서 가장 먼 위치에서의 화소 사이의 거리를 나타낸다. 회전 중심과 회전 중심에서 가장 먼 위치의 화소 사이의 거리인 Dist는 압축비가 완화됨에 따라 점차 증가하게 된다. 따라서, 검출 변위각 θ은 압축비가 완화됨에 따라 점차 좁아지게 된다. 이것은 정밀 검출 처리에 이용되는 정밀 검출 변위각이 개략 검출 처리에 이용되는 개략의 검출 변위 보다 더 작어지는 것을 의미한다.

한편, 제1 단계의 검출 처리시의 소정 범위는 모두 압축 화상 영역이다. 상술한 바와 같이 압축 화상의 일 화소인 검출 변위 길이는 압축비가 완화됨에 따라 점차 줄어들게 된다. 이것은 정밀 검출 처리에 이용되는 정밀 검출 변위 길이가 개략 검출 처리에 이용되는 개략의 검출 변위 길이 보다 더 짧아지는 것을 의미한다.

따라서 제1 단계의 검출 처리가 실행된 후에, 다음 단계의 검출 처리가 실행된다. 다음 단계 또는 이후의 단계의 검출 처리시의 소정의 각도 Φ는 도 13에서 나타낸 바와 같이, 검사 물체의 개략의 위치(개략의 회전각)가 검출된 각도를 중심으로 할 때 이전 단계에서 검출 변위각 θ이 부가된 각도와 이전 단계에서 검출 변위각 θ이 감산된 각도 사이에 있다. 도 13은 소정 각도 Φ를 설명하기 위한 것으로 압축 처리는 실행되지 않았다.

다음 단계의 검출 처리시 소정 범위를 정하는 소정의 크기 LL은 도 14에서 나타낸 바와 같이, 검사 물체의 대략 위치(좌표상)가 검출되는 개략의 위치(개략의 좌표)를 X와 Y 방향에서 중심으로 할 때, (다음 단계에서의 현재 압축비)/(이전의 압축비)에서 결과된 치수 L이 부가된 위치(좌표상)과 치수 L이 감해진 위치(좌표상) 사이에 있다. 예를 들어, 이전의 압축비는 1/16이고 다음 단계에서의 압축비가 1/8인 경우, 치수 L은 2이고 다음 단계의 검출 처리시의 소정 치수 LL은 이전 단계에서 검출된 위치(좌표상)를 중심으로 할 때 ±두 화소의 범위가 된다. 도 14는 소정의 치수 LL을 설명하기 위한 것으로 압축 처리는 실행하지 않았다.

변위 동작을 실행할 때, 정확한 해석 화상과 검사 화상이 중첩되는 영역에서 정확한 해석 화상과 검사 화상 사이의 일치 각도를 나타내는 상관치 R을 곱의 합 산술을 포함하는 수학식 2에 따라 연산하고, 이 상관치를 비교하여 상관치 R이 최대치가 되는 좌표와 회전각의 조합을 구하여, 검출 검사 범위 내에서 검사 물체의 위치를 검출한다.

수학식 2에서는, f(x, y)는 좌표(x, y)에서의 정확한 해석 화상의 명도치를, g(x, y)는 좌표(x, y)에서의 검사 화상의 명도치를, S는 정확한 해석 화상과 검사 화상이 중첩되는 영역을 나타내고, mn은 중첩된 영역에서의 화소의 개수를 나타낸다.

검출 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 이 과정에 따라 검출하는 경우, 예를 들어, 검사 화상과 정확한 해석 화상의 크기가 각각 512×480 화소 및 128×128 화소이고 마지막 단계에서의 검출 변위각 θ이 1°일 때, 검출 처리를 수반하는 연산 처리 회수의 총수는 19300이 되고 총 처리 시간은 약 1초이다. 따라서, 검출 처리 회수와 검출 시간은 연산 처리 회수의 총수, 즉 48000000 및 총 처리 시간, 즉 검출 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 다단계 검출을 실행하지 않고 1단계 검출로 검출할 때 소요되게 되는 몇초와 비교하여 급격히 감소하게 된다. 처리 회수 19300의 약 98%는 제1 단계 검출 처리시의 처리 시간이다.

위치 검출 장치에서는, 정확한 해석 화상을 구성하는 화소중 몇개를 추출(또는 추려냄)하여 제공되는 화상과 달리, 평균 압축 처리로 제공된 화상은 평균치의 화소를 갖는다. 따라서, 몇개의 화소가 특이 값을 갖는 경우, 이 특이 값이 평균화되어 특이 값 자체가 배제되므로, 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.

개략의 검출 변위량보다 더 작은 정밀한 검출 변위량 만큼 한번에 변위시키게 되면, 개략의 검출 변위량과 동일한 정밀도의 검출 변위량 만큼 한번에 변위하는 검출 처리 보다 더욱 정밀한 검출 처리를 실행할 수 있다. 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 정밀하게 검출할 수 있는 효과를 더욱 발휘할 수 있다.

곱의 합 산술이 범용 연산용으로 사용되는 CPU(17)에 의해서가 아니라, 목적으로 하는 연산 실행의 전용인 ASIC(18)에 의해 실행되기 때문에, 곱의 합 산술에 필요한 시간은 CPU(17)가 곱의 합 산술을 실행할 때 소용되는 것보다 더 짧게 소요될 수 있다. 예를 들어, 검사 화상과 정확한 해석 화상의 크기가 각각 512×480 및 128×128 화소일 때, CPU(17)만이 곱의 합 산술을 실행하는 경우, 처리시 몇 초가 소요되고; 이 시간이 본 실시예에서 약 일 초로 단축된다.

〈제8 실시예〉

이하에서는, 본 발명의 제8 실시예를 도 16을 참조하여 설명한다. 제7 실시예에서 미리 설명된 것과 동일한 부분은 제8 실시예의 동일한 참조 부호로 나타내며 다시 설명하지 않는다. 제7 실시예에서는, 각 단계에서의 검출 처리가 실행될 때, 상관치 R이 최대치가 되는 좌표와 회전각을 구하여, 검사 물체의 위치를 검출하고; 제8 실시에에서는, 마지막 단계 이외의 각 단계의 검출 처리를 실행할 때, 상관치 R이 비교적 커 임계치를 초과하는 경우 제안된 복수의 좌표와 회전각의 조합을 구하고, 다음에, 다음 단계의 검출 처리를 실행할 때, 이전 단계에서 구한 조합을 좁혀 검사 물체의 위치를 검출한다.

더욱 특별하게는, 예를 들어, 도 16에서 나타낸 바와 같이, 제1 단계 검출 처리를 실행할 때, 상관치 R이 너무 작지 않은 좌표와 회전각의 일차 내지 7차 조합이 있는 경우, 상관치 R이 비교적 큰 일차 내지 5차 조합이 선택되고, 일차 내지 4차 조합이 임계치를 초과하는 상관치 R을 가질 때 일차 내지 4차 조합, 즉 C1, C2, C3 및 C4만을 구하므로, 검사 물체의 하나 이상의 위치를 검출할 수 있다. 제2 단계 검출 처리를 실행할 때, 한번의 변위 동작의 평행 이동을 위한 소정 범위 및 검출 변위 길이 L과 한번의 변위 동작의 회전을 위한 소정의 각도 Φ 및 검출 변위각 θ이 일차 내지 4차 검출 위치 각각에 기초하여 연산된다. 다음에, 제2 단계의 검출 처리를 실행한다.

위치 검출 장치에서는, 이전 단계의 검출 처리에서 하나의 위치만이 검출되면, 이 검출된 위치는 노이즈 등 때문에 정밀도가 낮게 검출되어 에리를 가질 수 있다. 그러나, 이전 단계의 검출 처리시 다수의 위치가 검출된 다음에 다음 단계의 검출 처리시 좁혀지면, 검출된 위치가 정확하게 검출되지 않고 에러를 갖는 위치를 포함하는 경우에도, 이 위치는 검출된 위치가 좁혀질 때 배제할 수 있게 된다. 따라서, 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 효과를 더욱 발휘할 수 있다.

제7 실시예에서와 같이, 개략의 검출 변위량 보다 더 작은 정밀 검출 변위량 만큼 한번에 변위시키게 되면, 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 효과가 더욱 향상된다.

제7 실시예에서와 같이, 합의 곱 산술은 목적으로 하는 연산의 실행 전용인 ASIC(18)에 의해 실행되므로, 합의 곱 산술에 필요한 시간은 합의 곱 산술이 CPU(17)에 의해 실행될 때 소요되는 시간 보다 더 짧게 소요될 수 있다.

〈제9 실시예〉

본 발명의 제9 실시예를 도 9를 참조하여 이하 설명한다. 제7 실시예에서 설명한 부분과 동일한 부분은 제9 실시예에서 동일한 참조 부호로 나타내고 재차 설명하지 않는다. 제7 실시예에서는, 제1 단계의 검출 처리가 실행될 때, 평행 이동 및 회전의 변위 동작이 실행되고; 제9 실시예에서는, 오직 평행 이동의 변위 동작만이 실행된다.

더욱 특별하게는, 제1 단계의 검출 처리, 예를 들어, 검사 화상과 정확한 해석의 화상이 압축비 1/4로 압축된 다음에, 이 압축된 정확한 해석의 화상은 소정의 범위, 즉 모든 압축 화상의 영역에서 압축 화상의 일 화소의 검출 변위 길이 만큼의 한번의 변위 동작으로서 평행하게 이동한다.

따라서 제1 단계의 검출 처리가 실행된 후에, 평행 이동 및 회전의 변위 동작을 포함하는 제2 단계의 검출 처리가 실행된다. 제2 단계 및 그 이후의 압축비는 1/1이다. 제2 단계 및 그 이후에서의 소정의 범위는, 검사 물체의 개략의 위치가 검출되는 위치(좌표)를 중심으로 할 때 (다음 단계에서의 현재 압축비)/(이전의 압축비)로부터 결과된 치수 L이 부가된 위치(좌표)와 치수 L이 감해진 위치(좌표) 사이에 있다. 예를 들어, 이전 단계의 검출 처리시의 압축비가 1/4이고 다음 검출 처리에 대한 현재의 압축비가 1/1인 경우, 치수 L은 4가 되고 다음 단계의 검출 처리시의 소정의 범위는 이전 단계에서 검출된 위치를 중심으로 할 때 ±4 화소의 범위가 된다. 제2 단계 및 그 이후에서의 검출 변위 길이는 1/(2×이전의 압축비)이다. 예를 들어, 이전의 압축비가 1/4이고 현재의 압축비가 1/1인 경우, 검출 변위 길이는 2화소가 된다. 한편, 제1 단계의 검출 처리시의 검출 변위 길이는 압축비 1/4로 압축된 화상의 일 화소이며 비압축된 화상중 네 화소에 대응하므로, 제2 단계의 검출 처리시의 검출 변위 길이는 제1 단계의 검출 처리시의 검출 변위 길이 보다 짧다. 검출 변위 길이가 일 화소 보다 짧을 때, 소정의 범위와 검출 변위 길이는 검출 단계가 진행함에 따라 변경되지 않는다.

한편, 제2 단계에서의 소정의 각도, Φ는 예를 들어, ±16°이다. 제3 단계 및 그 이후의 소정의 각도, Φ는 ±(1/이전의 압축비)이다. 예를 들어, 이전의 압축비가 1/4이고 현재의 압축비가 1/1인 경우, 소정의 각도 Φ는 ±4°가 된다. ±(1/이전의 압축비)가 되는 제3 단계 및 그 이후의 소정의 각도, Φ는 압축비가 1/1 보다 작을 때 검출 단계가 진행함에 따라 작아지게 된다. 검출 변위각 θ는 소정 각도 Φ의 1/4이다. 예를 들어, 소정 각도 Φ가 ±16°인 경우, 검출 변위각 θ은 8°가 된다. 소정 각도 Φ의 1/4인 검출 변위각 θ은 상술한 바와 같이 검출 단계가 진행함에 따라 소정 각도가 작아질 때 검출 단계가 진행함에 따라 작아지게 된다. 검출 변위각 θ이 한계치 정밀도를 초과하는 경우, 소정의 범위와 검출 변위 길이는 검출 단계가 진행함에 따라 변하지 않는다.

상기 위치 검출 장치에서는, 대략의 위치를 검출하는 개략 검출 처리인 제1 단계의 검출 처리는, 개략의 위치에 근접하는 더욱 정밀한 위치를 검출하는 정밀 검출 처리인 제2 단계의 검출 처리와 비교하여 검출 처리시 넓은 검출 범위와 많은 연산량을 내포하고 있으므로, 처리시 시간 소요가 많다. 그러나, 오직 평행 이동만의 변위 동작만을 내포하고 있는, 제1 단계의 검출 처리는 회전과 평행 이동을 포함하는 변위 동작을 내포하는 검출 처리보다 처리시 더 짧은 시간이 소요된다. 특히, 예를 들어, 검사 화상과 정확한 해석의 화상의 크기가 각각 512×480 및 128×128일 때, 제2 단계의 검출 처리시의 소정의 각도, Φ는 ±16°이고, 제1 단계의 검출 처리시의 압축비는 1/4이고 각도 한계치 정밀도는 1°이고, 검출 처리에 소요되는 연산 처리 회수의 총수는 880이 되고, 검출 처리 시간은 400msec가 된다.

제7 실시예에서와 같이, 개략의 검출 변위량 보다 더 작은 정밀한 검출 변위량 만큼 한번에 변위시키게 되면, 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 정밀하게 검출할 수 있는 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

제7 실시예에서와 같이, 합의 곱 산술을 목적으로 하는 연산의 실행 전용인 ASIC(18)에 의해 실행하므로, 합의 곱 산술에 필요한 시간은 곱의 합 산술이 CPU(17)에 의해 실행될 때 보다 더 짧게 소요된다.

〈제10 실시예〉

본 발명의 제10 실시예를 이하 도 18을 참조하여 설명한다. 제9 실시예에서 설명한 부분과 동일한 부분은 제10 실시예에서도 동일한 참조 부호로 나타내었으며 재차 설명하지 않았다. 제9 실시예에서는, 제2 단계의 검출 처리가 실행될 때, 상관치 R이 최대가 되는 좌표와 회전각을 구하고, 이로써 검사 물체의 위치를 검출하고; 제10 실시예에서, 제8 실시예의 제1 단계 내지 제4 단계의 검출 처리에서와 같이, 상관치 R이 비교적 커 임계치를 초과하는 경우의 복수의 좌표와 회전각의 조합을 구한 다음에, 제3 단계의 검출 처리가 실행될 때, 제2 단계의 검출 처리시 구한 조합의 범위를 좁혀 검사 물체의 위치를 검출한다.

위치 검출 장치에서는, 검출된 위치가 정확하게 검출되지 않아 에러를 갖는 위치를 포함하는 경우에도, 이 위치는 이 검출된 위치의 범위가 좁혀질 때 배체될 수 있으므로, 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 효과가 제9 실시예의 효과에 부가하여 제8 실시예에서와 같이 더 한층 향상될 수 있다.

〈제11 실시예〉

다음에, 본 발명의 제11 실시예를 도 19를 참조하여 설명한다. 본 실시예는 템플릿을 제공하는 단계와 검사 화상과 템플릿을 압축하는 단계를 포함한다.

본 실시예에서는, 래스터 스캐닝의 검사 범위와 검출되는 회전각이 제4 내지 제6 실시예에서 설명한 바와 같이, 먼저 소정의 범위로 제한된다. 제1 단계의 검출 처리시, 압축된 검사 화상(압축된 입력 화상)과 압축된 대조 템플릿(검출 변위 동작이 행해진 압축된 정확한 화상)이 비교되어 상관치가 제1 단계의 검출 처리시 최대치가 되는 경우 검사 물체의 개략의 위치(개략의 좌표 및 회전각)을 검출한다. 다음 단계에서, 압축비는 완화되고, 이전의 압축비보다 더욱 완화된 압축비로 검사 화상과 대조 템플릿이 제1 단계의 검출 처리시 검출된 개략의 위치에 근접하게 비교되어 검사 물체의 위치를 더욱 정밀하게 검출할 수 있다. 상술된 개략 검출 처리를 다단계로 실행하게 되면, 검사 물체의 정밀한 위치를 결정할 수 있다. 본 실시예는 상술한 제1, 제4 내지 제7 실시예를 조합한 예이다. 물론, 상술된 실시예의 각종 조합을 채용할 수도 있다.

상기 실시예에서, 검출 변위각 θ은 검출 단계가 진행됨에 따라 작아지고; 예를 들어, 검출 변위각 θ이 최대로 작을 때에는, 검출 단계가 진행됨에 따라 반드시 작아질 필요는 없다.

검출 단계가 진행함에 따라 검출 변위 길이와 검출 변위각 θ을 줄이는 과정은 상기 실시예에서 나타낸 과정에만 제한되는 것은 아니다.

상기 실시예에서는, 곱의 합 산술이 목적으로 하는 산술 실행의 전용인 ASIC(18)에 의해 실행되고; 예를 들어, 검사 화상이 작고 검출 처리 연산량이 너무 크지 않으면, 곱의 합 산술이 CPU(17)에 의해 실행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 위치 검출법은 기준 템플릿을 여러 회전각으로 미리 입력된 기준 그래픽 형태로서 회전시켜 복수의 대조 템플릿을 하나 후에 다른 하나씩 제공하는 제1 단계, 임의의 화상에 포함된 검사 물체와 대조 템플릿을 대조하여 이들 사이의 상관도를 평가하는 제2 단계, 및 제2 단계에서 검사 물체와 가장 일치하는 대조 템플릿이 기준 템플릿과 형성하는 회전각을 검사 물체의 회전각으로 인식하는 제3 단계를 포함한다. 기준 템플릿을 여러 회전각으로 회전하여 제공하는 대조 템플릿을 검사 물체와 대조하여, 검사 물체의 회전각을 구한다. 따라서, 검사 물체의 아웃라인이 대칭인 형상인 경우에도, 검사 물체가 방향을 포함하고 있다면, 검사 물체의 회전각을 검출할 수 있다. 더구나, 대조 템플릿은 검사 물체와의 대조 시간에 기준 템플릿 상에 기초하여 제공되므로, 기준 템플릿을 입력하기 위한 메모리 용량이 비교적 적어진다.

기준 템플릿에 기초한 대조 템플릿의 제공 전용인 하드웨어를 갖는 템플릿 제공부에 의해 하나 후에 다른 하나씩 제공된 대조 템플릿이 사용되고 검사 물체의 회전각을 검사 물체와 대조 템플릿과의 대조 결과로부터 템플릿 제공부와 이격되어 제공된 대조 동작부에 의해 구하게 되면, 전용 하드웨어는 기준 템플릿에 기초한 대조 템플릿을 제공하는 단계에 사용되므로, 기준 템플릿으로부터 대조 템플릿을 마련하는 단계가 가속화되어, 처리 시간의 단축을 이끌 수 있다.

또한 기준 그래픽 형태를 여러 회전각으로 회전시켜 제공한 복수의 사전 입력된 대조 템플릿을 임의의 입력 화상에 포함되는 검사 물체와 대조하여 이들 사이의 상관 정도를 평가하는 제1 단계와, 제1 단계에서의 검사 물체와 가장 일치하는 대조 템플릿이 기준 템플릿과 형성하는 회전각을 검사 물체의 회전각으로 인식하는 제2 단계를 포함하는 위치 검출 방법을 제공할 수 있다. 대조 템플릿이 미리 입력되어 있기 때문에, 대조 템플릿 제공 단계는 검사 물체와의 대조 시간에 필요하지 않으므로 고속 처리가 가능하게 된다.

검사 물체와 대조되는 대조 템플릿의 각도 범위가 소정의 범위로 제한되는 경우, 회전각의 검출 정밀도가 각도 범위가 제한되지 않을 때와 동일한 것으로 가정하면, 대조 템플릿의 개수를 감소할 수 있고, 결과적으로 처리가 가속화되고 메모리 용량이 감소하게 된다. 각도 범위가 제한되지 않을 때 대조 템플릿의 개수 만큼의 대조 템플릿이 이용되는 경우, 회전각의 검출 정밀도를 상승시킬 수 있다.

위치 검출 방법은 검사 물체의 주축의 회전각을 구하는 단계를 포함하는 것이 바람직하고, 주축의 회전각을 중심으로 하고 각도 범위가 소정의 각도 범위와 180도 다를 때 검사 물체와 대조되는 대조 템플릿의 각도 범위가 소정의 각도 범위로 제한되며, 검사 물체의 주축을 구하고, 이로써 검사 물체의 개략의 회전각을 구한 다음에, 대조 템플릿을 검사 물체의 회전각을 결정하는 데에 이용한다. 따라서, 대조 템플릿의 개수가 감소되면, 검사 물체의 회전각을 정확하게 구할 수 있다.

위치 검출 방법은 검사 물체의 회전 중심이 되는 대표점을 구하는 단계를 포함하는 것이 바람직하고, 각 대조 템플릿의 회전 중심이 되는 대표점이 검사 물체의 대표점과 일치하여 검사 물체와 대조 템플릿 사이의 상관 정도를 평가하는 경우, 각 대조 템플릿의 회전각이 되는 대표점은 대조용 검사 물체의 회전 중심이 되는 대표점과 일치한다. 이것은 대조 템플릿이 검사 물체와 대조될 때 마다 각 대조 템플릿과 검사 물체를 정렬시킬 필요성을 없애므로, 이들 사이의 대조를 원할하게 한다.

또한, 본 발명에서는, 정확한 해석의 화상을 구성하는 화소중 몇 개를 추출(또는 추려냄)하여 제공한 화상과는 다르게, 평균 압축 화상으로 제공한 화상이므로 평균치의 화소를 갖고 있다. 따라서, 몇개의 화소가 특이 값을 갖고 있어도, 이 특이 값은 평균화되어 특이값 자체가 배제되므로 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 정확하게 검출할 수 있다.

개략의 위치만을 개략 검출 처리를 실행하여 검출하면, 이 검출된 개략의 위치는 정밀도가 떨어져 검출될 수 있고 노이즈 등 때문에 에러를 가질 수 있다. 그러나, 다수의 개략의 위치가 개략 검출 처리시 검출된 다음에 정밀 검출 처리를 실행하여 범위가 좁혀지면, 추출된 개략의 위치가 정확하게 검출되지 않아 에러를 가지는 위치를 포함하는 경우에도, 이 위치는 개략의 위치의 범위가 좁혀질 때 배제될 수 있다. 따라서, 검사 범위 내의 검사 물체의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 상술한 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

개략의 검출 변위량 보다 더 작은 정밀한 검출 변위량을 한번에 변위시키게 되면, 개략의 검출 변위량과 동일한 정밀도의 검출 변위량 만큼 한번에 변위시키는 검출 처리 보다 더욱 정밀한 검출 처리를 실행할 수 있다. 검사 물체의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 상술한 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명의 상술한 효과에 부가하여, 대략의 위치를 검출하는 개략 검출 처리는 개략의 위치에 근접하는 더욱 정밀한 위치를 검출하는 정밀 검출 처리와 비교하여 넓은 검출 범위를 내포하므로, 처리시 시간을 많이 요한다. 그러나, 평행 이동의 변위 동작만을 내포하는 제1 단계의 검출 처리는 회전과 평행 이동으로 이루어지는 변위 동작을 내포하는 검출 처리 보다 처리시의 시간이 더 짧게 소요된다.

또한, 곱의 합의 산술이 범용의 연산을 위해 사용되는 CPU와 같은 연산 수단에 의해서가 아니라 목적으로 하는 연산의 실행 전용인 합산 수단에 의해 실행되기 때문에, 곱의 합의 산술에 필요한 시간은 CPU와 같은 연산 수단이 곱의 합의 산술을 실행할 때 소요되는 것 보다 더 짧게 소요될 수 있다.

Claims

화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 방법에 있어서,

상기 검사 물체의 화상을 픽업하여 상기 검사 물체의 검사 화상을 제공하는 단계;

상기 검사 물체의 기준 화상을 갖는 기준 템플릿을 제공하는 단계;

상기 기준 템플릿을 여러 회전각으로 회전시켜 복수의 대조 템플릿을 제공하는 단계;

상기 검사 화상과 상기 대조 템플릿을 임의의 압축비로 압축하는 단계로, 소정 영역에서의 명도의 평균치를 연산하여 상기 평균치를 상기 압축된 검사 화상과 상기 대조 템플릿의 일 화소의 명도로 채택하는 평균 압축 처리에 의해 압축하는 단계;

상기 압축된 대조 템플릿을 상기 압축된 검사 화상과 대조하여 상기 검사 물체의 개략적인 회전각을 검출하는 단계;

상기 개략적인 회전각을 검출한 후에 상기 평균 압축 처리에 의해 상기 이전의 압축비보다 더욱 완화된 압축비로 상기 검사 화상과 상기 대조 템플릿을 압축하는 단계;

상기 압축된 대조 템플릿을 상기 개략적인 회전각에 근접하게 변위시키는 단계;

상기 압축된 대조 템플릿을 상기 압축된 검사 화상과 대조하여 상기 검사 물체의 상기 개략적인 회전각보다 더욱 정밀한 회전각을 검출하는 단계;

상기 압축비를 다단계로 완화시키면서 상기 단계들을 반복하여 상기 검사 물체의 정밀한 회전각을 검출하는 단계; 및

상기 검사 화상과 가장 정확하게 일치하는 상기 대조 템플릿을 제공하는 기준 템플릿의 회전각을 상기 검사 물체의 회전각으로 인식하는 단계

를 포함하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치 검출 방법.
제1항에 있어서,

상기 대조 템플릿 제공 단계는 상기 대조 템플릿을 제공하기 위한 전용 하드웨어를 사용하여 실행되고, 상기 대조 단계는 상기 하드웨어와 별개로 제공된 대조 동작부를 사용하여 실행되는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치 검출 방법.
제1항에 있어서,

상기 기준 템플릿 및 상기 대조 템플릿을 제공하는 기준 템플릿은 상기 픽업 단계이전에 동시에 제공되는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치 검출 방법.
제1항에 있어서,

상기 대조 템플릿을 제공하는 기준 템플릿의 상기 회전각을 소정의 범위로 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치 검출 방법.
제1항에 있어서,

상기 검사 물체의 주축의 회전각을 구하는 단계; 및

상기 대조 템플릿을 제공하는 기준 템플릿의 회전각을 중심으로서의 상기 주축의 회전각 범위 및 상기 주축의 회전각 범위와 180도 다른 각도 범위로 제한하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치 검출 방법.
제1항에 있어서,

상기 검사 물체의 대표점을 정하는 단계; 및

상기 검사 물체의 대표점과 상기 대조 템플릿의 중심을 일치시켜 상기 검사 물체와 상기 대조 템플릿 사이의 상관 정도를 평가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치 검출 방법.
화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 방법에 있어서,

(1) 상기 검사 물체의 화상을 픽업하여 상기 검사 물체의 검사 화상을 제공하는 단계;

(2) 상기 검사 화상의 기준 화상을 갖는 정확한 해석 화상 (correct solution image)을 제공하는 단계;

(3) 상기 검사 화상과 상기 정확한 해석 화상을 임의의 압축비로 압축하는 단계로, 소정 영역에서의 명도의 평균치를 연산하여 상기 평균치를 상기 압축된 검사 화상과 상기 압축된 정확한 해석 화상의 일 화소의 명도로 채택하는 평균 압축 처리에 의해 압축하는 단계;

(4) 상기 압축된 정확한 해석 화상을 변위시키는 단계;

(5) 상기 압축된 검사 화상과 상기 압축/변위된 정확한 해석 화상을 비교하여 상기 검사 물체의 개략적인 위치를 검출하는 단계;

(6) 상기 평균 압축 처리에 의해 상기 이전의 압축비보다 더욱 완화된 압축비로 상기 개략적인 위치를 검출한 후에 상기 검사 화상과 상기 정확한 해석 화상을 압축하는 단계;

(7) 상기 압축된 정확한 해석 화상을 상기 개략적인 위치에 근접하게 변위시키는 단계;

(8) 상기 압축된 검사 화상과 상기 압축/변위된 정확한 해석 화상을 비교하여 상기 검사 물체의 상기 개략적인 위치보다 더욱 정밀한 위치를 검출하는 단계; 및

(9) 상기 압축비를 다단계로 완화시키면서 상기 (3) 내지 (8) 단계들을 반복하여 상기 검사 물체의 정밀한 위치를 검출하는 단계

를 포함하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 방법.
제7항에 있어서,

상기 단계 (5)에서 상기 복수의 개략적인 위치를 검출하는 단계; 및

상기 검출된 개략적인 위치의 범위를 좁히는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 방법.
제7항에 있어서,

상기 단계 (7)에서의 변위량은 상기 단계 (4)에서의 변위량 보다 더 작은 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 방법.
제7항에 있어서,

상기 단계 (4)는 래스터 스캐닝 (raster scanning)에 따라 상기 압축된 정확한 해석 화상을 이동시키고 상기 압축된 정확한 해석 화상을 회전시키는 단계를 포함하고,

상기 단계 (7)는 상기 래스터 스캐닝에 따라 상기 압축된 정확한 해석 화상을 이동시키고 상기 압축된 정확한 해석 화상을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 방법.
제7항에 있어서,

상기 비교 단계는 목적으로 하는 연산을 실행하기 위한 전용 연산 수단에 의해 실행되는 곱의 합의 산술을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 방법.
화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템에 있어서,

상기 검사 물체의 화상을 픽업하여 상기 검사 물체의 검사 화상을 제공하기 위한 수단;

상기 검사 물체의 기준 화상을 갖는 기준 템플릿을 제공하기 위한 수단;

상기 기준 템플릿을 여러 회전각으로 회전시켜 복수의 대조 템플릿을 제공하기 위한 수단;

상기 검사 화상과 상기 대조 템플릿을 임의의 압축비로 압축하는 수단으로, 소정의 영역에서 명도의 평균치를 연산하여 상기 평균치를 상기 압축된 검사 화상과 상기 대조 템플릿의 일 화소의 명도로 채택하는 평균 압축 처리로 압축하는 수단;

상기 압축된 대조 템플릿을 상기 압축된 검사 화상과 대조하여 상기 검사 물체의 개략적인 회전각을 검출하기 위한 수단; 및

상기 검사 화상과 가장 정확하게 일치하는 대조 템플릿을 제공하는 기준 템플릿의 회전 각도를 상기 검사 물체의 회전 각도로 인식하기 위한 수단

을 포함하고,

상기 압축 수단은 상기 개략적인 회전각을 검출한 후에 상기 평균 압축 처리에 의해 상기 이전의 압축비보다 더욱 완화된 압축비로 상기 검사 화상과 상기 대조 템플릿을 압축하고,

상기 대조 수단은 상기 압축된 대조 템플릿을 상기 개략적인 회전각에 근접한 상기 압축된 검사 화상과 대조하여 상기 검사 물체의 상기 개략적인 회전각보다 더욱 정밀한 회전각을 검출하고,

상기 압축 및 대조 수단은 상기 압축비를 다단계로 완화하면서 압축 및 대조 단계를 반복하여 상기 검사 물체의 정밀한 회전 각도를 검출하는

것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템.
제12항에 있어서,

상기 대조 템플릿을 제공하기 위한 수단은 상기 대조 템플릿을 제공하기 위한 전용 하드웨어를 포함하고, 상기 대조 수단은 상기 하드웨어와 별개로 제공된 대조 동작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템.
제12항에 있어서,

상기 기준 템플릿 및 상기 대조 템플릿은 상기 검사 물체의 상기 화상을 픽업하기 전에 제공되는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템.
제12항에 있어서,

상기 대조 템플릿을 제공하는 기준 템플릿의 상기 회전 각도를 소정 범위로 제한하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템.
제12항에 있어서,

상기 검사 물체의 주축의 회전 각도를 구하기 위한 수단; 및

상기 대조 템플릿을 제공하는 기준 템플릿의 상기 회전 각도를 중심으로서의 상기 주축의 회전 각도 범위 및 상기 주축의 상기 회전 각도 범위와 180도 다른 각도 범위로 제한하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템.
제12항에 있어서,

상기 검사 물체의 대표점을 정하기 위한 수단; 및

상기 대조 템플릿의 중심을 상기 검사 물체의 상기 대표점과 일치시켜 상기 검사 물체와 상기 대조 템플릿 사이의 상관 정도를 평가하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템.
화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템에 있어서,

상기 검사 물체의 화상을 픽업하여 상기 검사 물체의 검사 화상을 제공하기 위한 수단;

상기 검사 물체의 기준 화상을 갖는 정확한 해석 화상을 제공하기 위한 수단;

상기 검사 화상과 상기 정확한 해석 화상을 임의의 압축비로 압축하는 수단으로, 소정 영역에서의 명도의 평균치를 연산하여 상기 평균치를 상기 압축된 검사 화상과 상기 압축된 정확한 해석 화상의 일 화소의 명도로 채택하는 평균 압축 처리로 압축하는 수단; 및

상기 압축된 검사 화상과 상기 압축된 정확한 해석 화상을 비교하여 상기 검사 물체의 개략적인 위치를 검출하기 위한 수단

을 포함하고,

상기 압축 수단은 상기 개략적인 위치를 검출한 후 상기 검사 화상과 상기 정확한 해석 화상을 상기 평균 압축 처리에 의해 상기 이전의 압축비보다 더욱 완화된 압축비로 압축하고,

상기 비교 수단은 상기 개략적인 위치에 근접하는 상기 압축된 검사 화상과 상기 압축된 정확한 해석 화상을 비교하여 상기 검사 물체의 상기 개략적인 위치보다 더욱 정밀한 위치를 검출하고,

상기 압축 및 비교 수단은 상기 압축비를 다단계로 완화하면서 압축 및 비교 단계를 반복하여 상기 검사 물체의 정밀한 위치를 검출하는

것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템.
제18항에 있어서,

상기 비교 수단은 상기 복수의 개략적인 위치를 검출하고,

상기 시스템은 상기 검출된 개략적인 위치의 범위를 좁히기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템.
제18항에 있어서,

상기 개략적인 위치를 검출하기 위한 변위량은 상기 더욱 정밀한 위치를 검출하기 위한 변위량보다 더 작은 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템.
제18항에 있어서,

상기 비교 수단은 상기 개략적인 위치를 검출하기 위해 래스터 스캐닝에 따라 상기 압축된 정확한 해석 화상을 이동시키고 상기 압축된 정확한 해석 화상을 회전시키며, 더욱 정밀한 위치를 검출하기 위해 상기 압축된 정확한 해석 화상을 상기 래스터 스캐닝에 따라 이동시키고 상기 압축된 정확한 해석 화상을 회전시킴으로써 상기 압축된 정확한 해석 화상과 상기 압축된 검사 화상을 비교하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템.
제18항에 있어서,

목적으로 하는 연산의 실행 전용인 곱의 합의 산술을 실행하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리를 이용한 검사 물체의 위치를 검출하는 시스템.