KR20100025001A - 촬상 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 촬상 장치의 촬상 조건의 설정을 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.
촬상 조건을 변경시켜, 촬상 수단에게 제1 시간 간격마다 촬상 대상을 촬상하게 하고, 촬상 화상의 평가값을 산출시키는 제1 제어 수단과, 상기 제1 제어 수단에서 얻어진 평가값이 증가로부터 감소로 바뀌는 범위에서 촬상 조건을 변경시켜, 상기 제1 시간 간격보다도 좁은 제2 시간 간격마다 상기 촬상 수단에게 촬상 대상을 촬상하게 하고, 촬상 화상의 평가값을 산출시키는 제2 제어 수단을 구비한다.

Description

촬상 장치 및 방법{IMAGING DEVICE AND METHOD}
본 발명은, 촬상을 행할 때의 촬상 조건을 설정하는 촬상 장치 및 방법에 관한 것이다.
공업 제품의 생산 현장에서는, 대상 부품이 양품인지 여부의 검사를 행하여 불량품이 제조되는 것을 방지하고 있다. 대상 부품의 검사는 제품의 최종 제조 공정뿐만 아니라, 제조 과정에서도 행해지고 있다.
검사 공정은 높은 검사 정밀도가 요구되는 것, 그다지 검사 정밀도가 요구되지 않는 것 등이 있다. 검사에는, 검사 장치를 사용한 것부터, 사람의 주관 평가에 의한 것까지 있다. 사람의 주관 평가에 의한 검사는 기계 검사와 비교하면, 검사를 행할 때의 개인차가 발생하기 쉽다. 주관 평가 중에서 대표적인 것은, 사람의 육안에 의한 외관 검사이다. 공업 제품의 외관 검사에 있어서는, 결함의 형상이나 농담 등 검지해야 할 특징이 다방면에 이른다. 예를 들어, 외관 검사에서 일반적으로 취급되는 색 불균일이나 얼룩, 흠집 등의 결함은 형태도 크기도 정해져 있지 않아 검지를 행하기 어렵다. 따라서, 효율적으로 외관 검사를 행하기 위해, 외관 검사기에 의한 자동화된 외관 검사가 요구되고 있다.
특허 문헌 1에는, 촬영 대상이 되는 물체를 회전시켜, 조명 조건을 변경하여 다수의 화상을 촬상하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 이들의 다양한 촬상 조건으로부터, 외관 검사에 적합한 조건을 검출하는 것은 곤란하여, 유저에게 번잡한 조작을 요구하고 있었다.
특허 문헌 1: 일본 특허 등록 03601031호
본 발명은, 촬상 장치의 촬상 조건의 설정을 용이하게 하는 것을 목적으로 한다. 또한, 촬상 장치의 촬상 조건의 설정 정밀도를 향상시키는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1의 발명은, 촬상 대상을 촬상하여 촬상 화상을 취득하는 촬상 수단과, 상기 촬상 수단에 의한 촬상시에 상기 촬상 대상을 조명하는 조명 수단과, 촬상 대상을 촬상할 때의 촬상 조건을 변경하는 촬상 조건 변경 수단과, 상기 촬상 수단에서 취득된 촬상 화상의 콘트라스트에 관한 정보를 평가값으로서 산출하는 산출 수단과, 상기 촬상 조건 변경 수단에게 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 제1 시간 간격마다 상기 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제1 제어 수단과, 상기 촬상 조건 변경 수단에게 상기 제1 제어 수단에서 얻어진 평가값이 증가로부터 감소로 바뀌는 범위에서 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 상기 제1 시간 간격보다 좁은 제2 시간 간격마다 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제2 제어 수단과, 상기 제2 제어 수단에서 얻어진 평가값에 기초하여 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 6의 발명은, 촬상 대상을 촬상하여 촬상 화상을 취득하는 촬상 수단과, 상기 촬상 대상의 표면 구조에 따라서 상기 촬상 수단에 의해 취득된 촬상 화상 상의 결함 부위 영역을 강조하는 강조 처리 수단과, 상기 결함 부위 영역이 강조된 촬상 화상에 기초하여 상기 촬상 수단의 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 11의 발명은, 촬상 대상을 촬상하여 촬상 화상을 취득하는 촬상 수단과, 상기 촬상 수단에 의한 촬상시에 상기 촬상 대상을 조명하는 조명 수단과, 상기 촬상 대상을 촬상할 때의 촬상 조건을 변경하는 촬상 조건 변경 수단과, 상기 촬상 대상의 표면 구조에 따라서 상기 촬상 화상 상의 결함 부위 영역을 강조하는 강조 처리 수단과, 상기 결함 부위 영역이 강조된 촬상 화상의 콘트라스트에 관한 정보로서 평가값을 산출하는 산출 수단과, 상기 촬상 조건 변경 수단에게 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 제1 시간 간격마다 상기 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제1 제어 수단과, 상기 촬상 조건 변경 수단에게 상기 제1 제어 수단에서 얻어진 평가값이 증가로부터 감소로 바뀌는 범위에서 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 상기 제1 시간 간격보다 좁은 제2 시간 간격마다 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제2 제어 수단과, 상기 제2 제어 수단에서 얻어진 평가값에 기초하여 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 촬상 장치의 촬상 조건의 설정을 용이하게 할 수 있다. 또한, 촬상 장치의 촬상 조건의 설정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 그 밖의 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조로 한 이하의 설명에 의해 명백해지는 것이다. 또한, 첨부 도면에 있어서는, 동일하거나 혹은 마찬가지의 구성에는 동일한 참조 번호를 부여한다.
첨부 도면은 명세서에 포함되어, 그 일부를 구성하고, 본 발명의 실시 형태를 나타내며, 그 기술과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위해 이용된다.
도 1은 제1 실시 형태에 관한 외관 검사기의 구성을 도시한 도면.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 외관 검사 처리의 흐름을 나타내는 도면.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서의 탐색 영역을 설정하기 위한 UI(유저 인터페이스)를 도시한 도면.
도 4는 촬상 대상의 표면에 나타나는 텍스쳐 패턴의 일례를 도시한 도면.
도 5는 휘도 분포의 확대를 나타낸 도면.
도 6은 촬상 대상의 표면에 나타나는 텍스쳐 패턴의 일례를 도시한 도면.
도 7은 도 6의 화상에 대해 흐림 처리를 행한 후의 화상을 도시하는 도면.
도 8은 촬상 대상의 표면에 나타나는 텍스쳐 패턴의 일례를 도시한 도면.
도 9는 도 8의 화상에 대해 흐림 처리를 행한 후의 화상을 도시하는 도면.
도 10은 조명광의 강도와, 평가값의 대응 관계를 나타낸 도면.
도 11은 제2 실시 형태에 있어서의 탐색 영역을 설정하기 위한 UI(유저 인터페이스)를 도시한 도면.
도 12는 도 11과 다른 방향으로부터 촬상 대상을 관찰한 경우를 도시하는 도면.
도 13은 도 11과 다른 방향으로부터 촬상 대상을 관찰한 경우를 도시하는 도면.
(제1 실시 형태)
이하에, 제1 실시 형태를 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 외관 검사기의 구성을 도시한 도면이다. 외관 검사기라 함은, 조명광이 조사된 검사 대상 물체를 촬상하고, 촬상에 의해 얻어진 화상으로부터 검사 대상 물체의 검사를 행하는 검사 장치이다. 외관 검사기는 검사 대상물을 촬상하기 위해 일반적으로 촬상 수단을 갖는다.
탐색 범위 취득 수단(101)은 키보드 혹은 마우스 등의 입력 장치와, 모니터 등의 표시 장치로 구성되고, 검사 대상 물체의 탐색 범위의 데이터를 취득한다. 유저는 표시 장치에 표시된 검사 대상 물체를 관찰하고, 입력 장치를 사용하여 탐색 범위를 입력한다. 여기서, 탐색 범위라 함은, 외관 검사를 행하는 경우에 검사 대상이 되는 영역이다.
조명 수단(102)은 형광등, 할로겐 램프, 슬릿광, 면 조명, LED, 프리즘 등을 사용한 조명 기구로 구성된다. 조명 수단(102)은 검사 대상 물체의 명암을 명료하게 하기 위해 조명광을 조사한다.
촬상 수단(103)은 조명 수단(102)으로부터 조명광이 조사된 검사 대상 물체를 촬상하여 검사 대상 물체의 화상을 취득한다. 촬상 수단(103)은 비디오 카메라 혹은 적외선 센서 등의 광학 수단을 갖는다.
구동 수단(104)은 모터 및 구동 기어 등으로 구성된다. 모터가 구동하고, 구동 기어를 통해 구동력을 조명 수단(102)과 촬상 수단(103)에 전달함으로써, 조명 수단(102)과 촬상 수단(103)의 위치를 변경한다.
제어 수단(105)은 CPU, RAM 등으로 구성된다. RAM에는 외관 검사기를 제어하기 위한 제어 프로그램이 저장되어 있다. CPU는 RAM으로부터 제어 프로그램을 읽어들이고, 제어 프로그램에 기초하는 처리를 행함으로써, 외관 검사기 장치의 각 구성의 제어를 행한다. 제어 프로그램에는 구동 수단(104)이 조명 수단(102)과 촬상 수단(103)을 구동시키기 위한 구동 프로그램, 검색 범위 취득 수단(101)으로부터 송신된 검색 범위의 데이터를 처리하는 정보 처리 프로그램 등이 포함된다.
화상 기록 수단(106)은 하드 디스크 등의 기록 수단으로 구성되고, 촬상 수단(103)에서 취득한 화상을 기록한다. 촬상 수단(103)에서 취득된 화상은 제어 수단(105)을 통해 화상 기록 수단(106)에 송신된다.
촬상 대상(107)은 외관이 검사되는 대상으로, 예를 들어 조립 부품의 일부 등이다. 본 실시 형태에 있어서의 촬상 대상(107)은 결함 부위 영역을 갖는다. 결함 부위라 함은, 촬상 대상(107) 상의 흠집이나 오염 등으로, 외관 검사에 의해 검출해야 할 대상이다.
결함 부위 영역과 결함 부위 이외의 영역의 콘트라스트를 명확하게 하기 위해, 촬상 대상(107)은 조명 수단(102)에 의해 조명광을 받고, 촬상 수단(103)에 의해 촬상된다.
다음에, 도 1의 외관 검사기를 사용한 본 실시 형태에 있어서의 처리를 설명한다.
도 2는 도 1의 외관 검사기를 사용한 본 실시 형태의 외관 검사 처리의 흐름이다. 도 2에서는, 외관 검사의 일례로서, 촬상 대상(107)의 결함 부위를 검출하는 처리를 행한다.
(스텝 201) 스텝 201에서는 촬상 수단(201)이 촬상 대상(107)을 촬상하고, 촬영 대상의 탐색 영역을 설정한다. 여기서, 탐색 영역이라 함은 외관 검사를 행할 때의 검사 대상 영역이다. 촬상 수단(201)은 촬상 대상(107)을 복수의 촬상 방향으로부터 촬상하여, 복수의 촬상 대상(107)의 화상을 취득한다. 취득된 화상은 모니터 등의 표시 장치에 표시되고, 유저의 지시에 기초하여 탐색 영역을 설정한다.
도 3은 탐색 영역을 설정하기 위한 UI(유저 인터페이스)를 도시한 도면이다. 도 3에 도시하는 촬영 대상의 화상은 촬상 수단(201)에 의해 촬상된 화상이다.
UI(301)는 외관 검사를 행하는 유저가 탐색 영역을 설정하기 위한 UI이다.
촬상 대상(107)은 외관 검사를 행하는 촬상 대상이다.
포인터(302)는 유저의 지시에 기초하여 촬상 대상(107)의 탐색 영역을 설정하기 위한 포인터이다.
탐색 영역(303)은 포인터(302)에 의해 지정된 촬상 대상(107)의 탐색 영역이다.
유저는 마우스 혹은 터치 펜 등의 지시 장치를 이용하여 UI(301) 상의 포인터(302)를 조작하여 촬상 대상(107)의 탐색 영역(303)을 지정한다. 지정된 탐색 영역(303)의 데이터는 탐색 범위 취득 수단(101)에 의해 취득된다.
그러나, 유저 지시에 기초하여 탐색 영역(303)을 설정한 경우, 유저의 기량에 의해 최적의 탐색 영역을 지정할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 유저에게 지정된 탐색 영역(303)을 재구성하여 새로운 탐색 영역(303)을 설정해도 된다. 재구성하는 방법으로서는, 예를 들어 휘도값 혹은 색 정보(R, G, B값 등)의 변화를 사용한 방법이 있다. 이 방법에서는, 우선, 지정된 탐색 영역(303)의 경계를 구성하는 점을 추출한다. 그리고, 추출된 점의 근방 영역의 휘도값 혹은 색 정보의 변화를 산출한다. 근방 영역 중에 탐색 영역(303)의 경계를 구성하는 점보다도 휘도값 혹은 색 정보의 변화량이 큰 점이 있었던 경우, 보다 변화량이 큰 점을 탐색 영역(303)의 경계를 구성하는 점으로서 설정한다. 이상의 처리를 탐색 영역(303)의 경계를 구성하는 각 점에 대해 행함으로써, 탐색 영역(303)의 경계를 재구성할 수 있다.
한편, 촬상 수단(103)이 이동함으로써, 촬상 수단(103)과 촬상 대상(107)의 상대 위치가 변화하는 경우가 있다. 상대 위치가 변화하면, 촬상 대상(107)의 화상 상의 탐색 영역(303)도 변화한다. 탐색 영역(303)이 변화하는 경우이어도, 상기 탐색 영역(303)의 재구성의 방법을 이용함으로써 적절한 탐색 영역(303)을 설정할 수 있다.
또한, 적외선이나 스테레오 컴퓨터 비전 기술 등을 이용하여, 촬상 대상(107) 주위의 3차원 정보를 취득하고, 3차원 정보로부터 촬상 대상(107)과 촬상 수단(103)의 상대 위치를 산출하여, 탐색 영역(303)의 재구성에 사용해도 된다.
(스텝 202) 스텝 202에서는, 제어 수단(105)이 촬상 조건 변경 수단으로서 기능하고, 촬상 조건을 변화시키면서, 촬상 수단(103)이 촬상 대상(107)의 탐색 영역(304)을 촬상한다. 여기서, 촬상 조건이라 함은, 촬상 수단(103) 및 조명 수단(102)의 위치 자세, 조명 수단(102)의 조명 강도 등이다. 촬상 조건의 변경시에는, 구동 장치(104)는 제어 수단(105)으로부터의 제어 지시를 받아, 촬상 수단(103) 및 조명 수단(102)의 위치 자세를 변화시킨다. 또한, 제어 수단(105)으로부터의 제어 지시에 의해 조명 수단(102)은 조명 강도를 변화시킨다. 촬상 조건이 변화하는 가운데, 촬상 수단(103)은 미리 설정된 타이밍마다 촬상 대상(107)의 촬상을 행한다. 또한, 유저 지시에 의해 촬상하는 화상수를 미리 설정해 두어도 된다. 화상수를 설정하는 경우, 촬상 수단(103) 및 조명 수단(102)의 구동 속도로부터 설정된 화상수를 촬상할 수 있는 타이밍을 산출한다. 이상의 처리에 의해, 다양한 촬상 조건에 있어서의 복수의 화상을 취득할 수 있다.
(스텝 203) 스텝 203에서는, 제어 수단(105)이 촬상 화상 상의 결함 부위 영역을 강조하는 강조 처리 수단으로서 기능하고, 스텝 202에서 취득한 화상의 흐림 처리를 행한다. 여기서, 흐림 처리라 함은, 촬상 대상 표면에 나타나는 텍스쳐 패턴을 제거하여, 촬상 화상 상의 결함 부위 영역을 강조하는 처리이다. 본 실시 형태에 있어서, 흐림 처리라 함은, 평균값화 처리, 필터 처리 등의 화상의 저주파수화 처리를 나타낸다. 텍스쳐 패턴은 촬상 대상의 소재 혹은 표면 형소 등의 표면 구조에 기인하여 발생하고, 촬상 대상의 표면에 대략 규칙적으로 나타난다. 외관 검사에서 흠집 등의 결함 부위를 추출하는 경우, 텍스쳐 패턴을 결함 부위로서 오검출해 버리는 경우가 있다. 따라서, 흐림 처리에 의해 촬상 대상(107)의 화상으로부터 텍스쳐 패턴을 제거함으로써, 촬상 화상 상의 결함 부위 영역이 강조되어, 결함 부위의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 촬상 대상(107)의 표면에 나타나는 입상성의 돌기에 의한 텍스쳐 패턴의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 촬상 대상(107)이 합성 수지로 피복되어 있는 경우의 표면을 도시한 것이며, 도 4에 도시한 바와 같이 미소한 얼룩 무늬가 나타나 있다. 이 얼룩 무늬는 돌기를 나타내고 있다. 도 4에 있어서, 라인(401)과 라인(402)을 설정하고, 각각의 라인 상의 휘도값을 추출하면, 휘도 분포(403)와 휘도 분포(404)를 얻을 수 있다.
도 5는 휘도 분포(403) 혹은 휘도 분포(404)의 확대를 나타낸 도면이다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 휘도 분포에는 복수의 휘도 변화가 큰 부위가 나타나 있다. 휘도 변화가 큰 부위는 입상성의 돌기를 나타내고 있다.
돌기의 크기는 대략 일정하기 때문에, 돌기에 의한 휘도 폭(501)은 대략 일정해진다. 따라서, 휘도 폭(501)이 대략 일정해지는 것을 이용하여 텍스쳐 패턴을 추출하는 방법을 이하에 나타낸다. 우선, 라인(401)과 라인(402) 상의 휘도 폭(501)(거리)을 수집한다.
수집하기 위해서는, 화상의 전체 화소의 평균값을 산출하고, 휘도값이 평균값과 크게 다른 영역을 추출한다. 그리고, 추출된 영역의 휘도 폭(501)의 평균값을 산출한다. 모든 돌기의 크기는 대략 동일하기 때문에, 휘도 폭(501)의 평균값은 텍스쳐 패턴에 의한 모든 휘도 폭과 대략 동일해진다. 따라서, 추출한 휘도 폭(501)의 평균값과 대략 동일한 휘도 폭(501)은 텍스쳐 패턴에 기인하는 휘도 폭(501)으로 간주할 수 있다. 추출된 평균값과 대략 동일한 휘도 폭(501)의 영역을 근방의 휘도값과 동일한 값으로 하면, 휘도 폭(501)의 영역이 삭제되어, 텍스쳐 패턴이 삭제된 촬상 대상(107)의 표면의 화상을 얻을 수 있다.
이상의 처리에 의해, 촬상 대상(107)의 표면의 화상의 흐림 처리를 행할 수 있다. 또한, 그 밖에도 여러가지 흐림 처리의 법이 제안되어 있다. 다른 방법으로서는, 예를 들어 화소의 평균값을 산출하는 방법이 있다. 이 방법은, 우선, 촬상 대상(107)의 표면의 화상의 각 화소에 대해 근방 영역 내의 화소값의 평균값을 산출한다. 그리고, 대상의 화소값을 산출한 평균값으로 치환하는 처리를 행한다. 이 처리를 모든 화소에 대해 행함으로써, 각 화소값은 화소의 평균값으로 치환하므로, 흐림 처리된 화상을 얻을 수 있다. 평균값을 사용한 흐림 처리의 구체예를 다음에 나타낸다.
도 6은 촬상 대상(107)의 표면에 나타나는 다른 텍스쳐 패턴의 예이다. 도 6에 도시하는 촬상 대상(107)의 표면에 나타나는 텍스쳐 패턴은 촬상 대상(107)의 표면이 타일 형상의 조면으로 덮여 있는 것에 기인하는 것이다. 도 6의 촬상 대상(107)에 대한 흐림 처리를 행하는 경우에는, 타일의 크기에 따른 영역을 설정하고, 영역마다의 평균 화소값을 산출함으로써, 적절한 흐림 처리를 행할 수 있다. 여기서, 타일의 크기에 따른 영역이라 함은 대상 화소의 근방 영역 내에 포함되는 화소를 추출하기 위해 설정되는 영역이다.
구체적으로는, 우선 상기 타일보다도 큰 직사각형 영역(601)을 설정한다. 그리고, 촬상 화상 중의 모든 화소에 대해, 각각의 화소를 중심으로 한 직사각형 영역(601) 내의 평균값화 처리를 행한다. 타일보다도 큰 직사각형 영역(601)을 사용하여 평균화 처리를 행함으로써, 타일마다의 이음매를 없앤 촬상 화상을 얻을 수 있다.
도 7은 도 6의 화상에 대해 흐림 처리를 행한 후의 화상을 도시하는 도면이다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 흐림 처리를 행함으로써, 결함 부위가 강조되어 화상을 얻을 수 있다.
도 8은 촬상 대상(107)의 표면에 나타나는 다른 텍스쳐 패턴의 예이다. 도 8은 촬상 대상(107)에 입자 형상의 모양이 발생되어 있는 상태를 나타내고 있다.
도 6의 처리와 마찬가지로, 입자의 종횡 폭 2배 이상의 직사각형 영역(602)을 설정하고, 평균값화 처리를 행함으로써 흐림 처리를 행할 수 있다. 도 9는 도 8의 화상에 대해 흐림 처리를 행한 후의 화상을 도시하는 도면이다.
이상의 처리와 같이, 촬상 대상(107)의 표면 구조 혹은 소재에 따른 흐림 처리를 행함으로써, 보다 정밀도가 높은 결함 부위의 추출을 행할 수 있다. 또한, 실제로, 흐림 처리를 행하는 방법으로서, 미리 소정의 텍스쳐 패턴에 따른 직사각형 영역을 기억 장치에 기억해 두고, 유저가 텍스쳐 패턴을 선택함으로써, 제어 수단(105)이 적합한 직사각형 영역을 선택해도 된다.
(스텝 204) 스텝 204에서는, 제어 수단(105)이 영역 추출 수단으로서 기능하고, 촬상 대상(107)의 표면의 화상으로부터 결함 부위 영역의 추출을 행한다. 스텝 203의 처리에 의해 촬상 대상(107)의 화상은 흐림 처리되어 있다. 따라서, 미리 설정된 이상의 휘도값의 변화가 있는 경계를 추출함으로써, 텍스쳐 패턴을 결함 부위로서 오검출하지 않고, 결함 부위의 경계의 추출을 행할 수 있다.
또한, 미리 결함 부위 영역의 크기 및 형상을 알고 있는 경우에는, 상기 스텝 203의 처리를 행하지 않고 결함 부위의 추출 처리를 행해도 된다. 예를 들어, 촬상 대상(107) 상에 있어서, 미리 설정된 값 이상의 휘도값의 변화가 있는 영역의 경계를 모두 추출한다. 그리고, 미리 알고 있는 결함 부위 영역의 크기 혹은 형상과, 추출된 영역의 일치도를 산출한다. 여기서, 일치도라 함은, 예를 들어 면적의 차 등에 기초하여 산출되는 2개의 영역의 형상의 상이도를 정량화한 것이다. 영역 형상의 일치도의 산출 방법에 대해서는 다양한 방법이 제안되어 있기 때문에, 여기서는 상세한 설명은 생략한다. 상기 처리에 의해 일치도를 산출하고, 가장 일치도가 큰 영역을 결함 부위 영역으로서 설정한다.
(스텝 205) 스텝 205에서는, 제어 수단(105)이 스텝 202에서 취득된 화상 각각에 대해 평가값을 산출한다. 여기서, 평가값이라 함은 결함 부위를 검출하기 위해 적합한 촬상 조건인지 여부를 정량화한 것이다. 평가값은 결함 부위 영역과 결함 부위 영역 이외의 영역의 콘트라스트에 기초하는 값이다. 여기서, 스텝 204에서 추출한 결함 부위의 면적을 A1, 결함 부위 영역 내의 콘트라스트 값을 Q1로 한다. 그리고, 스텝 204에서 추출한 결함 부위 이외의 영역의 면적을 A2, 스텝 204에서 추출한 결함 부위 이외의 영역의 콘트라스트 값을 Q2로 하면, 평가값 L은 이하의 식으로 나타낼 수 있다.
L=A1×Q1/A2×Q2
예를 들어, 결함 부위 영역의 흠집이 선명하게 화상에 나타나 있으면, 결함 부위 영역 내의 콘트라스트는 증가하고, 평가값 L이 커진다. 또한, 취득으로 된 화상에 따라서는, 결함 부위가 나타나 있지 않은 화상, 혹은 결함 부위가 거의 나타나 있지 않은 화상도 있다. 이 경우, 결함 부위 영역의 면적은 작아지므로 평가값은 낮아진다.
따라서, 상기 처리에 의해 산출한 평가값 L이 높을수록, 결함 부위를 추출하기 위해서는 보다 좋은 촬상 조건이라 간주할 수 있다.
평가값 L을 구하는 식은 상기 식에 한정되는 것은 아니며, 결함 부위 영역과 결함 부위 영역 이외의 영역과의 콘트라스트의 비를 반영한 것이면, 어떤 것이어도 된다.
또한, 외관 검사기의 연산 처리 성능에 따라서는, 평가값으로서, 보다 간단하게, 스텝 204에서 추출한 결함 부위 영역 내에 있어서의 휘도값의 절대값의 총합을 사용해도 된다.
(스텝 206) 스텝 206에서는, 제어 수단(105)이 스텝 205에서 산출된 평가값에 기초하여 외관 검사에 적합한 촬상 조건을 구한다.
도 10은 촬상 조건의 하나인 조명광의 강도와, 평가값의 대응 관계를 나타낸 도면이다.
도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, L1과 같이 조명 강도가 낮은 경우, 촬상 대상(107) 전체가 어두운 화상이 되어, 결함 부위와 결함 부위 이외의 영역과의 콘트라스트의 대비가 불명확해진다. 따라서, 결함 부위와 결함 부위 이외의 영역과의 콘트라스트의 대비가 명확해지지 않으며, 평가값은 낮아진다.
또한, L7과 같이 조명 강도가 지나치게 높은 경우, 화상 중의 음영이 발생하기 어려워진다. 또한, 촬상 수단의 촬상 가능한 휘도 범위를 초과하게 되어, 결함 부위와 결함 부위 이외의 영역과의 콘트라스트의 대비가 명확하지 않게 된다. 따라서, 조명 강도가 지나치게 높은 경우도 평가값이 낮아진다.
도 10에서는, 조명광의 강도 L5까지는 평가값이 상승 경향에 있고, 조명 조건 L6부터 평가값이 저하 경향이 된다. 따라서, 조명 조건 L5와 조명 조건 L6 사이에 평가값이 최대가 되는 조명 조건이 있을 것이다. 제어 수단(105)은 조명 조건 L5와 조명 조건 L6 사이의 어느 한 조명 조건을 설정하면, 보다 좋은 외관 검사를 행할 수 있는 것을 모니터 등의 표시 장치에 제시한다. 외관 검사를 행하는 유저는 표시를 확인함으로써, 외관 검사에 적합한 촬상 조건을 확인할 수 있다. 이상, 제어 수단(105)은 소정의 시간 간격으로 촬상 조건을 구하는 제1 제어 수단으로서 기능하였지만, 유저가 보다 정확한 촬상 조건을 구하는 지시를 행한 경우, 스텝 202로 처리를 복귀하여 처리를 행한다.
이때, 제어 수단(105)은 보다 정확한 촬상 조건을 구하기 위한 제2 제어 수단으로서 기능하고, 촬상 조건을 변경하는 범위를 조명 조건 L5부터 조명 조건 L6까지의 사이에 한정하고, 스텝 202에 있어서의 촬상의 시간 간격을 보다 좁게 한다. 시간 간격을 좁게 함으로써, 보다 고정밀도로 평가값이 높은 조명광의 강도를 검출할 수 있다. 예를 들어, 도 6의 L51, L52, L53에서 평가값을 산출함으로써, 보다 평가값이 높은 L52의 조명광의 강도를 검출할 수 있다. 이상과 같이, 처음에 대략적인 제1 시간 간격으로 평가값을 산출하고, 평가값이 증가 경향으로부터 감소 경향으로 바뀌는 범위에서, 좁은 제2 시간 간격으로 평가값을 산출함으로써, 고속으로 평가값이 높은 조명광의 강도를 검출할 수 있다. 제어 수단(105)은 촬상 조건 설정 수단으로서 기능하고, 이상 도 2의 처리에서 얻어진 촬상 조건을 외관 검사를 행할 때의 촬상 조건으로서 설정한다.
도 2의 처리에 의해 설정된 촬상 조건을 이용하여, 도 1의 촬상 장치를 외관 검사기로서 기능시키면, 보다 검출 정밀도가 높은 검사를 행할 수 있다.
또한, 상기 처리에서는, 주로 촬영 조건으로서 조명광의 강도를 사용하였지만, 촬상 수단(103), 촬상 대상(107), 조명 수단(102), 각각의 상대 위치 등에 대해서도 마찬가지의 처리를 행할 수 있다.
또한, 상기 스텝 206의 처리에서는, 유저의 지시에 기초하여 촬상의 시간 간격을 좁게 하여, 스텝 202로부터의 처리를 다시 행하였다. 그러나, 예를 들어 미리 설정된 횟수만큼 스텝 206으로 복귀되는 처리로 해도 된다. 미리 설정된 횟수만큼 스텝 206으로 복귀되는 처리를 행함으로써, 유저의 부하를 늘리지 않고, 적절한 촬상 조건을 용이하게 검출할 수 있다.
(제2 실시 형태)
제1 실시 형태에서는, 도 3의 UI(301)를 사용하여, 유저의 지시에 기초하여 2차원의 탐색 영역(303)의 설정을 행하였다. 본 실시 형태에서는, 도 2의 스텝 201에서 3차원의 탐색 영역(303)의 설정을 행한다. 도 2의 스텝 201 이외의 처리는, 제1 실시 형태의 처리와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
도 11은 본 실시 형태에 있어서의 탐색 영역을 설정하기 위한 UI(유저 인터페이스)를 도시한 도면이다.
처음에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 촬상 대상(107)에 대해 탐색 영역(303)을 설정한다. 다음에, 도 11과 다른 방향으로부터 촬상 대상(107)을 관찰한 경우의 촬상 대상(107)에 대해 탐색 영역(303)을 설정한다.
도 12와 도 13은, 도 11과 다른 방향으로부터 촬상 대상(107)을 관찰한 경우를 도시하는 도면이다.
도 12는 촬상 대상(107)을 측면으로부터 관찰한 경우를 도시하는 도면이며, 탐색 영역(303)이 촬상 대상(107)을 횡단하도록 설정되어 있다.
도 13은 촬상 대상(107)을 배면으로부터 관찰한 경우를 도시하는 도면이며, 탐색 영역(303)이 촬상 대상(107)의 전체 영역을 덮도록 설정되어 있다.
이상 설명한 바와 같이 복수의 이차원 탐색 영역을 설정함으로써, 3차원 탐색 영역을 설정할 수 있다. 구체적으로는, 3차원 좌표 상에 복수의 이원 탐색 영역을 설정하고, 이원 탐색 영역이 설정되어 있지 않은 공간은 설정된 이차원 탐색 영역을 보완함으로써 탐색 영역을 설정한다.
제1 실시 형태에서는 다양한 방향으로부터의 촬상을 행하기 위해 탐색 영역(303)의 재구성을 행하였지만, 본 실시 형태에서는 3차원의 탐색 영역(303)을 설정함으로써, 재구성의 처리가 불필요해진다.
또한, 도 11의 제외 영역(1102)에 도시된 바와 같이, 유저의 지시에 기초하여, 모양이나 로고 마크 등의 명백하게 결함 부위 영역은 아니지만 결함 부위 영역으로서 오검출될 우려가 있는 제외 영역(1102)을 설정해도 된다. 제외 영역(1102)은 도 2의 처리 플로우에서는 참조되지 않는 영역이다. 제외 영역(1102)을 설정함으로써, 제외 영역(1102)을 결함 부위 영역으로서 오검출하는 일이 없어지고, 결함 부위 영역의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제외 영역(1102)의 처리를 행할 필요가 없기 때문에, 처리를 고속화할 수 있다.
본 발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고, 다양한 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 공개하기 위해 이하의 청구항을 첨부한다.
본원은, 2007년 6월 29일 제출된 일본 특허 출원 제2007-172749를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 그 기재 내용 전체를 여기에 원용한다.
101: 탐색 범위 설정 수단
102: 조명 수단
103: 촬상 수단
104: 구동 수단
105: 제어 수단
106: 화상 기록 수단
107: 촬상 대상

Claims (18)

  1. 촬상 대상을 촬상하여 촬상 화상을 취득하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 수단에 의한 촬상시에 상기 촬상 대상을 조명하는 조명 수단과,
    촬상 대상을 촬상할 때의 촬상 조건을 변경하는 촬상 조건 변경 수단과,
    상기 촬상 수단에서 취득된 촬상 화상의 콘트라스트에 관한 정보를 평가값으로서 산출하는 산출 수단과,
    상기 촬상 조건 변경 수단에게 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 제1 시간 간격마다 상기 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제1 제어 수단과,
    상기 촬상 조건 변경 수단에게 상기 제1 제어 수단에서 얻어진 평가값이 증가로부터 감소로 바뀌는 범위에서 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 상기 제1 시간 간격보다 좁은 제2 시간 간격마다 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제2 제어 수단과,
    상기 제2 제어 수단에서 얻어진 평가값에 기초하여 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 촬상 조건은 상기 조명 수단의 조명광의 강도, 상기 촬상 수단과 상기 촬상 대상과 상기 조명 수단의 상대 위치 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 촬상 대상은 결함 부위 영역을 갖고,
    상기 산출 수단은 상기 촬상 화상의 결함 부위 영역과 그 결함 부위 영역 이외의 영역의 콘트라스트의 높은 정도에 따른 평가값을 산출하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서, 유저의 지시에 기초하여 상기 촬상 대상의 결함 부위 영역을 추출하는 영역 추출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 산출 수단은 상기 촬상 화상의 콘트라스트의 낮은 정도에 따른 평가값을 산출하고,
    상기 제2 제어 수단은, 상기 제1 제어 수단에서 얻어진 평가값이 감소로부터 증가로 바뀌는 범위에서 상기 촬상 조건 변경 수단에게 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 상기 제1 시간 간격보다 좁은 제2 시간 간격마다 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 촬상 대상을 촬상하여 촬상 화상을 취득하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 대상의 표면 구조에 따라서 상기 촬상 수단에 의해 취득된 촬상 화상 상의 결함 부위 영역을 강조하는 강조 처리 수단과,
    상기 결함 부위 영역이 강조된 촬상 화상에 기초하여 상기 촬상 수단의 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 강조 처리 수단은 상기 촬상 대상의 표면 구조에 따라서 상기 촬상 화상을 구성하는 화소의 근방 영역을 설정하고, 해당 화소의 화소값을 해당 근방 영역 내의 평균 화소값으로 변경하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 결함 부위 영역이 강조된 촬상 화상의 콘트라스트에 관한 정보를 평가값으로서 산출하고, 그 산출된 평가값에 기초하여 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 촬상 조건은 상기 조명 수단의 조명광의 강도, 상기 촬상 수단과 상기 촬상 대상과 상기 조명 수단의 상대 위치 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 촬상 대상의 표면 구조는 상기 촬상 대상의 표면의 형상 혹은 소재인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  11. 촬상 대상을 촬상하여 촬상 화상을 취득하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 수단에 의한 촬상시에 상기 촬상 대상을 조명하는 조명 수단과,
    상기 촬상 대상을 촬상할 때의 촬상 조건을 변경하는 촬상 조건 변경 수단과,
    상기 촬상 대상의 표면 구조에 따라서 상기 촬상 화상 상의 결함 부위 영역을 강조하는 강조 처리 수단과,
    상기 결함 부위 영역이 강조된 촬상 화상의 콘트라스트에 관한 정보로서 평가값을 산출하는 산출 수단과,
    상기 촬상 조건 변경 수단에게 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 제1 시간 간격마다 상기 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제1 제어 수단과,
    상기 촬상 조건 변경 수단에게 상기 제1 제어 수단에서 얻어진 평가값이 증가로부터 감소로 바뀌는 범위에서 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 상기 제1 시간 간격보다 좁은 제2 시간 간격마다 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제2 제어 수단과,
    상기 제2 제어 수단에서 얻어진 평가값에 기초하여 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촬상 조건 설정 수단에서 설정된 촬상 조건을 이용하여, 상기 촬상 대상의 외관 검사를 행하는 외관 검사 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  13. 촬상 수단에게 촬상 대상을 촬상하게 하여 촬상 화상을 취득하는 촬상 공정과,
    상기 촬상 수단에 의한 촬상시에 조명 수단에게 상기 촬상 대상을 조명하게 하는 조명 공정과,
    촬상 조건 변경 수단이 상기 촬상 대상을 촬상할 때의 촬상 조건을 변경하는 촬상 조건 변경 공정과,
    산출 수단이 상기 촬상 수단에서 취득된 촬상 화상의 콘트라스트에 관한 정보로서 평가값을 산출하는 산출 공정과,
    제1 제어 수단이, 상기 촬상 조건 변경 수단에게 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 제1 시간 간격마다 상기 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제1 제어 공정과,
    제2 제어 수단이, 상기 촬상 조건 변경 수단에게 상기 제1 제어 공정에서 얻어진 평가값이 증가로부터 감소로 바뀌는 범위에서 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 상기 제1 시간 간격보다 좁은 제2 시간 간격마다 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제2 제어 공정과,
    상기 제2 제어 공정에서 얻어진 평가값에 기초하여 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  14. 촬상 수단에게 촬상 대상을 촬상하게 하여 촬상 화상을 취득하는 촬상 수단과,
    강조 처리 수단이 상기 촬상 대상의 표면 구조에 따라서 상기 촬상 수단에 의해 취득된 촬상 화상 상의 결함 부위 영역을 강조하는 강조 처리 공정과,
    촬상 조건 설정 수단이 상기 결함 부위 영역이 강조된 촬상 화상에 기초하여 상기 촬상 수단의 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  15. 촬상 수단에게 촬상 대상을 촬상하게 하여 촬상 화상을 취득하는 촬상 공정과,
    상기 촬상 수단에 의한 촬상시에 조명 수단에게 상기 촬상 대상을 조명하게 하는 조명 공정과,
    촬상 조건 변경 수단이 상기 촬상 대상을 촬상할 때의 촬상 조건을 변경하는 촬상 조건 변경 공정과,
    강조 처리 수단이 상기 촬상 대상의 표면 구조에 따라서 상기 촬상 화상 상의 결함 부위 영역을 강조하는 강조 처리 공정과,
    산출 수단이 상기 결함 부위 영역이 강조된 촬상 화상의 콘트라스트에 관한 정보로서 평가값을 산출하는 산출 공정과,
    제1 제어 수단이, 상기 촬상 조건 변경 수단에게 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 제1 시간 간격마다 상기 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제1 제어 공정과,
    제2 제어 수단이, 상기 촬상 조건 변경 수단에게 상기 제1 제어 수단에서 얻어진 평가값이 증가로부터 감소로 바뀌는 범위에서 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 상기 제1 시간 간격보다 좁은 제2 시간 간격마다 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제2 제어 공정과,
    촬상 조건 설정 수단이 상기 제2 제어 수단에서 얻어진 평가값에 기초하여 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  16. 컴퓨터를,
    촬상 대상을 촬상하여 촬상 화상을 취득하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 수단에 의한 촬상시에 상기 촬상 대상을 조명시키는 조명 수단과,
    상기 촬상 대상을 촬상할 때의 촬상 조건을 변경하는 촬상 조건 변경 수단과,
    상기 촬상 수단에서 취득된 촬상 화상의 콘트라스트에 관한 정보로서 평가값을 산출하는 산출 수단과,
    상기 촬상 조건 변경 수단에게 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 제1 시간 간격마다 상기 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제1 제어 수단과,
    상기 촬상 조건 변경 수단에게 상기 제1 제어 수단에서 얻어진 평가값이 증가로부터 감소로 바뀌는 범위에서 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 상기 제1 시간 간격보다 좁은 제2 시간 간격마다 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제2 제어 수단과,
    상기 제2 제어 수단에서 얻어진 평가값에 기초하여 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 수단으로서 기능시키기 위한 프로그램.
  17. 컴퓨터를,
    촬상 대상을 촬상하여 촬상 화상을 취득하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 대상의 표면 구조에 따라서 상기 촬상 수단에 의해 취득된 촬상 화상 상의 결함 부위 영역을 강조하는 강조 처리 수단과,
    상기 결함 부위 영역이 강조된 촬상 화상에 기초하여 상기 촬상 수단의 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치로서 기능시키기 위한 프로그램.
  18. 컴퓨터를,
    촬상 대상을 촬상하여 촬상 화상을 취득하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 수단에 의한 촬상시에 상기 촬상 대상을 조명하는 조명 수단과,
    상기 촬상 대상을 촬상할 때의 촬상 조건을 변경하는 촬상 조건 변경 수단과,
    상기 촬상 대상의 표면 구조에 따라서 상기 촬상 화상 상의 결함 부위 영역을 강조하는 강조 처리 수단과,
    상기 결함 부위 영역이 강조된 촬상 화상의 콘트라스트에 관한 정보로서 평가값을 산출하는 산출 수단과,
    상기 촬상 조건 변경 수단에게 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 제1 시간 간격마다 상기 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제1 제어 수단과,
    상기 촬상 조건 변경 수단에게 상기 제1 제어 수단에서 얻어진 평가값이 증가로부터 감소로 바뀌는 범위에서 촬상 조건을 변경하게 하고, 상기 촬상 수단에게 상기 제1 시간 간격보다 좁은 제2 시간 간격마다 촬상 대상을 촬상하게 하며, 상기 산출 수단에게 촬상 화상의 평가값을 산출하게 하는 제2 제어 수단과,
    상기 제2 제어 수단에서 얻어진 평가값에 기초하여 촬상 조건을 설정하는 촬상 조건 설정 수단으로서 기능시키기 위한 프로그램.
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