JP2000207557A - 位置ずれ量計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計測対象品の汚れや照明ムラがあっても、そ
れらの影響を受け難く信頼性の高い位置ずれ量計測がで
き、しかも処理時間を低減させることができる位置ずれ
量計測方法を提供する。 【解決手段】 基準画像２から抽出した全ての基準エッ
ジ点５、計測対象品を撮像して得た入力画像１から抽出
した全てのエッジ点３それぞれの組合せについて、両エ
ッジ点３、５間の相対座標 (ｘ',ｙ')を求めて仮想平面
７にプロットする毎に、プロットされる座標点 (ｘ',
ｙ')のカウント値Ｅ (ｘ',ｙ')を１ずつカウントアップ
して仮想変換画像８を得て、この仮想変換画像８を平滑
化し、平滑化した仮想変換画像９内で最大のカウント値
Ｆmax を持つ座標点Ａの座標 (ｘ'max,ｙ'max) をもっ
て計測対象品の位置ずれ量 (ｘ'max ,ｙ'max) とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板やウエハ
基板などの計測対象品を、平面方向に正確に位置決めす
るために用いられる位置ずれ量計測方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】表面に画像パターンが形成されている回
路基板などの計測対象品を、画像処理にて位置決めする
ために用いられる位置ずれ量計測方法として、画像処理
のテンプレートマッチング法を利用するものが従来から
知られている。この方法は、図１、図１１、図１２に示
すように、パターン照合の基準となる基準画像２をテン
プレート１０としてメモリーに登録しておき、このテン
プレート１０を計測対象品の入力画像１上でラスター走
査させながら、テンプレート１０と入力画像１との照合
を行い、入力画像１中のどの位置にテンプレート１０と
ほぼ合致するパターンがあるかを求めるものである。テ
ンプレート１０には、手本となる基準対象品の全画像の
内で、パターンに特徴があって他の部分と区別でき位置
も特定できる部分の画像が選ばれる。

【０００３】従来の位置ずれ量計測方法の一例は、先
ず、基準対象品の参照範囲を撮像し、例えば横３２画素
×縦３２画素の各画素点が持つデジタルデータ（例えば
濃度データ）で構成されるテンプレート１０としてメモ
リーに登録しておく。計測時には、計測対象品の対象範
囲を撮像し、例えば横５００画素×縦５００画素の各画
素点が持つデジタルデータで構成される入力画像１をメ
モリーに格納する。次いで、テンプレート１０を入力画
像１上でソフトウエア的にラスター走査して、１ドット
ずつずらす毎に逐一テンプレート１０とこのテンプレー
ト１０が重なっている部分の入力画像１との合致度合い
を下記のテンプレート残差Ｒで評価し、テンプレート残
差Ｒが最小になる走査位置をもって、計測対象品の位置
を検出する。

【０００４】テンプレート１０の基準点（ｉ＝０，ｊ＝
０）の走査位置が入力画像１上のある座標（ｘ，ｙ）に
あるときのテンプレート残差Ｒ（ｘ，ｙ）は、テンプレ
ート１０の全点の値Ｔとそれぞれの点が重なっている入
力画像１上の画素点の値Ｐとの差の絶対値の合計を式
(1) にて算出する。

【０００５】

【数１】

【０００６】ここで、（ｉ，ｊ）はテンプレート１０上
の座標を、Ｔ（ｉ，ｊ）はテンプレート１０上の座標
（ｉ，ｊ）におけるテンプレート１０のデータ値を、Ｐ
（ｘ，ｙ）は入力画像１上の座標（ｘ，ｙ）における入
力画像１のデータ値を、それぞれ示す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
位置ずれ量計測方法では、式(1) から判るように、テン
プレート１０内の全ての点のデータ値Ｔ（ｉ，ｊ）がそ
れぞれ対応する入力画像１上の画素点の値Ｐ（ｘ，ｙ）
に十分に近い値にならなければ、テンプレート残差Ｒは
十分に小さい値とならない。すなわち、計測対象品の全
体あるいは部分の反射率がばらついたり、照明による計
測対象品の全体あるいは部分の照度が変動したりする
と、テンプレート１０がパターンの合致した走査位置に
あってもテンプレート残差Ｒは十分に小さい値とならな
い。すなわち、計測対象品の表面の曇りなどの汚れや照
明ムラなどがあると、それらの影響を大きく受けて、パ
ターンがほぼ合致する走査位置を検出できないこともあ
り、位置ずれ量計測の信頼性が高くないという問題があ
る。

【０００８】また、式(1) のテンプレート残差Ｒ（ｘ，
ｙ）の計算を、入力画像１上のほぼ全座標点毎に行うの
で、１枚の回路基板の位置ずれ量計測に膨大な計算処理
を必要とし、大きな処理時間を要するという問題があ
る。すなわち、Ｐ−Ｔという引き算処理だけにかぎって
も、その計算処理数は、ほぼ入力画像１の全画素数と基
準画像２の全画素数との積という膨大な数（数億）にな
る。

【０００９】本発明は、上記問題に鑑み、計測対象品の
汚れや照明ムラがあっても、それらの影響を受け難く信
頼性の高い位置ずれ量計測ができ、しかも処理時間を低
減させることができる位置ずれ量計測方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、計測対象品を撮像して得た入力画像と、画
像照合および位置の基準となる基準画像とに基づいて計
測対象品の位置ずれ量を求める位置ずれ量計測方法にお
いて、基準画像から基準エッジ点を抽出し、抽出した全
ての基準エッジ点からなるマスター画像を登録してお
き、計測対象品の対象範囲を撮像し、撮像した入力画像
からエッジ点を抽出し、抽出した全てのエッジ点からな
るエッジ抽出画像を格納し、前記マスター画像の全基準
エッジ点それぞれと前記エッジ抽出画像の全エッジ点そ
れぞれとの組合せについて両エッジ点間の相対座標を求
め、求めた相対座標を仮想平面にプロットする毎に、プ
ロットされる座標点のカウント値を１ずつカウントアッ
プして仮想変換画像を得た後、この仮想変換画像を平滑
化し、平滑化した仮想変換画像内で最大のカウント値を
持つ座標点を特定し、特定した座標点の座標をもって計
測対象品の位置ずれ量とすることを特徴とする。

【００１１】本発明の位置ずれ量計測方法によれば下記
の作用を営むことができる。先ず、マスター画像のある
一つの基準エッジ点とエッジ抽出画像の全エッジ点それ
ぞれとの間の相対座標を仮想平面にプロットすると、前
記一つの基準エッジ点に適合する一つのエッジ点による
プロット点を含めエッジ抽出画像の全エッジ点群による
あるプロット点群が仮想平面上に分布する（図６のプロ
ット点群８ａ参照）。

【００１２】次いで、マスター画像の別の基準エッジ点
の１点毎にそれぞれ互いに異なった前記のようなプロッ
ト点群が仮想平面上に分布する（図６のプロット点群８
ｂ、８ｃ参照）。さて、前記の多数のそれぞれ異なった
プロット点群の中には、それぞれの基準エッジ点に適合
する一つのエッジ点によるプロット点がそれぞれ１点存
在し、それらのプロット点は全てマスター画像とエッジ
抽出画像との相対座標とほぼ同じ相対座標を示すはずで
ある（図６、図７の点Ａ参照）。従って、マスター画像
の全基準エッジ点それぞれとエッジ抽出画像の全エッジ
点それぞれとの組合せについて両エッジ点間の相対座標
を求め、求めた相対座標を仮想平面にプロットする毎
に、プロットされる座標点のカウント値を１ずつカウン
トアップして仮想変換画像を得ると、前記の多数のそれ
ぞれ異なったプロット点群が仮想平面上に重ね合わされ
るので、マスター画像とエッジ抽出画像との相対座標点
およびその近傍のカウント値が大きな値となるかあるい
は相対座標点の近傍にプロット点が密集する（図７、図
８の点Ａ参照）。そして、仮想変換画像を適正に平滑化
すると、マスター画像とエッジ抽出画像との相対座標点
またはその極近傍の点が最大のカウント値を示すはずで
ある（図１０の点Ａ参照）。従って、平滑化した仮想変
換画像内で最大のカウント値Ｆmax を持つ座標点Ａを特
定し、特定した座標点Ａの座標 (ｘ'max ,ｙ'max) をも
って計測対象品の位置ずれ量 (ｘ'max ,ｙ'max) とする
ことができる（図１０参照）。また、マスター画像の全
基準エッジ点それぞれとエッジ抽出画像の全エッジ点そ
れぞれとの全組合せ数は、マスター画像の横また縦画素
数と入力画像の横また縦画素数との積程度の次数である
ので、従来のテンプレートマッチング法に比べて、はる
かに少ない演算処理数で位置ずれ量計測ができ、処理時
間を低減させることができる。

【００１３】また、計測対象品の入力画像からエッジ点
を検出するので、入力画像のある点における値の絶対値
の変動の影響をほとんど受けず、計測対象品の汚れや照
明ムラがあっても、それらの影響を受け難く信頼性の高
い位置ずれ量計測ができる。

【００１４】マスター画像は、手本となる基準対象品の
参照範囲を撮像し、マトリクス状に分布した各画素点が
デジタルデータを持っている基準画像として取込み、前
記マトリクスの各画素点毎に前記デジタルデータを少な
くとも前記マトリクスの一方向に微分し、各画素点毎に
得られた微分値の絶対値が少なくとも一方向の両隣接画
素点の微分値の絶対値より大となる画素点を基準エッジ
点として抽出してなる全基準エッジ点からなり、エッジ
抽出画像は、計測対象品の対象範囲を撮像し、マトリク
ス状に分布した各画素点がデジタルデータを持っている
入力画像として取込み、前記マトリクスの各画素点毎に
前記デジタルデータを少なくとも前記マトリクスの一方
向に微分し、微分値の絶対値が少なくとも一方向の両隣
接画素点の微分値の絶対値より大となる画素点をエッジ
点として抽出してなる全エッジ点からなるように構成す
ると、デジタルデータを微分方向に接続した曲線の変曲
点のみを有効にエッジ点として抽出するので、抽出され
るエッジ点の数を最小に抑えることができ、より少ない
演算処理で位置ずれ量計測ができる。また、マスター画
像もエッジ抽出画像も共に対象品を撮像して得た画像を
同様に処理して得られるので、マスター画像とエッジ抽
出画像とを互いに同様の撮像条件および処理手順で得る
ことができ、マスター画像とエッジ抽出画像との対応部
分の一致度合いを高くでき、より信頼性の高い位置ずれ
量計測ができる。

【００１５】マスター画像の全基準エッジ点それぞれと
エッジ抽出画像の全エッジ点それぞれとの組合せについ
て両エッジ点間の相対座標を求め、求めた相対座標を仮
想平面にプロットする毎に、プロットされる座標点のカ
ウント値を、その座標点に対応する前記エッジ抽出画像
のエッジ点の微分値の絶対値に基づいてカウントアップ
して仮想変換画像を得るように構成すると、仮想平面に
プロットされる点のカウント値を、対応するエッジ点の
微分値の絶対値の大きさを考慮してカウントアップする
ようにできるので、くっきりしたエッジ点をより顕著に
抽出することができ、計測対象品の汚れや照明ムラの影
響をより受け難く、さらに信頼性の高い位置ずれ量計測
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て以下に説明する。

【００１７】本発明の位置ずれ量計測方法の一実施形態
は、図１〜図１０に示すように、第１工程で計測対象品
（回路基板）を撮像した入力画像１をエッジ抽出して得
たエッジ抽出画像４と、第２工程で画像照合および位置
の基準となる基準画像２をエッジ抽出して得たマスター
画像６とを、続く第３工程〜第５工程の画像処理を経
て、最終的に計測対象品の位置ずれ量 (ｘ'max ,ｙ'ma
x) を求めるものである。以下にそれらの工程を説明す
る。

【００１８】第１工程は、先ず、基準対象品（手本とな
る良好な回路基板）の参照範囲をＣＣＤカメラで撮像
し、図１、図１１に示すようなマトリクス状に分布した
各画素点（ｉ，ｊ）がデジタルデータＴ（ｉ，ｊ）を持
っている基準画像２として取込む。

【００１９】次に、マトリクスの各画素点（ｉ，ｊ）毎
にデジタルデータＴ（ｉ，ｊ）を、図２に示す横微分演
算子Ｈ（ｕ，ｖ）および図３に示す縦微分演算子Ｖ
（ｕ，ｖ）でそれぞれ微分する。具体的な計算手順は、
図２に示す３×３ドットの横微分演算子Ｈ（ｕ，ｖ）を
基準画像２上のある座標（ｉ，ｊ）において重ね、横微
分演算子Ｈ（ｕ，ｖ）の９点の各ドットと基準画像２の
対応する点のデータ値との積を横微分演算子Ｈ（ｕ，
ｖ）内で合計（コンボリューション演算）した微分値Ｄ
_i （ｉ，ｊ）を求め、同様に図３に示す３×３ドットの
縦微分演算子Ｖ（ｕ，ｖ）でコンボリューション演算を
行った微分値Ｄ_j （ｉ，ｊ）を求める。

【００２０】次に、両微分値Ｄ_i （ｉ，ｊ）、Ｄ
_j （ｉ，ｊ）それぞれの絶対値の和Ｓ（ｉ，ｊ）を、Ｓ
（ｉ，ｊ）＝｜Ｄ_i （ｉ，ｊ）｜＋｜Ｄ_j （ｉ，ｊ）｜
として算出する。

【００２１】ここで、

【００２２】

【数２】

【００２３】次に、Ｓ（ｉ，ｊ）が、横方向Ｘまたは縦
方向Ｙの両隣接点よりも、予め定めた閾値Ｑ以上だけ大
となる点（ｉ，ｊ）、すなわち、 Ｓ（ｉ，ｊ）≧Ｓ (ｉ−１，ｊ)+ＱかつＳ（ｉ，ｊ）≧
Ｓ (ｉ＋１，ｊ)+Ｑ または、 Ｓ（ｉ，ｊ）≧Ｓ (ｉ，ｊ−１)+ＱかつＳ（ｉ，ｊ）≧
Ｓ (ｉ，ｊ＋１)+Ｑ となる全ての点（ｉ，ｊ）を基準エッジ点５として抽出
し、抽出した全ての基準エッジ点５からなるマスター画
像６を、メモリーに登録する。このマスター画像６は、
図４に示すように、基準画像２のエッジ要素である基準
エッジ点５が線状に分布してなるものである。この基準
エッジ点５の数は、基準画像２のパターンの複雑さなど
によるが、基準画像２の横画素数と縦画素数との和程度
の次数であり、本実施形態では数十個である。

【００２４】第２工程は、先ず、一枚の計測対象品の対
象範囲を撮像し、ＣＣＤカメラで撮像し、図１に示すよ
うなマトリクス状に分布した各画素点（ｘ，ｙ）がデジ
タルデータＰ（ｘ，ｙ）を持っている入力画像１として
取込む。

【００２５】次に、マトリクスの各画素点（ｘ，ｙ）毎
にデジタルデータＰ（ｘ，ｙ）を、上記の横微分演算子
Ｈ（ｕ，ｖ）および縦微分演算子Ｖ（ｕ，ｖ）でそれぞ
れ微分する。具体的な計算手順は、入力画像１上のある
座標（ｘ，ｙ）において横微分演算子Ｈ（ｕ，ｖ）でコ
ンボリューション演算した値Ｄ_x （ｘ，ｙ）を求め、同
様に縦微分演算子Ｖ（ｕ，ｖ）でコンボリューション演
算を行った値Ｄ_y （ｘ，ｙ）を求める。

【００２６】次に、両微分値Ｄ_x （ｘ，ｙ）、Ｄ
_y （ｘ，ｙ）それぞれの絶対値の和Ｓ（ｘ，ｙ）を、Ｓ
（ｘ，ｙ）＝｜Ｄ_x （ｘ，ｙ）｜＋｜Ｄ_y （ｘ，ｙ）｜
として算出する。

【００２７】ここで、

【００２８】

【数３】

【００２９】次に、Ｓ（ｘ，ｙ）が、横方向Ｘまたは縦
方向Ｙの両隣接点よりも、予め定めた上記閾値Ｑ以上だ
け大となる点（ｘ，ｙ）、すなわち、 Ｓ（ｘ，ｙ）≧Ｓ (ｘ−１，ｙ)+ＱかつＳ（ｘ，ｙ）≧
Ｓ (ｘ＋１，ｙ)+Ｑ または、 Ｓ（ｘ，ｙ）≧Ｓ (ｘ，ｙ−１)+ＱかつＳ（ｘ，ｙ）≧
Ｓ (ｘ，ｙ＋１)+Ｑ となる全ての点（ｘ，ｙ）をエッジ点として抽出し、抽
出した全てのエッジ点３からなるエッジ抽出画像４を、
メモリーに格納する。このエッジ点３の数は、入力画像
１の横画素数と縦画素数との和程度の次数であり、本実
施形態では数百個である。

【００３０】得られたエッジ抽出画像４は、図４に示す
ように、入力画像１のエッジ要素であるエッジ点３が線
状に分布しているもので、前記のマスター画像６にほぼ
合致する部分が、図４中のベクトルＧで示すように、最
終的に求めたい位置ずれ量だけマスター画像６から位置
ずれしているはずである。以下このベクトルＧのＸＹ成
分をソフトウエア的に求めていく。

【００３１】第３工程は、得られたマスター画像６の数
十個の全基準エッジ点５それぞれとエッジ抽出画像４の
数百個の全エッジ点３それぞれとの組合せについて両エ
ッジ点３、５間の相対座標を求め、求めた相対座標を仮
想平面７にプロットする。このとき、プロットする毎
に、プロットされる座標点 (ｘ',ｙ')のカウント値Ｅ
(ｘ',ｙ')を１ずつカウントアップして、図８に示す仮
想変換画像８を得る。この第３工程の手順を下記にさら
に詳述する。

【００３２】先ず、図５に示すように、マスター画像６
のある一つの基準エッジ点５に対するエッジ抽出画像４
の全エッジ点３の相対座標（ベクトルＫ_1,Ｋ_2,〜Ｋ_m の
ＸＹ成分）を仮想平面７にプロットすると、図６に示す
ように、前記一つの基準エッジ点５を原点Ｏ’として数
百個の点からなるエッジ抽出画像４と同一のプロット点
群８ａがプロットされる。

【００３３】同様に、数十個の別の各基準エッジ点５に
ついて前記の手順を行うと、図６、図７に示すように、
各基準エッジ点５を原点Ｏ’としかつエッジ抽出画像４
と同一のプロット点群（例えば８ｂ、８ｃ）が、数十個
互いに少しずつずれながら仮想平面７にプロットされ
る。そして、図８に示すように、一つのプロット点群を
プロットする毎に、各座標点 (ｘ',ｙ')においてプロッ
トが重なる場合に、その座標点 (ｘ',ｙ')のカウント値
Ｅ (ｘ',ｙ')を１ずつカウントアップする。なお、説明
の便宜のため、図８には実際よりずっと少ない数のプロ
ット点 (ｘ',ｙ')と小さいカウント値Ｅ (ｘ',ｙ')とを
示している。

【００３４】さて、点ＡをベクトルＧのＸＹ成分を座標
とする点とすると、各プロット点群（例えば８ａ、８
ｂ、８ｃ）には、点Ａ上または点Ａの近傍に、各基準エ
ッジ点５に対応するそれぞれ一つのエッジ点３による点
が存在するので、全部のプロット点群をプロットする
と、図６、図７に示すように、点Ａ上または点Ａの近傍
に数十個の点が集中してプロットされる。従って、図８
参照に示すように、点Ａ上または点Ａの近傍のカウント
値Ｅが他の部分よりも大きくなる。

【００３５】理想的には、仮想平面７の点Ａ上に数十個
の点が重なって点Ａのカウント値Ｅが最大になるのであ
るが、実際には、入力画像１の基準画像２に対応する部
分のパターンが、計測対象品のパターン形状のバラツキ
や撮像時の誤差などがあるために、基準画像２のパター
ンと完全に合致することは稀であるので、点Ａの近傍に
数十個の点が集中することが一般的である。この場合、
必ずしも点Ａのカウント値Ｅが最大にならないので、局
所的な平滑化処理を行って、カウント値Ｅが最も大きく
集中している部分の中心点を求めて、これを点Ａとする
方が精確となる。よって、点ＡのＸＹ成分を確定する前
に、さらに次の第４工程を行う。

【００３６】第４工程は、この仮想変換画像８を、全て
のプロット点 (ｘ',ｙ')毎に、図９に示す平滑化演算子
Ｂ（ｕ，ｖ）で平滑化する（図１０参照）。具体的な計
算手順は、仮想平面７上のプロットされた点 (ｘ',ｙ')
の値Ｆ (ｘ',ｙ')を、

【００３７】

【数４】

【００３８】として平滑化する。このとき、平滑化する
毎に、座標点 (ｘ',ｙ')のカウント値Ｆ（ｘ',ｙ')をカ
ウントアップして、図１０に示す平滑化した仮想変換画
像９を得る。これによって、仮想変換画像８の一つの各
プロット点 (ｘ',ｙ')のカウント値Ｅ (ｘ',ｙ')が中心
点 (ｘ',ｙ')に重みを持った３×３点の局所的範囲に平
滑化されて、前記の平滑化した仮想変換画像９が得られ
る。

【００３９】第５工程は、図１０の平滑化した仮想変換
画像９内を走査して、最大のカウント値Ｆmax を持つ座
標点Ａを特定し、特定した座標点ＡのＸＹ成分 (ｘ'max
,ｙ'max) をもって計測対象品の位置ずれ量 (ｘ'max ,
ｙ'max) とする。こうして、一枚の計測対象品の位置ず
れ量計測を終了する。

【００４０】２枚目以降の計測対象品の位置ずれ量計測
についても、上記第２〜第５工程の手順に従って最大の
カウント値Ｆmax を持つ座標点Ａを特定して、位置ずれ
量 (ｘ'max ,ｙ'max) を求めることができる。また、マ
スター画像６の全基準エッジ点５それぞれとエッジ抽出
画像４の全エッジ点３それぞれとの全組合せ数は、数十
個×数百個程度の次数であるので、従来のテンプレート
マッチング法に比べて、はるかに少ない演算処理で位置
ずれ量計測ができる。

【００４１】上記実施形態において、マスター画像６の
全基準エッジ点５それぞれとエッジ抽出画像４の全エッ
ジ点３それぞれとの組合せについて両エッジ点３、５間
の相対座標を求め、求めた相対座標を仮想平面７にプロ
ットするとき、プロットする毎に、プロットされる座標
点 (ｘ',ｙ')のカウント値Ｅ (ｘ',ｙ')を１ずつカウン
トアップする（図８参照）代わりに、このカウントアッ
プ量を座標点 (ｘ',ｙ')に対応するエッジ点（ｘ，ｙ）
の微分値Ｄ_x （ｘ，ｙ）、Ｄ_y （ｘ，ｙ）絶対値の和Ｓ
（ｘ，ｙ）として、カウントアップして仮想変換画像８
を得ると、くっきりした部分のエッジ点３を他のぼやけ
た部分のエッジ点３より顕著に抽出することができ、計
測対象品の汚れや照明ムラの影響をより受け難く、より
信頼性の高い位置ずれ量計測ができる。

【００４２】上記実施形態では、基準エッジ点５および
エッジ点３を検出するのに、基準画像２および入力画像
１を、横、縦微分演算子Ｈ、Ｖを用いて算出した微分値
Ｄ_i（ｉ，ｊ）、Ｄ_j （ｉ，ｊ）、およびＤ_x （ｘ，
ｙ）、Ｄ_y （ｘ，ｙ）それぞれの絶対値の和Ｓ（ｉ，
ｊ）およびＳ（ｘ，ｙ）がそれぞれ横方向Ｘまたは縦方
向Ｙの両隣接点よりも大となる点を検出するようにした
が、本発明はこれに限定されず、他の既知のエッジ検出
方法を用いてもよい。

【００４３】また上記実施形態では、手本となる基準対
象品を撮像して基準画像２を得たが、計測対称品のＣＡ
Ｄデータなどの設計データを用いて基準画像２を得ても
よい。

【００４４】

【発明の効果】本発明の位置ずれ量計測方法によれば下
記の効果を得ることができる。マスター画像の全基準エ
ッジ点それぞれとエッジ抽出画像の全エッジ点それぞれ
との組合せについて両エッジ点間の相対座標を求め、求
めた相対座標を仮想平面にプロットする毎に、プロット
される座標点のカウント値を１ずつカウントアップして
仮想変換画像を得ると、マスター画像とエッジ抽出画像
との相対座標点およびその近傍のカウント値が大きな値
となるかあるいは相対座標点の近傍にプロット点が密集
する。そして、その仮想変換画像を適正に平滑化する
と、マスター画像とエッジ抽出画像との相対座標点また
はその極近傍の点が最大のカウント値を示す。従って、
平滑化した仮想変換画像内で最大のカウント値を持つ座
標点を特定し、特定した座標点の座標をもって計測対象
品の位置ずれ量とすることができる。

【００４５】マスター画像の横また縦画素数と入力画像
の横また縦画素数との積程度の次数であるので、従来の
テンプレートマッチング法に比べて、はるかに少ない演
算処理数で位置ずれ量計測ができ、処理時間を低減させ
ることができる。

【００４６】また、計測対象品の入力画像からエッジ点
を検出するので、入力画像のある点における値の絶対値
の変動の影響をほとんど受けず、計測対象品の汚れや照
明ムラがあっても、それらの影響を受け難く信頼性の高
い位置ずれ量計測ができる。

【００４７】マスター画像は、基準対象品を撮像して得
た基準画像を各画素点毎に少なくとも一方向に微分し、
各画素点毎に得られた微分値の絶対値が少なくとも一方
向の両隣接画素点の微分値の絶対値より大となる画素点
を基準エッジ点として抽出してなる全基準エッジ点から
なり、エッジ抽出画像は、計測対象品を撮像して得た入
力画像を各画素点毎に少なくとも前記マトリクスの一方
向に微分し、微分値の絶対値が少なくとも一方向の両隣
接画素点の微分値の絶対値より大となる画素点をエッジ
点として抽出してなる全エッジ点からなるように構成す
ると、デジタルデータを微分方向に接続した曲線の変曲
点のみを有効にエッジ点として抽出するので、抽出され
るエッジ点の数を最小に抑えることができ、より少ない
演算処理で位置ずれ量計測ができる。また、マスター画
像もエッジ抽出画像も共に対象品を撮像して得た画像を
同様に処理して得られるので、マスター画像とエッジ抽
出画像とを互いに同様の撮像条件および処理手順で得る
ことができ、マスター画像とエッジ抽出画像との対応部
分の一致度合いを高くでき、より信頼性の高い位置ずれ
量計測ができる。

【００４８】マスター画像の全基準エッジ点それぞれと
エッジ抽出画像の全エッジ点それぞれとの組合せについ
て両エッジ点間の相対座標を仮想平面にプロットする毎
に、プロットされる座標点のカウント値を、その座標点
に対応する前記エッジ抽出画像のエッジ点の微分値の絶
対値に基づいてカウントアップして仮想変換画像を得る
ように構成すると、くっきりしたエッジ点をより顕著に
抽出することができ、計測対象品の汚れや照明ムラの影
響をより受け難く、さらに信頼性の高い位置ずれ量計測
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】入力画像と基準画像の一例を示す図。

【図２】横微分オペレータの一例を拡大して示す図。

【図３】縦微分オペレータの一例を拡大して示す図。

【図４】エッジ抽出画像の一部とマスター画像とを示す
図。

【図５】一つの基準エッジ点とエッジ点との位置関係を
示す図。

【図６】仮想変換画像の重ね合わせを説明する概念図。

【図７】仮想変換画像の一部を示す図。

【図８】カウント値を表示した仮想変換画像の一部を拡
大して示す図。

【図９】平滑化オペレータの一例を拡大して示す図。

【図１０】カウント値を平滑化した仮想変換画像の一部
を拡大して示す図。

【図１１】基準画像によるテンプレートの一例を示す
図。

【図１２】入力画像上のラスター走査を説明する概念
図。

【符号の説明】

１ 入力画像 ２ 基準画像 ３ エッジ点 ４ エッジ抽出画像 ５ 基準エッジ点 ６ マスター画像 ７ 仮想平面 ８ 仮想変換画像 ９ 平滑化した仮想変換画像 Ａ 求める位置ずれ量を座標とする点 Ｅ 仮想変換画像のカウント値 Ｆ 平滑化した仮想変換画像のカウント値 Ｆmax 平滑化した仮想変換画像の最大カウント値 Ｐ 入力画像のデジタルデータ Ｔ 基準画像（テンプレート）のデジタルデータ Ｘ 横方向 Ｙ 縦方向 ｘ，ｙ 入力画像上の座標 ｘ',ｙ' 仮想平面上の座標 ｘ'max ,ｙ'max 求める位置ずれ量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA01 BB02 CC01 CC19 DD06 FF04 JJ03 JJ26 QQ31 RR06 5B057 AA03 BA02 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB08 CB12 CB16 CC01 CE03 CE05 CE06 DA07 DB02 DB05 DB09 DC03 DC16 DC32

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測対象品を撮像して得た入力画像と、
   画像照合および位置の基準となる基準画像とに基づいて
   計測対象品の位置ずれ量を求める位置ずれ量計測方法に
   おいて、 基準画像から基準エッジ点を抽出し、抽出した全ての基
   準エッジ点からなるマスター画像を登録しておき、 計測対象品の対象範囲を撮像し、撮像した入力画像から
   エッジ点を抽出し、抽出した全てのエッジ点からなるエ
   ッジ抽出画像を格納し、 前記マスター画像の全基準エッジ点それぞれと前記エッ
   ジ抽出画像の全エッジ点それぞれとの組合せについて両
   エッジ点間の相対座標を求め、求めた相対座標を仮想平
   面にプロットする毎に、プロットされる座標点のカウン
   ト値を１ずつカウントアップして仮想変換画像を得た
   後、 この仮想変換画像を平滑化し、平滑化した仮想変換画像
   内で最大のカウント値を持つ座標点を特定し、特定した
   座標点の座標をもって計測対象品の位置ずれ量とするこ
   とを特徴とする位置ずれ量計測方法。
2. 【請求項２】 マスター画像は、手本となる基準対象品
   の参照範囲を撮像し、マトリクス状に分布した各画素点
   がデジタルデータを持っている基準画像として取込み、
   前記マトリクスの各画素点毎に前記デジタルデータを少
   なくとも前記マトリクスの一方向に微分し、各画素点毎
   に得られた微分値の絶対値が少なくとも一方向の両隣接
   画素点の微分値の絶対値より大となる画素点を基準エッ
   ジ点として抽出してなる全基準エッジ点からなり、 エッジ抽出画像は、計測対象品の対象範囲を撮像し、マ
   トリクス状に分布した各画素点がデジタルデータを持っ
   ている入力画像として取込み、前記マトリクスの各画素
   点毎に前記デジタルデータを少なくとも前記マトリクス
   の一方向に微分し、微分値の絶対値が少なくとも一方向
   の両隣接画素点の微分値の絶対値より大となる画素点を
   エッジ点として抽出してなる全エッジ点からなることを
   特徴とする請求項１記載の位置ずれ量計測方法。
3. 【請求項３】 マスター画像の全基準エッジ点それぞれ
   とエッジ抽出画像の全エッジ点それぞれとの組合せにつ
   いて両エッジ点間の相対座標を求め、求めた相対座標を
   仮想平面にプロットする毎に、プロットされる座標点の
   カウント値を、その座標点に対応する前記エッジ抽出画
   像のエッジ点の微分値の絶対値に基づいてカウントアッ
   プして仮想変換画像を得ることを特徴とする請求項２記
   載の位置ずれ量計測方法。