JPH10208066A

JPH10208066A - 被検査物のエッジライン抽出方法及びこの方法を用いた外観検査方法

Info

Publication number: JPH10208066A
Application number: JP9014405A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Shirasawa; 満白澤; Takeshi Masuda; 剛増田; Hajime Naohara; 肇直原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】金型や成形条件の違いで被検査物の輪郭が微妙
に相違する場合や、また被検査物の輪郭がコーナー部等
のように急激に方向の変化する部分についても、精度の
高い被検査物のエッジラインが得られるエッジライン抽
出方法とそのエッジラインをもとにする事によって、安
定したかつ精度の高い被検査物の欠陥の検出をする外観
検査方法を提供する。【解決手段】被検査物の原画像、微分絶対値画像、微分
方向値画像、エッジフラグ画像をもとにして、エッジ追
跡、エッジ接続によってエッジラインを抽出する。この
エッジラインを基本として、そのエッジラインと同形状
の検査ライン、エッジラインの内部の一方向あるいは直
交する方向の複数の等間隔の検査ライン等を用い、検査
ライン上の画素、その周りの画素の濃度、平均濃度、微
分絶対値、微分方向値、それらの総和等を適宜用い被検
査物の欠陥を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像入力装置によ
って撮像された被検査物の画像を、特殊な方法で画像処
理して正確なエッジラインを抽出する方法と、この抽出
方法を用いて、特にコーナー部等の識別が容易でないエ
ッジ周辺部に発生する欠け、ひび、汚れ、異物等の欠陥
を検出する外観検査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】被検査物の外観を撮影して得た２値画像
を処理を用いてエッジラインを検出し、そのエッジライ
ンをもとにして、被検査物の欠陥を検出する方法は、従
来より公知である。しかしながら、このような２値画像
を用いた方法では、２値画像を得るためのしきい値の設
定が困難であり、撮影条件によって、正確なエッジライ
ンが得難く、したがって、高い精度の検査は不可能であ
った。

【０００３】そこで、本出願人は、特公平７−１８８１
１号などにおいて、多階調のデジタル画像を微分処理し
て得たエッジラインをもとにした欠陥検査方法を提案し
た。この提案に係る欠陥検査方法は、被検査物の外観画
像情報を多階調に変換したデジタル画像をもとにして、
デジタル画像処理の各画素の微分絶対値をもとにしてエ
ッジ画像を得てから、更に探索ラインＳを設定し、その
探索ラインＳとエッジ画像に含まれる輪郭線Ｌ1とが交
差するエッジフラグ点（画素）Ｆを見付け、そのエッジ
フラグ点Ｆの前後の複数画素Ｓ1、Ｓ2、Ｒ1、Ｒ2をステ
ィックマスクとして抽出し、所定の演算処理を行って、
被検査物の内部に設定された探索ライン上に欠けや異物
などの欠陥部があるかどうかを検出するものである。

【０００４】図２３は、上記画像処理における基本手順
を示すフローチャート、図２４（ａ），（ｂ）は、この
手法を説明するもので、（ａ）において、Ｐ4はエッジ
画像、Ｓは探索ライン、Ｌ1は欠陥の輪郭線、Ｌ0は被検
査物の輪郭線を示しており、（ｂ）はスティックマスク
の原理説明図である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このスティックマスク
を用いた外観検査方法では、それ以前の２値画像に基づ
いて欠陥部を判定する方法が有していた欠陥部の濃度と
その周辺の濃度がしきい値に対して同じ領域に含まれて
いる場合に欠陥の識別ができないという問題を、欠陥部
近傍の濃度変化を解析することによって解決し、欠陥の
検出精度を向上させることが出来た。

【０００６】しかしながら、この方法では、同一品種で
あるが、金型や成形条件の違いで被検査物の輪郭が微妙
に相違する場合や、また被検査物の輪郭がコーナー部等
のように急激に方向の変化する部分については、画像処
理によって得られたエッジフラグ画像（上記従来例で
は、エッジ画像としている。）そのものが、被検査物の
実際の輪郭線を正確に反映していない場合が生じるた
め、被検査物の外観形状が小さくなり、更に外観に小さ
いバリがあったり、外観の輪郭に丸みを帯びているよう
な場合には、やはり安定した精度の高い欠陥の検出がで
きず、更に精度の高い外観検査方法が望まれていた。

【０００７】本発明は、上記問題点の解決を目的とし、
本発明者らによって鋭意検討の結果到達したものであ
り、被検査物を撮像し処理して得た原画像をもとにし
て、微分絶対値画像、微分方向値画像、エッジフラグ画
像をもとにして、画像の濃度の変化、その変化の方向な
どに注目してエッジ点を探索するという新規な手法を見
い出すことによって、より精度の高いエッジラインを得
ることのできる新しい被検査物のエッジライン抽出方法
と、その方法によって得られたエッジラインを基本とし
て、様々な検査ライン、検査領域、演算処理等を用い、
デジタル画像解析を施すことによって、精度が高く、か
つ安定した外観検査方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、被検査物を撮像し処理して得られた原
画像、その原画像を前処理して得られた微分絶対値画
像、あるいは微分方向値画像、及びその微分絶対値画像
をもとにして細線化処理、エッジフラグ延長処理により
得られたエッジフラグ画像をもとにして、さらに新しい
方法を用いることによってエッジラインを抽出する。

【０００９】その新しいエッジライン抽出の第１の方法
（請求項１）は、エッジフラグ画像において選んだエッ
ジフラグ点をエッジ追跡開始候補点とし、その周囲のエ
ッジフラグ点の微分絶対値の総和によりそのエッジ追跡
開始候補点をエッジ点とみなし、そのエッジ点を基準と
して、それに隣接しかつ微分絶対値が所定のしきい値を
越えている画素をつぎのエッジ点とし、さらにそのエッ
ジ点を基準として同様の処理を繰り返すことによりエッ
ジラインを抽出するものである。

【００１０】その新しいエッジライン抽出の第２の方法
（請求項２）は、エッジフラグ画像において微分絶対値
と微分方向値により選んだエッジフラグ点をエッジ点と
し、そのエッジ点を基準として、それに隣接し、微分絶
対値が所定のしきい値を越え、かつ微分方向値が所定の
範囲にあるる画素をつぎのエッジ点とし、さらにそのエ
ッジ点を基準として同様の処理を繰り返すことによりエ
ッジラインを抽出するものである。

【００１１】こうして得られたエッジラインを基本とし
て、そのエッジラインと同形状の検査ライン、エッジラ
インの内部の一方向あるいは直交する方向の複数の等間
隔の検査ラインを用い、検査ライン上の画素あるいはそ
の周りの画素の濃度、平均濃度、微分絶対値、微分方向
値、あるいはそれらの総和を適宜用い、また抽出された
エッジラインが一定間隔をもって互いに近接する２本の
エッジラインの場合には、その２本のエッジラインの間
に適宜検査領域を設定して、被検査物の欠陥を検出する
ものである。

【００１２】本発明として同時に提案される被検査物の
外観検査方法は、上記した第１、第２のエッジライン抽
出方法を用いて抽出されたエッジラインを基準として検
査ラインが設定された後、種々の手法が用いられ、被検
査物の欠陥が検出される。請求項３〜６は、第１、第２
のエッジライン抽出方法によって抽出されたエジライン
が１本である場合に適用され、請求項３では、抽出され
たエッジラインをもとにして設定した検査ライン上、あ
るいはその近隣画素を、公知の手法をもって解析し、欠
陥の有無が判断される。また、請求項４では、抽出され
たエッジラインを同じ形状の検査ラインを設定し、その
検査ライン上の近隣画素を公知の手法をもって解析し、
欠陥の有無が判断され、更に請求項５では、被検査物の
欠陥は、画素の濃度差、微分絶対値をもとに判断され
る。

【００１３】一方、請求項７〜１０は、第１、第２のエ
ッジライン抽出方法によって抽出されたエジラインが２
本になる場合に適用され、請求項７では、抽出された２
本のエッジラインの間に存在するすくなくとも１以上の
画素を、欠陥有無の判断にあたっての解析対象とするも
の、請求項８では、２本のエッジラインに含まれる領域
の画素のすべてを解析対象とするもの、請求項９では、
２本のエッジラインの間に中点検査ラインを設定し、そ
の中点検査ライン上の画素を解析対象とするもの、請求
項１０では、２本のエッジラインの間に、複数の検査ラ
インを設定して、その検査ライン上の画素を解析対象と
する手法を、それぞれ提案している。

【００１４】更に、請求項１１〜請求項１５は、第１、
第２のエッジライン抽出方法によって、抽出されたエッ
ジラインを基準にして、本発明者らの鋭意検討の結果、
知見した欠陥検出方法を提案している。すなわち、請求
項１１、１２は、被検査物のエッジライン上の欠陥と、
そのエッジラインを越えた外方の欠陥を同時に検出する
方法、請求項１３，１４は位相ずらしを用いた外観検査
方法、請求項１５は検査ライン上の画素を中心にして、
ウインドウを設定し、そのウインドウの平均濃度を相互
に比較して、欠陥を検出する方法を、それぞれ提案して
いる。

【００１５】本発明者によれば、以上に提案する方法で
被検査物の外観検査を行った結果、被検査物の欠陥の検
出精度が従来に比べ３〜５倍と格段に向上したことを知
見し、本発明方法を提案するに至ったものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】

［実施例１］実施例１では、第１のエッジライン抽出方
法を説明する。この方法では、図３に示すように、検査
対象物をテレビカメラ等の画像入力装置１により撮像
し、各画素の濃度をアナログ−デジタル変換部２におい
てデジタル信号に変換した後、前処理部３において以下
の前処理を行うことにより、アナログ−デジタル変換部
２により得られる原画像のほかに、微分絶対値画像、微
分方向値画像、エッジフラグ画像を得る。

【００１７】すなわち、検査対象物を含む空間領域を撮
像して得られる原画像Ｐ0は濃淡画像であって、図４
（ａ）に示すように、検査対象物Ｏ、欠陥Ｘ1、異物Ｘ2
などを含む画像となっている。この濃淡画像から検査対
象物Ｏの輪郭線等のエッジフラグを抽出する処理は、
「エッジは濃度変化が大きい部分に対応している」とい
う考え方を基本にしている。したがって、濃度を微分す
ることによってエッジフラグの抽出を行う。微分処理
は、図５に示すように、原画像Ｐ0を３×３画素の局所
並列ウインドウＷによって走査して行う。つまり、注目
する画素Ｅと、その画素Ｅの周囲の８画素（８近傍）Ａ
〜Ｄ，Ｆ〜Ｉとで局所並列ウインドウＷを形成し、局所
並列ウインドウＷ内の画素Ａ〜Ｉの濃度の縦方向の濃度
変化ΔＶと横方向の濃度変化ΔＨとを次式によって求
め、 ΔＶ＝（Ｄa＋Ｄb＋Ｄc）−（Ｄg＋Ｄh＋Ｄi） ΔＨ＝（Ｄa＋Ｄd＋Ｄg）−（Ｄc＋Ｄf＋Ｄi）さらに、微分絶対値|ｅ|と微分方向値∠ｅとを次式によ
って求めるのである。

【００１８】

【数１】

【００１９】

【数２】

【００２０】ただし、Ｄa〜Ｄiは対応する画素の濃度を
示している。また、ここでは濃度と言う場合、白の濃度
を表し、濃度が大きいほど明るいものとする。微分方向
値は、濃度の変化の方向、ここでは白から黒への変化の
方向を図６（ａ）に示すような１６進数の値によってき
めると、その値に「４」（角度では９０度）を加えた値
となる。たとえば、図６（ｂ）のような例の場合、この
図での濃度の変化方向は「０」であり、この図を処理す
ると図６（ｃ）のようなエッジフラグＱが得られ、その
エッジフラグＱの有する微分方向値は「４」となる。ま
た、図６（ｄ）の場合は、濃度の変化方向は「４」であ
り、微分方向値は「８」となる。

【００２１】「数１」「数２」の式から明らかなよう
に、微分絶対値|ｅ| は、原画像の注目する画素の近傍
領域における濃度の最大変化率を表し、微分方向値∠ｅ
は、同近傍領域における濃度の最大変化の方向に直交
する方向を表している。以上の演算を原画像Ｐ0 の全画
素について行うことにより、検査対象物Ｏの輪郭や欠陥
Ｘ1 、異物Ｘ2 等が存在しているような濃度変化が大き
い部分と、その変化の方向とを抽出することができる。
ここに、各画素の微分絶対値|ｅ|を表した画像を微分絶
対値画像Ｐ1、微分方向値∠ｅを表した画像を微分方向
値画像Ｐ2と呼ぶ。

【００２２】次に、細線化処理が施される。細線化処理
は、微分絶対値が大きいほど濃度変化が大きいことを表
している点に着目して行われる。すなわち、各画素の微
分絶対値を周囲の画素の微分絶対値と比較し、周囲の画
素よりも大きくなるものを連結していくことにより、１
画素の幅を有したエッジフラグを抽出する。図７に示
すように、各画素の位置をＸ−Ｙ座標で表し、微分絶対
値をＺ軸に取った微分絶対値立体模式像Ｐ5を考えれ
ば、細線化処理は、この曲面における稜線を求めること
に相当する。ここまでの処理により、微分絶対値の大小
にかかわらず、すべての稜線が抽出される。この段階で
得られている稜線には、ノイズ等による不要な小さな山
も含まれているから、図８に示すように、適宜しきい値
ＺＬを設定し、このしきい値ＺＬ以上の値のみを採用し
てノイズ成分を除去する。この処理で得られた画像は、
原画像のコントラストが不十分であるときや、ノイズが
多いようなときには、不連続線になりやすい。そこで、
エッジフラグ延長処理を行う。

【００２３】このエッジフラグ延長処理では、不連続線
の端点から始めて、注目する画素とその周囲の画素とを
比較し、次式で表される評価関数ｆ（ｅj）が最も大き
くなる方向に線を延長し、他の線の端点に衝突するまで
これを続ける。

【００２４】

【数３】

【００２５】ここに、∠ｅ0は中心画素（局所並列ウイ
ンドウＷのＥに相当する）の微分方向値であり、|ｅj|
、∠ｅj（j=1,2,3,4,5,6,7,8）は隣接画素（局所並列
ウインドウＷの８近傍に相当する）の微分絶対値、微分
方向値である。以上の処理により、図４（ｂ）に示すよ
うに、原画像において濃度変化が大きい部分をなぞるよ
うなエッジフラグ画像Ｐ3 が得られる。エッジフラグ画
像Ｐ3では、各線が検査対象物Ｏ、欠陥Ｘ1 、異物Ｘ2
等の輪郭線に相当するエッジフラグラインＬ0〜Ｌ2 を
表すものとみなせる。

【００２６】以上の前処理により、原画像Ｐ0、微分絶
対値画像Ｐ1（不図示）、微分方向値画像Ｐ2（不図
示）、エッジフラグ画像Ｐ3の４種類の画像が得られ、
各画像はそれぞれ原画像メモリ４、微分絶対値画像メモ
リ５、微分方向値画像メモリ６、エッジフラグ画像メモ
リ７に記憶される。原画像は、濃淡画像であって、濃度
は通常８ビットで表されるから、各画素における濃度ａ
は、０≦ａ≦２５５となる。また、微分絶対値画像の各
画素の値（すなわち、微分絶対値）ｂは、たとえば６ビ
ットで表され、０≦ｂ≦６３となり、微分方向値画像の
各画素の値（すなわち、微分方向値）ｃは、１６方向を
１６進数で表わしているので、０≦ｃ≦１５となる。エ
ッジフラグ画像については、線の有無のみであるから、
線となる画素は“１”、それ以外の画素は“０”として
表される。つまり、その値域は、｛０，１｝となる。

【００２７】本発明では、以上のような手順で生成され
たエッジフラグ画像をもとにして、以下のような手順に
よってデジタル画像解析を行い、エッジラインを抽出す
る。図１は第１の方法の処理の流れを示すフローチャー
トである。前処理についてはすでに説明したので省略す
る。まずエッジフラグ画像Ｐ3において、任意に走査ウ
インドウＷ1（図９参照）を設定する。ついで、この走
査ウインドウＷ1内を走査して、エッジフラグ点を有す
る画素を見つけ出し、かつその画素の有する微分絶対値
|ｅ|が予め設定したしきい値Ｚ１よりも大きい場合に、
その点をエッジ追跡開始候補点Ｑ1とする。

【００２８】ついで、このエッジ追跡開始候補点Ｑ1を
中心としてｎ×ｍ画素の追跡用ウインドウＷ2を設定し
（図１０参照）、この追跡用ウインドウＷ2内に存在す
るエッジフラグ点の有する微分絶対値|ｅ|の総和Ｎ１を
求め、この総和Ｎ１が予め設定されたしきい値Ｚ２より
も大きい場合には、その点を被検査物のエッジと判断
し、このエッジ追跡開始候補点Ｑ1をエッジ点Ｑ2とみな
す。

【００２９】ついで、このエッジ点Ｑ2を基準にして、
次のエッジ点の追跡を行う（図１１参照）。エッジ点Ｑ
2を中心として追跡用ウインドウＷ2を設定し、このエッ
ジ点Ｑ2と隣接し、かつ所定のしきい値Ｚ１より大きい
微分絶対値|ｅ|を有する画素を求めて探索を行う。上記
条件に合う画素が探索されたら、その点を次の基準とな
るエッジ点とし、その基準エッジ点を中心として再び追
跡用ウインドウＷ2を設定し、同様な方法でその次のエ
ッジ点を追跡する。この追跡は、得られたエッジ点が予
め設定されている検査領域（不図示）から外に出るか、
また追跡用ウインドウＷ2内に上記条件に合う画素が探
索できなかった場合に終了する。

【００３０】エッジ点を追跡していく過程で、基準のエ
ッジ点に隣接する画素のなかに上記条件を満たす画素が
ない場合は、エッジ接続処理をおこなう。図１１に示す
エッジ点Ｑ3がかかるエッジ点であり、その場合、エッ
ジ点Ｑ3から１画素離れた画素について探索を行い、上
記条件を満たす画素がない場合には２画素離れた画素、
ついで３画素離れた画素と順に範囲を広げながら、上記
条件を満たす画素がないかどうかの探索を行う。この探
索は、探索点の画素が、上記追跡用ウインドウＷ2の外
に出るまで続ける。その結果、上記条件を満たす画素が
探索されたら、その点を次の基準となるエッジ点Ｑ4と
し、エッジ点Ｑ3とＱ4の間を、その間にエッジがあるも
のとみなして接続する。上記条件を満たす画素が探索さ
れなかったら、追跡は終了する。

【００３１】このような追跡によって得られたエッジ点
を順次連結し、被検査物のエッジラインとして抽出す
る。以上の方法では、エッジ点は隣接する画素のしきい
値を順次判別しながら、特定しているが、必ずしも隣接
した画素を、エッジ点として優先的に特定する必要はな
く、エッジ点の特定途中において、特定が容易な画素を
先にエッジ点として特定してもよい。

【００３２】［実施例２］実施例２では、第２のエッジ
ラインの抽出方法（請求項２に記載の方法に相当）につ
いて説明する。図２は第２の方法の処理の流れを示すフ
ローチャートである。その内、前処理については実施例
１において、すでに説明したものである。この第２の方
法では、以下のような手順によってデジタル画像解析を
行い、エッジラインを抽出する。

【００３３】まずエッジフラグ画像Ｐ3において、任意
に走査ウインドウＷ1（図９参照）を設定する。この走
査ウインドウＷ1内を走査して、エッジフラグ点であ
り、かつその画素の有する微分絶対値|ｅ|が予め設定し
たしきい値Ｚ１よりも大きい場合で、なおかつその画素
の有する微分方向値∠ｅが予め設定した範囲内にある場
合、その点をエッジ点Ｑ2とする。

【００３４】ついで、このエッジ点Ｑ2を基準にして、
次のエッジ点の追跡を行う（図１１参照）。すなわち、
エッジ点Ｑ2を中心として追跡用ウインドウＷ2を設定
し、このエッジ点Ｑ2と隣接し、かつ所定のしきい値Ｚ
１より大きい微分絶対値|ｅ|を有し、なおかつ予め設定
した範囲内にある微分方向値∠ｅを有する画素を求めて
探索を行う。上記条件に合う画素が探索されたら、その
点を次の基準となるエッジ点とし、その基準エッジ点を
中心としてまた追跡用ウインドウＷ2を設定し、同様な
方法でまたその次のエッジ点を追跡する。この追跡は、
得られたエッジ点が予め設定されている検査領域（不図
示）から外にでるか、また追跡用ウインドウＷ2内に上
記条件を満たす画素が探索できなかった場合に終了す
る。

【００３５】エッジ点を追跡していく過程で、基準のエ
ッジ点に隣接する画素のなかに上記条件を満たす画素が
ない場合は、エッジ接続処理をおこなう。図１１に示す
エッジ点Ｑ3がかかるエッジ点であり、その場合、エッ
ジ点Ｑ3から１画素離れた画素について探索を行い、上
記条件を満たす画素がない場合には２画素離れた画素、
ついで３画素離れた画素と順に範囲を広げながら、上記
条件を満たす画素がないかどうかの探索を行う。この探
索は、探索点の画素が、上記追跡用ウインドウＷ2の外
に出るまで続ける。その結果、上記条件を満たす画素が
探索されたら、その点を次の基準となるエッジ点Ｑ4と
し、エッジ点Ｑ3とＱ4の間を、その間にエッジがあるも
のとみなして接続する。上記条件を満たす画素が探索さ
れなかったら、追跡は終了する。

【００３６】このような追跡によって得たエッジ点を順
次連結し、被検査物のエッジラインとして抽出する。［実施例３］ついで、第１、第２のエッジライン抽出方
法によって抽出された被検査物のエッジラインを基準と
して、そのエッジラインと同形状の検査ライン、または
エッジラインの内部の一方向あるいは直交する方向の複
数の等間隔の検査ラインを用い、検査ライン上の画素あ
るいはその周りの画素の濃度、平均濃度、微分絶対値、
微分方向値、あるいはそれらの総和を適宜用いて、被検
査物の欠陥を検出する外観検査方法を以下に説明する。

【００３７】第１の外観検査方法（請求項３、４に記載
の方法に相当）においては、まず第１、第２のエッジラ
イン抽出方法によって抽出したエッジラインは被検査物
の輪郭線を表すものであるから、そのエッジラインの内
外の画素のもつ濃度を比較し、濃度の濃い側を被検査物
の外側、濃度の薄い側を被検査物の内側と判断する。つ
いで、図１２、１３に示すように、抽出されたエッジラ
インＲ1、Ｒ2上を追跡しながら、被検査物内部に予め設
定された画素ｄだけ離れた箇所に検査ラインＳ1、Ｓ2を
設定していく。この検査ラインＳ1、Ｓ2は等間隔で複数
本設定することも可能である。

【００３８】この検査ラインＳ1、Ｓ2は、図１２のよう
に曲線の場合や、図１３のように直線の場合があり、任
意の形状の輪郭線をもつ被検査物に応じて、かつ同一品
種であるが、金型や成形条件の違いで被検査物の輪郭線
が微妙に相違する場合や、またコーナー部等のように急
激に方向の変化する輪郭線を被検査物が有する場合で
も、その輪郭線を忠実に反映したエッジラインＲ1、Ｒ2
に合わせて設定できるものである。

【００３９】このようにして被検査物のエッジラインＲ
1、Ｒ2と同形状の検査ラインＳ1、Ｓ2を設定し、その検
査ラインＳ1、Ｓ2上の画素を解析する公知の方法で欠陥
の有無を判別する。この検査ラインＳ1、Ｓ2をもとにす
る場合で、特に欠陥の検出方法として、図１４に示すよ
うな濃度値測定用ウインドウＷ3を用いる方法（請求項
３、５に記載の方法に相当）を説明する。

【００４０】図１５に示すように、検査ラインＳ1、Ｓ2
上を濃度値測定用ウインドウＷ3を走査して、この濃度
値測定用ウインドウＷ3内にある中心画素Ｃ0、それを基
準にして対象で任意の等距離の位置にある濃度測定用画
素Ａ1、Ａ2、Ｂ1、Ｂ2間の濃度差を求め、それを所定の
しきい値Ｚ３と比較する。つまり、濃度値測定用画素Ａ
1、Ａ2、Ｂ1、Ｂ2の有する濃度をＤa1、Ｄa2、Ｄb1、Ｄ
b2とすると｜Ｄa1−Ｄb1｜＋｜Ｄa2−Ｄb2｜＞Ｚ３の式が成立した場合は、その中心画素Ｃ0を欠陥候補部
Ｘ0にある欠陥候補点としてカウントＫに、「１」を加
算する。この処理を検査ラインＳ1、Ｓ2上を走査しなが
ら行い、最終的にカウントＫが所定のしきい値Ｚ４より
も大きい場合は、欠陥があると判断する。

【００４１】上記の濃度測定用画素を用いる方法におい
て、上記の濃度差に加えて、濃度測定用画素Ａ1、Ａ2、
Ｂ1、Ｂ2の有する微分絶対値|ｅ|の総和Ｎ２が所定のし
きい値Ｚ５よりも大きい場合に、欠陥があると判断する
方法（請求項３、６に記載の方法に相当）も欠陥検出に
有効である。［実施例４］ついで、第１のエッジライン抽出方法によ
って抽出されたエッジラインが一定間隔をもって互いに
近接する２本のエッジラインとして抽出される場合に有
効な外観検査方法（請求項７、８、９、１０に記載の方
法に相当）を説明する。

【００４２】図１６（ａ）に示すように被検査物Ｏの輪
郭線付近が濃度が特に高い場合、つまり背景Ｙと被検査
物Ｏの濃度に比べて、エッジ部Ｑ5が高輝度の場合、実
施例１の方法で抽出したエッジラインが図１６（ｂ）に
示すように、一定間隔をもって互いに近接する２本のエ
ッジラインＲWとして抽出されることがある。この場合
には、このエッジラインＲW間に、欠陥が発生する場合
を考えて、図１６（ｃ）に示すような検査ウインドウＷ
4を設定し、その中で、エッジラインＲWに挟まれる領域
を検査領域Ｗ5として、欠陥Ｘ5を検出する（請求項７、
８に記載の方法に相当）。

【００４３】実施例３の方法では、かかる場合、エッジ
ライン間に検査ラインをきれいに設定することができ
ず、ここに提案する方法がとくに有効である。また、エ
ッジラインＲW間の間隔が広い場合には、図１７に示す
ように、エッジラインＲWの中心に中点検査ラインＳ3を
設定して、その検査ラインＳ3を、実施例３の図１４で
示した濃度値測定用ウインドウＷ3を用いて、実施例３
と同様な方法で欠陥Ｘ6を検出をする方法（請求項７、
９に記載の方法に相当）がとられる。

【００４４】エッジラインＲW間の間隔がさらに広い場
合には、図１８に示すように、エッジラインＲWの間に
複数の検査ラインＳ4を設定して、その検査ラインＳ4
を、実施例３の図１４で示した濃度値測定用ウインドウ
Ｗ3を用いて、実施例３と同様な方法で欠陥Ｘ7を検出を
する方法（請求項７、１０に記載の方法に相当）がとら
れる。

【００４５】［実施例５］第１、第２のエッジライン抽
出方法によって抽出されたエッジラインをもとにして、
検査ラインを設定して、被検査物内部およびエッジライ
ン周辺に発生する欠陥の検出を行う外観検査方法を説明
する。この方法（請求項１１に記載の方法に相当）にお
いては、図１９（ａ）に示すように、抽出されたエッジ
ラインＲ3を含む予め設定した検査領域Ｗ6において、エ
ッジラインＲ3の内部に一方向に等間隔の検査ラインＳ5
を複数本設定する。

【００４６】ついで、この検査領域Ｗ6内において、そ
の検査ラインＳ5上を走査して、実施例３で使用した濃
度値測定用ウインドウＷ3をもちいる欠陥検出方法によ
り欠陥の検出をする。この場合に、検査ラインＳ5とエ
ッジラインＲ3が交差する点においては、図１９（ａ）
のようにエッジラインＲ3付近に欠陥がない場合には、
その検査ラインＳ5はその交差点で終了するが、図１９
（ｂ）にしめすようにエッジラインＲ3付近に欠陥Ｘ8が
ある場合には、その点の微分絶対値|ｅ|または微分方向
値∠ｅが、その付近のエッジラインＲ3上の点の微分絶
対値|ｅ|または微分方向値∠ｅと相違する。そこで、そ
の交差点での微分絶対値|ｅ|が所定のしきい値より小さ
く、または微分方向値∠ｅが所定の範囲にない場合は、
図１９（ｃ）に示すように、検査ラインＳ5を、エッジ
ラインＲ3を越えて、検査領域Ｗ6の他の一辺まで延長し
て、その検査ラインＳ5上を検査する。

【００４７】この方法は、被検査物内部およびエッジラ
イン周辺部の欠陥の検出に適している。また、被検査物
のエッジラインの形状によっては、図２０（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）に示すように、上述の検査ラインＳ5を
一方向だけでなく、直交する二方向に設定する方法（請
求項１２に記載の方法に相当）が採られる。この図にお
いて、Ｗ7、Ｒ4、Ｓ6、Ｘ9は、この場合の検査領域、エ
ッジライン、検査ライン、欠陥を示すものである。

【００４８】［実施例６］第１、第２方法のエッジライ
ン抽出方法によって抽出されたエッジラインをもとにし
て検査ラインを、位相ずらしさせることによって被検査
物に発生する欠陥の検出を行う外観検査方法を説明す
る。この方法（請求項１３に記載の方法に相当）は、実
施例３と同様にエッジラインと同形状の検査ラインを設
定するのであるが、この検査ラインを位相ずらしさせる
ことを特徴とする。

【００４９】まず、図２１（ａ）に示すように、エッジ
ラインＲ5の内側に任意の画素だけ間隔をおいた検査ラ
インＳ7を設定する。つぎに、この検査ラインＳ7の位相
ずらしを行う。位相ずらしとは、注目するエッジライン
Ｒ5のラインの方向に対して前または後に、所定の画素
の数の分だけ検査ラインＳ7を移動させることをいう。
たとえば、図２１（ａ）に示すようにエッジラインＲ5
が円弧形状の場合には、その円弧の曲率中心を中心とし
て回転移動させることになる。また、エッジラインが直
線の場合は、平行移動することになる。その後、この移
動後の検査ライン上を走査することによって、欠陥の検
出を行う。

【００５０】この方法は、図２１（ａ）のようにエッジ
ラインＲ5上に欠陥がない場合には有効ではなく、図２
１（ｂ）のようにエッジラインＲ5a上に欠陥Ｘ10がある
場合に採用される。この場合、位相ずらしをしないで、
単に検査ラインＳ7a上を走査するだけでは、そのライン
上では、欠陥を示す濃度の変化、微分絶対値|ｅ|や微分
方向値∠ｅの特徴が得られないので、欠陥を検出するこ
とが困難である。そこで、図２１（ｃ）に示すように位
相ずらしを行うと、エッジラインＲ5aと移動後の検査ラ
インＳ7bの交点であるエッジ点Ｑ6、Ｑ7が得られ、この
図で明かなように、これらのエッジ点Ｑ6、Ｑ7の前後で
は、欠陥Ｘ10のために濃度差が有るので、この移動後の
検査ラインＳ7aを走査し、実施例３で使用した濃度値測
定用ウインドウＷ3を用いる方法によって、欠陥の検出
をすることができる。

【００５１】このように、位相ずらしを行うことによっ
て、エッジライン周辺に発生する微小欠陥の検出が可能
になった。また、上記の方法において、エッジラインの
内側だけでなく、エッジラインの外側にも検査ラインを
設けて、同様の方法により位相ずらしを行って、欠陥の
検出を行う方法（請求項１４に記載の方法に相当）は、
エッジラインの外側に欠陥がある場合、例えばバリ等が
存在する場合であるが、有効である。

【００５２】［実施例７］最後に、第１、第２のエッジ
ライン抽出方法で抽出したエッジラインをもとにして設
定した検査ライン上を平均濃度測定ウインドウを走査し
て、欠陥を検出する外観検査方法（請求項１５に記載の
方法に相当）を説明する。この方法は、実施例３と同様
にエッジラインと同形状の検査ラインを設定し、その検
査ライン上を走査して欠陥の検出をする外観検査方法で
あるが、この検査ラインを走査するにあたり、平均濃度
測定ウインドウを用いることを特徴とする。

【００５３】図２２（ａ）に示すように、ｎ×ｍ画素の
平均濃度測定ウインドウＷ9を用い、図２２（ｂ）に示
すように、エッジラインＲ6と同形状の検査ラインＳ8上
を平均濃度測定ウインドウＷ9を順次移動させながら、
検査ラインＳ8上の画素について、それを中心とする平
均濃度測定ウインドウＷ9内にある画素の有する濃度の
平均値である平均濃度ＤＷを順次求め、所定の画素離れ
た画素についての平均濃度ＤＷの相対的な差ＤＳが、所
定のしきい値Ｚ６より大きい場合に欠陥があると判断す
る。

【００５４】この方法によると、平均濃度測定ウインド
ウＷ9が欠陥Ｘ11を含む画素にある場合は、その欠陥Ｘ1
1の部分では、被検査物外部の濃度が高い白い部分が含
まれることにより平均濃度ＤＷが高くなり、平均濃度の
相対的な差ＤＳが欠陥のない部分に比べて大きくなる点
を利用して、欠陥の検出をすることができる。この方法
によると、検査ライン上だけでなく、一定の広がりをも
った範囲内の欠陥候補部の情報も検知することができ
る。なお、本発明が提案する、被検査物の原画像、微分
絶対値画像、微分方向値画像、エッジフラグ画像をもと
にするエッジラインの抽出方法は、実施例１に記載した
ようにエッジ点Ｑ2の特定に、微分絶対値|ｅ|の総和Ｎ
１を用いる方法以外に濃度の平均値や、微分絶対値|ｅ|
の平均値などを用いる方法も可能である。

【００５５】また、実施例２に記載したようにエッジ点
Ｑ2の特定に、微分絶対値|ｅ|の総和Ｎ１と微分方向値
∠ｅを用いる方法以外に濃度の平均値や、微分絶対値|
ｅ|の平均値などを用いる方法も可能である。また、本
発明において提案した様々な検査ライン、検査領域、微
分絶対値、微分方向値、濃度、これらの総和や平均値を
適宜組み合わせた他の欠陥検知方法も可能である。

【００５６】

【発明の効果】第１、第２のエッジライン抽出方法（請
求項１、２）によれば、被検査物の原画像、微分絶対値
画像、微分方向値画像、エッジフラグ画像をもとにし
て、更にエッジフラグ画像の画素のうちから、エッジ追
跡開始候補点を特定し、そのエッジ追跡開始候補点をも
とにして、周囲の画素との濃度変化や変化の方向などか
らエッジ点を特定するので、同一品種であるが、金型や
成形条件の違いで輪郭が微妙に相違している被検査物
や、コーナー部等のように急激に方向の変化する部分に
ついても、より精度の高いエッジラインを得ることがで
きる。

【００５７】また、同時に提案される本発明の外観検査
方法（請求項３〜１５）によれば、上記した第１、第２
のエッジライン抽出方法によって抽出された正確なエッ
ジラインをもとにして、そのエッジラインにもとづいて
設定した検査ラインあるいは、その検査ラインの近傍の
画素を解析して、欠陥の有無を判別しているので、被検
査物のエッジライン周辺部の形状が崩れずに、内部に発
生する剥離カケなどの微小欠陥の検出をすることができ
る。

【００５８】特に、請求項３〜６において提案された外
観検査方法によれば、第１、第２のエッジライン抽出方
法によって抽出されたエッジラインにもとづいて、検査
ラインを特定し、公知の手法を用いて欠陥を検出するの
で、高い精度でかつ容易に欠陥の検出をすることができ
る。また、請求項７〜１０において提案された外観検査
方法によれば、第１、第２のエッジライン抽出方法によ
って抽出されたエッジラインが、エッジ部が高輝度で太
いために、一定間隔をもって互いに近接する２本のエッ
ジラインとして抽出された場合でも、安定した検査が可
能となる。

【００５９】また、請求項１１、１２において提案され
た外観検査方法によれば、第１、第２のエッジライン抽
出方法によって抽出されたエッジラインにもとづいて被
検査物の内部に設定された検査ラインを、エッジライン
付近に欠陥が有る場合には、そのエッジラインを越えて
被検査物の外側まで延長して検査するので、被検査物エ
ッジラインの内、外（被検査物の内、外側）の欠陥も高
い精度で検出することができる。

【００６０】また、請求項１３、１４において提案され
た外観検査方法によれば、第１、第２のエッジライン抽
出方法によって抽出されたエッジラインと同じ形状でエ
ッジラインの内部あるいは外部に設定した検査ラインを
位相ずらしさせることによって検査するので、エッジラ
イン上及びその周辺に発生する剥離カケなどの微小欠陥
の検出をすることができる。

【００６１】また、請求項１５において提案された外観
検査方法によれば、第１、第２のエッジライン抽出方法
によって抽出されたエッジラインにもとづいて被検査物
の内部に設定された検査ライン上を所定の範囲を有する
濃度値測定用ウインドウを走査させながら欠陥の検査を
行うので、検査ライン上のみならず、その周辺の欠陥も
検出をすることができる。

【００６２】また、本発明によれば、被検査物の形状、
エッジラインの特性に応じて提案された検査方法から適
切な方法を選ぶこともできるので、全体として欠陥の検
出精度が従来方法に比べて３〜５倍と格段に向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエッジライン抽出方法（請求項１）に
おける処理手順を説明するフローチャート。

【図２】本発明のエッジライン抽出方法（請求項２）に
おける処理手順を説明するフローチャート。

【図３】本発明方法を実施するための処理回路のブロッ
ク図。

【図４】（ａ），（ｂ）は、それぞれ原画像、エッジフ
ラグ画像の一例を示す説明図。

【図５】微分処理において使用される局所並列ウインド
ウの概念説明図。

【図６】（ａ）は微分方向値の概念説明図、（ｂ）は濃
度変化の一例を示す説明図、（ｃ）は同様の場合の画像
処理後の説明図、（ｄ）は別の場合の画像処理後の説明
図

【図７】微分絶対値を立体的に表した模式図。

【図８】微分絶対値画像を得るためのノイズ除去処理の
概念的な説明図。

【図９】本発明方法において使用されるエッジ追跡開始
候補点の説明図。

【図１０】追跡用ウインドウの説明図。

【図１１】エッジ接続処理の説明図。

【図１２】本発明方法によって抽出したエッジラインに
対して設定される検査ライン（円孤形状）の一例を示す
図。

【図１３】本発明方法によって抽出したエッジラインに
対して設定される検査ライン（直線形状）の一例を示す
図。

【図１４】欠陥を判別するために使用される濃度値測定
用ウインドウの説明図。

【図１５】濃度値測定用ウインドウと欠陥との関係を示
す説明図。

【図１６】（ａ）〜（ｃ）は、一定間隔をもって互いに
近接する２本のエッジラインが抽出された場合における
本発明方法の処理手順（請求項７，８）を説明する図。

【図１７】一定間隔をもって互いに近接する２本のエッ
ジラインが抽出された場合における本発明方法の検査ラ
イン（請求項７，９）を説明する図。

【図１８】一定間隔をもって互いに近接する２本のエッ
ジラインが抽出された場合における本発明方法の検査ラ
イン（請求項７，１０）を説明する図。

【図１９】（ａ）〜（ｃ）は、請求項１１において提案
した本発明の外観検査方法を説明する図。

【図２０】（ａ）〜（ｃ）は、請求項１２において提案
した本発明の外観検査方法を説明する図。

【図２１】（ａ）〜（ｃ）は、請求項１３，１４におい
て提案した本発明の外観検査方法（位相ズラシを用いた
外観検査方法）を説明する図。

【図２２】（ａ），（ｂ）は、請求項１５において提案
した本発明の外観検査方法において使用される検査ウイ
ンドウと検査ラインを説明する図。

【図２３】スティックマスクを用いた外観検査方法（特
公平７−１８８１１号）の基本処理手順を説明するフロ
ーチャート。

【図２４】（ａ），（ｂ）は、スティックマスクを用い
た外観検査方法（特公平７−１８８１１号）の基本概念
の説明図。

【符号の説明】

Ｐ0・・・原画像Ｐ3・・・エッジフラグ画像Ｐ5・・・微分絶対値立体模式像Ｘ、Ｘ0〜Ｘ11・・・ゴミ、欠陥候補部、欠陥、異物Ｌ0〜Ｌ2・・・輪郭線Ｏ・・・被検査物Ｗ、Ｗ1〜Ｗ9・・・ウインドウまたは検査領域Ｑ・・・エッジフラグＲ・・・エッジラインＳ・・・検査ラインＹ・・・背景

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査物を撮像し処理して得られた原画像
と、この原画像に含まれる各画素を処理して得られた微
分絶対値画像をもとにして、被検査物のエッジラインを
抽出する方法であって、微分絶対値画像をもとにして、細線化処理を行って求め
たエッジフラグを、エッジフラグ画像として生成した
後、このエッジフラグ画像において、所定の走査ウインドウ
を設定し、その走査ウインドウ内において、微分絶対値
が所定のしきい値を越えたエッジフラグ点をエッジ追跡
開始候補点として特定し、ついで、このエッジ追跡開始候補点を中心にして所定の
追跡用ウインドウを設定し、そのウインドウ内に含まれ
るエッジフラグ点の有する微分絶対値の総和を算出し、
その総和が所定のしきい値を越えた場合に、そのエッジ
追跡開始候補点をエッジ点として特定し、このようにしてエッジ点が特定された後は、そのエッジ
点を基準として、そのエッジ点に隣接する画素のうち、
微分絶対値が所定のしきい値を越えた画素を、次のエッ
ジ点として特定し、更に、そのエッジ点を基準にして、
次のエッジ点を特定する処理を順次繰り返し行うことに
よって、エッジラインを抽出することを特徴とする被検
査物のエッジライン抽出方法。
【請求項２】被検査物を撮像し処理して得られた原画像
と、この原画像に含まれる各画素を処理して得られた微
分絶対値画像、微分方向値画像をもとにして、被検査物
のエッジラインを抽出する方法であって、微分絶対値画像をもとにして、細線化処理を行って求め
たエッジフラグを、エッジフラグ画像として生成した
後、このエッジフラグ画像において、所定の走査ウインドウ
を設定し、その走査ウインドウ内において、微分絶対値
が所定のしきい値を越え、かつ微分方向値が所定の範囲
内にあるエッジフラグ点をエッジ点として特定し、このようにしてエッジ点が特定された後は、そのエッジ
点を基準として、そのエッジ点に隣接する画素のうち、
微分絶対値が所定のしきい値を越え、かつ微分方向値が
所定の設定範囲内にある画素を、次のエッジ点として特
定し、更に、そのエッジ点を基準にして、次のエッジ点
を特定する処理を順次繰り返し行うことによって、エッ
ジラインを抽出することを特徴とする被検査物のエッジ
ライン抽出方法。
【請求項３】請求項１または２において抽出したエッジ
ラインを基準として、所定の検査ラインを設定し、その
検査ライン上の、あるいはその検査ラインを含む近隣画
素を解析することによって、被検査物の欠陥を検出する
ことを特徴とする被検査物の外観検査方法。
【請求項４】請求項１または２において抽出したエッジ
ラインをもとにして識別された被検査物の内部に、その
エッジラインの少なくとも一部と同じ形状をした検査ラ
インを設定し、その検査ライン上の画素を解析すること
によって、被検査物の欠陥を検出することを特徴とする
被検査物の外観検査方法。
【請求項５】請求項４において、上記検査ライン上にあって、検査画素に近接する画素の
有する濃度の差にもとづいて、被検査物の欠陥を検出す
ることを特徴とする被検査物の外観検査方法。
【請求項６】請求項４において、上記検査ライン上にあって、検査画素に近接する画素の
有する濃度の差、及び微分絶対値の総和にもとづいて、
被検査物の欠陥を検出することを特徴とする被検査物の
外観検査方法。
【請求項７】請求項１において抽出した被検査物のエッ
ジラインが、一定間隔をもって互いに近接する２本のエ
ッジラインとして抽出された場合において、その２本のエッジライン間の画素を解析することによっ
て、被検査物の欠陥を検出することを特徴とする被検査
物の外観検査方法。
【請求項８】請求項７において、上記２本のエッジラインの間に存在する領域を検査領域
として、この検査領域内の画素を解析することによっ
て、被検査物の欠陥を検出することを特徴とする被検査
物の外観検査方法。
【請求項９】請求項７において、上記２本のエッジラインの間に、中点検査ラインを設定
して、その中点検査ライン上の画素を解析することによ
って、被検査物の欠陥を検出することを特徴とする被検
査物の外観検査方法。
【請求項１０】請求項７において、上記２本のエッジラインの間に、複数の検査ラインを設
定して、その複数の検査ライン上の画素を解析すること
によって、被検査物の欠陥を検出することを特徴とする
被検査物の外観検査方法。
【請求項１１】予め設定された検査領域内で、請求項１
または２において抽出されたエッジラインをもとにして
識別された被検査物の内部に、所定の間隔を有する同じ
方向の複数の検査ラインを設定し、その検査ライン上の
画素を解析することによって欠陥を検出する場合に、その検査ラインと上記エッジラインが交差する画素にお
いて、その画素の微分絶対値が所定のしきい値より小さ
く、またはその画素の微分方向値が所定の範囲にないと
きは、その検査ラインを上記エッジラインを越え、上記
検査領域の一辺まで延長させ、その延長された検査ライ
ン上の画素を解析することによって被検査物の欠陥を検
出することを特徴とする被検査物の外観検査方法。
【請求項１２】予め設定された検査領域内で、請求項１
または２において抽出されたエッジラインをもとにして
識別された被検査物の内部に、ある方向およびその方向
と直交する方向で所定の間隔を有する複数の検査ライン
を格子状に設定し、その検査ライン上の画素を解析する
ことによって欠陥を検出する場合に、その検査ラインと上記エッジラインが交差する画素にお
いて、その画素の微分絶対値が所定のしきい値より小さ
く、またはその画素の微分方向値が所定の範囲にないと
きは、その検査ラインを上記エッジラインを越え、上記
検査領域の一辺まで延長させ、その延長された検査ライ
ン上の画素を解析することによって被検査物の欠陥を検
出することを特徴とする被検査物の外観検査方法。
【請求項１３】請求項１または２において抽出されたエ
ッジラインをもとにして識別された被検査物の内部に、
そのエッジラインと同じ形状の検査ラインを設定し、そ
の検査ラインを位相ずらしさせた後、その位相ずらしさ
せた検査ライン上の画素を解析することによって、被検
査物の欠陥を検出することを特徴とする被検査物の外観
検査方法。
【請求項１４】請求項１または２において抽出されたエ
ッジラインをもとにして識別された被検査物の内部及び
外部に、そのエッジラインと同じ形状の検査ラインを設
定し、その検査ラインを位相ずらしさせた後、その位相
ずらしさせた検査ライン上の画素を解析することによっ
て、被検査物の欠陥を検出することを特徴とする被検査
物の外観検査方法。
【請求項１５】請求項１または２において抽出されたエ
ッジラインもとにして識別された被検査物の内部に、そ
のエッジラインと同じ形状の検査ラインを設定し、その
検査ライン上の画素を中心とした所定のウインドウ内に
ある画素の平均濃度を順次もとめ、その検査ライン上で
所定画素分だけ離隔した画素の平均濃度を比較すること
により、被検査物の欠陥を検出することを特徴とする被
検査物の外観検査方法。