JPS61213753A - 正反射特性を有する物体表面の欠陥検出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属面のような、正反射特性を有する物体表面
の欠陥を検出する欠陥検出装置に係り。

特にキズ等の局所的な欠陥のみならず、緩やかな曲がり
やねじれ等の大域的な欠陥も検出することができる物体
表面の欠陥検出方式に関する。

例えば表面に金属鍍金された機械部品のように。

鏡面特性すなわち正反射特性を有する物体表面にキズの
有無を検出したり、傾斜面の角度が標準のものと異なる
ような場合、従来は目視によりこれらをチェックするこ
とがほとんどである。

ところでこのような目視による場合には、検出もれが存
在するので、コンピュータにおける画像処理技術を用い
てこのような欠陥検出を自動的に行うことが試みられて
いる。

〔従来の技術〕

ところでコンピュータにおける画像処理技術を用いてキ
ズの如き欠陥検出を行う場合、その物体の表面の濃淡画
像をメモリに一度記憶させ、一旦２値化処理を行ない、
その「１」または「０」の境界の幾何学的形状からキズ
の有無の検出を行う方式と、前記濃淡値を微分してエツ
ジ検用を行い。

そのエツジ強度からキズを検出する方式がある。

しかしこれらの方式はいずれも輪郭線等の線を主体とし
てキズを検出するものであって、闇値の設定が難かしい
ということのみならず、緩やかな曲がり等の大域的な欠
陥を検出することができない等の問題があった。

ところで表面が乱反射性の物体に対しては、照度差ステ
レオ（Ｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ　５ｔｅｒｅｏ）といわ
れる手法によりその物体表面の傾き、つまり物体表面の
微小面素の向き（法線ベクトル）を求めることができる
。この手法は、　　ｒＲｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ　Ｍａｐ
　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ　Ａｎａｌｙｚｉｎｇ
　５ｕｒｆａｃｅ　Ｄｅｆｅｃｔｓ　ｉｎ　ＭｅｔａＩ
　ＣａｓｔｉｎｇｓＪ　Ｒｏｂｅｒｔ　Ｊ、Ｗｏｏｄｈ
ａａ＋　Ｊｕｎｅ　１９７８＾ｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｉ
ｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　Ｍ、
１．Ｔ、に発表されている。その概略を第１１図により
説明する。

第１１図（ａ）に示す如く、あらかじめその物体表面の
傾きが既知な１例えば球の如き物体１を用意する。この
物体１の表面は乱反射特性を有する。

この物体１の周囲に３個の光源ＰＩ、Ｐ２．Ｐ３を配置
する。そしてこの光源をＰＩ、Ｐ２．Ｐ３の順序で個別
に点灯する。これによりＴＶカメラ２からは、まず第１
１図（ｂ）のｄｌに示す如き画像データが得られ１次い
で画像データｄ２．ｃｔ３が得られる。このとき物体１
が球体でありその各微小面素の向きは既知のため１画像
データｄ１〜ｄ３における各微小面素毎の濃淡データが
得られる。

従って、この画像データｄ１〜ｄ３にもとづき各微小面
素毎の濃淡データの組合せを求めてこれを参照表とする
ことにより、傾きが未知の物体をこの光源Ｐ＋、Ｐ２．
Ｐ３で個別に照射したとき得られた微小面素毎のデータ
の組合せにより前記参照表をアクセスすれば、未知物体
の微小面素毎の傾きを得ることができる。

すなわち、物体表面の微小面素の向き（法線ベクトル）
は、同一視点から異なった照明条件下で観測された複数
枚の画像から決定することができる。この手法は、前記
の如く、照度差ステレオと呼ばれ９反射率分布図（Ｒｅ
ｆｌｅｃｔａｎｃｅ　Ｍａｐ　）に理論的根拠を置く、
前記参照表を使用してその傾きを求めることができる。

一般に被写体表面上の見掛けの明るさは光源の方向、観
測者の方向１面素の向き１表面の材質の４つの要素に左
右される。光源の方向、観測者の方向、さらに材質が既
知の場合には、見掛けの明るさＥは面素の向きを従属変
数として。

Ｅ＝Ｒ（ｐ、ｑ） と表すことができる。ここで（ｐ、ｑ）は観測者を基準
とした座標系で表した面素の向きである。

このＥを（ｐ、ｑ）平面にプロットしたものを反射率分
布図と呼ぶ。分布は特に光源の方向に左右されることに
注意を要する。

ある光源下で写した画像の画素で見掛けの明るさＥ＋を
得たとする。この画素に対応する被写体上の面素の向き
は。

Ｅ＋＝Ｒ＋　　（ｐ、ｑ）　　　　　　　　　・・−７
−（１）を満たす（ｐ、　　ｑ）平面上の軌跡上に存在
する。

第二の光源下で同一の画素からＥ２の明るさを得たとす
ると、　　（ｐ、ｑ）はさらに。

Ｅ　２　＝　Ｒ２（１）　、　　ｑ）　　　　　　　　
　−−−−−−−−４２）を満すことがわかる。

ところで前記第一、第二の画像を取込む際に被写体とテ
レビカメラの位置は変化していないので。

同一画素は（ｐ、ｑ）平面で同一位置として表せる。よ
って前記式（１）と（２）の交点が面素の向きとなる。

また実際は両式の非線形性のため、第三の光源下におけ
る画像が必要となる。

照度差ステレオは各画像間に視差が存在せず。

マツチングが高速に行える。さらに高速化を図るため参
照表を使用することが多い。このため観測者と被写体な
らびに光源と被写体との距離は物体の大きさに比して充
分遠いものとする。この仮定下では被写体の各面素にお
いて光源ならびに観測者の方向は一定とみなされる。し
たがって同一の反射率分布図が通用できる。換言すれば
明るさの３つのデータの組と面素の向きの関係は画面上
の位置に不変である。したがって予め明るさく画像デー
タの濃淡値）の３つ組（３光源を使用する場合）と面素
の向きの関係を計算し、３つ組から面素の向きが参照で
きる参照表として保持しておけばよい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで前記の如き従来の照度差ステレオでは。

産業上の応用面において特に重である鏡面を有する物体
、つまり著しい正反射特性を有する物体を扱う場合には
この手法が通用できないという問題点がある。すなわち
、正反射特性を有する物体表面のため１例えば点光源を
使用したとき物体表面のほとんどの面素の向きが光を観
測方向に反射せず、観測される画像データはほぼ濃度レ
ベル零の集まりとなるという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前記の如き照度差ステレオ方式を正反射特性
を有する物体に対しても通用できるようにして物体表面
の面素の向きを抽出できるようにすることにより、鏡面
物体表面のキズの存在や緩やかな曲がり等の該物体表面
の欠陥検出を行うようにしたものであって、このために
１本発明の正反射特性を有する物体表面の欠陥検出方式
では。

少なくとも３個の光源と、光源からの光を反射すること
によって対象物体に光を照射する乱反射面と、前記対象
物体を観測する画像入力手段と、正反射特性を有する既
知形状物体の各光源点燈下で観測される濃淡値の組と前
記物体表面の微小面素の向きとの関係を表現する参照表
を作成する参照表作成手段と３作成された参照表を保持
する参照表保持手段と、正反射特性を有する検査対象物
体の各光源点燈下で観測される濃淡値の組で前記参照表
保持手段を検索することにより検査対象物体表面の微小
面素の向きを抽出する抽出手段と、前記抽出手段の出力
に基づいて前記検査対象物体表面の欠陥を検出すること
を特徴とする。

Ｃ作用） 本発明では乱反射面を利用して検査対象物体の濃淡値の
組を得ることができるので、これにもとづき微小面素の
向きの不連続性を抽出してキズのような局所欠陥を検出
することができる。またモデルを使用してあらかじめそ
の微小面素の向今を抽出しておき検査対象物体の微小面
素の向きをこのモデルのそれと比較することにより緩や
かな曲がり等の大域的な欠陥を検出することができる。

〔実施例〕

本発明を一実施例にもとづき詳述するに先立ち。

その概要を第１図〜第３図にもとづき説明する。

第１図（ａｌは本発明における画像データを入力するた
めの画像データ人力装置であり、同（ｂｌは参照表を作
成するときの各面素が既知の球の如き物体の中心位置や
半径を求める場合のフローチャート。

同（Ｃ）及び（ｄ）は面素の向きを抽出するときの説明
図。

同（８）は本発明における参照表の作成および面素の向
きを出力するためのプロ・ンク図、第２図は参照表作成
状態説明図、第３図は第１図により得られた面素の向き
の抽出結果例である。

なお、第３図においてその左下図は面素の方向が求まっ
たか否かを表現したものである。面素の方向が求まった
部分は黒い部分で、求まらなかった部分は白い部分で表
現している。

これは９面素の方向の表示の関係上、「・」が実際に求
まった面素の方向（真上を向いている面素の方向）か、
それとも求まらなかった部分かを区別するためである。

面素の方向が求まる。求まらないというのは。

参照表を作成する際に、三光源の組み合わせで物理的に
在り得ない組み合わせがあるためで、・参照表の内容は
必ずしもすべて埋まっているわけではない。従って、実
際には、参照表の内容として。

参照表の内容が実際に意味のある組み合わせによるもの
か否かの情報（１ビツト）をもっておき。

参照表をひく場合に、その情報によって面素の方向が求
まったか否かを区別している。

左下図はこの情報を表示したものである。なおこの左下
図の意味は後述する他の図（第７図、第８図等）におい
ても同様である。

第１図において、ｌＯは画像データ入力装置であり、乱
反射面１１．ＴＶ左カメラ２．光源Ｐ１〜Ｐ３が設備さ
れ２　この中に物体１３が配置される。１４は中心位置
・半径算出回路であって物体の中心位置や半径等を算出
するもの、１５は補正回路であって物体１３に照射する
光や物体１３からＴＶ左カメラ２に入力される光が平行
光線であることが必要であるが実際には物体１３とＴＶ
左カメラ２および乱反射面１１との距離を大きくとれな
いため、明るさの補正を行うものであり、その画像デー
タ毎の補正量を補正係数表１６より得てこれによる補正
を行うもの、１７は正規化回路であって光源ＰＩ、Ｐ２
．Ｐ３の影響を除くためにメモリｅｌ、ｅ２．６３のそ
れぞれの最大値ＤＩｌａｘ＋　、　Ｄｍａｘ２　、　Ｄ
ｔｍａｘ３を検出して各メモリｅｌ〜ｃ３のデータをそ
れぞれの最大値で商をとったものを算出するもの、１８
は最大値検索回路であってメモリｅｌ、ｅ２．ｅ３内の
それぞれの最大値Ｏｍａｘ％、　Ｄｓａｘ２　、　Ｏｎ
＋ａｘ３を検索するもの、１９は向き判定回路であって
球のような各画素の傾きがあらかじめわかっている物体
を使用して参照表を作成する「参照表作成モード」の場
合には中心位置半径算出回路１４から送出されたデータ
をもとにして画像データの面素の位置を算出し、この位
置にもとづき傾き表２０をアクセスしてその法線ベクト
ルＬを求め、メモリＭ＋　、Ｍ２．Ｍ３より正規化され
た３つの濃度値の組とこの法線ベクトルＬを参照表に記
入し、また検査対象物体２３の面素の向きを検出する「
面素の向き検出モード」の場合には、各面素毎の３つの
濃度値の組をキーとして参照表２１をアクセスしてそれ
に対応する法線ベクトルつまり面素の向きを求めてこれ
を出力データとして出力データ部２２に出力するもので
ある。

次に参照表作成および検査対象物体の面素間作成につい
て説明する。

＋１）　　参照表作成 まず検査対象物体と同一の反射特性を持ち（検査対象物
体が鏡面特性を有するときは同じく鏡面特性を有するも
の）、形状が既知（通常は球形）の物体１３を光源Ｐ＋
、Ｐ２．Ｐ３下に置く。このときまず前記３つの光源Ｐ
　Ｉ−Ｐ　３を点燈し。

物体１３は乱反射面１１により照射されるが、このとき
ＴＶ左カメラ２における物体１３の画像データに陰線が
取込まれないように、必要に応じて補助光源を使用して
その位置を適宜定める。このようにしてＴＶ左カメラ２
から球形物体１３の画像データがメモリｍＱに保持され
、その中心位置および半径が中心位置半径算出回路■４
で算出され、これにより球形の物体１′３の輪郭が得ら
れる。

次に光源を１つずつ点燈する。これにより光源Ｐ＋を点
燈したときの画像データがメモリｍ１に保持され、光源
Ｐ２を点燈したときの画像データがメモリｍ２に保持さ
れ、光源Ｐ３を点燈したときの画像データがメモリｍ３
に保持されることになる。これらメモリｍ１〜ｍ３に保
持された画像データは、それぞれ補正回路１５において
補正係数表１６より得られる補正量にもとづき前記補正
が行われたあとメモリ６１．ｅ２．ｅ３に保持される。

そして最大値検索回路１８により、メモリｅｔ、ｅ２．
ｅ３に保持された各画像データの各メモリ毎の最大値Ｍ
／’＋、ＭＡ２．ＭＡ３が求められる。そして正規化回
路１７によりメモリｅ１の画像データをＭＡ＋で商し、
メモリｅ２の画像データをＭＡ２で商し、メモリｅ３の
画像データをＭＡ３で商して各画像データを正規化した
画像データＤ＋、Ｄ２．Ｄ３をメモリＭｌ、Ｍ２．Ｍ３
に保持する。このようにメモリＭ１〜Ｍ３に光源Ｐ　Ｉ
−Ｐ　３を個々に点燈したときに得られる正規化された
３組の画像データが保持される。

向き判定回路１９は、参照表作成モードのとき。

前記中心位置・半径算出回路１４より伝達された球状の
物体１３の輪郭データにもとづき、その物体１３の面素
毎の向き（法線ベクトル）を傾き表２０より順次読出し
てこれにメモリＭ＋−Ｍ３より順次読出した画像データ
Ｄ１〜Ｄ３の該画素毎の組みを付加し、参照表２１に格
納する。例えば第２図に示す如く、傾き表２０より画素
ｒｌにおける向きＬＩを読出し、メモリＭ１〜Ｍ３より
同一の画素ｒ１における画像データｄｌ−１＋ｄ２−Ｉ
、ａ３−１を読出し、この（ＬＩ：ｄ＋−＋。

ｄｚ−１＋　　ａ３−＋）を参照表２１に格納する。

同様に画＠ｒｚ、ｒ３について得られた向きと画像デー
タの組合せ（Ｌ２　：　ｄ＋−２，ｄｚ−２゜ｄ：＋−
２）、　　（Ｌ３　：ｄ＋−３，ｄｚ−３・　ｄ３−３
）を参照表２１に格納する。このようなことを前記輪郭
データ内の全画素について行うことにより２面素の向き
に対する画像データＤ＋　−Ｄ３の組合せが決定され、
これをもとにして逆に画像データの３つの組み合せから
その面素の向きを検出することができる。このとき前記
画像データの３つの成分を、）ｘ、、３ｙ、ａｚとした
ときこれをつまり　（ｐ、ｑ）で示すことができる。（
２方向を一般的に−１で表現する。） （２）イ★査対象物体の面素向作成 前記（１）により参照表２１を作成したあとで、今度は
検査対象物体２３を、第１図に示す物体１３の位置にお
く。そして光源Ｐ＋を点燈してＴＶカメラ１２より得ら
れた画像データをメモリｍ１に保持し１次に光源Ｐ２の
みを点燈して得られた画像データをメモリｍ２に保持し
、最後に光源Ｐ３のみを点燈して得られた画像データを
メモリｍ３に保持する。それから前記（１１と同様にこ
れらの画像デー　タを補正係数表１６を使用して補正回
路１５で補正したあとこの補正された画像データをメモ
リｅｌ、ｅ２．ｅ３に保持する。それから各メモリｅ　
ｌ　−８３毎の最大値を最大値検索回路１８で検索し、
得られたそれぞれの最大値を使用して正規化回路１７に
よりメモリｅｌ、ｅ２．ｅ３に保持された画像データを
正規化したのちこの正規化された画像データをメモリＭ
ｓ　、Ｍ２．Ｍ３に格納する。このとき向き判定回路１
９は面素の向き検出モードで制御されているので、今度
は各メモリＭ１．Ｍ２．Ｍ３を順次スキャンして同一ア
ドレス（画素単位）の画像データを読み出す。このとき
例えばメモリＭ１よりｄｌ−＃、Ｍ２よりｄｚ−ｎ、Ｍ
３よりｄ３−ｍという画像データが得られたとき、これ
らの（ｄ＋−１，ｄｚ　−ｎ。

ｄ３−ｍ）を組みとして参照表２１をアクセスし。

これらの画像データの組みに対応した面素の向き（法線
ベクトル）Ｌｆを出力データとして得る。

このようにしてメモリＭ１〜Ｍ３の画素単位の組みに対
して参照表２１を照合することによりそれぞれの面素の
向きを得ることができる。第３図は検査対象物体として
円錐台を使用した場合の面素の向きを図形出力したとき
の例である。

本発明では、前記（１）、　＋２）の如き手法を使用し
て全画面の面素の向きを求め、これにもとづき局所的欠
陥（キズ）の検出を行ったり、大域的欠陥（緩やかな曲
がり、ゆがみ等）の検出を行うものであるが１本発明の
一実施例構成を第４図にもとづき説明する。

第４図において、第１図（＋１４１と同符号部は同一部
分であり、３０は向き判定回路であって第１図（ｅ）に
おける向き判定回路１９に対応するもの、３１は微分回
路、３２はモデル保持部、３３は比較回路である。

向き判定回路３０は、前記向き判定回路１９と同様な処
理を行うものであるが、参照表作成モードの外に局所欠
陥検出モード、モデル作成モード。

大域欠陥検出モード等で制御される。ここで局所欠陥検
出モードの場合には、前記向き判定回路１９における面
素の向き検出モードの場合と同様に検査対象物体の各面
素の向きを検出するとともにこれを微分回路３１に出力
する。モデル作成モードの場合は、大域欠陥検出に必要
な無欠陥のモデルの面素の向きを検出してこれをモデル
保持部３２に出力する。そして大域欠陥検出モードの場
合には、検査対象物体の各面素の向きを検出してこれを
比較回路３３に送出し、先にモデル保持部３２に格納し
であるモデルの各面素の向きと比較するものである。

微分回路３１は物体表面の面素の向き（法線ベクトル（
ｐ、ｑ））を微分し、その微分値の大きさに闇値を設定
しそれ以上の部位をキズとして検出するものであり、微
分演算回路としては公知のものが使用される。１例とし
て第５図（ａｌに示す関係の面素を２例えば同（ｂｌ、
　（Ｃ１等の係数を乗じて。

演算を行うものである。勿論微分演算回路としてはここ
で例示されるものに限定されるものではないが、微分値
Ｓｉｊは次のようにして求めることができる。

５ｐｘｉｊ　＝　（（ｐｉ＋＋＋ｊ−＋　−ｐｉ−＋＋
ｊ−＋）＋　２　　（１）！＋ｌ＋Ｊ　　Ｇ’ｌ−１＋
　Ｊ　）＋　　（ｐｉ＋＋１ｊ÷＋　　　ｐｉ−＋Ｊ＋
＋）　　）Ｓｐｙｉｊ　　＝　（（ｐｉ−ｔ・ｊ÷ｓ　
　ｐｉ−ｔ＋ｊ−ｔ）＋　２　　（ｐＬｊ＋＋　　ｐｉ
、ｊ−＋）＋　（ｐｉ＋＋Ｉｊ＋＋　−ｐｉ＋＋＋ｊ−
ｔ）　）Ｓｑｘｉｊ　　＝　（（ｑｉ＋＋＋ｊ−＋　−
ｑｉ−＋＋ｊ−＋）”　２　　（Ｑ１＋Ｉ＋Ｊ　　Ｑｌ
−１＋　Ｊ　）＋　　（ｑＬ＋＋ｊ＋＋　　ｑｉ−＋・
ｊ＋＋））Ｓｑｙｉｊ　　＝　　（（ｑｉ−＋＋ｊ＋＋
　　　ｑｉ−＋＋ｊ−＋）＋　２　　（ｑｉ、ｊ＋＋　
　ｑｉ＋ｊ−＋）＋　　（ｑｉ＋＋＋ｊ＋＋　　ｑｉ＋
ｔｌｊ−＋））Ｓｉｊ＝　　５ｐｘｉｊ２＋５ｐｙｉｊ
２＋５ｑｘｉｊ２＋５ｑｙｉｊ２−−−−−−−４３）
この（３）式により得られた値が大きい場合には隣接面
素の向きの変化率が大きいこと、つまりキズの存在を示
すので、このＳｉｊを、前述の如く闇値で判別してキズ
の有無を判定することができる。

次に、第４図に示す本発明の一実施例構成の動作、つま
り局所的欠陥（キズ）の検出と、大域的欠陥（緩やかな
曲がり、ゆがみ等）の検出について説明する。

１０局所的欠陥（キズ）の検出 例えば第４図において検査対象物体３４に局所的欠陥（
キズ）が存在するか否かを検出する場合。

前記（１）と同様にして、向き判定回路３０を参照表作
成モードで制御し、またＴＶカメラ１２の下方に形状が
既知な１例えば球状の１反射特性が検査対象物体３４と
同様に正反射特性を有する物体１３をおき、参照表２１
を作成する。それから物体１３にかわり検査対象物体３
４をおき、光源ＰＩ〜Ｐ３を順次個々に点燈するととも
に、また向き判定回路３０を局所欠陥検出モードで制御
する。

これにより向き判定回路３０は、前記（２）と同様に動
作し、検査対象物体３４より得られた面素の向きを微分
回路３１に順次送出する。微分回路３１はかくして伝達
された面素の向きにより前記（３）式にもとづき微分値
を求める。例えば、向き判定回路３０により第６図（ａ
）に示す如き面素の向きが求められ、これが微分回路３
１により前述の如く微分されて第６図（ｂｌの如き微分
値が得られ、これをあらかじめ定められた闇値で判定す
ることにより。

第６図（Ｃ）に示す如く１局所的欠陥を出力することが
できる。このようにして前記（３）式により微分強度を
求め、その値を闇値で判別することによりキズ等の局所
的欠陥の有無を検出することができる。

■、・大域的欠陥の検出 例えば第４図において検査対象物体３５′の大域的欠陥
を検出する場合、まず前記（１）と同様にして参照表２
１を作成する。それから向き判定回路３０をモデル作成
モードで制御して、検査対象物体３５′の無欠陥物体３
５をモデルとして使用して前記（２）と同様にしてこの
モデルである無欠陥物体３５の面素の向きを求め、これ
をモデル保持部３２に格納する。無欠陥物体とは設計図
通りの物体である。次に向き判定回路３０を大域的欠陥
検出モードに制御し、無欠陥物体３５に代り検査対象物
体３５′をおき、その画像データを前記の如くしてメモ
リＭｌ　、Ｍ２．Ｍ３に保持させる。向き判定回路３０
はモデルである無欠陥物体３５と検査対象物体３５′の
同−面素毎の向きを比較回路３３で比較する。この場合
無欠陥物体３５の面素の向きはモデル保持部３２に保持
されているのでこれを読出せばよい。検査対象物体３５
′の面素の向きは比較に先立ち図示省略したメモリに格
納してもよいし、比較の度にメモリＭ１〜Ｍ３および参
照表２１をアクセスして求めてもよいが。

処理の高速化のためにあらかじめ比較に先立ちメモリに
格納しておくことが望ましい。この比較を行うためにモ
デルである無欠陥物体３５と検査対象物体３５′との位
置合せが必要であるが、これは重心位置を合せることに
より対処できる。そして比較回路３３における不一致度
算出式として次の（４）式を使用した。ここで（ｐ　ｏ
、　　ｑ　ｏ＞は検査対象物体３５′の法線ベクトルで
あり、　　（ｐｍ。

ｑｍ）はモデルである無欠陥物体３５の法線ベクトルで
ある。

ｄｉｊ　　−（（ｐｏｉｊ−ｐｍｉｊ）　２＋　（ｑｏ
ｉｊ　−ｑｍｉｊ）　２＋　（ｐｏｉｊ　−ｐｍｉ−１
，ｊ−＋）　２＋　（ｑｏｉｊ　−ｑｍｉ−＋＋ｊ−＋
）　２＋（ｐｏｉｊ　−ｐｍｉ、　ｊ−＋）　２＋　（
ｑｏｉｊ　−ｑｍｉ、　ｊ−＋）　２＋　（ｐｏｉｊ　
−ｐｍｉ−４，ｊ−１）　２＋　（ｑｏｉｊ　−ｑｍｉ
＋１＋ｊ−＋）　　２＋　（ｐｏｉｊ　−ｐｍｉ−ｔ、
ｊ）　２＋　（ｑｏｉｊ　−ｑｍｉ−＋＋ｊ）　２＋　
（ｐｏｉｊ　−ｐｍｉ＋４．ｊ）　２＋　（ｑｏｉｊ　
−ｑｍｉ＋＋、ｊ）　２＋　　（ｐｏｉｊ　−ｐｍｉ−
ｔ＋ｊ＋＋）　　２＋　　（ＱＯｉｊ　　　Ｑｍｉ−＋
＋ｊｎ）　　２＋　　（ｐｏｊｊ　−ｐｍｉ、　　ｊ＋
＋）　　２＋　　＜ｑｏｊｊ　−ｑｍｉ、　　ｊ＋１）
　　２＋　　（ｐｏｉｊ　−ｐｍｉ＋４．ｊ＋１）　　
２＋　　（ｑｏｉｊ　−ｑｍｉ＋＋、ｊ＋＋）　　２）
　　／　９−一−−・−−（４１ そしてこの不一致度を次の（５）式により全面素につい
て求める。

ｄ士Σｄ　ｉ　ｊ　　　　　　　　　　　　−−−−−
−−−１５１このｄに闇値を設定し、これにより大域的
な欠陥を検出することができる。例えば、モデルが円錐
台のときに、第４図の検査対象物体３５′のように、ハ
字状の側面を有するような緩やかな欠陥が存在する場合
でもこれを検出することができる。

この場合、モデルは第７図に示す如き状態の面素の向き
を有し、検査対象物体３５′は第８図の如き状態の面素
の向きを有することになるが、その不一致度は第９図（
ａ）に示す如くなり、闇値により面素毎にスライスすれ
ば、第９図（ｂｌの如く示すことができる。

ところで比較回路３３における演算は、前記（４）式、
（５）式とそれぞれの闇値による出力のみならず１次の
（６）式、（７）式の演算およびそれぞれの闇値による
出力を得ることもできる。

ｄｐｉｊ＝　（（ＱＯｉｊ　　ｐＨ１ｉｊ）　＋　（ｐ
ｏｉｊ　−ｐｍｉ−１，ｊ−１）＋　（ｐｏｉｊ−ρｍ
ｉ、　ｊ−１） −４−（ｐｏｉｊ　−ｐｍｉ＋１＋ｊ−＋）＋　（ｐｏ
ｉｊ　−ｐｍｉ４・ｊ） ＋（ｐｏｉｊ　−ｐｍＬ＋＋ｊ） ＋　　（ｐｏｉｊ　　　　ｐｌＴｌｉ−１＋ｊ＋１）＋
　（ｐｏｉｊ　　ｐｍｉ　＋ｊ＋４）＋（ＰＯＩＪ　　
ｐｍＬ＋ｌ＋Ｊ＋１）　）　　−’−’−’（６）ｄＱ
ｉｊ＝　（（ＱＯｉｊ　　ｑｍｉｊ）　＋　（ｑｏｉｊ
　−ｑｍｉ−１，ｊ−１）＋　（ｑｏｉｊ　−ｑｍｉ、
　ｊ−ｔ）＋　　（ｑｏｉｊ　−ｑｍｉ＋１＋ｊ−＋）
＋　（ｑｏｉｊ　　ｑｍｉ−＋＋ｊ） ”　（ＱＯｉｊ　　ｑｍｉヤＩＩＪ） ＋　（ｑｏｉｊ　−ｑｍｉ−＋＋Ｌ＋）＋　（ｑｏｉｊ
　−ｑｍｉ＋　ｊ＋＋）＋　（ｑｏｉｊ　−ｑｍｉ＋ｈ
ｊ＋＋）　＞　　−−−−−−−−−（７＞ところで前
記（６）式および（７）式は面素の向きがどちらの方向
に傾いているのかを示すものである。

前記（６）式および（７）式が、正または負のもののみ
を出力させたものが第１０図である。

〔発明の効果〕

本発明によれば乱反射面と複数の光源を使用して、鏡面
のような正反射特性を有する物体表面のキズの検出は勿
論のことそのゆるやかな緩みや曲がり等の欠陥もきわめ
て正確に検出することができる。したがって従来目視検
査にたよっていた鏡面体をデータ処理方式により、正確
に検査することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明における画像データを入力するた
めの画像データ入力装置、同（ｂｌは物体の中心位置や
半径を求める場合のフローチャート同（Ｃ）。 （ｄ）は面素の向きを抽出するときの説明図、同（ｅ）
は本発明の特徴である参照表作成および面素の向きを出
力するためのブロック図、第２図は参照表作成状！：、
説明図、第３図は第１図により得られた面素の向きの抽
出結果例、第４図は本発明の一実施例構成図、第５図は
微分回路の説明図、第６図は局所的欠陥の検出例、第７
図はモデルの面素の向き、第８図は検査対象物体の面素
の向き、第９図は不一致度検出例、第１０図（ａｌ、　
（ｂ）は上からみたときのＸ軸方向の偏り、同（Ｃ１，
（ｄ）は同じくｙ軸方向の偏り、第１１図は従来の照度
差ステレオの説明図である。 図中、１は物体、２はＴＶカメラ、１０は画像データ入
力装置、１１は乱反射面、１２はＴＶカメラ、１３は物
体、１４は中心位置・半径算出回路、１５は補正回路、
１６は補正係数表、１７は正規化回路、１８は最大値検
索回路、１９は向き判定回路、２０は傾き表、２１は参
照表、２２は出力データ部、２３は検査対象物体、３０
は向き判定回路、３１は微分回路、３２はモデル保持部
。 ３３は比較回路、３４は検査対象物体、３５は無欠陥物
体（モデル）、３５’は検査対象物体を示す。 第２図 第６図 （（：ｌ）　　　　　　　　　　　　　　ＣＣ）第７図 第８図 （ｂ） 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも３個の光源と、光源からの光を反射す
   ることによって対象物体に光を照射する乱反射面と、前
   記対象物体を観測する画像入力手段と、正反射特性を有
   する既知形状物体の各光源点燈下で観測される濃淡値の
   組と前記物体表面の微小面素の向きとの関係を表現する
   参照表を作成する参照表作成手段と、作成された参照表
   を保持する参照表保持手段と、正反射特性を有する検査
   対象物体の各光源点燈下で観測される濃淡値の組で前記
   参照表保持手段を検索することにより検査対象物体表面
   の微小面素の向きを抽出する抽出手段と、前記抽出手段
   の出力に基づいて前記検査対象物体表面の欠陥を検出す
   ることを特徴とする正反射特性を有する物体表面の欠陥
   検出方式。
2. （２）前記欠陥の検出は、前記抽出手段により抽出され
   た微小面素の向きの不連続性を抽出することにより物体
   表面の局所的欠陥の検出を行なうことを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載の正反射特性を有する物体表
   面の欠陥検出方式。
3. （３）前記欠陥の検出は、前記抽出手段によりモデルの
   微小面素の向きを抽出し、また検査対象物体の微小面素
   の向きを抽出してこれらを照合することにより検査対象
   物体の大域的な欠陥を検出するようにしたことを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の正反射特性を有す
   る物体表面の欠陥検出方式。