(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象を含む空間領域を撮像して得られた濃淡画像から検査対象の表面上の欠陥を検出する欠陥検査方法において、前記濃淡画像内の検査対象に検査領域を設定するとともに検査領域内の各画素の濃度に基づく微分演算を行って各画素の微分絶対値および微分方向値を算出する微分演算過程と、検査領域内の各画素の微分絶対値に基づいて欠陥候補画素を抽出した後に互いに隣接していて微分方向値の差が規定範囲内である欠陥候補画素の集合のうち欠陥候補とみなせる画素群に欠陥候補ラベルを付与する欠陥候補ラベル抽出過程と、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点となる画素に隣接する画素のうち欠陥候補ラベルが付与された画素群の中の画素と微分方向値の差が規定範囲内である画素を欠陥候補画素として前記画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与し、微分方向値の差が規定範囲内となる画素が存在しなくなるまで欠陥候補ラベルを付与する処理を繰り返す欠陥候補ラベル延長過程と、異なる欠陥候補ラベルの付与された画素群が複数存在するときに２個以上の画素群を統合可能か否かを判断する欠陥候補ラベルペア抽出過程と、結合可能な画素群を結合して１つの欠陥候補ランドを形成する欠陥候補ラベルペア連結過程と、欠陥候補ランドの画素数が規定の閾値以上であるときに欠陥が存在すると判定する判定過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
前記欠陥候補ラベル抽出過程では、微分絶対値が規定値以上の画素を欠陥候補画素とすることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項３】
前記欠陥候補ラベル抽出過程では、微分絶対値が規定値以上の各画素について微分方向値により示される方向に直交する方向において隣接する画素のうちで微分絶対値が最大になる画素をそれぞれ求めて１画素幅のエッジ画素を抽出し、抽出したエッジ画素を欠陥候補画素とすることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項４】
前記欠陥候補ラベル抽出過程では、前記エッジ画素からなる画素群の端点の画素とこの画素に隣接する画素との関係を評価することにより隣接する画素のうちの１つの画素をエッジ画素として選択することによりエッジ画素を延長し、別のエッジ画素からなる画素群に結合するまで、または延長可能な画素が存在しなくなるまでエッジ画素を延長することを特徴とする請求項３記載の欠陥検査方法。
【請求項５】
前記欠陥候補ラベル抽出過程では、欠陥候補ラベルを付与した画素群のうち画素数が規定個数以下の画素群を除去することを特徴とする請求項１ないし請求４のいずれかに記載の欠陥検査方法。
【請求項６】
前記欠陥候補ラベル延長過程では、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点の画素に隣接する画素の中に、前記端点の画素の微分方向値を基準とする規定範囲内の微分方向値を持つ画素が存在するとき、その画素を端点候補とし、端点候補が１個だけ存在するときには端点候補に欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与し、端点候補が複数個存在するときには微分絶対値が最大である画素に欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項７】
前記欠陥候補ラベル延長過程では、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点の画素に隣接する画素の中に、欠陥候補ラベルが付与された画素群の中で同じ微分方向値の画素が連続していてその画素数のもっとも多い微分方向値を基準とする規定範囲内の微分方向値を持つ画素が存在するとき、その画素を端点候補とし、端点候補が１個だけ存在するときには端点候補に欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与し、端点候補が複数個存在するときには微分絶対値が最大である画素に欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与することを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項８】
端点候補の微分絶対値が規定の閾値以下であるときには欠陥候補ラベルが付与された画素群に加えないことを特徴とする請求項６または請求項７記載の欠陥検査方法。
【請求項９】
欠陥候補ラベルペア抽出過程では、第１の欠陥候補ラベルの画素群の端点を基準として設定した探索領域内に、第２の欠陥候補ラベルの画素群が存在するとともに、第２の欠陥候補ラベルの画素群の端点の微分方向値が第１の欠陥候補ラベルの画素群に基づいて設定した方向範囲内であるときに、第１の欠陥候補ラベルの画素群と第２の欠陥候補ラベルの画素群とを欠陥候補ラベルペアとすることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項１０】
欠陥候補ラベルペア抽出過程では、第１の欠陥候補ラベルの画素群の端点を基準として設定した探索領域内に、第２の欠陥候補ラベルの画素群が存在するとともに、第２の欠陥候補ラベルの画素群の中で同じ微分方向値の画素が連続していてその画素数のもっとも多い微分方向値が第１の欠陥候補ラベルの画素群に基づいて設定した方向範囲内であるときに、第１の欠陥候補ラベルの画素群と第２の欠陥候補ラベルの画素群とを欠陥候補ラベルペアとすることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項１１】
前記方向範囲は、第１の欠陥候補ラベルの画素群の端点の微分方向値を基準として設定されることを特徴とする請求項９または請求項１０記載の欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記方向範囲は、第１の欠陥候補ラベルの画素群の中で同じ微分方向値の画素が連続していてその画素数のもっとも多い微分方向値を基準として設定されることを特徴とする請求項９または請求項１０記載の欠陥検査方法。
【請求項１３】
欠陥候補ラベルペア連結過程では、欠陥候補ラベルペアとなる２つの画素群の端点を結ぶ直線を含むように設定した連結領域内の画素のうち、出現頻度のもっとも高い微分方向値が両端点を結ぶ直線の方向値に一致するときに、両端点を直線で連結して１つの欠陥候補ランドとすることを特徴とする請求項１記載の欠陥検査方法。
【請求項１４】
前記連結領域に含まれる画素数が規定個数以上のときには２つの画素群を連結しないことを特徴とする請求項１３記載の欠陥検査方法。
【請求項１５】
前記連結領域に含まれる画素の微分絶対値の総和が規定の閾値以下のときには２つの画素群を連結しないことを特徴とする請求項１３記載の欠陥検査方法。
【請求項１６】
前記連結領域に含まれる画素数が規定個数以上であり、かつ前記連結領域に含まれる画素の微分絶対値の総和が規定の閾値以下のときには２つの画素群を連結しないことを特徴とする請求項１３記載の欠陥検査方法。
【請求項１７】
検査対象を含む空間領域を撮像して得られた濃淡画像から検査対象の表面上の欠陥を検出する欠陥検査装置において、前記濃淡画像内の検査対象に検査領域を設定するとともに検査領域内の各画素の濃度に基づく微分演算を行って各画素の微分絶対値および微分方向値を算出する微分演算手段と、検査領域内の各画素の微分絶対値に基づいて欠陥候補画素を抽出した後に互いに隣接していて微分方向値の差が規定範囲内である欠陥候補画素の集合のうち欠陥候補とみなせる画素群に欠陥候補ラベルを付与する欠陥候補ラベル抽出手段と、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点となる画素に隣接する画素のうち欠陥候補ラベルが付与された画素群の中の画素と微分方向値の差が規定範囲内である画素を欠陥候補画素として前記画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与し、微分方向値の差が規定範囲内となる画素が存在しなくなるまで欠陥候補ラベルを付与する処理を繰り返す欠陥候補ラベル延長手段と、異なる欠陥候補ラベルの付与された画素群が複数存在するときに２個以上の画素群を統合可能か否かを判断する欠陥候補ラベルペア抽出手段と、結合可能な画素群を結合して１つの欠陥候補ランドを形成する欠陥候補ラベルペア連結手段と、欠陥候補ランドの画素数が規定の閾値以上であるときに欠陥が存在すると判定する判定手段とを具備することを特徴とする欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検査対象を撮像して得た画像に画像処理を施すことによって検査対象の外観上の欠陥の有無を検出する欠陥検査方法および欠陥検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の欠陥検査方法として、光源からの光を検査対象に照射し、光源から検査対象への光の照射方向とは異なる方向の光軸を有した撮像装置によって検査対象の表面の陰影を撮像し、撮像された画像に画像処理を施すことによって、検査対象の表面の欠陥の有無を検出する技術が知られている。撮像された画像から検査対象の欠陥部分を抽出する画像処理技術としては、特開平４−３１７５１号公報に記載されているように、ＣＣＤカメラのような撮像装置からの画像信号をＡ／Ｄ変換部によりデジタル化した後、濃淡画像である原画像に空間微分を施して微分絶対値および微分方向値を求め、欠陥部分のエッジを微分絶対値および微分方向値を用いて追跡する技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載された画像処理技術では、欠陥部分のエッジの追跡において、追跡可能か否かを判断する際に、欠陥部分の候補となる画素群の端点を基準として特定の条件を満たすか否かをつねに判断しているから、ノイズの影響によって端点の特徴が本来の欠陥部分のエッジの特徴から外れたときに、欠陥部分の形状を正しく認識できなくなる可能性を有している。
【０００４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、ノイズの影響を受けにくい処理を行うことによって、連続性のある画素を一つの欠陥部分に対応する画素群として精度よく抽出することができるようにし、結果的に欠陥の有無の判定精度を高めた欠陥検査方法および欠陥検査装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、検査対象を含む空間領域を撮像して得られた濃淡画像から検査対象の表面上の欠陥を検出する欠陥検査方法において、前記濃淡画像内の検査対象に検査領域を設定するとともに検査領域内の各画素の濃度に基づく微分演算を行って各画素の微分絶対値および微分方向値を算出する微分演算過程と、検査領域内の各画素の微分絶対値に基づいて欠陥候補画素を抽出した後に互いに隣接していて微分方向値の差が規定範囲内である欠陥候補画素の集合のうち欠陥候補とみなせる画素群に欠陥候補ラベルを付与する欠陥候補ラベル抽出過程と、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点となる画素に隣接する画素のうち欠陥候補ラベルが付与された画素群の中の画素と微分方向値の差が規定範囲内である画素を欠陥候補画素として前記画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与し、微分方向値の差が規定範囲内となる画素が存在しなくなるまで欠陥候補ラベルを付与する処理を繰り返す欠陥候補ラベル延長過程と、異なる欠陥候補ラベルの付与された画素群が複数存在するときに２個以上の画素群を統合可能か否かを判断する欠陥候補ラベルペア抽出過程と、結合可能な画素群を結合して１つの欠陥候補ランドを形成する欠陥候補ラベルペア連結過程と、欠陥候補ランドの画素数が規定の閾値以上であるときに欠陥が存在すると判定する判定過程とを有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記欠陥候補ラベル抽出過程では、微分絶対値が規定値以上の画素を欠陥候補画素とすることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記欠陥候補ラベル抽出過程では、微分絶対値が規定値以上の各画素について微分方向値により示される方向に直交する方向において隣接する画素のうちで微分絶対値が最大になる画素をそれぞれ求めて１画素幅のエッジ画素を抽出し、抽出したエッジ画素を欠陥候補画素とすることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記欠陥候補ラベル抽出過程では、前記エッジ画素からなる画素群の端点の画素とこの画素に隣接する画素との関係を評価することにより隣接する画素のうちの１つの画素をエッジ画素として選択することによりエッジ画素を延長し、別のエッジ画素からなる画素群に結合するまで、または延長可能な画素が存在しなくなるまでエッジ画素を延長することを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記欠陥候補ラベル抽出過程では、欠陥候補ラベルを付与した画素群のうち画素数が規定個数以下の画素群を除去することを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記欠陥候補ラベル延長過程では、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点の画素に隣接する画素の中に、前記端点の画素の微分方向値を基準とする規定範囲内の微分方向値を持つ画素が存在するとき、その画素を端点候補とし、端点候補が１個だけ存在するときには端点候補に欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与し、端点候補が複数個存在するときには微分絶対値が最大である画素に欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与することを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、前記欠陥候補ラベル延長過程では、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点の画素に隣接する画素の中に、欠陥候補ラベルが付与された画素群の中で同じ微分方向値の画素が連続していてその画素数のもっとも多い微分方向値を基準とする規定範囲内の微分方向値を持つ画素が存在するとき、その画素を端点候補とし、端点候補が１個だけ存在するときには端点候補に欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与し、端点候補が複数個存在するときには微分絶対値が最大である画素に欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与することを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項６または請求項７の発明において、端点候補の微分絶対値が規定の閾値以下であるときには欠陥候補ラベルが付与された画素群に加えないことを特徴とする。
【００１３】
請求項９の発明は、請求項１の発明において、欠陥候補ラベルペア抽出過程では、第１の欠陥候補ラベルの画素群の端点を基準として設定した探索領域内に、第２の欠陥候補ラベルの画素群が存在するとともに、第２の欠陥候補ラベルの画素群の端点の微分方向値が第１の欠陥候補ラベルの画素群に基づいて設定した方向範囲内であるときに、第１の欠陥候補ラベルの画素群と第２の欠陥候補ラベルの画素群とを欠陥候補ラベルペアとすることを特徴とする。
【００１４】
請求項１０の発明は、請求項１の発明において、欠陥候補ラベルペア抽出過程では、第１の欠陥候補ラベルの画素群の端点を基準として設定した探索領域内に、第２の欠陥候補ラベルの画素群が存在するとともに、第２の欠陥候補ラベルの画素群の中で同じ微分方向値の画素が連続していてその画素数のもっとも多い微分方向値が第１の欠陥候補ラベルの画素群に基づいて設定した方向範囲内であるときに、第１の欠陥候補ラベルの画素群と第２の欠陥候補ラベルの画素群とを欠陥候補ラベルペアとすることを特徴とする。
【００１５】
請求項１１の発明は、請求項９または請求項１０の発明において、前記方向範囲は、第１の欠陥候補ラベルの画素群の端点の微分方向値を基準として設定されることを特徴とする。
【００１６】
請求項１２の発明は、請求項９または請求項１０の発明において、前記方向範囲は、第１の欠陥候補ラベルの画素群の中で同じ微分方向値の画素が連続していてその画素数のもっとも多い微分方向値を基準として設定されることを特徴とする。
【００１７】
請求項１３の発明は、請求項１の発明において、欠陥候補ラベルペア連結過程では、欠陥候補ラベルペアとなる２つの画素群の端点を結ぶ直線を含むように設定した連結領域内の画素のうち、出現頻度のもっとも高い微分方向値が両端点を結ぶ直線の方向値に一致するときに、両端点を直線で連結して１つの欠陥候補ランドとすることを特徴とする。
【００１８】
請求項１４の発明は、請求項１３の発明において、前記連結領域に含まれる画素数が規定個数以上のときには２つの画素群を連結しないことを特徴とする。
【００１９】
請求項１５の発明は、請求項１３の発明において、前記連結領域に含まれる画素の微分絶対値の総和が規定の閾値以下のときには２つの画素群を連結しないことを特徴とする。
【００２０】
請求項１６の発明は、請求項１３の発明において、前記連結領域に含まれる画素数が規定個数以上であり、かつ前記連結領域に含まれる画素の微分絶対値の総和が規定の閾値以下のときには２つの画素群を連結しないことを特徴とする。
【００２１】
請求項１７の発明は、検査対象を含む空間領域を撮像して得られた濃淡画像から検査対象の表面上の欠陥を検出する欠陥検査装置において、前記濃淡画像内の検査対象に検査領域を設定するとともに検査領域内の各画素の濃度に基づく微分演算を行って各画素の微分絶対値および微分方向値を算出する微分演算手段と、検査領域内の各画素の微分絶対値に基づいて欠陥候補画素を抽出した後に互いに隣接していて微分方向値の差が規定範囲内である欠陥候補画素の集合のうち欠陥候補とみなせる画素群に欠陥候補ラベルを付与する欠陥候補ラベル抽出手段と、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点となる画素に隣接する画素のうち欠陥候補ラベルが付与された画素群の中の画素と微分方向値の差が規定範囲内である画素を欠陥候補画素として前記画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与し、微分方向値の差が規定範囲内となる画素が存在しなくなるまで欠陥候補ラベルを付与する処理を繰り返す欠陥候補ラベル延長手段と、異なる欠陥候補ラベルの付与された画素群が複数存在するときに２個以上の画素群を統合可能か否かを判断する欠陥候補ラベルペア抽出手段と、結合可能な画素群を結合して１つの欠陥候補ランドを形成する欠陥候補ラベルペア連結手段と、欠陥候補ランドの画素数が規定の閾値以上であるときに欠陥が存在すると判定する判定手段とを具備するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（基本構成）
本発明では、従来構成と同様に、光源から検査対象に光を照射し、検査対象に形成された陰影を撮像装置によって撮像した後に画像処理を施すように構成されており、本発明における画像処理の過程は、基本的に以下の過程を含んでいる。すなわち、検査対象を含む空間領域を撮像して得た濃淡画像を原画像とし、原画像に対して以下の画像処理を施すことによって欠陥部分の有無を判定する。画像処理に際しては、まず検査対象を含む検査領域が設定され、検査領域内の画素の濃度に基づく微分演算が行われる。この過程を微分演算過程と呼ぶ。微分演算過程では注目する画素の８近傍の画素を用いて各画素の微分絶対値および微分方向値を求める。微分絶対値および微分方向値は、特開平４−３１７５１号公報に記載されたものと同じ演算によって求める。したがって、微分絶対値は原画像の画素の濃度変化が大きい部位ほど大きくなり、微分方向値は濃度の変化が最大になる方向に対して直交する方向を表す。ただし、以下で微分方向値という用語は、コード化（デジタル化）した値として用いる。つまり、−π／８〜π／８、π／８〜３π／８、……、−３π／８〜−π／８の８個の角度範囲を用い、各角度範囲にそれぞれ１〜８のコードを付与したものを微分方向値として用いる。また、以下では角度についても微分方向値と同様にコード化した方向値として扱う。検査領域については必要に応じて適宜に設定されるものとする（たとえば、ディスプレイ装置に画像を表示した状態でポインティングデバイスを操作して検査領域を設定する）。
【００２３】
微分演算過程の次には、検査領域内の画素を順次走査し画素の微分絶対値に基づいて欠陥候補画素を抽出する。ここで、欠陥候補画素に隣接して他の欠陥候補画素が存在するときには、両欠陥候補画素の微分方向値の差が規定範囲内であれば両画素に同じ欠陥候補ラベルを付与する。したがって、互いに隣接した欠陥候補画素の集合のうち欠陥候補とみなせる画素群に一つの欠陥候補ラベルが付与される。このような画素群は１つの欠陥候補ラベルが付与された連結成分となり、この連結成分を求める過程を欠陥候補ラベル抽出過程と呼ぶ。
【００２４】
欠陥候補ラベルが設定されると、欠陥候補ラベルが付与された画素群（連結成分）の端縁を形成する画素に隣接する画素について、欠陥候補ラベルが付与された画素群の画素と同じ欠陥部分に属する画素か否かが判定され、欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥部分に属すると判断画素であれば欠陥候補ラベルに加える。この過程は、同じ欠陥候補ラベルが付与された画素群が占める領域を広げるから欠陥候補ラベル延長過程と呼ぶ。
【００２５】
さらに、検査領域内に欠陥候補ラベルの付与された画素群が複数個存在するときに、画素群同士を統合可能か否かが判定される。この過程は欠陥候補ラベルペア抽出過程と呼ぶ。欠陥候補ラベルペア抽出過程において１つの欠陥部分として統合可能な画素群の組が見つかると、画素群を統合するとともに統合された画素群（欠陥候補ランドという）に１つの欠陥候補ラベルを付与する。この過程を欠陥候補ラベルペア連結過程と呼ぶ。
【００２６】
上述した各過程を経ることによって欠陥部分とみなされる画素群（欠陥候補ランド）が抽出されるから、抽出された画素群ごとに画素数に応じて欠陥か否かが判定される。つまり、欠陥候補ランドの画素数が閾値以上であれば欠陥部分が存在すると判定される。この過程は判定過程と呼ぶ。
【００２７】
以上のように、本発明の画像処理は、基本的には微分演算過程、欠陥候補ラベル抽出過程、欠陥候補ラベル延長過程、欠陥候補ラベルペア抽出過程、欠陥候補ラベルペア連結過程、判定過程を含んでいるのであって、これらの過程をまとめると、図１のようになる。すなわち、検査対象を含む空間領域を撮像し（Ｓ１）、その画像信号にＡ／Ｄ変換を施して濃淡画像である原画像を得る（Ｓ２）。次に、原画像に空間微分を施して微分絶対値および微分方向値を求め（Ｓ３）、微分絶対値に基づいて検査領域内での欠陥候補ラベルを抽出する（Ｓ４）。欠陥候補ラベルが存在するときには（Ｓ５）、欠陥候補ラベルを延長し（Ｓ６）、検査領域内に欠陥候補ラベルを付与した画素群が複数あるか否かが判断される（Ｓ７）。欠陥候補ラベルを付与した画素群が複数存在するときには、欠陥候補ラベルペアを抽出する処理を行い（Ｓ８）、欠陥候補ラベルペアが有れば（Ｓ９）、欠陥候補ラベルペアを連結する処理を行う（Ｓ１０）。欠陥候補ラベルを付与した画素群が複数個存在しないか（Ｓ７）、あるいは欠陥候補ラベルペアが存在しない場合には（Ｓ９）、欠陥候補ラベルペアを連結した後の処理に移行する。つまり、求めた欠陥候補画素の画素群を欠陥候補ランドとし、欠陥候補ランドに含まれる画素数が閾値以上か否かが判断される（Ｓ１１）。欠陥候補ランドに含まれる画素数が閾値以上であれば欠陥あり（Ｓ１２）と判断され、画素数が閾値以下であるか、ステップＳ５において欠陥候補ラベルが存在しないと判断されたときには欠陥なし（Ｓ１３）と判断されるのである。
【００２８】
しかして、本発明には図２に示す装置を用いる。この装置は従来例として用いた装置と主要部分は同様であって、点灯用電源１１により制御される光源１０からの光を検査対象１に対して斜めから照射し、光の照射方向とは異なる方向の光軸を有したＣＣＤカメラのような撮像装置２０によって検査対象１の画像を撮像する。撮像装置２０により得られるアナログの画像信号はＡ／Ｄ変換部２１によりデジタル信号に変換され、各画素の画素値が濃度値である濃淡画像が原画像としてフレームメモリ２２に一旦保存される。こうしてフレームメモリ２２に格納された原画像に対して画像処理部３０において上述のような画像処理が施されるのである。
【００２９】
画像処理部３０は、フレームメモリ２２からの原画像が引き渡される処理用画像メモリ３１を備え、処理用画像メモリ３１に格納された原画像に対して微分演算部３２において微分演算が施される。つまり、微分演算部３２において微分絶対値および微分方向値が求められる。その後、欠陥候補ラベル抽出過程、欠陥候補ラベル延長過程、欠陥候補ラベルペア抽出過程、欠陥候補ラベルペア連結過程の各処理を行う欠陥候補ラベル抽出部３３、欠陥候補ラベル延長部３４、欠陥候補ラベルペア抽出部３５、欠陥候補ラベル連結部３６を通して欠陥候補ランドが求められる。これらの処理によってノイズが除去されるとともに検査対象１の欠陥部分２との一致度の高い画素群が欠陥候補ランドとして抽出されるのであって、判定部２３では欠陥候補ランドに含まれる画素数を閾値と比較して欠陥の有無を判定するのである。
【００３０】
以下では、これらの各過程の具体的手順について説明する。ただし、微分演算過程は従来例と同様であり、また判定過程は欠陥候補ラベルの付与された画素群を構成する画素数が閾値以上か否かの判断のみであるから、これらについては説明を省略し、以下では他の過程について説明する。
１．欠陥候補ラベル抽出過程
欠陥候補ラベル抽出過程は、基本的には図３に示す手順を有する。まず、検査領域が設定されるから、検査領域内を走査する（Ｓ１）。ここで欠陥候補画素が抽出されると（Ｓ２）、欠陥候補画素を欠陥候補ランドの画素とみなしておく（Ｓ３）。ここに、欠陥候補ランドは欠陥候補ラベルが付与された画素群を意味する。次に、欠陥候補画素の８近傍に欠陥候補画素を探索し（Ｓ４）、欠陥候補画素が存在すれば（Ｓ５）、その欠陥候補画素の微分方向値が元の欠陥候補画素の微分方向値に対して規定範囲内であるときに（Ｓ６）、８近傍の欠陥候補画素を欠陥候補ランドに加える（Ｓ７）。欠陥候補画素が抽出できないか（Ｓ２）、８近傍に欠陥候補画素が見出せないか（Ｓ５）、８近傍の画素の微分方向値が規定範囲内ではない場合（Ｓ６）には、検査領域のすべての画素の走査が終了するまで次の欠陥候補画素を探す（Ｓ８）。
【００３１】
上述のようにして、欠陥候補画素からなる画素群を抽出した後に、検査領域内を再び走査して（Ｓ９）、欠陥候補ランドを抽出する（Ｓ１０）。欠陥候補ランドの候補が抽出されると、欠陥候補ランドか否かを確認し（Ｓ１１）、確認できたときには欠陥候補ランドとして登録する（Ｓ１２）。欠陥候補ランドの候補が抽出できないとき（Ｓ１０）、あるいは欠陥候補ランドの候補が抽出されても欠陥候補ランドと確認できないとき（Ｓ１１）には、検査領域のすべての画素の走査が終了するまで次の欠陥候補ランドを抽出する処理を繰り返す（Ｓ１３）。
【００３２】
以下では、これらの処理について具体的に説明する。
【００３３】
（方法１．１）
１つの欠陥候補ラベルを付与するには上述のように欠陥候補画素を抽出することが必要であって、欠陥候補画素は微分絶対値に基づいて抽出される。いま、微分絶対値画像が図４（ａ）のような形で得られているものとする。検査領域Ｄｓを拡大して示すと図４（ｂ）のようになる。ここで、図４（ｂ）の各升目は画素を意味し、細かい斜線部で示した画素は微分絶対値が０である画素、粗い斜線部で示した画素は微分絶対値が０より大きく５０以下である画素、白抜きの画素は微分絶対値が５０以上である画素を示す。ここで、微分絶対値が閾値以上である画素を欠陥候補画素として抽出する。たとえば、閾値を５０とすれば、微分絶対値が５０以上の画素を欠陥候補画素として抽出することになり、欠陥候補画素からなる画像は図４（ｃ）のようになる。図４（ｃ）において白抜きの画素が欠陥候補画素である。
【００３４】
上述のように微分絶対値の大きい画素を抽出すれば濃度の変化の大きい部位を抽出することになり、このようにして抽出した部位は、欠陥にはならない程度の汚れ、埃、微細な傷などにより生じる濃度変化をノイズとして除去することができる。
【００３５】
（方法１．２）
方法１．１では微分絶対値によってのみ欠陥候補画素を抽出しているが、微分絶対値と微分方向値とを併用することによって、欠陥部分のエッジとみなせる画素をエッジ画素として抽出し、エッジ画素を欠陥候補画素としてもよい。エッジ画素は、以下の手順によって抽出される。すなわち、微分絶対値が閾値以上である画素を抽出する点は方法１．１と同様であって、たとえば微分絶対値が５０以上の画素を抽出したときに図５（ａ）の白抜きの画素が抽出されたとする。
【００３６】
ここで、抽出された各画素について８近傍の微分絶対値および微分方向値を用いる。まず、注目する画素の８近傍の画素のうち、注目する画素の微分方向値に対してほぼ直交する方向の線上に位置する画素を求める。このような画素は、注目する画素の微分方向値に対して直交する方向の線上に位置する画素として一意に決めることができる。たとえば、注目する画素を図６（ａ）のＥとし、微分方向値の１〜８のコードを図６（ｂ）のＦＣＢＡＤＧＨＩに対応させているとすると、注目する画素の微分方向値が３であれば、ＦとＤとの画素が注目する画素の微分方向値に対して直交する方向の線上に位置する画素になる。つまり、このような画素は２個求められることになる。
【００３７】
注目する画素の８近傍から求めた２個の画素については、それぞれ注目する画素と微分絶対値の大小を求め、微分絶対値の大きいほうの画素をエッジ画素とする。たとえば、注目する画素がＥであって画素Ｄのほうが微分絶対値が大きいときには画素Ｅをエッジ画素とする。同様に画素Ｆについても微分絶対値を画素Ｅと比較して大小に応じてエッジ画素を決定する。このような処理を微分絶対値が閾値以上であるすべての画素について行うことによって、１画素幅のエッジ画素を抽出することができ、こうして得られた画像は図５（ｂ）のようになる。
【００３８】
上述の方法によって、微分絶対値の大小のみで抽出した欠陥候補画素からなる画素群が２画素以上の幅を有していても１画素幅とすることができ、欠陥部分の形状の特徴がより捉えやすくなる。また、抽出する画素数が減少することによって、処理すべき情報量を低減することができ、結果的に処理の高速化につながることになる。
【００３９】
上述のようにしてエッジ画素を抽出した後に、エッジ画素として抽出されなかった画素に欠陥部分の画素が存在するか否かが判断される。いま、エッジ画素が図７（ａ）のような形で得られているものとすると、エッジ画素からなる画素群の端点の画素を注目する画素Ｅとし、この画素の８近傍の画素について、微分絶対値が規定値以上で、かつ以下の演算によって求めた評価値ｆｅｘ（Ｐｊ）がもっとも大きい画素を欠陥部分の画素とみなしてエッジ画素に含める。つまり、エッジ画素の画素群を延長することになる。
ｆｅｘ（Ｐｊ）＝｜Ｐｊ｜・ｃｏｓ（∠Ｐｊ−∠Ｅ）・ｃｏｓ｛（ｊ−１）・π／４−∠Ｅ｝
ただし、ｊは８近傍の画素を区別する整数値、｜Ｐｊ｜は８近傍のいずれかの画素の微分絶対値、∠Ｐｊは８近傍のいずれかの画素の微分方向値、∠Ｅは注目する画素の微分方向値である。
【００４０】
注目する画素の８近傍の画素について上述のような評価値ｆｅｘ（Ｐｊ）を求め、８近傍の画素のうち評価値がもっとも大きい画素をエッジ画素として、エッジ画素を延長する。たとえば、図６（ｂ）における画素Ｇの評価値がもっとも大きいとすれば、図７（ｂ）のようにエッジ画素を延長する。このようにしてエッジ画素を順次延長し、延長可能な画素が存在しなくなるまで、あるいは他のエッジ画素の画素群に到達するまでエッジ画素の延長を行う。この処理によって、たとえば図７（ｃ）のようにエッジ画素の画素群を延長することができる。
【００４１】
上述のようなエッジ延長処理によって、欠陥部分である可能性の高い画素をエッジ画素に加えることができ、欠陥部分の方向性の特徴を含む欠陥候補画素を抽出することができる。
【００４２】
上述のようにして抽出されたエッジ画素からなる画素群は欠陥部位を表す欠陥候補画素とみなされ、画素群に１つの欠陥候補ラベルが付与される。つまり、欠陥候補画素の連結成分（画素群）に対して欠陥候補ラベルが付与される。ここで、図８（ａ）のように欠陥候補画素の連結成分が検査領域Ｄｓに複数個存在するときには、各連結成分にそれぞれ異なる欠陥候補ラベルを付与する。図８（ａ）に示す例では４個の連結成分が存在しているから、４個の欠陥候補ラベルＬ１〜Ｌ４が付与される。欠陥候補ラベルが付与された画素群のうち、画素数が少ないものは欠陥部分ではなく欠陥として認識する必要のない汚れ、埃、微細な傷である可能性が高いから、画素数が規定個数以下の画素群は無視する。図示例では画素数が２以下の画素群は除去して、図８（ｂ）のような２個の連結成分のみを欠陥部分の画素群として抽出する（図示例では欠陥候補ラベルＬ１，Ｌ３の画素群を除去している）。したがって、欠陥候補ラベルＬ１’，Ｌ２’も２個になる。このような処理によってノイズが除去される。
【００４３】
（方法１．３）
欠陥候補ラベルを付与した画素群のうちノイズの可能性が高い画素群を除去するには、画素数ではなく微分絶対値を用いてもよい。すなわち、画素群を構成する各画素の微分絶対値の総和を求め、この総和が閾値以上になるときに、その画素群を欠陥候補画素の画素群とみなすのである。たとえば、欠陥候補ラベルＬ１〜Ｌ４を付与した画素群の各画素の微分絶対値が図９（ａ）のようであるものとし（各升目の数値が各画素の微分絶対値を示す）、微分絶対値の総和に対する閾値を３００とすれば、欠陥候補ラベルＬ１，Ｌ３の画素群の微分絶対値の総和は３００以下であるから、欠陥候補ラベルＬ１，Ｌ３の画素群は除去され、欠陥候補ラベルＬ２，Ｌ４の画素群のみが抽出される。つまり、図９（ｂ）のようになる。
【００４４】
（方法１．４）
欠陥候補ラベルを付与した画素群のうちノイズの可能性が高い画素群を除去するには、画素数と微分絶対値とを併用することもできる。要するに、欠陥候補ラベルを付与した画素群のうち、画素数が規定個数以上であってかつ画素群を構成する各画素の微分絶対値の総和が閾値以上であるという条件を満たすときに欠陥部位の画素として残し、上記条件を満たさない画素群はノイズとして除去するのである。たとえば、画素数が４個以上であって、微分絶対値の総和が２８０以上であるときに欠陥部分の画素群とみなすものとすれば、図１０（ａ）のような形で欠陥候補ラベルＬ１〜Ｌ４が付与された画素群に対して（各升目の数値は各画素の微分絶対値を示す）、欠陥候補ラベルＬ１の画素群は微分絶対値の総和は２８２であって閾値（＝２８０）以上であるが画素数が３個であるから、上記条件を満たしておらず処理対象から除去される。また、欠陥候補ラベルＬ３の画素群についても画素数が４であるが微分絶対値の総和が２６１であって条件を満たさないから処理対象から除去される。こうして欠陥候補ラベルＬ２，Ｌ４の画素群が残され、図１０（ｂ）のように２個の欠陥候補ラベルＬ１’，Ｌ２’の画素群のみが処理対象になる。
２．欠陥候補ラベル延長過程
欠陥候補ラベル延長過程は、基本的には図１１に示す手順を有する。すなわち、検査領域内を走査して（Ｓ１）、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点を抽出し（Ｓ２）、端点の画素に対して規定範囲内の方向に端点候補を探す（Ｓ３）。端点候補の画素があるときには（Ｓ４）、端点候補を欠陥候補ラベルが付与された画素群に加える（Ｓ５）。この処理を規定範囲内の画素が終了するか（Ｓ６）、検査領域のすべての画素を走査するまで継続する（Ｓ７）。
【００４５】
以下に各処理を具体的に説明する。
【００４６】
（方法２．１）
上述のようにして画素群に欠陥候補ラベルが付与された後に、各画素群の端点が延長可能か否かを判断して欠陥候補ラベルの付与された画素群の拡張を図る。つまり、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点の８近傍の画素について、端点の画素の微分方向値に対して４５度以内の微分方向値を持つ画素が存在していれば端点候補の画素とみなす。ここで、端点候補の画素が１個であれば、その画素を端点の画素とし、端点候補の画素が複数個存在するときには、微分絶対値がもっとも大きい画素を端点の画素とする。このような処理を施すことによって、欠陥候補画素の端点を延長することができる。
【００４７】
いま、図１２（ａ）の白抜きの画素を欠陥候補ラベルが付与された画素群とし、この画素群の端点の画素の微分方向値が７であるものとする。ここで、画素群の端点の画素の８近傍の画素であって欠陥候補ラベルの付与された画素群に属していない画素に、微分方向値が６〜８の画素が存在するときに、これらの画素を端点候補とする。ここでは、図１２（ｂ）のように３個の画素が端点候補になる。これらの画素について微分絶対値に着目すると（図１２（ｂ）の升目内の数値が各画素の微分絶対値を示す）、中央の画素がもっとも大きいから、この画素を端点とみなして画素群を延長する。つまり、追加した画素も同じ欠陥候補ラベルが付与された画素として扱う。つまり、図１２（ｃ）のように画素群を構成する画素数が増加する。端点の画素の８近傍の画素について微分方向値が４５度以内である画素が存在しなくなるまで、上述のような処理を繰り返して端点を延長し、欠陥候補ラベルが付与される画素群の範囲を広げる。
【００４８】
上述の処理によって、欠陥候補ラベル抽出過程において微分絶対値が小さいことによって欠陥候補画素として抽出されなかった画素であっても、欠陥候補ラベルが付与された画素群に追加することができ、欠陥部位に対応する画素を確実に抽出することができる。
【００４９】
（方法２．２）
方法２．１では欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点の画素の微分方向値を基準に用い、基準の微分方向値に対して微分方向値が±１（つまり角度が±４５度）以内である画素を８近傍から求めるようにしていた。これに対して、本方法では欠陥候補ラベルが付与された画素群を構成する画素の微分方向値に着目し、画素群において同じ微分方向値を持つ画素が連続して存在しているときに、連続している画素数がもっとも多い微分方向値を基準の微分方向値として端点の画素を延長する。ここで、方法２．１とは基準になる微分方向値の求め方が異なるだけであって、他の処理は同様である。たとえば、図１３に示す例では欠陥候補ラベルが付与された画素群（白抜きの画素）を構成する画素が５個であり、そのうち４個の画素の微分方向値が７であって連続して存在しているから、この微分方向値を基準に用い、端点の画素の８近傍のうち欠陥候補ラベルを付与した画素群の中の画素を除く画素について、微分方向値が６〜８である画素を端点候補として求める。端点候補の画素が１個であればその画素を端点の画素とし、端点候補の画素が複数個存在するときには、微分絶対値のもっとも大きい画素を選択して端点の画素とする。
【００５０】
上述した処理では、欠陥候補ラベルが付与された画素群における画素の連続性を基準にして端点候補を求めているから、欠陥候補ラベルの付与された画素群の特性を反映した端点候補を求めることができ、端点候補として欠陥部分に含まれる可能性の高い画素を抽出することができる。
【００５１】
（方法２．３）
方法２．１においては、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点の画素における微分方向値を基準とし、８近傍の画素の微分方向値との関係に基づいて端点候補を求めていたが、本方法では端点の画素における微分方向値に対して±１（つまり角度が±４５度）以内の方向に存在する画素を端点候補とする。つまり、８近傍の画素の微分方向値にかかわらず、つねに３個の端点候補が得られることになる。たとえば、図１４に示すように、欠陥候補ラベルが付与された画素群（白抜き部分）の端点の画素の微分方向値が７であれば、その画素の下に並ぶ３個の画素（粗い斜線部で示す）が端点候補になる。端点候補を求めた後の処理は方法２．１と同様であって、微分絶対値が最大になる画素を端点として画素群に追加するのである。
【００５２】
本方法では端点の微分方向値に基づいて隣接する画素の微分方向値とは無関係に端点候補を選択するので、欠陥部分の方向性を反映した形で欠陥候補ラベルに属する画素群を延長することができ、欠陥部分から逸脱して画素群を拡張する可能性を低減させることができる。
【００５３】
（方法２．４）
方法２．２においては、欠陥候補ラベルが付与された画素群を構成する画素の微分方向値に着目し、画素群において同じ微分方向値を持つ画素が連続して存在しているときに、連続している画素数がもっとも多い微分方向値を基準の微分方向値として、端点の画素の８近傍の画素の微分方向値に基づいて端点候補を求めていたが、本方法では連続して存在している画素数がもっとも多い微分方向値を基準の微分方向値とし、その微分方向値に対して±１（つまり角度が±４５度）以内の方向に存在する画素を端点候補とする。つまり、方法２．３と同様に、８近傍の画素の微分方向値にかかわらず、つねに３個の端点候補が得られる。たとえば、図１５に示すように、欠陥候補ラベルが付与された画素群（白抜き部分）を構成する画素が４個存在し、そのうち微分方向値が７であるものが３個連続して存在しているときには、７を微分方向値の基準とし、端点の画素の下に並ぶ３個の画素（粗い斜線部で示す）を端点候補とする。端点候補を求めた後の処理は方法２．２と同様であって、微分絶対値が最大になる画素を端点として画素群に追加する。
【００５４】
本方法では端点の微分方向値に基づいて隣接する画素の微分方向値とは無関係に端点候補を選択するので、欠陥部分の方向性を反映した形で欠陥候補ラベルに属する画素群を延長することができ、欠陥部分から逸脱して画素群を拡張する可能性を低減させることができる。
【００５５】
（方法２．５）
上述した方法２．１から方法２．４の各方法においては、端点候補となる画素が複数個存在するときには、微分絶対値のもっとも大きい画素を端点の画素として抽出しているが、微分絶対値がもっとも大きい画素であっても実際には欠陥部分に含まれない場合もある。このような画素は微分絶対値が比較的小さいと考えられるから、本方法においては、上述した処理によって求めた端点候補となる画素の微分絶対値が規定の閾値以下であるときには端点の延長を行わないようにしている。たとえば、端点候補として抽出した画素のうち微分絶対値が５０以下である画素については、端点の画素として扱わないようにすれば欠陥部分ではないノイズの画素を追加する可能性を低減させることができる。つまり、欠陥部分に対応する画素をより正確に抽出することができる。
３．ラベルペア抽出過程
ラベルペア抽出過程は、図１６に示す手順を有する。まず、検査領域を走査して（Ｓ１）、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点を求める（Ｓ２）。次に、求めた端点を基準として探索領域を設定し、探索領域内で別の欠陥候補ラベルが付与された画素群の画素を探索する（Ｓ３）。ここで、別の欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点が検出されると（Ｓ４）、両端点の微分方向値が比較され（Ｓ５）、微分方向値の差が規定範囲内であれば両画素群を欠陥候補ラベルペアとする（Ｓ６）。このような処理を探索領域のすべての画素について行い（Ｓ７）。最終的には検査領域の画素について同様の処理を施す（Ｓ７）。
【００５６】
以下ではこの処理の具体例について説明する。
【００５７】
（方法３．１）
上述した過程によって欠陥候補ラベルを付与した画素群を求めた後に、検査領域Ｄｓを走査して欠陥候補ラベルを付与した画素群の端点を再度抽出する。次に、抽出された端点を基準として検査領域Ｄｓの中に探索領域Ｄｃを設定し、探索領域Ｄｃの中で他に欠陥候補ラベルが付与された画素群が存在するか否かを探索する。たとえば、図１７に示す例では欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の端点を１つの角とする４×４個の画素からなる探索領域Ｄｃを設定してあり、この探索領域Ｄｃ内に他の欠陥候補ラベルが付与された画素群が存在するか否かが探索される。このような探索領域Ｄｃは、欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の端点を始点として設定する。
【００５８】
図示例では欠陥候補ラベルＬ２’の画素群が探索領域Ｄｃに存在するから、その画素群の端点の画素に関する微分方向値と欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の端点の画素の微分方向値とを比較する。欠陥候補ラベルＬ２’の画素群の端点である画素の微分方向値が、欠陥候補ラベルＬ１’の画素群の端点である画素の微分方向値に対して±１（つまり角度が±４５度）以内であるときには、欠陥候補ラベルＬ１’，Ｌ２’が付与された両画素群は互いに連結可能なラベルペアとみなされる。たとえば、図示例では欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の端点について微分方向値が７であるから、探索領域Ｄｃの中に別の欠陥候補ラベルの付与された画素群の端点が存在していて、その画素の微分方向値が６〜８であれば、その端点を持つ欠陥候補ラベルＬ２’が付与された画素群を欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群とともに欠陥候補ラベルペアとする。
【００５９】
上述の処理によって、欠陥候補ラベルＬ１’，Ｌ２’が付与された画素群の連続性を簡易的に評価することができる。このような処理は検査領域Ｄｓの中のすべての画素群に対して行われる。
【００６０】
（方法３．２）
方法３．１では探索領域Ｄｃの中に存在する画素の微分方向値のみを用いて欠陥候補ラベルペアを抽出しているが、本方法では判断条件を追加することによって１つの欠陥部分とみなせる欠陥候補ラベルペアをより高い確度で求める。すなわち、方法３．１と同様に、欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の端点の画素における微分方向値に対して、探索領域Ｄｃ内に存在する他の欠陥候補ラベルＬ２’が付与されている画素群の端点の画素における微分方向値が±１（つまり角度が４５度）以内であるときに、欠陥候補ラベルＬ２’が付与された画素群に着目する。ただし、この画素群について微分方向値が等しい画素が連続して存在するときに、連続する画素数のもっとも多い微分方向値を求める。こうして求めた微分方向値が、欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の端点の画素における微分方向値に対して±１（つまり角度が±４５度）の範囲内であれば、欠陥候補ラベルＬ２’が付与された画素群を欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群との欠陥候補ラベルペアとするのである。
【００６１】
図１８に示す例では、欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の端点の画素における微分方向値が７であるから、探索領域Ｄｃにおいては微分方向値が６〜８である画素が端点となる欠陥候補ラベルＬ２’を抽出し、さらに抽出された欠陥候補ラベルＬ２’の画素群を構成する画素について同じ微分方向値が連続する画素の有無を調べ、そのような画素列があれば、微分方向値が６〜８であるか否かを判定する。図示例では欠陥候補ラベルＬ２’の５個の画素のうち微分方向値が７である画素が４個連続しているから、欠陥候補ラベルＬ２’が付与された画素群を欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群との欠陥候補ラベルペアとするのである。
【００６２】
本方法では欠陥候補ラベルＬ２’が付与された画素群での微分方向値の連続性を加味しているから、方法３．１よりもさらによい精度で欠陥候補ラベルペアを抽出することができる。
【００６３】
（方法３．３）
方法３．１、方法３．２では欠陥候補ラベルＬ２’が付与された画素群を欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群との欠陥候補ラベルペアとするか否かを、欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の端点の画素における微分方向値を基準として±１（つまり角度が±４５度）の範囲内の画素を求めていたのに対して、本方法では欠陥候補ラベルＬ１’の画素群を構成する画素のうち、同じ微分方向値が連続している画素のうち、画素数がもっとも多い微分方向値を基準として４５度の範囲内の画素を求めるようにしてある。
【００６４】
たとえば、図１９に示す例では、欠陥候補ラベルＬ１’を付与した画素群は５個の画素からなり、そのうち微分方向値が７である画素が４個連続して存在しているから、７を基準として他の欠陥候補ラベルを付与した画素群を探索するのである。図示例では、欠陥候補ラベルＬ２’を付与した画素群の端点の画素が探索領域Ｄｃの中に存在するから、この画素群について、方法３．１または方法３．２のような評価を行い（つまり、欠陥候補ラベルＬ２’を付与した画素群の端点の画素の微分方向値または画素群の各画素の微分方向値の連続性を用いて評価する）、欠陥候補ラベルペアとするか否かを判断する。
【００６５】
本方法では欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の微分方向値の連続性に基づいて、欠陥候補ラベルペアか否かを判断するから欠陥部分を正確に抽出することができる。
【００６６】
（方法３．４）
方法３．１から方法３．３では、欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群における端点を始点として４×４個の画素からなる矩形状の探索領域Ｄｃを設定していたが、本方法では欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の端点を始点とし、かつ端点の微分方向値を基準として探索領域Ｄｃを設定する。図２０に示す例では、求めた微分方向値を基準として、この微分方向値に対して±１（つまり角度が±４５度）の範囲内に存在する画素を探索領域Ｄｃとしている。つまり、図示例では欠陥候補ラベルＬ１’を構成する画素群の端点の画素の微分方向値が６であるから、欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の端点の画素を頂点として、微分方向値が５〜７である方向に３個の画素を選択し、さらに３個の各画素から微分方向値が５〜７である方向に３個の画素を選択するという処理を繰り返して、４×４個の画素からなる矩形状の探索領域Ｄｃを設定している。
【００６７】
本方法では、欠陥候補ラベルＬ１’の端点における微分方向値を基準として探索領域Ｄｃを設定するから、簡易的に欠陥候補ラベルペアを見出すことができる。ここに、探索領域Ｄｃが正方形状になるのは一例であり、求めた微分方向値によって探索領域Ｄｃの形状は変化する。
【００６８】
（方法３．５）
方法３．１から方法３．３では、欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群における端点を始点として４×４個の画素からなる矩形状の探索領域Ｄｃを設定していたが、本方法では欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の中で同じ微分方向値を持つ画素が連続して存在しているときに、その個数が最大になる微分方向値を求め、欠陥候補ラベルＬ１’の端点となる画素を始点とし、求めた微分方向値を基準として探索領域Ｄｃを設定する。図２１に示す例では、求めた微分方向値を基準として、この微分方向値に対して±１（つまり角度が±４５度）の範囲内に存在する画素を探索領域Ｄｃとしている。つまり、図示例では欠陥候補ラベルＬ１’を構成する５個の画素のうち４個の画素の微分方向値が７であって連続しているから、欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の端点の画素を頂点として、微分方向値が６〜８である方向に３個の画素を選択し、さらに３個の各画素から微分方向値が６〜８である方向に３個の画素を選択するという処理を繰り返して、４段のピラミッド形の探索領域Ｄｃを設定している。
【００６９】
本方法では、欠陥候補ラベルＬ１’における微分方向値の連続性を考慮して探索領域Ｄｃを設定するから、連続性のある欠陥候補ラベルペアを見出す確率が高くなる。ここに、探索領域Ｄｃがピラミッド形になるのは一例であり、求めた微分方向値によって探索領域Ｄｃの形状は変化する。
４．欠陥候補ラベル連結過程
欠陥候補ラベル連結過程は、図２２に示す手順を有している。まず、検査領域内の画素を走査し（Ｓ１）、欠陥候補ラベルペアの端点の画素を検出する（Ｓ２）。欠陥候補ラベルペアの端点を検出すると、この端点を基準として連結領域を設定し、連結領域の中で欠陥候補ラベルペアの他方の画素群の端点を探索する（Ｓ３）。ここで両端点が連結可能か否かが判定され（Ｓ４）、連結可能であるときには欠陥候補ラベルペアを構成する２つの画素群を連結して１つの欠陥候補ランドを形成する（Ｓ５）。このような処理を検査領域のすべての画素に対して行う（Ｓ６）。以下では欠陥候補ラベル連結過程について具体的に説明する。
【００７０】
（方法４．１）
欠陥候補ラベルペアの抽出が終了すると、以下の手順で欠陥候補ラベルペアを連結する。本方法では欠陥候補ラベルが付与された２つの画素群の端点となる画素間を直線で連結する。この直線は２つの画素群の端点となる画素を対角線上の角の画素とする矩形状の連結領域Ｄｄ（図２３（ａ）参照）を設定し、連結領域Ｄｄの中の各画素の微分方向値の出現頻度が最大になる微分方向値を求める。また、欠陥候補ラベルペアとなる画素群の端点の画素間を結ぶ直線の方向を微分方向値と同様の方向値で表し、出現頻度が最大である微分方向値と端点の画素を結ぶ直線の方向値とを比較する。微分方向値と方向値とが一致するとき、一致した方向値に相当する方向の画素を次々に連結して両画素群の端点間を連結する。
【００７１】
つまり、図２３（ａ）の例で説明すると、連結領域Ｄｄに含まれる画素の微分方向値の頻度は図２４のようになるから、微分方向値が６である画素の出現頻度がもっとも高いことがわかる。一方、両画素群の端点となる画素間を結ぶ直線の方向値も６であるから、欠陥候補ラベルＬ１’が付与された画素群の端点となる画素から方向値が６となる画素を順次追加すれば、図２３（ｂ）のように両画素群を直線で連結することができるのである。このようにして欠陥候補ラベルペアを構成する２つの画素群が直線によって連結され、１つの欠陥候補ランドを形成する。
【００７２】
本方法では連結領域Ｄｄに含まれる画素の微分方向値と画素群の端点を結ぶ直線の方向値とが不一致であれば、両画素群を連結しないのであって、連結領域Ｄｄにおける微分方向値に基づいて両画素群の連続性を判断しているから、欠陥部分を正確に反映した欠陥候補ランドを得ることができる。
【００７３】
ここに、両画素群の連結可能性の判断として、以下の条件も加えるのが望ましい。つまり、連結領域Ｄｄを構成する画素数が多い場合には両画素群が離れていることを意味するから、連結領域Ｄｄを構成する画素数に適宜の閾値を設定し、閾値以下の場合にのみ画素群を連結すれば、求めた欠陥候補ランドの尤度がより高くなる。たとえば、図２５（ａ）に示す例では連結領域Ｄｄの画素数が８であり、図２５（ｂ）に示す例では連結領域Ｄｄの画素数が２０であって、画素数に対する閾値が１０に設定されているとすれば、図２５（ａ）に示す例では欠陥候補ラベルペアを連結するが、図２５（ｂ）に示す例では欠陥候補ラベルペアの連結は行わないのである。このように連結領域Ｄｄの画素数に基づいて２つの画素群を連結するか否かを判断すれば、欠陥部分の大きさに制限があるようなときにその制限条件に応じた閾値を設定しておくことによって、必要以上に大きな欠陥候補ランドを形成するのを防止することができる。
【００７４】
なお、連結領域Ｄｄは矩形状に限らず、両画素群の端点の画素を結ぶ直線を含むような領域を設定すればよい。このような連結領域Ｄｄを設定することによって、欠陥候補ラベルペアとなる２つの画素群を結ぶ直線からやや離れた部位の画素の情報も用いて、２つの画素群を１つの欠陥部位に対応するものとしてまとめるか否かを正確に判断することができる。
【００７５】
（方法４．２）
欠陥候補ラベルペアとなる２つの画素群を連結するか否かの判断条件として、方法４．１では連結領域Ｄｄの画素数を用いたが、連結領域Ｄｄに含まれる画素の微分絶対値の総和を用いてもよい。つまり、微分絶対値の総和が規定の閾値以下であるときには、各画素群は１つの欠陥部分ではない可能性が高いから、両画素群を連結せずに独立した欠陥部分とみなして処理を行うのである。
【００７６】
たとえば、図２６に示す例では連結領域Ｄｄが８画素を含んでいる。ここで、微分絶対値の総和に対する閾値として３００が設定されているものとし、図示例では微分絶対値の総和が２０７になっているものとすれば、微分絶対値の総和が閾値以下であるから欠陥候補ラベルＬ１’，Ｌ２’が付与された２つの画素群を連結せずに、独立した画素群として扱うのである。この方法を採用することによて、濃度差の少ない領域で微分方向値の情報のみを用いて誤って連結する可能性を低減することができる。
【００７７】
（方法４．３）
欠陥候補ラベルペアとなる２つの画素群を連結するか否かの判断しない条件として、本方法では方法４．１と方法４．２との両条件を併用している。つまり、連結領域Ｄｄに含まれる画素数が閾値以上であり、かつ微分絶対値の総和が閾値以下であるときには両画素群を連結しないようにするのである。つまり、方法４．１と方法４．２とで用いた判断条件のうちの一方しか成立しない場合には、画素群を連結する。
【００７８】
たとえば、画素数の閾値を１０、微分絶対値の総和の閾値を４００に設定しておき、図２７の例では画素数は２０であり、微分絶対値の総和が３２０であるとすれば、画素数が閾値以上で、微分絶対値の総和が閾値以下であることによって、両画素群の連結を行わない条件が成立しているから、各画素群は個別の欠陥部分として扱われることになる。この方法を採用すれば、１つの欠陥部分に対応する画素を確実に見出して連結することができる。
【００７９】
（方法４．４）
方法４．１から方法４．３では連結領域Ｄｄを矩形状に設定していたが、本方法では図２８に示すように、連結領域Ｄｄを直線状に設定している。この方法を採用すれば、連結領域Ｄｄに含まれる画素数が少ないから処理時間を短くすることができる。また、欠陥候補ラベルＬ１’，Ｌ２’を付与した画素群から離れた部位の画素の情報によって欠陥候補ラベルペアの連結の要否について誤判断する可能性が低減する。
【００８０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、検査対象を含む空間領域を撮像して得られた濃淡画像から検査対象の表面上の欠陥を検出する欠陥検査方法において、前記濃淡画像内の検査対象に検査領域を設定するとともに検査領域内の各画素の濃度に基づく微分演算を行って各画素の微分絶対値および微分方向値を算出する微分演算過程と、検査領域内の各画素の微分絶対値に基づいて欠陥候補画素を抽出した後に互いに隣接していて微分方向値の差が規定範囲内である欠陥候補画素の集合のうち欠陥候補とみなせる画素群に欠陥候補ラベルを付与する欠陥候補ラベル抽出過程と、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点となる画素に隣接する画素のうち欠陥候補ラベルが付与された画素群の中の画素と微分方向値の差が規定範囲内である画素を欠陥候補画素として前記画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与し、微分方向値の差が規定範囲内となる画素が存在しなくなるまで欠陥候補ラベルを付与する処理を繰り返す欠陥候補ラベル延長過程と、異なる欠陥候補ラベルの付与された画素群が複数存在するときに２個以上の画素群を統合可能か否かを判断する欠陥候補ラベルペア抽出過程と、結合可能な画素群を結合して１つの欠陥候補ランドを形成する欠陥候補ラベルペア連結過程と、欠陥候補ランドの画素数が規定の閾値以上であるときに欠陥が存在すると判定する判定過程とを有することを特徴としており、欠陥候補ラベル抽出過程では濃度の変化が大きく連続性がある画素群を抽出することによってノイズを除去することができ、ノイズを除去した後の画素群を延長し連結することによって、濃度変化の小さい部位についても連続性のある画素群を欠陥候補ランドとして抽出することができる。つまり、欠陥候補ランドは検査対象の欠陥部分を正確に反映した形になり、欠陥の有無の判定を正確に行うことができるという利点がある。
【００８１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記欠陥候補ラベル抽出過程では、微分絶対値が規定値以上の画素を欠陥候補画素とすることを特徴としており、濃度変化の大きい画素を抽出することで、ノイズとみなすことができる濃度変化の微小な部位を除去することができ、結果的に汚れ、ほこり、微細な傷などの影響を除去することができるという利点がある。
【００８２】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記欠陥候補ラベル抽出過程では、微分絶対値が規定値以上の各画素について微分方向値により示される方向に直交する方向において隣接する画素のうちで微分絶対値が最大になる画素をそれぞれ求めて１画素幅のエッジ画素を抽出し、抽出したエッジ画素を欠陥候補画素とすることを特徴としており、欠陥部分を１画素幅のエッジ画素で表すから、欠陥の形状的な特徴をよりよく反映させることができ、しかも処理すべき画素数が少なくなるから、以後の処理の高速化につながる。
【００８３】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記欠陥候補ラベル抽出過程では、前記エッジ画素からなる画素群の端点の画素とこの画素に隣接する画素との関係を評価することにより隣接する画素のうちの１つの画素をエッジ画素として選択することによりエッジ画素を延長し、別のエッジ画素からなる画素群に結合するまで、または延長可能な画素が存在しなくなるまでエッジ画素を延長することを特徴としており、エッジ画素からなる画素群を延長することができ、欠陥部分の方向性の特徴をよりよく反映させることができる。
【００８４】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４の発明において、前記欠陥候補ラベル抽出過程では、欠陥候補ラベルを付与した画素群のうち画素数が規定個数以下の画素群を除去することを特徴としており、濃度変化とともに画素の連続性を用いて画素群が欠陥部分か否かを判断するから、微小なほこりや傷によるノイズを除去することができる。
【００８５】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、前記欠陥候補ラベル延長過程では、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点の画素に隣接する画素の中に、前記端点の画素の微分方向値を基準とする規定範囲内の微分方向値を持つ画素が存在するとき、その画素を端点候補とし、端点候補が１個だけ存在するときには端点候補に欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与し、端点候補が複数個存在するときには微分絶対値が最大である画素に欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与することを特徴としており、欠陥候補ラベル抽出過程においてノイズとして除去された画素のうち欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点に連続性を有している画素を拾い出しているから、一旦除去された画素でも欠陥部位に対応する画素であれば拾い出されることになり、欠陥部位をより正確に反映した画素群を抽出することができる。
【００８６】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、前記欠陥候補ラベル延長過程では、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点の画素に隣接する画素の中に、欠陥候補ラベルが付与された画素群の中で同じ微分方向値の画素が連続していてその画素数のもっとも多い微分方向値を基準とする規定範囲内の微分方向値を持つ画素が存在するとき、その画素を端点候補とし、端点候補が１個だけ存在するときには端点候補に欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与し、端点候補が複数個存在するときには微分絶対値が最大である画素に欠陥候補ラベルが付与された画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与することを特徴としており、欠陥候補ラベル抽出過程においてノイズとして除去された画素の中から、欠陥候補ラベルが付与された画素群における微分方向値の連続性に基づいて画素を拾い出しているから、一旦除去された画素でも欠陥部位に対応する画素であれば拾い出されることになり、欠陥部位をより正確に反映した画素群を抽出することができる。
【００８７】
請求項８の発明は、請求項６または請求項７の発明において、端点候補の微分絶対値が規定の閾値以下であるときには欠陥候補ラベルが付与された画素群に加えないことを特徴としており、微分絶対値がごく小さい画素はノイズとみなして除去し、欠陥候補ラベルを付与した画素群には加えないようにすることで、ノイズによる誤判定を低減させることができる。
【００８８】
請求項９の発明は、請求項１の発明において、欠陥候補ラベルペア抽出過程では、第１の欠陥候補ラベルの画素群の端点を基準として設定した探索領域内に、第２の欠陥候補ラベルの画素群が存在するとともに、第２の欠陥候補ラベルの画素群の端点の微分方向値が第１の欠陥候補ラベルの画素群に基づいて設定した方向範囲内であるときに、第１の欠陥候補ラベルの画素群と第２の欠陥候補ラベルの画素群とを欠陥候補ラベルペアとすることを特徴としており、欠陥候補ラベルを付与した２つの画素群の端点の関係のみを用いて両画素群が連結可能か否かの予備的判定を簡単に行うことができる。
【００８９】
請求項１０の発明は、請求項１の発明において、欠陥候補ラベルペア抽出過程では、第１の欠陥候補ラベルの画素群の端点を基準として設定した探索領域内に、第２の欠陥候補ラベルの画素群が存在するとともに、第２の欠陥候補ラベルの画素群の中で同じ微分方向値の画素が連続していてその画素数のもっとも多い微分方向値が第１の欠陥候補ラベルの画素群に基づいて設定した方向範囲内であるときに、第１の欠陥候補ラベルの画素群と第２の欠陥候補ラベルの画素群とを欠陥候補ラベルペアとすることを特徴としており、第１の欠陥候補ラベルの画素群の端点と第２の欠陥候補ラベルの画素群の微分方向値との関係に基づいて欠陥候補ラベルを付与した２つの画素群が連結可能か否かの予備的判定を簡単に行うことができる。
【００９０】
請求項１１の発明は、請求項９または請求項１０の発明において、前記方向範囲は、第１の欠陥候補ラベルの画素群の端点の微分方向値を基準として設定されることを特徴としており、第１の欠陥候補ラベルの画素群の端点を基準にしているから、簡易的な処理で２つの画素群の連続性を評価することができる。
【００９１】
請求項１２の発明は、請求項９または請求項１０の発明において、前記方向範囲は、第１の欠陥候補ラベルの画素群の中で同じ微分方向値の画素が連続していてその画素数のもっとも多い微分方向値を基準として設定されることを特徴としており、第１の欠陥候補ラベルの画素群における微分方向値を基準にしているから、欠陥部分の連続性を反映して２つの画素群間の連続性を正確に評価することができる。
【００９２】
請求項１３の発明は、請求項１の発明において、欠陥候補ラベルペア連結過程では、欠陥候補ラベルペアとなる２つの画素群の端点を結ぶ直線を含むように設定した連結領域内の画素のうち、出現頻度のもっとも高い微分方向値が両端点を結ぶ直線の方向値に一致するときに、両端点を直線で連結して１つの欠陥候補ランドとすることを特徴としており、欠陥候補ラベルペアを構成する２つの画素群の間に存在する連結領域での方向性の傾向を考慮して両画素群を連結するから、欠陥部分の連続性により欠陥部分の特徴を正確に反映した欠陥候補ランドを形成することができる。
【００９３】
請求項１４の発明は、請求項１３の発明において、前記連結領域に含まれる画素数が規定個数以上のときには２つの画素群を連結しないことを特徴としており、２つの画素群の距離が大きいときには両画素群が不連続とみなすことができ、たとえば欠陥部分の長さに上限があるようなときに、２つの画素群を誤って連結するのを防止することができる。
【００９４】
請求項１５の発明は、請求項１３の発明において、前記連結領域に含まれる画素の微分絶対値の総和が規定の閾値以下のときには２つの画素群を連結しないことを特徴としており、２つの画素群の間に欠陥部分となるような濃度変化がほとんど生じていないようなときに、２つの画素群を誤って連結する可能性を抑制することができる。
【００９５】
請求項１６の発明は、請求項１３の発明において、前記連結領域に含まれる画素数が規定個数以上であり、かつ前記連結領域に含まれる画素の微分絶対値の総和が規定の閾値以下のときには２つの画素群を連結しないことを特徴としており、欠陥部分の長さに上限があるようなときであって、かつ２つの画素群の間に欠陥部分となるような濃度変化がほとんど生じていないようなときには、２つの画素群を誤って連結する可能性を抑制することができる。
【００９６】
請求項１７の発明は、検査対象を含む空間領域を撮像して得られた濃淡画像から検査対象の表面上の欠陥を検出する欠陥検査装置において、前記濃淡画像内の検査対象に検査領域を設定するとともに検査領域内の各画素の濃度に基づく微分演算を行って各画素の微分絶対値および微分方向値を算出する微分演算手段と、検査領域内の各画素の微分絶対値に基づいて欠陥候補画素を抽出した後に互いに隣接していて微分方向値の差が規定範囲内である欠陥候補画素の集合のうち欠陥候補とみなせる画素群に欠陥候補ラベルを付与する欠陥候補ラベル抽出手段と、欠陥候補ラベルが付与された画素群の端点となる画素に隣接する画素のうち欠陥候補ラベルが付与された画素群の中の画素と微分方向値の差が規定範囲内である画素を欠陥候補画素として前記画素群と同じ欠陥候補ラベルを付与し、微分方向値の差が規定範囲内となる画素が存在しなくなるまで欠陥候補ラベルを付与する処理を繰り返す欠陥候補ラベル延長手段と、異なる欠陥候補ラベルの付与された画素群が複数存在するときに２個以上の画素群を統合可能か否かを判断する欠陥候補ラベルペア抽出手段と、結合可能な画素群を結合して１つの欠陥候補ランドを形成する欠陥候補ラベルペア連結手段と、欠陥候補ランドの画素数が規定の閾値以上であるときに欠陥が存在すると判定する判定手段とを具備するものであり、欠陥候補ラベル抽出手段では濃度の変化が大きく連続性がある画素群を抽出することによってノイズを除去することができ、ノイズを除去した後の画素群を延長し連結することによって、濃度変化の小さい部位についても連続性のある画素群を欠陥候補ランドとして抽出することができる。つまり、欠陥候補ランドは検査対象の欠陥部分を正確に反映した形になり、欠陥の有無の判定を正確に行うことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全体の手順を示す流れ図である。
【図２】同上に用いる装置を示すブロック図である。
【図３】同上の欠陥候補ラベル抽出過程を示すフロー図である。
【図４】同上の動作説明図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】同上における８近傍の概念を説明する図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【図８】同上の動作説明図である。
【図９】同上の動作説明図である。
【図１０】同上の動作説明図である。
【図１１】同上の欠陥候補ラベル延長過程を示す流れ図である。
【図１２】同上の動作説明図である。
【図１３】同上の動作説明図である。
【図１４】同上の動作説明図である。
【図１５】同上の動作説明図である。
【図１６】同上の欠陥候補ラベルペア抽出過程を示す流れ図である。
【図１７】同上の動作説明図である。
【図１８】同上の動作説明図である。
【図１９】同上の動作説明図である。
【図２０】同上の動作説明図である。
【図２１】同上の動作説明図である。
【図２２】同上の欠陥候補ラベルペア連結過程を示す流れ図である。
【図２３】同上の動作説明図である。
【図２４】同上の動作説明図である。
【図２５】同上の動作説明図である。
【図２６】同上の動作説明図である。
【図２７】同上の動作説明図である。
【図２８】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
１  検査対象
２  結果部分
１０  光源
２０  撮像装置
２１  Ａ／Ｄ変換部
２２  フレームメモリ
２３  判定部
３０  画像処理部
３１  処理用画像メモリ
３２  微分演算部
３３  欠陥候補ラベル抽出部
３４  欠陥候補ラベル延長部
３５  欠陥候補ラベルペア抽出部
３６  欠陥候補ラベル連結部
Ｄｃ  探索領域
Ｄｄ  連結領域
Ｄｓ  検査領域
Ｌ１’  欠陥候補ラベル
Ｌ２’  欠陥候補ラベル
【図１】
0003598878.tif 000002
【図２】
0003598878.tif 000003
【図３】
0003598878.tif 000004
【図４】
0003598878.tif 000005
【図５】
0003598878.tif 000006
【図６】
0003598878.tif 000007
【図７】
0003598878.tif 000008
【図８】
0003598878.tif 000009
【図９】
0003598878.tif 000010
【図１０】
0003598878.tif 000011
【図１１】
0003598878.tif 000012
【図１２】
0003598878.tif 000013
【図１３】
0003598878.tif 000014
【図１４】
0003598878.tif 000015
【図１５】
0003598878.tif 000016
【図１６】
0003598878.tif 000017
【図１７】
0003598878.tif 000018
【図１８】
0003598878.tif 000019
【図１９】
0003598878.tif 000020
【図２０】
0003598878.tif 000021
【図２１】
0003598878.tif 000022
【図２２】
0003598878.tif 000023
【図２３】
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【図２４】
0003598878.tif 000025
【図２５】
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【図２６】
0003598878.tif 000027
【図２７】
0003598878.tif 000028
【図２８】
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