(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状シートに対して直交する光軸方向にカラーラインＴＶカメラを配置し、帯状シートを横切る帯状視野に対して平行に設置される３色の棒状のライン光源のうち、１つを上段に配置するとともに、２つをカラーラインＴＶカメラの光軸に対して対向状態で下段に配置し、カラーラインＴＶカメラからの各色の映像を各色毎の画像プレーンのバッファに格納し、下段の一方のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファと上段のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファとの間で画素間の減算を行い、その減算結果をαバッファに格納し、また下段の他方のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファと上段のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファとの間で画素間の減算を行い、その減算結果をβバッファに格納し、さらにαバッファとβバッファとの各対応画素を比較し、濃度値の大きい画素の濃度値をγバッファの該当画素に入れ、このγバッファの映像データを２値化画像処理することにより、欠陥を白領域として検出することを特徴とする多元照明を用いた検査装置。
【請求項２】
帯状シートに対して直交する光軸方向にカラーラインＴＶカメラを配置し、帯状シートを横切る帯状視野に対して平行に設置される２色の棒状のライン光源をカラーラインＴＶの光軸に対して対向状態で下段に配置し、カラーラインＴＶカメラからの各色の映像を各色毎の画像プレーンのバッファに格納し、下段の一方のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファと下段の他方のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファとの間で画素間の減算を行い、その減算結果をαバッファに格納し、また下段の他方のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファと下段の一方のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファとの間で画素間の減算を行い、その減算結果をβバッファに格納し、さらにαバッファとβバッファとの各対応画素を比較し、濃度値の大きい画素の濃度値をγバッファの該当画素に入れ、このγバッファの映像データを２値化画像処理することにより、欠陥を白領域として検出することを特徴とする多元照明を用いた検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多元照明を用いて、帯状のシートの欠陥を画像処理により検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示すように、一般に、帯状シート１の欠陥検査には、ラインＴＶカメラ２および棒状のライン光源５を用いた画像処理装置３が広く用いられている。ライン光源５は、帯状シート１に対して斜め左上の方向から照明光源６の光を照射し、ラインＴＶカメラ２は、帯状シート１を横切る帯状視野で、帯状シート１の凹凸の欠陥を白く、帯状シート１の地を黒く映像化する。画像処理装置３は、これらの画像を２値化処理することにより、白領域を欠陥として抽出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図２のような半球面の欠陥穴が帯状シート１にある場合、図３のような多元照明の光学系を用いて、検査することを考える。図３で、例えば、下段左のライン光源５の照明を用いたとき、その画像は、図４のａのようになり、欠陥穴の一部が白く光るため、欠陥を検出することができる。ただし、視野内に白っぽい汚れが付着していたとき、白っぽい汚れが画像上で、白く光る欠陥穴の一部と同じくらいの明るさになり、欠陥穴だけを抽出することはできない。同様のことが、下段右のライン光源６を用いたときにも、図４のｂのように、起きる。
【０００４】
また、ライン光源５およびライン光源６を同時に点灯し、下段両側照明により欠陥穴の一部を白く光らせる方法もあるが、これも上記と同様に、白く光る汚れがあるときには、図４のｃに見られるように、汚れと欠陥との区別はできない。さらに、上段の２つのライン光源４のみを点灯させて、上段両側照明のもとで欠陥穴の一部を黒で抽出する方法もあるが、これも黒い汚れが帯状シート１に付着していた場合には、それらの区別はできない。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、多元照明の光学系を基礎として、帯状シート１の欠陥と汚れとを区別しながら、帯状シート１の欠陥を検出できるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的のもとに、請求項１の発明は、帯状シートに対して直交する光軸方向にカラーラインＴＶカメラを配置し、帯状シートを横切る帯状視野に対して平行に設置される３色の棒状のライン光源のうち、１つを上段に配置するとともに、２つをカラーラインＴＶカメラの光軸に対して対向状態で下段に配置し、カラーラインＴＶカメラからの各色の映像を各色毎の画像プレーンのバッファに格納し、下段の一方のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファと上段のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファとの間で画素間の減算を行い、その減算結果をαバッファに格納し、また下段の他方のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファと上段のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファとの間で画素間の減算を行い、その減算結果をβバッファに格納し、さらにαバッファとβバッファとの各対応画素を比較し、濃度値の大きい画素の濃度値をγバッファの該当画素に入れ、このγバッファの映像データを２値化画像処理することにより、欠陥を白領域として検出するようにしている。
【０００７】
また、請求項２の発明は、帯状シートに対して直交する光軸方向にカラーラインＴＶカメラを配置し、帯状シートを横切る帯状視野に対して平行に設置される２色の棒状のライン光源をカラーラインＴＶの光軸に対して対向状態で下段に配置し、カラーラインＴＶカメラからの各色の映像を各色毎の画像プレーンのバッファに格納し、下段の一方のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファと下段の他方のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファとの間で画素間の減算を行い、その減算結果をαバッファに格納し、また下段の他方のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファと下段の一方のライン光源に対応する色の画像プレーンのバッファとの間で画素間の減算を行い、その減算結果をβバッファに格納し、さらにαバッファとβバッファとの各対応画素を比較し、濃度値の大きい画素の濃度値をγバッファの該当画素に入れ、このγバッファの映像データを２値化画像処理することにより、欠陥を白領域として検出するようにしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図５は、本発明の多元照明を用いた検査装置１０を示している。多元照明を用いた検査装置１０は、帯状シート１を検査するために、カラーラインＴＶカメラ１１、多元照明として３色の棒状のライン光源７、８、９および画像処理装置１２などにより構成されている。
【０００９】
カラーラインＴＶカメラ１１は、帯状シート１の面に対して直交する線上に、カラーラインＴＶカメラ１１の光軸を一致させた状態で配置され、帯状シート１の検査面を撮像し、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のカラー映像信号を画像処理装置１２に送る。なお、カラーラインＴＶカメラ１１のライン状視野は、帯状シート１の幅方向、つまり帯状シート１を横切るように設定される。
【００１０】
ライン光源７は、ライン状視野の上方に置かれ、帯状シート１への照射角度９０度に近い角度で帯状シート１の面を照らす。ライン光源７の照射光は、図５のように、ハーフミラー１３を介して、光軸と平行に帯状シート１に注ぐようにしてもよく、また、光軸を挟んだ２本のライン光源７により発生するようにしてもよい。
【００１１】
ライン光源８、９は、ライン光源７よりも下方で、ライン状視野に対して平行に置かれ、帯状シート１への照射角度は０度に近い。ライン光源８は、ライン状視野の左方に設置され、ライン光源９は、カラーラインＴＶカメラ１１の光軸を挟んで、ライン光源８の反対側、つまりライン状視野の右方に設置される。ライン光源７、８、９からの照射光の照射角度は、それぞれのライン光源管の帯状照射窓により規制されている。これにより、一部の方向だけに照射光が照射されるようになっている。
【００１２】
便宜上、ライン光源８は赤色（Ｒ）、ライン光源７は緑色（Ｇ）、ライン光源９は青色（Ｂ）に割り当てるが、これらのライン光源と色との対応は、これ以外に適当でよい。このような赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の照明光のもとで、カラーラインＴＶカメラ１１からのカラー映像信号は、画像処理装置１２に送られる。
【００１３】
図６は、画像処理装置１２の構成例を示す。カラーラインＴＶカメラ１１からのカラー映像信号は、各色毎に画像処理装置１２の内部のＡ／Ｄ変換器１４、１５、１６を介して、各色毎の画像プレーン１７、１８、１９に記録される。これらの画像プレーン１７、１８、１９は、各色の１ラインのデータをｍライン格納できる専用のメモリ領域のダブルバッファとして２つのＮｏ．１バッファおよびＮｏ．２バッファにより構成されている。ここで、各色の１ラインは、Ｎ＝１０２４画素、２０４８画素、５０００画素などからなり、ｍラインは、ハード的またはソフト的に決められる。
【００１４】
なお、カラー映像のデータなどは、バス２６を介して、メモリ２２、ビデオメモリ２４に格納され、入出力部２３から外部機器や、ビデオメモリ２４およびＤ／Ａ変換器２５からＣＲＴに送られる。
【００１５】
バッファサイズは、１画素を１バイト表現とすると、Ｎ×ｍバイトであり、各色のプレーンサイズは、２×Ｎ×ｍバイトである。各色の映像データは、Ｎｏ．１バッファの先頭から順次に１ラインづつ格納され、Ｎｏ．１バッファを満たすと、次はＮｏ．２バッファの先頭から順次１ラインづつ格納される。そして、映像データがＮｏ．２バッファを満たすと、今度はＮｏ．１バッファの先頭から循環するように格納される。
【００１６】
画像処理装置１２の内部のＣＰＵ２０は、演算プレーン２１内のαバッファ、βバッファおよびγバッファに対する２値化などの画像処理を行う。演算ＬＳＩ２２は、Ｒの画像プレーン１７の１つのＮｏ．１バッファまたはＮｏ．２バッファとＢの画像プレーン１９の同一Ｎｏ．のＮｏ．１バッファまたはＮｏ．２バッファとの画素間で演算を行い、演算結果を演算プレーン２１に格納する。
【００１７】
演算プレーン２１は、複数のαバッファ、βバッファ、γバッファを有しており、各色の画像プレーン１７、１８、１９のバッファの画素間での演算結果を格納する。たとえば、映像データが各色の画像プレーン１７、１８、１９のＮｏ．２バッファに入っている場合、演算ＬＳＩは、Ｒの画像プレーン１７のＮｏ．１バッファとＧの画像プレーン１８のＮｏ．１バッファとの間で減算処理を行い、減算結果を演算プレーン２１のαバッファに格納する。なお、αバッファ、βバッファ、γバッファの大きさは、各色の画像プレーン１７、１８、１９のバッファと同じＮ×ｍバイトである。
【００１８】
この時の減算演算は、Ｒの画像プレーン１７のＮｏ．１バッファの任意の画素の濃度値からＧの画像プレーン１８のＮｏ．１バッファの対応画素の濃度値を引く演算であるが、減算結果が負の値となった場合には０とする。同様に演算ＬＳＩ２２は、Ｂの画像プレーン１９のＮｏ．１バッファとＧの画像プレーン１８のＮｏ．１バッファとの間で減算処理を行い、結果を演算プレーン２１のβバッファに格納し、続いて、αバッファとβバッファとの各画素を比較し、濃度値の大きい画素の濃度値をγバッファの該当画素に入れる。
【００１９】
この演算処理は、各色の画像プレーン１７、１８、１９のＮｏ．２バッファにカラー映像信号が格納され始めると同時に開始され、各色の画像プレーン１７、１８、１９のＮｏ．１バッファにカラー映像信号が格納され始める前には終了させる。このため、演算ＬＳＩ２２の処理速度は、上記の演算を処理できる能力を持つ。なお、カラー映像信号の各色の画像プレーン１７、１８、１９への取り込みが遅い場合には、演算ＬＳＩ２２を用いずに、ＣＰＵ２０でこの演算処理を行うこともある。以上の説明で、各色の画像プレーン１７、１８、１９のＮｏ．１バッファに対する減算処理の場合をあげたが、Ｎｏ．２バッファに対する減算処理の場合でも同様である。
【００２０】
図２のような帯状シート１の欠陥穴があった場合、図４のａ、ｂ、ｄと同様な画像が、図７のａ、ｂ、ｃに示すように、各色の画像プレーン１７、１８、１９の各該当バッファに入る。これらのバッファの画像では、従来方法と同様に欠陥穴と汚れとの区別はできない。演算プレーン２１のαバッファでは、下段左のライン光源８の照明（赤色）で照らされた欠陥穴の一部が白くなり、他の部分は黒くなる。これは、汚れ（白）や帯状シート１の地は、Ｒの画像プレーン１７に比べてＧの画像プレーン１８は、ほぼ同じ明るさか明るいため、減算すると０または負の値となり、結局は０になるためである。従って、汚れ（白）や帯状シート１の地は、Ｒの画像プレーン１７とだけ比較すると、地に対してはコントラストが向上し、また汚れの影響を受けない。
【００２１】
同様に、演算プレーン２１のβバッファには、下段右のライン光源９の照明（青色）で照らされた欠陥穴の一部が白くなり、他の部分は黒くなる。これは、汚れ（白）や帯状シートの地は、Ｂの画像プレーン１９に比べてＧの画像プレーン１８は、ほぼ同じ明るさか明るいため、減算すると０または負の値となり、結局は０になるためである。従って、汚れ（白）や帯状シートの地は、Ｂの画像プレーン１９とだけ比較すると、地に対してはコントラストが向上し、また汚れの影響を受けない。
【００２２】
γバッファには、αバッファとβバッファとの各対応画素の比較・濃度値の大きい画素の濃度値の置き換え処理によって、方向の異なる２つの下段照明により照らされた欠陥穴の傾きをもった面が白として抽出されている。図７では、欠陥穴の一部に白く抽出されていないところがあるが、下段の照明光の照射角度を０度近くから４５度近くまでの広がりをもった長方形の照明を用いれば、欠陥穴のほとんどを白として抽出することができる。従来の方法では、このような照明を用いた場合、地自体が明るくなり、欠陥穴を抽出することがむずかしくなる。
【００２３】
なお、以上の説明で、Ｒの画像プレーン１７の該当バッファからＧの画像プレーン１８の該当バッファのバッファ間の差分結果を演算プレーン２１のαバッファに、Ｂの画像プレーン１９の該当バッファからＧの画像プレーン１８の該当バッファのバッファ間の差分結果を演算プレーン２１のβバッファに入れたが、これとは別に、Ｒの画像プレーン１７の該当バッファからＢの画像プレーン１９の該当バッファのバッファ間の差分結果を演算プレーン２１のαバッファに、Ｂの画像プレーン１９の該当バッファからＲの画像プレーン１７の該当バッファのバッファ間の差分結果を演算プレーン２１のβバッファに入れても、ほぼ同様の結果が得られる。これらの２つのαバッファ、βバッファの対応画素の明るい濃度値をγバッファに入れる。このようにすれば、上段のライン光源７は、不要になる。そして、最終的にγバッファの映像データを２値化画像処理することによって、欠陥を白領域として検出することになる。
【００２４】
【発明の応用】
帯状シート１の欠陥穴で説明したが、凸状の欠陥も同様に抽出できる。従来のラインＴＶカメラ２を用いた手法では、凹凸の欠陥と汚れとを識別する事は難しい。これに対し、本発明では、明確に凹凸の欠陥だけを抽出できる。本発明で、各色の画像プレーン１７、１８、１９では、汚れと欠陥穴とが画像処理（２値化処理）によって同時に抽出できるから、この結果と演算プレーン２１（αバッファ、βバッファ、γバッファ）の結果とを各々比較すれば、汚れだけを抽出することもできる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、３色または２色の多元照明のもとで、カラーラインＴＶカメラからの各色の映像を各色毎の画像プレーンのバッファに格納し、各画像プレーンのバッファ間で画素間の減算を行い、減算結果を演算プレーンのバッファに格納し、さらにそれらのバッファ間の各対応画素の比較して、濃度値の大きい画素の濃度値をバッファの該当画素に入れ、この映像データを２値化画像処理することにより、欠陥を白領域として検出する。従って、本発明では、（１）検査対象面の凹凸の欠陥と汚れを明確に区別し、凹凸の欠陥だけを抽出でき、（２）検査対象面の凹凸の欠陥と検査対象面の地のコントラストを高め、地が多少明るい場合でも、影響を受けず、しかも方向の異なる２つの下段照明により照らされた欠陥穴の傾きをもった面が白として抽出されるから、検査の信頼性が高められる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラインＴＶカメラを用いた一般的な欠陥検査装置の斜面図である。
【図２】帯状シートの欠陥の断面図および平面図である。
【図３】従来の技術の光学系の説明図である。
【図４】下段および上段照明による画像の説明図である。
【図５】本発明による多元照明を用いた欠陥検査装置の斜面図である。
【図６】画像処理装置のブロック線図である。
【図７】各色の画像プレーンのバッファの画像および演算プレーンのバッファの画像の説明図である。
【符号の説明】
１  帯状シート
２  ラインＴＶカメラ
３  画像処理装置
４  ライン光源
５  ライン光源
６  ライン光源
７  ライン光源
８  ライン光源
９  ライン光源
１０  多元照明を用いた欠陥検査装置
１１  カラーラインＴＶカメラ
１２  画像処理装置
１３  ハーフミラー
１４  Ａ／Ｄ変換器
１５  Ａ／Ｄ変換器
１６  Ａ／Ｄ変換器
１７  画像プレーン
１８  画像プレーン
１９  画像プレーン
２０  ＣＰＵ
２１  演算プレーン
２２  演算ＬＳＩ
２３  入出力部
２４  ビデオメモリ
２５  Ｄ／Ａ変換器
２６  バス
【図１】
0003585222.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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