(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像内で円形の輪郭線を持つ被検査物の中心位置を求め、この中心位置を中心とする円形の円形状ラインを設定するとともに被検査物の輪郭線に円形状ラインが重なるまで円形状ラインの半径を１画素ずつ変化させ、被検査物の輪郭線に重なる円形状ラインを探索ラインとして、探索ライン上の欠陥部の有無を検出することを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
半径が１画素分異なる各一対の円形状ラインの上の画素の濃度値の平均値をそれぞれ求め、両平均値の差がライン設定用の閾値より大きいときに前記中心位置に近いほうの円形状ラインを探索ラインとすることを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項３】
半径が１画素分異なる各一対の円形状ラインの上の画素の濃度値の平均値をそれぞれ求め、両平均値の比が１付近の規定範囲を逸脱するときに前記中心位置に近いほうの円形状ラインを探索ラインとすることを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項４】
半径が１画素分異なる各一対の円形状ラインの上の画素の濃度値の平均値をそれぞれ求め、両平均値の差がライン設定用の第１の閾値より大きいときに前記中心位置に近いほうの円形状ラインを探索ライン候補とし、探索ライン候補の上の画素の微分絶対値の総和がライン設定用の第２の閾値より大きいときに探索ライン候補を探索ラインとすることを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項５】
半径が１画素分異なる各一対の円形状ラインの上の画素の濃度値の平均値および画素の微分絶対値の総和をそれぞれ求め、両平均値の比が１付近の規定範囲を逸脱し、かつ両微分絶対値の比が１付近になるときに前記中心位置に近いほうの円形状ラインを探索ラインとすることを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項６】
円形状ラインの上の画素の微分方向値のヒストグラムを生成し、前記ヒストグラムにおいてすべての微分方向値の度数が規定範囲内であるときにその円形状ラインを探索ラインとすることを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項７】
円形状ラインの上の画素の微分方向値を求め、円形状ラインの少なくとも一部に沿って微分方向値が連続的に変化するときにその円形状ラインを探索ラインとすることを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項８】
円形状ラインの上の画素の微分絶対値および微分方向値を求め、円形状ラインの上の画素の微分絶対値の総和がライン設定用の閾値より大きくかつその円形状ラインの少なくとも一部に沿って微分方向値が連続的に変化するときにその円形状ラインを探索ラインとすることを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項９】
探索ラインの上の画素の微分方向値の変化が不連続になるときに欠陥部が存在すると判断することを特徴とする請求項７または請求項８記載の外観検査方法。
【請求項１０】
探索ラインの上の画素の微分方向値の変化が不連続になり、かつ微分絶対値の総和が欠陥検出用の閾値よりも小さいときに欠陥部が存在すると判断することを特徴とする請求項８記載の外観検査方法。
【請求項１１】
探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧ごとに各別に欠陥部の有無を検出することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項１２】
探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正し、補正後の探索ラインの上で欠陥部の有無を検出することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項１３】
探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正し、補正後の各弧の上の画素の濃度値と微分絶対値と微分方向値との少なくとも１つの要素について互いに他の弧の要素と比較し、比較結果に基づいて欠陥部の有無を検出することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項１４】
探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正し、補正後の探索ラインの上の画素の濃度値の平均値を求め、各弧の上の画素のうち前記平均値との差が欠陥検出用の閾値よりも大きい画素の個数を計数し、計数された画素数が規定の閾値よりも大きいときに欠陥部が存在すると判断することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【請求項１５】
探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正し、補正後の探索ラインに沿って移動させる一定画素数のスティックマスクを設定し、スティックマスクの長手方向の中心を挟んで略等距離に位置する画素の濃度値の差の総和を求め、スティックマスクを探索ラインに沿って１画素ずつ移動させたときに前記総和が規定の閾値よりも大きくなると欠陥部が存在すると判断することを特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検査物の画像に基づいて被検査物の表面に生じた欠けや被検査物の表面に付着した異物などを欠陥として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】
この種の外観検査方法として、被検査物の画像から求めた被検査物の輪郭線の内側に輪郭線を設定し、輪郭線上で欠陥部のエッジとみなせるエッジフラグ点を検出すると、エッジフラグ点の近傍での濃度変化に基づいて欠陥部を識別するものがある（特公平７−１８８１１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の方法は、基本的には同種の被検査物に対しては同じ輪郭線を用いるものであり、したがって被検査物を同じ条件で撮像するのはもちろんのこと、被検査物も同種のものであれば同じ形状であることが要求される。しかしながら、同種の被検査物であっても合成樹脂成形品などではロットが異なると金型や成形条件が異なることがあり、同種の被検査物でもわずかに形状が異なっていることある。形状にわずかな相違があっても被検査物の輪郭線から輪郭線までの距離に余裕を持たせれば、同じ輪郭線を使用することが可能になるが、それでは微小な欠陥部を発見することができなくなるというジレンマが生じる。
【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、被検査物の形状にわずかな相違があっても被検査物の輪郭線近傍の欠陥部を確実に抽出することができる外観検査方法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、画像内で円形の輪郭線を持つ被検査物の中心位置を求め、この中心位置を中心とする円形の円形状ラインを設定するとともに被検査物の輪郭線に円形状ラインが重なるまで円形状ラインの半径を１画素ずつ変化させ、被検査物の輪郭線に重なる円形状ラインを探索ラインとして、探索ライン上の欠陥部の有無を検出するものである。この方法によれば、円形の被検査物と中心が一致する円形状ラインの半径を１画素ずつ変化させることにより、被検査物の輪郭線に一致する円形状ラインを求め、被検査物の輪郭線に一致した円形状ラインを探索ラインとして欠陥部の検出に用いるから、被検査物の寸法に誤差があってもその誤差分に応じた探索ラインを設定することができ、結果的に欠陥部の検出精度が高くなる。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、半径が１画素分異なる各一対の円形状ラインの上の画素の濃度値の平均値をそれぞれ求め、両平均値の差がライン設定用の閾値より大きいときに前記中心位置に近いほうの円形状ラインを探索ラインとするものである。また、請求項３の発明は、半径が１画素分異なる各一対の円形状ラインの上の画素の濃度値の平均値をそれぞれ求め、両平均値の比が１付近の規定範囲を逸脱するときに前記中心位置に近いほうの円形状ラインを探索ラインとするものである。さらに、請求項４の発明は、半径が１画素分異なる各一対の円形状ラインの上の画素の濃度値の平均値をそれぞれ求め、両平均値の差がライン設定用の第１の閾値より大きいときに前記中心位置に近いほうの円形状ラインを探索ライン候補とし、探索ライン候補の上の画素の微分絶対値の総和がライン設定用の第２の閾値より大きいときに探索ライン候補を探索ラインとするものである。請求項５の発明は、半径が１画素分異なる各一対の円形状ラインの上の画素の濃度値の平均値および画素の微分絶対値の総和をそれぞれ求め、両平均値の比が１付近の規定範囲を逸脱し、かつ両微分絶対値の比が１付近になるときに前記中心位置に近いほうの円形状ラインを探索ラインとするものである。請求項２ないし請求項５の方法は、請求項１の発明においてどの円形状ラインを探索ラインとするかの判断方法の望ましい実施態様であって、画素の濃度値と微分絶対値とを用いるものである。
【０００７】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、円形状ラインの上の画素の微分方向値のヒストグラムを生成し、前記ヒストグラムにおいてすべての微分方向値の度数が規定範囲内であるときにその円形状ラインを探索ラインとするものである。請求項７の発明は、請求項１の発明において、円形状ラインの上の画素の微分方向値を求め、円形状ラインの少なくとも一部に沿って微分方向値が連続的に変化するときにその円形状ラインを探索ラインとするものである。請求項８の発明は、請求項１の発明において、円形状ラインの上の画素の微分絶対値および微分方向値を求め、円形状ラインの上の画素の微分絶対値の総和がライン設定用の閾値より大きくかつその円形状ラインの少なくとも一部に沿って微分方向値が連続的に変化するときにその円形状ラインを探索ラインとするものである。請求項６ないし請求項８の方法は、請求項１の発明においてどの円形状ラインを探索ラインとするかの判断方法の望ましい実施態様であって、微分方向値を利用するものである。
【０００８】
請求項９の発明は、請求項７または請求項８の発明において、探索ラインの上の画素の微分方向値の変化が不連続になるときに欠陥部が存在すると判断するものである。請求項１０の発明は、請求項８の発明において、探索ラインの上の画素の微分方向値の変化が不連続になり、かつ微分絶対値の総和が欠陥検出用の閾値よりも小さいときに欠陥部が存在すると判断するものである。請求項９および請求項１０の発明は、微分方向値を利用して探索ラインを設定したときに、欠陥部の検出にも微分方向値を利用することで演算量を低減するものである。
【０００９】
請求項１１の発明は、請求項１の発明において、探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧ごとに各別に欠陥部の有無を検出するものである。この方法によれば、探索ラインを複数の弧に分割して各弧ごとに欠陥部の有無を検出するから、より細かい判断によって欠陥部を検出する確率が大きくなる。
請求項１２の発明は、請求項１の発明において、探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正し、補正後の探索ラインの上で欠陥部の有無を検出するものである。請求項１３の発明は、請求項１の発明において、探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正し、補正後の各弧の上の画素の濃度値と微分絶対値と微分方向値との少なくとも１つの要素について互いに他の弧の要素と比較し、比較結果に基づいて欠陥部の有無を検出するものである。請求項１２および請求項１３の発明は、探索ラインを複数の弧に分割するだけではなく微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正するから、たとえば照明条件などの相違によって被検査物の輪郭線が真円になっていないような場合でも、各弧の位置を補正して被検査物の輪郭線に近づけることが可能になり、結果的に被検査物の輪郭線付近の欠陥部の検査をより精度よく行なうことができる。
【００１０】
請求項１４の発明は、請求項１の発明において、探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正し、補正後の探索ラインの上の画素の濃度値の平均値を求め、各弧の上の画素のうち前記平均値との差が欠陥検出用の閾値よりも大きい画素の個数を計数し、計数された画素数が規定の閾値よりも大きいときに欠陥部が存在すると判断するものである。請求項１５の発明は、請求項１の発明において、探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正し、補正後の探索ラインに沿って移動させる一定画素数のスティックマスクを設定し、スティックマスクの長手方向の中心を挟んで略等距離に位置する画素の濃度値の差の総和を求め、スティックマスクを探索ラインに沿って１画素ずつ移動させたときに前記総和が規定の閾値よりも大きくなると欠陥部が存在すると判断するものである。請求項１４および請求項１５の発明は、探索ラインを複数の弧に分割したときにおける欠陥部の検出方法の望ましい実施態様である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、画像内で輪郭線が円形となる被検査物を対象にしており、かつ被検査物の輪郭線の近傍に存在する欠陥部を検出するものである。図２に示すように被検査物１の画像はテレビカメラのような画像入力装置２により被検査物１を撮像することで得られ、画像入力装置２からの映像信号はアナログ−デジタル変換部３においてデジタル信号に変換された後に、画像処理部４に入力され濃淡画像である原画像から、微分絶対値画像、微分方向値画像、エッジ画像が生成される。原画像は各画素の画素値を濃度値とした画像であり、微分絶対値画像と微分方向値画像とはそれぞれ画素値を微分絶対値ないし微分方向値とした画像である。微分絶対値は、着目する画素の近傍での濃度値の勾配を示すものであり、濃度値の変化が大きいほど微分絶対値は大きくなる。また、微分方向値は、着目する画素の近傍での濃度値の変化方向を示すものである。さらに、エッジ画像は、微分絶対値が閾値以上でかつ微分値絶対値が極大値となる１画素幅のエッジを抽出する細線化処理、および細線化処理により得られた不連続なエッジを延長して連続させるエッジ延長化処理により得られる１画素幅のエッジのみが他の部分と異なる画素値となった画像である。したがって、エッジ画像は微分絶対値画像および微分方向値画像を生成した後に生成される。
【００１２】
原画像、微分絶対値画像、微分方向値画像、エッジ画像は、それぞれ原画像メモリ５、微分絶対値画像メモリ６、微分方向値画像メモリ７、エッジ画像メモリ８に格納され、被検査物１の輪郭線付近に存在する欠陥部の検出に用いられる。ここに、原画像はたとえば８ビット２５６階調、微分絶対値画像はたとえば６ビット６４段階、微分方向値はたとえば４ビット１６方向、エッジ画像は１ビットで表される。これらのビット数は限定する趣旨ではないが、実用レベルを考慮して妥当な値になっている。なお、画像処理部４において微分絶対値画像、微分方向値画像、エッジ画像を生成する手順については各種の技術が提案されているが、基本的には特公平７−１８８１１号公報に記載された技術を用いればよい。
【００１３】
本発明は、上述のようにして、原画像メモリ５、微分絶対値画像メモリ６、微分方向値画像メモリ７、エッジ画像メモリ８にそれぞれ格納された原画像、微分絶対値画像、微分方向値画像、エッジ画像を適宜に用いることによって、被検査物１の輪郭線上の欠陥部を検出する。また、欠陥部を検出するための基本的な手順は、被検査物１の中心を求め、求めた中心を基準にして被検査物１の輪郭線上に探索ラインを設定し、その探索ライン上で欠陥部を検出するというものである。したがって、被検査物１の中心を求める中心算出部９、探索ラインを求める探索ライン設定部１０、欠陥部を検出する欠陥検査部１１を備える。
【００１４】
中心算出部９での処理手順は以下に説明する各実施形態で共通であって、原画像から画素値が濃度に関して規定の閾値以上である領域（被検査物１に相当する領域となるように閾値を設定する）の重心を求め、求めた重心の座標（画像に設定した横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向という）を中心とみなすのである。要するに原画像から濃度に関する２値画像を生成して重心を求めることに相当する。ここで、被検査物１と画像入力装置２との位置関係や照明の配光などの条件は、被検査物１の実際の中心と上述のようにして求めた被検査物１の中心とみなされる座標とがほぼ一致するように設定されているものとする。また、被検査物１は背景よりも暗くなるものとする（つまり画像内では被検査物１の画素は背景よりも濃度が小さい）。
【００１５】
なお、背景と被検査物１とを完全に分離することができる場合には、微分絶対値画像をラスタスキャンして微分絶対値が規定の閾値以上である画素（被検査物１の輪郭線上の画素とみなせるように閾値を設定する）を抽出するか、あるいはエッジ画像を用い、被検査物１に相当する領域におけるＸ座標値とＹ座標値とのそれぞれの最大値および最小値を求め、Ｘ座標値の最大値と最小値との平均値を中心のＸ座標、Ｙ座標値の最大値と最小値との平均値を中心のＹ座標とみなしてもよい。
【００１６】
以下の各実施形態では、画像入力装置２で撮像された画像内で被検査物１の中心とみなせる座標はすでに求められているものとして説明する。また、被検査物１の中心とみなせる座標を中心アドレスという。
（実施形態１）
本実施形態では、図３に示すように、中心アドレスＣＴを中心とした円形の円形状ラインＬｃを設定する。設定した円形状ラインＬｃの上の画素の微分絶対値の総和を求め、この総和を規定の閾値（ライン設定用の閾値）と比較する。この閾値は被検査物１や背景に円形状ラインＬｃが設定されているときには微分絶対値の総和が閾値より小さくなり、円形状ラインＬｃが被検査物１の輪郭線上に重複するときに閾値より大きくなるように設定される。しかして、微分絶対値の総和が閾値よりも小さいときには、円形状ラインＬｃの半径を１画素大きくし、新たに設定した円形状ラインＬｃの上の画素について微分絶対値の総和を再び求める。微分絶対値の総和が閾値を越えたときには、円形状ラインＬｃが被検査物１の輪郭線上に重複していると考えられるから、この円形状ラインＬｃを輪郭線候補とする。
【００１７】
なお、微分絶対値の総和は画素数に依存するから各画素の微分絶対値が等しい場合でも円形状ラインＬｃの半径が異なれば値は変わるが、被検査物１の寸法は欠陥検査では既知であるから、被検査物１の輪郭線の半径に応じて適正な閾値を設定することができる。半径の異なる複数種類の被検査物１を検査対象とするときには、微分絶対値の総和ではなく微分絶対値の平均値を用いればよい。また、被検査物１の輪郭線の半径が既知であるから、最初に設定する円形状ラインＬｃの半径を被検査物１の輪郭線の半径よりやや小さい程度としておけば、被検査物１の輪郭線に重複する円形状ラインＬｃをより短時間で決定することができる。さらに、最初に設定する円形状ラインＬｃの半径を被検査物１の輪郭線の半径よりも小さくし、円形状ラインＬｃの半径を１画素ずつ大きくしているが、円形状ラインＬｃの半径を被検査物１の輪郭線の半径よりも大きく設定しておき、円形状ラインＬｃの半径を１画素ずつ小さくすることによって被検査物１の輪郭線に重複する円形状ラインＬｃを求めてもよい。
【００１８】
次に、図４に示すように、求めた輪郭線候補Ｌｋの上の画素を中心とする１画素幅の濃度測定用スティックマスクＭＳ１  を設定する。濃度測定用スティックマスクＭＳ１  は、輪郭線ＬＳの上の画素と中心アドレスＣＴとを通る直線上に設定される。図示例では７画素の長さを有する濃度測定用スティックマスクＭＳ１  を設定してあるが、濃度測定用スティックマスクＭＳ１  の画素数は、３画素以上であって輪郭線候補Ｌｋの内外の画素数が同じになるように設定するのでればとくに限定されるものではない。また、濃度測定用スティックマスクＭＳ１  の設定箇所や設定個数にはとくに制限はないが、輪郭線候補Ｌｋの異なる場所にできるだけ多くの濃度測定用スティックマスクＭＳ１  を設定するのが望ましい。
【００１９】
濃度測定用スティックマスクＭＳ１  が設定されると、各濃度測定用スティックマスクＭＳ１  の画素について、中心画素から同じ距離に位置する画素同士の濃度差を求めて、その濃度差の総和を求める。たとえば、濃度測定用スティックマスクＭＳ１  において輪郭線候補Ｌｋの外側の画素の濃度をａ１  〜ａ３  とし、内側の画素の濃度をｂ１  〜ｂ３  （添字が同じ画素は中心画素から等距離にある）とするとき、次式の値を求めるのである。
｜ａ１  −ｂ１  ｜＋｜ａ２  −ｂ２  ｜＋｜ａ３  −ｂ３  ｜
上述のようにして求めた画素の濃度差の総和を規定の閾値と比較し、閾値よりも大きいときには濃度測定用スティックマスクＭＳ１  の中心画素を被検査物１の輪郭線の上の画素の候補点とする。濃度測定用スティックマスクＭＳ１  の本数に対して候補点の得られた個数の占める割合が規定値以上であれば、その輪郭線候補Ｌｋを輪郭線ＬＳとして採用する。本実施形態では、この輪郭線ＬＳが探索ラインとして用いられる。つまり、ここまでが探索ライン設定部１０の処理になる。
【００２０】
なお、微分絶対値の総和のみで求めた輪郭線候補Ｌｋを輪郭線ＬＳとして採用してもよい。あるいは、微分絶対値の総和を用いずに、半径の異なる円形状ラインＬｃごとに濃度測定用スティックマスクＭＳ１  を設定して濃度差の総和を閾値と比較して候補点を求めるとともに、濃度測定用スティックマスクＭＳ１  の本数に対する候補点の個数の占める割合が規定値以上であるときに、その円形状ラインＬｃを輪郭線ＬＳとして採用してもよい。
【００２１】
上述のようにして輪郭線ＬＳを設定した後には欠陥検査部１１において輪郭線ＬＳの上の欠陥部の有無を検出する。すなわち、輪郭線ＬＳの内側に複数本の探索ラインを所定間隔で平行に設定し、各探索ライン上の各画素の微分絶対値を求める。ここで、微分絶対値が規定の閾値を越える画素数が所定個数以上であるときには欠陥部があると判断する。また、微分絶対値の総和が規定の閾値以上であるときに欠陥部があると判断する。
【００２２】
上述した手順をまとめると、図１のようになる。すなわち、画像入力装置２により被検査物１が撮像され（Ｓ１）、原画像のほか、微分絶対値画像、微分方向値画像、エッジ画像の各種画像が必要に応じて生成される（Ｓ２）。さらに、画像内での被検査物１の中心アドレスが求められる（Ｓ３）。その後、中心アドレスを中心として半径１画素の円形状ラインＬｃが設定され（Ｓ４，Ｓ５）、円形状ラインＬｃが被検査物１の輪郭線に一致するか否かが判定される（Ｓ６）。不一致の場合には円形状ラインＬｃの半径が１画素分大きく設定され（Ｓ７）、円形状ラインＬｃが被検査物１の輪郭線に一致するか否かが判定される（Ｓ６）。この処理を繰り返し、円形状ラインＬｃが被検査物１の輪郭線に一致するようになると、その円形状ラインＬｃを探索ラインとして採用し（Ｓ８）、探索ラインの上で欠陥部の有無を検査する（Ｓ９）。
【００２３】
なお、上述の説明から明らかなように、本実施形態では微分方向値画像は用いていない。また、エッジ画像も必ずしも用いなくてもよい。つまり、微分方向値画像やエッジ画像を求める処理は本実施形態では必須ではない。
（実施形態２）
本実施形態は、実施形態１と同様に、中心アドレスＣＴを中心とした円形の円形状ラインＬｃを設定する。ただし、微分絶対値を用いるのではなく、図５に示すように、設定した円形状ラインＬｃの上の画素の濃度値の平均値を、半径が１画素分小さい円形状ラインＬｃ’の上の画素の濃度値の平均値と比較する。円形状ラインＬｃは輪郭線候補Ｌｋが得られるまで実施形態１と同様に半径が１画素ずつ大きくなるから、半径の１画素分小さい円形状ラインＬｃ’については濃度値の平均値はすでに求められているものを用いる。つまり、各半径の円形状ラインＬｃごとに濃度値の平均値を記憶保持し、記憶保持した値を後の演算に用いるのである。このようにして各円形状ラインＬｃの濃度値の平均値の差（外側の円形状ラインＬｃに関する濃度値の平均値をｍｂ、内側の円形状ラインＬｃ’に関する濃度値の平均値をｍｂ’とするとき、｜ｍｂ−ｍｂ’｜）を求め、濃度値の平均値が内側の円形状ラインＬｃ’よりも大きくなり（｜ｍｂ−ｍｂ’｜≫０）、かつそのときの濃度値の平均値の差が規定の閾値（ライン設定用の閾値）より大きいと判断されたときに、半径が１画素分小さい（つまり、中心に近いほうの）円形状ラインＬｃ’を輪郭線ＬＳとみなすのである（あるいは輪郭線候補Ｌｋとし、さらに濃度測定用スティックマスクＭＳ１  を用いて輪郭線ＬＳを決定する）。他の処理については実施形態１と同様である。
【００２４】
（実施形態３）
本実施形態は、実施形態３と同様に、設定した円形状ラインＬｃの上の画素の濃度値の平均値を用いて輪郭線ＬＳを決定する。本実施形態では、隣接する一対の円形状ラインＬｃ，Ｌｃ’の濃度値の比（外側の円形状ラインＬｃに関する濃度値の平均値をｍｂ’、内側の円形状ラインＬｃ’に関する濃度値の平均値をｍｂ’とするとき、ｍｂ／ｍｂ’）を求め、濃度値の平均値が内側の円形状ラインＬｃ’よりも大きくなり（ｍｂ／ｍｂ’≫１）、かつそのときの濃度値の平均値の比が規定の閾値よりも大きいと判断されたときに、半径が１画素分小さい（つまり、中心に近いほうの）円形状ラインＬｃ’を輪郭線ＬＳとみなす（あるいは輪郭線候補Ｌｋとし、さらに濃度測定用スティックマスクＭＳ１  を用いて輪郭線ＬＳを決定する）。他の処理については実施形態１と同様である。
【００２５】
（実施形態４）
本実施形態は、円形状ラインＬｃの上の画素の微分絶対値の総和と、画素の濃度値の平均値との両方を用いて輪郭線ＬＳを決定するものである。すなわち、上述した各実施形態と同様に円形状ラインＬｃを設定し、輪郭線ＬＳが決定されるまで円形状ラインＬｃの半径を大きくする。ここで、実施形態２と同様に、円形状ラインＬｃの上の画素の濃度値の平均値を求め、１画素分半径の小さい円形状ラインＬｃ’について求めた画素の濃度値の平均値との差から円形状ラインＬｃ’が輪郭線ＬＳとして採用可能か否かを判断する。実施形態２では濃度値の平均値に基づいて求めた円形状ラインＬｃ’を輪郭線ＬＳとして採用したが、本実施形態では、この円形状ラインＬｃ’を輪郭線候補Ｌｋとする。そして、輪郭線候補Ｌｋの上の画素の微分絶対値の総和を求め、微分絶対値の総和が規定の閾値を越えるとその円形状ラインＬｃを輪郭線ＬＳとして採用するのである。他の処理は実施形態１と同様である。
【００２６】
なお、画素の濃度値の平均値から輪郭線候補Ｌｋを求め、微分絶対値の総和により検証して輪郭線ＬＳと決定したが、微分絶対値の総和により輪郭線候補Ｌｋを求め、画素の濃度値の平均値により検証して輪郭線ＬＳを決定してもよい。
（実施形態５）
本実施形態も、円形状ラインＬｃの上の画素の微分絶対値の総和と濃度値の平均値とを用いるものである。すなわち、各半径の円形状ラインＬｃごとに円形状ラインＬｃの上の画素の微分絶対値の総和と濃度値の平均値とを求める。また、本実施形態では濃度値の平均値だけではなく微分絶対値の総和についても、半径が１画素分小さい円形状ラインＬｃ’との比を求める。
【００２７】
すなわち、円形状ラインＬｃの上の画素の濃度値の平均値をｍｂ、微分絶対値の総和をｍｓとし、半径が１画素分小さい円形状ラインＬｃ’の上の画素の濃度値の平均値をｍｂ’、微分絶対値の総和をｍｓ’とするとき、ｍｂ／ｍｂ’とｍｓ／ｍｓ’とを求める。濃度値の平均値については輪郭線ＬＳでは大きくなる方向に変化するから、ｍｂ／ｍｂ’≫１になり、微分絶対値の総和は輪郭線ＬＳ上では非常に大きいから、ｍｓ／ｍｓ’≒１になる。つまり、円形状ラインＬｃ’が輪郭線ＬＳに重複したとすれば、円形状ラインＬｃは輪郭線ＬＳの外側であり円形状ラインＬｃ’は輪郭線ＬＳの内側であるから、ｍｂ＞ｍｂ’であり、ｍｓ≒ｍｓ’になると考えられる。そこで、このような条件の判定が可能な閾値を設定すれば輪郭線ＬＳか否かを判別することが可能になる。他の処理は実施形態１と同様である。
【００２８】
（実施形態６）
上述した各実施形態では、微分方向値を用いていないが、本実施形態は微分方向値を用いるものである。ところで、被検査物１が円形であるから輪郭線ＬＳの上の画素の微分方向値は理想的には均等に分布する。つまり、すべての微分方向値の発生確率は等しくなる。画像入力装置２や画像メモリ５〜８などの画像処理系に十分な解像度があるものと考えると、ほぼ理想通りの結果が得られることになる。
【００２９】
そこで、本実施形態では、各半径の円形状ラインＬｃごとに円形状ラインＬｃの上の画素の微分方向値のヒストグラムを求める。このような微分方向値のヒストグラムを求めると、輪郭線ＬＳの上以外では特定の微分方向値にのみピークが生じるから、微分方向値が均等に発生しているか否かを判定すれば円形状ラインＬｃが輪郭線ＬＳに一致しているか否かを知ることができる。微分方向値が均等に分布しているか否かは、各微分方向値の度数の標準偏差を求めるか、最大度数と最小度数との差を求めることによって判断することができる。つまり、微分方向値の度数が規定範囲内であるときに輪郭線ＬＳに一致しているものと判断するのである。
【００３０】
また、輪郭線ＬＳは円形であるから、輪郭線ＬＳ上の画素の微分方向値を順次追跡すれば、微分方向値は連続的に変化することになる。そこで、円形状ラインＬｃの少なくとも一部に沿って画素を追跡し、追跡した画素の微分方向値が連続的に変化しているときには（多少の誤差は許容する）、その円形状ラインＬｃを輪郭線ＬＳ（つまり探索ライン）として採用する。
【００３１】
なお、本実施形態は微分方向値のみで輪郭線ＬＳか否かを判断しているが、実施形態１のように円形状ラインＬｃの上の微分絶対値の総和が規定の閾値より大きいか否かを合わせて判断し、微分絶対値の総和が閾値より大きくかつ微分方向値が均等に分布しているか、あるいは連続的に変化しているときに、その円形状ラインＬｃを輪郭線ＬＳとして採用するようにしてもよい。
【００３２】
また、本実施形態では、被検査物１の形状の識別も可能になる。つまり、円形以外の被検査物１では輪郭線ＬＳの上で微分方向値は均等に分布しないから、仮に被検査物１として円形ではないものが混在していたとすれば、円形状ラインＬｃの半径を変えても輪郭線ＬＳが検出されず、欠陥部のある被検査物１と同様に排除することができる。円形状ラインＬｃは画像内で設定できない大きさになれば当然ながら次の円形状ラインＬｃは設定されずに処理の終了になる。つまり、処理の終了までに輪郭線ＬＳが検出されなければ、その被検査物１は排除されることになる。
【００３３】
ところで、輪郭線ＬＳ上に欠陥部が存在している場合に、本実施形態では微分方向値の変化によって欠陥部を検出することが可能である。微分方向値を決めるには、画素の濃度の変化が最大になる方向に方向値を与える場合と、画素の濃度の変化が最小になる方向に方向値を与える場合とがある。本実施形態では画素の濃度の変化が最大になる方向に方向値を与えるものとする。この場合、欠陥部の輪郭線上の画素の微分方向値は欠陥部の中心向きか（欠陥部内の画素の濃度が周囲よりも小さい黒画素の場合）、中心から発散する向きになる（欠陥部内の画素の濃度が周囲よりも大きい白画素の場合）。また、円形状ラインＬｃにより検出された輪郭線ＬＳ（つまり探索ライン）の上に欠陥部が存在すれば、微分絶対値および微分方向値が他の部分とは大きく異なると考えられる。
【００３４】
そこで、探索ライン（輪郭線ＬＳ）の上で各画素を追跡し微分方向値の変化に着目したときに、微分方向値の変化が不連続になれば、その部分に欠陥部が存在すると判断することで、欠陥部を検出することができる。また、より正確に欠陥部を検出するには、探索ラインの上で微分絶対値も合わせて検出するようにし、微分方向値の変化が不連続でかつ微分絶対値の総和が欠陥検出用の閾値よりも小さいときには欠陥部が存在するものと判断すればよい。他の処理は実施形態１と同様である。
【００３５】
（実施形態７）
上述した各実施形態では、円形状ラインＬｃを設定し、特定の条件を満たす円形状ラインＬｃを輪郭線ＬＳとみなしていたが、円形の被検査物１を撮像したとしても画像入力装置２により撮像した画像では必ずしも円形になっていない場合がある。つまり、画像内では被検査物１の輪郭線ＬＳが真円にならない場合がある。そこで、本実施形態では、図６に示すように、円形状ラインＬｃを用いて得られた輪郭線ＬＳを規定の中心角で分割し（図示例では６分割）、分割された各弧Ａ１  ，Ａ２  ，…，Ａｎ  ごとに微小移動させるとともに、移動させた各位置で実施形態１ないし実施形態６のいずれかの処理手順を用いて各弧Ａ１  〜Ａｎ  と被検査物１の輪郭線ＬＳとの一致の程度を判定する。すなわち、上述した各実施形態では輪郭線ＬＳが探索ラインに一致していたが、本実施形態では探索ラインが各弧Ａ１  〜Ａｎ  単位で設定されることになる。したがって、欠陥部を検出する可能性が一層高くなる。ここで、各弧Ａ１  〜Ａｎ  を移動させる場合には、各弧Ａ１  〜Ａｎ  を含む扇形は変形させず、また扇形の中心線方向も変化させないようにして、扇形の中心位置のみを図７に矢印で示すように移動させる。図７では枡目が画素に対応する。移動範囲はｎ×ｎ画素（ｎは３以上の奇数）の範囲であって、円形状ラインＬｃを設定した中心アドレスを中心としてｎ×ｎ画素の正方領域Ｄｓを設定し、正方領域Ｄｓの中心の画素（斜線部）から始めて扇形の中心を正方領域の中で螺旋状に移動させるのである。
【００３６】
このようにして、各弧Ａ１  〜Ａｎ  をそれぞれ探索ラインとして決定した後、各探索ライン上の画素の濃度値の平均値を求める。探索ライン上に欠陥部が存在すれば、欠陥部の画素の濃度値は他の部分とは異なるから、欠陥部の存在しない場合の平均値を基準値ｍとし、基準値ｍからどれだけ離れると欠陥部があるとみなすかのオフセット値ｏｆｓを設定して、実際に検出された各画素の濃度値ｂとの関係が、以下の条件を満たす画素は欠陥部の画素の可能性があると判断する。
｜ｂ−ｍ｜＞ｏｆｓ
上の条件が成立する画素は欠陥部の候補であるから、上の条件を満たす画素の個数を計数し、計数結果が規定の閾値を越えるときには欠陥部が存在すると判断する。他の処理は実施形態１と同様である。
【００３７】
（実施形態８）
実施形態７では、探索ラインとなる各弧Ａ１  〜Ａｎ  の上の画素の濃度を用いて欠陥部を検出する例を示したが、本実施形態では探索ラインとしての各弧Ａ１  〜Ａｎ  の位置を決定した後に、図８に示すような探索ラインに沿った形状のｎ画素（ｎは３以上の奇数）のスティックマスクＭＳ２  を設定し、このスティックマスクＭＳ２  を探索ラインに沿って走査する。ここで、被検査物１の輪郭線は円形であり各弧Ａ１  〜Ａｎ  を移動させる際にも各弧Ａ１  〜Ａｎ  の位置を変えるのみで変形させないから、スティックマスクＭＳ２  は各弧Ａ１  〜Ａｎ  を定めた円形状ラインＬｃの半径に等しい円弧の一部となる形状に設定すればよい。
【００３８】
欠陥部は他の部位とは濃度値が異なるのであるから、つまり、スティックマスクＭＳ２  の中心の画素を挟んで略等距離に位置する画素同士の濃度値の差の総和を求め、この総和が規定の閾値よりも大きいときには欠陥部が存在すると判断する。つまり、図８のように５画素のスティックマスクＭＳ２  を設定し、そのときに中心画素を挟む各画素の濃度値を順にａ１  ，ａ２  ，ｂ２  ，ｂ１  とするとき、
｜ａ１  −ｂ１  ｜＋｜ａ２  −ｂ２  ｜
を求め、この値が閾値より大きいときには欠陥部が存在すると判断する。他の処理は実施形態７と同様である。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、画像内で円形の輪郭線を持つ被検査物の中心位置を求め、この中心位置を中心とする円形の円形状ラインを設定するとともに被検査物の輪郭線に円形状ラインが重なるまで円形状ラインの半径を１画素ずつ変化させ、被検査物の輪郭線に重なる円形状ラインを探索ラインとして、探索ライン上の欠陥部の有無を検出するものであり、円形の被検査物と中心が一致する円形状ラインの半径を１画素ずつ変化させることにより、被検査物の輪郭線に一致する円形状ラインを求め、被検査物の輪郭線に一致した円形状ラインを探索ラインとして欠陥部の検出に用いるから、被検査物の寸法に誤差があってもその誤差分に応じた探索ラインを設定することができ、結果的に欠陥部の検出精度が高くなるという利点がある。
【００４０】
請求項９の発明のように、探索ラインの上の画素の微分方向値の変化が不連続になるときに欠陥部が存在すると判断するものや、請求項１０の発明のように、探索ラインの上の画素の微分方向値の変化が不連続になり、かつ微分絶対値の総和が欠陥検出用の閾値よりも小さいときに欠陥部が存在すると判断するものでは、微分方向値を利用して探索ラインを設定したときに、欠陥部の検出にも微分方向値を利用することで演算量を低減することができる。
【００４１】
請求項１１の発明のように、探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧ごとに各別に欠陥部の有無を検出するものでは、探索ラインを複数の弧に分割して各弧ごとに欠陥部の有無を検出するから、より細かい判断によって欠陥部を検出する確率が大きくなるという利点がある。
請求項１２の発明のように、探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正し、補正後の探索ラインの上で欠陥部の有無を検出するものや、請求項１３の発明のように、探索ラインである円形状ラインを複数の弧に分割し、各弧を微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正し、補正後の各弧の上の画素の濃度値と微分絶対値と微分方向値との少なくとも１つの要素について互いに他の弧の要素と比較し、比較結果に基づいて欠陥部の有無を検出するものでは、探索ラインを複数の弧に分割するだけではなく微小範囲で移動させることにより探索ラインの位置を補正するから、たとえば照明条件などの相違によって被検査物の輪郭線が真円になっていないような場合でも、各弧の位置を補正して被検査物の輪郭線に近づけることが可能になり、結果的に被検査物の輪郭線付近の欠陥部の検査をより精度よく行な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】本発明の実施形態１を示す動作説明図である。
【図２】同上に用いる装置を示すブロック図である。
【図３】同上の概念説明図である。
【図４】同上の概念説明図である。
【図５】本発明の実施形態２の概念説明図である。
【図６】本発明の実施形態７の概念説明図である。
【図７】同上の概念説明図である。
【図８】本発明の実施形態８の概念説明図である。
【符号の説明】
１  被検査物
２  画像入力装置
３  アナログ−デジタル変換部
４  画像処理部
５  原画像メモリ
６  微分絶対値画像メモリ
７  微分方向値画像メモリ
８  エッジ画像メモリ
９  中心算出部
１０  探索ライン設定部
１１  欠陥検査部
Ａ１  〜Ａｎ  弧
ＣＴ  中心アドレス
Ｌｃ  円形状ライン
Ｌｃ’円形状ライン
ＬＳ  輪郭線
ＭＳ１    濃度測定用スティックマスク
ＭＳ２    スティックマスク
【図１】
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【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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【図８】
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