(57)【要約】【課題】振動の影響により画像データに輝度ムラが発生する場合にも、低コストで簡易にして高速に輝度ムラを補正して適確に検査対象物の欠陥の検査を行うことができる画像検査装置を提供する。【解決手段】この装置では、撮像部１０２が搬送ローラ１０５間に巻き付けられて搬送方向へ搬送され、照明部１０３により照射光を当てられたシート状の検査対象物１０４を撮像し、画像処理部１０１が撮像部１０２で撮像された検査対象物１０４の画像データを取り込み、画像全体の輝度の平均値、及び主走査方向の輝度の行平均値を算出した後、画像データの各画素に対して主走査方向の輝度の行平均値で除算して振動により発生する輝度ムラを除去した画像データに画像全体の輝度の平均値を乗算して輝度ムラを補正する。これにより、適確に振動による輝度ムラのみを除去した上で欠陥部分の反射率の分布に応じた平均輝度を保つように輝度ムラの補正を行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定方向に移動するシート状の検査対象物の検査を行う画像検査装置であって、
前記検査対象物を撮像して画像データを取得する撮像部と、前記画像データを取り込んで画像全体の輝度の平均値、及び主走査方向の輝度の行平均値を算出した後、当該画像データの各画素に対して当該主走査方向の輝度の行平均値で除算して振動により発生する輝度ムラを除去した当該画像データに当該画像全体の輝度の平均値を乗算して輝度ムラを補正する画像処理部と、を備えたことを特徴とする画像検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像検査装置において、
前記画像処理部は、前記画像データの前記各画素に対して主走査方向の輝度の行平均値で除算を行って前記輝度ムラを除去する除算処理部と、前記除算処理部で前記輝度ムラを除去した前記画像データに対して前記画像全体の輝度の平均値の乗算を行って前記輝度ムラを補正する画像生成部と、を備え、
前記画像生成部は、前記画像全体の輝度の平均値として、任意の一定値で乗算することを特徴とする画像検査装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像検査装置において、
前記画像処理部は、前記画像生成部で前記輝度ムラが補正された前記画像データから前記検査対象物の欠陥を検査する欠陥検査部を備えたことを特徴とする画像検査装置。
【請求項４】
一定方向に移動するシート状の検査対象物の検査を行う画像検査方法であって、
撮像部によって前記検査対象物を撮像して画像データを取得する画像データ取得ステップと、
画像処理部によって前記画像データを取り込んで画像全体の輝度の平均値、及び主走査方向の輝度の行平均値を算出した後、当該画像データの各画素に対して当該主走査方向の輝度の行平均値で除算して振動により発生する輝度ムラを除去した当該画像データに当該画像全体の輝度の平均値を乗算して輝度ムラを補正する輝度ムラ補正ステップと、を有することを特徴とする画像検査方法。
【請求項５】
請求項４記載の画像検査方法における前記画像データ取得ステップ及び前記輝度ムラ補正ステップをコンピュータにより実行させるための画像検査プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像検査装置、画像検査方法、画像検査プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、紙、フィルム、箔、ゴム、織物等のシート状の検査対象物（その製品はＷｅｂとも呼ばれる）を検査する場合には、検査対象物をローラ等に巻き付けて一定方向へ高速に搬送させた状態で照明部により照射光を当て、撮像部で撮像した画像データに基づいて検査を行う技術が導入されている。
【０００３】
こうした場合、ローラを駆動するモータ、シート状の検査対象物に生じる張力や外部からの衝撃等によって検査中の検査対象物に振動が生じる可能性がある。振動により検査対象物と撮像部との距離がずれると、画像データ上には搬送方向と直交する明度のバラつきの輝度ムラを発生する。こうした振動により発生する輝度ムラは、スジ・ムラ・異物等の欠陥の検査を行う場合に悪影響を及ぼす。
【０００４】
そこで、輝度ムラを含む画像データを画像処理し、輝度ムラを除去する技術も既に提案されており、これに関連する周知技術として、振動ノイズによる誤検知を防止できる「光学検査システム用振動ノイズ補正装置及び方法」（特許文献１参照）が挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に係る技術は、被検査物（検査対象物）に一定の明度で光を照射する第１の照明部と、被検査物に振動ノイズが発生した場合に被検査物に第１の照明部と同一の明度で光を照射できるよう設置された第２の照明部と、これらが照らす被検査物の第１の画像及び第２の画像を取得する撮影部と、を持たせている。ここで、検査過程中に振動ノイズが発生した場合、振動ノイズによる明度のばらつきが示された被検査物の第１の画像の代わりに、振動ノイズによる明度のばらつきが示されていない被検査物の第２の画像に差し替えて検査を遂行し、これによって振動ノイズによる誤検知を防ぐ構成としている。
【０００６】
一般に振動ノイズへの補正処理は、取得された画像に対してブロック分割、拡張、周波数算出、フィルタリング等、様々な画像処理をして輝度ムラを除去しているために相当に検査時間を要してしまうという問題がある。特許文献１では、このような様々な画像処理を行わずに撮像画像を差し替え処理することにより振動ノイズによる輝度ムラの補正を行っているが、振動ノイズ補正処理以外にも、２つの照明部を制御する処理や、照度を判定する処理、振動ノイズによる輝度ムラを判定する処理等が必要であるため、これらの処理時間も検査時間が掛かり過ぎる要因となっている。更に、照明部が２つ、照明制御部、照度判定部等が必要なため、装置規模が通常の検査装置より大きくなってしまい、装置構成がコスト高になってしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、振動の影響により画像データに輝度ムラが発生する場合にも、低コストで簡易にして高速に輝度ムラを補正して適確に検査対象物の欠陥の検査を行うことができる画像検査装置、画像検査方法、画像検査プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記技術的課題を解決するため、本発明の一形態は、一定方向に移動するシート状の検査対象物の検査を行う画像検査装置であって、検査対象物を撮像して画像データを取得する撮像部と、画像データを取り込んで画像全体の輝度の平均値、及び主走査方向の輝度の行平均値を算出した後、当該画像データの各画素に対して当該主走査方向の輝度の行平均値で除算して振動により発生する輝度ムラを除去した当該画像データに当該画像全体の輝度の平均値を乗算して輝度ムラを補正する画像処理部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記技術的課題を解決するため、本発明の他形態は、一定方向に移動するシート状の検査対象物の検査を行う画像検査方法であって、撮像部によって検査対象物を撮像して画像データを取得する画像データ取得ステップと、画像処理部によって画像データを取り込んで画像全体の輝度の平均値、及び主走査方向の輝度の行平均値を算出した後、当該画像データの各画素に対して当該主走査方向の輝度の行平均値で除算して振動により発生する輝度ムラを除去した当該画像データに当該画像全体の輝度の平均値を乗算して輝度ムラを補正する輝度ムラ補正ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記構成又は処理プロセスにより、振動の影響により画像データに輝度ムラが発生する場合にも、低コストで簡易にして高速に輝度ムラを補正して適確に検査対象物の欠陥の検査を行うことができるようになる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る画像検査装置の基本構成を示した概略図である。
【図２】図１に示す画像検査装置に備えられる画像処理部の要部構成を示したブロック図である。
【図３】図１に示す画像検査装置における画像処理部の細部の機能構成を含む検査対象物の撮像から欠陥の検査結果の記録に至る処理フローを示す図である。
【図４】図２に示す画像処理部での輝度ムラの補正前後での画像データの表示部への表示の一例を対比して示した模式図であり、（ａ）は輝度ムラの補正前に関する図、（ｂ）は輝度ムラの補正後に関する図である。
【図５】図２に示す画像処理部での輝度ムラの補正前後での画像データの表示部への表示の他例を対比して示した模式図であり、（ａ）は輝度ムラの補正前に関する図、（ｂ）は輝度ムラの補正後に関する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の画像検査装置、画像検査方法、画像検査プログラムについて、実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の実施例に係る画像検査装置の基本構成を示した概略図である。
【００１４】
図１を参照すれば、この画像検査装置は、シート状の検査対象物１０４を所定の距離を隔てて設置された一対の搬送ローラ１０５間に巻き付けて一定方向となる搬送方向へ高速に搬送させた状態で照明部１０３により照射光を当て、照射された検査対象物１０４を撮像部１０２で撮像した画像データに基づいて画像処理部１０１で検査を行うように構成されている。
【００１５】
具体的に云えば、この画像検査装置は、基本構成上で検査対象物１０４を撮像して画像データを取得する撮像部１０２と、画像データを取り込んで画像全体の輝度の平均値、及び主走査方向の輝度の行平均値を算出した後、画像データの各画素に対して主走査方向の輝度の行平均値で除算して振動により発生する輝度ムラを除去した画像データに画像全体の輝度の平均値を乗算して輝度ムラを補正する画像処理部１０１と、を備えて構成される。画像処理部１０１がこのような画像処理機能を持てば、輝度ムラ毎のフィルタ処理等が不要で輝度ムラ及び反射率の成分を除去し、欠陥部分の反射率の分布に応じて平均輝度を保つ輝度ムラの補正が可能（詳細は後述する）になる。この結果、アルゴリズムが軽量化され、計算量が少なくなって、低コストで簡易にして高速に輝度ムラの補正の処理を行うことができる。
【００１６】
図２は、画像検査装置に備えられる画像処理部１０１の要部構成を示したブロック図である。
【００１７】
図２を参照すれば、画像処理部１０１の要部構成は、上述した画像データの各画素に対して主走査方向の輝度の行平均値で除算を行って輝度ムラを除去する除算処理部１０１ａと、除算処理部１０１ａで輝度ムラを除去した画像データに対して画像全体の輝度の平均値の乗算を行って輝度ムラを補正する画像生成部１０１ｂと、画像生成部１０１ｂで輝度ムラが補正された画像データから検査対象物１０４の欠陥を検査する欠陥検査部１０１ｃと、を備えて構成される。
【００１８】
即ち、この画像処理部１０１では、まず撮像部１０２から取り込んだ画像データに対して画像全体の輝度の平均値、及び主走査方向の輝度の行平均値を算出する。この後、除算処理部１０１ａで画像データの各画素に対して主走査方向の輝度の行平均値で除算を行い、振動による輝度ムラの除去を実施する。次に、画像生成部１０１ｂで振動による輝度ムラを除去した画像データに画像全体の輝度の平均値を乗算し、輝度ムラが補正された画像データを生成する。このとき、画像生成部１０１ｂでは、画像全体の輝度の平均値として、任意の一定値で乗算することが好ましい。任意の一定値（例えば１２８）を乗じるようにすれば、検査対象物１０４の製品ロットが変更されたとしても、適確に振動による輝度ムラのみを除去した上で欠陥部分の反射率の分布を求めてそれに応じた平均輝度を保つように輝度ムラの補正を行うことが可能（詳細は後述する）になる。この結果、画像全体の輝度の平均値がほぼ１２８になるように画像データを補正することができる。更に、振動による輝度ムラを除去した補正された画像データを使用して欠陥検査部１０１ｃでスジ・ムラ・異物等の欠陥の検査を行う。このとき、欠陥検査部１０１ｃでは、振動による輝度ムラのみを除去した画像データから誤検知を防止して精度良く検査対象物１０４の欠陥を検査することができる。
【００１９】
図３は、実施例に係る画像検査装置における画像処理部１０１の細部の機能構成を含む検査対象物１０４の撮像から欠陥の検査結果の記録に至る処理フローを示す図である。
【００２０】
この画像検査装置の処理フローでは、まず撮像部１０２としてラインカメラ２００を用い、ラインカメラ２００で照明部１０３によって照射された検査対象物１０４を撮像して画像データを取得する。そこで、画像処理部１０１では、最初に撮像した画像データを画像入力部２０１で取り込み、画像全体平均値算出部２０２でオリジナル画像データに対して画像全体の輝度の平均値を算出する。このとき、画像処理部１０１では、照明部１０３によって照射された検査対象物１０４の画像データに関して、振動による照射光の反射率以外に検査対象物１０４のスジ、ムラ、異物等の欠陥による反射率によって輝度ムラを生じる可能性がある。
【００２１】
因みに、撮像される画像データを含む画像信号の出力Ｖ（ｘ、ｙ）は、照明強度をＩ、振動による流れ方向（副走査方向）ｙにおける反射率をＲｖ（ｙ）、欠陥部分の反射率をＲｓ（ｘ、ｙ）、ラインカメラ２００の感度をｋ、ラインカメラ２００の出力をＶ、主走査方向をｘ、副走査方向をｙとした場合、Ｖ（ｘ、ｙ）＝ｋ・Ｉ・Ｒｖ（ｙ）・Ｒｓ（ｘ、ｙ）なる関係式１で表わされる。
【００２２】
次に、画像処理部１０１では、主走査方向画像平均値算出部２０３で主走査方向ｘの出力の行平均値を算出する。具体的には、流れ方向（副走査方向）ｙ＝ｙ０において、主走査方向ｘの行平均値Ｖ（ｙ０）を求めると、Ｖ（ｙ０）＝（１／Ｎ）・ｋ・Ｉ・Ｒｖ（ｙ０）・ΣＲｓ（ｘ、ｙ０）なる関係式２で表わされる。
【００２３】
更に、画像処理部１０１では、輝度ムラ除去処理部２０４でラインカメラ２００により撮像された画像データの各画素の出力Ｖ（ｘ、ｙ０）を関係式２の主走査方向ｘの出力の行平均値Ｖ（ｙ０）で除算する。この結果、Ｖ（ｘ、ｙ０）／Ｖ（ｙ０)＝Ｎ・Ｒｓ（ｘ、ｙ０）／ΣＲｓ（ｘ、ｙ０）となり、振動による流れ方向（副走査方向）ｙにおける反射率Ｒｖ（ｙ）の成分を除去することができる。このとき、ΣＲｓ（ｘ、ｙ０）が全ての流れ方向（副走査方向）ｙにおいて一定であるとみなせれば、比例定数をαとした場合、Ｖ（ｘ、ｙ０）／Ｖ（ｙ０）＝α・Ｒｓ（ｘ、ｙ０）の関係式３となり、欠陥部分の反射率Ｒｓ（ｘ、ｙ０）の分布を求めることができる。即ち、ここでの輝度ムラ除去処理部２０４は、図２を参照して説明した画像処理部１０１における除算処理部１０１ａと同じ機能を持つものである。
【００２４】
引き続き、画像処理部１０１では、画像平均処理部２０５で関係式３の輝度ムラを除去した画像データＶ（ｘ、ｙ０）／Ｖ（ｙ０）＝α・Ｒｓ（ｘ、ｙ０）に対して最初に求めた画像全体の輝度の平均値を乗算する。ここでは、適確に欠陥部分の反射率Ｒｓ（ｘ、ｙ０）の分布を求めてそれに応じた平均輝度を保つように輝度ムラの補正を行うことができる。即ち、ここでの画像平均処理部２０５は、図２を参照して説明した画像処理部１０１における画像生成部１０１ｂと同じ機能を持つものである。
【００２５】
最後に、画像処理部１０１では、画像欠陥検査部２０６で検査対象物１０４におけるスジ、ムラ、異物等の欠陥を検査する。実施例に係る画像検査装置においても、検査過程で検査対象物１０４に振動が発生した場合に撮像された画像データに輝度ムラのノイズが発生するが、上述した輝度ムラを除去して輝度ムラの補正を行うために精度良く検査を行うことができる。仮に、輝度ムラを除去して輝度ムラの補正を行わなければ、輝度ムラが検査対象物１０４自体の欠陥によって発生したものか、振動によって発生したノイズによる影響によるものかの判別が難しくなる。こうした場合、誤検知が発生したり、振動による輝度ムラのみを除去するために別途様々な画像処理が必要となって多大な時間を要することになるが、こうした手間が発生しない。即ち、ここでの画像欠陥検査部２０６は、図２を参照して説明した画像処理部１０１における欠陥検査部１０１ｃと同じ機能を持つものである。
【００２６】
即ち、実施例に係る画像検査装置では、検査対象物１０４の振動による輝度ムラを含むオリジナル画像データから振動による輝度ムラを除去して輝度ムラの補正された画像データを高速に生成し、しかも振動による輝度ムラのみを除去しているので、欠陥の検査に際して誤検知を防いで高精度に検査を行うことが可能になる。因みに、画像欠陥検査部２０６による欠陥の検査の結果、欠陥が判定された場合には、欠陥情報記録部２０７で例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の記憶媒体２０８に対して欠陥の画像データ・位置情報・種類・サイズ等の諸情報を記録する。
【００２７】
図４は、上述した画像処理部１０１での輝度ムラの補正前後での画像データの表示部への表示の一例を対比して示した模式図であり、同図（ａ）は輝度ムラの補正前に関する図、同図（ｂ）は輝度ムラの補正後に関する図である。因みに、図４（ａ）、図４（ｂ）の何れについても、表示画面上では下方に略図するファイルパスのデータやプールマーク（画像データを記録するか否かを選択する釦）が表記される。
【００２８】
図４（ａ）を参照すれば、輝度ムラの補正を行う前のオリジナル画像データでは、主走査方向ｘに対して平行する左向き矢印で示されるように、複数箇所にほぼ副走査方向ｙにおいて所定の間隔でストライプ状に輝度ムラが表われている。こうした状態のままでは輝度ムラのノイズが影響して適確に欠陥の検査を行うことが困難である。これに対し、図４（ｂ）を参照すれば、輝度ムラの補正を行った後の補正画像データでは、輝度ムラが全て除去されて輝度ムラの補正により輝度ムラが無くなっていることが判る。こうした検査対象物１０４の振動による輝度ムラの無い画像データを検査対象にすれば、検査対象物１０４の欠陥の検査を精度良く適確に行うことができる。
【００２９】
図５は、上述した画像処理部１０１での輝度ムラの補正前後での画像データの表示部への表示の他例を対比して示した模式図であり、同図（ａ）は輝度ムラの補正前に関する図、同図（ｂ）は輝度ムラの補正後に関する図である。因みに、ここでの図５（ａ）、図５（ｂ）の何れについても、表示画面上では下方に略図するファイルパスのデータやプールマーク（画像データを記録するか否かを選択する釦）が表記される。
【００３０】
図５（ａ）を参照すれば、輝度ムラの補正を行う前のオリジナル画像データでは、主走査方向ｘに対して平行する左向き矢印で示されるように、複数箇所にほぼ副走査方向ｙにおいて図４（ａ）の場合よりも狭い所定の間隔でストライプ状に輝度ムラが多数表われている。こうした状態のままでは輝度ムラのノイズが影響して適確に欠陥の検査を行うことが困難である。これに対し、図５（ｂ）を参照すれば、輝度ムラの補正を行った後の画像データでは、図４（ｂ）の場合と同様に輝度ムラが全て除去されて輝度ムラの補正により輝度ムラが無くなっていることが判る。こうした検査対象物１０４の振動による輝度ムラの無い画像データを検査対象にすれば、検査対象物１０４の欠陥の検査を精度良く適確に行うことができる。
【００３１】
以上に説明したように、実施例に係る画像検査装置によれば、撮像部１０２が搬送ローラ１０５間に巻き付けられて搬送方向へ搬送され、照明部１０３により照射光を当てられたシート状の検査対象物１０４を撮像し、画像処理部１０１が撮像部１０２で撮像された検査対象物１０４の画像データを取り込み、画像全体の輝度の平均値、及び主走査方向の輝度の行平均値を算出した後、画像データの各画素に対して主走査方向の輝度の行平均値で除算して振動により発生する輝度ムラを除去した画像データに画像全体の輝度の平均値を乗算して輝度ムラを補正する。このため、振動の影響により画像データに輝度ムラが発生する場合にも、輝度ムラ毎のフィルタ処理等が不要でアルゴリズムが軽量化され、計算量が少なくて済むことにより、高速に輝度ムラを補正して適確に検査対象物の欠陥の検査を行うことができるようになる。
【００３２】
ところで、実施例に係る画像検査装置の技術的要旨は、画像検査方法として換言することができる。この場合の本発明の画像検査方法は、一定方向に移動するシート状の検査対象物１０４の検査を行う画像検査方法であって、撮像部１０２によって検査対象物１０４を撮像して画像データを取得する画像データ取得ステップと、画像処理部１０１によって画像データを取り込んで画像全体の輝度の平均値、及び主走査方向の輝度の行平均値を算出した後、画像データの各画素に対して主走査方向の輝度の行平均値で除算して振動により発生する輝度ムラを除去した画像データに画像全体の輝度の平均値を乗算して輝度ムラを補正する輝度ムラ補正ステップと、を有するものとなる。また、これらの各ステップは、コンピュータにより実行させる画像検査プログラムの構築に供することができる。
【００３３】
更に、上述した画像検査プログラムをコンピュータで読み出し可能なＣＤＲＯＭ等の記録媒体に格納することも有効である。こうした場合、画像検査装置の任意なコンピュータ機能部に記録媒体を装着し、画像検査プログラムをインストールすれば、振動により発生する輝度ムラを除去した画像データにおける輝度ムラの補正の処理を容易に実行させることができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０１  画像処理部
１０１ａ  除算処理部
１０１ｂ  画像生成部
１０１ｃ  欠陥検査部
１０２  撮像部
１０３  照明部
１０４  検査対象物
１０５  搬送ローラ
２００  ラインカメラ
２０１  画像入力部
２０２  画像全体平均値算出部
２０３  主走査方向画像平均値算出部
２０４  輝度ムラ除去処理部
２０５  画像平均処理部
２０６  画像欠陥検査部
２０７  欠陥情報記録部
２０８  記録媒体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２０１３−１０８９７５号公報
【図１】
2018021830.tif 000003
【図２】
2018021830.tif 000004
【図３】
2018021830.tif 000005
【図４】
2018021830.tif 000006
【図５】
2018021830.tif 000007