(57)【要約】【課題】  金属帯の幅方向に延在する溶接部由来の線状模様を精度よく検出することのできる、金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法及び検査装置を提供すること。【解決手段】  金属帯の表面を撮像して表面画像を取得し、前記表面画像と、矩形フィルタを用いて前記表面画像を平均化処理した画像と、の差分を取った矩形出力差分画像を生成し、前記表面画像と、前記金属帯の長手方向の画素数を少なくした線形フィルタを用いて前記表面画像を平均化した画像と、の差分を取った線形出力差分画像を生成し、前記矩形出力差分画像と前記線形出力差分画像との差を算出し、その絶対値を取得して幅方向線状模様欠陥の有無を判定することを特徴とする、金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法。【選択図】図４
2019158857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属帯表面を撮像して表面画像を取得し、
画素数及び基準画素を設定した矩形フィルタを用いて、前記表面画像における基準画素の出力信号値を取得し、前記矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を取得し、さらに前記基準画素の出力信号値と前記矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値との差分を矩形出力差分として取得し、
前記矩形フィルタに比べて前記金属帯の長手方向の画素数を少なくした線形フィルタを用いて、前記表面画像における基準画素の出力信号値を取得し、前記線形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を取得し、さらに前記基準画素の出力信号値と前記線形フィルタ内の平均化処理した出力信号値との差分を線形出力差分として取得し、
その後、同一の基準画素について、前記矩形出力差分と前記線形出力差分との差の絶対値を取得するとともに、所定の閾値Ａを設定し、
出力差分の差の絶対値が前記所定の閾値Ａ以上又は閾値Ａを超える画素を抽出し、当該画素に対応する金属帯表面部位を幅方向線状模様欠陥として判定することを特徴とする金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法。
【請求項２】
前記矩形出力差分を所定の閾値Ｂを用いて２値化し、
前記線形出力差分を所定の閾値Ｂを用いて２値化し、
２値化した矩形出力差分と２値化した線形出力差分との差の絶対値を２値化出力差分差として取得して、当該絶対値が所定値Ｃ以上である画素に対応する金属帯表面部分を幅方向線状模様欠陥として判定することを特徴とする請求項１に記載の金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法。
【請求項３】
前記矩形フィルタ内の基準画素の出力信号値を所定の閾値Ｄを用いて２値化し、
前記矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を前記所定の閾値Ｄを用いて２値化し、
前記矩形フィルタ内の前記基準画素の出力信号２値化値と前記平均化処理した出力信号２値化値との差を矩形出力２値化差分として取得し、
前記線形フィルタ内の基準画素の出力信号値を前記所定の閾値Ｄを用いて２値化し、前記線形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を前記所定の閾値Ｄを用いて２値化し、前記線形フィルタ内の前記基準画素の出力信号２値化値と前記平均化処理した出力信号２値化値との差を線形出力２値化差分として取得し、
前記矩形出力２値化差分と前記線形出力２値化差分との差の絶対値を取得して、
当該絶対値が所定値Ｅ以上である画素に対応する金属帯表面部位を幅方向線状模様欠陥として判定することを特徴とする請求項１に記載の金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法。
【請求項４】
前記線形フィルタの幅方向の画素数を前記矩形フィルタの幅方向の画素数に一致させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法。
【請求項５】
金属帯表面を撮像して表面画像を取得する画像取得手段と、
画素数および基準画素を設定した矩形フィルタを用いて、前記表面画像における基準画素の出力信号値を取得する矩形基準画素出力値取得手段と、前記矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を取得する矩形平均化出力値取得手段と、前記矩形基準画素出力値取得手段で取得した基準画素の出力信号値と前記矩形平均化出力値取得手段で取得した矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値との差分を矩形出力差分として取得する矩形出力差分取得手段と、
前記矩形フィルタに比べて前記金属帯の長手方向の画素数を少なくした線形フィルタを用いて、前記表面画像における基準画素の出力信号値を取得する線形基準画素出力値取得手段と、前記線形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を取得する線形平均化出力値取得手段と、前記線形基準画素出力値取得手段で取得した基準画素の出力信号値と前記線形平均化出力値取得手段で取得した線形フィルタ内の平均化処理した出力信号値との差分を線形出力差分として取得する線形出力差分取得手段と、
同一の基準画素について、前記矩形出力差分と前記線形出力差分との差の絶対値を取得する出力差分差取得手段と、
所定の閾値Ａを設定するとともに、前記出力差分差取得手段により取得した出力差分の差の絶対値が、前記所定の閾値Ａを超える画素を抽出する出力差分差画素抽出手段と、
当該出力差分差画素抽出手段で抽出した画素に対応する金属帯表面部位を幅方向線状模様欠陥として判定する判定手段と
を備えることを特徴とする金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査装置。
【請求項６】
前記矩形出力差分取得手段で取得した矩形出力差分を所定の閾値Ｂを用いて２値化する矩形出力差分２値化手段と、
前記線形出力差分取得手段で取得した線形出力差分を所定の閾値Ｂを用いて２値化する線形出力差分２値化手段と、
２値化した矩形出力差分と２値化した線形出力差分との差の絶対値を取得する２値化出力差分差取得手段と、
当該絶対値が所定値Ｃ以上である画素に対応する金属帯表面部分を幅方向線状模様欠陥として判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査装置。
【請求項７】
前記矩形基準画素出力値取得手段で取得した基準画素の出力信号値を所定の閾値Ｄを用いて２値化する矩形基準画素出力２値化手段と、
前記矩形平均化出力値取得手段で取得した矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を前記所定の閾値Ｄを用いて２値化する線形基準画素２値化手段と、
前記矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を２値化した値と前記基準画素の出力信号値を２値化した値との差を矩形出力２値化差分として取得する矩形出力２値化差分取得手段と、
前記線形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を２値化した値と前記基準画素の出力信号値を２値化した値との差を線形出力２値化差分として取得する線形出力２値化差分取得手段と、
前記矩形出力２値化差分と前記線形出力２値化差分との差の絶対値を取得する出力２値化差分差取得手段と、
当該絶対値が所定値Ｅ以上である画素に対応する金属帯表面部位を幅方向線状模様欠陥として判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査装置。
【請求項８】
前記線形フィルタの幅方向の画素数と前記矩形フィルタの幅方向の画素数とが一致することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法及び検査装置に関し、特に、金属帯の幅方向（単に「幅方向」と称することもある。）に沿って発生する線状の軽微な模様欠陥であっても精度よく検出することのできる、金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属帯の製造ラインにおいては、金属帯の品質不良を防止するために、金属帯の表面検査を行う必要がある。従来、金属帯の表面検査をする際には、金属帯の表面に光を照射し、その反射光を画像取得手段において受光、撮像し、得られた表面画像を用いて異常の有無が判定される。
【０００３】
金属帯の表面に発生する欠陥は、表面画像中において輝度及び明度等の出力信号値が、異常に高い或いは低い値を示す。よって、表面画像において出力信号値の閾値を設け、出力信号値の絶対値が当該閾値を超える箇所を抽出することにより、金属帯の表面欠陥を検出するという方法が一般的に行われている。
【０００４】
具体的な表面検査装置を開示した文献として、特許文献１が挙げられる。特許文献１では、一つの光源によって金属帯の表面を幅方向に光走査し、反射光のうち正反射成分を受光する光電変換器と、乱反射成分を受光する光電変換器とを用いて、２つの光電変換器より出力された信号を差し引くことにより、乱反射光の影響を排して欠陥信号を強調する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−１８８０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
金属帯の品質検査を行う場合、特に問題となる欠陥として、金属帯の幅方向に沿って発生する線状模様欠陥の一種である、溶接部の転写痕が挙げられる。当該転写痕の発生するメカニズムについて以下に説明する。
【０００７】
金属帯の製造設備では、複数の金属帯の長手方向（単に「長手方向」と称することもある。）の端面同士を幅方向に溶接して、金属帯を連続的に通板することが行われる。通板の際には、金属帯の表裏面と接触する各種の通板ロールが用いられる。金属帯の幅方向溶接部が当該通板ロールの表面に接触すると、溶接部の僅かな凹凸によって当該通板ロール表面に線状模様が転写される場合がある。次いで、当該通板ロール表面に転写された線状模様が溶接部以外の金属帯と接触すると、金属帯表面に僅かな線状模様が転写されて溶接部の転写痕が発生する。このように、金属帯表面へ転写される溶接部の転写痕は、その反射光の減衰度合いもわずかであり、視認も困難である。しかし、当該転写痕による金属帯の表面品質低下は問題であり、製造の段階で確実に当該転写痕を検出することが望まれる。
【０００８】
しかし、従来の表面検査方法では、前述した転写痕を精度よく検知することが難しいという問題があった。その理由として、転写痕が凹凸のほとんどない模様状の欠陥であって、金属帯表面に不可避的に発生するノイズ成分と十分に分離できない、つまり十分なＳ／Ｎ比を確保できないということが挙げられる。より具体的には、金属帯表面には性状の不均一さや表面全体にわたる模様等が不可避的に発生し、これらのノイズ成分も撮影画像において出力信号の異常値として現れることがある。上述したように、出力信号値の強度を基準に前述した転写痕を検出しようとすると、不可避的に発生するノイズ成分による異常と前述した転写痕に基づく異常との区別がつかず、前述した転写痕の検出が困難である。
【０００９】
本発明は、上述の問題点を鑑み、金属帯の幅方向に延在する溶接部由来の転写痕を精度よく検出することのできる、金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法及び検査装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の手段は、次のとおりである。
［１］金属帯表面を撮像して表面画像を取得し、画素数及び基準画素を設定した矩形フィルタを用いて、前記表面画像における基準画素の出力信号値を取得し、前記矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を取得し、さらに前記基準画素の出力信号値と前記矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値との差分を矩形出力差分として取得し、前記矩形フィルタに比べて前記金属帯の長手方向の画素数を少なくした線形フィルタを用いて、前記表面画像における基準画素の出力信号値を取得し、前記線形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を取得し、さらに前記基準画素の出力信号値と前記線形フィルタ内の平均化処理した出力信号値との差分を線形出力差分として取得し、その後、同一の基準画素について、前記矩形出力差分と前記線形出力差分との差の絶対値を取得するとともに、所定の閾値Ａを設定し、出力差分の差の絶対値が前記所定の閾値Ａ以上又は閾値Ａを超える画素を抽出し、当該画素に対応する金属帯表面部位を幅方向線状模様欠陥として判定することを特徴とする金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法。
［２］前記矩形出力差分を所定の閾値Ｂを用いて２値化し、前記線形出力差分を所定の閾値Ｂを用いて２値化し、２値化した矩形出力差分と２値化した線形出力差分との差の絶対値を２値化出力差分差として取得して、当該絶対値が所定値Ｃ以上である画素に対応する金属帯表面部分を幅方向線状模様欠陥として判定することを特徴とする［１］に記載の金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法。
［３］前記矩形フィルタ内の基準画素の出力信号値を所定の閾値Ｄを用いて２値化し、前記矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を前記所定の閾値Ｄを用いて２値化し、前記矩形フィルタ内の前記基準画素の出力信号２値化値と前記平均化処理した出力信号２値化値との差を矩形出力２値化差分として取得し、前記線形フィルタ内の基準画素の出力信号値を前記所定の閾値Ｄを用いて２値化し、前記線形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を前記所定の閾値Ｄを用いて２値化し、前記線形フィルタ内の前記基準画素の出力信号２値化値と前記平均化処理した出力信号２値化値との差を線形出力２値化差分として取得し、前記矩形出力２値化差分と前記線形出力２値化差分との差の絶対値を取得して、当該絶対値が所定値Ｅ以上である画素に対応する金属帯表面部位を幅方向線状模様欠陥として判定することを特徴とする［１］に記載の金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法。
［４］前記線形フィルタの幅方向の画素数を前記矩形フィルタの幅方向の画素数に一致させることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法。
［５］金属帯表面を撮像して表面画像を取得する画像取得手段と、画素数および基準画素を設定した矩形フィルタを用いて、前記表面画像における基準画素の出力信号値を取得する矩形基準画素出力値取得手段と、前記矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を取得する矩形平均化出力値取得手段と、前記矩形基準画素出力値取得手段で取得した基準画素の出力信号値と前記矩形平均化出力値取得手段で取得した矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値との差分を矩形出力差分として取得する矩形出力差分取得手段と、前記矩形フィルタに比べて前記金属帯の長手方向の画素数を少なくした線形フィルタを用いて、前記表面画像における基準画素の出力信号値を取得する線形基準画素出力値取得手段と、前記線形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を取得する線形平均化出力値取得手段と、前記線形基準画素出力値取得手段で取得した基準画素の出力信号値と前記線形平均化出力値取得手段で取得した線形フィルタ内の平均化処理した出力信号値との差分を線形出力差分として取得する線形出力差分取得手段と、同一の基準画素について、前記矩形出力差分と前記線形出力差分との差の絶対値を取得する出力差分差取得手段と、所定の閾値Ａを設定するとともに、前記出力差分差取得手段により取得した出力差分の差の絶対値が、前記所定の閾値Ａを超える画素を抽出する出力差分差画素抽出手段と、当該出力差分差画素抽出手段で抽出した画素に対応する金属帯表面部位を幅方向線状模様欠陥として判定する判定手段とを備えることを特徴とする金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査装置。
［６］前記矩形出力差分取得手段で取得した矩形出力差分を所定の閾値Ｂを用いて２値化する矩形出力差分２値化手段と、前記線形出力差分取得手段で取得した線形出力差分を所定の閾値Ｂを用いて２値化する線形出力差分２値化手段と、２値化した矩形出力差分と２値化した線形出力差分との差の絶対値を取得する２値化出力差分差取得手段と、当該絶対値が所定値Ｃ以上である画素に対応する金属帯表面部分を幅方向線状模様欠陥として判定する判定手段と、を備えることを特徴とする［５］に記載の金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査装置。
［７］前記矩形基準画素出力値取得手段で取得した基準画素の出力信号値を所定の閾値Ｄを用いて２値化する矩形基準画素出力２値化手段と、前記矩形平均化出力値取得手段で取得した矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を前記所定の閾値Ｄを用いて２値化する線形基準画素２値化手段と、前記矩形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を２値化した値と前記基準画素の出力信号値を２値化した値との差を矩形出力２値化差分として取得する矩形出力２値化差分取得手段と、前記線形フィルタ内の平均化処理した出力信号値を２値化した値と前記基準画素の出力信号値を２値化した値との差を線形出力２値化差分として取得する線形出力２値化差分取得手段と、前記矩形出力２値化差分と前記線形出力２値化差分との差の絶対値を取得する出力２値化差分差取得手段と、当該絶対値が所定値Ｅ以上である画素に対応する金属帯表面部位を幅方向線状模様欠陥として判定する判定手段と、を備えることを特徴とする［５］に記載の金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査装置。
［８］前記線形フィルタの幅方向の画素数と前記矩形フィルタの幅方向の画素数とが一致することを特徴とする［５］〜［７］のいずれかに記載の金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、金属帯の幅方向に延在する金属帯溶接部由来の転写痕を、金属帯表面性状の不均一さや表面の模様等の他のノイズと分離して精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明に係る金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の装置構成の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、矩形フィルタを用いた表面画像の平均化処理の工程を示す説明図である。
【図３】図３は、幅方向に長い線形フィルタを用いた表面画像の平均化処理の工程を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明に係る金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法のフロー図（その１）である。
【図５】図５は、本発明に係る金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法のフロー図（その２）である。
【図６】図６は、本発明に係る金属帯表面の幅方向線状模様欠陥の検査方法のフロー図（その３）である。
【図７】図７は、実施例において得られた出力差分画像を示し、図７（ａ）は矩形出力差分画像、図７（ｂ）は線形出力差分画像である。
【図８】図８は、実施例において得られた出力差分画像を２値化した画像を示し、図８（ａ）は矩形フィルタを用いた矩形出力差分画像を２値化した画像、図８（ｂ）は線形フィルタを用いた線形出力差分画像を２値化した画像である。
【図９】図９は、本発明例及び比較例における線状模様欠陥の検出結果を示し、図９（ａ）は本発明例において得られた矩形出力差分画像と線形出力差分画像との差をとった判定画像であり、図９（ｂ）は判定画像を２値化した画像である。
【図１０】図１０は、比較として元の表面画像を２値化した画像である。
【図１１】図１１は、矩形出力差分画像（ａ）と該画像を２値化した画像（ｂ）である。
【図１２】図１２は、線形出力差分画像（ａ）と該画像を２値化した画像（ｂ）である。
【図１３】図１３は、矩形出力差分２値化画像（図１１（ｂ））と線形出力差分２値化画像（図１２（ｂ））との差の画像である。
【図１４】図１４は、矩形基準画素出力値２値化画像（ａ）と矩形平均化出力値２値化画像（ｂ）である。
【図１５】図１５は、矩形基準画素出力値２値化画像と矩形平均化出力値２値化画像との差分の画像である。
【図１６】図１６は、線形出力差分２分値化画像（ａ）と線形平均化出力差分２値化画像（ｂ）である。
【図１７】図１７は、線形出力差分２値化画像と線形平均化出力差分２値化画像との差分の画像である。
【図１８】図１８は、矩形出力２値化差分画像（図１５）と線形出力２値化画像（図１７）との差により得られる判定画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１４】
金属帯の製造設備においては、図１に示すように、金属帯１は通板ロール２と接触しつつ、連続的に通板される。金属帯１の表面には光照射手段３から光線が照射される。金属帯１の表面で反射した光線は、画像取得手段４にて受光され、金属帯１の表面画像が取得される。表面画像のデータは、演算装置５に送られて画像処理（詳細については後述する。）を経た後に、金属帯１表面の幅方向線状模様欠陥の有無の判定が行われる。
【００１５】
画像取得手段４による撮像を行う通板ラインの位置は、金属帯１が通板ロール２と接触している表面側が望ましい。当該箇所では、金属帯１の上下動が抑えられ、ピントずれ等の少ない安定した表面画像を得ることができる。
【００１６】
金属帯の製造過程では、複数の金属帯の長手方向の端面同士を幅方向に溶接して繋ぎ合わせることで、金属帯１の連続通板が可能となる。金属帯１の溶接部における凹凸形状は、通板ロール２と接触する際に通板ロール２表面に線状模様を形成させる。次いで、通板ロール２の当該線状模様が金属帯１の表面に再度転写することで、金属帯１の表面には僅かな線状模様の転写痕が形成される。当該転写痕は、金属帯表面に形成される幅方向線状模様欠陥の典型例である。当該転写痕は、目視では困難な程度にごく微小な凹凸形状であり、金属帯表面性状の不均一さや表面全体にわたる模様等のその他のノイズ成分との分離が難しい。しかし本発明に係る検査方法によれば、当該転写痕を精度よく検出することができる。
【００１７】
ここで、本発明の主な特徴である演算装置５において行われる画像処理について、詳細に説明する。
【００１８】
画像取得手段によって得られた表面画像は、二次元に配列された多数の画素からなり、各画素において出力信号値が記録される。出力信号は、光の強度等を示すパラメータであればよく、例えば輝度及び明度が挙げられる。金属帯の表面に疵等の異常が存在すると、当該箇所の出力信号値は周囲より高い、又は低いといった挙動を示す。
【００１９】
本発明では、まず表面画像について、矩形フィルタを用いて平均化処理を行う。
【００２０】
具体的には、図２を用いて説明する。まず、矩形フィルタを表面画像の一部分に当てはめる。当該矩形フィルタは、金属帯の幅方向及び長手方向にそれぞれ複数の画素数が設定されたフィルタであればよい。図２の例における矩形フィルタは、金属帯の幅方向の画素数が５であり、長手方向の画素数が５である。矩形フィルタ内の画素のうち、所定の位置を基準画素（入力画素）として設定する。次に、矩形フィルタ内の画素の出力信号値から、フィルタ内に存在する全画素の出力信号値の平均値を求める。その後、前記基準画素の出力信号値と前記出力信号値の平均値との差分を取得する。さらに所定の値を中央値として加算して補正を行ってもよい。当該中央値は、出力信号値の計算値（平均値を減算した後の値）が０に極めて近い値となると計算上不便であることから、計算値の操作性を向上させるために便宜的に設定してもよい。図２の例では、輝度値の最大値（２５６）と最小値（０）との略中間に位置する中間値（１２７）を中央値として、補正を行った。
【００２１】
上記の処理を、元の表面画像の幅方向及び長手方向の各画素について行う。それぞれの画素について、計算によって求めた出力信号値の差分を表示した画像を作成してもよい。これにより、表面画像と、該表面画像について矩形フィルタを用いて平均化処理した画像との差分を取った矩形出力差分画像が生成される。
【００２２】
次に、図３を用いて線形フィルタを用いた平均化処理について説明する。線形フィルタは、矩形フィルタに比べて、金属帯長手方向の画素数が少ない。また、線形フィルタは、金属帯の幅方向の画素数が長手方向の画素数よりも多いことが好ましい。図３の例では長手方向の画素数を１とし、幅方向の画素数を５としている。線形フィルタにおいても同様に基準画素を設定し、次に線形フィルタ内の画素の出力信号値から、線形フィルタ内に存在する全画素の出力信号値の平均値を求める。その後、前記基準画素の出力信号値と前記出力信号値の平均値との差分を取得する。さらに所定の値を中央値として加算して補正を行ってもよい。尚、当該中央値は、前述した矩形状のフィルタにおける平均化処理で用いた値（１２７）と同様の値とする。上述の計算を、元の表面画像の幅方向及び長手方向の各画素を基準画素として行う。それぞれの画素について、計算によって得られた出力信号値の差分を表示した画像を作成してもよい。以上により、線形出力差分画像を取得する。
【００２３】
尚、矩形フィルタ内の出力信号値の平均値及び線形フィルタ内の出力信号値の平均値を求める手段は、算出平均、相乗平均、調和平均などいずれの平均化処理を行ってもよい。
【００２４】
尚、前述の処理は、金属帯表面を撮像した表面画像中の全ての画素について行うことが好ましいが、一部の画素のみに限って行ってもよい。例えば、幅方向端部をトリミングして製造する金属帯では、端部のトリミング部分を除いた幅方向中央部の画素のみに限って、前述の処理を行ってもよい。
【００２５】
線形フィルタは、長手方向の画素数を前述した矩形状のフィルタの長手方向の画素数よりも少なくする。本発明で測定対象とする幅方向の線状模様欠陥をより精度よく抽出するという観点からは、線形フィルタの長手方向における画素数は１〜３とするのが好ましく、１とするのが最も好ましい。
【００２６】
また、線形フィルタの幅方向の画素数と、矩形フィルタの幅方向の画素数とを一致させることが好ましい。これにより、フィルタ内の出力信号の平均化処理において、金属帯の幅方向における矩形フィルタの出力信号の平均値と線形フィルタの出力信号の平均値との重み付けを同じにできるので、これらの差を信頼度高く取得できるという効果を奏する。
【００２７】
上述のような平均化処理を行うことによって、矩形出力差分画像では矩形フィルタを用いた出力信号値の差分が各画素について取得され、線形出力差分画像では線形フィルタを用いた出力信号値の差分が各画素について取得される。矩形出力差分画像と線形出力差分画像とは同じ表面画像を元に生成されるので、矩形出力差分画像と線形出力差分画像との同じ位置の画素は、それぞれ金属帯表面の同一箇所に対応する。
【００２８】
次に、矩形出力差分画像と線形出力差分画像との差を取る。これにより、各画素において矩形出力差分画像の出力信号値の差分から、線形出力差分画像の出力信号値の差分を減算した出力信号値の差分の差を取得する。尚、取得した出力信号値の差分の差を、基準画素に対応させて画像として表示してもよい。
【００２９】
これにより、幅方向の出力信号値の差分の差を除く出力信号値の差分の差を０に近づけることができ、その結果幅方向のみ出力信号値の差分の差を強調することができる。さらに、２値化を行うことで各画素の出力信号値の差分の差の絶対値が閾値を超える画素と、閾値以下となる画素とに分けられ、出力信号値の差分の差の絶対値が大きい画素に対応する金属帯表面部位を幅方向線状模様欠陥として特定することができる。
【００３０】
図４に、上述で説明した画像処理の工程のフロー図（その１）を示す。
まず、金属帯表面を撮像した画像を取得する（Ｓ０）。
次に、矩形フィルタの画素数を設定し（Ｓ１）、当該矩形フィルタ画素内の基準画素を設定し（Ｓ２）、矩形基準画素出力値取得手段により当該基準画素の出力信号値を取得する（Ｓ３）。
さらに、矩形平均化出力値取得手段により矩形フィルタ内の画素の出力信号値の算術平均値を算出する（Ｓ４）。
矩形出力差分取得手段により、前記Ｓ３で取得した基準画素の出力信号値と、前記Ｓ４で取得した矩形フィルタ内の出力信号値の算術平均値との差分（矩形出力差分）を算出し取得する（Ｓ５）。
なお、前記矩形出力差分には、中央値を設定して加算してもよく（Ｓ６）、矩形出力差分の画像（矩形出力差分画像）を表示してもよい（Ｓ７）。
また、前記矩形フィルタに比べて金属帯長手方向の画素数を少なくした線形フィルタの画素数を設定し（Ｓ１１）、当該線形フィルタ画素内の基準画素を設定し（Ｓ１２）、線形基準画素出力値取得手段により当該基準画素の出力信号値を取得する（Ｓ１３）。線形フィルタの幅方向画素数は、前記矩形フィルタの幅方向画素数に一致させるとよい。
次に、線形平均化出力値取得手段により線形フィルタ内の画素の出力信号値の算術平均値を算出する（Ｓ１４）。
線形出力差分取得手段により、前記Ｓ１３で取得した基準画素の出力信号値と、前記Ｓ１４で取得した線形フィルタ内の出力信号値の算術平均値との差分（線形出力差分）を算出し取得する（Ｓ１５）。
なお、前記線形出力差分には、中央値を設定して加算してしてもよく（Ｓ１６）、線形出力差分の画像（線形出力差分画像）を表示してもよい（Ｓ１７）。
その後、出力差分差取得手段により、同一の基準画素について、前記Ｓ５で取得した矩形出力差分と前記Ｓ１５で取得した線形出力差分との差を算出し、その絶対値を取得する（Ｓ２１）。尚、中央値の加算を行った場合は、加算後の矩形出力差分と加算後の線形出力差分との差を算出する。
出力差分差画素抽出手段により、閾値を設定して、当該差分の差の絶対値を２値化する（Ｓ２２）。
最後に、判定手段により当該２値化して残存した画素（前記絶対値が閾値を超える画素、又は、前記絶対値が閾値以上の画素）を幅方向線状模様欠陥として判定する（Ｓ２３）。
【００３１】
尚、上述した矩形基準画素出力値取得手段、矩形平均化出力値取得手段、矩形出力差分取得手段、線形基準画素出力値取得手段、線形平均化出力値取得手段、線形出力差分取得手段、出力差分差取得手段、出力差分差画素抽出手段、及び判定手段は、全て図１に示す同一の演算装置５内に構成されるようにすればよい。
【００３２】
次いで、本発明の実施形態について説明する。
【００３３】
矩形出力差分画像を取得する過程では、基準画素の出力信号値から、矩形フィルタ内の出力信号値の平均値を差し引く（図４のＳ５）。具体例として、溶接部の転写痕（線状模様欠陥部）を含む金属帯表面の画像について、矩形出力差分画像を取得する（図７（ａ））。取得した矩形出力差分画像の出力信号値の大小を強調するために当該矩形出力差分画像について２値化処理を行った画像を図８（ａ）に示す。図８（ａ）中において、出力信号値の絶対値が閾値を超える部分を黒色、出力信号値の絶対値が閾値以内である部分を白色で示す。図８（ａ）では、幅方向（図面の左右方向）に延在する線状模様欠陥以外にも、金属帯表面全体にわたる模様等に由来するノイズ部分が多く、線状模様欠陥のみを精度よく検知することができない。
【００３４】
線形出力差分画像を取得する過程では、基準画素の出力信号値から、線形フィルタの出力信号値の平均値を差し引く（図４のＳ１５）。取得した線形出力差分画像の出力信号値の大小を強調するために２値化処理した画像を、図８（ｂ）に示す。線状模様欠陥部のように幅方向に沿って出力信号値が変動しない箇所は、差分を取る過程で出力信号値同士が相殺されることになり、線形出力差分画像において強調されない。つまり、図８（ａ）に示す矩形出力差分画像の２値化処理画像と図８（ｂ）に示す線形出力差分画像の２値化処理画像とを比較するとわかるとおり、線形出力差分画像では、幅方向の線状模様欠陥以外のノイズ部分のみを強調することができる。
【００３５】
すなわち、ノイズ部分と線状模様欠陥部との両方が強調された矩形出力差分画像と、ノイズ部分のみが強調された線形出力差分画像との差をとることによって得られる判定画像においては、線状模様欠陥部のみを強調することが可能となる。上記で取得した矩形出力差分画像（図７（ａ））と線形出力差分画像（図７（ｂ））との差を取得した画像を図９（ａ）に、さらに２値化した画像を図９（ｂ）に示す。このように、幅方向に延在する欠陥以外の部分は、差をとる過程で出力信号値の差分を相殺して殆ど０にすることができるので、幅方向に延在する欠陥については上述の線状模様のように僅かな凹凸であっても精度よく検出することができる。
【００３６】
本発明に係る検査方法及び検査装置は、連続通板中の金属帯に特に好適に適用することができる。連続通板中の金属帯は、連続的又は断続的に画像取得手段によって金属帯の表面画像が取得されており、当該表面画像に対して本発明で示した画像処理を行うことで、幅方向線状模様欠陥のみを精度よく検出することができる。幅方向線状模様欠陥が検出された部分については、出荷を控える、或いは切断して除去するといった処置をとることができる。
【００３７】
なお、本発明は、図５にフローを示すとおり、図４のフローにおけるＳ２１の代わりに矩形出力差分と線形出力差分とをそれぞれ２値化し（矩形出力差分２値化手段：Ｓ３１、線形出力差分２値化手段：Ｓ４１）、Ｓ２２の代わりに２値化した矩形出力差分と２値化した線形出力差分との差を取得してもよい（２値化出力差分差取得手段：Ｓ５１）。
矩形出力差分取得手段では、矩形基準画素の出力信号値から、矩形フィルタ内の出力信号値の平均値を差し引く（図５のＳ５）。具体例として、溶接部の転写痕（線状模様欠陥部）を含む金属帯表面の画像について、矩形出力差分画像を取得する（図１１（ａ））。その後に、取得した矩形出力差分画像の出力信号値の２値化処理（図５のＳ３１）を行い、その画像を図１１（ｂ）に示す。図１１（ｂ）中において、出力信号値の絶対値が閾値を超える部分を黒色、出力信号値の絶対値が閾値以内である部分を白色で示す。
次に、線形出力差分取得手段では、線形基準画素の出力信号値から、線形フィルタの出力信号値の平均値を差し引く（図５のＳ１５）。具体例として、溶接部の転写痕（線状模様欠陥部）を含む金属帯表面の画像について、線形出力差分画像を取得する（図１２（ａ））。その後に、取得した線形出力差分画像の出力信号値の２値化処理（図５のＳ４１）を行い、その画像を図１２（ｂ）に示す。図１２（ｂ）中において、出力信号値の絶対値が閾値を超える部分を黒色、出力信号値の絶対値が閾値以内である部分を白色で示す。
さらに、ノイズ部分と線状模様欠陥部との両方が強調された矩形出力差分2値化画像と、ノイズ部分のみが強調された線形出力差分２値化画像との差をとる（図５のＳ５１）。これによって得られる判定画像を図１３に示す。図１３においては、線状模様欠陥部のみを強調することが可能となる。このように、幅方向に延在する欠陥以外の部分は、差をとる過程で出力信号値の差分を相殺して殆ど０にすることができるので、幅方向に延在する欠陥については上述の線状模様のように僅かな凹凸であっても精度よく検出することができる。
【００３８】
また、本発明は、図６にフローを示すとおり、図４のフローにおけるＳ３及びＳ１３の代わりに基準画素の出力信号値をそれぞれ２値化して（矩形基準画素出力値２値化手段：Ｓ６１、線形基準画素出力値２値化手段：Ｓ７１）、Ｓ４及びＳ１４の代わりに出力信号値の平均値をそれぞれ２値化して（矩形平均化出力値２値化手段：Ｓ６２、線形平均化出力値２値化手段：Ｓ７２）、Ｓ５及びＳ１５の代わりに前記２値化した基準画素の出力信号値と前記２値化した出力信号値の平均値との差分をそれぞれ取得し（矩形出力２値化差分取得手段：Ｓ６３、線形出力２値化差分取得手段：Ｓ７３）、矩形フィルタを用いて得られた２値化した差分と線形フィルタを用いて得られた２値化した差分との差を取得してもよい（出力２値化差分差取得手段：Ｓ８１）。
矩形基準画素出力値２値化手段では、矩形基準画素の出力信号値を２値化する（図６のＳ６１）。具体例として、溶接部の転写痕（線状模様欠陥部）を含む金属帯表面の画像について、矩形基準画素出力値２値化画像を取得する（図１４（ａ））。また、矩形平均化出力値２値化手段では、矩形フィルタ内の出力信号値の平均値を２値化する（図６のＳ６２）。具体例として、溶接部の転写痕（線状模様欠陥部）を含む金属帯表面の画像について、矩形平均化出力値２値化画像を取得する（図１４（ｂ））。次いで、前記２値化した基準画素の出力信号値と前記２値化した出力信号値の平均値との差分をそれぞれ取得する（矩形出力２値化差分取得手段：Ｓ６３）。矩形出力信号値を２値化した差分の具体例を図１５に示す。
線形基準画素出力値２値化手段では、線形基準画素の出力信号値を２値化する（図６のＳ７１）。具体例として、溶接部の転写痕（線状模様欠陥部）を含む金属帯表面の画像について、線形基準画素出力値２値化画像を取得する（図１６（ａ））。また、線形平均化出力値２値化手段では、線形フィルタ内の出力信号値の平均値を２値化する（図６のＳ７２）。具体例として、溶接部の転写痕（線状模様欠陥部）を含む金属帯表面の画像について、線形平均化出力値２値化画像を取得する（図１６（ｂ））。次いで、前記２値化した基準画素の出力信号値と前記２値化した出力信号値の平均値との差分をそれぞれ取得する（線形出力２値化差分取得手段：Ｓ７３）。線形出力信号値を２値化した差分の具体例を図１７に示す。
その後に、ノイズ部分と線状模様欠陥部との両方が強調された矩形出力２値化差分画像と、ノイズ部分のみが強調された線形出力２値化差分画像との差をとる（図６のＳ８１）。これによって得られる判定画像を図１８に示す。図１８においては、線状模様欠陥部のみを強調することが可能となる。このように、幅方向に延在する欠陥以外の部分は、差をとる過程で出力信号値の差分を相殺して殆ど０にすることができるので、幅方向に延在する欠陥については上述の線状模様のように僅かな凹凸であっても精度よく検出することができる。
【００３９】
尚、当然であるが、これらの２値化において、図５に示す矩形出力差分２値化手段（Ｓ３１）と線形出力差分２値化手段（Ｓ４１）で用いられる２値化の閾値は同じ値とし、図６に示す矩形基準画素出力値２値化手段（Ｓ６１）と線形基準画素出力値２値化手段（Ｓ７１）と矩形平均化出力値２値化手段（Ｓ６２）と線形平均化出力値２値化手段（Ｓ７２）の２値化の閾値は同じ値とする。
【００４０】
上述の説明の金属帯の金属としては、鋼、アルミニウム、銅等、及びこれらの合金を含み、さらにこれら金属の表面にめっきしたものを含んでもよい。また、画像取得手段として、リニア画像カメラ、２次元画像カメラなどを用いることができる。
【実施例】
【００４１】
金属帯表面について、線状模様欠陥部を含む部分を画像取得手段により撮影し、本発明で開示した画像処理を行った。なお、平均化処理として算術平均を用いた。図７（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本実施例で得られた矩形出力差分画像及び線形出力差分画像である。また、図８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本実験で得られた図７（ａ）の矩形出力差分画像と、図７（ｂ）の線形出力差分画像とを２値化処理して得られた画像である。
【００４２】
本発明例として、矩形出力差分画像と線形出力差分画像との差を取った画像を図９（ａ）に、２値化した画像を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）では、画像中のうち出力信号値の絶対値が閾値を超える部分（異常部分）を黒色で、閾値以下である部分（正常部分）を白色で示した。図９（ｂ）の矢印の位置に示されるように、幅方向に延在する線状模様欠陥部のみを抽出することができた。
【００４３】
比較例１として、従来の欠陥検知方法として広く用いられている、元の表面画像をそのまま２値化した結果を図１０に示す。線状模様欠陥と、それ以外の表面全体にわたる模様等に起因するノイズとを分離することが難しく、線状模様欠陥のみを検知することは困難であった。
【００４４】
また、比較例２として、矩形フィルタのみを用いて、基準画素の出力信号値と平均化した出力信号値との差分を２値化した結果を図８（ａ）に示す。矩形フィルタでの処理で得られた出力信号値の差分を２値化するのみでは、図１０に示す元の表面画像の場合と同様に、線状模様欠陥と、それ以外の表面全体にわたる模様に起因するノイズとの分離が難しいことが分かる。
【符号の説明】
【００４５】
１          鋼帯
２          通板ロール
３          光照射手段
４          画像取得手段
５          演算装置
【図１】
2019158857.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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