(57)【要約】【課題】エッジ勾配を精度良く検出できるエッジ勾配検出方法を提供すること。【課題手段】エッジ勾配検出方法は、撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素に隣接して配置された各第1比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第１エッジ勾配算出工程Ｓ９２と、撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素から前記第１比較画素よりも離れて配置された各第２比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第２エッジ勾配算出工程Ｓ９３と、前記第１および第２エッジ勾配算出工程で算出された各輝度変化率のうち、絶対値が最大のものを対象画素のエッジ勾配値とするエッジ勾配合成工程Ｓ９６とを備える。対象画素に隣接する第１比較画素のエッジ勾配と、第２比較画素のエッジ勾配を求めて合成しているので、高周波成分まで含んだ様々な方向のエッジ成分を容易にかつ精度良く検出できる。【選択図】図１０
2007172397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素に隣接して配置された各第1比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第１エッジ勾配算出工程と、
撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素から前記第１比較画素よりも離れて配置された各第２比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第２エッジ勾配算出工程と、
前記第１および第２エッジ勾配算出工程で算出された各輝度変化率のうち、絶対値が最大のものを対象画素のエッジ勾配値とするエッジ勾配合成工程と、
を備えることを特徴とするエッジ勾配検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載のエッジ勾配検出方法において、
前記各エッジ勾配算出工程は、対象画素の輝度をＯ、ｎ番目の比較画素の輝度をＳｎ、対象画素の座標を（Ｘ０，Ｙ０）、比較画素の座標を（Ｘn，Ｙn）、対象画素とｎ番目の比較画素の距離をＤ（Ｏ，Ｓｎ）とした場合、
輝度変化率ｇｎを、
【数１】
2007172397.tif 000006
距離Ｄ（Ｏ，Ｓｎ）を、
【数２】
2007172397.tif 000007
で求めることを特徴とするエッジ勾配検出方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のエッジ勾配検出方法において、
撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素から前記第２比較画素よりも離れて配置された各第３比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第３エッジ勾配算出工程を備え、
前記エッジ勾配合成工程は、第１〜３の各エッジ勾配算出工程で算出された各輝度変化率のうち、絶対値が最大のものを対象画素のエッジ勾配値とすることを特徴とするエッジ勾配検出方法。
【請求項４】
請求項３に記載のエッジ勾配検出方法において、
前記第２比較画素は、第１比較画素に隣接して配置され、第３比較画素は第２比較画素の周囲に隣接して配置されていることを特徴とするエッジ勾配検出方法。
【請求項５】
シミ欠陥検査対象を撮像した画像からシミ欠陥領域を抽出するシミ欠陥領域抽出工程と、
前記シミ欠陥領域の各画素に対して請求項１から請求項４のいずれかに記載のエッジ勾配検出方法を実行し、各対象画素のエッジ勾配値のうち、絶対値が最大のものをシミ欠陥領域のエッジ勾配値とするエッジ勾配検出工程と、
前記シミ欠陥領域の面積を算出する面積算出工程と、
前記シミ欠陥領域のコントラストを求めるコントラスト算出工程と、
前記エッジ勾配、面積、コントラストの３種類の特徴値に基づいて前記シミ欠陥領域の欠陥ランクを評価する欠陥ランク評価工程と、
を備えていることを特徴とするシミ欠陥検出方法。
【請求項６】
撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素に隣接して配置された各第1比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第１エッジ勾配算出手段と、
撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素から前記第１比較画素よりも離れて配置された各第２比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第２エッジ勾配算出手段と、
前記第１および第２エッジ勾配算出手段で算出された各輝度変化率のうち、絶対値が最大のものを対象画素のエッジ勾配値とするエッジ勾配合成手段と、
を備えることを特徴とするエッジ勾配検出装置。
【請求項７】
シミ欠陥検査対象を撮像した画像からシミ欠陥領域を抽出するシミ欠陥領域抽出手段と、
シミ欠陥領域において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素に隣接して配置された各第1比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第１エッジ勾配算出手段と、
シミ欠陥領域において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素から前記第１比較画素よりも離れて配置された各第２比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第２エッジ勾配算出手段と、
前記第１および第２エッジ勾配算出手段で算出された各輝度変化率のうち、絶対値が最大のものをシミ欠陥領域のエッジ勾配値とするエッジ勾配合成手段と、
前記シミ欠陥領域の面積を算出する面積算出手段と、
前記シミ欠陥領域のコントラストを求めるコントラスト算出手段と、
前記エッジ勾配、面積、コントラストの３種類の特徴値に基づいて前記シミ欠陥領域の欠陥ランクを評価する欠陥ランク評価手段と、
を備えていることを特徴とするシミ欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶パネル等の表示デバイスやその応用製品であるプロジェクタ等の製造における検査工程等の各種製品の検査工程において、エッジ勾配を精度よく自動的に検出するエッジ勾配検出方法及び装置と、このエッジ勾配検出方法及び装置を用いたシミ欠陥検出方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴパネル等のＬＣＤパネル検査においてシミやムラと呼ばれる面系欠陥は、形状が不定でありコントラストも低いため、検査装置で自動検出することは困難であった。このため、検査は未だ検査員の目視で行われているのが現状であり、製造コスト削減のために検査の自動化が急務になっている。
なお、シミやムラ欠陥とは、表示画面のある領域が他の領域と輝度の差がある状態であり、ある程度の範囲で、周りに比べて明るい部分や暗い部分がある状態をいう。なお、通常、欠陥面積が比較的狭い場合をシミ欠陥、比較的大きい場合をムラ欠陥と呼ぶことが多い。但し、厳密な定義はないため、本発明では、シミ欠陥やムラ欠陥などの面系欠陥を総称してシミ欠陥と称する。
【０００３】
このようなシミ欠陥を目視検査した場合の欠陥良品レベル判断では、欠陥の面積やコントラスト特徴量だけではなく、欠陥のエッジ部分の輝度変化率（エッジ勾配）も大きな影響を与える。従って、シミ欠陥を画像処理することで欠陥検査を自動化する場合も、欠陥のエッジ勾配を精度よく検出することが求められている。
【０００４】
ところで、画像処理において、エッジ勾配を求める方法としては、従来より、ソーベル（Sobel）フィルタや、プレビット（Prewitt）フィルタを用いる方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
これらの各フィルタは３×３のフィルタを用いることが多く、例えば、図１９（Ａ），（Ｂ）に示すプレビットフィルタのように、Ｘ方向のエッジ勾配を求めるｆｘフィルタと、Ｙ方向のエッジ勾配を求めるｆｙフィルタとを用い、検査対象の画素（各フィルタの中心座標）の１画素前と１画素後ろの各画素の差分を求めて検査対象画素のエッジ勾配を求めている。
【０００６】
【非特許文献１】高木幹雄，下田陽久監修、「画像解析ハンドブック」、初版、財団法人東京大学出版会、1991年１月17日、p.５５０−５５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記各フィルタは、検査対象画素の１画素前と１画素後ろの各画素の差分を求めて検査対象画素のエッジ勾配を求めているため、図２０（Ａ），（Ｂ）に示すように、輝度変化が異なる場合でも同じ輝度変化率（エッジ勾配）で検出してしまうことがあり、必ずしも精度が高いものではなかった。
すなわち、検査対象画素Ｂと、その１画素前画素Ａ、１画素後画素Ｂの各輝度値が、例えば、図２０（Ａ）に示すように「０，１，２」と徐々に大きくなっている場合と、図２０（Ｂ）に示すように「０，２，２」と急激に変化している場合に各フィルタを適用しても、いずれの結果もエッジ勾配（図２０の勾配線ｇａ、ｇｂ）は同じ傾きになってしまう。このように従来のフィルタでは、エッジ部分の輝度変化状態が異なる場合でも正確に検出できない場合があるという問題があった。
【０００８】
さらに、３×３のフィルタを用いているため、検出できるエッジ勾配方向は８方向のみに限定され、それ以上の精度でエッジ勾配を検出することができないという問題もあった。
【０００９】
また、エッジ勾配を精度よく検出できなかったため、シミ欠陥を自動的に検出する場合に、シミ欠陥も精度良く検出することができないという問題もあった。
【００１０】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、エッジ勾配を精度良く検出できるエッジ勾配検出方法及び装置と、シミ欠陥を精度良く検出できるシミ欠陥検出方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のエッジ勾配検出方法は、撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素に隣接して配置された各第1比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第１エッジ勾配算出工程と、撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素から前記第１比較画素よりも離れて配置された各第２比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第２エッジ勾配算出工程と、前記第１および第２エッジ勾配算出工程で算出された各輝度変化率のうち、絶対値が最大のものを対象画素のエッジ勾配値とするエッジ勾配合成工程と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、第１エッジ勾配算出工程において、対象画素とこの対象画素に隣接する第１比較画素との間の輝度変化率（エッジ勾配）を算出し、第２エッジ勾配算出工程において、対象画素とこの対象画素から離れて配置された第２比較画素との間の輝度変化率（エッジ勾配）を算出しているので、輝度が急激に変化するエッジ部や、ある程度なだらかに変化するエッジ部などの様々なエッジ部分のエッジ勾配を精度良く検出することができる。
また、対象画素と各比較画素との距離が異なるエッジ勾配を算出してその結果を合成しているので、高周波成分まで含んだエッジ成分を精度良く検出することができる。
さらに、対象画素に隣接する第１比較画素では最大８方向のエッジ勾配しか検出できないが、第２比較画素では例えば１２方向や１６方向などのより多くの方向のエッジ勾配を検出できるため、エッジ勾配の検出精度をより一層向上でき、高周波成分まで含んだ様々な方向のエッジ成分を容易にかつ精度良く検出・評価することができる。
【００１３】
ここで、請求項１に記載のエッジ勾配検出方法において、前記各エッジ勾配算出工程は、対象画素の輝度をＯ、ｎ番目の比較画素の輝度をＳｎ、対象画素の座標を（Ｘ０，Ｙ０）、比較画素の座標を（Ｘｎ，Ｙｎ）、対象画素とｎ番目の比較画素の距離をＤ（Ｏ，Ｓｎ）とした場合、エッジ勾配（輝度変化率）ｇｎおよび距離Ｄ（Ｏ，Ｓｎ）を以下の式１，２で求めることが好ましい。
【００１４】
【数１】
2007172397.tif 000003
【００１５】
【数２】
2007172397.tif 000004
【００１６】
このような構成であれば、エッジ勾配ｇｎを容易に算出することができ、エッジ検出処理も短時間で実行できる。また、対象画素および比較画素の各座標によって各画素間の距離を求めているので、エッジ勾配を精度良く求めることができる。
【００１７】
また、撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素から前記第２比較画素よりも離れて配置された各第３比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第３エッジ勾配算出工程を備え、前記エッジ勾配合成工程は、第１〜３の各エッジ勾配算出工程で算出された各輝度変化率のうち、絶対値が最大のものを対象画素のエッジ勾配値とすることが好ましい。
【００１８】
このような構成であれば、対象画素と各比較画素との距離が異なるエッジ勾配をさらに算出して合成しているので、高周波成分まで含んだエッジ成分をよりいっそう精度良く検出することができる。
【００１９】
この際、前記第２比較画素は、第１比較画素に隣接して配置され、第３比較画素は第２比較画素の周囲に隣接して配置されていることが好ましい。
このように構成すれば、第１比較画素によって対象画素から距離１画素分のエッジ勾配を検出でき、第２比較画素によって対象画素から距離２画素分のエッジ勾配を検出でき、第３比較画素によって対象画素から距離３画素分のエッジ勾配を検出できる。このため、高周波成分まで含んだシミ欠陥のエッジ部分の輝度変化を精度よく検出できる。
【００２０】
本発明のシミ欠陥検出方法は、シミ欠陥検査対象を撮像した画像からシミ欠陥領域を抽出するシミ欠陥領域抽出工程と、前記シミ欠陥領域の各画素に対して請求項１から請求項４のいずれかに記載のエッジ勾配検出方法を実行し、各対象画素のエッジ勾配値のうち、絶対値が最大のものをシミ欠陥領域のエッジ勾配値とするエッジ勾配検出工程と、前記シミ欠陥領域の面積を算出する面積算出工程と、前記シミ欠陥領域のコントラストを求めるコントラスト算出工程と、前記エッジ勾配、面積、コントラストの３種類の特徴値に基づいて前記シミ欠陥領域の欠陥ランクを評価する欠陥ランク評価工程と、を備えていることを特徴とする。
【００２１】
このような本発明では、シミ欠陥を、エッジ勾配、面積、コントラストの３種類の特徴値に基づいて評価し、ランク付けすることができるので、精度良く検出することができる。特に、エッジ勾配を精度よくかつ自動的に検出できるので、シミ欠陥を精度良くかつ自動的に検出することができ、液晶パネルなどの検査作業の効率化を実現できる。
【００２２】
本発明のエッジ勾配検出装置は、撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素に隣接して配置された各第1比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第１エッジ勾配算出手段と、撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素から前記第１比較画素よりも離れて配置された各第２比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第２エッジ勾配算出手段と、前記第１および第２エッジ勾配算出手段で算出された各輝度変化率のうち、絶対値が最大のものを対象画素のエッジ勾配値とするエッジ勾配合成手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
このような本発明では、前記エッジ勾配検出方法と同様に、輝度が急激に変化するエッジ部や、ある程度なだらかに変化するエッジ部などの様々なシミ欠陥のエッジ部分の勾配を精度良く検出することができる。また、対象画素と各比較画素との距離が異なるエッジ勾配を算出してその結果を合成しているので、高周波成分まで含んだ様々な方向のエッジ成分を容易にかつ精度良く検出・評価することができる。
【００２４】
本発明のシミ欠陥検出装置は、シミ欠陥検査対象を撮像した画像からシミ欠陥領域を抽出するシミ欠陥領域抽出手段と、シミ欠陥領域において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素に隣接して配置された各第1比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第１エッジ勾配算出手段と、シミ欠陥領域において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素から前記第１比較画素よりも離れて配置された各第２比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第２エッジ勾配算出手段と、前記第１および第２エッジ勾配算出手段で算出された各輝度変化率のうち、絶対値が最大のものをシミ欠陥領域のエッジ勾配値とするエッジ勾配合成手段と、前記シミ欠陥領域の面積を算出する面積算出手段と、前記シミ欠陥領域のコントラストを求めるコントラスト算出手段と、前記エッジ勾配、面積、コントラストの３種類の特徴値に基づいて前記シミ欠陥領域の欠陥ランクを評価する欠陥ランク評価手段と、を備えていることを特徴とする。
【００２５】
このような本発明では、前記シミ欠陥検出方法と同様に、シミ欠陥を、エッジ勾配、面積、コントラストの３種類の特徴値に基づいて評価し、ランク付けすることができるので、シミ欠陥を精度良くかつ自動的に検出することができ、液晶パネルなどの検査作業の効率化を実現できる。
【００２６】
なお、エッジ勾配検出装置およびシミ欠陥検出装置においても、撮像画像において選択された対象画素と、この対象画素の周囲にかつ対象画素から前記第２比較画素よりも離れて配置された各第３比較画素との輝度変化率をそれぞれ求める第３エッジ勾配算出手段を設け、前記エッジ勾配合成手段は、第１〜３の各エッジ勾配算出手段で算出された各輝度変化率のうち、絶対値が最大のものを対象画素のエッジ勾配値とするように構成してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は本発明の実施の形態に係るシミ欠陥検出装置の構成を示すブロック図である。
図１において、１は検査対象である液晶パネル（液晶ライトバルブ）、２は画像投影装置であるプロジェクタであり、液晶パネル１を外部からセットできるようになっている。３は液晶パネル１に各種パターンを出力するパターン生成装置であるパターンジェネレータ、４はスクリーン、５はスクリーン４に投影された画像を撮影する撮像手段であるＣＣＤカメラであり、液晶パネル１の解像度以上の解像度を有するＣＣＤを搭載している。６はパターンジェネレータ３及びＣＣＤカメラ５を制御し、液晶パネル１のシミ欠陥を検出する画像処理手段であるコンピュータ装置、７はコンピュータ装置６に接続された表示装置である。
【００２８】
コンピュータ装置６は、画像入力手段６０と、背景画像差分処理手段６１と、表示エリア抽出手段６２と、縮小画像作成手段６３と、シミ欠陥強調処理手段６４と、ノイズ除去手段６５と、シミ欠陥抽出処理手段６６と、ｂｌｏｂ処理手段６７と、エッジ勾配検出手段６９と、欠陥ランク分類処理手段６８とから構成されている。
【００２９】
コンピュータ装置６の画像入力手段６０には、ＣＣＤカメラ５で撮像された取込画像の画像データが入力される。その取込画像は図示しない記憶手段に記憶される。従って、画像入力手段６０によってＣＣＤカメラ５を用いて検査対象を撮像する撮像工程（画像入力工程）が実施される。
背景画像差分処理手段６１は、入力画像と予め作成された背景画像との差を取って検査対象以外のものによって生じる欠陥状の輝度変化を除去した背景差分画像を得る背景画像差分処理工程を実施する。表示エリア抽出手段６２は、背景差分画像から被検査部の画像部分だけを抽出する表示エリア抽出工程を実施する。ＣＣＤカメラ５で検査対象であるＴＦＴパネルを撮像した際に、ＴＦＴパネル全体を撮像するにはパネル周囲も多少写さなければならない。このため撮像画像におけるパネル投影画像の周囲には、パネルとは関係のないデータが存在し、また投影画像も長方形ではなく歪んでいる。このため、表示エリア抽出手段６２は、ＴＦＴパネル投影画像の部分のみを切り出す処理を行い、検査対象画像を作成する。
【００３０】
縮小画像作成手段６３は、表示エリア抽出手段６２で抽出された画像から縮小画像を作成する縮小画像作成工程を実施する。例えば、縮小画像作成手段６３は、撮像画像において比較的大きなシミ欠陥を検出するために、撮像した画像を１／８サイズに縮小する処理を行う。後述するように、シミ欠陥強調処理手段６４で使用するシミ欠陥強調フィルタは、それぞれ強調可能なシミの大きさがある程度決められている。このため、同一のシミ欠陥強調フィルタを利用していても、画像自体を縮小してシミ欠陥の大きさも小さくすることで、画像を縮小しない場合に比べて、相対的に大きなシミ欠陥を検出することができる。なお、小さなシミ欠陥を検出する場合には、縮小画像作成手段６３による縮小画像作成工程を実施しなくてもよい。
【００３１】
シミ欠陥強調処理手段６４は、画像に対してシミ欠陥強調フィルタ（シミ欠陥検出フィルタ）を適用してシミ欠陥を強調して検出するシミ欠陥強調処理工程を実施する。
ノイズ除去手段６５は、シミ欠陥強調処理手段６４で得られた結果に対してメディアンフィルタを適用してノイズを除去するノイズ除去工程を実施する。
【００３２】
シミ欠陥抽出処理手段６６は、ノイズ除去手段６５で処理された結果を所定の閾値と比較してシミ欠陥候補を抽出する。なお、シミ欠陥には、他の画素部分に対して輝度値が高い白シミ欠陥と、輝度値が低い黒シミ欠陥とがある。このため、閾値としては、白シミ欠陥閾値と、黒シミ欠陥閾値とが設定され、白シミ欠陥閾値と比較することで白シミ欠陥候補が抽出され、黒シミ欠陥閾値と比較することで黒シミ欠陥候補が抽出される。
ｂｌｏｂ処理手段６７は、欠陥候補として抽出した領域の面積と、平均輝度を求めるｂｌｏｂ処理工程を実施する。
【００３３】
エッジ勾配検出手段（エッジ勾配検出装置）６９は、表示エリア抽出手段６２で抽出された画像に対して本発明のエッジ勾配検出方法を適用し、シミ欠陥候補領域における最大のエッジ勾配を検出するエッジ勾配検出工程を実施する。なお、エッジ勾配とは、エッジ部分における輝度変化率を意味し、具体的には前記画像の２つの画素間の輝度差を、その画素間の距離で除算したものである。
【００３４】
欠陥ランク分類処理手段６８は、ｂｌｏｂ処理手段６７で求めた面積および平均輝度と、エッジ勾配検出手段６９で求めたエッジ勾配とに基づいてシミ欠陥のランクを評価し、今回の検査対象がどの欠陥ランクに該当するかを分類する欠陥ランク分類工程を実施する。
従って、本実施形態では、シミ欠陥抽出処理手段６６、ｂｌｏｂ処理手段６７、エッジ勾配検出手段６９、欠陥ランク分類処理手段６８を備えてシミ欠陥検出装置が構成されている。
【００３５】
次に、本発明の実施の形態によるシミ欠陥検出装置の動作について説明する。
図２はこの実施の形態のシミ欠陥検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。図２に示す動作はコンピュータ装置６上で実行されるプログラムにより実現されている。
まず、プロジェクタ２に検査対象の液晶パネル１をセットし、コンピュータ装置６によりパターンジェネレータ３を制御して液晶パネル１上に特定の明るさのパターンを表示させ、それをプロジェクタ２によりスクリーン４に投影する。そして、スクリーン４上に投影された画像をＣＣＤカメラ５で撮影し、その撮影データの画像をコンピュータ装置６に出力し、コンピュータ装置６によりシミ欠陥検出処理を行い、液晶パネル１のシミ欠陥の検出結果を表示装置７に表示する。
【００３６】
ここで、コンピュータ装置６によるシミ欠陥検出の動作について図２のフローチャートに基づいて説明する。
まず、スクリーン４上に投影された画像をＣＣＤカメラ５で撮影し、その撮影データの画像がコンピュータ装置６の画像入力手段６０に取り込まれ、画像入力工程（撮像工程）が行われる（ステップＳ１）。このとき撮影データは、図示しないＡ／Ｄ変換器により、例えば４０９６階調（１２ビット）のデジタルデータとして、コンピュータ装置６に取り込まれる。なお、撮像データは、４０９６階調のものに限らず、１０２４階調（１０ビット）のデータでもよいし、２５６階調（８ビット）のデータでもよい。階調が大きいほど高精度の処理が可能になるが、その分、高階調のデータ取得が可能な高価なＣＣＤカメラ５が必要となるため、撮像データの階調は欠陥検査対象等に応じて必要な階調に設定すればよい。
次に、背景画像差分処理手段６１は、取り込まれた画像データの中から、照明やレンズなど液晶パネル以外のものによって生じる欠陥状の輝度変化を除去するための背景画像差分処理工程を行う（ステップＳ２）。
【００３７】
この背景画像差分処理工程は、図３（Ａ）に示す入力画像（投影画像）から図３（Ｂ）に示す背景画像を減算して、図３（Ｃ）に示す背景差分画像を作成する。背景画像は、液晶パネル１を除いた光学系の輝度変化の画像である。投影ランプや投射レンズによる欠陥上の輝度変化は、入力画像および背景画像の両方に生じるため、入力画像から背景画像を減算すれば、背景差分画像においては、投影ランプや投射レンズなど液晶パネル以外のものによって生じる欠陥上の輝度変化成分は除去される。
【００３８】
続いて、表示エリア抽出手段６２は、被検査部の画面部分だけを抽出する表示エリア抽出処理工程を行う（ステップＳ３）。
表示エリア抽出処理工程は、図４（Ａ）に示す被検査部画像（背景差分画像）の四隅の座標をパターンマッチング処理（画像データの四隅付近の数十画素×数十画素の４つの小領域に対して、それぞれ予め用意した４つの隅基準画像とパターンマッチング処理を行い、四隅の座標を特定する）により検出し、この四隅の座標の位置関係が長方形になるようにアフィン変換することで表示エリアを抽出する。これによって、図４（Ｂ）に示すように、スクリーン４上の周囲の縁部が除去され、且つ正確な長方形とされた画面部分だけが抽出される。
【００３９】
次に、縮小画像作成手段６３は、表示エリア抽出処理された検査対象画像を縮小する縮小画像作成処理工程を行う（ステップＳ４）。
この縮小画像作成処理工程は、検査対象画像から所定サイズ、例えば１／４サイズに縮小した画像を作成する。具体的には、１／４サイズの縮小画像を作成する場合には、検査対象画像の４画素の平均値を１画素とすることで１／２サイズの縮小画像を作成し、この１／２の縮小画像の４画素の平均値を１画素とすることで１／４サイズの縮小画像を作成する。
【００４０】
従って、平坦化処理された原画像が１３００×１０００の１３０万画素とすると、１／２の縮小画像は６５０×５００の３２．５万画素、１／４の縮小画像は３２５×２５０の８万１２５０画素を有することになる。
このように、所定サイズの縮小画像を作成するのは、後述するシミ欠陥強調フィルタは所定の大きさのシミ欠陥を強調するように設計されており、画像サイズを縮小することで、縮小前の画像サイズのままでは後述するシミ欠陥強調フィルタで強調できない比較的大きなシミを、画像サイズを縮小することで強調できるようにするためのものである。
【００４１】
次に、シミ欠陥強調処理手段６４は、作成された縮小画像に対してシミ欠陥を強調するシミ欠陥強調処理工程を行う（ステップＳ５）。このシミ欠陥強調処理工程は、そのままでは微少なレベルの白シミ欠陥・黒シミ欠陥の検出が難しいために、画像の中のシミ欠陥のみを強調するものである。
なお、所定サイズのシミ欠陥のみを検出する場合には、作成された縮小画像に対して、１種類のシミ欠陥強調フィルタを適用すればよいが、サイズの異なるシミ欠陥も検出する場合には、検出対象となるシミ欠陥のサイズが異なる複数種類のシミ欠陥強調フィルタを適用し、所定サイズのシミ欠陥を検出すればよい。
【００４２】
シミ欠陥強調フィルタは、図５に示すように、設定した検出領域の中心画素を対象画素とし、この対象画素の周囲に略円状に配置され、かつ対象画素から所定長さ離れて配置された輝度比較画素を設けている。
そして、対象画素を挟んで対称位置に配置された２つの輝度比較画素を１セットとし、すべての輝度比較画素をセットに分ける。そして、対象画素の輝度値から各セットの輝度比較画素の平均輝度値を引いて差Ｆを求める。すなわち、対象画素の輝度値を「Ｏ」、輝度比較画素の各輝度値を「Ｓ1〜Ｓ32」とした際に、以下の式３〜１８を用いて差Ｆ１〜Ｆ１６を算出する。
【００４３】
F1 ＝O−（S1  + S17）／ 2     …（3）
F2 ＝O−（S2  + S18）／ 2     …（4）
F3 ＝O−（S3  + S19）／ 2     …（5）
F4 ＝O−（S4  + S20）／ 2     …（6）
F5 ＝O−（S5  + S21）／ 2     …（7）
F6 ＝O−（S6  + S22）／ 2     …（8）
F7 ＝O−（S7  + S23）／ 2     …（9）
F8 ＝O−（S8  + S24）／ 2     …（10）
F9 ＝O−（S9  + S25）／ 2     …（11）
F10＝O−（S10 + S26）／ 2     …（12）
F11＝O−（S11 + S27）／ 2     …（13）
F12＝O−（S12 + S28）／ 2     …（14）
F13＝O−（S13 + S29）／ 2     …（15）
F14＝O−（S14 + S30）／ 2     …（16）
F15＝O−（S15 + S31）／ 2     …（17）
F16＝O−（S16 + S32）／ 2     …（18）
【００４４】
シミ欠陥強調フィルタは、以上の計算を行ったあと、F1からF16の各値の中から絶対値が最小となるものを選択し、その値をシミ強調の結果とする。
例えば、輝度比較画素で囲まれたエリア内に欠陥が存在しない場合、対象画素の輝度値と各輝度比較画素の輝度値は殆ど差が無い状態になる。従って、上記F1からF16は、いずれも小さな値になる。
一方、図６に示すように、輝度比較画素で囲まれたエリア内に他の部分に比べて明るい白シミ欠陥７０が存在し、対象画素がその一部である場合、対象画素に比べて各輝度比較画素の輝度値は低くなる。従って、上記F1からF16は、シミ欠陥７０が無い場合に比べて、大きな値になる。
【００４５】
また、図７に示すように、対象画素とともに、一部の輝度比較画素がシミ欠陥７０に含まれている場合には、シミ欠陥７０に含まれる輝度比較画素を有するセットの輝度平均値は、シミ欠陥７０に含まれる輝度比較画素が無いセットの輝度平均値に比べて大きくなり、その分、対象画素の輝度値との差は小さくなる。
同様に、図８に示すように、スジ状欠陥７１が存在している場合には、スジ状欠陥７１に含まれる輝度比較画素を有するセットの輝度平均値＝(S2＋S18)/2は、スジ状欠陥７１に含まれる対象画素の輝度値Ｏとほぼ同じとなるため、それらの差は小さくなる。
【００４６】
従って、図６に示すように、輝度比較画素で囲まれたエリア内にシミ欠陥７０が存在する場合には、上記F1からF16はいずれも比較的大きな値になる。一方、シミ欠陥が存在しない場合や、図８のようにスジ状欠陥７１が存在する場合、さらには図７のように輝度比較画素で囲まれたエリア内にシミ欠陥７０が納まっていない場合には、上記F1からF16の少なくとも１つは小さな値になる。このため、上記F1からF16の値から絶対値が最小となるものを選択すれば、対象画素を含み、かつ、輝度比較画素で囲まれたエリア内に納まるシミ欠陥７０が存在するか否かを検出できるので、この絶対値の最小となる値を各対象画素のシミ欠陥強調値として記憶すればよい。
【００４７】
なお、図５に示すシミ欠陥強調フィルタは、対象画素から上下、左右の輝度比較画素までの距離が６画素分であり、対象画素と他の輝度比較画素との間の距離もおおむね６画素分である。本実施形態のシミ欠陥強調フィルタは、輝度比較画素で囲まれた面積よりも一回り小さい面積のシミ欠陥の抽出に適している。すなわち、シミ欠陥強調フィルタは、各輝度比較画素で囲まれたエリア内の面積に比べて測定対象のシミの面積が大きいと、その輪郭部分のみが強調され、シミ部分全体を強調することができない。従って、対象画素と輝度比較画素間の距離によって検出可能なシミ欠陥のサイズが異なる。このため、以下の説明において、各シミ欠陥強調フィルタにおいて、対象画素と輝度比較画素間の距離がｎのものを距離ｎ画素フィルタと呼ぶ。例えば、図５に示すシミ欠陥強調フィルタは、距離６画素フィルタである。
【００４８】
なお、距離６画素のフィルタでは、１６個のセットで２次差分処理を行っているが、この数はフィルタの距離ｎが変わると変わることになる。
この処理を画面全体に適用することで、シミ欠陥を強調した画像を得ることができる。但し、前述したように、対象画素と輝度比較画素との距離が１種類のフィルタだけでは、様々な欠陥サイズに対応できない。例えば、図５で示す距離６画素フィルタでは、直径１１までのサイズのシミ欠陥しか検出できない。このため、本実施形態では、対象画素と輝度比較画素との距離を何段階か変えて処理を行い、様々なサイズのシミ欠陥に対応した強調画像を得るようにしている。
具体的には、距離３、距離６、距離１２画素フィルタの３つのフィルタを用いて、シミ欠陥強調処理を行っている。すなわち、距離１２画素フィルタを使えば、直径２３のシミ欠陥まで検出可能ということになるが、フィルタに対して十分に小さい欠陥では、対象と比較している画素との距離が遠く、正確な結果が出ない。このため、距離３及び距離６画素フィルタを併用し、シミ欠陥検出精度を向上させている。
この処理で３枚のシミ強調画像を得ることができるので、最後にそれぞれの画像の同ポイントの処理結果画素の輝度比較を行い、絶対値が最大となる値をシミ欠陥強調結果とすることで、１枚のシミ強調画像として合成する。
【００４９】
ここで、本実施形態のシミ欠陥強調処理工程Ｓ５の処理を説明する。本実施形態では、１／４に縮小された画像に対して３種類のシミ欠陥強調フィルタを適用している。具体的には、距離３，６，１２画素フィルタの各シミ欠陥強調フィルタを適用している。そして、距離３，６，１２画素フィルタのシミ欠陥強調フィルタの適用結果を合成して合成処理結果を求めている。
ここで、距離の異なる複数のシミ欠陥強調フィルタを用いているのは、前述の通り、様々なサイズのシミ欠陥を検出するためである。すなわち、処理対象画素からの距離が６画素のシミ欠陥強調フィルタのみを用いると、検出できるシミ欠陥のサイズが限定されてしまう（約１２画素サイズ近辺のシミ欠陥までしか検出できない）。
そこで、本実施形態では、画面内に存在する様々なサイズのシミ欠陥に対応するため、３画素、６画素、１２画素と、３段階に距離を変えて強調処理を行うことにより、様々なサイズのシミ欠陥を強調している。
【００５０】
また、強調結果を合成処理しているのは、検出精度を向上させるためである。すなわち、それぞれの強調結果からシミ欠陥を抽出して個別に評価した場合、１つのシミ欠陥が３画素と６画素の強調結果に分割されて検出されることがあり、実際のシミ欠陥と強調結果が一致しない場合がある。そこで、結果を一致させるため複数の強調結果を合成することで、分離したシミ欠陥を１つに合成して検出精度を向上させている。
【００５１】
ここで、合成処理は、各フィルタの強調結果において、同じ位置の画素の強調結果値を比較し、それらの中で絶対値が最大となる値をその合成結果としたものである。
なお、シミ欠陥強調フィルタの距離が、シミ欠陥の大きさに比べて非常に大きい場合、輝度比較画素が他のシミ領域に位置するとそのシミ欠陥に影響されてシミを正しく検出することができない。このため、シミ欠陥強調フィルタは、検出しようとするシミ欠陥の大きさよりも僅かに大きいもの、例えば１〜３画素程度の寸法分、大きいものを用いることが好ましい。
従って、距離３，６，１２画素の各フィルタの強調結果を合成するようにすれば、距離３，６，１２の各サイズに対応したシミ欠陥が強調されて検出することができる。
【００５２】
次に、ノイズ除去手段６５は、前記シミ欠陥強調処理工程の結果に対して、メディアンフィルタを掛けて、ノイズにより分離している欠陥成分をつなげて平滑化し、シミ欠陥以外のノイズを除去するノイズ除去処理工程（平滑化処理：３×３メディアン処理）を実施する（Ｓ６）。メディアンフィルタとしては、例えば３×３の９画素の各輝度値のメディアン値（中央値）を３×３の中心に位置する対象画素の輝度値とするようなメディアンフィルタを利用すればよい。
【００５３】
次に、シミ欠陥抽出処理手段６６は、ノイズが除去されたシミ欠陥強調画像に対して、白シミ欠陥を切り出す閾値と、黒シミ欠陥を切り出す閾値を設定し、各シミ欠陥候補の領域を切り出すシミ欠陥抽出処理工程を実施する（Ｓ７）。ここで、各閾値は、画像の状況に合わせて最適な値を設定すればよい。例えば、シミ欠陥強調画像（合成画像）のシミ強調値（輝度値）の平均値と、その標準偏差を求め、以下の式で閾値を設定する。
白シミ欠陥閾値  wslevel＝avr＋α1・σ＋β1
黒シミ欠陥閾値  bslevel＝avr−α2・σ＋β2
ここで、avrは合成画像の平均値、σは合成画像の標準偏差、α1，α2，β1，β2は任
意の数で検査対象となる画像の状況で適宜決定される。
【００５４】
次に、ｂｌｏｂ処理手段６７は、白シミ欠陥候補画像と、黒シミ欠陥候補画像に対し、欠陥候補として切り出した領域の面積と、平均輝度（コントラスト）を求めるｂｌｏｂ処理工程を実施する（Ｓ８）。
【００５５】
一方、エッジ勾配検出手段６９は、表示エリア抽出工程Ｓ３で抽出された画像に対してエッジ勾配を検出するエッジ勾配検出処理工程を行う（ステップＳ９）。
エッジ勾配検出手段６９は、具体的には、図９に示すように、第１エッジ勾配算出手段６９１、第２エッジ勾配算出手段６９２、第３エッジ勾配算出手段６９３、エッジ勾配合成手段６９４を備えている。
そして、エッジ勾配検出手段６９は、エッジ勾配検出処理工程Ｓ９では、まず、対象画素を選択する（Ｓ９１）。具体的には、エッジ勾配検出手段６９は、表示エリア抽出工程Ｓ３で抽出された画像の全画素から対象画素を１つずつ順次選択する。なお、この際、シミ欠陥抽出処理工程Ｓ７で抽出されたシミ欠陥領域部分の画素のみを対象画素としてもよい。但し、本実施形態のように、表示エリア抽出工程Ｓ３で抽出された画像の全画素を対象としたほうが、シミ欠陥強調処理工程Ｓ５やシミ欠陥抽出処理工程Ｓ７で検出できなかった欠陥部分も評価でき、不良品検出の精度を向上できる点で好ましい。
【００５６】
対象画素が選択されると、第１エッジ勾配算出手段６９１は、図１１に示すエッジ勾配検出フィルタＦ１を用いて距離１画素のエッジ勾配値を算出する（Ｓ９２）。
エッジ勾配検出フィルタＦ１は、設定した検出領域の中心画素を対象画素とし、この対象画素の周囲に略円状に配置され、かつ対象画素に隣接つまり１画素分離れて配置された画素を第１比較画素とし、対象画素と各第１比較画素間のエッジ勾配（輝度変化率）をそれぞれ算出し、その絶対値が最大のものを対象画素における距離１画素のエッジ勾配値と設定するものである。
【００５７】
次に、第２エッジ勾配算出手段６９２は、図１２に示すエッジ勾配検出フィルタＦ２を用いて距離２画素のエッジ勾配値を算出する（Ｓ９３）。
エッジ勾配検出フィルタＦ２もエッジ勾配検出フィルタＦ１と同様のものであり、設定した検出領域の中心画素を対象画素とし、この対象画素の周囲に略円状に配置され、かつ前記第１比較画素に隣接つまり対象画素からおおよそ２画素分離れて配置された画素を第２比較画素とし、対象画素と各第２比較画素間のエッジ勾配（輝度変化率）をそれぞれ算出し、その絶対値が最大のものを対象画素における距離２画素のエッジ勾配値と設定するものである。
【００５８】
次に、第３エッジ勾配算出手段６９３は、図１３に示すエッジ勾配検出フィルタＦ３を用いて距離３画素のエッジ勾配値を算出する（Ｓ９４）。
エッジ勾配検出フィルタＦ３もエッジ勾配検出フィルタＦ１，Ｆ２と同様のものであり、設定した検出領域の中心画素を対象画素とし、この対象画素の周囲に略円状に配置され、かつ前記第２比較画素に隣接つまり対象画素からおおよそ３画素分離れて配置された画素を第３比較画素とし、対象画素と各第３比較画素間のエッジ勾配（輝度変化率）をそれぞれ算出し、その絶対値が最大のものを対象画素における距離３画素のエッジ勾配値と設定するものである。
【００５９】
ここで、各フィルタＦ１〜Ｆ３によるエッジ勾配値の具体的な算出手順を説明する。
各フィルタＦ１〜Ｆ３は、対象画素の輝度値から各比較画素の輝度値を引き、その輝度差を対象画素および比較画素間の長さ（距離）で割って、対象画素と各比較画素間のエッジ勾配を算出する。
例えば、図１２のエッジ勾配検出フィルタＦ２では、対象画素の輝度値を「Ｏ」、比較画素の各輝度値を「Ｓ1〜Ｓ１２」、対象画素および各比較画素の距離をＤ（Ｏ，Ｓ１）〜Ｄ（Ｏ，Ｓ１２）とした際に、以下の式１９〜３０を用いてエッジ勾配ｇ１〜ｇ１２を算出する。
【００６０】
ｇ１＝(Ｏ−Ｓ１）／Ｄ（Ｏ，Ｓ１）      …（19）
ｇ２＝(Ｏ−Ｓ２）／Ｄ（Ｏ，Ｓ２）      …（20）
ｇ３＝(Ｏ−Ｓ３）／Ｄ（Ｏ，Ｓ３）      …（21）
ｇ４＝(Ｏ−Ｓ４）／Ｄ（Ｏ，Ｓ４）      …（22）
ｇ５＝(Ｏ−Ｓ５）／Ｄ（Ｏ，Ｓ５）      …（23）
ｇ６＝(Ｏ−Ｓ６）／Ｄ（Ｏ，Ｓ６）      …（24）
ｇ７＝(Ｏ−Ｓ７）／Ｄ（Ｏ，Ｓ７）      …（25）
ｇ８＝(Ｏ−Ｓ８）／Ｄ（Ｏ，Ｓ８）      …（26）
ｇ９＝(Ｏ−Ｓ９）／Ｄ（Ｏ，Ｓ９）      …（27）
ｇ10＝(Ｏ−Ｓ10）／Ｄ（Ｏ，Ｓ10）      …（28）
ｇ11＝(Ｏ−Ｓ11）／Ｄ（Ｏ，Ｓ11）      …（29）
ｇ12＝(Ｏ−Ｓ12）／Ｄ（Ｏ，Ｓ12）      …（30）
【００６１】
そして、算出されたエッジ勾配ｇ１〜ｇ12の中で絶対値が最大となるものを選択し、エッジ勾配検出フィルタＦ２で検出された対象画素のエッジ勾配値とする。他のフィルタＦ１，Ｆ３も同様の処理を行って各エッジ勾配値を算出する。
ここで、対象画素および輝度比較画素間の距離は、ＸＹ座標上の２点間の距離を求める式を利用して算出できる。例えば、距離Ｄ（Ｏ，Ｓ１）を求める場合、対象画素の座標を（ＸＯ，ＹＯ）、比較画素の座標を（Ｘ１，Ｙ１）とすると、距離Ｄ（Ｏ，Ｓ１）は式３１で求められる。
【００６２】
【数３】
2007172397.tif 000005
【００６３】
第３エッジ勾配算出工程Ｓ９４が終了すると、エッジ勾配検出手段６９は、検査対象画素の選択が終了したか否かを判断する（Ｓ９５）。ここで、画像全体の画素に対して検査が終了していない場合には、前記各エッジ勾配算出工程Ｓ９１〜Ｓ９３を繰り返し実行する。
【００６４】
一方、画像全体の画素に対して検査が終了している場合には、エッジ勾配合成手段６９４によりエッジ勾配合成工程が行われる（Ｓ９６）。
エッジ勾配合成手段６９４は、各エッジ勾配検出フィルタＦ１〜Ｆ３による検出結果を合成する。具体的には、各対象画素におけるエッジ勾配検出フィルタＦ１〜Ｆ３のエッジ勾配値のうちの絶対値が最大のものをその対象画素の合成結果としている。
以上によってエッジ勾配検出処理工程Ｓ９が完了する。
【００６５】
次に、欠陥ランク分類処理手段６８は、算出された欠陥候補領域の面積、平均輝度およびエッジ勾配により、その画像におけるシミ欠陥のランクを分類する欠陥ランク分類工程を実施する（Ｓ１０）。
具体的には、欠陥ランク分類処理手段６８には、図１５に示す判定閾値曲線ＴＲ１〜ＴＲ３が定義されており、欠陥候補領域の面積の値と平均輝度（コントラスト）の値とで特定される点が、図１５の閾値曲線ＴＲ１〜ＴＲ３のグラフにおけるどのエリアに入るかを確認し、その良品ランク１〜３およびＮＧ（不良品）と判断する。具体的には、コントラストが低いほどランク１（最もよい製品）と判断され、コントラストが高くなるほどランク２、ランク３、不良品と判断される。
【００６６】
また、エッジ勾配検出手段６９は、欠陥候補の傾きから判定閾値曲線ＴＲ１〜ＴＲ３の値を調整する。図１５は、ある傾きの欠陥を用いて作成した判定閾値曲線であり、欠陥候補の傾きが小さくなるほど、人の判断では判定閾値曲線ＴＲ１〜ＴＲ３は小さい値となる。そこで、欠陥候補の傾きにより、図１５の判定閾値曲線に係数（コントラスト閾値倍率）をかけて、判定閾値曲線を調整する。図１４は、判定閾値曲線ＴＲ３を調整する値で、欠陥候補の傾きに対応するコントラスト閾値倍率をグラフにしたものである。欠陥候補の傾きにより、コントラスト閾値倍率を求めて、図１５の判定閾値曲線ＴＲ３に係数をかけることで判定閾値曲線を再計算する。判定閾値曲線ＴＲ１、ＴＲ２についても、同様にコントラスト閾値倍率を求めておき、欠陥候補の傾きからコントラスト閾値倍率を求めて、判定閾値曲線ＴＲ１及びＴＲ２を再計算する。新たに求められた判定閾値曲線ＴＲ１〜ＴＲ３から、欠陥良品ランクを判定することで、欠陥の傾きを考慮した欠陥良品ランク判定が可能となる。
【００６７】
欠陥ランク分類処理手段６８で求められた欠陥ランクは、表示装置７に表示され、検査員は検査対象の液晶パネル１の欠陥ランクを容易に把握することができる。
従って、本実施形態では、シミ欠陥抽出処理工程Ｓ７、ｂｌｏｂ処理工程Ｓ８、エッジ勾配検出処理工程Ｓ９、欠陥ランク分類工程Ｓ１０により、シミ欠陥検出工程が構成されている。
【００６８】
図１６〜１８には、本発明と従来例によるエッジ勾配検出処理の具体例を示す。
図１６は処理対象となる疑似シミ欠陥画像であり、白シミ欠陥を擬似的に作成している。図１７は、そのシミ欠陥部分の撮像画像を未処理状態のまま拡大したものである。
図１８は、対象画素および比較画素間が距離１画素のエッジ勾配検出フィルタＦ１を適用した結果と、距離２画素のエッジ勾配検出フィルタＦ２を適用した結果を合成したものである。
【００６９】
この実施の形態によれば、次のような効果がある。
（１）エッジ勾配検出手段６９は、エッジ勾配検出フィルタＦ１〜Ｆ３を用いており、対象画素と比較画素が距離を１〜３画素の３段階に変更してエッジ勾配を算出しているので、輝度が急激に変化するエッジ部や、ある程度なだらかに変化するエッジ部などの様々なシミ欠陥のエッジ部分の勾配を精度良く検出することができる。
特に、距離１画素のエッジ勾配検出フィルタＦ１を用いてエッジ勾配値を算出する第１エッジ勾配算出手段６９１を設けたので、図２０に示すような異なる勾配のエッジ部分も区別して検出でき、エッジ勾配を精度良く検出することができる。
また、第１エッジ勾配算出手段６９１では８方向のエッジ勾配しか検出できないが、１２方向のエッジ勾配を検出できる第２エッジ勾配算出手段６９２と、１６方向のエッジ勾配を検出できる第３エッジ勾配算出手段６９３をも受けたので、エッジ勾配の検出精度をより一層向上できる。
さらに、エッジ勾配合成手段６９４により各エッジ勾配算出手段６９１〜６９３の算出結果を合成しているので、高周波成分まで含んだ様々な方向のエッジ勾配を容易にかつ精度良く検出・評価することができる。
【００７０】
（２）各エッジ勾配算出手段６９１〜６９３は、対象画素および比較画素の座標から各画素間の距離を求めているので、エッジ勾配をより高精度に検出できる。すなわち、各フィルタＦ１〜Ｆ３はマトリックス状に配列されているため、各比較画素の中心座標と対象画素の中心座標との距離には「ばらつき」が生じる。しかし、本実施形態では、各座標間の長さを算出しているので、正確な距離を求めることができ、この距離を用いて算出するエッジ勾配も精度の高いものにできる。
【００７１】
（３）欠陥ランク分類処理手段６８は、ｂｌｏｂ処理手段６７で求められた欠陥候補の面積、平均輝度（コントラスト）と、エッジ勾配検出手段６９で求められたエッジ勾配との３種類の特徴値に基づいて、検査対象の液晶パネル１のランクを評価しているので、検査員の目視検査結果に近いランク評価を自動的に行うことができる。
【００７２】
（４）シミ欠陥強調処理手段６４は、対象画素から所定距離離れて、かつ、対象画像の周囲に配置された輝度比較画素の輝度値に基づいてシミ欠陥を強調するシミ欠陥強調フィルタを用いているので、例えば、輝度比較画素を対象画素に対して上下左右のみに配置した場合に比べて、面状に広がるシミを確実に検出することができる。
その上、シミ欠陥強調フィルタは、前記各輝度比較画素を、前記対象画素を挟んで対称位置に配置された２つの輝度比較画素毎のセットに分け、前記対象画素の輝度値と各セットの２つの輝度比較画素の平均輝度値との差の値を求め、各セットの差の値のうち、絶対値が最小となるものを選択してシミ欠陥強調値としている。このため、スジ状欠陥がある場合や、輝度比較画素の一部が欠陥に含まれている場合には、シミ欠陥強調値が小さくなり、輝度比較画素で囲まれたエリア内にシミ欠陥が納まっている場合のみシミ欠陥強調値が大きくなり、シミ欠陥強調値を所定の閾値と比較することで、スジ状欠陥などを排除でき、シミ欠陥のみを高精度に検出することができる。
【００７３】
（５）本実施形態では、シミ強調フィルタは、対象画素を挟んで点対称の位置に配置された２つの輝度比較画素の輝度値における平均値を求めて対象画素と比較しているので、背景のシェーディングの影響を軽減でき、シミ欠陥をより高精度に検出することができる。すなわち、対象画素を挟んで点対称の位置に配置された２つの輝度比較画素の一方は、背景のシェーディングの影響によって、輝度値が高くなり、他方は小さくなることが多い。従って、これらの２つの輝度比較画素の平均輝度値を求めることでシェーディングの影響を平滑化でき、シミ欠陥をより高精度に検出することができる。
【００７４】
（６）さらに、シミ欠陥強調フィルタは、対象画素と輝度比較画素の距離に応じて適宜設定することで、そのフィルタによって検出可能なシミ欠陥の大きさを設定できるので、検出したいサイズのシミ欠陥を容易に検出できる。
その上、各シミ欠陥のサイズに応じた複数のシミ欠陥強調フィルタを適用した場合も、それらの強調結果の合成結果のみを評価することで各サイズのシミ欠陥を容易に検出することができる。
【００７５】
（７）本実施形態では、シミ欠陥強調値は、対象画素の輝度値と、輝度比較画素の輝度平均値とで算出され、対象画素および輝度比較画素間にある画素の輝度値は利用されていない。このため、シミ欠陥が、輝度比較画素で囲まれるエリアよりも小さく、かつ対象画素を含むものであれば、シミ欠陥のサイズがある程度変化しても、従来の検査員の目視による判定と同様にシミ欠陥を検出できる。このため、フィルタの距離サイズはあまり細かく設定する必要が無く、その分、フィルタ数を少なくでき、検査時間も短縮できる。
【００７６】
（８）白シミ欠陥および黒シミ欠陥は、共に同じシミ欠陥強調フィルタで強調でき、シミ欠陥抽出処理手段６６で白シミ欠陥用の閾値と、黒シミ欠陥用の閾値とを使い分けるだけで、白シミ欠陥および黒シミ欠陥の両方を簡単に検出することができる。このため、各種のシミ欠陥を簡単な処理で効率的に検出することができる。
【００７７】
なお、本発明は、前記実施形態に限らない。
例えば、前記実施形態では、３種類のエッジ勾配検出フィルタＦ１〜Ｆ３を用いてエッジ勾配を求めていたが、対象画素と比較画素との距離１画素のエッジ勾配検出フィルタＦ１と、前記距離２画素のエッジ勾配検出フィルタＦ２または距離３画素のエッジ勾配検出フィルタＦ３のいずれか一方との２種類のフィルタを用いて検出してもよい。要するに、距離１のエッジ勾配検出フィルタＦ１を用いることで、輝度変化が急激なエッジ部分も精度良く検出でき、また、エッジ勾配検出フィルタＦ２，Ｆ３を用いることで、より多くの方向のエッジ勾配を検出でき、各フィルタの結果を合成することで高周波成分まで含んだ様々な方向のエッジ勾配を精度良く検出することができる。
なお、距離４画素以上のエッジ勾配検出フィルタを更に組み合わせても良いが、通常、エッジ部分の輝度勾配は距離３画素以下のフィルタで検出可能であるため、前記実施形態のように、距離１〜３画素のエッジ勾配検出フィルタＦ１〜Ｆ３を用いればエッジ勾配を精度よく検出できる。
【００７８】
また、前記実施形態では、エッジ勾配検出手段６９はエッジ勾配検出処理工程Ｓ９において、表示エリア抽出工程Ｓ３で抽出された画像全体を対象画素としてエッジ勾配を算出していたが、シミ欠陥抽出処理手段６６によって抽出されたシミ欠陥候補に含まれる画素を対象画素としてエッジ勾配を算出してもよい。このようにすれば、エッジ勾配の算出対象が少なくなり、効率的に処理できる。
【００７９】
前記実施形態の欠陥ランク分類処理手段６８は、図１５の判定曲線グラフを用いて判定を行っていたが、エッジ勾配、コントラスト、面積の３つの軸を有する立体的な判定グラフを用いて判定を行ってもよい。
また、コントラストや欠陥面積を求める具体的な方法は前記実施形態のものに限らない。
【００８０】
前記実施形態では、エッジ勾配算出手段６９１〜６９３によって各エッジ勾配検出フィルタＦ１〜Ｆ３毎に絶対値が最大のエッジ勾配を求め、エッジ勾配合成手段６９４によってこの３つのエッジ勾配のなかで絶対値が最大のものを選択（合成）していたが、各フィルタＦ１〜Ｆ３で得られたすべてのエッジ勾配から直接絶対値が最大のものを選択して合成結果としてもよい。
【００８１】
エッジ勾配（輝度変化率）の算出方法は、前記実施形態のように、各画素の輝度差を求め、この輝度差を各画素間の距離で除算して求めるものに限らず、他の方法を用いてもよい。
【００８２】
シミ欠陥の検出対象としては、前記のようなＴＦＴ素子を用いた液晶ライトバルブに限られるものではなく、その他のダイオード素子を用いた液晶パネルやプラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＤＭＤ（ダイレクト・ミラー・デバイス）などの表示体部品、ならびにそれらを使用した表示装置・製品の検査に利用することができるものであり、これらに使用した場合でも本発明の範囲から除外されるものでないことはいうまでもない。
さらに、本発明は、各種表示装置の検査に限らず、例えば、印刷物、家電製品のケースや車のボディなどにシミ状の傷がある場合、これらを撮像してシミ状の欠陥がある画像が得られればそのシミを検出できるので、各種製品の表面塗装や印刷物などのシミ検査に応用することもできる。
要するに、本発明は、周囲と輝度差があるシミであれば検出できるため、輝度シミ欠陥や色シミ欠陥の検出に利用できる。
【００８３】
さらに、本発明のエッジ勾配検出方法および装置は、シミ欠陥の検出に限らず、画像処理等において輝度変化率が比較的大きなエッジ部分を検出する目的に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施の形態による画面のシミ欠陥検出装置のブロック構成図。
【図２】同シミ欠陥検出装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図３】同シミ欠陥検出装置の背景画像差分処理を示す説明図。
【図４】同シミ欠陥検出装置の表示エリア抽出処理を示す説明図。
【図５】シミ欠陥強調フィルタの例を示す図。
【図６】シミ欠陥強調フィルタで検出されるシミ欠陥の例を示す図。
【図７】シミ欠陥強調フィルタで検出されないシミ欠陥の例を示す図。
【図８】シミ欠陥強調フィルタで検出されないスジ状欠陥の例を示す図。
【図９】エッジ勾配検出手段の構成を示すブロック図。
【図１０】エッジ勾配検出処理工程を説明するフローチャート。
【図１１】エッジ勾配検出フィルタの例を示す図。
【図１２】エッジ勾配検出フィルタの例を示す図。
【図１３】エッジ勾配検出フィルタの例を示す図。
【図１４】シミ欠陥の判定閾値曲線を示すグラフ。
【図１５】シミ欠陥の判定閾値曲線を示すグラフ。
【図１６】擬似的なシミ欠陥を設けた画像を示す図。
【図１７】シミ欠陥の非処理画像の拡大図。
【図１８】エッジ勾配検出フィルタの検出欠陥を合成した状態を示す図。
【図１９】従来のプレビットフィルタの例を示す図。
【図２０】従来のプレビットフィルタを用いた場合のエッジ勾配の算出例を示す図。
【符号の説明】
【００８５】
１…液晶パネル、２…プロジェクタ、３…パターンジェネレータ、４…スクリーン、５…ＣＣＤカメラ、６…コンピュータ装置、７…表示装置、６０…画像入力手段、６１…背景画像差分処理手段、６２…表示エリア抽出手段、６３…縮小画像作成手段、６４…シミ欠陥強調処理手段、６５…ノイズ除去手段、６６…シミ欠陥抽出処理手段、６７…ｂｌｏｂ処理手段、６８…欠陥ランク分類処理手段、６９…エッジ勾配検出手段、７０…シミ欠陥、６９１…第１エッジ勾配算出手段、６９２…第２エッジ勾配算出手段、６９３…第３エッジ勾配算出手段、６９４…エッジ勾配合成手段。
【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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【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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【図１９】
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【図２０】
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