(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象材表面の反射光の輝度を電気信号に変換し、検査対象材の幅方向ｘ対応でシリアルに発生する光強度検出手段と、
前記電気信号をデジタルデータすなわち画像データに変換するアナログ／デジタル変換手段と、
前記画像データに、デジタル変換の画素単位の輝度差を強調する処理を施す第１のフィルタ手段、および、輝度差をならす平滑化処理を施す第２のフィルタ手段と、
前記輝度差を強調する処理を施した画像データの画素単位での輝度レベルが所定範囲内か否を表わす第１の一次疵判定データ、および、前記平滑化処理を施した画像データの画素単位での輝度レベルが所定範囲内か否を表わす第２の一次疵判定データを生成する一次処理手段と、
前記幅方向ｘおよびそれに直交するｙ方向に共に複数画素からなるエリア毎の、前記第１および第２の一次疵判定データそれぞれのテーブルに、所定範囲内か「否」を書込んでパターン化する一次合成手段と、
前記エリアにおける前記第１の一次疵判定データのテーブルの「否」の個数を計数し、且つ、前記第１および第２の一次疵判定データのテーブルについて「否」の論理和を生成し、該論理和で得た「否」の個数を計数する一次判定疵計数手段と、
前記アナログ／デジタル変換手段で得られた前記画像データの前記エリア内における最大値と平均値との差Ｓ１、及び平均値と最小値との差Ｓ２を生成し、該差Ｓ１とＳ２の大小を表す極性を検出する極性検出手段と、
前記一次判定疵計数手段が計数した個数および前記極性検出手段が検出した極性に基づいて前記エリアを疵有エリアとするか疵無エリアとするか決定しこれを表わす信号を発生するエリア疵一次情報生成手段と、
前記一次判定疵計数手段が計数した個数および前記極性検出手段が検出した極性に基づいて前記エリアの画像データの最大値、最小値又は平均値を選択するエリアデータ選択手段と
を備えることを特徴とする表面疵検出装置。
【請求項２】
さらに、前記エリアデータ選択手段が選択したデータが所定範囲内か否を表わすエリア疵二次情報を生成する二次処理手段と、
前記エリア疵一次情報生成手段が発生したエリア疵一次情報と前記二次処理手段が生成したエリア疵二次情報の論理和をエリア疵信号として出力するエリア疵信号出力手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の表面疵検出装置。
【請求項３】
前記光強度検出手段は、それぞれが検査対象材表面の幅方向ｘの異った領域の反射光の輝度を電気信号に変換する複数組ｎであり、
前記アナログ／デジタル変換手段、フィルタ手段、一次処理手段、一次合成手段、一次判定疵計数手段、極性検出手段、エリア疵一次情報生成手段、および、エリアデータ選択手段は、それぞれが各光強度検出手段宛てに複数組ｎであり、
前記二次処理手段は、各組のエリアデータ選択手段が選択したデータを、前記検査対象材表面の幅方向ｘの異った領域の分布に対応した連なりに合成する第１の二次合成手段を含み、合成されたデータが所定範囲内か否を表わすエリア疵二次情報を生成し、
前記エリア疵信号出力手段は、前記エリア疵一次情報生成手段が発生したエリア疵一次情報を、前記検査対象材表面の幅方向ｘの異った領域の分布に対応した連なりに合成する第２の二次合成手段を含み、合成したエリア疵一次情報と前記エリア疵二次情報の論理和をエリア疵信号として出力することを特徴とする請求項２記載の表面疵検出装置。
【請求項４】
前記光強度検出手段は、それぞれが検査対象材表面の幅方向ｘの異った領域の反射光の輝度を電気信号に変換するｎ個の撮影手段であり、
さらに、該撮影手段それぞれに第１同期信号を供給する第１同期手段と、
前記撮影手段それぞれからの電気信号を記憶するｎ個の記憶手段と、
前記第１同期手段のｎ倍の周波数の第２同期信号を発生する第２同期手段と、
前記ｎ個の記憶手段の記憶信号を選択する選択手段と、を具備し、
前記記憶信号を基に前記幅方向に一次元化した電気信号を出力して、前記アナログ／デジタル変換手段へ入力することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表面疵検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板等検査対象材の表面を撮影した画像信号に基づいて、その表面疵を検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼やアルミ板などの帯状物の表面疵をオンラインで検査する装置としては、画像処理による方法が知られており、例えば特開平７−６３６９６号公報が提示されている。これによれば、搬送される帯状の被検査材の表面幅方向を照明光で照射し、被検査材の表面からの反射光を反射光検出器で受光して電気信号に変換する。この電気信号を各レベルに量子化してラインバッファに与え、ラインバッファは１走査ライン毎に２値化して蓄える。フィルタはラインバッファの信号を読込み、予め定めた規則に基づいて情報を圧縮して画像処理装置へ出力すると共に、細疵情報を判別してその結果を疵判定装置に出力する。画像処理装置は圧縮された情報に基づいて２次元画像を作成し、疵の特微量を求める。疵判定装置はこの特徴量及び細疵情報に基づいて疵の種類、等級等を判定する。この装置は検出情報の質を低下させることなく情報量を低減することが出来るので、オンライン処理で精度の高い表面疵の検査を高速に行なうことが出来るとしている。
【０００３】
また帯状の被検査材の表面疵を画像により検査する場合において、該被検査材の幅が広いと１台の光検出器で全幅をカバーすることは難かしいので、複数の光検出器で分担して全幅をカバーすることが知られている。この場合各光検出器に対応して信号処理回路を備え、各信号処理回路の出力を一系統にまとめて後段の系に供給する方法が一般的である。
【０００４】
しかし各光検出器に対応して複数の信号処理回路を備えるのはコスト面等で不利であるので、複数の光検出器の出力を１個の信号処理回路で処理する提案がなされている。特開昭６１−２２３６０７号公報によれば、被検査材を分担して走査する複数台の走査形検出器と、これら各走査形検出器による走査を時間的に重複しないように順番に走査するための同期制御手段と、各走査形検出器の走査期間の出力信号を時間的に直列に並べた１系列の信号にまとめる回路手段と、まとめられた信号から被検査材の表面欠陥等を弁別する信号処理手段とを備える。この様な構成としたので複数台の走査形検出器に対して１つの信号処理手段で対応出来、回路構成が簡単になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平７−６３６９６号公報に開示の表面疵検査装置は、処理対象エリア及びその前後の画素を閾値により弁別して疵候補を求め、この弁別結果に規則性に基づいて疵有無を判定し１ビツトに圧縮すると共に、細い疵の情報を求めており、これを全ての画素に対して実施している。しかしながら、オンラインで高精度の表面疵検査を行なう為には、情報量の低減を、検出情報の質を劣化させることなく高速で行なう必要があり、また最終的に人間が疵判定を行なう際には圧縮した疵情報の他、疵部の詳細な情報が必要である。
【０００６】
また前記特開昭６１−２２３６０７号公報に開示の装置で、幅の広い被検査材の疵検査を行なう場合、複数の光検出器を順番に次々と走査することにより検査領域全幅をカバーするので、例えば回転ミラーでレーザビームを走査する形式の検出器では回転ミラーを駆動するサーボモータをも順次走査せねばならず、機構が複雑であった。
【０００７】
本発明は、オンラインの高速処理に於いて質劣化が少ない疵情報の提供を第１の課題とし、検査員が疵検査時に必要とする比較的に粗い面分割密度であるが疵判定精度は高い疵情報の提供を第２の課題とし、疵検査対象材の広い面を細分割して各分割領域を複数の反射輝度検出装置のそれぞれにて分割検出する場合の検出信号処理の簡素化を第３の課題とし、疵検査装置の低コ又ト化を図ることを第４の課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の表面疵検出装置は、
１．検査対象材表面の反射光の輝度を電気信号に変換し、検査対象材の幅方向ｘ対応でシリアルに発生する光強度検出手段(3a)； 前記電気信号をデジタルデータすなわち画像データに変換するアナログ／デジタル変換手段(4、5)；前記画像データに、デジタル変換の画素単位の輝度差を強調する処理を施す第１のフィルタ手段、および、輝度差をならす平滑化処理を施す第２のフィルタ手段(6a〜6c)；前記輝度差を強調する処理を施した画像データの輝度レベルが所定範囲内(疵無)か否(疵有)を表わす第１の一次疵判定データ、および、前記平滑化処理を施した画像データの輝度レベルが所定範囲内(疵無)か否(疵有)を表わす第２の一次疵判定データを生成する一次処理手段(7a〜7c)；前記幅方向ｘおよびそれに直交するｙ方向に共に複数(5×2=10)画素からなるエリア毎の、前記第１および第２の一次疵判定データそれぞれのテーブルに、所定範囲内か「否」（疵有）を書込んでパターン化する一次合成手段(9)；前記エリアにおける前記第１の一次疵判定データのテーブルの「否」（疵有）の個数を計数し、且つ、前記第１および第２の一次疵判定データのテーブルについて「否」（疵有）の論理和を生成し、該論理和で得た「否」（疵有）の個数を計数する一次判定疵計数手段(7d、10)；前記アナログ／デジタル変換手段(4、5)で得られた画像データの前記エリア内における最大値と平均値との差Ｓ１、及び平均値と最小値との差Ｓ２を生成し、該差Ｓ１とＳ２の大小を表す極性を検出する極性検出手段(8、12a)；前記一次判定疵計数手段(7d、10)が計数した個数および前記極性検出手段(8、12a)が検出した極性に基づいて前記エリアを疵有エリアとするか疵無エリアとするか決定しこれを表わす信号を発生するエリア疵一次情報生成手段(11)；および、前記一次判定疵計数手段(7d、10)が計数した個数および前記極性検出手段(8、12a)が検出した極性に基づいて前記エリアの画像データの最大値、最小値又は平均値を選択するエリアデータ選択手段(12b)；を備えることを特徴とする表面疵検出装置であり、
【０００９】
２．さらに、前記エリアデータ選択手段(12b)が選択したデータが所定範囲内(疵無)か否(疵有)を表わすエリア疵二次情報を生成する二次処理手段(15〜17)；および、前記エリア疵情報一次生成手段(11)が発生したエリア疵一次情報と前記二次処理手段(15〜17)が生成したエリア疵二次情報の論理和をエリア疵信号として出力するエリア疵信号出力手段(14、18)；を備えることを特徴とする表面疵検出装置であり、
【００１０】
３．光強度検出手段(3a〜3d)は、それぞれが検査対象材表面の幅方向ｘの異った領域の反射光の輝度を電気信号に変換する複数組ｎであり；前記アナログ／デジタル変換手段(4、5)、フィルタ手段(6a〜6c)、一次処理手段(7a〜7c)、一次合成手段、一次判定疵計数手段(7d、10)、極性検出手段(8、12a)、エリア疵一次情報生成手段(11)、および、エリアデータ選択手段(12b)は、それぞれが各光強度検出手段(3a〜3d)宛てに複数組ｎであり；前記二次処理手段(15〜17)は、各組のエリアデータ選択手段(12b)が選択したデータを、前記検査対象材表面の幅方向ｘの異った領域の分布に対応した連なりに合成する第１の二次合成手段(15)を含み、合成されたデータが所定範囲内(疵無)か否(疵有)を表わすエリア疵二次情報を生成し；前記エリア疵信号出力手段(14、18)は、前記エリア疵一次情報生成手段(11)が発生したエリア疵一次情報を、前記検査対象材表面の幅方向ｘの異った領域の分布に対応した連なりに合成する第２の二次合成手段(14)を含み、合成したエリア疵一次情報と前記エリア疵二次情報の論理和をエリア疵信号として出力することを特徴とする表面疵検出装置であり、
【００１１】
４．上記１又は２において、前記光強度検出手段は、それぞれが検査対象材表面の幅方向ｘの異った領域の反射光の輝度を電気信号に変換するｎ個の撮影手段であり；さらに、該撮影手段(3a〜3d)それぞれに第１同期信号を供給する第１同期手段(22)；前記撮影手段それぞれからの電気信号を記憶するｎ個の記憶手段(24a〜24d)；前記第１同期手段のｎ倍の周波数の第２同期信号を発生する第２同期手段(25)；前記ｎ個の記憶手段(24a〜24d)の記憶信号を選択する選択手段(26)；を具備し、前記記憶信号を基に前記幅方向ｘに一次元化した電気信号を出力して、前記アナログ／デジタル変換手段へ入力することを特徴とする表面疵検出装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
１．検査対象材表面の反射光の輝度を電気信号に変換し、検査対象材の幅方向ｘ対応でシリアルに発生する光強度検出手段(3a)； 前記電気信号をデジタルデータすなわち画像データに変換するアナログ／デジタル変換手段(4、5)；前記画像データに、デジタル変換の画素単位の輝度差を強調する処理、および、輝度差をならす平滑化処理を施すフィルタ手段(6a〜6c)；前記輝度差を強調する処理を施した画像データの輝度レベルが所定範囲内(疵無)か否(疵有)を表わす第１の一次疵判定データ、および、前記平滑化処理を施した画像データの輝度レベルが所定範囲内(疵無)か否(疵有)を表わす第２の一次疵判定データを生成する一次処理手段(7a〜7c)；前記幅方向ｘおよびそれに直交するｙ方向に共に複数(5×2=10)画素からなるエリア毎の、前記第１および第２の一次疵判定データそれぞれのテーブルに、所定範囲内か「否」（疵有）を書込んでパターン化する一次合成手段(9)；前記エリアにおける前記第１の一次疵判定データのテーブルの「否」（疵有）の個数を計数し、且つ、前記第１および第２の一次疵判定データのテーブルについて「否」（疵有）の論理和を生成し、該論理和で得た「否」（疵有）の個数を計数する一次判定疵計数手段(7d、10)；前記エリア内の画像データのピーク値の極性を検出する極性検出手段(8、12a)；および、前記一次判定疵計数手段(7d、10)が計数した個数および前記極性検出手段(8、12a)が検出した極性に基づいて前記エリアを疵有エリアとするか疵無エリアとするか決定しこれを表わす信号を発生するエリア疵一次情報生成手段(11)；を備えることを特徴とする表面疵検出装置が提供される。
【００１５】
デジタル変換の画素単位の輝度差を強調する処理を施した画像データの輝度レベルが所定範囲内(疵無)か否(疵有)を表わす第１の一次疵判定データと、輝度差をならす平滑化処理を施した画像データの輝度レベルが所定範囲内(疵無)か否(疵有)を表わす第２の一次疵判定データを生成して、複数画素(5×2=10)分のエリアの、第１および第２の一次疵判定データの「否」(疵有)の論理和を生成するので、１エリア宛てのこの論理和データ(10個)は、画素単位での疵検出(6aで1画素)と、数画素ならしでの疵検出(6b、6cで5画素)を含むので、すなわち高分解能と低分解能の疵検出を含むので、小さな疵候補および大きな疵候補の検出漏れがない。そして、エリアの「否」(疵有)の個数を計数し、しかもエリア内の画像データのピーク値の極性を検出して、これらに基づいてエリアを疵有エリアとするか疵無エリアとするか決定するが、この処理により画素単位での疵検出に含まれるノイズが排除され、しかも、エリア全体に及ぶ疵の検出漏れがなく、信頼性が高い、エリア全体として見ての疵有無データが得られる。すなわちエリアは比較的に粗い面分割密度であるが、疵有無データはエリア内画素単位での疵検出を反映したものであり、信頼性が高い。
【００１６】
２．前記一次判定疵計数手段(7d、10)が計数した個数および前記極性検出手段(8、12a)が検出した極性に基づいて前記エリアの画像データの最大値、最小値又は平均値を選択するエリアデータ選択手段(12b)；
エリアデータ選択手段(12b)が選択したデータが所定範囲内(疵無)か否(疵有)を表わすエリア疵二次情報を生成する二次処理手段(15〜17)；および、
前記エリア疵情報生成手段(11)が発生したエリア疵一次情報と前記二次処理手段(15〜17)が生成したエリア疵二次情報の論理和をエリア疵信号として出力するエリア疵信号出力手段(14、18)；
を更に備えることを特徴とする表面疵検出装置が提供される。
【００１７】
エリア内の、疵と一次判定された画素数およびエリア内ピーク値の極性に基づいて、エリアの画像データの最大値、最小値又は平均値を代表値に定め、この代表値に基づいてエリア疵二次情報を生成するので、このエリア疵二次情報も、エリア内画素単位での疵検出を反映したものであり、信頼性が高い。そして、このエリア疵二次情報とエリア疵一次情報の論理和をエリア疵信号とするので、画素単位での疵検出に含まれるノイズが排除され、しかも、エリア全体に及ぶ疵の検出漏れがなく、信頼性が高いエリア疵信号が得られる。
【００１８】
３．光強度検出手段(3a〜3d)は、それぞれが検査対象材表面の幅方向ｘの異った領域の反射光の輝度を電気信号に変換する複数組ｎであり；
前記アナログ／デジタル変換手段(4、5)、フィルタ手段(6a〜6c)、一次処理手段(7a〜7c)、一次合成手段、一次判定疵計数手段(7d、10)、極性検出手段(8、12a)、エリア疵一次情報生成手段(11)、および、エリアデータ選択手段(12b)は、それぞれが各光強度検出手段(3a〜3d)宛てに複数組ｎであり；
前記二次処理手段(15〜17)は、各組のエリアデータ選択手段(12b)が選択したデータを、前記検査対象材表面の幅方向ｘの異った領域の分布に対応した連なりに合成する第１の二次合成手段(15)を含み、合成されたデータが所定範囲内(疵無)か否(疵有)を表わすエリア疵二次情報を生成し；
前記エリア疵信号出力手段(14、18)は、前記エリア疵情報生成手段(11)が発生したエリア疵一次情報を、前記検査対象材表面の幅方向ｘの異った領域の分布に対応した連なりに合成する第２の二次合成手段(14)を含み、合成したエリア疵一次情報と前記エリア疵二次情報の論理和をエリア疵信号として出力することを特徴とする表面疵検出装置が提供される。
【００１９】
１組の光強度検出手段(3a)で検査対象材(1)の全幅を撮影する場合には、視野を確保するために光強度検出手段(3a)を検査対象材(1)から離す必要があるが、設置場所の制約上離せない場合や、離すと設置場所の振動を受け易くなり、画像がぶれたりすることや、反射光の輝度が低くなることや、解像度が低下することがおこる。ｎ組の光強度検出手段(3a〜3d)で検査対象材(1)の幅ｘ方向を分割分担するので、それぞれ高い解像度で疵検出を行なうことができかつ、検査対象材(1)の全幅のエリア疵信号が得られる。
【００２０】
４．図８において、検査対象材(1)表面を、幅ｘ方向にｎ個に分割して撮影し電気信号に変換するｎ個の撮影手段(3a〜3d)；該撮影手段(3a〜3d)に第１同期信号を供給する第１同期手段(22)；前記撮影手段からの電気信号を記憶するｎ個の記憶手段(24a〜24d)；前記第１同期手段のｎ倍の周波数の第２同期信号を発生する第２同期手段(25)；前記ｎ個の記憶手段(24a〜24d)の記憶信号を選択する選択手段(26)；選択した記憶信号から疵候補を抽出する複数のフィルタ手段(6a〜6c、7a〜7c)；選択した記憶信号から濃度情報を演算する濃度情報演算手段(8)；を備える表面疵検出装置であって、前記選択手段(26)は、第２同期信号により前記ｎ個の記憶手段(24a〜24d)の記憶信号を順次読出すことにより、前記ｎ個の撮影手段(3a〜3d)が分割して得た電気信号をｘ方向に一元化し、一元化後の電気信号に基づき疵検出を行なうことを特徴とする表面疵検出装置が提供される。
【００２１】
ｎ個の撮影手段(3a〜3d)が、検査対象材(1)の幅ｘ方向を分担して撮影する。該撮影手段(3a〜3d)は第１同期手段(22)から供給される第１同期信号(クロック信号)に従い撮影する。撮影画像に対応した電気信号をｎ個の記憶手段(24a〜24d)に一旦記憶する。選択手段(26)は、第２同期手段(25)が供給する、第１同期信号のｎ倍の周波数を持つ第２同期信号(クロック信号)によって該ｎ個の記憶手段(24a〜24d)の記憶信号を順次読出し、各記憶信号をｘ方向に整列する。即ち検査対象材(1)の幅ｘ方向に分担して撮影して得た画像信号をｘ方向に合体させ、あたかも一台の撮影手段が撮影して得た画像信号の様にする。以後、この整列後の電気信号を処理して疵検出を行なう。
【００２２】
５．上記４において、前記複数のフィルタ手段（6a〜6c、7a〜7c）が抽出した、大きさの異なる疵に対応した疵候補情報を、前記濃度情報と組合わせることにより、検出情報の質を低下させることなく情報量を低減した画像を形成することを特徴とする表面疵検出装置では、検出情報の質を低下させることなく情報量を低減した画像を形成することができる。
【００２３】
６．上記４又は５において、前記複数のフィルタ手段（6a〜6c、7a〜7c）が抽出した複数の疵候補情報の組み合わせから、検査対象材（1）表面上のｘ、ｙ２次元分布に対応する所定小領域内画像の疵の有無判定を行なうことを特徴とする表面疵検出装置では、検査対象材（図１の1）表面上のｘ、ｙ２次元分布に対応する所定小領域内画像の疵の有無判定を行なうことができる。
【００２４】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【００２５】
【実施例】
−第１実施例−
図１に、本発明の第１実施例による表面疵検査装置の構成を示す。ｙ方向に移動する帯状の検査対象鋼板１を、４台のカメラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄによりｘ方向（幅方向）に４分割して撮影する。カメラ３ａ〜３ｄは１次元ＣＣＤカメラであり撮影画像の明度に応じたアナログ画像信号を出力する。検査対象鋼板１のｘ方向（幅方向）を照明装置２により一様に照明し、この照明光が検査対象鋼板１表面で正反射した方向に上記４台のカメラ３ ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの視野を合わせてあるので、各カメラには一様な明るい画像が得られる。検査対象鋼板１表面に割れ疵等の欠陥部がある場合には、その凹部に影が出来るため撮影画像は暗くなるので、画像の明暗（濃淡）により疵等の欠陥を検出する。
【００２６】
カメラ３ａが撮影した検査対象鋼板１の表面画像信号はカメラ信号処理回路３ａ１により信号処理する。カメラ３ｂ〜３ｄが撮影した検査対象鋼板１の表面走査信号は、カメラ信号処理回路３ｂ１〜３ｄ１（図示せず。カメラ信号処理回路３ａ１と同様）により信号処理する。
【００２７】
以下、１次元カメラ３ａの信号処理について説明する。１次元カメラ３ａは走査毎に検査対象鋼板１のｘ方向の明度に応じた信号をシェーディング補正回路４に供給している。１次元カメラ３ａからのアナログ画像信号は、シェーディング補正回路４によりＡ／Ｄ変換及び感度補正される。即ちシェーディング補正回路４はＡ／Ｄ変換器（８ビット）を含み、１次元カメラ３ａからのアナログ画像信号をデジタル画像信号（２５６階調）に変換した後、検査対象鋼板１の幅方向（ｘ方向）の明度差、あるいは１次元ＣＣＤカメラの幅方向感度差等による出力変化を補正する。
なお、デジタル信号出力の一次元カメラでは、シェーディング補正回路４に直接デジタル信号が入力され、この場合にはシェーディング補正回路４は上述の補正処理の補正を行なう。
【００２８】
同期回路５は１個のバッファ（メモリ）を備え、シェーディング補正回路４によりＡ／Ｄ変換され、感度補正されたデジタル画像信号が入力されている。同期回路５はエネイブル期間中（後述）に入力されるデジタル画像信号をバッファに書込む。バッファに書込まれた１次元カメラ３ａの一走査分の画像信号はクロック信号により順次次段に出力される。
【００２９】
同期回路５のバッファから出力された１次元カメラ３ａからの一走査分の画像信号は、フィルタ６ａ、６ｂ、６ｃ及びエリア内濃度情報演算回路８に供給される。フィルタ６ ａ、６ｂ及び６ｃによって、一走査分の画像信号から検査対象鋼板１表面の疵の大きさに応じた、異なった疵情報を抽出する。
【００３０】
図３にフィルタ６ａ、６ｂ、６ｃの構成を示す。フィルタ６ａはデジタル微分フィルタであり、高い周波数帯を通過領域に持つバンドパスフィルタ ハイ  に相当し、高い周波数成分を持つ信号（パルス状信号；小疵に対応）を抽出する。フィルタ６ａに入力されるシリアルデジタル画像信号（２５６階調）の注目画素を中心とした計３画素の値の各々に、図３に示す係数＋１、０、−１を乗算し、得た３個の積の総和が注目画素のフィルタ通過値となる。
【００３１】
フィルタ６ｂは相異なる2つの移動平均フィルタの差分フィルタであり、中程度の周波数帯を通過領域に持つバンドパスフィルタ  ロー  に相当し、中程度の周波数成分を持つ信号（ゆるやかに変化する信号；中疵に対応）を抽出する。フィルタ６ｂに入力されるシリアルデジタル画像信号（２５６階調）の注目画素を中心とした計５画素の値の各々に、図３に示す係数１／５を乗算し、得た５個の積の総和を算出すると共に、注目画素を中心とした計３２画素の値の各々に、図３に示す係数１／３２を乗算し、得た３２個の積の総和を算出する。両総和の差が注目画素のフィルタ通過値となる。
【００３２】
フィルタ６ｃは長周期の移動平均フィルタで口ーパスフィルタに相当し、低い周波数成分を持つ信号（全体の明るさに相当する信号；大疵に対応）を抽出する。フィルタ６ｃに入力されるシリアルデジタル画像信号（２５６階調）の注目画素を中心とした計５画素の値の各々に、図３に示す係数１／５を乗算し、得た５個の積の総和が注目画素のフィルタ通過値となる。
【００３３】
弁別回路７ａ、７ｂ、７ｃは各々のフィルタからの信号を基に原信号の分解能での疵候補の有無判定を行なう。図３に示す様に、弁別回路７ａはフィルタ６ａからの信号を閾値で弁別し、正極性で疵有り、負極性で疵有り、疵無し、の３値信号を得る。弁別回路７ｂ、７ｃも同様にフィルタ６ｂ、６ｃからの信号を基に正極性で疵有り、負極性で疵有り、疵無し、の３値信号を得る。点状の信号、即ちノイズ成分は上記フィルタ及び弁別回路により分離される。
【００３４】
エリア内疵パターン化回路９は、弁別回路７ａが弁別した疵候補信号をエリア毎の第１テーブルに書込み、弁別回路７ｂが弁別した疵候補信号をエリア毎の第２テーブルに書込み、弁別回路７ｃが弁別した疵候補信号をエリア毎の第３テーブルに書込んでエリア内の疵候補をパターン化する。
【００３５】
ここでエリアとは、５×２画素の範囲を意味する。図２の（ａ）に、エリアの一例を示す。例えば１次元カメラ３ａのｍ番目走査で起点からｘ方向に撮影した５画素と、次のｍ十１番目走査で起点からｘ方向に撮影した５画素とを合わせた、ｘ方向５画素とｙ方向２画素の範囲（５×２画素）を「エリア」と呼ぶ。
【００３６】
各々のテーブルに書込まれる疵候補信号は、「正極性で疵有り（十）」、「負極性で疵有り（−）」、「疵無し（０）」の３値信号である。表１にエリア内パターン化回路９の第１テーブル、第２テーブル及び第３テーブルに書込まれた疵候補信号の一例を示す。この第１〜第３テーブルにはノイズ等が分離された原信号の分解能での疵候補パターンが書込まれる。
【００３７】
【表１】
0004012366.tif 000002
【００３８】
疵個数計数回路７ｄは、弁別回路７ａが弁別し第１テーブルに書込まれた疵候補の（＋）数及び（−）数を計数する。
【００３９】
エリア内疵個数演算回路１０は、エリア内パターン化回路９の各テーブルに書込まれている疵候補個数のＯＲ（論理和）を取り、疵要素の総数（論理和での総数）を算出する。即ち第１テーブル〜第３テーブルの疵候補である（＋）数及び（−）数のＯＲ（論理和）を取る。
【００４０】
表１の疵個数テーブルに、第１〜第３テーブルの疵候補（＋）あるいは疵候補（−）の論理和すなわち、第1〜第3テーブルにおいて当該画素が（＋）あるいは（−）であれば疵個数テーブルの当該画素を疵有の（×）とし、第1〜第3テーブルにおいて当該画素がいずれも（０）であれば疵個数テーブルの当該画素を疵無の（０）と示す。この（×）の合計数６が疵要素の総数となる。結果として、第１〜第３テーブルの疵パターン情報が１個の情報に圧縮（１０画素／１エリアから１画素）される。
【００４１】
エリア内濃度情報演算回路８は、同期回路５のバッファから出力された画像信号の、エリア内に於ける最大値、最小値、及び平均値を演算する。即ちフィルタリングする前の信号の濃度情報を演算する。エリア極性検出回路１２ａは、該最大値と平均値との差Ｓ＋（明るい信号を意味する）及び平均値と最小値との差Ｓ−（暗い信号を意味する）を生成する。
【００４２】
エリア内疵有無判定回路１１は、疵個数計数回路７ｄが計数した疵候補数、エリア内疵個数演算回路１０が算出した疵要素の総数、及びエリア極性検出回路１２ａからの最大値と平均値との差Ｓ＋、及び平均値と最小値との差Ｓ−に基づき該エリアを疵ありとするか否かの判定を行なう。
【００４３】
エリア内代表選択回路１２ｂは、エリア極性検出回路１２ａが判定した極性（Ｓ＋≧Ｓ−ならＳ＋；Ｓ-＞Ｓ+ならＳ-）、エリア内濃度情報演算回路８が演算した画像信号の最大値、最小値、平均値、疵個数計数回路７ｄが計数した疵候補数、及びエリア内疵個数演算回路１０が算出した疵画素の総数から、エリア内代表信号の選択、即ち最大値をエリア内代表信号として選択するか、最小値を選択するか、あるいは平均値を選択するか、の選択を行なう。この様に回路１０、１１、１２ｂは信号をエリア単位に圧縮して処理する。エリア内疵有無判定及びエリア内代表信号の選択を表にして示す。
【００４４】
【表２】
0004012366.tif 000003
【００４５】
表中の第1行目では、例えばフィルタ６ａが抽出した疵個数は０（弁別；７ａ、計数；７ｄ）であるが、フィルタ６ａ、６ｂ、６ｃが抽出した疵の論理和を求めたときの疵個数（論理和演算及び個数演算；１０）が１である場合には信号Ａは１となり、エリア内に疵「有」と判定（判定；１１）し、疵「有」とする旨の信号となる。そして極性信号がＳ＋（演算；１２a）である場合にはエリア内疵代表値として信号Ｃは最大値となり、極性信号がＳ−（演算；１２a）である場合には、エリア内疵代表として信号Ｃは最小値を使用する。
【００４６】
上記実施例では、最大値と平均値との差Ｓ＋、及び平均値と最小値との差Ｓ−を直接比較し、エリア内代表信号を決定する例を述べた。しかし、Ｓ＋、Ｓ−の大きさが同じでも疵の有害性が異なることがあるのでＳ＋、Ｓ−を直接比較するのではなく、重みをつけることで、優先性を持たせることもある。例えば、最小値の信号を重みをつけて優先したい場合では、Ｓ＋、Ｓ−の信号値に重み分の差を付けて比較し、最大値、最小値、平均値の選択を行う。
【００４７】
比較信号の選択基準を
ｆ（Ｓ＋、Ｓ−）＝Ｓ＋  −    （Ｓ−  ＋α）
α：オフセット、αは正負をとりうる
ｆ（Ｓ＋、Ｓ−）＞０の時    Ｓ＋
ｆ（Ｓ＋、Ｓ−）≦０の時    Ｓ−
として、重みを加えることで、同じ有害度でも最大値が大きくなる場合、最小値が小さくなる場合と言った、疵の特性に即した代表内代表信号の選択が可能となる。
【００４８】
総疵個数（論理和個数演算；１０）の信号Ａ、疵有無（判定；１１）の信号Ｂ及びエリア内疵代表信号(選択；１２ｂ)の信号Ｃは、疵個数２次元化合成回路１３、疵有無マップ２次元化合成回路１４及び濃淡画像２次元化合成回路１５において、他のカメラ３ｂ、３ｃ、３ｄからの信号と併せて検査対象鋼板１の全幅（ｘ方向）に対応した信号にすると共に、検査対象鋼板１の長さ方向（ｙ方向）に集積してｘｙ方向１画面分の２次元画像を合成する。
【００４９】
図２の（ｂ）は、カメラ３ａ〜３ｄの合成１画面の一例を模擬的に示す。図２の（ｂ）は図２の（ａ）で示したエリアを縮小して表示しており、点線で囲まれた最小１区画が１画素である。画面の横幅（ｘ方向幅）は４分割され、左方から１次元カメラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの順に撮影領域を分担している。例えば１次元カメラ３ａはｘ方向（画面左側から横方向）に２５画素／５エリアを分担し、ｙ方向（縦方向）に８画素／４エリアを分担している。４台のカメラが撮影した１画面の中には、即ち画像圧縮前の撮影画面の中には、例えば図に示す様な線、面、点に相当する画像信号が含まれる。
【００５０】
図２の（ｃ）は、（ｂ）で示した横５、縦２画素の領域が、横１、縦１画素の領域に縮小（圧縮）表示される状態を示す。すなわちエリア内疵個数演算回路１０で１０画素／１エリアから１画素に画像圧縮された状態を合成１画面で示す。図２の（ｂ）で示した線、面、点に相当する画像信号は、図２の（ｃ）では線状の信号は疵と判定されて表示され、面状の信号も疵と判定されて表示されるが、点状の信号は疵とは判定されず表示されていない。
【００５１】
画像フィルタ１６は、空間フィルタであり濃淡画像２次元化合成回路１５からの濃淡の２次元分布より２次元的な疵情報を抽出する。表にｘ方向３個、ｙ方向７個の画像フィルタ係数マトリックスを示す。
【００５２】
【表３】
0004012366.tif 000004
【００５３】
画像フィルタフィルタ１６に入力される濃淡画像２次元化合成回路１５からの注目画素を中心とした濃淡の２次元分布（ｘ方向３個、ｙ方向７個の領域に於ける最大値、最小値、平均値の２次元分布）のｘ方向３個に、表３に示す係数マトリックス１、０、−１を乗算し、これをｙ方向７個について順次行ない、得た２１個の積の総和が注目画素のフィルタ通過値である。これにより大きいが濃度は薄い疵を抽出することが出来る。弁別回路１７は画像フィルタ１６からの正極性、負極性及び無の３値信号を、信号有無の単純２値化し疵候補の有無の判定を行なう。
【００５４】
合成回路１８は、弁別回路１７からの疵候補信号（大疵情報）と疵有無マップ２次元化合成回路１４からの疵有無マップ信号（小疵情報）の合成をＯＲロジックで行ない、疵候補の２次元画像を得る。
【００５５】
疵特徴検出回路１９では、この合成回路１８からの信号と疵個数２次元化合成回路１３からの信号及び濃淡画像２次元化合成回路１５からの信号を基に、疵信号の特徴量を演算する。
【００５６】
図４に疵特徴検出回路１９の処理手順を示す。合成回路１８からの疵有無マップ２次元信号（１；処理手順に対応。以下同様）を、２次元走査（ｘ、ｙ方向）によりラベリング処理し（２）、例えば図に示す様に、ブローブ１、ブローブ２、ブローブ３として検出する（３）。各ブローブの面積を閾値（基準値）で識別し、基準値以下のブローブはノイズとして除去し（４）、疵候補を決定する（５）。例えば図に示す様に、ブローブ３はノイズとして除去する。疵特徴検出回路１９は以下の各パラメータに基づき、疵信号の特微量を演算する。
【００５７】
「形状パラメータ」；幅、長さ、面積、傾き、縦横比
「濃度パラメータ」；平均濃度、最大濃度、最小濃度、濃度の分散
「画素内疵個数パラメータ」；圧縮後の画素（当所の１エリア）内疵個数がｎ個以下の割合（微小な疵）
形状パラメータに基づく疵形状特微量の演算は、決定された各疵候補毎に行なう（６）。濃淡パラメータに基づく疵濃淡特微量の演算は、各疵候補毎に、該疵候補に対応する濃淡画像２次元化信号により行なう（７）。疵個数パラメータに基づく疵個数特微量の演算は、各疵候補毎に、該疵候補に対応する疵個数２次元化信号により行なう（８）。
【００５８】
疵種・有害度判定回路２０は、１画面毎の各疵候補について、上記の疵特微量を用いて疵の名称及び有害の度合を判定する。本実施例に於ける１画面（ｘ方向幅４０００画素、ｙ方向５００画素）は、被検査対象鋼板１のｘ方向幅２０００ｍｍ、ｙ方向長さ５００ｍｍの範囲に相当する。
【００５９】
疵種・有害度判定は、判定パーツ、即ち
「IＦ  ＴＨＥＮ  ルール」
「ツリー状ルール」
「テーブル状ルール」
「ニューラルネットワーク」
等のいずれかを多層状に組み合わせて、あるいはそれらを組み合わせて行なう。
図５に判定パーツの一例を概略で示す。すなわち（ａ）はツリー状ルールの一例を示し、（ｂ）はテーブル状ルールの一例を示し、（ｃ）はニューラルネットワークの一例を示す。
【００６０】
図６に、「ツリー状ルール」を多層状に組み合わせて疵種・有害度判定を実行する一例を示す。疵種判定を多層で繰り返えし、疵種類及び有害度を求めるものである。
【００６１】
図７に、４台の１次元カメラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの撮影画像を１枚の画像に合成する画像合成システムの信号同期に関する部分の構成を示す。カメラコントローラ２２からクロック信号をカメラ３ａ〜３ｄ、シェーディング補正・Ａ／Ｄ変換回路４ａ〜４ｄ、同期回路５ａ〜５ｄ、信号処理回路２１ａ〜２１ｄ（図１にも示す）、及び合成回路１３〜１５に供給する。４台のカメラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、クロック信号に基づき検査対象鋼板１のｘ方向（幅方向）を撮影（走査）を同時に分担して行ない、これを繰返えす。シェーディング補正回路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは各々Ａ／Ｄ変換器を備え、カメラ３ａ〜３ｄからのアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換した後、検査対象鋼板１の幅方向（ｘ方向）の明度差、あるいは１次元ＣＣＤカメラの幅方向感度差等による出力変化を補正する。
【００６２】
移動距離検出器２３は、被検査対象鋼板１が一定距離（例えば１ｍｍ）移動する毎にパルスを発生するエンコーダであり、同期回路５ａ〜５ｄ、信号処理回路２１ａ〜２１ｄ及び合成回路１３〜１５に距離信号ＬＴを供給する。同期回路５ａ〜５ｄは該距離信号ＬＴによりエネイブル（ゲート）信号を作成し、信号処理回路２１ａ〜２１ｄ及び合成回路１３〜１５も同様にゲート信号を作成する。
【００６３】
同期回路５ａはバッファを備え、該バッファはエネイブル期間に入力されたシェーディング補正回路４ａからのデジタル画像信号をメモリする。同期回路５ｂ〜５ｄのバッファも、各々同様にしてエネイブル期間に入力されたシェーディング補正回路４ｂ〜４ｄからのデジタル画像信号をメモリする。カメラ３ａ〜３ｄはクロック信号に基づき走査を繰返すが、エネイブル期間でなければ画像信号は各々のバッファにメモリされない。即ち距離信号ＬＴが供給された時にのみ各画像信号をメモリする。この様にしてメモリされた各カメラ対応の画像信号は、疵個数２次元化合成回路１３、疵有無マップ２次元化合成回路１４及び濃淡画像２次元化合成回路１５において合成し、検査対象鋼板１の全幅（ｘ方向）に対応した信号に一元化すると共に、該信号をｙ方向に積算してｘｙ方向１画面分の２次元画像とする。
【００６４】
以上の様に不要な情報を前処理で集約し必要な情報を残して圧縮するので、検出情報の質の低下を伴うことなく情報量を低減できる。この為オンライン処理によって精度が高い表面疵の検査を高速で処理することが可能であり、検査効率が向上する。加えて、本実施例では濃度情報（中間調）を含む疵情報を提供出来るので検査員の疵検査能力が向上する。
【００６５】
−第２実施例−
図８に本発明の第２実施例による表面疵検出装置の構成を示す。本実施例ではｙ方向に移動する帯状の検査対象鋼板１を、４台のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄにより幅方向（ｘ方向）を４分割して撮影する。検査対象鋼板１の幅方向（ｘ方向）を照明装置２により一様に照明し、この照明光が検査対象鋼板１表面で正反射した方向に上記４台のカメラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの視野を合わせてあるので、各カメラには一様な明るい画像が得られる。
【００６６】
図９は、図８に示す表面疵検出装置の４台のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのタイミングチヤートである。
【００６７】
１次元カメラ３ａ〜３ｄからのアナログ画像信号は、シェーディング補正回路４ａ〜４ｄが備えるＡ／Ｄ変換器によりデジタル変換された後、感度補正される。即ち検査対象鋼板１の幅方向（ｘ方向）の明度差、あるいはＣＣＤカメラの幅方向感度差等による出力変化を補正する。カメラ３ａ〜３ｄは、カメラコントローラ２２から供給される周波数ｆの第１クロック信号に従い検査対象鋼板１を１／４板幅づつ同時に撮影する。カメラ３ａ〜３ｄからの１次元画像信号は、シェーディング補正回路４ａ〜４ｄを介して画像メモリ２４ａ〜２４ｄに１走査線分、画素毎に記憶され、走査毎に記憶内容は書換えられる。
【００６８】
移動距離検出器２３は検査対象鋼板１の一定距離移動（ｙ方向）に対応してパルスを発生するエンコーダであり、読出しタイミング回路２５、同期回路５及び信号処理回路２１ａに距離信号ＬＴを供給する。読出しタイミング回路２５は該距離信号ＬＴによりエネイブル（ゲート）信号を作成し、同期回路５及び信号処理回路２１ａも同様にゲート信号を作成する。
【００６９】
読出しタイミング回路２５は上記エネイブル期間中、カメラコントローラ２２から供給されるカメラ３ａ〜３ｄが撮影に使用した第１クロック信号の周波数ｆを２倍した、周波数２ｆの第２クロック信号を作成し、画像メモリ２４ａ〜２４ｄ及び選択回路２６に供給する。カメラ３ａが撮影し画像メモリ２４ａに記憶されている画像信号（ＣＨ１）とカメラ３ｂが撮影し画像メモリ２４ｂに記憶されている画像信号（ＣＨ２）は、タイミング回路２５から供給される周波数２ｆの第２クロック信号によって読出され、選択回路２６はその順番にＣＨ１、２を統合し、選択回路２６が持つ第１バッファにメモリする。同様に上記エネイブル期間中、画像メモリ２４ｃに記憶されている画像信号（ＣＨ３）とカメラ３ｄが撮影し画像メモリ２４ｄに記憶されている画像信号（ＣＨ４）は、タイミング回路２５から供給される周波数２ｆの第２クロック信号によって読出され、選択回路２６はその順番にＣＨ３、４を統合し、選択回路２６が持つ第２バッファにメモリする。
【００７０】
読出しタイミング回路２５は、カメラコントローラ２２から供給されるカメラ３ａ〜３ｄが撮影に使用した第１クロック信号の周波数ｆを４倍した、周波数４ｆの第３クロック信号を作成し、選択回路２６に供給する。
【００７１】
選択回路２６は上記第１バッファにメモリされているCH1、2統合信号、及び第2バッファにメモリされているCH3、4統合信号を、該周波数４ｆの第３クロック信号で読み出し統合する。即ち画像信号を画像メモリ２４ａ、画像メモリ２４ｂ、画像メモリ２４ｃ、画像メモリ２４ｄの順（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４の順）に読出して統合（１元化）し、同期回路５に供給する。同期回路５に入力される段階で既に４台のカメラ信号が１行のシリアルデータに統合されている。従って信号処理回路は１個（２１ａ）のみであり、また疵個数２次元化回路１３、疵有無マップ２次元化合成回路１４、濃淡画像２次元化合成回路の入力は１個のみであり、これらの回路は各々の入力信号をｙ方向に積算するのみでｘｙ方向１画面分の２次元画像を合成する。上記説明以外の信号処理は、第１実施例と同様であるので説明は省略する。
【００７２】
４台のＣＣＤカメラ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄにより検査対象鋼板１をｘ方向（幅方向）に４分割して同一時期に撮影して画像メモリ２４ａ〜２４ｄに記憶し、これを撮影時の４倍遠のクロック信号で読出し統合（１元化）することにより、恰も一台のカメラで検査対象鋼板１の全幅を撮影した如く信号処理を行なうので、伝送コスト及び信号処理コストを削減出来る。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、オンラインの質劣化が少ない疵情報を提供し、検出信号処理の簡素化及び疵検出装置の低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】図２（ａ）は図１に示す１台の１次元カメラが走査する２本の走査線上の画素及びエリアを示す平面図であり、図２（ｂ）は４台の１次元カメラが撮影する画面の一例を示す平面図であり、図２（ｃ）は図２（ｂ）の信号を処理し圧縮した状態を示す平面図である。
【図３】図１に示すフィルタ６ａ〜６ｃ及び弁別回路７ａ〜７ｃの構成を示すブロック図である。
【図４】疵特徴検出回路１９の処理手順を示すブロック図である。
【図５】疵特徴検出のための判定ツールの一例を示し、図５（ａ）はツリー状ルールを示すブロック図であり、図５（ｂ）はテーブル状ルールを示す図であり、図５（ｃ）はニューラルネットワークを示すブロック図である。
【図６】ツリー状ルールを使用した疵種・有害度判定の一例を示すブロック図である。
【図７】図１に示す４台の１次元カメラの撮影画像を１画面に画像合成処理を行なう部分の回路構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す４台の１次元カメラの撮影画像を１画面に画像合成処理を行なう際のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１：検査対象鋼板
２：照明装置
３ａ〜３ｄ： １次元ＣＣＤカメラ
３ａ１〜３ｄ１：カメラ信号処理回路
４ａ〜４ｄ：シェーディング補正回路（含Ａ／Ｄ変換器）
５：同期回路
６ａ、６ｂ、６ｃ：フィルタ回路
７ ａ、７ｂ、７ｃ：弁別回路
７ｄ：疵個数計数回路
８：エリア内濃度情報演算回路
９：エリア内疵パターン化回路
１０：エリア内疵個数演算回路
１１：エリア内疵有無判定回路
１２ａ：エリア極性検出回路
１２ｂ：エリアデータ選択回路
１３：疵個数２次元化合成回路
１４：疵有無マップ２次元化合成回路
１５：濃淡画像２次元化合成回路
１６：画像フィルタ
１７：弁別回路
１８：合成回路
１９：疵特徴検出回路
２０：疵種、有害度判定回路
２１a〜２１ｄ：信号処理回路（６〜１２を纏めたもの）
２２：カメラコントローラ
２３：移動距離検出器
２４ａ〜２５ｄ：メモリ
２６：選択回路
【図１】
0004012366.tif 000005
【図２】
0004012366.tif 000006
【図３】
0004012366.tif 000007
【図４】
0004012366.tif 000008
【図５】
0004012366.tif 000009
【図６】
0004012366.tif 000010
【図７】
0004012366.tif 000011
【図８】
0004012366.tif 000012
【図９】
0004012366.tif 000013