(57)【要約】【課題】外観検査における欠陥の過検出を抑制する。【解決手段】撮像画像８１１の画素値と、撮像画像に対し、膨張・収縮処理または収縮・膨張処理を施して得られる画像８１１ｆの画素値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて欠陥候補領域（比較画像８１１ｇにおける領域７１２ｇ、７２１ｇ）を検出し、参照画像８１２についても同様にマスク領域（比較画像８１２ｇにおける領域７１２ｇ、７２１ｇ）を検出し、欠陥候補領域のうち、マスク領域と重なる領域を、欠陥候補から除外したうえで、前記欠陥候補領域（画像８２２における領域７２１ｈ）に基づいて前記撮像画像における欠陥の存在を取得する欠陥取得部を備える、欠陥検出装置を提案する。これにより、外観検査において、撮像画像８１１に含まれる欠陥ではない凹凸部分（部分７１２、７２２）に起因する過検出が抑制される。【選択図】図２１
2017166957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の表面の欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
対象物を撮像して撮像画像を取得する撮像部と、
前記撮像画像に対応する参照画像を記憶する記憶部と、
前記撮像画像の各画素の値と、前記撮像画像に対し、膨張処理および収縮処理のうち一方処理を施し、さらに膨張処理および収縮処理のうち前記一方処理とは異なる他方処理を施して得られる画像の前記撮像画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、欠陥候補領域を検出し、前記参照画像の各画素の値と、前記参照画像に対し、前記一方処理を施し、さらに前記他方処理を施して得られる画像の前記参照画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、マスク領域を検出し、前記欠陥候補領域のうち、前記マスク領域と重なる領域を、欠陥候補から除外したうえで、前記欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における欠陥の存在を取得する欠陥取得部と、
を備える、欠陥検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の欠陥検出装置であって、
欠陥取得部は、前記撮像画像における第１欠陥および当該第１欠陥とは異なる第２欠陥の存在を取得し、
前記撮像画像の各画素の値と、前記撮像画像に対し、膨張処理を施した後に収縮処理を施して得られる画像の前記撮像画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、第１欠陥候補領域を検出し、前記参照画像の各画素の値と、前記参照画像に対し、膨張処理を施した後に収縮処理を施して得られる画像の前記参照画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、第１マスク領域を検出し、前記第１欠陥候補領域のうち、前記第１マスク領域と重なる領域を、第１欠陥候補から除外したうえで、前記第１欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における第１欠陥の存在を取得する第１欠陥取得部と、
前記撮像画像の各画素の値と、前記撮像画像に対し、収縮処理を施した後に膨張処理を施して得られる画像の前記撮像画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、第２欠陥候補領域を検出し、前記参照画像の各画素の値と、前記参照画像に対し、収縮処理を施した後に膨張処理を施して得られる画像の前記参照画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、第２マスク領域を検出し、前記第２欠陥候補領域のうち、前記第２マスク領域と重なる領域を、第２欠陥候補から除外したうえで、前記第２欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における第２欠陥の存在を取得する第２欠陥取得部と、
を有することを特徴とする、欠陥検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の欠陥検出装置であって、
前記第１欠陥取得部は、前記撮像画像と前記参照画像との位置合わせを行った後に、これらの画像の差分画像に基づいて前記参照画像に対して前記撮像画像の方が暗い領域を第３欠陥候補領域として取得し、前記第１欠陥候補領域のうち、前記第３欠陥候補領域と重ならない領域を、第１欠陥候補から除外したうえで、前記第１欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における第１欠陥の存在を取得し、
前記第２欠陥取得部は、前記撮像画像と前記参照画像との位置合わせを行った後に、これらの画像の差分画像に基づいて前記参照画像に対して前記撮像画像の方が明るい領域を第４欠陥候補領域として取得し、前記第２欠陥候補領域のうち、前記第４欠陥候補領域と重ならない領域を、第２欠陥候補から除外したうえで、前記第２欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における第２欠陥の存在を取得する、
ことを特徴とする、欠陥検出装置。
【請求項４】
対象物の表面の欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
ａ）撮像部にて対象物を撮像して撮像画像を取得する撮像工程と、
ｂ）前記撮像画像の各画素の値と、前記撮像画像に対し、膨張処理および収縮処理のうち一方処理を施し、さらに膨張処理および収縮処理のうち前記一方処理とは異なる他方処理を施して得られる画像の前記撮像画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、欠陥候補領域を検出する欠陥候補領域検出工程と、
ｃ）前記撮像画像に対応する参照画像が準備されており、前記参照画像の各画素の値と、前記参照画像に対し、前記一方処理を施し、さらに前記他方処理を施して得られる画像の前記参照画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、マスク領域を検出するマスク領域検出工程と、
ｄ）前記欠陥候補領域のうち、前記マスク領域と重なる領域を、欠陥候補から除外したうえで、前記欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における欠陥の存在を取得する欠陥候補除外工程と、
を備える、欠陥検出方法。
【請求項５】
コンピュータに、対象物の表面の対象領域の複数の画像から前記対象領域における欠陥を検出させるプログラムであって、前記プログラムの前記コンピュータによる実行は、前記プログラムに、
ａ）前記対象領域を撮像して取得される撮像画像および対応する参照画像を準備する工程と、
ｂ）前記撮像画像の各画素の値と、前記撮像画像に対し、膨張処理および収縮処理のうち一方処理を施し、さらに膨張処理および収縮処理のうち前記一方処理とは異なる他方処理を施して得られる画像の前記撮像画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、欠陥候補領域を検出する欠陥候補領域検出工程と、
ｃ）前記撮像画像に対応する参照画像が準備されており、前記参照画像の各画素の値と、前記参照画像に対し、前記一方処理を施し、さらに前記他方処理を施して得られる画像の前記参照画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、マスク領域を検出するマスク領域検出工程と、
ｄ）前記欠陥候補領域のうち、前記マスク領域と重なる領域を、欠陥候補から除外したうえで、前記欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における欠陥の存在を取得する欠陥候補除外工程と、
を実行させる、ことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の表面の欠陥を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の駆動部に用いられる金属部品は、鍛造または鋳造により製造される。金属部品の製造後には、得られた金属部品に傷等の欠陥が無いかどうかを調べる、いわゆる外観検査が行われる。このような金属部品の外観検査は、従来、作業者の目視により行われていた。しかしながら、作業者の目視に依存すると、複数の作業者間で、検査にかかる時間や検査結果にばらつきが生じる。また、同一の作業者であっても、体調不良や集中力の低下により、検査に時間がかかったり、欠陥の見落としが発生したりするおそれがある。このため、金属部品の外観検査を、自動かつ高速に行うことができる装置の開発が求められている。
【０００３】
ここで、従来より、対象物に光を照射して撮像し、撮像画像に基づいて対象物の外観を検査する装置が利用されている。特に、撮像画像について、膨張収縮処理を施す前後の画像で差分処理を行って、欠陥候補を抽出する技術（いわゆる自己比較技術）が公知である。
【０００４】
例えば、特許文献１の電子部品の外観を検査する外観検査装置では、撮像画像を二値化処理したあと、膨張処理と収縮処理を行ってサイズの小さな欠陥を消失させた収縮画像を生成し、これと撮像画像との差分をとることでサイズの小さな欠陥を抽出している。また、特許文献１では、撮像画像と基準画像との差分処理により、サイズの大きな欠陥の抽出も併せて行い、差分画像のうち１つでもＮＧ（欠陥）であると判定すれば、撮像画像は欠陥であるとする判定結果を出力することが記載されている（段落００６１−００７４、図５、図６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１３７９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような自己比較による検査は、検査の基準となる画像（以下、「参照画像」という）の準備を要さず、撮像画像のみから、撮像画像に存在する各種の欠陥を抽出することができる。しかしながら、撮像画像に含まれる対象物の表面のうち、欠陥ではない細いラインや細かい凹凸も欠陥として検出するため、過検出の抑制が必要とされる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、自己比較により抽出された欠陥候補から実際には欠陥に相当しないもの（偽欠陥）を高い精度にて除くことにより、欠陥の過検出を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するための本願の第１発明は、対象物の表面の欠陥を検出する欠陥検出装置であって、対象物を撮像して撮像画像を取得する撮像部と、前記撮像画像に対応する参照画像を記憶する記憶部と、前記撮像画像の各画素の値と、前記撮像画像に対し、膨張処理および収縮処理のうち一方処理を施し、さらに膨張処理および収縮処理のうち前記一方処理とは異なる他方処理を施して得られる画像の前記撮像画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、欠陥候補領域を検出し、前記参照画像の各画素の値と、前記参照画像に対し、前記一方処理を施し、さらに前記他方処理を施して得られる画像の前記参照画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、マスク領域を検出し、前記欠陥候補領域のうち、前記マスク領域と重なる領域を、欠陥候補から除外したうえで、前記欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における欠陥の存在を取得する欠陥取得部とを備える。
【０００９】
第１発明によれば、撮像画像の自己比較により検出された欠陥候補のうち、参照画像の自己比較結果と重なるものを、欠陥候補から除外することができ、その結果、撮像画像に含まれる欠陥ではないものの周囲よりも明るい部分または暗い部分を欠陥候補から除去して過検出を抑制することができる。
【００１０】
本願の第２発明は、第１発明の欠陥検出装置であって、欠陥取得部は、前記撮像画像における第１欠陥および当該第１欠陥とは異なる第２欠陥の存在を取得し、前記撮像画像の各画素の値と、前記撮像画像に対し、膨張処理を施した後に収縮処理を施して得られる画像の前記撮像画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、第１欠陥候補領域を検出し、前記参照画像の各画素の値と、前記参照画像に対し、膨張処理を施した後に収縮処理を施して得られる画像の前記参照画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、第１マスク領域を検出し、前記第１欠陥候補領域のうち、前記第１マスク領域と重なる領域を、第１欠陥候補から除外したうえで、前記第１欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における第１欠陥の存在を取得する第１欠陥取得部と、前記撮像画像の各画素の値と、前記撮像画像に対し、収縮処理を施した後に膨張処理を施して得られる画像の前記撮像画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、第２欠陥候補領域を検出し、前記参照画像の各画素の値と、前記参照画像に対し、収縮処理を施した後に膨張処理を施して得られる画像の前記参照画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、第２マスク領域を検出し、前記第２欠陥候補領域のうち、前記第２マスク領域と重なる領域を、第２欠陥候補から除外したうえで、前記第２欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における第２欠陥の存在を取得する第２欠陥取得部とを有することを特徴とする。
【００１１】
第２発明によれば、欠陥取得部は、膨張処理および収縮処理の順序を換えることで、第１欠陥および当該第１欠陥とは異なる第２欠陥、すなわち異なる種類の欠陥を取得することができる。これにより、撮像画像に含まれる欠陥の検出漏れをより確実に防止することができる。
【００１２】
本願の第３発明は、第２発明の欠陥検出装置であって、前記第１欠陥取得部は、前記撮像画像と前記参照画像との位置合わせを行った後に、これらの画像の差分画像に基づいて前記参照画像に対して前記撮像画像の方が暗い領域を第３欠陥候補領域として取得し、前記第１欠陥候補領域のうち、前記第３欠陥候補領域と重ならない領域を、第１欠陥候補から除外したうえで、前記第１欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における第１欠陥の存在を取得し、前記第２欠陥取得部は、前記撮像画像と前記参照画像との位置合わせを行った後に、これらの画像の差分画像に基づいて前記参照画像に対して前記撮像画像の方が明るい領域を第４欠陥候補領域として取得し、前記第２欠陥候補領域のうち、前記第４欠陥候補領域と重ならない領域を、第２欠陥候補から除外したうえで、前記第２欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における第２欠陥の存在を取得することを特徴とする。
【００１３】
第３発明によれば、いわゆる自己比較により検出された欠陥候補のうち、撮像画像と参照画像との差分画像により検出された欠陥候補（いわゆる他者比較により検出された欠陥候補）と重ならない領域を、欠陥候補から除外することで、より確実に過検出を抑制することができる。
【００１４】
上記の課題を解決するための本願の第４発明は、対象物の表面の欠陥を検出する欠陥検出方法であって、ａ）撮像部にて対象物を撮像して撮像画像を取得する撮像工程と、ｂ）前記撮像画像の各画素の値と、前記撮像画像に対し、膨張処理および収縮処理のうち一方処理を施し、さらに膨張処理および収縮処理のうち前記一方処理とは異なる他方処理を施して得られる画像の前記撮像画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、欠陥候補領域を検出する欠陥候補領域検出工程と、ｃ）前記撮像画像に対応する参照画像が準備されており、前記参照画像の各画素の値と、前記参照画像に対し、前記一方処理を施し、さらに前記他方処理を施して得られる画像の前記参照画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、マスク領域を検出するマスク領域検出工程と、ｄ）前記欠陥候補領域のうち、前記マスク領域と重なる領域を、欠陥候補から除外したうえで、前記欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における欠陥の存在を取得する欠陥候補除外工程とを備える。
【００１５】
第４発明によれば、撮像画像の自己比較により検出された欠陥候補のうち、参照画像の自己比較結果と重なる領域を、欠陥候補から除外することができ、その結果、撮像画像に含まれる欠陥ではないものの周囲よりも明るい部分または暗い部分を欠陥候補から除去して過検出を抑制することができる。
【００１６】
上記の課題を解決するための本願の第５発明は、コンピュータに、対象物の表面の対象領域の複数の画像から前記対象領域における欠陥を検出させるプログラムであって、前記プログラムの前記コンピュータによる実行は、前記プログラムに、ａ）前記対象領域を撮像して取得される撮像画像および対応する参照画像を準備する工程と、ｂ）前記撮像画像の各画素の値と、前記撮像画像に対し、膨張処理および収縮処理のうち一方処理を施し、さらに膨張処理および収縮処理のうち前記一方処理とは異なる他方処理を施して得られる画像の前記撮像画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、欠陥候補領域を検出する欠陥候補領域検出工程と、ｃ）前記撮像画像に対応する参照画像が準備されており、前記参照画像の各画素の値と、前記参照画像に対し、前記一方処理を施し、さらに前記他方処理を施して得られる画像の前記参照画像に対応する画素の値と、の差または比の少なくとも一方に基づいて、マスク領域を検出するマスク領域検出工程と、ｄ）前記欠陥候補領域のうち、前記マスク領域と重なる領域を、欠陥候補から除外したうえで、前記欠陥候補領域に基づいて前記撮像画像における欠陥の存在を取得する欠陥候補除外工程とを実行させる。
【００１７】
第５発明のプログラムをコンピュータにインストールすることによって、撮像画像の自己比較により検出された欠陥候補のうち、参照画像の自己比較結果と重なる領域を、欠陥候補から除外する欠陥検出装置を得ることができ、その結果、撮像画像に含まれる欠陥ではないものの周囲よりも明るい部分または暗い部分を欠陥候補から除去して過検出を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、欠陥の過検出を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】欠陥検出装置の構成を示す図である。
【図２】欠陥検出装置の本体を示す平面図である。
【図３】コンピュータの構成を示す図である。
【図４】コンピュータが実現する機能構成を示すブロック図である。
【図５】第１欠陥取得部の構成を示す図である。
【図６】第１欠陥候補取得部の構成を示す図である。
【図７】第３欠陥候補取得部の構成を示す図である。
【図８】図５における欠陥候補限定部の構成を示す図である。
【図９】第２欠陥取得部の構成を示す図である。
【図１０】第２欠陥候補取得部の構成を示す図である。
【図１１】第４欠陥候補取得部の構成を示す図である。
【図１２】図９における欠陥候補限定部の構成を示す図である。
【図１３】欠陥検出装置の動作の流れを示す図である。
【図１４】図１３における第１欠陥取得工程の流れを示す図である。
【図１５】図１３における第２欠陥取得工程の流れを示す図である。
【図１６】図１４における第１欠陥候補取得工程の流れを示す図である。
【図１７】図１５における第２欠陥候補取得工程の流れを示す図である。
【図１８】図１６の処理内容を説明するための画像例である。
【図１９】図１４の第３欠陥候補取得工程の処理内容を説明するための画像例である。
【図２０】図１４の欠陥候補限定工程の処理内容を説明するための画像例である。
【図２１】図１７の処理内容を説明するための画像例である。
【図２２】図１５の第４欠陥候補取得工程の処理内容を説明するための画像例である。
【図２３】図１５の欠陥候補限定工程の処理内容を説明するための画像例である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る欠陥検出装置１の構成を示す図である。図２は、欠陥検出装置１の本体１１を示す平面図である。欠陥検出装置１は、鏡面でない表面を有する立体的な対象物９の外観を検査する装置であり、対象物９の表面の欠陥を検出する。
【００２１】
＜検査の対象物について＞
対象物９は、例えば、鍛造や鋳造により形成された金属部品である。対象物９の表面は微小な凹凸を有する梨地状、すなわち、艶消し状態である。換言すれば、対象物９の表面は、光を乱反射しつつ、光沢を有する。対象物９の表面の光沢度は、好ましくは、約２０〜約６０である。光沢度とは、正反射光の割合や、拡散反射光の方向分布等に注目して、物体表面の光沢の程度を一次元的に表す指標である。光沢度は、ＪＩＳ等の工業規格の光沢度測定方法に準拠した光沢計を利用して測定される。
【００２２】
対象物９の表面は、サンドブラストや、スチールショットブラスト等、所定の投射材を用いたショットブラストにより処理され、上下面と側面との境界部やエッジにおける角部や成形時のバリが除去された形状（いわゆる、Ｒ形状）となっている。対象物９は、例えば、自在継手に用いられる各種部品であり、例えば車両、航空機または発電機の駆動部分に用いられる金属部品である。
【００２３】
対象物９の表面における欠陥とは、理想的な形状に対して凹状または凸状となっている部位である。欠陥は、例えば、打痕、傷、加工不良等である。欠陥は、表面に付着している異物であってもよい。
【００２４】
＜欠陥検出装置の構成＞
図１に示すように、欠陥検出装置１は、本体１１と、コンピュータ１２とを備える。本体１１は、保持部２と、複数の撮像部３（図１では、符号３ａ，３ｂ，３ｃを付すが、これらを区別しない場合は符合３を付す。）と、光照射部４とを備える。対象物９は保持部２に保持される。本体１１には、外部の光が保持部２上に到達することを防止する図示省略の遮光カバーが設けられ、保持部２、撮像部３および光照射部４は、遮光カバー内に設けられる。
【００２５】
対象物９の全表面を自動で検査する場合は、もう１つの本体１１が設けられる。そして、２つの本体１１の間に対象物９の上下を反転して対象物９を搬送する機構が設けられる。
【００２６】
図１および図２に示すように、複数の撮像部３には、１個の上方撮像部３ａと、８個の斜方撮像部３ｂと、８個の側方撮像部３ｃとが含まれる。上方撮像部３ａは、保持部２の上方に配置される。上方撮像部３ａにより保持部２上の対象物９を真上から撮像した画像が取得可能である。
【００２７】
図２に示すように、上側から下方を向いて本体１１を見た場合に（すなわち、本体１１を平面視した場合に）、８個の斜方撮像部３ｂは保持部２の周囲に配置される。８個の斜方撮像部３ｂは、保持部２の中心を通り、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする周方向に４５°の角度間隔（角度ピッチ）にて配列される。図１に示すように、各斜方撮像部３ｂの光軸Ｋ２と中心軸Ｊ１とを含む面において、光軸Ｋ２と中心軸Ｊ１とがなす角度θ２は、およそ４５°である。各斜方撮像部３ｂにより保持部２上の対象物９を斜め上から撮像した画像が取得可能である。対象物９を斜め上から撮像するのであれば、角度θ２は４５°には限定されず、好ましくは、１５〜７５°の範囲で任意に設定されてよい。
【００２８】
本体１１を平面視した場合に、８個の側方撮像部３ｃも、８個の斜方撮像部３ｂと同様に保持部２の周囲に配置される。８個の側方撮像部３ｃは、周方向に４５°の角度間隔にて配列される。各側方撮像部３ｃの光軸Ｋ３と中心軸Ｊ１とを含む面において、光軸Ｋ３と中心軸Ｊ１とがなす角度θ３は、およそ９０°である。各側方撮像部３ｃにより保持部２上の対象物９を横から撮像した画像が取得可能である。
【００２９】
上方撮像部３ａ、斜方撮像部３ｂおよび側方撮像部３ｃは、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の２次元イメージセンサを有し、多階調の画像が取得される。上方撮像部３ａ、斜方撮像部３ｂおよび側方撮像部３ｃは、図示省略の支持部により支持される。
【００３０】
光照射部４は、１個の上方光源部４ａと、８個の斜方光源部４ｂと、８個の側方光源部４ｃとを含む。上方光源部４ａは上方撮像部３ａに隣接する。上方光源部４ａでは、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）が中心軸Ｊ１に垂直に、すなわち、水平に配列される。上方光源部４ａにより保持部２上の対象物９に対してほぼ真上から光が照射される。
【００３１】
本体１１を平面視した場合に、８個の斜方光源部４ｂは保持部２の周囲に配置される。斜方光源部４ｂはそれぞれ斜方撮像部３ｂに隣接する。８個の斜方光源部４ｂは、周方向に４５°の角度間隔にて配列される。各斜方光源部４ｂでは、複数のＬＥＤが光軸Ｋ２にほぼ垂直に配列される。各斜方光源部４ｂでは、保持部２上の対象物９に対して斜め上から光が照射可能である。
【００３２】
本体１１を平面視した場合に、８個の側方光源部４ｃは保持部２の周囲に配置される。側方光源部４ｃはそれぞれ側方撮像部３ｃに隣接する。８個の側方光源部４ｃは、周方向に４５°の角度間隔にて配列される。各側方光源部４ｃでは、複数のＬＥＤが光軸Ｋ３にほぼ垂直に、かつ、水平方向に配列される。そのため、平面視では８個の側方光源部４ｃは略八角形をなす。各側方光源部４ｃでは、保持部２上の対象物９に対して横から光が照射可能である。上方光源部４ａ、斜方光源部４ｂおよび側方光源部４ｃでは、ＬＥＤ以外の種類の光源が用いられてよい。本実施の形態では光の色は白であるが、光の色や波長帯は様々に変更されてよい。光照射部４により、対象物９に様々な方向から拡散光を照射することができる。以下、特定の少なくとも１つの光源部から光が照射されて対象物９が偏った光で照明される各状態を「照明状態」と呼ぶ。光照射部４は、互いに異なる複数の偏った照明状態にて、対象物９に光を照射することができる。
【００３３】
図３はコンピュータ１２の構成を示す図である。コンピュータ１２は各種演算処理を行うＣＰＵ１２１、基本プログラムを記憶するＲＯＭ１２２および各種情報を記憶するＲＡＭ１２３を含む一般的なコンピュータシステムの構成となっている。コンピュータ１２は、情報記憶を行う固定ディスク１２４、画像等の各種情報の表示を行うディスプレイ１２５、操作者からの入力を受け付けるキーボード１２６ａおよびマウス１２６ｂ（以下、「入力部１２６」と総称する。）、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体８から情報の読み取りを行う読取装置１２７、並びに、欠陥検出装置１の他の構成との間で信号を送受信する通信部１２８をさらに含む。
【００３４】
コンピュータ１２では、事前に読取装置１２７を介して記録媒体８からプログラム８０が読み出されて固定ディスク１２４に記憶されている。ＣＰＵ１２１は、プログラム８０に従ってＲＡＭ１２３や固定ディスク１２４を利用しつつ演算処理を実行する。ＣＰＵ１２１は、コンピュータ１２において演算部として機能する。ＣＰＵ１２１以外に演算部として機能する他の構成が採用されてもよい。
【００３５】
図４は、コンピュータ１２がプログラム８０に従って演算処理を実行することにより実現される機能を示す図である。図４において、撮像制御部５１と、欠陥取得部５２と、記憶部５３とが、コンピュータ１２が実現する機能に相当する。これらの機能の全部または一部は専用の電気回路により実現されてもよい。また、複数のコンピュータによりこれらの機能が実現されてもよい。
【００３６】
撮像制御部５１は、撮像部３と、光照射部４とを制御し、対象物９の画像（正確には、画像を示すデータ）を取得する。画像データは記憶部５３に保存される。図４では、撮像部３を１つのブロックにて示しているが、実際には、上方撮像部３ａ、斜方撮像部３ｂおよび側方撮像部３ｃが撮像制御部５１に接続される。
【００３７】
後述するように、撮像制御部５１が光照射部４の各光源部を制御して照明状態を変化させる毎に、１７台の撮像部３の少なくとも１つにて画像のデータが取得される。以下、撮像により取得される画像を「撮像画像」と呼び、そのデータを「撮像画像データ」と呼ぶ。撮像画像データ９１１は、記憶部５３に保存される。記憶部５３には、各照明状態での理想的な対象物９の画像のデータが、参照画像データ９１２として保存されている。すなわち、各撮像部３の各照明状態に対応する理想的な画像データが、参照画像データ９１２として記憶部５３に準備されている。
【００３８】
光照射部４による光の照明状態とは、特定の照射方向から対象物９に光が照射される状態を指す。照射方向は厳密に定められるものではなく、およその光の照射方向を意味する。照射方向は、光がその方向からのみ照射される場合の平行光であることを限定するものでもない。光がある方向から照射されることは、その方向から偏って照射されることを意味する。また、１回の撮影における光の照射方向の数は１つには限定されない。例えば、互いに離れた複数の光源部から同時に光が照射されてもよい。
【００３９】
欠陥取得部５２は、第１欠陥取得部５２１と、第２欠陥取得部５２２とを含む。なお、「第１欠陥」は、本実施形態においては画像中に暗く現れる欠陥、すなわち「暗欠陥」を意味する。「第２欠陥」は、本実施形態においては画像中に明るく現れる欠陥、すなわち「明欠陥」を意味する。
【００４０】
以下、第１欠陥取得部５２１の各種構成について、図５から図８を参照しつつ、説明する。
【００４１】
図５は、第１欠陥取得部５２１の構成を示す図である。第１欠陥取得部５２１は、第１欠陥候補取得部５４１と、第３欠陥候補取得部５５１と、欠陥候補限定部５８１とを含む。入力される撮像画像データ９１１および参照画像データ９１２に基づいて、第１欠陥取得部５２１が処理を行うことで、第１欠陥領域を示す画像データである第１欠陥データ９３１が取得される。第１欠陥領域は、撮像画像において参照画像に対して暗い領域のうち、後述する各種処理によってノイズ（撮像画像において、本来は第１欠陥ではない領域であって、後述する第１欠陥候補領域として検出した領域）を除去した領域である。
【００４２】
図６は、第１欠陥候補取得部５４１の構成を示す図である。第１欠陥候補取得部５４１は、２つのフィルタ処理部５４２と、プリアライメント部５４３と、膨張処理部５４４と、収縮処理部５４５と、比較部５４６と、２値化部５４７と、面積フィルタ部５４８とを含む。入力される撮像画像データ９１１および参照画像データ９１２に基づいて、第１欠陥候補取得部５４１が処理を行うことで、第１欠陥候補領域を示す画像データである第１欠陥候補データ９２１が取得される。第１欠陥候補領域は、撮像画像において参照画像に対して暗い領域である。
【００４３】
図７は、第３欠陥候補取得部５５１の構成を示す図である。第３欠陥候補取得部５５１は、２つのフィルタ処理部５５２と、プリアライメント部５５３と、ゆすらせ比較部５５４と、２値化部５５５と、面積フィルタ部５５６とを含む。入力される撮像画像データ９１１および参照画像データ９１２に基づいて、第３欠陥候補取得部５５１が処理を行うことで、第３欠陥候補領域を示す画像データである第３欠陥候補データ９２３が取得される。第３欠陥候補領域は、撮像画像において参照画像に対して暗い領域である。後述するように、第３欠陥候補領域を取得する手法は、第１欠陥候補領域を取得する手法とは異なる。
【００４４】
図８は、欠陥候補限定部５８１の構成を示す図である。欠陥候補限定部５８１は、２個以上の論理積演算部５８２，５８３と、領域選択部５８４とを含む。入力される第１欠陥候補データ９２１および第３欠陥候補データ９２３に基づいて、欠陥候補限定部５８１が処理を行うことで、第１欠陥データ９３１が取得される。
【００４５】
次に、第２欠陥取得部５２２の各種構成について、図９から図１２を参照しつつ、説明する。
【００４６】
図９は、第２欠陥取得部５２２の構成を示す図である。第２欠陥取得部５２２は、第２欠陥候補取得部５６１と、第４欠陥候補取得部５７１と、欠陥候補限定部５９１とを含む。入力される撮像画像データ９１１および参照画像データ９１２に基づいて、第２欠陥取得部５２２が処理を行うことで、第２欠陥領域を示す画像データである第２欠陥データ９３２が取得される。第２欠陥領域は、撮像画像において参照画像に対して明るい領域のうち、後述する各種処理によってノイズ（撮像画像において、本来は第２欠陥ではない領域であって、後述する第２欠陥候補領域として検出した領域）を除去した領域である。
【００４７】
図１０は、第２欠陥候補取得部５６１の構成を示す図である。第２欠陥候補取得部５６１は、２つのフィルタ処理部５６２と、プリアライメント部５６３と、収縮処理部５６４と、膨張処理部５６５と、比較部５６６と、２値化部５６７と、面積フィルタ部５６８とを含む。入力される撮像画像データ９１１および参照画像データ９１２に基づいて、第２欠陥候補取得部５６１が処理を行うことで、第２欠陥候補領域を示す画像データである第２欠陥候補データ９２２が取得される。第２欠陥候補領域は、撮像画像において参照画像に対して明るい領域である。
【００４８】
図１１は、第４欠陥候補取得部５７１の構成を示す図である。第４欠陥候補取得部５７１は、２つのフィルタ処理部５７２と、プリアライメント部５７３と、ゆすらせ比較部５７４と、２値化部５７５と、面積フィルタ部５７６とを含む。入力される撮像画像データ９１１および参照画像データ９１２に基づいて、第４欠陥候補取得部５７１が処理を行うことで、第４欠陥候補領域を示す画像データである第４欠陥候補データ９２４が取得される。第４欠陥候補領域は、撮像画像において参照画像に対して明るい領域である。後述するように、第４欠陥候補領域を取得する手法は、第２欠陥候補領域を取得する手法とは異なる。
【００４９】
図１２は、欠陥候補限定部５９１の構成を示す図である。欠陥候補限定部５９１は、２個以上の論理積演算部５９２，５９３と、領域選択部５９４とを含む。入力される第２欠陥候補データ９２２および第４欠陥候補データ９２４に基づいて、欠陥候補限定部５９１が処理を行うことで、第２欠陥データ９３２が取得される。
【００５０】
ここで、高速に処理を行う場合は、多数の第１欠陥候補取得部５４１および第３欠陥候補取得部５５１が第１欠陥取得部５２１に設けられ、また、多数の第２欠陥候補取得部５６１および第４欠陥候補取得部５７１が第２欠陥取得部５２２に設けられ、複数の撮像画像に対して処理が並行して行われる。
【００５１】
＜欠陥検出装置の動作＞
図１３は、欠陥検出装置１の動作の流れを示す図である。まず、保持部２上に検査対象となる対象物９が保持される。保持部２には、例えば、位置合わせ用の当接部が設けられており、対象物９の予め定められた部位と当接部とが接することにより、所定位置に対象物９が所定の向きにて配置される。保持部２は、位置決めピンを設けたステージであってもよい。
【００５２】
次に、撮像制御部５１が、点灯する光源部を変更することにより照明状態を変更しながら、選択された撮像部３にて撮像が行われる（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。すなわち、撮像制御部５１が光照射部４に対し点灯命令を出し、選択された光照射部４が点灯する光照射工程（ステップＳ１１）と、光照射部４の点灯中に、撮像制御部５１により選択された撮像部３にて対象物９の撮像を行い、撮像画像を取得する撮像工程（ステップＳ１２）と、撮像工程後に、撮像制御部５１が、次の撮像を行うか否かを判断する撮像継続判断工程（ステップＳ１３）とを実行する。
【００５３】
具体的には、１つの側方撮像部３ｃが選択され、当該側方撮像部３ｃを中央として水平方向に連続する５個の側方光源部４ｃの１つが順に選択されて点灯し、点灯毎に側方撮像部３ｃが画像を取得する。上記動作が側方撮像部３ｃを変更しつつ繰り返される。実際には、各照明状態で複数の側方撮像部３ｃにて撮像を行うことにより、動作時間の短縮が図られる。さらに、全ての側方光源部４ｃを点灯して全ての側方撮像部３ｃにて撮像が行われる。これにより、各側方撮像部３ｃにて６枚の画像が取得される。
【００５４】
斜方撮像部３ｂの場合は、１つの斜方撮像部３ｂが選択され、８個の斜方光源部４ｂの１つが順に選択されて点灯し、点灯毎に斜方撮像部３ｂが画像を取得する。上記動作が斜方撮像部３ｂを変更しつつ繰り返される。実際には、各照明状態で全ての斜方撮像部３ｂにて撮像を行うことにより、動作時間の短縮が図られる。さらに、全ての斜方光源部４ｂを点灯して全ての斜方撮像部３ｂにて撮像が行われる。上方光源部４ａのみが点灯した状態でも全ての斜方撮像部３ｂにて撮像が行われる。これにより、各斜方撮像部３ｂにて１０枚の画像が取得される。
【００５５】
上方撮像部３ａの場合は、斜方撮像部３ｂと同様に照明状態が変更されて１０枚の画像が取得される。実際の動作では、斜方撮像部３ｂの撮像時に上方撮像部３ａにて撮像を行うことにより、動作時間の短縮が図られる。
【００５６】
撮像された画像のデータは、撮像画像データ９１１として記憶部５３に記憶される。記憶部５３には、既述のように、各撮像画像に対応する参照画像のデータが参照画像データ９１２として準備されている。参照画像は、撮像画像と同様の照明状態下での欠陥検査の基準として抽出された対象物９（いわゆる、良品）を示す。参照画像データ９１２は、欠陥の存在しない対象物９を撮像することにより取得されてもよく、多数の対象物９の画像の平均画像のデータとして取得されてもよい。
【００５７】
撮像制御部５１が予定する全ての撮像工程が終了すると、次に、欠陥取得部５２が、第１欠陥取得工程（ステップＳ１４）および第２欠陥取得工程（ステップＳ１５）を実行する。第１欠陥取得工程Ｓ１４は、撮像画像に含まれる第１欠陥を取得する工程である。第２欠陥取得工程Ｓ１５は、撮像画像に含まれる第２欠陥を取得する工程である。第１欠陥取得工程Ｓ１４および第２欠陥取得工程Ｓ１５は、本実施形態においては、欠陥取得部５２において並行して実行されるが、本発明の実施に関してはこれに限られず、第１欠陥取得工程Ｓ１４が第２欠陥取得工程Ｓ１５よりも先に実行されても良いし、その逆順であっても良い。
【００５８】
以下、表現を簡素化するために、画像データに対する処理を、単に画像に対する処理として表現する場合がある。また、１つの撮像部３に注目した処理のみを説明する。他の撮像部３に対しても同様の処理が行われる。欠陥検出装置１では、第１欠陥（暗欠陥）の存在と第２欠陥（明欠陥）の存在とを検出することができるが、以下の説明では、第１欠陥に注目して説明し、第２欠陥の検出処理において第１欠陥の検出処理と共通する点については説明を適宜省略する。
【００５９】
図１４は、第１欠陥取得工程Ｓ１４の詳細を示す図である。第１欠陥取得工程Ｓ１４は、第１欠陥候補取得工程Ｓ１４１と、第３欠陥候補取得工程Ｓ１４２と、欠陥候補限定工程Ｓ１４３とを含む。
【００６０】
図１５は、第２欠陥取得工程Ｓ１５の詳細を示す図である。第２欠陥取得工程Ｓ１５は、第２欠陥候補取得工程Ｓ１５１と、第４欠陥候補取得工程Ｓ１５２と、欠陥候補限定工程Ｓ１５３とを含む。
【００６１】
図１６は、第１欠陥候補取得工程Ｓ１４１の詳細を示す図である。第１欠陥候補取得工程Ｓ１４１は、第１欠陥候補領域を検出する第１欠陥候補領域検出工程Ｓ１４１１と、第１マスク領域を検出する第１マスク領域検出工程Ｓ１４１２と、第１欠陥候補領域のうち、第１マスク領域と所定条件以上重なるものを第１欠陥候補から除外する欠陥候補除外工程Ｓ１４１３と、後処理工程Ｓ１４１４とを含む。
【００６２】
図１７は、第２欠陥候補取得工程Ｓ１５１の詳細を示す図である。第２欠陥候補取得工程Ｓ１５１は、第２欠陥候補領域を検出する第２欠陥候補領域検出工程Ｓ１５１１と、第２マスク領域を検出する第２マスク領域検出工程Ｓ１５１２と、第２欠陥候補領域のうち、第２マスク領域と所定条件以上重なるものを第２欠陥候補から除外する欠陥候補除外工程Ｓ１５１３と、後処理工程Ｓ１５１４とを含む。
【００６３】
以下、図５から図２０までを適宜参照しつつ、第１欠陥取得工程Ｓ１４について説明する。
【００６４】
第１欠陥取得工程Ｓ１４が開始すると、まず、第１欠陥候補取得工程Ｓ１４１が実行される。第１欠陥候補取得工程Ｓ１４１では、まず、第１欠陥取得部５２１により１つの撮像画像が選択され、当該撮像画像に対応する参照画像が選択される。図６に示すように、第１欠陥候補取得部５４１では、撮像画像の撮像画像データ９１１がフィルタ処理部５４２に入力され（撮像画像データ入力工程Ｓ２０１）、参照画像の参照画像データ９１２がフィルタ処理部５４２に入力される（参照画像データ入力工程Ｓ２１１）。
【００６５】
図１６を参照する。次に、フィルタ処理部５４２およびプリアライメント部５４３が、撮像画像および参照画像に対してフィルタ処理およびプリアライメント処理を行う前処理工程Ｓ２０２、Ｓ２１２を実行する。２つのフィルタ処理部５４２では、撮像画像および参照画像に対してメディアンフィルタやガウスフィルタ等のノイズを低減するフィルタ処理がそれぞれ行われる。フィルタ処理済みの撮像画像および参照画像は、プリアライメント部５４３に出力される。プリアライメント部５４３では、所定のパターンを利用したパターンマッチングにより、参照画像の撮像画像に対する相対的な位置および角度のずれ量が特定される。そして、両画像の間における位置および角度のずれ量だけ、参照画像を撮像画像に対して平行移動および回転することにより、参照画像のおよその位置および角度が撮像画像に合わせられる。これにより、両画像に対するプリアライメントが行われる。
【００６６】
図１８を参照する。図１８は、第１欠陥候補取得工程Ｓ１４１における処理の内容を示す画像例である。撮像画像データ入力工程Ｓ２０１により入力され、前処理工程Ｓ２０２が実行された撮像画像を撮像画像８１１として例示する。また、参照画像データ入力工程Ｓ２１１により入力され、前処理工程Ｓ２１２が実行された参照画像を参照画像８１２として例示する。対象物９の検査対象となる表面のうち、撮像画像８１１および参照画像８１２に表れる領域を「対象領域７０」と称し、撮像画像８１１および参照画像８１２の中に矩形にて示す。撮像部３と対象領域７０とは一対一に対応し、各撮像部３は常に同じ対象領域７０の画像を取得する。
【００６７】
撮像画像８１１の対象領域７０には、周囲よりも暗く写る第１欠陥７１１および周囲よりも明るく写る第２欠陥７２１を確認することができる。これらは、例えば打痕や傷である。撮像画像８１１の対象領域７０には、パターン部分７１２、７２２が含まれる。パターン部分７１２は、周囲よりも明るく写る凹部または凸部であり、パターン部分７２２は、周囲よりも暗く写る凹部または凸部である。これらパターン部分７１２、７２２は、対象物９に従来形成されている形状に由来するものであり、欠陥ではない。
【００６８】
参照画像８１２の対象領域７０には、周囲よりも明るく写る第２欠陥７２１を確認することができる。通常、参照画像としては欠陥のない対象物９を抽出して取得することが理想であるが、参照画像用に抽出した対象物９にも欠陥が含まれているおそれがある。また、参照画像８１２の対象領域７０には、撮像画像８１１と同じ位置に、パターン部分７１２、７２２が含まれる。
【００６９】
なお、図１８に示す撮像画像８１１および参照画像８１２は、説明のために第１欠陥、第２欠陥およびパターン部分等を誇張して表現したものであり、実際の欠陥等は、より小さい画素によって表されることもある。また、撮像画像８１１および参照画像８１２では、便宜上、欠陥およびパターン部分の別を記載しているが、実際の画像においては、暗く写る領域が第１欠陥とパターン部分のいずれであるか、あるいは明るく映る部分が第２欠陥とパターン部分のいずれであるかは、後述する処理を通じてはじめて判明するものであり、撮像画像８１１および参照画像８１２の段階では欠陥およびパターン部分の別は不明である。
【００７０】
図１６を参照する。次に、膨張処理部５４４が、プリアライメント済みの撮像画像および参照画像に対して膨張処理を行う膨張処理工程Ｓ２０３、Ｓ２１３を実行する。
【００７１】
図６に示すように、第１欠陥候補取得部５４１では、プリアライメント部５４３から撮像画像データ９１１および参照画像データ９１２が膨張処理部５４４に入力され、撮像画像および参照画像に膨張処理が行われる。ここでの膨張処理は、多値画像における明るい領域を膨張させる処理である。膨張処理では、公知の最大値フィルタが用いられる。最大値フィルタは、注目画素を中心とするカーネルサイズ内の画素中で、画素値が最大のものを抽出し、他の画素の画素値を当該最大の画素値に変更するフィルタである。最大値フィルタを通すことで、画素値の高い（すなわち、明るい）１ピクセルの画素が、３ピクセル×３ピクセルに膨張される。
【００７２】
これにより、図１８の膨張画像８１１ａおよび膨張画像８１２ａが生成される。膨張画像８１１ａおよび膨張画像８１２ａは、多値画像である。膨張画像８１１ａおよび膨張画像８１２ａでは、明るい領域である第２欠陥７２１ａおよびパターン部分７１２ａが膨張された状態で確認される一方、小さな暗い領域は消滅する。
【００７３】
なお、本発明の実施に関しては、最大値フィルタのカーネルサイズは３ピクセル×３ピクセルに限られず、他の各種のサイズを採用してもよい。
【００７４】
図１６を参照する。次に、収縮処理部５４５が、膨張処理済みの撮像画像および参照画像に対して収縮処理を行う収縮処理工程Ｓ２０４、Ｓ２１４を実行する。
【００７５】
図６に示すように、膨張処理済みの撮像画像および参照画像のデータは、収縮処理部５４５に入力され、撮像画像および参照画像に収縮処理が行われる。ここでの収縮処理は、多値画像における明るい領域を収縮させる処理である。収縮処理では、例えば膨張処理で用いた最大値フィルタと同サイズの最小値フィルタが用いられ、明るい領域がほぼ元の大きさに戻される。最小値フィルタは、注目画素を中心とするカーネルサイズ内の画素中で、画素値が最小のものを抽出し、他の画素の画素値を当該最小の画素値に変更するフィルタである。
【００７６】
これにより、図１８に示す収縮画像８１１ｂおよび収縮画像８１２ｂが生成される。収縮画像８１１ｂおよび収縮画像８１２ｂは、多値画像である。収縮画像８１１ｂおよび収縮画像８１２ｂでは、明るい領域である第２欠陥７２１ｂおよびパターン部分７１２ｂがほぼ元の大きさに戻った状態で確認される。膨張処理および収縮処理によって、元の撮像画像および参照画像において大きな暗い領域はほぼ元の状態が維持され、小さな暗い領域は消滅する。なお、図１８の画像例においては、暗い領域はすべて膨張処理により消滅する。
【００７７】
図１６を参照する。次に、比較部５４６が、収縮処理済みの撮像画像および参照画像に対して比較処理を行う比較処理工程Ｓ２０５、Ｓ２１５を実行する。
【００７８】
図６に示すように、収縮処理済みの撮像画像および参照画像のデータは、比較部５４６に入力され、比較部５４６は、まず撮像画像と、当該撮像画像を膨張・収縮処理した収縮画像との差および比の少なくとも一方に基づいて比較画像を生成し（比較処理工程Ｓ２０５）、これと並行して、参照画像と、当該参照画像を膨張・収縮処理した収縮画像との差および比の少なくとも一方に基づいて比較画像を生成する（比較処理工程Ｓ２１５）。
【００７９】
比較処理工程Ｓ２０５は、撮像画像と、当該撮像画像を膨張・収縮処理した収縮画像との差および比の少なくとも一方に基づいて比較画像を生成する。本願の欠陥検査装置１において、差に基づくか、比に基づくかは、プログラム８０により予め定められたパラメータ、またはユーザが入力部１２６を用いて指示したパラメータに基づいて決定される。また、本願の欠陥検査装置１において用いられる各種の所定値、基準値および閾値は、プログラム８０により予め定められたパラメータ、またはユーザが入力部１２６を用いて指示したパラメータに基づいて決定される。以下、差に基づく比較画像の生成と、比に基づく比較画像の生成について、説明する。
【００８０】
比較処理工程Ｓ２０５の具体例の一つとして、差（例えば、減算処理）によって比較画像を取得する。具体的には、撮像画像の各画素の値から、当該撮像画像を膨張・収縮処理した収縮画像の当該撮像画像と重なる領域における画素の値を減算することで、両画像の差分を示す差画像が取得される。そして、当該差画像のうち、画素の絶対値が所定の閾値よりも大きい領域を、第１欠陥候補領域として抽出した比較画像を取得する。
【００８１】
本実施形態では、差画像のうち画素の絶対値が所定の閾値以下となる画素の値を「０」とし、画素値が０よりも大きい領域を第１欠陥候補領域として抽出する。なお、本願発明における第１欠陥候補領域の抽出手法としてはこれに限られず、所定の閾値によって差画像に対し２値化処理を実行することで第１欠陥候補領域を抽出してもよい。
【００８２】
一般的に表現すれば、比較処理工程Ｓ２０５では、撮像画像において、当該撮像画像を膨張・収縮処理した収縮画像よりも明度が低く、かつ、明度の差の絶対値が第１基準値以上である領域が第１欠陥候補領域として比較画像に表現される。第１基準値は正の値である。さらに換言すれば、撮像画像において当該撮像画像を膨張・収縮処理した収縮画像よりも明度が所定値よりも低い領域が第１欠陥候補領域として比較画像に表現される。画像がモノクロである場合は、画素値を明度と捉えてもよく、カラー画像の場合は、色成分毎の画素値に対して所定の演算を行うことにより求められる値が明度として扱われる。
【００８３】
また、比較処理工程Ｓ２０５の他の具体例として、第１欠陥候補領域は、撮像画像の各画素の値と当該撮像画像を膨張・収縮処理した収縮画像の対応する画素の値との比から求められてもよい。具体的には、撮像画像を膨張・収縮処理した収縮画像の各画素の値を当該撮像画像の対応する画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められる。予め１よりも大きい第１基準値が準備されており、比画像において第１基準値以上の値を有する画素により構成される領域が第１欠陥候補領域として抽出され、当該第１欠陥候補領域を含む比較画像が取得される。
【００８４】
もちろん、撮像画像の各画素の値を当該撮像画像を膨張・収縮処理した収縮画像の対応する画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められてもよい。この場合、比画像において１よりも小さい第１基準値以下の値を有する画素により構成される領域が第１欠陥候補領域として抽出され、当該第１欠陥候補領域を含む比較画像が取得される。
【００８５】
第１基準値は定数でなくてもよい。第１基準値は撮像画像の明度または画素値の関数でもよい。第１基準値は、撮像画像の明度または画素値の差および比を用いて定められてもよく、さらに他の演算が利用されてもよい。第１基準値が様々に定められてよい点は、後述の第２、第３および第４基準値についても同様である。第１ないし第４基準値は同じ値である必要はなく、算出方法も異なってもよい。一般的に表現すれば、撮像画像において、明度が、参照画像の明度よりも低く、かつ、予め定められた条件を満たす値よりも低い領域が第１欠陥候補領域として取得される。「予め定められた条件」は、各撮像画像に対して個別に設定されてもよい。さらに、複数の「予め定められた条件」が、１つの撮像画像に用いられてもよい。例えば、撮像画像中のエッジのように、撮像毎に画素値が変化しやすい位置では、欠陥候補の領域として検出されにくいように第１基準値が設定されてよい。上記説明は、以下の第２欠陥候補領域、第３欠陥候補領域、第４欠陥候補領域の抽出に関しても同様である。
【００８６】
比較処理工程Ｓ２１５は、参照画像と、当該参照画像を膨張・収縮処理した収縮画像との差および比の少なくとも一方に基づいて比較画像を生成する。差画像または比画像の取得については、撮像画像についての比較処理工程Ｓ２０５と同様の処理を行う。比較処理工程Ｓ２１５では、比較処理工程Ｓ２０５と同様の処理により、第１欠陥候補領域に代えて、参照画像から第１マスク領域を抽出する。
【００８７】
比較処理工程Ｓ２１５の具体例の一つとして、差（例えば、減算処理）によって比較画像を取得する。具体的には、参照画像の各画素の値から、当該参照画像を膨張・収縮処理した収縮画像の当該参照画像と重なる領域における画素の値を減算することで、両画像の差分を示す差画像が取得される。そして、当該差画像のうち、画素の絶対値が所定の閾値よりも大きい領域を、第１マスク領域として抽出した比較画像を取得する。
【００８８】
また、比較処理工程Ｓ２１５の他の具体例として、第１マスク領域は、参照画像の各画素の値と当該参照画像を膨張・収縮処理した収縮画像の対応する画素の値との比から求められてもよい。具体的には、参照画像を膨張・収縮処理した収縮画像の各画素の値を当該参照画像の対応する画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められる。予め１よりも大きい第１基準値が準備されており、比画像において第１基準値以上の値を有する画素により構成される領域が第１マスク領域として抽出され、当該第１マスク領域を含む比較画像が取得される。
【００８９】
このとき、比較処理工程Ｓ２０５における所定の閾値および第１基準値と、比較処理工程Ｓ２１５における所定の閾値および第１基準値とは、同一であっても良いし、異なっていても良い。同一である場合には、処理を共通させることができ、処理メモリの削減や処理時間の削減に資する。
【００９０】
以上の処理により、図１８に示す比較画像８１１ｃおよび比較画像８１２ｃが取得される。比較画像８１１ｃでは、撮像画像８１１よりも暗い領域として第１欠陥候補領域７１１ｃ、７２２ｃが抽出されている。なお、７１１ｃは第１欠陥（真の欠陥）に対応し、７２２ｃはパターン部分（偽の欠陥）に対応する。また、比較画像８１２ｃでは、参照画像８１２よりも暗い領域として第１マスク領域７２２ｃが抽出されている。なお、７２２ｃはパターン部分（偽の欠陥）に対応する。
【００９１】
以上に説明した、撮像画像データ入力工程Ｓ２０１と、前処理工程Ｓ２０２と、膨張処理工程Ｓ２０３と、収縮処理工程Ｓ２０４と、比較処理工程Ｓ２０５とが、本実施形態における第１欠陥候補領域検出工程Ｓ１４１１を構成する。なお、前処理工程Ｓ２０２は、撮像画像の状態や検査条件によっては省略することができる。
【００９２】
また、以上に説明した、参照画像データ入力工程Ｓ２１１と、前処理工程Ｓ２１２と、膨張処理工程Ｓ２１３と、収縮処理工程Ｓ２１４と、比較処理工程Ｓ２１５とが、本実施形態における第１マスク領域検出工程Ｓ１４１２を構成する。なお、前処理工程Ｓ２１２は、参照画像の状態や検査条件によっては省略することができる。
【００９３】
図１６を参照する。次に、比較部５４６が、撮像画像に基づく比較画像に対して欠陥候補除外処理を行う欠陥候補除外工程Ｓ１４１３を実行する。
【００９４】
欠陥候補除外工程Ｓ１４１３が開始されると、まず比較部５４６が、第１マスク領域を太らせる太らせ処理を実行する。具体的には、比較画像８１２ｃに対して、膨張処理工程Ｓ２１３と同様に最大値フィルタを用いて膨張処理を、太らせ処理として施す。
【００９５】
なお、本発明の実施に関しては、最大値フィルタを用いた太らせ処理に限られず、各種の太らせ処理を採用することができる。
【００９６】
ここで、参照画像に写る対象物と、撮像画像に写る対象物との間には、公差が存在する場合がある。また、参照画像を撮像する際の対象物の姿勢と、撮像画像を撮像する際の対象物の姿勢との間には、位置ずれが存在する場合がある。したがって、後述するようにそのまま第１マスク領域と第１欠陥候補領域とが重なる領域を除外するのみでは、第１欠陥候補領域のうち欠陥ではない領域（すなわち、パターン部分）が第１マスク領域と良好に重ならず、位置ずれした部分については欠陥ではない領域がそのまま第１欠陥候補領域として残留することになる。そこで、第１マスク領域に対し太らせ処理を行い、位置ずれに起因する第１欠陥候補領域と第１マスク領域との非重複部分を低減する。これにより、より過検出を抑制することができる。
【００９７】
続いて、欠陥候補除外工程Ｓ１４１３では、撮像画像の比較画像における第１欠陥候補領域の一部領域を、第１マスク領域に基づいて、第１欠陥候補から除外した第１欠陥候補画像を生成する欠陥候補除外処理を実行する。より具体的には、比較部５４６において生成された撮像画像に基づく比較画像の第１欠陥候補領域のうち、参照画像に基づく比較画像の第１マスク領域と所定条件以上重なるものを、第１欠陥候補から除外した第１欠陥候補画像を生成する。
【００９８】
ここで、第１欠陥候補領域と第１マスク領域との重なりの評価方法としては、撮像画像の比較画像における各画素と、参照画像の比較画像における各画素との差または和をとり、所定の閾値と比較して第１欠陥候補領域を抽出する方法が使用される。差および和のいずれの抽出方法を使用するかは、プログラム８０により予め定められたパラメータ、またはユーザが入力部１２６を用いて指示したパラメータに基づいて決定される。
【００９９】
差に基づいて第１欠陥候補画像を取得する場合、具体的には、撮像画像の比較画像における各画素の値から、参照画像の比較画像の対応する位置の画素の値を減算することで、両画像の差分を示す差画像を取得する。そして、当該差画像のうち、画素の値が所定の閾値よりも大きい領域を、第１欠陥候補として残し、他の領域を「０」とした状態で、第１欠陥候補画像を取得する。
【０１００】
和に基づいて第１欠陥候補画像を取得する場合、具体的には、撮像画像の比較画像における各画素の値と、参照画像の比較画像の対応する位置の画素の値を加算することで、両画像の和を示す和画像を取得する。そして、当該和画像のうち、画素の値が所定の閾値よりも大きい領域を画素値「０」とすることで、第１マスク領域と第１欠陥候補領域とが重複する領域として除外し、第１マスク領域と重複しない第１欠陥候補領域を残した状態で、第１欠陥候補画像を取得する。
【０１０１】
なお、本発明の実施に関してはこれに限られず、撮像画像の比較画像と、参照画像の比較画像について、それぞれ所定の閾値以上の画素値を有する画素を「１」とし、当該閾値より低い画素値を有する画素を「０」とする２値化処理を施した後に、参照画像の比較画像について画素値「１」と「０」を反転する処理を施し、撮像画像の比較画像の各画素の画素値と、参照画像の比較画像の反転画像における対応する各画素の画素値との論理積を取って、画素値が「１」となる領域を第１欠陥候補領域とする第１欠陥候補画像を取得してもよい。この場合、後述する後処理工程Ｓ１４１４のうち、２値化部５４７による２値化処理を省略できる。
【０１０２】
また、本実施形態では、欠陥候補除外工程Ｓ１４１３において太らせ処理を行ったが、本発明の実施に関してはこれに限られず、太らせ処理を省略し、欠陥候補除外工程Ｓ１４１３では欠陥候補除外処理のみを実行してもよい。
【０１０３】
図１６を参照する。次に、２値化部５４７および面積フィルタ部５４８が、第１欠陥候補画像に対して後処理を行う後処理工程Ｓ１４１４を実行する。
【０１０４】
図６に示すように、比較部５４６から出力される第１欠陥候補画像は２値化部５４７にて所定の閾値にて２値化される。ここで、第１欠陥候補画像は、第１欠陥候補領域が多値で表され、それ以外の領域は「０」で表されている。２値化部５４７における２値化処理により、第１欠陥候補領域を「１」とし、それ以外の領域を「０」とする。
【０１０５】
続いて、２値化処理済みの第１欠陥候補画像は、面積フィルタ部５４８に入力される。面積フィルタ部５４８により、面積が予め定められた値よりも小さい第１欠陥候補領域が削除され、残りの第１欠陥候補領域を示す画像が最終的な第１欠陥候補画像（正確には、第１欠陥候補領域を示す画像データである第１欠陥候補データ９２１）として取得される。
【０１０６】
以上の処理により、図１８に示す第１欠陥候補画像８２１が取得される。第１欠陥候補画像８２１では、比較画像８１１ｃで抽出された第１欠陥候補領域７２２ｃが、比較画像８１２ｃとの差分をとることで除外されている。これにより、本来は欠陥ではないパターン部分７２２に起因する虚報を抑制することができる。但し、図１８の画像例では、撮像画像８１１と参照画像８１２との間の、対象物９の公差に起因して、一部の第１欠陥候補領域７２２ｃが第１マスク領域によって除外しきれず、第１欠陥候補画像８２１において第１欠陥候補領域７２２ｄとして残留している。
【０１０７】
撮像部３にて取得された複数の撮像画像は、処理対象として順次選択され、撮像画像の数に等しい数の第１欠陥候補データ９２１が取得される。
【０１０８】
図１４を参照する。次に、第３欠陥候補取得部５５１が、第３欠陥候補取得工程Ｓ１４２を実行する。
【０１０９】
図７に示すように、第３欠陥候補取得工程Ｓ１４２が開始されると、まず第１欠陥候補取得工程Ｓ１４１にて選択された１つの撮像画像と、当該撮像画像に対応する参照画像が選択される。そして、第３欠陥候補取得部５５１において、撮像画像の撮像画像データ９１１がフィルタ処理部５５２に入力され、参照画像の参照画像データ９１２がフィルタ処理部５５２に入力される。
【０１１０】
次に、フィルタ処理部５４２およびプリアライメント部５４３が、撮像画像および参照画像に対してフィルタ処理およびプリアライメント処理を行う。これらの処理は、第１欠陥候補取得工程Ｓ１４１における前処理工程Ｓ２０２、Ｓ２１２と同様であるため、説明を省略する。
【０１１１】
続いて、ゆすらせ比較部５５４が、前処理済みの撮像画像および参照画像を用いて、ゆすらせ比較処理を行い、２値化部５５５がゆすらせ比較処理済みの画像に対し２値化処理を行うことで、第３欠陥候補画像を生成する。ゆすらせ比較部５５４では、参照画像をプリアライメント済みの位置から、上下左右に少しずつ移動しながら、撮像画像と参照画像との差異を示す評価値が求められる。評価値としては、例えば、両画像が重なる領域における画素の値の（符号付きの）差の絶対値の和が求められる。そして、評価値が最小となる位置における両画像の画素の値の符号付き差分を示す画像が生成される。符号付き差分画像は、２値化部５５５により所定の値にて２値化され、第３欠陥候補領域を示す第３欠陥候補画像が生成される。
【０１１２】
実際には、処理を簡素化するために、符号付き差分画像は求められない。具体的には、参照画像の各画素の値から撮像画像の対応する画素の値が減算され、値が負の場合に０とすることにより、差分画像の画素の値が求められる。予め正の値が準備されており、差分画像において当該正の値以上の値を有する画素により構成される領域が第３欠陥候補領域として取得される。
【０１１３】
一般的に表現すれば、撮像画像において参照画像よりも明度が低く、かつ、明度の差の絶対値が第２基準値以上である領域が第３欠陥候補領域として取得される。第２基準値は正の値である。さらに換言すれば、撮像画像において参照画像よりも明度が所定値よりも低い領域が第３欠陥候補領域として取得される。画像がモノクロである場合は、画素値を明度と捉えてもよく、カラー画像の場合は、色成分毎の画素値に対して所定の演算を行うことにより求められる値が明度として扱われる。
【０１１４】
第３欠陥候補領域は、参照画像の各画素の値と撮像画像の対応する画素の値との比から求められてもよい。具体的には、参照画像の各画素の値を撮像画像の対応する画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められる。予め１よりも大きい第２基準値が準備されており、比画像において第２基準値以上の値を有する画素により構成される領域が第３欠陥候補領域として取得される。もちろん、撮像画像の各画素の値を参照画像の対応する画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められてもよい。この場合、比画像において１よりも小さい第２基準値以下の値を有する画素により構成される領域が第３欠陥候補領域として取得される。
【０１１５】
第２基準値は定数でなくてもよい。第２基準値は参照画像および／または撮像画像の明度または画素値の関数でもよい。第２基準値は、参照画像および撮像画像の明度または画素値の差および比を用いて定められてもよく、さらに他の演算が利用されてもよい。
【０１１６】
図１９は、第３欠陥候補取得工程Ｓ１４２における処理の内容を示す画像例である。入力される撮像画像８１１および参照画像８１２は、図１８にて例示した画像と同様である。ゆすらせ比較部５５４によるゆすらせ比較処理および２値化部５５５による２値化処理が実行された結果、生成される第３欠陥候補画像を第３欠陥候補画像８２３として例示する。
【０１１７】
第３欠陥候補画像８２３では、ゆすらせ比較処理によって撮像画像８１１のうち参照画像８１２と比べて暗い領域が第３欠陥候補領域７１１ｉ、７２１ｉとして抽出されている。このうち、第３欠陥候補領域７１１ｉは、撮像画像８１１に存在する第１欠陥７１１に対応する真の欠陥である一方、第３欠陥候補領域７２１ｉは、撮像画像８１１には存在しないものの、参照画像８１２において第２欠陥７２１（すなわち、周囲よりも明るく写る欠陥）として存在するために、ゆすらせ比較処理によって参照画像８１２よりも暗い領域として抽出されてしまった、いわゆる偽の欠陥である。このように、ゆすらせ比較処理では、参照画像中に欠陥領域が含まれると、それに起因して撮像画像には含まれない欠陥領域をノイズとして抽出することがある。
【０１１８】
図７を参照する。ゆすらせ比較処理および２値化処理によって第３欠陥候補領域７１１ｉ、７２１ｉが取得されると、面積フィルタ部５５６により、面積が予め定められた値よりも小さい第３欠陥候補領域が削除され、残りの第３欠陥候補領域を示す画像が最終的な第３欠陥候補画像（正確には、第３欠陥候補領域を示す画像データである第３欠陥候補データ９２３）として取得される。
【０１１９】
撮像部３にて取得された複数の撮像画像は、処理対象として順次選択され、撮像画像の数に等しい数の第３欠陥候補データ９２３が取得される。
【０１２０】
図１４を参照する。第１欠陥候補データ９２１および第３欠陥候補データ９２３が取得されると、次に欠陥候補限定工程Ｓ１４３が実行され、第１欠陥候補データ９２１および第３欠陥候補データ９２３に基づいて、第１欠陥データ９３１が取得される。
【０１２１】
図８に示すように、欠陥候補限定工程Ｓ１４３が開始されると、第１欠陥候補データ９２１および第３欠陥候補データ９２３が、論理積演算部５８２に入力される。ここで、論理積演算部５８２に入力される第１欠陥候補データ９２１は、所定の第１の撮像部３が所定の第１の照明条件のもとで取得した１個の撮像画像および当該撮像画像に対応する参照画像から生成されたデータである。そして、同じ論理積演算部５８２に入力される第３欠陥候補データ９２３は、第１の撮像部３が第１の照明条件のもとで取得した同じ撮像画像および当該撮像画像に対応する参照画像から生成されたデータである。
【０１２２】
そして、論理積演算部５８２とは異なる論理積演算部５８３には、別の撮像画像および当該撮像画像に対応する参照画像から生成された第１欠陥候補データ９２１および第３欠陥候補データ９２３が入力される。ここで、論理積演算部５８３に入力される第１欠陥候補データ９２１は、論理積演算部５８２のものと同じ第１の撮像部３が、論理積演算部５８２のものと異なる第２の照明条件のもとで取得した１個の撮像画像および当該撮像画像に対応する参照画像から生成されたデータである。そして、同じ論理積演算部５８３に入力される第３欠陥候補データ９２３は、第１の撮像部３が第２の照明条件のもとで取得した撮像画像および当該撮像画像に対応する参照画像から生成されたデータである。
【０１２３】
そして、領域選択部５８４には、第１欠陥候補データ９２１と第３欠陥候補データ９２３との各組み合わせから得られる論理積画像のデータが入力される。換言すれば、各論理積画像は、それぞれ同じ撮像部が異なる照明条件のもとで取得した撮像画像および参照画像から生成される画像である。論理積演算部５８２で得られる第１の論理積画像は、第１の撮像部３により第１の照明条件のもとで取得した画像に基づいて生成され、論理積演算部５８３で得られる第２の論理積画像は、第１の撮像部３により第２の照明条件のもとで取得した画像に基づいて生成される。
【０１２４】
各論理積画像は、第１欠陥候補領域と第３欠陥候補領域とから生成される第１欠陥領域を示す画像である。
【０１２５】
図２０は、図１８の第１欠陥候補領域７１１ｄ、７２２ｄと図１９の第３欠陥候補領域７１１ｉ、７２１ｉとから生成される第１欠陥領域７３１を示す第１欠陥画像８３１を例示する図である。
【０１２６】
第１欠陥候補領域７１１ｄ、７２２ｄは、撮像画像のいわゆる自己比較により抽出した比較画像８１１ｃにおける第１欠陥候補領域７１１ｃ、７２２ｃを、参照画像のいわゆる自己比較により抽出した比較画像８１２ｃにおける第１マスク領域７２２ｃでマスクすることで得られるため、参照画像８１２に含まれる欠陥に起因するノイズを検出する可能性が低い。しかし、処理時間の都合上、正確な位置合わせを行っていないことによる偽欠陥（図２０では、第１欠陥候補領域７２２ｄ）を検出するおそれがある。
【０１２７】
一方、第３欠陥候補領域７１１ｉ、７２１ｉは、撮像画像８１１と参照画像８１２との位置合わせを行った後に、これらの画像の差分画像から得られるため、欠陥の存在を示す信頼性が高い。しかし、第３欠陥候補領域は、参照画像８１２に含まれる欠陥を偽欠陥（図２０では第３欠陥候補領域７２１ｉ）として検出するおそれがある。
【０１２８】
そこで、本実施形態では、第１欠陥候補画像８２１と第３欠陥候補画像８２３との論理積画像を求めることにより、信頼性を向上した第１欠陥領域７３１を示す第１欠陥画像８３１を得る。
【０１２９】
領域選択部５８４では、複数の第１欠陥画像８３１を重ねた場合に、所定数以上の第１欠陥領域が重なる領域を、第１欠陥領域として維持し、所定数未満の領域を第１欠陥領域から除外する。ここで、「重なる領域」は、重なる複数の領域における画素値の論理和であってもよく、当該画素値の論理積であってもよい。本実施の形態では重なる領域の数が２以上の場合に第１欠陥領域として維持する。領域選択部５８４により、第１欠陥領域７３１を示す複数の第１欠陥画像８３１から、限定された第１欠陥領域を示す１つの第１欠陥画像が取得され、これに対応する第１欠陥データ９３１が領域選択部５８４から出力される。これにより、複数の照明状態にて取得された複数の撮像画像から、対応する参照画像を参照しつつ参照画像に対して暗い領域が第１欠陥領域として抽出される。
【０１３０】
領域選択部５８４から出力された第１欠陥データ９３１は、欠陥取得部５２から記憶部５３へ出力されて、記憶部５３にて記憶される。
【０１３１】
以上により、撮像画像における第１欠陥の存在を取得する第１欠陥取得工程Ｓ１４が終了する。
【０１３２】
第１欠陥取得工程Ｓ１４と並行して、撮像画像における第２欠陥の存在を取得する第２欠陥取得工程Ｓ１５が実行される。第２欠陥は、撮像画像のうち参照画像に対して明るく現れる欠陥である。第２欠陥取得工程Ｓ１５が第１欠陥取得工程Ｓ１４と異なるところは、参照画像や撮像画像内部の他の領域に比して撮像画像のうち明るい領域を検出するために、膨張処理工程と収縮処理工程の順序が逆である点、減算や除算の順序が逆である点であり、その他の部分では第１欠陥取得工程Ｓ１４と共通するため、共通部分については説明を適宜省略する。
【０１３３】
以下、図９から図２３までを適宜参照しつつ、第２欠陥取得工程Ｓ１５について説明する。
【０１３４】
第２欠陥取得工程Ｓ１５が開始すると、まず、第２欠陥候補取得工程Ｓ１５１が実行される。第２欠陥候補取得工程Ｓ１５１では、まず、第２欠陥取得部５２２により１つの撮像画像が選択され、当該撮像画像に対応する参照画像が選択される。図９に示すように、第２欠陥候補取得部５６１では、撮像画像の撮像画像データ９１１がフィルタ処理部５６２に入力され（撮像画像データ入力工程Ｓ３０１）、参照画像の参照画像データ９１２がフィルタ処理部５６２に入力される（参照画像データ入力工程Ｓ３１１）。
【０１３５】
図１７を参照する。前処理工程Ｓ３０２、Ｓ３１２は、前処理工程Ｓ２０１、Ｓ２１１（図１６）と同様に行われる。次に、収縮処理部５６４が、プリアライメント済みの撮像画像および参照画像に対して収縮処理を行う収縮処理工程Ｓ３０３、Ｓ３１３を実行する。
【０１３６】
図１０に示すように、第２欠陥候補取得部５６１では、プリアライメント部５６３から撮像画像データ９１１および参照画像データ９１２が収縮処理部５６４に入力され、撮像画像および参照画像に収縮処理が行われる。ここでの収縮処理は、多値画像における明るい領域を収縮させる処理であり、暗い領域に対する膨張処理でもある。これにより、明るい小さな領域が消滅する。収縮処理では、例えば公知の最小値フィルタが用いられ、画素値の低い（すなわち、暗い）１ピクセルの画素が、３ピクセル×３ピクセルに膨張される。
【０１３７】
図２１は、第２欠陥候補取得工程Ｓ１５１における処理の内容を示す画像例であり、入力される撮像画像８１１および参照画像８１２は、図１８と同様の画像である。
【０１３８】
収縮処理により、図２１の収縮画像８１１ｅおよび収縮画像８１２ｅが生成される。収縮画像８１１ｅおよび収縮画像８１２ｅでは、暗い領域である第１欠陥７１１ｅおよびパターン部分７２２ｅが膨張された状態で確認される一方、小さな明るい領域は消滅する。
【０１３９】
なお、本発明の実施に関しては、最小値フィルタのカーネルサイズは３ピクセル×３ピクセルに限られず、他の各種のサイズを採用してもよい。
【０１４０】
図１７を参照する。次に、膨張処理部５６５が、収縮処理済みの撮像画像および参照画像に対して膨張処理を行う膨張処理工程Ｓ３０４、Ｓ３１４を実行する。
【０１４１】
図１０に示すように、収縮処理済みの撮像画像および参照画像のデータは、膨張処理部５６５に入力され、撮像画像および参照画像に膨張処理が行われる。ここでの膨張処理は、多値画像における明るい領域を膨張させる処理である。膨張処理では、例えば収縮処理で用いた最小値フィルタと同サイズの最大値フィルタが用いられ、膨張していた暗い領域がほぼ元の大きさに戻される。
【０１４２】
これにより、図２１に示す膨張画像８１１ｆおよび膨張画像８１２ｆが生成される。膨張画像８１１ｆおよび膨張画像８１２ｆでは、暗い領域である第１欠陥７１１ｆおよびパターン部分７２２ｆがほぼ元の大きさに戻った状態で確認される。収縮処理および膨張処理によって、元の撮像画像および参照画像において大きな明るい領域はほぼ元の状態が維持され、小さな明るい領域は消滅する。なお、図２１の画像例においては、明るい領域はすべて収縮処理により消滅する。
【０１４３】
図１７を参照する。次に、比較部５６６が、膨張処理済みの撮像画像および参照画像に対して比較処理を行う比較処理工程Ｓ３０５、Ｓ３１５を実行する。
【０１４４】
図１０に示すように、膨張処理済みの撮像画像および参照画像のデータは、比較部５６６に入力され、比較部５６６は、まず撮像画像と、当該撮像画像を収縮・膨張処理した膨張画像との差および比の少なくとも一方に基づいて比較画像を生成し（比較処理工程Ｓ３０５）、これと並行して、参照画像と、当該参照画像を収縮・膨張処理した膨張画像との差および比の少なくとも一方に基づいて比較画像を生成する（比較処理工程Ｓ３１５）。
【０１４５】
比較処理工程Ｓ３０５、Ｓ３１５における処理は、比較処理工程Ｓ２０５、Ｓ２１５と閾値として用いる基準値や、比に基づいて比較画像を生成する際の分子分母の順が異なる点以外は、共通するため、共通する点については適宜説明を省略する。
【０１４６】
比較処理工程Ｓ３０５の具体例の一つとして、差（例えば、減算処理）によって比較画像を取得する。具体的には、撮像画像の各画素の値から、当該撮像画像を収縮・膨張処理した膨張画像の当該撮像画像と重なる領域における画素の値を減算することで、両画像の差分を示す差画像が取得される。そして、当該差画像のうち、画素の絶対値が所定の閾値よりも大きい領域を、第２欠陥候補領域として抽出した比較画像を取得する。
【０１４７】
一般的に表現すれば、比較処理工程Ｓ３０５では、撮像画像において、当該撮像画像を収縮・膨張処理した膨張画像よりも明度が高く、かつ、明度の差の絶対値が第３基準値以上である領域が第２欠陥候補領域として比較画像に表現される。第３基準値は正の値である。さらに換言すれば、撮像画像において当該撮像画像を収縮・膨張処理した膨張画像よりも明度が所定値以上高い領域が第２欠陥候補領域として比較画像に表現される。画像がモノクロである場合は、画素値を明度と捉えてもよく、カラー画像の場合は、色成分毎の画素値に対して所定の演算を行うことにより求められる値が明度として扱われる。
【０１４８】
また、比較処理工程Ｓ３０５の他の具体例として、第２欠陥候補領域は、撮像画像の各画素の値と当該撮像画像を収縮・膨張処理した膨張画像の対応する画素の値との比から求められてもよい。具体的には、撮像画像の対応する画素の値を当該撮像画像を収縮・膨張処理した膨張画像の各画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められる。予め１よりも大きい第３基準値が準備されており、比画像において第３基準値以上の値を有する画素により構成される領域が第２欠陥候補領域として抽出され、当該第２欠陥候補領域を含む比較画像が取得される。
【０１４９】
もちろん、撮像画像を収縮・膨張処理した膨張画像の画素の値を当該撮像画像の対応する各画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められてもよい。この場合、比画像において１よりも小さい第３基準値以下の値を有する画素により構成される領域が第２欠陥候補領域として抽出され、当該第２欠陥候補領域を含む比較画像が取得される。
【０１５０】
比較処理工程Ｓ３１５は、参照画像と、当該参照画像を収縮・膨張処理した膨張画像との差および比の少なくとも一方に基づいて比較画像を生成する。差画像または比画像の取得については、撮像画像についての比較処理工程Ｓ３０５と同様の処理を行う。比較処理工程Ｓ３１５では、比較処理工程Ｓ３０５と同様の処理により、第２欠陥候補領域に代えて、参照画像のうち明るい領域を第２マスク領域として抽出する。
【０１５１】
比較処理工程Ｓ３１５の具体例の一つとして、差（例えば、減算処理）によって比較画像を取得する。具体的には、参照画像の各画素の値から、当該参照画像を収縮・膨張処理した膨張画像の当該参照画像と重なる領域における画素の値を減算することで、両画像の差分を示す差画像が取得される。そして、当該差画像のうち、画素の絶対値が所定の閾値よりも大きい領域を、第２マスク領域として抽出した比較画像を取得する。
【０１５２】
また、比較処理工程Ｓ３１５の他の具体例として、第２マスク領域は、参照画像の各画素の値と当該参照画像を収縮・膨張処理した膨張画像の対応する画素の値との比から求められてもよい。
【０１５３】
以上の処理により、図２１に示す比較画像８１１ｇおよび比較画像８１２ｇが取得される。比較画像８１１ｇでは、撮像画像８１１よりも明るい領域として第２欠陥候補領域７１２ｇ、７２１ｇが抽出されている。また、比較画像８１２ｇでは、参照画像８１２よりも明るい領域として第２マスク領域７１２ｇ、７２１ｇが抽出されている。なお、７２１ｇは第２欠陥（真の欠陥）に対応し、７１２ｇはパターン部分（偽の欠陥）に対応する。
【０１５４】
以上に説明した、撮像画像データ入力工程Ｓ３０１と、前処理工程Ｓ３０２と、収縮処理工程Ｓ３０３と、膨張処理工程Ｓ３０４と、比較処理工程Ｓ３０５とが、本実施形態における第２欠陥候補領域検出工程Ｓ１５１１を構成する。なお、前処理工程Ｓ３０２は、撮像画像の状態や検査条件によっては省略することができる。
【０１５５】
また、以上に説明した、参照画像データ入力工程Ｓ３１１と、前処理工程Ｓ３１２と、収縮処理工程Ｓ３１３と、膨張処理工程Ｓ３１４と、比較処理工程Ｓ３１５とが、本実施形態における第２マスク領域検出工程Ｓ１５１２を構成する。なお、前処理工程Ｓ３１２は、参照画像の状態や検査条件によっては省略することができる。
【０１５６】
図１７を参照する。次に、比較部５６６が、撮像画像に基づく比較画像に対して欠陥候補除外処理を行う欠陥候補除外工程Ｓ１５１３を実行する。
【０１５７】
欠陥候補除外工程Ｓ１５１３では、撮像画像の比較画像における第２欠陥候補領域の一部領域を、第２マスク領域に基づいて、第２欠陥候補から除外した第２欠陥候補画像を生成する。より具体的には、欠陥候補除外工程Ｓ１４１３と同様に、比較部５６６において生成された撮像画像に基づく比較画像の第２欠陥候補領域のうち、参照画像に基づく比較画像の第２マスク領域と所定条件以上重なるものを、第２欠陥候補から除外した第２欠陥候補画像を生成する。
【０１５８】
次に、２値化部５６７および面積フィルタ部５６８が、第２欠陥候補画像に対して後処理を行う後処理工程Ｓ１５１４を実行し、最終的な第２欠陥候補画像（正確には、第２欠陥候補領域を示す画像データである第２欠陥候補データ９２２）が取得される。後処理工程Ｓ１５１４は、後処理工程Ｓ１４１４と同様の処理であるため、説明を省略する。
【０１５９】
以上の処理により、図２１に示す第２欠陥候補画像８２２が取得される。第２欠陥候補画像８２２では、比較画像８１１ｇで抽出された第２欠陥候補領域７１２ｇが、比較画像８１２ｇとの差分をとることで除外され、第２欠陥候補領域７２１ｈのみが残留している。これにより、本来は欠陥ではないパターン部分７１２に起因する過検出を抑制することができる。
【０１６０】
また、比較画像８１２ｇにおいて、参照画像８１２に含まれる第２欠陥７２１が第２マスク領域７２１ｇとして残っていたとしても、第２欠陥候補画像８２２に影響することは防止される。第２欠陥候補領域７２１ｈは、比較画像８１１ｇの第２欠陥候補領域７１２ｇ、７２１ｇのうちから抽出されるため、参照画像８１２のみで生じる第２欠陥７２１に起因して第２欠陥候補画像８２２にノイズ（すなわち、偽欠陥）が生じることはない。
【０１６１】
撮像部３にて取得された複数の撮像画像は、処理対象として順次選択され、撮像画像の数に等しい数の第２欠陥候補データ９２２が取得される。
【０１６２】
図１５を参照する。次に、第４欠陥候補取得部５７１が、第４欠陥候補取得工程Ｓ１５２を実行する。
【０１６３】
図１１に示すように、第４欠陥候補取得工程Ｓ１５２が開始されると、まず第２欠陥候補取得工程Ｓ１５１にて選択された１つの撮像画像と、当該撮像画像に対応する参照画像が選択される。そして、第４欠陥候補取得部５７１において、撮像画像の撮像画像データ９１１がフィルタ処理部５７２に入力され、参照画像の参照画像データ９１２がフィルタ処理部５７２に入力される。
【０１６４】
次に、フィルタ処理部５７２およびプリアライメント部５７３が、撮像画像および参照画像に対してフィルタ処理およびプリアライメント処理を行う。これらの処理は、第２欠陥候補取得工程Ｓ１５１における前処理工程Ｓ３０２、Ｓ３１２と同様であるため、説明を省略する。
【０１６５】
続いて、ゆすらせ比較部５７４が、前処理済みの撮像画像および参照画像を用いて、ゆすらせ比較処理を行い、２値化部５７５がゆすらせ比較処理済みの画像に対し２値化処理を行うことで、第４欠陥候補画像を生成する。ゆすらせ比較部５７４では、参照画像をプリアライメント済みの位置から、上下左右に少しずつ移動しながら、撮像画像と参照画像との差異を示す評価値が求められる。評価値としては、例えば、両画像が重なる領域における画素の値の（符号付きの）差の絶対値の和が求められる。そして、評価値が最小となる位置における両画像の画素の値の符号付き差分を示す画像が生成される。符号付き差分画像は、２値化部５７５により所定の値にて２値化され、第４欠陥候補領域を示す第４欠陥候補画像が生成される。
【０１６６】
実際には、処理を簡素化するために、符号付き差分画像は求められない。具体的には、撮像画像の各画素の値から参照画像の対応する画素の値が減算され、値が負の場合に０とすることにより、差分画像の画素の値が求められる。予め正の値が準備されており、差分画像において当該正の値以上の値を有する画素により構成される領域が第４欠陥候補領域として取得される。
【０１６７】
一般的に表現すれば、撮像画像において参照画像よりも明度が高く、かつ、明度の差の絶対値が第４基準値以上である領域が第４欠陥候補領域として取得される。第４基準値は正の値である。さらに換言すれば、撮像画像において参照画像よりも明度が所定値以上高い領域が第４欠陥候補領域として取得される。画像がモノクロである場合は、画素値を明度と捉えてもよく、カラー画像の場合は、色成分毎の画素値に対して所定の演算を行うことにより求められる値が明度として扱われる。
【０１６８】
第４欠陥候補領域は、参照画像の各画素の値と撮像画像の対応する画素の値との比から求められてもよい。具体的には、撮像画像の各画素の値を参照画像の対応する画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められる。予め１よりも大きい第４基準値が準備されており、比画像において第４基準値以上の値を有する画素により構成される領域が第４欠陥候補領域として取得される。もちろん、参照画像の各画素の値を撮像画像の対応する画素の値で除算することにより、比画像の画素の値が求められてもよい。この場合、比画像において１よりも小さい第４基準値以下の値を有する画素により構成される領域が第４欠陥候補領域として取得される。
【０１６９】
第４基準値は定数でなくてもよい。第４基準値は参照画像および／または撮像画像の明度または画素値の関数でもよい。第４基準値は、参照画像および撮像画像の明度または画素値の差および比を用いて定められてもよく、さらに他の演算が利用されてもよい。
【０１７０】
図２２は、第４欠陥候補取得工程Ｓ１５２における処理の内容を示す画像例である。入力される撮像画像８１１および参照画像８１２は、図２１にて例示した画像と同様である。ゆすらせ比較部５７４によるゆすらせ比較処理および２値化部５７５による２値化処理が実行された結果、生成される第４欠陥候補画像を第４欠陥候補画像８２４として例示する。
【０１７１】
第４欠陥候補画像８２４では、ゆすらせ比較処理によって撮像画像８１１のうち参照画像８１２と比べて明るい領域が第４欠陥候補領域７２１ｊとして抽出されている。
【０１７２】
図１０を参照する。ゆすらせ比較処理および２値化処理によって第４欠陥候補領域７２１ｊが取得されると、面積フィルタ部５７６により、面積が予め定められた値よりも小さい第４欠陥候補領域が削除され、残りの第４欠陥候補領域を示す画像が最終的な第４欠陥候補画像（正確には、第４欠陥候補領域を示す画像データである第４欠陥候補データ９２４）として取得される。
【０１７３】
撮像部３にて取得された複数の撮像画像は、処理対象として順次選択され、撮像画像の数に等しい数の第４欠陥候補データ９２４が取得される。
【０１７４】
図１５を参照する。第２欠陥候補データ９２２および第４欠陥候補データ９２４が取得されると、次に欠陥候補限定工程Ｓ１５３が実行され、第２欠陥候補データ９２２および第４欠陥候補データ９２４に基づいて、第２欠陥データ９３２が取得される。
【０１７５】
図１２に示すように、欠陥候補限定工程Ｓ１５３が開始されると、第２欠陥候補データ９２２および第４欠陥候補データ９２４が、論理積演算部５９２、５９３に入力される。入力される第２欠陥候補データ９２２および第４欠陥候補データ９２４と、論理積演算部５９２、５９３との関係（すなわち、撮像部と照明条件の関係）は、欠陥候補限定工程Ｓ１４３における関係と同様であるため、説明を省略する。
【０１７６】
領域選択部５９４には、第２欠陥候補データ９２２と第４欠陥候補データ９２４との各組み合わせから得られる論理積画像のデータが入力される。
【０１７７】
図２３は、図２１の第２欠陥候補領域７２１ｈと図２２の第４欠陥候補領域７２１ｊとから生成される第２欠陥領域７３２を示す第２欠陥画像８３２を例示する図である。
【０１７８】
欠陥候補除外工程Ｓ１５１３では、第２欠陥候補画像８２２と第４欠陥候補画像８２４との論理積画像を求めることにより、信頼性を向上した第２欠陥領域７３２を示す第２欠陥画像８３２を得ることができる。
【０１７９】
領域選択部５９４では、複数の第２欠陥画像８３２を重ねた場合に、所定数以上の第２欠陥領域が重なる領域を、第２欠陥領域として維持し、所定数未満の領域を第２欠陥領域から除外する。ここで、「重なる領域」は、重なる複数の領域の論理和であってもよく、論理積であってもよい。本実施の形態では重なる領域の数が２以上の場合に第２欠陥領域として維持する。領域選択部５９４により、第２欠陥領域７３２を示す複数の第２欠陥画像８３２から、限定された第２欠陥領域を示す１つの第２欠陥画像が取得され、これに対応する第２欠陥データ９３２が領域選択部５９４から出力される。これにより、複数の照明状態にて取得された複数の撮像画像から、対応する参照画像を参照しつつ参照画像に対して明るい領域が第２欠陥領域として抽出される。
【０１８０】
領域選択部５９４から出力された第２欠陥データ９３２は、欠陥取得部５２から記憶部５３へ出力されて、記憶部５３にて記憶される。
【０１８１】
以上により、撮像画像における第２欠陥の存在を取得する第２欠陥取得工程Ｓ１５が終了する。
【０１８２】
以上の処理により、１つの撮像部３から見た対象領域７０において、欠陥が存在する場合の欠陥の位置が検出される。
【０１８３】
コンピュータ１２の表示部には、１つの撮像画像が表示され、対象領域７０上に、第１欠陥領域および第２欠陥領域がそれぞれ異なる色が付いた領域として併せて表示される。なお、本願発明の実施に関してはこれに限られず、表示部において第１欠陥領域および第２欠陥領域のいずれか一方を表示し、ユーザの入力に基づいて他方を表示できるよう切り替え可能に表示されても良い。
【０１８４】
１つの撮像部３により取得される撮像画像の最小数は２であるが、好ましくは３以上である。すなわち、光照射部４は互いに異なる３以上の照明状態とすることができ、例えば、対象物９に３以上の方向から光を照射することができ、撮像制御部５１の制御により、３以上の照明状態の間に撮像部３が画像を取得する。好ましい照明状態が既知の場合は、その情報に基づいて取得された３以上の撮像画像の少なくとも１つが処理対象の撮像画像として選択されてもよい。３以上の撮像画像を準備することにより、より適切な欠陥検出を容易に行うことができる。
【０１８５】
一般的には、上記説明における第１欠陥候補および第２欠陥候補は「欠陥候補」と表現することができ、第１欠陥候補領域および第２欠陥候補領域は「欠陥候補領域」と表現することができ、第１マスク領域および第２マスク領域は「マスク領域」と表現することができ、第１欠陥候補画像および第２欠陥候補画像は「欠陥候補画像」と表現することができる。
【０１８６】
上記欠陥検出装置１では様々な変形が可能である。
【０１８７】
光源部４ａ，４ｂ，４ｃおよび撮像部３の配置および数は適宜変更されてよい。光照射部４による照明状態は様々に変更されてよい。複数の光源部のうち２つずつが点灯されてもよいし、３つずつが点灯されてもよい。光照射部４では光源部が移動することにより状明状態が変更されてもよい。
【０１８８】
また、欠陥検出方法において、第１欠陥取得工程Ｓ１４における第３欠陥候補取得工程Ｓ１４２および欠陥候補限定工程Ｓ１４３を省略し、第１欠陥候補取得工程Ｓ１４１にて取得された第１欠陥候補領域を第１欠陥領域として取得してもよい。この場合においても、第１欠陥候補取得工程Ｓ１４１において第１欠陥候補領域のうち、第１マスク領域と所定条件以上重なるものを、第１欠陥候補から除外したうえで、第１欠陥候補領域に基づいて撮像画像における欠陥の存在を取得するため、過検出を抑制することができる。
【０１８９】
同様に、第２欠陥取得工程Ｓ１５における第４欠陥候補取得工程Ｓ１５２および欠陥候補限定工程Ｓ１５３を省略し、第２欠陥候補取得工程Ｓ１５１にて取得された第２欠陥候補領域を第２欠陥領域として取得してもよい。この場合においても、第２欠陥候補取得工程Ｓ１５１において第２欠陥候補領域のうち、第２マスク領域と所定条件以上重なるものを、第２欠陥候補から除外したうえで、第２欠陥候補領域に基づいて撮像画像における欠陥の存在を取得するため、過検出を抑制することができる。
【０１９０】
この場合において、欠陥検出装置１は、特に第３欠陥候補取得部５５１、第４欠陥候補取得部５７１、欠陥候補限定部５８１および５９１を設けず、第１欠陥候補取得部５４１が出力する第１欠陥候補データ９２１を第１欠陥データ９３１として取得してもよいし、第２欠陥候補取得部５６１が出力する第２欠陥候補データ９２２を第２欠陥データ９３２として取得してもよい。
【０１９１】
コンピュータ１２は、専用のハードウェアであってもよく、部分的に専用のハードウェアが用いられてもよい。高速に外観検査を行う場合は、コンピュータや専用のハードウェアによる並列処理が行われることが好ましい。
【０１９２】
実質的に同じ処理が行われるのであれば、処理順序は適宜変更可能である。上記実施の形態にて説明した処理順序は一例にすぎない。
【０１９３】
欠陥検出装置１は、パターンが形成される各種基板やフィルム等、他の対象物の表面における欠陥の検出に利用されてよい。欠陥検出装置１は、梨地状の領域（金属の表面には限定されない。）を表面に有することにより過検出が生じやすい対象物の検査に特に適している。
【０１９４】
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【符号の説明】
【０１９５】
１  欠陥検出装置
２  保持部
３  撮像部（３ａ  上方撮像部、３ｂ    斜方撮像部、３ｃ  側方撮像部）
４  光照射部（４ａ  上方光源部、４ｂ  斜方光源部、４ｃ  側方光源部）
８  記録媒体
９  対象物
１１  本体
１２  コンピュータ
５１  撮像制御部
５２  欠陥取得部
５３  記憶部
７０  対象領域
８０  プログラム
１２４  固定ディスク
１２５  ディスプレイ
１２６  入力部（１２６ａ  キーボード、１２６ｂ  マウス）
１２７  読取装置
１２８  通信部
５２１  第１欠陥取得部
５２２  第２欠陥取得部
５４１  第１欠陥候補取得部
５４４  膨張処理部
５４５  収縮処理部
５４６  比較部
５５１  第３欠陥候補取得部
５５４  比較部
５６１  第２欠陥候補取得部
５６４  収縮処理部
５６５  膨張処理部
５６６  比較部
５７１  第４欠陥候補取得部
５７４  比較部
５８１  欠陥候補限定部
５８２，５８３  論理積演算部
５８４  領域選択部
５９１  欠陥候補限定部
５９２，５９３  論理積演算部
７１１  第１欠陥
７２１  第２欠陥
Ｓ１２  撮像工程
Ｓ１４  第１欠陥取得工程
Ｓ１４１    第１欠陥候補取得工程
Ｓ１４１１  第１欠陥候補領域検出工程
Ｓ１４１２  第１マスク領域検出工程
Ｓ１４１３  欠陥候補除外工程
Ｓ１４２    第３欠陥候補取得工程
Ｓ１４３    欠陥候補限定工程
Ｓ１５  第２欠陥取得工程
Ｓ１５１    第２欠陥候補取得工程
Ｓ１５１１  第２欠陥候補領域検出工程
Ｓ１５１２  第２マスク領域検出工程
Ｓ１５１３  欠陥候補除外工程
Ｓ１５２    第３欠陥候補取得工程
Ｓ１５３    欠陥候補限定工程
Ｓ２０３、Ｓ２１３、Ｓ３０４、Ｓ３１４  膨張処理工程
Ｓ２０４、Ｓ２１４、Ｓ３０３、Ｓ３１３  収縮処理工程
Ｓ２０５、Ｓ２１５、Ｓ３０５、Ｓ３１５  比較処理工程
【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】
2017166957.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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