(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物を撮像し、その画像データに基づいて、前記被検査物の明暗を検査する明暗検査装置であって、
前記被検査物を撮像し画像データを出力する撮像装置と、
前記撮像装置より出力される画像データにより構成される画像を、等面積を有するメッシュに分割するとともに、分割された各メッシュにおいて画像データの加算を行って積分画像を得る積分画像算出部と、
前記積分画像算出部により得られる積分画像に対し、所定のメッシュ間隔毎に差分演算を行って微分画像を得る微分画像算出部と、
前記微分画像算出部により得られる値を所定値と比較することにより、被検査物の明度が部分的に異なる部分を欠陥として検出する欠陥検出部と、
前記積分画像算出部により得られる前記積分画像の平均値を算出する平均値算出部と、
前記平均値算出部により得られる平均値と、前記欠陥検出部により欠陥が検出される前記差分演算が行われた二つのメッシュにおける前記積分画像の値とに基づいて、前記欠陥検出部により検出された欠陥の明暗を判定する明暗判定部とを備え、
前記明暗判定部は、前記二つのメッシュにおける前記積分画像の値それぞれから前記積分画像の平均値を減算した場合に、それら減算値の絶対値の一方が他方の絶対値以上であり、かつその一方の絶対値に対応するメッシュにおける前記減算値が零以上であることを条件に、該一方の絶対値に対応するメッシュにおける欠陥が明欠陥であると判定する明暗検査装置。
【請求項２】
被検査物を撮像し、その画像データに基づいて、前記被検査物の明暗を検査する明暗検査装置であって、
前記被検査物を撮像し画像データを出力する撮像装置と、
前記撮像装置より出力される画像データにより構成される画像を、等面積を有するメッシュに分割するとともに、分割された各メッシュにおいて画像データの加算を行って積分画像を得る積分画像算出部と、
前記積分画像算出部により得られる積分画像に対し、所定のメッシュ間隔毎に差分演算を行って微分画像を得る微分画像算出部と、
前記微分画像算出部により得られる値を所定値と比較することにより、被検査物の明度が部分的に異なる部分を欠陥として検出する欠陥検出部と、
前記積分画像算出部により得られる前記積分画像の平均値を算出する平均値算出部と、
前記平均値算出部により得られる平均値と、前記欠陥検出部により欠陥が検出される前記差分演算が行われた二つのメッシュにおける前記積分画像の値とに基づいて、前記欠陥検出部により検出された欠陥の明暗を判定する明暗判定部とを備え、
前記明暗判定部は、前記二つのメッシュにおける前記積分画像の値それぞれから前記積分画像の平均値を減算した場合に、それら減算値の絶対値の一方が他方の絶対値以上であり、かつその一方の絶対値に対応するメッシュにおける前記減算値が負であることを条件に、該一方の絶対値に対応するメッシュにおける欠陥が暗欠陥であると判定する明暗検査装置。
【請求項３】
被検査物を撮像し、その画像データに基づいて、前記被検査物の明暗を検査する明暗検査装置であって、
前記被検査物を撮像し画像データを出力する撮像装置と、
前記撮像装置より出力される画像データにより構成される画像を、等面積を有するメッシュに分割するとともに、分割された各メッシュにおいて画像データの加算を行って積分画像を得る積分画像算出部と、
前記積分画像算出部により得られる積分画像に対し、所定のメッシュ間隔毎に差分演算を行って微分画像を得る微分画像算出部と、
前記微分画像算出部により得られる値を所定値と比較することにより、被検査物の明度が部分的に異なる部分を欠陥として検出する欠陥検出部と、
前記積分画像算出部により得られる前記積分画像の平均値を算出する平均値算出部と、
前記平均値算出部により得られる平均値と、前記欠陥検出部により欠陥が検出される前記差分演算が行われた二つのメッシュにおける前記積分画像の値とに基づいて、前記欠陥検出部により検出された欠陥の明暗を判定する明暗判定部とを備え、
前記明暗判定部は、前記二つのメッシュにおける前記積分画像の値それぞれから前記積分画像の平均値を減算した場合に、それら減算値の絶対値の一方が他方の絶対値以上であり、かつその一方の絶対値に対応するメッシュにおける前記減算値が零以上であることを条件に、該一方の絶対値に対応するメッシュにおける欠陥が明欠陥であると判定するとともに、前記二つのメッシュにおける前記積分画像の値それぞれから前記積分画像の平均値を減算した場合に、それら減算値の絶対値の一方が他方の絶対値以上であり、かつその一方の絶対値に対応するメッシュにおける前記減算値が負であることを条件に、該一方の絶対値に対応するメッシュにおける欠陥が暗欠陥であると判定する明暗検査装置。
【請求項４】
被検査物を撮像し、その画像データに基づいて、前記被検査物の明暗を検査する明暗検査方法であって、
前記被検査物を撮像し画像データを出力する撮像ステップと、
前記撮像ステップにより出力される画像データにより構成される画像を、等面積を有するメッシュに分割するとともに、分割された各メッシュにおいて画像データの加算を行って積分画像を得る積分画像算出ステップと、
前記積分画像算出ステップにより得られる積分画像に対し、所定のメッシュ間隔毎に差分演算を行って微分画像を得る微分画像算出ステップと、
前記微分画像算出ステップにより得られる値を所定値と比較することにより、被検査物の明度が部分的に異なる部分を欠陥として検出する欠陥検出ステップと、
前記積分画像算出ステップにより得られる前記積分画像の平均値を算出する平均値算出ステップと、
前記平均値算出ステップにより得られる平均値と、前記欠陥検出ステップにより欠陥が検出される前記差分演算が行われた二つのメッシュにおける前記積分画像の値とに基づいて、前記欠陥検出ステップにより検出された欠陥の明暗を判定する明暗判定ステップとを備え、
前記明暗判定ステップは、前記二つのメッシュにおける前記積分画像の値それぞれから前記積分画像の平均値を減算した場合に、それら減算値の絶対値の一方が他方の絶対値以上であり、かつその一方の絶対値に対応するメッシュにおける前記減算値が零以上であることを条件に、該一方の絶対値に対応するメッシュにおける欠陥が明欠陥であると判定するとともに、前記二つのメッシュにおける前記積分画像の値それぞれから前記積分画像の平均値を減算した場合に、それら減算値の絶対値の一方が他方の絶対値以上であり、かつその一方の絶対値に対応するメッシュにおける前記減算値が負であることを条件に、該一方の絶対値に対応するメッシュにおける欠陥が暗欠陥であると判定する明暗検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定の幅を有し、一方向に移動する紙、フィルム、不織布などの無地物ロール（ウェッブ）をカメラで撮像し、その撮像データに基づいて、うす汚れ、すきむら等、ウェッブの低いコントラストを有する明暗欠陥を検査する明暗検査装置および明暗検査方法に関し、特に、低いコントラストを有する明暗欠陥における明暗判定をも行えるようにした明暗検査装置およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の低コントラストの明暗を検出する明暗検査装置として、特公平７−９９３５５号公報に記載された明暗検査装置を示すブロック図である。
この明暗検査装置１１は、エリアセンサ１３と、エリアセンサ１３の出力側に接続された輝度情報加算部１５と、輝度情報加算部１５の出力側に接続された変化量算出部１７と、変化量算出部１７の出力側に接続された検出部１９と、これらエリアセンサ１３、加算部１５、変化量算出部１７、及び検出部１９の出力側に接続された表示部２１とから構成されている。
【０００３】
エリアセンサ１３は、被検査物であるウェッブを撮像して二次元に整列配置された複数の画素毎の輝度情報を得る。
【０００４】
輝度情報加算部１５は、エリアセンサ１３によって得られた画素毎の輝度情報を縦横複数の画素行列からなる図５に示されるような格子に切り分け、その各格子内の各画素の輝度情報を加算して格子毎の輝度加算値を求める。
【０００５】
変化量算出部１７は、各格子間での輝度加算値の水平方向の変化量および垂直方向の変化量を３行３列の行列内で求める。検出部１９は、変化量算出部１７によって求められた垂直方向の変化量と、水平方向の変化量を基にウェッブの斑（低コントラスト明暗部分）を検出する。
【０００６】
変化量算出部１７は、輝度加算値の水平方向および垂直方向の変化量を検出するため差分処理を行っており、微分フィルタを構成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の明暗検査装置は、うす汚れ、すきむら等の低コントラストの明暗を検出できるが、変化量算出部において微分処理を行い、得られた値の大きさに基づいて低コントラスト明暗欠陥を検出しているので、このように検出された欠陥が明るい明欠陥なのか、暗い暗欠陥なのか判定することができない。
また、微分処理により欠陥の端部で微分値が上下に突出するので一つの欠陥が二つの欠陥に分裂し、一つの欠陥を二つの欠陥に誤検出する場合もある。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる従来の問題点を解決し、低コントラストを有する欠陥を明暗の区別をつけて検出することができ、また一つの欠陥が従来のように二つの欠陥に分裂することもなく、欠陥を的確に検出することができる明暗検査装置、および明暗検査方法を得ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明における明暗検査装置は、被検査物を撮像し、その画像データに基づいて、前記被検査物の明暗を検査する明暗検査装置であって、
前記被検査物を撮像し画像データを出力する撮像装置と、
前記撮像装置より出力される画像データにより構成される画像を、等面積を有するメッシュに分割するとともに、分割された各メッシュにおいて画像データの加算を行って積分画像を得る積分画像算出部と、
前記積分画像算出部により得られる積分画像に対し、所定のメッシュ間隔毎に差分演算を行って微分画像を得る微分画像算出部と、
前記微分画像算出部により得られる値を所定値と比較することにより、被検査物の明度が部分的に異なる部分を欠陥として検出する欠陥検出部と、
前記積分画像算出部により得られる前記積分画像の平均値を算出する平均値算出部と、
前記平均値算出部により得られる平均値と、前記欠陥検出部により欠陥が検出される前記差分演算が行われた二つのメッシュにおける前記積分画像の値とに基づいて、前記欠陥検出部により検出された欠陥の明暗を判定する明暗判定部とを備えてなるものである。
【００１０】
また、本発明における明暗検査装置において、前記明暗判定部は、前記二つのメッシュにおける前記積分画像の値それぞれから前記積分画像の平均値を減算した場合に、それら減算値の絶対値の一方が他方の絶対値以上であり、かつその一方の絶対値に対応するメッシュにおける前記積分画像の値から前記積分画像の平均値を減算した結果、すなわち、前記減算値が零以上であることを条件に、該一方の絶対値に対応するメッシュにおける欠陥が明欠陥であると判定するものである。
【００１１】
さらに、本発明における明暗検査装置において、前記明暗判定部は、前記二つのメッシュにおける前記積分画像の値それぞれから前記積分画像の平均値を減算した場合に、それら減算値の絶対値の一方が他方の絶対値以上であり、かつその一方の絶対値に対応するメッシュにおける前記積分画像の値から前記積分画像の平均値を減算した結果が負であることを条件に、該一方の絶対値に対応するメッシュにおける欠陥が暗欠陥であると判定するものである。
【００１２】
また、本発明における明暗検査方法は、被検査物を撮像し、その画像データに基づいて、前記被検査物の明暗を検査する明暗検査方法であって、
前記被検査物を撮像して画像データを得るステップと、
画像データにより構成される画像を、等面積を有するメッシュに分割するとともに、分割された各メッシュにおいて画像データの加算を行って積分画像を得るステップと、
積分画像に対し、所定のメッシュ間隔毎に差分演算を行って微分画像を得るステップと、
前記微分画像より得られる値を所定値と比較することにより、被検査物の明度が部分的に異なる部分を欠陥として検出するステップと、
前記積分画像の平均値を算出するステップと、
前記平均値と、前記欠陥が検出される前記差分演算が行われた二つのメッシュにおける前記積分画像の値とに基づいて、欠陥の明暗を判定するステップとを備えてなるものである。
【００１３】
このような構成によれば、低コントラストを有する欠陥を明暗の区別をつけて検出することができ、また一つの欠陥が従来のように二つの欠陥に分裂することもなく、欠陥を的確に検出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態における明暗検査装置として、ウェッブ検査における明暗欠陥検査装置を示す機能ブロック図である。
この明暗欠陥検査装置は、一定幅を有し、一方向に移動する被検査物であるウェッブ２を撮像するラインセンサカメラ１と、カメラ１の撮像領域を照光する照明装置３と、カメラ１により撮像された撮像データを処理して、明暗欠陥を検査する画像処理装置４とを備えている。
【００１５】
ラインセンサカメラ１は、ライン上に配列された例えば１０２４個の受光素子（ＣＣＤ）から構成され、そして、ウェッブの幅方向（わたり方向Ｗ）中央部の上方において、ウェッブの幅方向に対してカメラ１のラインが平行となるよう配置されている。また、照明装置３は、ウェッブ２の下方に配置され、カメラ１の撮像領域Ｒをウェッブ裏面より照光する。
【００１６】
図１において、画像処理装置４は、カメラ１の出力側に接続された画像入力部５と、画像入力部５の出力側に接続された積分演算部６と、積分演算部６の出力側に接続された微分演算部（フィルタ）７と、微分演算部７の出力側に接続された欠陥検出部８と、積分演算部６の出力側に接続された平均値算出部９と、平均値算出部９および欠陥検出部８の出力側に接続された明暗判定部１０とを備えて構成される。
【００１７】
画像入力部５は、カメラ１から出力される画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器５ａ、およびＡ／Ｄ変換された画像信号を複数スキャンにわたり格納し、画像データとして記憶するメモリ５ｂを備え、カメラ１による画像信号を画像処理装置４内に取り込む。
【００１８】
以下に実施の形態の動作について図２を用いて説明する。
図２はメモリ５ｂに取り込まれた画像データを示している。
図２において横軸（ｘ軸）はラインセンサカメラ１による１回のスキャンにより得られるデータ位置を示し、ｘ座標はラインセンサ位置、すなわちウェッブの幅方向への位置座標に対応している。
【００１９】
本実施の形態ではｘ＝０がウェッブの幅方向の一端を示し、ｘ＝Ｍがウェッブの他端を示している。なお、本実施の形態ではＭに１０２３（センサ数１０２４）を採用している。
【００２０】
縦軸（ｙ軸）はラインセンサカメラ１によるスキャンナンバを示しており、図２ではスキャンナンバ０〜１１を示している。スキャンナンバ０は１回目のスキャンを示している。また、図２において、ｕはｘ座標をｍ個（例えば８個）ずつまとめてナンバを付した場合の各ナンバを示している。またｖはｙ座標をｎ個（例えば８個）ずつまとめてナンバを付した場合の各ナンバを示している。これにより、ｕ，ｖ座標は図３に示されるように、全画像データ（画素）をｍ×ｎ個のメッシュに区分けした場合における各メッシュ座標を表す。
すなわち、ｕ，ｖはガウスの記号を［  ］を用いると、それぞれ次式で表される。
【００２１】
【数１】
ｕ＝［ｘ／ｍ］                                            （１）
ｖ＝［ｙ／ｎ］                                            （２）
【００２２】
なお、この実施の形態ではｍ，ｎを８としているが、これらの値は、低コントラストの明暗欠陥の大きさにより、任意に変更することができ、欠陥面積が大きくなれば、それにしたがって、ｍ，ｎの値を大きくする。
【００２３】
図１に示された積分演算部６は、図２に示される画像データを、図３に示された画素数ｍ×ｎ個ずつのメッシュに区分けし、各メッシュにおいて、画像データ（例えば輝度情報または明度情報）を積算し積分値Ｆ（ｕ，ｖ）で表される積分画像を得る。
この積算は次式において表される。
【００２４】
【数２】
Ｆ（ｕ，ｖ）＝ΣΣｆ（ｍｕ＋ｕ´，ｎｖ＋ｖ´）            （３）
ここで、加算はｕ´が０からｍ−１までのｍ個について、およびｖ´が０からｎ−１までのｎ個について行われる。
微分演算部７は、（３）式により求められた微分画像Ｆ（ｕ，ｖ）の値を所定間隔離れた二つのメッシュ間毎に次式で示される差分をとって、微分画像Ｄ（ｕ，ｖ）を得る。
【００２５】
【数３】
0004165932.tif 000002
【００２６】
ここで、Δｕ，Δｖは差分をとる二つのメッシュ間の距離を表し、この実施の形態では、例えば共に１が用いられる場合を示している。図３においては、Ｆ１をＦ（ｕ＋Δｕ，ｖ＋Δｖ）すなわち、Ｆ（ｕ＋１，ｖ＋１）とすると、減算されるＦ２は、Ｆ（ｕ−Δｕ，ｖ−Δｕ）すなわち、Ｆ（ｕ−１，ｖ−１）となっている。
【００２７】
欠陥検出部８は（４）式により求められたＤ（ｕ，ｖ）の値が、（５）式に示されるように、所定値Ｔ１より大きくなることを条件に、差分されたＦを示すいずれかのメッシュに欠陥があると判定する（例えば、Ｆ１、Ｆ２のいずれかに欠陥があると判定する）。
【００２８】
【数４】
Ｄ（ｕ，ｖ）＞Ｔ１                                    （５）
【００２９】
一方、平均値算出部９は、次式（６）により、積分画像Ｆ（ｕ，ｖ）の平均Ａ（ｕ）を算出する。
【００３０】
【数５】
Ａ（ｕ）＝（ΣＦ（ｕ，ｖ´））／Ｎ                      （６）
【００３１】
ここで、加算はｖ´＝Ｎ・ｉからＮ・ｉ＋Ｎ−１まで行われる。ここで、ｉは、ガウスの記号［  ］を用いて、ｉ＝［ｙ／Ｎ］であらわされ、Ｎは任意の平均長を示している。
【００３２】
明暗判定部１０は、（５）式を満たす微分値Ｄ（ｕ，ｖ）を得ることとなった、二つの積分画像の値であるＦ（ｕ＋Δｕ，ｖ＋Δｖ）とＦ（ｕ−Δｕ，ｖ−Δｕ）の値と、（６）式で求められた平均値Ａ（ｕ＋Δｕ），Ａ（ｕ−Δｕ）を用いて、次の（７）（８）式により、二つの積分画像の値からそれぞれの位置座標における平均値を減算し、その減算値に基づいて（９）（１０）式により明暗判定を行う。
【００３３】
【数６】
Ｄ＋＝Ｆ（ｕ＋Δｕ，ｖ＋Δｖ）−Ａ（ｕ＋Δｕ）          （９）
Ｄ−＝Ｆ（ｕ−Δｕ，ｖ−Δｖ）−Ａ（ｕ−Δｕ）          （１０）
【００３４】
そして、
１）｜Ｄ＋｜≧｜Ｄ−｜  ならばＦ（ｕ＋Δｕ，ｖ＋Δｖ）を欠陥と判定し、
かつ
Ｄ＋≧０の場合にその欠陥が明欠陥であると判定し、
Ｄ＋＜０の場合にその欠陥が暗欠陥であると判定する。
【００３５】
一方、
２）｜Ｄ＋｜＜｜Ｄ−｜  ならばＦ（ｕ−Δｕ，ｖ−Δｖ）を欠陥と判定し、かつ
Ｄ−≧０の場合にその欠陥が明欠陥であると判定し、
Ｄ−＜０の場合にその欠陥が暗欠陥であると判定する。
【００３６】
以上に、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されることはなく、例えば、実施の形態において、ラインセンサの数は１０２４としているが、この数に限定されることはなく、また、ラインセンサカメラに代えて、エリアセンサカメラを用いても本発明の思想は何ら変わるものではない。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は、被検査物を撮像して画像データを得、この画像データにより構成される画像を、等面積を有するメッシュに分割するとともに、分割された各メッシュにおいて画像データの加算を行って積分画像を得、この積分画像に対し、所定のメッシュ間隔毎に差分演算を行って微分画像を得、この微分画像より得られる値を所定値と比較することにより、被検査物の明度が部分的に異なる部分を欠陥として検出するとともに、積分画像の平均値を算出し、この平均値と、欠陥を構成する差分演算が行われた二つのメッシュにおける前記積分画像の値とに基づいて、欠陥の明暗を判定するようにしたため、低コントラストを有する欠陥を明暗の区別をつけて検出することができ、また一つの欠陥が従来のように二つの欠陥に分裂することもなく、欠陥を的確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す機能ブロック図である。
【図２】メモリに記憶される画像データ構造を示す図である。
【図３】画像データをメッシュに分割した状態を示す図である。
【図４】従来の明暗検査装置を示す機能ブロック図である。
【図５】画像を格子状に分割した状態を示す図である。
【符号の説明】
１  ラインセンサカメラ
２  ウェッブ
３  照明装置
４  画像処理装置
５  画像入力部
６  積分演算部
７  微分演算部
８  欠陥検出部
９  平均値算出部
１０  明暗判定部
【図１】
0004165932.tif 000003
【図２】
0004165932.tif 000004
【図３】
0004165932.tif 000005
【図４】
0004165932.tif 000006
【図５】
0004165932.tif 000007