(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物に対して光を照射して撮影された画像を用いて検査を行う画像検査装置であって、
前記検査対象物に対して、方向、波長、強度の少なくとも１つが異なる予め設定された複数の照明パターンで光を照射する照明部と、
前記照明部から照射された光の前記複数の照明パターンに対応する複数の前記検査対象物の画像を撮影する撮像部と、
前記画像における調整が必要な調整領域、調整されるパラメータ、調整の方向性のうち、少なくとも１つが入力される入力部と、
前記撮像部によって撮影された複数の前記画像を画像処理して得られた複数の画像処理値を比較した結果に基づいて、前記入力部に入力された調整の方向性に対応した異なる評価式を生成する評価式生成部と、
予め設定された複数の粗探索用の照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、前記評価式生成部によって生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、粗探索の結果を取得する第１探索部と、
前記第１探索部において取得された粗探索の結果を用いて前記粗検索よりも細かい照明強度の刻み幅で設定された詳細探索用の照明パターンを生成し、前記詳細探索用照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、前記評価式生成部によって生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、最終的に最も良い評価値が計測された時の照明パターンを、詳細探索の結果として取得する第２探索部と、
前記第２探索部において取得された詳細探索の結果に基づいて最適な照明パターンを照射条件として設定する設定部と、
を備えている画像検査装置。
【請求項２】
前記評価式生成部は、前記入力部に入力された前記パラメータ、前記方向性に基づいて、前記画像に含まれる欠陥部分が強調されると前記照明評価スコアが高くなる評価式を生成する、
請求項１に記載の画像検査装置。
【請求項３】
前記評価式生成部は、前記入力部に入力された前記パラメータ、前記方向性に基づいて、前記画像に含まれる前記検査に不要な部分が除去されると前記照明評価スコアが高くなる評価式を生成する、
請求項１に記載の画像検査装置。
【請求項４】
前記評価式生成部は、前記入力部に入力された前記パラメータ、前記方向性に基づいて、前記画像における照明ムラが略均一になると前記照明評価スコアが高くなる評価式を生成する、
請求項１に記載の画像検査装置。
【請求項５】
前記検査対象物の種類に対応する前記調整領域、パラメータ、方向性に関する情報を保存する記憶部を、さらに備えている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項６】
前記第１探索部および前記第２探索部は、前記照明評価スコアが最良となった前記照明パターンを探索結果とする、
請求項１から５のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項７】
前記評価式生成部は、前記照射条件を設定する際に用いる複数の評価パラメータを正規化して、前記評価式を生成する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項８】
前記設定部において設定された前記照明パターンによって光が照射された前記検査対象物を撮影した前記画像を用いて、前記検査対象物の検査を行う検査部を、さらに備えている、
請求項１から７のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項９】
設定した前記最適な照明パターンによって光が照射された複数の前記検査対象物を撮影した複数の前記画像を用いて前記照明パターンをさらに最適化するログ解析部を、さらに備えている、
請求項１から８のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項１０】
前記照明部は、照射する前記光の方向、波長、強度を制御する制御部を有している、
請求項１から９のいずれか１項に記載の画像検査装置。
【請求項１１】
検査対象物に対して光を照射して撮影された画像を用いて検査を行う画像検査プログラムであって、
前記検査対象物に対して、予め設定された方向、波長、強度の少なくとも１つが異なる複数の照明パターンで光を照射する照明ステップと、
前記照明ステップにおいて照射された光の前記複数の照明パターンに対応する複数の前記検査対象物の画像を撮影する撮像ステップと、
前記画像における調整が必要な調整領域、調整されるパラメータ、調整の方向性のうち、少なくとも１つが入力される入力ステップと、
前記撮像ステップにおいて撮影された複数の前記画像を画像処理して得られた複数の画像処理値を比較した結果に基づいて、前記入力部に入力された調整の方向性に対応した異なる評価式を生成する評価式生成ステップと、
予め設定された複数の粗探索用の照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、前記評価式生成ステップにおいて生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、粗探索の結果を取得する第１探索ステップと、
前記第１探索ステップにおいて取得された粗探索の結果を用いて前記粗検索よりも細かい照明強度の刻み幅で設定された詳細探索用の照明パターンを生成し、前記詳細探索用照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、前記評価式生成ステップにおいて生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、最終的に最も良い評価値が計測された時の照明パターンを、詳細探索の結果として取得する第２探索ステップと、
前記第２探索ステップにおいて取得された詳細探索の結果に基づいて最適な照明パターンを照射条件として設定する設定ステップと、
を備えた画像検査方法をコンピュータに実行させる画像検査プログラム。
【請求項１２】
検査対象物に対して光を照射して撮影された画像を用いて検査を行う画像検査装置に含まれる照明装置を設定する照明設定装置であって、
前記画像における調整が必要な調整領域、調整されるパラメータ、調整の方向性のうち、少なくとも１つが入力される入力部と、
前記検査対象物に対して、方向、波長、強度の少なくとも１つが異なる予め設定された複数の照明パターンで光を照射する照明部から照射された光の前記複数の照明パターンに対応する複数の前記検査対象物の画像を撮影する撮像部によって撮影された複数の前記画像を画像処理して得られた複数の画像処理値を比較した結果に基づいて、前記入力部に入力された調整の方向性に対応した異なる評価式を生成する評価式生成部と、
予め設定された複数の粗探索用の照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、前記評価式生成部によって生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、粗探索の結果を取得する第１探索部と、
前記第１探索部において取得された粗探索の結果を用いて前記粗検索よりも細かい照明強度の刻み幅で設定された詳細探索用の照明パターンを生成し、前記詳細探索用照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、前記評価式生成部によって生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、最終的に最も良い評価値が計測された時の照明パターンを、詳細探索の結果として取得する第２探索部と、
前記第２探索部において取得された詳細探索の結果に基づいて最適な照明パターンを照射条件として設定する設定部と、
を備えている照明設定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物を撮影した画像を用いて各種検査を行う画像検査装置および画像検査プログラム、照明設定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モノづくりの現場では、より高い品質要求レベルが求められており、製品のキズや欠陥を目視によって検査する工程が増加しているが、労働力不足の問題により、目視検査に従事する検査員の確保が困難になっている。
このような背景の下、検査員による目視検査によって行っていた製品の検査を、製品を撮影した画像を用いて自動的に行う画像検査装置が用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、波長が異なる複数の光源から各波長の光を、照明強度を変えながら個別に対象物に照射し、その反射光をカメラによって受光して得られた設定用画像を用いて、検査を実施する際の照明強度を設定することで、照明強度の調整に係るユーザの負担を軽減することが可能な画像検査装置について開示されている。
また、特許文献２には、角度が異なる複数の照明から被検査体へ照射された光の反射光を撮影した複数の画像を合成して得られるカラー画像を用いて、被検査体の検査を行う検査装置について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１８９５５８号公報
【特許文献２】特開２０１７−１２２６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の画像検査装置では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、例えば、照明としてＭＤＭＣ（Multi Direction Multi Color）照明を用いた画像検査装置の場合には、照明光の方向および色の組み合わせが膨大となるため、検査対象物に対する最適な条件を設定することは困難である。
上記公報に開示された画像検査装置では、照明強度をパラメータとして変化させながらスコアが最良となった照明強度を設定しているが、最適な照明条件として照明強度だけを調整することは、最適な照明パラメータを設定するという点では十分とは言えない。
【０００６】
本発明の課題は、検査対象物に対して最適な光の照射条件を設定する際の使用者の負担を軽減することが可能な画像検査装置および画像検査プログラム、照明設定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る画像検査装置は、検査対象物に対して光を照射して撮影された画像を用いて検査を行う画像検査装置であって、照明部と、撮像部と、評価式生成部と、第１探索部と、第２探索部と、設定部と、を備えている。照明部は、検査対象物に対して、方向、波長、強度の少なくとも１つが異なる予め設定された複数の照明パターンで光を照射する。撮像部は、照明部から照射された光の複数の照明パターンに対応する複数の検査対象物の画像を撮影する。評価式生成部は、撮像部によって撮影された複数の画像を画像処理して得られた複数の画像処理値を比較した結果に基づいて評価式を生成する。第１探索部は、予め設定された複数の粗探索用の照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、評価式生成部によって生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、粗探索の結果を取得する。第２探索部は、第１探索部において取得された粗探索の結果を用いて詳細探索用の照明パターンを生成し、詳細探索用照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、評価式生成部によって生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、詳細探索の結果を取得する。設定部は、第２探索部において取得された詳細探索の結果に基づいて最適な照明パターンを照射条件として設定する。
【０００８】
ここでは、所定の照明パターンによって撮影された複数の画像を画像処理して生成された評価式を用いて粗探索、詳細探索を実施して、最適な照明パターンを設定する。
ここで、本画像検査装置によって検査が行われる検査対象物としては、例えば、電子部品、薬品、食品等が含まれる。また、検査対象物に光を照射して行われる検査は、例えば、検査対象物の表面に形成されたキズ、割れ、欠け、凹み、変形等があるか否かの検査が含まれる。
【０００９】
照明部は、例えば、光の照射方向、波長（色）、強度を制御可能なＭＤＭＣ（Multi Direction Multi Color）照明装置である。そして、照明部から照射される光は、照射方向、波長（色）、強度を組み合わせて設定された複数の所定の照射パターンに応じて照射される。
なお、この所定の照射パターンは、例えば、予め設定されていてもよいし、使用者によって複数の照射パターンから選択されたものであってもよい。
【００１０】
評価式生成部は、所定の照射パターンごとに撮影された複数の画像を用いて、例えば、検査対象物の表面のキズの検査を行う場合には、キズが最も目立つ画像が得られるように、評価式を生成する。
なお、評価式の生成時には、例えば、検査対象物の種類ごとに予め設定された調整領域、調整されるパラメータ、調整の方向性に関する情報に基づいて評価式が生成されてもよいし、使用者によって入力された調整領域、調整されるパラメータ、調整の方向性に関する情報を用いて評価式が生成されてもよい。
【００１１】
第１探索部は、所定の粗探索用の照射パターンごとに撮影された複数の画像について、生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、粗探索の結果を取得する。
第２探索部は、粗探索用の結果を用いて生成された詳細探索用の照射パターンごとに撮影された複数の画像について、生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、詳細探索の結果を取得する。
【００１２】
これにより、照明部から照射される光の方向、波長（色）、強度を組み合わせて膨大な組み合わせの中から最適な照射パターンを選択して撮影された画像を用いて検査対象物の検査を行う場合でも、使用者は最小限の操作により、検査対象物ごとに最適な照射パターンを自動的に設定することができる。
この結果、検査対象物に対して最適な光の照射条件を設定する際の使用者の負担を軽減することができる。
【００１３】
第２の発明に係る画像検査装置は、第１の発明に係る画像検査装置であって、画像における調整が必要な調整領域、調整されるパラメータ、調整の方向性のうち、少なくとも１つが入力される入力部を、さらに備えている。
ここでは、使用者が、入力部を介して、画像における調整が必要な調整領域、調整されるパラメータ、調整の方向性のうち、少なくとも１つを入力する。
【００１４】
ここで、入力部には、例えば、ＰＣ（Personal Computer）のキーボード、マウスや、タブレット端末、スマートフォン等のタッチパネル等が含まれる。
これにより、使用者が希望する範囲、パラメータ、方向性に沿って、各画像に対応する照明パターンをさらに調整して最適化することができる。
【００１５】
第３の発明に係る画像検査装置は、第２の発明に係る画像検査装置であって、評価式生成部は、入力部に入力されたパラメータ、方向性に基づいて、画像に含まれる欠陥部分が強調されると照明評価スコアが高くなる評価式を生成する。
ここでは、画像に含まれる欠陥部分（例えば、キズ、割れ、欠け、凹み、変形等）を目立たせて、実際の検査において容易に発見されるようにする照明パターンほど照明評価スコアが高くなるように評価式を生成する。
これにより、キズ等の欠陥部分を含む検査対象物の検査を実施する際に、欠陥部分を発見しやすい照明パターンを設定して検査を実施することができる。
【００１６】
第４の発明に係る画像検査装置は、第２の発明に係る画像検査装置であって、評価式生成部は、入力部に入力されたパラメータ、方向性に基づいて、画像に含まれる検査に不要な部分が除去されると照明評価スコアが高くなる評価式を生成する。
ここでは、画像に含まれる検査に不要な部分（例えば、文字等）を画像から除去する照明パターンほど照明評価スコアが高くなるように評価式を生成する。
これにより、検査対象物の検査を実施する際に、文字等の不要な部分を除去して検査を実施することができる。
【００１７】
第５の発明に係る画像検査装置は、第２の発明に係る画像検査装置であって、評価式生成部は、入力部に入力されたパラメータ、方向性に基づいて、画像における照明ムラが略均一になると照明評価スコアが高くなる評価式を生成する。
ここでは、画像全体の照明ムラを解消する照明パターンほど照明評価スコアが高くなるように評価式を生成する。
これにより、例えば、照明ムラに起因してキズ等の欠陥部分が見えにくくなることを防止して、検査対象物の検査を適切に実施することができる。
【００１８】
第６の発明に係る画像検査装置は、第１から第５の発明のいずれか１つに係る画像検査装置であって、検査対象物の種類に対応する調整領域、パラメータ、方向性に関する情報を保存する記憶部を、さらに備えている。
【００１９】
ここでは、検査対象物の種類に対応する調整領域、パラメータ、方向性に関する情報を記憶部に保存させる。
ここで、記憶部に保存される情報は、例えば、使用者によって入力された情報であってもよいし、検査対象物の種類ごとに予め保存されていてもよい。
これにより、使用者は、予め検査対象物を入力するだけで所望の調整が行われるという効果を得ることができる。
【００２０】
第７の発明に係る画像検査装置は、第１から第６の発明のいずれか１つに係る画像検査装置であって、第１探索部および第２探索部は、照明評価スコアが最良となった照明パターンを探索結果とする。
ここでは、撮像部によって撮影された複数の画像を用いて最適な照明パターンを設定する際に、各照明パターンについて算出された照明評価スコアの値を比較し、その値が最良となった画像に対応する照明パターンを照射条件とする。
これにより、複数の照明パターンの中から最も使用者の希望に沿った画像検査に対応する最適な照明パターンを設定することができる。
【００２１】
第８の発明に係る画像検査装置は、第１から第７の発明のいずれか１つに係る画像検査装置であって、評価式生成部は、照射条件を設定する際に用いる複数の評価パラメータを正規化して、評価式を生成する。
【００２２】
ここでは、評価式生成部において評価式を生成する際に、複数の評価パラメータを正規化する。
ここで、例えば、評価パラメータとして面積および色平均の偏差を用いる場合において、互いのパラメータの値の桁が異なっている場合には、値の桁の差による影響が最小限となるように正規化を行う。
これにより、それぞれの評価パラメータをほぼ均等に扱って、最適な照射条件を設定することができる。
【００２３】
第９の発明に係る画像検査装置は、第１から第８の発明のいずれか１つに係る画像検査装置であって、設定部において設定された照明パターンによって光が照射された検査対象物を撮影した画像を用いて、検査対象物の検査を行う検査部を、さらに備えている。
ここでは、上述した設定部によって最適な照射条件が設定された状態で、検査部が、検査対象物の検査を行う。
これにより、最適な照射条件で照射された光の下で撮影された画像を用いて、検査対象物の検査を実施することができるため、検査の精度を向上させることができる。
【００２４】
第１０の発明に係る画像検査装置は、第１から第９の発明のいずれか１つに係る画像検査装置であって、設定した最適な照明パターンによって光が照射された複数の検査対象物を撮影した複数の画像を用いて照明パターンをさらに最適化するログ解析部を、さらに備えている。
【００２５】
ここでは、設定部によって設定された最適な照明パターンについて、ログ解析部が、複数の同種の検査対象物を撮影した複数の画像の照明評価値を用いて、設定部によって設定された照射パターンをさらに最適化する。
これにより、例えば、複数の検査対象物においてキズ等の欠陥の位置が異なる場合でも、いずれの検査対象物であってもキズ等の欠陥を見つけやすい画像になるような照明パターンを最適な照射条件として設定することができる。
この結果、キズ等の欠陥の位置が異なる複数の検査対象物に対して最適な照明パターンを設定することができる。
【００２６】
第１１の発明に係る画像検査装置は、第１から第１０の発明のいずれか１つに係る画像検査装置であって、照明部は、照射する光の方向、波長、強度を制御する制御部を有している。
【００２７】
ここでは、照射する光の方向、波長（色）、強度を制御可能な制御部が照明部内に設けられている。
これにより、照明部に設定される複数の照明パターンで光を照射するように、制御部が照明部を制御することができる。
よって、制御部は、例えば、照明部と撮像部とを連動させるように制御することで、複数の照明パターンごとに、１枚ずつ画像を撮影することができる。
【００２８】
第１２の発明に係る画像検査プログラムは、検査対象物に対して光を照射して撮影された画像を用いて検査を行う画像検査プログラムであって、照明ステップと、撮像ステップと、選択ステップと、調整ステップと、設定ステップと、を備えた画像検査方法をコンピュータに実行させる。照明ステップでは、検査対象物に対して、予め設定された方向、波長、強度の少なくとも１つが異なる複数の照明パターンで光を照射する。撮像ステップでは、照明ステップにおいて照射された光の複数の照明パターンに対応する複数の検査対象物の画像を撮影する。
【００２９】
ここでは、所定の照明パターンによって撮影された複数の画像を画像処理して生成された評価式を用いて粗探索、詳細探索を実施して、最適な照明パターンを設定する。
ここで、本画像検査プログラムによって検査が行われる検査対象物としては、例えば、電子部品、薬品、食品等が含まれる。また、検査対象物に光を照射して行われる検査は、例えば、検査対象物の表面に形成されたキズ、割れ、欠け、凹み、変形等があるか否かの検査が含まれる。
【００３０】
照明ステップにおいて使用される照明部は、例えば、光の照射方向、波長（色）、強度を制御可能なＭＤＭＣ（Multi Direction Multi Color）照明装置である。そして、照明ステップにおいて照射される光は、照射方向、波長（色）、強度を組み合わせて設定された複数の所定の照射パターンに応じて照射される。
なお、この所定の照射パターンは、例えば、予め設定されていてもよいし、使用者によって複数の照射パターンから選択されたものであってもよい。
【００３１】
評価式生成ステップでは、所定の照射パターンごとに撮影された複数の画像を用いて、例えば、検査対象物の表面のキズの検査を行う場合には、キズが最も目立つ画像が得られるように、評価式を生成する。
なお、評価式の生成時には、例えば、検査対象物の種類ごとに予め設定された調整領域、調整されるパラメータ、調整の方向性に関する情報に基づいて評価式が生成されてもよいし、使用者によって入力された調整領域、調整されるパラメータ、調整の方向性に関する情報を用いて評価式が生成されてもよい。
【００３２】
第１探索ステップでは、所定の粗探索用の照射パターンごとに撮影された複数の画像について、生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、粗探索の結果を取得する。
第２探索ステップでは、粗探索用の結果を用いて生成された詳細探索用の照射パターンごとに撮影された複数の画像について、生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、詳細探索の結果を取得する。
【００３３】
これにより、照明ステップにおいて照射される光の方向、波長（色）、強度を組み合わせて膨大な組み合わせの中から最適な照射パターンを選択して撮影された画像を用いて検査対象物の検査を行う場合でも、使用者は最小限の操作により、検査対象物ごとに最適な照射パターンを自動的に設定することができる。
この結果、検査対象物に対して最適な光の照射条件を設定する際の使用者の負担を軽減することができる。
【００３４】
第１３の発明に係る照明設定装置は、検査対象物に対して光を照射して撮影された画像を用いて検査を行う画像検査装置に含まれる照明装置を設定する照明設定装置であって、評価式生成部と、第１探索部と、第２探索部とを備えている。評価式生成部は、検査対象物に対して、方向、波長、強度の少なくとも１つが異なる予め設定された複数の照明パターンで光を照射する照明部から照射された光の複数の照明パターンに対応する複数の検査対象物の画像を撮影する撮像部によって撮影された複数の画像を画像処理して得られた複数の画像処理値を比較した結果に基づいて評価式を生成する。第１探索部は、予め設定された複数の粗探索用の照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、評価式生成部によって生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、粗探索の結果を取得する。第２探索部は、第１探索部において取得された粗探索の結果を用いて詳細探索用の照明パターンを生成し、詳細探索用照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、評価式生成部によって生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、詳細探索の結果を取得する。設定部は、第２探索部において取得された詳細探索の結果に基づいて最適な照明パターンを照射条件として設定する。
【００３５】
ここでは、所定の照明パターンによって撮影された複数の画像を画像処理して生成された評価式を用いて粗探索、詳細探索を実施して、最適な照明パターンを設定する。
ここで、本画像検査装置によって検査が行われる検査対象物としては、例えば、電子部品、薬品、食品等が含まれる。また、検査対象物に光を照射して行われる検査は、例えば、検査対象物の表面に形成されたキズ、割れ、欠け、凹み、変形等があるか否かの検査が含まれる。
【００３６】
照明部は、例えば、光の照射方向、波長（色）、強度を制御可能なＭＤＭＣ（Multi Direction Multi Color）照明装置である。そして、照明部から照射される光は、照射方向、波長（色）、強度を組み合わせて設定された複数の所定の照射パターンに応じて照射される。
なお、この所定の照射パターンは、例えば、予め設定されていてもよいし、使用者によって複数の照射パターンから選択されたものであってもよい。
【００３７】
評価式生成部は、所定の照射パターンごとに撮影された複数の画像を用いて、例えば、検査対象物の表面のキズの検査を行う場合には、キズが最も目立つ画像が得られるように、評価式を生成する。
なお、評価式の生成時には、例えば、検査対象物の種類ごとに予め設定された調整領域、調整されるパラメータ、調整の方向性に関する情報に基づいて評価式が生成されてもよいし、使用者によって入力された調整領域、調整されるパラメータ、調整の方向性に関する情報を用いて評価式が生成されてもよい。
【００３８】
第１探索部は、所定の粗探索用の照射パターンごとに撮影された複数の画像について、生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、粗探索の結果を取得する。
第２探索部は、粗探索用の結果を用いて生成された詳細探索用の照射パターンごとに撮影された複数の画像について、生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、詳細探索の結果を取得する。
【００３９】
これにより、照明部から照射される光の方向、波長（色）、強度を組み合わせて膨大な組み合わせの中から最適な照射パターンを選択して撮影された画像を用いて検査対象物の検査を行う場合でも、使用者は最小限の操作により、検査対象物ごとに最適な照射パターンを自動的に設定することができる。
この結果、検査対象物に対して最適な光の照射条件を設定する際の使用者の負担を軽減することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明に係る画像検査装置によれば、検査対象物に対して最適な光の照射条件を設定する際の使用者の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像検査装置を用いて検査対象物の検査を行う状態示す図。
【図２】図１の画像検査装置の内部構成を示す制御ブロック図。
【図３】図１の画像検査装置に含まれる照明装置の構成を示す断面図。
【図４】図３の照明装置の底面図。
【図５】（ａ）〜（ｊ）は、図３の照明装置の第１グループに属する照明パターンの説明図。
【図６】（ａ）〜（ｐ）は、図３の照明装置の第２グループに属する照明パターンの説明図。
【図７】（ａ）〜（ｌ）は、図３の照明装置の第３グループに属する照明パターンの説明図。
【図８】図１の画像検査装置による照明装置の最適な照明パターンの設定の処理の流れを示すフローチャート。
【図９】図１の画像検査装置による照明装置の最適な照明パターンの設定の処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】図１の画像検査装置による照明装置の最適な照明パターンの設定の処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】図１の画像検査装置による照明装置のさらに最適な照明パターンの設定の処理の流れを示すフローチャート。
【図１２】図１の画像検査装置による照明装置の評価式の生成時に入力される調整パラメータの例を示す図。
【図１３】（ａ）は、キズを含む画像を示す図。（ｂ）は、（ａ）の画像中のキズを目立たせる評価式を用いて選択された画像を示す図。
【図１４】（ａ）は、検査の邪魔になる文字を含む画像を示す図。（ｂ）は、（ａ）の画像中の文字を除去する評価式を用いて選択された画像を示す図。
【図１５】（ａ）は、全体に照明ムラを含む画像を示す図。（ｂ）は、（ａ）の画像中の照明ムラを抑制する評価式を用いて選択された画像を示す図。
【図１６】複数の検査対象物に対して照明パターンをさらに最適化する際に使用者によって操作される表示画面の一例を示す図。
【図１７】図１の画像検査装置において実施される照明評価スコアの算出時において、複数の調整要素を含む場合の照明評価スコアの最高値を算出する方法について説明した図。
【図１８】（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る画像検査装置に含まれる照明装置の構成を示す図。
【図１９】（ａ），（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態に係る画像検査装置に含まれる照明装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の一実施形態に係る画像検査装置および画像検査プログラムについて、図１〜図１７を用いて説明すれば以下の通りである。
本実施形態の画像検査装置１０は、検査対象物Ｗに対して光を照射して撮影された画像を用いて、検査対象物Ｗの検査を行う装置であって、例えば、検査対象物Ｗの表面に形成されたキズ、割れ、欠け、凹み、変形等の欠陥部分の有無を検査する。
【００４３】
画像検査装置１０は、図１に示すように、カメラ（撮像部）１１と、照明装置（照明部）１２と、制御装置（制御部）１３とを備えている。
カメラ（撮像部）１１は、例えば、レンズや絞り等を含む光学系と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子とを備えており、検査対象物Ｗの検査に使用するために、検査対象物Ｗを含む画像を撮影する。
【００４４】
照明装置（照明部）１２は、カメラ１１によって検査対象物Ｗの画像が撮影される際に、検査対象物Ｗに対して所定の条件で光を照射する。そして、照明装置１２は、１３個の光源部１２ａを含むように構成されている。
照明装置１２では、後述する制御部１２ｂ（図２参照）によって、光源部１２ａから照明される方向、光の波長（色）および光の強度等が調整される。ここで、調整される光の強度の調整には、例えば、光源部１２ａごとの点灯または消灯、各光源部１２ａから照射される光の強さの段階的調整が含まれる。なお、照明装置１２の詳細な構成については、後段にて詳述する。
【００４５】
制御装置（制御部）１３は、図１に示すように、カメラ１１および照明装置１２と接続されている。制御装置１３は、図２に示すように、内部に、画像取得部２１と、入力部２２と、評価式生成部２３と、第１探索部２４と、第２探索部２５と、設定部２６と、検査部２７と、記憶部２８と、を有している。
なお、画像取得部２１、入力部２２、評価式生成部２３、第１探索部２４、第２探索部２５、設定部２６、検査部２７は、制御装置１３が備えているＣＰＵ（Central Processing Unit）が、記憶部２８等に記憶された画像検査プログラムを読み込んで実行することで実現される。
【００４６】
画像取得部２１は、検査対象物Ｗの検査を行う際には、設定された最適な照明条件で照射された光の下で撮影された検査対象物Ｗを含む画像の画像データを、カメラ１１から取得する。そして、画像取得部２１は、検査を実施する前の最適な照明条件を設定する段階では、カメラ１１によって撮影された画像の画像データを、照明装置１２に設定された照明条件ごとに１枚ずつ取得する。
【００４７】
また、画像取得部２１は、カメラ１１から取得した画像データを、評価式生成部２３、第１探索部２４、第２探索部２５、検査部２７および記憶部２８へそれぞれ送信する。
入力部２２は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等に接続されたキーボードやマウス、タブレット端末やスマートフォン等のタッチパネルであって、使用者から各種設定情報が入力される。具体的には、入力部２２は、後述する画像における調整が必要な調整領域、調整されるパラメータ、調整の方向性のうち、少なくとも１つが入力される。
【００４８】
評価式生成部２３は、画像取得部２１において取得された画像に対して所定の画像処理を行い、画像処理して得られた複数の画像処理値を比較した結果に基づいて評価式を生成する。そして、評価式生成部２３は、生成された評価式を第１探索部２４および第２探索部２５へ送信する。
なお、ここで生成される評価式は、入力部２２を介して使用者から入力された調整が必要なキズ等の欠陥を含む領域、調整パラメータ（色平均の偏差等）、調整の方向性（強調または除去）等に基づいて生成されてもよい。あるいは、予め設定された調整領域、調整パラメータ、方向性に基づいて生成されてもよい。
【００４９】
第１探索部２４は、予め設定された複数の粗探索用の照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、評価式生成部２３によって生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、粗探索の結果を取得する。より具体的には、第１探索部２４は、評価式を用いて算出された照明評価スコアが最大（最良）となった画像に対応する照明パターンを、粗探索の結果として取得する。
【００５０】
第２探索部２５は、第１探索部２４において取得された粗探索の結果を用いて詳細探索用の照明パターンを生成し、詳細探索用の照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、評価式生成部２３によって生成された評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアを比較した結果に基づいて、詳細探索の結果を取得する。より具体的には、第２探索部２５は、第１探索部２４と同様に、評価式を用いて算出された照明評価スコアが最大（最良）となった画像に対応する照明パターンを、詳細探索の結果として取得する。
【００５１】
設定部２６は、第２探索部２５において取得された詳細探索の結果に基づいて、すなわち、照明評価スコアが最大（最良）となった画像に対応する照明パターンを、最適な照明パターンとして設定する。
検査部２７は、設定部２６において設定された最適な照明パターンの照射条件に基づいて、設定部２６において設定された照明パターンによって光が照射された検査対象物Ｗを撮影した画像を用いて、検査対象物Ｗの検査を行う。本実施形態では、検査部２７は、検査対象物Ｗの表面におけるキズ、割れ、欠け、凹み、変形等の欠陥部分の有無を検査する。
【００５２】
記憶部２８は、カメラ１１によって撮影され画像取得部２１において取得された複数の画像とともに、上述した画像検査プログラムを保存する。また、記憶部２８は、検査対象物Ｗの種類に対応する画像における調整の領域、パラメータ、方向性に関する情報、設定部２６において設定された最適な照明パターンのデータ等を保存する。
【００５３】
（照明装置１２の構成）
照明装置１２は、図３に示すように、ドーム形状を有しており、検査対象物Ｗと対向する位置に、主波長が異なる複数種類の光源が複数組設けられている。
具体的には、照明装置１２は、赤色光源Ｒ、緑色光源Ｇ、および青色光源Ｂから構成される一組の光源部１２ａと、光源部１２ａの照射を制御する制御部１２ｂとを有している。
また、照明装置１２は、図４に示すように、１または複数組の光源が設けられた複数の照明要素４０を含む。複数の照明要素４０は、図４に示すように、９０°間隔の第１の半径方向Ｄ１〜第４の半径方向Ｄ４に沿って放射状に配置される。
【００５４】
具体的には、複数の照明要素４０は、中央の照明要素４１と、照明要素４１から第１の半径方向Ｄ１に沿って設けられた照明要素４２（４２Ｕ，４２Ｍ，４２Ｌ）と、照明要素４１から第２の半径方向Ｄ２に沿って設けられた照明要素４３（４３Ｕ，４３Ｍ，４３Ｌ）と、照明要素４１から第３の半径方向Ｄ３に沿って設けられた照明要素４４（４４Ｕ，４４Ｍ，４４Ｌ）と、照明要素４１から第４の半径方向Ｄ４に沿って設けられた照明要素４５（４５Ｕ，４５Ｍ，４５Ｌ）とを含む。
【００５５】
照明要素４１〜４５は、図４に示すように、互いに異なる方向に光を照射する。
ここで、入射方位とは、図中の円形の中心軸を中心とした方位である。照明要素４１の光源から発せられた光は、反射板４７によって反射されて、中心軸に平行に進行する。
照明要素４２の光源から発せられた光は、中心軸に平行に進行した後、ドーム状に形成された拡散板４８（図３参照）を透過することにより、第１の半径方向Ｄ１（図４参照）の逆方向側に傾斜した方向に進行する。
【００５６】
照明要素４３の光源から発せられた光は、中心軸に平行に進行した後、拡散板４８を透過することにより、第２の半径方向Ｄ２（図４参照）の逆方向側に傾斜した方向に進行する。
照明要素４４の光源から発せられた光は、中心軸に平行に進行した後、拡散板４８を透過することにより、第３の半径方向Ｄ３（図４参照）の逆方向側に傾斜した方向に進行する。
【００５７】
照明要素４５の光源から発せられた光は、中心軸に平行に進行した後、拡散板４８を透過することにより、第４の半径方向Ｄ４（図４参照）の逆方向側に傾斜した方向に進行する。
照明要素４１は、円形の形状を有しており、照明要素４２〜４５は、照明要素４１を中心とする円弧形状を有している。
【００５８】
照明要素４２Ｕ，４３Ｕ，４４Ｕ，４５Ｕは、中央の照明要素４１からの距離（半径ｒ１）が同一となるように環状に配列される。照明要素４２Ｍ，４３Ｍ，４４Ｍ，４５Ｍは、中央の照明要素４１からの距離（半径ｒ２＞ｒ１）が同一となるように環状に配列される。照明要素４２Ｌ，４３Ｌ，４４Ｌ，４５Ｌは、中央の照明要素４１からの距離（半径ｒ３＞ｒ２）が同一となるように環状に配列される。照明要素４２Ｕ〜４５Ｕから照射される光の図３の平面に対する入射角と、照明要素４２Ｍ〜４５Ｍから照射される光の入射角と、照明要素４２Ｌ〜４５Ｌから照射される光の入射角とは、互いに異なる。
【００５９】
＜最適な照明パターンの決定＞
本実施の形態において、制御装置１３は、異なる照明パターンの下でカメラ１１によって撮影されて取得された複数の画像に対応する各照明パターンを、評価式を用いて算出される照明評価スコアによって評価し、その評価結果に基づいて実際の画像検査に使用される最適な照明パターンを決定する。
【００６０】
より具体的には、制御装置１３は、上述した検査部２７において、検査対象物Ｗの表面におけるキズ等の欠陥部分の有無を検査するために最も適した検査画像を取得するために、照明装置１２の照明パターンを最適化する。
ここで、照明装置１２は、各照明要素４０の明るさとして、消灯を含む７段階で調整可能である。そして、照明装置１２は、各照明要素４０の色として白，赤，緑，青，シアン，マゼンタ，イエローの７色のいずれかに調整可能である。よって、この場合には、各照明要素４０が取り得る照明状態は、６×７＝４２通りの点灯状態に消灯状態を加えた４３通りの照明パターンが可能となる。
【００６１】
さらに、照明装置１２が１３個の照明要素４０を備えている場合には、照明装置１２が取り得る照明パターンの総数は、４３１３通りと膨大になる。
そこで、本実施形態では、照明装置１２が取り得る照明パターンが複数のグループに予め分割されており、当該複数のグループから選択された少なくとも１つのグループに属する照明パターンが後述するサンプリング用および粗探索用の照明パターンとして決定される。
【００６２】
図５（ａ）〜図５（ｊ）は、第１グループに属する照明パターンを説明する図である。図５（ｂ）〜図５（ｊ）に例示される第１グループは、第１の半径方向Ｄ１〜第４の半径方向Ｄ４の照射強度が均一となる複数の照明パターンから構成される。
第１グループには、点灯される照明要素４０の要素組み合わせとして、図５（ｂ）〜図５（ｊ）に示す９種類が存在する。
【００６３】
図５（ｂ）に示す要素組み合わせでは、全ての照明要素４０が点灯される。図５（ｃ）に示す要素組み合わせでは、照明要素４１からの距離がｒ３（図４参照）である照明要素４２Ｌ〜４５Ｌが点灯される。図５（ｄ）に示す要素組み合わせでは、照明要素４１からの距離がそれぞれｒ２，ｒ３（図４参照）である照明要素４２Ｍ〜４５Ｍ，４２Ｌ〜４５Ｌが点灯される。図５（ｅ）に示す要素組み合わせでは、中央の照明要素４１以外の照明要素４０が点灯される。図５（ｆ）に示す要素組み合わせでは、照明要素４１からの距離がｒ２（図４参照）である照明要素４２Ｍ〜４５Ｍが点灯される。図５（ｇ）に示す要素組み合わせでは、照明要素４１からの距離がそれぞれｒ１，ｒ２（図４参照）である照明要素４２Ｕ〜４５Ｕ，４２Ｍ〜４５Ｍが点灯される。図５（（ｈ）に示す要素組み合わせでは、中央の照明要素４１のみが点灯される。図５（ｉ）に示す要素組み合わせでは、照明要素４１からの距離がｒ１（図４参照）である照明要素４２Ｕ〜４５Ｕが点灯される。図５（ｊ）に示す要素組み合わせでは、照明要素４１，４２Ｕ〜４５Ｕが点灯される。
【００６４】
なお、点灯される照明要素の明るさおよび色は、全て同一となるように調整される。
図６（ａ）〜図６（ｐ）は、第２グループに属する照明パターンを説明する図である。図６（ａ）〜図６（ｐ）に例示される第２グループは、第１の半径方向Ｄ１〜第４の半径方向Ｄ４のうちの１つの半径方向に配置された照明要素のみが点灯される複数の照明パターンから構成される。
【００６５】
第２グループには、図６（ａ）〜図６（ｐ）に示す１６種類の要素組み合わせが存在する。図６（ａ）に示す要素組み合わせでは、第１の半径方向Ｄ１（図４参照）に配置された照明要素４２Ｌ，４２Ｍ，４２Ｕの全てが点灯される。図６（ｂ）〜図６（ｄ）に示す要素組み合わせでは、照明要素４２Ｌ，４２Ｍ，４２Ｕがそれぞれ点灯される。
図６（ｅ）に示す要素組み合わせでは、第２の半径方向Ｄ２（図４参照）に配置された照明要素４３Ｌ，４３Ｍ，４３Ｕの全てが点灯される。図６（ｆ）〜図６（ｈ）に示す要素組み合わせでは、照明要素４３Ｌ，４３Ｍ，４３Ｕがそれぞれ点灯される。
【００６６】
図６（ｉ）に示す要素組み合わせでは、第３の半径方向Ｄ３（図４参照）に配置された照明要素４４Ｌ，４４Ｍ，４４Ｕの全てが点灯される。図６（ｊ）〜図６（ｌ）に示す要素組み合わせでは、照明要素４４Ｌ，４４Ｍ，４４Ｕがそれぞれ点灯される。
図６（ｍ）に示す要素組み合わせでは、第４の半径方向Ｄ４（図４参照）に配置された照明要素４５Ｌ，４５Ｍ，４５Ｕの全てが点灯される。図６（ｎ）〜図６（ｐ）に示す要素組み合わせでは、照明要素４５Ｌ，４５Ｍ，４５Ｕがそれぞれ点灯される。なお、点灯される照明要素の明るさおよび色は、全て同一となるように調整される。
【００６７】
図７（ａ）〜図７（ｐ）は、第３グループに属する照明パターンを説明する図である。図７（ａ）〜図７（ｐ）に例示される第３グループは、第１の半径方向Ｄ１〜第４の半径方向Ｄ４のうち互いに逆向きとなる一対の半径方向に沿って配置された照明要素のみが点灯される複数の照明パターンから構成される。
第３グループには、図７（ａ）〜図７（ｐ）に示す１２種類の要素組み合わせが存在する。具体的には、図７（ａ）〜図７（ｆ）に示す要素組み合わせでは、第１の半径方向Ｄ１（図４参照）に配置された照明要素４２Ｌ，４２Ｍ，４２Ｕと、第３の半径方向Ｄ３に配置された照明要素４４Ｌ，４４Ｍ，４４Ｕとのうちの選択された照明要素が点灯される。照明要素４４Ｌ，４４Ｍ，４４Ｕのうち点灯される照明要素は、中央の照明要素４１に対して、照明要素４２Ｌ，４２Ｍ，４２Ｕのうち点灯される照明要素と対称である。
【００６８】
図７（ｇ）〜図７（ｌ）に示す要素組み合わせでは、第２の半径方向Ｄ２（図４参照）に配置された照明要素４３Ｌ，４３Ｍ，４３Ｕと、第４の半径方向Ｄ４に配置された照明要素４５Ｌ，４５Ｍ，４５Ｕとのうちの選択された照明要素が点灯される。照明要素４３Ｌ，４３Ｍ，４３Ｕのうち点灯される照明要素は、中央の照明要素４１に対して、照明要素４５Ｌ，４５Ｍ，４５Ｕのうち点灯される照明要素と対称である。なお、点灯される照明要素の明るさおよび色は、全て同一となるように調整される。
【００６９】
なお、複数の照明要素４０が等角度間隔の第１〜第Ｎの半径方向に沿って放射状に配置される場合、互いに逆向きとなる一対の半径方向に沿って配置された照明要素のみが点灯される第３グループは、Ｎが４以上の偶数であれば設定可能である。１つの半径方向に配置された照明要素のみが点灯される第２グループは、Ｎが２以上の整数であれば設定可能である。
【００７０】
＜最適な照明パターンの設定方法＞
本実施形態では、図８〜図１０に示すフローチャートに従って、検査対象物Ｗの検査を実施する際に当該検査に最適な照明装置１２の照明パターンを設定する。
本実施形態の画像検査装置１０は、制御装置１３のＣＰＵが記憶部１４に保存された画像検査プログラムを読み込んで、上述した構成を形成し、図８〜図１０のフローチャートに従って画像検査方法（照明条件の設定）を実行する。
【００７１】
まず、図８に示すフローチャートに従って、サンプリング処理を実施する。
なお、後述する粗探索および詳細探索において使用される評価式には、任意の複数種類のパラメータが含まれ、それぞれの単位が異なる場合がある。このため、単位が異なるパラメータを１つの評価式にまとめるために、それぞれのパラメータの範囲を１〜０の範囲に収束させる正規化を行うが、サンプリングでは、その正規化を行うために必要な情報を、何パターンかの照明パターンで計測し、その計測結果から算出された結果に基づいて、後述する「粗探索」、「詳細探索」においてスコアの算出に使用される評価式を生成する。
【００７２】
ステップＳ１１では、照明装置１２の照明パターンを最適化する処理を開始する前に、初期化を行う。
次に、ステップＳ１２では、予め保存されたサンプリング用の照明パターンのセットに切り替える。ここでは、サンプリング用の照明パターンとして、例えば、上述した第１から第３グループに属する照明パターンのいずれか１つが選択されればよい。
【００７３】
次に、ステップＳ１３では、照明装置１２の制御部１２ｂが、ステップＳ１２において切り替えられた複数の照明パターンに従って、照明パラメータを設定する。
次に、ステップＳ１４では、画像取得部２１が、ステップＳ１３において設定された照明パターンの下でカメラ１１によって撮影された検査対象物Ｗの画像を取得する。
次に、ステップＳ１５では、評価式生成部２３が、ステップＳ１４において取得された画像に対して所定の画像処理を行う。
【００７４】
次に、ステップＳ１６では、評価式生成部２３が、画像処理の結果値を、保存された結果値と比較する。
次に、ステップＳ１７では、評価式生成部２３が、ステップＳ１６における比較の結果、画像処理の結果値を更新するか否かを判定する。ここで、更新する場合には、ステップＳ１８へ進み、更新処理を行い、ステップＳ１９へ進む。一方、更新しない場合には、ステップＳ１８をスキップして、ステップＳ１９へ進む。
【００７５】
次に、ステップＳ１９では、評価式生成部２３が、ステップＳ１８において更新された結果値を記憶部２８に保存して、全てのサンプリング用の照明パターンの実行が完了したか否かを判定する。
ここで、完了した場合には、そのまま処理を終了する。一方、完了していない場合には、全てのサンプリング用の照明パターンでの実行が完了するまで、ステップＳ１３からステップＳ１９までの処理を繰り返し行う。
【００７６】
ステップＳ２０では、評価式生成部２３が、サンプリング完了時の最終保存値（Ｓ１８）から評価式を生成する。
これにより、後述する粗探索および詳細探索に使用される評価式が生成される。
続いて、図９に示すフローチャートに従って、画像取得部２１において取得された複数の画像について、図８のフローチャートに従って生成された評価式を用いて、後述する第２探索部２５による詳細探索用の照明パターンのセットを生成するための粗探索が第１探索部２４によって行われる。
【００７７】
なお、粗探索では、予め設定された複数の照明パターンに従って、その照明パターンの中で照明強度を数段階切り替えながら撮影された複数の画像の評価を行い、より良い評価値が算出されれば更新するという処理を全ての設定パターンに対して繰り返し実行する。そして、完了時点において、最も良い評価値が計測された時の照明パターンが粗探索の結果となる。
【００７８】
次に、ステップＳ２１では、照明装置１２の設定を、複数の粗探索用の照明パターンのセットに切り替える。ここでは、粗探索用の照明パターンとして、例えば、上述した第１から第３グループに属する照明パターンのいずれか１つが選択されればよい。
次に、ステップＳ２２では、ステップＳ２１において切り替えられた複数の照明パターンに従って、照明装置１２の制御部１２ｂが照明パラメータを設定する。
【００７９】
次に、ステップＳ２３では、画像取得部２１が、カメラ１１によって撮影された検査対象物Ｗの画像を取得する。
次に、ステップＳ２４では、第１探索部２４が、ステップＳ２３において取得された画像に対して所定の画像処理を行う。
次に、ステップＳ２５では、第１探索部２４が、ステップＳ２４において画像処理された画像について、ステップＳ２０において生成された評価式を用いて、照明評価スコアを算出する。
【００８０】
次に、ステップＳ２６では、第１探索部２４が、算出された照明評価スコアを、すでに保存された他の画像から算出された照明評価スコアと比較する。
次に、ステップＳ２７では、第１探索部２４が、ステップＳ２６における比較の結果、すでに保存されている照明評価スコアを更新するか否かを判定する。ここで、新たに計算された照明評価スコアの方が高く、保存された照明評価スコアを更新する場合には、ステップＳ２８へ進み、更新処理を行い、ステップＳ２９へ進む。一方、更新しない場合には、ステップＳ２８をスキップして、すでに保存されていた照明評価スコアを保存したまま、ステップＳ２９へ進む。
【００８１】
次に、ステップＳ２９では、第１探索部２４が、全ての粗探索用の照明パターンで撮影された画像を用いた照明評価スコアの比較処理が完了したか否かを判定する。ここで、完了した場合には、Ｓ３０へ進む。一方、完了していない場合には、全ての粗探索用の照明パターンでの実行が完了するまで、ステップＳ２２からステップＳ２９までの処理を繰り返し行う。
【００８２】
次に、ステップＳ３０では、第１探索部２４が、照明評価スコアの最高値を、粗探索の結果として記憶部２８に保存する。
続いて、図１０に示すフローチャートに従って、最適な照明パターンを見つけるための詳細探索が第２探索部２５によって行われる。
なお、詳細探索では、詳細探索では粗探索の結果に対して、より細かい照明強度の刻み幅で切り替えながら、その時の撮像画像の評価を行い、より良い評価値が算出されれば更新する処理を繰り返し行う。最終的に最も良い評価値が計測された時の照明パターンが、最終的な探索の結果として採用される。
【００８３】
ステップＳ３１では、上述した粗探索の結果に基づいて、第２探索部２５が、複数の詳細探索用の照明パターンのセットを生成する。
次に、ステップＳ３２では、照明装置１２の制御部１２ｂが、ステップＳ３１において生成された複数の詳細探索用の照明パターンのセットに切り替える。
次に、ステップＳ３３では、画像取得部２１が、カメラ１１によって撮影された検査対象物Ｗの画像を取得する。
【００８４】
次に、ステップＳ３４では、第２探索部２５が、ステップＳ３３において取得された画像に対して所定の画像処理を行う。
次に、ステップＳ３５では、第２探索部２５が、ステップＳ３４において画像処理された画像について、ステップＳ２０において生成された評価式を用いて、照明評価スコアを算出する。
【００８５】
次に、ステップＳ３６では、第２探索部２５が、算出された照明評価スコアを、すでに保存された他の画像から算出された照明評価スコアと比較する。
次に、ステップＳ３７では、第２探索部２５が、ステップＳ３６における比較の結果、照明評価スコアを更新するか否かを判定する。ここで、新たに計算された照明評価スコアの方が高く、保存された照明評価スコアを更新する場合には、ステップＳ３８へ進み、更新処理を行い、ステップＳ３９へ進む。一方、更新しない場合には、ステップＳ３８をスキップして、すでに保存されていた照明評価スコアを保存したまま、ステップＳ３９へ進む。
【００８６】
次に、ステップＳ３９では、第２探索部２５が、全ての詳細探索用の照明パターンで撮影された画像を用いた照明評価スコアの比較処理が完了したか否かを判定する。ここで、完了した場合には、Ｓ４０へ進む。一方、完了していない場合には、全ての詳細探索用の照明パターンでの実行が完了するまで、ステップＳ３３からステップＳ３９までの処理を繰り返し行う。
【００８７】
次に、ステップＳ４０では、第２探索部２５が、照明評価スコアの最高値を詳細探索の結果として記憶部２８に保存する。
次に、ステップＳ４１では、最高値の照明評価スコアに対応する最適化された照明パターンを、制御装置１３の表示画面等へ表示する。
次に、ステップＳ４２では、設定部２６が、第２探索部２５における詳細探索の結果として最適化された照明パターンを、照明装置１２の照明パラメータに設定する。
【００８８】
本実施形態の画像検査装置１０では、以上のような処理により、照明装置１２から照射される光の方向、波長（色）、強度を組み合わせて膨大な組み合わせの中から最適な照射パターンを選択して撮影された画像を用いて検査対象物Ｗの検査を行う場合でも、使用者は最小限の操作により、検査対象物Ｗごとに最適な照射パターンを自動的に設定することができる。
この結果、検査対象物Ｗに対して、照明装置１２の最適な照明パターンを設定する際の使用者の負担を軽減することができる。
【００８９】
＜複数の検査対象物Ｗを用いた照明パターンの最適化処理＞
本実施形態の画像検査装置１０では、上述した最適な照明装置１２の照明パターンの設定に加えて、図１１に示すフローチャートに従って、同種の複数の検査対象物Ｗについて最適な照明パターンとして設定された条件の下で撮影された複数の画像を用いて、照明パターンをさらに最適化する処理を行う。
【００９０】
ステップＳ５１では、ログ解析部３０が、ステップＳ２１〜Ｓ３０において実施され記憶部２８に保存された粗探索実行時のログを記憶部２８から取得する。
次に、ステップＳ５２では、ログ解析部３０が、全ての検査対象物Ｗに対して照明パターンの最適化を実施したか否かを判定する。ここで、全ての検査対象物Ｗに対する最適化処理が実施されている場合には、ステップＳ５３へ進む。一方、まだ全ての検査対象物Ｗに対する最適化処理が実施されていない場合には、ステップＳ２１へ戻る。
【００９１】
次に、ステップＳ５３では、ログ解析部３０が、粗探索実行回数分の探索ログについて、照明パターンごとに照明評価スコアを算出する。
次に、ステップＳ５４では、ログ解析部３０が、照明評価スコアの最高値を、複数回実行した最適な照明パターンとして保存する。
次に、ステップＳ５５では、ステップＳ５４においてさらに最適化された照明パターンを結果として制御装置１３の表示画面等に表示する。
【００９２】
次に、ステップＳ５６では、照明装置１２の制御部１２ｂが、さらに最適化された照明パターンを設定する。
ここで、単体の検査対象物Ｗに対して最適化された照明パターンでは、別の位置にキズ等の欠陥がある検査対象物Ｗに対して必ずしも最適な照明パターンとは言えない。
そこで、本実施形態では、ログ解析部３０等が、ステップＳ５１〜Ｓ５６の処理を行うことで、欠陥の位置が異なる複数の検査対象物Ｗに対しても最適な照明パターンを設定することができる。
【００９３】
この結果、照明装置１２による照明パターンを検査ごとにさらに最適化して、高精度な画像検査を実施することができる。
なお、このような照明パターンのさらなる最適化処理は、図１６に示す表示画面を見ながら実行される。
すなわち、使用者は、検査対象物Ｗのサンプル数を増やしてさらに照明パターンを最適化する際には図１６に示す表示画面において、ログ読み出しボタンＢ１をクリックすることで、画面左側に、最適化実行結果エリアＡ１が表示される。この最適化実行結果エリアＡ１では、下から、粗探索ログ、粗探索結果、詳細探索結果のログが表示される。
【００９４】
粗探索ログには、実行番号、照明設定、処理シーケンススコア等が含まれる。
粗探索結果のログには、粗探索ベストスコア、実行番号、詳細結果、スコア、照明設定等が含まれる。
詳細探索結果のログには、詳細探索ベストスコア、実行番号、詳細結果、スコア、照明設定等が含まれる。
【００９５】
次に、使用者が、Ｎ数結果分析実行ボタンＢ２をクリックすると、Ｎ数結果分析の結果として、画面右側に、Ｎ数結果分析エリアＡ２が表示される。このＮ数結果分析エリアＡ２では、複数の検査対象物Ｗ（図１６では３つ（実線、破線、一点鎖線））に対する各照明パターンとその照明評価スコアとの関係を示すグラフ、Ｎ数のスコア順が表示される。
Ｎ数のスコア順には、実行番号、スコア、照明設定等が表示される。
【００９６】
ここで、Ｎ数のスコア順に含まれる照明設定の１つを選択してクリックすると、画面上段中央に表示された“選択されている表示設定”が更新される。
なお、分析の方法には、例えば、それぞれの照明評価スコアを加算、最小二乗法で照明評価スコアを算出する等があり、随時、追加されて、使用者に選択可能となっていればよい。
【００９７】
次に、使用者が、詳細探索実行ボタンＢ３をクリックすると、画面右下のエリアに、詳細探索結果エリアＡ３が表示される。このでは、実行番号、スコア、指定データ、照明設定等が表示される。
なお、詳細探索結果エリアＡ３では、実行ごとに実行番号が追加された結果が表示される。
そして、表示された結果をクリアする場合には、結果クリアボタンＢ４がクリックされる。
【００９８】
＜評価式のカスタマイズ＞
上述した照明パターンの最適化処理において使用される評価式は、一意的に決められたものではなく、使用者の希望に応じてカスタマイズすることが可能である。
【００９９】
例えば、制御装置１３の表示画面上において、マウスやキーボード等の入力部２２を介してカスタマイズする際に、図１２に示すように、［０．カメラ画像入力ＦＨ］の「１．ＭＤＭＣ照明パラメータ自動調整」の項目の中で、Ａの「９．計測ユニット」、Ｂの「１６．評価パラメータ」、Ｃの「１７．目標値」という３つの特徴量を変更する場合について説明すれば以下の通りである。
【０１００】
ここで、Ａの「９．計測ユニット」については、例えば、「色平均・偏差」の調整が含まれる。Ｂの「１６．評価パラメータ」については、例えば、「色平均・偏差ユニットの偏差」の調整が含まれる。Ｃの「１７．目標値」については、例えば、調整の方向性（ＵＰまたはＤＯＷＮ）が含まれる。
具体的には、図１３（ａ）に示すように、画像中に含まれる破線内の直線上のキズを目立たせるための照明パターンを設定する際には、キズ等の欠陥部分の偏差が最も大きいものが最もキズを強調させる照明パターンとして選択される。
【０１０１】
この場合には、画像に含まれるキズ等の欠陥を目立たせるために、計測ユニットとして、キズを含むように色平均・偏差ユニットの計測領域（破線部分）が設定される。そして、評価式として、評価パラメータ「色平均・偏差ユニットの偏差」、目標値「ＵＰＰ」と設定される。
このような設定により、以下のような評価式が実行される。
【０１０２】
【数１】
0006860098.tif 000002
【０１０３】
これにより、図１３（ｂ）に示すように、破線部分で囲まれた範囲に含まれるキズ等の欠陥が強調された画像を得ることができる。
一方、図１４（ａ）に示すように、画像中に含まれるキズ等の欠陥を見つける際に邪魔になる破線内の文字「ＡＢＣ」等のテクスチャを除去するための照明パターンを設定する際には、除去したい箇所の偏差が最も小さいものが検査に邪魔な文字を除去する照明パターンとして選択される。
この場合には、画像に含まれる文字「ＡＢＣ」を除去するために、計測ユニットとして、文字「ＡＢＣ」を含むように色平均・偏差ユニットの計測領域（破線部分）が設定される。そして、評価式として、評価パラメータ「色平均・偏差ユニットの偏差」、目標値「ＤＯＷＮ」と設定される。
このような設定により、以下のような評価式が実行される。
【０１０４】
【数２】
0006860098.tif 000003
【０１０５】
これにより、図１４（ｂ）に示すように、文字「ＡＢＣ」が画像中から目立たないように除去された画像を得ることができる。
さらに、画像中におけるキズ等の欠陥を見つけにくくしてしまう照明装置１２による照明ムラを抑制する際には、画像中における暗い箇所、明るい箇所を数か所サンプリングし、それらが一番近くなる条件になるような照明パターンに設定する。
【０１０６】
この場合には、図１５（ａ）に示すように、画像中の４箇所に、色平均・偏差ユニットの計測領域（破線部分）が設定される。そして、評価式として、評価パラメータの項目０「色平均・偏差ユニットの偏差」、項目１「色平均・偏差ユニットの偏差」、項目２「色平均・偏差ユニットの偏差」、目標値の項目０「Ｅｑｕａｌ」、項目１「Ｅｑｕａｌ」、項目２「Ｅｑｕａｌ」と設定される。
このような設定により、以下のような評価式が実行される。
【０１０７】
【数３】
0006860098.tif 000004
【０１０８】
これにより、図１５（ｂ）に示すように、画像中の最も色の濃い部分に合わせるように調整されることで、画像中の照明ムラが抑制された画像を得ることができる。
なお、上述した強調処理と除去処理とを組み合わせて、例えば、検査対象の青色の文字を目立たせて、背景に含まれる白文字を除去するような処理を行ってもよい。
この場合には、計測ユニットとして、
「０．カラーグレーフィルタ（ブルーフィルタ）」
「１．色平均・偏差」
「２．カラーグレーフィルタ（レッドフィルタ）」
「３．色平均・偏差」
が設定される。
【０１０９】
これにより、背景の白文字部分を領域として設定するとともに、前景の青文字部分を領域として設定することができる。
【０１１０】
次に、評価式として、
「評価パラメータ」
項目０「１．色平均・偏差ユニットの偏差」
項目１「３．色平均・偏差ユニットの偏差」
「目標値」
項目０「ＤＯＷＮ」
項目１「ＵＰＰ」
と設定される。
このような設定により、以下のような評価式が実行される。
【０１１１】
【数４】
0006860098.tif 000005
【０１１２】
なお、本実施形態の画像検査装置１０では、目標値というＮ次元の点に対して現在の照明評価スコアの最高値とすでに入力された値とでどちらの点の方が目標値に近いかという観点で、より目標値に近い方を照明評価スコアの最高値とする処理を、照明パターンの組み合わせごとに行う。
例えば、背景の柄を目立たないようにし、前景の文字を強調したい場合等、２つの調整要素（評価パラメータＡ，Ｂ）を含む場合には、図１７に示すように、照明パターンを振りながら計測された複数の値のうち、総合的な目標値に最も近い点（図中破線円）の結果を照明評価スコアの最高値として設定すればよい。
これにより、複数の調整要素を含む調整を行う場合でも、複数の調整要素間でバランスのとれた計測値を照明評価スコアの最高値として判定することで、最適化された照明パターンを得ることができる。
【０１１３】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態では、設定部２６によって設定された照明条件を用いて、検査対象物Ｗの検査を実施する画像検査装置１０として、本発明を実現した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１４】
例えば、画像取得部２１によって取得された複数の画像を用いて、評価式生成部２３、第１探索部２４、第２探索部２５および設定部２６よって、最適な照明パターンの設定を行う照明装置の制御装置として、本発明を実現してもよい。
具体的には、制御装置１３は、図２に示すように、照明装置１２およびカメラ（撮像装置）に接続されており、少なくとも、上述した評価式生成部２３、第１探索部２４および第２探索部２５、設定部２６を備えていればよい。
この場合には、画像検査装置に含まれる照明装置の最適な照明条件を設定するための制御装置として用いられることで、上記と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
（Ｂ）
上記実施形態では、画像検査装置１０を構成する照明装置１２として、照射する光の方向、波長（色）、強度を自在に制御可能なＭＤＭＣ照明装置を用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１６】
例えば、検査対象物に対して異なる角度から光を照射するように配置された複数の照明装置を含む構成を照明部として用いてもよい。
具体的には、図１８（ａ）に示すように、外径が異なる３つのリング照明１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄと、３つのリング照明１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄの中心軸上に光軸が配置された同軸落射照明１１２ａとを組み合わせた照明装置を用いてもよい。
【０１１７】
また、図１８（ｂ）に示すように、外径が異なる３つのリング照明１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄを組み合わせて構成される照明装置を用いてもよい。
さらに、図１９（ａ）に示すように、略四角形に配置された４本のバー照明２１２ａ〜２１２ｄを組み合わせて構成される照明装置を用いてもよい。
あるいは、図１９（ａ）に示すように、略四角形に配置された４本のバー照明２１２ａ〜２１２ｄと、４本のバー照明２１２ａ〜２１２ｄによって形成される四角形の対角線の交点上に光軸が配置されたリング照明２１２ｅとを組み合わせて構成される照明装置を用いてもよい。
【０１１８】
（Ｃ）
上記実施形態では、画像の調整領域を使用者が入力部２２を介して指定するために例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、検査対象物ごとに調整領域の位置、調整されるパラメータ、調整の方向性が決まっている場合には、使用者が検査対象物の種類を選択することにより、記憶部等に保存された調整領域の位置等の情報を用いて最適な照明条件を設定する構成であってもよい。
【０１１９】
（Ｄ）
上記実施形態では、画像検査装置１０内に、画像検査プログラム、カメラ１１によって撮影された画像等を保存する記憶部２８が設けられている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、撮影された検査対象物の画像等は、外部サーバ、クラウド空間等の装置外に設けられた記憶手段に保存されてもよい。
【０１２０】
（Ｅ）
上記実施形態では、照明装置１２が、１３個の照明要素４１，４２Ｕ〜４５Ｕ，４２Ｍ〜４５Ｍ，４２Ｌ〜４５Ｌを備えている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、照明装置４が備える照明要素の個数は、１３個より多くてもよいし、１２個以下であってもよい。
【０１２１】
（Ｆ）
上記実施形態では、照明装置４が、第１の半径方向Ｄ１〜第４の半径方向Ｄ４に沿って放射状に配置された複数の照明要素４０を含む例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、複数の照明要素が、等角度間隔の第１〜第Ｎ（Ｎは、２以上の整数）の半径方向に沿って放射状に配置された構成であってもよい。
【０１２２】
（Ｇ）
上記実施形態では、照明装置４が、各半径方向に沿って３つの照明要素４０が配置された例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、照明要素の数は、２つまたは４つ以上であってもよい。
【０１２３】
（Ｈ）
上記実施形態では、各照明要素に、赤色光源Ｒ、緑色光源Ｇ、および青色光源Ｂが、それぞれ同じ数だけ配置されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、３色の光源が各々１つずつ以上配置されていればよい。
また、各照明要素に含まれている赤色光源Ｒ、緑色光源Ｇ、および青色光源Ｂの比率は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
例えば、１つの照明要素には、他の照明要素に比べて赤色光源Ｒが多く配置されていてもよい。
【０１２４】
（Ｉ）
上記実施形態では、評価式を用いて算出された照明評価スコアが最大となった画像に対応する照明パターンを、粗探索または詳細探索の最良の結果として取得する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、照明評価スコアが最小となった画像に対応する照明パターンを、最良の結果として、粗探索または詳細探索の結果として取得してもよい。
【０１２５】
（ａ）結果値が高いほど照明評価スコアが良くなる例としては、特定領域の評価パラメータ（偏差の結果を比較し、最も高いものを最良値とすることで、検査対象を強調するもの）が考えられる。
これには、例えば、欠陥（キズ、割れ、欠け、凹み等）の強調、汚れの強調、文字、バーコード、２次元コードの強調等が含まれる。
【０１２６】
（ｂ）結果値が低いほど照明評価スコアが良くなる例としては、特定領域の評価パラメータ（偏差の結果を比較し、最も低いものを最良値とすることで、検査対象外となる背景の影響を軽減するもの）が考えられる。
これには、例えば、背景のテクスチャ（金属のヘアライン等の地の模様）の除去等が含まれる。
【０１２７】
（ｃ）結果値が特定の目標値に近いほど照明評価スコアが良くなる例としては、評価パラメータ（色（Ｒ・Ｇ・Ｂそれぞれの濃度）を比較して複数の領域に対して同じ色の目標値を設定するもの）が考えられる。
これには、例えば、色ムラの除去、明るさの自動調整等が含まれる。
なお、（ａ）〜（ｃ）を組み合わせて実行することも可能である。
【０１２８】
具体的には、この場合には、（ａ）〜（ｃ）を混合して照明評価スコアを算出してもよい。
例えば、曲面等のムラが出やすい検査対象物において、ムラの影響を最小限に抑え（ｃ）の効果）、欠陥が強調（（ａ）の効果）された画像を得るために、ビニールで梱包された商品の検査を行う場合が考えられる。
【０１２９】
これにより、ビニールの表面のテクスチャを除去（（ｂ）の効果）し、対象物が強調（（ａ）の効果）された画像を得ることができる。
さらに、評価パラメータとしては、画像から得られる情報として、例えば、色（Ｒ・Ｇ・Ｂそれぞれの濃度）、抽出色の面積、エッジ強度、欠陥度、偏差、ヒストグラム、周波数等を用いることもできる。
【０１３０】
（Ｊ）
上記実施形態では、検査対象物Ｗの表面に形成されたキズ、割れ、欠け、凹み、変形等の欠陥部分の有無を検査する画像検査装置を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、検査対象物の表面に記載された文字（ラベル等）の検査を行う文字検査、欠陥（キズ、割れ、欠け等）、汚れ、文字、テクスチャ、基板上の部品や搬送パレット上の格納容器内の物品等の有無の検査を行う有無検査等を行う画像検査装置であってもよい。
【０１３１】
文字検査では、日付などの文字が正しく印字されているか否か（印字内容、印字品質等）を検査する。また、文字以外にも、２次元コード等も同様に、印字が正しく読めるか否かを検査してもよい。
具体的には、金属上に印字された検査対象物について、印字が不鮮明／背景が邪魔をして読み取れない／金属の一部がハレーションして良い画像を得られない等の理由で読み取りが難しいことが多いため、これらが読み取り可能であるか否かを検査すればよい。
【０１３２】
（Ｋ）
上記実施形態では、画像中の照明ムラを軽減するように略均一化する処理を行う画像検査装置を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、照明ムラの軽減以外にも、画像視野内が特定濃度で均一化されるように処理を行う画像検査装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明の画像検査装置は、検査対象物に対して最適な光の照射条件を設定する際の使用者の負担を軽減することができるという効果を奏することから、検査対象物に対して光を照射して撮影された画像を用いて検査を行う各種検査装置に対して広く適用可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１０      画像検査装置
１１      カメラ（撮像部）
１２      照明装置（照明部）
１２ａ    光源部
１２ｂ    制御部
１３      制御装置（制御部）
２１      画像取得部
２２      入力部
２３      評価式生成部
２４      第１探索部
２５      第２探索部
２６      設定部
２７      検査部
２８      記憶部
３０      ログ解析部
４０〜４５  照明要素
４７      反射板
４８      拡散板
１１２ａ  同軸落射照明
１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ  リング照明
２１２ａ〜２１２ｄ  バー照明
２１２ｅ  リング照明
Ｒ      赤色光源
Ｇ      緑色光源
Ｂ      青色光源
Ｗ      検査対象物
【要約】
【課題】検査対象物に対して最適な光の照射条件を設定する際の使用者の負担を軽減することが可能な画像検査装置を提供する。
【解決手段】画像検査装置１０は、カメラ１１、照明装置１２、制御装置１３を備えている。制御装置１３は、評価式生成部２３、第１探索部２４、第２探索部２５、設定部２６を有している。評価式生成部２３は、カメラ１１によって撮影された複数の画像の画像処理値の比較結果に基づいて評価式を生成する。第１探索部２４は、評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアの比較結果に基づいて粗探索の結果を取得する。第２探索部２５は、詳細探索用の照明パターンに対応して撮影された複数の画像を画像処理するとともに、評価式を用いて算出された複数の照明評価スコアの比較結果に基づいて詳細探索の結果を取得する。設定部２６は、第２探索部２５で取得された詳細探索の結果に基づいて最適な照明パターンを照射条件として設定する。
【選択図】図２【図１】
0006860098.tif 000006
【図２】
0006860098.tif 000007
【図３】
0006860098.tif 000008
【図４】
0006860098.tif 000009
【図５】
0006860098.tif 000010
【図６】
0006860098.tif 000011
【図７】
0006860098.tif 000012
【図８】
0006860098.tif 000013
【図９】
0006860098.tif 000014
【図１０】
0006860098.tif 000015
【図１１】
0006860098.tif 000016
【図１２】
0006860098.tif 000017
【図１３】
0006860098.tif 000018
【図１４】
0006860098.tif 000019
【図１５】
0006860098.tif 000020
【図１６】
0006860098.tif 000021
【図１７】
0006860098.tif 000022
【図１８】
0006860098.tif 000023
【図１９】
0006860098.tif 000024