(57)【要約】【課題】画像において、輝度ムラ等の変化を抽出することを目的として処理する場合に、入力信号の画素の信号データによる信号レベルのマップ上で変化を抽出して変化がある図形とする必要がある。【解決手段】  カーネル処理に適応するために、設定した画素寸法によるブロックに対角線を引きその対角線を境としてＸ軸Ｙ軸に分割をされて４分割されたエレメントに相当する画素をＸ軸とＹ軸おのおのの２つづつのエレメントの相関比を抽出し、さらに、抽出したＸ軸とＹ軸の相関比を合成して方向データとする方法で図形として分別する方法や、Ｘ軸とＹ軸の相関比を乗算して方向データの強度とする図形条件抽出方法と、また、入力信号の画素データをレベル比較により処理して図形を検出し、カーネル処理を行い抽出したデータとの相関で有効図形とする処理を行うもの。【選択図】  図１
2009002882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像処理装置を利用して、表示装置や照明器具の輝度、照度、および、光強度などの明るさ（以後、輝度と称する。）のムラ（以後、輝度ムラと称する。）を検出する方法として、計測画面に相当する全画素に対して、予め、処理枠（以後、処理カーネルと称する。）を必要な画素数として設定を行うもので、基本的には、計測画面に対しては処理カーネルの寸法の変更は行わず設定条件は１つとするが、レンズの収差等による変更を余技なくされるい場合にはその条件に合わせて逐次変更することもありうる。この処理カーネルにおいて、２本の対角線で４つのエレメントに分割し、その分割をしたエレメントをＸ軸とＹ軸に相当するそれぞれ２エレメントに分割されたおのおのの画素の信号データの総量同士、あるいは、その平均値を軸の方向値として比較を行い抽出しおのおのの軸での方向データとしする。さらに、この処理で抽出されたＸ軸とＹ軸の矢印データの相関比で矢印の方向として処理を行い適応画素の周囲画素との相関におけるおのおのの軸の方向データとし、さらに、そのおのおのの軸の方向データを比較処理を行いカーネルに適用した画素の合成角度をムラ方向（以後、矢印データと称する。）とする。また、抽出された軸の方向値の合計値として乗算し矢印データとして入力信号における画素の強度データ（以後、矢印の強度と称する。）とする。さらに、矢印データと矢印の強度で構成されるデータに閾値を設け、この閾値による比較で判定された有効とされる矢印データと矢印の強度の連続性で輝度ムラ対象図形とする機能を備える輝度ムラ計測、あるいは、輝度ムラ判定機能を有する画像処理装置（以後、輝度ムラ計測画像処理装置と称する）。
【請求項２】
請求項１で説明する、矢印データと矢印の強度により構成され抽出された輝度ムラ図形
に対し、入力信号による画素の信号レベルを加味して図形分離をおこなう機能を有する輝度ムラ計測画像処理装置。
【請求項３】
請求項１、および、請求項２で説明する重なり合う図形の分離を行う機能により達成する、心臓体積、また、心臓等の面積計測、あるいは、透過光等を利用して紙や箔等の重なり合いを検出する機能、または、生物等で複数の物体が重なり合う状態を分離する検出に適用する輝度ムラ計測画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
フラットパネルデイスプレイ（以後、ＦＰＤと称する。）の、生産工程において、最終出荷検査では目視検査を行っているが、この検査において、人間が輝度ムラを排除するための手法として画像処理装置を包括した機械による判定のムラを排除するようになってきたことに関する。
【０００２】
均一度から、ムラを見つける作業を行うシート材の検査、あるいは、紙の地合検査等には、人間の感覚による判定を行う装置に関する。
【０００３】
重なり合う図形を検出し、の切り離しを自動的に行う機能、あるいは、図形の相関で次元の相違を自動的に検出する装置に関する。
【０００４】
一般的な画像計測、あるいは、画像認識等において、対象物の判別処理を行う際に画素ごとの相対条件ばかりではなく、対象画像近隣の画素の影響を包括して処理を行うための機能に関する。
【背景技術】
【０００５】
主に、フラットパネルデイスプレイ（以後、ＦＰＤと称する。）の市場では、空間フィルターの平滑フィルターの手法を変化させ、周辺部の画素の平均値と中央画素の偏差を率として抽出し、その値に閾値を設けてムラとする判定を行う方式、あるいは、計測点の相関の比率で輝度ムラとする方式を用いていた。
【０００６】
計測対象図形が、複数重なりあった場合には手動で切り離し作業を行っていた。
【０００７】
【非特許文献１】ＳＥＭＩ  Ｄ４１−０３０５  輝度ムラの定義
【特許文献１】特願２００６−２４３５３３
【特許文献２】特願２００７−０６６４０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＣＣＤを使用するにあたり、計測不整を招かないための充分なレンズの歪みに対する精度維持の必要がある。
【０００９】
従来の輝度ムラ検出には、微分処理や平滑フィルター方式での対応では重複する形状の切り離しができない。
【００１０】
従来の処理方式では、１画素、あるいは、１画素を中心とする最小単位の面積で、変化がある対象状況が検出されるとその点のデータが異常変化となる値として検出されてしまうための対処が必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この計測にあたり、充分な不正条件から回避するために、予め、対象画角寸法に対応する均一光源にてシェーデイング補正を行う。
【００１２】
処理カーネルを２次元に設定し、そのカーネルに対角線を引いて４分割を行い、その正対する部分ごとをエレメントとしてそのエレメントに対応する画素のデータの総和、あるいは、総和の平均値を演算して比率を抽出する。おのおのの比率の相関から、傾斜方向を求め、さらに、その比率の乗算値、あるいは、その乗算値を補正係数で演算して抽出された量で強度として、予め設定する、閾値との対比でムラの判定を行う。
【００１３】
００１１で適用する４分割されたエレメントに対し、対角線上にある画素データを、対角線に隣接する双方、あるいは、４方向のエレメントに充当し処理結果がノイズ成分とならないようにする。また、ノイズとして取り扱える狭小部分の比較的大きな周囲との偏差については、３ｘ３のカーネルの処理を別途用い、周囲の８画素と中心の１画素の比較対照を行い、閾値を設定して大きくなる部分を検出した場合には、当該画素のデータを適用しない機能とする。
【発明の効果】
【００１４】
人間が、輝度ムラと判断する図形を技術的に検出する為の処理として開発した、当発明の骨子であるカーネルにおける方向性抽出とその強度を利用することで、単に、周囲との強度率で変化を検出するのではなく、ムラを方向性による識別と強度による分別で認識できるようになった。
また、ノイズ性データ発生の影響を受けにくい処理方式から適用性が増すことにつながった。
【００１５】
隣接図形の引き離し処理においては、あるいは、別の条件によるムラやムラ図形であることを強度の変化や基本のデータを参照することで可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
当発明を、主に、フラットパネルデイスプレイの輝度ムラ計測を対象として、文章による説明、あるいは、図を示しながら説明する。
【実施例】
【００１７】
はじめに、ＣＣＤに取り付けられたレンズによる影響を受けないようにするために、シェーデイング補正を行うが、この際に、特許文献１で説明する計測対象寸法に相当する均一光源とその間の距離設定が実際の距離と同等であることが重要であり、これを無視した場合には、シェーデイング補正に使用した均一光源の対象寸法とレンズ設定による影響を受けることになる。
【００１８】
また、レンズの画角設定が広い場合には、実際の対象物全体からの放射光量の相対的要因から精度維持が難しい状況となる。これを保証するためには、特許文献２で説明するように、３台のＣＣＤを利用するて対応して均等分割で高分解能に検出を行うか、あるいは、１台のＣＣＤを使用して対象計測物に直角に設置した計測物に並行に移動できる構造を用意し、その構造物にＣＣＤを取り付け並行移動を行い必要に応じた位置ごとに画像抽出を行い、ＣＣＤのレンズに入光しない部分を極力無くすることも必要となる。また複数のＣＣＤを用いる際には、ＣＣＤ同士の相関の補正を行うことは当然ながら、必要な数のＣＣＤを用意し、対象物全体を小割として抽出することから、その相関をとるために設定された小割画面を重複させて相対比を用い相関の補正を行うことも視野に入れる必要がある。
【００１９】
当発明の代表例として、１台のＣＣＤでの計測を行う場合を示す。処理方法として、予め、処理画角を設定するがここでは代表例として５ｘ５画素を処理画角として説明をする。この画角は、最小のエレメントは３ｘ３としているが、目的次第では２ｘ２画素の設定もありうる。また、エレメントを大きく設定することは、見た目の感じに近づくことになるために、見た目計測としても適用するものであり、さらに、３ｘ３のカーネルを適用することで２つの図形を代表とする狭小部の切り分けの処理が可能となる。図１で説明する内容の１つとして、処理カーネルを一対の１−１で表記してある対角線で分割し、Ｘ軸とＹ軸にそれぞれ１対の分割された三角形のエレメントが発生する。この処理カーネルにおけるエレメントごとの説明は図１の図の上部と左部に表記したアルファベットと数で画素の番地を表す。エレメントの対角線上にある斜線で示した対象画素は対角線に隣接する分割エリア双方に適用され中心画素のデータは全分割エリアに適用されることとしたために、エレメントのＸ軸の図の左側を、ここでは、プラスとして分割される画素は、ａ１・ａ２・ａ３・ａ４・ａ５・ｂ２・ｂ３・ｂ４・ｃ３であり、同様に、Ｘの右側をマイナス極として分割される画素は、ｃ３・ｄ２・ｄ３・ｄ４・ｅ１・ｅ２・ｅ３・ｅ４・ｅ５であり、Ｘ軸と同様にここでは、Ｙ軸の上側をプラスとして扱われる画素は、ａ１・ｂ１・ｂ２・ｃ１・ｃ２・ｃ３・ｄ１・ｄ２・ｅ１であり、Ｙ軸の下側をマイナスとして扱われる画素は、ａ５・ｂ４・ｂ５・ｃ３・ｃ４・ｃ５・ｄ４・ｄ５・ｅ５とすが、おのおのの軸方向での極性は自由に指定して構わない。この分割で設定された分割エリア枠を各軸の相対分割エリアとして画素ごとの画素データ値を加算した総数、あるいは、その平均値として扱うがここでは総数を対象として平均値は後のノイズ削減のための手法で説明をするがこの場合の取り扱いデータは平均値でも問題はない。
【００２０】
図２は、この処理カーネルに関わる中心の画素がどちら側にどの程度引き込まれているかの重心方向を示す矢印データ（当発明では、この状況を引力の方向とも説明している。）作成のために、図では、ｃ、およびｄをＸ軸の両極としａとｂをＹ軸の両極としておのおののエレメントに属する画素のデータを用い相関比率演算を行う。ここでは、ｃとａをそれぞれの＋方向としｄとｂをそれぞれの−方向とした。このＸ軸Ｙ軸にあるエレメントに適応する画素データの総量、あるいは、平均値の相関比率を用い４象限における比率で方向とするデータとしたが、角度への変換処理を行っても良い。また、そのＸ軸とＹ軸のエレメントのデータの相関比の値を乗算することでその方向に対する強度を示すこととする。これを、画像マップ上では、矢印の方向と長さで表現しても良い。また、この方向の変化と強度に対する閾値を設けることで不要と考えられる低変化を削除することも可能である。
【００２１】
おのおのの軸にある相対する極の画素の信号データの総数を相対比値として抽出し、おのおのの軸で算出された相対比値を用い中心画素の対応する方向とする。図３は、００１９で説明をした方向に関する処理内容をさらに説明するものでありカーネルを対角線で区切ったことで４象限の方向が発生しており。ａ、ｂ、ｃ、およびｄの方向がそれである。図３では、Ｙ軸ではａ方向でＸ軸ではｄ方向がおのおのの軸方向ではデータ量が大きく、その比率による合成方向が３−１の引力の方向として示されている。一方、その引力の方向の強度としては、おのおのの軸の相対極に分割した画素の信号データの総数の差を適用しおのおのの積としたが、状況次第では、この数値に必要な係数を設ける場合も想定できる。
【００２２】
当発明では、ノイズ等の不要データとなる微少対象図形を排除する機能として、画素ごとの信号データに閾値を設け、その閾値以上、あるいは、閾値以下のレベルの画素を排除する手法、あるいは、空間フィルターの平滑処理の方式を適用した３ｘ３画素の分解能で処理画角を設定し、周囲の８画素の信号データの平均値と中央の画素の信号データとの比に偏差分の比率を閾値として設けて、その設定比以上を無効として当該画素をデータとして排除する機能を備えた。さらに、不要データとして、図４で説明する５ｘ５以上のカーネルを対象として中央を１画素とせずに、例えば、４−１の３ｘ３を対象とする平均値と、周囲の１周以上となる枠を構成する外周比較部で比較部の平均値と中央部の平均値の比例値に閾値を設けて要、あるいは、不要の判定をし全体の処理結果から削除をする機能も備えたために低レベルでのデータでの安定性を増すことが可能となった。
【００２３】
信号データの利用方法として、重なる図形の切り分けがある。００１８から００２１までの説明でカーネルでのエレメント相関のデータを対象とする処理のみの場合、対象図形が構成されることをＸ軸とＹ軸のエレメントの画素のデータの総量、あるいは、その平均値の比例値のみで算出されたことで１つの図形として検出されるが、実際には、複数の図形が重なって構成される場合もある。図５の、５−１のカーネル処理による図形に対し、５−２の入力信号の画素データを処理して得た図形ー１と５−３の入力信号の画素データを処理して得た図形２では、基本的に画素のレベルが違う条件であるために、環境条件が違うものが重なり合っているものと判断するが、５−４は５−２と５−３のレベルが重なり合っている状況を示すが透過、あるいは、反射の半透過状況を示した状況と判断できる。また、図形同士が同じ条件にない可能性もあるがそれを判断する方法として、図６で示す、６−１のカーネル処理で抽出した図形−１と６−２のカーネル処理で抽出した図形−２と６−３の入力信号の画素データを処理して得た図形−１と６−４の入力信号の画素データを処理して得た図形−２では、おのおのが違う基本的レベルの上に検出された図形として違う条件としての図形と判断することができる。この処理により抽出された図形と、カーネル処理による図形を重ね合わすことでカーネル処理による図形上に重なる入力信号の画素データを処理した図形の数値部分で入力信号の画素データを処理した数値の違う部分は別の図形であると判断をする機能を備えた。この判定を利用することで、重なり合う複数の図形の切り離しにも寄与する機能として単に、カーネル処理のデータのみとせずに対応すことでより計測機能の幅を広げるものとなった。
【００２４】
ＦＰＤの画面の輝度ムラを計測するにあたり、ＦＰＤを白色で全画素を同レベルで表示を行い、光量的に十分に安定をした状態で前述のような方法で検出して処理を行うものだが、簡単な判定処理例として、矢印データのみの方向性で囲まれた図形を抽出することでも輝度ムラとしての判定が可能である。図７は、この方法で処理を行う状況に適用する矢印データによるマップを示したもので、図７で示す部分から、図８で示す２つの図のよう例えば、３ｘ３画素を１つの処理カーネルとして取り扱い連続性を検出する方法を以下に示す、８−１のカーネルＡでは、４画素の矢印が右下方向へ向かっている。８−２では、１画素ずらしたことを明示するために敢えて画素番号を３−１から３−３とふってあるので、重累している画素が判明できるものと思うが、この図では１画素水平にずらしたことを示している。この状況で、３−２のカーネルでは、下方向へ矢印が向いていることを示している。つまり。連続して下方向へ向いていることを示しているもので、この方式で連続性を確認することが可能である。また、この方法で、集約したデータとして方向を示す矢印のぶれ分を修正することも可能である。このカーネル処理を、矢印の方向性の急激な変化を示す場合に適用するには平均値とする方法や、矢印の方向の最大公約数以外を排除する方法も有効である。
【００２５】
矢印の方向に対する閾値設定や、矢印の強度に対する閾値設定による無効判定による輝度ムラ画素数の削除だけではなく、該当図形に対応する入力信号の画素デ−タを加算した総量、あるいは、その平均値に対する閾値で抽出図形の判定を行うことも可能であり、この入力信号の画素データそのものに閾値を設けて画素ごとに比較を行い画素単位での削除も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
当発明による技術は、産業上の製品の精度を判定する新しい方法だけではなく、他の用途での重なり合い検出や図形分離などの機能が従来の方法ではできなかったことに対応できる意義がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】カーネル処理に適用する、寸法と対角線により分割されたエレメントとそのエレメントを構成する画素を示す図。
【図２】カーネル処理においてＸ軸とＹ軸に対する方向を示す図。
【図３】カーネル処理で抽出されたＸ軸とＹ軸の合成方向を説明する図。
【図４】従来と違う処理方法で、カーネルに対応することを示す図。
【図５】カーネル処理により抽出された輝度ムラの図形に対して、入力信号の画素データによる処理で抽出された図形の相互関係を示す図。
【図６】カーネル処理により抽出された輝度ムラの図形が、入力信号の画素データによる処理で別の条件と分離される状況を示した図。
【図７】矢印によるマップを示す図。
【図８】矢印が連続して図形とする方法を示す図。
【符号の説明】
【００２８】
１−１  １対の対角線を示す。
１−２  対角線にある画素を示す。
２−１  ａのエレメントがＹ軸の＋方向を示す。
２−２  ｂのエレメントがＹ軸の−方向を示す
２−３  ｃのエレメントがＸ軸の＋方向を示す。
２−４  ｄのエレメントがＸ軸の−方向を示す。
３−１  Ｘ軸とＹ軸のエレメント相関比によるデータを使用して相関処理を行った方向を示す。
４−１  ５ｘ５画素を対象とするのカーネル処理で、中心部分の３ｘ３画素の平均値を中心部分として扱うことを示す図。
５−１  カーネル処理により抽出された輝度ムラ図形を示す。
５−２  入力信号の画素データを行い得た画像の１番を示す。
５−３  入力信号の画素データを行い得た画像の２番を示す。
５−４  ５−２と５−３の図形がが重なりあった部分。
６−１  カーネル処理で抽出した図形１を示す。
６−２  カーネル処理で抽出した図形２を示す。
６−３  入力信号の画素データを処理して得た図形−１を示す。
６−４  入力信号の画素データを処理して得た図形−２を示す。
７−１  カーネル処理で抽出された矢印によるマップの一部を示す。
８−１  連続性を抽出するために設定した図７に関するカーネルＡを示す。
８−２  連続性を抽出するために設定した図７に関するカーネルＢを示す。
【図１】
2009002882.tif 000003
【図２】
2009002882.tif 000004
【図３】
2009002882.tif 000005
【図４】
2009002882.tif 000006
【図５】
2009002882.tif 000007
【図６】
2009002882.tif 000008
【図７】
2009002882.tif 000009
【図８】
2009002882.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月27日(2008.3.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像処理装置を利用して、表示装置や照明器具の輝度、照度、および、光強度などの明るさ（以後、輝度と称する。）のムラ（以後、輝度ムラと称する。）を検出する方法に関する。手順１、計測画面全画素に対し、おのおのの画素に対応する当該画素周辺に関わる画素の計測設定枠（以後、計測枠と称する。）を設定しこの計測枠を全画素に対して処理を行う。この枠寸法は、ムラに対する画素の特徴とする設定であり平面度、あるいは、平坦度の対応となる。手順２、この計測枠を、対角線で分割してX軸とY軸に分離しおのおのの分割された部分に対応する画素の総合量をエレメント量として求める。対角線上の画素に相当する量はこの加算対象画素とする。手順３、おのおのの軸にある、エレメント量の相関を相互比較し、変移データとして偏差量と相関の変移方向を求める。手順４、この変移データを元に閾値を設け、閾値より大きい偏差量を有効として画像マップをデータ上、あるいは、画像として作成する。手順５、画像マップに対し、判定枠の寸法（以後、感性判定枠寸法と称する。）を設定して変移方向と変移量データを合成演算を行い実体のムラ分布とする。これの判定エリア寸法が人間の感性の領域とする対応である。
これらの機能を備える輝度ムラ計測、あるいは、輝度ムラ判定機能を有する画像処理装置（以後、輝度ムラ計測画像処理装置と称する）。
【請求項２】
請求項１で説明する、変移方向と変移量データに対して画像取り込みデータに対して感性判定枠寸法と同寸法の枠による平均値演算を行い同じ画像マップと同一の比較マップを構成する。画像マップとこの比較マップとを重ね合わせることで同一とならない部分は質の相違があるとして画像画像マップの図形分離を行う機能を有する輝度ムラ計測画像処理装置。
【請求項３】
請求項１、および、請求項２で説明する重なり合う図形の分離を行う機能により達成する用途として、心臓体積、また、心臓等の面積計測、あるいは、透過光等を利用して紙や箔等の重なり合いを検出する機能、または、生物等で複数の物体が重なり合う状態を分離する検出に適用する輝度ムラ計測画像処理装置。