(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸（１４）が形成されている対象物（１０）表面の距離画像のデータを入力する画像入力手段（２）と、入力された前記対象物表面の距離画像データを単位領域（Ｚ）で分割する領域分割手段（４ａ）と、前記距離画像のデータに基づき、前記分割された単位領域ごとに微分値を演算する微分演算手段（４ｂ）と、前記微分値に基づき、前記単位領域が凹部又は凸部を有する単位領域（Ｚａ）か凹部及び凸部をどちらも有しない単位領域（Ｚｂ）かを判定する領域判定手段（４ｃ）とを有し、前記凹凸が形成されている対象物表面の画像を２値化処理する２値化処理装置において、
前記領域判定手段により凹部及び凸部をどちらも有しない単位領域と判定された場合は、該単位領域から２値化閾値を設定し、前記領域判定手段により凹部又は凸部を有する単位領域と判定された場合は、該単位領域近傍に位置する凹部及び凸部をどちらも有しない単位領域から２値化閾値を設定する２値化閾値設定手段（４ｄ）を備えたことを特徴とする２値化処理装置。
【請求項２】
前記２値化閾値設定手段は、
凸部が形成されていない単位領域においては、該領域の高さの最大値を２値化閾値として設定し、
凸部からなる単位領域においては、該領域近傍に位置する凸部が形成されていない単位領域の高さの最大値を２値化閾値として設定する
ことを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の２値化処理装置。
【請求項３】
前記２値化閾値設定手段は、
凹部が形成されていない単位領域においては、該領域の高さの最小値を２値化閾値として設定し、
凹部からなる単位領域においては、該領域近傍に位置する凹部が形成されていない単位領域の高さの最小値を２値化閾値として設定する
ことを特徴とすることを特徴とする請求項１記載の２値化処理装置。
【請求項４】
前記対象物表面上の分割された行方向に連続する単位領域からなる行方向単位領域群（Ｚｌ）と該行方向単位領域群に直交する列方向単位領域群（Ｚｍ）の対象物表面の高さの各平均値と、前記各単位領域群を構成する各単位領域の対象物表面の高さと、の差の絶対値に基づき、前記対象物表面の行方向及び列方向の反りの大きさを検出し、検出された前記行方向及び列方向の領域群から反りの小さい単位領域群を選択する反り方向判定手段（４ｆ）と、
を具備することを特徴とする請求項２又は３記載の２値化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田等により凹凸が形成されている基板表面の画像を２値化処理する２値化処理装置に係り、特に、基板の反り状態を考慮して基板表面の画像を２値化処理する２値化処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、基板１１表面に塗布されたレジスト１２を所定のパターンに露光して現像し、レジスト１２が取り除かれている位置にパッド１３を設け、その上に半田１４を盛り付けた図である。
【０００３】
この基板１１を順次搬送し、不図示の距離画像入力装置で基板１１表面に形成されているレジスト面１２を読み取り、予め設定された閾値を以て、突出している半田１４を「１」，レジスト面１２を「０」となるように２値化処理を行っている。
【０００４】
しかしながら、図９（ａ）に示すように、基板１１は通常、基板１１平面のＸ方向，Ｙ方向に対し反りがあるため、基板１１表面に形成されたレジスト面１２に渡って同一の２値化閾値を用いると、正確に２値化処理できない場合がある。
【０００５】
即ち、図９（ｂ）に示すように、基板１１が反っていない理想状態では、レジスト面１２に渡って同一の２値化閾値を用いても正確に２値化処理することができる。しかし、同図（ｃ）に示すように反りがあると、レジスト面１２であっても２値化閾値よりも大きくなって「１」と処理され、また、半田１４が設けられている部分であっても、２値化閾値よりも小さいため、「０」と処理されてしまうこととなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、入力された対象物表面の画像データを凹凸単位で領域分割し、分割された各単位領域ごとに２値化閾値を設定することにより、基板の反りの影響をなくして正確に２値化処理を図ることにある。
【０００７】
また他の目的は、対象物表面の行方向及び列方向の反りの大きさを検出し、検出された行方向及び列方向の単位領域群から反りの小さい単位領域群の領域を選択することにより、反りの影響が小さい方向の単位領域群の各単位領域を優先して２値化し、更に精度よく２値化処理を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
要するに、本発明の請求項１記載の２値化処理装置は、凹凸が形成されている対象物表面の距離画像のデータを入力する画像入力手段と、入力された前記対象物表面の距離画像データを単位領域で分割する領域分割手段と、前記距離画像のデータに基づき、前記分割された単位領域ごとに微分値を演算する微分演算手段と、前記微分値に基づき、前記単位領域が凹部又は凸部を有する単位領域か凹部及び凸部をどちらも有しない単位領域かを判定する領域判定手段とを有し、前記凹凸が形成されている対象物表面の画像を２値化処理する２値化処理装置において、
前記領域判定手段により凹部及び凸部をどちらも有しない単位領域と判定された場合は、該単位領域から２値化閾値を設定し、前記領域判定手段により凹部又は凸部を有する単位領域と判定された場合は、該単位領域近傍に位置する凹部及び凸部をどちらも有しない単位領域から２値化閾値を設定する２値化閾値設定手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項２記載の２値化処理装置は、請求項１記載の２値化処理装置において、前記２値化閾値設定手段は、
凸部が形成されていない単位領域においては、該領域の高さの最大値を２値化閾値として設定し、
凸部からなる単位領域においては、該領域近傍に位置する凸部が形成されていない単位領域の高さの最大値を２値化閾値として設定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項３記載の２値化処理装置は、請求項１記載の２値化処理装置において、前記２値化閾値設定手段は、
凹部が形成されていない単位領域においては、該領域の高さの最小値を２値化閾値として設定し、
凹部からなる単位領域においては、該領域近傍に位置する凹部が形成されていない単位領域の高さの最小値を２値化閾値として設定することを特徴とする。
【００１１】
凹部又は凸部が形成されている対象物表面を画像入力手段で読み取り、画素ごとの画像（高さ）データを得る。入力された画像データを単位領域に基づき領域分割する。画素ごとに微分演算処理をして画素ごとの微分値を得る。この微分値が領域判定閾値以上であるか否かを判定し、領域判定閾値以上の微分値が含まれている単位領域は凹部又は凸部からなる単位領域、領域判定閾値以上の微分値が含まれていない単位領域は凹凸が形成されていない単位領域と判定し、記憶手段に格納保持させる。
【００１２】
そして、凹凸が形成されていない単位領域のみを記憶手段から読み出して、各領域の高さの最大値を２値化閾値として２値化処理する。また、凹部又は凸部からなる単位領域においては、その周囲４近傍又は８近傍に位置する凹凸が形成されていない単位領域を読み出し、最大値となる高さを凹部又は凸部からなる単位領域における２値化閾値として２値化処理する。
【００１３】
更に、請求項４記載の２値化処理装置は、請求項２又は３記載の２値化処理装置において、前記対象物表面上の分割された行方向に連続する単位領域からなる行方向単位領域群と該行方向単位領域群に直交する列方向単位領域群の対象物表面の高さの各平均値と、前記各単位領域群を構成する各単位領域の対象物表面の高さと、の差の絶対値の和に基づき、前記対象物表面の行方向及び列方向の反りの大きさを検出し、検出された前記行方向及び列方向の領域群から反りの小さい単位領域群を選択する反り方向判定手段と、を具備することを特徴とする。
【００１４】
これによれば、領域判定後に、行方向単位領域群を読み出して対象物表面の高さの平均値を算出する。そして、この平均値と行方向単位領域群の各領域の対象物表面の高さとの差の絶対値を算出して合計する。同様に、列方向単位領域群を読み出して対象物表面の高さの平均値を算出する。そして、この平均値と列方向単位領域群の各領域の対象物表面の高さとの差の絶対値を算出して合計する。そして、これらの合計値同士を比較して、対象物の反り方向の大小を判定し、反りの小さい方向の単位領域群を選択する。
【００１５】
そして、凹凸が形成されていない単位領域のみを記憶手段から読み出して、各領域の対象物表面の高さの中の最大値を２値化閾値として２値化処理する。また、凹部又は凸部からなる単位領域においては、選択した方向に隣接する凹凸が形成されていない単位領域を読み出し、最大値となる対象物表面の高さを凹部又は凸部からなる単位領域における２値化閾値として２値化処理する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の２値化処理装置の実施の形態を示すブロック図である。この２値化処理装置１は、距離画像入力手段２と、設定手段３と、処理手段４と、記憶手段５と、出力手段６とで構成されている。
【００１７】
距離画像入力手段２は、例えば、対象物表面の高さ（変位量）を測定する変位測定装置等が用いられ、順次搬送されてくる基板表面の測定を行う。入力された画像データは画素ごとの高さデータを有している。搬送されてくる対象物は、図８に示したような凸部である半田１４が設けられている基板１１である。基板１１表面にはレジスト１２が塗布されており、高さデータはこのレジスト面１２が基準となる。
【００１８】
設定手段３は、領域分割設定手段３ａ及び領域判定閾値設定手段３ｂで構成されている。領域分割設定手段３ａには、図２（ｂ）に示すように、基板１１に形成されている各半田を含む最小の単位領域（例えば３×３画素）が記憶されている。なお、予め半田の位置情報も記憶しておき、半田を含む単位領域（例えば４×４画素）に対し、その近傍の領域を小さく（例えば２×２画素）設定してもよい。
【００１９】
領域判定閾値設定手段３ｂは、後述する微分演算手段４ｂにより得られた演算結果に対する領域判定閾値が記憶されている。
【００２０】
次に処理手段について説明する。処理手段４は、領域分割手段４ａ，微分演算手段４ｂ，領域判定手段４ｃ，２値化閾値決定手段４ｄ及び２値化手段４ｅで構成されている。
【００２１】
領域分割手段４ａは、領域分割設定手段３ａから基準となる単位領域を読み込み、入力された画像データに対応させ、画像データを単位領域ごとに分割させる。微分演算手段４ｂは、図２（ａ）に示すように所定の行列サイズ（例えば３×３の正方行列）で画像データ上を走査し、次式にしたがって微分演算処理を行って画素ごとの微分値を算出し、記憶手段に格納保持する。
【００２２】
【数式１】
0003817098.tif 000002
【００２３】
例えば図２（ｂ）に示す画素Ｇの微分値（絶対高さ）を演算する場合、上記式にしたがって、周囲の画素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｈ，Ｋ，Ｌ，Ｍを用いる。同様に、画素Ｈ，Ｉ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｑ，Ｒ，Ｓも演算処理を行い、単位領域Ｚ内の各画素の微分値を得、記憶手段に格納保持する。そして、単位領域Ｚの画素Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｑ，Ｒ，Ｓの高さを記憶手段５に格納保持させる。他の単位領域Ｚも同様な処理を行い、各単位領域Ｚの高さを記憶手段５に格納保持させる。
【００２４】
領域判定手段４ｃは、記憶手段５に格納保持されている各単位領域Ｚの各画素の高さを読み出し、領域判定閾値設定手段３ｂから読み出された領域判定閾値と比較する。単位領域Ｚが領域判定閾値より大きい高さを有する画素を含む場合、その領域は半田１４が形成されている単位領域Ｚａと判定され、単位領域Ｚが領域判定閾値より大きい高さを有する画素を含まない場合、その領域は半田１４が形成されていない単位領域（レジスト面領域）Ｚｂと判定される。
【００２５】
２値化閾値決定手段４ｄは、各領域Ｚごとに２値化閾値を設定する。具体的には、レジスト面領域Ｚｂにおいては、その高さの最大値を２値化閾値として設定する。一方、半田１４が形成されている単位領域Ｚａにおいては、図４に示すような、その領域の４近傍又は８近傍に位置するレジスト面領域Ｚｂの高さから、最大値の高さを２値化閾値として設定する。
【００２６】
２値化手段４ｅは、各領域Ｚの高さを、２値化閾値決定手段４ｄで決定された２値化閾値で画素ごとに２値化処理する。出力手段６は、２値化処理された対象物１０表面の画像データを表示する。
【００２７】
次に、本実施の形態の作用について説明する。まず、単位領域Ｚと領域判定閾値を設定手段３に設定しておく。そして、設定手段３に設定されたこれら初期値を読み込む（ＳＴ１）。
【００２８】
次に、対象物１０である半田１４が設けられている基板１１を搬送し、変位測定装置等の画像入力手段２で対象物表面の画像データ（高さデータ）を読み込む（ＳＴ２）。そして、対象物１０表面の画像データを単位領域ごとに分割する（ＳＴ３）。
【００２９】
画素ごとに微分を行って高さを算出し、記憶手段５に格納保持させる（ＳＴ４）。そして、記憶手段５に格納保持されている各画素の高さを読み出し、単位領域Ｚごとに高さの最大値を算出する。この単位領域Ｚの画素ごとの高さと領域判定閾値設定手段３ｂから読み出された領域判定閾値とを比較する。領域Ｚの高さが領域判定閾値より大きい場合、その領域は半田１４が形成されている領域Ｚａと判定され、領域の高さが領域判定閾値より小さい場合、その領域はレジスト面領域Ｚｂと判定される（ＳＴ５）。
【００３０】
すべての領域に対して判定が終了していなければ（ＳＴ６−ＮＯ）、残りの領域を微分演算し（ＳＴ４）、領域判定を行う（ＳＴ５）。すべての領域に対して判定が終了したとき（ＳＴ６−ＹＥＳ）、各領域ごとに２値化閾値を設定する（ＳＴ７）。
【００３１】
レジスト面領域Ｚｂにおいては、各レジスト面領域Ｚｂ中の高さの最大値を２値化閾値として設定する（ＳＴ８）。一方、半田１４が形成されている領域Ｚａにおいては、その領域Ｚａの４近傍又は８近傍のレジスト面領域Ｚｂの高さから、最大値の高さを２値化閾値として設定する（ＳＴ９）。
【００３２】
すべての領域に対して２値化閾値が決定していなければ、（ＳＴ１０−ＮＯ）、残りの領域の２値化閾値を決定する（ＳＴ７）。すべての領域に対して２値化閾値が決定しているとき（ＳＴ１０−ＹＥＳ）、各領域ごとに２値化処理を行う（ＳＴ１１）。これにより、半田１４が形成されている領域Ｚａは「１」、レジスト面領域Ｚｂは「０」となる。
【００３３】
次に、本発明の２値化処理装置の第二実施の形態について説明する。この第二実施の形態は、第一実施の形態に、図６（ａ）に示すような対象物１０の反りの方向を判定する反り方向判定手段４ｆを設けたものである。
【００３４】
反り方向判定手段４ｆは、対象物１０表面上の分割された行方向に連続する領域からなる行方向領域群Ｚｌ内のレジスト面領域の高さから平均値を演算する。また、同様に、行方向領域群Ｚｌに直交する列方向領域群Ｚｍ内のレジスト面領域の高さから平均値を演算する。
【００３５】
そして、行方向領域群Ｚｌの高さの平均値と行方向領域群Ｚｌ内の各レジスト面領域の高さとの差の絶対値を算出し、その絶対値の和及び極大値を得る。また、同様に、列方向領域群Ｚｍの高さの平均値と列方向領域群Ｚｍ内の各レジスト面領域の高さとの差の絶対値を算出し、その絶対値の和及び極大値を得る。
【００３６】
行方向領域群Ｚｌ及び列方向領域群Ｚｍから得られた各絶対値の和を比較して反りの大小を判定し、小さい方の領域群を選択する。また、行方向領域群Ｚｌ及び列方向領域群Ｚｍのレジスト面領域の差が規定値以上となった場合、それぞれ得られた絶対値の和を各レジスト面領域の数で平均化して比較し、反りの大小を判定し、小さい方の領域群を選択する。更に、行方向領域群Ｚｌ及び列方向領域群Ｚｍの極大値が規定値以上になった場合、極大値同士を比較して反りの大小を判定し、小さい方の領域群を選択する。
【００３７】
次に、本実施の形態の作用について説明する。ＳＴ１〜５までは第一実施の形態の作用と同様であるので、その説明を省略する。
【００３８】
ＳＴ５において領域判定後、対象物１０の反り方向の判定を行う（ＳＴ５’）。すべての領域に対して判定が終了していなければ（ＳＴ６−ＮＯ）、残りの領域を微分演算し（ＳＴ４）、領域判定（ＳＴ５）及び反り判定（ＳＴ５’）を行う。すべての領域に対して判定が終了したとき（ＳＴ６−ＹＥＳ）、各領域ごとに２値化閾値を設定する（ＳＴ７）。
【００３９】
レジスト面領域Ｚｂにおいては、各レジスト面領域Ｚｂ中の高さの最大値を２値化閾値として設定する（ＳＴ８）。一方、半田１４が形成されている領域Ｚａにおいては、図６（ｂ）に示すように、反り方向判定手段４ｆにより選択された反りの小さい方向に位置するレジスト面領域Ｚｂの高さから、最大値の絶対高さを２値化閾値として設定する（ＳＴ９’）。
【００４０】
すべての領域に対して２値化閾値が決定していなければ、（ＳＴ１０−ＮＯ）、残りの領域の２値化閾値を決定する（ＳＴ７）。すべての領域に対して２値化閾値が決定しているとき（ＳＴ１０−ＹＥＳ）、各領域ごとに２値化処理を行う（ＳＴ１１）。
【００４１】
なお、上記いずれの形態においても、微分演算手段４ｂにおいて同一の微分演算処理を行っているが、この方法に限られることなく他の微分演算処理であってもよい。
【００４２】
また、上記いずれの形態においても、凸部として基板１１表面に設けられた半田１４を用いたが、これに限定されることはなく、基板１１表面に凹部が形成されている対象物であってもよい。この場合、凹部が形成されていない領域においては、その領域の高さの最小値を２値化閾値として用い、凹部からなる単位領域においては、該領域近傍に位置する凹部が形成されていない単位領域の高さの最小値を２値化閾値として用いる。これによれば、２値化処理により、凹部が「０」、凹部が形成されていない画素（レジスト面）が「１」となる。
【００４３】
【発明の効果】
入力された対象物表面の画像データを凹凸単位で領域分割し、分割された各単位領域ごとに２値化閾値を設定することにより、基板の反りの影響をなくして正確に２値化処理ができる。
【００４４】
また、対象物表面の行方向及び列方向の反りの大きさを検出し、検出された行方向及び列方向の単位領域群から反りの小さい単位領域群の領域を選択することにより、反りの影響が小さい方向の単位領域群の各単位領域を優先して２値化することができ、更に精度よく２値化処理ができる。
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による２値化処理装置の第一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明による２値化処理装置の画像データ及び単位領域を示した図である。
【図３】本発明による２値化処理装置の第一実施の形態を示すフローチャートである。
【図４】本発明による２値化処理装置の領域判定後の単位領域を示した図である。
【図５】本発明による２値化処理装置の第二実施の形態を示すブロック図である。
【図６】本発明による２値化処理装置の反り方向判定手段の処理を示す図である。
【図７】本発明による２値化処理装置の第二実施の形態を示すフローチャートである。
【図８】対象物である半田が設けられている基板の側段面図である。
【図９】対象物である半田が設けられている基板の従来の閾値を示す図である。
【符号の説明】
１…２値化処理装置、２…画像入力手段、４…処理手段、４ａ…領域分割手段、４ｂ…微分演算手段、４ｃ…領域判定手段、４ｄ…２値化閾値決定手段、４ｅ…２値化手段、４ｆ…反り方向判定手段、１０…対象物、１４…凹凸（半田）、Ｚ…単位領域、Ｚａ…凹部又は凸部からなる単位領域、Ｚｂ…凹凸が形成されていない単位領域、Ｚｌ…行方向単位領域群、Ｚｍ…列方向単位領域群
【図１】
0003817098.tif 000003
【図２】
0003817098.tif 000004
【図３】
0003817098.tif 000005
【図４】
0003817098.tif 000006
【図５】
0003817098.tif 000007
【図６】
0003817098.tif 000008
【図７】
0003817098.tif 000009
【図８】
0003817098.tif 000010
【図９】
0003817098.tif 000011