JP2002008029A - 画像検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 分解能を落とすことなく、位置ずれ誤差やデ
ジタル誤差の吸収を行うことができる画像検査装置とす
る。 【解決手段】 検査画像の各検査画素と、該検査画素に
対応する位置にある基準画像の対応基準画素を中心とし
て例えば３×３の画素範囲内にある複数の基準画素との
濃度差を各々比較し、該検査画素と前記３×３の基準画
素との濃度差のなかで最も濃度差が小さい値が閾値より
も小さい場合に、該検査画素と対応基準画素とがマッチ
ングしていると判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印刷絵柄等の被検
査物の欠陥を検査する装置等に使用される画像検査装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】印刷絵柄等の被検査物の欠陥検査を行う
装置としては、色々なものが知られているが、主に、微
分・差分輪郭抽出方式を用いた装置と、パターンマッチ
ング方式を用いた装置とに大別することができる。微分
・差分輪郭抽出方式では、基準画像を空間微分または差
分することにより、その濃度が空間的に大きく変化する
輪郭部を抽出し、輪郭部のマスクデータを生成し、検査
画像においても同様に微分または差分して、輪郭部を抽
出する。この検査画像に欠陥があったとすると、この欠
陥に対してマスクが生成されていないため、異常を判断
することができる、というものである。一方のパターン
マッチング方式では、基準画像を作成・記憶し、記憶さ
れた基準画像の各基準画素と、検査画像の各検査画素と
を１画素毎に比較し、マッチングを判定するものであ
る。

【０００３】従来は微分・差分輪郭抽出方式による欠陥
検出が一般的であったが、この方式では薄い汚れ、また
は数パターンに渡って色が徐々に変化する欠陥に対して
は検出し難いという最大の欠点がある。薄い汚れは微分
波形がシャープに変化しないので、検出レベルまで到達
せず、また、色が徐々に変化する検査対象についても、
基本的にこの方式が同じ画像パターンの中での変化しか
見ないので、濃度の差が出にくく、欠陥が検出しにく
い。これに対してパターンマッチング方式では、基準画
像と検査画像との１画素毎の濃度差を判断するため、薄
汚れや色がなだらかに変化する欠陥に対して高い検出能
力を備えるという利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
パターンマッチング方式では、位置ずれ誤差や空間的に
サンプリングするときのデジタル誤差があったときに、
実際に検査画像に欠陥が存在しないにもかかわらず、基
準画像とマッチングしていないとして欠陥があるものと
誤検出するおそれがある。

【０００５】このような誤検出を回避するために、周辺
画素の平均を取るスムージング処理を行うことも考えら
れるが、スムージングにより輪郭部付近や特異点の濃度
が希釈されて検出することができなくなり、特に線状や
点状欠陥の検出精度が悪くなるという問題がある。

【０００６】本発明は、検出精度を落とすことなく、位
置ずれ誤差やデジタル誤差の吸収を行うことができる画
像検査装置を提供することをその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、被検査物を撮像する撮像装置と、該撮像装
置の出力から検査画像を生成する画像生成回路と、該検
査画像の各検査画素と、記憶された基準画像の基準画素
とを比較して検査画像と基準画像とのマッチングを判定
するマッチング回路と、を備えた画像検査装置におい
て、該マッチング回路は、検査画像の各検査画素と、該
検査画素に対応する位置にある基準画像の対応基準画素
を中心としてその所定範囲内にある複数の基準画素との
濃度差を各々比較し、該検査画素と対応基準画素を含む
該対応基準画素を中心とする該複数の基準画素との濃度
差のなかで最も濃度差が小さい値が所定閾値よりも小さ
い場合に、該検査画素と対応基準画素とがマッチングし
ていると判定することを特徴とする。

【０００８】検査画素と、対応基準画素を含む該対応基
準画素を中心とする該複数の基準画素との濃度差とを求
め、最も濃度差が小さい値でマッチングを判定するた
め、仮に位置ずれやデジタル誤差が存在していても、そ
の誤差を吸収することができる。

【０００９】また、任意には、基準画素に基づき、濃度
が空間的に大きく変化する輪郭部と、該輪郭部に近接す
る膨張部と、輪郭部及び膨張部以外のベース部とに分別
する輪郭部検出回路を備え、前記対応基準画素が輪郭
部、膨張部またはベース部のいずれかに属するかに応じ
て前記所定閾値を変化ならしめる閾値可変回路を備える
とよい。輪郭部、膨張部またはベース部のそれぞれの特
徴に合った閾値とすることにより、誤検出を減らし、適
切な判定を行うことができる。例えば、濃度変化が大き
い輪郭部では甘い判定、即ち閾値を大きく、輪郭の影響
やデジタル誤差、位置誤差が含まれる可能性が高い膨張
部ではやや甘く、即ち閾値をやや小さく、ベース部では
厳しい判定、即ち閾値をさらに小さくなるように設定す
ることができる。

【００１０】また、任意には、前記撮像装置の受光素子
はカラーイメージセンサであり、色成分毎に、検査画素
と対応基準画素とのマッチングを判定することができ
る。これにより、色情報を失うことなく、色成分毎のマ
ッチングを判定することができる。さらに、任意には、
前記輪郭部検出回路は、色成分毎で基準画素の濃度が大
きく変化する色成分毎輪郭部を抽出し、該色成分毎輪郭
部を前記輪郭部とすることができる。色成分毎に輪郭が
異なる場合があるので、色成分毎に輪郭部を抽出するこ
とで、人間の視覚感性に近い目視で確認できる輪郭を抽
出することができる。

【００１１】また、任意には、前記輪郭部検出回路は、
基準画像において濃度が空間的に大きく変化する基準画
像輪郭部と、検査画像において濃度が空間的に大きく変
化する検査画像輪郭部とをそれぞれ検出すると共に、基
準画像輪郭部及び検査画像輪郭部をそれぞれ拡大処理し
てその論理積をとったものを前記輪郭部とすることがで
きる。基準画像の基準画像輪郭部と検査画像の検査画像
輪郭部の両方の論理積（但し、位置ずれを考慮して、そ
れらを拡大処理する）をとったものを輪郭部とすること
で、検査画像に欠けのような欠陥があった場合に、そこ
を輪郭部の閾値ではなく、輪郭部以外の厳しい閾値でマ
ッチングを判定するようにできる。これにより、基準画
像に輪郭が多く、検査画像の輪郭部における欠けのよう
な欠陥を判定しようとする場合に、その欠けのような欠
陥と、輪郭部における正常な範囲での誤差とを識別する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明の画像検査装置を含
む全体の欠陥検査装置のブロック図である。この画像検
査装置１０では、ロールＲ、Ｒ…によって流れる印刷物
シートＳ（被検査物）の検査を行うもので、大まかに撮
像装置１２と、画像生成回路１４と、マッチング回路で
ある欠陥検出回路１６とを備えている。

【００１３】印刷物シートＳは、例えば、一定周期で同
一絵柄（パターン）が繰り返された印刷物とすることが
でき、ロールＲ、Ｒ…によってほぼ一定速度で走行され
る。この印刷物シートＳの走行路の上方に、撮像装置で
ある３ラインカラーＣＣＤカメラ１２が固定される。カ
メラ１２は、適宜印刷物シートＳの幅に合わせて複数台
並設することが可能である。カメラ１２のための照明装
置として、印刷物シートＳに対してカメラ１２側に反射
照明ユニット１８が設けられ、カメラ１２と反対側に透
過照明ユニット２０が設けられる。カメラ１２からの出
力は、画像生成回路１４に送られて、そこで検査画像が
生成され、この検査画像は欠陥検出回路１６へと送られ
る。

【００１４】また、欠陥検出回路１６からの出力は、イ
ンターフェース２２を介してコンピュータ２４へと送ら
れて、ソフトウエア処理が行われ、適宜、記憶手段であ
る欠陥画像記憶部２６に欠陥画像が格納され、または印
刷手段であるカラープリンター２８で印刷され、さら
に、表示手段であるＣＲＴモニター３０で表示される。

【００１５】また、印刷物シートＳの走行路には、印刷
物シートＳの流れ方向（Ｙ方向とも言う）の位置を検出
するエンコーダユニット３２が設けられ、このエンコー
ダユニット３２の出力は、前記画像生成回路１４へと送
られる。

【００１６】図２は、画像生成回路１４の詳細ブロック
図である。カメラ１２からの出力は、Ｒ、Ｇ、Ｂについ
てそれぞれ個別に取り込まれ、Ｒモジュール、Ｇモジュ
ール、Ｂモジュールでそれそれ並列処理されるが、各モ
ジュールは同じ構成をとるため、１つのモジュールで代
表して表す。即ち、画像生成回路１４は、カメラ１２の
出力をＡ／Ｄ変換し、デジタル濃度階調を出力するＡ／
Ｄ変換器４２と、色によってカメラ１２の撮像ライン位
置が異なるため、これを補正するライン補正回路４４
と、印刷物シートＳの蛇行の補正を行う蛇行補正回路４
６と、エンコーダユニット３２からの出力に基づくパタ
ーントリガによって流れ方向の切り出しを行うＹ方向切
り出し回路４８と、検査画像を格納する入力フレームメ
モリ５０とを備えている。入力フレームメモリ５０はＦ
ＩＦＯ構造をなしており、Ｙ方向切り出し回路４８から
の切り出しタイミングによって、順次、そのデータが欠
陥検出回路１６へと送られる。

【００１７】図３は、欠陥検出回路１６の詳細構造を示
すブロック図である。欠陥検出回路１６は、主に、画像
生成回路１４からの検査画像を基準画像として格納する
基準画像メモリ６０（色成分Ｒ（赤）、Ｂ（青）、Ｇ
（緑）毎に基準画像メモリ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃを有
する）、６１（色成分Ｒ（赤）、Ｂ（青）、Ｇ（緑）毎
に基準画像メモリ６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃを有する）
と、基準画像メモリ６０または６１のいずれかからの基
準画像を輪郭部、膨張部、ベース部に分別する輪郭部検
出回路６２と、閾値可変回路６４と、検査画像と基準画
像とを比較してマッチングしないと判断される画素を欠
陥画素とする比較回路６６と、比較回路６６からの欠陥
画素に基づき欠陥画素数を計数すると共にその座標を検
出する欠陥数カウンタ６８を備えている。欠陥数カウン
タ６８からの欠陥画素数とその座標は、インターフェー
ス２２を介してコンピュータ２４へと送られるようにな
っている。尚、図中、Ｄは１ライン遅延回路である（他
図も同様）。

【００１８】基準画像は、絶対画像として予め基準画像
のデータを作成し、常にその絶対画像を基準画像とし
て、絶対画像と検査画像を比較する方式を採ることも出
来、またはある条件で更新していくことも出来るが、こ
の実施形態では、画像生成回路１４で取り込まれた検査
画像を基準画像メモリ６０、６１に格納し、検査の対象
となる検査画像の直前の検査画像を基準画像として採用
して基準画像を毎回更新することとしている。但し、そ
の検査画像が欠陥を含むものである場合には、その検査
画像を基準画像として採用することのないよう、２つの
検査画像を保存するための基準画像メモリ６０，６１を
備え、基準画像メモリ６０、６１のいずれかに格納され
た基準画像データを使うようになっている。この基準画
像データは、次の輪郭部検出回路６２及び比較回路６６
へと送られる。

【００１９】輪郭部検出回路６２は、詳細には、輪郭部
検出部７２と、ＯＲゲート７４と、膨張部検出部７６と
を備えている。輪郭部検出部７２は、Ｒ成分、Ｂ成分、
Ｇ成分毎で輪郭部をそれぞれ検出する色成分毎の輪郭部
検出部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃからなり、各輪郭部検出
部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃは、例えばソーベルオペレー
タを有して微分処理を行い、着目する画素を中心として
３×３の範囲内にある画素に対して所定の係数を掛ける
ことによりエッジを強調し、その値が所定の閾値よりも
大きい場合に、着目する画素は、色成分毎輪郭部に属す
るものとして出力する。これにより、Ｒ、Ｂ、Ｇのいず
れかの成分において、その着目する画素が色成分毎輪郭
部に属すると判断された場合には、次のＯＲゲート７４
で、それぞれの輪郭部検出部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃか
らの出力の論理和をとることにより、着目する画素が輪
郭部に属するものと判定する。このように色成分毎の輪
郭の論理和をとるのは、色成分毎に輪郭が異なる場合が
あり、目視で確認できる輪郭であっても、ある色成分で
は輪郭と判断されない場合が起こりうるからである。Ｏ
Ｒゲート７４で論理和をとることにより、人間の視覚感
性に近い輪郭を安定的に抽出することができる。

【００２０】次に、膨張部検出部７６で、輪郭部から数
画素分、内側または外側に存在する画素を膨張部とし、
さらに輪郭部及び膨張部以外をベース部として、着目す
る画素に応じて信号を出力する。こうして、輪郭部検出
回路６２では、着目する画素を、輪郭部、膨張部及びベ
ース部に分別する。図４はその一例であり、（ａ）は基
準画像、（ｂ）は（ａ）の基準画像に対して、輪郭部８
４、輪郭部８４の内側及び外側の数画素（この例では２
画素としている）内に存在する膨張部８６及びそれ以外
のベース部８８に分別した画像である。

【００２１】着目する画素が輪郭部８４，膨張部８６，
ベース部８８のいずれかに属することを表す信号が、輪
郭部検出回路６２から閾値可変回路６４へと送られる
と、閾値可変回路６４では、その信号に応じて異なる閾
値を、次に述べる比較回路６６へと出力する。この閾値
は、予め検査の前に輪郭部用、膨張部用、ベース部用に
３種類設定される。輪郭部８４では甘い判定となるよう
に閾値Ｔｈ１は大きく、逆にベース部８８では厳しい判
定となるように閾値Ｔｈ２は小さく、膨張部８６では輪
郭部８４の位置ずれ誤差、デジタル誤差を許容し得るよ
う閾値Ｔｈ３は中間（Ｔｈ２＜Ｔｈ３＜Ｔｈ１）に設定
される。

【００２２】次に、比較回路６６では、画像生成回路１
４からの検査画素と、基準画像メモリ６０または６１の
いずれかからの基準画素との比較を行う。図５に示すよ
うに、着目する検査画素に対して、対応する対応基準画
素を中心として３×３＝９画素の基準画素との比較をそ
れぞれ行う。１：９の比較を行いそれぞれ濃度差を求
め、９つの濃度差の中で最も小さい値が閾値よりも小さ
い場合に、検査画素と対応基準画素とがマッチングして
いると判定し、逆に、濃度差が最も小さい値が閾値より
も大きい場合に、検査画素と対応基準画素とがマッチン
グしていないと判定し、検査画素が欠陥画素であると判
断する。このときの閾値としては、前述のように対応基
準画素が輪郭部８４、膨張部８６及びベース部８８に属
するかどうかで、閾値可変回路６４から出力された閾値
Ｔｈ１，Ｔｈ３，Ｔｈ２のいずれかが使用される。この
１：９の比較は、Ｒ、Ｂ、Ｇ成分それぞれについて行わ
れる。そして、Ｒ、Ｂ、Ｇ成分のいずれかで欠陥画素で
あると判断されると、次の欠陥数カウンタ６８へとその
信号が出力される。この１：９の比較を行うことによ
り、検査画像と基準画像との間に位置ずれが生じた場
合、または空間をデジタル化することによるデジタル誤
差がある場合に、そのような誤差を吸収することができ
る。

【００２３】欠陥数カウンタ６８では、欠陥となった画
素数をカウントし、欠陥画素数が所定数よりも大きい場
合に、その検査画像に相当する印刷物シートＳの部分は
欠陥印刷であると判断する。そして、その欠陥となった
画素の座標を求め、欠陥数と座標データとをインターフ
ェース２２を介してコンピュータ２４へと送る。コンピ
ュータ２４では、必要に応じてその欠陥部分の画像をＣ
ＲＴモニタ３０に表示し、欠陥画像記憶部２６にこれら
の欠陥数及び座標データを格納する。

【００２４】図６は、本発明による他の実施形態を表す
欠陥検出回路１６の輪郭部検出回路６２の詳細ブロック
図である。他の点については、第１実施形態と同様であ
るため、図示を省略する。

【００２５】この実施形態では、欠陥検出回路１６の輪
郭部検出回路６２がさらに、検査画像に対しても輪郭を
求める検査画像輪郭部検出部７８と、ＯＲゲート７９
と、拡大処理部７５，８０と、ＡＮＤゲート８１とを備
えている。例えば、印刷物シートの印刷に多くの文字が
含まれている場合、輪郭部検出回路６２では、多くの部
分を輪郭部として判定してしまうため、閾値可変回路６
４から出力される閾値は甘いものとなり、検査画像内の
文字の一部が抜けたり、欠落していても、そのような欠
陥が検出できなくなるおそれがある。そのため、本実施
形態では、基準画像のみで輪郭部を決定するのではな
く、検査画像においても輪郭部を検出し、基準画像及び
検査画像の対応する領域の両方で輪郭部が検出されたと
きのみ、正しい輪郭部として欠陥検出を決める閾値を緩
やかにするものである。

【００２６】検査画像輪郭部検出部７８は、輪郭部検出
部７２と同様に、Ｒ成分、Ｂ成分、Ｇ成分毎で輪郭部を
それぞれ検出する色成分毎の輪郭部検出部７８Ａ、７８
Ｂ、７８Ｃからなり、各輪郭部検出部７８Ａ、７８Ｂ、
７８Ｃは、例えばソーベルオペレータを有して微分処理
を行い、検査画像の中の着目する画素を中心として３×
３の範囲内にある画素に対して所定の係数を掛けること
によりエッジを強調し、その値が所定の閾値よりも大き
い場合に、着目する画素が輪郭部に属するとして出力す
る。３成分毎でそれぞれに抽出された輪郭部は、ＯＲゲ
ート７９で論理和がとられる。

【００２７】拡大処理部７５，８０は、輪郭部検出部７
２及び検査画像輪郭部検出部７８から検出された輪郭部
を拡大させるもので、具体的には、輪郭部を内側及び外
側に数画素程度拡大する。この拡大処理は、基準画像及
び検査画像との間で位置ずれがあった場合に、次のＡＮ
Ｄゲート８１の論理積により両方の画像に輪郭部が存在
しているにも拘わらず何も出力されないことを防ぐため
のものであり、想定される位置ずれに応じて拡大する。
次に、ＡＮＤゲート８１で、拡大処理部７５，８０から
の拡大された輪郭部同士の論理積をとり、これを輪郭部
８４とする。図７はその処理の一例を表しており、（ａ
−１）は検査画像、（ａ−２）は基準画像を表す。検査
画像には欠落９０が存在しており、且つ検査画像と基準
画像との間にはＸ方向に位置ずれが存在している。（ｂ
−１）及び（ｂ−２）は、それぞれ検査画像及び基準画
像において抽出された輪郭部であり、（ｃ−１）及び
（ｃ−２）はそれぞれ（ｂ−１）及び（ｂ−２）に対し
て拡大処理を行ったもの、（ｄ）は（ｃ−１）と（ｃ−
２）との論理積をとって得た輪郭部８４である。（ｄ）
から分かるように、検査画像の欠落９０に対応する部分
に対して、すべて輪郭部８４と分別されることはないた
め、閾値可変回路６４で選択される閾値がすべて甘いも
のとなることを防ぐことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
検査画像の各検査画素と、該検査画素に対応する位置に
ある基準画像の対応基準画素を中心としてその所定範囲
内にある複数の基準画素との濃度差を各々比較し、該検
査画素と対応基準画素を含む該対応基準画素を中心とす
る該複数の基準画素との濃度差のなかで最も濃度差が小
さい値が閾値よりも小さい場合に、該検査画素と対応基
準画素とがマッチングしていると判定することとしたの
で、分解能を落とすことなく、位置ずれ誤差やデジタル
誤差の吸収を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像検査装置の実施の形態を表す
ブロック図である。

【図２】図１の画像生成回路の詳細ブロック図である。

【図３】図１の欠陥検出回路の詳細ブロック図である。

【図４】（ａ）は基準画像例、（ｂ）は（ａ）に対して
輪郭部、膨張部、ベース部を表す画像例である。

【図５】１：９の比較を表す画像例である。

【図６】本発明による他の実施形態を表す欠陥検出回路
の輪郭部検出回路の詳細ブロック図である。

【図７】図６の輪郭部検出回路の作用の理解のための画
像例である。

【符号の説明】

１２ カメラ（撮像装置） １４ 画像生成回路 １６ 欠陥検出回路（マッチング回路）

フロントページの続き (72)発明者 田中 幹也 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内 (72)発明者 堂 通久 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメック内 Ｆターム(参考） 2F065 AA56 BB02 BB15 CC02 FF04 JJ03 JJ26 MM03 QQ08 QQ13 QQ24 QQ29 QQ32 QQ39 SS06 SS13 2G051 AA34 AB02 AB11 AC21 CA03 CA04 CB01 DA06 EA12 EA14 EA17 EA19 EB01 ED07 ED09 ED14 5B057 AA12 BA02 DA03 DA07 DB02 DB06 DB09 DC16 DC22 DC33 5L096 AA02 AA06 BA03 BA20 CA02 DA02 EA02 FA06 GA08 GA22 GA23 GA51 HA08

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査物を撮像する撮像装置と、該撮像
   装置の出力から検査画像を生成する画像生成回路と、該
   検査画像の各検査画素と、記憶された基準画像の基準画
   素とを比較して検査画像と基準画像とのマッチングを判
   定するマッチング回路と、を備えた画像検査装置におい
   て、 該マッチング回路は、検査画像の各検査画素と、該検査
   画素に対応する位置にある基準画像の対応基準画素を中
   心としてその所定範囲内にある複数の基準画素との濃度
   差を各々比較し、該検査画素と対応基準画素を含む該対
   応基準画素を中心とする該複数の基準画素との濃度差の
   なかで最も濃度差が小さい値が所定閾値よりも小さい場
   合に、該検査画素と対応基準画素とがマッチングしてい
   ると判定することを特徴とする画像検査装置。