特許 6585992 画像検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6585992

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】画像検査装置

(51)【国際特許分類】

   G06T 7/13 20170101AFI20190919BHJP

   G06T 7/136 20170101ALI20190919BHJP

   G06T 7/00 20170101ALI20190919BHJP

   G01N 21/88 20060101ALI20190919BHJP

【ＦＩ】

   G06T7/13

   G06T7/136

   G06T7/00 610

   G01N21/88 J

【請求項の数】12

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-204800(P2015-204800)

(22)【出願日】2015年10月16日

(65)【公開番号】特開2017-76341(P2017-76341A)

(43)【公開日】2017年4月20日

【審査請求日】2018年8月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000129253

【氏名又は名称】株式会社キーエンス

(74)【代理人】

【識別番号】100098305

【弁理士】

【氏名又は名称】福島 祥人

(74)【代理人】

【識別番号】100187931

【弁理士】

【氏名又は名称】澤村 英幸

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 達也

【審査官】 佐藤 実

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１５３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−９３０９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｔ ７／００ − ７／９０

Ｇ０１Ｎ ２１／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象物を表す検査画像からエッジを検出し、検出されたエッジに基づいて検査対象物の検査を行う画像検査装置であって、
検査対象物を撮像することにより検査画像データを取得する画像データ取得手段と、
取得された検査画像データに基づいて検査画像を表示する表示手段と、
表示された検査画像においてウインドウを設定するための操作を受け付けるウインドウ設定手段と、
設定されたウインドウ内の１または複数のエッジを検出するエッジ検出手段と、
検出された１または複数のエッジのうち検査対象とするエッジを対象エッジとして決定するエッジ決定手段と、
決定された対象エッジに対応する特徴量を算出する特徴量算出手段と、
算出された特徴量に基づいて、検査対象物の良否を判定する良否判定手段とを備え、
前記エッジ検出手段は、
前記設定されたウインドウ内の一方向における明るさの変化の度合をエッジ強度として算出し、算出されたエッジ強度の複数のピークを検出し、検出された複数のピークの値が互いに近づくように、前記算出されたエッジ強度を補正し、補正後のエッジ強度に基づいて、設定されたしきい値よりも大きい値を有するピークに対応する検査画像の部分をエッジとして検出する、画像検査装置。

【請求項2】

前記エッジ検出手段は複数のエッジを検出し、
前記表示手段は、検出された複数のエッジを前記検査画像とともに表示し、
前記エッジ決定手段は、表示された複数のエッジのうち２以上のエッジを前記対象エッジとして決定し、
前記特徴量算出手段は、決定された２以上の対象エッジ間の距離を前記特徴量として算出する、請求項１記載の画像検査装置。

【請求項3】

前記検査画像においてマスク領域を設定するマスク領域設定手段をさらに備え、
前記エッジ決定手段は、
設定されたマスク領域を除いた位置において検出されるエッジから前記対象エッジを決定する、請求項１または２記載の画像検査装置。

【請求項4】

前記特徴量算出手段は、
決定された対象エッジの数を前記特徴量として算出する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像検査装置。

【請求項5】

前記エッジ決定手段は、２つのエッジをそれぞれ含む複数のエッジペアを前記対象エッジとして決定し、
前記特徴量算出手段は、
各エッジペアの２つのエッジ間の距離、または隣り合う一方のエッジペアの中心と他方のエッジペアの中心との間の距離を前記特徴量として算出する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像検査装置。

【請求項6】

前記特徴量算出手段は、前記エッジ決定手段により決定された対象エッジの位置を前記特徴量として算出する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像検査装置。

【請求項7】

前記特徴量算出手段により算出されたエッジの位置に基づいて、検査対象物の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段をさらに備え、
前記エッジ決定手段は、検出された位置ずれに基づいて対象エッジを再決定する、請求項６記載の画像検査装置。

【請求項8】

前記エッジ検出手段は、
前記算出されたエッジ強度を表す波形を前記検出された複数のピークにそれぞれ対応するように複数の区間に分割し、前記算出されたエッジ強度を分割された区間毎に異なる補正係数で補正する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像検査装置。

【請求項9】

前記エッジ検出手段は、前記算出されたエッジ強度の波形の属性が維持されるようにエッジ強度を補正する、請求項８記載の画像検査装置。

【請求項10】

前記表示手段は、
検査画像と重なるように、前記設定されたウインドウ、前記検出された１または複数のエッジ、および前記補正後のエッジ強度を表す波形をそれぞれ表示する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像検査装置。

【請求項11】

前記表示手段は、
前記補正後のエッジ強度を表す波形と重なるように、前記設定されたしきい値を表す検出ラインを表示する。請求項１０記載の画像検査装置。

【請求項12】

前記表示手段は、
前記設定されたしきい値を変更するための操作子を表示する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像データを用いて検査対象物の検査を行う画像検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、検査対象物を撮像し、得られた画像データを用いて検査対象物の検査を行う画像検査装置がある（例えば特許文献１参照）。例えば、画像データにおいて明るさ（輝度）の変化が大きい箇所が検査対象物のエッジとして検出される。検出されたエッジの位置に基づいて、検査対象物の所定箇所の寸法が算出される。算出された寸法がしきい値と比較されることにより、検査対象物の良否が判定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１２０５５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような検査では、検査対象物の撮像時における照明の強さおよび向き等によって、画像データの明るさにばらつきが生じる。それにより、検出されるべきエッジが検出されなかったり、外乱による明るさの変化に起因して本来のエッジでない部分が誤ってエッジとして検出されることがある。その場合、検査対象物の良否判定を適切に行うことができない。画像データからエッジを正確に検出するためには、撮像の条件を適切に調整する必要があり、ユーザの熟練が求められるとともに、煩雑な作業が必要となる。

【0005】

本発明の目的は、ユーザの熟練および煩雑な作業を必要とせずに、検査対象物の良否判定を適切に行うことが可能な画像検査装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る画像検査装置は、検査対象物を表す検査画像からエッジを検出し、検出されたエッジに基づいて検査対象物の検査を行う画像検査装置であって、検査対象物を撮像することにより検査画像データを取得する画像データ取得手段と、取得された検査画像データに基づいて検査画像を表示する表示手段と、表示された検査画像においてウインドウを設定するための操作を受け付けるウインドウ設定手段と、設定されたウインドウ内の１または複数のエッジを検出するエッジ検出手段と、検出された１または複数のエッジのうち検査対象とするエッジを対象エッジとして決定するエッジ決定手段と、決定された対象エッジに対応する特徴量を算出する特徴量算出手段と、算出された特徴量に基づいて、検査対象物の良否を判定する良否判定手段とを備え、エッジ検出手段は、設定されたウインドウ内の一方向における明るさの変化の度合をエッジ強度として算出し、算出されたエッジ強度の複数のピークを検出し、検出された複数のピークの値が互いに近づくように、算出されたエッジ強度を補正し、補正後のエッジ強度に基づいて、設定されたしきい値よりも大きい値を有するピークに対応する検査画像の部分をエッジとして検出する。

【0007】

この画像検査装置においては、設定されたウインドウ内の明るさの変化の度合いがエッジ強度として算出され、そのエッジ強度の複数のピークの値が互いに近づくように、エッジ強度が補正される。補正後のエッジ強度に基づいて、設定されたしきい値よりも大きい値を有するピークに対応する検査画像の部分がエッジとして検出される。

【0008】

この場合、撮像の条件の違いによって検査画像データの明るさにばらつきがあっても、エッジ強度が補正されることにより、ウインドウ内の１または複数のエッジを適切に検出することができる。それにより、ユーザの熟練および煩雑な作業を必要とせずに、検査対象物の良否判定を適切に行うことができる。

【0009】

エッジ検出手段は複数のエッジを検出し、表示手段は、検出された複数のエッジを検査画像とともに表示し、エッジ決定手段は、表示された複数のエッジのうち２以上のエッジを対象エッジとして決定し、特徴量算出手段は、決定された２以上の対象エッジ間の距離を特徴量として算出してもよい。

【0010】

この場合、対象エッジ間の距離に基づいて、検査対象物の良否を判定することができる。また、検出された複数のエッジが検査画像とともに表示されるので、ユーザは、検出されたエッジを直感的に認識することができる。それにより、対象エッジの決定が容易になる。

【0011】

画像検査装置は、検査画像においてマスク領域を設定するマスク領域設定手段をさらに備え、エッジ決定手段は、設定されたマスク領域を除いた位置において検出されるエッジから対象エッジを決定してもよい。

【0012】

この場合、マスク領域内のエッジが対象エッジに決定されることがないので、検査対象から除外すべき領域にマスク領域が設定されることにより、対象エッジを容易にかつ効率良く決定することができる。

【0013】

特徴量算出手段は、決定された対象エッジの数を特徴量として算出してもよい。この場合、不適切なエッジの存在、または必要なエッジの欠落等を検出することができる。

【0014】

エッジ決定手段は、２つのエッジをそれぞれ含む複数のエッジペアを対象エッジとして決定し、特徴量算出手段は、各エッジペアの２つのエッジ間の距離、または隣り合う一方のエッジペアの中心と他方のエッジペアの中心との間の距離を特徴量として算出してもよい。

【0015】

例えば検査対象物が複数の端子を有する電子部品である場合、各端子の一対の辺がエッジペアに相当する。このような検査対象物に対して、各エッジペアの２つのエッジ間の距離、または一のエッジペアの中心と他のエッジペアの中心との距離が特徴として算出されることにより、検査対象物の良否を適切に判定することができる。

【0016】

特徴量算出手段は、エッジ決定手段により決定された対象エッジの位置を特徴量として算出してもよい。この場合、エッジの位置ずれを検出することができる。

【0017】

画像検査装置は、特徴量算出手段により算出されたエッジの位置に基づいて、検査対象物の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段をさらに備え、エッジ決定手段は、検出された位置ずれに基づいて対象エッジを再決定してもよい。この場合、検査対象物の位置ずれが生じても、対象エッジを適切に決定することができる。

【0018】

エッジ検出手段は、算出されたエッジ強度を表す波形を検出された複数のピークにそれぞれ対応するように複数の区間に分割し、算出されたエッジ強度を分割された区間毎に異なる補正係数で補正してもよい。この場合、複数のピークが互いに近づくようにエッジ強度を適切に補正することができる。

【0019】

エッジ検出手段は、算出されたエッジ強度の波形の属性が維持されるようにエッジ強度を補正してもよい。この場合、補正後のエッジ強度の波形に対して、ユーザが違和感を抱きにくい。

【0020】

表示手段は、検査画像と重なるように、設定されたウインドウ、検出された１または複数のエッジ、および補正後のエッジ強度を表す波形をそれぞれ表示してもよい。この場合、ユーザは、ウインドウ、検出されたエッジおよび補正後のエッジ強度の関係を直感的に認識することができる。

【0021】

表示手段は、補正後のエッジ強度を表す波形と重なるように、設定されたしきい値を表す検出ラインを表示してもよい。この場合、検出ラインを超える波形のピークに対応する部分がエッジとして検出される。それにより、ユーザは、検出されたエッジと補正後のエッジ強度との関係をより明確に認識することができる。

【0022】

表示手段は、設定されたしきい値を変更するための操作子を表示してもよい。この場合、ユーザがしきい値を容易に変更することができる。それにより、エッジの検出条件を容易に変更することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、ユーザの熟練および煩雑な作業を必要とせずに、検査対象物の良否判定を適切に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本実施の形態に係る画像検査装置のハードウエア構成を示すブロック図である。

【図2】検査画像データにより表される検査画像の一例を示す図である。

【図3】エッジ検出処理の概要について説明するための図である。

【図4】エッジ検出処理の概要について説明するための図である。

【図5】エッジ検出処理の概要について説明するための図である。

【図6】エッジ強度の補正例について説明するための図である。

【図7】エッジ強度の他の補正例について説明するための図である。

【図8】エッジ強度の補正の有無について説明するための図である。

【図9】エッジ強度の補正の有無について説明するための図である。

【図10】エッジ強度の補正の有無について説明するための図である。

【図11】表示操作部による表示例について説明するための図である。

【図12】表示操作部による表示例について説明するための図である。

【図13】表示操作部による表示例について説明するための図である。

【図14】対象エッジの選択について説明するための図である。

【図15】マスク領域の設定例について説明するため図である。

【図16】画像検査装置の機能的な構成を示すブロック図である。

【図17】図１６の各機能部の動作を示すフローチャートである。

【図18】エッジペアの例について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の実施の形態に係る画像検査装置について図面を参照しながら説明する。

【0026】

（１）画像検査装置の構成
図１は、本発明の実施の形態に係る画像検査装置のハードウエア構成を示すブロック図である。図１に示すように、画像検査装置１００は、コネクタ部１１、電源基板１２、撮像部１３、メイン制御部１４および表示操作部１５を含む。

【0027】

外部電源からの電力は、コネクタ部１１を通して電源基板１２に供給される。電源基板１２は、供給される電力を撮像部１３、メイン制御部１４および表示操作部１５に与える。

【0028】

撮像部１３は、撮像素子１３１および照明部１３２を含み、検査対象物Ｓを撮像する。撮像素子１３１は、例えばＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサまたはＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサである。照明部１３２は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）を含む。照明部１３２の代わりに、外部照明が用いられてもよい。撮像時には、照明部１３２により検査対象物Ｓに光が照射され、その反射光が撮像素子１３１に入射する。これにより、検査対象物Ｓの画像データ（以下、検査画像データと呼ぶ。）が取得される。

【0029】

メイン制御部１４は、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）１４１、ＤＳＰ（digital signal processor）１４２およびメモリ１４３を含む。ＦＰＧＡ１４１は、撮像素子１３１および照明部１３２の制御および検査画像データに対する種々の処理を行う。ＤＳＰ１４２は、検査画像データに対して後述のエッジ検出処理等を行う。ＦＰＧＡ１４１およびＤＳＰ１４２の代わりに、ＣＰＵ（中央演算処理装置）が用いられてもよい。メモリ１４３には、各種の設定値等が記憶されるとともに制御プログラムが記憶される。

【0030】

表示操作部１５は、例えばタッチパネルディスプレイからなる。メイン制御部１４は、撮像部１３により取得される検査画像データを表示操作部１５に与える。表示操作部１５は、メイン制御部１４からの検査画像データに基づいて、検査対象物Ｓの画像（以下、検査画像と呼ぶ。）を表示する。また、ユーザは、表示操作部１５を操作することにより、検査対象物Ｓの検査に関する各種設定を行うことができる。表示操作部１５の代わりに、例えば液晶ディスプレイからなる表示部、ならびに例えばキーボードおよびマウスからなる操作部が別個に設けられてもよい。

【0031】

（２）エッジ検出処理の概要
図２は、検査画像データにより表される検査画像の一例を示す図である。図３〜図５は、エッジ検出処理の概要について説明するための図である。

【0032】

図２の検査画像ＩＭは、暗領域Ｒ１および明領域Ｒ２を有する検査対象物Ｓを含む。明領域Ｒ２の輝度は暗領域Ｒ１の輝度よりも高い。また、図２の例では、検査対象物Ｓの他に異物ＸＯが検査画像ＩＭに含まれる。異物ＸＯは、例えば、埃等の汚れ、または画像データ上のノイズである。検査画像ＩＭにおいて、互いに直交する２方向がＸ方向およびＹ方向と定義される。図２および後述の図３（ａ）等には、Ｘ方向を表す矢印ＸおよびＹ方向を表す矢印Ｙがそれぞれ付される。

【0033】

図３（ａ）に示すように、検査画像ＩＭ上において破線で示されるウインドウＷＤが設定される。本例において、ウインドウＷＤは、Ｘ方向に平行な２辺およびＹ方向に平行な２辺を有する矩形状である。ウインドウＷＤは、検査画像ＩＭにおけるエッジを検出すべき領域を表す。図３（ａ）の例では、ウインドウＷＤ内に、検査対象物Ｓの暗領域Ｒ１および明領域Ｒ２ならびに異物ＸＯが含まれる。

【0034】

次に、ウインドウＷＤ内において一方向に並ぶ複数の画素の輝度の積算値（以下、輝度積算値と呼ぶ。）が算出される。本例では、Ｙ方向に配列された複数の画素の輝度の積算値が輝度積算値であり、その輝度積算値が例えばＸ方向の１画素毎に算出される。図３（ｂ）には、輝度積算値の算出結果が示される。図３（ｂ）において、横軸は、ウインドウＷＤ内でのＸ方向における位置を表し、縦軸は、輝度積算値を表す。

【0035】

次に、算出された輝度積算値が微分されることにより、Ｘ方向における明るさの変化の度合がエッジ強度として算出される。図３（ｃ）には、エッジ強度の算出結果が示される。図３（ｃ）において、横軸は、ウインドウＷＤ内でのＸ方向における位置を表し、縦軸は、エッジ強度を表す。本例では、左から右への方向において、輝度積算値が増加するとエッジ強度が正の値となり、輝度積算値が減少するとエッジ強度が負の値となる。以下、このようなＸ方向におけるエッジ強度の変化を表す波形をエッジ強度波形と呼ぶ。

【0036】

次に、図４（ａ）に示すように、エッジ強度波形のフィルタリング処理が行われる。例えば、ガウシアンフィルタが用いられ、エッジ強度波形が平滑化される。次に、図４（ｂ）に示すように、エッジ強度の正負の選択が行われる。例えば、検出すべきエッジの特徴等に応じて、正の値、負の値、またはその両方が選択される。正の値が選択された場合、エッジ強度波形の正の値のみが有効とされ、負の値が選択された場合、エッジ強度波形の負の値のみが有効とされる。また、正の値および負の値の両方が選択された場合、エッジ強度波形の正の値および負の値の両方が有効とされる。負の値が選択された場合、ならびに正の値および負の値の両方が選択された場合には、エッジ強度が絶対値化されてもよい。図４（ｂ）の例では、正の値および負の値の両方が選択され、かつエッジ強度が絶対値化される。

【0037】

次に、図４（ｃ）に示すように、エッジ強度波形から微小なエッジ強度の変化が除去される。具体的には、エッジ強度波形の全体から一定の値が減算され、負の値が０に変換される。これにより、異物ＸＯによるエッジ強度の変化がエッジ強度波形から除去される。続いて、エッジ強度が正規化（相対値化）される。例えば、エッジ強度の最大値が１００となるように、エッジ強度が相対値（百分率）に換算される。本実施の形態では、エッジ強度が補正された後に正規化される。エッジ強度の補正の詳細については後述する。

【0038】

図５には、正規化後のエッジ強度を表すエッジ強度波形が示される。正規化後のエッジ強度波形に対して、エッジ検出のためのしきい値（以下、検出しきい値と呼ぶ。）ＴＨが設定される。検出しきい値ＴＨよりも大きい値を有するピークに対応する検査画像の部分が、エッジとして検出される。

【0039】

（３）エッジ強度の補正
図６は、エッジ強度の補正例について説明するための図である。本例では、図６（ａ）に示すように、エッジ強度波形が複数の区間に分割される。区間の境界は、例えば、エッジ強度の変化方向（上昇または下降）が切り替わる位置、またはゼロクロス位置である。図６（ａ）の例において、区間Ｚ１〜Ｚ４の境界は、エッジ強度が正の値から０となるゼロクロス位置である。本例では、区間Ｚ１にピークＰ１が存在し、区間Ｚ２にピークＰ２が存在し、区間Ｚ３にピークＰ３が存在する。

【0040】

次に、図６（ｂ）に示すように、ピークＰ１〜Ｐ３のエッジ強度が互いに近づくように、分割された区間毎にエッジ強度が補正される。例えば、エッジ強度波形の最大のエッジ強度に基づいて、エッジ強度の目標最大値ＭＶが設定される。エッジ強度波形に含まれる複数のピークＰ１〜Ｐ３のうち、目標最大値ＭＶよりも大きい値のピークＰ１が検出される。検出されたピークＰ１の値が、目標最大値ＭＶ以下となるように、区間Ｚ１のエッジ強度が補正される。その後、図６（ｃ）に示すように、エッジ強度が正規化される。例えば、ピークＰ１〜Ｐ３の値の比率が保持されつつ、最も大きいピークＰ１の値が１００となるように、区間Ｚ１〜Ｚ３におけるエッジ強度が算出される。

【0041】

エッジ強度の補正の方法は、これに限らない。例えば、ピークＰ１〜Ｐ３の各々の値に基づいて、ピークＰ１に対応する補正係数Ｇ１、ピークＰ２に対応する補正係数Ｇ２、およびピークＰ３に対応する補正係数Ｇ３がそれぞれ算出される。補正係数Ｇ１を用いて区間Ｚ１のエッジ強度が補正され、補正係数Ｇ２を用いて区間Ｚ２のエッジ強度が補正され、補正係数Ｇ３を用いて区間Ｚ３のエッジ強度が補正される。このようにして、ピークＰ１〜Ｐ３のエッジ強度が互いに近づくようにエッジ強度が補正されてもよい。

【0042】

また、各ピークの頂点に関する情報のみが用いられてもよい。図７は、エッジ強度の他の補正例について説明するための図である。例えば、図７（ａ）に示すように、ピーク強度波形からピークＰ１〜Ｐ３の頂点Ｔ１〜Ｔ３が抽出される。続いて、図７（ｂ）に示すように、それらの頂点の値が互いに近づくように、頂点Ｔ１〜Ｔ３の位置が補正される。次に、図７（ｃ）に示すように、頂点Ｔ１〜Ｔ３とその周囲のエッジ強度とが連続的につながるように、エッジ強度波形が生成される。その後、図６（ｃ）の例と同様に、エッジ強度が正規化される。

【0043】

エッジ強度の補正時には、エッジ強度波形の属性が維持されることが好ましい。具体的には、補正前と補正後とで各ピークの見た目の形状が略等しいことが好ましい。これにより、補正後のエッジ強度波形に対してユーザが違和感を抱きにくい。

【0044】

（４）補正の有無
図８〜図１０は、上記のエッジ強度の補正の有無について説明するための図である。図８〜図１０において、横軸はＸ方向における位置を表し、縦軸はエッジ強度を表す。図８〜図１０の例では、ピークＰ１１，Ｐ１２がそれぞれ実際のエッジに対応する。

【0045】

図８（ａ）の例では、正規化前にピークＰ１１の値とピークＰ１２の値との差が比較的小さい。そのため、補正が行われなくても、正規化後にピークＰ１１，Ｐ１２の値がそれぞれしきい値ＴＨより大きくなり、ピークＰ１１，Ｐ１２に対応するエッジがそれぞれ検出される。

【0046】

一方、図８（ｂ）の例では、正規化前にピークＰ１１の値とピークＰ１２の値との差が比較的大きい。そのため、補正が行われない場合、正規化後にピークＰ１２の値がしきい値ＴＨより小さくなり、ピークＰ１２が検出されない。

【0047】

図８（ｃ）の例では、エッジ強度が補正された後に正規化される。それにより、正規化前にピークＰ１１の値とピークＰ１２の値との差が比較的大きくても、正規化後にピークＰ１１，ピークＰ１２の値がそれぞれしきい値ＴＨより大きくなり、ピークＰ１１，Ｐ１２に対応するエッジがそれぞれ検出される。

【0048】

また、外乱によるエッジ強度のピークが生じることにより、検出されるべきエッジが検出されないことがある。図９（ａ）の例では、正規化前のピークＰ１１，Ｐ１２の値が図８（ａ）の例と同じである。ただし、実際にはエッジが存在しない位置に外乱によるエッジ強度のピークＰｘが現れている。この場合、補正が行われないと、図８（ａ）の例と比べて正規化後にピークＰ１１，Ｐ１２が相対的に小さくなる。それにより、ピークＰ１１，ピークＰ１２の値がそれぞれしきい値ＴＨより小さくなり、ピークＰ１１，Ｐ１２に対応するエッジが検出されない。

【0049】

それに対して、図９（ｂ）の例では、エッジ強度が補正された後に正規化されることにより、外乱によるエッジ強度のピークＰｘが現れていても、正規化後にピークＰ１１，ピークＰ１２の値がそれぞれしきい値ＴＨより大きくなる。それにより、ピークＰ１１，Ｐ１２に対応するエッジがそれぞれ検出される。

【0050】

なお、図９（ｂ）の例では、外乱によるピークＰｘに対応するエッジが検出されるが、後述のように、検査の対象となるエッジを適宜選択する、または検査対象外の領域をマスク領域として予め設定することにより、検査対象物Ｓの良否判定を適切に行うことが可能である。

【0051】

また、外乱によるエッジの検出漏れを防止するため、エッジ強度が正規化される前に、許容値ＡＶを超えるピークを予め除外することが考えられる。しかしながら、図１０（ａ）の例のように、外乱によるピークＰｘが実際のエッジに対応するピークＰ１２と重なることがある。この場合、ピークＰｘとともにピークＰ１２も除外される。そのため、ピークＰ１１に対応するエッジが検出されるが、ピークＰ１２に対応するエッジが検出されない。

【0052】

それに対して、図１０（ｂ）の例では、エッジ強度が補正された後に正規化されることにより、外乱によるエッジ強度のピークＰｘがピークＰ１２と重なる位置にあっても、正規化後にピークＰ１１，Ｐｘの値がそれぞれ検出しきい値ＴＨよりも大きくなる。それにより、結果的にピークＰ１１，Ｐ１２に対応するエッジを検出することができる。

【0053】

なお、本実施の形態では、エッジ強度の補正後にエッジ強度が正規化されるが、他のタイミングでエッジ強度が正規化されてもよい。例えば、エッジ強度の正規化後にエッジ強度が補正されてもよい。

【0054】

（５）表示
図１１〜図１３は、図１の表示操作部１５による表示例について説明するための図である。検査画像データからのエッジの検出時には、図１１に示すように、検査画像ＩＭが表示されるとともに、ウインドウＷＤが表示される。ユーザは、表示操作部１５の画面上でタップ操作およびドラッグ操作等を行うことにより、ウインドウＷＤの位置および大きさを調整することができる。

【0055】

ウインドウＷＤが設定された後、上記のエッジ検出処理が行われる。エッジ検出処理後、図１２に示すように、検査画像ＩＭと重なるように正規化後のエッジ強度波形ＥＷが表示される。図１２のエッジ強度波形ＥＷは、図６（ｃ）のエッジ強度波形に相当する。図１２の例では、Ｙ方向においてウインドウＷＤと並ぶようにエッジ強度波形ＥＷが表示される。エッジ強度波形ＥＷ上には、検出しきい値ＴＨを表す検出ラインＴＨＬが表示される。ユーザは、検出ラインＴＨＬを上下にドラッグすることにより、本来のエッジが適切に検出されるように、検出しきい値ＴＨを調整することができる。

【0056】

また、表示操作部１５の画面の下部に、検出しきい値ＴＨを調整するための操作子ＴＳが表示される。ユーザは、操作子ＴＳを左右にドラッグすることにより、検出しきい値ＴＨを調整することができる。また、ユーザは、数値を直接的に入力することにより検出しきい値ＴＨを調整可能であってもよい。

【0057】

ウインドウＷＤ内には、検出されたエッジが表示される。図１２の例では、エッジ強度波形ＥＷのピークＰ１〜Ｐ３のうち、ピークＰ１，Ｐ３の値が検出しきい値ＴＨより大きい。そのため、ピークＰ１，Ｐ３に対応する検査画像ＩＭの部分がエッジＥＬ１，ＥＬ２として検出され、ウインドウＷＤ内にエッジＥＬ１，ＥＬ２を表す線分が表示される。この場合、検査画像ＩＭ上において、ピークＰ１，Ｐ２とエッジＥＬ１，ＥＬ２とがそれぞれＹ方向に並ぶように表示される。それにより、ユーザは、算出されたエッジ強度と、検出されたエッジとの関係を直感的に認識することができる。

【0058】

また、検出されたエッジと重なるように、対象エッジを決定するためのカーソルＣＳ１，ＣＳ２が表示される。図１２の例では、検出されたエッジの数と決定すべき対象エッジの数とが等しく、エッジＥＬ１，ＥＬ２がそれぞれ対象エッジに決定される。

【0059】

続いて、図１３に示すように、選択された対象エッジＥＬ１，ＥＬ２の特徴量が算出される。本例では、エッジＥＬ１，ＥＬ２間の距離Ｌが特徴量として算出される。算出された特徴量が、良否判定のためのしきい値と比較される。例えば、設計値等の基準値に基づいて、下限しきい値および上限しきい値が定められる。本例では、基準値に対する下限しきい値の比率を調整するための操作子ＴＳａ、および基準値に対する上限しきい値の比率を調整するための操作子ＴＳｂが表示される。また、基準値に対する下限しきい値の比率および基準値に対する上限しきい値の比率をそれぞれ直接的に入力するための入力部ＩＮａ，ＩＮｂがそれぞれ表示される。ユーザは、操作子ＴＳａ，ＴＳｂを左右にドラッグする、または入力部ＩＮａ，ＩＮｂに数値を入力することにより、下限しきい値および上限しきい値を変更することができる。

【0060】

算出された特徴量が、下限しきい値以上かつ上限しきい値以下の範囲にある場合、判定結果が「良（ＯＫ）」となる。一方、算出された特徴量が、下限しきい値より小さい、または上限しきい値より大きい場合、判定結果が「不良（ＮＧ）」となる。検査が実行されると、これらの判定結果が表示操作部１５の画面上に表示される。また、算出された特徴量と基準値との比率が表示操作部１５の画面上に表示されてもよい。

【0061】

上記の例では、検出されたエッジの数と決定すべき対象エッジの数とが等しいが、これらが異なる場合、ユーザは、表示操作部１５を操作して対象エッジを選択する。図１４は、対象エッジの選択について説明するための図である。図１４（ａ）の例では、エッジ強度波形のピークＰ２１〜Ｐ２５の値が検出しきい値ＴＨよりも大きい。そのため、ピークＰ２１〜Ｐ２５に対応するエッジＥＬ２１〜ＥＬ２５がそれぞれ検出され、ウインドウＷＤ内に表示される。

【0062】

対象エッジの数は２つであり、カーソルＣＳ１，ＣＳ２がそれぞれ表示される。ユーザは、例えばカーソルＣＳ１，ＣＳ２をドラッグすることにより、図１４（ｂ）に示すように、カーソルＣＳ１，ＣＳ２をエッジＥＬ２１〜ＥＬ２５上でそれぞれ移動させることができる。それにより、容易にかつ直感的に対象エッジを決定することができる。

【0063】

カーソルの移動方法はこれに限定されない。例えば、カーソルＣＳ１，ＣＳ２のうち一方が選択された後に、エッジＥＬ２１〜ＥＬ２５のいずれかがタップされることにより、そのエッジ上に選択されたカーソルが移動されてもよい。また、例えば「右」ボタンおよび「左」ボタンが表示され、それらのボタンが操作されることにより、カーソルＣＳ１，ＣＳ２がエッジＥＬ２１〜ＥＬ２５上で左右に移動されてもよい。また、エッジＥＬ２１〜ＥＬ２５にそれぞれ異なる番号が付され、ユーザによって番号が入力されると、その番号に対応するエッジが対象エッジに決定されてもよい。

【0064】

（６）マスク領域
ユーザは、検査画像上において、検査対象から除外すべき領域をマスク領域として設定することができる。図１５は、マスク領域の設定例について説明するため図である。図１５（ａ）の例では、検査画像ＩＭ上において、ウインドウＷＤ内の一部領域と重なるように、マスク領域ＭＲが設定される。この場合、マスク領域ＭＲ内に位置するエッジが表示されない。例えば、ウインドウＷＤ内のエッジ強度が図１４の例と同じである場合、図１５（ｂ）に示すように、エッジＥＬ２１〜ＥＬ２５のうち、マスク領域ＭＲ内に位置するエッジＥＬ２３，ＥＬ２４が表示されない。そのため、ウインドウＷＤ内であってかつマスク領域ＭＲを除いた位置において検出されるエッジＥＬ２１，ＥＬ２２，ＥＬ２５から対象エッジが決定される。

【0065】

マスク領域ＭＲではエッジ強度自体が算出されなくてもよく、またはウインドウＷＤ全体のエッジ強度が算出された後にマスク領域ＭＲを除く位置にあるエッジのみが表示されてもよい。ウインドウＷＤ全体のエッジ強度が算出されている場合には、マスク領域ＭＲが変更または除去された際に、マスク領域ＭＲにおいて表示されていなかったエッジを即座に表示させることができる。

【0066】

（７）機能部の動作
図１６は、画像検査装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。図１６に示すように、画像検査装置１００は、画像データ取得部１０１、表示部１０２、ウインドウ設定部１０３、マスク領域設定部１０４、エッジ検出部１０５、エッジ決定部１０６、特徴量算出部１０７および良否判定部１０８を含む。一部の機能部は、図１のＦＰＧＡ１４１により実現され、他の機能部は、ＤＳＰ１４２がメモリ１４３に記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。

【0067】

図１７は、図１６の各機能部の動作を示すフローチャートである。図１７に示すように、まず、画像データ取得部１０１が、検査画像データを取得する（ステップＳ１）。表示部１０２は、取得された検査画像データに基づいて、表示操作部１５の画面上に検査画像を表示する（ステップＳ２）。ウインドウ設定部１０３は、ユーザの操作に基づいて、表示された検査画像にウインドウＷＤを設定する（ステップＳ３）。マスク領域設定部１０４は、ユーザの操作に基づいて、表示された検査画像においてマスク領域ＭＲを設定する（ステップＳ４）。

【0068】

エッジ検出部１０５は、設定されたウインドウＷＤ内のエッジ強度を算出する（ステップＳ５）。ステップＳ４においてマスク領域ＭＲが設定されている場合には、マスク領域ＭＲ内のエッジ強度が算出されなくてもよい。また、エッジ検出部１０５は、算出されたエッジ強度の複数のピークを検出し、検出された複数のピークの値が互いに近づくようにエッジ強度を補正し（ステップＳ６）、補正後のエッジ強度を正規化する。さらに、エッジ検出部１０５は、正規化後のエッジ強度に基づいて、ウインドウＷＤ内の１または複数のエッジを検出する（ステップＳ７）。

【0069】

エッジ決定部１０６は、ユーザの操作に基づいて、マスク領域ＭＲを除く位置において検出された１または複数のエッジのうち対象エッジを決定する（ステップＳ８）。特徴量算出部１０７は、決定された対象エッジに対応する特徴量を算出する（ステップＳ９）。良否判定部１０８は、検出された特徴量に基づいて、検査対象物の良否を判定する（ステップＳ１０）。このようにして、画像検査装置１００による検査対象物Ｓの検査が行われる。

【0070】

（８）効果
本実施の形態に係る画像検査装置１００においては、取得された検査画像データに基づいてウインドウＷＤ内のエッジ強度が算出され、算出されたエッジ強度の複数のピークの値が互いに近づくようにエッジ強度が補正される。それにより、撮像条件の違いによって検査画像データの明るさにばらつきがあっても、ウインドウＷＤ内の１または複数のエッジを適切に検出することができる。それにより、ユーザの熟練および煩雑な作業を必要とせずに、検査対象物Ｓの良否判定を適切に行うことができる。

【0071】

（９）特徴量の他の例
上記実施の形態では、対象エッジの特徴量として複数の対象エッジ間の距離が算出されるが、他の特徴量が算出されてもよい。

【0072】

例えば、対象エッジの数が特徴量として算出されてもよい。この場合、ウインドウＷＤ内であってマスク領域ＭＲを除く位置で検出されたエッジが全て対象エッジに決定される。対象エッジの数に基づいて、検査対象物Ｓの良否が判定される。これにより、不適切なエッジの存在または必要なエッジの欠落等を検出することができる。

【0073】

また、対象エッジの位置（座標）が特徴量として算出され、算出された位置に基づいて検査対象物Ｓの良否が判定されてもよい。また、算出された位置に基づいて、検査対象物Ｓの位置ずれを検出する位置ずれ検出手段が設けられてもよい。この場合、検出された位置ずれに基づいて、検査条件を補正することができる。例えば、検査対象とすべきエッジの検出範囲が予め定められる。その場合、検査対象物の位置ずれが生じると、予め定められた範囲で検出されるエッジが、検査対象とすべきエッジと異なる可能性がある。そこで、検出された位置ずれに基づいてエッジの検出範囲が補正され、補正後の範囲で検出されたエッジが対象エッジに再決定される。それにより、検査対象物Ｓの位置ずれが生じても、対象エッジを適切に決定することができる。

【0074】

また、検査対象物Ｓが複数のエッジペア（エッジの対）を有する場合、それらのエッジペアに関する特徴量が算出されてもよい。図１８は、エッジペアの例について説明するための図である。図１８の例では、検査対象物Ｓが、複数の端子ＴＥを有する電子部品である。各端子ＴＥの一方の辺および他方の辺を含むようにウインドウＷＤが設定される。それにより、複数の端子ＴＥの各々について、一方の辺に対応するエッジＥＬａおよび他方の辺に対応するエッジＥＬｂが検出される。

【0075】

本例では、各端子ＴＥに対応する２つのエッジＥＬａ，ＥＬｂがエッジペアとして対象エッジに決定される。この場合、各エッジペアのエッジＥＬａ，ＥＬｂ間の距離Ｌａが特徴量として算出されてもよく、または隣り合う一方のエッジペアの中心と他方のエッジペアの中心との間の距離Ｌｂが特徴量として算出されてもよい。これにより、複数の端子ＴＥが適切に配置されているか否かを判定することができる。

【0076】

（１０）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各構成要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

【0077】

上記実施の形態においては、画像検査装置１００が画像検査装置の例であり、画像データ取得部１０１が画像データ取得手段の例であり、表示部１０２が表示手段の例であり、ウインドウ設定部１０３がウインドウ設定手段の例であり、エッジ検出部１０５がエッジ検出手段の例であり、エッジ決定部１０６がエッジ決定手段の例であり、特徴量算出部１０７が特徴量算出手段の例であり、良否判定部１０８が良否判定手段の例である。また、マスク領域設定部１０４がマスク領域設定手段の例であり、検出ラインＴＨＬが検出ラインの例であり、検出ラインＴＨＬおよび操作子ＴＳが操作子の例である。

【0078】

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の構成要素を用いることもできる。

【産業上の利用可能性】

【0079】

本発明は、画像を用いて検査対象物の検査を行う種々の画像検査装置に有効に利用可能である。

【符号の説明】

【0080】

１１ コネクタ部
１２ 電源基板
１３ 撮像部
１４ メイン制御部
１５ 表示操作部
１００ 画像検査装置
１０１ 画像データ取得部
１０２ 表示部
１０３ ウインドウ設定部
１０４ マスク領域設定部
１０５ エッジ検出部
１０６ エッジ決定部
１０７ 特徴量算出部
１０８ 良否判定部
１３１ 撮像素子
１３２ 照明部
１４１ ＦＰＧＡ
１４２ ＤＳＰ
１４３ メモリ
Ｓ 検査対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】