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発明の名称 画像濃淡ムラ検出方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−243473(P2001−243473A)
公開日 平成13年9月7日(2001.9.7)
出願番号 特願2000−57337(P2000−57337)
出願日 平成12年3月2日(2000.3.2)
代理人
発明者 斉藤 純一
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】検査対象物を撮影して得られた2次元画像を解析し、部分的に濃度が高いあるいは低い領域(ムラ領域)を検出する画像濃淡ムラ検出において、1)撮影して得られた2次元画像のある座標(x0 ,y 0 )に位置する画素からX軸方向へWx(整数でWx≧1)、Y軸方向へWy(整数でWy≧1)画素の占める領域(AP)に位置する全画素の平均輝度値(LAP)を作製し、2)該領域(AP)の周辺部の、該領域(AP)からD(整数でD≧1)画素外側に位置する幅H(整数でH≧1)画素のドーナツ状領域(AS)に位置する全画素の平均輝度値(LAS)を作製し、3)該平均輝度値(LAP)と該平均輝度値(LAS)との差を、予め設定したムラ検出の閾値と比較し、ムラ領域を検出することを特徴とする画像濃淡ムラ検出方法。
【請求項2】前記ある座標(x0 ,y 0 )を、前記撮影して得られた2次元画像の全領域にわたって順次更新し、ムラ領域を検出することを特徴とする請求項1記載の画像濃淡ムラ検出方法。
【請求項3】前記Wx及びWyを変化させたWxとWyとの複数の組み合わせにて、複数個のムラ領域を検出し、該複数個のムラ領域の和をもって検査対象物のムラ領域とすることを特徴とする請求項1、又は請求項2記載の画像濃淡ムラ検出方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、本来検査領域内全域において一定濃度であることが期待される検査対象物に生じた部分的な濃淡を、その撮影画像から解析、検出するムラ領域の検出方法に関するものであり、特に、カラーフィルターなどのムラ検査において用いられる画像濃淡ムラ検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】カラー液晶表示装置の色表示用のカラーフィルターやカラービデオカメラの色分解用のカラーフィルターの品質検査の一環として画像解析装置を用いたムラ検査が広く行われている。この画像解析装置は通常、画像入力装置、コンピュータ、照明、及び付属装置類からなり、カラーフィルターを透過光で撮影することによって画像データを得た後、コンピュータによって画像処理を行い、ムラ領域を特定している。これに用いられる画像処理方法としては、例えば、画像データの1画素毎にデジタルフィルタ、2次微分処理等を施した後、別途設定した閾値と比較して閾値を越えた部分をムラ領域として特定するというものである。
【0003】しかしながら、カラー液晶表示装置に用いるカラーフィルターをフォトリソグラフィー法によって製造すると、製造プロセス上の避けられない要因からカラーフィルターには直径が数画素程度の点状ムラが生じることがあり、これを皆無にすることは現状では不可能である。また、ムラの直径、形状、境界部の濃度勾配等は千差万別であり、従来多用されてきた3×3画素程度のデジタルフィルタでは、このような点状ムラの形状にうまく当てはまる確率は低く、点状ムラを検出することは困難なものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたものであり、その課題とするところは、カラーフィルターなどの品質検査におけるムラ検出において、特に、点状ムラに対する検出感度を向上させ、点状ムラの検出を容易にする画像濃淡ムラ検出方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、検査対象物を撮影して得られた2次元画像を解析し、部分的に濃度が高いあるいは低い領域(ムラ領域)を検出する画像濃淡ムラ検出において、1)撮影して得られた2次元画像のある座標(x0 ,y 0 )に位置する画素からX軸方向へWx(整数でWx≧1)、Y軸方向へWy(整数でWy≧1)画素の占める領域(AP)に位置する全画素の平均輝度値(LAP)を作製し、2)該領域(AP)の周辺部の、該領域(AP)からD(整数でD≧1)画素外側に位置する幅H(整数でH≧1)画素のドーナツ状領域(AS)に位置する全画素の平均輝度値(LAS)を作製し、3)該平均輝度値(LAP)と該平均輝度値(LAS)との差を、予め設定したムラ検出の閾値と比較し、ムラ領域を検出することを特徴とする画像濃淡ムラ検出方法である。
【0006】また、本発明は、上記発明による画像濃淡ムラ検出方法において、前記ある座標(x0 ,y 0 )を、前記撮影して得られた2次元画像の全領域にわたって順次更新し、ムラ領域を検出することを特徴とする画像濃淡ムラ検出方法である。
【0007】また、本発明は、上記発明による画像濃淡ムラ検出方法において、前記Wx及びWyを変化させたWxとWyとの複数の組み合わせにて、複数個のムラ領域を検出し、該複数個のムラ領域の和をもって検査対象物のムラ領域とすることを特徴とする画像濃淡ムラ検出方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1〜図4は、本発明による画像濃淡ムラ検出方法の一実施例を模式的に示す説明図である。図1において、(AT)は、撮影して得られた2次元画像の全領域の画素をXY直交座標上に示したものである。A(x0 ,y0 )は、この2次元画像の、ある座標(x0 ,y 0 )に位置する画素Aを示している。
【0009】図1は、Wx=2、Wy=2、すなわち、撮影して得られた2次元画像のある座標(x0 ,y 0 )に位置する画素A(A(x0 ,y 0 ))に対応した領域(AP1)の全画素が2×2=4画素の場合を示したものである。また、D=2、H=1、すなわち、ドーナツ状領域(AS1)は、この領域(AP1)からD=2画素外側に位置する幅H=1画素で構成された場合を示したものである。尚、領域(AP1)は右上がり斜線、ドーナツ状領域(AS1)は右下がり斜線で示した領域である。
【0010】図2は、Wx=5、Wy=5、すなわち、撮影して得られた2次元画像のある座標(x0 ,y 0 )に位置する画素A(A(x0 ,y 0 ))に対応した領域(AP2)の全画素が5×5=25画素の場合を示したものである。また、D=2、H=1、すなわち、ドーナツ状領域(AS2)は、この領域(AP2)からD=2画素外側に位置する幅H=1画素で構成された場合を示したものである。尚、領域(AP2)は右上がり斜線、ドーナツ状領域(AS2)は右下がり斜線で示した領域である。
【0011】本実施例においては、Wx及びWyを2〜5の範囲で変化させたWxとWyとの複数の組み合わせにて、複数個のムラ領域を検出し、これら複数個のムラ領域の和をもって検査対象物のムラ領域とする画像濃淡ムラ検出方法について説明する。図3は、上記Wx及びWyを2〜5の範囲で変化させた際の、WxとWyとの複数の組み合わせ中の1組み合わせを示したものである。すなわち、Wx=4、Wy=3、撮影して得られた2次元画像のある座標(x0 ,y 0 )に位置する画素A(A(x0 ,y 0 ))に対応した領域(AP3)の全画素が4×3=12画素で、また、D=2、H=1、ドーナツ状領域(AS3)は、この領域(AP3)からD=2画素外側に位置する幅H=1画素で構成された場合を示したものである。
【0012】先ず、図1に示すように、D=2、H=1、及びWx=2、Wy=2と設定して、撮影して得られた2次元画像のある座標(x0 ,y 0 )に位置する画素A(A(x0 ,y 0 ))から、X軸方向へWx=2、Y軸方向へWy=2画素の占める領域(AP1)に位置する全画素の平均輝度値(LAP1 )を求める。LAP1 (x0 ,y 0 )を、画素A(A(x0 ,y 0 ))に対応したWx=2、Wy=2の領域(AP1)の平均輝度値とすると、LAP1 (x0 ,y 0 )は以下に示す数式(1)にて表される。
【0013】
AP1 (x0 ,y 0 )=ΣL(xi ,y j )/(Wx×Wy)・・・(1)
i=0〜(Wx−1)
j=0〜(Wy−1)
すなわち、この際には、(i=0,j=0)、(i=0,j=1)、(i=1,j=0)、(i=1,j=1)の4画素の平均輝度値を表したものとなる。
【0014】次に、この領域(AP1)の周辺部の、この領域(AP1)からD=2画素外側に位置する幅H=1画素のドーナツ状領域(AS1)に位置する全画素の平均輝度値(LAS1 )を求める。LAS1 (x0 ,y 0 )を、画素A(A(x0 ,y 0 ))に対応したドーナツ状領域(AS1)の平均輝度値とすると、LAS1 (x0 ,y 0 )は以下に示す数式(2)にて表される。尚、ドーナツ状領域(AS1)は図4に示すように、AS1a、AS1b、AS1c、AS1dに4分割したものを集約した。
【0015】
AS1 (x0 ,y 0 )={ΣLAS1a(xi1,y j1)/(Wx+2D+2H)} +{ΣLAS1b(xi2,y j2)/(Wx+2D+2H)}
+{ΣLAS1c(xi3,y j3)/(Wy+2D)}
+{ΣLAS1d(xi4,y j4)/(Wy+2D)}
・・・・・・・・・・・(2)
1 =−(D+H)〜((Wx−1)+D+H)
1 =−(D+H)
2 =−(D+H)〜((Wx−1)+D+H)
2 =(D+H)
3 =−(D+H)
3 =−(D)〜((Wy−1)+D)
4 =(D+H)
4 =−(D)〜((Wy−1)+D)
AS1 (x0 ,y 0 )={ΣLAS1a(xi1,y j1)+ΣLAS1b(xi2,y j2
+ΣLAS1c(xi3,y j3)+ΣLAS1d(xi4,y j4)}/{2(Wx+2D+2H)+2(Wy+2D)}
・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
すなわち、この際には、(j=−3,i=−3〜4)の8画素、(j=3,i=−3〜4)の8画素、(i=−3,j=−2〜3)の6画素、(i=3,j=−2〜3)の6画素の合計28画素の平均輝度値を表したものとなる。尚、数式(2)はドーナツ状領域(AS1)を4分割したもの、数式(3)は4分割したものを集約して表したものである。
【0016】続いて、上記領域(AP1)の平均輝度値、LAP1 (x0 ,y 0 )と、上記ドーナツ状領域(AS1)の平均輝度値、LAS1 (x0 ,y 0 )との差を求める。この差が、予め設定したムラ検出の閾値(S)と比較し、閾値よりも大きい場合、すなわち、以下に示す数式(4)の関係が成立するとき、画素A(A(x0,y 0 ))に対応した領域(AP1)がムラ領域であると判断するものである。
|LAP1 (x0 ,y 0 )−LAS1 (x0 ,y 0 )|>S ・・・・(4)
そして、その判断結果をC(x0 ,y 0 )=1[ムラ領域である]とする。ただし、判断を行う前に、予めC(x0 ,y 0 )=0[ムラ領域でない]に設定しておく。
【0017】上記のようにして、検査対象物内のある特定箇所がムラ領域であるか否かの判定を行うことができる。すなわち、ある特定箇所の座標を、前記ある座標(x0,y 0 )に代えて設定することによって可能となる。尚、本発明において、D=2、H=1、及びWx=2、Wy=2は、検査対象物におけるムラの直径、形状、境界部の濃度勾配等を考慮して設定するものであるが、Dは、9≧D≧1程度、Hは、3≧H≧1程度、及びWxは、1〜6程度、Wxは、1〜6程度のものである。
【0018】また、引き続き、画素A(A(x0 ,y 0 ))の座標を次々に更新しながら、撮影して得られた2次元画像の全体に対して上記演算を繰り返すと、この演算の繰り返しによって、前記設定条件(D=2、H=1、及びWx=2、Wy=2)での点状ムラの検出を2次元画像の全体に対して行うことになる。尚、2次元画像の周辺部分、上方辺部、及び左方辺部の(D+H)画素、右方辺部の(D+H+(Wx−1))画素、下方辺部の(D+H+(Wy−1))画素に関しては演算が出来ないため点状ムラの検出は除外することになる。
【0019】更に、D=2、H=1にて、Wx及びWyを2〜5の範囲で変化させたWxとWyとの複数の組み合わせにて、複数個のムラ領域を検出することにより、ムラ領域の検出の精度を更にさせることが出来るものとなる。例えば、図1に示す設定(D=2、H=1、及びWx=2、Wy=2)から、その1組み合わせである図3に示す設定(D=2、H=1、及びWx=4、Wy=3)など、多くのWxとWyとの組み合わせを経て図2に示す設定(D=2、H=1、及びWx=5、Wy=5)に至る複数の組み合わせにて、複数個のムラ領域を検出するものである。そして、この際の最終のムラ領域は、これら複数個のムラ領域の和をもって検査対象物のムラ領域とする。
【0020】上述のように、本発明による画像濃淡ムラ検出方法においては、着目する領域(AP)と比較する領域(AS)との間をD(整数でD≧1)画素外側に離すことによってムラ領域辺縁部の濃度変動が急峻であるか、緩やかであるかによる検出力の差を回避し、感度良くムラ領域を検出するとが可能となる。また、Wx及びWyを変更しながらWxとWyとの複数の組み合わせにて、繰り返し複数個のムラ領域を検出することによって、ムラの直径、形状、境界部の濃度勾配等による検出力の差を回避し、感度良くムラ領域を検出するとが可能となる。
【0021】図5は、本発明による画像濃淡ムラ検出方法におけるムラ領域検出のフローの一例を示す説明図である。先ず、図1における設定条件、D=2、H=1、及び前記C=0[ムラ領域でない]、及びWx=2、Wy=2を設定する。次に、図1における、撮影して得られた2次元画像の全領域の左上方端からX軸及びY軸方向に各々(D+H+1)画素離れてた座標(xa ,ya )を設定する。尚、Xmax 、及びYmax は、各々X軸方向のデータサイズ、及びY軸方向のデータサイズである。
【0022】次に、前記数式(1)を一般化した数式(11)
AP(x,y )=ΣL(xi ,y j )/(Wx×Wy) ・・・・(11)
i=0〜(Wx−1)
j=0〜(Wy−1)
に従って、撮影して得られた2次元画像の上記座標(xa ,y a )に位置する画素B(B(xa ,y a ))から、X軸方向へWx=2、Y軸方向へWy=2画素の占める領域(AP)に位置する全画素の平均輝度値(LAP)を求める。
【0023】次に、前記数式(3)を一般化した数式(13)
AS(x,y )={ΣLAS a(xi1,y j1)+ΣLAS b(xi2,y j2)+ΣLAS c(xi3,y j3)+ΣLAS d(xi4,y j4)}/{2(Wx+2D+2H)+2(Wy+2D)}
・・・・・・・・・・・・・・・(13)
に従って、この領域(AP)の周辺部の、この領域(AP)からD=2画素外側に位置する幅H=1画素のドーナツ状領域(AS)に位置する全画素の平均輝度値(LAS)を求める。
【0024】続いて、上記領域(AP)の平均輝度値、LAP(xa ,y a )と、上記ドーナツ状領域(AS)の平均輝度値、LAS(xa ,y a )との差を求める。この差が、予め設定したムラ検出の閾値と比較し閾値(S)よりも大きい場合、すなわち、以下に示す数式(4)を一般化した数式(14)の関係が成立するとき、画素B(B(xa ,y a ))に対応した領域(AP)がムラ領域であると判断するものである。
|LAP(x,y )−LAS(x,y )|>S ・・・・(14)
そして、その判断結果をC(x,y )=1[ムラ領域である]とする。尚、差を求める前の判断結果は、予め、C(x,y )=0[ムラ領域でない]にセットしてある。
【0025】引き続き、同様にしてx=xa+1 、すなわち、xa のX軸方向に隣接する画素(xa+1 ,ya )のLAP(xa+1 ,y a )、LAS(xa+1 ,y a )を求め、その差の判断結果を得る。そして、順次x>{Xmax −(D+H+(Wx−1)}に至るまでX軸方向の各画素の判断結果を得る。次に、y=ya+1 、すなわち、画素B(B(xa ,y a ))のY軸方向に隣接する画素(xa ,ya+1 )のLAP(xa ,y a+1 )、LAS(xa ,y a+1 )を求め、その差の判断結果を得る。そして、順次x>{Xmax −(D+H+(Wx−1)}に至るまでX軸方向の各画素の判断結果を得る。
【0026】同様にして、順次y>{Ymax −(D+H+(Wy−1)}に至るまで、すなわち、2次元画像の左下方端に位置する画素のX軸方向の全画素までの判断結果を得る。すなわち、以上により、前記設定条件(D=2、H=1、及び前記B=0[ムラ領域でない]、及びWx=2、Wy=2)での、2次元画像の周辺部分を除く領域の全画素の判断結果(ムラ領域の検出)を得ることになる。ここで、周辺部分としては、上方辺部、及び左方辺部の(D+H)画素、右方辺部の(D+H+(Wx−1))画素、下方辺部の(D+H+(Wy−1))画素である。
【0027】次に、前記設定条件であるD=2、H=1、及び前記C=0[ムラ領域でない]、及びWx=2、Wy=2の内、順次変化させるWx及びWyの値を5とし、Wx及びWyを変化させたWxとWyとの複数の組み合わせにて、上記処理を行うことにより、複数個のムラ領域を検出する。そして、最終のムラ領域は、これら複数個のムラ領域の和をもって検査対象物のムラ領域とする。
【0028】
【発明の効果】本発明は、検査対象物を撮影して得られた2次元画像を解析し、部分的に濃度が高いあるいは低い領域(ムラ領域)を検出する画像濃淡ムラ検出において、a)ある座標(x0 ,y 0 )に位置する画素からX軸方向へWx、Y軸方向へWy画素の占める領域(AP)に位置する全画素の平均輝度値(LAP)を作製し、b)領域(AP)からD画素外側に位置する幅H画素のドーナツ状領域(AS)に位置する全画素の平均輝度値(LAS)を作製し、c)該平均輝度値(LAP)と該平均輝度値(LAS)との差を、予め設定したムラ検出の閾値と比較し、ムラ領域を検出する画像濃淡ムラ検出方法であるので、カラーフィルターなどの品質検査における特定箇所のムラ検出において、ムラ領域辺縁部の濃度変動が急峻であるか、緩やかであるかによる検出力の差を回避した、特に、点状ムラに対する検出感度を向上させ、点状ムラの検出を容易にする画像濃淡ムラ検出方法となる。
【0029】また、本発明は、上記画像濃淡ムラ検出方法において、ある座標(x0 ,y 0)を、撮影して得られた2次元画像の全領域にわたって順次更新し、ムラ領域を検出する画像濃淡ムラ検出方法であるので、カラーフィルターなどの品質検査におけるムラ検出において、検査対象物の全領域にわたってムラ領域辺縁部の濃度変動が急峻であるか、緩やかであるかによる検出力の差を回避した、特に、点状ムラに対する検出感度を向上させ、点状ムラの検出を容易にする画像濃淡ムラ検出方法となる。
【0030】また、本発明は、上記画像濃淡ムラ検出方法において、Wx及びWyを変化させたWxとWyとの複数の組み合わせにて、複数個のムラ領域を検出し、これら複数個のムラ領域の和をもって検査対象物のムラ領域とする画像濃淡ムラ検出方法であるので、カラーフィルターなどの品質検査におけるムラ検出において、ムラの直径、形状、境界部の濃度勾配等による検出力の差を回避した、特に、点状ムラに対する検出感度を向上させ、点状ムラの検出を容易にする画像濃淡ムラ検出方法となる。




 

 


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