信号処理装置、欠陥検出装置、信号処理方法、欠陥検出方法およびプログラム
【課題】境界を有する信号を適切にフィルタリングする。
【解決手段】境界を有する２次元の入力信号をフィルタリングする信号処理装置であって、入力信号の領域外を補完する２次元の外挿信号を入力信号に基づき生成する外挿信号生成部と、外挿信号を入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する信号付加部と、補正信号をフィルタリングするフィルタ部と、フィルタリングされた補正信号における入力信号に対応する領域を切り出した出力信号を生成して出力する出力部と、を備える信号処理装置を提供する。
【解決手段】境界を有する２次元の入力信号をフィルタリングする信号処理装置であって、入力信号の領域外を補完する２次元の外挿信号を入力信号に基づき生成する外挿信号生成部と、外挿信号を入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する信号付加部と、補正信号をフィルタリングするフィルタ部と、フィルタリングされた補正信号における入力信号に対応する領域を切り出した出力信号を生成して出力する出力部と、を備える信号処理装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号処理装置、欠陥検出装置、信号処理方法、欠陥検出方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
境界を有する信号をフィルタリングする場合がある。この場合、境界の近傍部分において適切にフィルタリングすることが困難である。そこで、従来、境界の近傍部分において、フィルタ係数を変形して境界の内側の値のみを用いてフィルタリングしたり、境界の外側を境界値と同一値の信号で埋めてフィルタリングしたりしている。
【０００３】
非特許文献１ サンマイクロシステムズ、"Programming in Java Advanced Imaging"(Chapter 7 Image Enhancement)、［online］、１９９９年１１月、［平成２２年８月２０日検索］、インターネット〈URL：http://java.sun.com/products/java-media/jai/forDevelopers/jai1_0_1guide-unc/Image-enhance.doc.html〉
非特許文献２ WIKIPEDIA、"Extrapolation"、［online］、［平成２２年８月２０日検索］、インターネット〈URL：http://en.wikipedia.org/wiki/Extrapolation〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、境界部分に勾配をもった信号を上述の方法によりフィルタリングした場合、フィルタリングした後の信号が本来の値から大きく外れてしまい適切な結果を得ることができなかった。例えば、被検査物の撮像画像と当該撮像画像をローパスフィルタリングした画像との差分画像から被検査物の表面の欠陥を検出する処理が知られている。このような処理において、上述のフィルタリングをした場合、被検査物の周縁部分が適切にフィルタリングできずに、被検査物の周縁部分を欠陥であると判断してしまっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、境界を有する２次元の入力信号をフィルタリングする信号処理装置であって、前記入力信号の領域外を補完する２次元の外挿信号を前記入力信号に基づき生成する外挿信号生成部と、前記外挿信号を前記入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する信号付加部と、前記補正信号をフィルタリングするフィルタ部と、フィルタリングされた前記補正信号における前記入力信号に対応する領域を切り出した出力信号を生成して出力する出力部と、を備える信号処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供する。
【０００６】
本発明の第２の態様においては、境界を有する１次元の入力信号をフィルタリングする信号処理装置であって、前記入力信号の領域外を補完する１次元の信号であって、各位置の値が、境界位置に対して対称の位置における入力信号の値を境界値を中心に反転した値である外挿信号を生成する外挿信号生成部と、前記外挿信号を前記入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する信号付加部と、前記補正信号をフィルタリングするフィルタ部と、フィルタリングされた前記補正信号における前記入力信号に対応する領域を切り出した信号を生成して、生成した信号を出力信号として出力する出力部と、を備える信号処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供する。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る信号処理装置１０の構成を示す。
【図２】本実施形態に係る信号処理装置１０の処理フローを示す。
【図３】１次元の入力信号の一例を示す。
【図４】外挿信号を入力信号の領域外に付加した補正信号の一例を示す。
【図５】補正信号および補正信号をローパスフィルタリングした信号の一例を示す。
【図６】本実施形態に係る欠陥検出装置３０の構成を示す。
【図７】本実施形態に係る欠陥検出装置３０の処理フローを示す。
【図８】撮像画像の一例、および、被検査物の境界位置を示す。
【図９】外挿画像を撮像画像の領域外に付加した補正画像の一例を示す。
【図１０】ローパスフィルタリングされた補正画像の一例を示す。
【図１１】撮像画像からローパスフィルタリングされた補正画像を減じた差分画像の一例を示す。
【図１２】欠陥の検出結果の一例を示す。
【図１３】本実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る信号処理装置１０の構成を示す。信号処理装置１０は、境界を有する入力信号をフィルタリングする。入力信号は、１次元の信号であってもよいし、画像等の２次元の信号であってもよいし、２次元以上の多次元の信号であってもよい。
【００１１】
ここで、境界を有する入力信号とは、信号の一部分が連続せずに途切れた信号である。１次元の信号であれば、境界を有する入力信号は、一例として、マイナス方向またはプラス方向の少なくとも一方の端部が途切れた信号である。また、２次元の信号であれば、境界を有する入力信号は、一例として、円、三角形および四角形等の環状の境界を有する信号である。
【００１２】
信号処理装置１０は、境界位置設定部１２と、境界値設定部１４と、外挿信号生成部１６と、信号付加部１８と、フィルタ部２０と、出力部２２とを備える。境界位置設定部１２は、入力信号の境界位置を設定する。境界値設定部１４は、入力信号の境界値を設定する。
【００１３】
外挿信号生成部１６は、入力信号の領域外を補完する外挿信号を入力信号に基づき生成する。外挿信号生成部１６は、一例として、境界位置設定部１２により設定された境界位置および境界値設定部１４により設定された境界値に基づき外挿信号を生成する。
【００１４】
信号付加部１８は、外挿信号生成部１６により生成された外挿信号を入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する。フィルタ部２０は、信号付加部１８により生成された補正信号をフィルタリングする。
【００１５】
出力部２２は、フィルタ部２０によりフィルタリングされた補正信号における入力信号に対応する領域を切り出して、信号を生成する。そして、出力部２２は、切り出した信号を出力信号として出力する。
【００１６】
図２は、本実施形態に係る信号処理装置１０の処理フローを示す。図３は、１次元の入力信号の一例を示す。図４は、外挿信号を入力信号の領域外に付加した補正信号の一例を示す。図５は、補正信号および補正信号をローパスフィルタリングした信号の一例を示す。なお、図３から図５に示された各信号波形は、横軸（ｘ軸）が１次元の信号の位置ｘを表し、縦軸（ｙ軸）が信号の値（Ｉ（ｘ））を表す。
【００１７】
まず、ステップＳ１１において、信号処理装置１０は、フィルタリングの対象となる入力信号を入力する。図３の例においては、信号処理装置１０は、１次元の信号であって、波形の左側（マイナス方向側）に境界を有する信号を入力する。なお、信号処理装置１０は、波形の右側（プラス方向側）に境界を有する１次元の信号を入力してもよいし、波形の右側および左側の両方に境界を有する１次元の信号を入力してもよい。
【００１８】
続いて、ステップＳ１２において、境界位置設定部１２は、入力信号における境界位置を設定する。境界位置設定部１２は、一例として、入力信号の値の存在する領域（領域内）における末端の位置を検出し、検出した位置を境界位置として設定する。図３の例においては、境界位置設定部１２は、１次元の信号の波形の左端の位置（ｘ０）を境界位置として設定する。なお、境界位置設定部１２は、ユーザから指定された位置を境界位置として設定してもよい。
【００１９】
続いて、ステップＳ１３において、境界値設定部１４は、入力信号の境界値を設定する。境界値設定部１４は、一例として、入力信号の値の存在する領域（領域内）における末端の値を検出し、検出した値を境界値として設定する。図３の例においては、境界値設定部１４は、１次元の信号の波形の左端の値（Ｉｂ）を境界値として設定する。
【００２０】
なお、境界値設定部１４は、推定した境界値を設定してもよいし、検出した値を補正した値を境界値として設定してもよい。また、境界値設定部１４は、ユーザから指定された値を境界値として設定してもよい。
【００２１】
続いて、ステップＳ１４において、外挿信号生成部１６は、入力信号の領域外を補完する外挿信号を入力信号に基づき生成する。より具体的には、外挿信号生成部１６は、入力信号の領域外を補完する信号であって、各位置の値が、境界位置に対して対称の位置における入力信号の値を境界値を中心に反転した値である外挿信号を生成する。即ち、外挿信号生成部１６は、入力信号に対して境界位置を中心に位置の正負を反転し且つ境界値を中心に値の正負を反転した信号を、外挿信号として生成する。
【００２２】
図４の例においては、外挿信号生成部１６は、入力信号の左側（マイナス方向側）の領域外を補完するための、下記の式（１）により表される外挿信号（Ｉｍ（ｘ））を生成する。
【００２３】
Ｉｍ（ｘ）＝２×Ｉｂ−Ｉ（２×ｘ０−ｘ） …（１）
【００２４】
なお、式（１）において、Ｉｂは、境界値を表す。ｘ０は、境界位置を表す。Ｉｍ（ｘ）は、境界位置ｘ０よりも左側（マイナス側）の各位置ｘにおける外挿信号の値を表す。Ｉ（ｘ）は、位置ｘにおける入力信号の値を表す。
【００２５】
即ち、図４の例において、外挿信号生成部１６は、境界値（Ｉｂ）の２倍（２×Ｉｂ）から、境界位置（Ｘ０）の２倍（２×Ｘ０）から外挿信号の位置（ｘ）を減じた位置（２×Ｘ０−ｘ）における入力信号の値（Ｉ（２×Ｘ０−ｘ））を減じた信号［２×Ｉｂ−Ｉ（２×ｘ０−ｘ）］を、外挿信号［Ｉｍ（ｘ）］として算出する。これにより、外挿信号生成部１６は、入力信号の領域外に入力信号の境界から連続して自然に接続される外挿信号を生成することができる。
【００２６】
続いて、ステップＳ１５において、信号付加部１８は、外挿信号生成部１６により生成された外挿信号を入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する。即ち、信号付加部１８は、入力信号と外挿信号とを接続した信号を生成する。図４の例においては、信号付加部１８は、境界位置（Ｘ０）から右側（プラス方向側）の各位置においては、値がＩ（ｘ）となり、境界位置（Ｘ０）より左側（マイナス方向側）の各位置においては、値がＩｍ（ｘ）となる補正信号を生成する。
【００２７】
続いて、ステップＳ１６において、フィルタ部２０は、信号付加部１８により生成された補正信号をフィルタリングする。図５の例においては、フィルタ部２０は、補正信号をローパスフィルタリングする。なお、フィルタ部２０は、ローパスフィルタリングに限らず、他のフィルタリング処理を行ってもよい。
【００２８】
続いて、ステップＳ１７において、出力部２２は、フィルタリングされた補正信号における入力信号に対応する領域を切り出した出力信号を生成して出力する。図５の例においては、フィルタリングされた補正信号における、境界位置（Ｘ０）から右側（プラス方向側）の各位置の値を表わす信号を出力信号として出力する。これにより、出力部２２は、境界を有する入力信号を直接フィルタリングした場合と同一の範囲の信号を出力することができる。
【００２９】
以上のような信号処理装置１０によれば、例えば境界部分に勾配をもった入力信号をフィルタリングした場合であっても、境界部分において適切なフィルタリングがされた信号を出力することができる。
【００３０】
なお、ステップＳ１４では、外挿信号生成部１６は、入力信号の領域外の全部を補完する外挿信号を生成するのではなく、領域外の一部を補完する外挿信号を生成してもよい。外挿信号生成部１６は、一例として、境界位置（Ｘ０）に対応する値をフィルタリング処理により算出するために必要な領域を補完する外挿信号を生成する。即ち、外挿信号生成部１６は、一例として、フィルタ部２０の係数長（フィルタの窓サイズ））に対応する信号長よりも少なくとも長い外挿信号を生成する。これにより、外挿信号生成部１６は、外挿信号を生成するための演算量およびメモリ量等を少なくすることができる。
【００３１】
図６は、本実施形態に係る欠陥検出装置３０の構成を示す。欠陥検出装置３０は、本実施形態に係る信号処理装置１０の変形例であって、信号処理装置１０と略同一の構成および機能を採る。従って、信号処理装置１０が備える部材と略同一の構成および機能の部材に同一の符号を付け、以下相違点を除き説明を省略する。
【００３２】
欠陥検出装置３０は、入力画像として被検査物の表面を撮像した撮像画像を入力して、入力した撮像画像から被検査物の表面の欠陥を検出する。欠陥検出装置３０は、入力部３２と、境界位置設定部１２と、境界値設定部１４と、外挿信号生成部１６と、信号付加部１８と、フィルタ部２０と、差分画像生成部３４と、検出部３６とを備える。
【００３３】
入力部３２は、被検査物を撮像した撮像画像を入力する。境界位置設定部１２は、撮像画像における被検査物の境界位置を設定する。境界値設定部１４は、撮像画像における被検査物の境界値を設定する。
【００３４】
外挿信号生成部１６は、撮像画像の領域外を補完する外挿画像を、外挿画像の境界位置および境界値に基づき生成する。信号付加部１８は、外挿画像を撮像画像の領域外に付加した補正画像を生成する。フィルタ部２０は、補正画像をローパスフィルタリングする。
【００３５】
差分画像生成部３４は、入力部３２が入力した撮像画像とローパスフィルタリングされた補正画像との差分を表す差分画像を生成する。検出部３６は、差分画像を解析して被検査物の欠陥を検出する。
【００３６】
図７は、本実施形態に係る欠陥検出装置３０の処理フローを示す。図８は、撮像画像の一例、および、被検査物の境界位置を示す。図９は、外挿画像を撮像画像の領域外に付加した補正画像の一例を示す。図１０は、ローパスフィルタリングされた補正画像の一例を示す。図１１は、撮像画像からローパスフィルタリングされた補正画像を減じた差分画像の一例を示す。図１２は、欠陥の検出結果の一例を示す。
【００３７】
まず、ステップＳ２１において、入力部３２は、被検査物の表面を撮像した撮像画像を入力する。図８の例においては、入力部３２は、観察用の台に載置された円形の被検査物の表面を撮像した撮像画像を入力する。
【００３８】
続いて、ステップＳ２２において、境界位置設定部１２は、撮像画像における境界位置を設定する。図８の例においては、境界位置設定部１２は、撮像画像に映っている被検査物の周縁部分を境界位置として設定する。境界位置設定部１２は、一例として、図８の点線で示されるように、撮像画像における輝度が大きく変化する箇所を結んだ円形の境界線を境界位置として設定する。
【００３９】
続いて、ステップＳ２３において、境界値設定部１４は、撮像画像における境界値を設定する。図８の例においては、境界値設定部１４は、撮像画像に映っている被検査物の周縁部分の画素値を境界値として設定する。境界値設定部１４は、一例として、図８の点線で示される円形の境界線上の画素値を境界値として設定する。
【００４０】
なお、境界値設定部１４は、撮像画像の境界の接線方向に沿って値を平均化することにより境界値を算出してもよい。例えば、図８の例においては、被検査物の周縁部分の位置を表す円状の境界線に沿って、画素値を平均化して境界値を算出する。
【００４１】
続いて、ステップＳ２４において、外挿信号生成部１６は、撮像画像の領域外を補完する外挿画像を撮像画像に基づき生成する。より具体的には、外挿信号生成部１６は、各ピクセル位置の値が、境界位置に対して対称のピクセル位置における撮像画像の値を境界値を中心に反転した値である外挿画像を生成する。
【００４２】
この場合において、外挿信号生成部１６は、外挿画像の各ピクセル位置の値を、境界位置を結ぶ境界線を挟んで対称のピクセル位置における撮像画像の値に基づき生成する。即ち、外挿信号生成部１６は、外挿画像の各ピクセル位置の値を、当該ピクセル位置から境界線に下ろした法線の延長線上であって、当該ピクセル位置から境界線までの距離と同一距離のピクセル位置における撮像画像の値に基づき生成する。
【００４３】
さらに、この場合において、外挿信号生成部１６は、一例として、外挿画像における各ピクセル位置の値を、当該ピクセル位置に対して境界位置を挟んで対称のピクセル位置の周囲のピクセルの撮像画像の値に基づき算出する。例えば、外挿信号生成部１６は、対応するピクセル位置に画素が存在しない場合には、そのピクセル位置の周囲の画素の値から補完して、そのピクセル位置の値を生成する。これにより、外挿信号生成部１６は、精度良く外挿画像の各ピクセルの値を生成することができる。
【００４４】
続いて、ステップＳ２５において、信号付加部１８は、外挿信号生成部１６により生成された外挿画像を撮像画像の領域外に付加した補正画像を生成する。図９の例においては、信号付加部１８は、撮像画像における被検査物の領域外の画像を、外挿画像に置き換えた補正画像を生成する。
【００４５】
続いて、ステップＳ２６において、フィルタ部２０は、信号付加部１８により生成された補正画像をローパスフィルタリングする。図１０の例においては、フィルタ部２０は、補正画像に対してガウシアンフィルタをかける。ガウシアンフィルタは、下記の式（２）により定義される。
【００４６】
【数１】
【００４７】
フィルタ部２０は、式（２）に表されるガウシアンフィルタと補正画像とのコンボリューションを演算することにより、補正画像をローパスフィルタリングする。なお、式（２）において、μは、フィルタの中心であり、ｘ＝μの場合においてｆ（ｘ）が最大となる。また、σはフィルタの広がりを表す。
【００４８】
続いて、ステップＳ２７において、差分画像生成部３４は、入力部３２が入力した撮像画像と、フィルタ部２０によりローパスフィルタリングされた補正画像との差分を表す差分画像を生成する。図１１の差分画像は、図８に示された撮像画像から、図１０に示されるローパスフィルタリングされた補正画像を減算した画像である。
【００４９】
続いて、ステップＳ２８において、検出部３６は、差分画像生成部３４により生成された差分画像を解析して被検査物の欠陥を検出する。図１２の例においては、検出部３６は、図１１に示された差分画像を予め定められたしきい値により２値化して、値が１（図中の白の点）の部分を欠陥として特定する。
【００５０】
以上のような欠陥検出装置３０によれば、被検査物の境界部分において適切にローパスフィルタリングをかけることができる。従って、欠陥検出装置３０によれば、被検査物の表面の欠陥を正確に検出することができる。
【００５１】
図１３は、本実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、及び表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、及びＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部とを備える。
【００５２】
ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００及びグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０及びＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
【００５３】
入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラム及びデータを格納する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０は、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。
【００５４】
また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、及び／又は、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ２０５０は、フレキシブルディスク２０９０からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０を入出力コントローラ２０８４へと接続すると共に、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続する。
【００５５】
ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５、又はＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。
【００５６】
コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００を信号処理装置１０として機能させるプログラムは、境界位置設定モジュールと、境界値設定モジュールと、外挿信号生成モジュールと、信号付加モジュールと、フィルタモジュールと、出力モジュールとを備える。これらのプログラム又はモジュールは、ＣＰＵ２０００等に働きかけて、コンピュータ１９００を、境界位置設定部１２、境界値設定部１４、外挿信号生成部１６、信号付加部１８、フィルタ部２０および出力部２２としてそれぞれ機能させる。
【００５７】
これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である境界位置設定部１２、境界値設定部１４、外挿信号生成部１６、信号付加部１８、フィルタ部２０および出力部２２として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の信号処理装置１０が構築される。
【００５８】
また、コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００を欠陥検出装置３０として機能させるプログラムは、入力モジュールと、境界位置設定モジュールと、境界値設定モジュールと、外挿信号生成モジュールと、信号付加モジュールと、フィルタモジュールと、差分画像生成モジュールと、検出モジュールとを備える。これらのプログラム又はモジュールは、ＣＰＵ２０００等に働きかけて、コンピュータ１９００を、入力部３２、境界位置設定部１２、境界値設定部１４、外挿信号生成部１６、信号付加部１８、フィルタ部２０、差分画像生成部３４および検出部３６としてそれぞれ機能させる。
【００５９】
これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である入力部３２、境界位置設定部１２、境界値設定部１４、外挿信号生成部１６、信号付加部１８、フィルタ部２０、差分画像生成部３４および検出部３６として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の欠陥検出装置３０が構築される。
【００６０】
一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、ハードディスクドライブ２０４０、フレキシブルディスク２０９０、又はＣＤ−ＲＯＭ２０９５等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
【００６１】
また、ＣＰＵ２０００は、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０（ＣＤ−ＲＯＭ２０９５）、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０（フレキシブルディスク２０９０）等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、及び／又は記憶装置に含まれるものとする。
【００６２】
また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合（又は不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。
【００６３】
また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２０００は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。
【００６４】
以上に示したプログラム又はモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５の他に、ＤＶＤ又はＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。
【００６５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 信号処理装置、１２ 境界位置設定部、１４ 境界値設定部、１６ 外挿信号生成部、１８ 信号付加部、２０ フィルタ部、２２ 出力部、３０ 欠陥検出装置、３２ 入力部、３４ 差分画像生成部、３６ 検出部、１９００ コンピュータ、２０００ ＣＰＵ、２０１０ ＲＯＭ、２０２０ ＲＡＭ、２０３０ 通信インターフェイス、２０４０ ハードディスクドライブ、２０５０ フレキシブルディスク・ドライブ、２０６０ ＣＤ−ＲＯＭドライブ、２０７０ 入出力チップ、２０７５ グラフィック・コントローラ、２０８０ 表示装置、２０８２ ホスト・コントローラ、２０８４ 入出力コントローラ、２０９０ フレキシブルディスク、２０９５ ＣＤ−ＲＯＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号処理装置、欠陥検出装置、信号処理方法、欠陥検出方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
境界を有する信号をフィルタリングする場合がある。この場合、境界の近傍部分において適切にフィルタリングすることが困難である。そこで、従来、境界の近傍部分において、フィルタ係数を変形して境界の内側の値のみを用いてフィルタリングしたり、境界の外側を境界値と同一値の信号で埋めてフィルタリングしたりしている。
【０００３】
非特許文献１ サンマイクロシステムズ、"Programming in Java Advanced Imaging"(Chapter 7 Image Enhancement)、［online］、１９９９年１１月、［平成２２年８月２０日検索］、インターネット〈URL：http://java.sun.com/products/java-media/jai/forDevelopers/jai1_0_1guide-unc/Image-enhance.doc.html〉
非特許文献２ WIKIPEDIA、"Extrapolation"、［online］、［平成２２年８月２０日検索］、インターネット〈URL：http://en.wikipedia.org/wiki/Extrapolation〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、境界部分に勾配をもった信号を上述の方法によりフィルタリングした場合、フィルタリングした後の信号が本来の値から大きく外れてしまい適切な結果を得ることができなかった。例えば、被検査物の撮像画像と当該撮像画像をローパスフィルタリングした画像との差分画像から被検査物の表面の欠陥を検出する処理が知られている。このような処理において、上述のフィルタリングをした場合、被検査物の周縁部分が適切にフィルタリングできずに、被検査物の周縁部分を欠陥であると判断してしまっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、境界を有する２次元の入力信号をフィルタリングする信号処理装置であって、前記入力信号の領域外を補完する２次元の外挿信号を前記入力信号に基づき生成する外挿信号生成部と、前記外挿信号を前記入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する信号付加部と、前記補正信号をフィルタリングするフィルタ部と、フィルタリングされた前記補正信号における前記入力信号に対応する領域を切り出した出力信号を生成して出力する出力部と、を備える信号処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供する。
【０００６】
本発明の第２の態様においては、境界を有する１次元の入力信号をフィルタリングする信号処理装置であって、前記入力信号の領域外を補完する１次元の信号であって、各位置の値が、境界位置に対して対称の位置における入力信号の値を境界値を中心に反転した値である外挿信号を生成する外挿信号生成部と、前記外挿信号を前記入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する信号付加部と、前記補正信号をフィルタリングするフィルタ部と、フィルタリングされた前記補正信号における前記入力信号に対応する領域を切り出した信号を生成して、生成した信号を出力信号として出力する出力部と、を備える信号処理装置、信号処理方法およびプログラムを提供する。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る信号処理装置１０の構成を示す。
【図２】本実施形態に係る信号処理装置１０の処理フローを示す。
【図３】１次元の入力信号の一例を示す。
【図４】外挿信号を入力信号の領域外に付加した補正信号の一例を示す。
【図５】補正信号および補正信号をローパスフィルタリングした信号の一例を示す。
【図６】本実施形態に係る欠陥検出装置３０の構成を示す。
【図７】本実施形態に係る欠陥検出装置３０の処理フローを示す。
【図８】撮像画像の一例、および、被検査物の境界位置を示す。
【図９】外挿画像を撮像画像の領域外に付加した補正画像の一例を示す。
【図１０】ローパスフィルタリングされた補正画像の一例を示す。
【図１１】撮像画像からローパスフィルタリングされた補正画像を減じた差分画像の一例を示す。
【図１２】欠陥の検出結果の一例を示す。
【図１３】本実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る信号処理装置１０の構成を示す。信号処理装置１０は、境界を有する入力信号をフィルタリングする。入力信号は、１次元の信号であってもよいし、画像等の２次元の信号であってもよいし、２次元以上の多次元の信号であってもよい。
【００１１】
ここで、境界を有する入力信号とは、信号の一部分が連続せずに途切れた信号である。１次元の信号であれば、境界を有する入力信号は、一例として、マイナス方向またはプラス方向の少なくとも一方の端部が途切れた信号である。また、２次元の信号であれば、境界を有する入力信号は、一例として、円、三角形および四角形等の環状の境界を有する信号である。
【００１２】
信号処理装置１０は、境界位置設定部１２と、境界値設定部１４と、外挿信号生成部１６と、信号付加部１８と、フィルタ部２０と、出力部２２とを備える。境界位置設定部１２は、入力信号の境界位置を設定する。境界値設定部１４は、入力信号の境界値を設定する。
【００１３】
外挿信号生成部１６は、入力信号の領域外を補完する外挿信号を入力信号に基づき生成する。外挿信号生成部１６は、一例として、境界位置設定部１２により設定された境界位置および境界値設定部１４により設定された境界値に基づき外挿信号を生成する。
【００１４】
信号付加部１８は、外挿信号生成部１６により生成された外挿信号を入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する。フィルタ部２０は、信号付加部１８により生成された補正信号をフィルタリングする。
【００１５】
出力部２２は、フィルタ部２０によりフィルタリングされた補正信号における入力信号に対応する領域を切り出して、信号を生成する。そして、出力部２２は、切り出した信号を出力信号として出力する。
【００１６】
図２は、本実施形態に係る信号処理装置１０の処理フローを示す。図３は、１次元の入力信号の一例を示す。図４は、外挿信号を入力信号の領域外に付加した補正信号の一例を示す。図５は、補正信号および補正信号をローパスフィルタリングした信号の一例を示す。なお、図３から図５に示された各信号波形は、横軸（ｘ軸）が１次元の信号の位置ｘを表し、縦軸（ｙ軸）が信号の値（Ｉ（ｘ））を表す。
【００１７】
まず、ステップＳ１１において、信号処理装置１０は、フィルタリングの対象となる入力信号を入力する。図３の例においては、信号処理装置１０は、１次元の信号であって、波形の左側（マイナス方向側）に境界を有する信号を入力する。なお、信号処理装置１０は、波形の右側（プラス方向側）に境界を有する１次元の信号を入力してもよいし、波形の右側および左側の両方に境界を有する１次元の信号を入力してもよい。
【００１８】
続いて、ステップＳ１２において、境界位置設定部１２は、入力信号における境界位置を設定する。境界位置設定部１２は、一例として、入力信号の値の存在する領域（領域内）における末端の位置を検出し、検出した位置を境界位置として設定する。図３の例においては、境界位置設定部１２は、１次元の信号の波形の左端の位置（ｘ０）を境界位置として設定する。なお、境界位置設定部１２は、ユーザから指定された位置を境界位置として設定してもよい。
【００１９】
続いて、ステップＳ１３において、境界値設定部１４は、入力信号の境界値を設定する。境界値設定部１４は、一例として、入力信号の値の存在する領域（領域内）における末端の値を検出し、検出した値を境界値として設定する。図３の例においては、境界値設定部１４は、１次元の信号の波形の左端の値（Ｉｂ）を境界値として設定する。
【００２０】
なお、境界値設定部１４は、推定した境界値を設定してもよいし、検出した値を補正した値を境界値として設定してもよい。また、境界値設定部１４は、ユーザから指定された値を境界値として設定してもよい。
【００２１】
続いて、ステップＳ１４において、外挿信号生成部１６は、入力信号の領域外を補完する外挿信号を入力信号に基づき生成する。より具体的には、外挿信号生成部１６は、入力信号の領域外を補完する信号であって、各位置の値が、境界位置に対して対称の位置における入力信号の値を境界値を中心に反転した値である外挿信号を生成する。即ち、外挿信号生成部１６は、入力信号に対して境界位置を中心に位置の正負を反転し且つ境界値を中心に値の正負を反転した信号を、外挿信号として生成する。
【００２２】
図４の例においては、外挿信号生成部１６は、入力信号の左側（マイナス方向側）の領域外を補完するための、下記の式（１）により表される外挿信号（Ｉｍ（ｘ））を生成する。
【００２３】
Ｉｍ（ｘ）＝２×Ｉｂ−Ｉ（２×ｘ０−ｘ） …（１）
【００２４】
なお、式（１）において、Ｉｂは、境界値を表す。ｘ０は、境界位置を表す。Ｉｍ（ｘ）は、境界位置ｘ０よりも左側（マイナス側）の各位置ｘにおける外挿信号の値を表す。Ｉ（ｘ）は、位置ｘにおける入力信号の値を表す。
【００２５】
即ち、図４の例において、外挿信号生成部１６は、境界値（Ｉｂ）の２倍（２×Ｉｂ）から、境界位置（Ｘ０）の２倍（２×Ｘ０）から外挿信号の位置（ｘ）を減じた位置（２×Ｘ０−ｘ）における入力信号の値（Ｉ（２×Ｘ０−ｘ））を減じた信号［２×Ｉｂ−Ｉ（２×ｘ０−ｘ）］を、外挿信号［Ｉｍ（ｘ）］として算出する。これにより、外挿信号生成部１６は、入力信号の領域外に入力信号の境界から連続して自然に接続される外挿信号を生成することができる。
【００２６】
続いて、ステップＳ１５において、信号付加部１８は、外挿信号生成部１６により生成された外挿信号を入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する。即ち、信号付加部１８は、入力信号と外挿信号とを接続した信号を生成する。図４の例においては、信号付加部１８は、境界位置（Ｘ０）から右側（プラス方向側）の各位置においては、値がＩ（ｘ）となり、境界位置（Ｘ０）より左側（マイナス方向側）の各位置においては、値がＩｍ（ｘ）となる補正信号を生成する。
【００２７】
続いて、ステップＳ１６において、フィルタ部２０は、信号付加部１８により生成された補正信号をフィルタリングする。図５の例においては、フィルタ部２０は、補正信号をローパスフィルタリングする。なお、フィルタ部２０は、ローパスフィルタリングに限らず、他のフィルタリング処理を行ってもよい。
【００２８】
続いて、ステップＳ１７において、出力部２２は、フィルタリングされた補正信号における入力信号に対応する領域を切り出した出力信号を生成して出力する。図５の例においては、フィルタリングされた補正信号における、境界位置（Ｘ０）から右側（プラス方向側）の各位置の値を表わす信号を出力信号として出力する。これにより、出力部２２は、境界を有する入力信号を直接フィルタリングした場合と同一の範囲の信号を出力することができる。
【００２９】
以上のような信号処理装置１０によれば、例えば境界部分に勾配をもった入力信号をフィルタリングした場合であっても、境界部分において適切なフィルタリングがされた信号を出力することができる。
【００３０】
なお、ステップＳ１４では、外挿信号生成部１６は、入力信号の領域外の全部を補完する外挿信号を生成するのではなく、領域外の一部を補完する外挿信号を生成してもよい。外挿信号生成部１６は、一例として、境界位置（Ｘ０）に対応する値をフィルタリング処理により算出するために必要な領域を補完する外挿信号を生成する。即ち、外挿信号生成部１６は、一例として、フィルタ部２０の係数長（フィルタの窓サイズ））に対応する信号長よりも少なくとも長い外挿信号を生成する。これにより、外挿信号生成部１６は、外挿信号を生成するための演算量およびメモリ量等を少なくすることができる。
【００３１】
図６は、本実施形態に係る欠陥検出装置３０の構成を示す。欠陥検出装置３０は、本実施形態に係る信号処理装置１０の変形例であって、信号処理装置１０と略同一の構成および機能を採る。従って、信号処理装置１０が備える部材と略同一の構成および機能の部材に同一の符号を付け、以下相違点を除き説明を省略する。
【００３２】
欠陥検出装置３０は、入力画像として被検査物の表面を撮像した撮像画像を入力して、入力した撮像画像から被検査物の表面の欠陥を検出する。欠陥検出装置３０は、入力部３２と、境界位置設定部１２と、境界値設定部１４と、外挿信号生成部１６と、信号付加部１８と、フィルタ部２０と、差分画像生成部３４と、検出部３６とを備える。
【００３３】
入力部３２は、被検査物を撮像した撮像画像を入力する。境界位置設定部１２は、撮像画像における被検査物の境界位置を設定する。境界値設定部１４は、撮像画像における被検査物の境界値を設定する。
【００３４】
外挿信号生成部１６は、撮像画像の領域外を補完する外挿画像を、外挿画像の境界位置および境界値に基づき生成する。信号付加部１８は、外挿画像を撮像画像の領域外に付加した補正画像を生成する。フィルタ部２０は、補正画像をローパスフィルタリングする。
【００３５】
差分画像生成部３４は、入力部３２が入力した撮像画像とローパスフィルタリングされた補正画像との差分を表す差分画像を生成する。検出部３６は、差分画像を解析して被検査物の欠陥を検出する。
【００３６】
図７は、本実施形態に係る欠陥検出装置３０の処理フローを示す。図８は、撮像画像の一例、および、被検査物の境界位置を示す。図９は、外挿画像を撮像画像の領域外に付加した補正画像の一例を示す。図１０は、ローパスフィルタリングされた補正画像の一例を示す。図１１は、撮像画像からローパスフィルタリングされた補正画像を減じた差分画像の一例を示す。図１２は、欠陥の検出結果の一例を示す。
【００３７】
まず、ステップＳ２１において、入力部３２は、被検査物の表面を撮像した撮像画像を入力する。図８の例においては、入力部３２は、観察用の台に載置された円形の被検査物の表面を撮像した撮像画像を入力する。
【００３８】
続いて、ステップＳ２２において、境界位置設定部１２は、撮像画像における境界位置を設定する。図８の例においては、境界位置設定部１２は、撮像画像に映っている被検査物の周縁部分を境界位置として設定する。境界位置設定部１２は、一例として、図８の点線で示されるように、撮像画像における輝度が大きく変化する箇所を結んだ円形の境界線を境界位置として設定する。
【００３９】
続いて、ステップＳ２３において、境界値設定部１４は、撮像画像における境界値を設定する。図８の例においては、境界値設定部１４は、撮像画像に映っている被検査物の周縁部分の画素値を境界値として設定する。境界値設定部１４は、一例として、図８の点線で示される円形の境界線上の画素値を境界値として設定する。
【００４０】
なお、境界値設定部１４は、撮像画像の境界の接線方向に沿って値を平均化することにより境界値を算出してもよい。例えば、図８の例においては、被検査物の周縁部分の位置を表す円状の境界線に沿って、画素値を平均化して境界値を算出する。
【００４１】
続いて、ステップＳ２４において、外挿信号生成部１６は、撮像画像の領域外を補完する外挿画像を撮像画像に基づき生成する。より具体的には、外挿信号生成部１６は、各ピクセル位置の値が、境界位置に対して対称のピクセル位置における撮像画像の値を境界値を中心に反転した値である外挿画像を生成する。
【００４２】
この場合において、外挿信号生成部１６は、外挿画像の各ピクセル位置の値を、境界位置を結ぶ境界線を挟んで対称のピクセル位置における撮像画像の値に基づき生成する。即ち、外挿信号生成部１６は、外挿画像の各ピクセル位置の値を、当該ピクセル位置から境界線に下ろした法線の延長線上であって、当該ピクセル位置から境界線までの距離と同一距離のピクセル位置における撮像画像の値に基づき生成する。
【００４３】
さらに、この場合において、外挿信号生成部１６は、一例として、外挿画像における各ピクセル位置の値を、当該ピクセル位置に対して境界位置を挟んで対称のピクセル位置の周囲のピクセルの撮像画像の値に基づき算出する。例えば、外挿信号生成部１６は、対応するピクセル位置に画素が存在しない場合には、そのピクセル位置の周囲の画素の値から補完して、そのピクセル位置の値を生成する。これにより、外挿信号生成部１６は、精度良く外挿画像の各ピクセルの値を生成することができる。
【００４４】
続いて、ステップＳ２５において、信号付加部１８は、外挿信号生成部１６により生成された外挿画像を撮像画像の領域外に付加した補正画像を生成する。図９の例においては、信号付加部１８は、撮像画像における被検査物の領域外の画像を、外挿画像に置き換えた補正画像を生成する。
【００４５】
続いて、ステップＳ２６において、フィルタ部２０は、信号付加部１８により生成された補正画像をローパスフィルタリングする。図１０の例においては、フィルタ部２０は、補正画像に対してガウシアンフィルタをかける。ガウシアンフィルタは、下記の式（２）により定義される。
【００４６】
【数１】
【００４７】
フィルタ部２０は、式（２）に表されるガウシアンフィルタと補正画像とのコンボリューションを演算することにより、補正画像をローパスフィルタリングする。なお、式（２）において、μは、フィルタの中心であり、ｘ＝μの場合においてｆ（ｘ）が最大となる。また、σはフィルタの広がりを表す。
【００４８】
続いて、ステップＳ２７において、差分画像生成部３４は、入力部３２が入力した撮像画像と、フィルタ部２０によりローパスフィルタリングされた補正画像との差分を表す差分画像を生成する。図１１の差分画像は、図８に示された撮像画像から、図１０に示されるローパスフィルタリングされた補正画像を減算した画像である。
【００４９】
続いて、ステップＳ２８において、検出部３６は、差分画像生成部３４により生成された差分画像を解析して被検査物の欠陥を検出する。図１２の例においては、検出部３６は、図１１に示された差分画像を予め定められたしきい値により２値化して、値が１（図中の白の点）の部分を欠陥として特定する。
【００５０】
以上のような欠陥検出装置３０によれば、被検査物の境界部分において適切にローパスフィルタリングをかけることができる。従って、欠陥検出装置３０によれば、被検査物の表面の欠陥を正確に検出することができる。
【００５１】
図１３は、本実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、及び表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、及びＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部とを備える。
【００５２】
ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００及びグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０及びＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
【００５３】
入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラム及びデータを格納する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０は、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。
【００５４】
また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、及び／又は、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ２０５０は、フレキシブルディスク２０９０からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０を入出力コントローラ２０８４へと接続すると共に、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続する。
【００５５】
ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５、又はＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。
【００５６】
コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００を信号処理装置１０として機能させるプログラムは、境界位置設定モジュールと、境界値設定モジュールと、外挿信号生成モジュールと、信号付加モジュールと、フィルタモジュールと、出力モジュールとを備える。これらのプログラム又はモジュールは、ＣＰＵ２０００等に働きかけて、コンピュータ１９００を、境界位置設定部１２、境界値設定部１４、外挿信号生成部１６、信号付加部１８、フィルタ部２０および出力部２２としてそれぞれ機能させる。
【００５７】
これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である境界位置設定部１２、境界値設定部１４、外挿信号生成部１６、信号付加部１８、フィルタ部２０および出力部２２として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の信号処理装置１０が構築される。
【００５８】
また、コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００を欠陥検出装置３０として機能させるプログラムは、入力モジュールと、境界位置設定モジュールと、境界値設定モジュールと、外挿信号生成モジュールと、信号付加モジュールと、フィルタモジュールと、差分画像生成モジュールと、検出モジュールとを備える。これらのプログラム又はモジュールは、ＣＰＵ２０００等に働きかけて、コンピュータ１９００を、入力部３２、境界位置設定部１２、境界値設定部１４、外挿信号生成部１６、信号付加部１８、フィルタ部２０、差分画像生成部３４および検出部３６としてそれぞれ機能させる。
【００５９】
これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である入力部３２、境界位置設定部１２、境界値設定部１４、外挿信号生成部１６、信号付加部１８、フィルタ部２０、差分画像生成部３４および検出部３６として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、使用目的に応じた特有の欠陥検出装置３０が構築される。
【００６０】
一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、ハードディスクドライブ２０４０、フレキシブルディスク２０９０、又はＣＤ−ＲＯＭ２０９５等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
【００６１】
また、ＣＰＵ２０００は、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０（ＣＤ−ＲＯＭ２０９５）、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０（フレキシブルディスク２０９０）等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、及び／又は記憶装置に含まれるものとする。
【００６２】
また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合（又は不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。
【００６３】
また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２０００は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。
【００６４】
以上に示したプログラム又はモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５の他に、ＤＶＤ又はＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。
【００６５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 信号処理装置、１２ 境界位置設定部、１４ 境界値設定部、１６ 外挿信号生成部、１８ 信号付加部、２０ フィルタ部、２２ 出力部、３０ 欠陥検出装置、３２ 入力部、３４ 差分画像生成部、３６ 検出部、１９００ コンピュータ、２０００ ＣＰＵ、２０１０ ＲＯＭ、２０２０ ＲＡＭ、２０３０ 通信インターフェイス、２０４０ ハードディスクドライブ、２０５０ フレキシブルディスク・ドライブ、２０６０ ＣＤ−ＲＯＭドライブ、２０７０ 入出力チップ、２０７５ グラフィック・コントローラ、２０８０ 表示装置、２０８２ ホスト・コントローラ、２０８４ 入出力コントローラ、２０９０ フレキシブルディスク、２０９５ ＣＤ−ＲＯＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
境界を有する２次元の入力信号をフィルタリングする信号処理装置であって、
前記入力信号の領域外を補完する２次元の外挿信号を前記入力信号に基づき生成する外挿信号生成部と、
前記外挿信号を前記入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する信号付加部と、
前記補正信号をフィルタリングするフィルタ部と、
フィルタリングされた前記補正信号における前記入力信号に対応する領域を切り出した出力信号を生成して出力する出力部と、
を備える信号処理装置。
【請求項２】
前記外挿信号生成部は、前記入力信号の領域外を補完する信号であって、各位置の値が、境界位置に対して対称の位置における入力信号の値を境界値を中心に反転した値である外挿信号を生成する
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記外挿信号生成部は、前記外挿信号の各位置の値を、前記入力信号の境界の接線方向に沿って平均化された境界値に基づき生成する
請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記信号処理装置は、前記入力信号として入力画像を入力し、前記外挿信号として外挿画像を生成し、
前記外挿信号生成部は、前記外挿画像における各ピクセル位置の値を、前記入力画像の境界を結ぶ境界線を挟んで対称の位置における前記入力画像の値に基づき生成する
請求項２または３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記外挿信号生成部は、前記外挿画像における各ピクセル位置の値を、当該ピクセル位置に対して境界位置を挟んで対称の位置の周囲のピクセルの画素値に基づき算出する
請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記外挿信号生成部は、前記フィルタ部の係数長に対応する信号長よりも少なくとも長い外挿信号を生成する
請求項１から５の何れかに記載の信号処理装置。
【請求項７】
境界を有する１次元の入力信号をフィルタリングする信号処理装置であって、
前記入力信号の領域外を補完する１次元の信号であって、各位置の値が、境界位置に対して対称の位置における入力信号の値を境界値を中心に反転した値である外挿信号を生成する外挿信号生成部と、
前記外挿信号を前記入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する信号付加部と、
前記補正信号をフィルタリングするフィルタ部と、
フィルタリングされた前記補正信号における前記入力信号に対応する領域を切り出した信号を生成して、生成した信号を出力信号として出力する出力部と、
を備える信号処理装置。
【請求項８】
被検査物を撮像した撮像画像を入力する入力部と、
前記撮像画像における前記被検査物の領域を前記入力信号としてローパスフィルタリングする請求項１から６の何れかに記載の信号処理装置と、
前記撮像画像とローパスフィルタリングされた画像との差分画像を生成する差分画像生成部と、
前記差分画像を解析して前記被検査物の欠陥を検出する検出部と、
を備える欠陥検出装置。
【請求項９】
境界を有する２次元の入力信号をフィルタリングする信号処理方法であって、
前記入力信号の領域外を補完する２次元の外挿信号を前記入力信号に基づき生成し、
前記外挿信号を前記入力信号の領域外に付加した補正信号を生成し、
前記補正信号をフィルタリングし、
フィルタリングされた前記補正信号における前記入力信号に対応する領域を切り出した出力信号を生成して出力する
信号処理方法。
【請求項１０】
境界を有する１次元の入力信号をフィルタリングする信号処理方法であって、
前記入力信号の領域外を補完する１次元の信号であって、各位置の値が、境界位置に対して対称の位置における入力信号の値を境界値を中心に反転した値である外挿信号を生成し、
前記外挿信号を前記入力信号の領域外に付加した補正信号を生成し、
前記補正信号をフィルタリングし、
フィルタリングされた前記補正信号における前記入力信号に対応する領域を切り出した信号を生成して、生成した信号を出力信号として出力する
信号処理方法。
【請求項１１】
被検査物を撮像した撮像画像を入力し、
請求項９に記載の信号処理方法により、前記撮像画像における前記被検査物の領域を前記入力信号としてローパスフィルタリングし、
前記撮像画像とローパスフィルタリングされた画像との差分画像を生成し、
前記差分画像を解析して前記被検査物の欠陥を検出する
欠陥検出方法。
【請求項１２】
コンピュータを請求項１から８の何れかに記載の装置として機能させるプログラム。
【請求項１】
境界を有する２次元の入力信号をフィルタリングする信号処理装置であって、
前記入力信号の領域外を補完する２次元の外挿信号を前記入力信号に基づき生成する外挿信号生成部と、
前記外挿信号を前記入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する信号付加部と、
前記補正信号をフィルタリングするフィルタ部と、
フィルタリングされた前記補正信号における前記入力信号に対応する領域を切り出した出力信号を生成して出力する出力部と、
を備える信号処理装置。
【請求項２】
前記外挿信号生成部は、前記入力信号の領域外を補完する信号であって、各位置の値が、境界位置に対して対称の位置における入力信号の値を境界値を中心に反転した値である外挿信号を生成する
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記外挿信号生成部は、前記外挿信号の各位置の値を、前記入力信号の境界の接線方向に沿って平均化された境界値に基づき生成する
請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記信号処理装置は、前記入力信号として入力画像を入力し、前記外挿信号として外挿画像を生成し、
前記外挿信号生成部は、前記外挿画像における各ピクセル位置の値を、前記入力画像の境界を結ぶ境界線を挟んで対称の位置における前記入力画像の値に基づき生成する
請求項２または３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記外挿信号生成部は、前記外挿画像における各ピクセル位置の値を、当該ピクセル位置に対して境界位置を挟んで対称の位置の周囲のピクセルの画素値に基づき算出する
請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記外挿信号生成部は、前記フィルタ部の係数長に対応する信号長よりも少なくとも長い外挿信号を生成する
請求項１から５の何れかに記載の信号処理装置。
【請求項７】
境界を有する１次元の入力信号をフィルタリングする信号処理装置であって、
前記入力信号の領域外を補完する１次元の信号であって、各位置の値が、境界位置に対して対称の位置における入力信号の値を境界値を中心に反転した値である外挿信号を生成する外挿信号生成部と、
前記外挿信号を前記入力信号の領域外に付加した補正信号を生成する信号付加部と、
前記補正信号をフィルタリングするフィルタ部と、
フィルタリングされた前記補正信号における前記入力信号に対応する領域を切り出した信号を生成して、生成した信号を出力信号として出力する出力部と、
を備える信号処理装置。
【請求項８】
被検査物を撮像した撮像画像を入力する入力部と、
前記撮像画像における前記被検査物の領域を前記入力信号としてローパスフィルタリングする請求項１から６の何れかに記載の信号処理装置と、
前記撮像画像とローパスフィルタリングされた画像との差分画像を生成する差分画像生成部と、
前記差分画像を解析して前記被検査物の欠陥を検出する検出部と、
を備える欠陥検出装置。
【請求項９】
境界を有する２次元の入力信号をフィルタリングする信号処理方法であって、
前記入力信号の領域外を補完する２次元の外挿信号を前記入力信号に基づき生成し、
前記外挿信号を前記入力信号の領域外に付加した補正信号を生成し、
前記補正信号をフィルタリングし、
フィルタリングされた前記補正信号における前記入力信号に対応する領域を切り出した出力信号を生成して出力する
信号処理方法。
【請求項１０】
境界を有する１次元の入力信号をフィルタリングする信号処理方法であって、
前記入力信号の領域外を補完する１次元の信号であって、各位置の値が、境界位置に対して対称の位置における入力信号の値を境界値を中心に反転した値である外挿信号を生成し、
前記外挿信号を前記入力信号の領域外に付加した補正信号を生成し、
前記補正信号をフィルタリングし、
フィルタリングされた前記補正信号における前記入力信号に対応する領域を切り出した信号を生成して、生成した信号を出力信号として出力する
信号処理方法。
【請求項１１】
被検査物を撮像した撮像画像を入力し、
請求項９に記載の信号処理方法により、前記撮像画像における前記被検査物の領域を前記入力信号としてローパスフィルタリングし、
前記撮像画像とローパスフィルタリングされた画像との差分画像を生成し、
前記差分画像を解析して前記被検査物の欠陥を検出する
欠陥検出方法。
【請求項１２】
コンピュータを請求項１から８の何れかに記載の装置として機能させるプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１３】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１３】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−４３３７９（Ｐ２０１２−４３３７９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６６００（Ｐ２０１０−１８６６００）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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