周期欠陥検出装置、周期欠陥検出方法、およびプログラム
【課題】帯状体の表面に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることが可能な周期欠陥検出装置、周期欠陥検出方法、およびプログラムを提供する。
【解決手段】決定された初期設定位置ごとに複数の追跡点を設定する追跡点設定部と、設定された追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動部と、移動前の追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む第２領域の画像とに基づく類似度を評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価部と、評価値に基づいて周期欠陥が含まれる第２領域を検出する欠陥検出部とを備え、追跡点設定部は、追跡点評価部が追跡点ごとの評価値を算出すると評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して追跡点を再設定し、欠陥検出部は、追跡点設定部、追跡点移動部、および追跡点評価部にける一連の処理が予め規定された回数繰り返された場合に評価値に基づく検出を行う周期欠陥検出装置が提供される。
【解決手段】決定された初期設定位置ごとに複数の追跡点を設定する追跡点設定部と、設定された追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動部と、移動前の追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む第２領域の画像とに基づく類似度を評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価部と、評価値に基づいて周期欠陥が含まれる第２領域を検出する欠陥検出部とを備え、追跡点設定部は、追跡点評価部が追跡点ごとの評価値を算出すると評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して追跡点を再設定し、欠陥検出部は、追跡点設定部、追跡点移動部、および追跡点評価部にける一連の処理が予め規定された回数繰り返された場合に評価値に基づく検出を行う周期欠陥検出装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期欠陥検出装置、周期欠陥検出方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板などの帯状体の搬送や圧延は、例えば、搬送ロールや圧延ロールを用いて行われる。ここで、搬送ロールや圧延ロールに異物が付着している場合や、搬送ロールや圧延ロール自体に欠けが生じている場合などには、疵や汚れなどの表面欠陥が帯状体に周期的に発生することがある。上記のような周期的に発生する表面欠陥（以下、「周期欠陥」とよぶ場合がある。）は、一旦発生すると帯状体上に大量に発生するので、周期欠陥が発生した場合には、帯状体の歩留まりの大幅な低下につながる。よって、上記のような周期欠陥を早期に検出して当該周期欠陥の発生源を特定することは、帯状体の品質管理を行う上で非常に重要である。
【０００３】
このような中、周期欠陥を検出する技術が開発されている。帯状体を撮像した画像の画素値自体の長手方向の自己相関を計算し、相関値に基づいて周期欠陥を検出する技術としては、例えば、特許文献１が挙げられる。また、帯状体を撮像した画像から欠陥を検出し、検出された欠陥の帯状体における長手位置の間隔頻度を計算することによって、周期欠陥を検出する技術としては、例えば、特許文献２が挙げられる。また、周期欠陥が生じうる帯状体における長手方向の間隔を予め定め、帯状体を撮像した画像を予め定めた間隔で同期加算することにより欠陥と背景とのＳ／Ｎ比を向上させることによって、周期欠陥を検出する技術としては、例えば、特許文献３が挙げられる。また、周期欠陥が生じうる帯状体における長手方向の間隔を複数仮定し、帯状体を撮像した画像を仮定した間隔でそれぞれ同期加算した画像の中から輝度分布が最も大きな画像を選択することによって、周期欠陥を検出する技術としては、例えば、特許文献４が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−１５６８４２号公報
【特許文献２】特開平２−７４８５２号公報
【特許文献３】特開平６−３２４００５号公報
【特許文献４】特開２００６−１０５７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１、図２は、周期欠陥を説明するための説明図である。図１は、帯状体１０が搬送ロール１２より所定の搬送方向（帯状体１０の長手方向に対応）に搬送される場合に生じうる周期欠陥を一例を示す説明図である。また、図２は、図１に示す帯状体１０の表面を撮像装置により撮像した撮像画像の一例を示している。ここで、図２に示すように、撮像画像の幅（図２に示す画像幅）は、撮影対象の帯状体１０の幅よりも大きい。上記は、例えば搬送時に帯状体１０が蛇行した場合であっても、帯状体１０が撮像画像内に含まれるようにするためである。撮像画像の幅は、例えば、帯状体１０の幅に想定される蛇行量を加えた撮影視野幅と、必要とされる撮影分解能とから決定される。
【０００６】
図１に示すように、搬送ロール１２に異物Ａが付着している場合には、異物Ａが帯状体１０に疵（欠陥の一例）を付けることによって、帯状体１０の表面には、例えば搬送ロール１２の円周の長さに相当する長さＬで周期的に発生する周期欠陥Ｂが生じる。よって、図１において発生した周期欠陥Ｂは、例えば図２に示すように、理想的には、帯状体１０の幅方向（短手方向）に同一の位置で、かつ帯状体１０の長手方向に間隔Ｌで撮像画像上に現れることが想定される。
【０００７】
しかしながら、周期欠陥は、図２に示すように、帯状体１０の幅方向に同一の位置で、かつ帯状体１０の長手方向に間隔Ｌで現れることに限られない。図３は、周期欠陥を説明するための説明図であり、帯状体１０の表面を撮像した撮像画像を周期欠陥Ｂに着目して簡略的に表している。ここで、図３では、水平方向が帯状体１０の幅方向に対応し、垂直方向が帯状体１０の搬送方向に対応する場合を示している。
【０００８】
図３に示すように、周期欠陥Ｂは、帯状体１０の幅方向に同一の位置で、かつ帯状体１０の長手方向に間隔Ｌで現れることもあれば（図３（ａ））、幅方向の位置および長手方向の間隔がそれぞれずれることもある（図３（ｂ））。ここで、撮像画像上に現れる周期欠陥Ｂに幅方向の位置のズレが生じる場合としては、例えば、斜行して搬送されている帯状体１０（すなわち、帯状体１０のエッジは、搬送方向に対して傾いている。）に周期欠陥が発生する場合が挙げられる。また、撮像画像上に現れる周期欠陥Ｂに長手方向の間隔のズレが生じる場合としては、例えば、帯状体の厚み変動や張力変動がある帯状体１０に周期欠陥が発生する場合が挙げられる。
【０００９】
上記のように、撮像画像に現れる周期欠陥Ｂには、帯状体１０の斜行や帯状体１０の厚み変動などの影響によって、帯状体１０の幅方向の位置および／または帯状体１０の長手方向の間隔Ｌにズレ（以下、総称して「位置ズレ」とよぶ場合がある。）が生じる場合がある。したがって、帯状体１０を撮像した撮像画像に基づいて帯状体１０に発生した周期欠陥Ｂを検出するためには、上記位置ズレを考慮する必要がある。
【００１０】
また、帯状体１０が、例えば鉄鋼業の圧延鋼板製造ラインで製造された鋼板である場合には、品質をより向上させるために、軽微な周期欠陥（例えば、撮像画像上での輝度変化が小さい周期欠陥や、輝度変化の面積が小さな周期欠陥）をより確実に検出して不良な帯状体１０の流出を防止する必要がある。
【００１１】
ここで、特許文献１に記載の、帯状体を撮像した画像の画素値自体の長手方向の自己相関を計算し、相関値に基づいて周期欠陥を検出する従来の技術（以下、「従来の技術１」という。）を用いる場合、撮像画像に含まれる周期欠陥が軽微な欠陥であるときには、軽微な周期欠陥は輝度値の変換が小さいために地合に負けて有意な相関を出すことができない。したがって、従来の技術１を用いたとしても、周期欠陥を検出できない恐れがある。
【００１２】
また、特許文献２に記載の、帯状体を撮像した画像から欠陥を検出し、検出された欠陥の帯状体における長手位置の間隔頻度を計算することによって、周期欠陥を検出する従来の技術（以下、「従来の技術２」という。）を用いたとしても、従来の技術１と同様に、周期欠陥が軽微であるときには、周期欠陥１つ１つを検出できない。よって、従来の技術２では欠陥の間隔を計算することができない場合があるので、従来の技術２を用いたとしても周期欠陥を検出できない恐れがある。
【００１３】
また、特許文献３に記載の、帯状体を撮像した画像を予め定めた間隔で同期加算することにより欠陥と背景とのＳ／Ｎ比を向上させることによって周期欠陥を検出する従来の技術（以下、「従来の技術３」という。）と、特許文献４に記載の、帯状体を撮像した画像を仮定した間隔でそれぞれ同期加算した画像の中から輝度分布が最も大きな画像を選択することによって周期欠陥を検出する従来の技術（以下、「従来の技術４」という。）とを用いる場合には、図２や図３（ａ）に示す理想的な周期欠陥を検出できる可能性はある。
【００１４】
しかしながら、従来の技術３および従来の技術４は、周期欠陥が、帯状体の幅方向には（欠陥の大きさに比べてほぼ）同じ位置、帯状体の長手方向には（欠陥の大きさに比べてほぼ）一定間隔で出現するという仮定に基づいているので、例えば図３（ｂ）に示すように周期欠陥に位置ズレが生じた場合には、周期欠陥を検出することができない。また、従来の技術３および従来の技術４における上記仮定は、帯状体が例えば鉄鋼業の圧延鋼板製造ラインで製造された鋼板であるとき、圧延現象が非定常状態（すなわち、板厚変動がある場合や、張力変動がある場合など）である場合（圧延工程でのコイルの先端や尾端部分など）には、特に成立しない。また、上記仮定が成立しない場合には、同期加算しても欠陥が重ならないのでＳ／Ｎが向上しない（逆に劣化する）。また、帯状体１０の長手方向の間隔が異なる複数の周期欠陥が混在している場合には、これらの周期欠陥の全てを検出できない恐れがある。したがって、従来の技術３と従来の技術４とを用いたとしても、周期欠陥を検出できるとは限らない。
【００１５】
上記のように、従来の技術１〜従来の技術４（以下、総称して「従来の技術」という。）を用いたとしても、帯状体に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上は、望むべくもない。
【００１６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることが可能な、新規かつ改良された周期欠陥検出装置、周期欠陥検出方法、およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、上記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出装置であって、上記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する上記撮像画像の位置を決定し、決定された上記位置ごとに複数の上記追跡点を設定する追跡点設定部と、上記追跡点設定部において設定された上記追跡点について、上記帯状体の長手方向における上記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、上記帯状体の短手方向に生じうる上記周期欠陥の推定最大ズレ量、および上記帯状体の長手方向に生じうる上記周期欠陥の上記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、上記追跡点設定部において設定された上記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動部と、移動前の上記追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む上記第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価部と、上記追跡点評価部が算出した上記評価値に基づいて、上記周期欠陥が含まれる上記第２領域を検出する欠陥検出部とを備え、上記追跡点設定部は、上記追跡点評価部が追跡点ごとの評価値を算出すると、上記評価値に対応する個数分移動後の追跡点を複数複製して、追跡点を再設定し、上記追跡点移動部は、上記追跡点設定部において再設定された上記追跡点をそれぞれ移動させ、上記追跡点評価部は、再設定された上記追跡点の評価値を算出し、上記欠陥検出部は、上記追跡点設定部、上記追跡点移動部、および上記追跡点評価部にける一連の処理が予め規定された回数繰り返された場合に、上記評価値に基づく検出を行う周期欠陥検出装置が提供される。
【００１８】
かかる構成により、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【００１９】
また、上記追跡点設定部は、上記追跡点評価部が算出した追跡点ごとの上記評価値の総和と、各追跡点ごとの上記評価値とに基づいて、上記追跡点評価部が評価値を算出した移動後の追跡点それぞれを、上記評価値の総和および各追跡点における上記評価値に応じた数複製してもよい。
【００２０】
また、上記追跡点設定部は、上記追跡点評価部が算出した各追跡点ごとの上記評価値と、追跡点の複製を制限するための第１の閾値とを比較し、上記評価値が第１の閾値以下の追跡点を複製しなくてもよい。
【００２１】
また、上記追跡点設定部は、上記追跡点評価部が算出した各追跡点ごとの上記評価値と、複製される追跡点の数を制限するための第２の閾値とを比較し、上記評価値が第２の閾値以上の追跡点の複製数を、予め規定された上限数としてもよい。
【００２２】
また、上記追跡点設定部は、上記初期設定において、上記撮像画像に設定した格子の交点に上記追跡点を設定し、設定された上記格子に囲まれた領域それぞれの大きさは、上記第１領域の大きさであってもよい。
【００２３】
また、上記追跡点設定部は、上記格子の交点に設定された追跡点を含む上記第１領域と同一の大きさの領域内から輝度が最大の画素を検出し、検出された上記画素が上記領域の中心位置となるように設定された追跡点の位置を移動させてもよい。
【００２４】
また、上記追跡点設定部は、上記格子の交点に設定された追跡点を含む上記第１領域と同一の大きさの領域内から輝度が最小の画素を検出し、検出された上記画素が上記領域の中心位置となるように設定された追跡点の位置を移動させてもよい。
【００２５】
また、上記追跡点評価部は、上記評価値の算出対象の追跡点への移動元となった追跡点に対応する予め規定された大きさの領域の画像を、上記第１領域の画像としてもよい。
【００２６】
また、上記追跡点評価部は、上記初期設定された追跡点に対応する予め規定された大きさの領域の画像を、上記第１領域の画像としてもよい。
【００２７】
上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、上記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出方法であって、上記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する上記撮像画像の位置を決定し、決定された上記位置ごとに複数の上記追跡点を設定する追跡点設定ステップと、上記追跡点が設定された場合に、設定された上記追跡点について、上記帯状体の長手方向における上記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、上記帯状体の短手方向に生じうる上記周期欠陥の推定最大ズレ量、および上記帯状体の長手方向に生じうる上記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、設定された上記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動ステップと、移動前の上記追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む上記第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価ステップと、上記追跡点評価ステップにおいて追跡点ごとの評価値が算出されると、上記評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、上記追跡点を再設定する追跡点再設定ステップと、予め規定された回数だけ上記追跡点再設定ステップと、上記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づく上記追跡点移動ステップと、上記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づき上記追跡点移動ステップにおいて移動された追跡点を移動後の追跡点とする上記追跡点評価ステップとが行われた場合に、上記追跡点評価ステップにおいて算出された上記評価値に基づいて、上記周期欠陥が含まれる上記第２領域を検出する欠陥検出ステップとを有し、上記追跡点移動ステップでは、上記追跡点設定ステップにおいて設定された上記追跡点または上記追跡点再設定ステップにおいて再設定された上記追跡点が移動される周期欠陥検出方法が提供される。
【００２８】
かかる方法を用いることにより、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【００２９】
上記目的を達成するために、本発明の第３の観点によれば、搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、上記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出装置に用いることが可能なプログラムであって、上記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する上記撮像画像の位置を決定し、決定された上記位置ごとに複数の上記追跡点を設定する追跡点設定ステップ、上記追跡点が設定された場合に、設定された上記追跡点について、上記帯状体の長手方向における上記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、上記帯状体の短手方向に生じうる上記周期欠陥の推定最大ズレ量、および上記帯状体の長手方向に生じうる上記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、設定された上記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動ステップ、移動前の上記追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む上記第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価ステップ、上記追跡点評価ステップにおいて追跡点ごとの評価値が算出されると、上記評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、上記追跡点を再設定する追跡点再設定ステップ、予め規定された回数だけ上記追跡点再設定ステップと、上記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づく上記追跡点移動ステップと、上記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づき上記追跡点移動ステップにおいて移動された追跡点を移動後の追跡点とする上記追跡点評価ステップとが行われた場合に、上記追跡点評価ステップにおいて算出された上記評価値に基づいて、上記周期欠陥が含まれる上記第２領域を検出する欠陥検出ステップをコンピュータに実行させ、上記追跡点移動ステップでは、上記追跡点設定ステップにおいて設定された上記追跡点または上記追跡点再設定ステップにおいて再設定された上記追跡点が移動されるプログラムが提供される。
【００３０】
かかるプログラムを用いることにより、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】周期欠陥を説明するための説明図である。
【図２】周期欠陥を説明するための説明図である。
【図３】周期欠陥を説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法における仮定を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法の概要を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法の概要を説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点設定処理を説明するための説明図である。
【図８】本発明の実施形態に係る追跡点設定処理において設定される追跡点および領域を説明するための説明図である。
【図９】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点移動処理を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点再設定処理を説明するための説明図であり、撮像画像の一部を簡略的に示している。
【図１１】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点設定処理の他の例を説明するための説明図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点設定処理の他の例を説明するための説明図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における評価値算出処理の他の例を説明するための説明図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置を有する周期欠陥検出システムの一例を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置の構成の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３４】
（本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法）
本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置（以下、「周期欠陥検出装置１００」とよぶ場合がある。）の構成について説明する前に、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法について説明する。
【００３５】
以下では、周期欠陥検出装置１００が、所定の搬送方向に搬送される帯状体（以下、「帯状体１０」とよぶ場合がある。）が撮像された撮像画像に基づいて、帯状体１０の表面に生じうる周期欠陥を検出するものとして説明する。
【００３６】
また、以下では、周期欠陥検出装置１００が処理する撮像画像がモノクロの画像であり、周期欠陥検出装置１００が、画素値として輝度値を用いる場合を例に挙げて説明する。なお、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００が処理する撮像画像は、モノクロの画像に限られず、カラーの画像であってもよい。
【００３７】
ここで、本発明の実施形態に係る撮像画像とは、例えば、ラインカメラなどのように帯状体をその搬送方向とは直交する１次元方向に撮像する撮像装置における撮像結果を示す画像である。より具体的には、本発明の実施形態では、例えば撮像装置がラインカメラである場合、帯状体が一定距離搬送されるごとに撮像が行われ、その撮像結果を搬送方向に並べることで１つの撮像画像とする。以下では、撮像画像における水平方向が帯状体１０の幅方向に対応し、垂直方向が帯状体１０の搬送方向に対応するものとして説明する。
【００３８】
また、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００が検出する欠陥としては、例えば、帯状体１０に付着したごみや、帯状体１０に付着した油よごれ、帯状体１０の疵などが挙げられる。
【００３９】
図３を参照して示したように、周期欠陥は、帯状体１０の幅方向の位置および／または帯状体１０の長手方向の間隔に位置ズレが生じる場合がある。また、周期欠陥は、例えば図１に示す異物Ａによる周期的な疵のように、発生する要因が同一であることから、撮像画像における特徴（例えば、撮像画像上での輝度変化や、輝度変化が生じている面積など）も類似することが想定される。
【００４０】
そこで、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では、周期欠陥の特性として、例えば下記の仮定をおく。
（ｉ）周期を前後する周期欠陥の、帯状体１０における幅方向位置のズレ量の上下限を予め設定できる
（ｉｉ）周期を前後する周期欠陥の、帯状体１０における長手方向間隔の上下限を予め設定できる
（ｉｉｉ）同一の要因による欠陥同士は、撮像画像上で類似する
【００４１】
図４は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法における仮定を説明するための説明図である。ここで、図４は、図３と同様に、帯状体１０の表面を撮像した撮像画像を周期欠陥Ｂ１および周期欠陥Ｂ２に着目して簡略的に表している。
【００４２】
本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では、幅方向位置のズレ量Ｄ（帯状体１０の短手方向に生じうる周期欠陥の推定ズレ量）として、「−ＳｅＭ≦Ｄ≦ＴｅＭ」（Ｍは、１以上の整数である。Ｍは、後述する周期のステップ数を表す。）を設定する（上記（ｉ）の仮定）。ここで、“−ＳｅＭ”は、ズレ量Ｄの下限値であり、“ＴｅＭ”は、ズレ量Ｄの上限値である。
【００４３】
また、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では、長手方向間隔Ｌ（帯状体１０の長手方向に生じうる周期欠陥の推定ズレ量）として、「ＬＭ−ＵｅＭ≦Ｌ≦ＬＭ＋ＶｅＭ」を設定する（上記（ｉｉ）の仮定）。ここで、“ＬＭ”は、周期欠陥における長手方向間隔Ｌの基準値であり、過去に発生した周期欠陥の間隔の平均値、あるいは欠陥の原因となるロールの周囲長、すなわち、推定される周期欠陥の間隔の平均値である。“−ＵｅＭ”は、長手方向間隔Ｌの下限値を規定する値であり、“ＶｅＭ”は、長手方向間隔Ｌの上限値を規定する値である。
【００４４】
また、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では、画像が類似している欠陥Ｂ１と欠陥Ｂ２とを、同一の要因により発生した欠陥と捉える（上記（ｉｉｉ）の仮定）。
【００４５】
本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の仮定を用いて、例えば以下のように周期欠陥を追跡することによって、幅方向位置のズレや長手方向間隔の変動があった場合にも周期欠陥を検出する。
【００４６】
［周期欠陥検出方法の概要］
以下では、周期欠陥検出装置１００が、周期欠陥検出方法に係る処理を行うものとして説明する。図５、図６は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法の概要を説明するための説明図である。図５、図６を適宜参照して、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法の概要を説明する。
【００４７】
（Ｉ）初期位置〜１周期目の処理（図５）
周期欠陥検出装置１００は、撮像画像上に追跡点ＣＰの初期位置を決定する（図５（ａ））。また、周期欠陥検出装置１００は、追跡点を含む所定の大きさの領域Ｒを設定し、設定した領域Ｒと当該追跡点とを対応付ける。周期欠陥検出装置１００は、設定した領域Ｒを含む画像を、「参照画像」とする。ここで、本発明の実施形態に係る領域Ｒとしては、例えば、追跡点を左上頂点とする３２×３２画素の領域が挙げられるが、上記に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る領域Ｒは、発生が想定される欠陥の大きさに対応する大きさの領域とすることができ、また、周期欠陥検出装置１００のユーザが適宜設定することもできる。
【００４８】
追跡点および当該追跡点に対応する領域Ｒが設定されると、周期欠陥検出装置１００は、長手方向間隔Ｌの基準値Ｌ１、長手方向のズレ量Ｕｅ１、Ｖｅ１、幅方向位置のズレ量Ｓｅ１、Ｔｅ１に基づいて、１周期後の周期欠陥が存在しうる領域である予測領域ＰｒｅＲを決定する（図５（ｂ））。ここで、図５では、周期欠陥検出装置１００が、設定した領域Ｒの中心位置を基準として予測領域ＰｒｅＲを決定した例を示しているが、周期欠陥検出装置１００における予測領域ＰｒｅＲの決定方法は、上記に限られない。例えば、周期欠陥検出装置１００は、決定した追跡点の位置を基準として、予測領域ＰｒｅＲを決定することもできる。
【００４９】
予測領域ＰｒｅＲが決定されると、周期欠陥検出装置１００は、予測領域ＰｒｅＲ内で、参照画像と類似する画像を探索する（テンプレートマッチングによる。）。
【００５０】
上記テンプレートマッチングによって参照画像と類似する画像が検出された場合には、周期欠陥検出装置１００は、後述する（ＩＩ）の処理を行う。また、上記テンプレートマッチングによって参照画像と類似する画像が検出されない場合には、周期欠陥検出装置１００は、当該追跡点を用いることによって周期欠陥が検出されなかったものとして、当該追跡点を用いた処理を終了する。
【００５１】
（ＩＩ）１周期目〜２周期目の処理（図６）
上記テンプレートマッチングによって参照画像と類似する画像が検出された場合には、周期欠陥検出装置１００は、当該類似する画像が示す領域を新たに領域Ｒとして、その領域Ｒに基づいて、新たな追跡点ＣＰを設定する（図６（ａ））。図６（ａ）では、領域Ｒの左上頂点の位置を新たな追跡点ＣＰとして設定した例を示している。また、周期欠陥検出装置１００は、例えば参照画像と類似する画像を新たな参照画像とするが、周期欠陥検出装置１００が処理に用いる参照画像は、上記に限られない。例えば、周期欠陥検出装置１００は、初期位置の参照画像を用いて２周期目以降の処理を行うこともできる。
【００５２】
新たな追跡点ＣＰが設定されると、周期欠陥検出装置１００は、初期位置〜１周期目での類似画像検索で検出された類似画像との距離を基準間隔Ｌ２とし、長手方向のズレ量Ｕｅ２、Ｖｅ２、幅方向位置のズレ量Ｓｅ２、Ｔｅ２に基づいて、２周期後の周期欠陥が存在しるうる領域である予測領域ＰｒｅＲを決定する（図６（ｂ））。
【００５３】
ここで、図６（ｂ）では、幅方向位置のズレ量Ｄの下限値を規定する“−Ｓｅ２”が−Ｓｅ２＞−Ｓｅ１であり、幅方向位置のズレ量Ｄの上限値を規定する“Ｔｅ２”がＴｅ２＜Ｔｅ１である例を示しているが、上記に限られない。例えば、“−Ｓｅ２”と“−Ｓｅ１”、および“Ｔｅ２”と“Ｔｅ１”は、それぞれ等しくてもよい。また、同様に、図６（ｂ）では、長手方向間隔Ｌの下限値を規定する値“−Ｕｅ２”が−Ｕｅ２＞−Ｕｅ１であり、長手方向間隔Ｌの上限値を規定する値“Ｖｅ２”がＶｅ２＜Ｖｅ１である例を示しているが、上記に限られない。
【００５４】
予測領域ＰｒｅＲが決定されると、周期欠陥検出装置１００は、１周期目と同様に、予測領域ＰｒｅＲ内で、参照画像と類似する画像を探索する。
【００５５】
（ＩＩＩ）３周期目以降の処理
周期欠陥検出装置１００は、上記（ＩＩ）と同様の処理を所定の周期繰り返す。そして、周期欠陥検出装置１００は、所定の周期後に参照画像と類似する画像が検出された場合には、検出された当該画像に対応する領域を、周期欠陥が含まれる領域として検出する。ここで、上記所定の周期としては、例えば４周期が挙げられる。
【００５６】
周期欠陥検出装置１００は、例えば、上記（Ｉ）の処理〜（ＩＩＩ）の処理を行うことによって、撮像画像に基づいて周期欠陥が含まれる領域を検出する。
【００５７】
ここで、実際には、図５（ａ）に示すような、「欠陥のある初期位置」を一意に特定できるとは限らない。そこで、周期欠陥検出装置１００は、撮像画像上に複数の追跡点を設定し、設定した複数の追跡点それぞれについて、上記（Ｉ）の処理〜（ＩＩＩ）の処理を行うことによって、撮像画像に基づいて周期欠陥が含まれる領域を検出する。
【００５８】
また、周期欠陥検出装置１００は、周期欠陥の追跡の効率や精度を高めるために、上記のように、ある追跡点を用いた処理途中で参照画像と類似する画像がない場合には、当該追跡点を用いた処理を終了する。また、その一方で、ある追跡点を用いた処理途中で参照画像と類似する画像が見つかった場合には、例えば当該追跡点を用いた以降の周期欠陥の追跡をより密に行う。
【００５９】
以下、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理について、より具体的に説明する。
【００６０】
［周期欠陥検出方法に係る処理の一例］
周期欠陥検出装置１００は、例えば、上記（１）の処理〜（５）の処理を行うことによって、帯状体１０に発生しうる周期欠陥を検出する。
【００６１】
（１）追跡点設定処理
周期欠陥検出装置１００は、周期欠陥を検出するための追跡点を初期設定する撮像画像の位置（初期設定位置）を決定し、決定された位置ごとに複数の追跡点を設定する。
【００６２】
図７は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点設定処理を説明するための説明図であり、撮像画像の一例を示している。ここで、図７に示す“Ｌｍａｘ”は、想定最大欠陥間隔を示している。ここで、想定最大欠陥間隔Ｌｍａｘとしては、例えば、帯状体１０における周期欠陥の最大間隔が“２３００［ｍｍ］”、撮像画像の画素分解能が“０．５［ｍｍ］／画素”の場合、４６００画素が挙げられる。
【００６３】
周期欠陥検出装置１００は、図７に示すように、帯状体幅範囲×想定最大欠陥間隔の領域内に、所定の大きさ（例えば３２×３２画素）のグリッド（格子）を設定し、グリッドの各交点を追跡点の初期設定位置として決定する。そして、周期欠陥検出装置１００は、各初期設定位置に複数の追跡点を設定する。ここで、周期欠陥検出装置１００は、例えば、１つの初期設定位置に５００点程度の追跡点を設定するが、周期欠陥検出装置１００が設定する追跡点の数は、上記に限られない。
【００６４】
また、周期欠陥検出装置１００は、設定した追跡点ごとに、各追跡点を含む領域を設定する。
【００６５】
図８は、本発明の実施形態に係る追跡点設定処理において設定される追跡点および領域を説明するための説明図である。ここで、図８は、図７に示すグリッドの一部を示している。
【００６６】
周期欠陥検出装置１００は、図８に示すように、グリッドの交点に追跡点ＣＰ１を設定し、追跡点ＣＰ１を左上頂点とする設定されたグリッドに囲まれた領域（例えば３２×３２画素の大きさの領域）を、追跡点ＣＰ１に対応する領域Ｒ１とする。ここで、撮像画像における領域Ｒ１に対応する画像は、上記参照画像に相当する。以下では、本発明の実施形態に係る参照画像に対応する領域を、「第１領域」とよぶ場合がある。
【００６７】
また、本発明の実施形態に係る追跡点は、例えば、下記の属性を有する。ここで、“ｉ”は、１≦ｉ≦Ｎ（Ｎは、総追跡点数）であり、座標（Ｘｉ，Ｙｉ）の初期値および１周期前の座標（Ｘ’ｉ，Ｙ’ｉ）の初期値は、初期位置の座標である。また、重みＷｉの初期値は、１／Ｎである。また、本発明の実施形態に係る重みＷｉは、後述する評価値算出処理において算出される評価値に該当する。
・座標（Ｘｉ，Ｙｉ）
・１周期前の座標（Ｘ’ｉ，Ｙ’ｉ）
・重みＷｉ
【００６８】
周期欠陥検出装置１００は、（１）の処理において、例えば上記のように、初期設定位置を決定し、決定された位置ごとに複数の追跡点を設定する。
【００６９】
（２）追跡点移動処理
上記（１）の処理（追跡点設定処理）において追跡点が設定されると、周期欠陥検出装置１００は、各追跡点をそれぞれ移動させる。
【００７０】
図９は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点移動処理を説明するための説明図であり、撮像画像の一部を簡略的に示している。図９の追跡点ＣＰ１および追跡点ＣＰ１’に示すように、周期欠陥検出装置１００は、追跡点それぞれを移動量（ｄｘ，ｄｙ）分移動させる。以下では、図９に示す移動のステップを、「周期ステップ」とよぶ場合がある。
【００７１】
より具体的には、周期欠陥検出装置１００は、例えば下記の数式１、数式２に示すように乱数を用いて移動量を決定する。そして、周期欠陥検出装置１００は、決定した移動量に基づいて、例えば下記の数式３、数式４により各追跡点を移動させる。また、周期欠陥検出装置１００は、移動に際して、移動前の追跡点の座標（Ｘｉ，Ｙｉ）を、座標（Ｘ’ｉ，Ｙ’ｉ）＝（Ｘｉ，Ｙｉ）として記憶することができる。
【００７２】
ここで、数式１、数式２における“Ｎ（ｍ，ｓ２）”（添字は省略）は、平均ｍ、分散ｓ２の正規分布（ガウス分布）乱数である。また、数式１、数式２における“ｍｘ，ｊ”、“ｓｘ，ｊ２”、“ｍｙ，ｊ”、“ｓｙ，ｊ２”は、変動量に関する先見知識に基づいて予め決定する。なお、“ｍｘ，ｊ”および“ｍｙ，ｊ”は、通常０（ゼロ）となる。また、“ｓｙ，ｊ２”については、例えば“ｓｙ，１２”、“ｓｙ，２２”、…を“ｓｙ，０２”より小さく設定する。上記は、数式２に示す“Ｌ0，ｊ”の値が、理想的な周期欠陥における長手方向の間隔に必ずしも近似しているとは限らないためである。
【００７３】
また、数式１、数式２に示す添字ｊは、周期ステップを表しており、例えば、初期位置から１周期目への移動はｊ＝０であり、２周期目への移動はｊ＝１である。また、数式２に示す“Ｌ0，ｊ”は、周期ステップｊにおける長手方向の基準間隔である。Ｌ0，0は、基準間隔であり、Ｌ0，１は、周期ステップｊと周期ステップｊ−１との間における長手方向の移動量である。
【００７４】
ｄｘ＝Ｎ（ｍｘ，ｊ，ｓｘ，ｊ２）
・・・（数式１）
【００７５】
ｄｙ＝Ｌ0，ｊ＋Ｎ（ｍｙ，ｊ，ｓｙ，ｊ２）
・・・（数式２）
【００７６】
Ｘｉ＝Ｘｉ＋ｄｘ
・・・（数式３）
【００７７】
Ｙｉ＝Ｙｉ＋ｄｙ
・・・（数式４）
【００７８】
周期欠陥検出装置１００は、（２）の処理において、例えば上記数式１〜数式４の演算を追跡点ごとに行うことによって、各追跡点を追跡点ごとに移動させる。（２）の処理を行うことによって、周期欠陥検出装置１００は、数式１、数式２により設定される予測領域ＰｒｅＲ内に各追跡点を移動させることができる。
【００７９】
（３）評価値算出処理
上記（２）の処理において各追跡点が移動されると、周期欠陥検出装置１００は、移動前の追跡点を含む所定の大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する。ここで、上記第１領域の画像としては、例えば図９の領域Ｒ０に対応する画像のように、１周期ステップ前の追跡点に対応する領域の画像が挙げられる。また、上記第２領域の画像としては、例えば図９の領域Ｒ１に対応する画像のように、現周期ステップの追跡点に対応する領域の画像が挙げられる。以下では、評価値の算出対象の追跡点である現周期ステップの追跡点に対応する領域を、「第２領域」とよぶ場合がある。
【００８０】
より具体的には、周期欠陥検出装置１００は、例えば下記の数式５により類似度として正規化相関係数を算出することによって、重みＷｉを算出する。ここで、数式５に示す“ｕ”は、第１領域に対応する画像の画素ベクトルを示しており、“ｖ”は、第２領域に対応する画像の画素ベクトルを示している。また、数式５に示す“（Ｕ，Ｖ）”は、ＵとＶとの内積を示しており、“｜Ｕ｜”および“｜Ｖ｜”はそれぞれベクトルのノルムを示している。
【００８１】
【数１】
・・・（数式５）
【００８２】
周期欠陥検出装置１００は、（３）の処理において、例えば上記数式５の演算を追跡点ごとに行うことによって、各追跡点の評価値（重みＷｉ）を算出することができる。
【００８３】
（４）追跡点再設定処理
上記（３）の処理（評価値算出処理）において追跡点ごとの評価値が算出されると、周期欠陥検出装置１００は、評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、追跡点を再設定する。そして、周期欠陥検出装置１００は、再設定された追跡点に基づいて、上記（２）の処理（追跡点移動処理）と上記（３）の処理（評価値算出処理）を行う。ここで、周期欠陥検出装置１００は、上記（３）の処理（評価値算出処理）が所定の回数行われるまで、（１）から（４）の処理を繰り返し行う。
【００８４】
図１０は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点再設定処理を説明するための説明図であり、撮像画像の一部を簡略的に示している。図１０（ａ）は、複製前の追跡点の一例を示しており、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す追跡点が複製された場合の一例を示している。
【００８５】
周期欠陥検出装置１００は、例えば下記の数式６に示すように、上記（３）の処理（評価値算出処理）において算出された追跡点それぞれの重みＷｉの総和を算出する。そして、周期欠陥検出装置１００は、例えば下記の数式６に示すように、追跡点ごとの複製個数を決定し、決定された数だけ追跡点を複製して設定する。ここで、複製された追跡点の座標は、複製元の追跡点の座標の値とする。
【００８６】
Ｗｓｕｍ＝ΣＷｉ
・・・（数式６）
【００８７】
複製個数＝[Ｗｉ／Ｗｓｕｍ×Ｎ] （[・]はガウス記号であり、引数を超えない最大の整数を表す。）
・・・（数式７）
【００８８】
ここで、数式７より、重みＷｉが大きい（すなわち、画像の類似度が高い）追跡点ほど、複製個数が多くなる。また、数式７より、重みＷｉがある程度小さくなると、複製個数は０（ゼロ）となる。よって、周期ステップ前後で第１領域の画像と第２領域の画像とが類似しており、周期欠陥の追跡が成功する見込みが高い追跡点は、より多く複製され、次の周期ステップにおける乱数による移動（上記（２）の処理）によって、追跡がより密に継続される。また、逆に、周期欠陥の追跡が成功する見込みが低い追跡点は、次第に追跡の密度が疎になり、最終的には当該追跡点に基づく処理が終了する。
【００８９】
周期欠陥検出装置１００は、（４）の処理において、例えば上記数式６、数式７の演算を追跡点ごとに行って追跡点を重みＷｉに応じて複製することにより、追跡点を再設定することができる。
【００９０】
（５）周期欠陥検出処理
上記（４）の処理（追跡点再設定処理）において所定の回数追跡点の再設定が行われた場合、周期欠陥検出装置１００は、再設定された追跡点に基づいて算出された評価値に基づいて、周期欠陥が含まれる第２領域を選択的に検出する。より具体的には、周期欠陥検出装置１００は、例えば、上記（３）の処理（評価値算出処理）において算出された追跡点ごとの評価値と、所定の閾値とを比較し、当該閾値以上（または、閾値より大きい。）の追跡点に対応する領域を、周期欠陥を含む領域として検出する。ここで、上記閾値としては、例えば０．８などが挙げられる。
【００９１】
周期欠陥検出装置１００は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理として、例えば上記（１）の処理（追跡点設定処理）〜上記（５）の処理（周期欠陥検出処理）を行うことによって、周期欠陥を検出する。ここで、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法は、周期欠陥に位置ズレが生じる可能性があることが仮定されているので、たとえ帯状体１０に発生した周期欠陥に位置ズレが生じたとしても、当該周期欠陥を検出することが可能である。また、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法は、第１の領域の画像と第２の領域の画像とを比較するテンプレートマッチングによって、周期欠陥を検出するので、たとえ撮像画像に含まれる周期欠陥が軽微な欠陥であったとしても、撮像画像上で欠陥が類似していれば当該欠陥を検出することができる。
【００９２】
したがって、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法を用いることによって、従来の技術を用いる場合よりもより精度が高く周期欠陥を検出することが可能であり、帯状体１０の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【００９３】
［本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理の他の例］
なお、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理は、上述した（１）の処理〜（５）の処理に限られない。次に、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理の他の例について説明する。
【００９４】
（Ａ）追跡点設定処理の他の例
図１１、図１２それぞれは、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点設定処理の他の例を説明するための説明図である。
【００９５】
上記では、周期欠陥検出装置１００が、所定の大きさのグリッドの交点を追跡点の初期設定位置として決定する例を示したが、周期欠陥検出装置１００における追跡点の設定方法は、上記に限られない。
【００９６】
例えば、周期欠陥検出装置１００は、一様乱数などを用いて、例えば図１１に示すように、追跡点をランダムに設定することができる。
【００９７】
また、周期欠陥検出装置１００は、周期欠陥が発生する可能性の高い位置が先見知識として分かっている場合には、当該位置に対して密に追跡点の初期設定値を設定することもできる。上記の場合には、欠陥の追跡効率を上げることができるので、追跡点の総数を少なくしてたとしても、所定の大きさのグリッドの交点を追跡点の初期設定位置として決定する場合と同様の結果を得ることができる。
【００９８】
また、周期欠陥検出装置１００は、図１２（ａ）に示すように、追跡点をグリッドの交点上に一旦設定する。そして、周期欠陥が撮影画像に白く（あるいは黒く）映るとわかっている場合、周期欠陥検出装置１００は、上記追跡点に対応する領域（第１領域と同一の大きさの領域）の中から輝度が最大（あるいは最小）の画素を検出し、図１２（ｂ）に示すように、検出された上記画素が領域の中心位置となるように設定された追跡点の位置を移動させることもできる。上記によって、周期欠陥検出装置１００は、欠陥が複数の追跡点に対応する領域に跨ることを低減することが可能となるので、周期欠陥の追跡の精度を向上させることができる。
【００９９】
（Ｂ）追跡点移動処理の他の例
上記では、周期欠陥検出装置１００が、追跡点の移動時に正規分布乱数を用いたが、一様乱数などの他の乱数を用いることもできる。また、周期欠陥検出装置１００は、例えば、分布中心に周期欠陥が現れる確立が高い場合には正規分布乱数を用い、分布のどこに周期欠陥が現れるか分からない未知の場合には、一様乱数を用いるなど、複数の分布を使い分けることもできる。
【０１００】
（Ｃ）評価値算出処理の他の例
（Ｃ−１）
上記では、周期欠陥検出装置１００が、追跡点の移動後の第２領域の画像と、当該追跡点への直接的な移動元となった追跡点（移動前の追跡点）に対応する第１領域の画像とを比較することによって、類似度を算出することを示したが、周期欠陥検出装置１００における類似度の算出方法は、上記に限られない。
【０１０１】
図１３は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における評価値算出処理の他の例を説明するための説明図である。ここで、図１３（ａ）は、初期位置を示している。また、図１３（ｂ）は１周期目、図１３（ｃ）は２周期目をそれぞれ示している。
【０１０２】
例えば、周期欠陥検出装置１００は、図１３に示すように、追跡点の移動後の第２領域の画像の比較対象として、当該追跡点への間接的な移動元となった初期設定された追跡点に対応する領域Ｒ０の画像を常に用いて類似度を算出することもできる（図１３のＣｏｍｐ１、Ｃｏｍｐ２）。上記の場合には、数式５により計算する類似度の一方の画像が固定されることになるため、正規化相関関数の計算の一部を予め計算してキャッシュしておくことができる。したがって、上記の場合には、（３）の処理（評価値算出処理）における計算負荷を低減することができる。
【０１０３】
（Ｃ−２）
上記では、周期欠陥検出装置１００が、数式５に示すように画像の類似度として正規化相関関数を用いたが、上記に限らず、例えば下記の数式８に示す画素同士の差の絶対値の総和（ＳＡＤ：sum of absolute difference）を用いてもよい。ＳＡＤを用いる場合には、正規化相関関数を用いる場合よりも計算精度は落ちるが、計算負荷は格段に小さいため、より多くの追跡点を設定して周期欠陥の追跡を行うことができる。
【０１０４】
ＳＡＤ＝Σ｜ｕｉ−ｖｉ｜
・・・（数式８）
【０１０５】
（Ｄ）追跡点再設定処理の他の例
（Ｄ−１）
上記では、周期欠陥検出装置１００が、数式７に示すように上記（３）の処理（評価値算出処理）において算出された重みＷｉに比例して複製個数を決定したが、周期欠陥検出装置１００における追跡点の複数個数の決定方法は、上記に限られない。例えば、周期欠陥検出装置１００は、算出された重みＷｉ（評価値）と、追跡点の複製を制限するための第１の閾値とを比較し、重みＷｉが第１の閾値以下（または、第１の閾値よりも小さい。）の追跡点を複製しない（すなわち、複製個数を０（ゼロ）とする）こともできる。上記の方法を用いる場合には、周期欠陥の追跡が行える見込みが低い追跡点による周期欠陥の追跡を中断させることができるので、欠陥の探索効率を向上させることができる。
【０１０６】
（Ｄ−２）
また、追跡点再設定処理において設定する追跡点の総数Ｎは周期ステップを通して不変であるので、数式７に示すように、重みＷｉ（評価値）の大きな追跡点に対して非常に大きな複製個数の複製を行ってしまう場合がある。そこで、周期欠陥検出装置１００は、重みＷｉと、複製される追跡点の数を制限するための第２の閾値とを比較し、重みＷｉが第２の閾値以上（または、第２の閾値よりも大きい。）の追跡点の複製数を、所定の上限数とする。上記の方法を用いる場合には、周期ステップが進むにつれ、周期欠陥の追跡において有望な追跡点が残っている場合は、追跡点の総数が徐々に少なくなっていき、計算量を減らすことができる。
【０１０７】
（Ｅ）その他
上記では、周期欠陥検出装置１００が撮像画像に含まれる帯状体１０全体を一度に処理することを示したが、周期欠陥検出装置１００における処理は、上記に限られない。例えば、周期欠陥検出装置１００は、撮像画像を帯状体１０の幅方向に分割し、各分割単位で本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理を行うことができる。上記の方法を用いる場合には、例えば、長い縦筋などの外乱（長い縦筋は周期無限の周期欠陥と見なされる）が帯状体１０に発生していた場合に全ての追跡点が当該外乱に吸い寄せられることによって、他の周期欠陥の検出のための追跡点が割り振られなくなることを防止することができる。
【０１０８】
（本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置）
次に、上述した本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法を実現することが可能な、周期欠陥検出装置１００の構成例について説明する。
【０１０９】
［周期欠陥検出システムの一例］
周期欠陥検出装置１００の構成について説明する前に、周期欠陥検出装置１００を有する周期欠陥検出システムの一例について説明する。図１４は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００を有する周期欠陥検出システム１０００の一例を示す説明図である。
【０１１０】
ここで、図１４は、周期欠陥検出装置１００が本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理を行うことにより帯状体１０の周期欠陥検出を行う周期欠陥検出システム１０００の一例を示している。また、本発明の実施形態に係る帯状体１０としては、例えば、鉄鋼業の圧延鋼板製造ラインで製造された鋼板が挙げられる。
【０１１１】
また、図１４では、周期欠陥検出装置１００として、ＰＣ（Personal Computer）を示しているが、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００は、ＰＣに限られない。
【０１１２】
帯状体１０は、搬送ロール１２ａ、１２ｂによって、搬送方向（図１４に示すＹ方向）に搬送される。また、搬送ロール１２ａ、１２ｂの回転は、ロータリーエンコーダ１４ａ、１４ｂにより検出される。
【０１１３】
また、周期欠陥検出システム１０００は、周期欠陥検出装置１００と、照明装置２００と、撮像装置３００と、表示装置４００とを有する。
【０１１４】
照明装置２００は、帯状体１０を照明する。ここで、照明装置２００は、例えばハロゲンランプなどで構成され、光を発光する発光部（図示せず）と、集光レンズなどの集光部（図示せず）とを有する。照明装置２００は、発光部（図示せず）から出射される光が集光部（図示せず）で線状に集光されることによって、帯状体１０の表面が、帯状体１０の幅方向（図１４に示すＸ方向）で線状に照明される。ここで、図１４では、照明装置２００は、帯状体１０が確実に照明されるように、例えば、帯状体１０だけでなく搬送ロール１２ｂまで照明する例を示している。
【０１１５】
撮像装置３００は、照明装置２００が帯状体１０を照明することによって得られる反射光に基づいて帯状体１０を撮像する。ここで、撮像装置３００は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）や、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの撮像素子を有し、帯状体１０を撮像する。
【０１１６】
周期欠陥検出装置１００と撮像装置３００とは有線（または無線）で接続され、周期欠陥検出装置１００は、撮像装置３００から送信される撮像画像を示す画像信号を受信する。そして、周期欠陥検出装置１００は、受信した画像信号に対して、上述した周期欠陥検出方法に係る処理などの各種処理を行う。また、周期欠陥検出装置１００は、撮像装置３００に撮像命令（例えば撮像パルス）を送信することによって、撮像装置３００が一定距離搬送されたら一回撮像を行うよう制御する。
【０１１７】
表示装置４００は、周期欠陥検出装置１００と接続され、例えば、周期欠陥検出装置１００から送信される画像信号に応じた画像などを表示画面に表示する。ここで、表示装置４００に表示される表示画面としては、例えば、周期欠陥検出装置１００が周期欠陥検出方法に係る処理の処理結果（例えば、周期欠陥が検出されたか否か）などの情報を表示する画面や、周期欠陥検出装置１００のユーザが所望の操作を周期欠陥検出装置１００にさせるための操作画面などが挙げられる。
【０１１８】
周期欠陥検出システム１０００では、例えば図１４に示す構成によって周期欠陥検出装置１００に撮像画像が入力され、表周期欠陥検出装置１００が、撮像画像に基づく周期欠陥検出方法に係る処理を行う。したがって、周期欠陥検出装置１００を有する周期欠陥検出システム１０００は、帯状体１０の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【０１１９】
［周期欠陥検出装置１００の構成例］
次に、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００の構成の一例について説明する。図１５は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００の構成の一例を示す説明図である。ここで、図１５では、図１４に示す撮像装置３００を併せて示している。
【０１２０】
周期欠陥検出装置１００は、記憶部１０２と、追跡点設定部１０４と、追跡点移動部１０６と、追跡点評価部１０８と、欠陥検出部１１０とを備える。
【０１２１】
また、周期欠陥検出装置１００は、例えば、制御部（図示せず）や、ＲＯＭ（Read Only Memory；図示せず）、ＲＡＭ（Random Access Memory；図示せず）、ユーザが操作可能な操作部（図示せず）、各種画面を表示画面に表示する表示部（図示せず）、外部装置と通信を行うための通信部（図示せず）などを備えていてもよい。周期欠陥検出装置１００は、例えば、データの伝送路としてのバス（bus）により上記各構成要素間を接続する。
【０１２２】
ここで、制御部（図示せず）は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）や、各種処理回路などで構成され周期欠陥検出装置１００全体を制御する。また、制御部（図示せず）は、例えば、追跡点設定部１０４、追跡点移動部１０６、追跡点評価部１０８、および欠陥検出部１１０としての役目を果たすこともできる。
【０１２３】
ＲＯＭ（図示せず）は、制御部（図示せず）が使用するプログラムや演算パラメータなどの制御用データを記憶する。ＲＡＭ（図示せず）は、制御部（図示せず）により実行されるプログラムや、上記変数などを一次記憶する。
【０１２４】
操作部（図示せず）としては、例えば、ボタンや、方向キー、あるいは、これらの組み合わせなどが挙げられる。また、表示部（図示せず）としては、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイが挙げられる。また、周期欠陥検出装置１００は、周期欠陥検出装置１００の外部装置としての操作入力デバイス（例えば、キーボードやマウスなど）や、表示装置４００と接続することもできる。
【０１２５】
通信部（図示せず）は、周期欠陥検出装置１００が備える通信手段であり、ネットワークを介して（あるいは、直接的に）、外部装置と無線／有線で通信を行う。ここで、通信部（図示せず）としては、例えば、通信アンテナおよびＲＦ（Radio Frequency）回路や、ＬＡＮ（Local Area Network）端子および送受信回路などが挙げられる。
【０１２６】
記憶部１０２は、周期欠陥検出装置１００が備える記憶手段である。ここで、記憶部１０２としては、例えば、ハードディスク（Hard Disk）などの磁気記録媒体や、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）、フラッシュメモリ（flash memory）などの不揮発性メモリ（nonvolatile memory）が挙げられる。
【０１２７】
また、記憶部１０２は、例えば、撮像装置３００から送信される画像信号に応じた画像データや、アプリケーションなど様々なデータを記憶する。ここで、図１５では、画像データ１３０が記憶部１０２に記憶されている例を示している。
【０１２８】
追跡点設定部１０４は、上記（１）の処理（追跡点設定処理）と、上記（４）の処理（追跡点再設定処理）とを行う役目を果たす。より具体的には、追跡点設定部１０４は、処理対象の撮像画像に対して追跡点の初期設定位置を決定し、決定された位置ごとに複数の追跡点を設定する。
【０１２９】
また、追跡点設定部１０４は、追跡点評価部１０８において追跡点ごとの評価値が算出されると、算出された評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、追跡点を再設定する。追跡点設定部１０４は、所定の回数再設定が行われると、欠陥検出部１１０に所定の回数再設定が行われた旨を伝達する。ここで、上記所定の回数は、例えば３回（すなわち、４周期目の追跡点の評価値が追跡評価部１０８にて算出される。）など予め規定された回数が挙げられるが、上記に限られない。例えば、上記所定の回数は、ユーザが適宜設定可能であってもよい。
【０１３０】
追跡点移動部１０６は、上記（２）の処理（追跡点移動処理）を行う役目を果たす。より具体的には、追跡点移動部１０６は、追跡点設定部１０４において設定された各追跡点をそれぞれ乱数を用いて移動させる。
【０１３１】
追跡点評価部１０８は、上記（３）の処理（評価値算出処理）を行う役目を果たす。より具体的には、追跡点評価部１０８は、追跡点移動部１０６において各追跡点が移動されると、第１領域の画像と第２領域の画像とに基づく類似度を追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する。また、追跡点評価部１０８は、追跡点ごとに評価値が算出されると、評価値が算出された旨を追跡点設定部１０４へ伝達する。
【０１３２】
欠陥検出部１１０は、上記（５）の処理（周期欠陥検出処理）を行う役目を果たす。より具体的には、欠陥検出部１１０は、所定の回数再設定が行われた旨が追跡点設定部１０４から伝達された場合に、直近に再設定された追跡点に基づいて追跡点評価部１０８が算出した評価値に基づいて、周期欠陥が含まれる領域を選択的に検出する。
【０１３３】
周期欠陥検出装置１００は、例えば図１５の構成によって、上述した（１）の処理（追跡点設定処理）〜（５）の処理（周期欠陥検出処理）を行い、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法を実現することができる。したがって、周期欠陥検出装置１００は、例えば図１５の構成によって、帯状体１０の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【０１３４】
以上のように、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る上述した（１）の処理（追跡点設定処理）〜（５）の処理（周期欠陥検出処理）を行うことによって、周期欠陥を検出する。ここで、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では周期欠陥に位置ズレが生じる可能性があることが仮定されているので、たとえ帯状体１０に発生した周期欠陥に位置ズレが生じたとしても、周期欠陥検出装置１００は、当該周期欠陥を検出することができる。また、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では、第１の領域の画像と第２の領域の画像とを比較するテンプレートマッチングによって周期欠陥を検出するので、たとえ撮像画像に含まれる周期欠陥が軽微な欠陥であったとしても、周期欠陥検出装置１００は、当該欠陥を検出することができる。
【０１３５】
したがって、周期欠陥検出装置１００は、従来の技術を用いる従来の周期欠陥検出装置よりもより精度が高く周期欠陥を検出することが可能であり、帯状体１０の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【０１３６】
また、動画像中の対象物をトラッキングする技術としては、例えば、「粒子フィルタ」という状態推定手法を用いた技術がある。ここで、動画像中の対象物をトラッキングする技術は、位置を推定する対象物をユーザが特定しなければ、当該対象物をトラッキングすることはできない。これに対して、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００は、上述した（１）の処理（追跡点設定処理）〜（５）の処理（周期欠陥検出処理）を行うことによって、帯状体１０に発生しうる周期欠陥を予め特定することなく、周期欠陥を検出することができる。
【０１３７】
（本発明の実施形態に係るプログラム）
コンピュータを、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置として機能させるためのプログラムによって、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【０１３８】
例えば、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る上述した（１）の処理（追跡点設定処理）〜（５）の処理（周期欠陥検出処理）は、専用または汎用のハードウェアにより実行させてもよいが、ソフトウェアにより実行させてもよい。上記各処理をソフトウェアにより行う場合、汎用または専用のコンピュータにプログラムを実行させることにより、上記各処理を実行することができる。ここで、上記コンピュータの構成としては、例えば上述した周期欠陥検出装置１００の構成が挙げられる。また、上記コンピュータは、例えば、自装置が備える記憶手段や着脱可能な外部記録媒体に記録された上記プログラム、またはネットワークを介して取得された上記プログラムを実行することによって、上記各処理を実行することができる。
【０１３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１４０】
例えば、図１５では、周期欠陥検出装置１００が、追跡点設定部１０４、追跡点移動部１０６、追跡点評価部１０８、および欠陥検出部１１０を備える構成を示したが、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置の構成は、上記に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置は、図１５に示す追跡点設定部１０４、追跡点移動部１０６、追跡点評価部１０８、および欠陥検出部１１０の全ての構成要素（あるいは、任意の複数の構成要素）を、１つの処理回路で実現する（すなわち、複数の構成要素を１つの部と捉える）こともできる。
【０１４１】
また、上記では、コンピュータを、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置として機能させるためのプログラム（コンピュータプログラム）が提供されることを示したが、本発明の実施形態は、さらに、上記プログラムを記憶させた記憶媒体も併せて提供することができる。
【０１４２】
上述した構成は、本発明の実施形態の一例を示すものであり、当然に、本発明の技術的範囲に属するものである。
【符号の説明】
【０１４３】
１０ 帯状体
１２、１２ａ、１２ｂ 搬送ロール
１４ａ、１４ｂ ロータリーエンコーダ
１００ 周期欠陥検出装置
１０２ 記憶部
１０４ 追跡点設定部
１０６ 追跡点移動部
１０８ 追跡点評価部
１１０ 欠陥検出部
２００ 照明装置
３００ 撮像装置
４００ 表示装置
１０００ 周期欠陥検出システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期欠陥検出装置、周期欠陥検出方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板などの帯状体の搬送や圧延は、例えば、搬送ロールや圧延ロールを用いて行われる。ここで、搬送ロールや圧延ロールに異物が付着している場合や、搬送ロールや圧延ロール自体に欠けが生じている場合などには、疵や汚れなどの表面欠陥が帯状体に周期的に発生することがある。上記のような周期的に発生する表面欠陥（以下、「周期欠陥」とよぶ場合がある。）は、一旦発生すると帯状体上に大量に発生するので、周期欠陥が発生した場合には、帯状体の歩留まりの大幅な低下につながる。よって、上記のような周期欠陥を早期に検出して当該周期欠陥の発生源を特定することは、帯状体の品質管理を行う上で非常に重要である。
【０００３】
このような中、周期欠陥を検出する技術が開発されている。帯状体を撮像した画像の画素値自体の長手方向の自己相関を計算し、相関値に基づいて周期欠陥を検出する技術としては、例えば、特許文献１が挙げられる。また、帯状体を撮像した画像から欠陥を検出し、検出された欠陥の帯状体における長手位置の間隔頻度を計算することによって、周期欠陥を検出する技術としては、例えば、特許文献２が挙げられる。また、周期欠陥が生じうる帯状体における長手方向の間隔を予め定め、帯状体を撮像した画像を予め定めた間隔で同期加算することにより欠陥と背景とのＳ／Ｎ比を向上させることによって、周期欠陥を検出する技術としては、例えば、特許文献３が挙げられる。また、周期欠陥が生じうる帯状体における長手方向の間隔を複数仮定し、帯状体を撮像した画像を仮定した間隔でそれぞれ同期加算した画像の中から輝度分布が最も大きな画像を選択することによって、周期欠陥を検出する技術としては、例えば、特許文献４が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−１５６８４２号公報
【特許文献２】特開平２−７４８５２号公報
【特許文献３】特開平６−３２４００５号公報
【特許文献４】特開２００６−１０５７９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１、図２は、周期欠陥を説明するための説明図である。図１は、帯状体１０が搬送ロール１２より所定の搬送方向（帯状体１０の長手方向に対応）に搬送される場合に生じうる周期欠陥を一例を示す説明図である。また、図２は、図１に示す帯状体１０の表面を撮像装置により撮像した撮像画像の一例を示している。ここで、図２に示すように、撮像画像の幅（図２に示す画像幅）は、撮影対象の帯状体１０の幅よりも大きい。上記は、例えば搬送時に帯状体１０が蛇行した場合であっても、帯状体１０が撮像画像内に含まれるようにするためである。撮像画像の幅は、例えば、帯状体１０の幅に想定される蛇行量を加えた撮影視野幅と、必要とされる撮影分解能とから決定される。
【０００６】
図１に示すように、搬送ロール１２に異物Ａが付着している場合には、異物Ａが帯状体１０に疵（欠陥の一例）を付けることによって、帯状体１０の表面には、例えば搬送ロール１２の円周の長さに相当する長さＬで周期的に発生する周期欠陥Ｂが生じる。よって、図１において発生した周期欠陥Ｂは、例えば図２に示すように、理想的には、帯状体１０の幅方向（短手方向）に同一の位置で、かつ帯状体１０の長手方向に間隔Ｌで撮像画像上に現れることが想定される。
【０００７】
しかしながら、周期欠陥は、図２に示すように、帯状体１０の幅方向に同一の位置で、かつ帯状体１０の長手方向に間隔Ｌで現れることに限られない。図３は、周期欠陥を説明するための説明図であり、帯状体１０の表面を撮像した撮像画像を周期欠陥Ｂに着目して簡略的に表している。ここで、図３では、水平方向が帯状体１０の幅方向に対応し、垂直方向が帯状体１０の搬送方向に対応する場合を示している。
【０００８】
図３に示すように、周期欠陥Ｂは、帯状体１０の幅方向に同一の位置で、かつ帯状体１０の長手方向に間隔Ｌで現れることもあれば（図３（ａ））、幅方向の位置および長手方向の間隔がそれぞれずれることもある（図３（ｂ））。ここで、撮像画像上に現れる周期欠陥Ｂに幅方向の位置のズレが生じる場合としては、例えば、斜行して搬送されている帯状体１０（すなわち、帯状体１０のエッジは、搬送方向に対して傾いている。）に周期欠陥が発生する場合が挙げられる。また、撮像画像上に現れる周期欠陥Ｂに長手方向の間隔のズレが生じる場合としては、例えば、帯状体の厚み変動や張力変動がある帯状体１０に周期欠陥が発生する場合が挙げられる。
【０００９】
上記のように、撮像画像に現れる周期欠陥Ｂには、帯状体１０の斜行や帯状体１０の厚み変動などの影響によって、帯状体１０の幅方向の位置および／または帯状体１０の長手方向の間隔Ｌにズレ（以下、総称して「位置ズレ」とよぶ場合がある。）が生じる場合がある。したがって、帯状体１０を撮像した撮像画像に基づいて帯状体１０に発生した周期欠陥Ｂを検出するためには、上記位置ズレを考慮する必要がある。
【００１０】
また、帯状体１０が、例えば鉄鋼業の圧延鋼板製造ラインで製造された鋼板である場合には、品質をより向上させるために、軽微な周期欠陥（例えば、撮像画像上での輝度変化が小さい周期欠陥や、輝度変化の面積が小さな周期欠陥）をより確実に検出して不良な帯状体１０の流出を防止する必要がある。
【００１１】
ここで、特許文献１に記載の、帯状体を撮像した画像の画素値自体の長手方向の自己相関を計算し、相関値に基づいて周期欠陥を検出する従来の技術（以下、「従来の技術１」という。）を用いる場合、撮像画像に含まれる周期欠陥が軽微な欠陥であるときには、軽微な周期欠陥は輝度値の変換が小さいために地合に負けて有意な相関を出すことができない。したがって、従来の技術１を用いたとしても、周期欠陥を検出できない恐れがある。
【００１２】
また、特許文献２に記載の、帯状体を撮像した画像から欠陥を検出し、検出された欠陥の帯状体における長手位置の間隔頻度を計算することによって、周期欠陥を検出する従来の技術（以下、「従来の技術２」という。）を用いたとしても、従来の技術１と同様に、周期欠陥が軽微であるときには、周期欠陥１つ１つを検出できない。よって、従来の技術２では欠陥の間隔を計算することができない場合があるので、従来の技術２を用いたとしても周期欠陥を検出できない恐れがある。
【００１３】
また、特許文献３に記載の、帯状体を撮像した画像を予め定めた間隔で同期加算することにより欠陥と背景とのＳ／Ｎ比を向上させることによって周期欠陥を検出する従来の技術（以下、「従来の技術３」という。）と、特許文献４に記載の、帯状体を撮像した画像を仮定した間隔でそれぞれ同期加算した画像の中から輝度分布が最も大きな画像を選択することによって周期欠陥を検出する従来の技術（以下、「従来の技術４」という。）とを用いる場合には、図２や図３（ａ）に示す理想的な周期欠陥を検出できる可能性はある。
【００１４】
しかしながら、従来の技術３および従来の技術４は、周期欠陥が、帯状体の幅方向には（欠陥の大きさに比べてほぼ）同じ位置、帯状体の長手方向には（欠陥の大きさに比べてほぼ）一定間隔で出現するという仮定に基づいているので、例えば図３（ｂ）に示すように周期欠陥に位置ズレが生じた場合には、周期欠陥を検出することができない。また、従来の技術３および従来の技術４における上記仮定は、帯状体が例えば鉄鋼業の圧延鋼板製造ラインで製造された鋼板であるとき、圧延現象が非定常状態（すなわち、板厚変動がある場合や、張力変動がある場合など）である場合（圧延工程でのコイルの先端や尾端部分など）には、特に成立しない。また、上記仮定が成立しない場合には、同期加算しても欠陥が重ならないのでＳ／Ｎが向上しない（逆に劣化する）。また、帯状体１０の長手方向の間隔が異なる複数の周期欠陥が混在している場合には、これらの周期欠陥の全てを検出できない恐れがある。したがって、従来の技術３と従来の技術４とを用いたとしても、周期欠陥を検出できるとは限らない。
【００１５】
上記のように、従来の技術１〜従来の技術４（以下、総称して「従来の技術」という。）を用いたとしても、帯状体に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上は、望むべくもない。
【００１６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることが可能な、新規かつ改良された周期欠陥検出装置、周期欠陥検出方法、およびプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、上記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出装置であって、上記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する上記撮像画像の位置を決定し、決定された上記位置ごとに複数の上記追跡点を設定する追跡点設定部と、上記追跡点設定部において設定された上記追跡点について、上記帯状体の長手方向における上記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、上記帯状体の短手方向に生じうる上記周期欠陥の推定最大ズレ量、および上記帯状体の長手方向に生じうる上記周期欠陥の上記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、上記追跡点設定部において設定された上記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動部と、移動前の上記追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む上記第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価部と、上記追跡点評価部が算出した上記評価値に基づいて、上記周期欠陥が含まれる上記第２領域を検出する欠陥検出部とを備え、上記追跡点設定部は、上記追跡点評価部が追跡点ごとの評価値を算出すると、上記評価値に対応する個数分移動後の追跡点を複数複製して、追跡点を再設定し、上記追跡点移動部は、上記追跡点設定部において再設定された上記追跡点をそれぞれ移動させ、上記追跡点評価部は、再設定された上記追跡点の評価値を算出し、上記欠陥検出部は、上記追跡点設定部、上記追跡点移動部、および上記追跡点評価部にける一連の処理が予め規定された回数繰り返された場合に、上記評価値に基づく検出を行う周期欠陥検出装置が提供される。
【００１８】
かかる構成により、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【００１９】
また、上記追跡点設定部は、上記追跡点評価部が算出した追跡点ごとの上記評価値の総和と、各追跡点ごとの上記評価値とに基づいて、上記追跡点評価部が評価値を算出した移動後の追跡点それぞれを、上記評価値の総和および各追跡点における上記評価値に応じた数複製してもよい。
【００２０】
また、上記追跡点設定部は、上記追跡点評価部が算出した各追跡点ごとの上記評価値と、追跡点の複製を制限するための第１の閾値とを比較し、上記評価値が第１の閾値以下の追跡点を複製しなくてもよい。
【００２１】
また、上記追跡点設定部は、上記追跡点評価部が算出した各追跡点ごとの上記評価値と、複製される追跡点の数を制限するための第２の閾値とを比較し、上記評価値が第２の閾値以上の追跡点の複製数を、予め規定された上限数としてもよい。
【００２２】
また、上記追跡点設定部は、上記初期設定において、上記撮像画像に設定した格子の交点に上記追跡点を設定し、設定された上記格子に囲まれた領域それぞれの大きさは、上記第１領域の大きさであってもよい。
【００２３】
また、上記追跡点設定部は、上記格子の交点に設定された追跡点を含む上記第１領域と同一の大きさの領域内から輝度が最大の画素を検出し、検出された上記画素が上記領域の中心位置となるように設定された追跡点の位置を移動させてもよい。
【００２４】
また、上記追跡点設定部は、上記格子の交点に設定された追跡点を含む上記第１領域と同一の大きさの領域内から輝度が最小の画素を検出し、検出された上記画素が上記領域の中心位置となるように設定された追跡点の位置を移動させてもよい。
【００２５】
また、上記追跡点評価部は、上記評価値の算出対象の追跡点への移動元となった追跡点に対応する予め規定された大きさの領域の画像を、上記第１領域の画像としてもよい。
【００２６】
また、上記追跡点評価部は、上記初期設定された追跡点に対応する予め規定された大きさの領域の画像を、上記第１領域の画像としてもよい。
【００２７】
上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、上記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出方法であって、上記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する上記撮像画像の位置を決定し、決定された上記位置ごとに複数の上記追跡点を設定する追跡点設定ステップと、上記追跡点が設定された場合に、設定された上記追跡点について、上記帯状体の長手方向における上記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、上記帯状体の短手方向に生じうる上記周期欠陥の推定最大ズレ量、および上記帯状体の長手方向に生じうる上記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、設定された上記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動ステップと、移動前の上記追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む上記第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価ステップと、上記追跡点評価ステップにおいて追跡点ごとの評価値が算出されると、上記評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、上記追跡点を再設定する追跡点再設定ステップと、予め規定された回数だけ上記追跡点再設定ステップと、上記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づく上記追跡点移動ステップと、上記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づき上記追跡点移動ステップにおいて移動された追跡点を移動後の追跡点とする上記追跡点評価ステップとが行われた場合に、上記追跡点評価ステップにおいて算出された上記評価値に基づいて、上記周期欠陥が含まれる上記第２領域を検出する欠陥検出ステップとを有し、上記追跡点移動ステップでは、上記追跡点設定ステップにおいて設定された上記追跡点または上記追跡点再設定ステップにおいて再設定された上記追跡点が移動される周期欠陥検出方法が提供される。
【００２８】
かかる方法を用いることにより、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【００２９】
上記目的を達成するために、本発明の第３の観点によれば、搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、上記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出装置に用いることが可能なプログラムであって、上記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する上記撮像画像の位置を決定し、決定された上記位置ごとに複数の上記追跡点を設定する追跡点設定ステップ、上記追跡点が設定された場合に、設定された上記追跡点について、上記帯状体の長手方向における上記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、上記帯状体の短手方向に生じうる上記周期欠陥の推定最大ズレ量、および上記帯状体の長手方向に生じうる上記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、設定された上記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動ステップ、移動前の上記追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む上記第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価ステップ、上記追跡点評価ステップにおいて追跡点ごとの評価値が算出されると、上記評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、上記追跡点を再設定する追跡点再設定ステップ、予め規定された回数だけ上記追跡点再設定ステップと、上記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づく上記追跡点移動ステップと、上記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づき上記追跡点移動ステップにおいて移動された追跡点を移動後の追跡点とする上記追跡点評価ステップとが行われた場合に、上記追跡点評価ステップにおいて算出された上記評価値に基づいて、上記周期欠陥が含まれる上記第２領域を検出する欠陥検出ステップをコンピュータに実行させ、上記追跡点移動ステップでは、上記追跡点設定ステップにおいて設定された上記追跡点または上記追跡点再設定ステップにおいて再設定された上記追跡点が移動されるプログラムが提供される。
【００３０】
かかるプログラムを用いることにより、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】周期欠陥を説明するための説明図である。
【図２】周期欠陥を説明するための説明図である。
【図３】周期欠陥を説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法における仮定を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法の概要を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法の概要を説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点設定処理を説明するための説明図である。
【図８】本発明の実施形態に係る追跡点設定処理において設定される追跡点および領域を説明するための説明図である。
【図９】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点移動処理を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点再設定処理を説明するための説明図であり、撮像画像の一部を簡略的に示している。
【図１１】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点設定処理の他の例を説明するための説明図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点設定処理の他の例を説明するための説明図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における評価値算出処理の他の例を説明するための説明図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置を有する周期欠陥検出システムの一例を示す説明図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置の構成の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３４】
（本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法）
本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置（以下、「周期欠陥検出装置１００」とよぶ場合がある。）の構成について説明する前に、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法について説明する。
【００３５】
以下では、周期欠陥検出装置１００が、所定の搬送方向に搬送される帯状体（以下、「帯状体１０」とよぶ場合がある。）が撮像された撮像画像に基づいて、帯状体１０の表面に生じうる周期欠陥を検出するものとして説明する。
【００３６】
また、以下では、周期欠陥検出装置１００が処理する撮像画像がモノクロの画像であり、周期欠陥検出装置１００が、画素値として輝度値を用いる場合を例に挙げて説明する。なお、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００が処理する撮像画像は、モノクロの画像に限られず、カラーの画像であってもよい。
【００３７】
ここで、本発明の実施形態に係る撮像画像とは、例えば、ラインカメラなどのように帯状体をその搬送方向とは直交する１次元方向に撮像する撮像装置における撮像結果を示す画像である。より具体的には、本発明の実施形態では、例えば撮像装置がラインカメラである場合、帯状体が一定距離搬送されるごとに撮像が行われ、その撮像結果を搬送方向に並べることで１つの撮像画像とする。以下では、撮像画像における水平方向が帯状体１０の幅方向に対応し、垂直方向が帯状体１０の搬送方向に対応するものとして説明する。
【００３８】
また、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００が検出する欠陥としては、例えば、帯状体１０に付着したごみや、帯状体１０に付着した油よごれ、帯状体１０の疵などが挙げられる。
【００３９】
図３を参照して示したように、周期欠陥は、帯状体１０の幅方向の位置および／または帯状体１０の長手方向の間隔に位置ズレが生じる場合がある。また、周期欠陥は、例えば図１に示す異物Ａによる周期的な疵のように、発生する要因が同一であることから、撮像画像における特徴（例えば、撮像画像上での輝度変化や、輝度変化が生じている面積など）も類似することが想定される。
【００４０】
そこで、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では、周期欠陥の特性として、例えば下記の仮定をおく。
（ｉ）周期を前後する周期欠陥の、帯状体１０における幅方向位置のズレ量の上下限を予め設定できる
（ｉｉ）周期を前後する周期欠陥の、帯状体１０における長手方向間隔の上下限を予め設定できる
（ｉｉｉ）同一の要因による欠陥同士は、撮像画像上で類似する
【００４１】
図４は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法における仮定を説明するための説明図である。ここで、図４は、図３と同様に、帯状体１０の表面を撮像した撮像画像を周期欠陥Ｂ１および周期欠陥Ｂ２に着目して簡略的に表している。
【００４２】
本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では、幅方向位置のズレ量Ｄ（帯状体１０の短手方向に生じうる周期欠陥の推定ズレ量）として、「−ＳｅＭ≦Ｄ≦ＴｅＭ」（Ｍは、１以上の整数である。Ｍは、後述する周期のステップ数を表す。）を設定する（上記（ｉ）の仮定）。ここで、“−ＳｅＭ”は、ズレ量Ｄの下限値であり、“ＴｅＭ”は、ズレ量Ｄの上限値である。
【００４３】
また、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では、長手方向間隔Ｌ（帯状体１０の長手方向に生じうる周期欠陥の推定ズレ量）として、「ＬＭ−ＵｅＭ≦Ｌ≦ＬＭ＋ＶｅＭ」を設定する（上記（ｉｉ）の仮定）。ここで、“ＬＭ”は、周期欠陥における長手方向間隔Ｌの基準値であり、過去に発生した周期欠陥の間隔の平均値、あるいは欠陥の原因となるロールの周囲長、すなわち、推定される周期欠陥の間隔の平均値である。“−ＵｅＭ”は、長手方向間隔Ｌの下限値を規定する値であり、“ＶｅＭ”は、長手方向間隔Ｌの上限値を規定する値である。
【００４４】
また、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では、画像が類似している欠陥Ｂ１と欠陥Ｂ２とを、同一の要因により発生した欠陥と捉える（上記（ｉｉｉ）の仮定）。
【００４５】
本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の仮定を用いて、例えば以下のように周期欠陥を追跡することによって、幅方向位置のズレや長手方向間隔の変動があった場合にも周期欠陥を検出する。
【００４６】
［周期欠陥検出方法の概要］
以下では、周期欠陥検出装置１００が、周期欠陥検出方法に係る処理を行うものとして説明する。図５、図６は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法の概要を説明するための説明図である。図５、図６を適宜参照して、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法の概要を説明する。
【００４７】
（Ｉ）初期位置〜１周期目の処理（図５）
周期欠陥検出装置１００は、撮像画像上に追跡点ＣＰの初期位置を決定する（図５（ａ））。また、周期欠陥検出装置１００は、追跡点を含む所定の大きさの領域Ｒを設定し、設定した領域Ｒと当該追跡点とを対応付ける。周期欠陥検出装置１００は、設定した領域Ｒを含む画像を、「参照画像」とする。ここで、本発明の実施形態に係る領域Ｒとしては、例えば、追跡点を左上頂点とする３２×３２画素の領域が挙げられるが、上記に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る領域Ｒは、発生が想定される欠陥の大きさに対応する大きさの領域とすることができ、また、周期欠陥検出装置１００のユーザが適宜設定することもできる。
【００４８】
追跡点および当該追跡点に対応する領域Ｒが設定されると、周期欠陥検出装置１００は、長手方向間隔Ｌの基準値Ｌ１、長手方向のズレ量Ｕｅ１、Ｖｅ１、幅方向位置のズレ量Ｓｅ１、Ｔｅ１に基づいて、１周期後の周期欠陥が存在しうる領域である予測領域ＰｒｅＲを決定する（図５（ｂ））。ここで、図５では、周期欠陥検出装置１００が、設定した領域Ｒの中心位置を基準として予測領域ＰｒｅＲを決定した例を示しているが、周期欠陥検出装置１００における予測領域ＰｒｅＲの決定方法は、上記に限られない。例えば、周期欠陥検出装置１００は、決定した追跡点の位置を基準として、予測領域ＰｒｅＲを決定することもできる。
【００４９】
予測領域ＰｒｅＲが決定されると、周期欠陥検出装置１００は、予測領域ＰｒｅＲ内で、参照画像と類似する画像を探索する（テンプレートマッチングによる。）。
【００５０】
上記テンプレートマッチングによって参照画像と類似する画像が検出された場合には、周期欠陥検出装置１００は、後述する（ＩＩ）の処理を行う。また、上記テンプレートマッチングによって参照画像と類似する画像が検出されない場合には、周期欠陥検出装置１００は、当該追跡点を用いることによって周期欠陥が検出されなかったものとして、当該追跡点を用いた処理を終了する。
【００５１】
（ＩＩ）１周期目〜２周期目の処理（図６）
上記テンプレートマッチングによって参照画像と類似する画像が検出された場合には、周期欠陥検出装置１００は、当該類似する画像が示す領域を新たに領域Ｒとして、その領域Ｒに基づいて、新たな追跡点ＣＰを設定する（図６（ａ））。図６（ａ）では、領域Ｒの左上頂点の位置を新たな追跡点ＣＰとして設定した例を示している。また、周期欠陥検出装置１００は、例えば参照画像と類似する画像を新たな参照画像とするが、周期欠陥検出装置１００が処理に用いる参照画像は、上記に限られない。例えば、周期欠陥検出装置１００は、初期位置の参照画像を用いて２周期目以降の処理を行うこともできる。
【００５２】
新たな追跡点ＣＰが設定されると、周期欠陥検出装置１００は、初期位置〜１周期目での類似画像検索で検出された類似画像との距離を基準間隔Ｌ２とし、長手方向のズレ量Ｕｅ２、Ｖｅ２、幅方向位置のズレ量Ｓｅ２、Ｔｅ２に基づいて、２周期後の周期欠陥が存在しるうる領域である予測領域ＰｒｅＲを決定する（図６（ｂ））。
【００５３】
ここで、図６（ｂ）では、幅方向位置のズレ量Ｄの下限値を規定する“−Ｓｅ２”が−Ｓｅ２＞−Ｓｅ１であり、幅方向位置のズレ量Ｄの上限値を規定する“Ｔｅ２”がＴｅ２＜Ｔｅ１である例を示しているが、上記に限られない。例えば、“−Ｓｅ２”と“−Ｓｅ１”、および“Ｔｅ２”と“Ｔｅ１”は、それぞれ等しくてもよい。また、同様に、図６（ｂ）では、長手方向間隔Ｌの下限値を規定する値“−Ｕｅ２”が−Ｕｅ２＞−Ｕｅ１であり、長手方向間隔Ｌの上限値を規定する値“Ｖｅ２”がＶｅ２＜Ｖｅ１である例を示しているが、上記に限られない。
【００５４】
予測領域ＰｒｅＲが決定されると、周期欠陥検出装置１００は、１周期目と同様に、予測領域ＰｒｅＲ内で、参照画像と類似する画像を探索する。
【００５５】
（ＩＩＩ）３周期目以降の処理
周期欠陥検出装置１００は、上記（ＩＩ）と同様の処理を所定の周期繰り返す。そして、周期欠陥検出装置１００は、所定の周期後に参照画像と類似する画像が検出された場合には、検出された当該画像に対応する領域を、周期欠陥が含まれる領域として検出する。ここで、上記所定の周期としては、例えば４周期が挙げられる。
【００５６】
周期欠陥検出装置１００は、例えば、上記（Ｉ）の処理〜（ＩＩＩ）の処理を行うことによって、撮像画像に基づいて周期欠陥が含まれる領域を検出する。
【００５７】
ここで、実際には、図５（ａ）に示すような、「欠陥のある初期位置」を一意に特定できるとは限らない。そこで、周期欠陥検出装置１００は、撮像画像上に複数の追跡点を設定し、設定した複数の追跡点それぞれについて、上記（Ｉ）の処理〜（ＩＩＩ）の処理を行うことによって、撮像画像に基づいて周期欠陥が含まれる領域を検出する。
【００５８】
また、周期欠陥検出装置１００は、周期欠陥の追跡の効率や精度を高めるために、上記のように、ある追跡点を用いた処理途中で参照画像と類似する画像がない場合には、当該追跡点を用いた処理を終了する。また、その一方で、ある追跡点を用いた処理途中で参照画像と類似する画像が見つかった場合には、例えば当該追跡点を用いた以降の周期欠陥の追跡をより密に行う。
【００５９】
以下、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理について、より具体的に説明する。
【００６０】
［周期欠陥検出方法に係る処理の一例］
周期欠陥検出装置１００は、例えば、上記（１）の処理〜（５）の処理を行うことによって、帯状体１０に発生しうる周期欠陥を検出する。
【００６１】
（１）追跡点設定処理
周期欠陥検出装置１００は、周期欠陥を検出するための追跡点を初期設定する撮像画像の位置（初期設定位置）を決定し、決定された位置ごとに複数の追跡点を設定する。
【００６２】
図７は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点設定処理を説明するための説明図であり、撮像画像の一例を示している。ここで、図７に示す“Ｌｍａｘ”は、想定最大欠陥間隔を示している。ここで、想定最大欠陥間隔Ｌｍａｘとしては、例えば、帯状体１０における周期欠陥の最大間隔が“２３００［ｍｍ］”、撮像画像の画素分解能が“０．５［ｍｍ］／画素”の場合、４６００画素が挙げられる。
【００６３】
周期欠陥検出装置１００は、図７に示すように、帯状体幅範囲×想定最大欠陥間隔の領域内に、所定の大きさ（例えば３２×３２画素）のグリッド（格子）を設定し、グリッドの各交点を追跡点の初期設定位置として決定する。そして、周期欠陥検出装置１００は、各初期設定位置に複数の追跡点を設定する。ここで、周期欠陥検出装置１００は、例えば、１つの初期設定位置に５００点程度の追跡点を設定するが、周期欠陥検出装置１００が設定する追跡点の数は、上記に限られない。
【００６４】
また、周期欠陥検出装置１００は、設定した追跡点ごとに、各追跡点を含む領域を設定する。
【００６５】
図８は、本発明の実施形態に係る追跡点設定処理において設定される追跡点および領域を説明するための説明図である。ここで、図８は、図７に示すグリッドの一部を示している。
【００６６】
周期欠陥検出装置１００は、図８に示すように、グリッドの交点に追跡点ＣＰ１を設定し、追跡点ＣＰ１を左上頂点とする設定されたグリッドに囲まれた領域（例えば３２×３２画素の大きさの領域）を、追跡点ＣＰ１に対応する領域Ｒ１とする。ここで、撮像画像における領域Ｒ１に対応する画像は、上記参照画像に相当する。以下では、本発明の実施形態に係る参照画像に対応する領域を、「第１領域」とよぶ場合がある。
【００６７】
また、本発明の実施形態に係る追跡点は、例えば、下記の属性を有する。ここで、“ｉ”は、１≦ｉ≦Ｎ（Ｎは、総追跡点数）であり、座標（Ｘｉ，Ｙｉ）の初期値および１周期前の座標（Ｘ’ｉ，Ｙ’ｉ）の初期値は、初期位置の座標である。また、重みＷｉの初期値は、１／Ｎである。また、本発明の実施形態に係る重みＷｉは、後述する評価値算出処理において算出される評価値に該当する。
・座標（Ｘｉ，Ｙｉ）
・１周期前の座標（Ｘ’ｉ，Ｙ’ｉ）
・重みＷｉ
【００６８】
周期欠陥検出装置１００は、（１）の処理において、例えば上記のように、初期設定位置を決定し、決定された位置ごとに複数の追跡点を設定する。
【００６９】
（２）追跡点移動処理
上記（１）の処理（追跡点設定処理）において追跡点が設定されると、周期欠陥検出装置１００は、各追跡点をそれぞれ移動させる。
【００７０】
図９は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点移動処理を説明するための説明図であり、撮像画像の一部を簡略的に示している。図９の追跡点ＣＰ１および追跡点ＣＰ１’に示すように、周期欠陥検出装置１００は、追跡点それぞれを移動量（ｄｘ，ｄｙ）分移動させる。以下では、図９に示す移動のステップを、「周期ステップ」とよぶ場合がある。
【００７１】
より具体的には、周期欠陥検出装置１００は、例えば下記の数式１、数式２に示すように乱数を用いて移動量を決定する。そして、周期欠陥検出装置１００は、決定した移動量に基づいて、例えば下記の数式３、数式４により各追跡点を移動させる。また、周期欠陥検出装置１００は、移動に際して、移動前の追跡点の座標（Ｘｉ，Ｙｉ）を、座標（Ｘ’ｉ，Ｙ’ｉ）＝（Ｘｉ，Ｙｉ）として記憶することができる。
【００７２】
ここで、数式１、数式２における“Ｎ（ｍ，ｓ２）”（添字は省略）は、平均ｍ、分散ｓ２の正規分布（ガウス分布）乱数である。また、数式１、数式２における“ｍｘ，ｊ”、“ｓｘ，ｊ２”、“ｍｙ，ｊ”、“ｓｙ，ｊ２”は、変動量に関する先見知識に基づいて予め決定する。なお、“ｍｘ，ｊ”および“ｍｙ，ｊ”は、通常０（ゼロ）となる。また、“ｓｙ，ｊ２”については、例えば“ｓｙ，１２”、“ｓｙ，２２”、…を“ｓｙ，０２”より小さく設定する。上記は、数式２に示す“Ｌ0，ｊ”の値が、理想的な周期欠陥における長手方向の間隔に必ずしも近似しているとは限らないためである。
【００７３】
また、数式１、数式２に示す添字ｊは、周期ステップを表しており、例えば、初期位置から１周期目への移動はｊ＝０であり、２周期目への移動はｊ＝１である。また、数式２に示す“Ｌ0，ｊ”は、周期ステップｊにおける長手方向の基準間隔である。Ｌ0，0は、基準間隔であり、Ｌ0，１は、周期ステップｊと周期ステップｊ−１との間における長手方向の移動量である。
【００７４】
ｄｘ＝Ｎ（ｍｘ，ｊ，ｓｘ，ｊ２）
・・・（数式１）
【００７５】
ｄｙ＝Ｌ0，ｊ＋Ｎ（ｍｙ，ｊ，ｓｙ，ｊ２）
・・・（数式２）
【００７６】
Ｘｉ＝Ｘｉ＋ｄｘ
・・・（数式３）
【００７７】
Ｙｉ＝Ｙｉ＋ｄｙ
・・・（数式４）
【００７８】
周期欠陥検出装置１００は、（２）の処理において、例えば上記数式１〜数式４の演算を追跡点ごとに行うことによって、各追跡点を追跡点ごとに移動させる。（２）の処理を行うことによって、周期欠陥検出装置１００は、数式１、数式２により設定される予測領域ＰｒｅＲ内に各追跡点を移動させることができる。
【００７９】
（３）評価値算出処理
上記（２）の処理において各追跡点が移動されると、周期欠陥検出装置１００は、移動前の追跡点を含む所定の大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する。ここで、上記第１領域の画像としては、例えば図９の領域Ｒ０に対応する画像のように、１周期ステップ前の追跡点に対応する領域の画像が挙げられる。また、上記第２領域の画像としては、例えば図９の領域Ｒ１に対応する画像のように、現周期ステップの追跡点に対応する領域の画像が挙げられる。以下では、評価値の算出対象の追跡点である現周期ステップの追跡点に対応する領域を、「第２領域」とよぶ場合がある。
【００８０】
より具体的には、周期欠陥検出装置１００は、例えば下記の数式５により類似度として正規化相関係数を算出することによって、重みＷｉを算出する。ここで、数式５に示す“ｕ”は、第１領域に対応する画像の画素ベクトルを示しており、“ｖ”は、第２領域に対応する画像の画素ベクトルを示している。また、数式５に示す“（Ｕ，Ｖ）”は、ＵとＶとの内積を示しており、“｜Ｕ｜”および“｜Ｖ｜”はそれぞれベクトルのノルムを示している。
【００８１】
【数１】
・・・（数式５）
【００８２】
周期欠陥検出装置１００は、（３）の処理において、例えば上記数式５の演算を追跡点ごとに行うことによって、各追跡点の評価値（重みＷｉ）を算出することができる。
【００８３】
（４）追跡点再設定処理
上記（３）の処理（評価値算出処理）において追跡点ごとの評価値が算出されると、周期欠陥検出装置１００は、評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、追跡点を再設定する。そして、周期欠陥検出装置１００は、再設定された追跡点に基づいて、上記（２）の処理（追跡点移動処理）と上記（３）の処理（評価値算出処理）を行う。ここで、周期欠陥検出装置１００は、上記（３）の処理（評価値算出処理）が所定の回数行われるまで、（１）から（４）の処理を繰り返し行う。
【００８４】
図１０は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点再設定処理を説明するための説明図であり、撮像画像の一部を簡略的に示している。図１０（ａ）は、複製前の追跡点の一例を示しており、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す追跡点が複製された場合の一例を示している。
【００８５】
周期欠陥検出装置１００は、例えば下記の数式６に示すように、上記（３）の処理（評価値算出処理）において算出された追跡点それぞれの重みＷｉの総和を算出する。そして、周期欠陥検出装置１００は、例えば下記の数式６に示すように、追跡点ごとの複製個数を決定し、決定された数だけ追跡点を複製して設定する。ここで、複製された追跡点の座標は、複製元の追跡点の座標の値とする。
【００８６】
Ｗｓｕｍ＝ΣＷｉ
・・・（数式６）
【００８７】
複製個数＝[Ｗｉ／Ｗｓｕｍ×Ｎ] （[・]はガウス記号であり、引数を超えない最大の整数を表す。）
・・・（数式７）
【００８８】
ここで、数式７より、重みＷｉが大きい（すなわち、画像の類似度が高い）追跡点ほど、複製個数が多くなる。また、数式７より、重みＷｉがある程度小さくなると、複製個数は０（ゼロ）となる。よって、周期ステップ前後で第１領域の画像と第２領域の画像とが類似しており、周期欠陥の追跡が成功する見込みが高い追跡点は、より多く複製され、次の周期ステップにおける乱数による移動（上記（２）の処理）によって、追跡がより密に継続される。また、逆に、周期欠陥の追跡が成功する見込みが低い追跡点は、次第に追跡の密度が疎になり、最終的には当該追跡点に基づく処理が終了する。
【００８９】
周期欠陥検出装置１００は、（４）の処理において、例えば上記数式６、数式７の演算を追跡点ごとに行って追跡点を重みＷｉに応じて複製することにより、追跡点を再設定することができる。
【００９０】
（５）周期欠陥検出処理
上記（４）の処理（追跡点再設定処理）において所定の回数追跡点の再設定が行われた場合、周期欠陥検出装置１００は、再設定された追跡点に基づいて算出された評価値に基づいて、周期欠陥が含まれる第２領域を選択的に検出する。より具体的には、周期欠陥検出装置１００は、例えば、上記（３）の処理（評価値算出処理）において算出された追跡点ごとの評価値と、所定の閾値とを比較し、当該閾値以上（または、閾値より大きい。）の追跡点に対応する領域を、周期欠陥を含む領域として検出する。ここで、上記閾値としては、例えば０．８などが挙げられる。
【００９１】
周期欠陥検出装置１００は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理として、例えば上記（１）の処理（追跡点設定処理）〜上記（５）の処理（周期欠陥検出処理）を行うことによって、周期欠陥を検出する。ここで、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法は、周期欠陥に位置ズレが生じる可能性があることが仮定されているので、たとえ帯状体１０に発生した周期欠陥に位置ズレが生じたとしても、当該周期欠陥を検出することが可能である。また、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法は、第１の領域の画像と第２の領域の画像とを比較するテンプレートマッチングによって、周期欠陥を検出するので、たとえ撮像画像に含まれる周期欠陥が軽微な欠陥であったとしても、撮像画像上で欠陥が類似していれば当該欠陥を検出することができる。
【００９２】
したがって、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法を用いることによって、従来の技術を用いる場合よりもより精度が高く周期欠陥を検出することが可能であり、帯状体１０の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【００９３】
［本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理の他の例］
なお、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理は、上述した（１）の処理〜（５）の処理に限られない。次に、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理の他の例について説明する。
【００９４】
（Ａ）追跡点設定処理の他の例
図１１、図１２それぞれは、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における追跡点設定処理の他の例を説明するための説明図である。
【００９５】
上記では、周期欠陥検出装置１００が、所定の大きさのグリッドの交点を追跡点の初期設定位置として決定する例を示したが、周期欠陥検出装置１００における追跡点の設定方法は、上記に限られない。
【００９６】
例えば、周期欠陥検出装置１００は、一様乱数などを用いて、例えば図１１に示すように、追跡点をランダムに設定することができる。
【００９７】
また、周期欠陥検出装置１００は、周期欠陥が発生する可能性の高い位置が先見知識として分かっている場合には、当該位置に対して密に追跡点の初期設定値を設定することもできる。上記の場合には、欠陥の追跡効率を上げることができるので、追跡点の総数を少なくしてたとしても、所定の大きさのグリッドの交点を追跡点の初期設定位置として決定する場合と同様の結果を得ることができる。
【００９８】
また、周期欠陥検出装置１００は、図１２（ａ）に示すように、追跡点をグリッドの交点上に一旦設定する。そして、周期欠陥が撮影画像に白く（あるいは黒く）映るとわかっている場合、周期欠陥検出装置１００は、上記追跡点に対応する領域（第１領域と同一の大きさの領域）の中から輝度が最大（あるいは最小）の画素を検出し、図１２（ｂ）に示すように、検出された上記画素が領域の中心位置となるように設定された追跡点の位置を移動させることもできる。上記によって、周期欠陥検出装置１００は、欠陥が複数の追跡点に対応する領域に跨ることを低減することが可能となるので、周期欠陥の追跡の精度を向上させることができる。
【００９９】
（Ｂ）追跡点移動処理の他の例
上記では、周期欠陥検出装置１００が、追跡点の移動時に正規分布乱数を用いたが、一様乱数などの他の乱数を用いることもできる。また、周期欠陥検出装置１００は、例えば、分布中心に周期欠陥が現れる確立が高い場合には正規分布乱数を用い、分布のどこに周期欠陥が現れるか分からない未知の場合には、一様乱数を用いるなど、複数の分布を使い分けることもできる。
【０１００】
（Ｃ）評価値算出処理の他の例
（Ｃ−１）
上記では、周期欠陥検出装置１００が、追跡点の移動後の第２領域の画像と、当該追跡点への直接的な移動元となった追跡点（移動前の追跡点）に対応する第１領域の画像とを比較することによって、類似度を算出することを示したが、周期欠陥検出装置１００における類似度の算出方法は、上記に限られない。
【０１０１】
図１３は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理における評価値算出処理の他の例を説明するための説明図である。ここで、図１３（ａ）は、初期位置を示している。また、図１３（ｂ）は１周期目、図１３（ｃ）は２周期目をそれぞれ示している。
【０１０２】
例えば、周期欠陥検出装置１００は、図１３に示すように、追跡点の移動後の第２領域の画像の比較対象として、当該追跡点への間接的な移動元となった初期設定された追跡点に対応する領域Ｒ０の画像を常に用いて類似度を算出することもできる（図１３のＣｏｍｐ１、Ｃｏｍｐ２）。上記の場合には、数式５により計算する類似度の一方の画像が固定されることになるため、正規化相関関数の計算の一部を予め計算してキャッシュしておくことができる。したがって、上記の場合には、（３）の処理（評価値算出処理）における計算負荷を低減することができる。
【０１０３】
（Ｃ−２）
上記では、周期欠陥検出装置１００が、数式５に示すように画像の類似度として正規化相関関数を用いたが、上記に限らず、例えば下記の数式８に示す画素同士の差の絶対値の総和（ＳＡＤ：sum of absolute difference）を用いてもよい。ＳＡＤを用いる場合には、正規化相関関数を用いる場合よりも計算精度は落ちるが、計算負荷は格段に小さいため、より多くの追跡点を設定して周期欠陥の追跡を行うことができる。
【０１０４】
ＳＡＤ＝Σ｜ｕｉ−ｖｉ｜
・・・（数式８）
【０１０５】
（Ｄ）追跡点再設定処理の他の例
（Ｄ−１）
上記では、周期欠陥検出装置１００が、数式７に示すように上記（３）の処理（評価値算出処理）において算出された重みＷｉに比例して複製個数を決定したが、周期欠陥検出装置１００における追跡点の複数個数の決定方法は、上記に限られない。例えば、周期欠陥検出装置１００は、算出された重みＷｉ（評価値）と、追跡点の複製を制限するための第１の閾値とを比較し、重みＷｉが第１の閾値以下（または、第１の閾値よりも小さい。）の追跡点を複製しない（すなわち、複製個数を０（ゼロ）とする）こともできる。上記の方法を用いる場合には、周期欠陥の追跡が行える見込みが低い追跡点による周期欠陥の追跡を中断させることができるので、欠陥の探索効率を向上させることができる。
【０１０６】
（Ｄ−２）
また、追跡点再設定処理において設定する追跡点の総数Ｎは周期ステップを通して不変であるので、数式７に示すように、重みＷｉ（評価値）の大きな追跡点に対して非常に大きな複製個数の複製を行ってしまう場合がある。そこで、周期欠陥検出装置１００は、重みＷｉと、複製される追跡点の数を制限するための第２の閾値とを比較し、重みＷｉが第２の閾値以上（または、第２の閾値よりも大きい。）の追跡点の複製数を、所定の上限数とする。上記の方法を用いる場合には、周期ステップが進むにつれ、周期欠陥の追跡において有望な追跡点が残っている場合は、追跡点の総数が徐々に少なくなっていき、計算量を減らすことができる。
【０１０７】
（Ｅ）その他
上記では、周期欠陥検出装置１００が撮像画像に含まれる帯状体１０全体を一度に処理することを示したが、周期欠陥検出装置１００における処理は、上記に限られない。例えば、周期欠陥検出装置１００は、撮像画像を帯状体１０の幅方向に分割し、各分割単位で本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理を行うことができる。上記の方法を用いる場合には、例えば、長い縦筋などの外乱（長い縦筋は周期無限の周期欠陥と見なされる）が帯状体１０に発生していた場合に全ての追跡点が当該外乱に吸い寄せられることによって、他の周期欠陥の検出のための追跡点が割り振られなくなることを防止することができる。
【０１０８】
（本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置）
次に、上述した本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法を実現することが可能な、周期欠陥検出装置１００の構成例について説明する。
【０１０９】
［周期欠陥検出システムの一例］
周期欠陥検出装置１００の構成について説明する前に、周期欠陥検出装置１００を有する周期欠陥検出システムの一例について説明する。図１４は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００を有する周期欠陥検出システム１０００の一例を示す説明図である。
【０１１０】
ここで、図１４は、周期欠陥検出装置１００が本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る処理を行うことにより帯状体１０の周期欠陥検出を行う周期欠陥検出システム１０００の一例を示している。また、本発明の実施形態に係る帯状体１０としては、例えば、鉄鋼業の圧延鋼板製造ラインで製造された鋼板が挙げられる。
【０１１１】
また、図１４では、周期欠陥検出装置１００として、ＰＣ（Personal Computer）を示しているが、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００は、ＰＣに限られない。
【０１１２】
帯状体１０は、搬送ロール１２ａ、１２ｂによって、搬送方向（図１４に示すＹ方向）に搬送される。また、搬送ロール１２ａ、１２ｂの回転は、ロータリーエンコーダ１４ａ、１４ｂにより検出される。
【０１１３】
また、周期欠陥検出システム１０００は、周期欠陥検出装置１００と、照明装置２００と、撮像装置３００と、表示装置４００とを有する。
【０１１４】
照明装置２００は、帯状体１０を照明する。ここで、照明装置２００は、例えばハロゲンランプなどで構成され、光を発光する発光部（図示せず）と、集光レンズなどの集光部（図示せず）とを有する。照明装置２００は、発光部（図示せず）から出射される光が集光部（図示せず）で線状に集光されることによって、帯状体１０の表面が、帯状体１０の幅方向（図１４に示すＸ方向）で線状に照明される。ここで、図１４では、照明装置２００は、帯状体１０が確実に照明されるように、例えば、帯状体１０だけでなく搬送ロール１２ｂまで照明する例を示している。
【０１１５】
撮像装置３００は、照明装置２００が帯状体１０を照明することによって得られる反射光に基づいて帯状体１０を撮像する。ここで、撮像装置３００は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）や、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの撮像素子を有し、帯状体１０を撮像する。
【０１１６】
周期欠陥検出装置１００と撮像装置３００とは有線（または無線）で接続され、周期欠陥検出装置１００は、撮像装置３００から送信される撮像画像を示す画像信号を受信する。そして、周期欠陥検出装置１００は、受信した画像信号に対して、上述した周期欠陥検出方法に係る処理などの各種処理を行う。また、周期欠陥検出装置１００は、撮像装置３００に撮像命令（例えば撮像パルス）を送信することによって、撮像装置３００が一定距離搬送されたら一回撮像を行うよう制御する。
【０１１７】
表示装置４００は、周期欠陥検出装置１００と接続され、例えば、周期欠陥検出装置１００から送信される画像信号に応じた画像などを表示画面に表示する。ここで、表示装置４００に表示される表示画面としては、例えば、周期欠陥検出装置１００が周期欠陥検出方法に係る処理の処理結果（例えば、周期欠陥が検出されたか否か）などの情報を表示する画面や、周期欠陥検出装置１００のユーザが所望の操作を周期欠陥検出装置１００にさせるための操作画面などが挙げられる。
【０１１８】
周期欠陥検出システム１０００では、例えば図１４に示す構成によって周期欠陥検出装置１００に撮像画像が入力され、表周期欠陥検出装置１００が、撮像画像に基づく周期欠陥検出方法に係る処理を行う。したがって、周期欠陥検出装置１００を有する周期欠陥検出システム１０００は、帯状体１０の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【０１１９】
［周期欠陥検出装置１００の構成例］
次に、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００の構成の一例について説明する。図１５は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００の構成の一例を示す説明図である。ここで、図１５では、図１４に示す撮像装置３００を併せて示している。
【０１２０】
周期欠陥検出装置１００は、記憶部１０２と、追跡点設定部１０４と、追跡点移動部１０６と、追跡点評価部１０８と、欠陥検出部１１０とを備える。
【０１２１】
また、周期欠陥検出装置１００は、例えば、制御部（図示せず）や、ＲＯＭ（Read Only Memory；図示せず）、ＲＡＭ（Random Access Memory；図示せず）、ユーザが操作可能な操作部（図示せず）、各種画面を表示画面に表示する表示部（図示せず）、外部装置と通信を行うための通信部（図示せず）などを備えていてもよい。周期欠陥検出装置１００は、例えば、データの伝送路としてのバス（bus）により上記各構成要素間を接続する。
【０１２２】
ここで、制御部（図示せず）は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）や、各種処理回路などで構成され周期欠陥検出装置１００全体を制御する。また、制御部（図示せず）は、例えば、追跡点設定部１０４、追跡点移動部１０６、追跡点評価部１０８、および欠陥検出部１１０としての役目を果たすこともできる。
【０１２３】
ＲＯＭ（図示せず）は、制御部（図示せず）が使用するプログラムや演算パラメータなどの制御用データを記憶する。ＲＡＭ（図示せず）は、制御部（図示せず）により実行されるプログラムや、上記変数などを一次記憶する。
【０１２４】
操作部（図示せず）としては、例えば、ボタンや、方向キー、あるいは、これらの組み合わせなどが挙げられる。また、表示部（図示せず）としては、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイが挙げられる。また、周期欠陥検出装置１００は、周期欠陥検出装置１００の外部装置としての操作入力デバイス（例えば、キーボードやマウスなど）や、表示装置４００と接続することもできる。
【０１２５】
通信部（図示せず）は、周期欠陥検出装置１００が備える通信手段であり、ネットワークを介して（あるいは、直接的に）、外部装置と無線／有線で通信を行う。ここで、通信部（図示せず）としては、例えば、通信アンテナおよびＲＦ（Radio Frequency）回路や、ＬＡＮ（Local Area Network）端子および送受信回路などが挙げられる。
【０１２６】
記憶部１０２は、周期欠陥検出装置１００が備える記憶手段である。ここで、記憶部１０２としては、例えば、ハードディスク（Hard Disk）などの磁気記録媒体や、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）、フラッシュメモリ（flash memory）などの不揮発性メモリ（nonvolatile memory）が挙げられる。
【０１２７】
また、記憶部１０２は、例えば、撮像装置３００から送信される画像信号に応じた画像データや、アプリケーションなど様々なデータを記憶する。ここで、図１５では、画像データ１３０が記憶部１０２に記憶されている例を示している。
【０１２８】
追跡点設定部１０４は、上記（１）の処理（追跡点設定処理）と、上記（４）の処理（追跡点再設定処理）とを行う役目を果たす。より具体的には、追跡点設定部１０４は、処理対象の撮像画像に対して追跡点の初期設定位置を決定し、決定された位置ごとに複数の追跡点を設定する。
【０１２９】
また、追跡点設定部１０４は、追跡点評価部１０８において追跡点ごとの評価値が算出されると、算出された評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、追跡点を再設定する。追跡点設定部１０４は、所定の回数再設定が行われると、欠陥検出部１１０に所定の回数再設定が行われた旨を伝達する。ここで、上記所定の回数は、例えば３回（すなわち、４周期目の追跡点の評価値が追跡評価部１０８にて算出される。）など予め規定された回数が挙げられるが、上記に限られない。例えば、上記所定の回数は、ユーザが適宜設定可能であってもよい。
【０１３０】
追跡点移動部１０６は、上記（２）の処理（追跡点移動処理）を行う役目を果たす。より具体的には、追跡点移動部１０６は、追跡点設定部１０４において設定された各追跡点をそれぞれ乱数を用いて移動させる。
【０１３１】
追跡点評価部１０８は、上記（３）の処理（評価値算出処理）を行う役目を果たす。より具体的には、追跡点評価部１０８は、追跡点移動部１０６において各追跡点が移動されると、第１領域の画像と第２領域の画像とに基づく類似度を追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する。また、追跡点評価部１０８は、追跡点ごとに評価値が算出されると、評価値が算出された旨を追跡点設定部１０４へ伝達する。
【０１３２】
欠陥検出部１１０は、上記（５）の処理（周期欠陥検出処理）を行う役目を果たす。より具体的には、欠陥検出部１１０は、所定の回数再設定が行われた旨が追跡点設定部１０４から伝達された場合に、直近に再設定された追跡点に基づいて追跡点評価部１０８が算出した評価値に基づいて、周期欠陥が含まれる領域を選択的に検出する。
【０１３３】
周期欠陥検出装置１００は、例えば図１５の構成によって、上述した（１）の処理（追跡点設定処理）〜（５）の処理（周期欠陥検出処理）を行い、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法を実現することができる。したがって、周期欠陥検出装置１００は、例えば図１５の構成によって、帯状体１０の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【０１３４】
以上のように、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００は、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る上述した（１）の処理（追跡点設定処理）〜（５）の処理（周期欠陥検出処理）を行うことによって、周期欠陥を検出する。ここで、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では周期欠陥に位置ズレが生じる可能性があることが仮定されているので、たとえ帯状体１０に発生した周期欠陥に位置ズレが生じたとしても、周期欠陥検出装置１００は、当該周期欠陥を検出することができる。また、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法では、第１の領域の画像と第２の領域の画像とを比較するテンプレートマッチングによって周期欠陥を検出するので、たとえ撮像画像に含まれる周期欠陥が軽微な欠陥であったとしても、周期欠陥検出装置１００は、当該欠陥を検出することができる。
【０１３５】
したがって、周期欠陥検出装置１００は、従来の技術を用いる従来の周期欠陥検出装置よりもより精度が高く周期欠陥を検出することが可能であり、帯状体１０の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【０１３６】
また、動画像中の対象物をトラッキングする技術としては、例えば、「粒子フィルタ」という状態推定手法を用いた技術がある。ここで、動画像中の対象物をトラッキングする技術は、位置を推定する対象物をユーザが特定しなければ、当該対象物をトラッキングすることはできない。これに対して、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置１００は、上述した（１）の処理（追跡点設定処理）〜（５）の処理（周期欠陥検出処理）を行うことによって、帯状体１０に発生しうる周期欠陥を予め特定することなく、周期欠陥を検出することができる。
【０１３７】
（本発明の実施形態に係るプログラム）
コンピュータを、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置として機能させるためのプログラムによって、帯状体の表面に周期的に発生しうる周期欠陥の検出精度の向上を図ることができる。
【０１３８】
例えば、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出方法に係る上述した（１）の処理（追跡点設定処理）〜（５）の処理（周期欠陥検出処理）は、専用または汎用のハードウェアにより実行させてもよいが、ソフトウェアにより実行させてもよい。上記各処理をソフトウェアにより行う場合、汎用または専用のコンピュータにプログラムを実行させることにより、上記各処理を実行することができる。ここで、上記コンピュータの構成としては、例えば上述した周期欠陥検出装置１００の構成が挙げられる。また、上記コンピュータは、例えば、自装置が備える記憶手段や着脱可能な外部記録媒体に記録された上記プログラム、またはネットワークを介して取得された上記プログラムを実行することによって、上記各処理を実行することができる。
【０１３９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１４０】
例えば、図１５では、周期欠陥検出装置１００が、追跡点設定部１０４、追跡点移動部１０６、追跡点評価部１０８、および欠陥検出部１１０を備える構成を示したが、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置の構成は、上記に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る周期欠陥検出装置は、図１５に示す追跡点設定部１０４、追跡点移動部１０６、追跡点評価部１０８、および欠陥検出部１１０の全ての構成要素（あるいは、任意の複数の構成要素）を、１つの処理回路で実現する（すなわち、複数の構成要素を１つの部と捉える）こともできる。
【０１４１】
また、上記では、コンピュータを、本発明の実施形態に係る欠陥検出装置として機能させるためのプログラム（コンピュータプログラム）が提供されることを示したが、本発明の実施形態は、さらに、上記プログラムを記憶させた記憶媒体も併せて提供することができる。
【０１４２】
上述した構成は、本発明の実施形態の一例を示すものであり、当然に、本発明の技術的範囲に属するものである。
【符号の説明】
【０１４３】
１０ 帯状体
１２、１２ａ、１２ｂ 搬送ロール
１４ａ、１４ｂ ロータリーエンコーダ
１００ 周期欠陥検出装置
１０２ 記憶部
１０４ 追跡点設定部
１０６ 追跡点移動部
１０８ 追跡点評価部
１１０ 欠陥検出部
２００ 照明装置
３００ 撮像装置
４００ 表示装置
１０００ 周期欠陥検出システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、前記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出装置であって、
前記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する前記撮像画像の位置を決定し、決定された前記位置ごとに複数の前記追跡点を設定する追跡点設定部と、
前記追跡点設定部において設定された前記追跡点について、前記帯状体の長手方向における前記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、前記帯状体の短手方向に生じうる前記周期欠陥の推定最大ズレ量、および前記帯状体の長手方向に生じうる前記周期欠陥の前記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、前記追跡点設定部において設定された前記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動部と、
移動前の前記追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む前記第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価部と、
前記追跡点評価部が算出した前記評価値に基づいて、前記周期欠陥が含まれる前記第２領域を検出する欠陥検出部と、
を備え、
前記追跡点設定部は、前記追跡点評価部が追跡点ごとの評価値を算出すると、前記評価値に対応する個数分移動後の追跡点を複数複製して、追跡点を再設定し、
前記追跡点移動部は、前記追跡点設定部において再設定された前記追跡点をそれぞれ移動させ、
前記追跡点評価部は、再設定された前記追跡点の評価値を算出し、
前記欠陥検出部は、前記追跡点設定部、前記追跡点移動部、および前記追跡点評価部にける一連の処理が予め規定された回数繰り返された場合に、前記評価値に基づく検出を行うことを特徴とする、周期欠陥検出装置。
【請求項２】
前記追跡点設定部は、前記追跡点評価部が算出した追跡点ごとの前記評価値の総和と、各追跡点ごとの前記評価値とに基づいて、前記追跡点評価部が評価値を算出した移動後の追跡点それぞれを、前記評価値の総和および各追跡点における前記評価値に応じた数複製することを特徴とする、請求項１に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項３】
前記追跡点設定部は、前記追跡点評価部が算出した各追跡点ごとの前記評価値と、追跡点の複製を制限するための第１の閾値とを比較し、前記評価値が第１の閾値以下の追跡点を複製しないことを特徴とする、請求項２に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項４】
前記追跡点設定部は、前記追跡点評価部が算出した各追跡点ごとの前記評価値と、複製される追跡点の数を制限するための第２の閾値とを比較し、前記評価値が第２の閾値以上の追跡点の複製数を、予め規定された上限数とすることを特徴とする、請求項２に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項５】
前記追跡点設定部は、前記初期設定において、前記撮像画像に設定した格子の交点に前記追跡点を設定し、
設定された前記格子に囲まれた領域それぞれの大きさは、前記第１領域の大きさであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項６】
前記追跡点設定部は、前記格子の交点に設定された追跡点を含む前記第１領域と同一の大きさの領域内から輝度が最大の画素を検出し、検出された前記画素が前記領域の中心位置となるように設定された追跡点の位置を移動させることを特徴とする、請求項５に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項７】
前記追跡点設定部は、前記格子の交点に設定された追跡点を含む前記第１領域と同一の大きさの領域内から輝度が最小の画素を検出し、検出された前記画素が前記領域の中心位置となるように設定された追跡点の位置を移動させることを特徴とする、請求項５に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項８】
前記追跡点評価部は、前記評価値の算出対象の追跡点への移動元となった追跡点に対応する予め規定された大きさの領域の画像を、前記第１領域の画像とすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項９】
前記追跡点評価部は、前記初期設定された追跡点に対応する予め規定された大きさの領域の画像を、前記第１領域の画像とすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項１０】
搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、前記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出方法であって、
前記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する前記撮像画像の位置を決定し、決定された前記位置ごとに複数の前記追跡点を設定する追跡点設定ステップと、
前記追跡点が設定された場合に、設定された前記追跡点について、前記帯状体の長手方向における前記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、前記帯状体の短手方向に生じうる前記周期欠陥の推定最大ズレ量、および前記帯状体の長手方向に生じうる前記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、設定された前記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動ステップと、
移動前の前記追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む前記第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価ステップと、
前記追跡点評価ステップにおいて追跡点ごとの評価値が算出されると、前記評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、前記追跡点を再設定する追跡点再設定ステップと、
予め規定された回数だけ前記追跡点再設定ステップと、前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づく前記追跡点移動ステップと、前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づき前記追跡点移動ステップにおいて移動された追跡点を移動後の追跡点とする前記追跡点評価ステップとが行われた場合に、前記追跡点評価ステップにおいて算出された前記評価値に基づいて、前記周期欠陥が含まれる前記第２領域を検出する欠陥検出ステップと、
を有し、
前記追跡点移動ステップでは、前記追跡点設定ステップにおいて設定された前記追跡点または前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された前記追跡点が移動されることを特徴とする、周期欠陥検出方法。
【請求項１１】
搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、前記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出装置に用いることが可能なプログラムであって、
前記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する前記撮像画像の位置を決定し、決定された前記位置ごとに複数の前記追跡点を設定する追跡点設定ステップ、
前記追跡点が設定された場合に、設定された前記追跡点について、前記帯状体の長手方向における前記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、前記帯状体の短手方向に生じうる前記周期欠陥の推定最大ズレ量、および前記帯状体の長手方向に生じうる前記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、設定された前記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動ステップ、
移動前の前記追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む前記第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価ステップ、
前記追跡点評価ステップにおいて追跡点ごとの評価値が算出されると、前記評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、前記追跡点を再設定する追跡点再設定ステップ、
予め規定された回数だけ前記追跡点再設定ステップと、前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づく前記追跡点移動ステップと、前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づき前記追跡点移動ステップにおいて移動された追跡点を移動後の追跡点とする前記追跡点評価ステップとが行われた場合に、前記追跡点評価ステップにおいて算出された前記評価値に基づいて、前記周期欠陥が含まれる前記第２領域を検出する欠陥検出ステップ、
をコンピュータに実行させ、
前記追跡点移動ステップでは、前記追跡点設定ステップにおいて設定された前記追跡点または前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された前記追跡点が移動されることを特徴とする、プログラム。
【請求項１】
搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、前記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出装置であって、
前記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する前記撮像画像の位置を決定し、決定された前記位置ごとに複数の前記追跡点を設定する追跡点設定部と、
前記追跡点設定部において設定された前記追跡点について、前記帯状体の長手方向における前記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、前記帯状体の短手方向に生じうる前記周期欠陥の推定最大ズレ量、および前記帯状体の長手方向に生じうる前記周期欠陥の前記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、前記追跡点設定部において設定された前記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動部と、
移動前の前記追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む前記第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価部と、
前記追跡点評価部が算出した前記評価値に基づいて、前記周期欠陥が含まれる前記第２領域を検出する欠陥検出部と、
を備え、
前記追跡点設定部は、前記追跡点評価部が追跡点ごとの評価値を算出すると、前記評価値に対応する個数分移動後の追跡点を複数複製して、追跡点を再設定し、
前記追跡点移動部は、前記追跡点設定部において再設定された前記追跡点をそれぞれ移動させ、
前記追跡点評価部は、再設定された前記追跡点の評価値を算出し、
前記欠陥検出部は、前記追跡点設定部、前記追跡点移動部、および前記追跡点評価部にける一連の処理が予め規定された回数繰り返された場合に、前記評価値に基づく検出を行うことを特徴とする、周期欠陥検出装置。
【請求項２】
前記追跡点設定部は、前記追跡点評価部が算出した追跡点ごとの前記評価値の総和と、各追跡点ごとの前記評価値とに基づいて、前記追跡点評価部が評価値を算出した移動後の追跡点それぞれを、前記評価値の総和および各追跡点における前記評価値に応じた数複製することを特徴とする、請求項１に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項３】
前記追跡点設定部は、前記追跡点評価部が算出した各追跡点ごとの前記評価値と、追跡点の複製を制限するための第１の閾値とを比較し、前記評価値が第１の閾値以下の追跡点を複製しないことを特徴とする、請求項２に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項４】
前記追跡点設定部は、前記追跡点評価部が算出した各追跡点ごとの前記評価値と、複製される追跡点の数を制限するための第２の閾値とを比較し、前記評価値が第２の閾値以上の追跡点の複製数を、予め規定された上限数とすることを特徴とする、請求項２に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項５】
前記追跡点設定部は、前記初期設定において、前記撮像画像に設定した格子の交点に前記追跡点を設定し、
設定された前記格子に囲まれた領域それぞれの大きさは、前記第１領域の大きさであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項６】
前記追跡点設定部は、前記格子の交点に設定された追跡点を含む前記第１領域と同一の大きさの領域内から輝度が最大の画素を検出し、検出された前記画素が前記領域の中心位置となるように設定された追跡点の位置を移動させることを特徴とする、請求項５に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項７】
前記追跡点設定部は、前記格子の交点に設定された追跡点を含む前記第１領域と同一の大きさの領域内から輝度が最小の画素を検出し、検出された前記画素が前記領域の中心位置となるように設定された追跡点の位置を移動させることを特徴とする、請求項５に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項８】
前記追跡点評価部は、前記評価値の算出対象の追跡点への移動元となった追跡点に対応する予め規定された大きさの領域の画像を、前記第１領域の画像とすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項９】
前記追跡点評価部は、前記初期設定された追跡点に対応する予め規定された大きさの領域の画像を、前記第１領域の画像とすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の周期欠陥検出装置。
【請求項１０】
搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、前記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出方法であって、
前記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する前記撮像画像の位置を決定し、決定された前記位置ごとに複数の前記追跡点を設定する追跡点設定ステップと、
前記追跡点が設定された場合に、設定された前記追跡点について、前記帯状体の長手方向における前記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、前記帯状体の短手方向に生じうる前記周期欠陥の推定最大ズレ量、および前記帯状体の長手方向に生じうる前記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、設定された前記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動ステップと、
移動前の前記追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む前記第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価ステップと、
前記追跡点評価ステップにおいて追跡点ごとの評価値が算出されると、前記評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、前記追跡点を再設定する追跡点再設定ステップと、
予め規定された回数だけ前記追跡点再設定ステップと、前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づく前記追跡点移動ステップと、前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づき前記追跡点移動ステップにおいて移動された追跡点を移動後の追跡点とする前記追跡点評価ステップとが行われた場合に、前記追跡点評価ステップにおいて算出された前記評価値に基づいて、前記周期欠陥が含まれる前記第２領域を検出する欠陥検出ステップと、
を有し、
前記追跡点移動ステップでは、前記追跡点設定ステップにおいて設定された前記追跡点または前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された前記追跡点が移動されることを特徴とする、周期欠陥検出方法。
【請求項１１】
搬送される帯状体の表面が撮像された撮像画像に基づいて、前記帯状体の表面に周期的に発生した周期欠陥を検出する周期欠陥検出装置に用いることが可能なプログラムであって、
前記周期欠陥を探索するための基準点である追跡点を初期設定する前記撮像画像の位置を決定し、決定された前記位置ごとに複数の前記追跡点を設定する追跡点設定ステップ、
前記追跡点が設定された場合に、設定された前記追跡点について、前記帯状体の長手方向における前記周期欠陥の推定される平均値である基準間隔、前記帯状体の短手方向に生じうる前記周期欠陥の推定最大ズレ量、および前記帯状体の長手方向に生じうる前記基準間隔からの推定最大ズレ量に基づく乱数により、設定された前記追跡点をそれぞれ移動させる追跡点移動ステップ、
移動前の前記追跡点を含む予め規定された大きさの第１領域の画像と、移動後の追跡点を含む前記第１領域と同一の大きさの第２領域の画像とに基づく類似度を、追跡点の評価値として追跡点ごとに算出する追跡点評価ステップ、
前記追跡点評価ステップにおいて追跡点ごとの評価値が算出されると、前記評価値に対応する移動後の追跡点を複数複製して、前記追跡点を再設定する追跡点再設定ステップ、
予め規定された回数だけ前記追跡点再設定ステップと、前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づく前記追跡点移動ステップと、前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された追跡点に基づき前記追跡点移動ステップにおいて移動された追跡点を移動後の追跡点とする前記追跡点評価ステップとが行われた場合に、前記追跡点評価ステップにおいて算出された前記評価値に基づいて、前記周期欠陥が含まれる前記第２領域を検出する欠陥検出ステップ、
をコンピュータに実行させ、
前記追跡点移動ステップでは、前記追跡点設定ステップにおいて設定された前記追跡点または前記追跡点再設定ステップにおいて再設定された前記追跡点が移動されることを特徴とする、プログラム。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１４５１０３（Ｐ２０１１−１４５１０３Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４１４７（Ｐ２０１０−４１４７）
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１２日（２０１０．１．１２）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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