DE3714011A1 - Verfahren und anordnung zum bildvergleich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnung zum exakten Vergleich eines vergegenständlichten, zweidimensionalen Bildes mit dem zur Herstellung des Bildes als Vorlage dienenden CAD-Datensatz.

Die Erfindung kommt insbesondere bei der Kontrolle von Schablonenerzeugnissen, die zur Herstellung integrierter Schaltkreise erforderlich sind, zur Anwendung. Weitere Anwendungen sind im Rahmen von Kontrollprozessen an Leiterplatten, Druck-, Textil-, kartografischen u. ä. Erzeugnissen und optischen und optoelektronischen Bilderzeugniseinrichtungen möglich.

In der Offenlegungsschrift DE 33 36 471 A1 wird ein Verfahren und eine Anordnung beschrieben, womit Abweichungen eines Bildes von Solldaten ermittelt und klassifiziert werden. Dieses Verfahren und diese Anordnung besitzt gegenüber der vorliegenden Erfindung folgende Nachteile:

• - Die Bestimmung der zur Klassifizierung erforderlichen Parameter läuft in einem Zweistufenprozeß ab. Fehlerhafte Stellen des zu beurteilenden Objektes müssen für die eigentliche Analyse ein zweites Mal abgetastet werden.
• - Die klassifikationsspezifischen Parameter werden nach einem Verfahren ermittelt, das nicht echtzeitfähig ist.
• - Es werden nur sechs Defekttypen unterschieden.
• - Die Anordnung gestattet nicht, daß während eines Kontrolldurchlaufes solche Solldaten zum Vergleich herangezogen werden, die sowohl positive als auch negative Toleranzen, insbesondere lokal orientierte Toleranzen berücksichtigen.
• - Eine zu hohe Defektdichte bewirkt Fehlklassifikationen.

In der Offenlegungsschrift DE 33 36 470 A1 wird ein Verfahren und eine Anordnung beschrieben, womit Unterschiede eines ersten Bildes bzgl. eines zweiten Bildes festgestellt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterschiede entlang von im ersten Bild vorhandenen Kanten unterdrückt werden.

Dieses Verfahren realisiert speziell die Berücksichtigung von streng an Kanten orientierten Toleranzen. Lokal orientierte Toleranzen, die die Beziehung benachbarter Strukturelemente berücksichtigen, können mit diesem Verfahren nicht verarbeitet werden.

Die Erfindung hat ein Verfahren und eine Anordnung zum Ziel, die eine exakte Defektbestimmung im Echtzeitbetrieb ermöglichen, unabhängig von der Struktur des Bildes und der Häufigkeit der Defekte, und die damit die Gutausbeute bei der Herstellung integrierter Schaltkreise erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 6 gegebene Lehre gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das vergegenständlichte Bild und die Daten, die zu dessen Herstellung benutzt wurden, werden vergleichbar gemacht, indem einerseits das vergegenständlichte Bild optoelektronisch abgetastet und mittels Schwellwertoperation ein binäres Ist-Bild erzeugt wird und andererseits gemäß den zur Herstellung des vergegenständlichten Bildes dienenden Daten mit Hilfe eines Rechners oder einer elektronischen Schaltung ein binäres Soll-Bild erzeugt wird. Somit stehen für den exakten Vergleich 2 Datensätze zur Verfügung, die Bilder, die sich aus Strukturelementen mit den Tonwerten Eins und Null zusammensetzen, beschreiben.

Dabei wird ein an das Ist-Bild angepaßtes Soll-Bild generiert, um die determinierten Pseudoabweichungen zu unterdrücken. Das wird dadurch erreicht, daß einerseits die determinierten, bildlichen Veränderungen, die durch die Geräte verursacht werden, die zur Herstellung der vergegenständlichten Bilder und zur Kontrolle bedingten Abtastung erforderlich sind, und andererseits der für die Binärisierung der Ist-Bilder festgelegte Schwellwert berücksichtigt werden.

Die zeilenweise orientierten Bildpunkte der Ist- und Soll-Bilder werden seriell und synchron für die Defekterkennung bereitgestellt. Ob der Bildpunkt zu einem Defekt gehört, wird durch Antivalenzanalyse ermittelt.

Mittels Verzögerungsgliedern wird einerseits neben der Defektinformation des aktuellen Punktes die der Nachbarpunkte in der aktuellen und vorangegangenen Zeile und andererseits neben der Sollbildinformation des aktuellen Punktes die der 8 Nachbarpunkte gleichzeitig bereitgestellt.

Mit Hilfe dieser Information ermittelt eine log. Schaltung die einen Defekt beschreibenden Parameter. Wesentlich ist, daß neben der Fläche, dem Umfang und dem extremalen Koordinaten die Parameter Tonwertinformation, Anzahl der determinierten Konturabschnitte und Vorhandensein von nichtdeterminierter Konturabschnitte, die Ausgangspunkte für eine Typklassifizierung sind, bestimmt werden.

Die Tonwertinformation wird getrennt nach Tonwert Eins und Tonwert Null ermittelt, wodurch die Angabe von gemischten Tonwerten ermöglicht wird. Die Tonwertinformation des Defektes wird am Ist-Bild orientiert.

Ein determinierter Konturabschnitt eines Defektes wird durch eine Kontur einer im Soll-Bild vorhandenen Struktur definiert. Entsprechend dem Tonwert des Defektes an der betrachteten Konturstelle ist ein determinierter Konturabschnitt mit der Sollkontur identisch oder benachbart.

Die Anzahl der determinierten Konturabschnitte wird über die Anzahl der Wechsel zwischen determinierten und nichtdeterminierten Konturabschnitten gewonnen. Die Anzahl der Wechsel gibt die doppelte Anzahl der determinierten Konturabschnitte an, mit Ausnahme des Falles, wo kein nichtdeterminierter Konturabschnitt vorhanden ist. Zur Lösung dieser Probleme wird das Vorhandensein von nichtdeterminierten Konturpunkten ermittelt.

Der Wechsel zwischen einem determinierten und nichtdeterminierten Konturabschnitt wird dadurch erkannt, daß die Konturpunkte, die sich durch das Vorhandensein mindestens eines nicht zum Defekt gehörenden Bildpunktnachbarn auszeichnen, detektiert werden und daß der Status bezüglich der Determiniertheit benachbarter Konturpunkte ausgewertet wird. Ein Defektkonturpunkt ist genau dann determiniert, wenn in Abhängigkeit seines Tonwertes entweder der aktuelle Sollbildpunkt ein Konturpunkt ist oder einer der 8 Sollbildpunktnachbarn.

Die genannte log. Schaltung besitzt außerdem steuernde Funktion. Sie organisiert das eindeutige Zusammenfassen von Teilergebnissen eines Defektes, so daß jeder Defekt durch einen resultierenden Parametersatz repräsentiert wird. Dabei ist wesentlich, daß die Parameterermittlung für einen Defekt für die Bildpunkttakte, für die in der aktuellen oder vorangegangenen Zeile ohne Unterbrechung, ein Defekt angezeigt wird, aktiviert wird, daß anschließend die ermittelten Parameter mit möglicherweise bereits existierenden Parametern, die zu diesem Defekt gehören, zusammengefaßt werden, daß die Probleme sich vereinigender Defektteile durch Zusammenfassen der Parametersätze und sich verzweigender Defekte durch Zuordnung gelöst werden und daß das Ende der Parameterermittlung für einen Defekt durch Nullindikation einer Zählung, die mit der Neueröffnung eines Defektes bei Eins beginnt, mit jeder Verzweigung um Eins erhöht wird und bei jedem partiellen Abschluß um Eins vermindert wird, erfolgt.

Die Zwischen- und Endergebnisse eines Defektes werden in einem Defektspeicher abgelegt. Einem Defekt wird eine feste Speicheradresse zugewiesen. Freie Speicheradressen werden einem Verfügbarkeitsspeicher entnommen. Werden Defektteile vereinigt, wird die freigewordene Speicheradresse im Verfügbarkeitsspeicher wieder bereitgestellt. Die in einer Zeile bearbeiteten Defekte werden durch ihre Speicheradressen in einem Zuordnungsspeicher registriert. Ein zweiter Zuordnungsspeicher enthält die Speicheradressen, der in der vorangegangenen Zeile bearbeiteten Defekte.

Ist ein Defekt vollständig erfaßt, teilt die log. Schaltung dessen Adresse über einen Übermittlungsspeicher einem Rechner mit, der daraufhin den Parametersatz aus dem Defektspeicher abrufen kann und die Adresse im Verfügbarkeitsspeicher wieder zur Verfügung stellt. Die log. Schaltung unterdrückt diesen Vorgang, wenn der Defekt einen vorgegebenen Grenzwert für die Fläche unterschreitet und stellt die bisher vorgegebene Adresse im Verfügbarkeitsspeicher wieder zur Verfügung.

Der Rechner teilt die Defekte in Abhängigkeit der Parameter Tonwertinformation, Anzahl der determinierten Konturabschnitte und Vorhandensein von nichtdeterminierter Konturabschnitten in 9 Klassen ein:

Ein Beispiel für eine Einteilung in 9 Klassen zeigt folgende Tabelle:

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Abbildungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1: Anordnung zur Erkennung und Klassifizierung von Abweichungen vergegenständlichter Bilder gegenüber dem bei der Herstellung dieser Bilder als Vorlage dienenden und den Bildinhalt definierenden Datensatz.

Fig. 2: Anordnung zur Erkennung und Klassifizierung von Abweichungen vergegenständlichter Bilder gegenüber dem bei der Herstellung dieser Bilder als Vorlage dienenden und den Bildinhalt definierenden Datensatz unter Berücksichtigung lokal orientierter, zulässiger Toleranzen.

Fig. 3a: Beispiel für eine Sollstruktur

Fig. 3b: Durch Übertragungsfunktion der bei der Herstellung der vergegenständlichten Bilder und deren Abtastung zwecks Kontrolle verwendeten Geräte verursachte determinierte Abweichung von der in Fig. 3a gezeigten Sturktur.

Fig. 4a: Beispiel für ein Sollbild

Fig. 4b: Mögliches Istbild gemäß der in Fig. 4a dargestellten Sollstruktur

Fig. 4c: Extrahierter Defekt

Fig. 5a: Determinierter Konturabschnitt eines Defektes mit Tonwert Φ

Fig. 5b: Determinierter Konturabschnitt eines Defektes mit Tonwert 1

Fig. 6a: Sollbild

Fig. 6b: Mögliches Istbild gemäß der in Fig. 6a dargestellten Sollstruktur

Fig. 6c: Extrahierter Defekt mit Angabe wesentlicher Verarbeitungszeilen und -spalten

Fig. 7a: Sollbild

Fig. 7b: Istbild mit einem Defekt des Typs "Loch"

Fig. 8a: Sollbild

Fig. 8b: Istbild mit einem Defekt des Typs "Einbuchtung"

Fig. 9a: Sollbild

Fig. 9b: Istbild mit einem Defekt des Typs "Unterbrechung"

Fig. 10a: Sollbild

Fig. 10b: Istbild mit einem Defekt des Typs "fehlendes Strukturelement mit Tonwert Eins"

Fig. 11a: Sollbild

Fig. 11b: Istbild mit einem Defekt des Typs "zusätzliches, nicht definiertes Strukturelement"

Fig. 12a: Sollbild

Fig. 12b: Istbild mit einem Defekt des Typs "Ausbuchtung"

Fig. 13a: Sollbild

Fig. 13b: Istbild mit einem Defekt des Typs "Brücke"

Fig. 14a: Sollbild

Fig. 14b: Istbild mit einem Defekt des Typs "fehlendes Strukturelement mit Tonwert Null"

Fig. 15a: Sollbild

Fig. 15b: Istbild mit einem Defekt des Typs "globaler Defekt"

Fig. 16: Sollstruktur mit Darstellung der lokal orientierten, zulässigen Toleranzbereiche

In Fig. 1 wird eine Anordnung zur Erkennung und Klassifizierung von Abweichungen vergegenständlichter Bilder gegenüber dem bei der Herstellung dieser Bilder als Vorlage dienenden und den Bildinhalt definierenden Datensatz dargestellt.

Eine Einrichtung 1 tastet das vergegenständlichte Bild optoelektronisch ab, beseitigt abtast-bedingte Fehler, führt mittels Schwellwert Binärisierung der bildpunktcharakteristischen Information durch und gibt die Bildpunktinformation seriell aus.

Eine Einrichtung 2, bestehend aus einem Rechner mit entsprechendem Datenspeicher oder einer log. Schaltung mit entsprechendem Datenspeicher oder einer Kombination aus beidem generiert ein ans Istbild angepaßtes binäres Sollbild und gibt die Bildpunktinformation seriell aus.

Das Sollbild weicht sinnvoller Weise von dem zur Herstellung des vergegenständlichten Bildes dienen Datensatz entsprechend den determinierten bildlichen Veränderungen ab, die einerseits durch den Herstellungsprozeß und andererseits durch den Kontrollprozeß bedingt sind. Fig. 3a zeigt einen Ausschnitt eines als Vorlage dienenden Bildes. In Fig. 3b ist die sich ergebende bildliche Veränderung erkennbar, die, wie bekannt ist, durch Faltung des Ausgangsbildes mit dem jeweiligen Apparatefunktionen ermittelt werden kann. Zu den determinierten bildlichen Veränderungen gehören ebenfalls die Lageabweichungen zwischen den im binärisierten Istbild angezeigten und im vergegenständlichten Bild tatsächlich vorhandenen Strukturkanten.

Die Lageabweichungen hängen von dem zur Binärisierung des Istbildes vorgegebenen Schwellwert, den Übertragungsparametern der Abtasteinrichtung und den geometrischen Verhältnissen ab.

Während die Generierung des Sollbildes online in Echtzeit erfolgen muß, kann die Transformation, die entsprechend den determinierten bildlichen Veränderungen aus dem zur Herstellung des vergegenständlichten Bildes dienen Datensatz einen an das Istbild angepaßten Sollbilddatensatz erzeugt, vorteilhafter Weise offline erfolgen. Durch eine Verknüpfungsschaltung, z. B. Antivalenzschaltung 3, wird ein Unterschied zwischen dem jeweiligen Soll- und Istbildpunkt erkannt.

Eine Verzögerungsschaltung 4, durch Schieberegister realisiert, stellt an 6 Ausgängen die von der Antivalenzschaltung 3 ermittelte Information von einem als aktuell zu bezeichnenden Bildpunkt, von seinem linken und rechten Nachbarbildpunkt in der Zeile und den zu diesen Bildpunkten in der vorangegangenen Zeile liegenden Nachbarn gleichzeitig bereit.

Eine Verzögerungsschaltung 5, ebenfalls durch Schieberegister realisiert, stellt an 9 Ausgängen die Sollbildinformation von einem als aktuell zu bezeichnenden Bildpunkt und seinen 8 umliegenden Nachbarn bereit.

Eine logische Schaltung 6 verarbeitet die durch die Verzögerungsschaltungen 4 und 5 angebotene Information und ermittelt für jeden Defekt die Parameter Fläche, Umfang, extremale Koordinaten, Tonwertinformation, Anzahl der determinierten Konturabschnitte und Vorhandensein von nichtdeterminierten Konturabschnitten.

Die log. Schaltung 6 ist mit einem Speicher 11 verbunden, der die Zwischen- und Endergebnisse für die Defekte aufnimmt.

Für jeden Defekt existiert ein Speicherplatz. Die Adresse des Speicherplatzes wird bei Erstkontaktierung mit einem Defekt einem Speicher 7 entnommen, der alle unbelegten Adressen des Speichers 11 enthält. Ein Speicher 8 nimmt die Adressen der in der jeweils aktuellen Zeile bearbeiteten Defekte in chronologischer Folge auf. Um das Zuordnungsproblem zu lösen, stehen in einem Speicher 9 in chronologischer Folge die Adressen der in der vorangegangenen Zeile bearbeiteten Defekte. Zeile für Zeile wechseln die Speicher 8 und 9 ihre Funktion.

In einem Speicher 10 werden die Adressen der vollständig erfaßten Defekte gespeichert, wenn diese der Fläche nach einen im Register 12 angegebenen Grenzwert nicht unterschreiten. Wird der Grenzwert unterschritten, gibt die log. Schaltung die Adresse, die für den erfaßten Defekt bereitgestellt war, wieder frei, indem diese im Speicher 7 wieder gespeichert wird.

Ein Rechner 13 entnimmt dem Speicher 10 die Adressen der vollständig erfaßten Defekte, entnimmt dementsprechend dem Speicher 11 die endgültigen Parameter eines Defektes, führt eine Typisierung und eine Klassifizierung durch. Der Rechner 13 gibt die Ergebnisdaten aus und generiert im Bedarfsfall Steuerdaten für eine Reparaturstation. Eine Takterzeugungseinheit 14 steuert die Arbeitsregime der logischen Verarbeitungseinheiten.

An einem Beispiel sind die einen Defekt ausreichend beschreibenden Parameter erläutert.

Fig. 4c stellt einen Defekt 21 dar, der sich aus dem Vergleich zwischen Sollbild Fig. 4a und Istbild Fig. 4b ergibt. Die Fläche des Defektes ist äquivalent der Anzahl seiner Bildpunkte. Der Umfang des Defektes ist durch die Summe der Längen der Linien 22, 23, 24 und 25 bestimmt. Die extremalen Koordinaten des Defektes sind durch die Punkte 26, 27, 28 und 29 auf den Koordinatenachsen 30 und 31 gegeben.

Die Tonwertinformation ergibt sich aus dem Tonwert des zum Defekt deckungsgleichen Ausschnitts 32 des Istbildes Fig. 4b. Demzufolge ist der Tonwert Eins. Der Defekt besitzt zwei determinierte Konturabschnitte 24 und 25, die durch die Strukturkanten 33 und 34 definiert sind. Mit den Konturabschnitten 22 und 23 sind nichtdeterminierte Konturabschnitte vorhanden.

Fig. 5a demonstriert die Beziehung zwischen einem determinierten Konturabschnitt 35 eines Defektes 36 mit dem Tonwert Null und der Sollkontur 37. Der determinierte Konturabschnitt und der korrespondierende Abschnitt der Sollkontur sind deckungsgleich.

Fig. 5b demonstriert die Beziehung analog für einen Defekt 38 mit dem Tonwert Eins. Der determinierte Konturabschnitt 39 und der korrespondierende Abschnitt der Sollkontur 40 sind benachbart.

Die Funktion der logischen Schaltung 6 soll am Beispiel eines Defektes 41, Fig. 6c erläutert werden. Der Defekt resultiert aus dem Vergleich zwischen einem Sollbild Fig. 6a und einem Istbild Fig. 6b.

Die Bildpunktinformation einschließlich der oben genannten Umgebungsinformation wird Zeile für Zeile und innerhalb der Zeile Spalte für Spalte durch die vorgeschalteten, o. g. Elemente bereitgestellt.

In einer Zeile 43 und Spalte 58 beginnt eine Kontaktierung des Defektes, dadurch bestimmt, daß in der vorangegangenen Spalte 57 kein Defekt vorlag. Die für die Parameterermittlung über eine Kontaktierung hinweg erforderlichen Register werden gelöscht. Der der Spalte 58 zugeordnete Spaltenwert wird als minimaler und maximaler Spaltenwert der aktuellen Kontaktierung festgehalten.

Die Fläche wird um eins erhöht. Die Konturlänge erfährt keinen Zuwachs, da weder zur vorangegangenen Zeile 42 noch zur vorangegangenen Spalte 57 eine Konturbeziehung besteht. Der Tonwert ergibt sich zu Eins, da der ins Istbild projezierte Bildpunkt den Tonwert Eins hat. Es liegt ein nichtdeterminierter Konturpunkt vor, da der ins Sollbild projezierte Bildpunkt keinen Konturpunkt als Nachbarn besitzt.

Mit dem nächsten Takt wird die der Zeile 43 und Spalte 59 zugeordnete Bildpunktinformation einschließlich der o. g. Umgebungsinformation bereitgestellt. Da die Bildpunktinformation einen Defekt ausweist, bleibt die Kontaktierung erhalten. Die Fläche wird wieder um eins erhöht und der Spaltenwert als maximaler Spaltenwert festgehalten. Die Konturlänge wird ebenfalls um eins erhöht, da zur vorangegangenen Spalte 58 eine Konturbeziehung besteht. Für den Tonwert gibt es keine neue Information. Das gilt für den gesamten Defekt. Es liegt ebenfalls ein nichtdeterminierter Konturpunkt vor. Ein Wechsel zwischen einem dichtdeterminierten und determinierten Konturpunkt wird nicht gezählt.

Die der Zeile 43 und Spalte 60 zugeordnete Bildpunktinformation bewirkt eine Wiederholung des Vorangegangenen, jedoch ergibt die Determinanzanalyse, daß ein determinierter Konturpunkt vorliegt, da der ins Sollbild projezierte Bildpunkt mindestens einen Konturpunkt als Nachbarn besitzt. Es wird ein Wechsel zwischen einem nichtdeterminierten und determinierten Konturpunkt gezählt.

Mit dem nächsten Takt wird Spalte 61 erreicht. Die Kontaktierung des Defektes wird aufgehoben. Da im Verlauf der Kontaktierung keine Verbindung zu Defektpunkten der vorangegangenen Zeile 42 registriert wurde, wird der der Zeile 43 zugeordnete Zeilenwert als minimaler Zeilenwert festgehalten, ein Verzweigungsparameter zur Defektendeerkennung auf Eins gesetzt und ein neuer defektbezogener Merkmalssatz im Speicher 11, Fig. 1 aufgelegt. Dazu wird dem Speicher 7 eine Adresse entnommen, dem Defekt zugeordnet und das Zwischenergebnis im Speicher 11 auf der bereitgestellten Adresse abgelegt. Außerdem wird die Adresse in einem Speicher 8 festgehalten, um die Wiedererkennung in der nächsten Zeile zu ermöglichen.

Die nächste Kontaktierung erfolgt in der Zeile 44 ab Spalte 57. Die Register werden wieder gelöscht. Der der Spalte 57 zugeordnete Spaltenwert wird als minimaler und maximaler Spaltenwert der aktuellen Kontaktierung festgehalten. Die Fläche wird um eins erhöht. Die Konturlänge wird um √ verlängert, da sich in der vorangegangenen Kontaktierung der Zeile 43 in der Spalte 58 ein Nachbarkonturpunkt befindet. Es liegt ein nichtdeterminierter Konturpunkt vor, Ein Wechsel in der Determinanzanalyse fand bezogen auf den gerade zitierten Konturpunkt nicht statt.

Die nächsten beiden Punkte der Kontaktierung erhöhen jeweils nur den Flächenwert und aktualisieren den maximalen Spaltenwert. Die Bearbeitung der Spalte 58 beinhaltet auch das Wiedererkennen der vorangegangenen Kontaktierung in Zeile 43 und das Bereitstellen der Adresse aus dem Speicher 8. Das zu dieser Kontaktierung gehörende Zwischenergebnis wird gemäß der bereitgestellten Adresse dem Speicher 11 entnommen, um es mit dem Ergebnis der aktuellen Kontaktierung in der Spalte 61, hier wird das Ende der aktuellen Kontaktierung signalisiert, zusammenzufassen und im Speicher 11 unter der selben Adresse wieder abzulegen.

Der Punkt der Spalte 60 der aktuellen Kontaktierung liefert einen Zuwachs bei der Fläche um eins und einen neuen maximalen Spaltenwert. Die Konturlänge wird ebenfalls um eins erhöht, da sich in der vorangegangenen Kontaktierung der Zeile 43 in der Spalte 60 ein Nachbarkonturpunkt befindet. Es liegt ein determinierter Konturpunkt vor. Das gilt auch für den gerade zitierten Konturpunkt. Damit fand kein Wechsel zwischen determinierten und nichtdeterminierten Konturpunkten statt.

Mit dem nächsten Takt wird signalisiert, daß die Kontaktierung beendet ist. Das Zwischenergebnis der Kontaktierung aus der Zeile 43 wird mit dem zuletzt gewonnenen zusammengefaßt, indem die absoluten Extremwerte ermittelt, die Flächenteile addiert, die Konturlänge addiert, die Tonwertinformation übernommen, die Anzahl der Wechsel zwischen determinierten und nichtdeterminierten Konturpunkten addiert, das Vorhandensein von nichtdeterminierten Konturpunkten übernommen und der Verzweigungsparameter addiert wird. Dieses zusammengefaßte Zwischenergebnis wird, wie bereits erwähnt, im Speicher 11 gespeichert.

Die nächste Kontaktierung ergibt sich aus der Zeile 44 in Spalte 66. Zu diesem Zeitpunkt ist nicht erkennbar, daß die Punkte zum selben Defekt gehören. Es wird wie bei der ersten Kontaktierung ein neuer defektbezogener Merkmalssatz mit eigenem Speicherplatz im Speicher 11 angelegt. Für diese Kontaktierung wurde ein Wechsel zwischen determinierten und nichtdeterminierten Konturpunkten registriert.

Die Bearbeitung der Kontaktierung der Zeile 45 verläuft im ersten Abschnitt analog zur ersten Kontaktierung der Zeile 44. Ab Spalte 60 werden determinierte Konturpunkte registriert. Ein Wechsel zwischen determinierten und nichtdeterminierten Konturpunkten findet aber nicht statt, da der Konturabschnitt in Spalte 66 in einen determinierten Konturpunkt der vorangegangenen Zeile mündet.

Ab Spalte 66 überlappt sich die aktuelle Kontaktierung mit einer weiteren Kontaktierung der vorangegangenen Zeile 44. Die sich wiederholende Überlappung signalisiert, daß es sich bei dieser Kontaktierung nicht um einen selbständigen Defekt handelt. Die Zwischenergebnisse werden in bereits angegebener Weise zusammengefaßt. Zusätzlich wird der resultierende Verzweigungsparameter um eins vermindert, der nun wieder den Wert Eins anzeigt. Die Adresse des zweiten Defektes wird im Speicher 7 wieder zur Verfügung gestellt. Damit wird das Zwischenergebnis des zweiten Defektes ignoriert.

Die nächsten Zeilen des Defektes werden in beschriebener Weise bearbeitet.

In Zeile 50 findet eine sich wiederholende Überlappung mit einer vorangegangenen Kontaktierung statt. In Spalte 61 wird die erste Kontaktierung mit dem bisherigen Zwischenergebnis zusammengefaßt. In Spalte 68 wird die zweite Kontaktierung mit dem neuen Zwischenergebnis zusammengefaßt. Außerdem wird der Verzweigungsparameter um eins erhöht und zeigt jetzt den Wert zwei an. Um eine eindeutige Defektzugehörigkeit in der nächsten zu bearbeitenden Zeile zu garantieren, wird sowohl nach Abschluß der ersten Kontaktierung als auch der zweiten Kontaktierung der Zeile 50 die dem Defekt zugewiesene Adresse im aktuellen Wiedererkennungsspeicher, das ist inzwischen der Speicher 9, angelegt.

In Zeile 53 findet bis zur Spalte 61 keine Kontaktierung statt. Aktualisiert wird aber entsprechend der vorangegangenen Kontaktierung die Konturlänge, die Anzahl der Wechsel zwischen determinierten und nichtdeterminierten Konturpunkten und das Vorhandensein von nichtdeterminierten Konturpunkten. Der Verzweigungsparameter wird um eins vermindert und zeigt jetzt den Wert eins an.

In Zeile 55 wird der Defekt abgeschlossen, da der Verzweigungsparameter nach Verminderung um eins den Wert Null anzeigt. Dadurch wird die logische Schaltung veranlaßt, den bereits erwähnten Flächensignifikanztest durchzuführen. Die log. Schaltung 6 kann sowohl in der Weise arbeiten, daß je Bildpunkttakt die Information vollständig verarbeitet wird, die log. Schaltung wird dabei mit einer Taktfrequenz gesteuert, die ein ganzzahliges Vielfaches der Bildpunktfolgefrequenz entspricht, als auch in der Weise, daß die Verarbeitung über mindestens zwei Bildpunkttakte hinweg erfolgt (Pipelining).

Eine Takterzeugungseinheit 14 erzeugt Steuertakte, die einen synchronen Ablauf der Bildabtastung, Bildgenerierung, Bildpunktverzögerung und Bildpunktverarbeitung gewährleistet.

Die Einteilung der Defekte kann z. B. in neun Typen vorgenommen werden. Beispiele für 9 Typen werden in den Fig. 7 bis 15 durch Gegenüberstellung von Soll- und Istbild dargestellt.

In Fig. 2 wird eine Anordnung dargestellt, die zwei Kanäle A und B zur Defekterkennung besitzt. Der Vergleich zwischen den Sollbild- und Istbilddaten wird so geführt, daß der Kanal A nur die Defekte mit dem Tonwert Eins bearbeitet und der Kanal B die mit dem Tonwert Null. Das hat den Vorteil, daß zwei Sollbilder generiert werden können, die zwar beide dem Datensatz, der zur Herstellung der vergegenständlichten Bilder diente und den Bildinhalt beschreiben, entsprechen, die sich aber durch einerseits verdickte und andererseits verdünnte Strukturen gemäß zulässiger Toleranzen unterscheiden, wobei der Wert für die Verdickung bzw. Verdünnung nicht konstant ist, sondern vielmehr von den lokalen Bedingungen abhängt.

In Fig. 16 werden zwei miteinander in Beziehung stehende Strukturelemente gezeigt, deren Kanten 69 und 70 durch den zur Herstellung der vergegenständlichten Bilder dienenden und den Bildinhalt definierenden Datensatz bestimmt sind. Aufgrund möglicher Toleranzen kann einerseits ein Sollbild generiert werden, das verdickten Strukturen gemäß der Kantenlagen 71 bzw. 72 entspricht, und andererseits eins, das verdünnten Strukturen gemäß den Kantenlagen 73 bzw. 74 entspricht.

Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung wird im wesentlichen aus den Komponenten der in Fig. 1 dargestellten Anordnung zusammengesetzt.

Das binäre Istbild wird von einer Einrichtung 1 in der beschriebenen Weise generiert und bildpunktweise ausgegeben.

Der Kanal A verknüpft mit Hilfe eines Gatters 19 die direkte Istbildinformation konjunktiv mit der mittels eines Gatters 17 negierten Sollbildinformation, die den verdickten Strukturen entspricht und von einer Einrichtung 15 generiert wird. Die Verzögerungseinrichtungen 4 a und 5 a stellen die erforderliche Umgebungsinformation zum aktuellen Bildpunkt bereit und die log. Schaltung 6 a ermittelt in Verbindung mit den Speichern 7 a, 8 a, 9 a, 10 a und 11 a und dem Register 12 a die einen Defekt beschreibenden Parameter. Dabei kann der Tonwert als Parameter entfallen, da von diesem Kanal nur Defekte mit dem Tonwert Eins bearbeitet werden und der Speicher 11 a demzufolge nur diese Merkmalssätze beinhaltet.

Analog arbeitet der Kanal B. Hier wird die mit Hilfe eines Gatters 18 negierte Istbildinformation konjunktiv mit der direkten Sollbildinformation, die den verdünnten Strukturen entspricht und von einer Einrichtung 16 generiert wird, mittels eines Gatters 20 verknüpft. Die Verzögerungseinrichtungen 4 b und 5 b stellen die erforderliche Umgebungsinformation zum aktuellen Bildpunkt bereit und die log. Schaltung 6 b ermittelt in Verbindung mit den Speichern 7 b, 8 b, 9 b, 10 b und 11 b und Register 12 b die einen Defekt beschreibenden Parameter. Dabei kann ebenfalls der Tonwert als Parameter entfallen, da von diesem Kanal nur Defekte mit dem Tonwert Null bearbeitet werden und der Speicher 11 b demzufolge nur diese Merkmalssätze beinhaltet.

Der Rechner 13 entnimmt dem Speicher 10 a bzw. 10 b die Adressen der vollständig erfaßten Defekte und entnimmt gemäß den Adressen den Speichern 11 a und 11 b die die Defekte beschreibenden Parametersätze und verarbeitet diese in angegebener Weise.

Die Taktsteuereinrichtung 14 synchronisiert die Verarbeitung in den Kanälen A und B.

Claims (6)

1. Verfahren zum exakten Bildvergleich eines vergegenständlichten Bildes, das aus Bildpunkten mit Tonwerten Eins und Null besteht, die Strukturen mit Konturen bilden, mit einem zur Herstellung dieses Bildes dienenden CAD-Datensatz, wobei durch taktgesteuerte Abtastung des vergegenständlichten Bildes ein binäres IST-Bild erzeugt wird, synchron zur Generierung eines an das IST-Bild angepaßten SOLL-Bildes aus dem CAD-Datensatz und einander entsprechende Bildpunkte von SOLL- und IST-Bild bezüglich ihrer Tonwerte miteinander verglichen werden und damit eine Defektinformation ermittelt wird, die im IST-Bild Defekte bestimmt, die aus Bildpunkten mit jeweils entgegengesetzten Tonwerten zu den entsprechenden Punkten des SOLL-Bildes zusammengesetzt sind, wobei die Koordinaten jedes Defektpunktes erfaßt werden und Bildpunktfelder aufgebaut und gespeichert werden, die einerseits einen SOLL-Bildausschnitt und andererseits entsprechende bildpunktbezogene Defektinformation umfassen, und daß Pseudofehler unterdrückt werden, ebenso wie Defekte, wenn sie einen vorgegebenen Grenzwert unterschreiten und daß Abtastung, Generierung und Bildpunktverarbeitung über einen Bildpunktfolgetakt gesteuert werden, gekennzeichnet dadurch,

• - daß ein Defektinformation enthaltendes Bildfeld aus 6 Bildpunkten gebildet wird, entsprechend einem als aktuell zu betrachtenden IST-Bildpunkt sowie entsprechend seinen in der als aktuell zu betrachtenden Zeile liegenden beiden unmittelbaren Nachbarpunkten und entsprechend den zu diesen 3 Punkten unmittelbar benachbarten in der vorhergehenden Zeile liegenden 3 Punkten und
• - daß ein Bildfeld des SOLL-Bildes aus 9 Bildpunkten gebildet wird durch einen, zu dem als aktuell zu betrachtenden IST-Bildpunkt, entsprechenden SOLL-Bildpunkt sowie seinen unmittelbaren, ihn umgebenden Nachbarpunkten und
• - daß die Konturpunkte eines Defektes in der aktuellen bzw. vorhergehenden Zeile durch Vergleich der Defektinformation des als aktuell zu bezeichnenden Bildpunktes der aktuellen bzw. vorhergehenden Zeile mit jeweils seinen Nachbarpunkten des definierten Bildfeldes bestimmt werden und
• - daß die Determiniertheit eines Konturpunktes eines Defektes durch Vergleich des entsprechenden SOLL-Bildpunktes mit seinen unmittelbaren SOLL-Bildnachbarpunkten des definierten Bildfeldes bestimmt wird und daß Determinanz vorliegt, wenn in Abhängigkeit des Defekttonwertes entweder der dem Konturpunkt des Defektes entsprechende SOLL- Bildpunkt oder mindestens einer seiner unmittelbaren SOLL- Bildnachbarpunkten ein Konturpunkt im SOLL-Bild ist, und
• - daß zusammenhängende Konturabschnitte erfaßt werden, die sich durch ihre Determiniertheit unterscheiden und
• - daß die Anzahl der Wechsel zwischen unterschiedlichen Konturabschnitten eines Defektes, die der Anzahl der determinierten Konturabschnitte entsprechen, ermittelt und das Vorhandensein nichtdeterminierter Konturabschnitte festgestellt wird und mit diesen beiden Parametern und der Tonwertinformation eine Klassifizierung der Defekte erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß aus dem CAD-Datensatz entsprechend von zugelassenen globalen oberen und unteren Fehlergrenzen zwei SOLL-Bilder generiert werden, wobei ein SOLL-Bild die untere Fehlergrenze berücksichtigt und somit ein verdünntes SOLL- Bild entsteht und ein SOLL-Bild die obere Fehlergrenze berücksichtigt und somit ein verdicktes SOLL-Bild entsteht und daß einerseits in einem Datenkanal die IST-Bilddaten mit den negierten SOLL-Bilddaten des verdickten SOLL-Bildes verknüpft werden und in diesem Datenkanal nur Defekte mit dem Tonwert 1 weiterverarbeitet werden und daß andererseits in einem zweiten Datenkanal die negierten IST- Bilddaten mit den SOLL-Bilddaten des verdünnten SOLL-Bildes verknüpft werden und in diesem Datenkanal nur Defekte mit dem Tonwert Φ weiterbearbeitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlergrenzen lokal orientiert sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3 gekennzeichnet dadurch, daß die Bildpunktverarbeitung in mindestens zwei Zeitstufen erfolgt und die Zeitstufen durch einen Steuertakt fixiert sind, dessen Taktfolge ein ganzzahliges, der Anzahl der Zeitstufen entsprechendes Vielfaches des Bildpunktfolgetaktes ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3 gekennzeichnet dadurch, daß die Bildpunktverarbeitung in mindestens zwei Zeitstufen erfolgt, die jeweils genau einen Bildpunktfolgetakt umfassen und die beginnend mit dem aktuellen Bildpunktfolgetakt gezählt werden.

6. Anordnung zum Bildvergleich mit einer Abtast- und mindestens einer SOLL-Bildgenerierungseinrichtung und mindestens einem Datenverarbeitungskanal, der aus logischen Rechengliedern und Speichern besteht, gekennzeichnet dadurch, daß das IST-Bild von einer Abtasteinrichtung aufgenommen wird, deren Ausgang in mindestens einen Verarbeitungskanal mündet, indem jeweils ein Ausgang der Abtasteinrichtung der Eingang einer Verknüpfungsschaltung ist, deren zweiter Eingang mit einem Ausgang einer Sollbildgenerierungseinrichtung verbunden ist, ebenso wie der Eingang einer ersten Verzögerungsschaltung, deren 9 Ausgänge in eine logische Verarbeitungseinheit führen und wo der Ausgang der Verknüpfungsschaltung den Eingang einer zweiten Verzögerungsschaltung bildet, deren 6 Ausgänge ebenfalls in die logische Verarbeitungsschaltung münden, an die Speicher und ein Grenzwertregister angeschlossen sind und daß diese Anordnungselemente eines Verarbeitungskanals über einen Rechner und eine Takterzeugungseinheit gesteuert werden.