DE60113564T2

DE60113564T2 - Bildverarbeitungseinrichtung und Mustererkennungsvorrichtung, bei der die Bildverarbeitungseinrichtung verwendet wird

Info

Publication number: DE60113564T2
Application number: DE60113564T
Authority: DE
Inventors: Yoshihito Hashimoto; Kazutaka Ikeda
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2021-12-11
Also published as: EP1346321B1; US20030012442A1; US7039236B2; DE60113564D1; CN1269079C; CN1401106A; KR100481933B1; WO2002048964A1; EP1346321A1; KR20020081322A; TW559739B

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildverarbeitungseinrichtung, um anhand eines Oberflächenbilds eines Objekts mit einem Muster in der Art von Buchstaben oder Symbolen ein verarbeitetes Bild mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen dem Muster und einem Hintergrund bereitzustellen, und eine Mustererkennungsvorrichtung mit der Bildverarbeitungseinrichtung, die vorzugsweise zum genauen Erfassen einer Ausrichtmarkierung auf einem optisch transparenten oder durchsichtigen Substrat bei einem Prozess zur Herstellung von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen verwendet wird.
STAND DER TECHNIK
In der Vergangenheit wurde eine Bildverarbeitungstechnik zum Erkennen einer Ausrichtmarkierung in der Art von Buchstaben oder Symbolen, die auf einem zu untersuchenden Objekt vorhanden sind, verwendet. Bei diesem Verfahren wird ein Oberflächenbild (ein Graustufenbild) des Objekts in ein Binärbild entsprechend einem geeigneten Schwellenwert konvertiert. Weil die Ausrichtmarkierung eine von einem Hintergrund verschiedene Konzentration aufweist, können der Ausrichtmarkierung entsprechende Pixel aus den Pixeln des Hintergrunds extrahiert werden.
Bei diesem Prozess zum Erzeugen des Binärbilds tritt jedoch das Problem auf, dass ein Teil der Ausrichtmarkierung nicht extrahiert werden kann oder ein Teil des Hintergrunds zusammen mit der Ausrichtmarkierung fälschlicherweise extrahiert wird, wenn die Konzentration (Helligkeit) der Ausrichtmarkierung in dem Oberflächenbild nicht konstant ist. Weil das erzeugte Binärbild inkorrekte Bilddaten enthält, kann die Ausrichtmarkierung daher nicht mit einem hohen Genauigkeitsgrad anhand des Binärbilds erkannt werden.
Ein solches Problem wird im Fall der Erkennung einer Ausrichtmarkierung, die bei einem Prozess zur Herstellung von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen auf einem optisch transparenten oder durchsichtigen Substrat gegeben ist, real. Wenn beispielsweise, wie in den 12A und 12B oder den 13A und 13B dargestellt ist, ein Oberflächenbild 30 des Substrats mit einer Ausrichtmarkierung AM ("+"-Markierung) durch einen auf das Substrat gelegten durchsichtigen Film von einer Bildaufnahmeeinheit aufgenommen wird, ist es wegen des schlechten Kontrasts zwischen der Ausrichtmarkierung und dem Hintergrund und des Einflusses unerwünschter Luftblasen AB, die zwischen dem durchsichtigen Film und dem Substrat eingefangen sind, sehr schwierig, die Ausrichtmarkierung zuverlässig anhand des Oberflächenbilds zu erkennen.
Zum Verbessern der Erkennungsgenauigkeit wurde auch vorgeschlagen, wiederholt eine Erkennungsbehandlung an einer extrahierten Kante der Ausrichtmarkierung vorzunehmen. Es tritt jedoch ein Fall auf, in dem die Erkennungsgenauigkeit selbst dann nicht ausreichend verbessert werden kann, wenn die Erkennungsbehandlung wiederholt ausgeführt wird. In einem solchen Fall muss die Ausrichtmarkierung durch Sichtinspektion erkannt werden. Dies führt zu einer Verringerung der Produktionswirksamkeit und einer Erhöhung der Produktionskosten.
Wenn eine oder mehrere Luftblasen AM in der Nähe der Ausrichtmarkierung zwischen dem durchsichtigen Film und dem Substrat eingefangen sind, tritt zusätzlich der Fall auf, dass auf das Substrat eingestrahltes Licht zum Aufnehmen des Oberflächenbilds durch die Bildaufnahmeeinheit an einer Fläche des durch die Luftblase erweiterten durchsichtigen Films reflektiert wird, so dass ein Teil der Ausrichtmarkierung aus dem Oberflächenbild verloren geht. In diesem Fall kann die Ausrichtmarkierung nicht durch Ausführen einer normierten Korrelation unter Verwendung eines durch eine Binärbild-Verarbeitungstechnik extrahierten charakteristischen Abschnitts der Ausrichtmarkierung oder einer durch eine Graustufen-Bildverarbeitungstechnik erhaltenen allgemeinen Ansicht der Ausrichtmarkierung als Referenzbild erkannt werden. Selbst wenn die Ausrichtmarkierung erkannt wird, ist die Zuverlässigkeit der Erkennungsergebnisse gering.
In dem Lehrbuch "Digitale Bildverarbeitung", 3. Ausgabe, 1993 von Jähne ist die Konstruktion von Standard-Bandpassfiltern zur Bildverarbeitung aus Glättungsfiltern erörtert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die durch die anliegenden Ansprüche definiert ist, besteht darin, eine Bildverarbeitungseinrichtung bereitzustellen, die die Fähigkeit hat, anhand eines Oberflächenbilds eines Objekts mit einem Muster ein verarbeitetes Bild mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen dem Muster und einem Hintergrund bereitzustellen.
Es ist eine Bildverarbeitungseinrichtung vorgesehen, welche aufweist:
ein erstes Glättungsfilter zum Erzeugen eines ersten geglätteten Bilds durch Bestimmen, für jedes der Pixel des Oberflächenbilds, eines Konzentrationsmittelwerts für dieses Pixel sowie Nachbarpixel in einem um dieses Pixel definierten ersten Bereich und
ein zweites Glättungsfilter zum Erzeugen eines zweiten geglätteten Bilds durch Bestimmen, für jedes der Pixel des Oberflächenbilds, eines Konzentrationsmittelwerts für dieses Pixel sowie Nachbarpixel in einem um dieses Pixel definierten zweiten Bereich, der größer als der erste Bereich ist,
wobei die Bildverarbeitungseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ferner aufweist:
eine Gewichtungseinheit zum Multiplizieren jedes Pixelwerts des ersten geglätteten Bilds mit einem Gewichtungs koeffizienten, der größer als 1 ist, um einen gewichteten Pixelwert zu bestimmen,
eine Erzeugungseinrichtung für Differenzialbilder zum Subtrahieren jedes der von der Gewichtungseinheit erstellten gewichteten Pixelwerte von einem Pixelwert eines entsprechenden Pixels des zweiten geglätteten Bilds, um ein Differenzialbild zu erzeugen, und
eine Bildextraktionseinheit zum Extrahieren von Pixelwerten mit einem positiven Vorzeichen aus dem Differenzialbild, um das verarbeitete Bild zu erhalten.
Weil gemäß der vorliegenden Erfindung das verarbeitete Bild unter Verwendung des vom ersten Glättungsfilter erzeugten ersten geglätteten Bilds und des vom zweiten Glättungsfilter erzeugten zweiten geglätteten Bilds erzeugt wird, ist es möglich, selbst dann genau nur das Muster von dem Oberflächenbild zu extrahieren, wenn der Hintergrund um das Muster ein Pixel aufweist, das im Wesentlichen die gleiche Konzentration wie das Muster hat. Zusätzlich ist es selbst dann, wenn die Konzentration des Musters in dem Oberflächenbild nicht konstant ist, möglich, den Kontrast zwischen dem Muster und dem Hintergrund zu erhöhen. Es sei bemerkt, dass das in dieser Beschreibung verwendete "Muster" verschiedene Arten von Formen, wie Schaltungsmuster, Buchstaben, Markierungen oder geometrische Symbole auf einem zu untersuchenden Objekt einschließt.
Es ist bevorzugt, dass die vorstehend beschriebene Bildverarbeitungseinrichtung weiter eine Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder zum Erzeugen eines Umkehrbilds des Oberflächenbilds aufweist. Die Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder bestimmt einen Konzentrationswert jedes Pixels des Umkehrbilds durch Subtrahieren eines Konzentrationswerts jedes Pixels des Oberflächenbilds des Objekts von einem maximalen Konzentrationswert des Oberflächenbilds. Dadurch erzeugen das erste bzw. das zweite Glättungsfilter das erste bzw, das zweite geglättete Bild anhand des Umkehrbilds. Wenn es erforderlich ist, das verarbeitete Bild anhand des Oberflächenbilds zu erzeugen, das ein Muster mit einer höheren Helligkeit als der Hintergrund aufweist, ist es wie im vorstehenden Fall der Erzeugung des verarbeiteten Bilds anhand des Oberflächenbilds, das ein Muster aufweist, dessen Helligkeit geringer ist als diejenige des Hintergrunds, möglich, das verarbeitete Bild mit dem ausgeprägten Kontrast bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Mustererkennungsvorrichtung unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Bildverarbeitungseinrichtung bereitzustellen, welche die Fähigkeit hat, ein Muster auf einem zu untersuchenden Objekt mit einem hohen Zuverlässigkeitsgrad selbst dann zu erkennen, wenn die Konzentrationsdifferenz (Helligkeitsdifferenz) zwischen dem Muster und dem Hintergrund gering ist. Das heißt, dass diese Vorrichtung aufweist:
eine Bildaufnahmeeinheit zum Erstellen eines Oberflächenbilds eines Objekts,
die erste Bildverarbeitungseinrichtung, die aus der vorstehend erwähnten Bildverarbeitungseinrichtung besteht, zum Erzeugen, aus einem ersten Oberflächenbild eines Referenzobjekts mit einem Muster, eines ersten Referenzbilds mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen dem Muster und einem Hintergrund,
einen Speicher zum Speichern des ersten Referenzbilds und
eine Detektionseinrichtung zum Vergleichen eines Oberflächenbilds eines Untersuchungsobjekts mit dem gleichen Muster wie das Referenzobjekt mit dem ersten Referenzbild, um das Muster auf dem Untersuchungsobjekt zu erkennen.
Es ist bevorzugt, dass die vorstehend beschriebene Mustererkennungsvorrichtung weiter aufweist:
eine Einrichtung zum Erstellen eines zweiten Oberflächenbilds mit dem Muster des Referenzobjekts, wobei das zweite Oberflächenbild ein weiteres Gesichtsfeld als das erste Referenzbild aufweist,
eine zweite Bildverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen, aus dem zweiten Oberflächenbild des Referenzobjekts, eines zweiten Referenzbilds mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen dem Muster und einem Hintergrund, wobei die zweite Bildverarbeitungseinrichtung aus der vorstehend erwähnten Bildverarbeitungseinrichtung besteht, und
wobei die Detektionseinrichtung ein von der Bildaufnahmeeinheit gegebenes Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts mit dem zweiten Referenzbild vergleicht, um einen Bildbereich zu suchen, der das Muster im Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts enthält, und das Muster aus dem Bildbereich mittels des ersten Referenzbilds erkennt.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die vorstehend beschriebene Mustererkennungsvorrichtung aufweist: eine Bildaufteilungseinrichtung zum Erstellen von Teilbildern, die jeweils zumindest einen Teil des Musters aus dem ersten Referenzbild enthalten, wobei die Detektionseinrichtung das Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts mit dem ersten Referenzbild und jedem der Teilbilder vergleicht, und das Muster auf dem Untersuchungsobjekt entsprechend einem Vergleichsergebnis mit dem höchsten Übereinstimmungsgrad dazwischen erkennt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bildverarbeitungsverfahren zum Erstellen, aus einem Oberflächenbild eines Objekts mit einem Muster, eines verarbeiteten Bilds mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen dem Muster und einem Hintergrund bereitzustellen. Das Bildverarbeitungsverfahren weist die folgenden Schritte auf:
Erzeugen eines ersten geglätteten Bilds durch Bestimmen, bezüglich jedes Pixels des Oberflächenbilds, eines Konzentrationsmittelwerts für dieses Pixel sowie Nachbarpixel in einem um das Pixel definierten ersten Bereich und
Erzeugen eines zweiten geglätteten Bilds durch Bestimmen, bezüglich jedes der Pixel des Oberflächenbilds, eines Konzentrationsmittelwerts für dieses Pixel sowie Nachbarpixel in einem um das Pixel definierten zweiten Bereich, der größer ist als der erste Bereich, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es ferner die folgenden Schritte aufweist:
Multiplizieren jedes der Pixelwerte des ersten geglätteten Bilds mit einem Gewichtungskoeffizienten, der größer als 1 ist, um einen gewichteten Pixelwert zu bestimmen,
Subtrahieren jedes der im Multiplikationsschritt erhaltenen gewichteten Pixelwerte von einem Pixelwert eines entsprechenden Pixels des zweiten geglätteten Bilds, um ein Differenzialbild zu bestimmen, und
Extrahieren von Pixelwerten mit einem positiven Vorzeichen aus dem Differenzialbild, um das verarbeitete Bild zu erhalten.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile werden anhand der nachstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und der anliegenden Zeichnung verständlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Blockdiagramm einer Bildverarbeitungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2A ist ein Oberflächenbild eines Objekts, und die 2B bis 2E sind verarbeitete Bilder, die in den jeweiligen Schritten eines Bildverarbeitungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurden,
3 ist ein Blockdiagramm einer Bildverarbeitungseinrichtung mit einer Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform,
4 ist ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Mustererkennungsvorrichtung,
5 ist ein Blockdiagramm einer Mustererkennungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6A ist ein Oberflächenbild einer Ausrichtmarkierung auf einem Objekt, und 6B ist ein durch eine erste Bildverarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugtes erstes Referenzbild,
7 ist ein Blockdiagramm einer Mustererkennungsvorrichtung mit einer zweiten Bildverarbeitungseinrichtung gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform,
8A ist ein Oberflächenbild mit einer Ausrichtmarkierung eines Untersuchungsobjekts, 8B ist ein durch die zweite Bildverarbeitungseinrichtung erzeugtes zweites Referenzbild, und 8C ist das durch die erste Bildverarbeitungseinrichtung erzeugte erste Referenzbild,
9 ist ein Blockdiagramm einer Mustererkennungsvorrichtung mit einer Bildaufteilungseinrichtung gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform,
die 10A bis 10E sind ein Referenzbild bzw. Teil-Referenzbilder, und 10F ist ein Oberflächenbild einer Ausrichtmarkierung,
11 ist ein Blockdiagramm einer Mustererkennungsvorrichtung mit der zweiten Bildverarbeitungseinrichtung und der Bildaufteilungseinrichtung gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform,
die 12A und 12B sind ein Oberflächenbild mit einer Ausrichtmarkierung eines Untersuchungsobjekts bzw. eine erklärende Ansicht des Oberflächenbilds, und
die 13A und 13B sind ein weiteres Oberflächenbild mit der Ausrichtmarkierung des Untersuchungsobjekts bzw. eine erklärende Ansicht des Oberflächenbilds.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erörtert. Diese Ausführungsformen schränken den durch die anliegenden Ansprüche definierten Schutzumfang der vorliegenden Erfindung jedoch nicht ein.
Eine Bildverarbeitungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 1 bis 3 erklärt. Ein gemäß dieser Ausführungsform verwendetes Objekt weist eine Ausrichtmarkierung auf, die eine geringere Helligkeit als ein Hintergrund aufweist. Ein Oberflächenbild unter Einschluss der Ausrichtmarkierung des Objekts kann durch eine herkömmliche Bildaufnahmeeinheit 2 in der Art von Fernsehkameras erhalten werden.
Wie in 1 dargestellt ist, wird das von der Bildaufnahmeeinheit 2 aufgenommene Oberflächenbild zu jedem von dem ersten und dem zweiten Glättungsfilter (10, 11) der Bildverarbeitungseinrichtung 1 gesendet. Das erste Glättungsfilter 10 bestimmt in Bezug auf jedes Pixel des Oberflächenbilds einen Konzentrationsmittelwert für das Pixel und Nachbarpixel in einem um das Pixel definierten ersten Bereich, um ein erstes geglättetes Bild zu erzeugen. Als erster Bereich kann ein quadratischer Bereich "(2n₁ + 1) × (2n₁ + 1)" verwendet werden, woben "n₁" eine ganze Zahl ist.
Andererseits bestimmt das zweite Glättungsfilter 11 in Bezug auf jedes Pixel des Oberflächenbilds einen Konzentrationsmittelwert für das Pixel und Nachbarpixel in einem zweiten Bereich, der um das Pixel definiert ist, so dass er größer als der erste Bereich ist, um ein zweites geglättetes Bild zu erzeugen. Der zweite Bereich ist ein quadratischer Bereich "(2n₂ + 1) × (2n₂ + 1)", wobei "n₂" eine ganze Zahl größer als "n₁" ist. Wenn der erste Bereich daher beispielsweise der quadratische Pixelbereich "3 × 3" (n₁ = 1) ist, kann der quadratische Bereich "5 × 5" (n₂ = 2) als der zweite Bereich verwendet werden. Weil die Anzahl der zum Bestimmen des Konzentrationsmittelwerts durch das zweite Glättungsfilter 11 verwendeten Pixel größer ist als die Anzahl der zum Bestimmen des Konzentrationsmittelwerts durch das erste Glättungsfilter 10 verwendeten Pixel, hat das zweite geglättete Bild demgemäß ein höheres Glättungsniveau als das erste geglättete Bild.
Das erste geglättete Bild wird zu einer Gewichtungseinheit 12 der Bildverarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gesendet. In der Gewichtungseinheit wird jeder Pixelwert des ersten geglätteten Bilds mit einem Gewichtungskoeffizienten α von 1 oder größer multipliziert, um einen gewichteten Pixelwert zu erhalten. Es ist bevorzugt, dass der Gewichtungskoeffizient innerhalb eines Bereichs von 1,0 ≤ α ≤ 1,5 liegt.
Die gewichteten Pixelwerte und das zweite geglättete Bild werden dann zu einer Erzeugungseinrichtung 13 für Differenzialbilder der Bildverarbeitungseinrichtung 1 gesendet. In der Erzeugungseinrichtung für Differenzialbilder wird jeder gewichtete Pixelwert von einem Pixelwert eines entsprechenden Pixels des zweiten geglätteten Bilds subtrahiert, um ein Differenzialbild zu erzeugen. Das heißt, dass jeder Pixelwert (Xi) des Differenzialbilds durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird: Xi = Ti – α × Siwobei "Si" ein Pixelwert des ersten geglätteten Bilds ist, "α" der Gewichtungskoeffizient ist und "Ti" ein Pixelwert des entsprechenden Pixels des zweiten geglätteten Bilds ist.
Das durch die Erzeugungseinrichtung 5 für Differenzialbilder erhaltene Differenzialbild wird zu einer Bildextraktionseinheit gesendet, in der Pixelwerte mit positivem Vorzeichen aus dem Differenzialbild extrahiert werden, um ein verarbeitetes Bild mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen der Ausrichtmarkierung und dem Hintergrund zu erhalten.
Beispielsweise ist es bei der vorstehend erklärten Bildverarbeitungseinrichtung 1 möglich, anhand eines Oberflächenbilds mit einer Buchstabenanordnung "Print", wie in 2A dargestellt ist, ein verarbeitetes Bild mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen der Buchstabenanordnung und dem Hintergrund zu erzeugen, wie in 2E dargestellt ist. Das heißt, dass das erste Glättungsfilter 10 ein erstes geglättetes Bild des Oberflächenbilds erzeugt, wie in 2B dargestellt ist. Andererseits erzeugt das zweite Glättungsfilter 11 ein zweites geglättetes Bild des Oberflächenbilds, wie in 2C dargestellt ist. Es ist anhand dieser Figuren leicht verständlich, dass das zweite geglättete Bild ein höheres Glättungsniveau aufweist als das erste geglättete Bild, wie vorstehend beschrieben wurde. Nachdem das erste geglättete Bild aus 2B durch die Gewichtungseinheit 13 behandelt wurde, wird ein Differenzialbild anhand der Ausgaben der Gewichtungseinheit und des zweiten geglätteten Bilds aus 2C durch die Erzeugungseinrichtung 13 für Differenzialbilder erzeugt, wie in 2D dargestellt ist. Dann wird das verarbeitete Bild aus 2E durch Extrahieren von Pixelwerten mit positivem Vorzeichen aus dem Differenzialbild aus 2D erhalten.
Es sei bemerkt, dass die Bildverarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn es erforderlich ist, ein verarbeitetes Bild von einem Objekt mit einer Ausrichtmarkierung, die eine höhere Helligkeit als der Hintergrund aufweist, zu erzeugen, weiter eine Erzeugungseinrichtung 15 für Umkehrbilder zum Erzeugen eines Umkehrbilds des Oberflächenbilds des Objekts aufweist. Wie in 3 dargestellt ist, ist die Erzeugungseinrichtung 15 für Umkehrbilder zwischen der Bildaufnahmeeinheit 2 und dem ersten sowie dem zweiten Glättungsfilter (10, 11) angeordnet. In dieser Erzeugungseinrichtung 15 für Umkehrbilder wird ein Konzentrationswert von jedem Pixel des Umkehrbilds durch Subtrahieren eines Konzentrationswerts jedes Pixels des Oberflächenbilds des Objekts von einem maximalen Konzentrationswert des Oberflächenbilds bestimmt. Das Umkehrbild wird zum ersten bzw. zum zweiten Glättungsfilter (10, 11) gesendet, so dass das erste und das zweite geglättete Bild jeweils ähnlich wie oben anhand des Umkehrbilds erzeugt werden.
Als nächstes wird als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Mustererkennungsvorrichtung unter Verwendung der Bildverarbeitungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform detailliert erklärt. Die Mustererkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann erhalten werden, indem eine herkömmliche Mustererkennungsvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Bildverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen eines Referenzbilds, das mit einem Oberflächenbild eines Untersuchungsobjekts zu vergleichen ist, ausgerüstet wird. Beispielsweise umfasst die herkömmliche Mustererkennungsvorrichtung, wie in 4 dargestellt ist, Fernsehkameras 100 als Bildaufnahmeeinheit 2, A/D-Wandler 110, einen Bildschirm 120, einen D/A-Wandler 130, eine Tastenfeld-Schnittstelle 140, eine Parallelschnittstelle 150, eine Überlagerungs-Nachschlagetabelle 160, eine Steuer-PLD 170, einen Bildspeicher 3, einen Hauptspeicher 190, einen Programmspeicher 200, eine RS-232C 210 und eine CPU 220 zum Ausführen in dem Programmspeicher 200 gespeicherter Programme.
Die Steuer-PLD 170 ist mit dem Bildspeicher 3, der Tastenfeld-Schnittstelle 140, der Parallelschnittstelle 150 und der Überlagerungs-Nachschlagetabelle 160 verbunden. Zusätzlich sind die Fernsehkameras 100 durch die A/D-Wandler 110 mit der Steuer-PLD 170 verbunden. Abgesehen davon, ist der Bildschirm 120 durch den D/A-Wandler 130 mit der Steuer-PLD 170 verbunden. Eine Verbindung zwischen den Fernsehkameras 100 und dem Bildspeicher 3, eine Verbindung zwischen dem Bildspeicher 3 und dem Bildschirm 120 und eine Verbindung zwischen der CPU 220 und dem Bildspeicher 3 werden durch die Steuer-PLD 170 gesteuert. Andererseits ist die CPU 220 mit der Steuer-PLD 170, dem Programmspeicher 200, dem Hauptspeicher 190 und der RS-232C 210 verbunden.
5 ist ein Blockdiagramm, in dem eine schematische Struktur der Mustererkennungsvorrichtung mit der Bildverarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Diese Vorrichtung weist die Bildaufnahmeeinheit 2, den Bildspeicher 3, die erste Bildverarbeitungseinrichtung 1A, einen Referenzbildspeicher 4 und einen Detektor 5 auf. Beispielsweise besteht die Bildaufnahmeeinheit 2 aus der Fernsehkamera 100 und dem A/D-Wandler 110, um ein Oberflächenbild eines Objekts aufzunehmen, wie in 6A dargestellt ist. Das Oberflächenbild wird im Bildspeicher 3 gespeichert.
Als erste Bildverarbeitungseinrichtung 1A wird die Bildverarbeitungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet. Die erste Bildverarbeitungseinrichtung 1A erzeugt anhand eines Oberflächenbilds 30 eines Referenzobjekts mit einer Ausrichtmarkierung AM ("+"-Markierung) als ein zu erkennendes Muster ein erstes Referenzbild 40 mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen der Ausrichtmarkierung AM und einem Hintergrund, wie in 6B dargestellt ist. Das erzeugte erste Referenzbild wird im Referenzbildspeicher 4 gespeichert.
Der Detektor 5 vergleicht das Oberflächenbild eines Untersuchungsobjekts, das die gleiche Ausrichtmarkierung wie das Referenzobjekt aufweist, mit dem ersten Referenzbild, um die Ausrichtmarkierung auf dem Untersuchungsobjekt zu erkennen. Beispielsweise besteht der Detektor 5 hauptsächlich aus dem Hauptspeicher 190, dem Programmspeicher 200 und der CPU 220 zum Ausführen im Programmspeicher gespeicherter Programme. Im Detektor 5 wird die Mustererkennung durch ein Schablonenvergleichsverfahren einschließlich normierter Korrelationsoperationen ausgeführt.
Unter Verwendung der Mustererkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Mustererkennungsvorgang für ein Untersuchungsobjekt ausgeführt werden, wie nachstehend beschrieben wird. Zuerst wird ein Oberflächenbild mit einer Ausrichtmarkierung des Untersuchungsobjekts durch die Bildaufnahmeeinheit 2 aufgenommen. Nachdem das Oberflächenbild im Bildspeicher 3 gespeichert wurde, kann die Ausrichtmarkierung in dem Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts durch das Schablonenvergleichsverfahren unter Einschluss normierter Korrelationsoperationen bei Verwendung des ersten im Referenzbildspeicher 4 gespeicherten Referenzbilds erfasst werden.
In der Vergangenheit wurde die Ausrichtmarkierung durch Herstellen einer Schablone mit der Ausrichtmarkierung anhand des Oberflächenbilds des Referenzobjekts und Vergleichen eines Oberflächenbilds eines Untersuchungsobjekts mit der als Referenzbild verwendeten Schablone erfasst. Wenn bei diesem Verfahren die Kontrastdifferenz zwischen der Ausrichtmarkierung und dem Hintergrund gering ist, tritt das Problem auf, dass Helligkeitsänderungen des Oberflächenbilds des Untersuchungsobjekts eine Verringerung der Erfassungsgenauigkeit hervorrufen. Weil gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch das verarbeitete Bild mit dem ausgeprägten Kontrast zwischen der Ausrichtmarkierung und dem Hintergrund als Schablone verwendet wird, ist es möglich, die Ausrichtmarkierung selbst dann genau zu erfassen, wenn die Kontrastdifferenz dazwischen gering ist.
Es sei bemerkt, dass, wenn es erwünscht ist, anhand eines Oberflächenbilds des Referenzobjekts mit einer Ausrichtmarkierung, die eine höhere Helligkeit als der Hintergrund aufweist, ein verarbeitetes Bild mit dem ausgeprägten Kontrast zu erzeugen, die erste Bildverarbeitungseinrichtung 1A weiter, wie in dem Fall aus 3, eine Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder zum Erzeugen eines Umkehrbilds des Oberflächenbilds des Referenzobjekts aufweist. Diese Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder bestimmt einen Konzentrationswert jedes Pixels des Umkehrbilds durch Subtrahieren eines Konzentrationswerts jedes Pixels des Oberflächenbilds des Objekts von einem maximalen Konzentrationswert des Oberflächenbilds. Daher wird in der ersten Bildverarbeitungseinrichtung 1A das erste Referenzbild anhand des Umkehrbilds erzeugt.
Es sei in Bezug auf 8A bemerkt, dass, wenn ein Weitwinkel-Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts mit geringer Vergrößerung aufgenommen wird, so dass es einen weiteren Bereich um die Ausrichtmarkierung aufweist, und eine kleine Kontrastdifferenz zwischen der Ausrichtmarkierung und dem Hintergrund in dem Weitwinkel-Oberflächenbild vorhanden ist, die Befürchtung besteht, dass die Erfassungsgenauigkeit verringert wird. In einem solchen Fall ist es, wie in 7 dargestellt ist, bevorzugt, dass die Mustererkennungsvorrichtung weiter eine Bildsucheinheit aufweist, die eine zweite Bildverarbeitungseinrichtung 1B zum Erzeugen eines zweiten Referenzbilds, das zum Suchen einer Näherungsposition der Ausrichtmarkierung in dem Weitwinkel-Oberflächenbild verwendet wird, umfasst.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Bildaufnahmeeinheit 2 aus einer ersten Bildaufnahmeeinheit für ein Bild geringer Vergrößerung und einer zweiten Bildaufnahmeeinheit für ein Bild hoher Vergrößerung besteht. Das heißt, dass die erste Bildaufnahmeeinheit als eine Einrichtung zum Bereitstellen eines Oberflächenbilds des Referenzobjekts mit einem weiteren Gesichtsfeld als das von der zweiten Bildaufnahmeeinheit aufgenommene Oberflächenbild wirkt. Alternativ kann eine Bildaufnahmeeinheit mit einer Skalierungsfunktion verwendet werden.
Wie im Fall der ersten Bildverarbeitungseinrichtung 1A wird die Bildverarbeitungseinrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform als zweite Bildverarbeitungseinrichtung 1B verwendet. Die zweite Bildverarbeitungseinrichtung 1B erzeugt ein zweites Referenzbild anhand eines von der ersten Bildaufnahmeeinheit aufgenommenen Oberflächenbilds 31 des Referenzobjekts. In dem zweiten Referenzbild wird eine Kontrasterhöhung der Ausrichtmarkierung und anderer Muster mit der gleichen Konzentration (Helligkeit) wie bei der Ausrichtmarkierung in dem Oberflächenbild ausgeführt, um einen ausgeprägten Kontrast zwischen diesen Mustern und dem Hintergrund zu erzeugen, wie in 8B dargestellt ist. Das zweite Referenzbild kann in dem Referenzbildspeicher 4 gespeichert werden. Alternativ kann ein weiterer Referenzbildspeicher für das zweite Referenzbild hinzugefügt werden.
In dem Detektor 5 wird das Weitwinkel-Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts mit dem zweiten Referenzbild verglichen, um zumindest einen Bildkandidaten zu suchen, der die Näherungsposition der Ausrichtmarkierung bereitstellt. Mit anderen Worten wird zumindest ein die Ausrichtmarkierung ent sprechend dem zweiten Referenzbild aufweisender Bildbereich aus dem Weitwinkel-Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts herausgesucht. Als nächstes wird der herausgesuchte Bildbereich mit dem im Referenzbildspeicher 4 gespeicherten ersten Referenzbild (8C) verglichen, um die Ausrichtmarkierung in dem extrahierten Bildbereich durch das Schablonenvergleichsverfahren unter Einschluss normierter Korrelationsoperationen zu erfassen. Wenn mehrere Bildbereiche als Bildkandidaten extrahiert werden, wird jeder der Bildbereiche mit dem ersten Referenzbild verglichen, und die Ausrichtmarkierung wird entsprechend einem Vergleichsergebnis mit dem höchsten Übereinstimmungsgrad dazwischen erfasst.
Zum wirksamen Ausführen des Erkennungsvorgangs kann die Mustererkennungsvorrichtung eine Bilddatenreduktionseinheit (nicht dargestellt) zum Ausführen einer Bilddatenreduktionsbehandlung an dem zweiten Referenzbild und dem Weitwinkel-Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts aufweisen, um ein drittes Referenzbild bzw. ein behandeltes Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts bereitzustellen. In diesem Fall wird das behandelte Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts durch den Detektor 5 mit dem dritten Referenzbild verglichen, um den die Ausrichtmarkierung aufweisenden Bildbereich zu suchen.
Die Bilddatenreduktionsbehandlung umfasst die Schritte des Berechnens eines Konzentrationsmittelwerts für Pixel in einem Pixelbereich (n × n) und des Ersetzens des Pixelbereichs (n × n Pixel) durch ein Pixel des Konzentrationsmittelwerts. Wenn beispielsweise ein Oberflächenbild die Auflösung 640 × 480 Pixel aufweist und der Pixelbereich aus 64 (8 × 8) Pixeln besteht, wird ein behandeltes Oberflächenbild mit einer Auflösung von 80 × 60 Pixeln durch die Reduktionsbehandlung erhalten. Durch die Verwendung des behandelten Oberflächenbilds und des dritten Referenzbilds ist es möglich, das Suchen des dem zweiten Referenzbild entsprechenden Bildbereichs in dem Weitwinkel-Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts erheblich zu vereinfachen.
Wenn die Ausrichtmarkierung eine höhere Helligkeit hat als der Hintergrund im von der ersten Bildaufnahmeeinheit aufgenommenen Oberflächenbild des Referenzobjekts, ist es, wie im Fall aus 3 bevorzugt, dass die zweite Bildverarbeitungseinrichtung 1B weiter wie im Fall aus 3 eine zweite Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder zum Erzeugen eines Umkehrbilds des Oberflächenbilds aufweist. Die zweite Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder bestimmt einen Konzentrationswert jedes Pixels des Umkehrbilds durch Subtrahieren eines Konzentrationswerts jedes Pixels des Oberflächenbilds von einem maximalen Konzentrationswert des Oberflächenbilds. In diesem Fall wird das zweite Referenzbild durch die zweite Bildverarbeitungseinrichtung 1B anhand des Umkehrbilds erzeugt.
Wenn die Mustererkennungsvorrichtung, wie in 9 dargestellt ist, eine Bildaufteilungseinrichtung 6 zum Bereitstellen von Teilbildern, die jeweils mindestens einen Teil der Ausrichtmarkierung aufweisen, anhand des ersten Referenzbilds aufweist, ist es möglich, die Genauigkeit der Mustererkennung weiter zu verbessern.
Beispielsweise kann die Bildaufteilungseinrichtung 6 aus dem Hauptspeicher 190 und der CPU 220 zum Ausführen der im Programmspeicher 200 gespeicherten Programme bestehen. In den 10B und 10C ist das erste Referenzbild 40 aus 10A entlang einer Längsachse der Ausrichtmarkierung AM in zwei Teile (42, 43) unterteilt. In den 10D und 10E ist das erste Referenzbild aus 10A in den oberen und den unteren Abschnitt (44, 45) der Ausrichtmarkierung AM unterteilt. Das erste Referenzbild kann, falls erforderlich, in vier oder acht Teile unterteilt werden. Diese Teil-Referenzbilder können auch im Referenzbildspeicher 4 gespeichert werden. Im Detektor 5 wird das Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts mit dem ersten Referenzbild und jedem der Teil-Referenzbilder verglichen, und die Ausrichtmarkierung wird dann entsprechend einem Vergleichsergebnis mit dem höchsten Grad an Übereinstimmung dazwischen erkannt.
Wenn beispielsweise ein Oberflächenbild 30 des Untersuchungsobjekts aus 10F mit dem ersten Referenzbild 40 aus 10A verglichen wird, ist der Übereinstimmungsgrad dazwischen 0,5. Wenn andererseits das Oberflächenbild 30 des Untersuchungsobjekts aus 10F mit dem Teil-Referenzbild 44 aus 10D verglichen wird, ist der Übereinstimmungsgrad dazwischen 0,8. Daher ist es bei einem solchen Oberflächenbild aus 10F möglich, die Erkennungsgenauigkeit für die Ausrichtmarkierung unter Verwendung des Teil-Referenzbilds weiter zu verbessern.
Wenn die Mustererkennungsvorrichtung die zweite Bildverarbeitungseinrichtung 1B zum Erzeugen des zweiten Referenzbilds aufweist, ist es bevorzugt, dass sie weiter eine zusätzliche Bildaufteilungseinrichtung (nicht dargestellt) zum anhand des zweiten Referenzbilds erfolgenden Bereitstellen von Teil-Referenzbildern aufweist, die jeweils mindestens einen Teil der Ausrichtmarkierung aufweisen. Die zusätzliche Bildaufteilungseinrichtung weist die gleichen Funktionen und Komponenten wie die Bildaufteilungseinrichtung 6 des von der ersten Bildverarbeitungseinrichtung 1A erzeugten ersten Referenzbilds auf. In diesem Fall wird ein Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts mit dem zweiten Referenzbild und jedem der von der zusätzlichen Bildaufteilungseinrichtung erzeugten Teil-Referenzbilder verglichen, um einen die Ausrichtmarkierung enthaltenden Bildbereich entsprechend dem Vergleichsergebnis mit dem höchsten Übereinstimmungsgrad dazwischen zu suchen. Zweitens wird der gesuchte Bildbereich mit dem ersten Referenzbild und jedem der von der Bildaufteilungseinrichtung 6 für das erste Referenzbild erzeugten Teil-Referenzbilder verglichen. Entsprechend dem Vergleichsergebnis mit dem höchsten Übereinstimmungsgrad dazwischen wird die Ausrichtmarkierung auf dem Untersuchungsobjekt erkannt. Alternativ kann die Erkennung der Ausrichtmarkierung durch Vergleichen des gesuchten Bildbereichs nur mit dem ersten Referenzbild vorgenommen werden. Selbst wenn es einen erheblichen Behinderungsfaktor dadurch gibt, dass ein Teil der Ausrichtmarkierung verloren ist, ist es durch die Verwendung der Bildaufteilungseinrichtung 6 und/oder der zusätzlichen Bildaufteilungseinrichtung möglich, die Ausrichtmarkierung zuverlässig zu erkennen.
Wie behauptet wurde, ist es entscheidend, in der Mustererkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Bildaufnahmeeinheit 2, die erste Bildverarbeitungseinrichtung 1A, den Referenzbildspeicher 4 und den Detektor 5 aufzunehmen. Daher kann die Mustererkennungsvorrichtung weiter eine beliebige Kombination der zweiten Bildverarbeitungseinrichtung 1B (Bildsucheinheit), der Bilddatenreduktionseinheit, der Bildaufteilungseinrichtung 6 und, falls erforderlich, der zusätzlichen Bildaufteilungseinrichtung aufweisen. Beispielsweise zeigt 11 eine Mustererkennungsvorrichtung, die sowohl die zweite Bildverarbeitungseinrichtung 1B als auch die Bilddatenreduktionseinheit 6 aufweist.
Als eine bevorzugte Anwendung der Bildverarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend die Mustererkennungsvorrichtung erklärt. Die Anwendung der Bildverarbeitungseinrichtung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Die Bildverarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf verschiedenen Anwendungsgebieten verfügbar, die ein Muster, wie Buchstaben, Markierungen, Linien und graphische Symbole von einem Oberflächenbild eines Objekts, ohne durch Hintergrundrauschen beeinflusst zu werden, erkennen oder erfassen müssen. Genauer gesagt ist es, wenn ein Bild gegeben ist, das Buchstaben und Hintergrundrauschen aufweist, oder wenn ein Bild gegeben ist, das Buchstaben aufweist, die eine dünne Linie überlappen, möglich, das Hintergrundrauschen oder die dünne Linie zu beseitigen und nur die Buchstaben durch die Bildverarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung genau zu extrahieren.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Bildverarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann anhand eines Oberflächenbilds eines Objekts mit einem Muster ein verarbeitetes Bild mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen dem Muster und einem Hintergrund erzeugen. Insbesondere ergibt sich der Vorteil, dass nur das Muster klar von dem Hintergrund getrennt werden kann, selbst wenn der Hintergrund um das Muster ein Pixel aufweist, das im Wesentlichen die gleiche Konzentration wie das Muster hat.
Wenn als eine bevorzugte Ausführungsform eine Mustererkennungsvorrichtung mit der vorstehend erwähnten Bildverarbeitungseinrichtung bei einem Herstellungsprozess von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen verwendet wird, ist es möglich, eine Ausrichtmarkierung auf einem optisch transparenten oder durchsichtigen Substrat genau zu erkennen. Demgemäß ist die Verwendung der Bildverarbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Mustererkennungsvorrichtung besonders wirksam, um die Untersuchungsgenauigkeit zu verbessern, wenn eine Konzentrationsdifferenz (Helligkeitsdifferenz) zwischen einem zu untersuchenden Muster und dem Hintergrund gering ist.

Claims

Bildverarbeitungseinrichtung zum Erstellen, aus einem Oberflächenbild eines Objektes mit einem Muster, eines verarbeiteten Bildes mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen dem Muster und einem Hintergrund, wobei die Bildverarbeitungseinrichtung umfaßt: einen ersten Glättungsfilter zum Erzeugen eines ersten geglätteten Bildes durch Bestimmen, für jedes der Pixel des Oberflächenbildes, eines Konzentrationsmittelwerts für dieses Pixel sowie Nachbarpixel in einem um dieses Pixel definierten ersten Bereich; und einen zweiten Glättungsfilter zum Erzeugen eines zweiten geglätteten Bildes durch Bestimmen, für jedes der Pixel des Oberflächenbildes, eines Konzentrationsmittelwerts für dieses Pixel sowie Nachbarpixel in einem um dieses Pixel definierten zweiten Bereich, der größer als der erste Bereich ist; wobei die Bildverarbeitungseinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ferner umfaßt: eine Gewichtungseinrichtung zum Multiplizieren jedes der Pixelwerte des ersten geglätteten Bildes mit einem Gewichtungskoeffizienten, der größer als 1 ist, um einen gewichteten Pixelwert zu bestimmen; eine Erzeugungseinrichtung für Differenzialbilder zum Subtrahieren jedes der von der Gewichtungseinrichtung erstellten gewichteten Pixelwerte von einem Pixelwert eines entsprechenden Pixels des zweiten geglätteten Bildes, um ein Differenzialbild zu erzeugen; und eine Bildextraktionseinrichtung zum Extrahieren von Pixelwerten mit einem positiven Vorzeichen aus dem Differenzialbild, um das verarbeitete Bild zu erhalten.
Bildverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, umfassend eine Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder zum Erzeugen eines Umkehrbildes, wenn das Muster eine höhere Helligkeit aufweist als der Hintergrund des Oberflächenbildes des Objekts, wobei die Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder einen Konzentrationswert zu jedem der Pixel des Umkehrbildes durch Subtraktion eines Konzentrationswerts zu jedem der Pixel des Oberflächenbildes des Objekts von einem maximalen Konzentrationswert des Oberflächenbildes bestimmt und wobei der erste und der zweite Glättungsfilter jeweils das erste und das zweite geglättete Bild aus dem Umkehrbild erzeugen.
Mustererkennungsvorrichtung, die die Bildverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 als eine erste Bildverarbeitungseinrichtung verwendet, wobei die Vorrichtung umfaßt: eine Bildaufnahmeeinrichtung zum Erstellen eines Oberflächenbildes eines Objekts; die erste Bildverarbeitungseinrichtung zum Erzeugen, aus einem ersten Oberflächenbild eines Referenzobjekts mit einem Muster, eines ersten Referenzbildes mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen dem Muster und einem Hintergrund; einen Speicher zum Speichern des ersten Referenzbildes; und eine Detektionseinrichtung zum Vergleichen eines Oberflächenbildes eines Untersuchungsobjekts mit dem gleichen Muster wie das Referenzobjekt mit dem ersten Referenzbild, um das Muster auf dem Untersuchungsobjekt zu erkennen.
Mustererkennungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die erste Bildverarbeitungseinrichtung eine Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder zum Erzeugen eines Umkehrbildes, wenn das Muster eine höhere Helligkeit aufweist als der Hintergrund des ersten Oberflächenbildes des Referenzobjekts, aufweist, wobei die Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder einen Konzentrationswert zu jedem Pixel des Umkehrbildes durch Subtrahieren eines Konzentrationswerts zu jedem Pixel des ersten Oberflächenbildes des Referenzobjekts von einem maximalen Konzentrationswert des ersten Oberflächenbildes bestimmt und wobei die erste Bildverarbeitungseinrichtung das erste Referenzbild aus dem Umkehrbild erzeugt.
Mustererkennungsvorrichtung nach Anspruch 3, umfassend: eine Einrichtung zum Erstellen eines zweiten Oberflächenbildes mit dem Muster des Referenzobjekts, wobei das zweite Oberflächenbild ein weiteres Sichtfeld als das erste Referenzbild aufweist; eine zweite Bildverarbeitungsvorrichtung zum Erzeugen, aus dem zweiten Oberflächenbild des Referenzobjekts, eines zweiten Referenzbildes mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen dem Muster und einem Hintergrund, wobei die zweite Bildverarbeitungseinrichtung aus der Bildverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 gebildet ist, und wobei die Detektionseinrichtung ein von der Bildaufnahmeeinrichtung gegebenes Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts mit dem zweiten Referenzbild vergleicht, um einen Bildbereich zu suchen, der das Muster im Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts enthält, und das Muster aus dem Bildbereich mittels des ersten Referenzbilds erkennt.
Mustererkennungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die zweite Bildverarbeitungseinrichtung eine Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder zum Erzeugen eines Umkehrbildes, wenn das Muster eine höhere Helligkeit aufweist als der Hintergrund im zweiten Oberflächenbild des Referenzobjekts, umfaßt, wobei die Erzeugungseinrichtung für Umkehrbilder einen Konzentrationswert zu jedem Pixel des Umkehrbildes durch Subtrahieren eines Konzentrationswerts zu jedem Pixel des zweiten Oberflächenbildes von einem maximalen Konzentrationswert des zweiten Oberflächenbildes bestimmt und wobei die zweite Bildverarbeitungseinrichtung das zweite Referenzbild aus dem Umkehrbild erzeugt.
Mustererkennungsvorrichtung nach Anspruch 3, umfassend eine Bildaufteilungseinrichtung zum Erstellen von Teilbildern, die jeweils zumindest einen Teil des Musters aus dem ersten Referenzbild enthalten, und wobei die Detektionseinrichtung das Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts mit dem ersten Referenzbild und jedem der Teilbilder vergleicht und das Muster auf dem Untersuchungsobjekt entsprechend einem Vergleichsergebnis mit einem höchsten Grad an Übereinstimmung erkennt.
Mustererkennungsvorrichtung nach Anspruch 5, umfassend eine Bildaufteilungseinrichtung zum Erstellen von Teilbildern, die jeweils zumindest einen Teil des Musters aus dem zweiten Referenzbild enthalten, und wobei die Detektionseinrichtung das Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts mit dem zweiten Referenzbild und jedem der Teilbilder vergleicht, um den Bildbereich zu suchen, der das Muster entsprechend einem Vergleichsergebnis mit einem höchsten Grad an Übereinstimmung enthält.
Mustererkennungsvorrichtung nach Anspruch 5, umfassend: eine Bilddatenreduktionseinrichtung zum Durchführen eines Bilddatenreduktionsverfahrens an dem zweiten Referenzbild und dem Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts, um jeweils ein drittes Referenzbild und ein drittes Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts zu erhalten, und wobei die Detektionseinrichtung das dritte Oberflächenbild des Untersuchungsobjekts mit dem dritten Referenzbild vergleicht, um den Bildbereich mit dem Muster zu suchen.
Bildverarbeitungsverfahren zum Erstellen, aus einem Oberflächenbild eines Objekts mit einem Muster, eines verarbeiteten Bildes mit einem ausgeprägten Kontrast zwischen dem Muster und einem Hintergrund, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Erzeugen eines ersten geglätteten Bildes durch Bestimmen, bezüglich jedes der Pixel des Oberflächenbildes, eines Konzentrationsmittelwerts für dieses Pixel sowie Nachbarpixel in einem um das Pixel definierten ersten Bereich; und Erzeugen eines zweiten geglätteten Bildes durch Bestimmen, bezüglich jedes der Pixel des Oberflächenbildes, eines Konzentrationsmittelwerts für dieses Pixel sowie Nachbarpixel in einem um das Pixel definierten zweiten Bereich, der größer ist als der erste Bereich; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es ferner die folgenden Schritte umfaßt: Multiplizieren jedes der Pixelwerte des ersten geglätteten Bildes mit einem Gewichtungskoeffizienten, der größer als 1 ist, um einen gewichteten Pixelwert zu bestimmen; Subtrahieren jedes der im Multiplikationsschritt bestimmten gewichteten Pixelwerte von einem Pixelwert eines entsprechenden Pixels des zweiten geglätteten Bildes, um ein Differenzialbild zu bestimmen; und Extrahieren von Pixelwerten mit einem positiven Vorzeichen aus dem Differenzialbild, um das verarbeitete Bild zu erhalten.
Bildverarbeitungsverfahren nach Anspruch 10, umfassend das Erzeugen eines Umkehrbildes, wenn das Muster eine höhere Helligkeit aufweist als der Hintergrund im Oberflächenbild des Objekts, wobei ein Konzentrationswert jedes der Pixel des Umkehrbildes durch Subtrahieren eines Konzentrationswerts zu jedem der Pixel des Oberflächenbildes des Objekts von einem maximalen Konzentrationswert des Oberflächenbildes bestimmt wird, und wobei das erste und das zweite geglättete Bild aus dem Umkehrbild erzeugt werden.