JP2000283725A - 中空糸測定装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中空糸断面の輪郭の不連続部の検出、連続化
処理の時間を短縮する 【解決手段】 放射上に展開された輪郭線の画像データ
に対してローパス処理をパーソナルコンピュータ８にお
いて実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空糸の断面部を
撮影し、その撮影画像から中空糸の肉厚を計算する中空
糸測定装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の中空糸、すなわち、内部が中空と
なっている糸の肉厚を測定する場合、中空糸の断面をビ
デオカメラ付きの顕微鏡で撮影する。画像処理は撮影し
た画像の中空糸の肉厚部分（図１の実線部分参照）の内
側および外側の特定位置Ｏ（オー）からの距離ｒ１およ
びｒ２を画像データから取得する。ｒ２−ｒ１が肉厚と
なる。通常は中空糸の複数の位置であるいは肉厚部分の
全周にわたって肉厚の測定が行われる。

【０００３】中空糸は顕微鏡で撮影するほど細い糸であ
るので、撮影環境の影響を受けやすい。撮影環境が悪い
と図２に示すように、中空糸の肉厚部分の輪郭線画像に
不連続部分が発生してしまう。このような不連続部分に
ついて、肉厚を測定しようとしても肉厚を測定できな
い。

【０００４】このような不連続部分での肉厚測定を回避
するためには撮影画像をディスプレイに表示させて、肉
厚測定部分を操作者が指定するか不連続部分を自動検出
し、適当な曲線で不連続部分を補間している。不連続部
分を検出するために一般的には画素追跡方法方法が用い
られる。この方法は、輪郭線をビット１（黒）の太さに
細線化しておく。次に輪郭線の任意の１点を検出した
後、その１点の隣接する画素で、ビットが１の画素を見
つける。図３のような３×３のマトリクスでは真ん中の
Ｅの部分が注目画素となり、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｆ，Ｇ，
Ｈ，Ｉのいずれか画素がビット１であるかを検出する。
新たに検出した画素を注目画素として、注目画素に接続
する輪郭線上の新しい画素を検出する。このようにし
て、輪郭線上の連続する画素を追跡しながら検出する。
不連続部分が発生する輪郭線の端部の画素が注目画素と
なると、新たに接続する輪郭線上の画素がないので、こ
れにより、現在の注目画素が不連続部分の発生位置と判
断する。不連続部分の一端が見つかると、輪郭線の追跡
方向をこれまでと逆の方向にかえて、輪郭線を追跡し、
輪郭線の他方の端部を検出する。

【０００５】このようにして検出した輪郭線の不連続部
分を連続化させるためには、上述の曲線補間方法他、特
開平６２−１６８２７９号公報、特開平３−２６８１０
８号公報などに種々の画像処理方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】撮影画像の輪郭線画像
中の不連続部分を自動的に検出し、かつ、その不連続部
分を連続化するためには上述のような非常に複雑な画像
処理を必要とし、かつ、長い処理時間を必要とする。ま
た、中空糸は複数本の束の単位で撮影することが望まし
く、１画面中に複数本の中空糸の断面画像が存在する場
合に、その不連続部分の検出は非常に困難を極める。

【０００７】目視による不連続部分の検出は容易である
が、画像の表示、不連続部分の位置の指定のマニュアル
操作に時間がかかり、大量生産された中空糸を工場で測
定する場合には、生産される中空糸の検査、測定のため
には、不向きである。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の点に鑑み
て、撮影された中空糸の輪郭線の不連続部分の影響を従
来よりも低減させ、中空糸の輪郭線画像の不連続部分を
補間するだけでなく、処理時間の短い中空糸測定装置お
よび方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１の発明は、中空糸の断面を示す画像
データを放射状に展開する画像処理手段と、当該展開さ
れた画像データから輪郭線の画像データを抽出する輪郭
線抽出手段と、当該抽出された輪郭線の画像データに対
してローパスフィルタ処理を施すことにより輪郭線の不
連続部分を連続化するフィルタ手段とを具えたことを特
徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載の中空
糸測定装置において、前記中空糸の断面を撮影し、前記
中空糸の断面を示す画像データを前記画像処理手段に転
送する撮影手段をさらに具えたことを特徴とする。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１または２に記
載の中空糸測定装置において、前記フィルタ手段により
フィルタ処理された画像データに基づき前記中空糸の肉
厚を測定する肉厚測定手段をさらに具えたことを特徴と
する。

【００１２】請求項４の発明は、中空糸の断面を示す画
像データを放射状に展開して記憶手段上に記憶し、当該
展開された画像データから輪郭線の画像データを抽出
し、当該抽出された輪郭線の画像データに対してローパ
スフィルタによりローパスフィルタ処理を施すことによ
り輪郭線の不連続部分を連続化することを特徴とする。

【００１３】請求項５の発明は、請求項４に記載の中空
糸測定方法において、前記中空糸の断面を撮影手段によ
り撮影し、前記中空糸の断面を示す画像データを取得す
ることを特徴とする。

【００１４】請求項６の発明は、請求項４または５に記
載の中空糸測定方法において、前記フィルタによりフィ
ルタ処理された画像データに基づき前記中空糸の肉厚を
測定することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１６】図４は本発明実施形態のシステム構成を示
す。図４において、１は測定対象の中空糸の束４を背後
から照射する光源である。２は照射光を散乱させる拡散
板、３は中空糸の束４を載置するためのスライドガラス
である。

【００１７】５は顕微鏡、６は顕微鏡に付属され、中空
糸の断面を撮影するビデオカメラである。ビデオカメラ
６により撮影された１画面分の画像は画像信号の形態で
画像処理装置８に転送される。画像処理装置８としては
パーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータ、すなわ
ち、画像入力用のインタフェース（Ｉ／Ｆ）７、後述の
画像処理プログラムを実行するＣＰＵ、画像処理プログ
ラムを記憶、保存するためのハードディスクおよびメモ
リを有する汎用コンピュータを使用することができる。

【００１８】９はパーソナルコンピュータ８で作成され
た表示情報、この形態では肉厚の測定結果を表示するデ
ィスプレイである。１０はパーソナルコンピュータ８に
対して、画像処理プログラムの実行の指示等を与えるキ
ーボードである。１１はマウスであり、マウスからも画
像処理プログラムの実行の指示が可能である。

【００１９】図５は上記画像処理プログラムの内容を示
す。画像処理プログラムはＣＰＵが実行可能なプログラ
ム言語で作成され、パーソナルコンピュータ８のハード
ディスクに保存される。また、本実施形態ではＣＤＲＯ
Ｍやフロッピーディスクなどの携帯用記録媒体に記録さ
れた画像処理プログラムをパーソナルコンピュータのハ
ードディスクにインストールする。

【００２０】図５を参照しながら、システム動作および
本発明に係る画像処理を説明する。画像処理プログラム
の実行が指示されると、パーソナルコンピュータ８のＣ
ＰＵ（以下、ＣＰＵと略記する）は図４の画像処理プロ
グラムをハードディスクから装置内のメモリにロード
し、実行を開始する。ＣＰＵはビデオカメラ６により撮
影された１画面分の画像（画素ごとの多値の輝度データ
で構成される画像）をＩ／Ｆ７を介して入力し、パーソ
ナルコンピュータ８内のメモリに一時記憶する（ステッ
プＳ１０）。

【００２１】次にＣＰＵは１画面分の画像データを放射
方向に展開した画像データに並び換える。より具体的は
１画面分の画像データはＸ−Ｙ軸方向でｍ×ｎ個の画素
毎の輝度データであるので、この画像データを図６に示
すように基準点Ｏから特定の方向（放射方向、図６のθ
の方向）上の画素の輝度データを順次にサンプリングす
る。最初はθ＝０（ゼロ）度の方向に沿って該当の画素
の画像データをサンプリングし、メモリに記憶する。次
にθ＝１度に設定し、画像データをサンプリングする。
このようにしてθを０度から３５９度まで１度ずつ換え
て、画像データをサンプリングする（図６参照）。この
ようにしてサンプリングされた画像はθの値毎に記憶さ
れる（ステップＳ２０）。

【００２２】この放射方向に展開された画像データから
中空糸の肉厚部分の内側と外側の輪郭線画像を作成す
る。輪郭線画像の作成は周知の画像処理方法を使用すれ
ばよい。本実施形態では、画像データを閾値と比較する
こと、すなわち、２値化により白（背景）と黒（肉厚部
分）の画像データに変換する。これにより中空糸の肉厚
部分の画像データはビット１（黒）、背景の画像データ
はビット（０）で表される。このような画像データのた
とえば、左隣の画素の画像データがビット０で、自身の
画像データがビット１になるような画像、いわゆるエッ
ジ部分の画素位置を検出する。検出された画素位置には
ビット１、その他の画素位置にはビット０をメモリに記
憶することで、輪郭線画像がメモリ上に作成される（ス
テップＳ３０）。

【００２３】図６の基準点Ｏを中空糸の中心部分に設定
すると、輪郭線は図７のようになる。図７において、５
０が中空糸の肉厚部分の内側を示す輪郭線の画素位置、
すなわち、内側の輪郭線を示し、５１が外側の輪郭線を
示す。この例では外側の輪郭線に不連続部分１００，１
０１が存在し、他の中空糸の画像の一部が雑音１０２と
して混入していることを示す。

【００２４】本願発明者は、図７の輪郭線を一種の波形
とみなすことで、ローパス処理を施すことにより不連続
分１００、１０１を連続化できること、雑音部分１０２
を除去できることに気がつき、その実験確認をも行っ
た。

【００２５】フィルタ処理では、現在の位置のデータよ
り前位置の複数のデータを使用して、現在の位置のロー
パスフィルタ処理後のデータを作成する。また、ローパ
スフィルタは波形の高周波成分を平滑化する機能を有し
ている。この機能により、図７のような不連続部分を持
つ画像にローパスフィルタ処理を施すと不連続部分１０
０，１０１が連続化されると共に、雑音部分１０２が消
去され、図８に示すようなローパスフィルタ処理後の画
像が得られる（ステップＳ４０）。

【００２６】２つの輪郭線を元のＸ−Ｙ座標系に逆展開
し、内側の輪郭線の各点から外側の輪郭線の最短距離を
求めることで中空系の肉厚を測定する（ステップＳ５
０）。

【００２７】以上、説明したように放射方向に展開され
た輪郭線画像に対してローパスフィルタ処理を施すこと
により、不連続部分を連続化し、雑音成分を除去するこ
とが可能となる。一般的には、最初の画像データから初
期の複数の画像データについてはローパスフィルタの計
算に必要なデータがないので、ローパスフィルタ処理が
できない。しかしながら中空糸のようにその断面が閉区
画（部分的には不連続部があるが）を構成する場合に
は、最初に画像データについてフィルタ処理を行う場合
にも、それより前の位置のデータがあるので、フィルタ
処理が可能となる。したがって、輪郭線上のどの位置か
らでもローパスフィルタ処理を開始することができると
いう利点がある。

【００２８】上述の実施形態の他に次の形態を実施でき
る。

【００２９】１）上述の実施形態では中空糸の肉厚を測
定する例であったが、撮影画像から中空糸の外周の長さ
を測定することもできる。この場合には、外周の輪郭線
画像について、不連続部分を連続化し、連続化した輪郭
線画像（太さが１ビット）の画素数を計数し、画像数を
長さに換算すると外周を得ることができる。

【００３０】さらに肉厚部の断面の面積を測定する場合
には、外側の輪郭線と内側の輪郭線の間の部分の画素数
を計数し、その計数結果を面積に換算する。

【００３１】２）輪郭線の抽出処理を行うにあたり、画
像補正処理、たとえば、シェーディング補正や輪郭線強
調処理を行うとよい。

【００３２】３）周知の輪郭線抽出処理の中には得られ
る輪郭線画像が太さを有する場合がある。このような場
合には、輪郭線の太さの左端部の画素を選択するだけで
なく、中央部の画素や右端部の画素を選択することで細
線化処理を施すことができる。

【００３３】さらに、肉厚を測定するような場合には、
肉厚部の外側の輪郭線と内側の輪郭線との間の相関関係
を使用して、最も相関度の高い画素を太さのある輪郭線
から選ぶことによっても細線化処理を行うことができ
る。

【００３４】４）上述の形態では、ビデオカメラ６から
パーソナルコンピュータ８にオンラインで撮影画像を入
力しているが、オフラインで撮影画像を入力することも
できる。たとえば、デジタルカメラで中空糸を撮影し、
フロッピーディスクに記録し、そのフロッピーディスク
をパーソナルコンピュータ８で読み取ることによっても
撮影画像を入力することができる。さらには通常のカメ
ラで撮影され、現像焼き付けされた後の銀塩写真をスキ
ャナーにより読み取りパーソナルコンピュータ８に入力
してもよい。

【００３５】５）撮影された中空糸の輪郭線の断面をデ
ィスプレイ９に表示する場合には、図７のように放射状
に展開されて、ローパスフィルタ処理が施された輪郭線
の画像データをＸ−Ｙ座標系に逆展開（並び換え）をし
て不連続部が連続化された画像を表示すればよい。

【００３６】６）上述の実施形態で測定された肉厚、あ
るいは１）で述べた外周、肉厚部の面積の測定結果を閾
値と比較すると中空糸の品質検査を行うことができる。

【００３７】７）上述の実施形態では中空系の肉厚を測
定する例であるが、略円形の中実物の外周長、円相当半
径、あるいは、つぶされた円形の中実物の長円相当の長
径および短径を測定することもできる。

【００３８】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１，４の
発明によれば、輪郭線画像に不連続部分が発生してもロ
ーパスフィルタ処理により不連続部の検出を行わなくて
もその不連続部分が連続化される。さらに、他の中空糸
の画像が混入したり、その他雑音が発生してもその雑音
影響が除去される。また、フィルタ自体は簡単な構成で
あり、その処理時間も早いので、従来の不連続部を検出
し、連続化する処理よりも大幅に肉厚等の測定処理が短
縮化される。

【００３９】請求項２，５の発明では、撮影手段をさら
に具えることにより製造された中空糸の品質検査装置に
も対応が可能となる。

【００４０】請求項３，６の発明では、中空糸のように
肉眼では確認しにくい製品についてもその肉厚を測定
し、迅速、正確な品質検査に寄与することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の中空糸の肉厚の測定方法を説明するため
の説明図である。

【図２】従来の不連続部分を検出する方法を説明するた
めの説明図である。

【図３】従来の不連続部分を検出する方法を説明するた
めの説明図である。

【図４】本発明実施形態のシステム構成を示すブロック
図である。

【図５】パーソナルコンピュータ８のＣＰＵが実行する
画像処理プログラムの内容を示すフローチャートであ
る。

【図６】本発明実施形態の画像データの展開方法を説明
するための説明図である。

【図７】ローパスフィルタ処理前の画像内容を示す説明
図である。

【図８】ローパスフィルタ処理後の画像内容を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 拡散板 ３ スライドガラス ５ 顕微鏡 ６ ビデオカメラ ７ インタフェース（Ｉ／Ｆ） ８ 画像処理装置（パーソナルコンピュータ） ９ ディスプレイ １０ キーボード １１ マウス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA30 AA52 AA55 AA58 BB12 CC00 DD06 EE00 FF01 HH02 HH13 HH15 JJ03 JJ26 LL49 PP24 QQ05 QQ24 QQ32 QQ33 QQ34 SS13 4L056 EA34 EA44 EB26 5C054 EA05 ED11 FC14 GB01 HA05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空糸の断面を示す画像データを放射状
   に展開する画像処理手段と、 当該展開された画像データから輪郭線の画像データを抽
   出する輪郭線抽出手段と、 当該抽出された輪郭線の画像データに対してローパスフ
   ィルタ処理を施すことにより輪郭線の不連続部分を連続
   化するフィルタ手段とを具えたことを特徴とする中空糸
   測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の中空糸測定装置におい
   て、前記中空糸の断面を撮影し、前記中空糸の断面を示
   す画像データを前記画像処理手段に転送する撮影手段を
   さらに具えたことを特徴とする中空糸測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の中空糸測定装
   置において、前記フィルタ手段によりフィルタ処理され
   た画像データに基づき前記中空糸の肉厚を測定する肉厚
   測定手段をさらに具えたことを特徴とする中空糸測定装
   置。
4. 【請求項４】 中空糸の断面を示す画像データを放射状
   に展開して記憶手段上に記憶し、 当該展開された画像データから輪郭線の画像データを抽
   出し、 当該抽出された輪郭線の画像データに対してローパスフ
   ィルタによりローパスフィルタ処理を施すことにより輪
   郭線の不連続部分を連続化することを特徴とする中空糸
   測定方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の中空糸測定方法におい
   て、前記中空糸の断面を撮影手段により撮影し、前記中
   空糸の断面を示す画像データを取得することを特徴とす
   る中空糸測定方法。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の中空糸測定方
   法において、前記フィルタによりフィルタ処理された画
   像データに基づき前記中空糸の肉厚を測定することを特
   徴とする中空糸測定方法。