JP2010164326A - 凹凸文字抽出のための画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る凹凸文字抽出のための画像処理方法は、凹凸文字が施され且つ該凹凸文字の凹凸方向に沿った振動を起こしている平面又は曲面から、凹凸文字の画像を抽出する画像処理方法であって、前記凹凸文字を含んだ平面又は曲面の3次元データを取得する3次元計測ステップと、取得された前記3次元データから、前記凹凸方向に沿った振動を除去する振動除去ステップと、を有する。
【選択図】図1
Description
このような凹凸状態の計測は、搬送ライン上で行う事ができれば好ましいが、搬送ライン自身や周辺設備の影響などにより、計測器または検査対象自体が振動を起こす事があり、そのために計測された形状データのなかに振動に起因するノイズが重畳される場合がある。
縦振動による誤差の除去技術としては、特開2000−292132号公報(特許文献1)に開示されたものがある。この文献は、ワークにスリット光を照射し、同一位置におけるワークの両面(上下面)を、スリット光の照射光軸外に配置された撮像器で撮像し、撮像器により撮像して得た同一位置におけるワーク両面の各スリット画像データと、品質既知の標準ワークの両面に投影した標準スリット画像を前記撮像器で撮像して得た同一位置における標準ワーク両面の各標準スリット画像データとを比較し、当該比較結果に基づいてワークの品質を判定することを特徴とするワーク品質検査方法を開示する。
例えば、搬送ラインの上側若しくは下側に、撮像器などを設置する空間がなく、検査対象物の上側若しくは下側の画像が取得できない場合が往々にしてある。また、検査対象の下側に撮像器を設置できたとしても、検査対象の下側表面にも凹凸があり、上下の計測値の差分だけでは、上面と下面のどちら側に凹凸があるか判断できないなどの問題も発生する。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、上下方向に縦振動をする平面又は曲面上に刻印された凹凸文字をを精度高く読取ることができる凹凸文字抽出のための画像処理方法を提供することを目的とする。
本発明に係る凹凸文字抽出のための画像処理方法は、凹凸文字が施され且つ該凹凸文字の凹凸方向に沿った振動を起こしている平面又は曲面から、凹凸文字の画像を抽出する画像処理方法であって、前記凹凸文字を含んだ平面又は曲面の3次元データを取得する3次元計測ステップと、取得された前記3次元データから、前記凹凸方向に沿った振動である縦振動を除去する振動除去ステップと、を有することを特徴とする。
好ましくは、前記振動除去ステップは、前記凹凸文字の高さ方向データから基準高さデータを差し引いてズレ量を検出するズレ量検出ステップと、前記検出されたズレ量に占める縦振動の量を検出する振動量検出ステップと、前記ズレ量から前記縦振動の量を差し引くことで凹凸文字の高さ方向データを算出する凹凸検出ステップと、を有するとよい。
また、前記振動量検出ステップでは、凹凸文字に対応する高さデータへの重みをゼロ又は低くし、縦振動に起因する高さデータへの重みを高くした上で、前記重みを用いてズレ量に占める縦振動の量を検出するとよい。
前記振動量検出ステップは、ズレ量検出ステップで取得したズレ量dnと縦振動の1次推定量Enとの差に基づいて、ズレ量dnに対する重みwnを算出し、前記重みwnとズレ量dnから縦振動の2次推定量Fnを算出するものであって、凹凸検出ステップは、ズレ量dnから縦振動の2次推定量Fnを差し引いて、凹凸文字の高さ方向データを算出するものであるとよい。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図1,図2を参照して、本実施形態に係る凹凸文字抽出のための画像処理(以降、画像処理装置)の全体システム構成について説明する。
この画像処理装置は、光切断法を適用した光切断法センサ1を有している。光切断法センサ1は、対象物3にライン状の光切断線(ライン状のレーザ光)を投射する投射部11と、対象物3の表面から反射してきた光切断線を撮像する撮像部12とを有している。
対象物3は湾曲した金属板や円筒物表面、又は平板等であって、画像処理装置は、対象物3上に施された凹凸文字を読取る。詳しくは、光切断法センサ1を走査用レール2により対象物3に倣う方向に平行移動させていくことで、投射部11から対象物3の表面に光切断線を照射し、それと同時に、対象物3から反射してくる光切断線の画像データを撮像部12にて取得する。
図3を参照して、パソコン4で実行される画像処理の概要について説明する。
本画像処理は、対象物3の表面(凹凸文字が刻印された平面又は曲面)の3次元データPnを取得する3次元計測ステップ(S0)を有している。なお、対象物3や光切断法センサ1の近傍に強い振動を発生させるものが存在した場合、3次元計測ステップで取得した3次元計測データには、凹凸方向に沿った振動(以降、縦振動と呼ぶこともある)に起因する誤差が含まれている。そのため、本画像処理には、取得された3次元データPnから、縦振動を除去する振動除去ステップ(S1〜S8)が備えられている。なお、縦振動とは、光切断法センサ1と対象物3を結ぶ直線方向の振動と考えることもできる。この縦振動に垂直な向きの振動を横振動と呼ぶこととする。
また、振動除去ステップは、ズレ量から前記縦振動の量を差し引くことで凹凸文字の高さ方向データPnを算出する凹凸検出ステップ(S6〜S8)を備えている。
まず、S0ステップで、例えば、凹凸文字の刻印が施され局所的に凹凸表面形状を有する対象物3を光切断センサで計測し、n番目に計測した形状プロファイルPn(k)を取得する。なお、kは、撮像部12の走査方向における各座標点(インデックス)を示す。
S1ステップで、n番目に計測した形状プロファイルPn(k)と基準プロフィルPdef(k)のズレ量dn(k)を算出する。基準プロファイルとしては、現場の状況に応じ、様々なものが採用可能であるが、本実施形態の場合、(n-1)番目に計測した形状プロファイルPn-1(k)を本手法で補正した結果であるPn-1’(k)を、基準プロフィルPdef(k)として採用している。つまり、
次に、S2ステップで、ズレ量dn(k)と、縦振動の1次推定量En(k)を算出する。
具体的な計算方法は、以下の(i)(ii)で求める。
(i) ズレ量dnの平均値Ave(dn(k))を求める
(ii) 平均値Ave(dn(k))を含む式(2)により、1次推定量Enを計算する。
ただし、振動の振幅幅が十分に小さく、且つ、Pdef(k)=Pn-1’(k)であるならば、凹凸形状が極端に変わる瞬間(凹凸部位の計測始めの部位)で振動が発生しないという仮定をおいて、En(k)=Fn-1(k)とする事も可能である。
また、式(2)におけるEn(k)、Fn(k)はn次関数であってもよい。例えば、En(k)、Fn(k)が1次関数であるならば、縦振動だけではなく、微弱な横振動が混じった対象物に対しても、振動起因の計測値ズレ量をより正確に推定することができる。
具体的には、差分量yn(k)は、式(3)にて算出する。
S4ステップでは、得られた差分量yn(K)に基づいてプロファイル上にある各計測点の重みの集合wn(K)を取得する。
すなわち、「状況(A):対象物表面に凹凸文字が存在する」に起因する重み付けは、ゼロ又は小さいものとなっているため、かかる重みwn(k)を用いることで、「状況(B):縦振動が加わっている」に起因する計測誤差を確実に抽出することが可能になる。
S6ステップでは、S5で算出した重みwn(k)を用いて、縦振動の2次推定量Fn(k)を算出する。
さらに、S8ステップで、S0〜S7の処理を、n=1から順番に、全てのプロファイルに対して適用する。これにより、全てのプロファイルデータを補正する事ができる。なお、n=0の時は、直前の計測データが無いため、補正を加えない。よって、F0=0、P0’=P0として計算する。最後に、S9ステップにて、補正済みのプロファイルを計測した順番に並べて連結する事で、対象物の立体形状データを取得する。
以上述べた本発明に係る画像処理を用いることで、縦振動を起こしている平面又は曲面から、凹凸文字の画像を抽出するに際し、縦振動の1次推定量En(k)と実際のズレ量dn(k)の差を求める事で、形状計測データの変動の原因が、凹凸を検出したためか、もしくは縦振動が発生したためかのどちらかであるかを判別する事が可能になり、縦振動に起因する誤差をより高精度に推定する事ができる。そのため、1台の光切断法センサのみで、計測対象物又は光切断法センサの縦振動起因のズレ量を抽出する事ができ、かかる縦振動ノイズを除外し、正確な計測対象物の凹凸刻印情報の取得が可能になる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
2 走査用レール
3 対象物
4 パソコン
11 投射部
12 撮像部
Claims (5)
- 凹凸文字が施され且つ該凹凸文字の凹凸方向に沿った振動を起こしている平面又は曲面から、凹凸文字の画像を抽出する画像処理方法であって、
前記凹凸文字を含んだ平面又は曲面の3次元データを取得する3次元計測ステップと、
取得された前記3次元データから、前記凹凸方向に沿った振動である縦振動を除去する振動除去ステップと、
を有することを特徴とする凹凸文字抽出のための画像処理方法。 - 前記振動除去ステップは、
前記凹凸文字の高さ方向データから基準高さデータを差し引いてズレ量を検出するズレ量検出ステップと、
前記検出されたズレ量に占める縦振動の量を検出する振動量検出ステップと、
前記ズレ量から前記縦振動の量を差し引くことで凹凸文字の高さ方向データを算出する凹凸検出ステップと、
を有することを特徴とする請求項1に記載の凹凸文字抽出のための画像処理方法。 - 前記3次元計測ステップでは、光切断法を用いることで、凹凸文字を含んだ平面又は曲面の3次元データを取得することを特徴とする請求項1又は2に記載の凹凸文字抽出のための画像処理方法。
- 前記振動量検出ステップでは、凹凸文字に対応する高さデータへの重みをゼロ又は低くし、縦振動に起因する高さデータへの重みを高くした上で、前記重みを用いてズレ量に占める縦振動の量を検出することを特徴とする請求項2又は3に記載の凹凸文字抽出のための画像処理方法。
- 前記振動量検出ステップは、ズレ量検出ステップで取得したズレ量dnと縦振動の1次推定量Enとの差に基づいて、ズレ量dnに対する重みwnを算出し、前記重みwnとズレ量dnから縦振動の2次推定量Fnを算出するものであって、
凹凸検出ステップは、ズレ量dnから縦振動の2次推定量Fnを差し引いて、凹凸文字の高さ方向データを算出することを特徴とする請求項4に記載の凹凸文字抽出のための画像処理方法。
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