JP2011088436A - 原木の年輪中心検出装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原木の年輪中心を自動的に求めることにより、原木切削の作業効率を向上させることができるようにする。
【解決手段】原木の木口を撮像して得られる画像上に設定した探査フィルタ４２内において年輪４４の法線方向を求め、木口の外周エッジ上に設定した複数の探査開始点４１から年輪中心４５に向かって上述の法線方向に探査フィルタ４２を移動させていったときの移動軌跡４３をそれぞれ探査し、複数の移動軌跡４３の交点から年輪中心４５を検出することにより、画像処理プロセッサ１０による画像処理によって年輪中心４５が自動的に検出されるようにして、原木をベニヤレースに設置するたびに作業員が肉眼で年輪中心４５を確認する必要をなくす。
【選択図】 図４

Description

本発明は、原木の年輪中心を検出する装置および方法に関するものである。

一般に、合板（一般にはベニヤ板と呼ばれる）を製造する際には、その初期工程において、原木からシート状の板（正式は単板という）を製造することが行われる。単板の製造は、いわゆる“大根のかつら剥き”のように、原木を回転させながらナイフで原木表面を切削することによって行われる。この切削に用いる装置は、ベニヤレースと呼ばれる。

図８は、ベニヤレースの概略構成を示す図である。図８において、１０１は先端に爪部（チャック）を備えたスピンドルであり、原木２００を定位置で回転自在に保持するため、原木２００の両端面（両木口）を軸支する。１０２は鉋台であり、スピンドル１０１の１回転に対してあらかじめ決められた距離だけ、矢印Ａのようにスピンドル１０１（すなわち、原木２００の回転中心）に向かう方向に連続的に移動する。この移動速度（スピンドル１回転当たりの移動距離）は、スピンドル１０１の回転信号を利用して制御される。

１０３は原木２００を切削する刃物であり、鉋台１０２の上部に設けられている。１０４は外周に多数の突刺部を備えた円盤であり、矢印Ｂの方向に回転駆動される。この円盤１０４は、鉋台１０２の移動方向（矢印Ａの方向）と直交する方向（紙面に直交する方向）に、一定間隔を置いて複数配置されている。１０５はノーズバーであり、隣り合う円盤１０４どうしの間にそれぞれ設けられ、刃物１０３の刃先上方で原木２００の周面を局部的に加圧する。

上記のように構成されたベニヤレースでは、スピンドル１０１によって原木２００の両端面を軸支し、矢印Ｂの方向に回転する円盤１０４の突刺部を原木２００の周面に圧接させることにより、原木２００を矢印Ｃの方向に回転させる。このようにして原木２００を回転させながら、刃物１０３を取り付けた鉋台１０２を所定の速さで原木２００の回転中心に向かって矢印Ａの方向に移動させることによって、刃物１０３によって原木２００の表面を切削し、一定の厚さの単板２１０を製造する。

ところで、原木２００は自然物で、形状はきれいな円柱ではない。そこで、原木２００から歩留まりよく連続帯状の単板２１０を得るために、原木２００の木口形状のほぼ重心となる位置が回転中心となるようにスピンドル１０１で原木２００を保持するのが一般的である。しかしながら、木口の重心位置を原木２００の回転中心とすると、最近良く利用されているスギなどの針葉樹材では、次のような問題が生じてしまう。

図９は、原木２００の木口形状および年輪の状態の一例を示す図である。針葉樹材では、図９の斜線で示すように、年輪の中心部である髄２０１から樹令１５年程度までのところに未成熟材と呼ばれる部分がある。この未成熟材の部分は、それよりも木材の半径方向で外側となる部分（以下、外周部分という）とは材質が異なっている。例えば、未成熟材の部分は外周部分と比べ、含水率の増減による収縮率が大きく、また強度は小さくなっている。

このような針葉樹材を木口形状の重心位置２０２を中心として回転させ、単板２１０を製造すると、原木２００の外側に近い部分からは未成熟材が入らない単板が製造される一方、重心位置２０２に近い部分からは未成熟材の部分と外周部分とが混在した単板（以下、混在単板という）が製造されてしまう。ここで、例えば繊維方向を揃えた複数枚の単板を積層することによって単板積層材を製造する場合、最外層に混在単板があると、最外層単板を内側または外側として曲げる力が単板積層材に加わると、小さな力で単板積層材が破壊してしまうとういう問題があった。

なお、混在単板を単板積層材の内層に用いれば、このような問題は生じない。しかし、原木２００をその重心位置２０２を中心として回転させる方法では、混在単板が比較的多量に製造されてしまう。そのため、混在単板であるか否かを識別できても、最外層に混在単板を使わざるを得ない場合が起きてしまい、上述のような問題が生じてしまう。

また、重心位置２０２を中心として原木２００を回転させる方法では、原木２００が広葉樹である場合において次のような問題が生じてしまう。すなわち、木材には、年輪中心（髄２０１）から円周に向けて、木材の半径方向の変形を抑制する放射組織と呼ばれるものが放射状に伸びている（図９では図示せず）。この放射組織は、特に広葉樹では材質が硬くなっている。このような広葉樹の原木２００を、その重心位置２０２を中心として回転させて単板２１０を製造すると、図１０（ａ）に示すように、切削された単板２１０の大部分の放射組織２１１が単板２１０の表面に対し傾斜した状態となる。

そのため、例えば複数の単板２１０を積層して単板積層材を製造する際に、単板２１０が一対の熱板により圧締され、単板２１０の表裏両面全体に図１０（ａ）の矢印で示す方向の力を受けると、次のような問題が生じてしまう。すなわち、元々傾斜している放射組織２１１が矢印の力を受けて更に傾斜させられてしまい、単板２１０が厚さ方向に過度に塑性変形を起こしてしまう。そのため、製造された単板積層材が製品として厚み不足となり、不良品となってしまう問題があった。

これら針葉樹および広葉樹の問題を解決するために、木口の年輪中心（髄２０１）を回転中心として原木２００を回転させながら切削する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このようにすることにより、針葉樹の原木２００の場合、切削される単板２１０は、ほぼ未成熟材の部分だけで構成される単板２１０と、それ以外の外周部分だけで構成される単板２１０とになる。そのため、単板積層材を製造する場合、未成熟材の部分だけで構成される単板２１０を単板積層材の内層に用い、外周部分だけで構成される単板２１０を最外層に用いることで、製造される単板積層材は上述のような曲げ力を受けた際にも耐え得る十分な強度を得ることができる。

一方、広葉樹の原木２００の場合、図１０（ｂ）に示すように、切削された単板２１０の放射組織２１１は、単板２１０の表面に対しほぼ直角の状態となる。そのため、単板２１０が図１０（ｂ）の矢印で示す方向に力を受けても、材質が硬い放射組織２１１が柱のような役割を果たし、単板２１０は厚さ方向の塑性変形が生じにくくなる。そのため、製造された単板積層材が製品として厚み不足となることが少なくなり、製品としての不良率を低減させることができる。

特開昭６２−４５８０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された原木切削方法を実際に使用する場合、原木２００の回転中心とする年輪中心は、原木２００をベニヤレースに設置するたびに、作業員が肉眼で木口を見て判断していた。そのため、作業員が肉眼で年輪中心を確認する作業、確認した年輪中心に位置合わせをしてスピンドルをチャッキングする作業など多くの作業が必要となり、作業効率が非常に悪いという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、原木の年輪中心を自動的に求めることにより、作業効率を向上させることができるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、原木の木口を撮像して得られる画像上に設定した所定サイズの探査フィルタ内において年輪の法線方向を求め、画像上の木口の外周エッジ上に設定した複数の探査開始点から年輪中心に向かって上述の法線方向に探査フィルタを移動させていったときの移動軌跡をそれぞれ探査して、複数の移動軌跡の交点から年輪の中心を検出するようにしている。

上記のように構成した本発明によれば、原木の木口を撮像して得られる画像を解析処理することによって年輪の中心が自動的に検出されることとなる。これにより、原木をベニヤレースに設置するたびに作業員が肉眼で年輪中心を確認する必要がなくなり、原木の年輪中心にスピンドルをチャッキングする際の作業効率を向上させることができる。

本実施形態による原木の年輪中心検出装置の全体構成例を示す図である。 本実施形態による年輪中心検出装置が備えるコンピュータの機能構成例を示す図である。 本実施形態の探査開始点設定部により設定される探査開始点の例を示す図である。 本実施形態による軌跡探査部の処理を説明するための図である。 本実施形態による探査フィルタの構成例を示す図である。 本実施形態の探査フィルタを構成する直線の方向と年輪方向との関係を簡略化して示す模式図である。 本実施形態による年輪中心検出装置の動作例を示すフローチャートである。 ベニヤレースの概略構成を示す図である。 原木の木口形状および年輪の状態の一例を示す図である。 切削された単板の放射組織の傾斜状態を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による原木の年輪中心検出装置の全体構成例を示す図である。図２は、本実施形態による年輪中心検出装置が備えるコンピュータの機能構成例を示す図である。

図１に示すように、本実施形態による年輪中心検出装置は、カメラ１Ａ，１Ｂ、照明装置２Ａ，２Ｂ、インタフェースボード３およびコンピュータ４を備えて構成されている。カメラ１Ａ，１Ｂは、原木２００の両端側に設置された撮像装置であり、原木２００の木口を撮像する。カメラ１Ａ，１Ｂは、インタフェースボード３を通じてコンピュータ４に接続されており、カメラ１Ａ，１Ｂにより撮像された画像は、コンピュータ４の画像メモリに格納されるようになっている。

照明装置２Ａ，２Ｂは、原木２００の両端側に設置されており、カメラ１Ａ，１Ｂによる撮像時に原木２００の木口を十分な明るさで照明する。照明装置２Ａ，２Ｂは、エレクトロニックフラッシュのような発光装置であっても良い。照明装置２Ａ，２Ｂと原木２００との距離は近い方がよく、その距離は照明装置２Ａ，２Ｂからの照明光が届く距離（以下、照明距離という）とほぼ同じか、照明距離よりやや短い程度が良い。

カメラ１Ａ，１Ｂにより撮像される画像には、原木２００の木口だけでなく、周辺の背景も写り込んでいる。しかし、十分な明るさを持ち上述した照明距離の照明装置２Ａ，２Ｂで照明しながら原木２００の木口を撮像することにより、背景は相対的に暗くなり、原木２００の木口だけが明るく写る。照明装置２Ａ，２Ｂは必須の構成ではないが、これを用いることにより、コンピュータ４で行う後述のような木口領域の画像に対する画像処理を行いやすくすることができる。

図２に示すように、コンピュータ４は、画像処理プロセッサ１０、画像メモリ２０およびＲＯＭ３０を備えている。画像メモリ２０は、カメラ１Ａ，１Ｂにより撮像されインタフェースボード３によりコンピュータ４内に取り込まれた画像を格納する。画像処理プロセッサ１０は、画像メモリ２０に格納された画像に対して、ＲＯＭ３０に格納された年輪中心検出プログラムに従って以下に述べるような画像処理を行う。なお、年輪中心検出プログラムは、ＲＯＭ３０の代わりに、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ、半導体メモリ等の他の記録媒体に格納しても良い。

画像処理プロセッサ１０は、その機能構成として、エッジ検出部１１、探査開始点設定部１２、軌跡探査部１３および年輪中心特定部１４を備えている。エッジ検出部１１は、画像メモリ２０に格納された画像（カメラ１Ａ，１Ｂにより撮像された画像）において、木口の外周エッジを検出する。エッジを検出する方法としては、公知の方法を適用可能である。例えば、以下のような方法で木口の外周エッジを検出することが可能である。

まず、エッジ検出部１１は、カメラ１Ａ，１Ｂにより撮像された画像から木口領域（原木端面領域）を切り出す。ここで言う木口領域の切り出しとは、木口領域をそれ以外の領域から区別することを言う。上述のように、照明装置２Ａ，２Ｂから十分な明るさで原木２００の木口に照明を当てているため、カメラ１Ａ，１Ｂにより撮像される画像は、木口領域だけが明るくなって背景が相対的に暗くなる。これにより、画像の明度の違いにより木口領域を容易に切り出すことが可能である。さらに、原木２００には特有の色があるので、画像の明度に加えて色の違いを判定項目に加えれば、より精度よく木口領域を切り出すことができる。次に、エッジ検出部１１は、切り出した木口領域の外周エッジを検出し、当該外周エッジの画素座標を内部メモリに格納する。

探査開始点設定部１２は、エッジ検出部１１により検出された木口領域の外周エッジ上に、後述する探査フィルタを用いた探査を開始する点（以下、探査開始点という）を複数設定する。ここで設定可能な複数の探査開始点は、最小で３つ、最大で外周エッジの全画素数である。探査開始点の数は、探査フィルタを用いた探査の実行回数を意味し、この数が多いほど年輪中心の検出精度は高くなる。その代わり、画像処理プロセッサ１０の処理負荷は重くなる。そこで、探査開始点は少なすぎもせず多すぎもしない適当な数に設定するのが好ましい。

本実施形態では、図３に示すように、探査開始点４１の数は１６個とする。１６個の探査開始点４１は、外周エッジ上の任意の位置に設定することが可能である。本実施形態では、木口領域の重心位置Ｇ（外周エッジの各画素座標から計算により求められる）を中心として放射状に１６本の線を等角度間隔で引いたときに、当該１６本の線が外周エッジと交差する点を１６個の探査開始点４１に設定する。または、外周エッジの総長さを１６等分するそれぞれの点を１６個の探査開始点４１に設定しても良い。なお、図３において、符号４５で示す位置が、画像処理によって求めようとする年輪中心である。

軌跡探査部１３は、カメラ１Ａ，１Ｂにより撮像された木口領域の画像上に所定サイズの探査フィルタ（詳しくは後述する）を設定し、探査フィルタ内に写っている年輪の法線方向を検出する。そして、当該検出した法線方向に沿って探査フィルタを所定距離だけ移動させ、移動させた位置において再び年輪の法線方向を検出する。このような処理を繰り返し、探査開始点４１から年輪中心４５に向かって探査フィルタを年輪の法線方向に順次移動させていくことにより、複数の探査開始点４１からの探査フィルタの移動軌跡をそれぞれ求める。軌跡探査部１３は、このような処理を行う前に、ＲＧＢ形式で画像メモリ２０に保存されている画像をグレースケール（白黒）の画像に変換しておくのが好ましい。

図４は、軌跡探査部１３の処理を説明するための図である。図４において、４２は探査フィルタ、４３は探査フィルタ４２の移動軌跡、４４は画像として写っている原木２００の年輪である。

図４に示すように、年輪４４の模様は、年輪中心４５から外側に向かって少しずつ径が大きくなる複数の輪状の濃淡パターンにより形成されている。木口領域の画像上でほぼ同じ濃度の画素値を有する画素列を結んだ輪状の模様が年輪４４である。また、局部的に見た年輪模様の方向（例えば、年輪４４上の接線の方向）を年輪方向とした場合、その法線方向はほぼ年輪中心４５の方向を向く。したがって、年輪４４上の１つの画素に注目した場合、その注目画素の周りの画素値は、年輪方向の画素であれば注目画素の画素値と大きな差はなく、法線方向の画素であれば注目画素の画素値と大きな差が生じる。

このような画素値の性質を利用して年輪４４の法線方向を精度よく検出するために、本実施形態では所定サイズの探査フィルタ４２を図５のように構成している。図５に示すように、探査フィルタ４２は、１層の年輪幅より短い間隔で所定長さの複数の直線Ｒ（ｉ）が平行に配置された線状フィルタである。より具体的には、探査フィルタ４２は、１層の年輪幅より長く、かつ、原木２００の半径より十分に短い長さの直線Ｌと、当該直線Ｌに直交する複数の直線Ｒ（ｉ）とにより構成されている。複数の直線Ｒ（ｉ）の間隔は、例えば画像の１画素または数画素に相当する間隔に設定されている。また、直線Ｒ（ｉ）の長さは、例えば直線Ｌと同程度の長さに設定されている。

軌跡探査部１３は、図５に示すような探査フィルタ４２を木口領域の画像上に設定する。具体的には、直線Ｌの中点Ｃ（すなわち、探査フィルタ４２の中心）を木口領域の画像上のある画素位置に合わせるようにして探査フィルタ４２を設定する。最初は、直線Ｌの中点Ｃを探査開始点４１に合わせるようにして探査フィルタ４２を設定する。

探査フィルタ４２を設定したら、軌跡探査部１３は、探査フィルタ４２を構成する複数の直線Ｒ（ｉ）上の各画素値の分布がどれだけばらけているかを表すばらけ値を複数の直線Ｒ（ｉ）毎に求める。例えば、ばらけ値の例として、直線Ｒ（ｉ）上の各画素値の分散σ（ｉ）を求める。あるいは、直線Ｒ（ｉ）上の各画素値のうち最大値と最小値との差分をばらけ値として求めても良い。本実施形態では分散σ（ｉ）を求めるものとして説明する。

さらに、軌跡探査部１３は、複数の直線Ｒ（ｉ）毎に求めた複数のばらけ値（複数の分散σ（ｉ））の合計値Σσ（ｉ）を算出する。または、当該合計値Σσ（ｉ）の代わりに平均値Σσ（ｉ）／ｉを算出しても良い。本実施形態では合計値Σσ（ｉ）を算出するものとして説明する。

軌跡探査部１３は、このような分散の合計値Σσ（ｉ）を、以下のようにして複数算出する。すなわち、最初に探査フィルタ４２を、直線Ｌの中点Ｃを木口領域の画像上のある画素位置に合わせ且つ直線Ｌが重心位置Ｇに向かう方向に合った状態に設定する。次いで、図５に示すように、直線Ｌと重なる仮想基準線Ｘ−Ｘに対し、中点Ｃを中心として、直線Ｌの重心位置Ｇに向かう側（図５では下側）の部分が左右に所定の角度θの範囲で回転するように探査フィルタ４２を回転させながら、所定角度毎に分散の合計値Σσ（ｉ）を複数算出する。例えば、図５でθ＝４５度とし、軌跡探査部１３は、探査フィルタ４２が１度回転する毎に分散の合計値Σσ（ｉ）を算出し、仮想基準線Ｘ−Ｘの左右で合計９１個の分散の合計値Σσ（ｉ）を得る。

図６は、探査フィルタ４２を構成する直線Ｒ（ｉ）の方向と年輪方向との関係を簡略化して示す模式図である。図６（ａ）は、探査フィルタ４２を回転させたときに直線Ｒ（ｉ）の方向と年輪方向とがほぼ一致した状態を示している。図６（ｂ）は、探査フィルタ４２を回転させたときに直線Ｒ（ｉ）の方向が年輪方向から大きくずれた状態を示している。

なお、図６に示すように、年輪４４は画像の濃度が濃く見える部分であり、２つの年輪４４の間における濃淡パターンは、次のようになっている。すなわち、１つの年輪４４から次の年輪４４に向かって徐々に濃度が薄くなっていき、当該次の年輪４４のところで濃度が急に濃くなっている。別な言い方をすれば、このように濃度が急に濃くなっているところが年輪４４として見える。

軌跡探査部１３が算出した分散の合計値Σσ（ｉ）は、直線Ｒ（ｉ）の方向と年輪方向とが最も平行に近くなるような角度に探査フィルタ４２が設定されたときに最少となる。図６（ａ）に示すように直線Ｒ（ｉ）の方向が年輪方向に沿っているほど、１本の直線Ｒ（ｉ）上の各画素値はいずれも近い値を表すものとなり、各画素値のばらけ度合い（分散σ（ｉ））が小さくなるからである。

一方、図６（ｂ）に示すように、探査フィルタ４２の直線Ｒ（ｉ）の方向が年輪方向からずれるほど、分散の合計値Σσ（ｉ）は大きくなっていく。１本の直線Ｒ（ｉ）上の各画素値が、年輪４４の濃い濃度を表す値から年輪４４以外の薄い濃度を表す値までを含むものとなり、各画素値のばらけ度合い（分散σ（ｉ））が大きくなるからである。

そこで、軌跡探査部１３は、上述のように探査フィルタ４２を所定角度回転させる毎に算出した分散の合計値Σσ（ｉ）が最少になったときにおける直線Ｒ（ｉ）の法線方向（直線Ｌの方向）を、年輪４４の法線方向として検出する。

軌跡探査部１３は、最初に直線Ｌの中点Ｃを探査開始点４１に合わせて設定した探査フィルタ４２を用いて年輪４４の法線方向を検出したら、次に探査フィルタ４２の直線Ｌをその法線方向に合わせた状態とし且つその法線方向で探査フィルタ４２が重心位置Ｇに近づく方向に所定画素だけ直線Ｌの中点Ｃを移動させるようにして探査フィルタ４２を再設定する。そして、探査フィルタ４２を移動させた位置において、上述のように最初に検出した場合と同様にして年輪４４の法線方向を検出する。

このような処理を繰り返すことで、探査開始点４１からの年輪中心４５に向かう探査フィルタ４２の移動軌跡４３（具体的には、直線Ｌの中点Ｃを設定した複数の位置を結ぶ折れ線）を求めることができる。そして、この処理を１６個の探査開始点４１を始点として同様に行うことにより、図４のように１６個の移動軌跡４３を求めることができる。

ここで、１つの探査開始点４１から探査フィルタ４２を移動させる総移動量は、少なくとも原木２００の半径よりも長い距離とする。なお、年輪中心４５が原木２００の木口の重心位置Ｇと同じであるとは限らず、探査開始点４１の位置によっては、探査開始点４１から年輪中心４５までの長さが原木２００の半径よりも長くなることがある。そのため、１つの探査開始点４１から探査フィルタ４２を移動させる総移動量は、原木２００の半径の１．５倍程度とするのが良い。

年輪中心特定部１４は、軌跡探査部１３により求められた複数の移動軌跡４３の交点から年輪中心４５の位置を特定する。上述のように、軌跡探査部１３は探査フィルタ４２を年輪４４の法線方向に移動させているので、その移動軌跡４３はほぼ年輪中心４５を通る折れ線となる。したがって、年輪中心特定部１４は、軌跡探査部１３により求められた複数の移動軌跡４３の交点がただ１つである場合は、当該交点を年輪中心４５として特定する。一方、軌跡探査部１３により求められた複数の移動軌跡４３の交点が複数である場合（１点で交わらない場合）は、当該複数の交点の重心を算出し、当該重心を年輪中心４５として特定する。

なお、軌跡探査部１３において、年輪４４の法線方向の検出方法は上述の例に限定されない。例えば、軌跡探査部１３は、以下のようにして年輪４４の法線方向を検出することも可能である。

すなわち、軌跡探査部１３は、探査フィルタ４２を構成する直線Ｒ（ｉ）上の各画素値の合計値Σ（ｉ）を複数の直線Ｒ（ｉ）毎に求める。あるいは、当該合計値Σ（ｉ）の代わりに平均値Σ（ｉ）／ｊ（ｊは１本の直線Ｒ（ｉ）上の画素数）を算出しても良い。本実施形態では合計値Σ（ｉ）を算出するものとして説明する。

さらに、軌跡探査部１３は、複数の直線Ｒ（ｉ）毎に求めた複数の合計値Σ（ｉ）の分布がどれだけばらけているかを表すばらけ値を算出する。例えば、ばらけ値の例として、直線Ｒ（ｉ）毎に求めた複数の合計値の分散σΣ（ｉ）を求める。あるいは、複数の合計値Σ（ｉ）のうち最大値と最小値との差分をばらけ値として求めても良い。本実施形態では合計値の分散σΣ（ｉ）を求めるものとして説明する。

軌跡探査部１３は、このような合計値の分散σΣ（ｉ）を、直線Ｌの中点Ｃを中心として所定角度（例えば、１度）ずつ左右にθ＝４５度の範囲で探査フィルタ４２を回転しながら複数算出する。ここで、直線Ｒ（ｉ）の方向と年輪方向とが最も平行に近くなるような角度に探査フィルタ４２が設定されたとき、合計値の分散σΣ（ｉ）は最大となる。図６（ａ）に示すように、直線Ｒ（ｉ）の方向が年輪方向に沿っているほど、年輪４４に重なった直線Ｒ（ｉ）上の画素値の合計値Σ（ｉ）は小さくなる一方、年輪４４に重なっていない直線Ｒ（ｉ）上の画素値の合計値Σ（ｉ）は大きくなるため、ばらけ度合いが大きくなるからである。

一方、探査フィルタ４２の直線Ｒ（ｉ）が年輪方向からずれるほど、合計値の分散σΣ（ｉ）は小さくなっていく。図６（ｂ）に示すように、直線Ｒ（ｉ）の方向が年輪方向からずれていると、どの直線Ｒ（ｉ）も直線上の各画素値が、年輪４４の濃い濃度を表す値から年輪４４以外の薄い濃度を表す値までを含むものとなる。そのため、直線Ｒ（ｉ）毎に求めた各画素値の合計値Σ（ｉ）に差がなくなってばらけ度合いが小さくなるからである。

そこで、軌跡探査部１３は、探査フィルタ４２を所定角度ずつ回転させて算出した合計値の分散σΣ（ｉ）が最大になったときにおける直線Ｒ（ｉ）の法線方向を、年輪４４の法線方向として検出する。あるいは、分散の合計値Σσ（ｉ）と合計値の分散σΣ（ｉ）との両方を求め、判定値Ｊ（θ）としてＪ（θ）＝σΣ（ｉ）／Σσ（ｉ）を算出する。そして、この判定値Ｊ（θ）が最大になったときにおける直線Ｒ（ｉ）の法線方向を、年輪４４の法線方向として検出するようにしても良い。

次に、上記のように構成した本実施形態による年輪中心検出装置の動作を説明する。図７は、本実施形態による年輪中心検出装置の動作例を示すフローチャートである。図７において、カメラ１Ａ，１Ｂは、原木２００の木口を撮像する（ステップＳ１）。撮像された画像は、インタフェースボード３を介してコンピュータ４に入力される。これ以降はコンピュータ４の画像処理プロセッサ１０による処理となる。

画像処理プロセッサ１０のエッジ検出部１１は、カメラ１Ａ，１Ｂにより撮像された画像上で木口の外周エッジを検出する（ステップＳ２）。そして、探査開始点設定部１２は、エッジ検出部１１により検出された外周エッジ上に１６個の探査開始点４１を設定する（ステップＳ３）。続いて、軌跡探査部１３は、探査開始点設定部１２により設定された１６個の探査開始点４１のうち、ｋ番目（ｋ＝１，２，・・・１６で、最初はｋ＝１）の探査開始点４１に探査フィルタ４２を設定する（ステップＳ４）。

カメラ１Ａ，１Ｂにより撮像された木口の画像上でｋ番目の探査開始点４１に探査フィルタ４２を設定したら、軌跡探査部１３は、当該探査フィルタ４２内に写っている年輪４４の法線方向を検出し（ステップＳ５）、検出した法線方向に沿って所定画素だけ探査フィルタ４２を移動させる（ステップＳ６）。このとき軌跡探査部１３は、移動させた探査フィルタ４２の中心（直線Ｌの中点Ｃ）の座標を、移動軌跡４３としてメモリに保存する（ステップＳ７）。

次に、軌跡探査部１３は、ｋ番目の探査開始点４１から順次移動させた探査フィルタ４２の中心Ｃが年輪中心４５を通過したか否かを判定する（ステップＳ８）。具体的には、ｋ番目の探査開始点４１から探査フィルタ４２を移動させた総移動量が所定量（例えば、原木２００の半径の１．５倍）よりも長くなったか否かを判定する。なお、原木２００の半径は、コンピュータ４にあらかじめ設定しておく。

ここで、探査フィルタ４２の中心Ｃが年輪中心４５をまだ通過していないと判断した場合は、ステップＳ５に戻る。一方、探査フィルタ４２の中心Ｃが年輪中心４５を通過したと判断した場合、軌跡探査部１３はさらに、移動軌跡４３の探査を終了するか否かを判定する（ステップＳ９）。具体的には、１６個の探査開始点４１から全て移動軌跡４３を探査したか否かを判定する。そして、まだ探査していない探査開始点４１が残っていると判断した場合は、ｋ＋１番目の探査開始点４１を指定して（ステップＳ１０）、ステップＳ４の処理に戻る。

一方、１６個の探査開始点４１から全て移動軌跡４３を探査し終わったと判断した場合、年輪中心特定部１４は、当該１６個の移動軌跡４３の交点から年輪中心４５を特定する（ステップＳ１１）。これにより、図７に示すフローチャートの動作を終了する。

以上詳しく説明したように、本実施形態では、原木２００の木口を撮像して得られる画像上に設定した所定サイズの探査フィルタ４２内において年輪４４の法線方向を求める。そして、画像上の木口の外周エッジ上に設定した複数の探査開始点４１から年輪中心４５に向かって上述の法線方向に探査フィルタ４２を移動させていったときの移動軌跡４３をそれぞれ探査し、複数の移動軌跡４３の交点から年輪中心４５を検出するようにしている。

このように構成した本実施形態によれば、原木２００の木口を撮像して得られる画像を画像処理プロセッサ１０で解析処理することにより、年輪中心４５が自動的に検出されることとなる。これにより、原木２００をベニヤレースに設置するたびに作業員が肉眼で年輪中心４５を確認する必要がなくなり、原木２００の年輪中心４５にスピンドルをチャッキングする際の作業効率を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、設定した探査フィルタ４２内で直線Ｒ（ｉ）上の画素値の合計値や分散などを算出して年輪４４の法線方向を求める例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、所定サイズの探査フィルタ（単に探査範囲を特定する枠で良い）の中で局部的に見た年輪模様から年輪４４上の接線を算出し、当該接線に対する法線を求めることにより、年輪４４の法線方向を求めるようにしても良い。

また、上記実施形態では、１６個の探査開始点４１から始まる移動軌跡４３を全て求め、１６個の移動軌跡４３の交点から年輪中心４５を検出するようにしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、ｋ＝１〜３の３個の探査開始点４１を指定して３個の移動軌跡４３を求めてから後は、少なくとも３個の移動軌跡４３が１点で交わるかどうかを判定し、交わる場合にはその交点を年輪中心４５として特定し、それ以降の移動軌跡４３の探査を行わないようにしても良い。このようにすれば、移動軌跡４３の探査にかかる画像処理プロセッサ１０の処理負荷を軽減することができる。

また、上記実施形態では、複数の直線Ｒ（ｉ）を平行に配置することによって探査フィルタ４２を構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、１本の直線Ｒによって探査フィルタ４２を構成してもよい。当該１本の直線Ｒの方向と年輪方向とが最も平行に近くなるような角度に探査フィルタ４２が設定されていれば、直線Ｒが年輪４４の濃淡パターンのどこに配置されていても、直線Ｒ上の各画素値はいずれも近い値を表すものとなり、各画素値の分散σは小さくなる。一方、直線Ｒの方向が年輪方向からずれるほど、直線Ｒ上の各画素値の分散σは大きくなっていく。そこで、軌跡探査部１３は、探査フィルタ４２を所定角度ずつ回転させて算出した分散σが最少になったときにおける直線Ｒの法線方向を、年輪４４の法線方向として検出することが可能である。

また、上記実施形態では、エッジ検出部１１により検出した木口の外周エッジ上に探査開始点４１を設定する例について説明したが、必ずしも外周エッジ上に設定する必要はない。例えば、木口領域の重心位置Ｇを中心とする所定半径（原木２００の半径よりも小さい）の円上に探査開始点４１を設定するようにしても良い。年輪４４は、年輪中心４５から外側に向かって少しずつ径が大きくなる複数の輪状の濃淡パターンにより形成されているので、木口の最外周から移動軌跡４３の探査を開始する必要は必ずしもない。すなわち、年輪中心４５と木口の最外周との間の途中位置から移動軌跡４３の探査を開始しても、年輪４４の法線方向に探査フィルタ４２を移動させて年輪中心４５を検出することが可能である。このようにすれば、移動軌跡４３の探査にかかる画像処理プロセッサ１０の処理負荷を軽減することができる。

また、上記実施形態では、照明装置２Ａ，２Ｂの照明距離と同じかそれよりやや短い距離だけ原木２００から離して照明装置２Ａ，２Ｂを設置する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、指向性の高い照明光を用いて原木２００の木口付近だけを十分な明るさで照明するようにしても良い。この場合、様々な形状を有する木口の形に合わせて木口部分だけに照明を当てるのは困難であることから、木口の重心位置Ｇ（と思われる部分）を中心として所定範囲だけを照明するのが良い。この場合、エッジ検出部１１は木口の外周エッジを検出するのではなく、照明光が当たっている領域の外周エッジを検出する。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１Ａ，１Ｂ カメラ（撮像装置）
２Ａ，２Ｂ 照明装置
４ コンピュータ
１１ エッジ検出部
１２ 探査開始点設定部
１３ 軌跡探査部
１４ 年輪中心特定部

Claims (7)

1. 原木の木口を撮像する撮像装置と、
   上記撮像装置により撮像された画像上で上記木口の領域内に複数の探査開始点を設定する探査開始点設定部と、
   上記撮像装置により撮像された画像上で上記木口の領域内に所定サイズの探査フィルタを設定し、上記探査フィルタ内に写っている年輪の法線方向を検出して、上記探査フィルタを上記探査開始点から年輪中心に向かって上記法線方向に移動させていくことにより、上記複数の探査開始点からの上記探査フィルタの移動軌跡をそれぞれ求める軌跡探査部と、
   上記軌跡探査部により求められた複数の移動軌跡の交点から上記年輪の中心を特定する年輪中心特定部とを備えたことを特徴とする原木の年輪中心検出装置。
2. 上記探査フィルタは、所定長さの１本の直線または複数の平行な直線により形成された線状フィルタであり、
   上記軌跡探査部は、上記線状フィルタを構成する直線上の各画素値の分布がどれだけばらけているかを表すばらけ値を算出し、上記線状フィルタを所定角度ずつ回転させて算出した上記ばらけ値が最少になったときにおける上記直線の法線方向を、上記年輪の法線方向として検出することを特徴とする請求項１に記載の原木の年輪中心検出装置。
3. 上記探査フィルタは、１層の年輪幅より短い間隔で所定長さの複数の直線が平行に配置された線状フィルタであり、
   上記軌跡探査部は、上記線状フィルタを構成する直線上の各画素値の分布がどれだけばらけているかを表すばらけ値を複数の直線毎に求め、当該複数の直線毎に求めた複数のばらけ値の合計値または平均値を算出し、上記線状フィルタを所定角度ずつ回転させて算出した上記ばらけ値の合計値または平均値が最少になったときにおける上記複数の直線の法線方向を、上記年輪の法線方向として検出することを特徴とする請求項１に記載の原木の年輪中心検出装置。
4. 上記探査フィルタは、１層の年輪幅より短い間隔で所定長さの複数の直線が平行に配置された線状フィルタであり、
   上記軌跡探査部は、上記線状フィルタを構成する直線上の各画素値の合計値または平均値を複数の直線毎に求め、当該複数の直線毎に求めた複数の合計値または平均値の分布がどれだけばらけているかを表すばらけ値を算出し、上記線状フィルタを所定角度ずつ回転させて算出した上記ばらけ値が最大になったときにおける上記複数の直線の法線方向を、上記年輪の法線方向として検出することを特徴とする請求項１に記載の原木の年輪中心検出装置。
5. 上記年輪中心特定部は、上記軌跡探査部により求められた複数の移動軌跡の交点が１つである場合は当該交点を上記年輪の中心として特定する一方、上記軌跡探査部により求められた複数の移動軌跡の交点が複数である場合は当該複数の交点の重心を上記年輪の中心として特定することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の原木の年輪中心検出装置。
6. 原木の木口を撮像装置により撮像する第１のステップと、
   上記第１のステップで撮像された画像上で上記木口の領域内に複数の探査開始点を設定する第２のステップと、
   上記第１のステップで撮像された画像上で上記木口の領域内に所定サイズの探査フィルタを設定し、上記探査フィルタ内に写っている年輪の法線方向を検出して、上記探査フィルタを上記探査開始点から年輪中心に向かって上記法線方向に移動させていくことにより、上記複数の探査開始点からの上記探査フィルタの移動軌跡をそれぞれ求める第３のステップと、
   上記第３のステップで求められた複数の移動軌跡の交点から上記年輪の中心を特定する第５のステップとを有することを特徴とする原木の年輪中心検出方法。
7. 撮像装置により撮像された画像上で原木の木口の領域内に複数の探査開始点を設定する探査開始点設定手段、
   上記撮像装置により撮像された画像上で上記木口の領域内に所定サイズの探査フィルタを設定し、上記探査フィルタ内に写っている年輪の法線方向を検出して、上記探査フィルタを上記探査開始点から年輪中心に向かって上記法線方向に移動させていくことにより、上記複数の探査開始点からの上記探査フィルタの移動軌跡をそれぞれ求める軌跡探査手段、および
   上記軌跡探査手段により求められた複数の移動軌跡の交点から上記年輪の中心を特定する年輪中心特定手段としてコンピュータを機能させるためのコンピュータ読み取り可能な年輪中心検出プログラム。

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