JP3852379B2

JP3852379B2 - エッジ検出方法

Info

Publication number: JP3852379B2
Application number: JP2002203732A
Authority: JP
Inventors: 輝久岩田; 二郎片山
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP2004045245A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間厚鋼板などの自発光材のエッジを一次元ＣＣＤカメラなどのカメラ（画像入力装置）を用いてオンラインで検出するエッジ検出方法に関し、サイドガイド等の反射光による外乱が存在する場合にもエッジ部を正確に検出可能とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、熱間厚鋼板などの自発光材をカメラで撮影し、その撮影画像から対象となる自発光材の形状・寸法を計測する測定装置が開発され、鉄鋼の圧延ラインを初めとして様々なラインに設置されている。この画像入力装置として、ＣＣＤカメラ等が用いられているが、特に、対象材の幅や長さを検出する装置としては、一次元ＣＣＤカメラが好適に適用される。また、形状測定においても、一次元ＣＣＤカメラで取り込んだ画像情報をラインの搬送信号と同期させて２次元画像に復元して測定することが行われている。
【０００３】
このような装置では、特に、測定する対象材のエッジ部を正確に検出することが必要であり、検出したエッジ部の信号を基に形状を認識すると共に、エッジ間の距離を演算するなどして幅や長さなどの所要の寸法測定を行っている。
ここで、自発光材のエッジ部の検出は、例えば、図５（ａ）に示すＣＣＤカメラの一次元の輝度信号波形（原波形）Ｐ(x) の微分処理を行い、図５（ｂ）に示すような微分波形ｄＰ(x) から、その急峻な変化点を検出することで行う。なお、微分処理は、通常、隣接する画素間の出力（輝度）の差分をとることで容易に行うことができる。
【０００４】
また、特開平6-288712号公報では、互いに隣接する画素間の単純な輝度の差分ではなく、各画素の前後の所定幅（ｎ個の画素）の輝度の和を求めた後、前側の輝度の和と後側の輝度の和との差を求め、その値が最大となる点を対象材のエッジとすることで、対象となる自発光材の温度が低いなどの理由でエッジと周囲との輝度の差が小さい場合でもエッジ検出を可能としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６に示すように、自発光材１（以下、板ともよぶ。）の圧延においては、圧延ロール３の入側にサイドガイド２を設け、圧延中に板が振れないように板を挟み込んで圧延する。その場合、カメラ５でカメラ視野９の範囲の輝度信号を取り込んだ場合、自発光材１のエッジ部６から受光する光は、図３に示すように、エッジ部６からの直接の光路７と、サイドガイド２で反射して受光する反射光光路８の二通りの光路を経た光となる。
【０００６】
そのため、受光する一次元の輝度信号波形（原波形）Ｐ(x) には、図４（ａ）に示すように、本来のエッジ部からの信号、すなわち、エッジ部の暗部から明部への輝度が増加するＡ部の信号と、サイドガイド２で反射して受光する信号、すなわち、本来のエッジ部に比べ小さな輝度であるが、ランダムに上下するＢ部の信号が取り込まれる。この輝度信号波形Ｐ(x) の微分処理をそのまま行うと、図４（ｂ）のＣ部に示すような微分波形ｄＰ(x) が得られ、従来の単純なエッジ検出処理では、エッジ部の検出ができなくなる。特に、サイドガイドからの反射光の輝度の変動は大きく、何らかの原因によって輝度が急激に増加した場合、反射光の輝度微分値が本来のエッジ部の輝度微分値を上回る場合も発生し、エッジ部を誤検出してしまうという問題があった。
【０００７】
また、特開平6-288712号公報に開示のエッジ検出方法は、対象となるエッジ部と周囲との輝度の差が小さい場合には有効であるが、上記のように反射光などの外乱光が発生する場合には適用することができない。
本発明は、このようなサイドガイドによる反射光がある場合でも、確実に、かつ、精度良くエッジ部を検出できるエッジ検出方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
熱間厚鋼板など自発光材のエッジ部周辺から発せられる自発光をカメラで走査し、１次元のビデオ輝度信号として取り込んだとき、そのビデオ輝度信号の暗部から明部へ輝度が増加する部分においては微分値がプラスとなり、逆に、明部から暗部へ輝度が減少する部分では微分値がマイナスになる。
【０００９】
本発明は、この点に着目してなされたものである。特に、自発光材のエッジ部（前述のＡ部）では微分値が大きなプラス値になる一方、サイドガイドからの反射光の部分（前述のＢ部）では輝度変化がランダムとなり、ある画素位置で瞬間的に大きなプラス値となっても、その前後ではマイナス値や小さな値となって連続して大きなプラス値が続くことはない点に着目してなされたものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、自発光材をカメラで走査し、取り込んだ１次元のビデオ輝度信号Ｐ(x) （x ：画素の位置）から前記自発光材のエッジ部を検出するエッジ検出方法であって、前記ビデオ輝度信号Ｐ(x) を微分処理し、輝度信号微分値ｄＰ(x) を算出する工程と、該輝度信号微分値ｄＰ(x) の走査方向に沿う各画素位置の前後所定画素について区間積分を行い、区間積分値Ｆ(x) を算出する工程と、該区間積分値Ｆ(x) が最大となる画素位置を特定してエッジ部とする工程と、を有することを特徴とするエッジ検出方法によって上記課題を解決した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、カメラで走査した１次元のビデオ輝度信号のある画素位置における前後の所定幅、即ち、ある一定区間における輝度信号微分値ｄＰ(x) の積分をとり、その画素位置での「区間積分値」とする処理を、カメラの視野範囲において行うものであり、１次元の走査方向に沿って各画素位置の「区間積分値」を求め、当該積分値が最大となる画素位置を対象物のエッジ部とすることを特徴とするエッジ検出法である。
【００１２】
こうすることで、反射光などの外乱光が存在する場合でも、自発光材のエッジを正しく検出することを可能としている。すなわち、本発明では、ある画素位置における単なる輝度微分だけではなく、そのある画素位置前後の所定幅、即ち、ある一定区間の１次元のビデオ輝度信号の微分値を区間積分して、当該積分値が最大となる画素位置を対象物のエッジ部とする。そのため、反射光からの信号部は、プラスとマイナスがキャンセルされる等によって区間積分値が相殺されて小さくなる一方、エッジ部では区間積分値が強調され、両者の差を大きく拡大してエッジ部がより顕在化され、外乱光が存在する場合でも正確にエッジ部を検出できるのである。
【００１３】
図１に示す手順１〜４に基づき、本発明のエッジ検出方法の好適な実施の形態について説明する。なお、図２に、上記手順に対応するグラフを示す。
（手順１）ＣＣＤカメラから自発光材のビデオ輝度信号Ｐ(x) （ｘ＝画素０〜画素ｍ）を取り込む（図２（ａ）参照）。
（手順２）ビデオ輝度信号Ｐ(x) から輝度信号微分値ｄＰ(x) （ｘ＝画素０〜画素ｍ）を算出する（図２（ｂ）参照）。
【００１４】
なお、微分値の計算に関しては、例えば、特開平6-288712号公報に開示の方法をはじめ種々の方法があるが、本発明では、特に限定するものではない。また、微分値を求める画素範囲についても、全画素範囲でも、また、ある特定範囲でも構わない。
（手順３）輝度信号微分値ｄＰ(x) の区間積分値Ｆ(x) を算出する（図２（ｃ）参照）。
【００１５】
ここで、具体的には、下記（１）式に基づき、ある画素位置ｘの前後ｎ画素の区間における輝度微分値を積算して区間積分値Ｆ(x) を求める。
【００１６】
【数１】

【００１７】
なお、区間積分値を求める画素範囲についても、上記の輝度微分と同様、全画素範囲でも、また、ある特定範囲でも構わない。
（手順４）区間積分値Ｆ(x) から自発光材のエッジ部を特定して抽出する（図２（ｃ）参照）。
エッジ部の特定は、区間積分値Ｆ(x) の内、最大となる画素位置、すなわち、図のＤ位置とする。なお、反射光信号であるＥ部は、区間積分の効果で微分信号が相殺され、誤検出されることはない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によって、自発光材の反射光などの外乱光が存在する場合でも、そのエッジ部を正しく検出することが可能となり、寸法測定での測定精度が向上すると共に誤検出率が減少し、測定の信頼性を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理手順を説明するフローチャートである。
【図２】図１のフローに沿って本発明の処理過程を示すグラフである。
【図３】エッジ検出を行う場合の反射光の問題を説明する模式図である。
【図４】カメラで取り込んだビデオ信号の信号処理時における反射光の問題を説明するグラフである。
【図５】カメラで取り込んだビデオ信号の基本的な信号処理を説明するグラフである。
【図６】自発光材のエッジ検出について説明する模式図である。
【符号の説明】
１自発光材（熱間厚鋼板等）
２サイドガイド
３圧延ロール
５カメラ（ＣＣＤカメラ）
６エッジ部
７光路
８反射光光路
９カメラ視野

Claims

自発光材をカメラで走査し、取り込んだ１次元のビデオ輝度信号Ｐ(x) （x ：画素の位置）から前記自発光材のエッジ部を検出するエッジ検出方法であって、
前記ビデオ輝度信号Ｐ(x) を微分処理し、輝度信号微分値ｄＰ(x) を算出する工程と、
該輝度信号微分値ｄＰ(x) の走査方向に沿う各画素位置の前後所定画素について区間積分を行い、区間積分値Ｆ(x) を算出する工程と、
該区間積分値Ｆ(x) が最大となる画素位置を特定してエッジ部とする工程と、
を有することを特徴とするエッジ検出方法。