JP4391522B2 - 機械映像機器の又はそれに関する改良 - Google Patents

Description

本発明は機械映像機器に又はそれに関する改良であり、また特にかかる機械映像機器を自動的に段取り(setting-up)するための方法及び装置に関するものである。

（背景技術）
先行する英国(United Kingdom)出願第0306468.0号に相当する同時係属の国際特許出願No.PCT/GB2004/001181（この国際出願の内容は参考として本願に完全に組み込まれるものとする）は巻き型喫煙物品又はフィルタロッド(filter rod)の１つ又はそれ以上の物理的特性を決定するための方法及び装置を開示しており、これは、巻き型喫煙物品又はフィルタロッドを視界内に置き、視界を照明し、イメージを形成するために視界内の巻き型喫煙物品又はフィルタロッドをイメージし、そして巻き型喫煙物品又はフィルタロッドの１つ又はそれ以上の物理的特性を決定するためにイメージを分析することを含む。典型的には、イメージはデジタルイメージであり、これはデジタルカメラ、好適には、デジタルビデオカメラの使用が要求される。イメージは任意の波長または波長範囲、例えば赤外光の使用が要求されることができる。かくして、イメージはピクセルのデジタル配列を含み、この配列はその長さ、直径、楕円率(ovality)等の如き巻き型喫煙物品又はフィルタロッドの１つ又はそれ以上の物理的特性を決定するために、適当な処理手段を使用して分析されることができる。

同時係属の国際特許出願No.PCT/GB2004/001181に記載した如く、デジタルイメージの分析はイメージ内のエッジを検出するために周知のアルゴリズムを使用して行われることができる。

かかるアルゴリズムは、エッジが存在しているとして限定される箇所を限定するためにコントラストレベルを利用することができ、検出されたエッジに沿う長さ（ピクセルにおける）は、隣接する真のエッジ、および検出されたエッジが真のエッジであることを確認するために統計的確率計算を行うためのアルゴリズムを決定するために使用される。イメージ内のエッジを検出する好適技術は、イメージの関心のある領域内に水平と垂直領域の突出部を造り、次いで、任意の重要なエッジを検出するために、突出部を分析することを含む。かかるイメージ処理技術はこれ以上ここでは説明しないが、Sonka, et al.,1999, Image Processing, Analysis and Machine Vision, 2nd Edition, page 356(6.35), Pacific Grove: PWS Publishing, ISBN 0-534-95393-X を含む幾つかの基準参考書に説明されている。この文献の内容は参考として本願に組み込まれるものとする。

上述の種類のイメージ処理技術によるデジタルイメージ内のエッジの正確な検出は、エッジが、多くのデジタルイメージング装置、特にCCD-型センサーを含むものに関連のある“ブルーミング”の如き望ましくない影響をもたらすかも知れないイメージの不当な露出なしに検出されることを可能ならしめるために、かかるエッジはイメージ内の焦点に鮮明に存在しているということに依存している。

機械映像機器はまた、イメージ内のピクセルにおいて測定された距離を、例えば、ミリメートル又はインチで測定された実際の距離へ正確に変換するために、目盛り定めされることを要求される。

機械映像機器の目盛り定めは典型的には、正確に既知の寸法をもつ基準物体を使用して行われる。既知の基準物体は正確に既知の直径をもつ機械加工された固体の鋼製円柱からなる。鋼製の基準物体はそれらの良好な寸法安定性を考慮して用いられる。しかし、金属製の基準物体は、金属の高い反射率のゆえに、同時係属の国際特許出願No.PCT/GB2004/001181に記載された種類の機械映像機器を目盛り定めするのには適さない。

更に、間欠的目盛り定め及び再目盛り定めのために基準物体を機械映像機器の視界内に手で置くことは通常は不便である。

それ故、同時係属の国際特許出願No.PCT/GB2004/001181に開示された種類の機械映像機器を目盛り定めするために使用するのに適している寸法的に安定した基準物体が必要とされる。
また、かかる機械映像機器を自動的に段取りする方法が要求される。

（発明の開示）
従って、本発明の１態様によれば、低反射率又はアルベド(albedo)値をもつセラミック物質から組立てられる少なくとも１つの正確に既知の寸法をもつ寸法的に安定した基準物体が提供される。好適には、基準物体は正確に既知の直径をもつ円柱形バーからなる。

上記セラミック物質はセラミックアルミナからなることができる。好適には、セラミック物質は約70重量％より多い、そして更に好適には、約90重量％または95重量％より多いアルミナ含量をもつ。セラミック物質は実質上不透過性とすべきであり、そして良好な耐火特性、例えば約1700°Cまでの耐火性をもつべきである。アルミナを除けば、セラミック物質は種々の他のセラミック物質成分、特に酸化マグネシウムを含むことができる。或る実施例では、セラミック物質は約99.7重量％のアルミナをふくみ、残部は実質上酸化マグネシウムである。 適当なセラミック物質は、市場でドイツ国のW Haldenwanger Technishe Keramik GmbH & Co KG, Germanyから“Alsint 99,7”の商標名で入手することができる。

本発明のもう１つの態様では、自動段取り手段を合体している機械映像機器が提供され、上記機器は：
視界を限定しかつ上記視界内にテスト物体のイメージを形成するようにされているカメラと、上記テスト物体の１つ又はそれ以上の物理的特性を決定するために上記イメージを処理するための処理手段を含むイメージング手段と；
上記カメラから予定距離の箇所で上記視界内にテスト物体を支持するための第１支持手段と；
を含む機器であって：
少なくとも１つの正確に既知の寸法をもつ基準物体を支持するための第２支持手段と；
第２支持手段上に置かれた基準物体が上記カメラから予定距離の箇所でカメラの視界内に配列されるようカメラ、第１支持手段および第２支持手段のうちの１つ又はそれ以上を選択的に動かすための移動手段と；
第２支持手段上に置かれた基準物体の１つ又はそれ以上のイメージを処理することによって上記イメージング手段の最適構成を決定するための最適構成決定手段と：
イメージング手段の構成を自動的に調節するための調節手段と；
上記第２支持手段によって支持された基準物体をカメラの視界に持っていき、上記基準物体をイメージし、イメージング手段の最適構成を決定し、そしてイメージング手段を上記最適構成に調節するために、移動手段、イメージング手段、調節手段、及び最適構成決定手段の操作を制御するための制御手段と；
に特徴を有する。

本発明のもう１つの態様では、機械映像機器を段取りする方法が提供され、この方法は、視界を限定しそして上記視界内にテスト物体のイメージを形成するようにされているカメラと、上記テスト物体の１つ又はそれ以上の物理的特性を決定するために上記イメージを処理する処理手段と、視界内でカメラから予定距離の箇所でテスト物体を支持するための第１支持手段とを含む機器を段取りする方法であって：
少なくとも１つの基準物体を支持しするための第２支持手段を準備し；
上記第２支持手段上に少なくとも１つの正確に既知の寸法をもつ基準物体を置き；
上記基準物体がカメラから上記予定の距離の箇所でカメラの視界内にもってこられるように、カメラ、第１支持手段及び第２支持手段のうちの１つ又はそれ以上を選択的に移動させ；
少なくとも１つのイメージを得るために基準物体をイメージし、そしてイメージング手段の最適構成を決定するために上記少なくとも１つのイメージを処理し；
その後、イメージング手段の構成を上記最適構成に調節すること、
を特徴とする方法である。

従って本発明にれば、少なくとも１つの正確に既知の寸法をもつ基準物体は第２支持手段上に置かれることができ、そして機械映像機器が段取りされるよう要求されると、又は機械映像機器の段取りがチェックされることを要求されると、制御手段は、第２支持手段上の基準物体が,機械映像機器の正規の操作中に第１の支持手段上のテスト物体と同じカメラからの予定距離の箇所でカメラの視界にもってこられるようになす。次いで、基準物体は、イメージされ、そしてそのイメージはイメージング手段の最適の段取りを決定するよう処理され、次いでイメージング手段は上記最適の段取りに調節される。基準物体は次いで、カメラの視界から除かれそしてテスト物体の１つ又はそれ以上の物理的特性を決定するための機械映像機器の使用又は連続使用のために上記第１の支持手段によって置き換えられることができる。

若干の実施例では、上記最適構成決定手段は、異なった夫々の構成において上記イメージング手段で得られた上記基準物体の複数のイメージを処理することによってイメージング手段の最適構成を決定するようにされることができ、そして上記制御手段は、イメージング手段の構成を漸進的に調節する間に上記基準物体の連続イメージを得て処理しそして上記連続イメージに基づき最適構成を決定するために、上記イメージング手段、調節手段、及び最適構成決定手段を制御するようにされることができる。

かくして、同時係属の国際特許出願No.PCT/GB2004/001181に開示されている如く、カメラはカメラの焦点長さを自動的に調節する手段を含むことができる。例えば、カメラはレンズを収容する胴体部分を含み、上記胴体部分は歯車を備えることができ、その歯車は上記制御手段によって制御されるDCモータから歯付きベルトによって駆動されるようにされる。上述の如く、テスト物体のデジタルイメージを分析することによってテスト物体の寸法を測定するとき、テスト物体のイメージが焦点内に適当に存在することを保証するために、重要なエッジの存在を検出することは重要である。かくして、本発明によれば、最適構成決定手段は最適焦点長さ決定手段を含むことができ、上記制御手段は、異なった夫々の焦点長さで基準物体の連続イメージを得て処理するためにそして基準物体が焦点内に最も良く存在する最適焦点長さを決定するために、調節手段、イメージング手段、及び最適焦点長さ決定手段を制御し、そしてその後カメラの焦点長さを上記最適焦点長さに調節するために調節手段を制御するようにされることができる。

第２支持手段は好適には、視界内でテスト物体と実質上同じ方位において実質上同じ形状及び寸法をもつ基準物体を支持するよう形作られる。テスト物体が巻き型喫煙物品又はフィルタロッドからなる場合、基準物体は、巻き型喫煙物品又はフィルタロッドと実質上同じ直径をもつ円柱形バーから適切になっている。巻き型喫煙物品又はフィルタロッドの直径を測定するために、巻き型喫煙物品又はフィルタロッドのデジタルイメージは、イメージ内の巻き型喫煙物品又はフィルタロッドのプロフィールの対向する実質上平行なエッジを検出するために分析され、上記プロフィールはその中心軸線を通る巻き型喫煙物品又はフィルタロッドを通る横断面に相当する。かくして、上記対向するエッジがイメージ内で適切に焦点合わせされることを保証するために、カメラは巻き型喫煙物品又はフィルタロッドの中心軸線上に焦点合わせされるべきである。それ故、好適には、第２支持手段は、円柱形基準バーをカメラの光軸に対して実質上直交する方位に支持するよう形作られる。

好適には、カメラは、規則正しいピクセル配列としてイメージを形成するようにされるデジタルカメラからなる。
若干の実施例では、上記構成決定手段は、上記基準物体の上記少なくとも１つの寸法の実際の測定された値を上記正確に既知の値と比較するようにされる目盛り定め決定手段を含むことができる。上記調節手段は上記イメージング手段の目盛り定めを調節するようにされることができ、上記制御手段は、測定された値を得るために上記基準物体の上記少なくとも１つの寸法を測定し、上記測定された値を実際に既知の値と比較し、そしてそれに従ってイメージング手段の目盛り定めを調節して、測定された値が既知の値と等しくなるようにするために、上記イメージング手段、目盛り定め決定手段、及び調節手段を制御するように形作られることができる。こうすれば、制御手段は、ピクセルで測定されたテスト物体のイメージ内の距離を、例えばミリメートル又はインチで測定された実際の距離に変換するための目盛り定めされた変換ファクターを造ることができる。

当業者は、機械映像機器を使用する直径測定はカメラに関連する光学的効果に対して敏感であり得ることを知るだろう。従って、実際の長さ対ピクセルの目盛り定め曲線は非線形となり得る。従って、機械映像機器を少なくとも２つの異なった既知の直径で目盛り定めし、次いで目盛り定めされたスケール(scale)を設定するためにこれらの既知の直径間に挿入するのが望ましい。

従って、本発明の特定の態様によれば、上記第２支持手段は、複数の基準物体を支持するようにされることができ、この場合基準物体の各々はテスト物体と実質上同じ形状をもつが、各々は上記少なくとも１つの寸法の異なった夫々の正確に既知の値をもつ。上記移動手段は、各基準物体をカメラから予定距離をおいたカメラの視界内に持っていくために、カメラ、第１支持手段及び第２支持手段のうちの上記１つ又はそれ以上を選択的に移動させるようにされることができる。上記目盛り定め決定手段は各基準物体の少なくとも１つの寸法の測定された値を夫々に正確に既知の値と比較し、そして上記比較に基づいて、上記イメージング手段のための目盛り定め曲線を造るようにされることができる。

或る実施例では、上記第２の支持手段は３つの基準物体を支持するようにされることができる。上述の如く、各基準物体は正確に既知の直径の円柱形バーを含むことができる。
基準物体は、異なった範囲内の寸法測定のための機械映像システムを目盛り定めするために、相互交換可能とすることができる。３つの基準物体を支持することによって、第２支持手段は、任意の所定の測定範囲のために、夫々測定範囲の各端で又は各端にむかってそして上記２つの端の中間の任意の寸法において、例えば実質上測定範囲の中央に向かって、正確に既知の寸法をもつ基準物体を支持するようにされることができる。

かくして、５つの基準物体を準備すれば、本発明による機械映像機器は、３つの異なったしかし重なっている測定範囲で使用するために３点目盛り定めで目盛り定めすることができる。

便利には、上記第２支持手段は、各基準物体を保持するために少なくとも１つのホルダーを含むことができ、各ホルダーはv−形空洞部を限定し、この空洞部は、バーの直径に拘わらず、空洞部内に同じ深さで円柱形基準バーを横向きに受け入れるよう形作られている。或る実施例では、上記第２支持手段は各基準物体を保持するための２つのホルダーを含むことができ、１つのホルダーは夫々のバーの各端にあり又はその端に向かっている。こうして、各基準物体は、基準物体の直径に関係なくカメラから上記予定距離の箇所に容易に置かれることができる。各基準物体をカメラから同じ予定距離の箇所で第２支持手段上に置くことによって、基準物体の中心軸線はカメラから異なった夫々の距離に置かれるだろうということは認められるだろう。しかし、基準物体間の実際の直径差は小さくそしてカメラの焦点の許された公差内にあるだろう。従って、各基準物体をイメージングしそして目盛り定めするために、カメラの焦点長さを再調節する必要は実際上ない。

それ故、本発明は、特に、機械映像機器の焦点長さと目盛り定めを自動的に段取りするために、機械映像機器を自動的に段取りするための方法と装置を提供することによって、機械映像機器、特に同時係属の国際出願No.PCT/GB2004/001181によって記載された型式の機器の又はそれに関する改良を提供する。本発明はまた、本発明の自動的段取り方法に使用するための適当なセラミック基準物体を提供する。
以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

同時係属の国際特許出願No.PCT/GB2004/001181は、例えばシガレット１０の如き巻き型喫煙物品又はフィルタロッドの１つ又はそれ以上の物理的特性を測定するための機械映像機器を開示している。上述の如く、本発明はかかる機械映像機器の又はそれに関する改良に係わるものである。従って機械映像機器の構造と作用の完全な細部の説明はここでは繰り返さない。以下は本発明によって提供される改良を説明するのに必要な範囲内のみの説明である。

国際特許出願No.PCT/GB2004/001181内に説明されている如く、機械映像機器は映像システム２００を含み、このシステムはデジタル近赤外ビデオカメラ２２２を含み、かつ第１光軸２３０を限定するレンズ（図示せず）を収容する胴体部分２２４をもつ。映像システム２００は適当なコンピュータ制御システム（図示せず）に接続され、この制御システムはフレーム−グラバー(grabber)装置を含み、この装置はカメラ２２２からビデオ信号を受け取りそして捕捉するようにされている。胴体部分２２４は歯車（図示せず）を形成されており、この歯車はカメラ２２２の焦点長さを自動的に調節するためのDCモータによって駆動可能である。

本発明によれば、上記カメラ２２２はキャリジ４００上に据え付けられ、このキャリジは２つの実質上平行な垂れ下がりスライド４０２、４０３を含み、これらのスライドは夫々の離間した平行ロッド４０４，４０５に掛合するようにされていて、上記第１光軸２３０に実質上直交する方向にキャリジ４００が水平転移運動できるようになしている。

カメラ２２２から離間した箇所に、キャリジ４００は傾斜面２１２をもつほぼ三角形横断面の直立部片２１１を担持している。上記傾斜面２１２は第１光軸２３０と整列しており、そして垂直面内でその光軸に対して約45°の角度をなしており、そして水平面内で第１光軸２３０に対して実質上直交する方位に向いている。上記傾斜面２１２は上記第１光軸２３０上の光を、第２の実質上垂直の光軸２６０の方へ90°反射するための平面鏡２１４を担持している。

上記直立部片２１１に並置して、キャリジ４００は据え付けブロック４１０を含み、このブロックは、キャリジ４００を上記ロッド４０４、４０５に沿って並進するよう駆動するために、図２に最も良く示す如くベルト駆動装置４１２に固定されている。
ベルト駆動装置４１２は無端ベルト４１３を含み、このベルトは２つの離間したローラ４１５、４１６を巡って延びている。上記ベルト駆動装置４１２は選択的に作動するサーボモータ（図示せず）に連結されており、このサーボモータは上記コンピュータ制御システムにより制御されている。

図２を参照すれば、上記キャリジ４００は更に、細長いCの形をなすブラケット２３０を含み、これは実質上水平の上部分２３４をもち、かつ凹所２３１を限定しており、その凹所は上記第２光軸２６０と実質上整列している１端２３３で開放している。その下側に、上部分２３４は、3mm幅の視準ビームを造るために選択的に作動可能の赤外バックライト２５２を担持している。上記バックライト２５２は第２光軸２６０で実質上整列している。

上記開放端２３３で、上記凹所２３１内に、ブラケット２３０は実質上水平のほぼ平面のジグ部材２４０を支持し、このジグ部材は第２光軸２６０と整列してその中に形成された開口部２４２をもつ。ブラケット２３０に固定されているジグ部材２４０はキャリジ４００と共に動くことができ、そして２つの横に離間した散乱赤外側光２５４を担持し、この側光は夫々開口部２４２の対向側部に、第２光軸２６０に対して斜めに置かれている。赤外バックライト２５２と赤外側光２５４は電力制御ボックス（図示せず）に接続され、この制御ボックスは上記フレームグラバーから制御信号を受け取るようにされている。上記側光２５４は上記バックライト２５と無関係に作動させられることができ、そしてブラケット２３０とジグ部材２４０の上部分２３４によって限定された物体スペース２５０を散乱赤外光で照明するのに役立つ。

バックライト２５２の周辺に、上記上部分２３４の下側は、物体スペース２５０のための背景を形成しそして上記物体スペース２５０内にイメージされる物体との良好なコントラストを与えるために一様に暗くなっている。
キャリジ４００の上に固定されているのは、映像システム２００を用いてイメージされるべき巻き型喫煙物品又はフィルタロッド１０のための運搬システムの一部を形成する２つの対向するローラ対３１０、３１１；３１２である。各ローラ対３１０、３１１；３１２は、ジグ部材２４０と実質上同じレベルに夫々の上部のほぼV形の溝３１４を限定する２つの並置したローラを含む。ローラ３１０、３１１；３１２は、実質上キャリジ４００の移動方向に直交する向きで、第１光軸２３０に実質上平行に向きそしてジグ部材２４０の対向する両側に、それらの夫々のV形溝３１４と整列して、置かれている。

ローラ３１０、３１１；３１２は、図１，２に示すようなシガレット１０の如き巻き型喫煙物品又はフィルタロッドを摺動可能に支持するよう形作られている。運搬システムは、シガレット１０をV形溝３１４に沿って軸方向に押すための押し具（図示せず）を含み、ローラとジグ部材２４０は、シガレットがジグ部材２４０を経て１対のローラ３１０、３１１から他の対３１２まで滑らかに移送され得るように置かれる。ローラ３１０〜３１２はコンピュータ制御システムに接続されそして図１に示す如くそれらの夫々の軸線の回りに回転するようにされていて、同時係属の国際特許出願No.PCT/GB2004/001181に記載されている理由で、その長手方向軸線１６の回りにシガレット１０を回転させるようになす。

ローラ３１０〜３１２は更に、各ローラ対３１０、３１１；３１２と、ジグ部材２４０の夫々の側との間に隙間を限定するように形作られて配置され、従ってベルト駆動装置４１２が作動したとき、ジグ部材２４０は、２つの対向するローラ対３１０、３１１；３１２間のスペースから、干渉することなしに引っ込められることができ、そしてベルト駆動装置４１２を逆転したとき、そのスペース内へ再挿入される。

上記凹所２３１内に据え付けられているのは固定プレート４２０であり、このプレートは平面図で見て、ほぼU形をなしている。上記U形プレート４２０は２つのアームを含み、その１つ４２２は図２に示されている。各アーム４２２はその上面に複数のほぼV形のホルダー部材４２３を担持している。１方のアーム４２２上の各ホルダー部材４２３はU形プレート４２０の他方のアーム上の対応するホルダー部材４２３と整列している。図２に示す実施例では、各アーム４２２は３つのホルダー部材４２３を支持する。

U形プレート４２０は、ベルト駆動装置４１２がキャリジ４００を動かすよう作動されると、カメラ２２２の第２光軸２６０が新たに形作られたプレート４２０の２つのアーム４２２間のスペースを横切るように、置かれる。
ホルダー部材４２３の対は異なった夫々の寸法の夫々の基準物体４３０を釈放自在に支持するようにされている。

各基準物体４３０は高度に寸法的に安定したアルミナセラミック物質から造られ、そして正確に既知の夫々の直径をもつ正確に機械加工された円柱形状をもつ。図２では、３つの基準物体４３０は３つの異なった寸法、即ち比較的小さい、比較的大きいそして中間の寸法をもつ。図示の目的で、基準物体４３０間の寸法差は図２では大きく誇張されている。実際には、基準物体４３０の直径は、より詳細に後述する如く、映像システム２００を目盛り定めするための３つの目盛り定め点を提供するよう選択される。直径は上端と下端に、そして実質上シガレット１０の測定された直径の期待範囲の中間に、目盛り定め点を提供するよう選択される。以下の直径をもつ５つの異なった基準物体４３０を提供することができる：
4.9mm +/−0.0025mm
5.75mm +/−0.00025mm
6.6mm +/−0.00025mm
7.45mm +/−0.00025mm
8.3mm +/−0.00025mm

上記から任意の３つの連続する物体４３０を選択することによって、後述する如く３つの異なった測定範囲に渡って３点目盛り定めを提供するために５つの物体が使用されることができる。
円柱形基準物体４３０を造るための好適物質は“Alsint99,7”であり、これは市場においてW Haldenwanger Technishe Keramik GmbH & Co KG, Germany, から入手可能であり、約99.7重量％のアルミナを含み、残部は主に酸化マグネシウムである。

図２に最も良く示される如く、並置ローラ３１０〜３１２によって支持されたシガレット１０は鏡２１４より予定距離上の箇所で、従ってカメラ２２２から予定の光学距離の箇所で夫々の溝３１４内に着座している。カメラ２２２からシガレット１０の中心軸線１６までの距離はシガレット１０の直径に依存して変化する。映像システム２００を正確に目盛り定めするために、基準物体４３０はカメラ２２２から同じ距離の箇所に正確に置かれるべきであることが望ましい。従って、V形ホルダー４２３は、夫々のローラ対３１０、３１１；３１２内に溝３１４の形状を複製するように形作られ、上述の直径のうちの任意の直径の基準物体４３０が、鏡２１４より上に同じ高さの箇所にホルダー４２３によって限定されたV形凹所４２４内に着座するようにする。

本発明による機械映像機器の作用を以下説明する。
該機器の映像システム２００は、ローラ３１０〜３１２とジグ部材２４０によって支持されたシガレット１０の如き、巻き型喫煙物品又はフィルタロッドのプロフィールのデジタルイメージを形成するようにされている。シガレット１０は溝３１４に沿って摺動状に押されるにつれて、イメージされるシガレット１０の一部はジグ部材２４０内に形成された開口部３４２を通して視ることができる部分である。カメラ２２２からのビデオ出力は、フレームグラバーによってサンプリングされ、そして標準の映像ブロック技術に従ってコンピュータ制御システムによって処理される。ブラケット２３０の上部分２３４の下側に形成された均等に暗い背景に対してシガレット１０を散乱光で照らすことを要求されるので、側光２５４が作動される。カメラ２２２のシャッター速度は、望ましくない“ブルーミング(blooming)現象”を起こすかも知れない不適当な露出をすることなく、シガレット１０と暗い背景間の良好なコントラストを提供するために調節される。
好適には、ビデオカメラは、その長軸がカメラの全解像度の利益を得るために、シガレット１０の短軸に対して実質上直交するように向けられて、フィールドモード(field mode)で操作される。

シガレット１０の直径(d)を測定するために、例えば、シガレット１０のプロフィールのイメージが、プロフィールの２つの平行な対向するエッジをイメージ内で検出するためにコンピュータ制御システムによって処理される。上述の如く、適当なイメージングソフトウエアが、エッジを検出するために周知のアルゴリズムを用いてイメージを分析するためにコンピュータ制御システム上で作動されることができる。かかるアルゴリズムは、典型的には、エッジが存在するとして限定される箇所を限定するためにコントラストレベルを測定することを包含し、この場合限定されたエッジに沿ったピクセルの長さは、連続する真のエッジを決定するために使用される。更に、上記アルゴリズムは、検出されたエッジが真のエッジである確率を決定する統計的な考察を含む。エッジは、例えば、Sonka，et al. 1999 Image Processing, Analysis and Machine Vision, 2nd Edition, page 256 (6.35), Pacific Grove: PWS Publishing, ISBN 0-534-95393-X によって説明されている如く、イメージの水平及び垂直範囲の突出部を分析することによって検出されることができる。この文献の内容は本文に参考として組み込まれるものとする。

例えば直径(d)の如き距離の正確な測定値を提供するために、カメラ２２２は、物体スペース２５０内のテスト物体に適切に焦点合わせされることが必要であり、そして映像システム２００は、ピクセル距離を実際の距離に変換するために適切に目盛り定めされることが必要である。

従って、本発明の機械映像機器を段取りするために、コンピュータ制御システムはキャリジ４００を並進移動させるためにベルト駆動装置４１２を作動して、第２光軸２６０がV形ホルダー部材４２３によって支持された基準物体４３０の１つと直接整列するように置かれるようになす。選択された基準物体４３０の一部はU形プレート４２０の２つのアームと開口部２４２間のスペースを通してカメラ２２２に認識可能である。カメラ２２２を自動焦点合わせするためには、中間基準物体４３０を使用するのが好ましい。コンピュータ制御システムの制御の下では、カメラ２２２の焦点長さは、カメラ２２２の胴体部分２２４に形成された歯車を駆動するためのDCモータを用いて除々に調節され、そして基準物体４３０のイメージは、一連のイメージサンプルを形成するために連続的にサンプリングされる。次いでイメージサンプルは、イメージサンプルを、従ってカメラ２２２の胴体部分２２４の位置を決定するために前述した型式のイメージ分析アルゴリズムを用いて、コンピュータ制御システムによって分析される。この場合、イメージ内の基準物体４３０のプロフィールのエッジは最良の状態で焦点内にある。カメラ２２２の正確な焦点長さを設定すると、DCモータは胴体部分２２４を正確な焦点の合った位置へ戻すよう再び作動される。

次いで、３つのすべての基準物体４３０は、３つの基準物体４３０の各々を順次イメージすることによって映像システム２００を目盛り定めするために使用される。かくして、ベルト駆動装置４１２は、１つの最も端の基準物体４３０がカメラ２２２に対して可視状となるように、キャリジ４００を動かすために作動される。カメラ２２２が上述の如く、焦点を合わされると、U形プレート４２０と開口部２４２を通して見ることができる基準物体４３０のプロフィールのイメージはフレームグラバーによってサンプリングされ、そしてイメージサンプルはプロフィールの２つの真っ直ぐな対向するエッジを検出するように処理される。２つの真っ直ぐなエッジ間の距離は基準物体４３０の直径に等しい。

各基準物体のプロフィールはその中心軸線１６を通る基準物体４３０の横断面に一致することは認められるだろう。映像システム２００もまた上述の如く中間基準物体４３０の中心軸線１６上に焦点合わせされ、そして上述の理由で、他の２つの基準物体の中心軸線１６は、中間基準物体４３０の中心軸線の距離からカメラ２２２から僅かに異なった光学距離の箇所に配列される。しかし、これらの距離の差はカメラ２２２の焦点の公差内にあり、だから、各異なった基準物体４３０上にカメラ２２２を再焦点合わせする必要はない。

１つの最も端の基準物体４３０の直径を測定すると、次いでベルト駆動装置４１２は、カメラ２２２を中間基準物体４３０と整列するように持って行くよう作動され、そしてその直径が測定される。最後に、他の最も端の基準物体４３０の直径が上述の如くして決定される。
３つの基準物体４３０の夫々の直径は正確に知られるので、測定された直径は、図３に示す如く、３点目盛り定め曲線を造るために使用することができ、この曲線は、デジタルカメラに関連する周知の可視効果のために、非線形となる。上述の如く、５つの異なった基準物体から選択された３つの連続した基準物体４３０の組合せは、３つの異なった測定範囲にわたって３点目盛り定めを提供するために使用されることができる。図３では、これらの３つの範囲が記号・、O、＋によって表されている。

コンピュータ制御システムによって生じた目盛り定め曲線はコンピュータメモリに記憶され、次いでベルト駆動装置４１２がその始動位置へ戻されて、ジグ部材２４０が上述の如くローラ対３１０，３１１；３１２の対向端を挿入するスペース内に配列されるようになす。次いで本発明の機械映像機器は１つ又はそれ以上の物理的特性を、特に、同時係属の国際特許出願No.PCT/GB2004/001181に従って、ローラ３１０，３１１；３１２によって担持される物体スペース２５０内のテスト物体の直径を含む寸法を、測定するように段取りされる。

映像システム２００の焦点又は目盛り定めが使用中にドリフト(drift)するような場合、制御システムは、テスト物体のテストを間欠的に中断するようにそして上述の如く、映像システム２００を再目盛り定めするようにプログラムすることができる。
従って本発明は、正確に造られたセラミックの円柱形バーの形をなす複数の基準物体を使用する映像システムのカメラ２２２の焦点及び目盛り定めの自動化された段取りを提供することにより、同時係属の国際特許出願NoPCT/GB2004/001181に記載した型式の機械映像機器の又はそれに関する改良を提供するものである。

本発明の機械映像機器の概略の側面図である。 本発明の機械映像機器の概略の端面図である。 デジタルカメラ用のピクセルと実際の距離間の非線形関係を示すグラフである。

Claims (22)

1. 巻き型喫煙物品又はフィルタロッドの１つ又はそれ以上の物理的特性を自動的に決定するための機械映像機器において、該機器が、
   視界を限定しかつ上記視界内に上記物品又はロッドのイメージを形成するようにされているカメラと、上記物品又はロッドの１つ又はそれ以上の上記イメージを処理する処理手段とを含むイメージング手段と、
   上記カメラから予定距離の箇所で上記視界内に上記物品又はロッドを支持する第１支持手段と、
   少なくとも１つの正確に既知の寸法をもつ基準物体を支持する第２支持手段と、
   第２支持手段の上に置かれた基準物体が上記カメラから上記予定距離の箇所でカメラの視界内に配列されるようにカメラ、第１支持手段及び第２支持手段の内の１つ又はそれ以上を選択的に動かす移動手段と、
   上記イメージング手段を自動的に調節するための調節手段と、
   第２支持手段上に置かれた基準物体の１つ又はそれ以上のイメージを処理することによって上記イメージング手段を最適な配置に決定するための最適構成決定手段と、
   上記第２支持手段によって支持された基準物体をカメラの視界内へ持って行き、上記基準物体をイメージし、イメージング手段の最適配置を決定し、そしてイメージング手段を上記最適配置に調節するために、上記移動手段、イメージング手段、調節手段及び最適構成決定手段の作用を制御するための制御手段と、
   を含むことを特徴とする機械映像機器。
2. 上記最適構成決定手段は、異なった夫々の構成において上記イメージング手段で得られた上記基準物体の複数のイメージを処理することによって、イメージング手段の最適配置を決定するようにされており、上記制御手段は、イメージング手段を漸次調節する間に、上記基準物体手段の一連のイメージを得て処理するためにそして上記一連のイメージに基づいて、最適配置を決定するために、上記イメージング手段、調節手段及び最適構成決定手段を制御するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の機械映像機器。
3. 上記調節手段は、カメラの焦点長さを調節するようにされており、上記最適構成決定手段は最適焦点長さ決定手段を含み、上記制御手段は、異なった夫々の焦点長さで基準物体の一連のイメージを得て処理し、そして基準物体が最も良く焦点が合っている最適焦点長さを決定するために、調節手段、イメージング手段及び最適焦点長さ決定手段を制御すようにされており、また、その後カメラの焦点長さを上記最適焦点長さに調節するために調節手段を制御するようにされていることを特徴とする請求項２に記載の機械映像機器。
4. 上記第２支持手段は、上記物品又はロッドとして上記視界内に実質上同じ方位で実質上同じ形状と寸法をもつ基準物体を支持するよう形作られていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の機械映像機器。
5. 上記カメラは規則正しいピクセルの配列として上記イメージを形成するようにされているデジタルカメラを含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の機械映像機器。
6. 上記最適構成決定手段は、上記基準物体の上記少なくとも１つの寸法の実際の測定された値を上記正確に既知の値と比較するようにされている目盛り定め決定手段を含み、上記調節手段は上記イメージング手段の目盛り定めを調節するようにされており、上記制御手段は、測定値を得るために上記基準物体の上記少なくとも１つの寸法を測定し、上記測定された値を正確に既知の値と比較し、そして測定された値が結果的に既知の値と等しくなるようにイメージング手段の目盛り定めを調節するために、上記イメージング手段、目盛り定め決定手段、及び調節手段を制御するように形作られていることを特徴とする請求項５に記載の機械映像機器。
7. 上記第２支持手段は複数の基準物体を支持するようにされており、基準物体の各々は上記物品又はロッドと実質上同じ形状をもつが、上記少なくとも１つの寸法の異なった夫々の正確に既知の値をもち、上記移動手段は、各基準物体を順番にカメラから上記予定の距離にあるカメラの視界内に持って行くためにカメラ、第１支持手段及び第２支持手段のうちの１つ又はそれ以上を選択的に動かすようにされており、上記目盛り定め決定手段は、各基準物体の上記少なくとも１つの寸法の測定された値を夫々の正確に既知の値と比較し、そして上記比較に基づいて上記イメージング手段のための目盛り定め曲線を生成するようにされていることを特徴とする請求項６に記載の機械映像機器。
8. 上記第２支持手段は３つ以上の基準物体を支持するようにされていることを特徴とする請求項７に記載の機械映像機器。
9. 各基準物体は正確に既知の直径の円柱形バーを含むことを特徴とする請求項８に記載の機械映像機器。
10. 上記第２支持手段は各基準物体を保持するための少なくとも１つのホルダーを含み、各ホルダーはV形空洞部を限定し、この空洞部は、バーの直径に拘わらず空洞部内の同じ深さに円柱形基準バーを横向きに受け入れるよう形作られていることを特徴とする請求項９に記載の機械映像機器。
11. 上記第２支持手段は各基準物体を保持するための２つのホルダーを含み、１つのホルダーは夫々のバーの各端にあり又は各端に向かっていることを特徴とする請求項１０に記載の機械映像機器。
12. 巻き型喫煙物品又はフィルタロッドの１つ又はそれ以上の物理的特性を自動的に決定するための機械映像機器であって、視界を限定しかつ上記視界内に上記物品又はロッドのイメージを形成するようにされているカメラと、上記物品又はロッドの１つ又はそれ以上の上記イメージを処理する処理手段とを含むイメージング手段と、上記視界内で上記カメラから予定距離の箇所で上記物品又はロッドを支持する第１支持手段とを含んでなる機器を段取りする方法において、
    少なくとも１つの基準物体を支持する第２支持手段を設け、
    上記第２支持手段上に少なくとも１つの正確に既知の寸法をもつ基準物体を置き、
    上記カメラ、上記第１の支持手段及び上記第２支持手段のうちの１つ又はそれ以上を選択的に動かして、上記基準物体が上記カメラから上記予定距離の箇所でカメラの視界内に持って来られるようになし、
    少なくとも１つのイメージを得るために上記基準物体をイメージし、イメージング手段の最適配置を決定するために上記少なくとも１つのイメージを処理し、
    その後、上記イメージング手段を上記最適配置に調節することを含むことを特徴とする方法。
13. イメージング手段を漸次調節する間に上記基準物体の一連のイメージを得て処理し、そして上記一連のイメージに基づいて最適配置を決定することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 基準物体が最も良く焦点内にある最適焦点長さを決定するために基準物体の一連のイメージを得て処理する間に、カメラの焦点長さを調節し、その後、カメラの焦点長さを上記最適焦点長さに調節することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 上記視界内で実質上テスト物体と同じ方位内で実質上同じ形状と寸法をもつ基準物体を上記第２支持手段上に置くことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 上記カメラは規則正しいピクセル配列として上記イメージを形成するようにされているデジタルカメラを含むことを特徴とする請求項１２乃至１５の何れか１項に記載の方法。
17. 上記基準物体のイメージを得て上記少なくとも１つの寸法を測定し、上記寸法の測定された値を正確に既知の値と比較し、その後、測定された値が既知の値と実質上等しくなるようにイメージング手段の目盛り定めを調節することを特徴とする請求項１２乃至１６の何れか１項に記載の方法。
18. 上記第２支持手段上に複数の基準物体を支持し、各基準物体は実質上上記物品またはロッドと同じ形状をもつが、各々は上記少なくとも１つの寸法の異なった夫々の正確に既知の値をもっており、更に、各基準物体をカメラから上記予定の距離をおいた箇所でカメラの視界内に持って行くために、カメラ、第１支持手段及び第２支持手段のうちの１つ又はそれ以上を選択的に動かし、各基準物体の上記少なくとも１つの寸法の測定された値を夫々の正確に既知の値と比較し、そして上記比較に基づいて上記イメージング手段のための目盛り定め曲線を生ぜしめることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 第２支持手段上に３つの基準物体を支持し、３つの点に基づいて目盛り定め曲線を造るためにこれらの基準物体をイメージすることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 各基準物体は正確に既知の直径の円柱形バーを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 少なくとも１つの夫々のホルダー上に各基準物体を支持し、上記ホルダーはV形空洞部を限定し、上記空洞部は、バーの直径に拘わらずに、空洞部内の同じ深さに横向きになった円柱形基準バーを受け入れるよう形作られていることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. 上記第２の支持手段は各基準物体を保持するための２つのホルダーを含み、１つのホルダーは夫々のバーの各端にあるか又はその端に向いていることを特徴とする請求項２１に記載の方法。

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