JP4726065B2 - エッジ検出方法およびエッジ検出装置 - Google Patents
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Description
前記ラインセンサの出力を正規化処理した後、前記ラインセンサの出力に含まれるランダム雑音を除去し得る遮断周波数特性を備えた空間フィルタを用いて前記正規化出力をフィルタリングすると共に、
前記フレネル回折による光量分布パターンを近似した近似式を上記空間フィルタを用いてフィルタリングしてフィルタリング近似式を求め、
前記フィルタリングされた正規化出力における画素間の光量が所定のしきい値の近傍となる少なくとも2つの画素での受光量とその画素位置とから、光量が上記所定のしきい値となる位置を前記フィルタリング近似式を用いて補間処理し、補間処理した光量の分布特性から前記被検出体のエッジ位置を検出することを特徴としている。
前記ラインセンサの出力を正規化して正規化出力を求める正規化手段と、
前記ラインセンサの出力に含まれるランダム雑音を除去し得る遮断周波数特性を備えて前記正規化出力をフィルタリングする空間フィルタと、
予め前記フレネル回折による光量分布パターンを近似した近似式を上記空間フィルタを用いてフィルタリングしたフィルタリング近似式を記憶したメモリと、
前記フィルタリングされた正規化出力における光量が所定のしきい値、例えば[0.25]の近傍となる少なくとも2つの画素での受光量とその画素位置とから光量が上記所定のしきい値となる位置を前記フィルタリング近似式を用いて補間処理して求める補間処理手段と
を具備して構成したことを特徴としている。
図1はエッジ検出装置に概略的な構成図であって、1はレーザ素子(LD)からなる光源であり、2は上記光源1から発せられた所定波長の単色光を平行光束として照射する照射レンズである。ラインセンサ3は、上記光源1に対峙させて上記単色平行光を受光するように設けられる。特にラインセンサ3は、上記光路中に位置付けられる被検出体4のエッジ位置を検出するべく、エッジ位置が変化する向き(図中x方向)にその画素配列方向を合わせて設けられている。そしてラインセンサ3は、前記単色平行光の被検出体4のエッジにおいて生じたフレネル回折による光分布パターンを個々の画素による受光量の変化として検出するようになっている。
Yn=yn/1.37
Yn−1=yn−1/1.37
で、その最大値が[1.0]となるようにする。またその画素位置Xn-1,Xnは、次のようになる。
ΔX=W[Xn/(Xn−Xn−1)]
となるので、特許文献1に示されるように補間処理によって、ラインセンサ3の端部からの被検出体4のエッジ位置xを
x=W[Xn/(Xn−Xn−1)]
として求めることが可能となる。
Δx=0.6(λz/2)1/2
によって定まる。オフセットは上述のようにセンタ合わせによって補正できるので、光強度が25%となる位置を直接的に求めなくても、上述した如く求められる光強度が75%となる位置を被検出体(透明体)4のエッジ位置としても良い。
ωc=2πfc
で与えられるとして、次のように示すことができる。
s=(1−Z−1)/(1+Z−1)
ωc=tan(πfc/fs)
を代入して離散系の伝達関数H(z)に変換すると、その伝達関数H(z)は次のように表すことができる。
Yn=aYn−1+bYn−2+c(Xn+2Xn−1+Xn−2)
なる差分方程式を計算することで、前述した空間フィルタ5cを実現することができる。
また前述したフレネル回折の光分布パターンのハイパボリックセカンド関数で示される近似式A(x)は、下記のように与えられる。
2 照射レンズ
3 ラインセンサ
4 被検出体
5 検出装置本体(マイクロプロセッサ)
5a A/D変換器
5b 正規化処理手段
5c 空間フィルタ
5d 近似式
5e 空間フィルタ
5f エッジ検出手段
Claims (8)
- 単色平行光の光路内に位置付けられた被検出体によりフレネル回折を生じた光をラインセンサにて受光し、上記ラインセンサによる受光分布パターンを解析して前記被検出体のエッジ位置を検出するエッジ検出方法であって、
前記ラインセンサの出力を正規化処理した後、前記ラインセンサの出力に含まれるランダム雑音を除去し得る遮断周波数特性を備えた空間フィルタを用いて前記正規化出力をフィルタリングすると共に、
前記フレネル回折による光量分布パターンを近似した近似式を上記空間フィルタを用いてフィルタリングしてフィルタリング近似式を求め、
前記フィルタリングされた正規化出力における光量が所定のしきい値の近傍となる少なくとも2つの画素での受光量とその画素位置とから、光量が上記所定のしきい値となる位置を前記フィルタリング近似式を用いて補間処理し、補間処理した光量の分布特性から前記被検出体のエッジ位置を検出することを特徴とするエッジ検出方法。 - 前記補間処理は、前記正規化出力における受光量が相対値で0.25の近傍の少なくとも2つの画素の受光量から、これらの画素間において受光量が前記0.25となる位置を前記検出体のエッジ位置として求めるものである請求項1に記載のエッジ検出方法。
- 前記空間フィルタは、バターワース型デジタルフィルタまたはチェビシェフ型デジタルフィルタからなる請求項1に記載のエッジ検出方法。
- 前記フィルタリング近似式は、前記ラインセンサの画素位置に対する光量として予めテーブル化して与えられるものである請求項1に記載のエッジ検出方法。
- ラインセンサと、このラインセンサに向けて単色平行光を照射する光源と、上記単色平行光の光路内に位置付けられた被検出体により生じたフレネル回折による受光パターンを前記ラインセンサの出力として求め、この受光分布パターンを解析して前記被検出体のエッジ位置を検出するエッジ位置解析手段とを具備したエッジ検出装置であって、
前記エッジ位置解析手段は、前記ラインセンサの出力を正規化して正規化出力を求める正規化手段と、
前記ラインセンサの出力に含まれるランダム雑音を除去し得る遮断周波数特性を備えて前記正規化出力をフィルタリングする空間フィルタと、
予め前記フレネル回折による光量分布パターンを近似した近似式を上記空間フィルタを用いてフィルタリングしたフィルタリング近似式を記憶したメモリと、
前記フィルタリングされた正規化出力における光量が所定のしきい値の近傍となる少なくとも2つの画素での受光量とその画素位置とから、光量が上記所定のしきい値となる位置を前記フィルタリング近似式を用いて補間処理して求める補間処理手段と、
を具備したことを特徴とするエッジ検出装置。 - 前記所定のしきい値は、前記正規化出力における受光量が相対値で0.25となる受光量である請求項5に記載のエッジ検出装置。
- 前記空間フィルタは、バターワース型デジタルフィルタまたはチェビシェフ型デジタルフィルタからなる請求項5に記載のエッジ検出装置。
- 前記フィルタリング近似式は、前記ラインセンサの画素位置に対する光量として予めテーブル化して与えられるものである請求項5に記載のエッジ検出装置。
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JP2004257989A (ja) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Yamatake Corp | 位置検出方法および装置 |
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