JP6139141B2 - Appearance image generation method and appearance image generation device - Google Patents
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Description
本発明は、外観画像生成方法及び外観画像生成装置に関する。 The present invention relates to an appearance image generation method and an appearance image generation apparatus.
特許文献1には、2次元カメラ(2Dカメラ)から取得した2次元画像(色彩画像)及び3次元カメラ(3Dカメラ)から取得した3次元画像(形状画像)を合成することによって、被写体(例えば、タイヤ)の外観画像を生成する技術について記載されている。
In
しかしながら、上述の特許文献1は、被写体の表面に溝や凹凸部が設けられているケースを想定しているものではない。
However,
したがって、上述の特許文献1では、被写体の表面に溝や凹凸部が設けられているケースであっても、被写体の表面に設けられている溝の底面や凹凸部にピント(焦点)が合っていない2次元画像(色彩画像)を用いて、被写体の外観画像を生成することになる。
Therefore, in
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、被写体の表面に溝や凹凸部が設けられているケースであっても適切に被写体の外観画像を生成することができる外観画像生成方法及び外観画像生成装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an appearance image that can appropriately generate an appearance image of a subject even in a case where a groove or an uneven portion is provided on the surface of the subject. An object is to provide a generation method and an appearance image generation apparatus.
本発明の第1の特徴は、被写体の外観画像を生成する外観画像生成方法であって、3次元カメラから、前記被写体の形状画像を取得する工程Aと、2次元カメラから、前記被写体の色彩画像を取得する工程Bと、前記形状画像及び前記色彩画像を用いて、前記外観画像を生成する工程Cとを有することを要旨とする。 A first feature of the present invention is an appearance image generation method for generating an appearance image of a subject, the process A for obtaining a shape image of the subject from a three-dimensional camera, and the color of the subject from a two-dimensional camera. The gist of the present invention is to include a process B for acquiring an image and a process C for generating the appearance image using the shape image and the color image.
本発明の第1の特徴において、前記工程Cは、前記2次元画像に対して逆フィルタ補正処理を施すことによって、複数の補正画像を生成する工程と、前記形状画像及び前記補正画像に基づいて、前記外観画像を生成する工程とを有してもよい。 In the first feature of the present invention, the step C is based on the step of generating a plurality of correction images by applying an inverse filter correction process to the two-dimensional image, and the shape image and the correction image. And generating the appearance image.
本発明の第1の特徴において、前記被写体は、タイヤであり、前記工程Bにおいて、前記タイヤのトレッド踏面にピントが合っている前記被写体の色彩画像、及び、前記タイヤのトレッド踏面に設けられている溝の底面にピントが合っている前記被写体の色彩画像を取得してもよい。 In the first aspect of the present invention, the subject is a tire, and the color image of the subject in focus on the tread surface of the tire and the tread surface of the tire are provided in the step B. A color image of the subject in focus on the bottom surface of the groove may be acquired.
本発明の第2の特徴は、被写体の外観画像を生成するように構成されている外観画像生成装置であって、3次元カメラから、前記被写体の形状画像を取得するように構成されている3次元画像取得部と、2次元カメラから、前記被写体の色彩画像を取得するように構成されている2次元画像取得部と、前記形状画像及び前記色彩画像を用いて、前記外観画像を生成するように構成されている変換部とを具備することを要旨とする。 A second feature of the present invention is an appearance image generation device configured to generate an appearance image of a subject, and is configured to acquire the shape image of the subject from a three-dimensional camera. The appearance image is generated using a two-dimensional image acquisition unit configured to acquire a color image of the subject from a two-dimensional image acquisition unit, a two-dimensional camera, and the shape image and the color image. The gist of the present invention is to provide a conversion unit configured as described above.
以上説明したように、本発明によれば、被写体の表面に溝や凹凸部が設けられているケースであっても適切に被写体の外観画像を生成することができる外観画像生成方法及び外観画像生成装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, an appearance image generation method and appearance image generation capable of appropriately generating an appearance image of a subject even in a case where a groove or an uneven portion is provided on the surface of the subject. An apparatus can be provided.
(本発明の第1の実施形態に係る外観画像生成装置)
図1乃至図13を参照して、本発明の第1の実施形態に係る外観画像生成装置10について説明する。
(Appearance image generating apparatus according to the first embodiment of the present invention)
With reference to FIG. 1 thru | or FIG. 13, the external appearance
本実施形態に係る外観画像生成装置10は、被写体の外観画像を生成するように構成されている。以下、本実施形態では、被写体の一例として、タイヤ1が用いられているケースを例に挙げて説明するが、本発明は、かかるケースに限定されるものではない。
The appearance
例えば、本実施形態では、図1に示すように、レーザ装置100(例えば、ラインレーザ装置)が、駆動装置(図示せず)からの駆動力によって回転しているタイヤ1に対してレーザ照射を行っている状態で、3Dカメラ30が、タイヤ1の3次元画像を取得し、2Dカメラ20が、タイヤ1の2次元画像を取得するように構成されている。
For example, in this embodiment, as shown in FIG. 1, a laser device 100 (for example, a line laser device) irradiates a
ここで、3Dカメラ30は、タイヤ1の3次元画像として、タイヤ1の形状画像を撮影するためのカメラ(例えば、エリアカメラ)であり、2Dカメラ20は、タイヤ1の2次元画像として、タイヤ1の色彩画像を撮影するためのカメラ(例えば、ラインカメラ)である。
Here, the
なお、タイヤ1のクラウン部全体をカバーするために、タイヤ1の幅方向に複数の2Dカメラ及び3Dカメラが設置されていてもよい。
A plurality of 2D cameras and 3D cameras may be installed in the width direction of the
図2に示すように、外観画像生成装置10は、3D-LUT取得部11と、3D画像取得部12と、第1変換部13と、2D-LUT取得部14と、2D画像取得部15と、第2変換部16と、判断部18と、記憶部19とを具備している。
As illustrated in FIG. 2, the appearance
3D-LUT取得部11は、3Dカメラ30から、タイヤ1の形状画像に対するLUT(Look Up Table)、すなわち、3D-LUTを取得するように構成されている。
The 3D-
ここで、3D-LUTは、3Dカメラ30毎に設けられており、各画素(ピクセル)に関連付けられているデジタル化された輝度階調のデータを所定の物理座標に関連付ける変換を行うために用いられるテーブルである。
Here, the 3D-LUT is provided for each
3D-LUTは、3Dカメラ30によって撮影された一定間隔L1×L1(例えば、5mm×5mm)の格子の画像に基づいて生成される。ここで、図4に示すように、かかる格子の画像は、歪んだ状態で撮影される。
The 3D-LUT is generated based on an image of a lattice having a constant interval L1 × L1 (for example, 5 mm × 5 mm) taken by the
図5に、3D-LUTの一例を示す。図5の例では、3Dカメラ30の画素数が、m×n画素であり、図5における各マス目が、3Dカメラ30の各画素に対応する。すなわち、図5に示すように、3D-LUTは、3Dカメラ30の各画素に対応する物理座標(xij,yij)(ここで、1≦i≦m,1≦j≦n)を保持している。
FIG. 5 shows an example of the 3D-LUT. In the example of FIG. 5, the number of pixels of the
3D画像取得部12は、3Dカメラ30によって撮影された画像を取得するように構成されている。
The 3D
第1変換部13は、3D-LUT取得部11によって取得された3D-LUTを参照して、3D画像取得部12によって取得された画像の歪みを補正するように構成されている。
The
すなわち、第1変換部13は、3D-LUTを参照して、3D画像取得部12によって取得された各画素に関連付けられているデジタル化された輝度階調のデータを所定の物理座標(xij,yij)に関連付ける変換を行うように構成されている。
That is, the
その結果、第1変換部13は、図3に示すように、タイヤ1の周方向に沿った10000個の断面の形状画像を取得するように構成されている。ここで、かかる断面の形状画像は、各画素ではなく、所定の物理座標に関連付けられている。なお、かかるタイヤ1の形状画像には、色彩データが含まれていない。
As a result, as shown in FIG. 3, the
2D-LUT取得部14は、2Dカメラ20から、タイヤ1の色彩画像に対するLUT、すなわち、2D-LUTを取得するように構成されている。
The 2D-
ここで、2D-LUTは、2Dカメラ20毎に設けられており、各画素(ピクセル)に関連付けられているデジタル化された輝度階調のデータを所定の物理座標に関連付ける変換を行うために用いられるテーブルである。
Here, the 2D-LUT is provided for each
2D-LUTは、2Dカメラ20によって撮影された一定間隔L1(例えば、5mm)のラインの画像(図6参照)に基づいて生成される。ここで、2D-LUTは、ラインにおける位置と各画素とを関連付けて生成される。
The 2D-LUT is generated based on a line image (see FIG. 6) with a constant interval L1 (for example, 5 mm) photographed by the
具体的には、2D-LUT取得部14は、2Dカメラ20から、複数のラインの画像を取得するように構成されている。
Specifically, the 2D-
例えば、図7に示すように、2Dカメラ20は、y方向に、「0」の位置、「10」の位置、「20」の位置、「30」の位置と、上述のラインとの距離を変動させて撮影し、2D-LUTを生成する(図8参照)。ここで、2Dカメラ20とラインとの距離は、3Dカメラ30によって撮影される格子のサイズに関連させておく必要がある。
For example, as shown in FIG. 7, the
図8の例では、3Dカメラ30の画素数が、m×n画素であり、図8における各マス目が、3Dカメラ30の各画素に対応する。2D-LUTは、2Dカメラ20の各画素に対応する物理座標(xij,yij,Noij)(ここで、1≦i≦m,1≦j≦n)を保持している。
In the example of FIG. 8, the number of pixels of the
ここで、「No」は、2Dカメラ20によって撮影されたラインの画像に対して割り振られた番号である。
Here, “No” is a number assigned to the image of the line photographed by the
例えば、図7に示すように、A点の物理座標が、x方向に「0」、y方向に「10」であり、図9に示すように、2Dカメラ20によって撮影されたA点の画素に対応する位置が「2」である場合、2D-LUTには、(0,10,2)という値が保存される。
For example, as shown in FIG. 7, the physical coordinates of the point A are “0” in the x direction and “10” in the y direction, and the pixel of the point A photographed by the
また、図7に示すように、B点の物理座標が、x方向に「10」、y方向に「10」であり、図9に示すように、2Dカメラ20によって撮影されたB点の画素に対応する位置が「7」である場合、2D-LUTには、(10,10,7)という値が保存される。
Further, as shown in FIG. 7, the physical coordinates of the point B are “10” in the x direction and “10” in the y direction. As shown in FIG. 9, the pixel of the point B photographed by the
さらに、図7に示すように、C点の物理座標が、x方向に「20」、y方向に「10」であり、図9に示すように、2Dカメラ20によって撮影されたB点の画素に対応する位置が「12」である場合、2D-LUTには、(20,10,12)という値が保存される。
Further, as shown in FIG. 7, the physical coordinates of the point C are “20” in the x direction and “10” in the y direction, and the pixel of the point B photographed by the
また、2Dカメラ20によって、上述のラインの画像を撮影する場合、図10に示すように、ラインと2Dカメラ20との距離が短くなればなるほど、撮影されたラインの画像における間隔が大きくなる。このように、同じ被写体であっても、2Dカメラ20と被写体との距離によって、2Dカメラ20によって取得される画像が異なる。
When the above-described line image is captured by the
そのため、2Dカメラ20は、被写体を撮影する場合、図11に示すように、視点の延長線上に存在する異なる点(図11の例では、P点及びQ点)に対して、同じ「No」が割り当てられているが、2Dカメラ20と被写体との距離によって、取得される画像が異なるため、取得される色彩画像も異なる。
Therefore, when shooting the subject, the
2D画像取得部15は、2Dカメラ20によって撮影された画像を取得するように構成されている。
The 2D
図12の例では、2D画像取得部15は、Y(高さ)位置0mm〜Y(高さ)位置60mm用の13個の色彩画像を取得するように構成されている。
In the example of FIG. 12, the 2D
第2変換部16は、2D-LUT取得部14によって取得された2D-LUTを参照して、2D画像取得部15によって取得されたタイヤ1の色彩画像の歪みを補正するように構成されている。
The
また、第2変換部16は、2D画像取得部15によって取得されたタイヤ1の色彩画像に対して、予め取得している点広がり関数Hを用いた逆フィルタ処理を施すことによって補正画像を生成するように構成されている。
Further, the
図12の例では、第2変換部16は、タイヤ1の色彩画像に対して、逆フィルタ処理1〜13を施すことによって、Y(高さ)位置0mm〜Y(高さ)位置60mm用の13個の補正画像1〜13を算出するように構成されている。
In the example of FIG. 12, the
ここで、逆フィルタ処理1〜13で用いられるパラメータは、2D-LUTを作成する際に用いられるラインの画像に対して逆フィルタ処理を施すことによって得られたものであってもよい。 Here, the parameters used in the inverse filter processes 1 to 13 may be obtained by performing an inverse filter process on an image of a line used when creating a 2D-LUT.
この結果、タイヤ1の色彩画像のボケを改善することができ、後述する2D-LUT及び3D-LUTを用いたタイヤ1の色彩画像の物理座標(xij,yij)とタイヤ1の形状画像の物理座標(xij,yij)との位置合わせを正確に行うことができる。
As a result, the blur of the color image of the
すなわち、第2変換部16は、上述のタイヤ1の形状画像及びタイヤ1の色彩画像(補正画像)に基づいて、タイヤ1の外観画像を生成するように構成されている。
In other words, the
例えば、第2変換部16は、2D-LUT及び3D-LUTを参照して、タイヤ1の溝の底面に対応するY方向(高さ方向/タイヤ1の表面に垂直な方向)の位置において逆フィルタ処理により疑似的にピントが合っているタイヤ1の色彩画像(補正画像)の画素値と、対応するタイヤ1の形状画像の所定の物理座標(xij,yij)の画素値とを合成することによって、タイヤ1の外観画像を生成するように構成されていてもよい。
For example, the
或いは、第2変換部16は、2D-LUT及び3D-LUTを参照して、タイヤ1の表面に設けられている凹凸部に対応するY方向(高さ方向/タイヤ1の表面に垂直な方向)の位置において逆フィルタ処理により疑似的にピントが合っているタイヤ1の色彩画像(補正画像の画素値と、対応するタイヤ1の形状画像の所定の物理座標(xij,yij)の画素値とを合成することによって、タイヤ1の外観画像を生成するように構成されている。
Alternatively, the
なお、例えば、第2変換部16は、上述のタイヤ1の形状画像によって、溝の底面のY方向の位置が「17.5mm」であると判定した場合、Y(高さ)位置15mm用補正画像4(タイヤ1の色彩画像)及びY(高さ)位置20mm用補正画像5(タイヤ1の色彩画像)を、50%ずつの割合で合成することによって、タイヤ1の外観画像を生成する際に用いるタイヤ1の色彩画像(補正画像)、すなわち、Y方向の位置「17.5mm」においてピントが合っているタイヤ1の色彩画像(補正画像)とするように構成されていてもよい。
For example, when the
判定部18は、第2変換部16によって算出されたタイヤ1の外観画像に基づいて、タイヤ1の外観検査を行うように構成されている。
The
例えば、判定部18は、第2変換部16によって算出されたタイヤ1の外観画像と、記憶部19に記憶されているタイヤ1の規格値(例えば、キズの大きさの規格値)とを比較することによって、タイヤ1の色彩及び形状の良否について判定することができるように構成されている。
For example, the
以下、図13を参照して、本実施形態に係る外観画像生成装置10を用いて、回転しているタイヤ1の外観画像を生成する動作の一例について説明する。
Hereinafter, with reference to FIG. 13, an example of the operation | movement which produces | generates the external appearance image of the
ステップS101において、外観画像生成装置10は、3Dカメラ30から、所定周期で、タイヤ1の形状画像を取得する。ここで、外観画像生成装置10は、3Dカメラ30から、3D-LUTを取得してもよい。
In step S <b> 101, the appearance
例えば、外観画像生成装置10は、タイヤ1の周方向に沿った10000個のタイヤ1の断面の形状画像を取得する。
For example, the appearance
ここで、外観画像生成装置10は、かかるタイヤ1の断面の形状画像の各々に基づいて、タイヤ1の表面や溝の底面や凹凸部のY方向(高さ方向/タイヤ1の表面に垂直な方向)の位置を決定する。
Here, the appearance
ステップS102において、外観画像生成装置10は、2Dカメラ20から、Y方向(高さ方向/タイヤ1の表面に垂直な方向)におけるあるピント位置のタイヤ1の色彩画像を取得する。ここで、外観画像生成装置10は、2Dカメラ20から、2D-LUTを取得してもよい。
In step S <b> 102, the appearance
ステップS103において、外観画像生成装置10は、ステップS103において取得したタイヤ1の2次元画像に対して、逆フィルタ処理を施すことによってピント位置が異なる複数のタイヤ1の色彩画像(補正画像)を疑似的に生成する。
In step S <b> 103, the appearance
ステップS104において、外観画像生成装置10は、2D-LUT及び3D-LUTを参照して、ステップS102において決定したタイヤ1の表面や溝の底面や凹凸部のY方向(高さ方向/タイヤ1の表面に垂直な方向)の位置において逆フィルタ補正によって疑似的にピントが合っているタイヤ1の色彩画像(補正画像)の画素値と、対応するタイヤの形状画像の所定の物理座標(xij,yij)の画素値とを合成することによって、タイヤ1の外観画像を生成する。
In step S104, the appearance
なお、外観画像生成装置10は、タイヤ1の外観画像に基づいて、タイヤ1の外観検査を行ってもよい。
The appearance
本実施形態に係る外観画像生成装置10によれば、形状の凹凸がほとんどない溝の底面におけるコード露出やトレッド踏面における色異物付着等についても検出することができる。
According to the appearance
(変更例1)
以下、図14及び図15を参照して、本発明の変更例1に係る外観画像生成装置10について、上述の第1の実施形態に係る外観画像生成装置10との相違点に着目して説明する。
(Modification 1)
Hereinafter, with reference to FIG. 14 and FIG. 15, the appearance
本変更例1に係る外観画像生成装置10では、第1に、第1変換部13は、3D画像取得部12によって取得された複数のタイヤ1の形状画像に基づいて、タイヤ1の基準形状画像を算出するように構成されている。
In the appearance
例えば、第1に、図14(a)に示すように、第1変換部13は、タイヤ1の周方向に沿った10000個のタイヤ1の断面の形状画像を取得するように構成されている。
For example, first, as illustrated in FIG. 14A, the
第2に、図14(b)に示すように、第1変換部13は、10000個のタイヤ1の断面の形状画像を平均化した画像である平均断面画像を生成するように構成されている。
Second, as shown in FIG. 14B, the
第3に、図14(c)に示すように、第1変換部13は、平均断面画像を構成するデータのうち、極端にY方向(高さ方向)の位置が低い値のデータを除外して、除外した部分について直線補間することによって、タイヤ1の断面の形状画像の全体を平滑化した画像である基準形状画像を生成するように構成されている。
Thirdly, as shown in FIG. 14C, the
第4に、図14(d)に示すように、第1変換部13は、タイヤ1の断面の形状画像において、基準形状画像よりもY方向(高さ方向)の位置が低い位置を、溝の底面であると判定するように構成されている。
Fourth, as shown in FIG. 14 (d), the
また、本変更例1に係る外観画像生成装置10では、2D画像取得部15は、タイヤ1の表面(トレッド踏面)のY方向(高さ方向/タイヤ1の表面に垂直な方向)の位置においてピントが合っているタイヤ1の色彩画像(補正画像)#A及び溝の底面のY方向(高さ方向/タイヤ1の表面に垂直な方向)の位置においてピントが合っているタイヤ1の色彩画像(補正画像)#Bを取得するように構成されていてもよい。
Further, in the appearance
ここで、2D画像取得部15は、上述のタイヤ1の色彩画像(補正画像)#A及びタイヤ1の色彩画像(補正画像)#B以外のタイヤ1の色彩画像について取得しないように構成されていてもよい。
Here, the 2D
また、図15に示すように、第2変換部16は、上述のタイヤ1の形状画像や基準形状画像やタイヤ1の色彩画像(補正画像)#A及び#Bに基づいて、タイヤ1の外観画像を生成するように構成されている。
Further, as shown in FIG. 15, the
例えば、第2変換部16は、2D-LUT及び3D-LUTを参照して、タイヤ1の形状画像の所定の物理座標(xij,yij)と、対応するタイヤ1の表面(トレッド踏面)に対応するY方向(高さ方向/タイヤ1の表面に垂直な方向)の位置においてピントが合っているタイヤ1の色彩画像(補正画像)#Aの所定の画素値と、タイヤ1の溝の底面に対応するY方向(高さ方向/タイヤ1の表面に垂直な方向)の位置においてピントが合っているタイヤ1の色彩画像(補正画像)#Bの所定の画素値と、を合成することによって、タイヤ1の外観画像を生成するように構成されている。
For example, the
本変更例1に係る外観画像生成装置10によれば、取得すべきタイヤ1の色彩画像のデータ量を削減しつつ、形状の凹凸がほとんどない溝の底面におけるコード露出やトレッド踏面における色異物付着等についても検出することができる。
According to the appearance
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。 Although the present invention has been described in detail using the above-described embodiments, it is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments described in this specification. The present invention can be implemented as modified and changed modes without departing from the spirit and scope of the present invention defined by the description of the scope of claims. Therefore, the description of the present specification is for illustrative purposes and does not have any limiting meaning to the present invention.
1…タイヤ、10…外観画像生成装置、11…3D-LUT取得部、12…3D画像取得部、13…第1変換部、14…2D-LUT取得部、15…2D画像取得部、16…第2変換部、18…判断部、19…記憶部、20…2Dカメラ、30…3Dカメラ、100…レーザ装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
3次元カメラから、前記被写体の形状画像を取得する工程Aと、
2次元カメラから、前記被写体の色彩画像を取得する工程Bと、
前記形状画像及び前記色彩画像を用いて、前記外観画像を生成する工程Cとを有し、
前記工程Cは、
前記色彩画像に対して逆フィルタ補正処理を施すことによって、複数の補正画像を取得する工程と、
前記形状画像及び前記補正画像に基づいて、前記外観画像を生成する工程とを有することを特徴とする外観画像生成方法。 An appearance image generation method for generating an appearance image of a subject,
Obtaining a shape image of the subject from a three-dimensional camera; and
A step B of obtaining a color image of the subject from a two-dimensional camera;
Using the shape image and the color image to generate the appearance image , and
Step C includes
Obtaining a plurality of corrected images by performing an inverse filter correction process on the color image;
A method of generating the appearance image based on the shape image and the corrected image .
3次元カメラから、前記被写体の形状画像を取得するように構成されている3次元画像取得部と、
2次元カメラから、前記被写体の色彩画像を取得するように構成されている2次元画像取得部と、
前記形状画像及び前記色彩画像を用いて、前記外観画像を生成するように構成されている変換部とを具備し、
前記変換部は、
前記色彩画像に対して逆フィルタ補正処理を施すことによって、複数の補正画像を取得する補正画像取得部と、
前記形状画像及び前記補正画像に基づいて、前記外観画像を生成する画像生成部とを有することを特徴とする外観画像生成装置。 An appearance image generation device configured to generate an appearance image of a subject,
A three-dimensional image acquisition unit configured to acquire a shape image of the subject from a three-dimensional camera;
A two-dimensional image acquisition unit configured to acquire a color image of the subject from a two-dimensional camera;
A conversion unit configured to generate the appearance image using the shape image and the color image ;
The converter is
A correction image acquisition unit that acquires a plurality of correction images by performing an inverse filter correction process on the color image;
An appearance image generation apparatus comprising: an image generation unit that generates the appearance image based on the shape image and the correction image .
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