JP7040325B2 - Concavo-convex part detection method and uneven part detection device - Google Patents
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本発明は、凹凸部検出方法及び凹凸部検出装置に関する。 The present invention relates to an uneven portion detecting method and an uneven portion detecting device.
例えば製鉄工場において生産されるスラブやビレットなどの鋳片表面には、様々な原因により介在物や割れなどが発生することがある。そのため、例えば、スラブの表面に存在する欠陥を溶削によって除去するスカーフィングが行われている。しかしながら、スカーフィングの方法によっては、スラブの表面に未溶削部が発生しまうこともある。そこで、レーザ光をスラブ表面に照射する光切断法によりスラブ表面の高さ情報を取得し、当該高さ情報を用いて、未溶削部などの凹凸部を検査することも検討されている(例えば特許文献1参照)。このような従来の検査方法では、例えば、高さ情報に基づいてスラブの表面形状画像を作成し、表面形状画像を2値化して未溶削部などの凹凸部を検出している。 For example, inclusions and cracks may occur on the surface of slabs, billets, and other slabs produced in ironworks due to various causes. Therefore, for example, scarfing is performed to remove defects existing on the surface of the slab by melting. However, depending on the scarfing method, unmelted portions may be generated on the surface of the slab. Therefore, it is also considered to acquire height information of the slab surface by a light cutting method of irradiating the slab surface with a laser beam, and to inspect uneven parts such as unmelted parts by using the height information (the height information). For example, see Patent Document 1). In such a conventional inspection method, for example, a surface shape image of a slab is created based on height information, and the surface shape image is binarized to detect uneven portions such as uncut portions.
しかしながら、溶削前のスラブの表面は平坦でなく、溶削後にも溶削前の形状が残存するため、従来の検査方法のように溶削後の表面形状画像を単に2値化しただけでは、溶削前の形状に、未溶削部に起因する凹凸が埋もれてしまい、凹凸部の領域を検出し得ないという問題があった。 However, the surface of the slab before laminating is not flat, and the shape before laminating remains even after laminating. Therefore, simply binarizing the surface shape image after laminating as in the conventional inspection method is sufficient. There is a problem that the unevenness caused by the unmelted portion is buried in the shape before the wrought, and the region of the uneven portion cannot be detected.
本発明は、上記の事情に鑑み、被検査体表面の凹部又は凸部の領域を検出できる凹凸部検出方法及び凹凸部検出装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an uneven portion detecting method and an uneven portion detecting device capable of detecting a concave or convex region on the surface of an object to be inspected.
本発明の凹凸部検出方法は、光切断法による被検査体表面の測定結果に基づいて生成した表面形状画像から、前記被検査体表面に存在する凹部又は凸部を検出する凹凸部検出方法であって、前記表面形状画像内で第1方向にて隣接する画素間の輝度の差分を示す第1差分値と、前記第1方向と直交する第2方向にて隣接する画素間の輝度の差分を示す第2差分値とを、算出する輝度差分値算出工程と、前記表面形状画像の各画素について、前記第1差分値と前記第2差分値とに基づき、差分強度を算出する差分強度算出工程と、前記表面形状画像の各画素について、前記第1差分値と前記第2差分値とに基づき、差分方向を算出する差分方向算出工程と、前記差分強度に基づいて、前記表面形状画像内における前記凹部又は前記凸部のエッジを示したエッジ特定画像を生成するエッジ特定画像生成工程と、前記エッジ特定画像から、前記差分方向に基づき、勾配の大きさが一定値の勾配画像を生成する勾配画像生成工程と、前記勾配画像内で所定方向にて隣接する画素間の前記勾配の差分から、2次元ポアソン方程式のソース項を算出するソース項算出工程と、前記ソース項を用いて前記2次元ポアソン方程式の解を求める求解工程と、前記2次元ポアソン方程式の解を2値化し、前記凹部又は前記凸部の領域を検出する凹凸検出工程と、を有する。 The uneven portion detection method of the present invention is a concave-convex portion detection method for detecting concave portions or convex portions existing on the surface of the inspected object from a surface shape image generated based on the measurement result of the surface of the inspected object by the optical cutting method. Therefore, the difference between the first difference value indicating the difference in brightness between adjacent pixels in the first direction in the surface shape image and the difference in brightness between adjacent pixels in the second direction orthogonal to the first direction. The difference strength calculation for calculating the difference strength based on the brightness difference value calculation step for calculating the second difference value indicating the above and the first difference value and the second difference value for each pixel of the surface shape image. The step, the difference direction calculation step of calculating the difference direction based on the first difference value and the second difference value for each pixel of the surface shape image, and the inside of the surface shape image based on the difference intensity. From the edge specific image generation step of generating an edge specific image showing the edge of the concave portion or the convex portion in the above and the edge specific image, a gradient image having a constant gradient magnitude is generated based on the difference direction. The gradient image generation step, the source term calculation step of calculating the source term of the two-dimensional Poisson equation from the difference of the gradient between adjacent pixels in the predetermined direction in the gradient image, and the above 2 using the source term. It has a solution step of finding a solution of a dimensional Poisson equation and a concavo-convex detection step of binarizing the solution of the two-dimensional Poisson equation and detecting a region of the concave portion or the convex portion.
本発明の凹凸部検出装置は、光切断法による被検査体表面の測定結果に基づいて生成した表面形状画像から、前記被検査体表面に存在する凹部又は凸部を検出する凹凸部検出装置であって、前記表面形状画像内で第1方向にて隣接する画素間の輝度の差分を示す第1差分値と、前記第1方向と直交する第2方向にて隣接する画素間の輝度の差分を示す第2差分値とを、算出する輝度差分値算出部と、前記表面形状画像の各画素について、前記第1差分値と前記第2差分値とに基づき、差分強度を算出する差分強度算出部と、前記表面形状画像の各画素について、前記第1差分値と前記第2差分値とに基づき、差分方向を算出する差分方向算出部と、前記差分強度に基づいて、前記表面形状画像内における前記凹部又は前記凸部のエッジを示したエッジ特定画像を生成するエッジ特定画像生成部と、前記エッジ特定画像から、前記差分方向に基づき、勾配の大きさが一定値の勾配画像を生成する勾配画像生成部と、前記勾配画像内で所定方向にて隣接する画素間の前記勾配の差分から、2次元ポアソン方程式のソース項を算出するソース項算出部と、前記ソース項を用いて前記2次元ポアソン方程式の解を求める求解部と、前記2次元ポアソン方程式の解を2値化し、前記凹部又は前記凸部の領域を検出する凹凸検出部と、を備える。
The uneven portion detecting device of the present invention is an uneven portion detecting device that detects concave or convex portions existing on the surface of the inspected object from a surface shape image generated based on the measurement result of the surface of the inspected object by the optical cutting method. Therefore, the difference between the first difference value indicating the difference in brightness between adjacent pixels in the first direction in the surface shape image and the difference in brightness between adjacent pixels in the second direction orthogonal to the first direction. The difference strength calculation for calculating the difference strength based on the brightness difference value calculation unit for calculating the second difference value indicating the above and the first difference value and the second difference value for each pixel of the surface shape image. For each pixel of the surface shape image, the difference direction calculation unit that calculates the difference direction based on the first difference value and the second difference value, and the inside of the surface shape image based on the difference intensity. From the edge specific image generation unit that generates an edge specific image showing the edge of the concave portion or the convex portion in the above and the edge specific image, a gradient image having a constant gradient magnitude is generated based on the difference direction. The gradient image generation unit, the source term calculation unit that calculates the source term of the two-dimensional Poisson equation from the difference in the gradient between adjacent pixels in a predetermined direction in the gradient image, and the
本発明は、凹部又は凸部のエッジに対応するエッジ画素の勾配の大きさを一定値にした勾配画像に基づいて、2次元ポアソン方程式のソース項を算出し、当該2次元ポアソン方程式を解くことで、凹部又は凸部のエッジ形状を復元できる。本発明は、2次元ポアソン方程式の解を2値化することで、凹部又は凸部の領域を他の領域と明確に区別することができるので、被検査体表面の凹部又は凸部の領域を検出できる。 The present invention calculates the source term of the two-dimensional Poisson's equation based on the gradient image in which the magnitude of the gradient of the edge pixel corresponding to the edge of the concave or convex portion is set to a constant value, and solves the two-dimensional Poisson's equation. Therefore, the edge shape of the concave portion or the convex portion can be restored. In the present invention, by binarizing the solution of the two-dimensional Poisson's equation, the concave or convex region can be clearly distinguished from other regions, so that the concave or convex region on the surface of the object to be inspected can be defined. Can be detected.
(1)本発明の概要
まず、本発明の凹凸部検出方法の概要について説明する。本明細書では、スラブの表面に有する凸部状の未溶削部を検出する場合を例にして本発明の凹凸部検出方法を説明する。スラブは、ホットスカーファと呼ばれる装置を用いて、表面に高温の燃焼フレームが吹付けられ、表面が溶削される。介在物や割れなどの表面欠陥を除去するスカーフィング工程では、スラブの一部表面が溶削されなかったり、スラブの表面への溶削が不十分だったりして、スラブの表面に凸部状の未溶削部が形成されることがある。
(1) Outline of the present invention First, an outline of the method for detecting uneven portions of the present invention will be described. In the present specification, the method for detecting the uneven portion of the present invention will be described by taking as an example the case of detecting the convex unmelted portion on the surface of the slab. The surface of the slab is melted by spraying a high-temperature combustion frame onto the surface using a device called a hot scarf. In the scarfing process to remove surface defects such as inclusions and cracks, a part of the surface of the slab is not melted, or the surface of the slab is not sufficiently melted, resulting in a convex shape on the surface of the slab. Unmelted part may be formed.
本発明の凹凸部検出方法は、図1に示すような凹凸部検出装置10により実行され、スラブ4の表面に形成された未溶削部7を検出するものである。被検査体であるスラブ4は、所定の厚みを有した長方形状からなり、図示しない搬送装置により、図1中の矢印9の搬送方向に向けて搬送されている。本明細書では、このスラブ4の搬送方向を、スラブ4の長手方向(縦方向とも称する)としてY方向と定義し、スラブ4の表面4a上で搬送方向と直交する方向を、スラブ4の幅方向(横方向とも称する)としてX方向と定義する。
The uneven portion detecting method of the present invention is executed by the uneven
本発明の凹凸部検出方法では、まず、このようなスラブ表面4aに、レーザ光源1によって線状光2を照射し、線状光2によってスラブ表面4aの幅方向に形成された光切断線3をエリアカメラ5によって撮像する。
In the uneven portion detection method of the present invention, first, such a
エリアカメラ5は、スラブ4の表面に形成された光切断線3を撮像し、光切断線3を含んだ帯状の光切断線画像を生成する。なお、光切断線画像は、スラブ4の幅方向に向けて延びる光切断線3に合わせて、スラブ4の幅方向であるX方向に沿って長手方向を有し、スラブ4の長手方向であるY方向に沿って短手方向を有している。エリアカメラ5は、搬送されているスラブ4の表面に形成された光切断線3を順次撮像することで、スラブ4の長手方向に沿って、光切断線3を含んだ複数の光切断線画像を取得してゆくことができる。
The
エリアカメラ5は、得られた光切断線画像を演算装置11に順次送出する。演算装置11は、光切断線画像を用いて、光切断法により、スラブ4の表面形状を測定し、スラブ表面4aの高さを示した表面形状画像を得る。
The
ここで、未溶削部のような検出したい凹凸部は、その輪郭に急峻な形状変化を有するため、スラブ表面4aの高さを示した表面形状画像からは、表面形状画像の輝度の差分により未溶削部のエッジ部のみを抽出できる。本発明では、エッジ部の抽出結果から未溶削部の輪郭を検出して、輪郭中を塗りつぶす問題として定式化するようにした。この際、ノイズや閾値の影響により輪郭の欠損や、輪郭が二重に現れた場合を許容する方法を選択する必要がある。そこで、本発明では、勾配から形状を復元する際にロバスト性の高い手法として、ポアソン方程式を利用した手法を採用した。以下、ポアソン方程式を利用して未溶削部の領域を検出する、本発明の凹凸部検出方法について、図2を参照して説明する。
Here, since the uneven portion to be detected, such as the unmelted portion, has a sharp shape change in its contour, the surface shape image showing the height of the
まず、ステップS0は、図1に示したように、光切断線画像をエリアカメラ5によって生成する。エリアカメラ5により生成された光切断線画像は演算装置11に送出され、演算装置11によって、図2に示すステップS1~S13が実行される。ステップS1では、重心演算を行うことにより、光切断線画像の短手方向の各位置での長手方向における輝度分布から、長手方向に延びる光切断線3の重心位置を求め、これを光切断線3の反射位置とする。なお、この重心演算については、例えば、特許第5488953号公報に開示されていることから、ここではその説明は省略する。
First, in step S0, as shown in FIG. 1, an optical cut line image is generated by the
ステップS2では、エリアカメラ5から順次得られる光切断線画像と、ステップS1の重心演算により求めた光切断線3の反射位置とを利用し、光切断法に基づいて、図3に示すように、スラブ4の表面の凹凸を示す表面形状画像Iを生成する。ここで、スラブ4の表面に凸部又は凹部が存在すると、光切断線画像内の光切断線3の位置が、凸部又は凹部の形状に合わせてずれる。ステップS2では、光切断線3の位置ずれを、ステップS1の重心演算により求めた光切断線3の反射位置を基準にしてそれぞれ求めることで、スラブ4の表面の高さ情報を得る。
In step S2, the light cut line image sequentially obtained from the
そして、ステップS2では、得られた高さ情報から、スラブ4の表面の高低差を輝度の差として表した表面形状画像Iを生成する。このようにして、スラブ表面4a全面が写る表面形状画像Iを生成できる。図3は、エリアカメラ5から時系列に取得した複数の光切断線画像を基に、上述したステップS1、S2に従って生成した表面形状画像Iの一部を拡大した画像である。図3は、スラブ4の幅方向をx方向として示し、スラブの長手方向をy方向として示している。図3の表面形状画像Iは、長手方向に延びるスラブ4の側部51が示されており、図3中、側部51の右側領域がスラブ4の表面を示す。図3において、スラブ4の未溶削部7と溶削部とでは、高さが異なるため、スラブ4の表面にある未溶削部7は、輝度の差として現れる。図3では、縦長状の明部52が未溶削部7となる。
Then, in step S2, a surface shape image I representing the height difference of the surface of the
ここで、本明細書では、このような表面形状画像Iにおける各画素の位置を、スラブ4の幅方向(横方向)を示すx軸(図3中、左右方向)と、スラブ4の長手方向(縦方向)を示すy軸(図3中、上下方向)とを用いて、直交座標(x,y)で表す。直交座標の原点(0,0)は、例えば、図3に示すように、表面形状画像I内の最左側、最下部の位置にある画素とする。この実施形態では、以下で説明する他の画像についても同様とする。
Here, in the present specification, the positions of each pixel in such a surface shape image I are set by the x-axis (horizontal direction in FIG. 3) indicating the width direction (horizontal direction) of the
ステップS3においては、表面形状画像Iの各画素について、式Ix=I(x+1,y)-I(x,y)を用いて横方向(第1方向)にて隣接する画素間の輝度の差分を算出してゆき、横方向差分として第1差分値Ixを求める。ステップS4においては、表面形状画像Iの各画素について、式Iy=I(x,y+1)-I(x,y)を用いて縦方向(第2方向)にて隣接する画素間の輝度の差分を算出してゆき、縦方向差分として第2差分値Iyを求める。ステップS3、S4によって、第1差分値Ixをx成分で示し、第2差分値Iyをy成分で示した輝度勾配を算出する。 In step S3, for each pixel of the surface shape image I, the luminance between adjacent pixels in the horizontal direction (first direction) using the equation Ix = I (x + 1, y) -I (x, y). The difference is calculated, and the first difference value Ix is obtained as the lateral difference. In step S4, for each pixel of the surface shape image I, the luminance between adjacent pixels in the vertical direction (second direction) using the equation Iy = I (x, y + 1) -I (x, y). The difference is calculated, and the second difference value Iy is obtained as the vertical difference. In steps S3 and S4, a luminance gradient is calculated in which the first difference value Ix is indicated by the x component and the second difference value Iy is indicated by the y component.
次に、ステップS5においては、第1差分値Ixと第2差分値Iyとの二乗和の平方根を算出してゆき、差分強度Gmagを算出する。そして、表面形状画像Iの各画素の輝度値を差分強度Gmagに変換して差分強度画像を生成する。差分強度画像の各画素の座標位置(x,y)は表面形状画像Iと同じである。 Next, in step S5, the square root of the sum of squares of the first difference value Ix and the second difference value Iy is calculated, and the difference intensity Gmag is calculated. Then, the luminance value of each pixel of the surface shape image I is converted into the differential intensity Gmag to generate the differential intensity image. The coordinate positions (x, y) of each pixel of the differential intensity image are the same as those of the surface shape image I.
ステップS6においては、第1差分値Ixと第2差分値Iyとを用いて、Iy/Ixの逆正接(Gori=atan2(Ix,Iy))を計算し、差分方向(輝度勾配の方向とx軸とのなす角度であり、Goriと表す)を算出する。表面形状画像Iの各画素の輝度値を差分方向Goriに変換して差分方向画像を作成する。なお、実際には、数値計算プログラムなどで一般的なatan2関数を利用してIy/Ixの逆正接を計算し、Goriを算出している。差分方向画像の各画素の座標位置(x,y)は表面形状画像Iと同じである。 In step S6, the inverse tangent of Iy / Ix (Gori = atan2 (Ix, Iy)) is calculated using the first difference value Ix and the second difference value Iy, and the difference direction (direction of brightness gradient and x) is calculated. It is the angle formed by the axis and is expressed as Gori). A difference direction image is created by converting the luminance value of each pixel of the surface shape image I into the difference direction Gori. Actually, the inverse tangent of Iy / Ix is calculated using the atan2 function, which is common in numerical calculation programs, and Gori is calculated. The coordinate positions (x, y) of each pixel of the difference direction image are the same as those of the surface shape image I.
続いて、ステップS7においては、ステップS5で求めた差分強度画像に対して、2値化処理、細線化処理を順次行う。具体的には、先ず、差分強度画像の輝度値を、所定閾値で2値化して2値化画像を生成する。このような2値化画像には、差分強度Gmagが大きい部分が示される。すなわち、2値化画像では、表面形状画像Iにおける未溶削部7のエッジ(に対応する画素)を、差分強度Gmagに基づいて示すことができる。2値化画像としては、例えば、輝度値が所定閾値以上の大きさの画素に、1などの第1の値を割り当て、輝度値が所定閾値未満の大きさの画素に、0などの第2の値を割り当てる。
Subsequently, in step S7, the binarization process and the thinning process are sequentially performed on the difference intensity image obtained in step S5. Specifically, first, the luminance value of the difference intensity image is binarized with a predetermined threshold value to generate a binarized image. In such a binarized image, a portion having a large difference intensity Gmag is shown. That is, in the binarized image, the edge (corresponding pixel) of the
ステップS7において差分強度画像の輝度値を2値化した2値化画像では、未溶削部7のエッジを表すことができるが、2値化画像内でエッジの線幅が2画素以上の部分が存在する。そのため、ステップS7では、2値化画像に対して、各エッジ画素の接続関係を維持したまま、エッジの線幅を1画素に細める細線化処理を行い、細線化画像を生成する。なお、この細線化処理は、画像処理アルゴリズムとして一般的な細線化アルゴリズムを用いて未溶削部7のエッジを細線化して細線化画像を生成する一般的な処理であるため、ここではその説明は省略する。細線化画像の各画素の座標位置(x,y)は表面形状画像Iと同じである。かくして、ステップS7では、2値化処理および細線化処理を順次行い、細線化されたエッジ画素を2値化輝度値Gbin(ここでは、第1の値)で示した細線化画像を得る。
In the binarized image in which the brightness value of the differential intensity image is binarized in step S7, the edge of the
次に、ステップS8では、エッジ画素を2値化輝度値Gbin(第1の値「1」)で示した細線化画像から、ステップS6で求めた差分方向Goriに基づき、勾配Gの大きさが一定値の勾配画像を生成する。勾配画像は、各画素が勾配G=(dx,dy)(dxとdyについては後述する)の2成分をもつ画像である。ここで、dx,dyは勾配Gのx方向の成分(x成分)とy方向の成分(y成分)を示す。勾配Gの大きさとは、図2中のステップS8に示すように、dxとdyとの二乗和の平方根(すなわち、√(dx2+dy2))で算出される値である。 Next, in step S8, the magnitude of the gradient G is determined from the thinned image in which the edge pixels are binarized with the luminance value Gbin (first value “1”) based on the difference direction Gori obtained in step S6. Generate a gradient image with a constant value. The gradient image is an image in which each pixel has two components of gradient G = (dx, dy) (dx and dy will be described later). Here, dx and dy indicate a component (x component) in the x direction and a component (y component) in the y direction of the gradient G. The magnitude of the gradient G is a value calculated by the square root of the sum of squares of dx and dy (that is, √ (dx 2 + dy 2 )) as shown in step S8 in FIG.
本発明では、例えば、勾配画像として、エッジ画素の勾配を、大きさが1の単位勾配Guとし、エッジ画素以外の勾配の大きさを0(dx=dy=0)とした単位勾配画像を生成する。単位勾配Guのx成分であるdxは、式dx=cos(Gori)により算出できる。また、単位勾配Guのy成分であるdyは、式dy=sin(Gori)により算出できる。ここで、式dx=cos(Gori)及び式dy=sin(Gori)の差分方向Goriは、単位勾配Guを求める画素の座標位置に対応する、差分方向画像内の座標位置での画素の差分方向Goriである。 In the present invention, for example, as a gradient image, a unit gradient image in which the gradient of the edge pixel is a unit gradient Gu having a magnitude of 1 and the magnitude of the gradient other than the edge pixel is 0 (dx = dy = 0) is generated. do. The dx, which is the x component of the unit gradient Gu, can be calculated by the equation dx = cos (Gori). Further, dy, which is the y component of the unit gradient Gu, can be calculated by the equation dy = sin (Gori). Here, the difference direction Gori of the formula dx = cos (Gori) and the formula dy = sin (Gori) corresponds to the coordinate position of the pixel for which the unit gradient Gu is obtained, and the difference direction of the pixel at the coordinate position in the difference direction image. Gori.
次いで、ステップS9、S10で、勾配画像内の所定方向にて隣接する画素間の勾配の差分から、後述する2次元ポアソン方程式(2)の右辺(以下、ソース項という)を算出する。例えば、ステップS9では、単位勾配画像の各画素について、式dxx=dx(x+1,y)-dx(x,y)を用い、横方向にて隣接する画素間の単位勾配Guの差分dxxを算出する。ステップS10では、単位勾配画像の各画素について、式dyy=dy(x,y+1)-dy(x,y)を用い、縦方向にて隣接する画素間の単位勾配Guの差分dyyを算出する。そして、画素毎に、dxxとdyyとを加算することで、2次元ポアソン方程式のソース項を算出する。 Next, in steps S9 and S10, the right-hand side (hereinafter referred to as a source term) of the two-dimensional Poisson equation (2) described later is calculated from the difference in gradient between adjacent pixels in a predetermined direction in the gradient image. For example, in step S9, the equation dxx = dx (x + 1, y) -dx (x, y) is used for each pixel of the unit gradient image, and the difference dxx of the unit gradient Gu between adjacent pixels in the horizontal direction is used. Is calculated. In step S10, the equation dyy = dy (x, y + 1) -dy (x, y) is used for each pixel of the unit gradient image to calculate the difference dyy of the unit gradient Gu between adjacent pixels in the vertical direction. do. Then, the source term of the two-dimensional Poisson's equation is calculated by adding dxx and dyy for each pixel.
ステップS11では、ステップS9、S10で算出したソース項を用い、2次元ポアソン方程式を解いて解データを算出する。2次元ポアソン方程式は、後述するように偏微分方程式であるので、偏微分方程式の解法として一般的な方法を用いて2次元ポアソン方程式を解くことができる。本発明では、偏微分方程式の解法として一般的な差分法を用いて2次元ポアソン方程式を求解する。2次元ポアソン方程式の解は、座標位置(x,y)の画素での高さHを示したH(x,y)が解データとして得られる。解データとして得られた、座標位置(x,y)の画素での高さH(x,y)を輝度値とすることで、未溶削部7を表す画像を作成でき、未溶削部7の領域を復元できる。なお、本発明では細線化により1画素幅となった単位勾配画像からソース項を算出しているため、H(x,y)は概ね0から1の間の値となる。
In step S11, the source terms calculated in steps S9 and S10 are used to solve the two-dimensional Poisson's equation to calculate the solution data. Since the two-dimensional Poisson's equation is a partial differential equation as described later, the two-dimensional Poisson's equation can be solved by using a general method as a method for solving the partial differential equation. In the present invention, a two-dimensional Poisson's equation is solved by using a general difference method as a method for solving a partial differential equation. For the solution of the two-dimensional Poisson's equation, H (x, y) indicating the height H at the pixel at the coordinate position (x, y) is obtained as the solution data. By using the height H (x, y) of the pixel at the coordinate position (x, y) obtained as the solution data as the luminance value, an image representing the
続いて、ステップS12では、ステップS11で得られた2次元ポアソン方程式の解データを所定の閾値で2値化する。ステップS11で得られる、座標位置(x,y)の画素での高さH(x,y)は2次元ポアソン方程式の解として実数で得られるため、得られた高さH(x,y)を0~1の間の閾値で2値化することで、未溶削部7の領域を求めることができる。具体的には、例えば、0.5を閾値とした場合、閾値以上の高さH(x,y)の値を例えば1などの第1の値とし、閾値未満の高さH(x,y)の値を例えば0などの第2の値として、解データの高さH(x,y)の値を2値化する。
Subsequently, in step S12, the solution data of the two-dimensional Poisson equation obtained in step S11 is binarized at a predetermined threshold value. Since the height H (x, y) at the pixel of the coordinate position (x, y) obtained in step S11 is obtained as a real number as a solution of the two-dimensional Poisson equation, the obtained height H (x, y). By binarizing with a threshold value between 0 and 1, the region of the
ステップS13では、2値化した解データを用いて、例えば2値に振り分けたH(x,y)を輝度により示した凹凸検出画像を生成する。例えば、高さH(x,y)の値が1の画素を白色に設定し、高さH(x,y)の値が0の画素を黒色に設定した凹凸検出画像を生成する。ステップS13では、凹凸検出画像中に現れた高さHの値が1の画素の領域(ここでは白色領域)を未溶削部7の領域として検出する。このように、表面形状画像Iではノイズや閾値の影響により未溶削部の輪郭(エッジ)の欠損や、エッジが二重に現れている場合でも、勾配からエッジの形状を復元した凹凸検出画像が得られ、凹凸検出画像から未溶削部7の領域を検出できる。
In step S13, using the binarized solution data, for example, an unevenness detection image showing H (x, y) divided into two values by luminance is generated. For example, a pixel having a height H (x, y) of 1 is set to white, and a pixel having a height H (x, y) of 0 is set to black to generate an unevenness detection image. In step S13, a region of pixels having a height H value of 1 (here, a white region) appearing in the unevenness detection image is detected as a region of the
(2)2次元ポアソン方程式による勾配からの形状復元について
本発明では、以下で説明する原理に基づいて、2次元ポアソン方程式を用いることとした。一般的に、座標位置(x,y)での高さH(x,y)ではなく、座標位置(x,y)での勾配∇H(x,y)が測定可能な場合には、勾配∇H(x,y)の測定結果にノイズが無ければ、渦無し条件(∇×∇H(x,y)=0)を満たすため、勾配∇H(x,y)を任意の経路で線積分することで、各座標位置(x,y)において、勾配∇H(x,y)から高さH(x,y)を復元することができる。ここで、∇はいわゆるナブラ演算子である。
(2) Shape restoration from a gradient by a two-dimensional Poisson's equation In the present invention, the two-dimensional Poisson's equation is used based on the principle described below. Generally, if the gradient ∇H (x, y) at the coordinate position (x, y) is measurable instead of the height H (x, y) at the coordinate position (x, y), then the gradient If there is no noise in the measurement result of ∇H (x, y), the gradient ∇H (x, y) is lined by any route in order to satisfy the no-vortex condition (∇ × ∇H (x, y) = 0). By integrating, the height H (x, y) can be restored from the gradient ∇H (x, y) at each coordinate position (x, y). Here, ∇ is the so-called nabla operator.
しかしながら、実際に物理的な測定手段により勾配∇H(x,y)を測定する場合には、通常、ノイズが生じるので、上述した渦無し条件は満たされず、経路によって積分結果が異なってしまい、勾配∇H(x,y)から高さH(x,y)を復元できない。 However, when the gradient ∇H (x, y) is actually measured by a physical measuring means, noise is usually generated, so that the above-mentioned no-vortex condition is not satisfied, and the integration result differs depending on the path. The height H (x, y) cannot be restored from the gradient ∇H (x, y).
そこで、何らかの仮定を置いて近似解を求める必要がある。この点について、本発明では、最小二乗解から2次元ポアソン方程式を導く方法を利用した。具体的には、求めたい高さH(x,y)の勾配∇H(x,y)=(∂H/∂x,∂H/∂y)と、表面形状画像Iから算出した勾配画像の各画素の勾配G=(dx,dy)との差分の二乗和を最小化する最小二乗解を求めることを考えた。勾配∇H=(∂H/∂x,∂H/∂y)と、実際に算出した勾配G=(dx,dy)との差分の二乗和は、下記の式(1)で表される。 Therefore, it is necessary to find an approximate solution with some assumptions. In this regard, the present invention uses a method of deriving a two-dimensional Poisson's equation from a least squares solution. Specifically, the gradient ∇H (x, y) = (∂H / ∂x, ∂H / ∂y) of the desired height H (x, y) and the gradient image calculated from the surface shape image I We considered finding the least squares solution that minimizes the sum of squares of the difference from the gradient G = (dx, dy) of each pixel. The sum of squares of the differences between the gradient ∇H = (∂H / ∂x, ∂H / ∂y) and the actually calculated gradient G = (dx, dy) is expressed by the following equation (1).
この場合、この式(1)のJを最小にする最小二乗解を算出する問題となる。ここで、この問題はH(x,y)に関する変分問題であり、解を算出するためにJの停留点を算出することになるが、Jの停留点を算出するためのオイラー・ラグランジュ方程式は、下記の式(2)となる。 In this case, the problem is to calculate the least squares solution that minimizes J in this equation (1). Here, this problem is a variational problem related to H (x, y), and the stationary point of J is calculated to calculate the solution, but the Euler-Lagrange equation for calculating the stationary point of J. Is the following equation (2).
式(2)は、高さH(x,y)についての2次元ポアソン方程式となっている。したがって、この2次元ポアソン方程式を解くことで、その解として、高さH(x,y)を求めることができる。本発明では、ステップS9で求めた勾配Gのx成分の差分dxxを、式(2)の偏微分∂dx/∂xとみなし、ステップS10で求めた勾配Gのy成分の差分dyyを、式(2)の偏微分∂dy/∂yとみなして、ソース項を算出している。なお、本発明では、上述の通り、差分法を用いて2次元ポアソン方程式を解いているが、偏微分方程式の解法の1つであるFFT(高速フーリエ変換)を用いる手法でも、2次元ポアソン方程式を解くことができる。 Equation (2) is a two-dimensional Poisson's equation for height H (x, y). Therefore, by solving this two-dimensional Poisson's equation, the height H (x, y) can be obtained as the solution. In the present invention, the difference dxx of the x component of the gradient G obtained in step S9 is regarded as the partial derivative ∂dx / ∂x of the equation (2), and the difference dyy of the y component of the gradient G obtained in step S10 is expressed by the equation. The source term is calculated by regarding the partial differential of (2) as ∂dy / ∂y. In the present invention, as described above, the two-dimensional Poisson's equation is solved by using the difference method, but the method using FFT (Fast Fourier Transform), which is one of the solutions of the partial differential equation, also solves the two-dimensional Poisson's equation. Can be solved.
(3)本発明の実施形態の凹凸部検出装置について
次に、上述した凹凸部検出方法を実行する演算装置11について説明する。図4に示すように、演算装置11は、表面形状画像生成部20と、画像処理部30と、凹凸検出演算部40と、表示部12と、を備え、これら各回路部がバス14を介して制御部13に接続されている。制御部13は、各回路部を統括的に制御し、表面形状画像生成プログラムや勾配画像生成プログラム、凹凸検出プログラムなどに従って各種処理を実行する。
(3) Concavo-convex portion detection device according to the embodiment of the present invention Next, an
表面形状画像生成部20は、取得部21と、重心演算部22と、画像生成部23とを備えており、エリアカメラ5から順次取得した光切断線画像から表面形状画像Iを生成する。取得部21は、エリアカメラ5から光切断線画像を取得し、重心演算部22及び画像生成部23に送出する。重心演算部22は、光切断線画像に対して上記のステップS1で説明した重心演算を行い、光切断線画像から光切断線3の反射位置を特定し、これを画像生成部23に送出する。
The surface shape image generation unit 20 includes an
画像生成部23は、上記のステップS2の処理を行い、順次得られる光切断線画像と光切断線3の反射位置とに基づいて、スラブ表面4a全体を写した表面形状画像Iを生成する。画像生成部23は、表面形状画像Iを画像処理部30の輝度差分値算出部31に送出する。
The
画像処理部30は、輝度差分値算出部31、差分強度画像生成部32、差分方向画像生成部33、エッジ特定画像生成部としての2値化画像生成部34及び細線化画像生成部35、及び、勾配画像生成部としての単位勾配画像生成部36を備えている。輝度差分値算出部31は、表面形状画像Iを受け取ると、上記ステップS3、ステップS4の処理を行い、表面形状画像Iの各画素について、第1差分値Ixと、第2差分値Iyを算出する。輝度差分値算出部31は、表面形状画像I内の各画素の座標位置(x,y)と、当該画素の第1差分値Ix及び第2差分値Iyとを、差分強度画像生成部32及び差分方向画像生成部33にそれぞれ送出する。
The image processing unit 30 includes a brightness difference
差分強度画像生成部32は、図示しない差分強度算出部及び画像生成部を有しており、上記のステップS5の処理を行う。差分強度画像生成部32は、差分強度算出部が差分強度Gmagを算出し、画像生成部が、表面形状画像Iの各画素の輝度値が差分強度Gmagである差分強度画像を生成する。差分強度画像生成部32は、差分強度画像を2値化画像生成部34に送出する。差分方向画像生成部33は、図示しない差分方向算出部及び画像生成部を有しており、上記のステップS6の処理を行う。差分方向画像生成部33は、差分方向算出部が差分方向Goriを算出し、画像生成部が、表面形状画像Iの各画素の輝度値が差分方向Goriである差分方向画像を生成する。差分方向画像生成部33は、差分方向画像を単位勾配画像生成部36に送出する。
The difference intensity
2値化画像生成部34は、上記のステップS7で説明したエッジ特定処理を差分強度画像に対して行い、差分強度画像の各画素に対して、輝度値が所定閾値(例えば0.5)以上の大きさの画素に、第1の値1を割り当て、輝度値が所定閾値未満の大きさの画素に、第2の値0を割り当て、2値化画像を生成する。この閾値は検出したい凹凸部(未溶削部7)を含むサンプル形状画像(表面形状画像I)から差分強度画像を算出し、それを凹凸部の輪郭が抽出されるように2値化することで決定しておくことが望ましい。2値化画像生成部34は、差分強度が大きい部分を示した2値化画像を細線化画像生成部35に送出する。
The binarized
細線化画像生成部35は、上記のステップS7で説明した細線化処理を2値化画像に対して行い、細線化アルゴリズムを用いて、2値化画像内のエッジ画素を細線化した細線化画像を生成し、これを単位勾配画像生成部36へ送出する。
The thinning
単位勾配画像生成部36は、上記のステップS8の処理を行い、エッジ画素における勾配の大きさが1の単位勾配Guとし、エッジ画素以外の画素における勾配の大きさが0(dx=dy=0)の単位勾配画像を生成する。単位勾配画像生成部36は、単位勾配画像を、凹凸検出演算部40のソース項算出部41に送出する。
The unit gradient
凹凸検出演算部40は、ソース項算出部41と、求解部42と、凹凸検出部43とを備えている。ソース項算出部41は、上記ステップS9とステップS10の処理を行い、単位勾配画像の各画素について、横方向にて隣接する画素間の勾配の差分dxxと、縦方向にて隣接する画素間の勾配の差分dyyとを算出する。そして、ソース項算出部41は、画素毎に、dxxとdyyとを加算することで、2次元ポアソン方程式のソース項を算出し、ソース項を求解部42に送出する。
The unevenness detection calculation unit 40 includes a source
求解部42は、ステップS11の処理を行い、ソース項算出部41から受け取ったソース項を用いて2次元ポアソン方程式を解き、解データを算出する。求解部42は、算出した解データを凹凸検出部43に送出する。凹凸検出部43は、まず、ステップS12の処理を行い、所定値(例えば0.5)を閾値として解データの各座標位置(x,y)での高さHの値を1と0とに2値化する。
The
凹凸検出部43は、続いてステップS13の処理を行い、2値化した解データを用いて、高さH(x,y)の値を輝度として表した凹凸検出画像を生成する。この場合、凹凸検出部43は、例えば、輝度が1の画素を白色に設定し、輝度が0の画素を黒色に設定した凹凸検出画像を生成する。凹凸検出部43は、凹凸検出画像中の白色領域を未溶削部7の領域として検出する。
The
表示部12は、例えば液晶モニタなどの一般的なモニタである。表示部12は、凹凸検出部43が作成した凹凸検出画像を表示し、作業者に未溶削部7の領域を確認させる。さらに表示部12は表面形状画像Iや単位勾配画像などをその都度表示し、作業者に未溶削部7の検出過程で生成した画像を確認させ、未溶削部7の検出過程を検証させることもできる。
The
(4)作用及び効果
以上の構成において、本発明の凹凸部検出装置10は、光切断法によるスラブ表面4aの測定結果に基づいて生成された表面形状画像Iを取得する。凹凸部検出装置10は、表面形状画像I内で横方向(第1方向)にて隣接する画素間の輝度の差分を第1差分値Ix=I(x+1,y)-I(x,y)として算出し、横方向と直交する縦方向(第2方向)にて隣接する画素間の輝度の差分を第2差分値Iy=I(x,y+1)-I(x,y)として算出する(輝度差分値算出工程)。凹凸部検出装置10は、表面形状画像Iの各画素について、第1差分値Ixと第2差分値Iyとに基づき、差分強度Gmagを算出し(差分強度算出工程)、表面形状画像Iの各画素について、第1差分値Ixと第2差分値Iyとに基づき、差分方向Goriを算出する(差分方向算出工程)。
(4) Action and Effect In the above configuration, the uneven
凹凸部検出装置10は、差分強度Gmagに基づいて、表面形状画像I内における未溶削部7のエッジを特定した細線化画像を生成する(エッジ特定画像生成工程)。凹凸部検出装置10は、細線化画像から、差分方向Goriに基づき、勾配Gの大きさが一定値(本実施形態では1)の勾配画像を生成する(勾配画像生成工程)ように構成した。
The uneven
本発明の凹凸部検出装置10は、勾配画像内で横方向にて隣接する画素間の勾配のx成分の差分dxx=dx(x+1,y)-dx(x,y)と、縦方向にて隣接する画素間の勾配のy成分の差分dyy=dy(x,y+1)-dy(x,y)とから、2次元ポアソン方程式のソース項を算出し(ソース項算出工程)、ソース項を用いて2次元ポアソン方程式の解を求め(求解工程)、2次元ポアソン方程式の解を2値化し、未溶削部7の領域を検出する(凹凸検出工程)ように構成した。
The uneven
よって、本発明の凹凸部検出装置10は、未溶削部7のエッジに対応するエッジ画素の勾配の大きさを一定値にした勾配画像に基づいて、2次元ポアソン方程式のソース項を算出し、当該2次元ポアソン方程式を解くことで、未溶削部7のエッジ形状を復元できる。本発明は、2次元ポアソン方程式の解を2値化することで、未溶削部7の領域を他の領域と明確に区別することができるので、被検査体表面の未溶削部7の領域を検出できる。
Therefore, the uneven
(5)変形例
上記の実施形態では、凸部としてスラブ4の未溶削部7の領域を検出する場合について説明してきたが、本発明はこれに限られず、未溶削部7のような凸部ではなく、表面に形成された凹部の領域も検出することもできる。例えば、本発明は、スラブ4の表面の皺や疵などの欠陥の領域も検出することもできる。さらに、本発明は、スラブ4以外にも他の鉄鋼製品や他の材料の製品などの表面に形成された凹部又は凸部の領域も検出できる。
(5) Modification Example In the above embodiment, the case where the region of the
上述した実施形態においては、エッジ特定画像として細線化画像を適用したが、本発明はこれに限らず、細線化画像を生成する前の2値化画像をエッジ特定画像として適用してもよい。 In the above-described embodiment, the thinned image is applied as the edge specific image, but the present invention is not limited to this, and the binarized image before the thinned image is generated may be applied as the edge specific image.
上記の実施形態では、スラブ4の幅方向と表面形状画像Iの横方向とが平行であり、スラブ4の全面が写った表面形状画像Iを用いて、スラブ4の表面の未溶削部7を検出する場合について説明してきたが、本発明はこれに限られず、スラブ4の幅方向と表面形状画像Iの横方向とが平行でなくてもよく、スラブ4表面の一部を拡大して撮像した表面形状画像Iを用いてもよい。
In the above embodiment, the width direction of the
上記の実施形態では、スラブ4の搬送方向を表面形状画像Iの縦方向とし、スラブ4の搬送方向と直交する方向を表面形状画像Iの横方向とした場合について説明したが、本発明はこれに限られず、スラブ4の搬送方向を表面形状画像Iの横方向とし、スラブ4の搬送方向と垂直な方向を表面形状画像Iの縦方向としてもよい。
In the above embodiment, the case where the transport direction of the
上記の実施形態では、ソース項算出部41が、単位勾配画像の各画素について、横方向にて隣接する画素間の勾配Gのx成分dxの差分dxxと、y方向にて隣接する画素間の勾配Gのy成分dyの差分dyyとを算出し、これらを加算してソース項を算出した場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、差分dxx又は差分dyyのいずれか1つを算出し、算出した差分をソース項とするようにしてもよい。
In the above embodiment, the source
この場合、単位勾配画像生成部36では、細線化画像内のエッジ画素に対して、角度画像内の同じ座標位置の角度Goriを式dx=sgn(cos(Gori))に代入し、dy=0とする(dxxのみを算出する場合)又はdx=0とし、角度Goriを式dy=sgn(sin(Gori))に代入し(dyyのみを算出する場合)、大きさが1の単位勾配Gu=(dx,dy)を算出し、単位勾配画像を作成する。
In this case, the unit gradient
ここで、スラブ4の未溶削部7は、細長形状であることが多い。そのため、ソース項を差分dxxのみ又は差分dyyのみを用いて算出する場合、未溶削部7の長手方向と直交する方向(図3の表面形状画像Iの場合、スラブ4の幅方向であるx方向)にて隣接する1画素との勾配Gのx成分の差分dxxを算出するのがよい。このようにすることで、精度よく2次元ポアソン方程式を求解できる。
Here, the
上記の実施形態では、エリアカメラ5を用いて光切断線3を撮像し、得られた光切断線画像を用いて光切断法により作成した表面形状画像Iを使用した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、特許第3845354号公報に記載された手法により、積分遅延型カメラを用いて光切断線を撮像し、得られた光切断線画像を用いて光切断法により作成した表面形状画像を用いてもよい。
In the above embodiment, the case where the
なお、上述した実施形態において、光切断線画像や、表面形状画像I、差分強度画像、差分方向画像、2値化画像、細線化画像、単位勾配画像、凹凸検出画像などの本明細書で説明した画像については、表示部に表示可能な具体的な画像としての形態だけでなく、画像として生成される前のデータも当然に含まれるものである。 In the above-described embodiment, the optical cut line image, the surface shape image I, the difference intensity image, the difference direction image, the binarized image, the thinning image, the unit gradient image, the unevenness detection image and the like will be described in the present specification. As for the image, not only the form as a concrete image that can be displayed on the display unit but also the data before being generated as an image is naturally included.
また上記実施形態では、凹凸検出部43は、2値化した解データを用いて、高さHの値を輝度として画像を生成し、当該画像の画素のうち、輝度が1の画素を白色に設定し、輝度が0の画素を黒色に設定して、凹凸検出画像を生成する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、各画素に所定の色を設定した凹凸検出画像を生成せずに、2値化した解データから、高さHの値が1の画素を、未溶削部7の領域として検出してもよい。
Further, in the above embodiment, the
(6)検証試験
表面を溶削したスラブを用意し、凹凸部検出装置10の表面形状画像生成部20で当該スラブの表面形状画像Iを作成した。作成した表面形状画像Iの一部をトリミングし、図3に示す表面形状画像Iを用意した。図3中のx方向が、スラブの幅方向である。
(6) Verification test A slab whose surface was melted was prepared, and the surface shape image I of the slab was created by the surface shape image generation unit 20 of the uneven
図3に示す表面形状画像Iでは、スラブ4の長手方向に沿った細長形状の未溶削部7が明部52として目視で確認できた。このようなトリミング処理をした表面形状画像Iを用いて、画像中の明部52を未溶削部7の領域として、凹凸部検出装置10を用いて検出した。なお、検証試験では、横方向の差分dxxのみをソース項として用い、2次元ポアソン方程式を解き、解を求めた。
In the surface shape image I shown in FIG. 3, an elongated
まず、用意した表面形状画像Iを画像処理部30に送出し、単位勾配画像を作成した。図5は、単位勾配画像の各画素の色を、勾配のx成分に応じて3色に設定した画像である。x成分が+1の画素を白色に、x成分が0の画素を灰色に、x成分が-1の画素を黒色に設定した。図5中にエッジ53が白色で、エッジ54が黒色に色分けされており、エッジの画素のみ単位勾配を有していることが確認できた。
First, the prepared surface shape image I was sent to the image processing unit 30 to create a unit gradient image. FIG. 5 is an image in which the color of each pixel of the unit gradient image is set to three colors according to the x component of the gradient. Pixels with an x component of +1 are set to white, pixels with an x component of 0 are set to gray, and pixels with an x component of -1 are set to black. In FIG. 5, it was confirmed that the
次に、単位勾配画像を凹凸検出演算部40に送出し、明部52の領域を検出した。図6は、求解部42で得られた解データに基づいて、各画素の高さHの値を輝度値に変換して作成した画像である。図6では、未溶削部7の領域が白色領域56として表れているが、領域56のエッジの一部にぼやけ55があることが確認できた。
Next, the unit gradient image was sent to the unevenness detection calculation unit 40, and the region of the
図7は、凹凸検出部43が、解データの高さの値を、閾値0.5で1と0とに2値化し、高さが1の画素を白色、高さが0の画素を黒色にして作成した凹凸検出画像である。図7中に示すように、図6中に見られた白色領域56のエッジのぼやけ55もなくなっており、未溶削部7の領域を白色領域56として他の領域と明確に区別することができ、未溶削部7の領域が検出できたことが、確認できた。
In FIG. 7, the
1 レーザ光源
3 光切断線
4 スラブ
5 エリアカメラ
7 未溶削部
10 凹凸部検出装置
31 輝度差分値算出部
34 2値化画像生成部
35 細線化画像生成部
36 単位勾配画像生成部
41 ソース項算出部
42 求解部
43 凹凸検出部
1 Laser
Claims (6)
前記表面形状画像内で第1方向にて隣接する画素間の輝度の差分を示す第1差分値と、前記第1方向と直交する第2方向にて隣接する画素間の輝度の差分を示す第2差分値とを、算出する輝度差分値算出工程と、
前記表面形状画像の各画素について、前記第1差分値と前記第2差分値とに基づき、差分強度を算出する差分強度算出工程と、
前記表面形状画像の各画素について、前記第1差分値と前記第2差分値とに基づき、差分方向を算出する差分方向算出工程と、
前記差分強度に基づいて、前記表面形状画像内における前記凹部又は前記凸部のエッジを示したエッジ特定画像を生成するエッジ特定画像生成工程と、
前記エッジ特定画像から、前記差分方向に基づき、勾配の大きさが一定値の勾配画像を生成する勾配画像生成工程と、
前記勾配画像内で所定方向にて隣接する画素間の前記勾配の差分から、2次元ポアソン方程式のソース項を算出するソース項算出工程と、
前記ソース項を用いて前記2次元ポアソン方程式の解を求める求解工程と、
前記2次元ポアソン方程式の解を2値化し、前記凹部又は前記凸部の領域を検出する凹凸検出工程と、を有する、凹凸部検出方法。 A method for detecting unevenness, which detects concave or convex portions existing on the surface of the inspected object from a surface shape image generated based on the measurement result of the surface of the inspected object by the optical cutting method.
A first difference value showing the difference in brightness between adjacent pixels in the first direction in the surface shape image and a second difference in brightness between adjacent pixels in the second direction orthogonal to the first direction. The luminance difference value calculation process for calculating the two difference values and the
A difference strength calculation step of calculating the difference strength based on the first difference value and the second difference value for each pixel of the surface shape image.
A difference direction calculation step of calculating a difference direction based on the first difference value and the second difference value for each pixel of the surface shape image.
An edge specific image generation step of generating an edge specific image showing the edge of the concave portion or the convex portion in the surface shape image based on the difference intensity.
A gradient image generation step of generating a gradient image having a constant gradient magnitude from the edge specific image based on the difference direction.
A source term calculation step for calculating the source term of the two-dimensional Poisson's equation from the difference in the gradient between adjacent pixels in a predetermined direction in the gradient image.
A solution step for finding a solution to the two-dimensional Poisson's equation using the source term, and
A method for detecting unevenness, which comprises a step of binarizing the solution of the two-dimensional Poisson's equation and detecting a region of the concave or convex.
前記差分強度の大きさを示す2値化画像を生成する2値化画像生成工程と、
前記エッジ特定画像として、前記2値化画像から前記エッジを細線化した細線化画像を生成する細線化画像生成工程と、を備える、請求項1又は2に記載の凹凸部検出方法。 The edge specific image generation step is
A binarized image generation step of generating a binarized image showing the magnitude of the difference intensity, and a binarized image generation step.
The uneven portion detection method according to claim 1 or 2, further comprising a thinning image generation step of generating a thinning image in which the edge is thinned from the binarized image as the edge specific image.
前記ソース項算出工程は、前記勾配画像内で、前記スラブの長手方向と直交する幅方向にて隣接する画素間の前記勾配の差分から、前記ソース項を算出する、請求項1~3のいずれか1項に記載の凹凸部検出方法。 The surface of the object to be inspected is the surface of the slab.
The source term calculation step is any of claims 1 to 3, wherein the source term is calculated from the difference in the gradient between adjacent pixels in the width direction orthogonal to the longitudinal direction of the slab in the gradient image. The method for detecting uneven portions according to item 1.
前記ソース項算出工程は、前記勾配画像内で、前記スラブの長手方向にて隣接する画素間の前記勾配の差分から、前記ソース項を算出する、請求項1~3のいずれか1項に記載の凹凸部検出方法。 The surface of the object to be inspected is the surface of the slab.
The source term calculation step is described in any one of claims 1 to 3, wherein the source term is calculated from the difference in the gradient between adjacent pixels in the longitudinal direction of the slab in the gradient image. Unevenness detection method.
前記表面形状画像内で第1方向にて隣接する画素間の輝度の差分を示す第1差分値と、前記第1方向と直交する第2方向にて隣接する画素間の輝度の差分を示す第2差分値とを、算出する輝度差分値算出部と、
前記表面形状画像の各画素について、前記第1差分値と前記第2差分値とに基づき、差分強度を算出する差分強度算出部と、
前記表面形状画像の各画素について、前記第1差分値と前記第2差分値とに基づき、差分方向を算出する差分方向算出部と、
前記差分強度に基づいて、前記表面形状画像内における前記凹部又は前記凸部のエッジを示したエッジ特定画像を生成するエッジ特定画像生成部と、
前記エッジ特定画像から、前記差分方向に基づき、勾配の大きさが一定値の勾配画像を生成する勾配画像生成部と、
前記勾配画像内で所定方向にて隣接する画素間の前記勾配の差分から、2次元ポアソン方程式のソース項を算出するソース項算出部と、
前記ソース項を用いて前記2次元ポアソン方程式の解を求める求解部と、
前記2次元ポアソン方程式の解を2値化し、前記凹部又は前記凸部の領域を検出する凹凸検出部と、を備える、凹凸部検出装置。
An uneven portion detecting device that detects concave portions or convex portions existing on the surface of the inspected object from a surface shape image generated based on the measurement result of the surface of the inspected object by the optical cutting method.
A first difference value showing the difference in brightness between adjacent pixels in the first direction in the surface shape image and a second difference in brightness between adjacent pixels in the second direction orthogonal to the first direction. 2 Luminance difference value calculation unit to calculate the difference value,
A difference strength calculation unit that calculates the difference strength based on the first difference value and the second difference value for each pixel of the surface shape image.
A difference direction calculation unit that calculates a difference direction based on the first difference value and the second difference value for each pixel of the surface shape image.
An edge specific image generation unit that generates an edge specific image showing the edge of the concave portion or the convex portion in the surface shape image based on the difference intensity.
A gradient image generation unit that generates a gradient image having a constant gradient magnitude from the edge specific image based on the difference direction.
A source term calculation unit that calculates the source term of the two-dimensional Poisson's equation from the difference in the gradient between adjacent pixels in the gradient image in a predetermined direction.
A solution unit for finding a solution to the two-dimensional Poisson's equation using the source term,
An uneven portion detecting device including a concave-convex detecting portion that binarizes a solution of the two-dimensional Poisson's equation and detects a concave-convex portion or a convex portion region.
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