JPH08247928A - 火花破裂点検出方法および火花破裂点検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】火花画像における破裂位置を正確に検出可能と
する。 【構成】ＣＣＤカメラ６により火花５を撮像して得られ
た火花画像（原画像）を、まず二値化部１１で比較的高
い閾値で二値化し、破裂部分に比べて大幅に低輝度な流
線部分を除去した二値画像を得る。次に膨張処理部１２
で二値画像に対して膨張処理を所定回（例えば５回）施
し、破裂部分に大きな画素の塊が存在する膨張画像を生
成する。次に収縮処理部１３で、膨張処理の回数よりも
多い所定回（例えば７回）の収縮処理を膨張画像に対し
て施し、破裂部分にのみ小さな画素の塊が存在する収縮
画像を生成する。そして破裂領域決定部１５で収縮画像
に存在する画素の塊の重心を破裂位置として検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば鋼材を摩擦した
際に生じる火花を鋼材の含有元素量を判定するために観
察する等の目的から火花の破裂点を検出するための火花
破裂点検出方法および火花破裂点検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼材を摩擦した際に生じる火花の状態が
鋼材に含まれる元素（炭素等）の量に応じて異なること
は従来より知られている。そしてこのような性質を利用
し、鋼材をグラインダにより摩擦した際に生じる火花の
状態を検査員が目視で認識し、鋼材の組成（炭素含有量
等）、あるいは鋼材の種類を判断することが従来より行
われている。

【０００３】ところが以上のような目視による判断で
は、検査員の経験則や勘によって鋼材の炭素含有量等を
判断することになるため、熟練した検査員を必要とする
上、判断結果が不正確になるおそれがあった。

【０００４】そこで、火花をＣＣＤカメラなどの電子カ
メラによって撮像して入力し、コンピュータ等を用いて
画像処理することで鋼材の炭素含有量等を精度良く判断
することが考えられている。この場合、火花において特
徴が大きく現れるものに破裂があり、この破裂の状態を
監視すれば、鋼材の炭素含有量等をかなり精度良く判断
することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら破裂が発
生する位置は不定であり、電子カメラによって得られた
火花画像において破裂は様々な位置に存在する。このた
め、火花画像中において破裂を正確に検出することが困
難であり、破裂の状態を確実に監視することができない
という不具合があった。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的とするところは、火花画像にお
ける破裂位置を正確に検出可能な火花破裂点検出方法お
よび火花破裂点検出装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに本発明は、例えばＣＣＤカメラなどの撮像手段によ
り火花を撮像して得られた原画像を所定の閾値で例えば
二値化部などの二値化手段により二値化して得た二値画
像に対して例えば膨張処理部などの膨張処理手段が所定
回数の膨張処理を施して膨張画像を生成したのち、この
膨張処理の回数よりも多い所定回数の収縮処理を例えば
収縮処理部などの収縮処理手段が前記膨張画像に対して
施して収縮画像を生成する。そして、例えば破裂領域決
定部などの破裂位置検出手段により、前記収縮画像にお
いて存在する画素群を検出し、その重心を破裂領域の中
心として求める。

【０００８】

【作用】このような手段を講じたことにより、まず二値
化によって原画像から低輝度な画像（おもに流線部分）
を除去した二値画像が得られる。そしてこの二値画像に
対して膨張処理が所定回数行われて、輝線が密集した部
分（おもに破裂部分）に大きな画素群が形成された膨張
画像が生成され、さらに膨張画像に対して収縮処理が膨
張回数よりも多い所定回数行われることにより、上述の
ように大きな画素群が形成された部分にのみ画素群を残
した収縮画像が得られる。そして、収縮画像における画
素群の位置をその重心位置として特定され、その位置が
破裂の位置に決定される。従って、原画像中における破
裂の位置に拘らずに、その位置が検出される。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
き説明する。図１は本実施例に係る火花破裂点検出装置
を適用して構成された鋼材種類判定装置の要部構成を示
す図である。

【００１０】図中、１は火花破裂点検出装置、２は画像
処理装置である。この火花破裂点検出装置１および画像
処理装置２には、被検査鋼材３をグラインダ４で摩擦し
た際に生じる火花５をＣＣＤカメラ６にて撮像して得た
火花画像がそれぞれ与えられている。

【００１１】火花破裂点検出装置１は、ＣＣＤカメラ６
から与えられる火花画像内における破裂部分の位置の検
出を行い、それを画像処理装置２に通知するものであ
る。この火花破裂点検出装置１は、二値化部１１、膨張
処理部１２、収縮処理部１３、ラベリング部１４および
破裂位置決定部１５が順に直列に接続されてなる。

【００１２】画像処理装置２は、ＣＣＤカメラ６から与
えられる火花画像から、火花破裂点検出装置１から通知
される破裂位置に基づいて破裂の抽出を行い、その破裂
の状態から被検査鋼材３の種類を判定する処理を行う。

【００１３】次に以上のように構成された鋼材種類判定
装置の動作を説明する。まず、グラインダ４を高速回転
させて被検査鋼材３を摩擦すると火花５が生じ、この火
花５がＣＣＤカメラ６によって撮像される。これにより
ＣＣＤカメラ６で得られた火花画像は、火花破裂点検出
装置１および画像処理装置２にそれぞれ与えられる。

【００１４】火花破裂点検出装置１では、ＣＣＤカメラ
６から与えられる火花画像を原画像として二値化部１１
に入力する。二値化部１１は、原画像を二値化し、二値
画像を生成する。ところで火花においては一般的に、破
裂付近のほうが流線部分に比べて明るく、原画像におい
ては破裂付近のほうが流線部分に比べて高輝度レベルと
なっている。そこで二値化部１１で用いる閾値は、破裂
付近に比べて大幅に低輝度な流線部分を二値画像から除
去するような比較的高い値に設定する。かくして、例え
ば原画像が図２に示すものであったとき、例えば図３に
示すように低輝度な流線部分が除去され、破裂部分と高
輝度な流線部分とが残留した二値画像が生成される。

【００１５】このようにして二値化部１１で生成された
二値画像は、膨張処理部１２に与えられる。膨張処理部
１２は、二値化部１１から与えられる二値画像に対して
膨張処理を複数回（例えば５回）に亙って繰り返し施
す。これにより、例えば二値画像中において存在した図
４に示すような画像が図５に示すような画像に変換さ
れ、図３に示す二値画像に基づいて図６に示す膨張画像
が生成される。

【００１６】膨張画像は収縮処理部１３に与えられる。
収縮処理部１３は、膨張処理部１２から与えられる膨張
画像に対して収縮処理を、膨張処理部１２での膨張処理
の回数よりも多い複数回（例えば７回）に亙って繰り返
し施す。これにより、収縮処理の方が膨張処理の回数よ
りも多いので、膨張画像において存在した像のほとんど
が除去されることになる。しかし、破裂部分においては
複数の輝線が近接して存在することから、膨張処理を行
った際にこれらの複数の輝線の像が互いにくっつき合
い、膨張画像では図５からも分かるようにより大きな像
（画素の塊）として存在している。このような像は収縮
処理後であっても完全に除去はされず、例えば図７に示
すように小さな像として残留することになる。かくし
て、図６に示す膨張画像に基づいて図８に示すように、
破裂が存在する位置に小さな像が存在する収縮画像が得
られる。

【００１７】この収縮画像は、ラベリング部１４を介し
て破裂位置決定部１５に与えられる。ラベリング部１４
は、収縮処理部１３から与えられる収縮画像における画
素の塊のそれぞれに対するラベリング処理を行う。また
破裂位置決定部１５は、ラベリング部１４にてラベリン
グ処理がなされた画素の塊のそれぞれについて図９に示
すように重心を求め、その位置を破裂位置として決定す
る。そして破裂位置決定部１５は、破裂位置を画像処理
装置２へと通知する。

【００１８】画像処理装置２は、破裂領域決定部１５か
らの破裂位置の通知を受けると、図９に示すように破裂
位置を中心として半径ｒ（火花画像における破裂の大き
さなどから予め設定しておく）を有した円形の領域を破
裂領域とする。そして画像処理装置２は、ＣＣＤカメラ
６から与えられる火花画像における破裂領域内の像を破
裂に対応する像として抽出し、鋼材種類の判定材料とし
て用いる。具体的には、図２に示す火花画像に対しては
図１０に示すＰ１〜Ｐ３の３つの破裂位置が検出される
ので、画像処理装置２ではＡ１〜Ａ３で示す３つの破裂
領域を設定し、図２に示す火花画像のうちで破裂領域Ａ
１〜Ａ３のそれぞれに対応する領域の３つの像が破裂と
して抽出される。

【００１９】以上のように本実施例によれば、火花破裂
点検出装置１において、火花画像における破裂の位置を
正確に検出することができる。そして画像処理装置２で
は、火花破裂点検出装置１で検出された破裂位置に基づ
いて火花画像から破裂部分を確実に抽出することがで
き、このように抽出された破裂に基づいて火花の状態、
すなわち被検査鋼材の種類を正確に判定できる。

【００２０】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではない。例えば本発明の火花画像入力装置が適用され
るのは鋼材種類判定装置には限定されず、例えば被検査
鋼材１の炭素含有量を検査する装置などの他の装置にも
本発明の適用が可能である。このほか、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、例えばＣＣＤカメラなどの撮
像手段により火花を撮像して得られた原画像を所定の閾
値で例えば二値化部などの二値化手段により二値化して
得た二値画像に対して例えば膨張処理部などの膨張処理
手段が所定回数の膨張処理を施して膨張画像を生成した
のち、この膨張処理の回数よりも多い所定回数の収縮処
理を例えば収縮処理部などの収縮処理手段が前記膨張画
像に対して施して収縮画像を生成する。そして、例えば
破裂領域決定部などの破裂位置検出手段により、前記収
縮画像において存在する画素群を検出し、その重心を破
裂領域の中心として求めるようにしたので、火花画像に
おける破裂位置を正確に検出可能な火花破裂点検出方法
および火花破裂点検出装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る火花破裂点検出装置を
適用して構成された鋼材種類判定装置の要部構成を示す
図。

【図２】原画像の一例を示す図。

【図３】図２に示す原画像を二値化して得られた二値画
像を示す図。

【図４】二値画像中に存在した１つの破裂の近傍の画像
の一例を模式的に示す図。

【図５】図４に示す画像を膨張処理して得られる画像を
模式的に示す図。

【図６】図３に示す二値画像に対して膨張処理を施して
生成された膨張画像を示す図。

【図７】図５に示す画像を収縮処理して得られる画像を
模式的に示す図。

【図８】図６に示す膨張画像に対して収縮処理を施して
生成された収縮画像を示す図。

【図９】収縮画像に存在する画素の塊に基づく破裂位置
および破裂領域の決定状況を説明する図。

【図１０】火花画像から破裂部分を抽出する際の抽出領
域の一例を示す図。

【符号の説明】

１…火花破裂点検出装置 １１…二値化部 １２…膨張処理部 １３…収縮処理部 １４…ラベリング部 １５…破裂領域決定部 ２…画像処理装置 ３…被検査鋼材 ４…グラインダ ５…火花 ６…ＣＣＤカメラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上松 周一郎 愛知県名古屋市中区錦一丁目11番18号 大 同特殊鋼株式会社内 (72)発明者 村松 省三 愛知県名古屋市中区錦一丁目11番18号 大 同特殊鋼株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像手段により火花を撮像して得られた
   原画像を所定の閾値で二値化して二値画像を生成する二
   値化ステップと、 この二値化ステップにて生成された前記二値画像に対し
   て所定回数の膨張処理を施して膨張画像を生成する膨張
   ステップと、 この膨張ステップでの膨張処理の回数よりも多い所定回
   数の収縮処理を前記膨張ステップにて生成された前記膨
   張画像に対して施して収縮画像を生成する収縮ステップ
   と、 この収縮ステップで生成された前記収縮画像において存
   在する画素群を検出し、その重心を破裂領域の中心とし
   て求める破裂位置検出ステップとを具備したことを特徴
   とする火花破裂点検出方法。
2. 【請求項２】 撮像手段により火花を撮像して得られた
   原画像を所定の閾値で二値化して二値画像を生成する二
   値化手段と、 この二値化手段により生成された前記二値画像に対して
   所定回数の膨張処理を施して膨張画像を生成する膨張手
   段と、 この膨張手段による膨張処理の回数よりも多い所定回数
   の収縮処理を前記膨張手段により生成された前記膨張画
   像に対して施して収縮画像を生成する収縮手段と、 この収縮ステップで生成された前記収縮画像において存
   在する画素群を検出し、その重心を破裂領域の中心とし
   て求める破裂位置検出手段とを具備したことを特徴とす
   る火花破裂点検出装置。