JPH0861921A - エッジ位置検出装置 - Google Patents

エッジ位置検出装置

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JPH0861921A
JPH0861921A JP19566594A JP19566594A JPH0861921A JP H0861921 A JPH0861921 A JP H0861921A JP 19566594 A JP19566594 A JP 19566594A JP 19566594 A JP19566594 A JP 19566594A JP H0861921 A JPH0861921 A JP H0861921A
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δdi
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Yoshihiro Takeda
田 佳 宏 武
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定対象物の形状やノイズ等の外乱の有無の
如何にかかわらず測定対象物のエッジ位置を高精度に検
出する。 【構成】 光電変換器3からの信号はA/D変換器4に
より、画素アドレスiを有するディジタル信号Di に変
換される。この信号Di の入力に基き微分回路5は微分
値ΔDi を出力し、局所変化率演算回路6は局所変化率
ΔDiNを出力する。比較器9はΔDiNが閾値以上となっ
ているときのみゲート制御信号を出力し、ゲート回路8
は入力したΔDi のうち、このゲート制御信号も入力し
たときのΔDi のみを出力してΔDi データの領域を限
定する。最大微分値検出回路10は、この限定されたデ
ータの中から最大微分値ΔDi max 及びその隣接微分値
を出力する。重心位置演算回路11はこれらの値の重心
位置PG を演算する。このPG がエッジ位置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、測定対象物について幅
などの寸法を光学的に測定する装置に用いられるエッジ
位置検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】圧延装置などでは、圧延材の幅を測定を
光学的な手法により行なっている。図3は、その原理に
ついての説明図であり、1は圧延材等の測定対象物、2
はレンズ、3は光電変換器である。
【0003】すなわち、測定対象物1の光学像はレンズ
2を通して光電変換器3へ送られ、光電変換器3は光電
変換した電気信号を出力する。そして、この出力信号が
所定閾値を立上がった部分及び立下がった部分をエッジ
位置と判別するか、あるいはこの出力信号の微分値が所
定閾値を超えた位置を測定対象物1のエッジ位置と判別
し、この2つのエッジ位置の間の距離を求めることで測
定対象物1の寸法を測定していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術で
は、測定対象物の形状如何によって、エッジ位置を正確
に検出できない場合があった。
【0005】すなわち、測定対象物のエッジ部が光電変
換器の走査ラインに対してほぼ直角に交差している場合
はエッジ位置の検出が正確に行なわれるが、図4
(a),(b)に示すように、走査ラインに対してなだ
らかな角度で交差するような場合は、測定対象物の光量
むら(照明の反射むらや自発光量のむら)の影響が大き
くなる場合があり、閾値のレベルを最適に設定すること
が困難となって、検出したエッジ位置と実際のエッジ位
置とがずれてしまうことがあった。
【0006】また、図4(b)に示したような、ノイズ
等の外乱がエッジ位置付近に発生した場合は、誤ってこ
の外乱部分をエッジ位置として検出してしまうことにな
る。
【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、測定対象物の形状やノイズ等の外乱の有無の如
何にかかわらず測定対象物のエッジ位置を高精度に検出
することが可能なエッジ位置検出装置を提供することを
目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として請求項1記載の発明は、測定対象物のエッ
ジ位置を検出するエッジ位置検出装置において、前記測
定対象物の形状についての光信号を電気信号に変換する
光電変換器と、前記変換された電気信号を、信号アドレ
スiを有するディジタル信号Di に変換するA/D変換
器と、前記ディジタル信号Di とこれに隣接するディジ
タル信号Di-1 との差分(Di −Di-1)を求めること
により、微分値ΔDi を演算する微分回路と、前記信号
アドレスの間隔が所定数2Nだけ離れた2つの信号Di+
N ,Di-N 間の差分(Di+N −Di-N )を求めることに
より局所変化率ΔDiNを演算する局所変化率演算回路
と、前記微分回路からの微分値ΔDi を入力し、前記局
所変化率ΔDiNが所定閾値以上となる期間だけこの微分
値ΔDi を出力するデータ領域限定回路と、前記データ
領域限定回路が出力する微分値ΔDi のうちの最大微分
値を検出する最大微分値検出回路と、を備え、前記最大
微分値検出回路の検出結果に基いて前記エッジ位置の検
出を行うことを特徴とするものである。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載のエ
ッジ位置検出装置において、前記最大微分値検出回路
は、最大微分値及びこれに隣接する微分値を検出するも
のであり、さらに、前記信号アドレスi及び微分値ΔD
iの値を2軸とする座標平面上での、前記最大微分値及
びこれに隣接する微分値とそれらの信号アドレスの積に
より形成される面積の重心位置を演算する重心位置演算
回路を備え、この重心位置演算回路の演算結果に基いて
前記エッジ位置の検出を行うことを特徴とするものであ
る。
【0010】
【作用】請求項1記載の発明の構成において、微分回路
が演算する微分値ΔDi の値はエッジ位置付近で大きく
なるが、ノイズ等の外乱が生じた場合にも大きくなる。
しかし、エッジ位置付近での局所変化率ΔDiNは、高い
レベルの値がある程度連続するのに対し、ノイズ等の外
乱の場合は高レベルの値が連続することはない。
【0011】データ領域限定回路は、このような性質を
利用して微分回路から出力される微分値ΔDi について
のデータ領域を限定している。この限定されたデータ領
域の中から最大微分値検出回路は最大微分値を検出す
る。そして、この最大微分値の信号アドレスからエッジ
位置を検出することができる。
【0012】請求項2記載の発明では、最大微分値検出
回路が最大微分値の他にその隣接値も検出できるように
なっている。そして、これらの検出された値と信号アド
レスとの積により形成される面積の重心位置を重心位置
演算回路が演算する。この重心位置がエッジ位置とな
る。この請求項2記載の発明によれば、通常の表示器の
表示画面の分解能以上の精度でエッジ位置を検出するこ
とができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1及び図2に基き
説明する。図1は本実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【0014】図1において、1は圧延材等の測定対象
物、2はレンズ、3は光電変換器である。光電変換器3
は、例えばCCDセンサのような自己走査型の光電素子
のものであってもよいし、あるいはミラーやスリット等
によって機械的に走査するものであってもよい。
【0015】光電変換器3から出力される電気信号は、
その後、A/D変換器4、微分回路5、局所変化率演算
回路6、ゲート回路8及び比較器9から成るデータ領域
限定回路7、最大微分値検出回路、重心位置演算回路1
1により処理され、これによりエッジ位置が検出される
ようになっている。
【0016】次に、上記のように構成される図1の動作
を図2の波形図を参照しつつ説明する。
【0017】まず、光電変換器3からの出力信号は、標
本化・量子化されて画素アドレスiを有するディジタル
信号Di に変換される。図2(a)は、このディジタル
信号Di の波形図である。
【0018】微分回路5は、このディジタル信号Di を
入力し、ΔDi =Di −Di-1 の演算により、微分値Δ
Di を求める。図2(b)は、この微分値ΔDi の信号
についての波形図である。
【0019】また、局所変化率演算回路6も、このディ
ジタル信号Di を入力し、ΔDiN=Di+N −Di-N の式
により、局所変化率ΔDiNを求める。ここで、Nの値は
エッジの立上がりに要する画素数を考慮して決定される
ものであり、通常はN=5程度の値となる。図2(c)
は、この局所変化率ΔDiNの信号についての波形図であ
る。
【0020】比較器9は、局所変化率ΔDiNと所定の閾
値とを比較し、ΔDiNが閾値以上となる区間だけ、図2
(d)のような信号を出力する。この信号がゲート回路
9に対するゲート制御信号となる。
【0021】ゲート回路8は、図2(e)に示すよう
に、微分回路5から入力した信号ΔDi のうち比較器9
からもゲート制御信号を入力したときの信号ΔDi のみ
を出力する。
【0022】最大微分値検出回路10は、このように領
域が限定された微分値ΔDi の中から最大微分値ΔDi
max を検出する。この最大微分値ΔDi max の画素アド
レスiによりエッジ位置を求めることができるが、この
実施例では、画素の大きさ以下の高精度の分解能レベル
でエッジ位置を検出できるようにするため、図2(f)
に示すように、最大微分値ΔDi max の他に、その隣接
微分値も検出できるようにしている。
【0023】重心位置演算回路11は、このような3画
素の微分値及び画素アドレスから、下式により、重心位
置PG を演算する。
【0024】
【数1】 この重心位置PG がすなわちエッジ位置となる。ここ
で、nは最大微分値が検出された画素アドレスであり、
n−1,n+1はその隣接微分値の画素アドレスであ
る。
【0025】上記した図1の構成によれば、光電変換器
3からの出力にノイズ等の外乱がある場合や、照明むら
がある場合でも、微分信号を局所変化率で評価(ゲー
ト)することとしているので、測定対象物のエッジ部を
正確に検出することができる。
【0026】そして、検出したエッジ部の微分値の重心
を演算することによりエッジ位置を求めるようにしてい
るので、1画素以下の分解能での測定が可能である。
【0027】また、最大微分値及びその隣接微分値のみ
を演算に使用するので、測定対象物の変動等によりピン
トがぼけたり結像特性が変化してエッジ部の波形が変わ
っても、その影響を最小限にすることができ、高精度の
測定が可能となる。
【0028】さらに、3画素だけ(3画素以上とするこ
とも可能である。)のデータ処理を行うので、構成を簡
単にすることができ、高速処理が可能となる。
【0029】なお。上記実施例では、局所変化率を2値
化した信号で微分信号にゲートをかけることにより、エ
ッジ部を検出する構成としているが、局所変化率の2値
化信号と微分信号の2値化信号とのアンド条件を取り、
これによりゲートをかける構成としてもよい。
【0030】また、上記実施例では、A/D変換器4が
後の処理をハードウェアで構成する場合を想定している
が、A/D変換器4の出力をメモリに記憶させ、それ以
後の処理をソフトウェアで実現する構成としてもよい。
【0031】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、測定対
象物の形状やノイズ等の外乱の有無の如何にかかわら
ず、測定対象物のエッジ位置を高精度に検出することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示すブロック図。
【図2】図1の動作を説明するための波形図。
【図3】従来技術の原理の説明図。
【図4】従来技術の課題についての説明図。
【符号の説明】
1 測定対象物 3 光電変換器 4 A/D変換器 5 微分回路 6 局所変化率演算回路 7 データ領域限定回路 10 最大微分値検出回路 11 重心位置演算回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定対象物のエッジ位置を検出するエッジ
    位置検出装置において、 前記測定対象物の形状についての光信号を電気信号に変
    換する光電変換器と、 前記変換された電気信号を、信号アドレスiを有するデ
    ィジタル信号Di に変換するA/D変換器と、 前記ディジタル信号Di とこれに隣接するディジタル信
    号Di-1 との差分(Di −Di-1 )を求めることによ
    り、微分値ΔDi を演算する微分回路と、 前記信号アドレスの間隔が所定数2Nだけ離れた2つの
    信号Di+N ,Di-N 間の差分(Di+N −Di-N )を求め
    ることにより局所変化率ΔDiNを演算する局所変化率演
    算回路と、 前記微分回路からの微分値ΔDi を入力し、前記局所変
    化率ΔDiNが所定閾値以上となる期間だけこの微分値Δ
    Di を出力するデータ領域限定回路と、 前記データ領域限定回路が出力する微分値ΔDi のうち
    の最大微分値を検出する最大微分値検出回路と、 を備え、前記最大微分値検出回路の検出結果に基いて前
    記エッジ位置の検出を行うことを特徴とするエッジ位置
    検出装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載のエッジ位置検出装置におい
    て、 前記最大微分値検出回路は、最大微分値及びこれに隣接
    する微分値を検出するものであり、 さらに、前記信号アドレスi及び微分値ΔDiの値を2
    軸とする座標平面上での、前記最大微分値及びこれに隣
    接する微分値とそれらの信号アドレスの積により形成さ
    れる面積の重心位置を演算する重心位置演算回路を備
    え、 この重心位置演算回路の演算結果に基いて前記エッジ位
    置の検出を行うことを特徴とするエッジ位置検出装置。
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