JPH09330417A - 形状計測装置 - Google Patents
形状計測装置Info
- Publication number
- JPH09330417A JPH09330417A JP8149339A JP14933996A JPH09330417A JP H09330417 A JPH09330417 A JP H09330417A JP 8149339 A JP8149339 A JP 8149339A JP 14933996 A JP14933996 A JP 14933996A JP H09330417 A JPH09330417 A JP H09330417A
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- JP
- Japan
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- image
- threshold value
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 対象物と背景との境界画素を高精度に検出
し、対象物の２点間の長さなどを正確に計測する。 【解決手段】 茄子等の対象物の外観をカメラにより撮
像して得た濃淡画像を２値化し、この２値画像から対象
物の２点間距離を計測する形状計測装置に関する。濃淡
画像の離散的なデータを所定の２値化しきい値を用いて
２値化し、対象物と背景との仮の境界座標を算出する２
値化部７及び２値画像計測部９と、仮の境界座標及びそ
の濃度値と、この濃度値に対し２値化しきい値を挟む関
係にある濃度値を与える隣接座標及びその濃度値と、２
値化しきい値とに基づいて、前記濃淡画像の濃度プロフ
ァイルと２値化しきい値との交点である真の境界座標を
算出して２点間距離を計測する濃淡画像計測部１０とを
備える。
し、対象物の２点間の長さなどを正確に計測する。 【解決手段】 茄子等の対象物の外観をカメラにより撮
像して得た濃淡画像を２値化し、この２値画像から対象
物の２点間距離を計測する形状計測装置に関する。濃淡
画像の離散的なデータを所定の２値化しきい値を用いて
２値化し、対象物と背景との仮の境界座標を算出する２
値化部７及び２値画像計測部９と、仮の境界座標及びそ
の濃度値と、この濃度値に対し２値化しきい値を挟む関
係にある濃度値を与える隣接座標及びその濃度値と、２
値化しきい値とに基づいて、前記濃淡画像の濃度プロフ
ァイルと２値化しきい値との交点である真の境界座標を
算出して２点間距離を計測する濃淡画像計測部１０とを
備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば茄子等の農
産物の自動選果システムにおいて、農産物の形状を画像
処理技術によって自動的に計測する形状計測装置に関す
る。
産物の自動選果システムにおいて、農産物の形状を画像
処理技術によって自動的に計測する形状計測装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、茄子等の農産物の形状計測方法と
しては、例えば特開平６−３４７２３９号公報記載の
「外観検査方法」によるものが知られている。この方法
は、カメラによって撮像した茄子の濃淡画像を、固定さ
れたしきい値により２値化し、その２値画像の２点間の
距離を算出して茄子の最大長や首径、尻径等を計測する
ものである。
しては、例えば特開平６−３４７２３９号公報記載の
「外観検査方法」によるものが知られている。この方法
は、カメラによって撮像した茄子の濃淡画像を、固定さ
れたしきい値により２値化し、その２値画像の２点間の
距離を算出して茄子の最大長や首径、尻径等を計測する
ものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した固定２値化画
像による２点間の距離計測方法では、計測対象物である
農産物と背景との境界座標を計測する際に量子化誤差の
影響を受け、計測を繰り返し行った場合に、計測した長
さが１画素か２画素分ばらつくことが避けられなかっ
た。また、カメラの視野が計測対象物によって規定さ
れ、視野を狭くすることができないシステムでは、１画
素に相当する長さが選果基準の長さの単位を上回るほど
計測精度が荒くなってしまい、同一の対象物につき長さ
が２単位ばらつく状態になっていた。
像による２点間の距離計測方法では、計測対象物である
農産物と背景との境界座標を計測する際に量子化誤差の
影響を受け、計測を繰り返し行った場合に、計測した長
さが１画素か２画素分ばらつくことが避けられなかっ
た。また、カメラの視野が計測対象物によって規定さ
れ、視野を狭くすることができないシステムでは、１画
素に相当する長さが選果基準の長さの単位を上回るほど
計測精度が荒くなってしまい、同一の対象物につき長さ
が２単位ばらつく状態になっていた。
【０００４】そこで本発明は、濃淡画像を境界座標の計
測に用いることで、カメラや撮像視野などの光学系は従
来と同一でありながら、計測精度を大幅に向上させるこ
とができる形状計測装置を提供しようとするものであ
る。
測に用いることで、カメラや撮像視野などの光学系は従
来と同一でありながら、計測精度を大幅に向上させるこ
とができる形状計測装置を提供しようとするものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、農産物のごとき対象物の外
観をカメラにより撮像して得た濃淡画像を２値化し、こ
の２値画像から対象物の２点間距離を計測する形状計測
装置において、前記濃淡画像の離散的なデータを所定の
２値化しきい値を用いて２値化し、対象物と背景との仮
の境界座標を算出する手段と、前記仮の境界座標及びそ
の濃度値と、この濃度値に対し２値化しきい値を挟む関
係にある濃度値を与える隣接座標及びその濃度値と、２
値化しきい値とに基づいて、前記濃淡画像の濃度プロフ
ァイルと２値化しきい値との交点である真の境界座標を
算出する手段とを備えたものである。
に、請求項１記載の発明は、農産物のごとき対象物の外
観をカメラにより撮像して得た濃淡画像を２値化し、こ
の２値画像から対象物の２点間距離を計測する形状計測
装置において、前記濃淡画像の離散的なデータを所定の
２値化しきい値を用いて２値化し、対象物と背景との仮
の境界座標を算出する手段と、前記仮の境界座標及びそ
の濃度値と、この濃度値に対し２値化しきい値を挟む関
係にある濃度値を与える隣接座標及びその濃度値と、２
値化しきい値とに基づいて、前記濃淡画像の濃度プロフ
ァイルと２値化しきい値との交点である真の境界座標を
算出する手段とを備えたものである。
【０００６】なお、前記濃淡画像は、請求項２に記載し
たようにフレーム画像として取り込んでも、または請求
項３に記載したようにフィールド画像として取り込んで
も良い。
たようにフレーム画像として取り込んでも、または請求
項３に記載したようにフィールド画像として取り込んで
も良い。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１において、１はベルトコンベア等に
より搬送される計測対象としての茄子、２は茄子１を照
明する照明器、３Ａは茄子１を撮像するフレーム画像用
カメラ、３Ｂは電子シャッターにより茄子１のフィール
ド画像を撮像するフィールド画像用カメラである。ここ
で、フィールド画像用カメラ３Ｂは、フレーム画像用カ
メラ３Ａに代えて用いられるものであり、インタレース
式ＣＣＤカメラ等を備えている。
態を説明する。図１において、１はベルトコンベア等に
より搬送される計測対象としての茄子、２は茄子１を照
明する照明器、３Ａは茄子１を撮像するフレーム画像用
カメラ、３Ｂは電子シャッターにより茄子１のフィール
ド画像を撮像するフィールド画像用カメラである。ここ
で、フィールド画像用カメラ３Ｂは、フレーム画像用カ
メラ３Ａに代えて用いられるものであり、インタレース
式ＣＣＤカメラ等を備えている。
【０００８】一方、４は本発明にかかる形状計測装置で
あり、カメラ３Ａまたは３Ｂにより撮像した茄子１の濃
淡画像を入力、転送する画像入力部５と、濃淡画像が格
納される濃淡画像メモリ６と、濃淡画像を所定のしきい
値により２値化し、転送する２値化部７と、２値画像が
格納される２値画像メモリ８と、２値画像メモリ８内の
２値画像から茄子１の首径等を計測するために２点間距
離を測定する２値画像計測部９と、濃淡画像メモリ６内
の濃淡画像に基づいて、後述のように茄子１と背景との
境界座標を精密に求める濃淡画像計測部１０とから構成
されている。
あり、カメラ３Ａまたは３Ｂにより撮像した茄子１の濃
淡画像を入力、転送する画像入力部５と、濃淡画像が格
納される濃淡画像メモリ６と、濃淡画像を所定のしきい
値により２値化し、転送する２値化部７と、２値画像が
格納される２値画像メモリ８と、２値画像メモリ８内の
２値画像から茄子１の首径等を計測するために２点間距
離を測定する２値画像計測部９と、濃淡画像メモリ６内
の濃淡画像に基づいて、後述のように茄子１と背景との
境界座標を精密に求める濃淡画像計測部１０とから構成
されている。
【０００９】次に、この実施形態の動作を説明する。図
２は計測対象物である茄子１の平面形状を示す図であ
り、この実施形態では茄子１を直交座標系のＨ，Ｖ方向
（水平−垂直方向）に沿って計測するものとし、首径と
してＡ，Ｂ点間の長さを測定することとする。
２は計測対象物である茄子１の平面形状を示す図であ
り、この実施形態では茄子１を直交座標系のＨ，Ｖ方向
（水平−垂直方向）に沿って計測するものとし、首径と
してＡ，Ｂ点間の長さを測定することとする。
【００１０】図３はＡ点付近の濃度分布を模式的に表し
た図であり、茄子表面の濃度が高く（図中、白色で示
す）、背景は濃度が低く（図中、黒色で示す）なってい
る。Ａ点は茄子１と背景との境界部分であり、濃度勾配
がある部分（図中、ドットによる濃淡で階層的に示して
ある）では２値化しきい値により境界位置が定まる。
た図であり、茄子表面の濃度が高く（図中、白色で示
す）、背景は濃度が低く（図中、黒色で示す）なってい
る。Ａ点は茄子１と背景との境界部分であり、濃度勾配
がある部分（図中、ドットによる濃淡で階層的に示して
ある）では２値化しきい値により境界位置が定まる。
【００１１】図３の状態を、請求項２に記載したように
フレーム画像用カメラ３Ａにより撮像した濃淡画像が図
４である。このカメラ３Ａに用いられているＣＣＤの
Ｈ，Ｖ方向の画素の数及び視野から、茄子１の背景との
境界部分が一定形状の矩形の画素に分割されて撮像され
る。
フレーム画像用カメラ３Ａにより撮像した濃淡画像が図
４である。このカメラ３Ａに用いられているＣＣＤの
Ｈ，Ｖ方向の画素の数及び視野から、茄子１の背景との
境界部分が一定形状の矩形の画素に分割されて撮像され
る。
【００１２】図２及び図４におけるａ−１，ａ−２は、
Ａ点のＶ方向に隣接する両隣の画素であり、ａ−１は背
景側、ａ−２は茄子１側の隣接画素である。ａ−１，
Ａ，ａ−２を含むＶ方向の濃度プロファイルを図５に示
す。
Ａ点のＶ方向に隣接する両隣の画素であり、ａ−１は背
景側、ａ−２は茄子１側の隣接画素である。ａ−１，
Ａ，ａ−２を含むＶ方向の濃度プロファイルを図５に示
す。
【００１３】図５では、横軸にＶ方向の画素数（座標
値）Ｖを、縦軸に濃度Ｉを示してある。濃度プロファイ
ルは、実際にはＩ，Ｖ方向共に連続的なものであるが、
撮像された濃淡画像は、図５に細かいドットを付して棒
グラフ状に示したように、離散的なデータとして図１の
濃淡画像メモリ６に格納される。
値）Ｖを、縦軸に濃度Ｉを示してある。濃度プロファイ
ルは、実際にはＩ，Ｖ方向共に連続的なものであるが、
撮像された濃淡画像は、図５に細かいドットを付して棒
グラフ状に示したように、離散的なデータとして図１の
濃淡画像メモリ６に格納される。
【００１４】なお、図５の縦軸の濃度Ｉにおいて、Ｉ−
１は画素ａ−１の濃度値、Ｉ−Ａは画素Ａの濃度値をそ
れぞれ示し、Ｉ−ｒは２値化しきい値を示している。ま
た、Ａ点付近の濃度プロファイルには近似直線が引かれ
ている。
１は画素ａ−１の濃度値、Ｉ−Ａは画素Ａの濃度値をそ
れぞれ示し、Ｉ−ｒは２値化しきい値を示している。ま
た、Ａ点付近の濃度プロファイルには近似直線が引かれ
ている。
【００１５】まず、濃淡画像を図５の２値化しきい値Ｉ
−ｒにより２値化し、濃度値がＩ−ｒ以上である画素を
茄子１の画素と判定して整数値Ａを仮の境界座標とす
る。次に、しきい値Ｉ−ｒと実際の濃度プロファイルと
の交点が境界座標であることから、Ａ点に対ししきい値
（境界座標）を挟む関係にあるａ−１点の濃度値Ｉ−１
を求める。
−ｒにより２値化し、濃度値がＩ−ｒ以上である画素を
茄子１の画素と判定して整数値Ａを仮の境界座標とす
る。次に、しきい値Ｉ−ｒと実際の濃度プロファイルと
の交点が境界座標であることから、Ａ点に対ししきい値
（境界座標）を挟む関係にあるａ−１点の濃度値Ｉ−１
を求める。
【００１６】そして、３つの濃度値Ｉ−Ａ，Ｉ−ｒ，Ｉ
−１の比率により、整数座標であるＡ及びａ−１を内分
する点ａ−ｒを求め、この点を真の境界座標とする。算
出方法の例としては、Ａ点、ａ−１点の座標、濃度によ
り図５に示すごとく濃度プロファイルを直線近似し、２
値化しきい値Ｉ−ｒを代入して点ａ−ｒの座標を境界座
標として求めることができる。
−１の比率により、整数座標であるＡ及びａ−１を内分
する点ａ−ｒを求め、この点を真の境界座標とする。算
出方法の例としては、Ａ点、ａ−１点の座標、濃度によ
り図５に示すごとく濃度プロファイルを直線近似し、２
値化しきい値Ｉ−ｒを代入して点ａ−ｒの座標を境界座
標として求めることができる。
【００１７】Ａ及びａ−１は整数値であるため、得られ
る点ａ−ｒの座標値は小数点一位以下となり、１／１０
以下の分解能で境界座標の検出が可能になる。図２にお
けるＢ点付近の境界座標も同様の手順により求められ、
こうして求めたＡ点、Ｂ点の座標から首径を測定するこ
とができる。
る点ａ−ｒの座標値は小数点一位以下となり、１／１０
以下の分解能で境界座標の検出が可能になる。図２にお
けるＢ点付近の境界座標も同様の手順により求められ、
こうして求めたＡ点、Ｂ点の座標から首径を測定するこ
とができる。
【００１８】なお、ここではＶ方向の境界座標を求めて
長さを計測する場合につき説明したが、これと同様にＨ
方向、またはＨ，Ｖ直交座標系の４５度方向の計測にお
いても、同様の濃度勾配の直線近似、２値化しきい値の
交点座標算出処理により境界座標を高精度に検出可能で
あり、各方向に沿った長さを正確に計測することができ
る。
長さを計測する場合につき説明したが、これと同様にＨ
方向、またはＨ，Ｖ直交座標系の４５度方向の計測にお
いても、同様の濃度勾配の直線近似、２値化しきい値の
交点座標算出処理により境界座標を高精度に検出可能で
あり、各方向に沿った長さを正確に計測することができ
る。
【００１９】次に、請求項３記載の発明の実施形態を説
明する。この実施形態では、フレーム画像用カメラ３Ａ
に代えてフィールド画像用カメラ３Ｂを用い、搬送中の
茄子１をインタレース式ＣＣＤの電子シャッターによる
フィールド画像として撮像し、形状計測装置４に取り込
むものである。
明する。この実施形態では、フレーム画像用カメラ３Ａ
に代えてフィールド画像用カメラ３Ｂを用い、搬送中の
茄子１をインタレース式ＣＣＤの電子シャッターによる
フィールド画像として撮像し、形状計測装置４に取り込
むものである。
【００２０】カメラ３Ｂから形状計測装置４に取り込ま
れた画像については、前記同様に、撮像した濃淡画像の
２値化、濃度プロファイルの直線近似処理、近似直線と
２値化しきい値との交点座標の算出処理等を行う。
れた画像については、前記同様に、撮像した濃淡画像の
２値化、濃度プロファイルの直線近似処理、近似直線と
２値化しきい値との交点座標の算出処理等を行う。
【００２１】図６は、この実施形態における偶数フィー
ルドでの濃度プロファイルを示す図であり、濃度プロフ
ァイルの近似直線と２値化しきい値との交点座標である
ａ−ｅが、求められる境界座標である。図６の座標を仮
定すると、単なる２値化のみの場合の境界座標４に対し
て、ａ−ｅは約３．１となる。
ルドでの濃度プロファイルを示す図であり、濃度プロフ
ァイルの近似直線と２値化しきい値との交点座標である
ａ−ｅが、求められる境界座標である。図６の座標を仮
定すると、単なる２値化のみの場合の境界座標４に対し
て、ａ−ｅは約３．１となる。
【００２２】同様に、図７は奇数フィールドでの濃度プ
ロファイルを示す図であり、濃度プロファイルの近似直
線と２値化しきい値との交点座標であるａ−ｏが求めら
れる境界座標である。図７の座標を仮定すると、単なる
２値化のみの場合の境界座標３に対して、ａ−ｏは約
２．６となる。
ロファイルを示す図であり、濃度プロファイルの近似直
線と２値化しきい値との交点座標であるａ−ｏが求めら
れる境界座標である。図７の座標を仮定すると、単なる
２値化のみの場合の境界座標３に対して、ａ−ｏは約
２．６となる。
【００２３】本実施形態によれば、単純な２値化では同
一画像についての偶数フィールド、奇数フィールドの画
像による誤差が１画素発生する場合に、インタレースす
ることで発生するところの誤差である０．５画素に減少
させることができる。なお、偶数フィールド、奇数フィ
ールドのそれぞれだけに着目した場合には、境界位置の
検出精度が１／１０以上向上することは、先の実施形態
と同様である。
一画像についての偶数フィールド、奇数フィールドの画
像による誤差が１画素発生する場合に、インタレースす
ることで発生するところの誤差である０．５画素に減少
させることができる。なお、偶数フィールド、奇数フィ
ールドのそれぞれだけに着目した場合には、境界位置の
検出精度が１／１０以上向上することは、先の実施形態
と同様である。
【００２４】この実施形態においても、Ｈ方向、または
Ｈ，Ｖ直交座標系の４５度方向の計測について、Ｖ方向
と同様に高精度に境界座標を検出することができ、各方
向の長さを正確に測定することができる。
Ｈ，Ｖ直交座標系の４５度方向の計測について、Ｖ方向
と同様に高精度に境界座標を検出することができ、各方
向の長さを正確に測定することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、通常の２
値画像による２点間の距離計測に加え、濃淡画像を直接
用いて境界座標を検出する手法を加味することにより、
フレーム画像では画素数（整数）の小数点一位以下の分
解能で境界座標、ひいては長さを計測することができ
る。また、フィールド画像については偶数フィールド、
奇数フィールド両画像による計測誤差の減少が可能にな
る。
値画像による２点間の距離計測に加え、濃淡画像を直接
用いて境界座標を検出する手法を加味することにより、
フレーム画像では画素数（整数）の小数点一位以下の分
解能で境界座標、ひいては長さを計測することができ
る。また、フィールド画像については偶数フィールド、
奇数フィールド両画像による計測誤差の減少が可能にな
る。
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】計測対象である茄子の平面形状を示す図であ
る。
る。
【図３】図２におけるＡ点付近の濃淡を示す図である。
【図４】請求項２の発明の実施形態において、図３の状
態をフレーム画像用カメラにより撮像した画像を示す図
である。
態をフレーム画像用カメラにより撮像した画像を示す図
である。
【図５】図４の各画素の濃度プロファイルを示す図であ
る。
る。
【図６】請求項３の発明の実施形態において、フィール
ド画像の偶数フィールドでの濃度プロファイルを示す図
である。
ド画像の偶数フィールドでの濃度プロファイルを示す図
である。
【図７】請求項３の発明の実施形態において、フィール
ド画像の奇数フィールドでの濃度プロファイルを示す図
である。
ド画像の奇数フィールドでの濃度プロファイルを示す図
である。
１ 茄子 ２ 照明器 ３Ａ フレーム画像用カメラ ３Ｂ フィールド画像用カメラ ４ 形状計測装置 ５ 画像入力部 ６ 濃淡画像メモリ ７ ２値化部 ８ ２値画像メモリ ９ ２値画像計測部 １０ 濃淡画像計測部
Claims (3)
- 【請求項１】 対象物の外観をカメラにより撮像して得
た濃淡画像を２値化し、この２値画像から対象物の２点
間距離を計測する形状計測装置において、 前記濃淡画像の離散的なデータを所定の２値化しきい値
を用いて２値化し、対象物と背景との仮の境界座標を算
出する手段と、 前記仮の境界座標及びその濃度値と、この濃度値に対し
２値化しきい値を挟む関係にある濃度値を与える隣接座
標及びその濃度値と、２値化しきい値とに基づいて、前
記濃淡画像の濃度プロファイルと２値化しきい値との交
点である真の境界座標を算出する手段と、 を備えたことを特徴とする形状計測装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の形状計測装置において、 対象物の濃淡画像をフレーム画像として得ることを特徴
とする形状計測装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の形状計測装置において、 対象物の濃淡画像をフィールド画像として得ることを特
徴とする形状計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8149339A JPH09330417A (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 形状計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8149339A JPH09330417A (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 形状計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09330417A true JPH09330417A (ja) | 1997-12-22 |
Family
ID=15472952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8149339A Withdrawn JPH09330417A (ja) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | 形状計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09330417A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015201693A (ja) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | 富士電機株式会社 | 安全制御装置および安全制御システム |
-
1996
- 1996-06-11 JP JP8149339A patent/JPH09330417A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015201693A (ja) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | 富士電機株式会社 | 安全制御装置および安全制御システム |
| US10178302B2 (en) | 2014-04-04 | 2019-01-08 | Fuji Electric Co., Ltd. | Safety control device and safety control system |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030902 |