JPH0949712A - ワイヤ流れ率測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤ流れ率を効率的かつ高精度に自動測定
できるワイヤ流れ率測定装置を提供すること。 【解決手段】 ここに提供するワイヤ流れ率測定装置
は、被測定ワイヤの画像を多階調ディジタルデータとし
て取得する撮像手段（２）と、得られたディジタル画像
データを２値化画像データに変換する２値化手段（１
４）と、２値化された画像データに細線化論理フィルタ
処理を施すことによりワイヤ領域の細線化を行う細線化
手段（２２）と、細線化されたワイヤ画像に基づいてワ
イヤ両端間の仮想直線長さおよびその仮想直線から直角
の方向に測定したワイヤの最大離れ点までの距離すなわ
ち偏心距離を求める長さ測定手段（２４）と、得られた
仮想直線長さに対する偏心距離の比を演算しそれをワイ
ヤ流れ率として出力する流れ率演算手段（２６）とを備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理技術を応
用してワイヤ流れ率を測定するワイヤ流れ率測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明が対象とするワイヤ流れ率という
のは、図１０に示すように、任意形状のワイヤ３０のあ
る２点間、一般的にはワイヤ３０の両端３２，３４間、
の仮想直線３６の長さＬに対する、両端３２，３４間を
結ぶ直線３６から直角の方向に測定した最大離れ点３８
までの距離すなわち偏心距離ｈの比α＝ｈ／Ｌをいうも
のとする。また、本発明において用いるワイヤという用
語は狭い意味のワイヤのみならず、ワイヤのように細長
い物という広い意味に解釈すべきものとする。

【０００３】従来、上述のワイヤ流れ率αを測定するた
めの適切な装置が存在せず、やむなくマニュアル測定を
行っている現状である。従来のマニュアル測定において
は、ワイヤ３０の両端３２，３４と、それらの間を結ぶ
仮想直線３６からの最大離れ点３８を決定し、それらの
座標データをマニュアル入力し、その入力データに基づ
いて長さＬおよび偏心距離ｈを決定し、α＝ｈ／Ｌの演
算によりワイヤ流れ率αを決定している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のワイヤ流れ率測
定方式では上述のように被測定ワイヤ３０の３点３２，
３４，３８の位置を決定し、それら３点の座標データを
マニュアル入力しなければならない。

【０００５】ワイヤの上記３点の位置を決定するために
Ｘ線透視画像を用いる方法も用いられているが、それは
単に画面上に透視画像を描写するだけであって、自動測
定にはほど遠い現状である。

【０００６】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、ワイヤ流れ率を効率的かつ高精度に測定でき
るワイヤ流れ率測定装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のワイヤ流れ率測定装置は、被測定ワイヤの画
像を多階調ディジタルデータとして取得する撮像手段
と、この撮像手段によって得られたディジタル画像デー
タを２値化画像データに変換する２値化手段と、この２
値化手段により２値化された画像データに細線化論理フ
ィルタ処理を施すことによりワイヤ領域の細線化を行う
細線化手段と、この細線化手段により細線化されたワイ
ヤ画像に基づいてワイヤ両端間の仮想直線長さおよびそ
の仮想直線から直角の方向に測定したワイヤの最大離れ
点までの距離すなわち偏心距離を求める長さ測定手段
と、この長さ測定手段によって得られた仮想直線長さに
対する偏心距離の比を演算しそれをワイヤ流れ率として
出力する流れ率演算手段とを備えたものである。

【０００８】これにより、ワイヤ流れ率を効率的かつ高
精度に自動測定できるワイヤ流れ率測定装置を提供する
ことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のワイヤ流れ率測定
装置の実施の形態を図１ないし９を参照して説明する。

【００１０】図１は本発明によるワイヤ流れ率測定装置
の一実施形態を示すものである。このワイヤ流れ率測定
装置は、Ｘ線透視装置２、入力インターフェイス４、画
像積分手段６、階調変換手段８、背景画像作成手段１
０、背景除去手段１２、２値化手段１４、ノイズ除去手
段１５、細線化論理フィルタ２２、長さ測定手段２４、
および流れ率演算手段２６からなっている。また、ノイ
ズ除去手段１５は、ラベリング手段１６、ヒストグラム
測定手段１８、およびデータ変換手段２０からなってい
る。以上の各手段６〜２６はマイクロコンピュータによ
って実現することができる。

【００１１】Ｘ線透視装置２は撮像手段を構成するもの
であって、ワイヤ３０のＸ線透視画像を撮影し、その撮
影画像データを入力インターフェイス４を通して８ビッ
ト階調（０〜（２⁸ −１）＝０〜２５５階調）の画像デ
ータとして画像積分手段６に送出する。画像積分手段６
は入力インターフェイス４から複数枚分の画像データ、
たとえば１００枚分の時系列的に連続した画像データを
入力してそれらを積算し、その結果を１６ビット階調
（０〜（２¹⁶−１）＝０〜６５５３５階調）の画像デー
タとして出力する。なお、画像の階調を１６ビットで表
現する場合、最大限２⁸ （＝２５６）枚分までの積算が
可能であるが、それは以下に述べるノイズ除去精度など
との関係で適宜決定すればよい。

【００１２】画像積分手段６から出力された１６ビット
階調の画像データは、小さな単純ノイズを除去するため
に、階調変換手段８により８ビット階調の画像データに
再変換される。この１６ビット階調から８ビット階調へ
のビット階調変換の内容を、図２を参照して説明する。
このビット階調変換では、画像積分手段６から出力され
た１６ビット階調の画像データの濃淡値を対象として所
定の下限値SL以下を０（ゼロ）とし、所定の上限値SU以
上を一律に２⁸ −１＝２５５とし、下限値SLと上限値SU
との間を、０と２５５の間で線形換算して８ビット階調
の画像データに変換する。下限値SLおよび上限値SUは画
像積分手段６において積算される画像データの枚数など
に依存して決定される。こうして得られた８ビット階調
の画像データは背景画像作成手段１０に入力される。

【００１３】背景画像作成手段１０は最大値フィルタ重
畳手段および最小値フィルタ重畳手段からなり、階調変
換手段８から入力された８ビットに階調変換された画像
データに対して３×３近傍の最大値フィルタリングをｎ
回重畳し、さらに３×３近傍の最小値フィルタリングを
ｎ回重畳し、その結果として、入力画像の中から目的と
するワイヤを消去し、その結果として背景画像を表す背
景画像データを出力する。フィルタリングの具体例を示
せば図３に示すようになる。図３の例における３×３近
傍の最大値フィルタリングでは、任意の注目画素（階調
値１２８の画素）について、その画素を中心としてその
周囲の画素を含む計３×３画素を対象とし、左上に位置
する最大の階調値２５５をもって注目画素の階調値を書
き替える。これにより、注目画素の階調値は１２８から
２５５に変換されたことになる。このような変換をすべ
ての画素について行う。そして、このような変換を合計
ｎ回繰り返すのが、上記にいう３×３近傍の最大値フィ
ルタリングをｎ回重畳するということである。次に３×
３近傍の最小値フィルタリングをｎ回重畳するというこ
とであるが、これは最大値フィルタリングにおける最大
値の代わりに最小値を用いるものである。図３を流用し
て説明するならば、中心の注目画素の階調値は１２８で
あり、その周囲の画素を含む３×３近傍の９画素の最小
階調値は０である。したがって、第１回の最小値フィル
タリングでは、階調値１２８から階調値０への変換が行
われる。この変換もすべての画素について行い、かつそ
のような変換がｎ回繰り返される。なお、この変換ステ
ップにおける最大値フィルタリングおよび最小値フィル
タリングの重畳回数ｎは、ワイヤ３０の画面上の幅（直
径）をｄ画素分とした場合、 ｄ／２≦ｎ≦ｄ 程度の、少なからず多からずの値が適当である。

【００１４】背景除去手段１２は、各画素毎に背景画像
作成手段１０から出力される背景の濃淡値を表す画像デ
ータから、階調変換手段８から出力される画像データを
減算して背景除去処理を行い、測定対象のワイヤ３０の
白黒反転した画像に対応する画像データを作成する。な
お、この処理により画像収集系のシェーディングの影響
も同時に除去される。

【００１５】２値化手段１４は、背景除去手段１２から
出力されたワイヤ３０の濃淡画像データを、しきい値th
を用いて、０〜２５５の８ビット階調で表されている濃
淡値を０または２５５で表される２値データに変換し、
それを２値画像データとして出力する。しきい値thは、
ワイヤの濃淡ピークの濃度値をｐとして、 th＝ｐ 程度に設定すればよい。

【００１６】この２値画像データで表される２値画像の
一例を図４に示す。図４において、細長い連続領域４
１，４２，４３は濃淡値２５５で表されるワイヤ領域で
あり、比較的小さな島状の連続領域４４，４５，４６は
濃淡値２５５で表されるノイズ領域であり、その他の大
部分の領域（連続領域）４７は濃淡値０で表される背景
領域である。

【００１７】ノイズ除去手段１５に含まれるラベリング
手段１６は、２値化手段１４で得られた２値画像を対象
として、各連続領域４１〜４７に対しそれぞれ固有のラ
ベリングすなわち領域番号付けを行う。ラベリングのた
めの走査は図５に示すように左上から右下に向かって行
われ、その結果として図４の領域４７，４４，４２，４
３，４１，４５，４６に対しその順に１から７までの番
号による図５に示すようなラベリングが行われる。

【００１８】次に、ラベリングにより各連続領域がラベ
ル番号値によって表現されている画像の濃淡ヒストグラ
ムをヒストグラム測定手段１８により測定する。すなわ
ち、各番号の領域に含まれる画素数のヒストグラム、つ
まりラベル番号値によって表された各連続領域の面積を
表すグラフを図６に示すようにして作る。このヒストグ
ラムにより、画素数すなわち面積の少ないラベル番号
２，６，７の領域はノイズであると判断する。この判断
のためのしきい値は測定対象のワイヤの大きさなどに応
じて適宜決定される。上記の判断を踏まえて、図７に示
すように、背景領域を示す領域番号１とノイズと判断さ
れた領域番号２，６，７の濃淡値を“０”とし、ワイヤ
領域と判断された他の領域番号３，４，５の濃淡値を
“２５５”とするためのノイズ除去用データ変換ルック
アップテーブル５０を作成する。図７のテーブルにおけ
る“ＩＮ”は領域番号を示し、“ＯＵＴ”は濃淡値を示
す。

【００１９】データ変換手段２０は、ヒストグラム測定
手段１８により作成されたルックアップテーブル５０を
参照し、各画素についてラベル番号１，２，６，７の濃
淡値を０、ワイヤ領域と判断されたラベル番号３，４，
５の濃淡値を２５５とするようにデータ変換を行う。こ
れによりワイヤ画像のノイズ領域および背景領域は濃淡
値“０”と表現され、ワイヤ領域のみが濃淡値“２５
５”として表現された２値画像に対応する２値画像デー
タを出力する。

【００２０】データ変換手段２０すなわちノイズ除去手
段１５により得られたワイヤ領域に対し細線化手段とし
て設けられている細線化論理フィルタ２２による細線化
処理を加え、ワイヤ領域をより細線化して長さ測定を容
易にし、かつ測定精度の向上を図る。この種の細線化処
理については、たとえば高木幹雄・下田陽久監修「画像
解析ハンドブック」（東京大学出版会、１９９１年（平
成３年）１月１７日初版発行）第５７４〜５７９頁にお
いて「細線化」として解説されているように、測定対象
の端点を削除しないようにしながら、その図形の連結性
を損なわない点を削除することによって実現される。い
ま、注目画素を中心としてそれを含む３×３近傍の
“１”と“０”の組合わせ２⁹ ＝（５１２）通りの２値
パターンについて、各画素の出力を“０”または“１”
とする論理フィルタテーブルとして予め設定しておき、
２値画像の全点の３×３近傍領域の２値パターンに対し
各組合わせパターンのものを探し“１”なる中心画素を
“０”として画像削除をする。一連の組合わせについて
の探索を１サイクルとして、それを、削除すべき点がな
くなるまで反復することによって細線化が遂行される。
図８（ａ）は細線化を施す前のノイズ除去手段１５（デ
ータ変換手段２０）からの出力ワイヤ画像５８を示し、
図８（ｂ）は細線化処理を施した後のワイヤ画像６０を
示す。

【００２１】長さ測定手段２４は図９に示すように細線
化論理フィルタ２２によって細線化されたワイヤ画像６
０についてその両端６２，６４間の仮想直線６６の長さ
Ｌ、および直線６６から直角の方向に測定したワイヤ画
像６０の最大離れ点６８までの距離すなわち最大偏心距
離ｈを測定し、その測定結果を流れ率演算手段２６に送
出する。

【００２２】流れ率演算手段２６は、長さ測定手段２４
によって求められた長さＬおよび距離ｈに基づいて比α
＝ｈ／Ｌを演算し、それをワイヤ流れ率として出力す
る。

【００２３】以上のワイヤ流れ率測定装置を要約すれば
次のようになる。階調変換された８ビット階調画像に、
ｎ回の最大値フィルタリングおよびｎ回の最小値フィル
タリングを繰り返すことによってワイヤの背景画像を得
て、もとの階調変換された８ビット画像とこの背景画像
との差をとることにより、白黒反転されたワイヤの濃淡
画像を得るとともにシェーディングの除去を行う。こう
して得られたワイヤの濃淡画像に２値化処理を施すこと
によりノイズ領域を除去し、ワイヤ領域のみを２値画像
として自動検出する。検出されたワイヤ領域を細線化
し、細線化されたワイヤ画像６０の長さＬおよび最大偏
心距離ｈを測定し、ワイヤ流れ率αを、α＝ｈ／Ｌとし
て決定する。

【００２４】（他の実施形態）以上述べた実施形態で
は、狭義のワイヤを対象として流れ率を測定するものと
して説明したが、被検査物はワイヤに限らず、ワイヤ状
の細長い構造物なら何でも測定対象としうることは明白
である。

【００２５】また、上記の実施形態のように画像２値化
の後に、画像論理フィルタなどにより画像膨張（前述の
文献「画像解析ハンドブック」第５７５〜５７６頁参
照）させ、線のカスレやトギレなどを補完した後に、ラ
ベリングしてノイズを除去し、細線化してワイヤ検出を
することもできる。

【００２６】さらに、ワイヤ検出後、マンマシン対話に
よりトギレたワイヤを補完して、ワイヤ流れ率を測定す
ることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、透視画像から画像処理
によりワイヤの自動検出を行い、ワイヤ流れ率の自動測
定を容易かつ高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるワイヤ流れ率測定装置の一実施形
態を示すブロック図。

【図２】図１の装置における階調変換手段の作用を説明
するための特性図。

【図３】図１の装置における最大値・最小値フィルタ重
畳手段の作用を説明するための説明図。

【図４】図１の装置における２値化手段の作用を説明す
るための図。

【図５】図１の装置におけるラベリング手段の作用を説
明するための図。

【図６】図１の装置におけるヒストグラム測定手段の作
用を説明するための図。

【図７】図１の装置におけるデータ変換手段の作用を説
明するための図。

【図８】図１の装置における細線化論理フィルタの作用
を説明するための説明図。

【図９】図１の装置における長さ測定手段およびワイヤ
流れ率演算手段の作用を説明するための説明図。

【図１０】ワイヤ流れ率の定義を説明するための説明
図。

【符号の説明】

２ Ｘ線透視装置 ４ 入力インターフェイス ６ 画像積分手段 ８ 階調変換手段 １０ 背景画像作成手段 １２ 背景除去手段 １４ ２値化手段 １５ ノイズ除去手段 １６ ラベリング手段 １８ ヒストグラム測定手段 ２０ データ変換手段 ２２ 細線化論理フィルタ ２４ 長さ測定手段 ２６ 流れ率演算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩 澤 純 一 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 西 出 明 彦 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定ワイヤの画像を多階調ディジタルデ
   ータとして取得する撮像手段と、 この撮像手段によって得られたディジタル画像データを
   ２値化画像データに変換する２値化手段と、 この２値化手段により２値化された画像データに細線化
   論理フィルタ処理を施すことによりワイヤ領域の細線化
   を行う細線化手段と、 この細線化手段により細線化されたワイヤ画像に基づい
   てワイヤ両端間の仮想直線長さおよびその仮想直線から
   直角の方向に測定したワイヤの最大離れ点までの距離す
   なわち偏心距離を求める長さ測定手段と、 この長さ測定手段によって得られた仮想直線長さに対す
   る偏心距離の比を演算しそれをワイヤ流れ率として出力
   する流れ率演算手段とを備えたワイヤ流れ率測定装置。
2. 【請求項２】前記撮像手段と前記２値化手段とに間に、
   撮像手段によって得られた画像データを複数枚分画像各
   画素毎に加算する画像積分手段と、この画像積分手段に
   よって得られた画像データに対しノイズ除去のためのフ
   ィルタリングを施す手段とを備えた請求項１記載のワイ
   ヤ流れ率測定装置。
3. 【請求項３】前記フィルタリングを施す手段は、前記画
   像積分手段によって得られた画像データに階調減少変換
   処理を加えることにより画像のコントラストを強調する
   階調変換手段を含んでいる請求項２記載のワイヤ流れ率
   測定装置。
4. 【請求項４】前記フィルタリングを施す手段は、前記階
   調変換手段の出力画像データに対し所定回数の最大値フ
   ィルタ処理および所定回数の最小値フィルタ処理を施し
   背景画像を作成する背景画像作成手段と、前記階調変換
   手段の出力画像データと前記背景画像作成手段の出力画
   像データとの差をとることにより背景画像を除去した被
   測定ワイヤの画像に対応する画像データを出力する背景
   除去手段とを含んでいる請求項３記載のワイヤ流れ率測
   定装置。
5. 【請求項５】前記２値化手段により得られた画像データ
   からノイズを除去するノイズ除去手段を備えた請求項１
   記載のワイヤ流れ率測定装置。
6. 【請求項６】前記ノイズ除去手段は、前記２値化手段に
   より得られた２値画像データを対象として共通の濃淡値
   を有する各連続領域に対しそれぞれ固有のラベリングを
   行うラベリング手段と、このラベリング手段によるラベ
   リング番号毎にそこに含まれる画素数のヒストグラムを
   作成するヒストグラム作成手段と、このヒストグラム作
   成手段によって得られたヒストグラムが所定のしきい値
   以下のデータ領域の濃淡値をノイズとして除去処理する
   データ変換手段とを含んでいる請求項５記載のワイヤ流
   れ率測定装置。
7. 【請求項７】前記２値化手段により得られる２値画像に
   対し画像の線のカスレおよびトギレを補完する画像補完
   手段を備えた請求項１記載のワイヤ流れ率測定装置。
8. 【請求項８】前記細線化手段によるワイヤの検出画像に
   対し画像の線のカスレおよびトギレを補完する画像補完
   手段を備えた請求項１記載のワイヤ流れ率測定装置。