KR101071144B1 - Automatic grading method of lumber - Google Patents

Automatic grading method of lumber Download PDF

Info

Publication number
KR101071144B1
KR101071144B1 KR1020080127438A KR20080127438A KR101071144B1 KR 101071144 B1 KR101071144 B1 KR 101071144B1 KR 1020080127438 A KR1020080127438 A KR 1020080127438A KR 20080127438 A KR20080127438 A KR 20080127438A KR 101071144 B1 KR101071144 B1 KR 101071144B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lumber
image
grade
channel
combining
Prior art date
Application number
KR1020080127438A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100068921A (en
Inventor
김광모
김병남
심국보
김운섭
이형우
Original Assignee
대한민국
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대한민국 filed Critical 대한민국
Priority to KR1020080127438A priority Critical patent/KR101071144B1/en
Publication of KR20100068921A publication Critical patent/KR20100068921A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101071144B1 publication Critical patent/KR101071144B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/46Wood
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004Industrial image inspection
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108Industrial image inspection
    • G06T2207/30161Wood; Lumber

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 제재목 등급의 자동화 구분 방법에 관한 것으로, 기존의 형상 인식 시스템을 사용하여 제재목의 화상을 캡처하여 결합하고, 배경(컨베이어 벨트)을 제거하여 옹이를 검출한 후, 제재목의 등급별 품질기준에 따라 등급을 판별한다.The present invention relates to an automatic classification method of lumber grade, and captures and combines images of lumber using an existing shape recognition system, and removes the background (conveyor belt) to detect knots, and then to the quality standards for each grade of lumber. Determine the grade accordingly.

본 발명에 의하면, 제재목의 등급을 판별할 때 사람의 시각에 의해 일어날 수 있는 오류를 방지하기 위해 등급 판별을 기계적으로 자동화할 수 있으며, 고가의 라인 스캔 카메라 대신 저가의 영역 카메라를 이용하여 이송중인 제재목의 화상 처리가 가능하다.According to the present invention, when determining the grade of lumber, it is possible to mechanically automate the grade determination in order to prevent an error that may occur due to human vision, and is being transferred using a low-cost area camera instead of an expensive line scan camera. Image processing of lumber is possible.

제재목, 등급, 자동, 기계 시각 Lumber, grade, automatic, machine time

Description

제재목 등급의 자동화 구분 방법{AUTOMATIC GRADING METHOD OF LUMBER}AUTOMATIC GRADING METHOD OF LUMBER}

본 발명은 기계 시각을 이용하여 제재목의 등급 구분을 자동화하여 제품의 품질 향상을 가져올 수 있는 제재목 등급의 자동화 구분 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automated classification method of lumber grades that can improve the quality of products by automating the classification of lumber using machine vision.

대부분의 목재 수급을 수입에 의존하고 있는 국내 목재산업계에는 원자재가격 상승이 지속됨에 따라 목재 수율과 작업자 운영효율을 높이기 위해서 목재가공공정 자동화가 요구된다.The domestic timber industry, which relies on imports for most of its timber supply, needs to automate the wood processing process to increase timber yield and worker efficiency as raw material prices continue to rise.

현재 사용되고 있는 방법인 숙련된 작업자의 육안으로 결함을 인식하는 것은 작업자의 심리상태나 피로도 등에 따라 의사결정 기준이 변할 수 있으며, 그에 따른 작업속도 및 품질의 일관성이 변하는 단점이 발생한다.Recognition of defects with the naked eye of a skilled worker, which is a method currently used, may change the decision criteria according to the psychological state of the worker or the degree of fatigue, resulting in a change in the consistency of work speed and quality.

Huber 등(1985)은 가구 공장의 작업자들을 대상으로 육안에 의한 제재목 표면 결함 인식률을 측정한 결과 작업자의숙련도에 따라 59~74%로 측정하였다. 그러나, McMillin 등(1984)은 기계 시각(machine vision)을 이용하였을 때 건전재 판별률이 99%였으며, 결함판별 정확도는 88%로 보고한 바 있다.Huber et al. (1985) measured the recognition rate of lumber surface defects by naked eyes for workers in a furniture factory, and measured 59 ~ 74% according to the skill of the workers. However, McMillin et al. (1984) reported that when the machine vision (machine vision) is used, the sound material discrimination rate is 99%, and the defect discrimination accuracy is 88%.

1990년대 라인 스캔 카메라(CCD line scan sensor)가 산업적으로 이용되기 시작하면서 이송중인 대상물의 화상입력이 용이하게 되었다. In the 1990's, line scan cameras (CCD line scan sensors) began to be used industrially, making it easier to input images during transport.

또한, 실시간 화상처리를 위하여 화상 입력과 화상처리 알고리즘을 연산하는 전용프로세서가 개발되어 제재목의 형상 및 표면 결함의 검출이 가능하게 되었고 그에 따라 산업현장에서 화상처리시스템이 원목 재단 최적화 및 제재목 자동 등급 판정에 이용되었다.In addition, a dedicated processor for calculating image input and image processing algorithms has been developed for real-time image processing, which makes it possible to detect the shape and surface defects of lumber. Was used to.

영역 카메라는 일단 정지된 대상물의 상태 인식과 감시 영역 내에서 이동하는 대상물의 위치추적에 이용되고, 라인스캔 카메라는 일정한 속도로 직선 이동되는 두께 변위가 적은 대상물의 검사에 이용된다. The area camera is used to recognize the state of the object once stopped and to track the position of the object moving in the surveillance area, and the line scan camera is used for the inspection of the object having a small thickness displacement that is linearly moved at a constant speed.

이동속도 조절이 다소 거친 벨트 컨베이어는 정교한 이동속도제어가 요구되는 라인스캔카메라와 함께 사용되면 왜곡된 불균일한 화상이 입력되어 부적절하고, 대상물의 정지상태가 필요한 영역 카메라와 함께 사용되면 컨베이어가 가다 서다를 반복하게 되어 이송효율이 떨어지는 단점이 발생한다.Belt conveyors with more or less movement speed adjustment are inappropriate for input of distorted and uneven images when used with line scan cameras that require sophisticated movement speed control. Repeatedly causes a disadvantage in that the transfer efficiency is low.

또한, 대상물이 이동하지 않고 카메라가 이동하는 경우 카메라의 위치를 제어할 수 있는 로봇이나 리니어모터와 같은 고수준의 장비가 요구되는 문제가 있다.In addition, there is a problem that a high level of equipment, such as a robot or a linear motor that can control the position of the camera when the object moves without moving the object is required.

따라서, 고가의 라인스캔카메라를 대체하는 저가형 영역카메라를 이용하여 이송중인 제재목의 화상 처리를 할 수 있는 방법이 요구된다.Therefore, there is a need for a method capable of image processing of a lumber material being transferred using a low cost area camera that replaces an expensive line scan camera.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 고가의 라인 스캔 카메라 대신 저가의 영역 카메라를 이용하여 이송중인 재제목의 화상을 정확하게 처리하며, 처리된 제재목의 화상을 이용하여 옹이를 검출하여 자동으로 제재목의 등급을 판단하는 제재목 등급의 자동화 구분 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.In order to solve the problems of the prior art, the present invention accurately processes the image of the lumber being transferred by using a low-cost area camera instead of the expensive line scan camera, and automatically detects the knot using the processed lumber image. The purpose is to provide an automated classification method for lumber grades for determining the grade of a grade.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제재목 등급의 자동화 구분 방법은 모션블러를 고려하여 결정된 송재속도로 이송중인 제재목의 화상을 영역 카메라로 실시간 캡처하여 결합한 후, 옹이를 검출하여 자동으로 제재목의 등급을 판단할 수 있다.In order to achieve the above object, the automatic classification method of the lumber grade of the present invention captures and combines the image of the lumber being transported with the area camera in real time with the area camera determined by considering the motion blur, and then detects the knot to automatically determine the grade of the lumber. You can judge.

본 발명은 제재목 등급의 자동화 구분 방법에 관한 것으로 이송중인 제재목의 화상을 실시간으로 캡처하는 단계를 포함하고, 상기 실시간으로 캡처된 하나 이상의 화상을 결합하는 단계를 포함하며, 상기 결합된 화면에서 배경을 제거하여 상기 제재목의 화상만 나타내는 단계를 포함한다. 그리고, 상기 제재목의 화상 중 옹이의 결함을 검출하는 단계를 포함하며, 제재목의 등급별 품질 기준에 의거하여 상기 검출된 옹이 정보에 따라 제재목의 등급을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention relates to an automatic classification method of lumber grade, including capturing images of lumber being transferred in real time, and combining one or more images captured in real time, and including a background on the combined screen. Removing to display only the image of the lumber. The method may include detecting defects of knots in the image of the lumber, and determining the grade of the lumber based on the detected knot information based on the quality criteria for each grade of the lumber.

본 발명에서 상기 송재속도는 화상의 모션블러 양과 이동속도를 통해 결정할 수 있다.In the present invention, the transmission speed may be determined through the motion blur amount and the moving speed of the image.

본 발명에서 상기 캡처된 하나 이상의 화상을 결합하는 단계는 상기 캡처된 화상 내의 존재하는 결함(특징점)을 기준으로 상기 하나 이상의 화상을 결합할 수 있다.In the present invention, combining the captured one or more images may combine the one or more images based on defects (feature points) present in the captured image.

본 발명에서 상기 결합된 화면에서 배경을 제거하는 방법은 상기 결합된 화면에 레드, 그린, 및 블루 채널 필터를 적용하고, 상기 채널 필터에 따른 하기의 식의 결과 값이 0인 것을 배경으로 판단하여 제거할 수 있다.In the present invention, a method for removing a background from the combined screen may include applying a red, green, and blue channel filter to the combined screen, and determining that a result value of the following equation according to the channel filter is 0 as a background. Can be removed.

Vr = ((R-G)+(R-G)), if then Vr<0 then Vr=0Vr = ((R-G) + (R-G)), if then Vr <0 then Vr = 0

Vg = ((G-R)+(G-B)), if then Vg<0 then Vg=0Vg = ((G-R) + (G-B)), if then Vg <0 then Vg = 0

Vb = ((B-R)+(B-G)), if then Vb<0 then Vb=0Vb = ((B-R) + (B-G)), if then Vb <0 then Vb = 0

(단, Vr은 레드 채널의 결과값, Vg는 그린 채널의 결과값, Vb는 블루 채널의 결과값, R은 레드 채널의 화소값, G는 그린 채널의 화소값, B는 블루 채널의 화소값)(Vr is the result of the red channel, Vg is the result of the green channel, Vb is the result of the blue channel, R is the pixel value of the red channel, G is the pixel value of the green channel, and B is the pixel value of the blue channel. )

본 발명에서 상기 옹이를 검출하는 단계는 문턱값 감소법을 통해 문턱값으로 선정하는 단계를 포함하고, 선정된 문턱값을 통해 이진 화상을 생성하여 결함이 검출된 영역에 라벨링하는 단계를 포함하며, 상기 라벨링된 영역의 화소수, 세로 대 가로비, 및 Y축 길이, 및 원형도 등의 정보에 따라 옹이를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.Detecting the knot in the present invention includes the step of selecting as a threshold value through a threshold reduction method, and generating a binary image through the selected threshold value and labeling a region where a defect is detected, And detecting the knot according to information such as the number of pixels, the aspect ratio, the Y-axis length, and the circularity of the labeled region.

본 발명에 의하면 작업자의 심리상태 및 피로도 등에 따른 의사결정 기준과 무관하게 기계시각을 이용하여 제재목의 등급을 판단함에 따라 일정한 작업 속도 및 품질의 일관성에 의해 작업의 효율을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, as the grade of the lumber is determined using the machine vision irrespective of the decision criteria according to the psychological state and fatigue of the worker, there is an effect of improving the work efficiency by the consistent work speed and quality consistency.

또한, 고가의 라인 스캔 카메라 대신 저가의 영역 카메라를 이용함에 따라 공정 비용을 절감시키는 효과가 있다.In addition, using a low-cost area camera instead of an expensive line scan camera has the effect of reducing the process cost.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to components of the following drawings, it is determined that the same components have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings, and it is determined that they may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Detailed descriptions of well-known functions and configurations will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제재목 등급의 자동화 구분 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating an automatic classification method of lumber grade according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 화상을 캡처하는 단계(S100)는 송재속도로 이송중인 제재목의 화상을 실시간으로 캡처하는 것으로, 송재속도는 시험편(제재목)을 사용하여 획득한 모션블러의 양과 이동속도에 따라 선정한다. Referring to Figure 1, the step of capturing the image (S100) is to capture the image of the lumber being conveyed at the feed rate in real time, the feed rate is in accordance with the amount and motion speed of the motion blur obtained using the test piece (lumber) Select.

모션블러는 카메라와 시험편간의 상대적인 움직임에 의해 발생하며, 카메라 셔터의 동작 속도보다 시험편의 움직임이 빠른 경우 화상(still image) 내에 이미 지의 흐림 혹은 잔상 현상이 저장되는 것을 나타낸다.The motion blur is caused by the relative movement between the camera and the test piece. When the motion of the test piece is faster than the operating speed of the camera shutter, it indicates that a blur or afterimage of an image is stored in the still image.

좀더 자세하게, 카메라의 특성에 따라 물체가 빠르게 이동되면 입력된 화상에는 물체의 잔상현상인 모션블러가 발생되는데, 백색종이에 25*30mm 크기의 검정색 직사각형 패턴을 인쇄하여 컨베이어 벨트의 중앙위치에 부착하고 이송속도를 달리하였을 때 모션블러의 크기도 변화하게 된다(도 2a 및 도 2b참조).More specifically, if the object moves rapidly according to the characteristics of the camera, motion blur, which is an after-image of the object, is generated on the input image. A 25 * 30mm black rectangular pattern is printed on white paper and attached to the center of the conveyor belt. When the feed speed is changed, the size of the motion blur is also changed (see FIGS. 2A and 2B).

따라서, 컨베이어에 장착된 인버터의 주파수를 조절하여 이동속도를 증가시켰을 때 사각형 패턴에 발생되는 모션블러를 측정하고 그 결과를 통해 적합한 이동속도를 선정한다.Therefore, when the moving speed is increased by adjusting the frequency of the inverter mounted on the conveyor, the motion blur generated in the square pattern is measured and the appropriate moving speed is selected based on the result.

S110단계는 S100단계에 의해 이송중인 제재목의 화상을 실시간으로 캡처한 후, 각각의 화상을 결합하여 하나의 제재목 형상을 구성한다.Step S110 captures the image of the lumber being transported in step S100 in real time, and then combines the images to form a single lumber shape.

이 때 화상의 결합에 있어서 일정한 속도로 제재목이 이송되면, S100단계에서 부분적으로 캡처된 화상을 일정간격으로 취합하면 되지만, 컨베이어 벨트의 불규칙한 속도에 의해 화상을 결합하는 데에 있어 오차가 발생하게 된다. At this time, if the lumber is conveyed at a constant speed in the combination of the images, the image partially captured in step S100 may be collected at regular intervals, but an error occurs in combining the images by the irregular speed of the conveyor belt. .

따라서, 본 발명에서는 각 부분화상의 특징점(결함)을 기준으로 연속된 화상의 결합 위치를 결정하여 전체 화상을 구성하는 화상결합 알고리즘을 적용한다.Therefore, in the present invention, an image combining algorithm for determining the combined position of consecutive images based on the feature points (defects) of each partial image is applied to constitute an entire image.

화상결합 알고리즘은 제재목의 진입 판정, 제재목의 시간당 이동거리 계산, 특징점 추출, 예비 대응영역 선정, 대응점 추출, 화상결합, 제재목의 통과판정, 및 화상결합 종료의 과정을 통해 전체 화상을 구성한다.The image combining algorithm composes the whole image through the process of entering the lumber, calculating the distance traveled by the lumber, extracting feature points, selecting preliminary corresponding regions, extracting corresponding points, combining images, passing through lumber, and ending the image combining.

상기 제재목의 진입 판정은 제재목이 화상입력영역으로 진입한 것을 판정하 기 위한 것으로, 일정영역 내의 화소 중 red 값이 기준치 이상인 화소가 1000개가 넘으면 제재목이 진입한 것으로 판정한다.The entry decision of the lumber is for determining that the lumber has entered the image input area, and when more than 1000 pixels whose red value is greater than or equal to the reference value among the pixels in the predetermined area are determined, the lumber is entered.

상기 제재목의 시간당 이동거리 계산은 화상 내의 제재목의 진입부 위치를 저장하고, 그 다음 화상의 제재목 진입부 위치를 검색하여 저장한다. 저장된 첫번째 화상과 두번째 화상의 진입부 위치를 이용하여 화상거리를 계산하고 화상 거리와 0.01초 단위의 저장시간을 이용하여 시간당 이동거리를 계산한다.The hourly moving distance calculation of the lumber stores the position of the entry point of the lumber in the image, and then retrieves and stores the position of the lumber entry of the image. The image distance is calculated using the stored positions of the first image and the entrance of the second image, and the moving distance per hour is calculated using the image distance and the storage time in 0.01 seconds.

상기 특징정 추출은 Shi.Tomasi(1994)의 특징점 추출 알고리즘을 이용하여 현재 화상에서 도 3a와 같이 목리나 옹이와 같은 코너성분이 강한 특징점을 검출하고 특징점을 중심으로 특징영역을 선정한다.The feature extraction is performed using a feature extraction algorithm of Shi. Tomasi (1994) to detect feature points with strong corner components such as neck or knot in the current image and select feature regions based on the feature points.

상기 예비 대응영역 선정은 제재목의 시간당 이동거리를 계산하는 과정에서 계산된 제재목의 시간당 이동거리와 현재 화상과 다음화상이 저장된 시간차를 이용하여 화상거리를 계산하고, 특징점을 기준으로 계산된 화상거리만큼 다음화상의 예비 대응영역을 선정한다.The preliminary corresponding area selection is performed by calculating the distance of the lumber using the time difference of the lumber and the time difference between the current image and the next image. Select the preliminary response area for the next image.

상기 화상결합은 도 3a와 도 3b의 특징점과 대응점의 화상거리만큼 도 3b에서 영역을 추출하여 전체 화상의 저장영역에 결합한다.The image combination extracts an area from FIG. 3B by an image distance of the feature point and the corresponding point of FIGS. 3A and 3B and combines the area into the storage area of the entire image.

상기 제재목의 통과 판정은 제재목이 감시영역을 통과할 때까지 특징점 추출에서부터 화상 결합까지를 반복한다. The passage decision of the lumber is repeated from the feature point extraction to the image combining until the lumber passes through the surveillance region.

상기 화상 결합 종료는 감시 영역에 제재목 화상이 인식되지 않으면 종료한다.The image combining end is terminated when the lumber image is not recognized in the surveillance area.

S120단계는 배경을 제거하는 단계로 S110단계에서 결합된 하나의 화상에서 컨베이어 벨트를 나타내는 배경을 제거한다. In step S120, the background is removed, and the background representing the conveyor belt is removed from one image combined in step S110.

배경 제거를 위해서는 red 채널, green채널, 및 blue 채널의 소프트웨어 필터를 사용할 수 있으며 하기의 식에서 각 결과값이 0인 지점을 배경부로 판정한다.To remove the background, software filters of the red channel, the green channel, and the blue channel can be used. The point where each result value is 0 is determined as the background part in the following equation.

Vr = ((R-G)+(R-G)), if then Vr<0 then Vr=0Vr = ((R-G) + (R-G)), if then Vr <0 then Vr = 0

Vg = ((G-R)+(G-B)), if then Vg<0 then Vg=0Vg = ((G-R) + (G-B)), if then Vg <0 then Vg = 0

Vb = ((B-R)+(B-G)), if then Vb<0 then Vb=0Vb = ((B-R) + (B-G)), if then Vb <0 then Vb = 0

(단, Vr은 레드 채널의 결과값, Vg는 그린 채널의 결과값, Vb는 블루 채널의 결과값, R은 레드 채널의 화소값, G는 그린 채널의 화소값, B는 블루 채널의 화소값)(Vr is the result of the red channel, Vg is the result of the green channel, Vb is the result of the blue channel, R is the pixel value of the red channel, G is the pixel value of the green channel, and B is the pixel value of the blue channel. )

좀더 자세하게, 결합된 화상의 배경을 제거하기 위해 red 채널필터, green채널필터, 및 blue채널필터를 이용할 경우 도 4b 내지 도 4d와 같이 마스크 화상(mask image)이 생성되는 것을 알 수 있다.In more detail, when using the red channel filter, the green channel filter, and the blue channel filter to remove the background of the combined image, it can be seen that a mask image is generated as shown in FIGS. 4B to 4D.

도 4a는 결합된 화상을 나타내며, 도 4b는 red 채널 필터, 도 4c는 green 패널필터, 도 4d는 blue 채널필터에 의해 배경부가 제거된 모습을 알 수 있다.FIG. 4A shows the combined image, FIG. 4B shows the background channel removed by the red channel filter, FIG. 4C the green panel filter, and FIG. 4D the blue channel filter.

본 발명에서는 가장 깔끔하게 배경부가 제거된 red 채널 필터를 사용하여 배경을 제거한다.In the present invention, the background is removed using the red channel filter with the cleanest background part removed.

S130단계는 옹이를 검출하는 단계로 S120단계에서 배경이 제거된 제재목의 이미지에 문턱값 판정, 이진화(binarization), 라벨링(labelling), 및 옹이 판정의 과정을 통해 옹이를 검출한다. In operation S130, the knot is detected through the process of threshold determination, binarization, labeling, and knot determination on the image of the lumber with the background removed in operation S120.

문턱값을 판정하는 방법으로는 히스토그램분석을 통한 문턱값 판정법, 화상의 화소값 분포를 이용하는 방법, 경계선 추출을 이용하는 방법, 전체 영역을 부분 영역으로 분리하여 분석하는 방법 등이 있으며, 문턱값 판정은 도 5a 내지 도 5d와 같이 각 제재목의 채널 화상 중 blue, 채널의 패턴이 가장 뚜렷하기 때문에 blue 채널을 이용하여 문턱값을 판정할 수 있다.As a method of determining a threshold, a method of determining a threshold through histogram analysis, a method of using a pixel value distribution of an image, a method of using boundary line extraction, and a method of separating an entire region into partial regions and analyzing the threshold value may be used. As shown in FIGS. 5A to 5D, since blue and channel patterns are the most distinct among the channel images of the lumber, the threshold value can be determined using the blue channel.

본 발명에서는 화상의 화소값 분포를 이용한 방법으로 문턱값 감소법을 사용한다. In the present invention, the threshold reduction method is used as a method using the pixel value distribution of the image.

문턱값 감소법을 살펴보면, 1단계로 제재목 화상의 blue 채널 도수의 평균값을 옹이를 위한 1차 문턱값으로 선정한다. 2단계에서 문턱값을 이용하여 이진화상을 생성하고 노이즈 제거 및 인접 옹이의 분리를 위해서 문턱값보다 낮은 검정색 화소군을 대상으로 열림연산(opening : 화소군을 대상으로 침식연산을 행한 후 팽창연산을 실시하는 것을 열림연산이라고 하며 화소군의 윤곽선을 부드럽게 하거나 노이즈 제거 및 인접군의 분리를 위한 연산법, Davies,2005)을 실행한다.Looking at the threshold reduction method, in step 1, the average value of the blue channel frequency of the lumber image is selected as the primary threshold for knots. In step 2, a binary image is generated using a threshold value, and an open operation is performed on the black pixel group lower than the threshold value for noise removal and separation of adjacent knots. The operation is called open operation, and the algorithm for smoothing the outline of the pixel group or removing noise and separating adjacent groups is executed.

3단계는 이진화상의 흰색과 검은색 영역 중 옹이와 같은 독립된 검은색 영역에 대해서 번호를 명시(라벨링)하고 각 라벨영역에 대한 화소수(NoPix), 세로 대 가로비(YXRatio), Y축 길이(YLength), 원형도(ELong) 등의 정보를 저장한다.Step 3 specifies (labels) the number of independent black areas, such as knots, among the white and black areas of the binary image, and specifies the number of pixels (NoPix), vertical to aspect ratio (YXRatio), and Y-axis length (for each label area). It stores information such as YLength) and circularity (ELong).

4단계는 라벨 정보에서 화소수가 10이하, 세로대 가로비가 2.5이상, Y축 길이가 3이하, 원형도가 0.1이하 등의 제한 조건에 한가지라도 해당되면 옹이가 아니라고 판단하고 해당 라벨은 오인된 라벨로 분류한다.In step 4, the label information is determined to be not knot, even if the number of pixels is 10 or less, the aspect ratio is 2.5 or more, the Y-axis length is 3 or less, and the circularity is 0.1 or less. Classify.

5단계는 오인된 라벨수가 500개를 초과하면 적절하지 못한 문턱값으로 판정하여 문턱값에서 3을 뺀 값을 문턱값으로 재지정하고 2단계에서 5단계의 과정을 반복한다. 왜냐하면, 문턱값이 높으면 목리 등의 다른 특성이 검출되는 빈도가 증가하고 결국 오인된 라벨수가 증가하게 된다. In step 5, if the number of mislabeled labels exceeds 500, it is determined as an inappropriate threshold value, and the value obtained by subtracting 3 from the threshold value is reassigned to the threshold value and the steps 2 to 5 are repeated. Because a high threshold value increases the frequency of detecting other characteristics such as grain, and eventually increases the number of mislabeled labels.

따라서, 옹이검출에 적합한 문턱값을 결정하기 위해서 오인된 라벨수가 500개 이하가 될 때까지 문턱값을 점차적으로 낮추어 최종 문턱값이 확정되면, 옹이로 검출된 라벨을 분류하여 옹이정보를 획득한다.Therefore, in order to determine a threshold suitable for knot detection, the threshold value is gradually lowered until the number of misidentified labels becomes 500 or less, and when the final threshold value is determined, classification of the label detected by the knot is performed to obtain knot information.

S140단계는 S130단계에서 검출된 옹이의 정보(화소수, 세로 대 가로비, Y축 길이, 원형도 등)에 따라 제재목의 등급을 나타내는 단계로 규정된 하기의 표1 내지 표 3의 등급 기준을 등급 구분 프로그램에 적용하여 제재목의 등급을 자동으로 판별한다. (단, 표 1은 1종 구조재, 표 2는 2종 구조재, 표 3은 3종 구조재를 나타낸다.)Step S140 is a step of indicating the grade of the lumber according to the information (pixel number, aspect ratio, Y-axis length, circularity, etc.) detected in step S130 to the rating criteria of Table 1 to Table 3 below Applied to the grade classification program, the grade of lumber is automatically determined. (However, Table 1 shows one kind of structural member, Table 2 shows two kinds of structural member, and Table 3 shows three kinds of structural member.)

Figure 112008086177214-pat00002
Figure 112008086177214-pat00002

Figure 112008086177214-pat00003
Figure 112008086177214-pat00003

[구체적인 실시 예][Example]

1.이송장치로는 벨트 길이 5.4m, 벨트 폭 60cm의 벨트 켄베이어를 제작하고, 이송속도를 자유로이 조절할 수 있는 인버터를 장착하였다. 조명은 영상의 색이 왜곡되지 않도록 주광색 형광등(18W)을 천장에 2개 설치하여 카메라로부터 입력되는 화상에 균일한 조명이 조사되도록 하였다. 화상 처리용 영역 카메라는 컨베이어 벨트로부터 높이 80cm의 위치에 설치하였으며, 카메라 각도는 벨트면과 직각을 유지하도록 하였다.1. As a conveying device, a belt Kenveyer with a belt length of 5.4m and a belt width of 60cm was manufactured, and an inverter capable of freely adjusting the conveying speed was mounted. In the illumination, two daylight fluorescent lamps (18W) were installed on the ceiling so that the color of the image would not be distorted. The image processing area camera was installed at a height of 80 cm from the conveyor belt, and the camera angle was kept perpendicular to the belt surface.

카메라(Qrio IPCam 300S)는 화각이 58°의 표준 렌즈군이며, 카메라로부터 1m거리의 평면에서 크기 545*405mm의 영역을 640*480화소(pixel : 화상의 최소단위, 흑백영상에서는 256등급의 밝기에 대한 강도값이며 컬러영상은 red, green, blue의 각 채널별 강도값임)로 화상을 생성할 수 있는 네트워크 카메라를 사용하였다. The camera (Qrio IPCam 300S) is a standard lens group with an angle of view of 58 °. The camera has a size of 545 * 405mm in the plane of 1m distance from the camera. The intensity value for and the color image is the intensity value for each channel of red, green, and blue).

2. 영역 카메라를 사용하여 제재목이 이송 중인 제재목에 입력된 화상들을 대상으로 왜곡된 화상을 보정하였다.2. The area camera was used to correct the distorted image for the images input to the lumber being transported.

3. 보정된 화상을 대상으로 부분 화상을 한장의 화상으로 결합하였다(도 6a참조).3. The partial images were combined into one image for the corrected image (see Fig. 6A).

4. 이때, 제재목이 이송방향과 평행하지 않고 기울어져 이송되더라도 이송방향과 평행하도록 하기 위해서 결합된 화상을 회전시켰으며, 결합된 화상에서 제재목과 배경을 분리하기 위해 배경 제거 필터를 이용하여 제재목 화상을 추출하였다(도 6b참조). 4. At this time, the combined image is rotated to be parallel to the conveying direction even when the lumber is inclined rather than parallel to the conveying direction, and the lumber image is removed by using a background removal filter to separate the lumber and the background from the combined image. Was extracted (see FIG. 6B).

5. 추출된 화상을 문턱값 감소법을 적용하여 흑색과 백색으로만 표시되는 이진화상(binary image)으로 변환한 후 옹이검출을 하여(도 6c참조), 검출된 옹이를 대상으로 옹이정보를 추출하였다.5. The extracted image is converted into a binary image that is displayed only in black and white by applying a threshold reduction method, followed by knot detection (see FIG. 6C) to extract knot information from the detected knots. It was.

6.추출된 옹이정보를 이용하여 표 1 내지 표 3의 등급 기준이 적용된 프로그램을 이용하여 제재목의 등급이 판별되었다(도 7a 내지 도 7b 참조). 6. Using the extracted knot information, the grade of the lumber was determined using a program to which the rating criteria of Tables 1 to 3 were applied (see FIGS. 7A to 7B).

도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제재목 등급의 자동화 구분 방법에 의한 제재목 등급을 나타낸 화면으로, 제재목 4면에 대한 화상을 대상으로 각각 등급을 판정한 후 가장 낮은 등급을 대표등급으로 선정하여 최종적인 제재목의 등급을 판별한다.7A to 7B are screens showing lumber grades by an automatic classification method of lumber grades according to an embodiment of the present invention. Determine the grade of the final lumber by selecting.

도 7a를 참조하면 제재목의 송재 시 일정한 움직임으로 이송될 경우 화상 결합 알고리즘을 통해 생성한 화상을 나타내며, 도 7b를 참조하면 제재목의 뒤틀림 상태에서 송재될 경우 제재목이 좌우로 흔들리면서 이송되기 때문에 제재목의 위치가 수시로 변경된 입력화상에서도 화상 결합 알고리즘을 통해 생성한 화상을 나타낸다.Referring to Figure 7a shows the image generated by the image combining algorithm when transferred to a certain movement during the transmission of the lumber, Figure 7b shows the position of the lumber because the lumber is moved to the left and right when sent in the warp state of the lumber Also represents an image generated by the image combining algorithm even in the changed input image from time to time.

당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대처할 수 있다. 또한, 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.Those skilled in the art can change or modify the described embodiments without departing from the scope of the present invention, and such changes or modifications are within the scope of the present invention. In addition, the materials of each component described herein can be readily selected and coped by a variety of materials known to those skilled in the art. In addition, those skilled in the art may omit some of the components described herein without adding to the performance or add the components to improve performance. In addition, those skilled in the art may change the order of the method steps described herein depending on the process environment or equipment. Therefore, the scope of the present invention should be determined by the appended claims and equivalents thereof, not by the embodiments described.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제재목 등급의 자동화 구분 방법을 나타낸 흐름도.1 is a flow chart illustrating an automatic classification method of lumber grade according to an embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컨베이어 벨트의 이동속도에 따른 모션블러의 크기를 나타낸 도면.2a and 2b is a view showing the size of the motion blur according to the moving speed of the conveyor belt according to an embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화상 결합을 위한 특징점 및 화상 거리를 나타낸 도면.3A and 3B illustrate feature points and image distances for image combining according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배경 제거를 위한 각 필터(red, blus, green)를 통과한 마스크 화상(mask image)을 나타낸 도면.4A to 4D are diagrams illustrating mask images passed through respective filters (red, blus, green) for background removal according to an embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 문턱값 판정을 위한 각 채널(red, blus, green)의 이미지를 나타낸 도면.5A to 5D are views illustrating images of respective channels (red, blus, and green) for determining a threshold according to an embodiment of the present invention.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제재목 등급의 자동화 구분 방법을 나타낸 도면.6a to 6c is a view showing an automatic classification method of lumber grade according to an embodiment of the present invention.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제재목 등급의 자동화 구분 방법에 의한 제재목 등급 판정 프로그램을 나타낸 화면.7A to 7B are screens showing a lumber lumber grade determination program by an automated classification method of lumber lumber grades according to an embodiment of the present invention.

Claims (5)

송재속도로 이송중인 제재목의 화상을 실시간으로 캡처하는 단계;Capturing in real time an image of the lumber being conveyed at the feed speed; 상기 실시간으로 캡처된 하나 이상의 화상을 결합하는 단계;Combining one or more images captured in real time; 상기 결합된 화면에서 배경을 제거하여 상기 제재목의 화상만 나타내는 단계;Removing a background from the combined screen to display only the image of the lumber; 상기 제재목의 화상 중 옹이를 검출하는 단계; 및Detecting knots in the image of the lumber; And 제재목의 등급별 품질기준에 의거하여 상기 검출된 옹이의 정보에 따라 제재목의 등급을 판단하는 단계;를 포함하되, Judging the grade of the lumber based on the detected knot information based on the quality criteria for each grade of the lumber. 상기 실시간으로 캡처된 하나 이상의 화상을 결합하는 단계는, Combining the one or more images captured in real time, 상기 캡처된 화상 내의 존재하는 결함을 기준으로 상기 하나 이상의 화상을 결합하되, 소정의 화상결합 알고리즘에 의해, 제재목의 진입 판정, 제재목의 시간당 이동거리 계산, 소정의 특징점 추출, 소정의 예비 대응영역 선정, 소정의 대응점 추출, 화상 결합, 제재목의 통과판정 및 화상결합 종료의 순서로 진행되는 것을 특징으로 하고,Combine the one or more images based on the defects present in the captured image, and determine by the predetermined image combining algorithm the entry of the lumber, the calculation of the distance traveled by the lumber per hour, the extraction of a predetermined feature point, and the selection of a predetermined preliminary corresponding region. Characterized in that it proceeds in the order of extraction of a predetermined corresponding point, image combining, pass judgment of lumber, and end of image combining, 상기 결합된 화면에서 배경을 제거하는 방법은,Method for removing a background from the combined screen, 상기 결합된 화면에 레드, 그린, 및 블루 채널 필터를 적용하고, 상기 채널 필터에 따른 하기의 식의 결과 값이 0인 것을 배경으로 판단하여 제거하는 것을 특징으로 하는 제재목 등급의 자동화 구분 방법.The red, green, and blue channel filters are applied to the combined screen, and the automatic classification method according to the grade of the lumber grade, characterized in that it is determined by the background value of the result of the following equation according to the channel filter is removed. Vr = ((R-G)+(R-G)), if then Vr<0 then Vr=0Vr = ((R-G) + (R-G)), if then Vr <0 then Vr = 0 Vg = ((G-R)+(G-B)), if then Vg<0 then Vg=0Vg = ((G-R) + (G-B)), if then Vg <0 then Vg = 0 Vb = ((B-R)+(B-G)), if then Vb<0 then Vb=0Vb = ((B-R) + (B-G)), if then Vb <0 then Vb = 0 (단, Vr은 레드 채널의 결과값, Vg는 그린 채널의 결과값, Vb는 블루 채널의 결과값, R은 레드 채널의 화소 값, G는 그린 채널의 화소값, B는 블루 채널의 화소값)(Vr is the result of the red channel, Vg is the result of the green channel, Vb is the result of the blue channel, R is the pixel value of the red channel, G is the pixel value of the green channel, and B is the pixel value of the blue channel. ) 제 1항에 있어서, 상기 송재속도는,The method of claim 1, wherein the transmission speed is, 화상의 모션블러 양과 이동속도를 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 제재목 등급의 자동화 구분 방법.Automated classification method of lumber grade, characterized in that determined by the motion blur amount and the moving speed of the image. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 옹이를 검출하는 단계는,The method of claim 1, wherein detecting the ear canal comprises: 문턱값 감소법을 통해 문턱값으로 선정하는 단계;Selecting a threshold through a threshold reduction method; 선정된 문턱값을 통해 이진 화상을 생성하여 결함이 검출된 영역에 라벨링하는 단계; 및Generating a binary image through a predetermined threshold and labeling a region where a defect is detected; And 상기 라벨링된 영역의 화소수, 세로 대 가로비, Y축 길이, 및 원형도의 상기 옹이 정보에 따라 옹이를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제재목 등 급의 자동화 구분 방법.And detecting the knot according to the knot information of the number of pixels, the aspect ratio, the Y-axis length, and the circularity of the labeled region.
KR1020080127438A 2008-12-15 2008-12-15 Automatic grading method of lumber KR101071144B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080127438A KR101071144B1 (en) 2008-12-15 2008-12-15 Automatic grading method of lumber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080127438A KR101071144B1 (en) 2008-12-15 2008-12-15 Automatic grading method of lumber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100068921A KR20100068921A (en) 2010-06-24
KR101071144B1 true KR101071144B1 (en) 2011-10-10

Family

ID=42367106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080127438A KR101071144B1 (en) 2008-12-15 2008-12-15 Automatic grading method of lumber

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101071144B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210042636A (en) 2019-10-10 2021-04-20 대한민국(산림청 국립산림과학원장) Automated grading method of standard structure wood using mobile application

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210042636A (en) 2019-10-10 2021-04-20 대한민국(산림청 국립산림과학원장) Automated grading method of standard structure wood using mobile application
KR102264576B1 (en) 2019-10-10 2021-06-14 대한민국 Automated grading method of standard structure wood using mobile application

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100068921A (en) 2010-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110296997B (en) Method and device for detecting defects of ceramic tiles based on machine vision
CN109454006B (en) Detection and classification method based on device for online detection and classification of chemical fiber spindle tripping defects
JP6630545B2 (en) Positioning method, positioning device, program, and computer-readable recording medium
KR101867256B1 (en) Apparatus for inspecting surface defects of steel sheet and method for inspecting surface defects
CN109916910B (en) Photovoltaic glass edge defect detection system and corresponding method
JP7055223B2 (en) Mask defect inspection method
TWI479428B (en) Method and system for item identification
CA3053219C (en) Real-time, full web image processing method and system for web manufacturing supervision
JP6357617B2 (en) Defect inspection equipment
JP2007132757A (en) Visual examination method and device
US7616803B2 (en) Surface inspection method and apparatus
Samarawickrama et al. Matlab based automated surface defect detection system for ceremic tiles using image processing
CN109461156B (en) Threaded sealing plug assembly detection method based on vision
WO2023168984A1 (en) Area-array camera-based quality inspection method and system for cathode copper
CN111458345A (en) Visual detection mechanism for defects of mask
KR101071144B1 (en) Automatic grading method of lumber
JP2010078485A (en) Method for inspecting printed matter
CN108171691B (en) Detection method of plastic container
CN116062491A (en) Belt transfer station blocking detection device based on laser line and detection method thereof
JPH04238592A (en) Automatic bundled bar steel tally device
JP4016381B2 (en) Surface defect inspection equipment
KR20090121612A (en) Method and apparatus for automatic detecting quality defects for corrugated board
JPH05126761A (en) Empty-bottle separating apparatus
JP4135367B2 (en) Defect detection method
KR102599785B1 (en) AI Vision Fault Detection System and Method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant