WO1999042807A1 - Procede et appareil de test de bris de glace, procede d'imagerie correspondant, et procede de traitement de signaux d'images - Google Patents

Procede et appareil de test de bris de glace, procede d'imagerie correspondant, et procede de traitement de signaux d'images Download PDF

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image signal
imaging
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PCT/JP1999/000698
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Hitoshi Saito
Tetsuo Tajima
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Asahi Glass Company Ltd.
Nippon Control System Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a method, an apparatus, an imaging method for a glass test, and an image signal processing method used for a crush test for quality assurance at the time of manufacturing a glass plate.
  • tempered glass whose surface is given a compressive stress to improve its resistance to tensile stress is used. During the production of this type of glass sheet, crushing tests and the like are performed as quality assurance tests.
  • the crushing test for tempered glass is described in the JIS standard (JIS R 3212-1992), the ECE standard (E6), and the like.
  • JIS R 3212-1992 JIS R 3212-1992
  • E6 ECE standard
  • the test glass was crushed by applying an impact to a predetermined position with a hammer or punch, and the number of pieces, the area of the largest piece, and the longest piece of the coarsest and finest pieces were measured. This is to measure the length of the slab and see if it satisfies the specified value.
  • a blue-burned image the image of a crushed test glass is exposed on photosensitive paper to create a blue-burned image (hereinafter referred to as a blue-burned image).
  • the measurement method was adopted. This is a measurement method in which the setting of the target area and the counting of the number of pieces are all performed manually by the operator based on the blue-burned image. In such a conventional measurement method, much work was required for counting the number of pieces.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to directly take an image of a test glass and automatically count the number of fragments, etc., and perform a crushing test with good workability and high accuracy. It is an object of the present invention to provide a glass plate crushing test method, an apparatus, an imaging method for a glass test, and an image signal processing method used therefor.
  • a sheet-like screen member is provided in close contact with one surface of a plate-like test glass, the test glass is crushed, and an image is taken from the other surface side of the test glass.
  • a glass imaging procedure for directly electronically capturing a projected image of the test glass crushed from the surface on which the screen member is provided by irradiating illumination light; and a grayscale image signal of the test glass obtained by the imaging.
  • a glass plate comprising: a counting process for counting at least the number of crushed test glass fragments in the target area, the area of the largest fragment, and the length of the longest fragment based on Provides a fracture test method.
  • a clear gray-scale image can be obtained by directly photographing the test glass, and the number of debris can be counted automatically based on the gray-scale image signal, resulting in good workability and high accuracy. Re, crush test can be performed.
  • a binarization process of binarizing the grayscale image signal of the test glass by changing a threshold value and a value according to the brightness of a background in the grayscale image is performed.
  • the counting process is performed based on the binarized image signal after the binarization process.
  • an image of a glass shard portion from which the glass break portion in the grayscale image has been removed is used as a threshold distribution image for binarization, and the threshold and the value distribution image are used. Binarization is performed on the grayscale image signal according to the brightness of the background. Further, the present invention provides a glass imaging procedure in which a crushed plate-shaped test glass is directly electronically imaged, and a density image signal of the test glass obtained by imaging is converted into the density image. A binarization processing procedure in which the threshold value is changed according to the brightness of the background and the value is changed, and a binarization processing procedure is performed based on the binarized image signal after the binarization processing. A counting method for counting the number of pieces of test glass, the area of the largest piece, and the length of the longest piece, and a glass plate crushing test method comprising:
  • optimal binarization is performed on this grayscale image signal according to the brightness of the background in the grayscale image obtained by directly photographing the test glass, and the number of fragments is calculated based on the binary image signal. Counting can be performed automatically, and crushing tests with good workability and high accuracy can be performed.
  • a sheet-like screen member is disposed in close contact with one surface of the test glass, and illumination light for imaging is irradiated from the other surface side of the test glass.
  • illumination light for imaging is irradiated from the other surface side of the test glass.
  • a projected image of the test glass is captured from the side where the screen member is disposed.
  • a display procedure for displaying at least a density image of the test glass and a result of the counting process is further provided.
  • the method further includes a storage procedure of storing the density image data of the test glass and the result data of the counting process in a recording medium in a state where the data is associated with at least the data. .
  • a light source for generating illumination light for photographing, which illuminates a crushed plate-like test glass from one surface side, and a state in which the light source is substantially adhered to a surface of the test glass opposite to the light source.
  • An imaging unit provided with a sheet-like screen member arranged in the above, an imaging unit for electronically directly imaging a projection image of the test glass from a surface on which the screen member is arranged, and an imaging unit obtained by the imaging.
  • An image processing unit having counting means for counting the number of broken pieces of the test glass, the area of the largest piece, and the length of the longest piece at least in the target region based on the grayscale image signal of the sample glass.
  • a glass plate crushing test device provided with the above.
  • the image processing unit includes a binarization processing unit that binarizes the grayscale image signal of the test glass by changing a threshold according to the brightness of the background in the grayscale image.
  • the counting means performs the counting based on the binarized image signal after the binarization processing.
  • the binarization processing means sets an image of a glass shard portion obtained by removing a broken portion of the glass in the grayscale image as a threshold distribution image for binarization, Thus, the binarization according to the background brightness with respect to the grayscale image signal is performed.
  • the present invention provides an imaging means for directly electronically imaging a crushed plate-like test glass, and a grayscale image signal of the test glass obtained by imaging, the brightness of the background in the grayscale image
  • a binarization processing means for performing binarization by changing the value according to the threshold value, and a binarization processing means for binarizing the glass at least based on the binarized image signal after the binarization processing, And a counting means for counting the area of the largest piece and the length of the longest piece.
  • optimal binarization is performed on this grayscale image signal according to the brightness of the background in the grayscale image obtained by directly photographing the test glass, and the number of fragments is calculated based on the binary image signal. Counting can be performed automatically, and crushing tests with good workability and high accuracy can be performed.
  • a display means for displaying at least a density image of the test glass and a result of the counting process is further provided.
  • the glass plate crushing test apparatus may further include a storage unit configured to store the density image data of the test glass and the result data of the counting process on a recording medium in a state where the data is associated with at least the data.
  • a step of arranging a sheet-shaped screen member in close contact with one surface of a test glass, and irradiating imaging illumination light from the other surface side of the test glass comprising: a procedure; and a step of electronically directly capturing a projected image of a test glass from a surface on which the screen member is provided.
  • the present invention provides a procedure for inputting a grayscale image signal obtained by imaging a test glass, and a method for determining the grayscale image signal according to the brightness of the background in the grayscale image. And, based on the binarized image signal after the binarization processing, at least the number of crushed test glass fragments in the target area, the area of the largest fragment, and the length of the longest fragment And an image signal processing method for a glass crushing test.
  • a threshold is changed according to the brightness of the background in the grayscale image, a threshold is changed in value, and a broken line is formed by a value image.
  • This binarization procedure can be similarly applied to the above-mentioned glass plate crushing test method, glass plate crushing test apparatus and the like.
  • a binarization process using a threshold image corresponding to the brightness of the background in a grayscale image obtained by directly photographing the test glass, and a minute grayscale distribution in a predetermined range around the pixel of interest By performing the binarization processing and combining the two binarization processing results, more optimal binarization is performed on the grayscale image signal. It is possible to obtain an image signal. As a result, the number of fragments can be counted more accurately, and a more precise crushing test can be performed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a glass plate crushing test apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing details of a configuration example of the imaging unit.
  • Figure 3 is an illustration showing the illumination light beam transmitted through the glass under test:
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an entire image screen displaying a captured grayscale image of the test glass.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a counting process execution screen displaying a grayscale image near the fragment counting target region.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a counting process execution screen displaying an image after binarization and noise removal in the vicinity of the fragment counting target region.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure relating to the debris counting function.
  • FIG. 8 is a characteristic diagram for explaining the details of the binarization processing operation.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the shading distribution of a fine crack line portion.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing a tentacle for detecting a grayscale distribution.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a determination condition for recognizing a broken line portion when performing binarization based on a minute shading distribution.
  • the crush tester is a device that performs a crush test on glass plates crushed in accordance with standards such as JIS R 3212-1992 to count the number of shards at a predetermined position, determine the area of the largest shard, and the length of the longest shard.
  • the crushing test apparatus is composed of an imaging unit 1 that captures an image of a crushed test glass, image data of the test glass obtained by the imaging unit 1 and counting of the number of fragments, the area of the maximum fragment. And an image processing unit 2 for performing calculations such as the length of the longest fragment.
  • the imaging unit 1 includes a light source 4 that irradiates illumination light for imaging toward the test glass 3 and a camera 5 that captures an image of the test glass 3.
  • the camera 5 includes, for example, an image sensor such as a line sensor that photoelectrically converts an optical image into a linear shape. Then, an image is taken by the camera 5 while the test glass 3 is linearly moved in a direction orthogonal to the imaging line of the line sensor (the direction of the arrow in the figure) by a driving means using a motor or the like (not shown), so that an image of the glass surface is obtained. Two-dimensional grayscale images can be obtained.
  • the image processing unit 2 includes an image signal processing device 11 such as a personal computer and a monitor 12 such as a CRT.
  • the image signal processing device 11 receives an image signal output from the camera 5 and converts the image signal into a digital signal. It has a CPU 6, a main memory 8, a video memory 9, and a hard disk 10.
  • the monitor 12 is connected to the image signal processing device 11 and displays a test glass image, a fragment count processing result, and the like.
  • the image capture board 6, CPU 7, main memory 8, video memory 9, and hard disk 10 in the image signal processing device 11 are connected via a bus line 13 to exchange image data and count processing data. It has become so.
  • the image signal processing unit 11 includes a portable medium drive 14 for loading and removing data such as magneto-optical disks, optical disks, large-capacity magnetic disks, and floppy disks to record and reproduce data, and external processing devices and recording devices. And a network interface 15 connected to a display device and the like for exchanging data. Note that an external hard disk drive ⁇ portable medium drive may be connected to the image signal processing device 11 to record image data and the like.
  • FIG. 2 schematically shows details of a configuration example of the imaging unit 1.
  • the test glass 3 is arranged between the light source 4 and the camera 5.
  • a transparent underlay glass 17 serving as a guide member on which the test glass 3 is placed, and a screen 18 made of a sheet of paper or the like for projecting a transmission image of the test glass 3 were provided.
  • the base glass 17, the screen 18, and the test glass 3 are in close contact and stacked.
  • an image of the light emitted from the light source 4 and transmitted through the test glass 3 is projected on the screen 18, and the projected image is formed.
  • the image is taken by the camera 5.
  • a condensing lens 41 such as a Fresnel lens or a convex lens having a concentric groove may be provided between the light source 4 and the test glass 3.
  • the light source 4 is arranged near the focal position of the condenser lens 41.
  • the illumination light from the light source 4 as a point light source can be made substantially parallel, and the glass 3 to be tested can be irradiated at a small incident angle.
  • the condenser lens 41 is not provided, the incident angle of the illumination light becomes large in the periphery of the test glass 3, so that the lines of cracks in the periphery become thicker in the projected image, and small pieces are shaded by the lines of cracks.
  • the test glass 3 In the projected image of (1), the lines of the cracks become sharper, and an image in which the density and the lines of the cracks are more uniform as a whole can be obtained. Further, since the distance between the light source 4 and the test glass 3 can be shortened, the imaging section 1 can be made compact.
  • the light beam 19 emitted from the light source 4 passes through the test glass 3 and enters the screen 18.
  • the light beam 19 scatters or reflects on the surface of the crack 20 and reaches the screen 18.
  • the amount of light reaching by the scattering of the light beam is reduced and a dark shadow portion is formed.
  • the light totally reflected on the crack surface is added to the transmitted light, so that the light amount increases and a bright portion is formed. Therefore, the contrast of the broken line is high, and it is possible to obtain a three-dimensional gray image of the broken glass fragments.
  • the imaging unit 1 is not limited to moving the test glass 3 and taking an image with the fixed light source 4 and the camera 5 as in the present configuration example, but moving the camera 5 with the test glass 3 fixed. The image may be taken while the camera is being operated.
  • the camera 5 is not limited to a camera including a line sensor, and may include a camera having an image sensor such as a CCD that can capture a two-dimensional planar image. It is desirable that the light source 4 has directivity, and one or more incandescent lamps, halogen lamps and the like can be used.
  • the amount of transmitted light varies depending on the thickness and color of the test glass 3. Therefore, the amount of light emitted from the light source 4 required to obtain a projection image having a predetermined brightness differs. Therefore, for example, a photometer is installed at the camera 5 and the light transmittance at the test glass 3 is measured by detecting the light intensity at the imaging unit, and the light is supplied to the light source 4 according to the measured value. It is preferable to adjust the output light amount by changing the power supply voltage to be applied. As a result, the influence on the projected image due to the glass type and plate thickness can be absorbed, and an image with a desired constant brightness can be obtained.
  • the test glass 3 is placed on the underlaying glass 17 on which the screen 18 is overlaid, and a predetermined position of the test glass 3 is crushed by applying an impact with a hammer or the like. Then, the test glass 3 is arranged in the imaging section 1, and an image of the test glass 3 illuminated by the light source 4 is taken by the camera 5 to obtain a crushed gray image signal of the test glass 3. Perform this imaging within 3 minutes at the latest after crushing.
  • the line sensor of the camera 5 for example, an image sensor having 50,000 pixels per line (the size of one pixel is 4 mm) is used, and the test glass 3 is moved linearly. By scanning and capturing an image in a two-dimensional plane, a grayscale image signal of, for example, 4400 ⁇ 640 pixels and 256 gradations can be obtained. This grayscale image signal is transferred to the image processing unit 2 via the connection cable.
  • the image signal processing device 11 converts the grayscale image signal into digital data and performs image signal processing such as binarization processing and counting processing, which will be described later. And other information is output and displayed on the monitor 12. Then, in a state where the data of the taken gray-scale image of the test glass and the data of the fragment count processing result and the like are associated with each other, the data is transferred to the hard disk 10 ⁇ replaceable medium drive 14 and stored on a recording medium, The data is transferred to an external device via the network interface 15 for storage and display.
  • the grayscale image signal transmitted from the camera 5 of the imaging unit 1 is converted into digital grayscale image data by the image capturing board 6 and captured. Then, under the control of the CPU 7, this grayscale image data is stored in the hard disk 10 and the grayscale image data is read into the main memory 8 to perform image signal processing. Data relating to the grayscale image and the processed image at the time of processing execution are converted into video signal data for monitor display under the control of the CPU 7, stored in the video memory 9 and output to the monitor 12 for image display. Is done.
  • the CPU 7 stores images stored in the hard disk 10 or a ROM (not shown) or the like.
  • the signal processing program is read into the main memory 8, and the processing operation is performed according to the image signal processing program.
  • the functions of the image signal processing program include a counting area setting function for displaying a setting screen for setting an area for counting the number of debris (hereinafter, referred to as a debris counting target area), and a debris in the debris counting target area. It has a debris counting function to calculate the number, the area of the largest debris, and the length of the longest debris.
  • the entire image screen 21 shown in FIG. 4 is displayed on the monitor 12, and based on the grayscale image data acquired by the image acquisition board 6.
  • a shaded image of the test glass 3 captured by the imaging unit 1 is displayed. The user specifies the approximate position of the fragment counting target area on the whole image screen 21.
  • a whole display image 22 that shows a reduced outline of the entire test glass 3 and a detailed display cursor 23 that shows an area for detailed display are displayed at the approximate center, and this detailed display cursor is displayed.
  • a detailed display image 24 showing the details of the area where 23 is placed is displayed.
  • the detailed display image 24 may be in a different window from the entire display image 22 or may be arranged in the vicinity of the entire display image 22 and displayed in the same window so that it is always displayed on the front.
  • the detailed display image 24 can be displayed on a reduced scale such as 1Z2 or 1Z4 in addition to the original size display image (300 ⁇ 300 pixels) in this example.
  • the detailed display cursor 23 can be arbitrarily moved on the entire display image 22 by operating the cursor moving section 25 or a mouse (not shown). With the movement of the detail display cursor 23, the detail display image 24 is updated.
  • the counting processing execution screen 27 shown in FIG. 5 is displayed on the monitor 12 and the surrounding area including the position of the detailed display cursor 23 (see FIG. For example, the detail of 160 mm ⁇ 120 mm) is displayed as a counting area gray image 28 (640 ⁇ 480 pixels).
  • the user specifies the detailed position of the fragment counting target area on the counting process execution screen 27.
  • the counting area grayscale image 28 Then, a fragment counting area frame 29 (200 ⁇ 200 pixels) indicating the fragment counting target area (50 mm ⁇ 50 mm) is displayed.
  • the fragment counting area frame 29 can be arbitrarily moved on the counting area gray image 28 by operating a mouse or the like (not shown).
  • the position coordinates of the fragment counting area frame 29 are displayed on the target area coordinate display section 30.
  • a grayscale image or a debris counting area captured to match the actual dimensions when setting the debris counting area What is necessary is just to correct the dimension of a frame suitably.
  • the CPU 7 starts processing related to the debris counting function for this debris counting target area. Is done. At this time, the position information of the fragment counting target area in the entire grayscale image is stored in the main memory 8.
  • the binarization processing and noise removal processing of the grayscale image are executed for the range of the counting area grayscale image 28, and the counting area is displayed on the counting processing execution screen 27 as shown in Fig. 6.
  • the processed image 32 is displayed.
  • a counting process such as counting the number of fragments in the fragment counting target area is executed, and the fragment counting processing result is displayed in the processing result display section 33. It is displayed in.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure relating to the debris counting function.
  • binarization processing binarization of the grayscale image data of the peripheral region including the fragment count target region is performed.
  • bitmap image data of a threshold and a value image which is an image representing a threshold distribution for binarization, is created based on the grayscale image data.
  • step S2 bitmap image data of a threshold and a value image, which is an image representing a threshold distribution for binarization, is created based on the grayscale image data.
  • step S2 the grayscale image data is binarized using the threshold image.
  • Binarization aims to divide each pixel of the grayscale image into two categories.
  • the grayscale image of the crushed test glass hereinafter, referred to as crushed glass
  • a broken line portion hereinafter, referred to as a broken line portion
  • a glass fragment portion hereinafter, a shard.
  • the entire grayscale image may not be properly binarized by one binarization threshold. Focusing on the fact that the area of the shards is much larger than that of the broken line in the gray image of crushed glass, we applied a noise removal filter such as an intermediate value filter to adjust the brightness of the background of the gray image. It is preferable to perform binarization according to the degree. That is, as shown in FIG. 8B, a broken line portion is removed from the gray image data as shown in FIG. The image data itself of the broken part is removed as a set of binarization threshold values corresponding to each pixel of the gray image of crushed glass, and the binary data corresponding to the brightness of the background of the gray image is used. Perform the conversion.
  • the image data of the background portion indicated by the solid line in FIG. 8B is shifted to threshold image data.
  • binarization is performed on the grayscale image data of the solid line using threshold image data of the broken line.
  • FIG. 8 (D) binarized image data as shown in FIG. 8 (D) is obtained.
  • the difference d in brightness between the grayscale image data and the threshold image data is, for example, the difference between the grayscale image data and the value image data in the grayscale image data of 256 gradations. Set so that it is about 1 to 2% smaller.
  • the optimal binarization can be performed by a relatively easy processing procedure so that the crack lines can be completely recognized in the entire gray image of the crushed glass.
  • a threshold can be set, and normal binarization without errors can be performed.
  • a second binarization processing described later is performed, and the binarization accuracy can be further improved by using the two binarization processings in combination.
  • the binarization accuracy can be further improved by using the two binarization processings in combination.
  • the fine crack component 45 in the circled portion in FIG. 9 cannot be detected by binarization, and the number of broken glass fragments may be counted small. If the level of the threshold image is increased too much to address this fine crack line undetection problem, the noise component will increase and the accuracy of binarization will decrease. Therefore, binarization based on minute gray scale distribution is additionally executed, and two binarized images are combined so that better binarized image data can be obtained.
  • the density distribution on the tentacle in eight directions (1) to (8) is examined in a range of several pixels centering on the pixel of interest. If at least one of the eight distributions is in a dark state at the center and bright at both ends as shown in Fig. 11 (when the distribution changes from light to light), It is assumed that the pixel to be broken is a pixel in the broken line portion. In this case, for example, about 1% of gray image data of 256 gray levels, a valley of gray levels due to an increase or decrease of 2 to 3 gray levels is detected and recognized as a broken line portion and binarized.
  • the binarized image data based on the threshold image and the binarized image data based on the minute gradation distribution are added and combined.
  • the combination of the two binarized images is performed by, for example, a logical OR operation, and the pixel portion defined as a broken line in either one of the binary images forms the binarized image data as a broken line portion. .
  • a small crack region is deleted from the binarized image data to remove a noise component.
  • the area of the broken line corresponding to the actual crack is connected in a mesh pattern, so that the area is considerably large as a result of the area recognition.
  • the area of a region other than the broken glass that is mistakenly binarized as a broken line has a smaller area. Therefore, such a region is removed as a noise component.
  • step S3 a broken line portion of the binarized image data is defined as a significant pixel, and in step S4, the connection state of the significant pixel is checked to perform region recognition. Then, the small area region is erased from the region of the broken line portion recognized as the region in step S5.
  • region recognition processing a known method of assigning the same number to adjacent (connected) significant pixels, which is called “labeling”, is used, and a region where the same number is consecutive is used. Recognize as one area.
  • step S6 a fragment portion of the binarized image data is regarded as a significant pixel, and in step S7, the connected state of the significant pixel is checked to perform region recognition. Then, by counting the number of closed regions for the region of the broken portion recognized in step S8, the number of broken glass fragments is obtained. Shards in the shard counting area frame are counted as 1Z2. In step S9, the area of each area of the fragment is counted, and the largest fragment is detected.
  • step S10 the shape characteristic value of each area of the fragment portion is calculated, and the longest fragment is detected.
  • each fragment of the fragment portion detected by the region recognition is approximated by an ellipse, and the one having the longest major axis of the ellipse is determined to be the longest fragment.
  • the processing result display section 33 displays the number of fragments (the number of areas) in the fragment counting target area, the area of the largest fragment (the maximum area), and the length of the longest fragment ( Displays the maximum length).
  • the original grayscale image data of the crushed glass taken together with the position data of the fragment count target area in the grayscale image, the numerical data of the fragment count processing result, etc. are linked to a recording medium such as a hard disk 10 as test result data. Transfer to and record. That is, instead of the conventional blue-burned image, the grayscale image and the corresponding test result are stored as digital data on a recording medium.
  • the crushing test method and the crushing test apparatus of the present embodiment described above when the crushed test glass is imaged, it is possible to directly and directly image the broken lines without leaking by the electronic imaging means, It is possible to obtain a shaded image which is almost the same as a conventional blue-printed image, and in some cases better than a conventional blue-printed image.
  • the number of broken pieces can be accurately counted based on the captured grayscale image, and a crushing test that satisfies the requirements for certification of the manufactured glass plate can be realized.
  • test results including the grayscale images are recorded as digital data, there is no need to save time and space for storing a blue print image on a paper medium, and the cost for storing the test results can be reduced.
  • desired test results can be easily retrieved and read out at a later date.
  • an image of a test glass can be directly taken and the number of broken pieces can be counted automatically, and a crushing test with good workability and high accuracy can be performed. It becomes possible.

Description

明 細 書
ガラス板破砕試験方法、 装置、 ガラス試験用撮像方法及びそれに用いる画像信号 処理方法
技術分野
本発明は、 ガラス板の製造時に品質保証のために行う破砕試験の方法、 装置、 ガラス試験用の撮像方法及びそれに用いる画像信号処理方法に関する。
背景技術
主に自動車等の窓には、 表面に圧縮応力を与えて引張応力に対する耐性を向上 させた強化ガラスが用いられている。 この種のガラス板の製造時には、 品質保証 試験として破砕試験等が行われている。
強化ガラスの破砕試験は、 J I S規格 （JIS R 3212-1992) や E C E規格 （E 6 ) 等に記載されている。 この破砕試験は、 供試ガラスの所定位置にハンマまた はポンチを用いて衝撃を加えて破砕し、 破片の大きさが最も粗い部分及び最も細 かい部分における破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さを計測して規定値を 満たすか否かをみるものである。
従来では、 破片数の計数などを行う場合、 破砕した供試ガラスの像を感光紙に 露光して青焼きによる画像 （以下、 青焼き画像と称する） を作成し、 この青焼き 画像を利用した計測方法が採られていた。 青焼き画像を基に、 対象領域の設定及 び破片数の計数等を全て作業者の手で行うような計測方法である。 このような従 来の計測方法では、 破片数の計数作業などに多くの手間がかかっていた。
破砕試験の作業性を向上させる手段の一例として、 "Automated counting sys tern for the ECE fragmentation test" Ford Motor Co. (GLASS PROCESS ING DAYS, 13-15 Sept. '97) には、 青焼き画像における破片数の計数等をコン ピュータにより自動的に行う技術が開示されている。 この自動計数技術によれば 、 作業者が破片数を手で数える必要がなく、 計数作業に関する工数を削減できる 前述したように、 従来の破砕試験の計測方法では、 作業者の手で破片数の計測 等を行っていたため、 破砕試験の計数作業に多くの工数や人件費がかかるという 問題点があった。 一方、 上述した自動計数技術では、 人手による計数作業に比べて作業工数を削 減することが可能である。 し力、し、 従来の計測方法の場合と同様に青焼き画像を 用いて計測を行うようになっているため、 青焼き画像を作成する手順とその青焼 き画像を撮影する手順とが必要となる。
本発明は、 上記事情に鑑みてなされたもので、 供試ガラスの画像を直接撮影し て破片数の計数等を自動処理で行うことができ、 作業性が良好で精度の高い破砕 試験を行うことが可能なガラス板破砕試験方法、 装置、 ガラス試験用撮像方法及 びそれに用いる画像信号処理方法を提供することを目的としている。
発明の開示
本発明は、 板状の供試ガラスの一方の面にほぼ密着させてシート状のスクリー ン部材を配設するとともに供試ガラスを破砕し、 前記供試ガラスの他方の面側か ら撮像用照明光を照射して前記スクリーン部材の配設面側から破砕した供試ガラ スの投影像を電子的に直接撮像するガラス撮像手順と、 前記撮像して得られた供 試ガラスの濃淡画像信号を基に、 少なくとも対象領域における破砕した供試ガラ スの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さを計数する計数処理を行う画像処 理手順と、 を有することを特徴とするガラス板破碎試験方法を提供する。
上記方法により、 供試ガラスを直接撮影して明瞭な濃淡画像が得られ、 この濃 淡画像信号を基に破片数の計数等を自動処理で行うことができ、 作業性が良好で 精度の高レ、破砕試験を実行可能となる。
好ましくは、 前記画像処理手順において、 前記供試ガラスの濃淡画像信号を、 この濃淡画像における背景の明るさに応じてしきレ、値を変化させて 2値化する 2 値化処理を行い、 この 2値化処理後の 2値化画像信号を基に前記計数処理を行う ようにする。
さらに好ましくは、 前記 2値化処理において、 前記濃淡画像におけるガラスの 割れの部分を除去したガラス破片部分の画像を 2値化用しきい値分布画像とし、 このしきレ、値分布画像によつて前記濃淡画像信号に対する背景の明るさに応じた 2値化を行うようにする。 . また、 本発明は、 破砕した板状の供試ガラスを電子的に直接撮像するガラス撮 像手順と、 前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を、 この濃淡画像に おける背景の明るさに応じてしきレ、値を変化させて 2値化する 2値化処理手順と 、 前記 2値化処理後の 2値化画像信号を基に、 少なくとも対象領域における破砕 した供試ガラスの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さを計数する計数処理 手順と、 を有することを特徴とするガラス板破砕試験方法を提供する。
上記方法により、 供試ガラスを直接撮影して得た濃淡画像における背景の明る さに応じてこの濃淡画像信号に対し最適な 2値化が行われ、 2値化画像信号を基 に破片数の計数等を自動処理で行うことができ、 作業性が良好で精度の高い破砕 試験が実行可能となる。
好ましくは、 前記ガラス撮像手順において、 前記供試ガラスの一方の面にほぼ 密着させてシート状のスクリーン部材を配設し、 この供試ガラスの他方の面側か ら撮像用照明光を照射して前記スクリ一ン部材の配設面側から供試ガラスの投影 像を撮像するようにする。 '
より好ましくは、 前記のガラス板破砕試験方法において、 少なくとも前記供試 ガラスの濃淡画像及び前記計数処理の結果を表示する表示手順をさらに有するよ うにする。
また、 前記のガラス板破砕試験方法において、 少なくとも前記供試ガラスの濃 淡画像データと前記計数処理の結果データとを関連付けた状態で記録媒体に保存 する保存手順をさらに有するようにすることは好ましい。
さらに本発明は、 破砕した板状の供試ガラスを一方の面側から照明する撮影用 照明光を発生する光源と、 前記供試ガラスの前記光源とは反対側の面にほぼ密着 させた状態で配置したシート状のスクリーン部材と、 前記スクリーン部材の配設 面側から前記供試ガラスの投影像を電子的に直接撮像する撮像手段とを設けた撮 像部と、 前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を基に、 少なくとも対 象領域における破砕した供試ガラスの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さ を計数する計数処理手段を有する画像処理部と、 を備えたことを特徴とするガラ ス板破砕試験装置を提供する。
上記構成により、 供試ガラスを直接撮影して明瞭な濃淡画像が得られ、 この濃 淡画像信号を基に破片数の計数等を自動処理で行うことができ、 作業性が良好で 精度の高レ、破碎試験が実行可能となる。 好ましくは、 前記画像処理部において、 前記供試ガラスの濃淡画像信号を、 こ の濃淡画像における背景の明るさに応じてしきい値を変化させて 2値化する 2値 化処理手段を有し、 前記計数処理手段はこの 2値化処理後の 2値化画像信号を基 に前記計数を行うようにする。
さらに好ましくは、 前記 2値化処理手段は、 前記濃淡画像におけるガラスの割 れの部分を除去したガラス破片部分の画像を 2値化用しきい値分布画像とし、 こ のしきレ、値分布画像によつて前記濃淡画像信号に対する背景の明るさに応じた 2 値化を行うようにする。
また、 本発明は、 破砕した板状の供試ガラスを電子的に直接撮像する撮像手段 と、 前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を、 この濃淡画像における 背景の明るさに応じてしきレ、値を変化させて 2値化する 2値化処理手段と、 前記 2値化処理後の 2値化画像信号を基に、 少なくとも対象領域における破砕した供 試ガラスの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さを計数する計数処理手段と 、 を備えたことを特徴とするガラス板破砕試験装置を提供する。
上記構成により、 供試ガラスを直接撮影して得た濃淡画像における背景の明る さに応じてこの濃淡画像信号に対し最適な 2値化が行われ、 2値化画像信号を基 に破片数の計数等を自動処理で行うことができ、 作業性が良好で精度の高い破砕 試験が実行可能となる。
より好ましくは、 前記のガラス板破砕試験装置において、 少なくとも前記供試 ガラスの濃淡画像及び前記計数処理の結果を表示する表示手段をさらに備えるよ うにする。
また、 前記のガラス板破砕試験装置において、 少なくとも前記供試ガラスの濃 淡画像データと前記計数処理の結果データとを関連付けた状態で記録媒体に保存 する保存手段をさらに備えるようにする。
さらに、 本発明は、 供試ガラスの一方の面にほぼ密着させてシート状のスクリ 一ン部材を配設する手順と、 前記供試ガラスの他方の面側から撮像用照明光を照 射する手順と、 前記スクリ一ン部材の配設面側から供試ガラスの投影像を電子的 に直接撮像する手順とを有することを特徴とするガラス試験用撮像方法を提供す る。 δ さらにまた、 本発明は、 供試ガラスを撮像して得られた濃淡画像信号を入力す る手順と、 前記濃淡画像信号を、 この濃淡画像における背景の明るさに応じてし きレ、値を変化させて 2値化する手順と、 前記 2値化処理後の 2値化画像信号を基 に、 少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、 最大破片の面積 、 最長破片の長さを計数する手順とを有することを特徴とするガラス破砕試験用 画像信号処理方法を提供する。
前記のガラス破砕試験用画像信号処理方法は、 2値化する手順において、 前記 濃淡画像における背景の明るさに応じてしきレ、値を変化させたしきレ、値ィメージ によつて割れの線の部分と破片部分とに 2値化する第一の 2値化手順と、 前記濃 淡画像の注目画素を中心とした所定範囲において複数方向の濃淡分布を調べて少 なくとも一方向で中央部分が暗くその両端部分が明るレ、場合にこの注目画素を割 れの線の部分として 2値化する第二の 2値化手順と、 前記第一の 2値化手順によ る 2値化画像信号と前記第二の 2値化手順による 2値化画像信号とを合成する 2 値化画像合成手順とを有することが好ましい。 この 2値化手順は、 前記のガラス 板破碎試験方法、 ガラス板破砕試験装置などにも同様に適用可能である。
上記手順により、 供試ガラスを直接撮影して得た濃淡画像における背景の明る さに応じたしきい値イメージによる 2値化処理と、 注目画素を中心とした所定範 囲における微小な濃淡分布による 2値化処理とを行い、 二つの 2値化処理結果を 合成することによって、 濃淡画像信号に対しより最適な 2値化が行われ、 割れ線 部分の検出漏れのなレ、良好な 2値化画像信号を得ることが可能となる。 これによ つて、 破片数の計数等をより正確に行うことができ、 さらに精度の高い破砕試験 を実行可能となる。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の一実施形態に係るガラス板の破砕試験装置の構成例を示すブ 口ック図である。
図 2は、 撮像部の構成例の詳細を模式的に示した説明図である。
図 3は、 供試ガラスを透過する照明光の光線を示す説明図である：
図 4は、 撮影した供試ガラスの濃淡画像を表示した全体画像画面を示す説明図 である。 図 5は、 破片計数対象領域近傍の濃淡画像を表示した計数処理実行画面を示す 説明図である。
図 6は、 破片計数対象領域近傍の 2値化及びノィズ除去後の画像を表示した計 数処理実行画面を示す説明図である。
図 7は、 破片計数機能に関する処理手順を示したフローチヤ一トである。 図 8は、 2値化処理動作の詳細を説明するための特性図である。
図 9は、 微細な割れ線部分の濃淡分布を説明するための説明図である。
図 1 0は、 濃淡分布検出用の触手を示す説明図である。
図 1 1は、 微小な濃淡分布による 2値化を行う際に割れ線部分として認識する 判定条件を示す説明図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
まず、 図 1に基づいて本発明の一実施形態に係るガラス板の破砕試験装置の構 成を説明する。 破碎試験装置は、 JIS R 3212-1992 等の規格に従って破砕した ガラス板について、 所定位置の破片数の計数、 最大破片の面積、 最長破片の長さ などを求める破碎試験を行う装置である。 この破砕試験装置は、 破砕した供試ガ ラスの画像を撮像する撮像部 1と、 この撮像部 1で得られた供試ガラスの画像デ ータを入力し破片数の計数、 最大破片の面積、 最長破片の長さなどの演算を行う 画像処理部 2とを有して構成される。
撮像部 1は、 撮像用の照明光を供試ガラス 3に向かって照射する光源 4と、 供 試ガラス 3の像を撮像するカメラ 5とを有して構成される。 カメラ 5は、 例えば ライン状に光学像を光電変換するラインセンサ等の撮像素子を有して構成されて いる。 そして、 図示しないモータ等を用いた駆動手段によって供試ガラス 3をラ インセンサの撮像線と直交する方向 （図中矢印方向） に直線的に移動させながら カメラ 5で撮像することによって、 ガラス面の 2次元の濃淡画像を得ることがで きる。
画像処理部 2は、 パーソナルコンピュータ等による画像信号処理装置 1 1と、 C R T等のモニタ 1 2とを有して構成されている。 画像信号処理装置 1 1は、 力 メラ 5から出力される画像信号を入力しデジタル信号に変換する画像取り込みボ ード 6を搭载すると共に、 C P U 7、 主メモリ 8、 ビデオメモリ 9、 ハードディ スク 1 0を有する。 モニタ 1 2は、 画像信号処理装置 1 1に接続され供試ガラス 画像や破片計数処理結果等を表示するものである。
画像信号処理装置 1 1内の画像取り込みボード 6 、 C P U 7、 主メモリ 8、 ビ デォメモリ 9 、 ハードディスク 1 0は、 バスライン 1 3を介して接続され、 画像 データや計数処理データなどのやり取りがなされるようになつている。 画像信号 処理装置 1 1には、 光磁気ディスク、 光ディスク、 大容量磁気ディスク、 フロッ ピーディスク等のリムーバブルメディアを装填しデータ記録再生を行う可搬媒体 ドライブ 1 4と、 外部の処理装置や記録装置、 表示装置等と接続されデータのや り取りを行うネットワークインタフェース 1 5とが設けられている。 なお、 画像 信号処理装置 1 1に外付けのハードディスク ドライブゃ可搬媒体ドライブを接続 して画像データ等を記録してもよい。
図 2は撮像部 1の構成例の詳細を模式的に示したものである。 撮像部 1におい て、 光源 4とカメラ 5との間に供試ガラス 3を配置する。 この際、 供試ガラス 3 を載置するガイ ド部材となる透明の下敷きガラス 1 7と、 供試ガラス 3の透過像 を投影する紙などのシートからなるスクリーン 1 8とを設け、 図 2のようにカメ ラ 5側から見て下敷きガラス 1 7、 スクリーン 1 8、 供試ガラス 3の順に密着さ せて重ねる。 このように供試ガラス 3にスクリーン 1 8を密着させた状態で撮影 を行うと、 光源 4から出射され供試ガラス 3を透過した光の像がスクリーン 1 8 上に投影され、 この投影像がカメラ 5で撮像される。
さらに、 光源 4と供試ガラス 3との間に、 同心円状に溝が形成されたフレネル レンズや凸レンズ等の集光レンズ 4 1を配設してもよい。 例えば、 集光レンズ 4 1の焦点位置の近傍に光源 4が位置するように配置する。 このような集光機能を 有する光学要素を追加することにより、 点光源的な光源 4からの照明光を略平行 光にし、 供試ガラス 3に対し小さい入射角で照射できる。 集光レンズ 4 1を設け ない場合は、 供試ガラス 3の周辺部において照明光の入射角が大きくなるため、 投影像において周辺部の割れの線が太くなり、 小さな破片が割れの線の陰の中に 埋もれて見えなくなることがある。 この現象は、 特に供試ガラス 3が厚い場合に 顕著である。 上記のように集光レンズ 4 1を設けることによって、 供試ガラス 3 の投影像において割れの線がよりシャープになり、 また全体的に濃淡や割れの線 がより均一な画像を得ることができる。 さらに、 光源 4と供試ガラス 3との距離 を短くできるため、 撮像部 1を小型に構成できる。
破砕した供試ガラス 3を撮像する場合、 図 3に示すように、 光源 4から出射さ れた光線 1 9は、 供試ガラス 3を透過してスクリーン 1 8に入射する。 割れ 2 Q の部分においては、 光線 1 9が割れ 2 0の面で散乱したり反射してスクリーン 1 8に到達する。 このため、 スクリーン 1 8において割れの直下の部分では、 光線 の散乱により到達する光量が減少して暗い影の部分となる。 一方、 スクリーン 1 8において割れの近傍では、 割れの面で全反射する光線が透過光線に加わるので 光量が増加して明るい部分が形成される。 従って、 割れの線のコントラストが高 く、 破碎した供試ガラスの破片の立体感のある濃淡画像を得ることができる。 この撮像方法によれば、 供試ガラス 3の割れのない破片部分が明るい面として 撮像されると共に、 割れ線の部分の影がスクリーン 1 8上に投影されて暗い線と して撮像される。 そのため、 肉眼でも確認しづらレ、、 破砕の衝撃点に対して円周 方向に現れるガラス表面にほぼ垂直な割れについても、 漏れなく撮像できる。 なお、 撮像部 1は、 本構成例のように供試ガラス 3を移動させて固定の光源 4 及びカメラ 5で撮像するものに限らず、 供試ガラス 3を固定してカメラ 5側を移 動させて撮像するものであってもよい。 カメラ 5については、 ラインセンサから なるものに限らず、 2次元面状の画像を撮像可能な C C D等の撮像素子を有して なるもの等を用いてもよい。 光源 4としては方向性を有するものが望ましく、 単 数または複数の白熱灯、 ハロゲンランプ等を用いることができる。
ところで、 供試ガラス 3の厚さや色等によって、 透過する光量は異なる。 その ため、 所定の明度の投影像を得るのに必要な光源 4の出射光量が異なる。 そこで 、 例えばカメラ 5の部分に光度計を設置して、 撮像部での光度を検出することに よつて供試ガラス 3における光の透過率を測定し、 この測定値に応じて光源 4に 供給する電源電圧を変化させて出射光量を調整することは好ましい。 これにより 、 ガラス品種や板厚による投影像への影響を吸収し、 所望の一定明度の画像を得 ることができる。 この場合、 供試ガラス 3と光源 4の距離を変えずに適切な光量 を確保でき、 照明光量の管理、 調整が可能である。 次に、 本実施形態の破砕試験装置による破碎試験の手順及び装置動作について 説明する。 ここでは例えば自動車の窓等に用いられる板厚 3 . 5 mmの強化ガラ スを試験対象とする場合を示す。
初めに、 スクリーン 1 8を重ねた下敷きガラス 1 7の上に供試ガラス 3を載置 し、 供試ガラス 3の所定の位置にハンマ等で衝撃を加えて破砕する。 そして、 撮 像部 1に供試ガラス 3を配置し、 光源 4で照明された供試ガラス 3の像をカメラ 5により撮像して破砕した供試ガラス 3の濃淡画像信号を得る。 この撮像は破砕 後遅くとも 3分以内に行う。 ここで、 カメラ 5のラインセンサとしては、 例えば 1ライン当たり 5 0 0 0画素 （ 1画素の大きさが 1 / 4 mm) の撮像素子を用い 、 供試ガラス 3を直線的に移動させながら 2次元面状に走査して撮像することに より、 例えば 4 4 0 0 X 6 4 0 0画素、 2 5 6階調の濃淡画像信号が得られる。 この濃淡画像信号は接続ケーブルを介して画像処理部 2へ転送される。
次に、 画像処理部 2において、 画像信号処理装置 1 1により濃淡画像信号をデ ジタルデータに変換して後述する 2値化処理や計数処理などの画像信号処理を行 レ、、 破片計数処理結果などの情報をモニタ 1 2に出力して表示する。 そして、 撮 像した供試ガラスの濃淡画像のデータと破片計数処理結果等のデータとを関連付 けした状態でハードディスク 1 0ゃ可換媒体ドライブ 1 4に転送して記録媒体に 保存したり、 ネットワークインタフェース 1 5を介して外部装置に転送して保存 、 表示等を行う。
このとき、 画像信号処理装置 1 1では、 撮像部 1のカメラ 5から送られてきた 濃淡画像信号が画像取り込みボード 6によりデジタルの濃淡画像データに変換さ れて取り込まれる。 そして、 C P U 7の制御によりこの濃淡画像データがハード ディスク 1 0にー且格納されると共に、 濃淡画像データが主メモリ 8に読み込ま れて画像信号処理が行われる。 処理実行時の濃淡画像、 処理画像などに関するデ ータは、 C P U 7の制御によりモニタ表示用のビデオ信号データに変換されてビ デォメモリ 9にー且格納され、 モニタ 1 2に出力されて画像表示される。
図 4〜図 8に基づいて画像信号処理装置 1 1で実行する画像信号処理について 説明する。
C P U 7は、 ハードディスク 1 0または図示しない R O M等に記憶された画像 信号処理プログラムを主メモリ 8に読み込み、 この画像信号処理プログラムに従 つて処理動作を行う。 画像信号処理プログラムの機能としては、 破片数の計数等 を行う領域 （以下、 破片計数対象領域と称する） を設定するための設定画面表示 等を行う計数領域設定機能と、 破片計数対象領域における破片数の計数、 最大破 片の面積、 最長破片の長さなどを算出する破片計数機能とを有している。
初めに、 計数領域設定機能の第 1段階 （概略位置指定） として、 図 4に示す全 体画像画面 2 1をモニタ 1 2上に表示し、 画像取り込みボード 6により取り込ん だ濃淡画像データを基に撮像部 1で撮像された供試ガラス 3の濃淡画像を表示す る。 ユーザはこの全体画像画面 2 1により破片計数対象領域の概略位置指定を行 ラ。
全体画像画面 2 1において、 ほぼ中央に供試ガラス 3全体の概略を縮小して示 した全体表示画像 2 2と詳細表示を行う領域を示す詳細表示カーソル 2 3とを表 示し、 この詳細表示カーソル 2 3が置かれた領域の詳細を示す詳細表示画像 2 4 を表示する。 詳細表示画像 2 4は、 全体表示画像 2 2と別のウィンドウとするか 全体表示画像 2 2の近傍に並べて同一ウィンドウ内に表示し、 常に前面に表示さ れるようにする。 なお、 詳細表示画像 2 4はこの例では原寸表示画像 （ 3 0 0 X 3 0 0画素） としている力 原寸の他、 1 Z 2， 1 Z 4等の縮尺で表示すること もできる。 詳細表示カーソル 2 3は、 カーソル移動部 2 5あるいは図示しないマ ウス等の操作によって全体表示画像 2 2上を任意に移動させることができる。 こ の詳細表示カーソル 2 3の移動に伴って、 詳細表示画像 2 4が更新される。
ユーザが全体表示画像 2 2を見ながら詳細表示カーソル 2 3で破片数の計数等 を行う概略位置を指定すると、 その領域の詳細が詳細表示画像 2 4に表示される 。 なお、 既に破片計数対象領域が設定されているときは、 その領域を全体表示画 像 2 2上に破片計数マーク 2 6として表示する。
次に、 計数領域設定機能の第 2段階 （詳細位置指定） として、 図 5に示す計数 処理実行画面 2 7をモニタ 1 2上に表示し、 詳細表示カーソル 2 3の位置を含む 周辺の領域 （例えば 1 6 0 mm X 1 2 0 mm) の詳細を計数領域濃淡画像 2 8 ( 6 4 0 X 4 8 0画素） として表示する。 ユーザは、 この計数処理実行画面 2 7に より破片計数対象領域の詳細位置指定を行う。 また、 計数領域濃淡画像 2 8にお いて、 破片計数対象領域 （5 0 mm X 5 0 mm) を示す破片計数領域枠 2 9 ( 2 0 0 X 2 0 0画素） を表示する。 破片計数領域枠 2 9は、 図示しないマウス等の 操作によって計数領域濃淡画像 2 8上を任意に移動させることができる。 このと き、 破片計数領域枠 2 9の位置座標が対象領域座標表示部 3 0に表示される。 な お、 供試ガラス 3として曲面状のガラス板を撮像して破片数の計数等を行う場合 は、 破片計数対象領域の設定時に実際の寸法と合うように撮像した濃淡画像また は破片計数領域枠の寸法を適宜補正すればよい。
ユーザが破片計数領域枠 2 9の位置調整を行って破片計数対象領域の詳細位置 を指定し、 画像処理ボタン 3 1を押すと、 この破片計数対象領域について C P U 7により破片計数機能に関する処理が開始される。 このとき、 濃淡画像全体にお ける破片計数対象領域の位置情報を主メモリ 8に記憶しておく。
破片計数機能の第 1段階では、 濃淡画像の 2値化処理及びノィズ除去処理が計 数領域濃淡画像 2 8の範囲について実行され、 図 6に示すように計数処理実行画 面 2 7に計数領域処理画像 3 2が表示される。 ここでユーザが計数ボタン 3 3を 押すと、 破片計数機能の第 2段階として、 破片計数対象領域における破片数の計 数等の計数処理が実行され、 破片計数処理結果が処理結果表示部 3 3に表示され る。
図 7は、 破片計数機能に関する処理手順を示したフローチャートである。 まず 2値化処理として、 破片計数対象領域を含む周辺領域の濃淡画像データの 2値化 を行う。 この際、 ステップ S 1で、 濃淡画像データに基づいて 2値化用のしきい 値分布を表す画像であるしきレ、値ィメ一ジのビットマツプ画像データを作成する 。 その後、 ステップ S 2で、 このしきい値イメージによって濃淡画像データを 2 値化する。
ここで、 図 8に基づいて本実施形態における 2値化処理動作の詳細を説明する 。 2値化は濃淡画像の各画素を二つのカテゴリーに分けることを目的とするもの である。 破砕試験の画像処理においては、 破砕した供試ガラス （以下、 破砕ガラ スと称する） の濃淡画像を割れの線の部分 （以下、 割れ線部分と称する） とガラ ス破片の部分 （以下、 破片部分と称する） とに分けるために、 2値化処理を行う 2値化において二つのカテゴリ一に分ける対象の濃淡が極端に違う場合、 2値 化しきい値は全対象領域に対して一つの値でも問題は生じない。 しかし、 破砕ガ ラスの濃淡画像では、 図 8 (A) に示すように、 割れ線部分の濃淡は場所によつ て著しく異なる。 また、 広い面積を対象とするので、 ガラス板全面を均一に照明 することが困難であり、 破片部分 （すなわち背景部分） の濃淡も場所によって大 きく異なる場合が多い。 このような理由のために、 破砕試験では一つの 2値化し きい値によつて濃淡画像全体を正常に 2値化することができない場合がある。 そこで、 破砕ガラスの濃淡画像は破片部分の面積が割れ線部分に対して圧倒的 に大きいという点に着目して、 中間値フィルタのようなノイズ除去フィルタを応 用して濃淡画像の背景の明るさに応じた 2値化を行うことが好ましレ、。 すなわち 、 図 8 (A) に示すような濃淡画像データから図 8 ( B ) に示すように割れ線部 分を除去して、 破片部分が滑らかにつながるように補間する。 この割れ線部分を 除レ、た破片部分の画像データそのものを、 破砕ガラスの濃淡画像の各画素に対応 した 2値化しきい値の集まりとして用い、 濃淡画像の背景の明るさに応じた 2値 化を行う。
具体的には、 図 8 ( B ) の実線で示す背景部分の画像データをシフ トさせてし きい値イメージデータとする。 そして、 図 8 ( C ) に示すように、 実線の濃淡画 像データに対して破線のしきい値ィメージデータによって 2値化を行う。 これに より、 図 8 ( D ) に示すような 2値化画像データが得られる。 2値化の際に、 濃 淡画像データとしきい値イメージデータとの明度の差 dは、 例えば 2 5 6階調の 濃淡画像データにおいて濃淡画像データに対してしきレ、値ィメ一ジデータが約 1 〜 2 %程度小さくなるように設定する。
このような 2値化処理方法を用レ、ることにより、 比較的容易な処理手順によつ て、 破砕ガラスの濃淡画像全体について割れの線を漏れなく認識できるように最 適な 2値化しきい値を設定でき、 誤りのない正常な 2値化を行うことが可能とな る。
さらに、 上記 2値化処理に加えて後述する第二の 2値化処理を行い、 二つの 2 値化処理を併用することで 2値化の精度をより向上させることも可能である。 衝 撃点に対して略同心円状に生じる微細な割れの線については、 上述したしきい値 イメージによる 2値化によっても検出できない場合がある。 例えば、 図 9におい て丸で囲んだ部分の微細な割れの成分 4 5については、 2値化によって検出でき ず破砕ガラスの破片数を少なく計数してしまうおそれがある。 この微細割れ線未 検出問題に対処するためにしきい値ィメージのレベルを上げすぎると、 ノィズ成 分が増大して 2値化の精度が逆に低下してしまう。 そこで、 微小な濃淡分布によ る 2値化を追加実行し、 二つの 2値化画像を合成してより良好な 2値化画像デー タを得られるようにする。
この場合、 まず図 1 0に示すように、 注目する画素を中心として数画素の範囲 で、 （1 ) 〜 （8 ) の 8方向の触手上の濃淡分布を調べる。 そして、 8方向の濃淡 分布のうち一つでも図 1 1に示すように中央部分が暗く両端部分が明るい状態 （ 濃淡分布が明ー喑一明と変化した状態） になっている場合、 その注目する画素が 割れ線部分の画素であるとする。 ここでは、 例えば 2 5 6階調の濃淡画像データ において約 1 %程度、 2〜 3階調の増減による濃淡の谷を検出して割れ線部分と 認識して 2値化する。 その後、 上記のしきい値イメージによる 2値化画像データ と微小な濃淡分布による 2値化画像データとを足し合わせて合成する。 二つの 2 値化画像の合成は、 例えば論理和演算によって行い、 どちらか一方の 2値化画像 において割れ線部分とされている画素の部分は割れ線部分として 2値化画像デー タを形成する。 このように二つの 2値化処理を組み合わせることによって、 より 精度の高い良好な 2値化処理を行うことが可能となる。
図 7に戻り、 前述した 2値化処理の後に、 ノイズ除去処理として、 2値化画像 データの中から小さな割れ線部分の領域を消去してノィズ成分の除去を行う。 破 砕ガラスの 2値化画像において、 実際の割れに対応する割れ線部分の領域は網目 状に一つながりになっているので、 領域認識した結果としては面積はかなり大き なものになる。 これに比べて、 破砕ガラスの割れ以外の部分で誤って割れ線部分 として 2値化されてしまった領域は、 面積は小さいものになる。 従って、 このよ うな領域はノィズ成分として除去する。
この際、 まずステップ S 3で 2値化画像データの割れ線部分を有意画素とし、 ステップ S 4でこの有意画素の連結状態を調べて領域認識を行う。 そして、 ステ ップ S 5で領域認識した割れ線部分の領域の中から小面積領域を消去する。 ここで、 領域認識処理としては、 「ラベル付け」 と呼ばれる、 隣り合う （連結し た） 有意画素に対しては同じ付番を行う公知の手法を使用し、 同一の付番が連続 した領域を一つの領域として認識する。
次に、 計数処理として、 ノイズ除去後の 2値化画像データを基に、 破片計数対 象領域における破片数の計数と最大破片の面積及び最長破片の長さの検出を行う 。 この際、 まずステップ S 6で 2値化画像データの破片部分を有意画素とし、 ス テツプ S 7でこの有意画素の連結状態を調べて領域認識を行う。 そして、 ステツ プ S 8で領域認識した破片部分の領域について閉領域数を計数することにより、 破碎ガラスの破片数を取得する。 なお、 破片計数領域枠にかかっている破片につ いては 1 Z 2個として計数する。 また、 ステップ S 9で破片部分の各領域の面積 を計数し、 最大破片を検出する。 さらに、 ステップ S 1 0で破片部分の各領域の 形状特性値を算出し、 最長破片を検出する。 前記最長破片の検出の際には、 領域 認識によって検出された破片部分の各破片を楕円近似し、 楕円の長軸長が最も大 きなものを最長破片とする。
上述した破片計数機能に関する処理が終了したら、 処理結果表示部 3 3に破片 計数処理結果として破片計数対象領域における破片数（領域数）、最大破片の面積 (最大面積）、 最長破片の長さ （最大長さ） を表示する。
その後、 撮像した破砕ガラスの元の濃淡画像データと共に、 濃淡画像における 破片計数対象領域の位置データ、 破片計数処理結果の数値データ等を関連付けし た状態で試験結果データとしてハードディスク 1 0等の記録媒体に転送して記録 する。 すなわち、 従来の青焼き画像の代わりに、 濃淡画像及び対応する試験結果 をデジタルデータで記録媒体に保管する。
以上述べた本実施形態の破砕試験方法及び破碎試験装置によれば、 破砕した供 試ガラスを撮像する場合に電子的な撮像手段により割れの線を漏れなく明瞭に直 接撮像することができ、 従来の青焼き画像とほぼ同等、 場合によっては従来の青 焼き画像より良好な濃淡画像を得ることができる。 また、 撮像した濃淡画像を基 に、 破片数の計数等を正確に行うことができ、 製造したガラス板の認証の要件を 満たす破砕試験を実現できる。
さらに、 本実施形態では、 供試ガラスの破砕後、 作業者が破片計数対象領域の 設定を行う以外は全て自動的に撮像及び画像処理を行つて破片数などのデータを 得ることができ、 デジタルの試験結果データとして記録媒体に記録することがで きる。 よって、 従来のように、 破砕した供試ガラスの青焼き画像を基に全て作業 者の手で破片数の計数等を行う必要もなく、 作業工数や人件費を削減できると共 に、 人間による誤りを防止できる。 また、 濃淡画像を含む試験結果をデジタルデ ータとして記録するので、 青焼き画像の紙媒体などを保管する手間や場所をとる こともなく、 試験結果の保管にかかるコス トも低減できる。 また、 後日に所望の 試験結果を容易に検索して読み出すことができる。
産業上の利用の可能性
以上説明したように本発明によれば、 供試ガラスの画像を直接撮影して破片数 の計数等を自動処理で行うことができ、 作業性が良好で精度の高い破砕試験を行 うことが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 板状の供試ガラスの一方の面にほぼ密着させてシート状のスクリーン部材 を配設するとともに供試ガラスを破砕し、 前記供試ガラスの他方の面側から撮像 用照明光を照射して前記スクリ一ン部材の配設面側から破砕した供試ガラスの投 影像を電子的に直接撮像するガラス撮像手順と、
前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を基に、 少なくとも対象領域 における破碎した供試ガラスの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さを計数 する計数処理を行う画像処理手順と、
を有することを特徴とするガラス板破砕試験方法。
2 . 前記画像処理手順において、 前記濃淡画像信号を基に破碎した供試ガラス の割れの線の部分と破片部分とに分けた後に、 少なくとも対象領域における破砕 した供試ガラスの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さを計算することを特 徴とする請求項 1に記載のガラス板破砕試験方法。
3 . 破砕した板状の供試ガラスを電子的に直接撮像するガラス撮像手順と、 前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を、 この濃淡画像における背 景の明るさに応じてしきレ、値を変化させて 2値化する 2値化処理手順と、 前記 2値化処理後の 2値化画像信号を基に、 少なくとも対象領域における破砕 した供試ガラスの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さを計数する計数処理 手順と、
を有することを特徴とするガラス板破砕試験方法。
4 . 前記計数処理手順において、 前記 2値化画像信号を基に破砕した供試ガラ スの割れの線の部分と破片部分とに分けた後に、 少なくとも対象領域における破 砕した供試ガラスの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さを計算することを 特徴とする請求項 3に記載のガラス板破碎試験方法。
5 . 前記 2値化する手順において、 前記濃淡画像における背景の明るさに応じ てしきレ、値を変化させたしきレ、値ィメージによつて割れの線の部分と破片部分と に 2値化する第一の 2値化手順と、 前記濃淡画像の注目画素を中心とした所定範 囲において複数方向の濃淡分布を調べて少なくとも一方向で中央部分が暗くその 両端部分が明るレ、場合にこの注目画素を割れの線の部分として 2値化する第二の 2値化手順と、 前記第一の 2値化手順による 2値化画像信号と前記第二の 2値化 手順による 2値化画像信号とを合成する 2値化画像合成手順とを有することを特 徴とする請求項 3又は 4に記載のガラス板破砕試験方法。
6 . 破砕した板状の供試ガラスを一方の面側から照明する撮影用照明光を発生 する光源と、 前記供試ガラスの前記光源とは反対側の面にほぼ密着させた状態で 配置したシート状のスクリーン部材と、 前記スクリーン部材の配設面側から前記 供試ガラスの投影像を電子的に直接撮像する撮像手段とを設けた撮像部と、 前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を基に、 少なくとも対象領域 における破砕した供試ガラスの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さを計数 する計数処理手段を有する画像処理部と、
を備えたことを特徴とするガラス板破碎試験装置。
7 . 前記画像処理部は、 前記濃淡画像信号を基に破砕した供試ガラスの割れの 線の部分と破片部分とに分けた後に、 少なくとも対象領域における破砕した供試 ガラスの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さを計算する計数処理手段を有 することを特徴とする請求項 6に記載のガラス板破砕試験装置。
8 . 破砕した板状の供試ガラスを電子的に直接撮像する撮像手段と、 前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を、 この濃淡画像における背 景の明るさに応じてしきレ、値を変化させて 2値化する 2値化処理手段と、 前記 2値化処理後の 2値化画像信号を基に、 少なくとも対象領域における破砕 した供試ガラスの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さを計数する計数処理 手段と、
を備えたことを特徴とするガラス板破砕試験装置。
9 . 前記計数処理手段は、 前記 2値化画像信号を基に破砕した供試ガラスの割 れの線の部分と破片部分とに分けた後に、 少なくとも対象領域における破砕した 供試ガラスの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さを計算するものであるこ とを特徴とする請求項 8に記載のガラス板破砕試験装置。
1 0 . 供試ガラスの一方の面にほぼ密着させてシート状のスクリーン部材を配 設する手順と、 前記供試ガラスの他方の面側から撮像用照明光を照射する手順と 、 前記スクリーン部材の配設面側から供試ガラスの投影像を電子的に直接撮像す る手順とを有することを特徵とするガラス試験用撮像方法。
1 1 . 供試ガラスを撮像して得られた濃淡画像信号を入力する手順と、 前記濃 淡画像信号を、 この濃淡画像における背景の明るさに応じてしきい値を変化させ て 2値化する手順と、 前記 2値化処理後の 2値化画像信号を基に、 少なくとも対 象領域における破砕した供試ガラスの破片数、 最大破片の面積、 最長破片の長さ を計数する手順とを有することを特徴とするガラス破砕試験用画像信号処理方法
1 2 . 前記 2値化する手順において、 前記濃淡画像における背景の明るさに応 じてしきレ、値を変化させたしきレ、値ィメ一ジによつて割れの線の部分と破片部分 とに 2値化する第一の 2値化手順と、 前記濃淡画像の注目画素を中心とした所定 範囲において複数方向の濃淡分布を調べて少なくとも一方向で中央部分が暗くそ の両端部分が明るレ、場合にこの注目画素を割れの線の部分として 2値化する第二 の 2値化手順と、 前記第一の 2値化手順による 2値化画像信号と前記第二の 2値 化手順による 2値化画像信号とを合成する 2値化画像合成手順とを有することを 特徴とする請求項 1 1に記載のガラス破砕試験用画像信号処理方法。
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