凹凸形状を抽出するための画像処理方法及び画像処理装置
【課題】縦振動を引き起こしている状況下でも、凹凸形状を精度高く読取ることができるようにする。
【解決手段】凹凸形状が施され且つ該凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から、凹凸形状を抽出するための画像処理方法であって、刻印面に対して一方向に走査することで、凹凸形状の高さデータを有する２次元形状データを取得する走査ステップと、高さデータの変化度合いを求めるために、２次元形状データを微分する微分ステップと、微分ステップの結果を基に、２次元形状データから高さデータの変化度合いが急峻なものを除去するスパイク除去ステップと、スパイク除去ステップの結果を積分して振動波形を推定する積分ステップと、２次元形状データから、積分ステップで推定した振動波形を減じることで凹凸形状に相当する刻印波形を算出する凹凸検出ステップとを有する。
【解決手段】凹凸形状が施され且つ該凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から、凹凸形状を抽出するための画像処理方法であって、刻印面に対して一方向に走査することで、凹凸形状の高さデータを有する２次元形状データを取得する走査ステップと、高さデータの変化度合いを求めるために、２次元形状データを微分する微分ステップと、微分ステップの結果を基に、２次元形状データから高さデータの変化度合いが急峻なものを除去するスパイク除去ステップと、スパイク除去ステップの結果を積分して振動波形を推定する積分ステップと、２次元形状データから、積分ステップで推定した振動波形を減じることで凹凸形状に相当する刻印波形を算出する凹凸検出ステップとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹凸形状が施され且つ該凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から凹凸形状を抽出するための画像処理方法及び画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製品の形状診断、または生産管理を目的とし、製品（検査対象）の表面の凹凸状態を計測することがしばしば行われている。凹凸状態の検出には、光切断線（ラインレーザ）を検査対象物に照射し、対象物に映った光切断線を撮像機で撮像して、凹凸情報を計測する光切断法が利用される。
このような凹凸状態の計測は、搬送ライン上で行う事ができれば好ましいが、搬送ライン自身や周辺設備の影響などにより、計測器または検査対象自体が振動を起こす事があり、そのために計測された形状データのなかに振動に起因するノイズが重畳される場合がある。
【０００３】
特に、検査対象に刻印された凹凸文字を画像処理を用いて検出するに際して、凹凸文字の凹凸方向に沿った振動、すなわち縦振動は、凹凸文字の高さデータに対し近い値となることがあり、誤差要因となる。すなわち、光切断法による計測結果が、本当に凹凸文字を示しているのか縦振動による誤差なのか、その判別が難しくノイズ除去の対策が望まれている。
【０００４】
縦振動による誤差の除去技術としては、特開２０００−２９２１３２号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この文献は、ワークにスリット光を照射し、同一位置におけるワークの両面（上下面）を、スリット光の照射光軸外に配置された撮像器で撮像し、撮像器により撮像して得た同一位置におけるワーク両面の各スリット画像データと、品質既知の標準ワークの両面に投影した標準スリット画像を前記撮像器で撮像して得た同一位置における標準ワーク両面の各標準スリット画像データとを比較し、当該比較結果に基づいてワークの品質を判定することを特徴とするワーク品質検査方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９２１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術を採用して、搬送ライン上で検査対象物の凹凸計測を行う場合に、以下のような不都合が生じる。
例えば、搬送ラインの上側若しくは下側に、撮像器などを設置する空間がなく、検査対象物の上側若しくは下側の画像が取得できない場合が往々にしてある。また、検査対象の下側に撮像器を設置できたとしても、検査対象の下側表面にも凹凸があり、上下の計測値の差分だけでは、上面と下面のどちら側に凹凸があるか判断できないなどの問題も発生する。
【０００７】
なお、別途、振動計を設置し振動計測を行うならば、振動の影響を取り除いて凹凸の計測が可能かもしれないが、その場合は振動センサの追加が要求され、装置構成やデータ処理の複雑化は否めない。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から精度良く凹凸形状を抽出するための画像処理方法及び画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る画像処理方法は、凹凸形状が施され且つ該凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から、凹凸形状を抽出するための画像処理方法であって、前記刻印面に対して一方向に走査することで、凹凸形状の高さデータを有する２次元形状データを取得する走査ステップと、前記高さデータの変化度合いを求めるために、前記２次元形状データを微分する微分ステップと、前記微分ステップの結果を基に、前記２次元形状データから高さデータの変化度合いが急峻なものを除去するスパイク除去ステップと、前記スパイク除去ステップの結果を積分して振動波形を推定する積分ステップと、前記２次元形状データから、積分ステップで推定した振動波形を減じることで前記凹凸形状に相当する刻印波形を算出する凹凸検出ステップと、を有する点にある。
【０００９】
また、凹凸刻印があるとされた刻印波形と、凹凸刻印が無いとされた刻印波形との差から凹凸刻印の段差を求める刻印段差検出ステップを有していることが好ましい。
本発明に係る画像処理装置は、凹凸形状が刻印され且つ該凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から、凹凸形状を抽出するための制御処理装置を有する画像処理装置であって、前記制御処理装置は、前記刻印面に対して一方向に走査して得られた凹凸形状の高さデータを有する２次元形状データを微分して前記凹凸形状の高さデータの変化度合いを示す微分波形を算出する微分波形算出部と、前記微分波形算出部の結果を基に、前記微分波形における変化度合いが急峻なものを除去するスパイク除去部と、前記スパイク除去部の結果を積分して積分波形を推定する積分波形推定部と、前記２次元形状データから、積分波形推定部とで推定した積分波形を減じることで前記凹凸形状を含む刻印波形を算出する凹凸波形算出部とを有する点にある。
【００１０】
前記制御処理装置は、凹凸形状があるとされた刻印波形と、凹凸形状が無いとされた刻印波形との差から凹凸形状の段差を求める段差算出部を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の凹凸形状抽出のための画像処理方法によれば、凹凸形状の凹凸方向に沿った振動、所謂、縦振動を引き起こしている状況下でも、凹凸形状を精度高く読取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】光切断法センサの装置構成を示した図である。
【図２】光切断法センサの装置構成を示した図である。
【図３】本発明に係る画像処理のフローチャートを示した図である。
【図４】縦振動によるノイズが加わったときの対象物のデータを示した図である。
【図５】縦振動によるノイズが加わったときの凹凸文字を除く対象物のデータを示した図である。
【図６】縦振動によるノイズを除去したときの対象物のデータを示した図である。
【図７】２次元形状データの波形を示す図である。
【図８】オフセット量が加えられていない刻印波形を示す図である。
【図９】縦振動による変位や変形を示す波形を示す図である。
【図１０】刻印面を示す波形を示す図である。
【図１１】オフセット量が加わった振動波形と、２次元形状データの波形とを示す図である。
【図１２】オフセット量が加算された刻印波形を示す図である。
【図１３】オフセット量を求める際の波形と関数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１，図２を参照して、本実施形態に係る画像処理（以降、画像処理装置）の全体システム構成について説明する。本発明は、例えば、文字や記号などの凹凸形状が対象物３に刻印されたものにおいて、その凹凸形状を精度良く抽出しようとするものである。この実施形態では、凹凸形状は凹凸文字であるとして説明を行うが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００１４】
この画像処理装置は、センサ１を有している。このセンサ１は、光切断法を適用した光切断法センサであり、対象物３にライン状の光切断線（ライン状のレーザ光）を投射する投射部１１と、対象物３の表面から反射してきた光切断線を撮像する撮像部１２とを有している。なお、本発明の凹凸形状（凹凸文字）を抽出するための画像処理方法では、光切断法を適用した光切断法センサ１でなくても、レーザ距離計のスポットをスキャニングするようなセンサであってもよい。
【００１５】
さらに、画像処理装置は、光切断法センサ１を対象物３に沿って走査するための走査用レール２を有している。これは、光切断法センサ１による１回の計測では、光切断線が当たった部分しか凹凸情報を取得できないため、当該走査用レール２を用いて光切断法センサ１を対象物３に倣う方向に走査させることにより、対象物３全体の表面形状を計測するためである。また、画像処理装置は、光切断法センサ１に接続されて光切断法センサ１からの信号を受信して処理する制御処理装置（例えば、パーソナルコンピュータなどのコンピュータ）４を有している。
【００１６】
この画像処理装置は、例えば、対象物３を搬送する搬送ライン５上に設けられていて、光切断法センサ１により対象物３を走査する付近には、搬送ライン５により搬送された対象物３を搬送方向とは異なる方向（例えば、幅方向）から押さえる押さえ装置６が設けられている。押さえ装置６によって横振動（後述するｘ軸方向の振動）が押さえられることになる。
【００１７】
このような画像処理装置では、対象物３が搬送ライン５により搬送されて光切断法センサ１による走査位置に到達し、押さえ装置６により対象物３が押さえられると、動作するようになっている。
詳しくは、対象物３の上方に配置された光切断法センサ１は、走査用レール２により対象物３に沿う方向（例えば、対象物３の長手方向）に平行移動して、所定の位置にて停止する。そして、投射部１１は、対象物３の凹凸文字が施された表面（刻印面）１３に対し、その刻印面１３の幅方向に光切断線する。その後、撮像部１２は、対象物３の刻印面１３から反射してくる光切断線の画像データを取得する。
【００１８】
撮像部１２にて取得された画像データは、コンピュータ４内に取り込まれ、コンピュータ４は、三角測量法の原理に基づいた処理を施すことにより、対象物３の２次元形状データを取得する。
図３を参照して、コンピュータ４で実行される画像処理の概要について説明する。
本画像処理は、光切断法センサ１を、刻印面１３に対して一方向（ｘ軸方向）に走査させることによって、凹凸文字の高さデータを有する２次元形状データを取得する走査ステップ（Ｓ０）を有している。後述する図７に示すように、２次元形状データは、光切断法センサ１を１回走査させた毎に取得するデータであって、対象物（刻印面１３）において所定の幅方向の位置（ｘ座標）に対する高さ（ｚ軸方向のｚ値）を示すデータである。
【００１９】
さて、対象物３や光切断法センサ１の近傍に強い振動を発生させるものが存在した場合、走査ステップにて取得した２次元計測データ（ｚ値）には、凹凸方向に沿った振動(以降、縦振動と呼ぶこともある)に起因する誤差が含まれている。そのため、本画像処理には、取得された２次元データから縦振動を除去するために、以下の処理を行っている。
本画像処理は、２次元形状データにおいて当該データ内の凹凸文字の高さデータの変化度合いを求めるために（凹凸文字のエッジを抽出するために）当該２次元形状データを微分して微分波形を算出する微分ステップ（Ｓ１）を有している。微分ステップ（Ｓ１）の処理は、コンピュータ４の微分波形算出部２０により行われる。
【００２０】
また、本画像処理は、微分ステップ（Ｓ１）、即ち、微分波形算出部２０の結果を基に、微分波形において変化度合いが急峻なもの（スパイクノイズ状のデータ）を除去するスパイク除去ステップ（Ｓ２）を有している。スパイク除去ステップＳ２の処理は、コンピュータ４のスパイク除去部２１により行われる。本画像処理は、スパイク除去ステップ（Ｓ２）、即ち、スパイク除去部２１の結果を積分して積分波形を推定する積分ステップ（Ｓ３、Ｓ４）を有している。積分ステップ（Ｓ３、Ｓ４）の処理は、コンピュータ４の積分波形推定部２２により行われる。
【００２１】
また、本画像処理は、２次元形状データから積分ステップ、即ち、積分波形推定部２２で推定した積分波形を減じることで凹凸文字に相当する刻印波形を算出する凹凸検出ステップ（Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７）とを備えている。凹凸検出ステップ（Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７）の処理は、コンピュータ４の凹凸波形算出部２３により行われる。
まず、走査ステップ（Ｓ０）では、図４に示すように、縦振動に伴って対象物３自体が高さ方向に変化したデータ（振動データ）と、凹凸文字により高さ方向に変化したデータ（文字高さデータ）とが加算された状態である２次元形状データを取得する。
【００２２】
その後、微分ステップ（Ｓ１）によって、２次元形状データにおける高さデータの変化度合いを求めることによって、縦振動による高さ変動（振動波形）と凹凸文字による高さ変動（刻印波形）との区別が出来るようにしている。
スパイク除去ステップ（Ｓ２）によって、凹凸文字による高さ変動のみを微分波形から除去することができ、積分ステップ（Ｓ３、Ｓ４）により、図５に示すように、積分波形、つまり縦振動の振動波形ならびに刻印面の形状を推定することができる。
【００２３】
そして、凹凸検出ステップ（Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７）により、測定時の２次元データから、縦振動の振動波形ならびに刻印面の形状を減じることによって刻印波形を抽出し、これにより、図６に示すように、刻印面１３に施された凹凸文字を抽出することが可能となる。
以下、各ステップ、即ち、プログラム等で構成された微分波形算出部２０、スパイク除去部２１、積分波形推定部２２、凹凸波形算出部２３について詳しく説明する。
【００２４】
まず、走査ステップ（Ｓ０）においては、例えば、縦振動が発生している状況下にて、凹凸文字の刻印が施され局所的に凹凸表面形状を有する対象物３を光切断法センサ１にて走査し、当該光切断法センサ１にて走査したデータをコンピュータ４に取り込むことにより、図７に示すように、１回走査したときの対象物３の刻印面１３における２次元形状データＰ（ｘ）を取得する。図７のｘ座標は、対象物３の幅方向の座標を示しており、同図計測データ（ｚ値）は、対象物３の垂直方向（ｚ軸方向）における値（高さデータ）である。
【００２５】
次に、微分ステップ（Ｓ１）においては、対象物３の２次元形状データＰ（ｘ）内の高さデータの変化度合いを求めるために、ｘ軸方向のデータについて微分を行う。つまり、２次元形状データＰ（ｘ）を微分した後のデータ（微分波形）は、式（１）のように示すことができる。なお、式（１）に示すΔｔは、２次元形状データＰ（ｘ）を微分する際のｘ軸成分における最小単位である。
【００２６】
【数１】
【００２７】
スパイク除去ステップ（Ｓ２）においては、式（１）のように示された微分波形Ｐ’（ｘ）に対して、一定値以上、即ち、高さデータの変化度合いが急峻なものを除去する。つまり、微分波形Ｐ’（ｘ）に対して一定値βにて、スパイク状のピーク値を除去したデータｈ’（ｘ）を算出する。具体的には、所定座標（ｘs）における値Ｐ（ｘs）が一定値β以上だとすると、式（２）に示すような形で２次元形状データを加工する。
【００２８】
【数２】
【００２９】
なお、スパイク除去ステップ（Ｓ２）において、微分波形Ｐ’（ｘ）からスパイク部分を除去する際には、除去するための基準値（前述の一定値β）が、凹凸文字の段差量や刻印面１３におけるｘ軸方向の変化分（例えば、撓み）を超えないようにする必要がある。刻印面（基準面）を示す波形（関数）をＲ（ｘ）、縦振動による変位や変形を示す波形（関数）をＳ（ｘ）としたとき、スパイクを除去するための基準となる一定値βは、式（ａ）を満たす必要がある。
【００３０】
【数３】
【００３１】
例えば、極めてなだらかな曲面（刻印面１３や対象物の撓み等にほとんど変化が無い）、即ち、Ｒ’（ｘ）＋Ｓ’（ｘ）＝０となる条件に、段差が１ｍｍとなる凹凸文字が施されている場合、一定値βを凹凸文字の段差の半分である０．５ｍｍにすればよい。
ここで、光切断法センサ１にて刻印面１３を走査したとき、その刻印面１３上に凹凸文字が存在したときの波形を考えると、図８に示すように、凹凸文字を検出した時点では、凹凸文字に段差があるため、その波形は急激に立ち上がったり、立ち下がったりするステップ波形となると考えられる。
【００３２】
そこで、図８に示すように、凹凸文字の段差を示す刻印波形（関数）をＱ（ｘ）とすると、光切断法センサ１にて刻印面１３を走査したときの２次元形状データＰ（ｘ）は、上述した刻印面波形Ｒ（ｘ）、縦振動による変位や変形を示す波形Ｓ（ｘ）とを合わせた式（３）に示すものとなり、上述したように凹凸文字の段差により波形が急激に変化するという前提により、刻印波形Ｑ（ｘ）は、式（４）に示すものとなる。
【００３３】
なお、縦振動による変位や変形を示す波形Ｓ（ｘ）は、図９に示すものとなり、刻印面を示す波形Ｒ（ｘ）は、図１０に示すものとなる。
【００３４】
【数４】
【００３５】
したがって、微分ステップ（Ｓ１）にて、二次元形状データＰ（ｘ）を微分すると、式（５）に示すように、凹凸文字による高さ変化は残らず、微分波形Ｐ’（ｘ）は、式（６）に示すものとなる。
【００３６】
【数５】
【００３７】
即ち、スパイク除去ステップ（Ｓ２）を経た微分波形Ｐ’（ｘ）は、凹凸文字が施されていない場合の対象物の表面の計測結果（縦振動を含む）を、微分（ｄｚ／ｄｘ）して得られた結果と同じとなる。
さらに、積分ステップ（Ｓ３）においては、スパイクが除去された微分波形ｈ’（ｘ）をｎ次関数にて関数近似することにより、縦振動したときの対象物３の波形を示す振動波形Ｆ（ｘ）を得る前の微分関数であるＦ’（ｘ）を得る。
【００３８】
次に、積分ステップ（Ｓ４）においては、積分定数Ｃ＝０として、振動波形Ｆ（ｘ）を得る前の微分関数であるＦ’（ｘ）を積分して、振動波形のみを取り出したと推定される振動波形Ｆ（ｘ）を求める。即ち、積分ステップ（Ｓ３、Ｓ４）において、式（７）及び式（８）により、振動波形Ｆ（ｘ）を求める。なお、積分定数はＣ＝０でなくても、他の値に置き換えるようにしてもよい。
【００３９】
【数６】
【００４０】
そして、凹凸検出ステップ（Ｓ５）にて、２次元形状データＰ（ｘ）から振動波形Ｆ（ｘ）を減算すれば、凹凸文字に相当する刻印波形Ｑ（ｘ）を抽出することができる。
ここで、縦振動に起因して、例えば、対象物が弾性変形したり、撓むということまでも考慮すると、縦振動等の影響によって、刻印面１３には縦方向でのオフセット量αが、振動波形Ｆ（ｘ）に加算されているとも考えられる。そこで、この実施形態では、凹凸検出ステップにおいて、刻印面１３における縦方向のオフセット量αまでも考慮している。
【００４１】
即ち、縦振動に起因して対象物が弾性変形したとすると、２次元形状データＰ（ｘ）から振動波形Ｆ（ｘ）を減算したＤ（ｘ）には、図１１や式（９）及び式（１０）に示すように、凹凸文字に相当する刻印波形Ｑ（ｘ）と、振動波形Ｆ（ｘ）に含まれるオフセット量αが加わることになる。また、図１２に示すように、２次元形状データＰ（ｘ）から振動波形Ｆ（ｘ）を減算することにより得られた刻印波形Ｑ（ｘ）にも、オフセット量α（図１２より、α＝９．２）が加算された状態となる。なお、上述した図８は、縦振動等の影響によって刻印面１３には縦方向でのオフセット量αが加えられてないものとした波形である。
【００４２】
【数７】
【００４３】
そこで、凹凸検出ステップ（Ｓ６）では、下記に示す特定条件下で、上述したＤ（ｘ）をｙ＝αとして近似することによって、振動波形Ｆ（ｘ）に加えられたオフセット量を求め、このオフセット量αも凹凸文字を抽出するために反映している。
凹凸検出ステップ（Ｓ６）では、特定条件を次のようにしている。
条件１）凹凸文字は、刻印面を示す波形Ｒ（ｘ）から盛り上がっている（凸文字）。
【００４４】
条件２）凹凸文字は、刻印面を示す波形Ｒ（ｘ）から凹んでいる（凹文字）。
条件３）刻印面１３の幅方向において、凹凸文字が存在する範囲が、凹凸文字が存在しない範囲よりも広い。
なお、これらの条件は、刻印面１３に凹凸文字を刻印したときに予め分かるため既知であるものとする。
【００４５】
対象物の幅方向における数値ｘを、離散化したものをｘ0、ｘ1…ｘkとして、ＷuをＤ（ｘ’）≧Ａｖｅ（Ｄ（ｘ））となるｘの集合、ＷlをＤ（ｘ’）＜Ａｖｅ（Ｄ（ｘ））となるｘの集合としたとき、凹凸文字の段差の上位部位における近似関数は式（１１）となり、凹凸文字の段差の下位部位における近似関数は式（１２）となる。Aveは、関数又は集合の平均値である。式（１１）及び式（１２）に示されたｕｐｐｅｒ_ｙ、ｌｏｗｅｒ_ｙ、Ｄ（ｘ）、Ａｖｅ（Ｄ（ｘ））は、図１３に示すものとなる。
【００４６】
【数８】
【００４７】
ここで、振動波形Ｆ（ｘ）に加えられたオフセット量αは、条件１のときは、式（１３）となり、条件２のときは、式（１４）となる。
また、振動波形Ｆ（ｘ）に加えられたオフセット量αは、条件３のときは、Ｗuの集合の数（要素数）がＷよりl多い場合は、式（１３）となり、Ｗlの集合の数（要素数）がＷuより多い場合は、式（１４）となる。
【００４８】
【数９】
【００４９】
凹凸検出ステップ（Ｓ７）では、式（１１）から式（１４）に示すように求めたオフセット量αを振動波形Ｆ（ｘ）に反映して、オフセット量αが加算されていない振動波形Ｂ（ｘ）を求め、２次元形状データＰ（ｘ）から振動波形Ｂ（ｘ）を減算することによって、刻印波形Ｑ（ｘ）を抽出するようにしている。即ち、凹凸検出ステップ（Ｓ７）においては、縦振動等によって対象物が弾性変形する状況下においても、図８に示したようなオフセット量αがかかっていない波形を求めることができる。
【００５０】
そして、凹凸検出ステップ（Ｓ７）では、このように、オフセット量αを考慮した刻印波形Ｑ（ｘ）を求め、凹凸刻印があるとされた刻印波形Ｑ（ｘ）の値（信号が立ち上がり後の最大値）と、凹凸刻印が無いとされた刻印波形Ｑ（ｘ）の値（信号が立ち上がる前の最小値）との差を求めることによって、凹凸刻印の段差を求めることも行っている（刻印段差検出ステップ）。例えば、オフセット量αを考慮された刻印波形Ｑ（ｘ）が図８と同様のものであるとすると、刻印段差検出ステップでは、図８に示す刻印波形Ｑ（ｘ）の最大値（１）から刻印波形Ｑ（ｘ）の最小値（０）を引くことによって、凹凸文字の段差量を取得することができる。なお、刻印段差検出ステップでは、Ｄ（ｘ）とｙ＝αとの差からも凹凸文字の段差量を求めることができる。なお、段差検出ステップによる処理は、コンピュータ４の段差算出部２４により行われる。
【００５１】
以上述べた本発明に係る画像処理及び画像処理装置を用いることで、１台の光切断法センサのみでも、又、縦振動等によって対象物が弾性変形した場合であっても、対象物もしくは光切断法センサ１の縦振動の起因してズレが発生しても、ズレ量となるノイズを除外して、正確な対象物表面の凹凸文字の情報を取得することができる。即ち、凹凸文字の凹凸方向に沿った振動（縦振動）を引き起こしている状況下でも、凹凸文字を精度高く読取ることができる。また、縦振動等によって対象物が弾性変形した場合であっても、凹凸文字の段差を正確に求めることができる。
【００５２】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５３】
１ センサ（光切断法センサ）
２ 走査用レール
３ 対象物
４ コンピュータ（制御処理装置）
５ 搬送ライン
６ 押さえ装置
１１ 投射部
１２ 撮像部
１３ 刻印面
２０ 微分波形算出部
２１ スパイク除去部
２２ 積分波形推定部
２３ 凹凸波形算出部
２４ 段差算出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹凸形状が施され且つ該凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から凹凸形状を抽出するための画像処理方法及び画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製品の形状診断、または生産管理を目的とし、製品（検査対象）の表面の凹凸状態を計測することがしばしば行われている。凹凸状態の検出には、光切断線（ラインレーザ）を検査対象物に照射し、対象物に映った光切断線を撮像機で撮像して、凹凸情報を計測する光切断法が利用される。
このような凹凸状態の計測は、搬送ライン上で行う事ができれば好ましいが、搬送ライン自身や周辺設備の影響などにより、計測器または検査対象自体が振動を起こす事があり、そのために計測された形状データのなかに振動に起因するノイズが重畳される場合がある。
【０００３】
特に、検査対象に刻印された凹凸文字を画像処理を用いて検出するに際して、凹凸文字の凹凸方向に沿った振動、すなわち縦振動は、凹凸文字の高さデータに対し近い値となることがあり、誤差要因となる。すなわち、光切断法による計測結果が、本当に凹凸文字を示しているのか縦振動による誤差なのか、その判別が難しくノイズ除去の対策が望まれている。
【０００４】
縦振動による誤差の除去技術としては、特開２０００−２９２１３２号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この文献は、ワークにスリット光を照射し、同一位置におけるワークの両面（上下面）を、スリット光の照射光軸外に配置された撮像器で撮像し、撮像器により撮像して得た同一位置におけるワーク両面の各スリット画像データと、品質既知の標準ワークの両面に投影した標準スリット画像を前記撮像器で撮像して得た同一位置における標準ワーク両面の各標準スリット画像データとを比較し、当該比較結果に基づいてワークの品質を判定することを特徴とするワーク品質検査方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９２１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術を採用して、搬送ライン上で検査対象物の凹凸計測を行う場合に、以下のような不都合が生じる。
例えば、搬送ラインの上側若しくは下側に、撮像器などを設置する空間がなく、検査対象物の上側若しくは下側の画像が取得できない場合が往々にしてある。また、検査対象の下側に撮像器を設置できたとしても、検査対象の下側表面にも凹凸があり、上下の計測値の差分だけでは、上面と下面のどちら側に凹凸があるか判断できないなどの問題も発生する。
【０００７】
なお、別途、振動計を設置し振動計測を行うならば、振動の影響を取り除いて凹凸の計測が可能かもしれないが、その場合は振動センサの追加が要求され、装置構成やデータ処理の複雑化は否めない。
そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から精度良く凹凸形状を抽出するための画像処理方法及び画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る画像処理方法は、凹凸形状が施され且つ該凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から、凹凸形状を抽出するための画像処理方法であって、前記刻印面に対して一方向に走査することで、凹凸形状の高さデータを有する２次元形状データを取得する走査ステップと、前記高さデータの変化度合いを求めるために、前記２次元形状データを微分する微分ステップと、前記微分ステップの結果を基に、前記２次元形状データから高さデータの変化度合いが急峻なものを除去するスパイク除去ステップと、前記スパイク除去ステップの結果を積分して振動波形を推定する積分ステップと、前記２次元形状データから、積分ステップで推定した振動波形を減じることで前記凹凸形状に相当する刻印波形を算出する凹凸検出ステップと、を有する点にある。
【０００９】
また、凹凸刻印があるとされた刻印波形と、凹凸刻印が無いとされた刻印波形との差から凹凸刻印の段差を求める刻印段差検出ステップを有していることが好ましい。
本発明に係る画像処理装置は、凹凸形状が刻印され且つ該凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から、凹凸形状を抽出するための制御処理装置を有する画像処理装置であって、前記制御処理装置は、前記刻印面に対して一方向に走査して得られた凹凸形状の高さデータを有する２次元形状データを微分して前記凹凸形状の高さデータの変化度合いを示す微分波形を算出する微分波形算出部と、前記微分波形算出部の結果を基に、前記微分波形における変化度合いが急峻なものを除去するスパイク除去部と、前記スパイク除去部の結果を積分して積分波形を推定する積分波形推定部と、前記２次元形状データから、積分波形推定部とで推定した積分波形を減じることで前記凹凸形状を含む刻印波形を算出する凹凸波形算出部とを有する点にある。
【００１０】
前記制御処理装置は、凹凸形状があるとされた刻印波形と、凹凸形状が無いとされた刻印波形との差から凹凸形状の段差を求める段差算出部を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の凹凸形状抽出のための画像処理方法によれば、凹凸形状の凹凸方向に沿った振動、所謂、縦振動を引き起こしている状況下でも、凹凸形状を精度高く読取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】光切断法センサの装置構成を示した図である。
【図２】光切断法センサの装置構成を示した図である。
【図３】本発明に係る画像処理のフローチャートを示した図である。
【図４】縦振動によるノイズが加わったときの対象物のデータを示した図である。
【図５】縦振動によるノイズが加わったときの凹凸文字を除く対象物のデータを示した図である。
【図６】縦振動によるノイズを除去したときの対象物のデータを示した図である。
【図７】２次元形状データの波形を示す図である。
【図８】オフセット量が加えられていない刻印波形を示す図である。
【図９】縦振動による変位や変形を示す波形を示す図である。
【図１０】刻印面を示す波形を示す図である。
【図１１】オフセット量が加わった振動波形と、２次元形状データの波形とを示す図である。
【図１２】オフセット量が加算された刻印波形を示す図である。
【図１３】オフセット量を求める際の波形と関数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図を基に説明する。
なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図１，図２を参照して、本実施形態に係る画像処理（以降、画像処理装置）の全体システム構成について説明する。本発明は、例えば、文字や記号などの凹凸形状が対象物３に刻印されたものにおいて、その凹凸形状を精度良く抽出しようとするものである。この実施形態では、凹凸形状は凹凸文字であるとして説明を行うが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００１４】
この画像処理装置は、センサ１を有している。このセンサ１は、光切断法を適用した光切断法センサであり、対象物３にライン状の光切断線（ライン状のレーザ光）を投射する投射部１１と、対象物３の表面から反射してきた光切断線を撮像する撮像部１２とを有している。なお、本発明の凹凸形状（凹凸文字）を抽出するための画像処理方法では、光切断法を適用した光切断法センサ１でなくても、レーザ距離計のスポットをスキャニングするようなセンサであってもよい。
【００１５】
さらに、画像処理装置は、光切断法センサ１を対象物３に沿って走査するための走査用レール２を有している。これは、光切断法センサ１による１回の計測では、光切断線が当たった部分しか凹凸情報を取得できないため、当該走査用レール２を用いて光切断法センサ１を対象物３に倣う方向に走査させることにより、対象物３全体の表面形状を計測するためである。また、画像処理装置は、光切断法センサ１に接続されて光切断法センサ１からの信号を受信して処理する制御処理装置（例えば、パーソナルコンピュータなどのコンピュータ）４を有している。
【００１６】
この画像処理装置は、例えば、対象物３を搬送する搬送ライン５上に設けられていて、光切断法センサ１により対象物３を走査する付近には、搬送ライン５により搬送された対象物３を搬送方向とは異なる方向（例えば、幅方向）から押さえる押さえ装置６が設けられている。押さえ装置６によって横振動（後述するｘ軸方向の振動）が押さえられることになる。
【００１７】
このような画像処理装置では、対象物３が搬送ライン５により搬送されて光切断法センサ１による走査位置に到達し、押さえ装置６により対象物３が押さえられると、動作するようになっている。
詳しくは、対象物３の上方に配置された光切断法センサ１は、走査用レール２により対象物３に沿う方向（例えば、対象物３の長手方向）に平行移動して、所定の位置にて停止する。そして、投射部１１は、対象物３の凹凸文字が施された表面（刻印面）１３に対し、その刻印面１３の幅方向に光切断線する。その後、撮像部１２は、対象物３の刻印面１３から反射してくる光切断線の画像データを取得する。
【００１８】
撮像部１２にて取得された画像データは、コンピュータ４内に取り込まれ、コンピュータ４は、三角測量法の原理に基づいた処理を施すことにより、対象物３の２次元形状データを取得する。
図３を参照して、コンピュータ４で実行される画像処理の概要について説明する。
本画像処理は、光切断法センサ１を、刻印面１３に対して一方向（ｘ軸方向）に走査させることによって、凹凸文字の高さデータを有する２次元形状データを取得する走査ステップ（Ｓ０）を有している。後述する図７に示すように、２次元形状データは、光切断法センサ１を１回走査させた毎に取得するデータであって、対象物（刻印面１３）において所定の幅方向の位置（ｘ座標）に対する高さ（ｚ軸方向のｚ値）を示すデータである。
【００１９】
さて、対象物３や光切断法センサ１の近傍に強い振動を発生させるものが存在した場合、走査ステップにて取得した２次元計測データ（ｚ値）には、凹凸方向に沿った振動(以降、縦振動と呼ぶこともある)に起因する誤差が含まれている。そのため、本画像処理には、取得された２次元データから縦振動を除去するために、以下の処理を行っている。
本画像処理は、２次元形状データにおいて当該データ内の凹凸文字の高さデータの変化度合いを求めるために（凹凸文字のエッジを抽出するために）当該２次元形状データを微分して微分波形を算出する微分ステップ（Ｓ１）を有している。微分ステップ（Ｓ１）の処理は、コンピュータ４の微分波形算出部２０により行われる。
【００２０】
また、本画像処理は、微分ステップ（Ｓ１）、即ち、微分波形算出部２０の結果を基に、微分波形において変化度合いが急峻なもの（スパイクノイズ状のデータ）を除去するスパイク除去ステップ（Ｓ２）を有している。スパイク除去ステップＳ２の処理は、コンピュータ４のスパイク除去部２１により行われる。本画像処理は、スパイク除去ステップ（Ｓ２）、即ち、スパイク除去部２１の結果を積分して積分波形を推定する積分ステップ（Ｓ３、Ｓ４）を有している。積分ステップ（Ｓ３、Ｓ４）の処理は、コンピュータ４の積分波形推定部２２により行われる。
【００２１】
また、本画像処理は、２次元形状データから積分ステップ、即ち、積分波形推定部２２で推定した積分波形を減じることで凹凸文字に相当する刻印波形を算出する凹凸検出ステップ（Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７）とを備えている。凹凸検出ステップ（Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７）の処理は、コンピュータ４の凹凸波形算出部２３により行われる。
まず、走査ステップ（Ｓ０）では、図４に示すように、縦振動に伴って対象物３自体が高さ方向に変化したデータ（振動データ）と、凹凸文字により高さ方向に変化したデータ（文字高さデータ）とが加算された状態である２次元形状データを取得する。
【００２２】
その後、微分ステップ（Ｓ１）によって、２次元形状データにおける高さデータの変化度合いを求めることによって、縦振動による高さ変動（振動波形）と凹凸文字による高さ変動（刻印波形）との区別が出来るようにしている。
スパイク除去ステップ（Ｓ２）によって、凹凸文字による高さ変動のみを微分波形から除去することができ、積分ステップ（Ｓ３、Ｓ４）により、図５に示すように、積分波形、つまり縦振動の振動波形ならびに刻印面の形状を推定することができる。
【００２３】
そして、凹凸検出ステップ（Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７）により、測定時の２次元データから、縦振動の振動波形ならびに刻印面の形状を減じることによって刻印波形を抽出し、これにより、図６に示すように、刻印面１３に施された凹凸文字を抽出することが可能となる。
以下、各ステップ、即ち、プログラム等で構成された微分波形算出部２０、スパイク除去部２１、積分波形推定部２２、凹凸波形算出部２３について詳しく説明する。
【００２４】
まず、走査ステップ（Ｓ０）においては、例えば、縦振動が発生している状況下にて、凹凸文字の刻印が施され局所的に凹凸表面形状を有する対象物３を光切断法センサ１にて走査し、当該光切断法センサ１にて走査したデータをコンピュータ４に取り込むことにより、図７に示すように、１回走査したときの対象物３の刻印面１３における２次元形状データＰ（ｘ）を取得する。図７のｘ座標は、対象物３の幅方向の座標を示しており、同図計測データ（ｚ値）は、対象物３の垂直方向（ｚ軸方向）における値（高さデータ）である。
【００２５】
次に、微分ステップ（Ｓ１）においては、対象物３の２次元形状データＰ（ｘ）内の高さデータの変化度合いを求めるために、ｘ軸方向のデータについて微分を行う。つまり、２次元形状データＰ（ｘ）を微分した後のデータ（微分波形）は、式（１）のように示すことができる。なお、式（１）に示すΔｔは、２次元形状データＰ（ｘ）を微分する際のｘ軸成分における最小単位である。
【００２６】
【数１】
【００２７】
スパイク除去ステップ（Ｓ２）においては、式（１）のように示された微分波形Ｐ’（ｘ）に対して、一定値以上、即ち、高さデータの変化度合いが急峻なものを除去する。つまり、微分波形Ｐ’（ｘ）に対して一定値βにて、スパイク状のピーク値を除去したデータｈ’（ｘ）を算出する。具体的には、所定座標（ｘs）における値Ｐ（ｘs）が一定値β以上だとすると、式（２）に示すような形で２次元形状データを加工する。
【００２８】
【数２】
【００２９】
なお、スパイク除去ステップ（Ｓ２）において、微分波形Ｐ’（ｘ）からスパイク部分を除去する際には、除去するための基準値（前述の一定値β）が、凹凸文字の段差量や刻印面１３におけるｘ軸方向の変化分（例えば、撓み）を超えないようにする必要がある。刻印面（基準面）を示す波形（関数）をＲ（ｘ）、縦振動による変位や変形を示す波形（関数）をＳ（ｘ）としたとき、スパイクを除去するための基準となる一定値βは、式（ａ）を満たす必要がある。
【００３０】
【数３】
【００３１】
例えば、極めてなだらかな曲面（刻印面１３や対象物の撓み等にほとんど変化が無い）、即ち、Ｒ’（ｘ）＋Ｓ’（ｘ）＝０となる条件に、段差が１ｍｍとなる凹凸文字が施されている場合、一定値βを凹凸文字の段差の半分である０．５ｍｍにすればよい。
ここで、光切断法センサ１にて刻印面１３を走査したとき、その刻印面１３上に凹凸文字が存在したときの波形を考えると、図８に示すように、凹凸文字を検出した時点では、凹凸文字に段差があるため、その波形は急激に立ち上がったり、立ち下がったりするステップ波形となると考えられる。
【００３２】
そこで、図８に示すように、凹凸文字の段差を示す刻印波形（関数）をＱ（ｘ）とすると、光切断法センサ１にて刻印面１３を走査したときの２次元形状データＰ（ｘ）は、上述した刻印面波形Ｒ（ｘ）、縦振動による変位や変形を示す波形Ｓ（ｘ）とを合わせた式（３）に示すものとなり、上述したように凹凸文字の段差により波形が急激に変化するという前提により、刻印波形Ｑ（ｘ）は、式（４）に示すものとなる。
【００３３】
なお、縦振動による変位や変形を示す波形Ｓ（ｘ）は、図９に示すものとなり、刻印面を示す波形Ｒ（ｘ）は、図１０に示すものとなる。
【００３４】
【数４】
【００３５】
したがって、微分ステップ（Ｓ１）にて、二次元形状データＰ（ｘ）を微分すると、式（５）に示すように、凹凸文字による高さ変化は残らず、微分波形Ｐ’（ｘ）は、式（６）に示すものとなる。
【００３６】
【数５】
【００３７】
即ち、スパイク除去ステップ（Ｓ２）を経た微分波形Ｐ’（ｘ）は、凹凸文字が施されていない場合の対象物の表面の計測結果（縦振動を含む）を、微分（ｄｚ／ｄｘ）して得られた結果と同じとなる。
さらに、積分ステップ（Ｓ３）においては、スパイクが除去された微分波形ｈ’（ｘ）をｎ次関数にて関数近似することにより、縦振動したときの対象物３の波形を示す振動波形Ｆ（ｘ）を得る前の微分関数であるＦ’（ｘ）を得る。
【００３８】
次に、積分ステップ（Ｓ４）においては、積分定数Ｃ＝０として、振動波形Ｆ（ｘ）を得る前の微分関数であるＦ’（ｘ）を積分して、振動波形のみを取り出したと推定される振動波形Ｆ（ｘ）を求める。即ち、積分ステップ（Ｓ３、Ｓ４）において、式（７）及び式（８）により、振動波形Ｆ（ｘ）を求める。なお、積分定数はＣ＝０でなくても、他の値に置き換えるようにしてもよい。
【００３９】
【数６】
【００４０】
そして、凹凸検出ステップ（Ｓ５）にて、２次元形状データＰ（ｘ）から振動波形Ｆ（ｘ）を減算すれば、凹凸文字に相当する刻印波形Ｑ（ｘ）を抽出することができる。
ここで、縦振動に起因して、例えば、対象物が弾性変形したり、撓むということまでも考慮すると、縦振動等の影響によって、刻印面１３には縦方向でのオフセット量αが、振動波形Ｆ（ｘ）に加算されているとも考えられる。そこで、この実施形態では、凹凸検出ステップにおいて、刻印面１３における縦方向のオフセット量αまでも考慮している。
【００４１】
即ち、縦振動に起因して対象物が弾性変形したとすると、２次元形状データＰ（ｘ）から振動波形Ｆ（ｘ）を減算したＤ（ｘ）には、図１１や式（９）及び式（１０）に示すように、凹凸文字に相当する刻印波形Ｑ（ｘ）と、振動波形Ｆ（ｘ）に含まれるオフセット量αが加わることになる。また、図１２に示すように、２次元形状データＰ（ｘ）から振動波形Ｆ（ｘ）を減算することにより得られた刻印波形Ｑ（ｘ）にも、オフセット量α（図１２より、α＝９．２）が加算された状態となる。なお、上述した図８は、縦振動等の影響によって刻印面１３には縦方向でのオフセット量αが加えられてないものとした波形である。
【００４２】
【数７】
【００４３】
そこで、凹凸検出ステップ（Ｓ６）では、下記に示す特定条件下で、上述したＤ（ｘ）をｙ＝αとして近似することによって、振動波形Ｆ（ｘ）に加えられたオフセット量を求め、このオフセット量αも凹凸文字を抽出するために反映している。
凹凸検出ステップ（Ｓ６）では、特定条件を次のようにしている。
条件１）凹凸文字は、刻印面を示す波形Ｒ（ｘ）から盛り上がっている（凸文字）。
【００４４】
条件２）凹凸文字は、刻印面を示す波形Ｒ（ｘ）から凹んでいる（凹文字）。
条件３）刻印面１３の幅方向において、凹凸文字が存在する範囲が、凹凸文字が存在しない範囲よりも広い。
なお、これらの条件は、刻印面１３に凹凸文字を刻印したときに予め分かるため既知であるものとする。
【００４５】
対象物の幅方向における数値ｘを、離散化したものをｘ0、ｘ1…ｘkとして、ＷuをＤ（ｘ’）≧Ａｖｅ（Ｄ（ｘ））となるｘの集合、ＷlをＤ（ｘ’）＜Ａｖｅ（Ｄ（ｘ））となるｘの集合としたとき、凹凸文字の段差の上位部位における近似関数は式（１１）となり、凹凸文字の段差の下位部位における近似関数は式（１２）となる。Aveは、関数又は集合の平均値である。式（１１）及び式（１２）に示されたｕｐｐｅｒ_ｙ、ｌｏｗｅｒ_ｙ、Ｄ（ｘ）、Ａｖｅ（Ｄ（ｘ））は、図１３に示すものとなる。
【００４６】
【数８】
【００４７】
ここで、振動波形Ｆ（ｘ）に加えられたオフセット量αは、条件１のときは、式（１３）となり、条件２のときは、式（１４）となる。
また、振動波形Ｆ（ｘ）に加えられたオフセット量αは、条件３のときは、Ｗuの集合の数（要素数）がＷよりl多い場合は、式（１３）となり、Ｗlの集合の数（要素数）がＷuより多い場合は、式（１４）となる。
【００４８】
【数９】
【００４９】
凹凸検出ステップ（Ｓ７）では、式（１１）から式（１４）に示すように求めたオフセット量αを振動波形Ｆ（ｘ）に反映して、オフセット量αが加算されていない振動波形Ｂ（ｘ）を求め、２次元形状データＰ（ｘ）から振動波形Ｂ（ｘ）を減算することによって、刻印波形Ｑ（ｘ）を抽出するようにしている。即ち、凹凸検出ステップ（Ｓ７）においては、縦振動等によって対象物が弾性変形する状況下においても、図８に示したようなオフセット量αがかかっていない波形を求めることができる。
【００５０】
そして、凹凸検出ステップ（Ｓ７）では、このように、オフセット量αを考慮した刻印波形Ｑ（ｘ）を求め、凹凸刻印があるとされた刻印波形Ｑ（ｘ）の値（信号が立ち上がり後の最大値）と、凹凸刻印が無いとされた刻印波形Ｑ（ｘ）の値（信号が立ち上がる前の最小値）との差を求めることによって、凹凸刻印の段差を求めることも行っている（刻印段差検出ステップ）。例えば、オフセット量αを考慮された刻印波形Ｑ（ｘ）が図８と同様のものであるとすると、刻印段差検出ステップでは、図８に示す刻印波形Ｑ（ｘ）の最大値（１）から刻印波形Ｑ（ｘ）の最小値（０）を引くことによって、凹凸文字の段差量を取得することができる。なお、刻印段差検出ステップでは、Ｄ（ｘ）とｙ＝αとの差からも凹凸文字の段差量を求めることができる。なお、段差検出ステップによる処理は、コンピュータ４の段差算出部２４により行われる。
【００５１】
以上述べた本発明に係る画像処理及び画像処理装置を用いることで、１台の光切断法センサのみでも、又、縦振動等によって対象物が弾性変形した場合であっても、対象物もしくは光切断法センサ１の縦振動の起因してズレが発生しても、ズレ量となるノイズを除外して、正確な対象物表面の凹凸文字の情報を取得することができる。即ち、凹凸文字の凹凸方向に沿った振動（縦振動）を引き起こしている状況下でも、凹凸文字を精度高く読取ることができる。また、縦振動等によって対象物が弾性変形した場合であっても、凹凸文字の段差を正確に求めることができる。
【００５２】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５３】
１ センサ（光切断法センサ）
２ 走査用レール
３ 対象物
４ コンピュータ（制御処理装置）
５ 搬送ライン
６ 押さえ装置
１１ 投射部
１２ 撮像部
１３ 刻印面
２０ 微分波形算出部
２１ スパイク除去部
２２ 積分波形推定部
２３ 凹凸波形算出部
２４ 段差算出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸形状が刻印され且つ該凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から、凹凸形状を抽出するための画像処理方法であって、
前記刻印面に対して一方向に走査することで、凹凸形状の高さデータを有する２次元形状データを取得する走査ステップと、
前記凹凸形状の高さデータの変化度合いを求めるために、前記２次元形状データを微分して微分波形を算出する微分ステップと、
前記微分ステップの結果を基に、前記微分波形における変化度合いが急峻なものを除去するスパイク除去ステップと、
前記スパイク除去ステップの結果を積分して積分波形を推定する積分ステップと、
前記２次元形状データから、積分ステップで推定した積分波形を減じることで前記凹凸形状を含む刻印波形を算出する凹凸検出ステップと、
を有することを特徴とする凹凸形状を抽出するための画像処理方法。
【請求項２】
凹凸形状があるとされた刻印波形と、凹凸形状が無いとされた刻印波形との差から凹凸形状の段差を求める段差検出ステップを有していることを特徴とする請求項１に記載の凹凸形状を抽出するための画像処理方法。
【請求項３】
凹凸形状が刻印され且つ該凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から、凹凸形状を抽出するための制御処理装置を有する画像処理装置であって、
前記制御処理装置は、前記刻印面に対して一方向に走査して得られた凹凸形状の高さデータを有する２次元形状データを微分して前記凹凸形状の高さデータの変化度合いを示す微分波形を算出する微分波形算出部と、
前記微分波形算出部の結果を基に、前記微分波形における変化度合いが急峻なものを除去するスパイク除去部と、
前記スパイク除去部の結果を積分して積分波形を推定する積分波形推定部と、
前記２次元形状データから、積分波形推定部とで推定した積分波形を減じることで前記凹凸形状を含む刻印波形を算出する凹凸波形算出部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
前記制御処理装置は、凹凸形状があるとされた刻印波形と、凹凸形状が無いとされた刻印波形との差から凹凸形状の段差を求める段差算出部を有していることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項１】
凹凸形状が刻印され且つ該凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から、凹凸形状を抽出するための画像処理方法であって、
前記刻印面に対して一方向に走査することで、凹凸形状の高さデータを有する２次元形状データを取得する走査ステップと、
前記凹凸形状の高さデータの変化度合いを求めるために、前記２次元形状データを微分して微分波形を算出する微分ステップと、
前記微分ステップの結果を基に、前記微分波形における変化度合いが急峻なものを除去するスパイク除去ステップと、
前記スパイク除去ステップの結果を積分して積分波形を推定する積分ステップと、
前記２次元形状データから、積分ステップで推定した積分波形を減じることで前記凹凸形状を含む刻印波形を算出する凹凸検出ステップと、
を有することを特徴とする凹凸形状を抽出するための画像処理方法。
【請求項２】
凹凸形状があるとされた刻印波形と、凹凸形状が無いとされた刻印波形との差から凹凸形状の段差を求める段差検出ステップを有していることを特徴とする請求項１に記載の凹凸形状を抽出するための画像処理方法。
【請求項３】
凹凸形状が刻印され且つ該凹凸形状の凹凸方向に沿った振動を起こしている刻印面から、凹凸形状を抽出するための制御処理装置を有する画像処理装置であって、
前記制御処理装置は、前記刻印面に対して一方向に走査して得られた凹凸形状の高さデータを有する２次元形状データを微分して前記凹凸形状の高さデータの変化度合いを示す微分波形を算出する微分波形算出部と、
前記微分波形算出部の結果を基に、前記微分波形における変化度合いが急峻なものを除去するスパイク除去部と、
前記スパイク除去部の結果を積分して積分波形を推定する積分波形推定部と、
前記２次元形状データから、積分波形推定部とで推定した積分波形を減じることで前記凹凸形状を含む刻印波形を算出する凹凸波形算出部と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
前記制御処理装置は、凹凸形状があるとされた刻印波形と、凹凸形状が無いとされた刻印波形との差から凹凸形状の段差を求める段差算出部を有していることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【図３】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−３３３９２（Ｐ２０１１−３３３９２Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７７７７（Ｐ２００９−１７７７７７）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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