JPS59190609A - 面積計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光学的手法を用いて対象物の面積を高精度に
計測する面積計側装置に関する。

工業製品の最終検査における紙面の汚れ、金属板の傷と
いった不良部分の面積計測や、ベルトコンベア上の農作
物や灘産物を大きさによって区分けするだめの面積計測
等、面積を自動的に計測する例は多いが、従来、面積を
光学的に計測する場合は、通常光電変換素子として半導
体イメージセンサが用いられ、フライング・スポット・
スキャナやビジコンなどは高価のためあ−ま９用いてい
ない。まだ、半導体イメージ・センサを用いて面積を高
精度に計測する場合は、等速で搬送される対象物を長い
一次元アレイセンサで観測するのが最も一般的である。

第１図は従来知られている一次元アレイセンサを用いた
面積計測装置の一例である。ここでは−例として、紙面
の汚れの面積を計測する場合について述べる。第１図に
おいて、資料１は、汚れの面積を計測する紙面であシ、
搬送ベルト２に乗せられ、カメラ３の正面を通過してゆ
〈。カメラ乙の中にはレンズ系４と、−次元アレイてン
サ５とが内蔵されておシ、資料１の実像がレンズ系４に
よシー次元アレイセンサ５の位置に結ばれる。この実像
は資料１の移動と共に一次元アレイセンザ５の上を移動
するので、資料１の全面のブを学律の光電変換をこの一
次元アレイセンサ５で行うことができる。−次元アレイ
−にンサ５の出力は、２イ直化回路６で２値化される。

第２図は２値化回路乙の出力の一例を示したものであり
、資料１の汚れているところが黒、汚れていないところ
が日となるようにしきい値を定めて２値化してい、５゜
このよりなｌ［！１１塚は貧村１の移動と共に１行ずつ
順次前られる。このようにして２　ｉ＋■ｌｌ５Ｉ、た
画像には通常「しみ」、「欠Ｇブ」といった雑８−が来
りているので、これらを前処理で除去］−ることか一般
（′こ札ゎれる。第２図における１３ば１しみ」の−約
、１４　ｉｊ：　「欠け」の−例である。第１図におけ
るしみ除去回路７、欠は除去回路８はこのような雑音を
除去する回路であるＣ第３図は「しみ」を除去−づ−る
方法の一例を示したものであり、×印で示した注目画素
の回りの８画素がすべて白なら、その画素を無条件で白
とする。第４図は「欠け」を除去する方法の一例を示し
たものであシ、Ｘ印で示した注目画素の上下左右の４画
素がすべて黒ならその画素を無条件で黒とする。第１図
における２値画像記憶装置９Ｉ′ｉ、「しみ」と「欠け
」とを除去した後の資料１の全面の画像を記憶するもの
であり、連続領域切り出し回路１゜は２値画像記憶装置
９がら連続した黒画素の一団を切９出すものである。こ
の切り出しは、ラスタ・スキャンによシ連続領域の一端
を検知し、次にこの点から連続領域の輪郭線を追跡して
ゆくことによシ行われる。黒画素数計数回路１１け、こ
のようにして切り出した連続領域の中にある黒画素数を
計数し、その結果を面積計測出力１２として出力する。

資料１上の各汚れの太きさは、この面積計測出力１２の
値から容易に計算することができる。

以上説明した従来の方法によれば、対象物の進行方向と
直交する方向の分解能は、−次元アレイセンサの素子数
によって決るので、対象物の面積計測精度もこの一次元
アレイセンサの素子数で決ることになる。現在、素子数
の最も多い一次元アレイセンサとしては、２０４８索子
程度のものまで製品化されているが、これでは必要な精
度が得られない場合がしばしばある。しかし、−次元ア
レイセンサの素子数をこれ以上増やすことは、−次元ア
レイセンサの製造上大変難しい。現在、長い一次元アレ
イセンサが必要な場合は、−次元アレイセンサを複数個
直列に並べて用いているが、この方法を用いると、−次
元アレイセンサの接合部で超微細加工が心安で６Ｄ、ま
た、温度の変化による一次元アレイセンサの伸縮を考慮
しなければならない等、色々困難な問題を解決しなけれ
ばならない。そのため、でき上った装置は、−次元アレ
イセンサを１個だけ使った装置に比べると、大変にイ曲
なものとなる。

本発明は、以上で述べた従来の方法の欠点を除き、簡単
な装置で高精度な面積計測ができる、面積計測装置を提
供することを目的とする。

すなわち本発明は面積計測をすべき対象物の実像を作る
光学的手段と、該実像の位置に置かれ、光の強さを電気
信号に変換する光電変換素子と、該光電変換素子から出
力される電気信号を、対象物の実像上のセンサ出力及び
背景の実像上のセンサ出力をそれぞれ最大値と最小値又
は最小値と最大値とし、対象物と背景との境界線の実像
上のセンサ出力を、そのセンサが含む対象物の実像の面
積に比例又は反比例して多値にｊｔ量子化る量子化回路
と、該量子化回路の出力を一時記憶する多値画像記憶装
置と、該多値画像記憶装置から面積計測をすべき対象物
の画像を切り出す切り出し回路と、該切り出し回路で切
り出された画像の中の対象物の輪郭線近傍の画素の量子
化値及びそれ以外の対象物上の画素の数を用いて、対象
４物の面積を計算する計算回路とを備えた面積計測装置
である。

以下本発明について、実施例を示す図面を参照して説明
する。

第５図は本発明の一実施例を示す図である。−例として
前記同様に紙面の汚れの面積を計測する場合について述
べる。第５図において、１は汚れの面積を計測する紙面
である資料、２は搬送ベルト、６はカメラ、４はレンズ
系、５は一次元アレイセンサであシ、これらは第１図で
説明したものと同じである。１５は多値化回路であシ、
−次元アレイセンサ５の出力を２値ではなく多値に変換
する。第６図は、この多値化回路１５で行う多値化の一
例を示しだ図である。図において、縦軸は一次元アレイ
センサの各センサの出力の大きさ、横軸は各センサの位
置である。イは汚れのない紙面の実像の位１に１ハは汚
れの実像の位置、口は汚れの輪郭線の実像の位置である
。今、ここでは、−例として各センサの出力をＯ〜７の
８値に量子化する場合について説明する。図におけるａ
は汚れのない紙面の実像の位置イの各センサの出力を、
殆どすべて最小値０と量子化するために選んだスライス
レベル、ｇは汚れの実像の位置ハの各センサの出力を殆
どすべて最大値７と量子化するために選んだスライスレ
ベル、ｂ〜ｆはａとｇの間を等間隔に区切り、１〜乙の
量子化レベルを決定するために選んだスライスレベルで
ある。このようにして各スライスレベルを決定し、各セ
ンサの出力を多値に量子化すると、汚れの輪郭線の実像
の位置口のセンサの出力の量子化値はそのセンサに結像
される汚れの領域の割合に比例して増大するのでこの量
子化値を用いると、各センサの出力を２値に量子化した
場合に比べ数倍の分解能で汚れの面積を測る事ができ、
従って面積の計測精度を数倍に向上させることができる
。

第５図において、１６はしみ除去回路であシ、０以外の
量子化値を持つ画素の連続領域が十分小さい場合、それ
らの値を０に変換する。多値画像記憶装置１７は、しみ
除去回路１６で「１〜み」を除去した後の資料１の全面
の多値画像を記憶するものであシ、連続領域切シ出し回
路１８は、多値画像記憶装置１７から、連続したＯ以外
の量子化値を持つ画素の一団を切シ出すものである。

第７図はこの切り出１７の方法の一例を示しだものであ
る。ラスタ・スキャンによシ汚れの左−ヒの点を検知す
ると、次にこの点から汚れの輪郭線を右回りに追跡し７
、汚れの領域を切り出す。

第８図は、この場合の輪郭線追跡法を示したものであり
、現在の位置をＸ印で示すと、次に進む位置はＰｌ、Ｐ
２、Ｐ３、Ｐ４のいずれかであり、これらの点を右回り
に１つ手前の輪郭線の位置の次から調べてゆき、最初に
０以外の値の画素にぶつかった位置とするものである。

輪郭線追跡の一番初めは、Ｐｌの位置から右回りに調べ
てゆく。内部値一定住回路１９は連続領域切り出し回路
１８における輪郭線追跡時に通過しなかった連続領域の
内部の画素値を最大値に変換するものである。汚れの内
部に中空部分がある場合、その部分も含めてｉｆｉ］積
を計算するのか、あるいはその部分の面積を除くのかは
場合によって異ってくるが、その部分の面積を除く場合
は、内輪郭線も求め、両輪界線にはさまれた領域の画素
値のみを最大値に変換する。各光電変換素子で一画素分
の電荷を蓄積している間の資料の移動が無視できない場
合は、輪郭線の実像が隣接する２センサ間で移動する場
合があるので、このような場合は、内部値一定住回路１
９では、輪郭線追跡時に通過した画素に隣接する画素の
量子化値も、最大値に変換してはならない。多値比値加
算回路２０は、このようにして得られた連続領域内の画
素値をすべて加算し、その加算結果を高精度面積計測出
力２１　として出力する。資料１上の各汚れの大きさは
、この高精度面積計測出力２１の値から高精度に求める
ことができる。

以上述べたように、本発明による面積計測装置を用いる
と、紙面上の汚れ叫の面積を、従来性われている、−次
元アレイセンサの出力を２値に量子化する場合に比べ、
数倍の精度で計測する事ができ、かつ−次元アレイセン
サの接合を行わないので、超微細加工等が不要となり、
装置を簡易化できる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来知られている面積計測装置の一例を示す図
、第２図は第１図における２値化回路乙の出力の一例を
示す図、第６図は（−シみ」を除去する方法の一例を示
す図、第４図１ｌ−１：１−欠け」を除去する方法の一
例を示す図、第５図は本発明の一実施例を示す図、第６
図は第５図における多値化回路１５で行う多値化の一例
を示す図、第７図は第５図における連続領域切シ出し回
路１８で行う、連続領域の切ｐ出し処理の一例を示す図
、第８図は第７図で用いている輪郭線追跡法の説明する
ために示した図である。 図において、１は汚れの面積を計測する紙面である資料
、２は搬送ベルト、３はカメラ、４はレンズ系、５は一
次元アレイセンサ、１３は「しみ」の−例、１４は「欠
け」の−例、１５は多値化回路、１６はしみ除去回路、
１７は多値画像記憶装置、１８は連続領域切シ出し回路
、１９は内部値一定化回路、２０は多値比値加算回路、
２１は高精度０′ｕ積計抑］出力である。 特許出願人　　日本電気株式会社 力　乙記 第７図 ； 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　間接計測をすべき対象物の実像を作る光学的
   手段と、該実像の位置に置かれ、光の強さを電気信号に
   変換する光電変換素子と、該光電変換素子から出力され
   る電気信号を、対象物の実像上のセンサ出力及び背景の
   実像上のセンサ出力をそれぞれ最大値と最小値又は最小
   値と最大値とし、対象物と背景との境界線の実像上のセ
   ンサ出力をそのセンサが含む対象物のに像のｌｆｌ績に
   比例又は反比例して多値に量子化する量子化回路と、該
   量子化回路の出力を一時記憶する多値画像記憶装置と、
   該多値画像記憶装置から面積計測をすべき対象物の画像
   を切り出す切シ出し回路と、切り出し回路で切シ出され
   た画像の中の対象物の輪郭線近傍の画素の立子化値及び
   それ以外の対象物上の画素の数を用いて対象物の面積を
   計算する計算回路とを有することを特徴とする面積計測
   装置。