形状测量方法和形状测量装置的制造方法_3

文档序号:9308381阅读:来源:国知局
到形状测量控制装置140。
[0118] 光源110以对摄像装置120可变的方式而被构成,以使光源110的激光投射轴与 摄像装置120的光轴的夹角在约25度至160度的范围内可变更的方式而被构成。
[0119] 滤光片130仅使与从光源110照射的狭缝光111同一波长的光通过。从而,摄像 装置120仅拍摄与从光源110照射的狭缝光111同一波长的反射光。
[0120] 滤光片130由后面将要述及的移动平均滤光片、高斯滤光片以及中值滤光片的任 一种或二种以上的组合构成。
[0121] 再有,本实施方式中的滤光片130由不仅组合了作为硬件的透镜,而且还组合了 形状测量控制装置140内的软件进行的滤光处理的器件构成。
[0122] 形状测量控制装置140包括:控制光源110和摄像装置120的工作的摄像控制单 元141;存储摄像装置120所拍摄的图像的存储器142;解析存储于存储器142内的图像,制 成乳制材料250的形状轮廓的图像识别单元143;以及显示存储于存储器142内的图像和 图像识别单元143所制成的形状轮廓的显示器144。
[0123] 摄像控制单元141控制光源110和摄像装置120的工作。具体而言,摄像控制单 元141执行光源110所照射的狭缝光111的亮度的调整、光源110所照射的狭缝光111的 照射角的调整、摄像装置120内的镜头的光圈的调整、摄像时间的调整等。
[0124] 存储器142例如由帧存储器构成,将从摄像装置120发送来的图像存储于例如 1280X1024个像素内。
[0125] 图像识别单元143从存储于存储器142中的图像内的反射光抽出光切断线,计算 出该光切断线的坐标(X坐标和Y坐标)作为图像坐标数据。X坐标是乳制材料250的宽度 方向上的坐标,Y坐标是乳制材料250的运送方向R上的坐标。
[0126] 在计算出图像坐标数据后,图像识别单元143基于该图像坐标数据,计算出乳制 材料250的形状轮廓。所计算出的形状轮廓被规格化,作为二维(X坐标和Y坐标)的规格 化坐标数据,被存储于存储器142内,或者,在显示器144上被显示出来。
[0127] Z坐标是乳制材料250的厚度方向上的坐标。
[0128] 这样一来,即求得规格化了的形状轮廓。图3示出形状轮廓的一例。
[0129] 图4为示出本实施方式的形状测量装置100的工作的流程图。以下,参照图4,说 明本实施方式的形状测量装置100的工作。
[0130] 首先,实施摄像处理(步骤S100)。具体而言,光源110将狭缝光111照射到乳制 材料250的表面上,摄像装置120对包含被照射了狭缝光111的区域在内的区域121,进而 对反射光进行摄像,将所拍摄的图像发送到形状测量控制装置140。发送到形状测量控制装 置140的图像被保存于存储器142内。
[0131] 其次,图像识别单元143在反射光的图像内切取抽出光切断线的区域(步骤 S110)。即,图像识别单元143在从摄像装置120发送来的图像的整个区域内并不抽出光切 断线,仅在图像的整个区域之中预先决定的一部分区域内实施抽出光切断线的操作。
[0132] 抽出光切断线的区域的决定基于紧前面所抽出的光切断线进行(参照后述的步 骤S200)。决定方法后面将要述及。
[0133] 再次,图像识别单元143为了从图像除去噪声,实施以下那样的噪声除去操作。
[0134] 首先,图像识别单元143进行是否必须对图像实施平滑化处理的判定(步骤 S120)〇
[0135] 在水滴及蒸汽没有对图像产生影响的情况下(例如在目标物明显干燥的情况 下),不执行平滑化处理(步骤S120的"否")。
[0136] 在判定为必须实施平滑化处理的情况(步骤S120的"是")下,如下所示,实施平 滑化处理(步骤S130)。
[0137] 在拍摄到光切断线的图像中,包含烟雾、水滴、反射光等噪声。这样的噪声多呈点 状或小块状分布,通过对摄像数据进行平滑化处理,可减轻这样的噪声成分。
[0138] 去除噪声的处理与图像的状态相匹配地,使用构成滤光片130的移动平均滤光 片、高斯滤光片或中值滤光片的任一种或两种以上。
[0139] 通过对拍摄到的图像进行平滑化处理,切除以高亮度所映入的点状、块状的外部 干扰噪声,使光切断线的像变得清晰成为可能。
[0140] 图5为平滑化处理前的图像和平滑化处理后的图像的一例。
[0141] 图6示出使用移动平均滤光片进行了噪声去除的情况的去除前和去除后的图像 的一例(图像引自:图像成像的解决办法:〈http ://imagingsolution. net/〉)。
[0142] 移动平均滤光片通过使图像的亮度值平滑化,去除图像内的噪声。
[0143] 具体而言,通过将移动平均速率乘以关注像素及其周边像素的亮度值,进行亮度 的平滑化。通过对全部摄像图像进行该处理,整体的亮度被平滑化。移动平均滤光片以增 补全体的移动平均速率使之为1的方式进行调整(引用文献:数字图像处理CG-ARTS协会 ISBN-104903474014<http ://imagingsolution. net/? 〇
[0144] 图7(A)示出3X3的像素排列中的移动平均速率,图7(B)示出5X5的像素排列 中的移动平均速率。不管何种情况,中央的像素都是关注像素。
[0145] 一般而言,关注像素附近的周边像素的亮度值接近于关注像素的亮度值的情况居 多,而若远离关注像素,则亮度差增大的情况居多。考虑此点后计算平均值时的权重越接近 于关注像素变得越大者为高斯滤光片。
[0146] 高斯滤光片具有接近于低通滤光片的效果,对高频的噪声去除有效。所谓高频,是 指在短周期内重复"明暗明暗"的图形。
[0147] 高斯滤光片中的处理通过将规定的速率乘以关注像素及其周边像素的亮度值来 进行。在受烟雾等的影响而使高频噪声扩展的情况下,高斯滤光片有效。
[0148] 图8(A)示出3X3的像素排列中的高斯滤光片速率,图8(B)示出5X5的像素排 列中的高斯滤光片速率。不管何种情况,中央的像素都是关注像素。
[0149] 为了消除特定的频率,通过将周期分隔一半的2点的数据进行平均,可消除该频 率成分。使用了该原理的是高斯滤光片(引用文献:数字图像处理CG-ARTS协会ISBN-10 4903474014<http://imagingsolution.net/? 〇
[0150]中值滤光片是通过依次排列关注像素的周边像素的亮度值大小,将中央值置换为 关注像素,从而除去噪声的滤光片。此滤光片适合火花、溅沫、外部干扰光等大大不同于周 边像素的亮度值的芝麻盐状或尖峰状噪声的去除。该处理的优点是,所拍摄图像的轮廓及 边缘无模糊现象。
[0151] 图9示出3X3的像素排列中的各像素的亮度值(图像引自:图像成像的解决办法 〈http://imagingsolution.net/>) 〇
[0152] 取得关注像素的周边像素的亮度值,以下,从小到大依次排列其亮度值。
[0153] 24、30、31、34、41、57、61、96、165
[0154] 接着,将中央值即41用最大值的亮度值165置换。通过对全部像素进行这种处 理,进行噪声去除(引用文献:数字图像处理CG-ARTS协会ISBN-10 4903474014〈http:// imagingsolution.net/? 〇
[0155] 图10为使用中值滤光片进行噪声去除处理的情况的处理前和处理后的图像(图 像引自:图像成像的解决办法〈http://imagingsolution.net/〉)。
[0156] 在平滑化处理(步骤S130)结束后,图像识别单元143判定在平滑化了的摄像数 据上扩展的光切断线以外的小图形噪声的去除是否必须(步骤S140)。
[0157] 由于进行平滑化处理也有去除小图形噪声的功能,所以在仅仅通过平滑化处理可 去除小图形噪声的那种程度噪声的情况下,不实施小图形噪声的去除处理(步骤S140的 "否")。
[0158]在图像识别单元143判定为必须的情况下(步骤S140的"是"),执行小图形噪声 的去除处理(步骤S150)。
[0159] 具体而言,图像识别单元143在对处理图像进行二进制处理后,通过进行收缩膨 胀处理,去除小图形噪声。由此,可使光切断线进一步变得鲜明。
[0160] 所谓收缩处理,是指若在关注像素的周边即使有1个像素为黑像素,则也将全部 的周边像素置换为黑的处理,所谓膨胀处理,是指若在关注像素的周边即使有1个像素为 白像素,则也将全部的周边像素置换为白的处理(引用文献:图像成像的解决办法〈http: //imagingsolution.net/>)〇
[0161] 图11(A)示出进行收缩处理的过程的图像,图11⑶示出进行膨胀处理的过程的 图像。
[0162]另外,图12为二进制化的图像的收缩?膨胀处理前和收缩?膨胀处理后的图像的 一例。
[0163] 再有,通过在先进行膨胀处理之后进行收缩处理,可补充所欠缺的图像。
[0164] 图13(A)_(D)为示出其一例的图像(图像引自:图像成像的解决办法〈http:// imagingsolution.net/? 〇
[0165] 如图13(A)的箭头所示,在比较大缺陷存在的情况下,最初进行膨胀处理,接着进 行收缩处理。由此,如图13(D)所示,欠缺图像大致补足(即,欠缺图像大致消失)。
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