(57)【要約】本発明の一技術的側面による偏析分析装置は、複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得する画像獲得部、上記撮像画像から上記複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出する試験片画像抽出部、及び複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し、上記偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成する偏析情報生成部を含むことができる。
2019533140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得する画像獲得部と、
前記撮像画像から前記複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出する試験片画像抽出部と、
複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し、前記偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成する偏析情報生成部と、
を含む、偏析分析装置。
【請求項２】
前記画像獲得部は、
カメラと、
複数の光源素子を含み、前記カメラのレンズの形状に相応する中空を有する照明装置と、
を含む、請求項１に記載の偏析分析装置。
【請求項３】
前記試験片画像抽出部は、
テンプレート画像と前記撮像画像の相関係数をマッチングさせるマッチング器と、
前記マッチング器からの出力に対して２値化を行う２値化器と、
前記２値化器からの出力に基づき、前記撮像画像から前記複数の試験片画像を抽出する画像抽出器と、
を含む、請求項１に記載の偏析分析装置。
【請求項４】
前記偏析情報生成部は、
試験片画像において中心領域の周辺領域を基準領域に設定し、前記基準領域の平均明るさを用いて前記中心領域を可変２値化する可変２値化器と、
可変２値化した前記基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を前記偏析領域と決定する偏析領域決定器と、
を含む、請求項１に記載の偏析分析装置。
【請求項５】
前記偏析情報生成部は、
前記偏析領域の大きさ、長さ、明るさ情報、角度、偏析量、及び偏析比率の少なくとも一つを算出して前記偏析分析情報を生成する情報生成器をさらに含む、請求項１に記載の偏析分析装置。
【請求項６】
複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得する段階と、
前記撮像画像から前記複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出する段階と、
複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し、前記偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成する段階と、
を含む、偏析分析方法。
【請求項７】
前記撮像画像を獲得する段階は、
横軸の光均一度及び縦軸の光均一度が９６％以上であり、前記横軸の光均一度と前記縦軸の光均一度の差が２％以内である光を照射する段階を含む、請求項６に記載の偏析分析方法。
【請求項８】
前記複数の試験片画像を抽出する段階は、
テンプレート画像と前記撮像画像の相関係数をマッチングさせる段階と、
相関係数がマッチングされた結果に対して２値化を行う段階と、
前記２値化した結果に基づき、前記撮像画像から前記複数の試験片画像を抽出する段階と、
を含む、請求項６に記載の偏析分析方法。
【請求項９】
前記偏析分析情報を生成する段階は、
試験片画像において中心領域の周辺領域を基準領域に設定する段階と、
前記基準領域の平均明るさを用いて前記中心領域を可変２値化する段階と、
可変２値化の結果に対して、可変２値化した前記基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を前記偏析領域と決定する段階と、
を含む、請求項６に記載の偏析分析方法。
【請求項１０】
前記偏析分析情報を生成する段階は、
前記偏析領域の大きさ、長さ、明るさ情報、角度、偏析量、及び偏析比率の少なくとも一つを算出して前記偏析分析情報を生成する段階を含む、請求項６に記載の偏析分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線材製品の中心偏析等級を、画像を用いて自動判定することができる偏析分析装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
線材は線状の鉄鋼であり、タイヤコードや建設などの様々な分野で用いることができる。かかる線材は、通常の鋼材よりも高強度が求められることが一般的であるため、品質管理に対する要求が高い。
【０００３】
かかる線材の内部に中心部偏析が存在する場合、断線などが引き起こされる可能性が非常に高いため、かかる線材の偏析を検出する様々な技術が開発されている。
【０００４】
従来の線材の偏析検出技術では、線材の断面に対する画像に基づき、画像を介して線材の中心部に偏析が存在するか否かを判断する。一方、このような従来の技術の場合、照明やカメラ性能などによって撮像画像に変化が生じると、偏析の検出正確性が低下するという問題がある。
【０００５】
このような従来技術に対しては、韓国公開特許第２００９−００４６９２０号公報、韓国公開特許第２０１０−００７８５９０号公報、韓国公開特許第２０１２−００６８６３５号公報などを参照することによって容易に理解することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのものであって、本発明の一技術的側面は、複数の試験片のそれぞれに対して偏析を検出し、それに対する偏析分析情報を提供することにより、試験片の検査や品質管理を自動化すると共に、正確な分析を提供することができる偏析分析装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一技術的側面は、偏析分析装置を提案する。上記偏析分析装置は、複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得する画像獲得部、上記撮像画像から上記複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出する試験片画像抽出部、及び複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し、上記偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成する偏析情報生成部を含むことができる。
【０００８】
一実施形態において、上記画像獲得部は、カメラ及び前記カメラのレンズの形状に相応する中空を有するリング照明を含むことができる。
【０００９】
一実施形態において、上記試験片画像抽出部は、テンプレート画像と上記撮像画像の相関係数をマッチングさせるマッチング器、上記マッチング器からの出力に対して２値化を行う２値化器、及び上記２値化器からの出力に基づき、上記撮像画像から上記複数の試験片画像を抽出する画像抽出器を含むことができる。
【００１０】
一実施形態において、上記偏析情報生成部は、試験片画像において中心領域の周辺領域を基準領域に設定し、上記基準領域の平均明るさを用いて上記中心領域を可変２値化する可変２値化器、及び上記可変２値化器からの出力において、可変２値化した上記基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を上記偏析領域と決定する偏析領域決定器を含むことができる。
【００１１】
一実施形態において、上記偏析情報生成部は、上記偏析領域の大きさ、長さ、明るさ情報、角度、偏析量、及び偏析比率の少なくとも一つを算出して上記偏析分析情報を生成する情報生成器をさらに含むことができる。
【００１２】
本発明の他の一技術的側面は、偏析分析方法を提案する。上記偏析分析方法は、複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得する段階、上記撮像画像から上記複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出する段階、及び複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し、上記偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成する段階を含むことができる。
【００１３】
一実施形態において、上記撮像画像を獲得する段階は、カメラのレンズの形状に相応する中空を有するリング照明を用いて、上記複数の試験片に光を照射する段階を含むことができる。
【００１４】
一実施形態において、上記複数の試験片画像を抽出する段階は、テンプレート画像と上記撮像画像の相関係数をマッチングさせる段階、相関係数がマッチングされた結果に対して２値化を行う段階、及び上記２値化した結果に基づき、上記撮像画像から上記複数の試験片画像を抽出する段階を含むことができる。
【００１５】
一実施形態において、上記偏析分析情報を生成する段階は、試験片画像において中心領域の周辺領域を基準領域に設定する段階、上記基準領域の平均明るさを用いて上記中心領域を可変２値化する段階、及び可変２値化の結果に対して、可変２値化した上記基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を上記偏析領域と決定する段階を含むことができる。
【００１６】
一実施形態において、上記偏析分析情報を生成する段階は、上記偏析領域の大きさ、長さ、明るさ情報、角度、偏析量、及び偏析比率の少なくとも一つを算出して上記偏析分析情報を生成する段階を含むことができる。
【００１７】
上述の課題の解決手段は、本発明の特徴をすべて列挙したものではない。本発明の課題を解決するための様々な手段は、以下の詳細な説明の具体的な実施形態を参照することによって、より詳細に理解することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一実施形態によると、複数の試験片のそれぞれに対して偏析を検出し、それに対する偏析分析情報を提供することにより、試験片の検査や品質管理を自動化すると共に、正確な分析を提供することができるという効果を奏する。
【００１９】
本発明の一実施形態によると、可変２値化に基づいた明るさの平均値を用いて偏析の有無を判断するため、照明などが変化しても正確に偏析を検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による偏析分析装置を説明するブロック構成図である。
【図２】図１に示されている画像獲得部の一実施形態を説明する参考図である。
【図３】図１に示されている試験片画像抽出部の一実施形態を説明するブロック構成図である。
【図４】図３に示されている試験片画像抽出部によって試験片画像が抽出される様子を説明する参考図である。
【図５】図１に示されている試験片画像抽出部によって撮像画像の補正が行われる様子を説明する参考図である。
【図６】図１に示されている偏析情報生成部の一実施形態を説明するブロック構成図である。
【図７】図６に示されている偏析情報生成部によって偏析が抽出される様子を説明する参考図である。
【図８】図６に示されている偏析情報生成部で行われる偏析判定を説明するためのグラフである。
【図９】図６に示されている可変２値化器による可変２値化を説明するための参考グラフである。
【図１０】互いに異なる明るさを有する試験片画像に対して固定値２値化を行った結果を示す参考図である。
【図１１】互いに異なる明るさを有する試験片画像に対して可変２値化を行った結果を示す参考図である。
【図１２】本発明の一実施形態による偏析分析方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付された図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２２】
しかし、本発明の実施形態は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野における平均的な知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。
【００２３】
図１は本発明の一実施形態による偏析分析装置を説明するブロック構成図である。
【００２４】
図１を参照すると、偏析分析装置１００は、画像獲得部１１０、試験片画像抽出部１２０、及び偏析情報生成部１３０を含むことができる。
【００２５】
画像獲得部１１０は、複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得することができる。
【００２６】
試験片画像抽出部１２０は、撮像画像から複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出することができる。
【００２７】
試験片画像抽出部１２０は、抽出された複数の試験片画像に番号を付けて分類することができる。
【００２８】
試験片画像抽出部１２０は、上記撮像画像が回転されている場合、それを感知して正方向に補正することができる。
【００２９】
偏析情報生成部１３０は、複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し、偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成することができる。
【００３０】
偏析情報生成部１３０は、試験片画像の中心領域から偏析領域を検出することができる。例えば、偏析情報生成部１３０は、上記中心領域の周辺領域の平均明るさを用いて可変２値化を行い、試験片画像の中心領域から偏析領域を検出することができる。
【００３１】
以下、図２〜図１１を参照して、偏析分析装置１００の様々な実施形態についてより詳細に説明する。
【００３２】
図２は図１に示されている画像獲得部の実施形態を説明する参考図である。
【００３３】
図２を参照すると、画像獲得部１１０は、カメラ２１０、及び複数の光源素子を含む照明装置２２０を含むことができる。図示の例において、照明装置２２０にはリング照明装置が示されているが、これは例示的なものである。したがって、実施形態によって、複数の光源素子を含む様々な形態の照明装置に変形実施されることができる。
【００３４】
カメラ２１０はレンズ２１１を含み、複数の試験片を含むモールド試験片１０を撮影して撮像画像を生成することができる。
【００３５】
一実施形態において、カメラ２１０は、テレセントリック（Ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃ）レンズを備えることができる。したがって、通常のカメラ撮影において生じる偏析サイズの歪みを排除させることができる。
【００３６】
照明装置２２０は、複数の光源素子を含むリング状の照明装置であることができ、カメラのレンズ２１１の形状に相応する中空を備えることができる。したがって、図示の例のように、照明装置が位置する場合、カメラの周辺に複数の光源素子が配置されるため、モールド試験片に対して光を均一に照射することができる。したがって、明るさ変化を最小限に抑えることができ、試験片表面の凹凸によるノイズの発生を最小限に抑えることができる。
【００３７】
一実施形態において、照明装置２２０によってモールド試験片１０に照射された光は、横軸の光均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）及び縦軸の光均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）が９６％以上であり、上記横軸の光均一度と上記縦軸の光均一度の差が２％以内であることができる。以下の表１は、このような一実施形態に対する光均一度を示す。
【００３８】
【表１】
2019533140.tif 000003
【００３９】
表１を参照すると、照明装置２２０によって照射される光は、モールド試験片から１１０ｍｍ〜３００ｍｍの距離において、横軸の光均一度及び縦軸の光均一度がともに９６％以上であり、二つの軸の光均一度の差が２％以内であるという条件を満たすことが分かる。
【００４０】
即ち、横軸及び縦軸のそれぞれに対する光均一度自体も９６％以上の数値を有すると同時に、二つの軸の光均一度の差が２％以下である条件を満たす場合、光均一度の差による偏析画像の歪みが生じないか、または以下で説明する偏析情報生成部１３０の演算によって相殺できる程度となる。
【００４１】
図３は図１に示されている試験片画像抽出部の一実施形態を説明するブロック構成図であり、図４は図３に示されている試験片画像抽出部によって片画像が抽出される様子を説明する参考図である。
【００４２】
図３を参照すると、試験片画像抽出部１２０は、マッチング器３１０、２値化器３２０、及び画像抽出器３３０を含むことができる。
【００４３】
マッチング器３１０は、テンプレート画像と撮像画像の相関係数をマッチングさせることができる。
【００４４】
２値化器３２０は、マッチング器３１０からの出力に対して２値化を行うことができる。
【００４５】
画像抽出器３３０は、２値化器３２０からの出力に基づき、撮像画像から複数の試験片画像を抽出することができる。
【００４６】
画像抽出器３３０は、複数の試験片画像を抽出しながら、各試験片画像に対して番号を付けることができる。
【００４７】
図４をさらに参照すると、図４（ａ）はモールド試験片の撮像画像を示し、図４（ｂ）はテンプレート画像を示している。
【００４８】
図４（ｃ）はマッチング器３１０によってテンプレート画像と撮像画像の相関係数がマッチングされた結果の一例を示している。マッチング器３１０による相関係数のマッチングによって、撮像画像からテンプレート画像と形態が最も類似している地点が検出されることが分かる。
【００４９】
図４（ｄ）は２値化器３２０によって図４（ｃ）を２値化した結果の一例を示している。
【００５０】
図（ｅ）は画像抽出器３３０によって、図（ｄ）に基づき、撮像画像から複数の試験片画像を抽出した一例を示している。
【００５１】
図５は図１に示されている試験片画像抽出部によって撮像画像の補正が行われる様子を説明する参考図である。
【００５２】
作業者によってモールド試験片が偏析分析装置に載置される際に、モールドが回転すると、認識率が低下する可能性がある。したがって、試験片画像抽出部１２０は、モールドが回転して載置された場合、作業者がモールドを再び載置することなく、撮像画像を回転補正することができる。
【００５３】
即ち、試験片画像抽出部１２０は、複数の試験片画像に対して中心点を検出し、複数の中心点のうち最上位のラインに属する複数の点の少なくとも一部を用いて配列線５１０を形成することができる。
【００５４】
試験片画像抽出部１２０は、水平方向に予め設定された基準線５２０と、配列線５１０の角度差に対応して撮像画像を回転させることができる。
【００５５】
図６は図１に示されている偏析情報生成部の一実施形態を説明するブロック構成図である。
【００５６】
まず、図６を参照すると、偏析情報生成部１３０は、可変２値化器５１０及び偏析領域決定器５２０を含むことができる。実施形態によって、偏析情報生成部１３０は情報生成器５３０をさらに含むことができる。
【００５７】
可変２値化器５１０は、試験片画像において中心領域の周辺領域を基準領域に設定し、上記基準領域の平均明るさを用いて上記中心領域を可変２値化することができる。
【００５８】
偏析領域決定器５２０は、可変２値化器５１０からの出力において、可変２値化した上記基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を偏析領域と決定することができる。
【００５９】
情報生成器５３０は、偏析領域決定器５２０から検出された偏析領域の大きさ、長さ、明るさ情報、角度、偏析量、及び偏析比率の少なくとも一つを算出して上記偏析分析情報を生成することができる。
【００６０】
即ち、情報生成器５３０は、偏析の程度を単順等級として定量的な数値情報を生成することができる。例えば、情報生成器５３０は、偏析領域に対して画像処理技法を用いて偏析の大きさ、長さ、明るさ情報、偏析量などを判断し、それを定量的なデータとして数値化することができる。
【００６１】
図７は図６に示されている偏析情報生成部によって偏析が抽出される様子を説明する参考図であって、図７をさらに参照すると、図７の（ａ）は試験片画像の一例を示している。
【００６２】
図７の（ｂ）を参照すると、可変２値化器５１０は、試験片画像において中心領域７１０の周辺領域７２０を基準領域に設定し、基準領域７２０の平均明るさ値を基準に中心領域７１０を可変２値化することができる。
【００６３】
可変２値化した結果は図７（ｃ）の通りであり、偏析領域決定器５２０は、一定面積以上の面積を有する領域７３１を偏析領域と決定することができる。即ち、偏析領域決定器５２０は、可変２値化した結果において一定の大きさ未満の２値化した値７３２を削除することでノイズを除去することができる。
【００６４】
図８は図６に示されている偏析情報生成部で行われる偏析判定を説明するためのグラフである。
【００６５】
上述のように、偏析領域決定器５２０は、可変２値化した基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を偏析領域と決定することができる。
【００６６】
図８のグラフは、可変２値化した基準領域の画素値（Ｇｒａｙ  ｌｅｖｅｌ）とヒストグラム（Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ）の関係を示している。
【００６７】
図示の例では、下位２％を閾値に設定し、画素値ヒストグラムのうち閾値である下位２％に該当する領域を偏析領域と決定したことが分かる。但し、実施形態によって、閾値としての下位％数値は変更設定されることもできる。
【００６８】
これは、均一な光を照射する本発明の一実施形態において、画像に対するヒストグラムに示されている例と同様に、比較的均等な分布で画素値が示されていることが分かる。したがって、下位２％以下の暗い領域に該当する領域は、周辺領域の平均明るさに比べて暗い値が高い領域であり、これが偏析領域に該当する。
【００６９】
図９は図６に示されている可変２値化器による可変２値化を説明するための参考グラフである。図９をさらに参照して可変２値化について説明すると、可変２値化とは、基準領域７２０の平均明るさ値が変動することによって２値化の基準が可変することを意味する。
【００７０】
即ち、従来に適用される固定値２値化は、予め設定された基準値を基準として中心領域の画像明るさを適用して２値化を行うが、可変２値化器５１０は、基準領域の平均明るさ値を基準として中心領域に対して２値化を行うため、試験片画像によって全体的に異なる明るさを有する場合でも、正確に２値化を行うことができる。
【００７１】
図１０は互いに異なる明るさを有する同一の試験片の試験片画像に対して固定値２値化を行った結果を示しており、図１１は互いに異なる明るさを有する同一の試験片の試験片画像に対して、本発明による可変２値化を行った結果を示す参考図である。
【００７２】
図１０では固定値２値化を用いるため、図１０（ａ）では偏析ではない領域も偏析として検出され、図１０（ｂ）では偏析が検出されないことが分かる。
【００７３】
一方、本発明による図１１では可変２値化を用いるため、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）の明るさが互いに異なる場合でも、同一に偏析を検出することが分かる。
【００７４】
以上、図１〜図１１を参照して、偏析分析装置の様々な実施形態について説明した。
【００７５】
以下では、図１２を参照して偏析分析方法の様々な実施形態について説明する。但し、以下で説明する偏析分析方法は、図１〜図１１を参照して予め説明した偏析分析装置に対する説明を参照することによって、より容易に理解することができる。
【００７６】
図１２は本発明の一実施形態による偏析分析方法を説明するフローチャートである。
【００７７】
図１２を参照すると、偏析分析装置は、複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得することができる（Ｓ１２１０）。
【００７８】
偏析分析装置は、撮像画像から上記複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出することができる（Ｓ１２２０）。
【００７９】
偏析分析装置は、複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し（Ｓ１２３０）、上記偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成することができる（Ｓ１２４０）。
【００８０】
段階Ｓ１２１０に対する一実施形態において、偏析分析装置は、カメラのレンズの形状に相応する中空を有するリング照明を用いて、上記複数の試験片に光を照射することができる。
【００８１】
段階Ｓ１２２０に対する一実施形態において、偏析分析装置は、テンプレート画像と上記撮像画像の相関係数をマッチングさせ、相関係数がマッチングされた結果に対して２値化を行うことができる。以後、上記２値化した結果に基づき、上記撮像画像から上記複数の試験片画像を抽出することができる。
【００８２】
段階Ｓ１２３０に対する一実施形態において、偏析分析装置は、試験片画像において中心領域の周辺領域を基準領域に設定し、上記基準領域の平均明るさを用いて上記中心領域を可変２値化することができる。以後、可変２値化した結果値に対して、可変２値化した上記基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を上記偏析領域と決定することができる。
【００８３】
段階Ｓ１２４０に対する一実施形態において、偏析分析装置は、上記偏析領域の大きさ、長さ、明るさ情報、角度、偏析量、及び偏析比率の少なくとも一つを算出して上記偏析分析情報を生成することができる。
【００８４】
以上で説明した本発明は、上述の実施形態及び添付された図面によって限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲によって限定され、本発明の構成は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、その構成を多様に変更及び改造することができることを、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は容易に分かる。
【図１】
2019533140.tif 000004
【図２】
2019533140.tif 000005
【図３】
2019533140.tif 000006
【図４（ａ）】
2019533140.tif 000007
【図４（ｂ）】
2019533140.tif 000008
【図４（ｃ）】
2019533140.tif 000009
【図４（ｄ）】
2019533140.tif 000010
【図４（ｅ）】
2019533140.tif 000011
【図５】
2019533140.tif 000012
【図６】
2019533140.tif 000013
【図７（ａ）】
2019533140.tif 000014
【図７（ｂ）】
2019533140.tif 000015
【図７（ｃ）】
2019533140.tif 000016
【図７（ｄ）】
2019533140.tif 000017
【図８】
2019533140.tif 000018
【図９】
2019533140.tif 000019
【図１０（ａ）】
2019533140.tif 000020
【図１０（ｂ）】
2019533140.tif 000021
【図１１（ａ）】
2019533140.tif 000022
【図１１（ｂ）】
2019533140.tif 000023
【図１２】
2019533140.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月26日(2019.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線材製品の中心偏析等級を、画像を用いて自動判定することができる偏析分析装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
線材は線状の鉄鋼であり、タイヤコードや建設などの様々な分野で用いることができる。かかる線材は、通常の鋼材よりも高強度が求められることが一般的であるため、品質管理に対する要求が高い。
【０００３】
かかる線材の内部に中心部偏析が存在する場合、断線などが引き起こされる可能性が非常に高いため、かかる線材の偏析を検出する様々な技術が開発されている。
【０００４】
従来の線材の偏析検出技術では、線材の断面に対する画像に基づき、画像を介して線材の中心部に偏析が存在するか否かを判断する。一方、このような従来の技術の場合、照明やカメラ性能などによって撮像画像に変化が生じると、偏析の検出正確性が低下するという問題がある。
【０００５】
このような従来技術に対しては、韓国公開特許第２００９−００４６９２０号公報、韓国公開特許第２０１０−００７８５９０号公報、韓国公開特許第２０１２−００６８６３５号公報などを参照することによって容易に理解することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのものであって、本発明の一技術的側面は、複数の試験片のそれぞれに対して偏析を検出し、それに対する偏析分析情報を提供することにより、試験片の検査や品質管理を自動化すると共に、正確な分析を提供することができる偏析分析装置及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一技術的側面は、偏析分析装置を提案する。上記偏析分析装置は、複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得する画像獲得部、上記撮像画像から上記複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出する試験片画像抽出部、及び複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し、上記偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成する偏析情報生成部を含むことができる。
【０００８】
一実施形態において、上記画像獲得部は、カメラ及び前記カメラのレンズの形状に相応する中空を有するリング照明を含むことができる。
【０００９】
一実施形態において、上記試験片画像抽出部は、テンプレート画像と上記撮像画像の相関係数をマッチングさせるマッチング器、上記マッチング器からの出力に対して２値化を行う２値化器、及び上記２値化器からの出力に基づき、上記撮像画像から上記複数の試験片画像を抽出する画像抽出器を含むことができる。
【００１０】
一実施形態において、上記偏析情報生成部は、試験片画像において中心領域の周辺領域を基準領域に設定し、上記基準領域の平均明るさを用いて上記中心領域を可変２値化する可変２値化器、及び上記可変２値化器からの出力において、可変２値化した上記基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を上記偏析領域と決定する偏析領域決定器を含むことができる。
【００１１】
一実施形態において、上記偏析情報生成部は、上記偏析領域の大きさ、長さ、明るさ情報、角度、偏析量、及び偏析比率の少なくとも一つを算出して上記偏析分析情報を生成する情報生成器をさらに含むことができる。
【００１２】
本発明の他の一技術的側面は、偏析分析方法を提案する。上記偏析分析方法は、複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得する段階、上記撮像画像から上記複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出する段階、及び複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し、上記偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成する段階を含むことができる。
【００１３】
一実施形態において、上記撮像画像を獲得する段階は、カメラのレンズの形状に相応する中空を有するリング照明を用いて、上記複数の試験片に光を照射する段階を含むことができる。
【００１４】
一実施形態において、上記複数の試験片画像を抽出する段階は、テンプレート画像と上記撮像画像の相関係数をマッチングさせる段階、相関係数がマッチングされた結果に対して２値化を行う段階、及び上記２値化した結果に基づき、上記撮像画像から上記複数の試験片画像を抽出する段階を含むことができる。
【００１５】
一実施形態において、上記偏析分析情報を生成する段階は、試験片画像において中心領域の周辺領域を基準領域に設定する段階、上記基準領域の平均明るさを用いて上記中心領域を可変２値化する段階、及び可変２値化の結果に対して、可変２値化した上記基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を上記偏析領域と決定する段階を含むことができる。
【００１６】
一実施形態において、上記偏析分析情報を生成する段階は、上記偏析領域の大きさ、長さ、明るさ情報、角度、偏析量、及び偏析比率の少なくとも一つを算出して上記偏析分析情報を生成する段階を含むことができる。
【００１７】
上述の課題の解決手段は、本発明の特徴をすべて列挙したものではない。本発明の課題を解決するための様々な手段は、以下の詳細な説明の具体的な実施形態を参照することによって、より詳細に理解することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一実施形態によると、複数の試験片のそれぞれに対して偏析を検出し、それに対する偏析分析情報を提供することにより、試験片の検査や品質管理を自動化すると共に、正確な分析を提供することができるという効果を奏する。
【００１９】
本発明の一実施形態によると、可変２値化に基づいた明るさの平均値を用いて偏析の有無を判断するため、照明などが変化しても正確に偏析を検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による偏析分析装置を説明するブロック構成図である。
【図２】図１に示されている画像獲得部の一実施形態を説明する参考図である。
【図３】図１に示されている試験片画像抽出部の一実施形態を説明するブロック構成図である。
【図４】図３に示されている試験片画像抽出部によって試験片画像が抽出される様子を説明する参考図である。
【図５】図１に示されている試験片画像抽出部によって撮像画像の補正が行われる様子を説明する参考図である。
【図６】図１に示されている偏析情報生成部の一実施形態を説明するブロック構成図である。
【図７】図６に示されている偏析情報生成部によって偏析が抽出される様子を説明する参考図である。
【図８】図６に示されている偏析情報生成部で行われる偏析判定を説明するためのグラフである。
【図９】図６に示されている可変２値化器による可変２値化を説明するための参考グラフである。
【図１０】互いに異なる明るさを有する試験片画像に対して固定値２値化を行った結果を示す参考図である。
【図１１】互いに異なる明るさを有する試験片画像に対して可変２値化を行った結果を示す参考図である。
【図１２】本発明の一実施形態による偏析分析方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付された図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００２２】
しかし、本発明の実施形態は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野における平均的な知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。
【００２３】
図１は本発明の一実施形態による偏析分析装置を説明するブロック構成図である。
【００２４】
図１を参照すると、偏析分析装置１００は、画像獲得部１１０、試験片画像抽出部１２０、及び偏析情報生成部１３０を含むことができる。
【００２５】
画像獲得部１１０は、複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得することができる。
【００２６】
試験片画像抽出部１２０は、撮像画像から複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出することができる。
【００２７】
試験片画像抽出部１２０は、抽出された複数の試験片画像に番号を付けて分類することができる。
【００２８】
試験片画像抽出部１２０は、上記撮像画像が回転されている場合、それを感知して正方向に補正することができる。
【００２９】
偏析情報生成部１３０は、複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し、偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成することができる。
【００３０】
偏析情報生成部１３０は、試験片画像の中心領域から偏析領域を検出することができる。例えば、偏析情報生成部１３０は、上記中心領域の周辺領域の平均明るさを用いて可変２値化を行い、試験片画像の中心領域から偏析領域を検出することができる。
【００３１】
以下、図２〜図１１を参照して、偏析分析装置１００の様々な実施形態についてより詳細に説明する。
【００３２】
図２は図１に示されている画像獲得部の実施形態を説明する参考図である。
【００３３】
図２を参照すると、画像獲得部１１０は、カメラ２１０、及び複数の光源素子を含む照明装置２２０を含むことができる。図示の例において、照明装置２２０にはリング照明装置が示されているが、これは例示的なものである。したがって、実施形態によって、複数の光源素子を含む様々な形態の照明装置に変形実施されることができる。
【００３４】
カメラ２１０はレンズ２１１を含み、複数の試験片を含むモールド試験片１０を撮影して撮像画像を生成することができる。
【００３５】
一実施形態において、カメラ２１０は、テレセントリック（Ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃ）レンズを備えることができる。したがって、通常のカメラ撮影において生じる偏析サイズの歪みを排除させることができる。
【００３６】
照明装置２２０は、複数の光源素子を含むリング状の照明装置であることができ、カメラのレンズ２１１の形状に相応する中空を備えることができる。したがって、図示の例のように、照明装置が位置する場合、カメラの周辺に複数の光源素子が配置されるため、モールド試験片に対して光を均一に照射することができる。したがって、明るさ変化を最小限に抑えることができ、試験片表面の凹凸によるノイズの発生を最小限に抑えることができる。
【００３７】
一実施形態において、照明装置２２０によってモールド試験片１０に照射された光は、横軸の光均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）及び縦軸の光均一度（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）が９６％以上であり、上記横軸の光均一度と上記縦軸の光均一度の差が２％以内であることができる。以下の表１は、このような一実施形態に対する光均一度を示す。
【００３８】
【表１】
2019533140.tif 000025
【００３９】
表１を参照すると、照明装置２２０によって照射される光は、モールド試験片から１１０ｍｍ〜３００ｍｍの距離において、横軸の光均一度及び縦軸の光均一度がともに９６％以上であり、二つの軸の光均一度の差が２％以内であるという条件を満たすことが分かる。
【００４０】
即ち、横軸及び縦軸のそれぞれに対する光均一度自体も９６％以上の数値を有すると同時に、二つの軸の光均一度の差が２％以下である条件を満たす場合、光均一度の差による偏析画像の歪みが生じないか、または以下で説明する偏析情報生成部１３０の演算によって相殺できる程度となる。
【００４１】
図３は図１に示されている試験片画像抽出部の一実施形態を説明するブロック構成図であり、図４は図３に示されている試験片画像抽出部によって片画像が抽出される様子を説明する参考図である。
【００４２】
図３を参照すると、試験片画像抽出部１２０は、マッチング器３１０、２値化器３２０、及び画像抽出器３３０を含むことができる。
【００４３】
マッチング器３１０は、テンプレート画像と撮像画像の相関係数をマッチングさせることができる。
【００４４】
２値化器３２０は、マッチング器３１０からの出力に対して２値化を行うことができる。
【００４５】
画像抽出器３３０は、２値化器３２０からの出力に基づき、撮像画像から複数の試験片画像を抽出することができる。
【００４６】
画像抽出器３３０は、複数の試験片画像を抽出しながら、各試験片画像に対して番号を付けることができる。
【００４７】
図４をさらに参照すると、図４（ａ）はモールド試験片の撮像画像を示し、図４（ｂ）はテンプレート画像を示している。
【００４８】
図４（ｃ）はマッチング器３１０によってテンプレート画像と撮像画像の相関係数がマッチングされた結果の一例を示している。マッチング器３１０による相関係数のマッチングによって、撮像画像からテンプレート画像と形態が最も類似している地点が検出されることが分かる。
【００４９】
図４（ｄ）は２値化器３２０によって図４（ｃ）を２値化した結果の一例を示している。
【００５０】
図（ｅ）は画像抽出器３３０によって、図（ｄ）に基づき、撮像画像から複数の試験片画像を抽出した一例を示している。
【００５１】
図５は図１に示されている試験片画像抽出部によって撮像画像の補正が行われる様子を説明する参考図である。
【００５２】
作業者によってモールド試験片が偏析分析装置に載置される際に、モールドが回転すると、認識率が低下する可能性がある。したがって、試験片画像抽出部１２０は、モールドが回転して載置された場合、作業者がモールドを再び載置することなく、撮像画像を回転補正することができる。
【００５３】
即ち、試験片画像抽出部１２０は、複数の試験片画像に対して中心点を検出し、複数の中心点のうち最上位のラインに属する複数の点の少なくとも一部を用いて配列線５１０を形成することができる。
【００５４】
試験片画像抽出部１２０は、水平方向に予め設定された基準線５２０と、配列線５１０の角度差に対応して撮像画像を回転させることができる。
【００５５】
図６は図１に示されている偏析情報生成部の一実施形態を説明するブロック構成図である。
【００５６】
まず、図６を参照すると、偏析情報生成部１３０は、可変２値化器６１０及び偏析領域決定器６２０を含むことができる。実施形態によって、偏析情報生成部１３０は情報生成器６３０をさらに含むことができる。
【００５７】
可変２値化器６１０は、試験片画像において中心領域の周辺領域を基準領域に設定し、上記基準領域の平均明るさを用いて上記中心領域を可変２値化することができる。
【００５８】
偏析領域決定器６２０は、可変２値化器６１０からの出力において、可変２値化した上記基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を偏析領域と決定することができる。
【００５９】
情報生成器６３０は、偏析領域決定器６２０から検出された偏析領域の大きさ、長さ、明るさ情報、角度、偏析量、及び偏析比率の少なくとも一つを算出して上記偏析分析情報を生成することができる。
【００６０】
即ち、情報生成器６３０は、偏析の程度を単順等級として定量的な数値情報を生成することができる。例えば、情報生成器６３０は、偏析領域に対して画像処理技法を用いて偏析の大きさ、長さ、明るさ情報、偏析量などを判断し、それを定量的なデータとして数値化することができる。
【００６１】
図７は図６に示されている偏析情報生成部によって偏析が抽出される様子を説明する参考図であって、図７をさらに参照すると、図７の（ａ）は試験片画像の一例を示している。
【００６２】
図７の（ｂ）を参照すると、可変２値化器６１０は、試験片画像において中心領域７１０の周辺領域７２０を基準領域に設定し、基準領域７２０の平均明るさ値を基準に中心領域７１０を可変２値化することができる。
【００６３】
可変２値化した結果は図７（ｃ）の通りであり、偏析領域決定器６２０は、一定面積以上の面積を有する領域７３１を偏析領域と決定することができる。即ち、偏析領域決定器６２０は、可変２値化した結果において一定の大きさ未満の２値化した値７３２を削除することでノイズを除去することができる。
【００６４】
図８は図６に示されている偏析情報生成部で行われる偏析判定を説明するためのグラフである。
【００６５】
上述のように、偏析領域決定器６２０は、可変２値化した基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を偏析領域と決定することができる。
【００６６】
図８のグラフは、可変２値化した基準領域の画素値（Ｇｒａｙ  ｌｅｖｅｌ）とヒストグラム（Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ）の関係を示している。
【００６７】
図示の例では、下位２％を閾値に設定し、画素値ヒストグラムのうち閾値である下位２％に該当する領域を偏析領域と決定したことが分かる。但し、実施形態によって、閾値としての下位％数値は変更設定されることもできる。
【００６８】
これは、均一な光を照射する本発明の一実施形態において、画像に対するヒストグラムに示されている例と同様に、比較的均等な分布で画素値が示されていることが分かる。したがって、下位２％以下の暗い領域に該当する領域は、周辺領域の平均明るさに比べて暗い値が高い領域であり、これが偏析領域に該当する。
【００６９】
図９は図６に示されている可変２値化器による可変２値化を説明するための参考グラフである。図９をさらに参照して可変２値化について説明すると、可変２値化とは、基準領域７２０の平均明るさ値が変動することによって２値化の基準が可変することを意味する。
【００７０】
即ち、従来に適用される固定値２値化は、予め設定された基準値を基準として中心領域の画像明るさを適用して２値化を行うが、可変２値化器５１０は、基準領域の平均明るさ値を基準として中心領域に対して２値化を行うため、試験片画像によって全体的に異なる明るさを有する場合でも、正確に２値化を行うことができる。
【００７１】
図１０は互いに異なる明るさを有する同一の試験片の試験片画像に対して固定値２値化を行った結果を示しており、図１１は互いに異なる明るさを有する同一の試験片の試験片画像に対して、本発明による可変２値化を行った結果を示す参考図である。
【００７２】
図１０では固定値２値化を用いるため、図１０（ａ）では偏析ではない領域も偏析として検出され、図１０（ｂ）では偏析が検出されないことが分かる。
【００７３】
一方、本発明による図１１では可変２値化を用いるため、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）の明るさが互いに異なる場合でも、同一に偏析を検出することが分かる。
【００７４】
以上、図１〜図１１を参照して、偏析分析装置の様々な実施形態について説明した。
【００７５】
以下では、図１２を参照して偏析分析方法の様々な実施形態について説明する。但し、以下で説明する偏析分析方法は、図１〜図１１を参照して予め説明した偏析分析装置に対する説明を参照することによって、より容易に理解することができる。
【００７６】
図１２は本発明の一実施形態による偏析分析方法を説明するフローチャートである。
【００７７】
図１２を参照すると、偏析分析装置は、複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得することができる（Ｓ１２１０）。
【００７８】
偏析分析装置は、撮像画像から上記複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出することができる（Ｓ１２２０）。
【００７９】
偏析分析装置は、複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し（Ｓ１２３０）、上記偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成することができる（Ｓ１２４０）。
【００８０】
段階Ｓ１２１０に対する一実施形態において、偏析分析装置は、カメラのレンズの形状に相応する中空を有するリング照明を用いて、上記複数の試験片に光を照射することができる。
【００８１】
段階Ｓ１２２０に対する一実施形態において、偏析分析装置は、テンプレート画像と上記撮像画像の相関係数をマッチングさせ、相関係数がマッチングされた結果に対して２値化を行うことができる。以後、上記２値化した結果に基づき、上記撮像画像から上記複数の試験片画像を抽出することができる。
【００８２】
段階Ｓ１２３０に対する一実施形態において、偏析分析装置は、試験片画像において中心領域の周辺領域を基準領域に設定し、上記基準領域の平均明るさを用いて上記中心領域を可変２値化することができる。以後、可変２値化した結果値に対して、可変２値化した上記基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を上記偏析領域と決定することができる。
【００８３】
段階Ｓ１２４０に対する一実施形態において、偏析分析装置は、上記偏析領域の大きさ、長さ、明るさ情報、角度、偏析量、及び偏析比率の少なくとも一つを算出して上記偏析分析情報を生成することができる。
【００８４】
以上で説明した本発明は、上述の実施形態及び添付された図面によって限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲によって限定され、本発明の構成は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、その構成を多様に変更及び改造することができることを、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は容易に分かる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得する画像獲得部と、
前記撮像画像から前記複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出する試験片画像抽出部と、
複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し、前記偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成する偏析情報生成部と、
を含む、偏析分析装置。
【請求項２】
前記画像獲得部は、
カメラと、
複数の光源素子を含み、前記カメラのレンズの形状に相応する中空を有する照明装置と、
を含む、請求項１に記載の偏析分析装置。
【請求項３】
前記試験片画像抽出部は、
テンプレート画像と前記撮像画像の相関係数をマッチングさせるマッチング器と、
前記マッチング器からの出力に対して２値化を行う２値化器と、
前記２値化器からの出力に基づき、前記撮像画像から前記複数の試験片画像を抽出する画像抽出器と、
を含む、請求項１または２に記載の偏析分析装置。
【請求項４】
前記偏析情報生成部は、
試験片画像において中心領域の周辺領域を基準領域に設定し、前記基準領域の平均明るさを用いて前記中心領域を可変２値化する可変２値化器と、
可変２値化した前記基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を前記偏析領域と決定する偏析領域決定器と、
を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の偏析分析装置。
【請求項５】
前記偏析情報生成部は、
前記偏析領域の大きさ、長さ、明るさ情報、角度、偏析量、及び偏析比率の少なくとも一つを算出して前記偏析分析情報を生成する情報生成器をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の偏析分析装置。
【請求項６】
複数の試験片を含むモールド試験片に対する撮像画像を獲得する段階と、
前記撮像画像から前記複数の試験片に対する複数の試験片画像をそれぞれ抽出する段階と、
複数の試験片画像のそれぞれから偏析領域を検出し、前記偏析領域を数値化して偏析分析情報を生成する段階と、
を含む、偏析分析方法。
【請求項７】
前記撮像画像を獲得する段階は、
横軸の光均一度及び縦軸の光均一度が９６％以上であり、前記横軸の光均一度と前記縦軸の光均一度の差が２％以内である光を照射する段階を含む、請求項６に記載の偏析分析方法。
【請求項８】
前記複数の試験片画像を抽出する段階は、
テンプレート画像と前記撮像画像の相関係数をマッチングさせる段階と、
相関係数がマッチングされた結果に対して２値化を行う段階と、
前記２値化した結果に基づき、前記撮像画像から前記複数の試験片画像を抽出する段階と、
を含む、請求項６または７に記載の偏析分析方法。
【請求項９】
前記偏析分析情報を生成する段階は、
試験片画像において中心領域の周辺領域を基準領域に設定する段階と、
前記基準領域の平均明るさを用いて前記中心領域を可変２値化する段階と、
可変２値化の結果に対して、可変２値化した前記基準領域の画素値ヒストグラムが予め設定された閾値以下である領域を前記偏析領域と決定する段階と、
を含む、請求項６〜８のいずれか一項に記載の偏析分析方法。
【請求項１０】
前記偏析分析情報を生成する段階は、
前記偏析領域の大きさ、長さ、明るさ情報、角度、偏析量、及び偏析比率の少なくとも一つを算出して前記偏析分析情報を生成する段階を含む、請求項６〜９のいずれか一項に記載の偏析分析方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2019533140.tif 000026
【国際調査報告】
2019533140.tif 000027
2019533140.tif 000028
2019533140.tif 000029
2019533140.tif 000030