(57)【要約】【課題】銃器から発射された弾丸の異同識別を行うに当たり、鑑定員による鑑定作業の習熟度の影響を極力排除し、正確な異同識別を効率的に実現する。【解決手段】検査対象の弾丸を発射した拳銃と比較対象の弾丸を発射した拳銃との異同を識別する方法及びその装置を、検査対象の弾丸を撮像して弾丸の画像を画像取得手段で取得し、取得した画像において検査対象の弾丸の表面のきずなどの特徴を顕在化するための強調処理を画像処理手段で施し、強調処理を施した画像と予め記憶されていた比較対象の弾丸の画像に強調処理を施した画像との間の類似性を演算手段で算出し、算出した画像間の類似性に関する情報と比較対象の二つの弾丸の画像とを画面上に出力するようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の弾丸を発射した拳銃と比較対象の弾丸を発射した拳銃との異同を識別する方法であって、
検査対象の弾丸を撮像して該弾丸の画像を取得し、
該取得した画像において前記検査対象の弾丸の表面のきずなどの特徴を顕在化するための強調処理を施し、
該強調処理を施した画像と予め記憶されていた比較対象の弾丸の画像との間の類似性を算出し、
該算出した画像間の類似性に関する情報と比較対象の二つの弾丸の画像とを画面上に出力する
ことを特徴とする弾丸の異同識別方法。
【請求項２】
前記弾丸の画像を取得するステップにおいて、前記弾丸を長手方向の中心軸周りに回転させながら該弾丸の外周面の１周分に亘って複数の画像を取得し、該取得した複数の画像を合成して前記弾丸の１周分に亘る展開画像を合成することを特徴とする請求項１記載の弾丸の異同識別方法。
【請求項３】
前記強調処理を施すステップにおいて、前記弾丸の長手方向に形成されたきずの画像を選択的に強調するように強調処理を施すことを特徴とする請求項１又は２に記載の弾丸の異同識別方法。
【請求項４】
前記画面上に出力する比較対象の二つの弾丸の画像の少なくとも何れか一方に、類似性が高いと判定されたきずを指示するマークを表示することを特徴とする請求項１記載の弾丸の異同識別方法。
【請求項５】
前記出力する画像間の類似性に関する情報が、前記検査対象の弾丸を発射した拳銃と前記比較対象の弾丸を発射した拳銃とが同じであるかどうかの判定結果を数値化した情報であることを特徴とする請求項１記載の弾丸の異同識別方法。
【請求項６】
前記弾丸の画像を取得するステップにおいて、検査対象の弾丸を撮像して該弾丸の立体形状画像を取得し、前記類似性を算出するステップにおいて、前記弾丸の立体形状画像と予め記憶されていた比較対象の弾丸の立体形状画像との間の類似性を算出することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の弾丸の異同識別方法。
【請求項７】
検査対象の弾丸を発射した拳銃と比較対象の弾丸を発射した拳銃との異同を識別する装置であって、
検査対象の弾丸を撮像して該弾丸の画像を取得する撮像手段と、
該撮像手段で取得した画像において前記検査対象の弾丸の表面のきずなどの特徴を顕在化するための強調処理を施す画像処理手段と、
該画像処理手段により強調処理を施した画像と、予め記憶されていた比較対象の弾丸の画像に強調処理を施した画像との間の類似性を算出する演算手段と、
該演算手段で算出した画像間の類似性に関する情報と比較対象の二つの弾丸の画像とを画面上に出力する出力手段と
を備えることを特徴とする弾丸の異同識別装置。
【請求項８】
前記弾丸を保持して前記弾丸を長手方向の中心軸周りに回転させるステージ手段を更に備え、前記撮像手段は、前記ステージ手段で前記弾丸を長手方向の中心軸周りに回転させながら該弾丸の外周面の１周分に亘って複数の画像を取得し、前記画像処理手段は、前記撮像手段で取得した複数の画像を合成して前記弾丸の１周分に亘る展開画像を合成することを特徴とする請求項７記載の弾丸の異同識別装置。
【請求項９】
前記画像処理手段は、前記撮像手段で取得した前記弾丸の長手方向に形成されたきずの画像を選択的に強調するように強調処理を施すことを特徴とする請求項７又は８に記載の弾丸の異同識別装置。
【請求項１０】
前記出力手段は、前記画面上に出力する比較対象の二つの弾丸の画像との少なくとも何れか一方に、類似性が高いと判定されたきずを指示するマークを表示することを特徴とする請求項７記載の弾丸の異同識別装置。
【請求項１１】
前記出力手段が出力する画像間の類似性に関する情報が、前記検査対象の弾丸を発射した拳銃と前記比較対象の弾丸を発射した拳銃とが同じであるかどうかの判定結果を数値化した情報であることを特徴とする請求項７記載の弾丸の異同識別装置。
【請求項１２】
前記撮像手段は、検査対象の弾丸を撮像して該弾丸の立体形状画像を取得し、前記演算手段は、前記弾丸の立体形状画像と予め記憶されていた比較対象の弾丸の立体形状画像との間の類似性を算出することを特徴とする請求項７乃至１１の何れかに記載の弾丸の異同識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銃器から発射された弾丸を対象とし、同じ銃器から発射された弾丸又は薬きょうであるか否かを識別する弾丸の異同識別方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
法科学分野で用いられている異同識別技術は、指紋、声紋、筆跡、土壌や足跡など様々な検体を対象としており、近年では生体のＤＮＡ（Ｄｅｏｘｙｒｉｂｏ  Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ）鑑定も犯罪捜査に応用されるようになった。銃器が使用された犯罪の場合は、事件現場から証拠物件として採取した弾丸について、それらが過去の事件と関連しているか否かを調査したり、事件に使用された銃器の種類を特定する目的で、複数の検体の類似性を鑑定する作業が行われている。
【０００３】
日本国内においては、銃器弾丸等の鑑定作業は比較対象となる２つの検体を光学顕微鏡視野内に配置し、鑑定員が目視照合する手法が主流である。銃器の銃身内側には、弾丸の着弾精度向上のための腔旋（ライフリング）が形成されている場合が多くあり、発射弾丸には腔旋による痕跡（腔旋痕）が存在する。この腔旋は銃器ごとに異なっており、鑑定員は発射弾丸に残された腔旋痕（多数の筋状擦過痕）同士を比較し、それが同一の銃器（銃身）から発射されたものかどうかを鑑定する。或いは銃器から排出された使用済みの薬きょうの雷管部に残された撃針痕（窪み状の痕跡）等の形状を比較し、同一の銃器で使用されたものかどうかを鑑定して、「両弾丸が同じ銃器から発射された可能性が高い」などの定性的な鑑定結果をだすにとどまっている。
【０００４】
特にこのような鑑定用途に使用される光学顕微鏡は比較顕微鏡と称され、銃器犯罪においては複数の検体の異同識別に関する結論（例えば裁判上で用いられる証拠)が、比較顕微鏡で撮影された銀鉛写真として示されることが多い。この比較顕微鏡の視野内では、前述の特徴痕同士を平面（２次元）的に観察して照合するのみであって、痕跡の深さ情報は照明光照射による痕跡の陰影として視覚的に得られる。比較顕微鏡を用いた弾丸等の異同識別においては、照明角度の僅かな相違により顕微鏡視野内における特徴痕の陰影（特徴痕の見え方）が異なってしまうため、鑑定作業には熟練した鑑定員の経験と知識が必要であったり、１件の鑑定作業に数日を費やす場合がある等、鑑定精度向上や作業効率改善が望まれている。
【０００５】
弾丸に残された特徴痕を３次元的に計測する手法として、特許文献１には、共焦点顕微鏡を用いて弾丸の特定領域の３次元形状を計測し、弾丸表面の微細な擦過痕を３次元的に照合する技術が開示されている。また、特許文献２には、試料の画像の中で関心領域を指定し、この関心領域に対応するマスクを作り、そのマスクを用いて関心領域と同じ特徴を持つ領域を抽出することについて記載されている。また非特許文献１には、同一の銃器から発射された弾丸について、弾底部分の旋丘痕の３次元形状を比較することで、その類似性を評価できる可能性が示唆されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，７９６，８１０号明細書
【特許文献２】米国特許第７，５６５，０１４号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】旋丘痕の3次元形状データを用いた発射弾丸の異同識別の可能性；日本法科学技術学会誌 Volume 8, Number 1, pp.89−97 (2003)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
銃器犯罪に用いられた弾丸の異同識別判定を行う際には、その正確性が最も重要であることは当然であるが、鑑定の正確性を維持しつつ如何にして作業効率を向上させ、鑑定員の負荷低減を図るかが課題である。そのためには、長年の経験や高度な知識を備えていない鑑定員でも、効率的に正確な鑑定作業を行うことができる手段が必要である。
【０００９】
特許文献１に記載されている技術では、弾丸の３次元形状の計測対象領域を作業者（鑑定員）が指定する必要がある。即ち、作業者は予め比較顕微鏡等を用いて２つの弾丸を一通り目視観察し、精密に比較するべき部分を特定しなくてはならない。弾丸の異同識別作業においては、２つの検体の比較対象領域を絞り込む作業自体に鑑定員の経験が必要となることから、作業者には高度な鑑定能力が要求される。よって特許文献１に記載されている技術の場合、鑑定作業に当たる作業員の経験量や能力が、鑑定精度・鑑定作業効率に著しく影響を与えてしまうという問題点がある。
【００１０】
換言すれば、鑑定経験の乏しい鑑定員が作業を行う場合、弾丸表面の３次元形状を広範囲に亘り計測する必要がある。特許文献１に記載されている技術の場合、弾丸表面の微小領域をオーバーラップさせて３次元形状を計測し、該計測箇所をつなぎ合わせることで特定領域の３次元形状データを合成する。特許文献１に開示された例では、計測のオーバーラップ量（面積）を５０％程度確保する必要性があり、これは弾丸表面の形状計測領域の２倍の面積の形状データを蓄積して合成することとなるため、取り扱う形状データが膨大となり、多くのメモリ容量を備えた記憶装置が必要になったり、データ処理時間が長くなるという問題点もある。
【００１１】
また、特許文献２に記載されている方法では、異なる弾丸の画像において、弾丸の対応関係を把握するために画像の照合を行うことについては記載されていない。
【００１２】
また非特許文献１に記載されている技術では、弾丸底部の部分的な情報（３次元形状）のみを使用していることから、鑑定精度・作業効率向上の効果は乏しい。非特許文献１に記載されている技術では、同一の銃器から連続して発射された同種の弾丸に限定すれば有効と考えられる。長期間の使用で銃身内の腔旋が磨耗した場合、弾底部の旋丘痕も次第に変化すると捉えるのが妥当である。弾丸の異同識別においては弾丸に残されたあらゆる痕跡を比較し、総合的に類似度を判断する必要がある。
【００１３】
本発明の第１の目的は、銃器から発射された弾丸の異同識別を行うに当たり、鑑定員による鑑定作業の習熟度の影響を極力排除し、正確な異同識別を効率的に実現する方法を提供することである。
【００１４】
本発明の第２の目的は、銃器から発射された弾丸の異同識別を行うに当たり、鑑定員による鑑定作業の習熟度の影響を極力排除し、正確な異同識別を効率的に実現する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明では、検査対象の弾丸を発射した拳銃と比較対象の弾丸を発射した拳銃との異同を識別する方法において、検査対象の弾丸を撮像して弾丸の展開画像を取得し、取得した展開画像において検査対象の弾丸の表面のきず（腔旋による痕跡などのきず）などの特徴を顕在化するための強調処理を施し、強調処理を施した画像と、予め記憶されていた比較対象の弾丸の展開画像に強調処理を施した画像との間の類似性を算出し、算出した画像間の類似性に関する情報と比較対象の二つの弾丸の画像とを画面上に出力するようにした。
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明では、検査対象の弾丸を発射した拳銃と比較対象の弾丸を発射した拳銃との異同を識別する装置を、検査対象の弾丸を撮像して弾丸の展開画像を取得する撮像手段と、撮像手段で取得した展開画像において検査対象の弾丸の表面のきずなどの特徴を顕在化するための強調処理を施す画像処理手段と、画像処理手段により強調処理を施した展開画像と予め記憶されていた比較対象の弾丸の展開画像に強調処理を施した画像との間の類似性を算出する演算手段と、演算手段で算出した画像間の類似性に関する情報と比較対象の二つの弾丸の画像とを画面上に出力する出力手段とを備えて構成した。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、銃器から発射された弾丸の異同識別を行うに当たり、鑑定員による鑑定作業の習熟度の影響を極力排除し、正確な異同識別を効率的に実現することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】図１Ａは、拳銃の銃身の内部の旋底と旋丘とを示す拳銃の側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、弾丸の側面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例における異同識別システムの全体の構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、比較顕微鏡の斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、比較顕微鏡の視野における二つの弾丸の像である。
【図４】図４は、本発明の実施例における弾丸計測装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の実施例における弾丸の異同識別を行う処理の流れを示すフロー図である。
【図６】図６は、テレビカメラの視野と弾丸との関係を示す弾丸の正面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、テレビカメラの視野内における弾丸の正面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、テレビカメラの焦点深度と弾丸との関係を示す弾丸の平面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、テレビカメラで撮像した弾丸の複数枚の画像をずらして重ね合わせて表示した図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、テレビカメラで撮像した弾丸の複数枚の画像を合成して作成した弾丸の展開画像である。
【図９】図９は、弾丸の形状計測処理の流れを示すフロー図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、θステージの１回転ごとにＺステージをピッチＰずつ間欠的に移動させて計測したときに弾丸上をレーザビームがスキャンした軌跡を示す弾丸の側面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、θステージの１回転する間にＺステージをピッチＰずつ連続的に移動させて計測したときに弾丸上をレーザビームがスキャンした軌跡を示す弾丸の側面図である。
【図１１】図１１は、弾丸の形状計測処理により得られた弾丸の外周面の三次元形状の展開図である。
【図１２】図１２は、図５のフロー図における類似度判定ステップの詳細な処理の流れを示すフロー図である。
【図１３】図１３は、画像間の位置合わせ前後の状態を示す二つの合成展開画像である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、３×３のガウシアンオペレータを示す図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、７×７のガウシアンオペレータを示す図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、ｘ方向の微分オペレータを示す図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、ｙ方向の微分オペレータを示す図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、斜め方向の微分オペレータを示す図である。
【図１６】図１６は、３×３画素にｘ、ｙ、斜め方向のそれぞれの微分オペレータを作用させた結果を示す図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは二枚のエッジ強調画像に対してテンプレートマッチング処理を行って相関マップを作製する処理の流れと画像とを対応づけて示した図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１７Ａで作成した相関マップから加算相関が最大となる位置を多数決により決定する処理の流れと加算相関マップとを対応づけて示す図である。
【図１８】図１８は、弾丸の表面の傷の画像と相関マップとの関係を一覧形式で示す表である。
【図１９】図１９は、弾丸表面の複数の種類のきずの画像と、複数種類のきずが混在する画像から作成される相関マップを示す図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、横エッジ強調処理を施した２枚の画像に対してテンプレートマッチング処理を行って作成した相関マップから求めた加算相関マップである。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、図２０Ａにおいて加算相関値が最大となった位置とその近傍を拡大して表示した加算相関マップである。
【図２１】図２１は、本発明の実施例において、二つの画像の類似度を評価した結果を表示する画面の正面図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施例の変形例で、２次元カメラで撮像した試料表面の各画素の特徴量の違いからきずを検出するための構成を示すブロック図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施例の変形例における処理の流れを示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施例を、図を用いて説明する。  
二つの弾丸が同じ銃器から発射されたものであるか否かを識別する異同識別の際に、二つの弾丸の間で比較対象となる施条痕は、弾丸を発射した銃器の銃身内部の形状に依存する。
【００２０】
図１Ａに銃器１００として、例えば拳銃を示すが、拳銃１００の銃身１１０の内部は、発射した弾丸１２０の弾道がふらつかないように発射した弾丸１２０に弾軸周りの回転運動を与えるために、ライフリングが刻まれている。発射した弾丸１２０に弾軸周りの回転運動を与えることで弾丸はジャイロ効果によって遠方まで安定して飛行することができ、命中精度が向上する。ライフリングは、山の部分（施丘）１１１と谷の部分（施底）１１２が交互に並んでおり、それが銃身１１０の内部でらせん状にねじれている。
【００２１】
図１Ｂに、拳銃１００から発射された弾丸１２０の側面図を示す。弾丸１２０の表面には、銃身１１０の施丘１１１による施丘痕１２１と、銃身１１０の施底１１２による施低痕１２２の二種類の施条痕が形成されている。
【００２２】
図２には、本実施例による異同識別アシストシステム２００を含む異同識別システム１０００の構成を示す。
【００２３】
異同識別システム１０００は、本実施例による異同識別アシストシステム２００と、異同識別アシストシステム２００から出力された教示データを用いて鑑定を行うための比較顕微鏡３００、及びデータベースを記憶した外部記憶装置２５０を備えている。
【００２４】
異同識別アシストシステム２００は、弾丸計測装置２１０と画像処理ユニット２２０と入出力部２３０とを備え、弾丸計測装置２１０で検査対象の弾丸１２０の画像と計測データとを基礎データとして取得し、一旦外部記憶装置２５０のデータベースに登録して記憶する。画像処理ユニット２２０では、データベースに登録された弾丸１２０の基礎データを外部記憶装置２５０のデータベースに登録されている過去のデータと照合して弾丸の絞り込みを行い、一致度の高い比較対象・比較部分を抽出し、結果を教示データとして画面に表示するなどして出力する。鑑定員は、画像処理ユニット２２０から出力された教示データに基づいて、比較顕微鏡３００を用いて比較対象の比較部分を鑑定し、最終的な異同識別を行う。
【００２５】
図３Ａは、二つの弾丸の施条痕を観察し比較するための比較顕微鏡３００を示す。鏡筒３１０では載置台３１１に載置した弾丸３１２の拡大像を形成し、鏡筒３２０では載置台３２１に載置した弾丸３２２の拡大像を形成する。接眼レンズ部３３０では、鏡筒３１０と鏡筒３２０とで形成した弾丸３１２と弾丸３２２との拡大像を同時に観察できるように構成されている。
【００２６】
図３Ｂは、図３Ａに示した比較顕微鏡３００で観察した弾丸３１２と弾丸３２２との拡大像を示す。弾丸３１２の拡大像３４１と弾丸３２２の拡大像３４２とを並べて同時に観察することにより、二つの弾丸の施条痕を様々な位置で比較し、類似している施条痕のパターンを探すことができる。
【００２７】
図４に、本実施例による弾丸計測装置２１０の基本構成を示す。図４で、２５１１は弾丸１２０を回転させるためのθステージである。弾丸１２０の形状は図１Ｂに示した通りである。θステージ２５１１はサーボモータ制御で、ロータリエンコーダを内蔵している。ロータリエンコーダは1回転（３６０°）が７２００分割（０．０５°単位）の分解能となっている。また、θステージ２５１１はＸＹ平面内の回転であり、その回転中心軸ＢはＸＹ平面と直交している。弾丸１２０はホルダ２５０６に搭載されており、その回転中心軸はＡである。ホルダ２５０６はφ４ｍｍ（ＸＹ平面視）の真空吸引チップで、弾丸１２０を真空吸着して固定する。弾丸１２０の弾底部分の観察と形状計測を行う必要性があるため、ホルダ２５０６の直径は、弾丸１２０の直径（口径）よりも小さくなるよう、試料である弾丸１２０の口径に応じて交換が可能な構造となっている。
【００２８】
図４に示す通り、本実施例では弾丸１２０をホルダ２５０６に固定した場合、弾丸１２０の回転中心Ａとθステージ２５１１の回転中心Ｂが異なる場合、即ち両軸間に偏芯ｄが生じた場合を想定する。本実施例では、偏芯ｄを補正する目的でθステージ２５１１上にＸ微調整ステージ２５０２、Ｙ微調整ステージ２５０３を搭載した。Ｘ微調整ステージ２５０２、Ｙ微調整ステージ２５０３の可動範囲は±２．５ｍｍである。更に、これらの上部にゴニオステージ２５０４、２５０５を搭載し、弾丸１２０の回転軸ＡのＸＹ平面に対する直交度についても調整が可能な構成とした。ゴニオステージ２５０４は、ＹＺ平面内における軸Ａの傾きを調節し、ゴニオステージ２５０５は、ＸＺ平面内における軸Ａの傾きを調節する。ゴニオステージ２５０４、２５０５の可動範囲はそれぞれ、たとえば±１５°である。以上の構造物がＹステージ２０５、Ｘステージ２０８、Ｚステージ２５０１の上に搭載されている。Ｚステージ２５０１は、防振定盤２２７上に搭載されており外部の振動が弾丸１２０の観察に影響を及ぼさないように構成されている。
【００２９】
図４に示した構成において、弾丸１２０はテレビカメラ２１０により撮像されて、この撮像により取得された画像がモニタ２３１上で観察される。本実施例では、テレビカメラ２１０で撮像して得られた画像はカメラコントローラ２１３を経由してコンピュータ２４０のメモリに格納できる構成となっている。テレビカメラ２１０はＹステージ２５０７（フォーカス軸）、Ｘステージ２５０８、Ｚステージ２５０９で位置決めされる。これらのステージ２５０７〜２５０９は、図示しない機構部により、防振定盤２２７上に搭載されている。
【００３０】
２１６は三角測量の原理で弾丸１２０の表面変位を計測するレーザ変位計であり、被計測物表面でのレーザスポット径は３０ｕｍ、波長６３５ｎｍ、変位計測分解能は０．１ｕｍである。レーザ変位計２１６は、Ｙステージ２１７、Ｘステージ２１８、Ｚステージ２１９に搭載されて変位計測位置が決定される。Ｙステージ２１７、Ｘステージ２１８、Ｚステージ２１９は図示しない機構部により、防振定盤２２７上に搭載されている。
【００３１】
２２０はＹステージ２１７とＸステージ２１８及びＺステージ２１９を駆動する３軸コントローラである。２５０９はθステージ２５１１、Ｘ微調整ステージ２５０２、Ｙ微調整ステージ２５０３、ゴニオステージ２５０４、ゴニオステージ２５０５、Ｙステージ２０５、Ｘステージ２０５、Ｚステージ２５０１を駆動する８軸コントローラである。２５１０はＹステージ２５０７、Ｘステージ２５０８、Ｚステージ２５０９を駆動する３軸コントローラである。これら全てのステージの動作は全てコンピュータ２４０で制御される。
【００３２】
２２６は弾丸１２０を輪帯状に照明するための照明光源であり、ＸＹ平面内においてテレビカメラ２１０の観察光軸の周囲から弾丸１２０を照明する。ここで、照明は輪帯状である必要はなく、指向性を有する照明でもよい。特に、指向性を有する照明を条件を切り替えて適用し、複数の展開画像を得て、それぞれに以下の実施例で説明する画像処理を施して、複数の類似度を得てもよい。もちろん、複数の類似度を統合してもよい。
【００３３】
入出力部２３０はモニタ２３１とキーボード２３２とを備えている。キーボード２３２は、弾丸１２０の目視確認等によって得られる情報（口径、条数、材質等）の入力にも使用される。コンピュータ２４０は、テレビカメラ２１０で撮影した弾丸１２０の光学像と、レーザ変位計２１６で計測した弾丸１２０の表面変位データを、弾丸１２０の口径や条数、材質等必要な情報と併せて検体毎に分類整理して内部メモリに記憶する。またコンピュータ２４０は、ネットワーク経由で外部記憶装置２５０に接続されており、前述した検体の外観（光学像）、形状（表面変位データ）、その他の情報は全て外部記憶装置２５０にも記憶され、データベース管理されている。コンピュータ２４０は、外部記憶装置２５０に記憶されているデータベースを参照することも可能である。
【００３４】
次に、図４に示した本実施例による異同識別装置２１０を用いた鑑定開始から終了までの一連の作業フローを図５を用いて説明する。
【００３５】
作業者は先ず計測対象である弾丸１２０をホルダ２５０６に固定し(Ｓ５０１)、テレビカメラ２１０で観察する弾丸１２０の観察視野を調整する（Ｓ５０２）。次に、これらの外観上の特徴をコンピュータ２４０に入力する(Ｓ５０３)。そして弾丸１２０をモニタ２３１上で観察しながら、弾丸１２０の展開画像合成の範囲を決めるＹＢＴＭ及びＹＴＯＰ（図６参照）、並びにθステージ２５１１を駆動して弾丸１２０をＺ方向のＢ軸（図４参照）周りに回転させるときの回転ピッチφを決定する。続いて弾丸１２０の形状計測条件であるθステージ２５１１によるＢ軸周りの回転数（ＲＰＳ）、Ｂ軸周りの回転と併進するＺステージ２５０１の送りピッチｐを決定する(Ｓ５０４)。これらの条件設定は、モニタ２３１上のレシピから作業者が選択するか、キーボード２３２から任意の値を入力することで行われる。
【００３６】
次に、コンピュータ２４０はＳ５０２及びＳ５０３で入力されたデータに基づいてコントローラ２５０９でθステージ２５１１とＺステージ２５０１を制御して弾丸１２０を回転させながらカメラコントローラ２１３でテレビカメラ２１０で弾丸１２０の観察視野４００（図６参照）を撮像して画像を取得する（Ｓ５０５）。
【００３７】
弾丸計測装置２１０は上記設定された条件に基づき、撮像して取得した画像を処理する展開画像合成 (Ｓ５０６)、表面形状計測（Ｓ５０７）、表面凹凸の展開図作成（Ｓ５０８）を自動で実行し、計測データをコンピュータ２４０に保存する。計測データは同時に外部記憶装置２５０にも保存される。次に類似度判定（Ｓ５０９）に移行する。即ち、弾丸１２０表面の特徴パターン、弾丸１２０の表面の形状的な特徴量を抽出し、これと類似した特徴を有する弾丸の情報を外部記憶装置２５０のデータベースから検索する。データベース上には、過去に鑑定した各種試料（弾丸）が分類されており、コンピュータ２４０はデータベース上の必要なデータを外部記憶装置２５０からロードし、後述する方法により検索したデータとの類似度を判定する。
【００３８】
検索したデータとの類似度を判定した結果は、モニタ２３１上に弾丸１と類似データとの展開画像を表示する（Ｓ５１０）。作業者は、弾丸計測装置２１０が抽出した特徴パターン同士をモニタ２３１上で目視確認し、その時点で同一の銃器から発射されたものと明らかに判断できる場合はその判断の結果をコンピュータ２４０に入力して（Ｓ５１１）記憶させ、暫定的な鑑定結果として採用される。なお、データベースである外部記憶装置２５０は、弾丸計測装置２１０と共に設置する必要性はなく、専用回線を経由して遠隔地のデータベースを参照する場合もある。
【００３９】
異同識別の最終結論を得るに当たり、厳密な鑑定は実物の弾丸同士の比較によって行われる。データベース同士の比較によって得られる結果は正しいものであるが、これは関係機関におけるその後の調査や捜査の効率向上に寄与する。裁判所等で取り扱われる証拠物件としては、データベース上で比較鑑定した結果のみでは不十分なケースも考えられるため、異同識別の最終的な結論は図３Ａで説明した比較顕微鏡３００上で行う。
【００４０】
弾丸計測装置２１０では、Ｓ５１０で入力された弾丸１２０と類似した特徴パターンを有する試料弾丸を外部記憶装置２５０に蓄積されたデータベース上で抽出し、このデータベース上で抽出した弾丸の実物を弾丸２：３２２として図２Ａの試料台３２１に搭載し、検査対象の弾丸を弾丸１：３１２として試料台３１１に搭載して、弾丸１：３１２と弾丸２：３２２との対応する箇所の顕微鏡像（図３Ｂ参照）を表示する。
【００４１】
このとき、検査対象の弾丸１：３１２と比較対象の弾丸２：３２２との間で一致度の高い特徴パターンとその位置が弾丸計測装置２１０によりリストアップされているため、作業者は予め決められた部分を目視確認するだけで良い。最終的に、比較顕微鏡の視野で比較観察された光学像を銀鉛写真に記録する。比較顕微鏡による従来の異同識別作業においては、類似性のあるパターン同士を発見する作業が極めて困難であり、経験や知識が必要とされていたが、本弾丸計測装置２１０により、鑑定作業の大幅な効率化が実現する。
【００４２】
次に、図５で説明した弾丸計測装置２１０の基本動作の処理フローの「試料弾丸をホルダに固定」（Ｓ５０５）から「表面凹凸展開図作成」（Ｓ５０８）までのステップの詳細について、図６〜図１１を用いて説明する。なおここでは弾丸１２０の変形量は無視できる程小さく、その回転軸Ａ（図４参照）とθテーブル２５１１の回転軸Ｂ（図４参照）とが一致していると仮定する。なお、一致の前提は、２次元のテレビカメラを使う場合には、不要であり、偏芯の影響を考慮して視野内で画像をシフトしながら画像を切り出せば、重複も飛びもない展開画像が得られる。これらは自動で実施可能である。
【００４３】
ステップＳ５０１において，作業者は検体となる弾丸１２０を図６に示した如くホルダ２５０６に固定する。図６はＸＺ平面図であり、４００はテレビカメラ２１０による観察視野で、モニタ２３１にも観察視野４００と同じ領域の映像が映し出されている。本実施例の場合においては、テレビカメラ２１０の観察視野４００を、例えばＸ方向が約１９ｍｍ、Ｚ方向が１４ｍｍであるとする。
【００４４】
次に、観察視野調整ステップＳ５０２において、Ｙ微調整ステージ２５０３、Ｘ微調整ステージ２５０２、ゴニオステージ２５０４、ゴニオステージ２５０５を操作して弾丸１２０が観察視野４００のほぼ中央部に傾きなく位置する様に調節し、モニタ２３１を目視観察しつつＸステージ２０８をＸ方向に前後させ、弾丸１２０の表面にテレビカメラ２１０の焦点を合わせる。弾丸１２０に対するテレビカメラ２１０の合焦範囲を図７Ａに示した。なお図７Ａでは、弾丸１２０表面の傷や凹凸形状、ならびにホルダ類について便宜上表現を割愛している。
【００４５】
テレビカメラ２１０の対物レンズ（図示せず）の開口率を０．０４であると仮定すると、焦点深度（ＤＯＦ）は（数１）から約０．１７ｍｍと求められる。なお、（数１）において、ＮＡ＝０．０４（対物レンズ１１０の開口率）、λ＝０．５５ｕｍ（可視光の中心波長）である。  
焦点深度：（ＤＯＦ）＝λ／２・ＮＡ２    ・・・（数１）
従って観察視野４００において、直径約１０ｍｍの弾丸１２０全体に焦点を合わせることはできず、合焦範囲は図７Ａに示したＸｖｉｓ×Ｚｖｉｓの限られた領域のみとなる。Ｚｖｉｓは、弾丸１２０がその頂部（弾頭）ほど細い形状であることから制限されるが、弾丸１２０の種類によってはその頂部から弾底まで同じ直径のタイプもあるので、Ｚ方向の合焦範囲Ｚｖｉｓは弾丸１２０の種類により異なる。
【００４６】
Ｘ方向の合焦範囲Ｘｖｉｓは弾丸１の口径即ち半径ｒ（図７Ｂ参照）に依存し、（数２）により決まる。  
Ｘ方向の合焦範囲：Ｘｖｉｓ＝２ｒ・Ｓｉｎθｖｉｓ  ・・・（数２）
（数２）において、θｖｉｓ＝Ｃｏｓ−１（（ｒ−Ｚｖｉｓ）／ｒ）である。またここでは、作業者の目視による焦点合わせ精度（対物レンズ１１０のＺ軸方向の位置決め精度）を考慮し、Ｚ方向の合焦範囲Ｚｖｉｓ（図７Ｂ参照）は、Ｚｖｉｓ＝ＤＯＦ／２として取り扱った。弾丸１２０の直径は約１０ｍｍであることから、ｒ＝５ｍｍ，数１からＤＯＦ＝０．１７ｍｍとなるから、θｖｉｓ＝１０．６°、Ｘｖｉｓは（数２）より１．８４ｍｍと求められる。
【００４７】
次にＳ５０３において、作業者は、予め観察（計測）した弾丸１２０の外観上の特徴をコンピュータ２４０に入力する。続いてＳ５０４において、モニタ２３１上でＺＢＴＭとＺＴＯＰ（図６参照）を設定する。これらは、弾丸１２０表面の旋丘痕１２１等の照合の為に必要な特徴痕が包含されるだけの長さＬを定義するものである。前述したＺｖｉｓとＬとの関係は、Ｚｖｉｓ≧Ｌであることが望ましい。
【００４８】
しかる後、Ｓ５０５において弾丸計測装置２１０はテレビカメラ２１０で検出視野４００内の弾丸１２０の光学像を撮像して検出視野４００の画像を取得し、コンピュータ２４０のメモリに格納する。そしてコントローラ２５０９でθステージ２５１１を駆動して、弾丸１２０を回転軸Ｂの周りに一定角度φだけ回転させて停止し、再び弾丸１２０の光学像を撮像して検出視野４００の画像を取得する。以降、弾丸１２０の回転／停止とテレビカメラ２１０による光学像の採取を繰り返す。ここでφは前述のθｖｉｓの２倍以下の範囲に設定されている必要がある。即ち、本実施例ではθｖｉｓは１０．６°であるから、φ≦２１．２°となる必要がある。ここでは、φ＝１０°とした例を説明する。
【００４９】
弾丸計測装置２１０は弾丸１２０を１０°ピッチで回転させて全周分の画像を採取し、３６０°分の画像をコンピュータ２４０のメモリに記憶する。
【００５０】
次に、Ｓ５０６において、コンピュータ２４０のメモリに記憶した弾丸１２０の画像から展開画像を作成する。図８Ａに弾丸１２０の展開画像の作成方法を示す。４０１は弾丸１２０を位置あわせして１枚目に採取した画像であり、ここから弾丸１２０をＸＹ平面内のＣＣＷ方向に一定の回転角度φ（１０°）回転させて画像４０２を得る。以降同様に画像４０３〜画像４３７を採取する。なお、３７枚目の画像４３７は１枚目の画像４０１と同一の画像となるが、弾丸１２０の位置決め再現性を検証する目的で用いる。画像４０１と画像４３７が同一とならない場合は、弾丸１２０をホルダ２５０６に固定し直して最初から作業をやり直す。
【００５１】
コンピュータ２４０では、採取した各画像（４０１〜４３６）から、それぞれの画像における合焦点範囲に含まれる領域Ｃの部分を抽出して連結し、図８Ｂに示すような展開画像Ｂ１を得る。図８Ｂにおける領域Ｃ（４０１）は、図８Ａに示した画像４０１上で抽出した領域Ｃ（４０１）を示している。領域Ｃの幅は回転ピッチφと弾丸１２０の半径ｒによって決まる長さ以上に設定する。本実施例では、φ＝１０°、ｒ＝５ｍｍであることから、Ｃ≧２ｒ・Ｓｉｎφとして求められ、Ｃ≧０．８７ｍｍである。ここでは、隣り合う抽出領域間に十分なオーバーラップを設ける目的で、Ｃ＝２ｍｍとした。このＣの幅の画像を隣接する画像間で一部重ね合わせて３６枚の画像を繋ぎ合わせることにより、各Ｃの幅の領域から０．８７ｍｍの画像を繋ぎ合わせた合成画像を得ることができる。
【００５２】
結果的に図８Ｂの展開画像Ｂ１では、弾丸１２０の外周に形成された旋丘痕ｗ１〜ｗ６をＺθ平面に展開して俯瞰できるようになる。合成された展開画像Ｂ１は、コンピュータ１４０のメモリに保存されるとともに、外部記憶装置２５０のデータベースにＳ５０３で入力した外観上の特徴上方と関連付けて蓄積される。以上をもって弾丸1２０の展開画像Ｂ１の合成ステップＳ５０６が終了する。
【００５３】
次に、弾丸計測装置２１０の動作は弾丸1２０の表面形状計測ステップＳ５０７に移行する。弾丸1２０の光学像を撮像するためのテレビカメラ２１０とレーザ変位計２１６は、図４に示した位置関係であり、それぞれの観察（検出）光軸はＸＹ平面内で直交している。レーザ変位計２１６はＹステージ２１７、Ｘステージ２１８、Ｚステージ２１９に搭載されており、θステージ２５１１を駆動して弾丸１２０をＢ軸の周りに回転させることでその表面プロファイルを取得できる構成となっている。なお、レーザ変位計２１６は、θステージ２５１１の回転中心軸Ｂ（回転軸）を基準に予め位置決めがなされており、計測対象物である弾丸１２０の表面の変位は回転中心軸Ｂを基準とした絶対寸法として計測可能である。
【００５４】
表面形状計測ステップＳ５０７の詳細な動作フローを図９を用いて説明する。先ず、コンピュータ２４０は、Ｚステージ２１９を駆動してレーザ変位計２１６から発射されたレーザス２１６’の弾丸１２０の表面への照射位置を、先に作業者が指示したＺＢＴＭと一致させる（Ｓ８０１）。なお、弾丸１２０の表面で、レーザ２１６’が照射されるＹ方向の位置は、レーザ２１６’の光路の延長線がθステージ２５１１の回転中心軸Ｂと交わるような位置に設定されている。そして計測開始位置を決定した後（Ｓ８０２）、コントローラ２５０９で制御してθステージ２５１１を一定速度で回転させつつ（ＣＣＷ方向）、レーザ変位計２１６で弾丸１２０の表面変位を連続的に計測する（Ｓ８０３）。
【００５５】
図１０Ａは弾丸１２０をＸＺ平面で見た図であり、θステージ２５１１が1回転（３６０°）したらその動作を一旦停止させ（Ｓ８０４）、弾丸１２０を搭載したＺステージ１５０１をｐだけ下降させてから（Ｓ８０５）θステージ２５１１を一定速度で回転させてレーザ変位計２１６で弾丸１２０の表面変位を計測することを計測位置がＹＴＯＰに達するまで繰り返す（Ｓ８０６）。図１０Ａに示すように、レーザ２１６’が照射される位置は弾丸１２０表面を矢印の方向に相対的に走査する。異同識別装置１００は弾丸１上の変位計測位置がＹＴＯＰまで到達した時点で計測動作を停止する（Ｓ８０７）。この間レーザ変位計１１６で得られる1次元の連続データは、θステージ２５１１を回転駆動するサーボモータ（図示せず）に内蔵したロータリエンコーダの角度情報に対応させてコンピュータ２４０のメモリに記憶される。
【００５６】
本実施例では、レーザ変位計２１６から発射されるレーザ１１６’のビーム径（レーザビーム断面の直径）が３０μｍであり、レーザ変位計２１６のサンプリングレートを２ｋＨｚ、Ｚ軸方向の送りピッチｐを３０μｍに設定した。弾丸１２０の直径は１０ｍｍであるので、弾丸１２０の表面形状（回転方向）を漏れなく計測するためには、θステージ２５１１の回転速度を約１．９ＲＰＳ以下に設定すれば良い。弾丸１２０が１．９ＲＰＳで回転することで、弾丸１２０表面における回転方向のサンプリングピッチ（Ｒ方向）がレーザ１１６’の直径と同程度となる。これ以上の速度で弾丸１２０を回転させた場合、変位計測データの解像度が低下する可能性がある。
【００５７】
θステージ２５１１を１ＲＰＳで回転させた場合、弾丸１２０上の計測長さＬが１２ｍｍであれば約４００ｓで形状計測が終了する。このように、弾丸１２０（θステージ２５１１）の回転速度は弾丸１２０の直径に応じて可変とするか、計測対象となり得る最も直径の小さな検体を想定して常に一定の回転速度とするか、状況に応じて適する手段が選択できるようになっている。
【００５８】
なお図９のフロー図で説明した図１０Ａに示したような計測シーケンスではθステージ２５１１の回転と停止の繰り返し動作となるため、θステージ２５１１の加減速制御を繰り返し行う必要があり、装置制御が煩雑となり、計測時間も長くなる。そこで図１０Ｂの如く、θステージ２５１１の回転（１ＲＰＳ）と同期してＺステージ２５０１を定速（３０μｍ／ｓ）で走査し、弾丸１２０の表面をレーザ２１６’で螺旋状に走査して弾丸１２０の表面形状を計測することも可能である。図１０Ｂの計測方式であれば、θステージ２５１１の煩雑な動作制御は不要である。以上をもって弾丸1２０の表面形状計測ステップＳ５０７が終了する。
【００５９】
計測した表面形状データは、図５のＳ５０８で、θステージ２５１１を駆動するサーボモータの角度情報に基づいて配列し直すことで、表面の凹凸が図１１に示した３次元空間（θＸＺ空間）において表現される。図１１は弾丸１２０の表面形状データの第1の編集結果で、弾丸１２０の表面形状の展開図Ｃ１である。旋丘痕の幅や深さ（形状）が平面内に表されている。グラフのθ軸は弾丸１２０の回転角度であり、３６０°がθステージ２５１１を駆動するサーボモータのロータリエンコーダの７２００パルスに相当する。また、３６０°分のデータ配列はレーザ変位計２１６の２０００個のデータにも相当する。計測はＹＢＴＭからスタートし、３０μｍピッチ（ｐ）で１２ｍｍ（Ｌ）に亘って検出されており、ＹＴＯＰで終了している。X軸はレーザ変位計２１６の変位データである。
【００６０】
なお図１１では、弾丸１２０表面の大局的な凹凸形状、即ち旋丘痕ｗ１〜ｗ６のみを示しているが、レーザ変位計２１６の変位計測分解能は０．１μｍであることから、概ね１μｍ以上の凹凸形状（擦過痕等）も形状データとして記録されている。図１１においては、微小な傷の形状は便宜上割愛している。なお、先に取得した弾丸１２０の展開画像Ｂ１と表面形状の展開図Ｃ１は、同一の座標系ＲＹＺで表現されていることから、必要に応じて両者のデータを重ね合わせて取り扱うことも可能である。なお、弾丸１２０の展開画像Ｂ１と表面形状の展開図Ｃ１は、倍率が異なることもあり得る。その場合には、倍率補正を行う。比較すべきそれぞれの展開画像間でも、倍率の違いがある場合は、補正するものとする。補正方法はアフィン変換などによる。
【００６１】
以上取得した弾丸１の展開画像Ｂ１、表面形状の展開図Ｃ１は、弾丸１の口径、条数と回転方向、材質、重量、メーカや弾丸のタイプ等、Ｓ５０３及びＳ５０４で事前にコンピュータ１４０に入力した情報に対応付けてコンピュータ１４０の内部メモリに記録される。また、同一のデータはネットワーク経由で外部記憶装置１４３にも保存される。
【００６２】
続いて、類似度判定ステップＳ５０９について、図１２乃至図２０Ｂを用いて詳細に説明する。
【００６３】
類似度判定ステップＳ５０９においては、Ｓ５０５で撮像しＳ５０６で合成した展開画像Ｂ１用い、この展開画像Ｂ１と類似した展開画像が外部記憶装置２５０に蓄積されたデータベースに存在するか否かを判定する。図１２に展開画像Ｂ１と外部記憶装置２５０に蓄積されたデータベースに記憶されている比較対象の展開画像（以下、比較展開画像を記す）との類似度判定を行う処理の流れを示す。ここで、上述した弾丸１の口径、条数と回転方向、材質、重量、メーカや弾丸のタイプ等の情報をもとに、候補となる画像を絞り込んでおくことが可能である。類似度判定の処理は、大きく、エッジ強調処理１２１０、多数決照合処理１２２０、数量化処理１２３０の３つの処理工程に分けて実行する。
【００６４】
まず、エッジ強調処理１２１０に先立って、展開画像Ｂ１と比較展開画像との間で弾丸の回転方向の位置を合わせるために、比較すべき施条痕を特定し、その位相ずれ量を求め、画像間の回転方向の位置を合わせる（Ｓ１２０１）。次に、エッジ強調処理１２１０において、まず、Ｓ５０６で合成された展開画像Ｂ１に対してガウシアンフィルタリング処理を行って展開画像Ｂ１を平滑化する（Ｓ１２０２）。次に、この平滑化した展開画像Ｂ１に対してハリス（ヘッセ）行列の固有値を算出して（Ｓ１２０３）、画素ごとのエッジの有無情報を抽出する。そして、画像の横方向の特徴量を算出して（Ｓ１２０４）、各画素のエッジの強度を求める。
【００６５】
多数決照合工程１２２０では、展開画像Ｂ１と比較展開画像との間でテンプレート照合を行う。この場合、大きなサイズのテンプレートでは、誤った照合を招くため、テンプレートを小領域に分割し、例えば展開画像Ｂ１の分割した各小領域に関して比較展開画像の間で相関値を求める。そして、テンプレート内の各小領域の相関値をすべて足し合わせることにより、テンプレート全体の相関値を求める（加算相関値）。テンプレートを１画素ずつ面内でずらして、この加算相関値を求め（Ｓ１２０６）、加算相関が最大となる位置を求める（Ｓ１２０７）。図１７Ａは、上記小領域のひとつの画像に関して、その照合の様子を示す。なお、上記小領域のサイズは、大きすぎると、似ていない特徴が画像内に入り込み、類似度が低下する。一方、小さすぎると、本来照合すべきではない箇所の類似度が誤って上がってしまうという課題があり、適切なサイズに設定するものとする。相関値を部分に分けて加算する意味は、本来似ていない部分的キズなどを少数派として統計的に排除するものである。
【００６６】
最後の数量化工程１２３０では、固有特徴を顕在化する処理を行い（Ｓ１２０８）、この顕在化させた固有特徴について、展開画像Ｂ１と比較展開画像データとの間の類似度を定量化する（Ｓ１２０９）。
【００６７】
次に、各ステップについて、詳細に説明する。  
まず、画像間の回転方向の位置を合わせるステップ（Ｓ１２０１）においては、展開画像Ｂ１：１３１０をテンプレート画像とし、比較展開画像１３２０を照合画像として、それぞれの画像における比較するための特徴点１３１１および１３２１を十分含む範囲を指定する（図１３参照）。この場合、照合画像の指定範囲１３２２をテンプレート画像の指定範囲１３１２よりも大きく設定する。
【００６８】
次に、テンプレート画像の指定範囲１３１２を比較画像の指定範囲１３２２に重ね合わせて二つの画像間の類似度を算出することを、テンプレート画像の指定範囲１３１２の位置を参照画像の指定範囲１３２２に対してずらしながら参照画像の指定範囲１３２２の全領域にわたって行う。
【００６９】
二つの画像間の類似度は、（数３）に示した相関値の式から求める。
【００７０】
【数３】
2013210690.tif 000003
【００７１】
次に、全ずらし領域の中で最も類似性が高い位置関係を求め、その位置での回転方向のずれ量を算出し、比較展開画像１３２０に対して展開画像Ｂ１：１３１０を算出したずれ量の分だけ位置をずらすことにより画像間の回転方向の位置を合わせる。
【００７２】
次に、ガウシアンフィルタリング処理を行って展開画像Ｂ１：１３１０と比較展開画像１３２０とを平滑化するステップ（Ｓ１２０２）について説明する。以下の処理は、展開画像Ｂ１：１３１０と比較展開画像１３２０との両方に対して行うので、説明を簡単にするために、展開画像Ｂ１：１３１０の処理について説明する。
【００７３】
同じ拳銃から発射された弾丸であっても、全く同じ施条痕が形成されるとは限らない。そこで、弾丸に多数形成された施条痕の中から共通する施条痕を見つけるには、図１３に示した展開画像Ｂ１：１３１０においては、拳銃からの発射方向に相当する長手方向に施条痕が形成されやすいという特徴から、展開画像Ｂ１：１３１０から横エッジを強調した画像を作成し、この横エッジを強調した画像を用いて類似性を判定することが有効になる。
【００７４】
展開画像Ｂ１：１３１０から横エッジを強調した画像を作成するには、次に説明するハリス行列の固有値にエッジ情報を持たせるために、まず、複数の画像を合成して作成した展開画像Ｂ１：１３１０に対してフィルタリングを行って画像の平滑化を行う。図１４Ａには３×３画素のガウシアンフィルタを、図１４Ｂには、７×７画素のガウシアンフィルタの例を示す。たとえば、３×３画素の画像に図１４Ａのガウシアンフィルタをかけることにより、中心画素の輝度値を求める。
【００７５】
次に、ハリス行列の固有値を算出するステップ（Ｓ１２０３）においては、図１５Ａ乃至図１５Ｃに示すような微分フィルタを展開画像Ｂ１：１３１０の注目画素に適用して、それぞれハリス行列を求める。ハリス行列は、画素ごとに算出される２×２行列であり、（数４）のように定義される。
【００７６】
【数４】
2013210690.tif 000004
【００７７】
図１６に、その例を示す。３×３画素に対して図１５Ａに示したＸ方向の微分フィルタをかけた画像１６０１からＸ方向の二次微分ｇｘｘを求め、３×３画素に対して図１５Ｂに示したＹ方向の微分フィルタをかけた画像１６０２からＸ方向の二次微分ｇｙｙを求め、３×３画素に対して図１５Ｃに示した斜め方向の微分フィルタをかけた画像１６０１からＸ方向の二次微分ｇｘｙを求める。これらの結果として、ヘッセ行列の係数ｇｘｘ、ｇｙｙ、ｇｘｙが求められる。
【００７８】
次に、求めた行列の２つの固有値λ１とλ２とを算出し、この２つの固有値がもつエッジ情報から各画素のエッジ特徴量を求める。平滑化されたハリス行列の２つの固有値λ１とλ２（λ１≧λ２）において、λ１≫λ２となる場合、その画素はエッジであるという情報を持っている。
【００７９】
ハリス行列の固有値を用いて、エッジ特徴量を（数５）のように定義する。
【００８０】
【数５】
2013210690.tif 000005
【００８１】
エッジ特徴量は０から１の間の値をとり、１に近いほどエッジの強度が強くなる。
【００８２】
次に、算出した画像の横エッジ特徴量を展開画像Ｂ１：１３１０の各画素のエッジの強度を求めるステップ（Ｓ１２０４）においては、ハリス行列の固有ベクトルがエッジの方向を表わすという性質を利用して、弾丸１２０に形成される施条痕は、展開画像Ｂ１：１３１０においては横方向の傷となるので、エッジ特徴量として、各画素の横エッジの強度を示す横エッジの特徴量に着目する。横エッジ特徴量を（数６）のように定義する。
【００８３】
【数６】
2013210690.tif 000006
【００８４】
各画素について（数６）を用いて求めた横エッジ特徴量を例えば２５６階調で輝度変換し、横エッジ強調画像を作成する。
【００８５】
次に、多数決照合工程１２２０について説明する。  
多数テンプレートによる画像照合ステップ（Ｓ１２０５）においては、図１７Ａに示すように、（ａ）で展開画像Ｂ１：１３１０に対してテンプレートとする領域を指定し、この指定した領域を複数の小領域１３１５に分割してテンプレート画像１３１６とする。また、比較展開画像１３２０に対しても、展開画像Ｂ１：１３１０においてテンプレートとして指定した領域に対応する領域を指定する。次に（ｂ）で、展開画像Ｂ１：１３１０でテンプレートとして指定した領域と、それに対応する比較展開画像１３２０で指定した領域とを重ね合わせ、テンプレートマッチングにより小領域１３１５に分割したテンプレート画像１３１６を比較展開画像１３２０と照合して相関値を求める。
【００８６】
加算相関マップ生成ステップ（Ｓ１２０６）においては、分割した１小領域分ずつテンプレート画像１３１６を比較展開画像１３２０に対して各ずらし位置における相関値を（数３）を用いて求め、これを１画素ずつ平面内にずらすことを繰返し、（ｃ）の複数の相関マップ１７１０を作成して、図１７Ｂの（ｄ）に示すように、各相関マップごとに相関値を加算して加算相関値を求めることを全てのずらし位置において実行して加算相関値マップを作成する。
【００８７】
以上のようにして作成された加算相関マップについて、図１８を用いて説明する。  
図１８の（ａ）は、画像内にＹ方向（縦方向）とＸ方向（横方向）のエッジを持つパターンが十分にある、パターン密度が高い画像であり、サーチ範囲内で相関マップは高いピークを一つ持つ例である。（ｂ）は、特定方向のパターン情報しかない画像の場合であり、相関マップにはピークでなく尾根ができる。また、（ｃ）は画像内に微細なピッチの繰り返しパターンが存在する場合の相関マップで、複数の高いピークが表れている。（ｄ）は、パターン密度が低い画像の場合であり、パターン情報が画像内に存在せず、明瞭なピークは無く全体に値が小さい。
【００８８】
図１９は、図１８で示したような（ａ）乃至（ｄ）のパターンが混在した場合の加算相関マップ１９００を示す。加算相関マップの横軸は長手方向の画素数と回転方向の画素数とを表わし、縦軸は類似度を表わしている。
【００８９】
図２０Ａには、表面にノイズとなるような傷が多数形成された検査対象の弾丸１２０を撮像して得た画像に対して、図１２で説明した処理フローのＳ１２０１からＳ１２０７までの処理を施した結果得られた加算相関マップの別の例を示す。
【００９０】
最大相関位置算出ステップ（Ｓ１２０７）においては、画像内に混在するパターンの形状・疎密に対し、ロバストなマッチングを行うために、加算相関マップ生成ステップ（Ｓ１２０６）において作成した加算相関値が最大となる位置を多数決により求める。ここでは、回転方向の位置合せが主に行われるが、長手方向にも候補位置を算出可能である。
【００９１】
次に、数量化工程１２３０において、まず、加算相関マップ上で多数決により決めた加算相関値が最大となる位置における両画像間の固有特徴を顕在化する（Ｓ１２０８）。
【００９２】
図１９の加算相関マップ１９００において、多数決により求めた加算相関値が最大となる位置１９０１を示す。横方向エッジ成分を強調することによりノイズの中に埋もれた施条痕を顕在化した画像を用いて比較展開画像と画像照合したことにより、パターンのピーク位置１９０１が一点となって表れており、回転方向及び長手方向の何れにも安定した位置が検出されていることを示している。
【００９３】
図２０Ａに示した加算相関マップにおいて、多数決により求めた加算相関値が最大となる位置２０１０を示す。比較的ノイズが多い画像を用いても、相関マップには観察すべき施条痕に対応するピーク位置２０１０が顕在化されている状態を示す。また、図２０Ｂには，図２０Ａの最大値２０１０付近の拡大図を示す。ピーク２０１１が加算相関が最大となる位置である。
【００９４】
つぎに、類似度定量化ステップ（Ｓ１２０９）において、加算相関マップ上で顕在化した固有特徴である加算相関値が最大となる位置、例えば図２０Aの２０１０の類似度を定量化する。
【００９５】
次に、図５のフロー図における類似度判定ステップ（Ｓ５０９）の結果を受けて試料のデータと類似データとを画面上に並べて表示するステップ（Ｓ５１０）における画面表示の例を図２１に示す。  
図２１は、モニタ２３１に表示される画面２１００の一例を示す。画面２１００上には、試料１２０を撮像して得た画像から合成した展開画像２１０１と類似度判定ステップＳ５０９で類似していると判定された外部記憶手段２５０のデータベースに蓄積された比較試料の展開画像（比較展開画像）２１０２とが表示される。
【００９６】
また、画面上には、Ｓ１２０９で求めた比較試料の展開画像（比較展開画像）２１０２の試料Ｎｏ．２１０３と試料１２０の展開画像２１０１との画像の類似度２１０４とが一覧表示される。この一覧表示されたリスト上で選択された、比較試料の展開画像（比較展開画像）２１０２が試料１２０の展開画像２１０１と並べて表示されると共に、Ｓ１２０８で顕在化された固有特徴に対応する施条痕が矢印２１０５で指示される。この矢印２１０５は、展開画像２１０１と展開画像（比較展開画像）２１０２との何れか一方（図２１では、展開画像（比較展開画像）２１０２）又は両方に表示してもよい。又、一覧表示には、検査対象の弾丸を発射した拳銃と、比較試料の弾丸を発射した拳銃とが同じであるかどうかを判定した結果２１０８を更に表示してもよい。
【００９７】
更に、画面上には、試料１２０の展開画像２１０１と比較試料の展開画像（比較展開画像）２１０２との拡大倍率を、標準２１０６と拡大２１０７との間で切り替えるための切り替えボタンが表示される。さらに、表示する画像は、展開画像の一部を切り出したものにでき、弾の長手方向に、切り出す位置を独立に設定（可変）できるものとする。上記矢印２１０５の位置は、これに連動して動くものとする。もちろん、弾丸１２０の展開画像Ｂ１と表面形状の展開図Ｃ１を、重ね合わせて表示してもよいし、表示画面を２分割して、上下にＢ１、Ｃ１それぞれの結果を表示してもよい。また、表示する画像は、強調処理を施した画像であってもよい。
【００９８】
上記実施例では、テレビカメラにより得られた展開画像を対象に類似性を評価した。レーザ変位計により得られた３次元形状データを用いて展開画像を作成し、この展開画像を対象に類似性を評価してもよい。レーザ変位計は、パターン投影式の３次元測定器でも代用できる。弾丸の条数と回転方向、施丘痕や施低痕の区別などの情報は、３次元形状データを用いると、より精度が高いものとなる。
【００９９】
次に、上記に説明した実施例の変形例について、以下に説明する。
試料表面の凹凸などのきず検出を行う際、２次元カメラ画像にて撮像された試料表面の各画素の特徴量の違いからきずを検出してもよい。特徴量とは、画像の特徴を表すもので高次局所自己相関（Ｈｉｈｇｅｒ  Ｏｒｄｅｒ  Ｌｏｃａｌ  Ａｕｔｏｃｏｌｌｅｒａｔｉｏｎ：ＨＬＡＣ）特徴量等がある。本変形例においては、２次元カメラの位置、照明の位置、および試料の姿勢も特徴量として用いる。
【０１００】
図２２に示す２次元カメラ２２２３の位置は単位ベクトルＩ：２２０１で表し、照明２２２１の位置は単位ベクトルＳ：２２０２で表し、直交座標系における試料２２００の姿勢は、レーザ変位計など点群（距離データ）計測センサにて計測した結果を用い、例えば、点群中の隣接する３点にて形成される三角パッチ２２０３の法線ベクトル２２０４を試料の面の向きを表す特徴量として用いる。システム全体は制御部２２３０で制御されて、２次元カメラ２２２３により得られる画像は、画像処理装置２２３１で処理される。画像は、照明２２２１の位置、２次元カメラ２２２３の位置、試料２２００の姿勢に依存するため、画像の特徴のみではなく、これらを特徴として用いることで、固有きず２２０５をより正確に判別することができる。判別した結果は、入出力装置２２３２から出力される。
【０１０１】
図２３に本変形例によるきずを抽出する処理のフロー図を示す。先ず、２次元カメラ２２２３にて試料２２００の画像を計測する（Ｓ２３０１）。２次元カメラ２２２３で取得した画像の各画素（もしくは周辺の複数画素から平滑化処理等を施し求めた値）について、２５次元のＨＬＡＣ特徴、照明位置、２次元カメラ位置、試料の法線ベクトルなどの値すべて、またはいずれか複数を特徴量として算出する（Ｓ２３０２）。
【０１０２】
次に、特徴量空間にて、二つの弾丸のきずの類似度を算出して類似性を判断し（Ｓ２３０３）、二つの弾丸に共通する固有傷を抽出（Ｓ２３０４）すると共に、Ｓ２３０３で算出した類似度を出力する。類似度は、たとえば、二つの弾丸の特徴空間内の距離の逆数に相当する量である。  なお、図２で説明した上記実施例におけるシステム構成では、異同識別アシストシステム２００は、画像処理ユニット２２０の表示画面２１００上に処理の結果を表示し、オペレータがこの表示画面２１００上に表示された二枚の画像を参照して比較顕微鏡３００で二つの弾丸を比較観察して最終的な異同判定を行うシステムの構成を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、画像処理ユニット２２０の表示画面２１００上に表示した処理の結果を図１２の処理フローに基づく判定処理の結果を二つの弾丸の異同判定の最終判定結果としてもよい。
【０１０３】
以上より、ここまで説明してきた本実施例によれば、弾丸の側面画像から弾丸全体を俯瞰することができる弾丸展開画像を容易に作成できるようになった。また、二つの弾丸のそれぞれの画像間の位相を容易に、かつ確実に合わせることができるようになり、二つの画像を精度よく比較できるようになった。
【符号の説明】
【０１０４】
１００…銃器    １２０，３１２，３２２…弾丸    ２００…異同識別アシストシステム    ２１０…弾丸計測装置    ２２０…画像処理ユニット    ２３０…入出力部    ２３１…モニタ    ２５０…外部記憶装置    ３００…比較顕微鏡    ２５１１…θステージ    ２５０６…ホルダ    ２０５…Ｙステージ    ２０８…Ｘステージ    ２５０１…Ｚステージ    ２１０…テレビカメラ    ２４０…コンピュータ    ２１６…レーザ変位計    ２２６…照明光源。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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