(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の供試ガラスの一方の面にほぼ密着させてシート状のスクリーン部材を配設するとともに供試ガラスを破砕し、前記供試ガラスの他方の面側から撮像用照明光を照射して前記スクリーン部材の配設面側から破砕した供試ガラスの投影像を電子的に直接撮像するガラス撮像手順と、
前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を基に、少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計数する計数処理を行う画像処理手順と、
を有することを特徴とするガラス板破砕試験方法。
【請求項２】
前記画像処理手順において、前記濃淡画像信号を基に破砕した供試ガラスの割れの線の部分と破片部分とに分けた後に、少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計算することを特徴とする請求項１に記載のガラス板破砕試験方法。
【請求項３】
前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を、この濃淡画像における背景の明るさに応じてしきい値を変化させて２値化する２値化処理手順と、
前記２値化処理後の２値化画像信号を基に、少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計数する計数処理手順と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のガラス板破砕試験方法。
【請求項４】
前記計数処理手順において、前記２値化画像信号を基に破砕した供試ガラスの割れの線の部分と破片部分とに分けた後に、少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計算することを特徴とする請求項３に記載のガラス板破砕試験方法。
【請求項５】
前記２値化する手順において、前記濃淡画像における背景の明るさに応じてしきい値を変化させたしきい値イメージによって割れの線の部分と破片部分とに２値化する第一の２値化手順と、前記濃淡画像の注目画素を中心とした所定範囲において複数方向の濃淡分布を調べて少なくとも一方向で中央部分が暗くその両端部分が明るい場合にこの注目画素を割れの線の部分として２値化する第二の２値化手順と、前記第一の２値化手順による２値化画像信号と前記第二の２値化手順による２値化画像信号とを合成する２値化画像合成手順とを有することを特徴とする請求項３又は４に記載のガラス板破砕試験方法。
【請求項６】
破砕した板状の供試ガラスを一方の面側から照明する撮影用照明光を発生する光源と、前記供試ガラスの前記光源とは反対側の面にほぼ密着させた状態で配置したシート状のスクリーン部材と、前記スクリーン部材の配設面側から前記供試ガラスの投影像を電子的に直接撮像する撮像手段とを設けた撮像部と、
前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を基に、少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計数する計数処理手段を有する画像処理部と、
を備えたことを特徴とするガラス板破砕試験装置。
【請求項７】
前記画像処理部は、前記濃淡画像信号を基に破砕した供試ガラスの割れの線の部分と破片部分とに分けた後に、少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計算する計数処理手段を有することを特徴とする請求項６に記載のガラス板破砕試験装置。
【請求項８】
前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を、この濃淡画像における背景の明るさに応じてしきい値を変化させて２値化する２値化処理手段と、
前記２値化処理後の２値化画像信号を基に、少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計数する計数処理手段と、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載のガラス板破砕試験装置。
【請求項９】
前記計数処理手段は、前記２値化画像信号を基に破砕した供試ガラスの割れの線の部分と破片部分とに分けた後に、少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計算するものであることを特徴とする請求項８に記載のガラス板破砕試験装置。
【請求項１０】
供試ガラスの一方の面にほぼ密着させてシート状のスクリーン部材を配設する手順と、前記供試ガラスの他方の面側から撮像用照明光を照射する手順と、前記スクリーン部材の配設面側から供試ガラスの投影像を電子的に直接撮像する手順とを有することを特徴とするガラス試験用撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス板の製造時に品質保証のために行う破砕試験の方法、装置、ガラス試験用の撮像方法及びそれに用いる画像信号処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主に自動車等の窓には、表面に圧縮応力を加えて引張り応力に対する耐性を向上させた強化ガラスが用いられている。この種のガラス板の製造時には、品質保証試験として破砕試験等が行われている。
強化ガラスの破砕試験は、JIS R 3212-1992 等に記載されているように、供試ガラスの所定位置にハンマまたはポンチを用いて衝撃を加えて破砕し、破片の大きさが最も粗い部分及び最も細かい部分における破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計測して規定値を満たすか否かをみるものである。
【０００３】
従来では、破片数の計数などを行う場合、破砕した供試ガラスの像を感光紙に露光して青焼きによる画像（以下、青焼き画像と称する）を作成し、この青焼き画像を基に対象領域の設定及び破片数の計数等を全て作業者の手で行うような計測方法が採られていた。このような従来の計測方法では、破片数の計数作業などに多くの手間がかかっていた。
【０００４】
破砕試験の作業性を向上させる手段の一例として、"Automated counting system for the ECE fragmentation test" Ford Motor Co. (GLASS PROCESSING DAYS, 13-15 Sept. '97)には、青焼き画像における破片数の計数等をコンピュータにより自動的に行う技術が開示されている。この自動計数技術によれば、作業者が破片数を手で数える必要がなく、計数作業に関する工数を削減できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の破砕試験の計測方法では、作業者の手で破片数の計測等を行っていたため、破砕試験の計数作業に多くの工数や人件費がかかるという問題点があった。
また、上述した自動計数技術では、人手による計数作業に比べて作業工数を削減することが可能であるが、従来の計測方法の場合と同様に青焼き画像を用いて計測を行うようになっているため、青焼き画像を作成する手順とその青焼き画像を撮影する手順とが必要となる。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、供試ガラスの画像を直接撮影して破片数の計数等を自動処理で行うことができ、作業性が良好で精度の高い破砕試験を行うことが可能なガラス板破砕試験方法、装置、ガラス試験用撮像方法及びそれに用いる画像信号処理方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１によるガラス板破砕試験方法は、板状の供試ガラスの一方の面にほぼ密着させてシート状のスクリーン部材を配設するとともに供試ガラスを破砕し、前記供試ガラスの他方の面側から撮像用照明光を照射して前記スクリーン部材の配設面側から破砕した供試ガラスの投影像を電子的に直接撮像するガラス撮像手順と、前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を基に、少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計数する計数処理を行う画像処理手順と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記方法により、供試ガラスを直接撮影して明瞭な濃淡画像が得られ、この濃淡画像信号を基に破片数の計数等を自動処理で行うことができ、作業性が良好で精度の高い破砕試験を実行可能となる。
【０００９】
好ましくは、前記画像処理手順において、前記供試ガラスの濃淡画像信号を、この濃淡画像における背景の明るさに応じてしきい値を変化させて２値化する２値化処理を行い、この２値化処理後の２値化画像信号を基に前記計数処理を行うようにする。
【００１０】
さらに好ましくは、前記２値化処理において、前記濃淡画像におけるガラスの割れの部分を除去したガラス破片部分の画像を２値化用しきい値分布画像とし、このしきい値分布画像によって前記濃淡画像信号に対する背景の明るさに応じた２値化を行うようにする。
【００１１】
また、本発明の請求項３によるガラス板破砕試験方法は、前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を、この濃淡画像における背景の明るさに応じてしきい値を変化させて２値化する２値化処理手順と、前記２値化処理後の２値化画像信号を基に、少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計数する計数処理手順と、を有することを特徴とする。
【００１２】
上記方法により、供試ガラスを直接撮影して得た濃淡画像における背景の明るさに応じてこの濃淡画像信号に対し最適な２値化が行われ、２値化画像信号を基に破片数の計数等を自動処理で行うことができ、作業性が良好で精度の高い破砕試験を実行可能となる。
【００１３】
好ましくは、前記ガラス撮像手順において、前記供試ガラスの一方の面にほぼ密着させてシート状のスクリーン部材を配設し、この供試ガラスの他方の面側から撮像用照明光を照射して前記スクリーン部材の配設面側から供試ガラスの投影像を撮像するようにする。
【００１４】
また、より好ましくは、前記のガラス板破砕試験方法において、少なくとも前記供試ガラスの濃淡画像及び前記計数処理の結果を表示する表示手順をさらに有するようにする。
【００１５】
あるいは、前記のガラス板破砕試験方法において、少なくとも前記供試ガラスの濃淡画像データと前記計数処理の結果データとを関連付けた状態で記録媒体に保存する保存手順をさらに有するようにすることが好ましい。
【００１６】
本発明の請求項６によるガラス板破砕試験装置は、破砕した板状の供試ガラスを一方の面側から照明する撮影用照明光を発生する光源と、前記供試ガラスの前記光源とは反対側の面にほぼ密着させた状態で配置したシート状のスクリーン部材と、前記スクリーン部材の配設面側から前記供試ガラスの投影像を電子的に直接撮像する撮像手段とを設けた撮像部と、前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を基に、少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計数する計数処理手段を有する画像処理部と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
上記構成により、供試ガラスを直接撮影して明瞭な濃淡画像が得られ、この濃淡画像信号を基に破片数の計数等を自動処理で行うことができ、作業性が良好で精度の高い破砕試験を実行可能となる。
【００１８】
好ましくは、前記画像処理部において、前記供試ガラスの濃淡画像信号を、この濃淡画像における背景の明るさに応じてしきい値を変化させて２値化する２値化処理手段を有し、前記計数処理手段はこの２値化処理後の２値化画像信号を基に前記計数を行うようにする。
【００１９】
さらに好ましくは、前記２値化処理手段は、前記濃淡画像におけるガラスの割れの部分を除去したガラス破片部分の画像を２値化用しきい値分布画像とし、このしきい値分布画像によって前記濃淡画像信号に対する背景の明るさに応じた２値化を行うようにする。
【００２０】
また、本発明の請求項８によるガラス板破砕試験装置は、前記撮像して得られた供試ガラスの濃淡画像信号を、この濃淡画像における背景の明るさに応じてしきい値を変化させて２値化する２値化処理手段と、前記２値化処理後の２値化画像信号を基に、少なくとも対象領域における破砕した供試ガラスの破片数、最大破片の面積、最長破片の長さを計数する計数処理手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
上記構成により、供試ガラスを直接撮影して得た濃淡画像における背景の明るさに応じてこの濃淡画像信号に対し最適な２値化が行われ、２値化画像信号を基に破片数の計数等を自動処理で行うことができ、作業性が良好で精度の高い破砕試験を実行可能となる。
【００２２】
また、より好ましくは、前記のガラス板破砕試験装置において、少なくとも前記供試ガラスの濃淡画像及び前記計数処理の結果を表示する表示手段をさらに備えるようにする。
【００２３】
あるいは、前記のガラス板破砕試験装置において、少なくとも前記供試ガラスの濃淡画像データと前記計数処理の結果データとを関連付けた状態で記録媒体に保存する保存手段をさらに備えるようにする。
【００２４】
本発明の請求項１０によるガラス試験用撮像方法は、供試ガラスの一方の面にほぼ密着させてシート状のスクリーン部材を配設する手順と、前記供試ガラスの他方の面側から撮像用照明光を照射する手順と、前記スクリーン部材の配設面側から供試ガラスの投影像を電子的に直接撮像する手順とを有することを特徴とする。
【００２７】
上記手順により、供試ガラスを直接撮影して得た濃淡画像における背景の明るさに応じたしきい値イメージによる２値化処理と、注目画素を中心とした所定範囲における微小な濃淡分布による２値化処理とを行い、二つの２値化処理結果を合成することによって、濃淡画像信号に対しより最適な２値化が行われ、割れ線部分の検出漏れのない良好な２値化画像信号を得ることが可能となる。これによって、破片数の計数等をより正確に行うことができ、さらに精度の高い破砕試験を実行可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
まず図１に基づいて本発明の一実施形態に係るガラス板の破砕試験装置の構成を説明する。図１は破砕試験装置の構成例を示すブロック図である。
【００２９】
破砕試験装置は、JIS R 3212-1992 等の規格に従って破砕したガラス板について、所定位置の破片数の計数、最大破片の面積、最長破片の長さなどを求める破砕試験を行う装置である。この破砕試験装置は、破砕した供試ガラスの画像を撮像する撮像部１と、この撮像部１で得られた供試ガラスの画像データを入力し破片数の計数、最大破片の面積、最長破片の長さなどの演算を行う画像処理部２とを有して構成される。
【００３０】
撮像部１は、撮像用の照明光を供試ガラス３に向かって照射する光源４と、前記供試ガラス３の像を撮像するカメラ５とを有して構成される。カメラ５は、例えばライン状に光学像を光電変換するラインセンサ等の撮像素子を有して構成されており、図示しないモータ等を用いてなる駆動手段によって供試ガラス３をラインセンサの撮像線と直交する方向（図中矢印方向）に直線的に移動させながら撮像することによって、ガラス面の２次元の濃淡画像を得ることができるようになっている。
【００３１】
画像処理部２は、カメラ５から出力される画像信号を入力しデジタル信号に変換する画像取り込みボード６を搭載すると共に、ＣＰＵ７、主メモリ８、ビデオメモリ９、ハードディスク１０を有してなるパーソナルコンピュータ等による画像信号処理装置１１と、この画像信号処理装置１１に接続され供試ガラス画像や破片計数処理結果等を表示するＣＲＴ等のモニタ１２とを有して構成されている。
【００３２】
前記画像信号処理装置１１内の画像取り込みボード６、ＣＰＵ７、主メモリ８、ビデオメモリ９、ハードディスク１０は、バスライン１３を介して接続され、画像データや計数処理データなどのやり取りがなされるようになっている。また、画像信号処理装置１１には、光磁気ディスク、光ディスク、大容量磁気ディスク、フロッピーディスク等のリムーバブルメディア（可搬媒体）を装填しデータ記録再生を行う可搬媒体ドライブ１４と、外部の処理装置や記録装置、表示装置等と接続されデータのやり取りを行うネットワークインタフェース１５とが設けられている。なお、画像信号処理装置１１に外付けのハードディスクドライブや可搬媒体ドライブを接続して画像データ等を記録するようにしても良い。
【００３３】
図２は撮像部１の構成例の詳細を模式的に示したものである。撮像部１において、光源４とカメラ５の間に供試ガラス３を配置し、供試ガラス３を載置するガイド部材となる透明の下敷きガラス１７と、供試ガラス３の透過像を投影する紙などのシートからなるスクリーン１８とを設け、図２のようにカメラ５側から見て下敷きガラス１７、スクリーン１８、供試ガラス３の順に密着させて重ねる。このように供試ガラス３にスクリーン１８を密着させた状態で撮影を行うと、光源４から出射され供試ガラス３を透過した光の像がスクリーン１８上に投影され、この投影像がカメラ５で撮像されることになる。
【００３４】
さらに、光源４と供試ガラス３との間に、同心円状に溝が形成されたフレネルレンズや凸レンズ等の集光レンズ４１を配設するようにしても良い。例えば集光レンズ４１の焦点位置の近傍に光源４が位置するように配置する。このような集光機能を有する光学要素を追加することにより、点光源的な光源４からの照明光を略平行光にして供試ガラス３に対し小さい入射角で照射することができる。集光レンズ４１を設けない場合は、供試ガラス３の周辺部において照明光の入射角が大きくなるため、投影像において周辺部の割れの線が太くなって小さな破片が割れの線の陰の中に埋もれて見えなくなることがある。この現象は特に供試ガラス３が厚い場合に顕著である。上記のように集光レンズ４１を設けることによって、供試ガラス３の投影像において割れの線がよりシャープになり、また全体的に濃淡や割れの線がより均一な画像を得ることができる。さらに、光源４と供試ガラス３との距離を短くできるため、撮像部１を小型に構成できる。
【００３５】
破砕した供試ガラス３を撮像する場合、図３に示すように、光源４から出射された光線１９は、供試ガラス３を透過してスクリーン１８に入射する。割れ２０の部分においては、光線１９が割れ２０の面で散乱したり反射してスクリーン１８に到達する。このため、スクリーン１８において、割れの直下の部分では光線の散乱により到達する光量が減少して暗い影の部分となり、割れの近傍では割れの面で全反射する光線が透過光線に加わるので光量が増加して明るい部分が形成される。従って、割れの線のコントラストが高く、破砕した供試ガラスの破片の立体感のある濃淡画像を得ることができる。
【００３６】
この撮像方法によれば、供試ガラス３の割れの無い破片部分が明るい面として撮像されると共に、割れ線の部分の影がスクリーン１８上に投影されて暗い線として撮像され、肉眼でも確認しづらい破砕の衝撃点に対して円周方向に現れるガラス表面にほぼ垂直な割れについても、漏れなく撮像することができる。
【００３７】
なお、撮像部１は本構成例のように供試ガラス３を移動させて固定の光源４及びカメラ５で撮像するものに限らず、供試ガラス３を固定してカメラ５側を移動させて撮像するようなものであっても良いし、カメラ５についてはラインセンサからなるものに限らず２次元面状の画像を撮像可能なＣＣＤ等の撮像素子を有してなるもの等を用いても良い。また、光源４としては方向性を有するものが望ましく、単数または複数の白熱灯、ハロゲンランプ等を用いることができる。
【００３８】
また、供試ガラス３の厚さや色等によって透過する光量が異なり、所定の明度の投影像を得るのに必要な光源４の出射光量が異なる。そこで、例えばカメラ５の部分に光度計を設置して、撮像部での光度を検出することによって供試ガラス３における光の透過率を測定し、この測定値に応じて光源４に供給する電源電圧を変化させて出射光量を調整することにより、ガラス品種や板厚による投影像への影響を吸収し、所望の一定明度の画像を得ることができる。この場合、供試ガラス３と光源４の距離を変えずに適切な光量を確保でき、照明光量の管理、調整が可能である。
【００３９】
次に、本実施形態の破砕試験装置による破砕試験の手順及び装置動作について説明する。ここでは例えば自動車の窓等に用いられる板厚３．５mmの強化ガラスを試験対象とする場合を示す。
【００４０】
初めに、スクリーン１８を重ねた下敷きガラス１７の上に供試ガラス３を載置し、供試ガラス３の所定の位置にハンマ等で衝撃を加えて破砕する。そして、撮像部１に供試ガラス３を配置し、光源４で照明された供試ガラス３の像をカメラ５により撮像して破砕した供試ガラス３の濃淡画像信号を得る。この撮像は破砕後遅くとも３分以内に行う。ここで、カメラ５のラインセンサとしては、例えば１ライン当たり５０００画素（１画素の大きさが１／４mm）の撮像素子を用い、供試ガラス３を直線的に移動させながら２次元面状に走査して撮像することにより、例えば４４００×６４００画素、２５６階調の濃淡画像信号が得られる。この濃淡画像信号は接続ケーブルを介して画像処理部２へ転送される。
【００４１】
次に、画像処理部２において、画像信号処理装置１１により前記濃淡画像信号をデジタルデータに変換して後述する２値化処理や計数処理などの画像信号処理を行い、破片計数処理結果などの情報をモニタ１２に出力して表示する。そして、撮像した供試ガラスの濃淡画像のデータと破片計数処理結果等のデータとを関連付けした状態でハードディスク１０や可換媒体ドライブ１４に転送して記録媒体に保存したり、ネットワークインタフェース１５を介して外部装置に転送して保存、表示等を行う。
【００４２】
このとき、画像信号処理装置１１では、撮像部１のカメラ５から送られてきた濃淡画像信号が画像取り込みボード６によりデジタルの濃淡画像データに変換されて取り込まれ、ＣＰＵ７の制御によりこの濃淡画像データがハードディスク１０に一旦格納されると共に、前記濃淡画像データが主メモリ８に読み込まれて画像信号処理が行われる。また、処理実行時の濃淡画像、処理画像などに関するデータは、ＣＰＵ７の制御によりモニタ表示用のビデオ信号データに変換されてビデオメモリ９に一旦格納され、モニタ１２に出力されて画像表示される。
【００４３】
図４ないし図８に基づいて画像信号処理装置１１において実行する画像信号処理について説明する。
【００４４】
ＣＰＵ７は、ハードディスク１０または図示しないＲＯＭ等に記憶された画像信号処理プログラムを主メモリ８に読み込み、この画像信号処理プログラムに従って処理動作を行う。画像信号処理プログラムの機能としては、破片数の計数等を行う領域（以下、破片計数対象領域と称する）を設定するための設定画面表示等を行う計数領域設定機能と、破片計数対象領域における破片数の計数、最大破片の面積、最長破片の長さなどを算出する破片計数機能とを有している。
【００４５】
初めに、計数領域設定機能の第１段階（概略位置指定）として、図４に示す全体画像画面２１をモニタ１２上に表示し、画像取り込みボード６により取り込んだ濃淡画像データを基に撮像部１で撮像された供試ガラス３の濃淡画像を表示する。ユーザはこの全体画像画面２１により破片計数対象領域の概略位置指定を行う。
【００４６】
全体画像画面２１において、ほぼ中央に供試ガラス３全体の概略を縮小して示した全体表示画像２２と詳細表示を行う領域を示す詳細表示カーソル２３とを表示し、この詳細表示カーソル２３が置かれた領域の詳細を示す詳細表示画像２４を表示する。詳細表示画像２４は、全体表示画像２２と別のウィンドウとするかまたは全体表示画像２２の近傍に並べて同一ウィンドウ内に表示し、常に前面に表示されるようにする。なお、詳細表示画像２４はこの例では原寸表示画像（３００×３００画素）としているが、原寸の他、１／２，１／４等の縮尺で表示することもできる。詳細表示カーソル２３は、カーソル移動部２５あるいは図示しないマウス等の操作によって全体表示画像２２上を任意に移動させることができ、この詳細表示カーソル２３の移動に伴って詳細表示画像２４が更新される。
【００４７】
ユーザが全体表示画像２２を見ながら詳細表示カーソル２３で破片数の計数等を行う概略位置を指定すると、その領域の詳細が詳細表示画像２４に表示される。なお、既に破片計数対象領域が設定されているときは、その領域を全体表示画像２２上に破片計数マーク２６として表示する。
【００４８】
次に、計数領域設定機能の第２段階（詳細位置指定）として、図５に示す計数処理実行画面２７をモニタ１２上に表示し、詳細表示カーソル２３の位置を含む周辺の領域（例えば１６０mm×１２０mm）の詳細を計数領域濃淡画像２８（６４０×４８０画素）として表示する。ユーザはこの計数処理実行画面２７により破片計数対象領域の詳細位置指定を行う。また、計数領域濃淡画像２８において、破片計数対象領域（５０mm×５０mm）を示す破片計数領域枠２９（２００×２００画素）を表示する。破片計数領域枠２９は、図示しないマウス等の操作によって計数領域濃淡画像２８上を任意に移動させることができる。このとき、破片計数領域枠２９の位置座標が対象領域座標表示部３０に表示される。なお、供試ガラス３として曲面状のガラス板を撮像して破片数の計数等を行う場合は、破片計数対象領域の設定時に実際の寸法と合うように撮像した濃淡画像または破片計数領域枠の寸法を適宜補正すれば良い。
【００４９】
ユーザが破片計数領域枠２９の位置調整を行って破片計数対象領域の詳細位置を指定し、画像処理ボタン３１を押すと、この破片計数対象領域についてＣＰＵ７により破片計数機能に関する処理が開始される。なおこのとき、濃淡画像全体における破片計数対象領域の位置情報を主メモリ８に記憶しておく。
【００５０】
破片計数機能の第１段階では、濃淡画像の２値化処理及びノイズ除去処理が計数領域濃淡画像２８の範囲について実行され、図６に示すように計数処理実行画面２７に計数領域処理画像３２が表示される。ここでユーザが計数ボタン３３を押すと、破片計数機能の第２段階として、破片計数対象領域における破片数の計数等の計数処理が実行され、破片計数処理結果が処理結果表示部３３に表示される。
【００５１】
図７は破片計数機能に関する処理手順を示したフローチャートである。まず２値化処理として、破片計数対象領域を含む周辺領域の濃淡画像データの２値化を行う。この際、ステップＳ１で、濃淡画像データに基づいて２値化用のしきい値分布を表す画像であるしきい値イメージのビットマップ画像データを作成した後、ステップＳ２で、このしきい値イメージによって濃淡画像データを２値化する。
【００５２】
ここで、図８に基づいて本実施形態における２値化処理動作の詳細を説明する。２値化は濃淡画像の各画素を二つのカテゴリーに分けることを目的とするものであり、破砕試験の画像処理においては、破砕した供試ガラス（以下、破砕ガラスと称する）の濃淡画像を割れの線の部分（以下、割れ線部分と称する）とガラス破片の部分（以下、破片部分と称する）とに分けるために２値化処理を行う。
【００５３】
２値化において二つのカテゴリーに分ける対象の濃淡が極端に違う場合、２値化しきい値は全対象領域に対して一つの値でも問題は生じない。しかし、破砕ガラスの濃淡画像では、図８の（Ａ）に示すように、割れ線部分の濃淡は場所によって著しく異なる。また、広い面積を対象とするので、ガラス板全面を均一に照明することが困難であり、破片部分（すなわち背景部分）の濃淡も場所によって大きく異なる場合が多い。このような理由のために、破砕試験では一つの２値化しきい値によって濃淡画像全体を正常に２値化することができない場合がある。
【００５４】
そこで、破砕ガラスの濃淡画像は破片部分の面積が割れ線部分に対して圧倒的に大きいという点に着目して、中間値フィルタのようなノイズ除去フィルタを応用し、図８の（Ａ）に示すような濃淡画像データから図８の（Ｂ）に示すように割れ線部分を除去して、破片部分が滑らかにつながるように補間する。この割れ線部分を除いた破片部分の画像データそのものを、破砕ガラスの濃淡画像の各画素に対応した２値化しきい値の集まりとして用い、濃淡画像の背景の明るさに応じた２値化を行う。
【００５５】
具体的には、図８の（Ｂ）の実線で示す背景部分の画像データをシフトさせてしきい値イメージデータとし、図８の（Ｃ）に示すように、実線の濃淡画像データに対して破線のしきい値イメージデータによって２値化を行う。これにより、図８の（Ｄ）に示すような２値化画像データが得られる。２値化の際に、濃淡画像データとしきい値イメージデータとの明度の差ｄは、例えば２５６階調の濃淡画像データにおいて濃淡画像データに対してしきい値イメージデータが約１〜２％程度小さくなるように設定する。
【００５６】
このような２値化処理方法を用いることにより、比較的容易な処理手順によって、破砕ガラスの濃淡画像全体について割れの線を漏れなく認識できるように最適な２値化しきい値を設定でき、誤りの無い正常な２値化を行うことが可能となる。
【００５７】
さらに、上記２値化処理に加えて後述する第二の２値化処理を行い、二つの２値化処理を併用することで２値化の精度をより向上させることも可能である。衝撃点に対して略同心円状に生じる微細な割れの線については、上述したようなしきい値イメージによる２値化によっても検出できない場合がある。例えば図９において丸で囲んだ部分の微細な割れの成分４５については２値化によって検出できず、破砕ガラスの破片数を少なく計数してしまうおそれがある。この微細割れ線未検出問題に対処するためにしきい値イメージのレベルを上げすぎると、ノイズ成分が増大して２値化の精度が逆に低下してしまう。そこで、微小な濃淡分布による２値化を追加実行し、二つの２値化画像を合成してより良好な２値化画像データを得られるようにする。
【００５８】
この場合、まず図１０に示すように、注目する画素を中心として数画素の範囲で、（１）〜（８）の８方向の触手上の濃淡分布を調べる。そして、８方向の濃淡分布のうち一つでも図１１に示すように中央部分が暗く両端部分が明るい状態（すなわち濃淡分布が明−暗−明と変化した状態）になっている場合、その注目する画素が割れの線の画素であるとする。ここでは、例えば２５６階調の濃淡画像データにおいて約１％程度、２〜３階調の増減による濃淡の谷を検出して割れ線部分と認識して２値化する。その後、上記のしきい値イメージによる２値化画像データと微小な濃淡分布による２値化画像データとを足し合わせて合成する。二つの２値化画像の合成は、例えば論理和演算によって行い、どちらか一方の２値化画像において割れ線部分とされている画素の部分は割れ線部分として２値化画像データを形成する。このように二つの２値化処理を組み合わせることによって、より精度の高い良好な２値化処理を行うことが可能となる。
【００５９】
図７に戻り、前述した２値化処理の後に、ノイズ除去処理として、２値化画像データの中から小さな割れ線部分の領域を消去してノイズ成分の除去を行う。破砕ガラスの２値化画像において、実際の割れに対応する割れ線部分の領域は網目状に一つながりになっているので、領域認識した結果としては面積はかなり大きなものになる。これに比べて、破砕ガラスの割れ以外の部分で誤って割れ線部分として２値化されてしまった領域は、面積は小さいものになる。従って、このような領域はノイズ成分として除去する。
【００６０】
この際、まずステップＳ３で２値化画像データの割れ線部分を有意画素とし、ステップＳ４でこの有意画素の連結状態を調べて領域認識を行う。そして、ステップＳ５で領域認識した割れ線部分の領域の中から小面積領域を消去する。
【００６１】
ここで、領域認識処理としては、「ラベル付け」と呼ばれる、隣り合う（連結した）有意画素に対しては同じ付番を行う公知の手法を使用し、同一の付番が連続した領域を一つの領域として認識する。
【００６２】
次に、計数処理として、ノイズ除去後の２値化画像データを基に、破片計数対象領域における破片数の計数と最大破片の面積及び最長破片の長さの検出を行う。この際、まずステップＳ６で２値化画像データの破片部分を有意画素とし、ステップＳ７でこの有意画素の連結状態を調べて領域認識を行う。そして、ステップＳ８で領域認識した破片部分の領域について閉領域数を計数することにより、破砕ガラスの破片数を取得する。なお、破片計数領域枠にかかっている破片については１／２個として計数する。また、ステップＳ９で破片部分の各領域の面積を計数し、最大破片を検出する。さらに、ステップＳ１０で破片部分の各領域の形状特性値を算出し、最長破片を検出する。前記最長破片の検出の際には、領域認識によって検出された破片部分の各破片を楕円近似し、楕円の長軸長が最も大きなものを最長破片とする。
【００６３】
上述した破片計数機能に関する処理が終了したら、処理結果表示部３３に破片計数処理結果として破片計数対象領域における破片数（領域数）、最大破片の面積（最大面積）、最長破片の長さ（最大長さ）を表示する。
その後、撮像した破砕ガラスの元の濃淡画像データと共に、濃淡画像における破片計数対象領域の位置データ、破片計数処理結果の数値データ等を関連付けした状態で試験結果データとしてハードディスク１０等の記録媒体に転送して記録する。すなわち、従来の青焼き画像の代わりに、濃淡画像及び対応する試験結果をデジタルデータで記録媒体に保管する。
【００６４】
以上述べた本実施形態の破砕試験方法及び破砕試験装置によれば、破砕した供試ガラスを撮像する場合に電子的な撮像手段により割れの線を漏れなく明瞭に直接撮像することができ、従来の青焼き画像とほぼ同等の濃淡画像を得ることができる。また、撮像した濃淡画像を基に、破片数の計数等を正確に行うことができ、製造したガラス板の認証の要件を満たす破砕試験を実現することができる。
【００６５】
さらに、本実施形態では、供試ガラスの破砕後、作業者が破片計数対象領域の設定を行う以外は全て自動的に撮像及び画像処理を行って破片数などのデータを得ることができ、デジタルの試験結果データとして記録媒体に記録することができる。よって、従来のように、破砕した供試ガラスの青焼き画像を基に全て作業者の手で破片数の計数等を行う必要もなく、作業工数や人件費を削減できると共に、人間による誤りを防止できる。また、濃淡画像を含む試験結果をデジタルデータとして記録するので、青焼き画像の紙媒体などを保管する手間や場所をとることもなく、試験結果の保管にかかるコストも低減できる。また、後日に所望の試験結果を容易に検索して読み出すことができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、供試ガラスの画像を直接撮影して破片数の計数等を自動処理で行うことができ、作業性が良好で精度の高い破砕試験を行うことが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るガラス板の破砕試験装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】撮像部の構成例の詳細を模式的に示した説明図である。
【図３】供試ガラスを透過する照明光の光線を示す説明図である。
【図４】撮影した供試ガラスの濃淡画像を表示した全体画像画面を示す説明図である。
【図５】破片計数対象領域近傍の濃淡画像を表示した計数処理実行画面を示す説明図である。
【図６】破片計数対象領域近傍の２値化及びノイズ除去後の画像を表示した計数処理実行画面を示す説明図である。
【図７】破片計数機能に関する処理手順を示したフローチャートである。
【図８】２値化処理動作の詳細を説明するための特性図である。
【図９】微細な割れ線部分の濃淡分布を説明するための説明図である。
【図１０】濃淡分布検出用の触手を示す説明図である。
【図１１】微小な濃淡分布による２値化を行う際に割れ線部分として認識する判定条件を示す説明図である。
【符号の説明】
１  撮像部
２  画像処理部
３  供試ガラス
４  光源
５  カメラ
６  画像取り込みボード
７  ＣＰＵ
１０  ハードディスク
１１  画像信号処理装置
１２  モニタ
１４  可搬媒体ドライブ
１７  下敷きガラス
１８  スクリーン
４１  集光レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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