(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導管の長手方向と略直交する方向から、導管の一方の側の部分の輝度が高くなるように照明を当てた状態で木目を正面から撮影して第１の画像を得る第１の工程と、
導管の長手方向と略直交する方向から、導管の前記一方の側とは反対側の部分の輝度が高くなるように照明を当てた状態で木目を正面から撮影して第２の画像を得る第２の工程と、
前記第１の画像の画像データに微分演算を施して、第１の微分データを得る第３の工程と、
前記第２の画像の画像データに微分演算を施して、第２の微分データを得る第４の工程と、
前記第１の微分データと前記第２の微分データとの間で位置を合わせて減算を行って減算データを得る第５の工程と、
前記減算データを絶対値化する第６の工程と、
前記第６の工程で絶対値化したデータにぼかし処理を施してスムージングする第７の工程と、
前記第７の工程でスムージングされたデータを２値化する第８の工程と
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
導管の長手方向と略直交する方向から、導管の一方の側の部分の輝度が高くなるように照明を当てた状態で木目を正面から撮影して第１の画像の画像データを取り込むと共に、導管の長手方向と略直交する方向から、導管の前記一方の側とは反対側の部分の輝度が高くなるように照明を当てた状態で木目を正面から撮影して第２の画像の画像データを取り込むデータ取り込み手段と、
前記データ取り込み手段から前記第１の画像の画像データ及び前記第２の画像の画像データを取り込んで、当該第１の画像の画像データ及び第２の画像の画像データに対してそれぞれ微分演算を施して第１の微分データ及び第２の微分データを得、これら第１の微分データと前記第２の微分データとの間で位置を合わせて減算を行って減算データを得、更に当該減算データを絶対値化してスムージングし、そのスムージングして得たデータを２値化する手段と
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、明るさが光の反射率によって変化する部分と、表面の凹凸によって変化する部分とを含む物体を撮影した画像から一方の部分の像を抽出するための画像処理方法及びその装置に係り、特に、木目柄の画像中から導管部分の画像を抽出する場合に用いて好適な画像処理方法及びそのための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
木目柄を印刷した化粧紙に対してエンボス加工を施す場合には当該木目の導管部分が凹むように加工することが望ましいことが知られている。そのため、従来においては、砥の粉やトナー等の目止め剤を撮影する木材の導管に充填して撮影し、撮影して得た画像をスキャナで読み取ってデジタル化し、そのデジタル化した画像を所定の閾値によって２値化することによって導管部分のみの画像を得ている。撮影に先立って木材の導管に砥の粉等の目止め剤を充填するのは、撮影した画像において導管の部分が特に際立った明るさあるいは暗さになるようにして、２値化によって導管の部分のみを抽出できるようにするためである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した手法では、木材の導管部分に砥の粉等の目止め剤を充填する作業が作業者にとって大きな負担となるばかりでなく、導管部分に目止め剤を充填した木材はその後何等かの用途に再利用ができないので、資源の有効利用の観点から望ましいものとはいえないものである。
【０００４】
また、撮影する木材の導管部分に目止め剤を充填して撮影したとしても、デジタル化して２値化したときに導管部分のみだけではなく、その他の部分も抽出されてしまうことがある。このような場合には、適宜な手法によって、導管部分以外の部分を削除したり、あるいは導管の形状を修正したりする、いわゆるレタッチ作業を行うが必要があるが、導管の模様は非常に細かなものであるのでレタッチ作業は非常に面倒で時間が掛かるものであり、レタッチ作業を行う作業者の負担が大きいものであった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するものであって、従来のように対象となる木材の導管部分に目止め剤を充填する必要がなく、しかも木目柄の画像の中から導管の部分のみを抽出することができ、レタッチ作業が必要であるとしても非常に簡単なレタッチ作業だけで済む画像処理方法及び画像処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の画像処理方法は、導管の長手方向と略直交する方向から、導管の一方の側の部分の輝度が高くなるように照明を当てた状態で木目を正面から撮影して第１の画像を得る第１の工程と、導管の長手方向と略直交する方向から、導管の前記一方の側とは反対側の部分の輝度が高くなるように照明を当てた状態で木目を正面から撮影して第２の画像を得る第２の工程と、前記第１の画像の画像データに微分演算を施して、第１の微分データを得る第３の工程と、前記第２の画像の画像データに微分演算を施して、第２の微分データを得る第４の工程と、前記第１の微分データと前記第２の微分データとの間で位置を合わせて減算を行って減算データを得る第５の工程と、前記減算データを絶対値化する第６の工程と、前記第６の工程で絶対値化したデータにぼかし処理を施してスムージングする第７の工程と、前記第７の工程でスムージングされたデータを２値化する第８の工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る画像処理装置は、導管の長手方向と略直交する方向から、導管の一方の側の部分の輝度が高くなるように照明を当てた状態で木目を正面から撮影して第１の画像の画像データを取り込むと共に、導管の長手方向と略直交する方向から、導管の前記一方の側とは反対側の部分の輝度が高くなるように照明を当てた状態で木目を正面から撮影して第２の画像の画像データを取り込むデータ取り込み手段と、前記データ取り込み手段から前記第１の画像の画像データ及び前記第２の画像の画像データを取り込んで、当該第１の画像の画像データ及び第２の画像の画像データに対してそれぞれ微分演算を施して第１の微分データ及び第２の微分データを得、これら第１の微分データと前記第２の微分データとの間で位置を合わせて減算を行って減算データを得、更に当該減算データを絶対値化してスムージングし、そのスムージングして得たデータを２値化する手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ実施の形態について説明する。
まず、本発明に係る画像処理方法について説明するが、それに先立って、通常通りに木目を正面から撮影した画像において、木目の各部がどのような明るさとなるかについて検討すると次のようである。
【０００９】
木目には導管の他に、一般に斑と称される放射組織がある。そこで、図１（ａ）に示すような木材の断面を考える。図１（ａ）において、１は導管を示し、２の斜線を施した部分は斑を示している。導管１は孔であるので断面をとると凹んでいるが、斑２は平坦である。
【００１０】
そして、この木材に表面の明るさが均一になるように照明を当て、図の矢印の方向から撮影したとすると、当該部分の画像の輝度のプロファイルは図１（ｂ）に示すようになる。即ち、導管１の部分は中央部は若干明るくなるが全体としては暗い像となり、斑２の部分も全体的に暗い像となる。従って、このような画像に対して、導管１の部分のみを抽出しようとしてある閾値を設定して２値化し、暗い部分、即ち輝度の低い部分を抽出しても、導管１だけではなく、斑２の部分も抽出されてしまうことになる。上述した、デジタル化して２値化したときに導管部分のみだけではなく、その他の部分も抽出されてしまうことがあるというのはこのようなことを指している。
【００１１】
ところで、図１（ｂ）に示すように導管１の部分が全体として暗い像になるのは、導管１が溝状になっているために陰影を生じているためであり、斑２の部分が全体として暗い像となるのは、斑２の部分の反射率がその周辺より低いからであると考えられる。
【００１２】
つまり、導管の部分と斑の部分とは像としては共に暗い像となるが、その原因が異なっていると考えられるのである。そこで、この原因の相違を利用して導管の像と斑の像とを分離できれば、導管の像のみを抽出できることになる。なお、木目には導管、斑以外に年輪の部分があり、導管の像のみを抽出しようとしたとき年輪の像が抽出されてしまうこともあるが、この年輪の像も斑の像と同様に考えることができる。
【００１３】
そこで、従来のように木目の撮影に際して木材の表面の明るさが均一になるように照明を当てるのではなく、ある特定の方向から照明を当てたときに画像の輝度のプロファイルがどのようになるか考えてみる。いま、図２（ａ）の▲１▼で示す矢印の方向（以下、この方向を左方向または左側と称す）から照明を当てて撮影したとする。この画像（これを左画像と称す）の輝度のプロファイルは図２（ｂ）に示すようであり、斑２の像は図１（ｂ）に示すと同様に全体的に暗い像となっているが、導管１の像の右側の部分は左側からの照明によって輝度が高くなっている。
【００１４】
同様にして、図２（ａ）の▲２▼で示す矢印の方向（以下、この方向を右方向または右側と称す）から照明を当てて撮影したとすると、この画像（これを右画像と称す）の輝度のプロファイルは図２（ｃ）に示すようであり、斑２の像は図１（ｂ）に示すと同様に全体的に暗い像となっているが、導管１の像の左側の部分は右側からの照明によって輝度が高くなっている。
【００１５】
このように互いに反対方向から照明を当てて撮影した二つの画像では斑の像の輝度のプロファイルは同様であるが、導管の像の輝度のプロファイルは異なっているのである。なお、撮影方向は従来と同様である。また、左方向、右方向は導管１の長手方向と略直交する方向にとるものとする。図２（ａ）は図１（ａ）と同じである。
【００１６】
このことから、導管の像の輝度のプロファイルは導管の溝状の構造に基づいているのに対して、斑の像の輝度のプロファイルは周辺の組織との反射率の相違に基づいているという仮説が正しいことが分かる。
【００１７】
このことを利用すれば、輝度のプロファイルは同様であるが、その輝度のプロファイルが生じる原因となる構造が相違する部分、具体的にはその輝度のプロファイルが表面の凹凸に起因する部分の像と、周辺部分と反射率が異なることに起因する部分の像とを分離することが可能である。そして、このことによって、木目柄の画像において導管の像と斑の像を分離できる可能性があることが分かる。
【００１８】
以下、本発明に係る画像処理方法の実施形態について説明するが、ここでは木目柄画像から導管の像のみを抽出する場合に適用した例について説明する。
【００１９】
まず、上述したように左画像と右画像を得る。いま、左画像のあるラインの輝度のプロファイルは図３（ａ）のようであるとする。また、同一ラインにおける右画像の輝度のプロファイルが図４（ａ）のようであるとする。図３（ａ）、図４（ａ）において３は導管の像の輝度のプロファイルを示し、４は斑の像の輝度のプロファイルを示している。なお、図３、図４はあくまでも輝度のプロファイルを模式的に示すものである。
【００２０】
次に、左画像と右画像の画像データに対して微分演算を施す。画像データに微分演算を施す手法としては、例えばロバーツ（Roberts ）の微分オペレータ等の微分オペレータを作用させてもよいことは当然であるが、単純に隣接する画素間で画素値の減算をとる演算を行ってもよい。図３（ａ）の画像データに微分演算を施すと図３（ｂ）に示すようになり、図４（ａ）の画像データに微分演算を施すと図４（ｂ）に示すようになる。
【００２１】
このようにして、左画像の画像データに対して微分演算を施したデータ（以下、これを左微分データと称す）と、右画像の画像データに対して微分演算を施したデータ（以下、これを右微分データと称す）が得られるが、次に、位置を合わせて左微分データと右微分データとの間で減算を行う（以下、この減算をとって得られたデータを減算データと称する）。
【００２２】
図３（ｂ）、図４（ｂ）から明らかなように、左微分データと右微分データとでは斑の像に対応する微分データは略同一であるのに対して、導管の像に対応する微分データは異なっているので、この減算の演算によって、斑の像に対応する微分データはほぼ除去され、導管の像に対応する微分データのみが残り、この場合の減算データは図５（ａ）に示すようになる。
【００２３】
次に、減算データを絶対値化する。これによって、図５（ｂ）に示すデータが得られるが、この状態で２値化すると導管の部分が３つに分割された状態で抽出されることになるので、絶対値化したデータに適宜のぼかし処理を施してスムージングする。これによって導管の像に対応する位置には図５（ｃ）の実線で示すように一つの大きなピークが得られる。そこで、図５（ｄ）に示すように適宜な閾値を設定して２値化すると、導管の像のみを得ることができる。
【００２４】
なお、上述したように、左画像の画像データと右画像の画像データにそれぞれ微分演算を施して左微分データと右微分データを得、その左微分データと右微分データとの間で減算するのは次の理由による。
【００２５】
例えば、図３（ａ）に示す左画像の画像データと、図４（ａ）の右画像の画像データとの間で減算を位置を合わせて行えば、斑の像に対応するデータを除去し、導管の像に対応するデータのみを抽出できる可能性はあるが、そのためには左画像と右画像の直流分、即ち平均輝度が同じでなければならない。
【００２６】
しかし、左画像を撮影するときの木材表面の平均輝度と、右画像を撮影するときの木材の平均輝度とは一般には同一ではない。更に、照明が近い方が遠い方より輝度が高いので、左画像では左側程輝度が高く、右画像では右側程輝度が高い。このように、左画像と右画像では直流分が異なり、しかも一つの画像の中でも直流分が異なるので、単純に左画像の画像データと右画像の画像データとの減算を行っただけでは斑の像の部分には直流分の差に対応する値が現れてくるので、２値化する際の閾値を低くすると斑の像も抽出されてしまうことになる。閾値を高くすれば斑の像の部分を除くことはできるが、その場合には抽出される導管の像は実際の像より細くなってしまう。
【００２７】
そこで、上述したように左右の画像の画像データに微分演算を施して直流分を除去した後に減算を行うようにしているのであり、これによれば、閾値を小さくできるので、抽出される導管の像は実際の像と略同じになる。
【００２８】
以上、本発明に係る画像処理方法の実施形態を説明したが、次に、本発明に係る画像処理装置を、木目柄の画像から導管の像のみを抽出するための装置に適用した場合の実施形態について説明する。
【００２９】
この画像処理装置は上述した画像処理方法の処理を実行するものであり、パーソナルコンピュータやワークステーションを用いて構成することができるが、概略図６に示すようである。図６において、１０はスキャナ、１１は入力ポート、１２は制御装置、１３は表示装置、１４はＲＯＭ、１５はＲＡＭ、１６は入力装置、１７は記憶装置、１８は出力装置を示す。
【００３０】
スキャナ１０はフィルムに撮影された画像を読み取ってデジタル画像データを出力するものである。入力ポート１１は外部の装置からデジタル画像データを取り込むためのものである。制御装置１２は適宜なプロセッシングユニットで構成されている。表示装置１３はカラーＣＲＴ等の適宜な表示手段で構成される。
【００３１】
ＲＯＭ１４は制御装置１２が実行する処理のプログラムが格納されているものであり、特に、上述した本発明に係る画像処理方法による画像処理を実行するプログラムも格納されている。ＲＡＭ１５は制御装置１２がワークエリアとして使用するメモリである。入力装置１６はキーボード、マウス等で構成され、表示装置１３と共にマンマシンインターフェースを構成している。記憶装置１７はハードディスク、光磁気ディスク等の大容量の記憶装置で構成されている。出力装置１８は、抽出された導管の像からなる画像を使用目的に応じた形態で出力するものであり、フィルムに出力する場合にはフィルム出力機が用いられる。また、外部の記憶装置や刷版装置等に出力するような構成であってもよいものである。
【００３２】
さて、まず、左画像と右画像を撮影装置（図６には図示せず）で撮影する。オペレータは入力装置１６によってこれらの二つの画像を画像処理装置に取り込む操作を行う。このとき、撮影装置がフィルムに撮影するものであれば、左画像の撮影フィルム、右画像の撮影フィルムをスキャナ１０によって読み取らせればよく、撮影装置がデジタル画像データを出力することができるカメラである場合には、左画像、右画像のそれぞれの画像データを入力ポート１１を介して取り込むようにすればよい。
【００３３】
スキャナ１０または入力ポート１１によって画像データが取り込まれると、制御装置１２はそれを一旦記憶装置１７に格納する。これによって、左画像の画像データ及び右画像の画像データは記憶装置１７に格納されることになる。
【００３４】
次に、オペレータは、上述した画像処理方法による画像処理の実行開始の操作を入力装置１６で行う。これにより制御装置１２はＲＯＭ１４から当該画像処理のためのプログラムを読み込み、処理を開始する。
【００３５】
まず、制御装置１２は、左画像の画像データと右画像の画像データとを記憶装置１７から読み出し、それぞれの画像データに対して微分演算を施して左微分データと右微分データを作成し、これら左右の微分データの間で減算を演算する。次に、制御装置１２は、その減算によって得られた減算データに対して絶対値化の処理、及びぼかし処理を順次施し、そのぼかし処理を施したデータに対して予め設定されている閾値により２値化する。この２値化の処理によって導管の像の画像データが得られるので、制御装置１２はこの２値化して得たデータを記憶装置１７に一旦格納する。
【００３６】
その後、オペレータが入力装置１６によって導管の像の画像データを出力するための操作を行うと、制御装置１２は記憶装置１７から導管の像の画像データを読み出して出力装置１８に出力する。
【００３７】
以上のような画像処理装置によって、導管の像のみの画像データを得ることができることが実際に確認されている。
【００３８】
以上のようであるので、この画像処理方法及び画像処理装置によれば、木材を撮影するに際して、木材の導管部分に目止め剤を充填する必要がなく、従って当該木材の再利用が可能であり、しかも良好に、精度よく当該木材の導管の像を抽出することができるので、レタッチ作業が必要であるとしてもその作業は非常に簡単なものとなり、以てエンボス加工された木目柄の化粧紙を安価に提供することができるものである。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能であることは当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  木材に表面の明るさが均一になるように照明を当てて撮影した画像の導管の部分と斑の部分の輝度のプロファイルの例を示す図である。
【図２】  左画像と右画像における輝度のプロファイルの相違を説明するための図である。
【図３】  本発明に係る画像処理方法の実施形態を説明するための図であり、左画像における輝度のプロファイルと、それを微分演算した左微分データの例を示す図である。
【図４】  本発明に係る画像処理方法の実施形態を説明するための図であり、右画像における輝度のプロファイルと、それを微分演算した右微分データの例を示す図である。
【図５】  本発明に係る画像処理方法の実施形態を説明するための図であり、左微分データと右微分データを得た後の処理を説明するための図である。
【図６】  本発明に係る画像処理装置の一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０…スキャナ、１１…入力ポート、１２…制御装置、１３…表示装置、１４…ＲＯＭ、１５…ＲＡＭ、１６…入力装置、１７…記憶装置、１８…出力装置。
【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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