(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前に、トウバンドを所定の位置でＣＣＤカメラを用いて経時的に撮影し、撮影された各画像の走査線のうち任意の１本の走査線を所定の時間間隔で取り込んで、トウバンドの幅方向の照度の情報を示す映像信号を取り出し、この明るさの情報にもとづいて、トウバンドの厚み均一性を定量化するフィルター用トウバンドの画像処理方法であって、トウバンドの幅方向における平均明暗比にもとづいて厚み均一性を定量化する画像処理方法。
【請求項２】
フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前に、トウバンドを所定の位置でＣＣＤカメラで経時的に撮影し、撮影された各画像の走査線のうち任意の１本の走査線を所定の時間間隔で取り込んで、トウバンドの幅方向の照度をもとに、トウバンドの開繊状態を定量化するフィルター用トウバンドの画像処理方法であって、前記走査線の暗部幅が予め定められた所定の段数の各々に該当する頻度を測定し、この暗部幅発生頻度に基づいて前記トウバンドの開繊状態を定量化する画像処理方法。
【請求項３】
前記走査線の高周波成分波形がゼロクロスポイントと交差する交点の数を、前記暗部幅の最小暗部幅発生頻度で割ることによって、暗部のトウバンド方向における分散度を定量化することを特徴とする請求項２に記載のフィルター用トウバンドの画像処理方法。
【請求項４】
フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前に、トウバンドを所定の位置で経時的に撮影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮影された各画像の走査線のうち任意の１本の走査線を所定の時間間隔で取り込むサンプリング回路と、このサンプリング回路からのアナログ信号を取り込んでデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号であるトウバンドの幅方向の照度の情報に基づき、トウバンドの厚み均一性を定量化する演算手段とを備えているフィルター用トウバンドの画像処理装置であって、前記演算手段が、トウバンドの幅方向における平均明暗比、トウバンドの幅方向における暗部幅発生頻度、またはトウバンドの幅方向における暗部位置発生頻度に基づいて厚み均一性を定量化する画像処理装置。
【請求項５】
フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前に、トウバンドを所定の位置で経時的に撮影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮影された各画像の走査線のうち任意の１本の走査線を所定の時間間隔で取り込むサンプリング回路と、このサンプリング回路からのアナログ信号を取り込んでデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号であるトウバンドの幅方向の照度に基づき、トウバンドの開繊状態を定量化する演算手段とを備えているフィルター用トウバンドの画像処理装置であって、前記演算手段が、トウバンドの幅方向における６段階別にした暗部幅にもとづいてトウの開繊状態を定量化する画像処理装置。
【請求項６】
フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前に、トウバンドを所定の位置で経時的に撮影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮影された各画像の走査線のうち任意の１本の走査線を所定の時間間隔で取り込むサンプリング回路と、このサンプリング回路からのアナログ信号を取り込んでデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号であるトウバンドの幅方向の照度に基づき、トウバンドの開繊状態を定量化する演算手段とを備えているフィルター用トウバンドの画像処理装置であって、前記演算手段が、トウバンドの幅方向におけるトウ分散係数にもとづいてトウの広がり状態を定量化する画像処理装置。
【請求項７】
フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前に、トウバンドを所定の位置で経時的に撮影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮影された各画像の走査線のうち任意の１本の走査線を所定の時間間隔で取り込むサンプリング回路と、このサンプリング回路からのアナログ信号を取り込んでデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号であるトウバンドの幅方向の照度に基づき、トウバンドの開繊状態を定量化する演算手段とを備えているフィルター用トウバンドの画像処理装置であって、前記演算手段が、トウバンドの幅方向における暗部発生面積に基づいてトウの割れの状態を定量化する画像処理装置。
【請求項８】
フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前に、トウバンドを所定の位置で経時的に撮影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮影された各画像の走査線のうち任意の１本の走査線を所定の時間間隔で取り込むサンプリング回路と、このサンプリング回路からのアナログ信号を取り込んでデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号であるトウバンドの幅方向の照度に基づき、トウバンドの開繊状態を定量化する演算手段とを備えているフィルター用トウバンドの画像処理装置であって、前記演算手段が、トウ分散係数と暗部発生面積の関係にもとづいてトウバンドの開繊状態を定量化することを特徴とするフィルター用トウバンドの画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タバコ等のフィルターに用いられるフィルターの製造工程において、フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前に観察されるトウバンドの厚みの均一性および開繊状態を定量化するためのフィルター用トウバンドの画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トウバンドの厚みの状態および開繊状態は、トウバンドが開繊機に入る直前部分で、これを写真の限度見本と目視により比較することにより判断していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の判定では、被測定物が動的画像であることや、経時的変化もあることから、その厚みの状態を定量化することは困難であった。しかも、判定者の主観に影響される要素が多いため、個人差が含まれるという問題があった。
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、トウバンドの厚みの状態および開繊状態を客観的に定量化するトウバンドの画像処理方法、およびこの方法を実施するための装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本発明のフィルター用トウバンドの画像処理方法は、フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前に、トウバンドを所定の位置でＣＣＤカメラを用いて経時的（又は時系列的）に撮影し、撮影された各画像の走査線のうち任意の１本の走査線を所定の時間間隔で取り込んで、トウバンドの幅方向の照度の情報を示す映像信号を取り出し、この明るさの情報にもとづいて、トウバンドの厚み均一性を定量化する。
【０００５】
前記定量化では、トウバンドの幅方向における平均明暗比にもとづいた厚み均一性を定量化できる。また、フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前に、トウバンドを所定の位置でＣＣＤカメラで経時的（又は時系列的）撮影し、撮影された各画像の走査線のうち任意の１本の走査線を所定の時間間隔で取り込んで、トウバンドの幅方向の照度をもとに、トウバンドの開繊状態を定量化する。また、前記走査線の暗部幅があらかじめ定められた所定の段数の各々に該当する頻度を測定し、この暗部幅発生頻度に基づいて前記トウバンドの開繊状態を定量化する。また、前記走査線の高周波成分波形がゼロクロスポイントと交差する交点の数を、前記暗部幅の最小暗部幅発生頻度で割ることによって、暗部のトウバンド方向における分散度を定量化する。
【０００６】
更に本発明のフィルター用トウバンドの画像処理装置は、フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前に、トウバンドを所定の位置で経時的（時系列的）に撮影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮影された各画像の走査線のうち任意の１本の走査線を所定の時間間隔で取り込むサンプリング回路と、このサンプリング回路からのアナログ信号を取り込んでデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号であるトウバンドの幅方向の照度の情報に基づき、トウバンドの厚み均一性を定量化する演算手段とを備えている。また、前記演算手段は、トウバンドの幅方向における平均明暗比にもとづいて厚み均一性を定量化する。また、前記演算手段は、トウバンドの幅方向における暗部幅発生頻度にもとづいて厚み均一性を定量化する。
【０００７】
また、前記演算手段は、トウバンドの幅方向における暗部位置発生頻度に基づいて厚み均一性を定量化する。また、フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前に、トウバンドを所定の位置で経時的（又は時系列的）に撮影するＣＣＤカメラと、このＣＣＤカメラで撮影された各画像の走査線のうち任意の１本の走査線を所定の時間間隔で取り込むサンプリング回路と、このサンプリング回路からのアナログ信号を取り込んでデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力信号であるトウバンドの幅方向の照度に基づき、トウバンドの開繊状態を定量化する演算手段とを備えている。また、前記演算手段は、トウバンドの幅方向における６段階別にした暗部幅にもとづいてトウの開繊状態を定量化する。
【０００８】
また、前記演算手段は、トウバンドの幅方向におけるトウ分散係数にもとづいてトウの広がり状態を定量化する。また、前記演算手段は、トウバンドの幅方向における暗部発生面積に基づいてトウの割れの状態を定量化する。また、前記演算手段は、トウ分散係数と暗部発生面積の関係にもとづいてトウバンドの開繊状態を定量化する。
【０００９】
上記のような構成を有する本発明の厚み解析および開繊状態の画像処理方法および装置において、小型ＣＣＤカメラのようなテレビカメラで撮影されたトウバンドの状態を示す映像は、例えば、１秒間３０コマの画像からなり、１画面は５２５本の走査線から構成されている。
この走査線の任意の１本が任意の時間間隔で取り出され、デジタルストレージオシロスコープに取り込まれる。
【００１０】
この走査線の輝度信号は、トウベールから巻き上げられているトウバンドの幅方向の明るさの情報を含んでおり、したがって、この輝度信号の状態が、トウバンドの厚みと密接な相関がある。
即ち、輝度信号の明るい部分はトウの繊維が多く集まっている状態を示しており、暗い部分は繊維の少ない部分、又は、薄い部分を示している。
本発明では、この輝度信号が、デジタルストレージオシロスコープに取り込まれたのち、アナログ信号からデジタル信号に変換され、ついで演算手段に取り込まれる。
【００１１】
演算手段は、取り込んだデジタル輝度信号にもとづいて、トウバンドの幅方向の明るさの情報を解析し、あらかじめ決定された輝度信号の状態とトウバンドの厚みとの相関にしたがって、厚み均一性を定量化する。また、演算手段は、取り込んだデジタル輝度信号にもとづいて、暗い部分は繊維の少ない部分を示していることから、暗部については採取したデータから暗部の強度すなわち輝度レベル低下の強度をしきい値からの差として判断し、この暗部の強度にその幅を乗じることによって得られた値を、発生した暗部の状態とする。また、輝度信号のレベルの低い部分において、小さい暗部幅がムラなく生じている部分は、トウバンドの繊維の広がりが均一であり、繊維がトウバンド幅方向に均一に分散している状態を表しており、暗い部分と明るい部分とが極端に偏って分布している部分は、トウの繊維が不均一に開繊されている状態を示している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例によるトウバンドの画像処理装置の構成を示すものである。
図１において、符号１１は小型ＣＣＤカメラ（テレビカメラ）を示し、このカメラ１１は、フィルター用トウバンド巻上げ機で巻上げられたトウバンドがトウ処理機に入る直前の位置で、しかも連続的に走行するトウバンドの任意の面を撮影できる位置にセットされている。
テレビカメラ１１で撮影された画像は、つぎのサンプリング回路１２に送られる。
【００１３】
このサンプリング回路１２は、テレビカメラ１１から送られたアナログ画像信号をＤＣクランプして、つぎのデジタルストレージオシロスコープ１３に送り出すとともに、任意の走査線を選択するタイミングを決定するトリガー信号を発生して、これをパラレルインターフェース１４に供給する。
【００１４】
デジタルストレージオシロスコープ１３では、サンプリング回路１２によって任意にサンプリングされた走査線を、Ａ／Ｄ変換器で順次にデジタル信号に変換し、ＧＰＩＢインターフェース１５を経て、演算手段１６に送り込む。演算手段１６は、自身の動作を制御する制御ソフトウェア１６１と、あらかじめ決定されたパラメータにしたがってトウバンドの厚み均一性、繊維の分散度合、暗部の分布を定量化する解析ソフト１６２にもとづいて所定の処理を行う。
【００１５】
符号１７は、演算手段１６の情報を蓄えておくハードディスク記憶装置、１８は演算手段１６から出力される評価結果を示している。
【００１６】
つぎに、本発明のトウバンドの厚み解析装置の動作について説明する。
テレビカメラ１１により撮影された被測定対象であるトウバンドの状態を示す映像信号の５２５本の走査線の中から、サンプリング回路１２により任意の時間間隔で任意の１本が抜き取られ、デジタルストレージオシロスコープ１３に順次に送り込まれる。
この抜き取られた走査線の輝度信号には、被測定フィルタートウの幅方向に関する明るさの情報が含まれている。
すなわち、明るい部分は繊維が多く集まっている部分であり、暗い部分は繊維の少ない部分に相当する。
【００１７】
このような明るさの情報を含む信号は、デジタルストレージオシロスコープ１３のＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換され、ＧＰＩＢインターフェース１５を経て演算手段１６に送り込まれる。
走査線の輝度信号は、例えば、トウバンドの幅方向に約５００画素に分割され、各点における明るさは６４段階に分割される。これらの信号のタイミングは、サンプリング回路１２からパラレルインターフェース１４を経て送られるトリガー信号により制御される。
【００１８】
演算手段１６は、取り込んだデータを、後述する解析ソフトウェア１６２により解析して、厚み均一性の数値化を行い、これをあらかじめ設定された数値と比較し、その結果を評価結果１８として出力する。
【００１９】
図２は、走査線に含まれる輝度信号と、トウバンドの状態との相関を示している。
図２の輝度信号は、トウバンド幅Ｗの全体を走査する走査線の明暗を表している。
この例では、輝度信号は、３つの暗部（繊維が少なくトウバンドの厚みが薄い、もしくは全く繊維がなく裂け目となった不良部分）ｐ１，ｐ２，ｐ３を含み、各暗部の幅がそれぞれｗ１，ｗ２，ｗ３であることを示す。この輝度信号の明暗比は、
明暗比（ＢＤ）＝（ｗ１＋ｗ２＋ｗ３）／Ｗ
で表される。
【００２０】
また、計測点をｔ０，ｔ１・・・とすると、平均明暗比、暗部幅発生頻度、および暗部位置発生頻度は下記の式で表される。
平均明暗比＝｛（ＢＤ）t0＋（ＢＤ）t1＋（ＢＤ）t2・・・｝／Ｎ
（Ｎ：サンプリング回数）
暗部幅発生頻度＝｛（ｗ１，ｗ２，ｗ３）t0、（ｗ１，ｗ２，ｗ３・・・）t1、・・・｝
暗部位置発生頻度＝｛（ｐ１，ｐ２，ｐ３）t0、（ｐ１，ｐ２，ｐ３・・・）t1、・・・｝
なお、暗部幅発生頻度は６段階に分類して度数表示され、また、暗部位置発生頻度は５つのゾーンｚ１〜ｚ５に分けて度数表示される。
【００２１】
図３は、デジタルストレージオシロスコープ１３に取り込まれる輝度信号の、トウバンド幅方向の位置と明るさの関係の一例を示している。
図４は、輝度信号の明暗比（ＢＤ）を連続して５０回測定したときの経時変化の一例を示すものである。トウバンドの厚み均一性が、長手方向に見た場合にはかなり変動していることがわかる。
【００２２】
図５は、平均明暗比と目視検査による良否判定レベルを比較した図である。
この図から明らかなように、不良度が高くなるにしたがって、平均明暗比が高くなり、このパラメータが良否判定に重要な要素であることがわかる。
【００２３】
図６は、暗部幅と暗部幅発生頻度との解析結果の一例を示している。
暗部幅の小さいものほど数多く検出されている。また、大きな幅の暗部は、検出個数は少ないが、不良品ほど大きな幅の暗部の個数が増加する傾向が見られる。
【００２４】
図７は、暗部位置と暗部幅発生頻度との解析結果の一例を示している。このトウバンドの場合、左端での不良部の検出頻度が少ないことを表している。
【００２５】
つぎに本発明の他の実施の形態を説明する。
走査線に含まれる輝度信号とトウバンドの状態との相関との関係を示す図８において、暗部ｐ１，ｐ２，ｐ３について、暗部幅ｗ１、ｗ２、ｗ３に、暗部の深さｓ１、ｓ２、ｓ３を乗じたものを暗部発生面積とすると、これは下記の式で表される。
暗部発生面積＝｛（ｗ１×ｓ１，ｗ２×ｓ２，ｗ３×ｓ３）t0、（ｗ１×ｓ１，ｗ２×ｓ２，ｗ３×ｓ３）t2、・・・｝
この暗部発生面積の数値は、大きいほどトウバンド方向に大きな暗部が発生していることを示す。
【００２６】
図９は、デジタルストレージオシロスコープ１３に取り込まれる輝度信号の、トウバンド幅方向の位置と明るさの関係を示している。測定波形データ▲１▼から移動平均法によって低周波成分波形データ▲２▼が得られる。測定波形データ▲１▼と低周波成分波形データ▲２▼の差をとると、高周波成分波形データ▲３▼が得られる。高周波成分波形データ▲３▼と明るさ（相対値）が０との交点の個数、即ち、ゼロクロスポイントの個数がゼロクロスポイント数である。本発明において、上記の暗部幅発生頻度のうち、任意の段階、例えば、６段階別にした最小暗部幅の発生頻度でゼロクロスポイント数を除した値を「トウ分散係数」と定義し、これは下記の式で示される。
トウ分散係数＝｛ゼロクロスポイント数｝／｛最小暗部幅発生頻度｝
このトウ分散係数は、最小暗部幅のものがどれだけ分布しているかを示しており、この数値が大きいほど、トウバンド方向に細かい暗部およびトウバンドが広がっていることを示す。
【００２７】
図１０に、トウ分散係数と暗部発生面積との関係を、目視検査による判定レベルと比較して示す。この図から明らかなように、トウ分散係数が大きくなるにしたがって、かつ暗部発生面積が小さくなるにしたがって、トウバンドの開繊状態が良く、逆に、トウ分散係数が小さく、かつ暗部発生面積が大きくなるにしたがってトウバンドの開繊状態が悪いことがわかる。これらのパラメータは、トウバンドの状態が、トウバンドの広がりおよび暗部の発生頻度という観点から判定できる重要な要素である。
【００２８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、トウバンド用巻上げ機の運転中に、トウバンドの状態をテレビカメラが撮影した映像が直ちに演算手段で解析されるので、トウバンドをトウベールから巻き上げながらリアルタイムで、その厚みの均一性を定量的に判定できる。またトウバンドの状態を暗部の発生状況およびトウの広がりという２つのパラメータによって定量的に判定できるという利点が得られる。
【００２９】
また、サンプリング回数およびその間隔を適当に設定することにより、トウバンド上の任意の点におけるある厚みの状態や、ある一定時間の、或いは、ある一定長さの種々の状態の解析も可能であり、更に、厚み均一性の経時変化も定量化することができる。
【００３０】
しかも、解析内容は、解析ソフトウェアの設定変更で多様な観点から実施することができ、トウバンドの厚み均一性を明確かつ正確に判定できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による画像処理装置を示すブロック図である。
【図２】走査線に含まれる輝度信号と、トウバンドの状態との相関を示すグラフである。
【図３】デジタルストレージオシロスコープに取り込まれる輝度信号のトウバンド幅方向の位置と明るさの関係の一例を示すグラフである。
【図４】輝度信号の明暗比を連続して５０回測定したときの経時変化の一例を示すグラフである。
【図５】平均明暗比と目視検査による良否判定レベルを比較したグラフである。
【図６】暗部幅と暗部幅発生頻度との解析結果の一例を示すグラフである。
【図７】暗部位置と暗部幅発生頻度との解析結果の一例を示すグラフである。
【図８】デジタルストレージオシロスコープに取り込まれる輝度信号のトウバンド幅方向の位置と明るさの関係の一例を示すグラフである。
【図９】デジタルストレージオシロスコープに取り込まれる輝度信号のトウバンド幅方向の位置と明るさおよび高周波成分、低周波成分との関係を示すグラフである。
【図１０】トウ分散係数と暗部発生面積の関係と目視検査による良否判定レベルとを比較したグラフである。
【符号の説明】
１１    テレビカメラ
１２    サンプリング回路
１３    デジタルストレージオシロスコープ
１４    パラレルインターフェース
１５    ＧＰＩＢインターフェース
１６    演算手段
１６１    制御ソフトウェア
１６２    解析ソフトウェア
１７    ハードディスク
１８    評価結果
【図１】
0003790779.tif 000002
【図２】
0003790779.tif 000003
【図３】
0003790779.tif 000004
【図４】
0003790779.tif 000005
【図５】
0003790779.tif 000006
【図６】
0003790779.tif 000007
【図７】
0003790779.tif 000008
【図８】
0003790779.tif 000009
【図９】
0003790779.tif 000010
【図１０】
0003790779.tif 000011