JP4276608B2 - Method and apparatus for detecting periodic wrinkles in strips and columns - Google Patents
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Description
この発明は、長手方向に移動している金属、プラスチックその他材料からなる帯状体や柱状体の表面疵、特に周期的に発生する周期性疵を光学的に検出する帯状体や柱状体の周期性疵検出方法およびその装置に関する。 The present invention relates to the periodicity of a band or a columnar body that optically detects a surface defect of a band or columnar body made of metal, plastic or other material moving in the longitudinal direction, particularly a periodic defect generated periodically. The present invention relates to a wrinkle detection method and apparatus.
製品の品質を向上すべく、移動している帯状体や柱状体(以下では帯状体等と記す)の表面を光学的に検査する表面疵検査が広く行われている。ここで、帯状体には、厚さがミクロンオーダーの薄物から数十cm以上にも及ぶ厚い物が含まれる。また、柱状体には内部が中空の管状体も含まれる。表面疵検査は、帯状体等をこれの長手方向に送りながら、その表面を撮像装置で撮像し、画像処理により撮像画像から疵候補を抽出し、最終的には前記疵候補の位置、大きさ、形状、輝度、周期性などの特徴量または画像に基づいて、前記疵候補が有害か無害かを判定するものである。
例えば、鋼板などの圧延ラインにおいては、油、水滴、軽い汚れなどが鋼板表面に付着する場合が多くあり、これらの油等は製品の品質に影響のない限り、無害判定すべきものである。一方、圧延ロールの表面に欠けや凹みが生じたり異物が付着したりして、これが被圧延材に転写されて生じる周期性疵の一例であるロール疵は、圧延ロールが回転するごとに被圧延材の長手方向に発生し続けるため、有害判定すべきものである。そして、通常このロール疵及びその周期性が検出されたときは、アラームがオペレータに通報され、圧延ロールの交換作業が行われる。
このように圧延ラインを移動する鋼板表面には様々な疵や汚れ等が付着しているので、抽出した疵候補の中から如何に精度よく、そして如何に迅速にロール疵及びその周期性を検出するかは、表面疵検査の信頼性、ひいては製品の品質を向上させるための重要な要因となる。
In order to improve the quality of products, surface flaw inspection is widely performed to optically inspect the surface of a moving strip or column (hereinafter referred to as a strip or the like). Here, the strip-shaped body includes a thin object having a thickness ranging from a micron-order thin object to several tens of centimeters or more. Further, the columnar body includes a tubular body having a hollow inside. The surface wrinkle inspection is performed by picking up an image of the surface with an imaging device while feeding a strip or the like in the longitudinal direction, extracting a wrinkle candidate from the captured image by image processing, and finally the position and size of the wrinkle candidate. Whether the wrinkle candidate is harmful or harmless is determined based on a feature amount such as shape, brightness, periodicity, or an image.
For example, in a rolling line such as a steel plate, oil, water droplets, light dirt, and the like often adhere to the surface of the steel plate, and these oils and the like should be judged harmless unless they affect the quality of the product. On the other hand, a roll punch which is an example of a periodic punch resulting from chipping or dents or foreign matter adhering to the surface of the rolling roll and transferred to the material to be rolled is rolled each time the rolling roll rotates. Since it continues to occur in the longitudinal direction of the material, it should be judged harmful. And usually, when this roll wrinkle and its periodicity are detected, an alarm is notified to the operator, and the rolling roll is replaced.
In this way, the surface of the steel sheet moving on the rolling line has various wrinkles and dirt attached to it, so how accurately and how quickly the roll wrinkles and their periodicity are detected from the extracted wrinkle candidates. This is an important factor for improving the reliability of surface flaw inspection and thus the quality of the product.
従来、このロール疵の検出方法として、ロール疵の周期性に着目した検出方法が数多く提案されている。例えば、周期性を利用した最も簡単な方法は、ロール疵は被圧延材の長手方向に一定の間隔で発生するため、疵候補の間隔を比較し、これが一致するならば、周期性があるとしてロール疵が発生していると判定するものである。
同じくロール疵の周期性に着目した検出方法として、自己相関を利用した検出方法が知られている(例えば、特許文献1および2参照)。自己相関は、信号処理分野、特に画像処理分野で広く活用されているものであり、自己相関の演算結果によって得られるピーク間の距離が周期信号成分の周期を表すことから、処理すべき信号系列に含まれる周期信号成分の周期が未知であっても、ノイズに埋もれた信号系列から周期信号成分のみを選択的に抽出できるものである。
すなわち、上記いずれの方法も、はじめに撮像画像から疵候補を抽出し、この抽出した疵候補に対して所定の演算処理(疵候補間隔の比較や自己相関)を行うことにより、周期性疵を検出する方法である。
Conventionally, many methods for detecting the roll wrinkle have been proposed, focusing on the periodicity of the roll wrinkles. For example, the simplest method using periodicity is that roll rolls are generated at regular intervals in the longitudinal direction of the material to be rolled. It is determined that roll wrinkles have occurred.
Similarly, a detection method using autocorrelation is known as a detection method paying attention to the periodicity of the roll wrinkles (see, for example,
In other words, in any of the above methods, a periodic wrinkle is detected by first extracting a wrinkle candidate from a captured image and performing predetermined arithmetic processing (comparison of wrinkle candidate intervals or autocorrelation) on the extracted wrinkle candidate. It is a method to do.
しかし、実際の鋼板などの圧延工程においては、被圧延材の厚さばらつきに起因する圧下率の変動等に伴い、圧延ロールに生じた疵が常に一定のレベルで被圧延材に転写されるとは限らない。すなわち、一般に圧下率が小さいときは製品の品質に影響を与えるようなロール疵は発生せず、また、発生したとしても軽微な周期性疵の場合には、画像上での輝度変化が小さいことから疵候補として抽出され難いため、間引的に疵候補が抽出される抽出抜け(いわゆる未検出)が生じる場合がある。
また、鋼板の表面には、酸化膜(スケール)のむら、肌荒れ等によるノイズが多く、本来無害疵と判定すべき油、水滴等を疵候補として過剰に検出(いわゆる過剰検出)してしまう場合がある。特に、周期性疵の検出精度を上げるべく軽微な周期性疵を検出しようとすると、過剰検出の爆発的増大を招来する。
加えて、有害疵ではあるが、周期性がなく単発的に発生する単発疵も疵候補として抽出される。
However, in the rolling process of an actual steel sheet or the like, when wrinkles generated in the rolling roll are always transferred to the material to be rolled at a certain level due to fluctuations in the rolling reduction due to thickness variation of the material to be rolled. Is not limited. In other words, in general, when the rolling reduction is small, roll wrinkles that affect the quality of the product do not occur, and even if they occur, the change in luminance on the image is small when the periodic wrinkles are slight. From this, it is difficult to extract as a wrinkle candidate, so there may be a case where extraction of a wrinkle candidate is extracted thinly (so-called undetected).
In addition, the surface of the steel sheet has a lot of noise due to unevenness of the oxide film (scale), rough skin, etc., and oil, water droplets, etc. that should be determined as harmless by nature are excessively detected as soot candidates (so-called excessive detection). is there. In particular, if an attempt is made to detect a slight periodic defect in order to improve the detection accuracy of the periodic defect, an excessive increase in overdetection will be caused.
In addition, single sputum that is harmful and has no periodicity but occurs once is also extracted as a sputum candidate.
したがって、疵候補の間隔を単純に比較して周期性を判定する方法においては、疵候補の未検出あるいは過剰検出や単発疵等のノイズにより疵候補の間隔が一致せず、ロール疵及びその周期性を正確に検出することができないという問題があった。
同様に自己相関を利用した検出方法においても、抽出した疵候補に過剰検出等によるノイズ成分が多く含まれている場合は、周期性疵の判定精度が低下するのみならず、自己相関の演算量が爆発的に増大しオンライン処理(リアルタイム処理)が困難になるという問題があった。また、この過剰検出による弊害を解消すべく検出感度を下げると、今度は軽微な周期性疵の検出不能に陥るという問題があった。
このように、はじめに撮像画像から疵候補を抽出し、この抽出した疵候補に対し所定の演算を行う方法においては、軽微な周期性疵の検出と過剰検出とがトレードオフの関係になるため、軽微な周期性疵を検出するためには、抽出した疵候補から過剰検出によるノイズ成分を除去する操作が必要不可欠であった。
Therefore, in the method for determining the periodicity by simply comparing the intervals of the wrinkle candidates, the intervals of the wrinkle candidates do not match due to noise such as undetected or excessive detection of wrinkle candidates or single-shot wrinkles, There was a problem that sex could not be detected accurately.
Similarly, in the detection method using autocorrelation, if the extracted cocoon candidate contains a lot of noise components due to over-detection, etc., not only the accuracy of periodic 疵 judgment is lowered, but also the amount of computation of autocorrelation However, there is a problem that online processing (real-time processing) becomes difficult. In addition, if the detection sensitivity is lowered to eliminate the harmful effects caused by the excessive detection, there is a problem that this time, it becomes impossible to detect minor periodic defects.
In this way, in the method of first extracting the wrinkle candidate from the captured image and performing a predetermined calculation on the extracted wrinkle candidate, detection of minor periodic wrinkles and excessive detection are in a trade-off relationship, In order to detect a slight periodic wrinkle, an operation of removing a noise component due to excessive detection from the extracted wrinkle candidate is indispensable.
一方、ロール疵の周期性に着目する点においては一致するが、上記方法のように撮像画像から疵候補を抽出し、この抽出した疵候補に対し所定の演算を行うのではなく、(1)ロールの回転に同期させて鋼板表面の画像(ロール1回転分に相当する画像)を撮像し、あるいはロールの回転に同期させないで撮像した画像からロール1回転分に相当する画像を切り出し、(2)撮像したあるいは切り出した複数の画像を重ね合せて、(3)合成画像の輝度値を検出しきい値と比較して、周期性疵を検出する方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。
すなわち、この方法の特徴ないし原理は、ロール疵は圧延ロールが回転するごとに被圧延材の長手方向に発生するため、圧延ロールが1回転して得られる被圧延材の表面画像、すなわちロール1回転分に相当する画像を重ね合せると、ノイズ成分を低減でき、軽微な周期性疵を顕在化させることができるというものである。
したがって当該原理に従う検出方法によれば、上述したような軽微な周期性疵の検出と過剰検出とのトレードオフの問題が生じることなく、また、周期性疵以外のノイズ成分が多く含まれている場合であっても特段のノイズ除去処理操作を行うことなく、軽微な周期性疵を検出することが可能である。
On the other hand, although it matches in the point which pays attention to the periodicity of a roll wrinkle, it does not extract a wrinkle candidate from a picked-up image like the said method, and performs a predetermined calculation with respect to this extracted wrinkle candidate, (1) An image of the steel sheet surface (image corresponding to one rotation of the roll) is captured in synchronization with the rotation of the roll, or an image corresponding to one rotation of the roll is cut out from an image captured without being synchronized with the rotation of the roll (2 (3) A method of detecting periodic defects by superimposing a plurality of captured or cut-out images and (3) comparing the luminance value of the composite image with a detection threshold (for example, Patent Document 3). reference).
That is, the feature or principle of this method is that roll rolls are generated in the longitudinal direction of the material to be rolled each time the rolling roll rotates, so that the surface image of the material to be rolled obtained by rotating the rolling roll once, that is,
Therefore, according to the detection method according to the principle, there is no trade-off problem between the detection of the slight periodic defects and the excessive detection as described above, and many noise components other than the periodic defects are included. Even in such a case, it is possible to detect a slight periodic defect without performing a special noise removal processing operation.
しかし、ロール1回転分に相当する画像を撮像あるいは切り出す際には、一般にロールの回転変位を計測するロータリエンコーダからの信号又はデータを使用するが、ロータリエンコーダの出力には誤差がある。また、検査対象の移動速度によってこの誤差が変化する場合もある。
また、ロール1回転分に相当する長さ、すなわち、周期性疵のピッチをロール径、圧下率、先進率等によって特定する方法が開示されているが(例えば、特許文献3参照)、これらのパラメータによって算出したピッチと実際に現れる周期性疵のピッチとの間には誤差が生じた。
さらには、ロール1回転分に相当する画像を撮像するための、あるいは撮像した画像から重ね合せるべき画像を切り出すための、そして、このように切り出した画像を重ね合せるための基本単位となるピッチ(以降、単位ピッチと称する)を時間や手間をかけて正確に特定したとしても、ロール交換を行うと周期性疵のピッチが変わるので、ロール交換を行うたびに単位ピッチの再設定をしなければならなかった。
加えて、周期性疵のピッチは圧延ロールの磨耗により変化するため、疵検査開始直後においては特定した単位ピッチと周期性疵のピッチが一致していても、圧延距離が進むにつれてこれらピッチの間に差が生じてくるため、疵検査を中断して単位ピッチの再調整をしなければならなかった。
一方、近年における圧延技術の進展に伴い、鋼板の圧延速度はますます高速化しているため、疵検査装置においても高速化への対応ならびに検査時間の短縮が強く求められている。
Moreover, although the length corresponding to 1 roll rotation, ie, the method of specifying the pitch of a periodic punch by roll diameter, a rolling reduction, an advanced rate, etc. is disclosed (for example, refer patent document 3), These are disclosed. There was an error between the pitch calculated by the parameter and the pitch of the periodic wrinkles that actually appeared.
Further, a pitch (which is a basic unit for capturing an image corresponding to one rotation of the roll, or for cutting out an image to be superimposed from the captured image, and for superimposing the images thus cut out) (Hereinafter referred to as the unit pitch), even if the time and effort are specified correctly, the pitch of the periodicity changes when the roll is changed. Therefore, the unit pitch must be reset every time the roll is changed. did not become.
In addition, since the pitch of the periodic wrinkles changes due to the wear of the rolling roll, even if the specified unit pitch coincides with the pitch of the periodic wrinkles immediately after the start of the wrinkle inspection, the pitch between the pitches increases as the rolling distance increases. As a result, the wrinkle inspection was interrupted and the unit pitch had to be readjusted.
On the other hand, with the progress of rolling technology in recent years, the rolling speed of steel sheets has been increased more and more, so it has been strongly demanded to cope with the higher speed and shorten the inspection time in the wrinkle inspection apparatus.
本発明の解決すべき課題は、ロール交換やロール磨耗により周期性疵のピッチが変化しても、複雑・面倒な設定や調整を行うことなく周期性疵、特に軽微な周期性疵の有無を高精度かつ迅速に判定することができる帯状体等の周期性疵検出方法およびその装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that, even if the pitch of the periodic wrinkles changes due to roll replacement or roll wear, the presence or absence of periodic wrinkles, particularly minor periodic wrinkles, without complicated and troublesome setting and adjustment. It is an object to provide a method and apparatus for detecting periodic wrinkles such as strips that can be determined with high accuracy and speed.
本発明者は、画像を重ね合せることによってノイズ成分を低減し周期性疵を顕在化させる方法における上記課題を解決すべく、当該方法および装置について数多くの理論検討および実験検討を行った結果、以下の知見を得た。
(1)従来方法のように1つの単位ピッチを設定・調整し、当該単位ピッチに基づいて画像を重ね合せる方法においては、当該単位ピッチには精度が要求されることになるため、その設定や調整には時間や手間を要するが、図1に示すように数パターン(数通り)の単位ピッチを設定し、当該数パターンの単位ピッチに基づいて画像を重ね合せたときに最大の輝度値の分散を与える単位ピッチを選択するようにすれば、複雑・面倒な設定や調整が不要となり検査時間の短縮が図られること。
(2)従来方法においては、ロール交換やロール磨耗により周期性疵のピッチが変化するたびに単位ピッチの再調整を要するが、図1に示すように数パターンの単位ピッチを設定し、当該数パターンの単位ピッチに基づいて画像を重ね合せたときに最大の輝度値の分散を与える単位ピッチを選択するようにすれば、複雑・面倒な再設定や再調整が不要となり検査時間の短縮が図られること。
(3)従来方法のように単位ピッチに基づいて画像を重ね合せるのみで、各画像が正確な位置関係で重ね合っているか否かを一切評価しない方法においては、ロール磨耗により周期性疵のピッチが変化した場合に間隔の一致しない画像同士を重ね合せたままの状態になり周期性疵を顕在化させることができないが、図1に示すように数パターンの単位ピッチを設定し、当該数パターンの単位ピッチに基づいて画像を重ね合せたときに最大の輝度値の分散を与える単位ピッチを選択するようにすれば、正確な位置関係で画像を重ね合せることができ、疵判定精度の向上が図られること。
The present inventor conducted numerous theoretical and experimental studies on the method and apparatus in order to solve the above-described problem in the method of reducing the noise component and revealing periodic defects by superimposing images. I got the knowledge.
(1) In the method of setting / adjusting one unit pitch as in the conventional method and superimposing images based on the unit pitch, the unit pitch requires accuracy. Adjustment takes time and effort, but as shown in FIG. 1, the unit pitch of several patterns (several ways) is set, and the maximum luminance value is obtained when images are superimposed based on the unit pitch of the several patterns. If the unit pitch that gives dispersion is selected, complicated and troublesome settings and adjustments are unnecessary, and the inspection time can be shortened.
(2) In the conventional method, the unit pitch needs to be readjusted every time the pitch of the periodic flaw changes due to roll replacement or roll wear. However, as shown in FIG. By selecting the unit pitch that gives the maximum luminance value dispersion when images are superimposed based on the unit pitch of the pattern, complicated and tedious resetting and readjustment are unnecessary, reducing the inspection time. Be done.
(3) In a method in which only images are superimposed based on a unit pitch as in the conventional method and no evaluation is made as to whether or not each image is superimposed in an accurate positional relationship, the pitch of periodic wrinkles is caused by roll wear. When the change occurs, images that do not coincide with each other remain overlapped and periodic defects cannot be made obvious, but the unit pitch of several patterns is set as shown in FIG. By selecting a unit pitch that gives the maximum luminance value dispersion when images are overlaid based on the unit pitch, the images can be overlaid with an accurate positional relationship, and the wrinkle determination accuracy can be improved. Be illustrated.
上記の知見に基づき、本発明者は、ロール交換やロール磨耗により周期性疵のピッチが変化しても、複雑・面倒な設定や調整を行うことなく周期性疵、特に軽微な周期性疵の有無を高精度かつ迅速に判定することができる帯状体等の周期性疵検出方法およびその装置に想到した。その要旨とするところは以下のとおりである。 Based on the above knowledge, the inventor of the present invention, even if the pitch of the periodic wrinkles changes due to roll replacement or roll wear, the periodic wrinkles, especially the minor periodic wrinkles, without performing complicated and troublesome settings and adjustments. The present inventors have come up with a method and apparatus for detecting periodic wrinkles such as a strip that can accurately determine the presence or absence. The gist is as follows.
(1)移動する帯状体等の表面を連続的に撮像して撮像画像を記憶装置に記憶させ、記憶された撮像画像を画像処理により重ね合せて周期性疵を検出する帯状体等の周期性疵検出方法において、記憶された撮像画像から長手方向に所定のピッチ(長さ)で2以上の任意の自然数であるS枚の画像Fを切り出し、切り出したS枚の画像Fの輝度値を加算して合成画像Gを生成し、生成した合成画像Gの輝度値の分散を演算するところの一連の処理を2以上の任意の自然数であるQ通りのピッチについて行い、Q個の合成画像のうち最大の分散値を与える合成画像Gを基にして、疵の周期性や周期性疵を検出することを特徴とする帯状体等の周期性疵検出方法。
(2)移動する帯状体等の表面を連続的に撮像して撮像画像を記憶装置に記憶させ、記憶された撮像画像を画像処理により重ね合せて周期性疵を検出する帯状体等の周期性疵検出装置において、移動する帯状体等の表面を連続的に撮像する撮像装置と、撮像装置により撮像された画像を記憶する装置と、記憶装置に記憶された撮像画像から長手方向に所定のピッチ(長さ)で2以上の任意の自然数であるS枚の画像Fを切り出す手段と、切り出したS枚の画像Fの輝度値を加算して合成画像Gを生成する手段と、生成した合成画像Gの輝度値の分散を演算する手段と、前記画像Fの切り出し、合成画像Gの生成および分散の演算からなる一連の処理を2以上の任意の自然数であるQ通りのピッチで行うために所定のピッチを変更する手段と、Q個の合成画像のうち最大の分散値を与える合成画像Gを基にして、疵の周期性や周期性疵を検出する手段を有する画像処理装置を具備することを特徴とする帯状体等の周期性疵検出装置。
(1) The periodicity of a strip or the like that continuously images the surface of a moving strip or the like, stores the captured image in a storage device, and superimposes the stored captured images by image processing to detect periodic wrinkles In the wrinkle detection method, S images F, which is an arbitrary natural number of 2 or more, are cut out from a stored captured image at a predetermined pitch (length) in the longitudinal direction, and the luminance values of the cut out S images F are added. Then, a composite image G is generated, and a series of processes for calculating a variance of luminance values of the generated composite image G is performed for Q pitches which are two or more arbitrary natural numbers, and among the Q composite images A periodic wrinkle detection method for a band or the like, characterized by detecting wrinkle periodicity or periodic wrinkles based on a composite image G that gives a maximum dispersion value.
(2) Periodicity of a strip or the like that continuously images the surface of a moving strip or the like, stores the captured image in a storage device, and superimposes the stored captured images by image processing to detect periodic wrinkles In the eyelid detection device, an imaging device that continuously images the surface of a moving band or the like, a device that stores an image captured by the imaging device, and a predetermined pitch in the longitudinal direction from the captured image stored in the storage device Means for cutting out S images F, which is an arbitrary natural number greater than or equal to (length), means for adding the luminance values of the cut out S images F, and generating the synthesized image G; A unit for calculating the variance of the luminance value of G, and a predetermined process for performing a series of processing including the cut-out of the image F, the generation of the composite image G and the calculation of the variance at Q pitches which are two or more arbitrary natural numbers. Means for changing the pitch of A period of a strip or the like comprising an image processing device having means for detecting wrinkle periodicity or periodic wrinkles based on a composite image G that gives a maximum variance value among the composite images Sexuality detection device.
本発明によれば、ロール交換やロール磨耗により周期性疵のピッチが変化しても、複雑・面倒な設定や調整を行うことなく周期性疵、特に軽微な周期性疵の有無を高精度かつ迅速に判定することができる。これは、表面疵検査の信頼性ひいては製品の品質を向上させるものであり、その経済的効果は極めて大きい。 According to the present invention, even if the pitch of the periodic wrinkles changes due to roll replacement or roll wear, the presence or absence of periodic wrinkles, particularly minor periodic wrinkles, can be performed with high accuracy without performing complicated and troublesome settings and adjustments. Judgment can be made quickly. This improves the reliability of the surface flaw inspection and thus the quality of the product, and its economic effect is extremely large.
以下、図1〜図4を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図1は本発明に係る周期性疵の検出方法の原理を概念的に示す模式図、図2は表面疵検査装置の概略図、図3は上記装置の主要部のブロック図、図4は画像処理の1形態を示すフローチャートである。以下、帯状体等が帯状鋼板である場合について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram conceptually showing the principle of a periodic wrinkle detection method according to the present invention, FIG. 2 is a schematic view of a surface wrinkle inspection apparatus, FIG. 3 is a block diagram of the main part of the apparatus, and FIG. It is a flowchart which shows one form of a process. Hereinafter, the case where a strip | belt body etc. are strip | belt-shaped steel plates is demonstrated.
通板方向に移動する帯状鋼板1の表面を撮像装置4で撮影する。
撮像装置4としては、画像をフレーム単位で読み取るエリアカメラ(センサ)方式や、画像をライン単位で読み取るラインカメラ(センサ)方式があり、双方とも使用することができる。
また、撮像画像としては、白黒濃淡画像やカラー画像があり、双方とも使用することができる。
以下、白黒濃淡画像を出力するラインカメラを使用した場合について説明する。
撮像装置4は、帯状鋼板1の板幅方向(X方向)の濃淡画像を撮像し、白黒256階調の情報量を出力する。
撮像画像は、画像処理装置9であるコンピュータにデータ入出力制御装置12を介して主記憶装置11に転送する。
データ入出力制御装置12は、撮像装置4が長手方向(Y方向)に移動する帯状鋼板1の表面を隙間なく連続して撮像することができるように、撮像装置4に対して圧延速度と同期させた制御タイミングを出力する。
撮像装置4は、データ入出力制御装置12から出力される制御タイミングで、撮像と撮像画像の転送を繰り返す。
The surface of the strip-shaped
The
Moreover, as a picked-up image, there are a monochrome grayscale image and a color image, and both can be used.
Hereinafter, a case where a line camera that outputs a monochrome grayscale image is used will be described.
The
The captured image is transferred to the
The data input /
The
画像処理プログラムは、例えばハードディスクなどの補助記憶装置8に保存しておく。
画像処理に必要なしきい値などの設定項目は、キーボードなどの入力装置5から入力し、補助記憶装置8に保存しておく。
撮像装置4により撮像された画像および画像処理された撮像画像のデータは補助記憶装置8に保存し、またグラフィックスボード6を介して表示装置7に出力する。
表示装置7は、鋼板面の画像と共に有害/無害などの判定、周期性の判定結果を表示する。
以下、本発明に係る画像処理(信号処理)について、図4のフローチャートに従って説明する。
The image processing program is stored in the
Setting items such as threshold values necessary for image processing are input from the
The image captured by the
The display device 7 displays harmful / non-hazardous determination and periodicity determination result together with the image of the steel plate surface.
Hereinafter, image processing (signal processing) according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップS11
撮像装置4によって撮像した白黒濃淡画像を、撮像した順番に所定のサイズ、例えば、2048(幅)×512(高さ)の画素数で画像処理装置9に入力する。
なお、以降は、発明を理解しやすくするために、1画素は帯状鋼板表面の1mm×1mmの撮像画像を表すものとして説明する。すなわち、2048(幅)×512(高さ)画素は、幅が2048mm、長さが512mmの撮像画像を表すものとする。
Step S11
The black and white grayscale image captured by the
Hereinafter, in order to facilitate understanding of the invention, one pixel will be described as representing a captured image of 1 mm × 1 mm on the surface of the strip steel plate. That is, 2048 (width) × 512 (height) pixels represent a captured image having a width of 2048 mm and a length of 512 mm.
ステップS12
撮像装置4に使用される撮像素子、例えば、CCDセンサやCMOSセンサなどの感度が不均一であったり、照明の光量や方向が不均一であったりすると、本来の撮像対象の輝度は一様であるのに、撮像画像内のある部分は明るく、また別のある部分は暗くなるなど、いわゆる輝度むらが生じる場合がある。この輝度むらが生じると後の処理の演算において誤差が生じることになるので、必要に応じて画像全体が一様な明るさになるように前記テンプレート画像に対してシェーディング補正を行う。
Step S12
If the sensitivity of an imaging element used in the
ステップS13
まず、本ステップにおいては、図1に示すようにシェーディング補正した画像から、あらかじめ設定した単位ピッチで重ね合せるべき画像を複数枚切り出す。
ここで、単位ピッチは、前述したようにロール1回転分に相当する画像を撮像するための、あるいは撮像した画像から重ね合せるべき画像を切り出すための、そして、このように切り出した画像を重ね合せるための基本単位となるピッチである。単位ピッチは周期性疵のピッチとできるだけ近似していることが望ましいが、本発明においては、数パターン(数通り)の単位ピッチを使用するので、設定した数パターンのうちの一つが実際の周期性疵のピッチと一致するような緩やかな精度で単位ピッチを設定すればよい。
すなわち、本発明においては、従来方法のように周期性疵のピッチと一致するように正確に単位ピッチを設定する必要がなく、例えば、周期性疵のピッチが2000ピッチ程度と想定される場合には、1990ピッチから2010ピッチまでの21通りの単位ピッチを設定すればよい。
なお、設定するパターン数Qについては、上記パターン数に限定されるものではなく、画像処理装置の演算能力や周期性疵のピッチの想定精度を考慮して最適なパターン数を設定する。
また、周期性疵のピッチの想定方法については、ロール径、圧下率、先進率等のパラメータを用いた計算によって想定してもよいし、経験に基づいて想定してもよい。
Step S13
First, in this step, a plurality of images to be overlaid with a preset unit pitch are cut out from the image subjected to shading correction as shown in FIG.
Here, as described above, the unit pitch is used to capture an image corresponding to one rotation of the roll as described above, or to extract an image to be superimposed from the captured image, and to superimpose the images thus extracted. It is a pitch that is a basic unit for the purpose. Although it is desirable that the unit pitch be as close as possible to the pitch of the periodicity, in the present invention, since several unit pitches (several types) are used, one of the set number patterns is an actual cycle. The unit pitch may be set with a gradual accuracy that matches the pitch of the tendency.
That is, in the present invention, it is not necessary to set the unit pitch accurately so as to match the pitch of the periodic wrinkles as in the conventional method, for example, when the pitch of the periodic wrinkles is assumed to be about 2000 pitches. In this case, 21 unit pitches from 1990 pitch to 2010 pitch may be set.
Note that the number of patterns Q to be set is not limited to the number of patterns described above, and an optimal number of patterns is set in consideration of the calculation capability of the image processing apparatus and the assumed accuracy of the pitch of the periodicity.
Moreover, about the assumption method of the pitch of a periodic wrinkle, you may assume by calculation using parameters, such as a roll diameter, a rolling reduction, an advanced rate, and you may assume based on experience.
シェーディング補正した画像からの重ね合せるべき画像の切り出し方法については、図1に示すように画像処理装置9に順次入力される2048×512のサイズの画像を画像処理装置内で長手方向に結合した画像を生成し、この生成した画像から設定した単位ピッチで複数の画像、例えば5〜10枚を切り出す。
なお、画像の切り出し方法については、これに限定されるものではなく、撮像装置4により帯状鋼板1の板幅方向の表面画像をライン単位で撮像し、当該撮像画像をライン単位で順次画像処理装置9に入力していき、シェーディング補正した画像を画像処理装置内で順次長手方向に結合し、長手方向の長さが設定した単位ピッチとなったときの画像を切り出し画像としてもよい。
As for a method for cutting out an image to be superimposed from an image subjected to shading correction, as shown in FIG. 1, an image having a size of 2048 × 512 that is sequentially input to the image processing device 9 is combined in the longitudinal direction in the image processing device. A plurality of images, for example, 5 to 10 images are cut out from the generated images at a set unit pitch.
Note that the image clipping method is not limited to this, and the
次に、本ステップにおいては、(1)式による切り出した画像の加算処理を行う。なお、(1)式において、Sは切り出した画像の枚数を、F(i,j)は切り出した画像を、G(i,j)は前記加算処理により生成された合成画像を、(i,j)は画像中の各画素を示す。 Next, in this step, addition processing of the image cut out by the equation (1) is performed. In Equation (1), S is the number of cut-out images, F (i, j) is the cut-out image, G (i, j) is the combined image generated by the addition process, (i, j) indicates each pixel in the image.
次に、本ステップにおいては、(2)式による合成画像Gの輝度値の分散σ2を演算する。なお、(2)式において、Mは幅方向の画素数を、Nは長手方向の画素数、すなわち、設定した単位ピッチを、(i,j)は画像中の各画素を示す。 Next, in this step, the variance σ 2 of the brightness value of the composite image G is calculated according to equation (2). In equation (2), M represents the number of pixels in the width direction, N represents the number of pixels in the longitudinal direction, that is, the set unit pitch, and (i, j) represents each pixel in the image.
以降、図4のフローチャートに示すように、あらかじめ定めたパターン数Qについて、すなわち、Q通りのピッチについて画像の切り出し、輝度値の加算による合成画像Gの生成および生成した合成画像Gの輝度値の分散の演算から一連の処理を実施する。 Thereafter, as shown in the flowchart of FIG. 4, for a predetermined number of patterns Q, that is, for Q pitches, an image is cut out, a synthesized image G is generated by adding luminance values, and a luminance value of the generated synthesized image G is determined. A series of processing is performed from the calculation of distribution.
ステップS14
上記一連の処理により得られたQ個の合成画像から、最大の分散値を与える画像を選択する。
Step S14
An image giving the maximum variance value is selected from the Q composite images obtained by the series of processes.
ステップS15
以降のラベリング処理や特徴量計算を容易にすべく、選択された白黒濃淡画像に対して2値化処理を行い、濃度値として0か1しか持たない2値画像に変換する。
しきい値の選択方法としては、P−タイル法や画像の濃度ヒストグラムを利用するモード法があるが、経験的または実験的によってしきい値を選択してもよい。
Step S15
In order to facilitate the subsequent labeling process and feature quantity calculation, the selected black and white grayscale image is binarized and converted into a binary image having only 0 or 1 as the density value.
As a threshold selection method, there are a P-tile method and a mode method using a density histogram of an image, but the threshold may be selected empirically or experimentally.
ステップS16
上記の2値画像に対してラベリング処理および特徴量計算を行い、疵候補を抽出する。
ラベリング処理とは、特徴量計算の前に行う処理であり、2値画像中において幾何的に連結して一つの塊となっている図形(連結図形)ごとに、異なった番号(ラベル)を割り当てる処理である。
また、特徴量計算とは、特徴抽出とも呼ばれ、図形の形状に関する特徴量を求める処理であり、求める特徴量は、疵候補の位置、外接長方形の幅、長さ、長さと幅の比、最大長、周囲長などから選択される1又は2以上の組み合わせである。
Step S16
A labeling process and a feature amount calculation are performed on the binary image to extract a wrinkle candidate.
The labeling process is a process performed before the feature amount calculation, and a different number (label) is assigned to each figure (connected figure) that is geometrically connected to form one lump in the binary image. It is processing.
The feature amount calculation is also referred to as feature extraction, and is a process for obtaining a feature amount related to the shape of the figure. The feature amount to be obtained includes the position of the heel candidate, the width of the circumscribed rectangle, the length, the ratio of the length to the width, One or a combination of two or more selected from the maximum length, the perimeter, and the like.
ステップS17
抽出した疵候補に対して最終的な疵判定を行う。例えば、製品の品質に影響を与えるロール疵であれば有害疵と判定するとともに疵検査装置のオペレータにアラームを通報する。一方、油、水滴、軽い汚れなどが鋼板表面に付着したものであり、製品の品質に影響を与えないものであれば無害疵と判定する。
なお、疵判定は、疵候補の位置、大きさ、形状、輝度などの特徴量または画像に基づいて判定する。
Step S17
A final wrinkle determination is performed on the extracted wrinkle candidates. For example, if the roll has an influence on the quality of the product, it is determined as a harmful defect and an alarm is reported to the operator of the defect inspection apparatus. On the other hand, if oil, water droplets, light dirt, etc. are attached to the surface of the steel sheet and do not affect the quality of the product, it is determined as harmless.
Note that the eyelid determination is performed based on a feature amount such as the position, size, shape, and luminance of the eyelid candidate or an image.
以上が図4のフローチャートに従った本発明に係る画像処理(信号処理)方法であるが、記憶装置に記憶された撮像画像から長手方向に所定のピッチ(長さ)でS枚の画像Fを切り出す手段と、切り出したS数の画像Fの輝度値を加算して合成画像Gを生成する手段と、生成した合成画像Gの輝度値の分散を演算する手段と、前記画像Fの切り出し、合成画像Gの生成および分散の演算からなる一連の処理をQ通りのピッチで行うために所定のピッチを変更する手段と、Q個の合成画像のうち最大の分散値を与える合成画像Gを基にして、疵の周期性や周期性疵を検出する手段を有する画像処理装置9であるコンピュータ(計算機)ならびに帯状体等の表面を連続的に撮像する撮像装置4および撮像装置4により撮像された画像を記憶する補助記憶装置8とから構成される帯状体等の周期性疵検出装置により、本発明の目的を達成することができる。
すなわち、本発明においては、コンピュータ(計算機)の有する一般的な機能、例えば、加減・シフト等の数値演算、論理演算、比較等のみを利用するので、特殊な計算機を用意する必要がない。
The above is the image processing (signal processing) method according to the present invention in accordance with the flowchart of FIG. 4, but the S images F at a predetermined pitch (length) in the longitudinal direction from the captured image stored in the storage device. A means for cutting out, a means for adding the luminance values of the cut-out S number of images F to generate a composite image G, a means for calculating the variance of the luminance values of the generated composite image G, and a cut-out and composition of the image F Based on means for changing a predetermined pitch in order to perform a series of processing consisting of generation of image G and calculation of dispersion at Q pitches, and composite image G that gives the maximum dispersion value among Q composite images Thus, the computer (computer) which is the image processing device 9 having means for detecting wrinkle periodicity and periodic wrinkles, and the
That is, in the present invention, only a general function of a computer (computer), for example, a numerical operation such as addition / subtraction / shift, a logical operation, a comparison, and the like is used, so that it is not necessary to prepare a special computer.
1 帯状鋼板
2 搬送ローラ
3 パルスジェネレータ
4 撮像装置
5 入力装置
6 グラフィックボード
7 表示装置
8 補助記憶装置
9 画像処理装置
10 CPU
11 主記憶装置
12 データ入出力制御装置
DESCRIPTION OF
11
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