木材的檢測方法及裝置及程序的制作方法

專利名稱：木材的檢測方法及裝置及程序的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種木材的檢查方法及裝置，對從木材的圓木等切出的單 板或鋸材等的木質材料中的變色導致的缺陷部分進行檢測。例如在制造合 板中，通過切割工具對圓木進行切削而連續地得到厚度數毫米的單板，在 使這些單板為規定大小并且干燥之后，通過粘結劑粘結多枚單板而使其整 體化。在這些制造工序中，需要根據對單板的品質造成影響的木材表面的 變色導致的缺陷、變形、單板上的樹節脫落形成的孔的地方、裂縫等的缺 陷的位置、數量、面積等的程度，對構成成為合板時的表層的單板、即美 觀上缺點少的單板，和構成合板的內層的單板、即雖然缺點多但不帶來問
題的單板進行分選。該分選例如分為5 ~ 7個階段。
背景技術：
在現有技術中，對構成成為合板時的表層的單板、和構成合板的內層 的單板進行的分選，是以通過工作者的肉眼對傳送裝置輸送來的單板進行 判定的方式進行。
此外，作為現有的木材的缺陷部的檢查方法，有如下技術，即以彩色 CCD攝影機對木材進行攝影，通過彩色圖像抽出裝置將視頻圖像信號與 松脂和變色的基準色進行對比而二值化，對與測定對象區域一致的二值化 圖像進行標記處理并與判定值進行對比，由此能夠檢測松脂等的附著樹 脂、腐蝕、變色的缺陷部位(參照專利文獻l)。
專利文獻1:日本專利申請特開平9-210785號公報
本發明要解決的課題 在所述現有技術中，存在以下問題。
在利用肉眼的判定中，根據人而在判定中存在偏差，導致不正確的問 題，以及不能夠提高傳送裝置的速度，生產性不良等的問題。
此外，在現有的與基準色對比進行二值化的木材的缺陷部的檢查方法 中，并不是使用了顏色分布進行正確的缺陷檢查的方法。本發明正是為了解決這樣的現有問題而完成的，其目的在于以攝影單 元對單板等木材進行攝影，即使異常部的色彩、明度等有變化，也能夠利 用顏色分布，從該攝影的圖像正確地檢測對木材的品質造成影響的木材表 面的變色導致的缺陷部分。
用于解決課題的方法
圖1是單板分選裝置的說明圖。圖1中，1表示圖像處理裝置(圖像
處理單元)，2表示分選機控制裝置，3表示操作盤，4表示帶式傳送裝置， 5表示透過光用照明，6表示反射光用照明，7表示等級別分配裝置，8表 示線掃描攝影機(line sensor camera)(攝影單元)，9表示單板(木材)。 本發明為了解決上述問題，以下述方式構成。
(1) 以攝影單元8對木材9進行彩色攝影，以圖像處理單元l對通 過所述攝影單元8攝影的彩色圖像的顏色分布進行求取，將該求取的顏色 分布與預先決定的正常的木材的顏色分布進行比較，將該求取的顏色分布 是從所述正常的木材的顏色分布起偏離規定值以上的顏色分布作為異常 顏色分布，將該異常顏色分布在通過所述攝影單元攝影的木材面上的區域 中比規定值大的區域作為木材的缺陷進行檢測。由此，能夠利用顏色分布 正確地檢測對木材的品質造成影響的木材表面的變色導致的缺陷部分。
(2) 在所述(1)的木材的檢查方法或裝置中，針對將缺陷面積相 對于檢查對象區域相對較d、的木材作為檢查對象的情況，作為所述預先決 定的正常的木材的顏色分布，將按檢查對象的每一個取得的圖像分布，每 次進行置換而使用，因此能夠容易地取得預先決定的正常的木材的顏色分 布。
(3 )在所述(1 )或(2 )的木材的檢查方法或裝置中，對所述攝影 的彩色圖像的顏色分布的明度柱狀圖進行求取來檢測明度異常部。為此， 能夠容易地進行燒焦處等明亮異常部的檢測。
(4)在所述(3)的木材的檢查方法或裝置中，假設所述預先決定 的正常的木材的顏色分布的明度柱狀圖整體按照正規分布，根據 一部分區 域的累積頻數對整體的正規分布進行推定。由此，即使不預先決定正常的 木材的顏色分布，也能夠根據檢查的木材推定正常的木材的顏色分布。發明的效果
根據本發明，有如下效果。 (1 )以圖像處理單元對通過攝影單元攝影的彩色圖像的顏色分布進 行求取，將該求取的顏色分布與預先決定的正常的木材的顏色分布進行比 較，將該求取的顏色分布是從所述正常的木材的顏色分布偏離規定值以上 的作為異常顏色分布，將該異常顏色分布在通過所述^f聶影單元攝影的木材 面上的區域中比規定值大的區域作為木材的缺陷進行檢測，因此能夠利用 顏色分布正確地檢測對木材的品質造成影響的木材表面的變色導致的缺 陷部分。
(2)針對將缺陷面積相對于檢查對象區域相對較小的木材作為檢查 對象的情況，作為所述預先決定的正常的木材的顏色分布，將按檢查對象 的每一個取得的圖像分布，每次進行置換而使用，因此能夠容易地取得預
先決定的正常的木材的顏色分布。
(3 )由于對攝影的彩色圖像的顏色分布的明度柱狀圖進行求取來檢 測明度異常部，所以能夠容易地進行燒焦處等的明亮異常部的檢測。
(4 )由于假設預先決定的正常的木材的顏色分布的明度柱狀圖整體 按照正規分布，根據一部分區域的累積頻數對整體的正規分布進行推定， 所以即使不預先決定正常的木材的顏色分布，也能夠根據檢查的木材推定 正常的木材的顏色分布


圖1是本發明的單板分選裝置的說明圖。 圖2是本發明的圖像處理裝置的說明圖。
圖3是將本發明的圖像g各點的顏色變換到HS平面上的說明圖。 圖4是本發明的松弛法的說明圖。 圖5是本發明的HSV顏色空間中的顏色分布的說明圖。 圖6是本發明的特定明度v平面中的像素分布的說明圖。 圖7是本發明的正規分布的累積頻數F (x)的說明圖。 圖8是本發明的中心軸方向的像素分布(正常的分布形狀)的說明圖。 圖9是本發明的在分布形狀為異常的情況下對平均值Vm進行推定的 說明圖。
圖10是本發明的明度異常部的面積大的情況的說明圖。1圖像處理裝置(圖像處理單元)
2分選機控制裝置
3操作盤
4帶式傳送裝置
5透過光用照明(照明單元)
6反射光用照明(照明單元)
7等級別分配裝置
8線掃描攝影機(攝影單元)
9單板(木材)
具體實施例方式
(1)單板分選裝置的說明
圖l是單板分選裝置的說明圖。在圖1中，表示單板分選裝置的整體 結構。在單板分選裝置中，設置有圖像處理裝置l、分選機控制裝置2、 操作盤3、帶式傳送裝置4、透過光用照明5、反射光用照明6、等級別分 配裝置7、以及線掃描攝影機8。
圖像處理裝置1是對來自線掃描攝影機8的圖像數據進行處理，對分 選機控制裝置2輸出單板品質等級等的處理結果的圖像處理單元。分選機 控制裝置2根據圖像處理裝置1的輸出，輸出傳送裝置的運轉、停止等的 分選機傳送裝置控制信號，和輸出等級別分配裝置7的控制信號。操作盤 3是進行圖像處理裝置1的設定值的變更、分選機控制裝置2的控制等操 作的操作盤。帶式傳送裝置4是對單板9進行輸送的輸送單元。透過光用 照明5是用于對單板9的孔、裂縫等進行檢測的LED等的照明單元(光 源)，使用與反射光用照明6不同顏色的照明(例如綠色的照明)。這是為 了與來自反射光用照明6的反射光進行區別(通過顏色和強度進行區別)， 檢測單板的孔(樹節孔)、裂縫等。反射光用照明6是用于檢測單板9的 反射光的LED等的照明單元(光源)，通常使用白色的照明。線掃描4聶影 機8是對單板9的線的圖像進行攝影的攝影單元。
該單板分選裝置的工作是以線掃描攝影機8對由帶式傳送裝置4輸送 來的單板9進行攝影并將圖像數據向圖像處理裝置1輸出。在圖像處理裝 置1對該圖像數據進行處理，對分選機控制裝置2輸出單板品質等級等的處理結果。分選機控制裝置2是將控制信號向等級別分配裝置7輸出，將 單板9分選為等級別的裝置。這種分選根據蟲眼數、孔/脫落樹節數、活 節數、死節數、欠缺數、裂縫數、樹脂/夾皮數、藍變數、變形(翹曲值) 等以及它們的大小(面積)等的程度來進行。 (2)圖像處理裝置的說明
圖2是圖像處理裝置的說明圖。在圖2中，在圖像處理裝置中設置有 3臺線掃描攝影機8a、 8b、 8c，攝影機圖像取得用基盤(board) lla、 llb、 llc,激光標印機12a、 12b,激光驅動器13a、 13b,主計算機14。
線掃描攝影機8a、 8b、 8c是通過3臺攝影機將單板9在與輸送方向 正交的方向上3分割，以彩色進行攝影的攝影單元。攝影機圖像取得用基 盤lla、 llb、 llc是每當從各自的線掃描攝影機取入1線(line)的圖像 時，進行數字化處理并向主計算機14配送圖像數據的裝置。激光標印機 12a、 12b是在單板的輸送方向上對作為用于合成(接合)來自線掃描攝 影機8a、 8b、 8c的各圖像的標志的細光線進行照射的裝置。該照射的光 線為了在后續的處理中能夠容易地除去，能夠照射與單板(木材)的顏色 不同顏色的細光線(例如，紅色的激光單色光線)。激光驅動器13a、 13b 與AC電源連接，對激光標印機12a、 12b進行驅動。主計算機14具備處 理單元、存儲單元、輸出單元等，對單板9的圖像進行處理(圖像的合成、 樹節探查、缺陷探查處理等)。這里，攝影機圖像取得用基盤lla、 llb、 llc和主計算機14成為圖像處理單元。
圖像處理單元的工作是對輸送來的單板9以來自透過光用光源5和反 射光用光源6的光線進行照明，以攝影機圖像取得用基盤lla、 llb、 llc 在每當從線掃描攝影機8a、 8b、 8c取入l線的圖像時，對主計算機14配 送該數據。在主計算機14中，對接收的圖像進行校正，并且檢測出翹曲 值，依次對圖像進行結合。最終在攝影機圖像取得用基盤lla、 llb、 llc 結束圖像的讀入的時刻，在主計算機14中，彩色圖像的合成和白黑濃淡 圖像變換大致結束。然后，單板的圖像被3分割的、來自攝影機圖像取得 用基盤lla、 llb、 llc的圖像在主計算機14被結合。
在這里，從激光標印才幾12a、 12b對單纟反9照射激光標志進行3分割， 在線掃描攝影機8a、 8b、 8c對到各個激光標志為止的行圖像進行結合， 能夠簡單地結合圖像。此外，為了提高圖像的處理速度，也可以是樹節的 探查處理在像素數多的白黑濃淡圖像進行，死節的探查等在將彩色圖像縮小(減少像素數)后的圖像來進行。
以下，將圖像處理裝置的工作分為攝影中的處理和攝影后的處理進行 說明。
4聶影中的處理的說明〉
線掃描攝影機8a、 8b、 8c攝影的圖像數據按線的每一個，對主計算 機14配送，作為1枚整體圖像進行合成。
攝影機圖像取得用基盤lla、 llb、 llc的處理
從線掃描攝影機8a、 8b、 8c取入l線彩色圖像，；險測激光標志的位 置(接合位置)，將該信息和1線彩色圖像向主計算機14傳輸。
主計算機14的處理
對到達的1線彩色圖像進行校正，并且檢測翹曲值，基于上述位置信 息(激光標志)進行合成。這里，當檢查對象存在翹曲時，所述激光標志 的位置的檢測軌跡變形為非直線狀，根據該變形量能夠檢測翹曲值。
這在以攝影機圖像取得用基盤lla、 llb、 llc結束攝影，接收到最后 的1線彩色圖像的階段，在主計算機14完成整體彩色圖像的合成。此外， 為了有效地活用攝影中的時間，白黑變換和縮小處理等能夠按每1線進行 的處理，可以同時地并行進行。
<攝影后的圖像解析中的處理的說明>
攝影機圖像取得用基盤lla、 llb、 llc的處理
在檢測出下一個板(單板)的到達之前待機。
主計算機14的處理
基于成為對象的板的大小和種類等的既定信息，根據應計算的區域和 設定值進行樹節探查處理、利用透過光的缺陷檢測處理等，最終進行包含 翹曲值的等級分類處理。將結果在未圖示的顯示裝置中顯示，并將結果向 分選機控制裝置2輸出。
再有，在上述說明中，說明了圖像處理裝置內的攝影機圖像取得用基 盤lla、 llb、 llc、主計算機14等使用計算機(PC)，但其使用的計算機 的數量根據圖像數據量或計算機的處理速度等能夠變更。此外，以1臺計 算機也能夠進行處理。
此外，說明了使用3臺線掃描攝影機，但根據成為對象的板的大小或 種類、計算機的處理性能，也能夠使用1臺、2臺、或4臺以上。 (3 )單板表面的變色導致的缺陷部的檢測的說明
9能夠通過以下單元和方法檢測對木材的品質造成影響的木材表面的 變色導致的缺陷部分。
變色導致的缺陷部，指的是從外部進入木材的霉等導致的變色部，或 在合板中使用的單板等中，干燥機導致的燒焦處、木材的樹皮痕跡、木材 內部形成的樹脂在表面顯現的情況等。
將這些作為缺陷部，能夠進行檢測。 (缺陷部的檢測單元的說明)
1 )以彩色的線掃描攝影機對木材的表面進行攝影，使用輸入裝置(輸 入單元)將該圖像取入計算機。
2)將該攝影圖像作為各像素以RGB (紅、綠、藍)構成的彩色圖 像在計算機存儲器上(存儲單元)進行保存。
3 )通過計算機圖像處理程序(圖像處理裝置)，將RGB圖像變換為 HSV (色相(hue)、飽和度(saturation)、明度(brightness))圖像。
4)通過下述方法從HSV圖像進行缺陷部的檢測。 (缺陷部的檢測方法的說明)
同一樹種的正常(健全)的木材的表面顏色與其濃淡無關地，在大致 特定的飽和度和色相的區域中分布。可是，霉等的缺陷部由于材質的不同 而從健全色的分布在飽和度、色相中產生偏移。此外，燒焦等的缺陷部與 健全色的分布相比黑得多的(低明度)部分中分布。
因此，方法的特征在于，對檢查對象木材表面的顏色分布相對于健全 木材表面的顏色分布的飽和度、色相的偏差和明度的偏差進行調查，將偏 差值大的部分作為缺陷部進行檢測。
(4 )取得成為基準的健全木材表面的顏色分布的方法的說明
1) 針對成為檢查對象的樹種，對健全的木材的表面通過彩色的線掃 描攝影機進行攝影。
2) 上述過程，針對同一樹種，為了得到充分的統計精度，對不同狀 態的表面攝影多枚(20枚左右以上)。
3) 將上述全部的圖像的各像素顏色配置在計算機存儲器上的三維顏 色空間，制作三維顏色分布。
作為三維顏色空間，能夠^吏用RGB (紅、綠、藍色空間)的顏色空 間、和HSV(色相、飽和度、明度空間)、或Lab顏色空間("L"表示明 度，"a"表示從綠向紅、"b，，表示從藍向黃的色相的要素)等。4) 按三維顏色分布的等明度面的每一個，求取二維分布，得到表示 最大頻度的點。
5) 能夠一邊使明度階段性地變化， 一邊得到近似地連結最大頻度點 的曲線。將該曲線稱為三維顏色分布的基準中心軸。
例如，在HSV顏色分布中明度采用0.0~ 1.0的范圍的值的情況下， 求取按明度區分0.02的每一個的具有等明度的值的像素的色相，飽和度 的二維分布，得到連結其最大頻度點的曲線，將其作為三維顏色分布的基 準中心軸。此外，同時也求取色相、飽和度的二維分布的標準偏差oc(v)。
6) 在預先知道缺陷部面積相對于檢查對象區域相對較小的情況下， 該基準分布也能夠以按檢查對象的每一個取得的圖像分布進行置換。即， 這是因為只要知道健全部的分布的平均和標準偏差的值即可。
(5)缺陷檢查方法的說明
1 )通過彩色的線掃描攝影機對檢查對象的木材表面進行攝影。 2)將該圖像的各像素配置在三維顏色空間，制作三維顏色分布。 3 ) 以下迷方式求取從三維顏色分布的基準中心軸起的色彩的偏差值。
例如，將對象圖像的x, y位置的像素作為g[x,y],將其在HSV顏色 分布空間的顏色作為 色相值h(g[x,y]) 飽和度值s(g[x,y]) 明度值v(g[x,y])
將先前求取的三維顏色分布的基準中心軸的特定的明度v的基準中心軸
的坐標作為
色相值H(v),飽和度值S(v),
當將該等明度平面的橫軸作為X，縱軸作為Y時，成為圖3那樣。圖3
是將圖像g的各點的顏色變換到HS平面上的說明圖。在圖3中，將對象
圖像的木材的像素g[x,y]變換到HS平面上的正交坐標X2， Y2。再有，顏
色的分布(參照網狀圖)不僅是圓，也以各種各樣的形狀分布，但在標準
偏差中成為大致圓形。
在這里，基準中心軸坐標H(v), S(v)的正交坐標Xl, Yl如下。 XI = S (v).cos (2 7t H (v)/360)
Yl = S(v).sin(27t .H(v)/360)
ii圖像g[x,y]的h(v), s(v)的正交坐標X2， Y2如下。 X2=s(v)'cos(2 7c h(v)/360)
Y2-s(v)'sin(2兀'h(v)/360)
從基準中心軸起的平方空間距離(square spatial distance) d以下述方
式求取。
d2=(Xl—X2)2+(Y1—Y2)2
因此，色彩偏差值Zc[x,y]如下。 Zc[x, y]-(")/(ac(v)X /3c)
這里，CJC(V)是基準中心軸的明度V的色相、飽和度二維分布的標準偏 差oc(v)。 Pc是決定將從基準中心軸離開(JC(V)的幾倍的顏色作為異常的系
數，例如是1.0-2.0左右的值。
此外，即使使用Lab顏色空間等其它的顏色分布也能夠同樣地求取空 間距離的偏差。
4) 接著，為了求取實際的缺陷部分的區域，需要僅選擇在顏色分布 空間遠離標準的顏色的色素在原來的木材像素g[x,y]局部地形成塊的像 素。對其能夠使用在圖像處理方法中被稱為松弛法(relaxation )的方法等， 即一邊考慮周圍的像素的顏色一邊除去不連續的孤立點，強調偏差大的部 分的處理。
作為一個例子，通過將從基準中心軸起的色彩偏差值Zc[x,y]作為初 始標記的松弛法，能夠決定色彩異常導致的缺陷區域(參照圖4的說明)。 (明度異常導致的缺陷部分的檢測的說明)
5) 求取三維顏色分布的基準中心軸(明度軸)方向的柱狀圖。
6) 上述健全部的明度柱狀圖假定是平均值Vm,標準偏差civ的正
規分布(高斯分布)，明度偏差值Zv[x,y]以下述方式求取。 Zv[x， y]= I Vm-g[x, y].v | / (uvX /3v)
卩v是決定將從明度平均值Vm起離開ov的幾倍的明度作為異常的系
數，例如是1.0-4.0左右的值。
色彩和明度的綜合偏差值Zt[x，y]如下。 Zt[x, y]=Zc[x, y]+Zv[x， y]
在明度柱狀圖根據攝影機特性等而不是正規分布的情況下(例如明度 接近1.0的明亮部分飽和等)，存在不能正確求取平均值Vm，標準偏差ov 的情況。在該情況下，假設柱狀圖按照標準正規分布，；波標準化后的累積 概率分布函數F(x)能夠以下述方式表示。[數式1]
<formula>formula see original document page 13</formula>
(這里，x是明度，n是明度的平均值，(j是標準偏差)。
從明度低的 一方起對明度柱狀圖進行積分運算，分別求取將該積分值
除以全部像素數后的值(累積頻數)與下述的pl、 p2、 p3、 p4相當的明
度，作為VI、 V2、 V3、 Vm。 pl-F(At —2.0cj) =0.0228
p2 = F(M -1.0ct)-0.1587
p3 = FU —0.5 (j) =0.3085
p4=FU)=0.5
此外，能夠取得V1、 V2、 V3、 Vm的有效區域Vmin, Vmax從成為 基準的木材等根據經驗求取，例如，能設定為Vmin=0.25, Vmax=0.9。
a) 在V1 、 V2 、 V3 、 Vm內，如果找到與在有效區域內存在的V2: F(Vm -a)=0.1587和Vm :F(Vm)=0.5相當的明度位置的話就能夠求取推定平均值 x=Vm和標準偏差cjv (參照圖8 )。
b) 可是，在明度分布小于x=p的地方分布形狀崩潰的情況等下， Vm在有效區域外。這時，求取在有效區域內存在的Vl:F(Vm-2.0cjv)和
V2:F(Vm-1.0cjv),作為 (jv=V2—Vl
Vm=V2+ cjv 能夠推定cjv和Vm (參照圖9 )。
c) 或者當明亮異常部相對地變大時，
Vl:F(Vm-2.0ov),和VlF(Vm-1.0av)成為有效區域外。因此，根據有 效區域內存在的明度值V3:F(Vm-0.5a)=0.3085和Vm:F(Vm)=0.5,變為av =(Vm-V3) x 2,能夠推定av和Vm (參照圖10 )。
如果使用該方法，不使用成為基準的木材，此外與分布形狀無關，能 夠求取健全部的平均值和標準偏差(再有，在使用成為基準的木材的情況 下，不進行求取的處理，使用其平均值和標準偏差)。
7)接著，為了求取實際的缺陷部分的區域，需要僅選擇在顏色分布 空間遠離標準的顏色的色素在原來的木材像素g[x,y]局部地形成塊的像素。對其能夠使用在圖像處理方法中被稱為松弛法的方法等，即一邊考慮 周圍的像素的顏色一邊除去不連續的孤立點，強調偏差大的部分的處理。
作為一個例子，通過將色彩和明度的綜合偏差值Zt[x,y]作為初始標記 的松弛法(參照圖4的說明)，能夠決定色彩和明度異常導致的缺陷區域。
迄今為止，在木材的自動品質檢查中，僅通過表面顏色的明暗，或指 定特定的顏色來對缺陷進行檢測，但這在明亮部分或顏色變化時不能夠對 應，全部成為良品。
木材的表面顏色中，人眼感到不協調，對品質造成影響的部分不是木 材本來的自然色的情況較多，這在三維顏色空間的顏色分布中成為差異而 顯現。通過對該差異進行分離檢測的統一的方法，能夠高精度地檢測缺陷 部分。
此外，對木材的品質造成影響的霉等，根據木材的種類或產地而顏色 不同，難以以單一的方法對其全部進行高精度的檢測。可是根據本發明， 即使成為檢查對象的木材的種類不同，幾乎不需變更基準中心軸坐標值就 能夠給進行檢測。即使假設根據樹種而檢測精度惡化，僅變更作為初始值 的三維顏色分布的基準中心軸坐標，就能夠恢復檢測精度。
進而，雖然樹脂或樹皮等迄今為止在利用圖像處理的外觀檢查中難以 檢測，但對其也能夠檢測。
由于對樹皮等黑化的部分也能夠高精度地進行檢測，所以通過判定黑 化的樹皮是否殘留，活節、死節的判定也變得容易。 (6)松弛法的說明
圖4是松弛法的說明圖。以下按照圖4的處理SI ~S3進行說明。 在該處理中，對成為對象的圖像的像素g(x,y)的每一個，設定缺陷概
率Pi(x,y)。在這里，Pi(x，y)是反復i次后的對于像素g(x,y)的缺陷概率。 Sl:圖像處理裝置對成為對象的圖像的像素g(x,y)的每一個賦予初始
概率PO( x,y)(0- 1.0),進入處理S2。在這里，P0(x,y)根據顏色偏差值Z(x,y)
的值成為下面那樣。
PO(x, y)=Z(x, y): 0<Z<1.0
1.0: Z>1.0 S2:圖像處理裝置對全部的像素 如果(O.(KPi(x, y)〈1.0)時
求取Pi(x,y)的附近的像素的概率平均值〈P、以
14Pi+l=Pi+ a (<]〕>—Pi)
(a是周圍像素的影響系數，是l-4左右)
對概率進行更新，進入處理S3。
在(Pi(x,y)《0.0或Pi(x,y)^1.0)時， Pi+1-Pi
不對概率進行更新，進入處理S3。
S3:圖像處理裝置檢索收斂條件。
如果對于Pi(x，y),
反復次數I比指定數大(1〉指定數)，
Pi=0.0和pi=1.0的像素數的相對于全部像素的比率比指定率大(>指 定率)的話，結束處理。
如果不是的話，反復處理S2。
在這里，反復的指定數是10次左右，P產0.0和pi-1.0的像素數對全 部像素的指定率是99%左右。
(7) HSV顏色空間的顏色分布的說明
圖5是HSV顏色空間中的顏色分布的說明圖。在圖5中，上方向表 示明度(V:這里V=0.0~ 1.0),相同明度平面的直徑方向表示飽和度(S: 在這里S=0. 0~ 1.0),圓周方向表示色相(H:在這里I^0。 360。)。健全木 材的顏色分布包括大的上下的顏色分布區域，該顏色分布的中心軸(基準 中心軸)以上方向的箭頭表示。
此外，作為霉等的變色部的色彩異常部的顏色分布在右側作為色彩異 常區域而表示。進而，干燥機導致的燒焦處等的明度異常部在下側作為小 的顏色分布的區域進行表示。
(8) 特定明度平面的像素分布的說明
圖6是特定明度v平面中的像素分布的說明圖。在圖6中，表示特定 明度v平面中的色彩異常部的像素分布。在這里，色彩異常部的像素分布 在標準偏差ac(v)的特定的區域(參照網狀部)中分布。
(9) 中心軸方向的像素分布的說明
圖7是正規分布的累積頻數F (x)的說明圖。在圖7中，以虛線表 示一般的正規分布(分布概率)，累積頻數(累積概率分布函數)F(x)是 將木材的健全部的積分值除以全部像素數N而標準化后的數。在這里， pl=0.0228( |li-2(j), p2=0.1587(>1.0a), p3=0.3085o0.5o), p4i.5(平均值
15,此外，將木材表面的健全部的能取得的有效區域作為Vmin, Vmax。 在該圖的情況下，如果找到與在有效區域內存在的V2:F(Vm-cj)-0.1587和 Vm :F(Vm)=0.5相當的明度位置的話就能夠求取推定平均值x=Vm和標準偏差cjv。圖9是在分布形狀異常的情況下對平均值Vm進行推定的說明圖。在 圖9中，表示三維顏色分布的基準中心軸(明度軸)方向的柱狀圖。該明 度柱狀圖在木材表面的健全部的明度分布小于x=p的地方分布形狀崩潰 的情況等下，Vm在有效區域外。這時，求取有效區域內存在的 Vl:F(Vm畫2.0av)和V2:F(Vm-1.0ov),能夠根據cjv=V2-V1和Vm=V2+av 推定civ和Vm。圖IO是明度異常部的面積大的情況的說明圖。在圖10中，表示三維 顏色分布的基準中心軸(明度軸)方向的柱狀圖。該明度柱狀圖當木材表 面的明度異常部的面積相對地變大時，Vl:F(Vm-2.0av)和V2:F(Vm-1.0cw) 成為有效區域外。因此，根據有效區域內存在的明度值V3:F(Vm-0.5a) =0.3085和Vm:F(Vm)=0.5,變為av =(Vm-V3) x 2，能夠推定av和Vm。像這樣，在明度柱狀圖根據攝影機特性等而不是正規分布的情況下 (例如明度接近1.0的部分中傳感器靈敏度的特性不是線性)，存在不能 求取平均值Vm,標準偏差av的情況。即使在這樣的情況下，假設柱狀 圖按照標準正規分布，根據分布的下端的柱狀圖(2個點)能夠推定整體 的分布，能夠求取平均值Vm和標準偏差ov。由此，在圖像處理裝置中，使用作為位于有效區域內(Vmin Vmax) 的點的VI ~ V m內的2點，能夠求取(推定)健全部的平均值Vm和標 準偏差(jv。作為該使用的2點的優先順序，首先使用平均值Vm和另一 個點(VI ~ V3的1點)，在平均值Vm不在有效區域內的情況下使用VI ~ V3的2點。(10)程序安裝的說明圖像處理裝置(圖像處理單元)1、分選機控制裝置(分選機控制單 元)2、攝影機圖像取得用基盤lla、 llb、 llc、主計算機14等能夠以程序構成，由主控制部(CPU)執行，儲存在主存儲部。該程序由計算機處
理。該計算機以主控制部、主存儲、文件裝置、顯示裝置等的輸出裝置、 輸入裝置等的硬件構成。
對該計算機安裝本發明的程序。該安裝是在軟盤、光磁盤等的可移動 型的記錄(存儲)介質中預先存儲該程序，對于計算機具備的記錄介質，
經由用于訪問的驅動裝置，或者LAN等的網絡，對計算機中設置的文件 裝置進行安裝。由此，能夠容易地提供利用顏色分布能夠正確地檢測對木 材的品質造成影響的木材表面的變色導致的缺陷部分的木材的檢查裝置。
權利要求
1.一種木材的檢查方法，其特征在于，以攝影單元進行木材的彩色攝影，以圖像處理單元對通過所述攝影單元攝影的彩色圖像的顏色分布進行求取，將該求取的顏色分布與預先決定的正常的木材的顏色分布進行比較，將該求取的顏色分布是從所述正常的木材的顏色分布起偏離規定值以上的顏色分布作為異常顏色分布，將該異常顏色分布在通過所述攝影單元攝影的木材面上的區域中比規定值大的區域作為木材的缺陷進行檢測。
2. 根據權利要求1所述的木材的檢查方法，其特征在于，針對將缺陷面積相對于檢查對象區域相對較小的木材作為檢查對象的情況，作為所 述預先決定的正常的木材的顏色分布，將按檢查對象的每 一 個取得的圖像 分布，每次進行置換而使用。
3. 根據權利要求1或2所述的木材的檢查方法，其特征在于，對所 述攝影的彩色圖像的顏色分布的明度柱狀圖進行求取來檢測明度異常部。
4. 根據權利要求3所述的木材的檢查方法，其特征在于，假設所述 預先決定的正常的木材的顏色分布的明度柱狀圖整體按照正規分布，根據 一部分區域的累積頻數對整體的正規分布進行推定。
5. —種木材的檢查裝置，其特征在于，具備 攝影單元，進行木材的彩色攝影；以及圖像處理單元，對通過所述攝影單元攝影的彩色圖像的顏色分布進行 求取，將該求取的顏色分布與預先決定的正常的木材的顏色分布進行比 較，將該求取的顏色分布是從所述正常的木材的顏色分布起偏離規定值以 上的顏色分布作為異常顏色分布，將該異常顏色分布在通過所述攝影單元 攝影的木材面上的區域中比規定值大的區域作為木材的缺陷進行檢測。
6. 根據權利要求5所述的木材的檢查裝置，其特征在于，在所述圖 像處理單元中，針對將缺陷面積相對于檢查對象區域相對較小的木材作為 檢查對象的情況，作為所述預先決定的正常的木材的顏色分布，將按檢查 對象的每一個取得的圖像分布，每次進行置換而使用。
7. 根據權利要求5或6所述的木材的檢查裝置，其特征在于，在所 述圖像處理單元中，對所述攝影的彩色圖像的顏色分布的明度柱狀圖進行 求取來檢測明度異常部。
8. 根據權利要求7所述的木材的檢查裝置，其特征在于，在所述圖像處理單元中，假設所述預先決定的正常的木材的顏色分布的明度柱狀圖 整體按照正規分布，根據一部分區域的累積頻數對整體的正規分布進行推 定。
9. 一種程序，使計算機作為如下單元而發揮功能，即， 攝影單元，進行木材的彩色攝影；以及圖像處理單元，對通過所述攝影單元攝影的彩色圖像的顏色分布進行 求取，將該求取的顏色分布與預先決定的正常的木材的顏色分布進行比 較，將該求取的顏色分布是從所述正常的木材的顏色分布起偏離規定值以 上的顏色分布作為異常顏色分布，將該異常顏色分布在通過所述攝影單元 攝影的木材面上的區域中比規定值大的區域作為木材的缺陷進行檢測。
全文摘要
本發明涉及木材的檢查方法及裝置及程序。以攝影單元(8)對木材(9)進行彩色攝影，以圖像處理單元(1)對通過所述攝影單元(8)攝影的彩色圖像的顏色分布進行求取，將該求取的顏色分布與預先決定的正常的木材的顏色分布進行比較，將該求取的顏色分布是從所述正常的木材的顏色分布起偏離規定值以上的顏色分布作為異常顏色分布，將該異常顏色分布在通過所述攝影單元攝影的木材面上的區域中比規定值大的區域作為木材的缺陷進行檢測。
文檔編號G01N21/892GK101669023SQ20078005265
公開日2010年3月10日 申請日期2007年4月20日 優先權日2007年4月20日
發明者平岡紀之 申請人:株式會社名南制作所