专利名称：原木的年轮中心检测装置以及方法
技术领域：
本发明涉及检测原木的年轮中心的装置以及方法。
技术背景
一般，制造胶合板(一般称为层板)时，在其初始工序中，进行从原木制造片材状 板(正式称为单板)。制造单板如所谓“萝卜的卡之拉切削”(roll paperradish，日本料理 中的一种萝卜刀切成形方法，用刀切削萝卜成薄且宽度宽的形状)那样，通过一边使得原 木回转，一边用刀具切削原木表面进行。用于该切削的装置称为旋板机。
图8表示旋板机的概略构成。在图8中，符号101是在前端设有爪部(夹头)的 轴，为了在一定位置回转自如地保持原木200，轴支原木200的两端面(两横截面)。符号 102是刨刀架，相对轴101回转一周，如箭头A所示，朝着轴101 (即，原木200的回转中心) 的方向，连续移动预先设定的距离。该移动速度(轴每回转一周的移动距离)利用轴101 的回转信号进行控制。
符号103是切削原木200的刀具，设在刨刀架102的上部。符号104是在外周设 有多个凸刺部的圆盘，驱动其朝着箭头B方向回转。沿着刨刀架102的与移动方向(箭头A 方向)垂直方向(与纸面垂直方向)，隔开一定间隔，配置多个所述圆盘104。符号105是 刀尖杆(nose bar)，分别设在相邻圆盘104之间，在刀具103的刀尖上方对原木200的周面 局部加压。
在上述构成的旋板机中，由轴101轴支原木200的两端面，通过使得朝箭头B方向 回转的圆盘104的凸刺部与原木200的周面压接，使得原木200朝箭头C方向回转。这样， 一边使得原木200回转，一边使得安装刀具103的刨刀架102以所定速度朝着原木200的 回转中心按箭头A方向移动，由刀具103切削原木200表面，制造一定厚度的单板210。
可是，原木200是自然物体，形状不是规整的圆柱。于是，为了从原木200成品率 高地得到连续带状的单板210，一般，用轴101保持原木，使得原木200的横截面形状的大致 成为重心的位置成为回转中心。但是，若将原木横截面的重心位置设为原木200的回转中 心，则在最近经常利用的杉木等针叶树材中，产生以下那样的问题。
图9表示原木200的横截面形状以及年轮状态一例。在针叶树材中，如图9斜线 所示，在从作为年轮中心部的木髓201到树龄15年左右处，有称为未成熟材的部分。该未 成熟材的部分与沿着半径方向位于其外侧的部分(以下，称为“外周部分”)材质不同。例 如，未成熟材的部分与外周部分相比，因含水率增减引起的收缩率大，强度变小。
若使得这种针叶树材以横截面形状的重心位置202为中心回转，制造单板210，则 从靠近原木200外侧的部分制造不包括未成熟材的单板，另一方面，从靠近重心位置202的 部分制造未成熟材部分和外周部分混在一起的单板(以下，称为“混杂单板”)。在此，例 如通过叠层纤维方向一致的多张单板制造单板叠层材场合，若最外层为混杂单板，则使得 最外层单板朝内侧或外侧弯曲的力施加在单板叠层材上，存在因小力破坏单板叠层材的问 题。
若将混杂单板用于单板叠层材的内层，则不会发生这种问题。但是，在使得原木 200以其重心位置202为中心回转的方法中，制造混杂单板比较多。因此，即使识别是否混 杂单板，也会发生不得不在最外层使用混杂单板的场合，产生上述那样的问题。
另外，在使得原木200以重心位置202为中心回转的方法中，在原木200为阔叶树 场合中，产生以下那样的问题。即，木材从年轮中心(木髓201)朝着圆周，沿着半径方向， 放射组织放射状地延伸(图9没有图示)。该放射组织尤其阔叶树材质变硬。若使得这种 阔叶树的原木200以其重心位置202为中心回转，制造单板210，则如图10(a)所示，被切削 的单板210的大部分的放射组织211成为相对单板210表面倾斜的状态。
因此，例如叠层多张单板210制造单板叠层材时，若通过一对热板热压单板210， 单板210的表面背面两面整体受到图10(a)箭头所示方向的力，则产生以下那样的问题。 即，原来倾斜的放射组织211受到箭头方向的力变得更倾斜，单板210在厚度方向发生过度 的塑性变形。因此，存在所制造的单板叠层材作为制品厚度不足、成为不良品的问题。
为了解决上述针叶树和阔叶树的问题，提出一边使得原木200以木材横截面的年 轮中心(木髓201)作为回转中心回转一边切削的方法(例如，参照专利文献1)。通过这样， 针叶树原木200场合，被切削的单板210成为仅仅以大致未成熟材料部分构成的单板210， 以及仅仅以上述材料以外的外周部分构成的单板210。因此，制造单板叠层材场合，将仅仅 以大致未成熟材料部分构成的单板210用于单板叠层材的内层，将仅仅以外周部分构成的 单板210用于最外层，所制造的单板叠层材能得到在受到上述那样的弯曲力时也能经受得 住的充分强度。
另一方面，阔叶树原木200场合，如图10(b)所示，被切削的单板210的放射组织 211相对单板210的表面成为大致直角状态。因此，即使单板210受到图10(b)箭头所示 方向的力，材质硬的放射组织211起着柱那样的作用，单板210在厚度方向难以产生塑性变 形。因此，所制造的单板叠层材作为制品厚度不足的情况变少，能降低制品不良率。
专利文献1特开昭62-45803号公报
但是，实际使用在专利文献1记载的原木切削方法场合，作为原木200回转中心的 年轮中心，每当将原木200设置在旋板机时，作业人员用肉眼看木材横截面进行判断。因 此，需要作业人员用肉眼确认年轮中心的作业，使得定位在所确认的年轮中心夹紧轴的作 业等，存在作业效率非常差的问题。发明内容
本发明就是为了解决这样的问题而提出来的，其目的在于，通过自动求取原木的 年轮中心，能提高作业效率。
为了解决上述课题，在本发明中，在设定在对原木的木材横截面进行摄像而得的 图像上的所定尺寸的探查滤波器内，求取年轮法线方向，从设定在图像上的木材横截面的 外周边缘上的多个探查开始点向着年轮中心，使得探查滤波器沿上述法线方向移动，分别 探查上述探查滤波器移动时的移动轨迹，从多个移动轨迹的交点检测年轮中心。
更具体地说，本发明提出以下技术方案
(1) 一种原木的年轮中心检测装置，其特征在于，包括
摄像装置，对原木的木材横截面进行摄像；5
探查开始点设定部，在由上述摄像装置摄像的图像上，在上述木材横截面的区域 内设定多个探查开始点；
轨迹探查部，在由上述摄像装置摄像的图像上，在上述木材横截面的区域内，设定 所定尺寸的探查滤波器，检测映照在上述探查滤波器内的年轮的法线方向，通过从上述探 查开始点向着年轮中心，使得上述探查滤波器沿上述法线方向移动，分别求得上述探查滤 波器从上述多个探查开始点的移动轨迹；
年轮中心特定部，从由上述轨迹探查部求得的多个移动轨迹的交点特定上述年轮 中心。
(2)在上述(1)记载的原木的年轮中心检测装置中，其特征在于
上述探查滤波器是由所定长度的一根直线或多根平行直线形成的线状滤波器；
上述轨迹探查部计算表示构成上述线状滤波器的直线上的各像素值的分布分离 程度的分离程度值，使得上述线状滤波器以所定角度一次次回转，计算上述分离程度值，检 测上述分离程度值成为最少时的上述直线的法线方向，作为上述年轮的法线方向。
(3)在上述(1)记载的原木的年轮中心检测装置中，其特征在于
上述探查滤波器是以比一层年轮宽度短的间隔平行配置所定长度的多条直线的 线状滤波器；
上述轨迹探查部对于多条直线每一条求取表示构成上述线状滤波器的直线上的 各像素值的分布分离程度的分离程度值，计算对该多条直线每一条求取的多个分离程度值 的合计值或平均值，使得上述线状滤波器以所定角度一次次回转，计算上述分离程度值的 合计值或平均值，检测上述合计值或平均值成为最少时的上述多条直线的法线方向，作为 上述年轮的法线方向。
(4)在上述(1)记载的原木的年轮中心检测装置中，其特征在于
上述探查滤波器是以比一层年轮宽度短的间隔平行配置所定长度的多条直线的 线状滤波器；
上述轨迹探查部对于多条直线每一条求取构成上述线状滤波器的直线上的各像 素值的合计值或平均值，计算表示对该多条直线每一条求取的多个合计值或平均值的分布 分离程度的分离程度值，使得上述线状滤波器以所定角度一次次回转，计算上述分离程度 值，检测上述分离程度值成为最大时的上述多条直线的法线方向，作为上述年轮的法线方 向。
(5)在上述(1)44)中任一个记载的原木的年轮中心检测装置中，其特征在于
当由上述轨迹探查部求得的多个移动轨迹的交点为一个场合，上述年轮中心特定 部将该交点特定为上述年轮中心，另一方面，当由上述轨迹探查部求得的多个移动轨迹的 交点为多个场合，上述年轮中心特定部将该多个交点的重心特定为上述年轮中心。
(6) 一种原木的年轮中心检测方法，其特征在于，包括
第一步骤，通过摄像装置对原木的木材横截面进行摄像；
第二步骤，在上述第一步骤摄像的图像上，在上述木材横截面的区域内设定多个 探查开始点；
第三步骤，在上述第一步骤摄像的图像上，在上述木材横截面的区域内，设定所定 尺寸的探查滤波器，检测映照在上述探查滤波器内的年轮的法线方向，通过从上述探查开始点向着年轮中心，使得上述探查滤波器沿上述法线方向移动，分别求得上述探查滤波器 从上述多个探查开始点的移动轨迹；
第四步骤，从由上述第三步骤求得的多个移动轨迹的交点特定上述年轮中心。
(7) 一种年轮中心检测程序，能由计算机读�。涮卣髟谟冢沟眉扑慊鹱抛魑� 以下手段的功能
探查开始点设定手段，在由摄像装置摄像的图像上，在原木的木材横截面的区域 内设定多个探查开始点；
轨迹探查手段，在由上述摄像装置摄像的图像上，在上述木材横截面的区域内，设 定所定尺寸的探查滤波器，检测映照在上述探查滤波器内的年轮的法线方向，通过从上述 探查开始点向着年轮中心，使得上述探查滤波器沿上述法线方向移动，分别求得上述探查 滤波器从上述多个探查开始点的移动轨迹；以及
年轮中心特定手段，从由上述轨迹探查手段求得的多个移动轨迹的交点特定上述 年轮中心。
下面说明本发明的效果。
按照上述构成的本发明，通过解析处理对原木的木材横截面进行摄像而得的图 像，自动检测年轮中心。由此，每当将原木设置在旋板机时，作业员不必用肉眼确认年轮中 心，能提高将轴夹紧在原木的年轮中心时的作业效率。
图1表示本实施形态的原木的年轮中心检测装置的整体构成例。
图2表示本实施形态的年轮中心检测装置设有的计算机的功能构成例。
图3表示通过本实施形态的探查开始点设定部设定的探查开始点的例。
图4用于说明本实施形态的轨迹探查部的处理。
图5表示本实施形态的探查滤波器的构成例。
图6是简略化表示构成本实施形态的探查滤波器的直线方向和年轮方向关系的 模式图。
图7是表示本实施形态的年轮中心检测装置的动作例的流程图。
图8表示旋板机的概略构成。
图9表示原木的横截面形状及年轮状态一例。
图10表示被切削的单板的放射组织的倾斜状态。
图中符号说明如下
1A，IB照相机(摄像装置)
2A，2B照明装置
4计算机
11边缘检测部
12探查开始点设定部
13轨迹探查部
14年轮中心特定部具体实施方式
下面根据
本发明一实施形态。图1表示本实施形态的原木的年轮中心检 测装置的整体构成例。图2表示本实施形态的年轮中心检测装置设有的计算机的功能构成 例。
如图1所示，本实施形态的年轮中心检测装置设有照相机1A、1B、照明装置2A、2B、 接口插件板3以及计算机4构成。照相机1A、1B系设置在原木200两端侧的摄像装置，摄 像原木200的横截面。照相机1A、IB通过接口插件板3与计算机4连接，通过照相机1A、IB 摄得的图像存储在计算机4的图像存储器。
照明装置2A、2B设置在原木200的两端侧，当通过照相机1A、IB摄像时，以充分的 亮度照明原木200的横截面。照明装置2A、2B可以是电子闪光灯那样的发光装置。较好的 是，照明装置2A、2B和原木200的距离近，其距离与来自照明装置2A、2B的照明光到达的距 离(以下，称为“照明距离”)大致相同，或者可以是比照明距离稍稍短的程度。
在由照相机1A、1B摄像而得的图像中，不仅原木200的横截面，周边背景也摄入。 但是，一边以具有充分的亮度、上述照明距离的照明装置2A、2B照明，一边对原木200的横 截面进行摄像，背景相对暗，仅仅原木200的横截面拍摄得很亮。照明装置2A、2B并不是必 须构成，但通过使用照明装置2A、2B，能容易实行计算机4进行的后文所述那样的对木材横 截面区域图像的图像处理。
如图2所示，计算机4设有图像处理器10，图像存储器20以及R0M30。图像存储 器20存储由照相机1A、IB摄像、通过接口插件板3取入计算机4内的图像。图像处理器10 对存储在图像存储器20的图像，按照存储在R0M30的年轮中心检测程序，实行以下所述那 样的图像处理。年轮中心检测程序也可以存储在RAM、⑶-ROM、硬磁盘、光盘、光磁盘、DVD, 半导体存储器等其他记录介质，代替上述R0M30。
图像处理器10设有边缘检测部11，探查开始点设定部12，轨迹探查部13以及年 轮中心特定部14，作为其功能构成。边缘检测部11在存储在图像存储器20的图像(由照 相机1A、1B摄像的图像)中，检测木材横截面的外周边缘。作为检测边缘的方法，可以适用 公知的方法。例如，用以下那样的方法能检测木材横截面的外周边缘。
首先，边缘检测部11从由照相机1A、1B摄像的图像切取木材横截面区域(原木端 面区域)。在此所说的木材横截面区域切取是指将木材横截面区域与其他区域相区别。如 上所述，从照明装置2A、2B以充分的亮度照明原木200的横截面，因此，由照相机1A、1B摄 像的图像仅仅木材横截面区域亮，背景相对暗。由此，由于图像明亮度不同，容易切取木材 横截面区域。再有，原木200具有特有的色，若除了上述图像明亮度，再将色不同加在判断 项目上，能精度更好地切取木材横截面区域。接着，边缘检测部11检测所切取的木材横截 面区域的外周边缘，将该外周边缘的像素座标存储在内部存储器。
探查开始点设定部12在由边缘检测部11检测到的木材横截面区域的外周边缘上 设定多个开始使用后述的探查滤波器的探查的点(以下，称为“探查开始点”)。在此可设 定的多个探查开始点最少为三个，最多为外周边缘的全部像素数。探查开始点的数量意味 使用探查滤波器的探查的实行次数，该数越多，年轮中心的检测精度越高。但是，图像处理 器10的处理负荷变重。于是，较好的是，探查开始点设定为不宜过少、也不宜过多的适当的 数量。
在本实施形态中，如图3所示，探查开始点41的数量设为16个。16个的探查开 始点41可以设定在外周边缘上任意位置。在本实施形态中，以木材横截面区域的重心位置 G(可以从外周边缘的各像素座标通过计算求取)为中心，以等角度间隔放射状地引16根线 时，将该16根线与外周边缘相交点设定为16个探查开始点41。或者也可以将外周边缘总 长16等分，将等分各点设定为16个探查开始点41。在图3中，符号45表示的位置系通过 图像处理欲求取的年轮中心。
轨迹探查部13在由照相机1A、1B摄像而得的木材横截面区域的图像上设定所定 尺寸的探查滤波器(将在后文详述)，检测映现在探查滤波器内的年轮的法线方向。接着， 使得探查滤波器沿着该检测到的法线方向移动所定距离，在移动后位置，再次检测年轮的 法线方向。反复这种处理，从探查开始点41向着年轮中心45，使得探查滤波器沿着年轮的 法线方向顺序移动，分别求取从多个探查开始点41的探查滤波器的移动轨迹。较好的是， 轨迹探查部13进行这种处理前，预先将以RGB形式保存在图像存储器20的图像变换为灰 色标度(黑白)图像。
图4用于说明轨迹探查部13的处理。在图4中，符号42是探查滤波器，43是探查 滤波器42的移动轨迹，44是作为图像映现的原木200的年轮。
如图4所示，年轮44花纹由从年轮中心45朝着外侧直径一点点变大的多个环状 的浓淡图形形成。在木材横截面区域的图像上，连接具有大致相同浓度的像素值的像素列 的环状花纹是年轮44。又，将局部看到的年轮花纹的方向(例如，年轮44上的切线方向) 设为年轮方向场合，其法线方向大致朝着年轮中心45方向。因此，注目年轮44上一个像素 场合，该注目像素的周围的像素值若是年轮方向像素，则与注目像素的像素值没有大的差， 若是法线方向像素，则与注目像素的像素值产生大的差。
为了利用这种像素值的性质，高精度地检测年轮44的法线方向，在本实施形态 中，如图5那样，构成所定尺寸的探查滤波器42。如图5所示，探查滤波器42是以比一层 的年轮宽度短的间隔平行配置所定长度的多条直线R(i)的线状滤波器。更具体地说，探查 滤波器42由直线L以及多条直线R(i)构成，所述直线L长度比一层的年轮宽度长，且比原 木200的半径充分短，所述多条直线R(i)与该直线L垂直相交。多条直线R(i)的间隔设 定为例如与图像的一像素或数像素相当的间隔。又，直线R(i)的长度设定为例如与直线L 相同程度的长度。
轨迹探查部13将图5所示那样的探查滤波器42设定在木材横截面区域的图像 上。具体地说，设定探查滤波器42，使得直线L的中点C(即，探查滤波器42的中心)与木 材横截面区域图像上的某像素位置一致。最初设定探查滤波器42，使得直线L的中点C与 探查开始点41 一致。
若设定探查滤波器42，则轨迹探查部13对多条直线R(i)每条求取表示构成探查 滤波器42的多条直线R(i)上的各像素值的分布离散程度的离散值。例如，求取直线R(i) 上的各像素值的分散σ (i)，作为离散值的例子。
并且，轨迹探查部13计算对多条直线R(i)每条求得的多个离散值(多个分散 σ⑴)的合计值Σ σ⑴。
轨迹探查部13按如下方法计算多个这种分散的合计值Σ σ (i)。
S卩，最初，如上所述，将探查滤波器42设定为以下状态使得中点C与木材横截面区域的图像上的某像素位置一致，且直线L朝着重心位置G的方向。
接着，如图5所示，使得探查滤波器42相对与直线L重合的假想基准线X_X，以中 点C为中心回转，使得直线L的朝着重心位置G侧(图5中为下侧)朝左右在所定角度θ 范围回转，按所定角度计算多个分散的合计值Σ σ (i)0
例如，在图5中，设θ =45度，探查滤波器42每回转1度，轨迹探查部13计算分 散的合计值Σ σ (i)，假想基准线X-X左右合计，计算91个上述Σ σ (i)。
图6是简略化表示构成探查滤波器42的直线R(i)方向和年轮方向关系的模式 图。图6(a)表示使得探查滤波器42回转时直线R(i)方向和年轮方向大致一致的状态。图 6(b)表示使得探查滤波器42回转时直线R(i)方向从年轮方向发生很大偏移的状态。
如图6所示，年轮44是图像浓度浓的部分，两个年轮44之间的浓淡图形成为如 下即，从一个年轮44向着下一年轮44浓度逐渐变淡，在该下一年轮44处浓度急剧变浓。 换句话说，这样浓度急剧变浓处看作年轮44。
当探查滤波器42设定在直线R(i)的方向和年轮方向最接近平行那样的角度θ 时，轨迹探查部13计算的分散的合计值Σ σ (i)成为最少。这是由于如图6(a)所示，直线 R(i)的方向越沿着年轮方向，一根直线R(i)上的各像素值越成为接近值，各像素值的离散 程度(分散σ (i))变小。
另一方面，如图6(b)所示，探查滤波器42的直线R(i)的方向越偏离年轮方向，分 散的合计值Σ σ (i)越大。这是由于一根直线R(i)上的各像素值包含从表示年轮44的浓 的浓度的值到表示年轮44以外的淡浓度的值，各像素值的离散程度(分散σ (i))变大。
于是，如上所述，使得探查滤波器42每回转所定角度时计算分散的合计值 Σ σ (i)，轨迹探查部13检测上述分散合计值Σ σ (i)成为最小时的直线R(i)的法线方向 (直线L的方向)，作为年轮44的法线方向。
若轨迹探查部13使用最初使得直线L的中点C与探查开始点41 一致设定的探查 滤波器42，检测到年轮44的法线方向，接着，将探查滤波器42的直线L设为与该法线方向 一致状态，且沿着该法线方向，朝着探查滤波器42接近重心位置G的方向，使得直线L的中 点C仅仅移动所定像素数，再设定探查滤波器42。接着，在使得探查滤波器42移动后的位 置，与上述最初计算场合相同，检测年轮44的法线方向。
通过反复这种处理，可以求取从探查开始点41朝着年轮中心45的探查滤波器42 的移动轨迹43 (具体地说，连接设定直线L中点C的多个位置的折线)。接着，以16个探查 开始点41为始点同样实行该处理，如图4所示，可以求取16个的移动轨迹43。
在此，从一个探查开始点41使得探查滤波器42移动的总移动量设为至少比原木 200的半径长的距离。并不局限于年轮中心45和原木200的木材横截面区域的重心位置G 相同，根据探查开始点41的位置，有时从探查开始点41到年轮中心45的长度比原木200 的半径长。因此，从一个探查开始点41使得探查滤波器42移动的总移动量可以设为原木 200半径的1.5倍左右。
年轮中心特定部14根据由轨迹探查部13求得的多个移动轨迹43的交点特定年 轮中心45位置。如上所述，轨迹探查部13使得探查滤波器42沿年轮44的法线方向移动， 因此，该移动轨迹43成为大致通过年轮中心45的折线。因此，由轨迹探查部13求得的多个 移动轨迹43的交点只有一个场合，年轮中心特定部14将该交点特定作为年轮中心45。另一方面，由轨迹探查部13求得的多个移动轨迹43的交点为多个场合(不交于一点场合)， 计算该多个交点的重心，将该重心特定作为年轮中心45。
下面，说明上述构成的本实施形态的年轮中心检测装置的动作。图7是表示本实 施形态的年轮中心检测装置的动作例的流程图。在图7中，照相机1A，IB对原木200的木 材横截面进行摄像(步骤Si)。摄像而得的图像通过接口插件板3输入计算机4。此后由 计算机4的图像处理器10进行处理。
图像处理器10的边缘检测部11在由照相机1A、1B摄像的图像上检测木材横截面 的外周边缘(步骤S2)。接着，探查开始点设定部12在由边缘检测部11检测到的外周边缘 上，设定16个探查开始点41 (步骤S3)。接着，轨迹探查部13在由探查开始点设定部12设 定的16个探查开始点之中，将探查滤波器42设定在第k个(k = 1，2，……16，最初k = 1)的探查开始点41 (步骤S4)。
在由照相机1A、IB摄像的木材横截面的图像上，若将探查滤波器42设定在第k个 探查开始点41，则轨迹探查部13检测映照在该探查滤波器42内的年轮44的法线方向(步 骤S5)，沿着检测到的法线方向使得探查滤波器42仅仅移动所定像素(步骤S6)。此时，轨 迹探查部13将移动的探查滤波器42的中心(直线L的中点C)的座标，作为移动轨迹43 保存在存储器(步骤S7)。
接着，轨迹探查部13判断从第K个探查开始点41顺序移动的探查滤波器42的中 心C是否通过年轮中心45 (步骤S8)。具体地说，判断从第K个探查开始点41使得探查滤 波器42移动的总移动量是否比所定量(例如原木200的半径的1. 5倍)长。原木200的 半径预先设定在计算机4中。
在此，判断探查滤波器42的中心C没有通过年轮中心45场合(步骤S8的“否”)， 则回到步骤S5。另一方面，若判断探查滤波器42的中心C通过年轮中心45场合(步骤S8 的“是”)，则轨迹探查部13进一步判断是否结束移动轨迹43的探查(步骤S9)。具体地 说，判断是否从16个探查开始点41已探查所有移动轨迹43。并且，判断还残剩没有探查的 探查开始点41场合(步骤S9的“否”)，则指定第(k+Ι)个探查开始点41 (步骤S10)，回到 步骤S4。
另一方面，若判断从16个探查开始点41已探查结束所有移动轨迹43场合(步骤 S9的“是”)，则年轮中心特定部14从该16个移动轨迹43的交点特定年轮中心45 (步骤 Sll)。由此，结束图7所示流程图动作。
如上详细说明那样，在本实施形态中，在设定在对原木200的木材横截面摄像而 得的图像上的所定尺寸的探查滤波器42内，求取年轮44的法线方向。并且，多个探查开始 点41设定在图像上的木材横截面的外周边缘上，使得探查滤波器42从所述多个探查开始 点41向着年轮中心45，沿上述法线方向移动，分别检测所述移动时的移动轨迹43，从多个 移动轨迹43的交点，检测年轮中心45。
根据这样构成的本实施形态，在图像处理器10解析处理对原木200的木材横截面 摄像而得的图像，自动检测年轮中心45。由此，每当将原木200设置在旋板机时，作业员不 必用肉眼确认年轮中心45，能提高将轴夹紧在原木200的年轮中心45时的作业效率。
下面表示变更例。
1)在上述实施形态中，轨迹探查部13求取直线R(i)上的各像素值的分散σ (i)，作为表示构成设定的探查滤波器42的多条直线R(i)上的各像素值的分布离散到什么程度 的离散程度值，但是，本发明并不受此局限，也可以例如求取直线R(i)上的各像素值之中， 最大值和最小值的差分作为离散程度值。
2)在上述实施形态中，轨迹探查部13计算对多条直线R(i)每条求得的多个离散 值(多个分散σ (i))的合计值Σ σ (i)，但是，也可以计算平均值Σ σ (i)/i，代替该合计 值Σ σ⑴。
3)在上述实施形态的轨迹探查部13中，年轮44的法线方向的检测方法并不局限 于上述例子，也可以例如轨迹探查部13按如下方法检测年轮44的法线方向。
S卩，轨迹探查部13对多条直线R(i)每条求得构成探查滤波器42的直线R(i)上 的各像素值的合计值Σ (i)。或者也可以计算平均值Σ (i)/j(j是一根直线R(i)上的像素 数)，代替该合计值Σ (i)。
再有，轨迹探查部13计算用于表示对多条直线R(i)每条求得的多个合计值Σ (i) 的分布离散到什么程度的离散程度值。例如，求取对每条直线R(i)求得的多个合计值的分 散σ Σ (i)，作为离散值的例子。或者也可以求取多个合计值Σ (i)之中，最大值和最小值 的差分作为离散值。
求取合计值的分散σ Σ (i)场合，轨迹探查部13—边使得探查滤波器42以直 线L的中点C为中心每次回转角度θ —次次回转，一边计算多个上述那样的合计值的分散 σ Σ (i)。在此，当探查滤波器42设定为直线R(i)的方向和年轮方向最接近平行那样的 角度θ时，合计值的分散σ Σ (i)成为最大。这是由于如图6(a)所示，直线R(i)的方向 越沿着年轮方向，与年轮44重叠的直线R(i)上的像素值的合计值Σ (i)越小，另一方面， 与年轮44不重叠的直线R(i)上的像素值的合计值Σ (i)变大，因此，离散程度变大。
另一方面，探查滤波器42的直线R(i)越偏离年轮方向，合计值的分散σ Σ (i) 越小。这是由于如图6(b)所示，若直线R(i)的方向偏离年轮方向，不管哪条直线R(i)，直 线上的各像素值都包含从表示年轮44的浓的浓度的值到表示年轮44以外的淡浓度的值。 因此，对各直线R(i)求取的各像素值的合计值Σ (i)的差变�。掷氤潭缺湫�。
于是，轨迹探查部13使得探查滤波器42每次回转所定角度θ，一次次回转，计算 合计值的分散ο Σ (i)，检测该合计值的分散σ Σ (i)成为最大时的直线R(i)的法线方 向，作为年轮44的法线方向。
4)在上述实施形态中，轨迹探查部13使得探查滤波器42每次回转所定角度θ， 一次次回转，计算合计值的分散ο Σ (i)，检测该合计值的分散σ Σ (i)成为最大时的直 线R(i)的法线方向，作为年轮44的法线方向，但是，本发明并不受此局限，也可以采用例如 以下方法
求取分散的合计值Σ σ⑴和合计值的分散σ Σ (i)，计算J(9)= σ Σ ( /Σ σ (i)，作为判断值Κθ)。并且，检测该判断值J(e)成为最大时的直线R(i) 的法线方向，作为年轮44的法线方向。
5)在上述实施形态中，说明在设定的探查滤波器42内计算直线R(i)上的像素值 的合计值及分散等求取年轮44的法线方向的例子，但是，本发明并不受此局限，也可以采 用例如以下方法
在所定尺寸的探查滤波器(可以仅仅是特定探查范围的框)中局部看到的年轮纹计算年轮44上切线，求取相对该切线的法线，求取年轮44的法线方向。
6)在上述实施形态中，求取16个从探查开始点41开始的移动轨迹43全部，从16 个移动轨迹43交点检测年轮中心45，但是，本发明并不受此局限。也可以例如指定k= 1-3 的三个探查开始点41，求得三个移动轨迹43后，判断至少三个移动轨迹43是否交于一点， 交于一点场合，特定该交点作为年轮中心45，不进行此后移动轨迹43探查。这样，能减轻涉 及移动轨迹43探查的图像处理器10的处理负荷。
7)在上述实施形态中，说明通过平行配置多条直线R(i)构成探查滤波器42的例 子，但是，本发明并不局限于上述例子。也可以例如通过一根直线R构成探查滤波器42。若 探查滤波器42设定在该一根直线R的方向和年轮方向最接近平行那样的角度θ，则不管直 线R配置在年轮44的浓淡图样哪处，直线R上的各像素值成为接近值，各像素值的分散ο 变小。另一方面，直线R的方向越偏离年轮方向，直线R上的各像素值的分散σ变大。于 是，轨迹探查部13使得探查滤波器42每次回转所定角度θ，一次次回转，计算分散ο，能 检测分散ο成为最小时的直线R的法线方向，作为年轮44的法线方向。
8)在上述实施形态中，说明将探查开始点41设定在通过边缘检测部11检测得到 的木材横截面的外周边缘上的例子，但是，本发明并不一定必须设定在外周边缘上。例如， 也可以将探查开始点41设定在以木材横截面的重心位置G为中心的所定半径(比原木200 半径小)的圆上。年轮44系由从年轮中心45向着外侧，径一点点变大的多个环状浓淡图 样形成，因此，没有必要一定从木材横截面的最外周开始移动轨迹43探查。即，即使从年轮 中心45和木材横截面的最外周之间的中途位置开始探查移动轨迹43，也可以使得探查滤 波器42沿年轮44的法线方向移动，检测年轮中心45。由此，能减轻涉及移动轨迹43探查 的图像处理器10的处理负荷。
9)在上述实施形态中，说明从原木200离开照明装置2Α、2Β的照明距离或比其稍 稍短的距离，设置照明装置2Α、2Β的例子，但是，本发明并不局限于此。例如，也可以使用指 向性高的照明光以充分的明亮度仅仅照明原木200的木材横截面附近。这种场合，适合具 有各种各样形状的木材横截面的形状，仅仅对木材横截面部分照明很困难，因此，可以仅仅 对以木材横截面的重心位置G(认为是重心位置G的部分)为中心所定范围进行照明。这 种场合，边缘检测部11不检测木材横截面的外周边缘，而是检测照明光照射区域的外周边 缘。
上面参照
了本发明的实施例，但上述实施例不过表示实施本发明时具体 化的例子，不能由此解释限定本发明的技术范围。即，在本发明技术思想范围内可以作种种 变更，它们都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种原木的年轮中心检测装置，其特征在于，包括摄像装置，对原木的木材横截面进行摄像；探查开始点设定部，在由上述摄像装置摄像的图像上，在上述木材横截面的区域内设 定多个探查开始点；轨迹探查部，在由上述摄像装置摄像的图像上，在上述木材横截面的区域内，设定所定 尺寸的探查滤波器，检测映照在上述探查滤波器内的年轮的法线方向，通过从上述探查开 始点向着年轮中心，使得上述探查滤波器沿上述法线方向移动，分别求得上述探查滤波器 从上述多个探查开始点的移动轨迹；年轮中心特定部，从由上述轨迹探查部求得的多个移动轨迹的交点特定上述年轮中心。
2.根据权利要求1中记载的原木的年轮中心检测装置，其特征在于上述探查滤波器是由所定长度的一根直线或多根平行直线形成的线状滤波器；上述轨迹探查部计算表示构成上述线状滤波器的直线上的各像素值的分布分离程度 的分离程度值，使得上述线状滤波器以所定角度一次次回转，计算上述分离程度值，检测上 述分离程度值成为最少时的上述直线的法线方向，作为上述年轮的法线方向。
3.根据权利要求1中记载的原木的年轮中心检测装置，其特征在于上述探查滤波器是以比一层年轮宽度短的间隔平行配置所定长度的多条直线的线状 滤波器；上述轨迹探查部对于多条直线每一条求取表示构成上述线状滤波器的直线上的各像 素值的分布分离程度的分离程度值，计算对该多条直线每一条求取的多个分离程度值的合 计值或平均值，使得上述线状滤波器以所定角度一次次回转，计算上述分离程度值的合计 值或平均值，检测上述合计值或平均值成为最少时的上述多条直线的法线方向，作为上述 年轮的法线方向。
4.根据权利要求1中记载的原木的年轮中心检测装置，其特征在于上述探查滤波器是以比一层年轮宽度短的间隔平行配置所定长度的多条直线的线状 滤波器；上述轨迹探查部对于多条直线每一条求取构成上述线状滤波器的直线上的各像素值 的合计值或平均值，计算表示对该多条直线每一条求取的多个合计值或平均值的分布分离 程度的分离程度值，使得上述线状滤波器以所定角度一次次回转，计算上述分离程度值，检 测上述分离程度值成为最大时的上述多条直线的法线方向，作为上述年轮的法线方向。
5.根据权利要求1-4中任一个记载的原木的年轮中心检测装置，其特征在于当由上述轨迹探查部求得的多个移动轨迹的交点为一个场合，上述年轮中心特定部将 该交点特定为上述年轮中心，另一方面，当由上述轨迹探查部求得的多个移动轨迹的交点 为多个场合，上述年轮中心特定部将该多个交点的重心特定为上述年轮中心。
6.一种原木的年轮中心检测方法，其特征在于，包括第一步骤，通过摄像装置对原木的木材横截面进行摄像；第二步骤，在上述第一步骤摄像的图像上，在上述木材横截面的区域内设定多个探查 开始点；第三步骤，在上述第一步骤摄像的图像上，在上述木材横截面的区域内，设定所定尺寸的探查滤波器，检测映照在上述探查滤波器内的年轮的法线方向，通过从上述探查开始点 向着年轮中心，使得上述探查滤波器沿上述法线方向移动，分别求得上述探查滤波器从上 述多个探查开始点的移动轨迹；第四步骤，从由上述第三步骤求得的多个移动轨迹的交点特定上述年轮中心。
7. 一种年轮中心检测程序，能由计算机读取，其特征在于，使得计算机起着作为以下手 段的功能探查开始点设定手段，在由摄像装置摄像的图像上，在原木的木材横截面的区域内设 定多个探查开始点；轨迹探查手段，在由上述摄像装置摄像的图像上，在上述木材横截面的区域内，设定所 定尺寸的探查滤波器，检测映照在上述探查滤波器内的年轮的法线方向，通过从上述探查 开始点向着年轮中心，使得上述探查滤波器沿上述法线方向移动，分别求得上述探查滤波 器从上述多个探查开始点的移动轨迹；以及年轮中心特定手段，从由上述轨迹探查手段求得的多个移动轨迹的交点特定上述年轮 中心。
全文摘要
本发明涉及原木的年轮中心检测装置以及方法。在设定在对原木的木材横截面进行摄像得到的图像上的探查滤波器(42)内，求取年轮(44)的法线方向，从设定在木材横截面的外周边缘上的多个探查开始点(41)向着年轮中心(45)，使得探查滤波器(42)沿上述法线方向移动，分别探查使得上述探查滤波器(42)移动时的移动轨迹(43)，通过由多个移动轨迹(43)的交点检测年轮中心(45)，由图像处理器10进行图像处理，自动检测年轮中心(45)，每当将原木设置在旋板机时，作业员不必用肉眼确认年轮中心(45)。通过自动求取原木的年轮中心，能提高原木切削作业效率。
文档编号G01B11/00GK102032868SQ20101028756
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月17日 优先权日2009年9月28日
发明者平冈纪之 申请人:株式会社名南制作所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
