原木的年輪中心檢測裝置以及方法

2023-04-27 14:54:51

專利名稱：原木的年輪中心檢測裝置以及方法
技術領域：
本發明涉及檢測原木的年輪中心的裝置以及方法。
技術背景
一般，製造膠合板(一般稱為層板)時，在其初始工序中，進行從原木製造片材狀 板(正式稱為單板)。製造單板如所謂「蘿蔔的卡之拉切削」(roll paperradish，日本料理 中的一種蘿蔔刀切成形方法，用刀切削蘿蔔成薄且寬度寬的形狀)那樣，通過一邊使得原 木迴轉，一邊用刀具切削原木表面進行。用於該切削的裝置稱為旋板機。
圖8表示旋板機的概略構成。在圖8中，符號101是在前端設有爪部(夾頭)的 軸，為了在一定位置迴轉自如地保持原木200，軸支原木200的兩端面(兩橫截面)。符號 102是刨刀架，相對軸101迴轉一周，如箭頭A所示，朝著軸101 (即，原木200的迴轉中心) 的方向，連續移動預先設定的距離。該移動速度(軸每迴轉一周的移動距離)利用軸101 的迴轉信號進行控制。
符號103是切削原木200的刀具，設在刨刀架102的上部。符號104是在外周設 有多個凸刺部的圓盤，驅動其朝著箭頭B方向迴轉。沿著刨刀架102的與移動方向(箭頭A 方向)垂直方向(與紙面垂直方向)，隔開一定間隔，配置多個所述圓盤104。符號105是 刀尖杆(nose bar)，分別設在相鄰圓盤104之間，在刀具103的刀尖上方對原木200的周面 局部加壓。
在上述構成的旋板機中，由軸101軸支原木200的兩端面，通過使得朝箭頭B方向 迴轉的圓盤104的凸刺部與原木200的周面壓接，使得原木200朝箭頭C方向迴轉。這樣， 一邊使得原木200迴轉，一邊使得安裝刀具103的刨刀架102以所定速度朝著原木200的 迴轉中心按箭頭A方向移動，由刀具103切削原木200表面，製造一定厚度的單板210。
可是，原木200是自然物體，形狀不是規整的圓柱。於是，為了從原木200成品率 高地得到連續帶狀的單板210，一般，用軸101保持原木，使得原木200的橫截面形狀的大致 成為重心的位置成為迴轉中心。但是，若將原木橫截面的重心位置設為原木200的迴轉中 心，則在最近經常利用的杉木等針葉樹材中，產生以下那樣的問題。
圖9表示原木200的橫截面形狀以及年輪狀態一例。在針葉樹材中，如圖9斜線 所示，在從作為年輪中心部的木髓201到樹齡15年左右處，有稱為未成熟材的部分。該未 成熟材的部分與沿著半徑方向位於其外側的部分(以下，稱為「外周部分」)材質不同。例 如，未成熟材的部分與外周部分相比，因含水率增減引起的收縮率大，強度變小。
若使得這種針葉樹材以橫截面形狀的重心位置202為中心迴轉，製造單板210，則 從靠近原木200外側的部分製造不包括未成熟材的單板，另一方面，從靠近重心位置202的 部分製造未成熟材部分和外周部分混在一起的單板(以下，稱為「混雜單板」)。在此，例 如通過疊層纖維方向一致的多張單板製造單板疊層材場合，若最外層為混雜單板，則使得 最外層單板朝內側或外側彎曲的力施加在單板疊層材上，存在因小力破壞單板疊層材的問 題。
若將混雜單板用於單板疊層材的內層，則不會發生這種問題。但是，在使得原木 200以其重心位置202為中心迴轉的方法中，製造混雜單板比較多。因此，即使識別是否混 雜單板，也會發生不得不在最外層使用混雜單板的場合，產生上述那樣的問題。
另外，在使得原木200以重心位置202為中心迴轉的方法中，在原木200為闊葉樹 場合中，產生以下那樣的問題。即，木材從年輪中心(木髓201)朝著圓周，沿著半徑方向， 放射組織放射狀地延伸(圖9沒有圖示)。該放射組織尤其闊葉樹材質變硬。若使得這種 闊葉樹的原木200以其重心位置202為中心迴轉，製造單板210，則如圖10(a)所示，被切削 的單板210的大部分的放射組織211成為相對單板210表面傾斜的狀態。
因此，例如疊層多張單板210製造單板疊層材時，若通過一對熱板熱壓單板210， 單板210的表面背面兩面整體受到圖10(a)箭頭所示方向的力，則產生以下那樣的問題。 即，原來傾斜的放射組織211受到箭頭方向的力變得更傾斜，單板210在厚度方向發生過度 的塑性變形。因此，存在所製造的單板疊層材作為製品厚度不足、成為不良品的問題。
為了解決上述針葉樹和闊葉樹的問題，提出一邊使得原木200以木材橫截面的年 輪中心(木髓201)作為迴轉中心迴轉一邊切削的方法(例如，參照專利文獻1)。通過這樣， 針葉樹原木200場合，被切削的單板210成為僅僅以大致未成熟材料部分構成的單板210， 以及僅僅以上述材料以外的外周部分構成的單板210。因此，製造單板疊層材場合，將僅僅 以大致未成熟材料部分構成的單板210用於單板疊層材的內層，將僅僅以外周部分構成的 單板210用於最外層，所製造的單板疊層材能得到在受到上述那樣的彎曲力時也能經受得 住的充分強度。
另一方面，闊葉樹原木200場合，如圖10(b)所示，被切削的單板210的放射組織 211相對單板210的表面成為大致直角狀態。因此，即使單板210受到圖10(b)箭頭所示 方向的力，材質硬的放射組織211起著柱那樣的作用，單板210在厚度方向難以產生塑性變 形。因此，所製造的單板疊層材作為製品厚度不足的情況變少，能降低製品不良率。
專利文獻1特開昭62-45803號公報
但是，實際使用在專利文獻1記載的原木切削方法場合，作為原木200迴轉中心的 年輪中心，每當將原木200設置在旋板機時，作業人員用肉眼看木材橫截面進行判斷。因 此，需要作業人員用肉眼確認年輪中心的作業，使得定位在所確認的年輪中心夾緊軸的作 業等，存在作業效率非常差的問題。發明內容
本發明就是為了解決這樣的問題而提出來的，其目的在於，通過自動求取原木的 年輪中心，能提高作業效率。
為了解決上述課題，在本發明中，在設定在對原木的木材橫截面進行攝像而得的 圖像上的所定尺寸的探查濾波器內，求取年輪法線方向，從設定在圖像上的木材橫截面的 外周邊緣上的多個探查開始點向著年輪中心，使得探查濾波器沿上述法線方向移動，分別 探查上述探查濾波器移動時的移動軌跡，從多個移動軌跡的交點檢測年輪中心。
更具體地說，本發明提出以下技術方案
(1) 一種原木的年輪中心檢測裝置，其特徵在於，包括
攝像裝置，對原木的木材橫截面進行攝像；5
探查開始點設定部，在由上述攝像裝置攝像的圖像上，在上述木材橫截面的區域 內設定多個探查開始點；
軌跡探查部，在由上述攝像裝置攝像的圖像上，在上述木材橫截面的區域內，設定 所定尺寸的探查濾波器，檢測映照在上述探查濾波器內的年輪的法線方向，通過從上述探 查開始點向著年輪中心，使得上述探查濾波器沿上述法線方向移動，分別求得上述探查濾 波器從上述多個探查開始點的移動軌跡；
年輪中心特定部，從由上述軌跡探查部求得的多個移動軌跡的交點特定上述年輪 中心。
(2)在上述(1)記載的原木的年輪中心檢測裝置中，其特徵在於
上述探查濾波器是由所定長度的一根直線或多根平行直線形成的線狀濾波器；
上述軌跡探查部計算表示構成上述線狀濾波器的直線上的各像素值的分布分離 程度的分離程度值，使得上述線狀濾波器以所定角度一次次迴轉，計算上述分離程度值，檢 測上述分離程度值成為最少時的上述直線的法線方向，作為上述年輪的法線方向。
(3)在上述(1)記載的原木的年輪中心檢測裝置中，其特徵在於
上述探查濾波器是以比一層年輪寬度短的間隔平行配置所定長度的多條直線的 線狀濾波器；
上述軌跡探查部對於多條直線每一條求取表示構成上述線狀濾波器的直線上的 各像素值的分布分離程度的分離程度值，計算對該多條直線每一條求取的多個分離程度值 的合計值或平均值，使得上述線狀濾波器以所定角度一次次迴轉，計算上述分離程度值的 合計值或平均值，檢測上述合計值或平均值成為最少時的上述多條直線的法線方向，作為 上述年輪的法線方向。
(4)在上述(1)記載的原木的年輪中心檢測裝置中，其特徵在於
上述探查濾波器是以比一層年輪寬度短的間隔平行配置所定長度的多條直線的 線狀濾波器；
上述軌跡探查部對於多條直線每一條求取構成上述線狀濾波器的直線上的各像 素值的合計值或平均值，計算表示對該多條直線每一條求取的多個合計值或平均值的分布 分離程度的分離程度值，使得上述線狀濾波器以所定角度一次次迴轉，計算上述分離程度 值，檢測上述分離程度值成為最大時的上述多條直線的法線方向，作為上述年輪的法線方 向。
(5)在上述(1)44)中任一個記載的原木的年輪中心檢測裝置中，其特徵在於
當由上述軌跡探查部求得的多個移動軌跡的交點為一個場合，上述年輪中心特定 部將該交點特定為上述年輪中心，另一方面，當由上述軌跡探查部求得的多個移動軌跡的 交點為多個場合，上述年輪中心特定部將該多個交點的重心特定為上述年輪中心。
(6) 一種原木的年輪中心檢測方法，其特徵在於，包括
第一步驟，通過攝像裝置對原木的木材橫截面進行攝像；
第二步驟，在上述第一步驟攝像的圖像上，在上述木材橫截面的區域內設定多個 探查開始點；
第三步驟，在上述第一步驟攝像的圖像上，在上述木材橫截面的區域內，設定所定 尺寸的探查濾波器，檢測映照在上述探查濾波器內的年輪的法線方向，通過從上述探查開始點向著年輪中心，使得上述探查濾波器沿上述法線方向移動，分別求得上述探查濾波器 從上述多個探查開始點的移動軌跡；
第四步驟，從由上述第三步驟求得的多個移動軌跡的交點特定上述年輪中心。
(7) 一種年輪中心檢測程序，能由計算機讀取，其特徵在於，使得計算機起著作為 以下手段的功能
探查開始點設定手段，在由攝像裝置攝像的圖像上，在原木的木材橫截面的區域 內設定多個探查開始點；
軌跡探查手段，在由上述攝像裝置攝像的圖像上，在上述木材橫截面的區域內，設 定所定尺寸的探查濾波器，檢測映照在上述探查濾波器內的年輪的法線方向，通過從上述 探查開始點向著年輪中心，使得上述探查濾波器沿上述法線方向移動，分別求得上述探查 濾波器從上述多個探查開始點的移動軌跡；以及
年輪中心特定手段，從由上述軌跡探查手段求得的多個移動軌跡的交點特定上述 年輪中心。
下面說明本發明的效果。
按照上述構成的本發明，通過解析處理對原木的木材橫截面進行攝像而得的圖 像，自動檢測年輪中心。由此，每當將原木設置在旋板機時，作業員不必用肉眼確認年輪中 心，能提高將軸夾緊在原木的年輪中心時的作業效率。


圖1表示本實施形態的原木的年輪中心檢測裝置的整體構成例。
圖2表示本實施形態的年輪中心檢測裝置設有的計算機的功能構成例。
圖3表示通過本實施形態的探查開始點設定部設定的探查開始點的例。
圖4用於說明本實施形態的軌跡探查部的處理。
圖5表示本實施形態的探查濾波器的構成例。
圖6是簡略化表示構成本實施形態的探查濾波器的直線方向和年輪方向關係的 模式圖。
圖7是表示本實施形態的年輪中心檢測裝置的動作例的流程圖。
圖8表示旋板機的概略構成。
圖9表示原木的橫截面形狀及年輪狀態一例。
圖10表示被切削的單板的放射組織的傾斜狀態。
圖中符號說明如下
1A，IB照相機(攝像裝置)
2A，2B照明裝置
4計算機
11邊緣檢測部
12探查開始點設定部
13軌跡探查部
14年輪中心特定部具體實施方式
下面根據

本發明一實施形態。圖1表示本實施形態的原木的年輪中心檢 測裝置的整體構成例。圖2表示本實施形態的年輪中心檢測裝置設有的計算機的功能構成 例。
如圖1所示，本實施形態的年輪中心檢測裝置設有照相機1A、1B、照明裝置2A、2B、 接口插件板3以及計算機4構成。照相機1A、1B系設置在原木200兩端側的攝像裝置，攝 像原木200的橫截面。照相機1A、IB通過接口插件板3與計算機4連接，通過照相機1A、IB 攝得的圖像存儲在計算機4的圖像存儲器。
照明裝置2A、2B設置在原木200的兩端側，當通過照相機1A、IB攝像時，以充分的 亮度照明原木200的橫截面。照明裝置2A、2B可以是電子閃光燈那樣的發光裝置。較好的 是，照明裝置2A、2B和原木200的距離近，其距離與來自照明裝置2A、2B的照明光到達的距 離(以下，稱為「照明距離」)大致相同，或者可以是比照明距離稍稍短的程度。
在由照相機1A、1B攝像而得的圖像中，不僅原木200的橫截面，周邊背景也攝入。 但是，一邊以具有充分的亮度、上述照明距離的照明裝置2A、2B照明，一邊對原木200的橫 截面進行攝像，背景相對暗，僅僅原木200的橫截面拍攝得很亮。照明裝置2A、2B並不是必 須構成，但通過使用照明裝置2A、2B，能容易實行計算機4進行的後文所述那樣的對木材橫 截面區域圖像的圖像處理。
如圖2所示，計算機4設有圖像處理器10，圖像存儲器20以及R0M30。圖像存儲 器20存儲由照相機1A、IB攝像、通過接口插件板3取入計算機4內的圖像。圖像處理器10 對存儲在圖像存儲器20的圖像，按照存儲在R0M30的年輪中心檢測程序，實行以下所述那 樣的圖像處理。年輪中心檢測程序也可以存儲在RAM、⑶-ROM、硬磁碟、光碟、光磁碟、DVD, 半導體存儲器等其他記錄介質，代替上述R0M30。
圖像處理器10設有邊緣檢測部11，探查開始點設定部12，軌跡探查部13以及年 輪中心特定部14，作為其功能構成。邊緣檢測部11在存儲在圖像存儲器20的圖像(由照 相機1A、1B攝像的圖像)中，檢測木材橫截面的外周邊緣。作為檢測邊緣的方法，可以適用 公知的方法。例如，用以下那樣的方法能檢測木材橫截面的外周邊緣。
首先，邊緣檢測部11從由照相機1A、1B攝像的圖像切取木材橫截面區域(原木端 面區域)。在此所說的木材橫截面區域切取是指將木材橫截面區域與其他區域相區別。如 上所述，從照明裝置2A、2B以充分的亮度照明原木200的橫截面，因此，由照相機1A、1B攝 像的圖像僅僅木材橫截面區域亮，背景相對暗。由此，由於圖像明亮度不同，容易切取木材 橫截面區域。再有，原木200具有特有的色，若除了上述圖像明亮度，再將色不同加在判斷 項目上，能精度更好地切取木材橫截面區域。接著，邊緣檢測部11檢測所切取的木材橫截 面區域的外周邊緣，將該外周邊緣的像素座標存儲在內部存儲器。
探查開始點設定部12在由邊緣檢測部11檢測到的木材橫截面區域的外周邊緣上 設定多個開始使用後述的探查濾波器的探查的點(以下，稱為「探查開始點」)。在此可設 定的多個探查開始點最少為三個，最多為外周邊緣的全部像素數。探查開始點的數量意味 使用探查濾波器的探查的實行次數，該數越多，年輪中心的檢測精度越高。但是，圖像處理 器10的處理負荷變重。於是，較好的是，探查開始點設定為不宜過少、也不宜過多的適當的 數量。
在本實施形態中，如圖3所示，探查開始點41的數量設為16個。16個的探查開 始點41可以設定在外周邊緣上任意位置。在本實施形態中，以木材橫截面區域的重心位置 G(可以從外周邊緣的各像素座標通過計算求取)為中心，以等角度間隔放射狀地引16根線 時，將該16根線與外周邊緣相交點設定為16個探查開始點41。或者也可以將外周邊緣總 長16等分，將等分各點設定為16個探查開始點41。在圖3中，符號45表示的位置系通過 圖像處理欲求取的年輪中心。
軌跡探查部13在由照相機1A、1B攝像而得的木材橫截面區域的圖像上設定所定 尺寸的探查濾波器(將在後文詳述)，檢測映現在探查濾波器內的年輪的法線方向。接著， 使得探查濾波器沿著該檢測到的法線方向移動所定距離，在移動後位置，再次檢測年輪的 法線方向。反覆這種處理，從探查開始點41向著年輪中心45，使得探查濾波器沿著年輪的 法線方向順序移動，分別求取從多個探查開始點41的探查濾波器的移動軌跡。較好的是， 軌跡探查部13進行這種處理前，預先將以RGB形式保存在圖像存儲器20的圖像變換為灰 色標度(黑白)圖像。
圖4用於說明軌跡探查部13的處理。在圖4中，符號42是探查濾波器，43是探查 濾波器42的移動軌跡，44是作為圖像映現的原木200的年輪。
如圖4所示，年輪44花紋由從年輪中心45朝著外側直徑一點點變大的多個環狀 的濃淡圖形形成。在木材橫截面區域的圖像上，連接具有大致相同濃度的像素值的像素列 的環狀花紋是年輪44。又，將局部看到的年輪花紋的方向(例如，年輪44上的切線方向) 設為年輪方向場合，其法線方向大致朝著年輪中心45方向。因此，注目年輪44上一個像素 場合，該注目像素的周圍的像素值若是年輪方向像素，則與注目像素的像素值沒有大的差， 若是法線方向像素，則與注目像素的像素值產生大的差。
為了利用這種像素值的性質，高精度地檢測年輪44的法線方向，在本實施形態 中，如圖5那樣，構成所定尺寸的探查濾波器42。如圖5所示，探查濾波器42是以比一層 的年輪寬度短的間隔平行配置所定長度的多條直線R(i)的線狀濾波器。更具體地說，探查 濾波器42由直線L以及多條直線R(i)構成，所述直線L長度比一層的年輪寬度長，且比原 木200的半徑充分短，所述多條直線R(i)與該直線L垂直相交。多條直線R(i)的間隔設 定為例如與圖像的一像素或數像素相當的間隔。又，直線R(i)的長度設定為例如與直線L 相同程度的長度。
軌跡探查部13將圖5所示那樣的探查濾波器42設定在木材橫截面區域的圖像 上。具體地說，設定探查濾波器42，使得直線L的中點C(即，探查濾波器42的中心)與木 材橫截面區域圖像上的某像素位置一致。最初設定探查濾波器42，使得直線L的中點C與 探查開始點41 一致。
若設定探查濾波器42，則軌跡探查部13對多條直線R(i)每條求取表示構成探查 濾波器42的多條直線R(i)上的各像素值的分布離散程度的離散值。例如，求取直線R(i) 上的各像素值的分散σ (i)，作為離散值的例子。
並且，軌跡探查部13計算對多條直線R(i)每條求得的多個離散值(多個分散 σ⑴)的合計值Σ σ⑴。
軌跡探查部13按如下方法計算多個這種分散的合計值Σ σ (i)。
S卩，最初，如上所述，將探查濾波器42設定為以下狀態使得中點C與木材橫截面區域的圖像上的某像素位置一致，且直線L朝著重心位置G的方向。
接著，如圖5所示，使得探查濾波器42相對與直線L重合的假想基準線X_X，以中 點C為中心迴轉，使得直線L的朝著重心位置G側(圖5中為下側)朝左右在所定角度θ 範圍迴轉，按所定角度計算多個分散的合計值Σ σ (i)0
例如，在圖5中，設θ =45度，探查濾波器42每迴轉1度，軌跡探查部13計算分 散的合計值Σ σ (i)，假想基準線X-X左右合計，計算91個上述Σ σ (i)。
圖6是簡略化表示構成探查濾波器42的直線R(i)方向和年輪方向關係的模式 圖。圖6(a)表示使得探查濾波器42迴轉時直線R(i)方向和年輪方向大致一致的狀態。圖 6(b)表示使得探查濾波器42迴轉時直線R(i)方向從年輪方向發生很大偏移的狀態。
如圖6所示，年輪44是圖像濃度濃的部分，兩個年輪44之間的濃淡圖形成為如 下即，從一個年輪44向著下一年輪44濃度逐漸變淡，在該下一年輪44處濃度急劇變濃。 換句話說，這樣濃度急劇變濃處看作年輪44。
當探查濾波器42設定在直線R(i)的方向和年輪方向最接近平行那樣的角度θ 時，軌跡探查部13計算的分散的合計值Σ σ (i)成為最少。這是由於如圖6(a)所示，直線 R(i)的方向越沿著年輪方向，一根直線R(i)上的各像素值越成為接近值，各像素值的離散 程度(分散σ (i))變小。
另一方面，如圖6(b)所示，探查濾波器42的直線R(i)的方向越偏離年輪方向，分 散的合計值Σ σ (i)越大。這是由於一根直線R(i)上的各像素值包含從表示年輪44的濃 的濃度的值到表示年輪44以外的淡濃度的值，各像素值的離散程度(分散σ (i))變大。
於是，如上所述，使得探查濾波器42每迴轉所定角度時計算分散的合計值 Σ σ (i)，軌跡探查部13檢測上述分散合計值Σ σ (i)成為最小時的直線R(i)的法線方向 (直線L的方向)，作為年輪44的法線方向。
若軌跡探查部13使用最初使得直線L的中點C與探查開始點41 一致設定的探查 濾波器42，檢測到年輪44的法線方向，接著，將探查濾波器42的直線L設為與該法線方向 一致狀態，且沿著該法線方向，朝著探查濾波器42接近重心位置G的方向，使得直線L的中 點C僅僅移動所定像素數，再設定探查濾波器42。接著，在使得探查濾波器42移動後的位 置，與上述最初計算場合相同，檢測年輪44的法線方向。
通過反覆這種處理，可以求取從探查開始點41朝著年輪中心45的探查濾波器42 的移動軌跡43 (具體地說，連接設定直線L中點C的多個位置的折線)。接著，以16個探查 開始點41為始點同樣實行該處理，如圖4所示，可以求取16個的移動軌跡43。
在此，從一個探查開始點41使得探查濾波器42移動的總移動量設為至少比原木 200的半徑長的距離。並不局限於年輪中心45和原木200的木材橫截面區域的重心位置G 相同，根據探查開始點41的位置，有時從探查開始點41到年輪中心45的長度比原木200 的半徑長。因此，從一個探查開始點41使得探查濾波器42移動的總移動量可以設為原木 200半徑的1.5倍左右。
年輪中心特定部14根據由軌跡探查部13求得的多個移動軌跡43的交點特定年 輪中心45位置。如上所述，軌跡探查部13使得探查濾波器42沿年輪44的法線方向移動， 因此，該移動軌跡43成為大致通過年輪中心45的折線。因此，由軌跡探查部13求得的多個 移動軌跡43的交點只有一個場合，年輪中心特定部14將該交點特定作為年輪中心45。另一方面，由軌跡探查部13求得的多個移動軌跡43的交點為多個場合(不交於一點場合)， 計算該多個交點的重心，將該重心特定作為年輪中心45。
下面，說明上述構成的本實施形態的年輪中心檢測裝置的動作。圖7是表示本實 施形態的年輪中心檢測裝置的動作例的流程圖。在圖7中，照相機1A，IB對原木200的木 材橫截面進行攝像(步驟Si)。攝像而得的圖像通過接口插件板3輸入計算機4。此後由 計算機4的圖像處理器10進行處理。
圖像處理器10的邊緣檢測部11在由照相機1A、1B攝像的圖像上檢測木材橫截面 的外周邊緣(步驟S2)。接著，探查開始點設定部12在由邊緣檢測部11檢測到的外周邊緣 上，設定16個探查開始點41 (步驟S3)。接著，軌跡探查部13在由探查開始點設定部12設 定的16個探查開始點之中，將探查濾波器42設定在第k個(k = 1，2，……16，最初k = 1)的探查開始點41 (步驟S4)。
在由照相機1A、IB攝像的木材橫截面的圖像上，若將探查濾波器42設定在第k個 探查開始點41，則軌跡探查部13檢測映照在該探查濾波器42內的年輪44的法線方向(步 驟S5)，沿著檢測到的法線方向使得探查濾波器42僅僅移動所定像素(步驟S6)。此時，軌 跡探查部13將移動的探查濾波器42的中心(直線L的中點C)的座標，作為移動軌跡43 保存在存儲器(步驟S7)。
接著，軌跡探查部13判斷從第K個探查開始點41順序移動的探查濾波器42的中 心C是否通過年輪中心45 (步驟S8)。具體地說，判斷從第K個探查開始點41使得探查濾 波器42移動的總移動量是否比所定量(例如原木200的半徑的1. 5倍)長。原木200的 半徑預先設定在計算機4中。
在此，判斷探查濾波器42的中心C沒有通過年輪中心45場合(步驟S8的「否」)， 則回到步驟S5。另一方面，若判斷探查濾波器42的中心C通過年輪中心45場合(步驟S8 的「是」)，則軌跡探查部13進一步判斷是否結束移動軌跡43的探查(步驟S9)。具體地 說，判斷是否從16個探查開始點41已探查所有移動軌跡43。並且，判斷還殘剩沒有探查的 探查開始點41場合(步驟S9的「否」)，則指定第(k+Ι)個探查開始點41 (步驟S10)，回到 步驟S4。
另一方面，若判斷從16個探查開始點41已探查結束所有移動軌跡43場合(步驟 S9的「是」)，則年輪中心特定部14從該16個移動軌跡43的交點特定年輪中心45 (步驟 Sll)。由此，結束圖7所示流程圖動作。
如上詳細說明那樣，在本實施形態中，在設定在對原木200的木材橫截面攝像而 得的圖像上的所定尺寸的探查濾波器42內，求取年輪44的法線方向。並且，多個探查開始 點41設定在圖像上的木材橫截面的外周邊緣上，使得探查濾波器42從所述多個探查開始 點41向著年輪中心45，沿上述法線方向移動，分別檢測所述移動時的移動軌跡43，從多個 移動軌跡43的交點，檢測年輪中心45。
根據這樣構成的本實施形態，在圖像處理器10解析處理對原木200的木材橫截面 攝像而得的圖像，自動檢測年輪中心45。由此，每當將原木200設置在旋板機時，作業員不 必用肉眼確認年輪中心45，能提高將軸夾緊在原木200的年輪中心45時的作業效率。
下面表示變更例。
1)在上述實施形態中，軌跡探查部13求取直線R(i)上的各像素值的分散σ (i)，作為表示構成設定的探查濾波器42的多條直線R(i)上的各像素值的分布離散到什麼程度 的離散程度值，但是，本發明並不受此局限，也可以例如求取直線R(i)上的各像素值之中， 最大值和最小值的差分作為離散程度值。
2)在上述實施形態中，軌跡探查部13計算對多條直線R(i)每條求得的多個離散 值(多個分散σ (i))的合計值Σ σ (i)，但是，也可以計算平均值Σ σ (i)/i，代替該合計 值Σ σ⑴。
3)在上述實施形態的軌跡探查部13中，年輪44的法線方向的檢測方法並不局限 於上述例子，也可以例如軌跡探查部13按如下方法檢測年輪44的法線方向。
S卩，軌跡探查部13對多條直線R(i)每條求得構成探查濾波器42的直線R(i)上 的各像素值的合計值Σ (i)。或者也可以計算平均值Σ (i)/j(j是一根直線R(i)上的像素 數)，代替該合計值Σ (i)。
再有，軌跡探查部13計算用於表示對多條直線R(i)每條求得的多個合計值Σ (i) 的分布離散到什麼程度的離散程度值。例如，求取對每條直線R(i)求得的多個合計值的分 散σ Σ (i)，作為離散值的例子。或者也可以求取多個合計值Σ (i)之中，最大值和最小值 的差分作為離散值。
求取合計值的分散σ Σ (i)場合，軌跡探查部13—邊使得探查濾波器42以直 線L的中點C為中心每次迴轉角度θ —次次迴轉，一邊計算多個上述那樣的合計值的分散 σ Σ (i)。在此，當探查濾波器42設定為直線R(i)的方向和年輪方向最接近平行那樣的 角度θ時，合計值的分散σ Σ (i)成為最大。這是由於如圖6(a)所示，直線R(i)的方向 越沿著年輪方向，與年輪44重疊的直線R(i)上的像素值的合計值Σ (i)越小，另一方面， 與年輪44不重疊的直線R(i)上的像素值的合計值Σ (i)變大，因此，離散程度變大。
另一方面，探查濾波器42的直線R(i)越偏離年輪方向，合計值的分散σ Σ (i) 越小。這是由於如圖6(b)所示，若直線R(i)的方向偏離年輪方向，不管哪條直線R(i)，直 線上的各像素值都包含從表示年輪44的濃的濃度的值到表示年輪44以外的淡濃度的值。 因此，對各直線R(i)求取的各像素值的合計值Σ (i)的差變小，分離程度變小。
於是，軌跡探查部13使得探查濾波器42每次迴轉所定角度θ，一次次迴轉，計算 合計值的分散ο Σ (i)，檢測該合計值的分散σ Σ (i)成為最大時的直線R(i)的法線方 向，作為年輪44的法線方向。
4)在上述實施形態中，軌跡探查部13使得探查濾波器42每次迴轉所定角度θ， 一次次迴轉，計算合計值的分散ο Σ (i)，檢測該合計值的分散σ Σ (i)成為最大時的直 線R(i)的法線方向，作為年輪44的法線方向，但是，本發明並不受此局限，也可以採用例如 以下方法
求取分散的合計值Σ σ⑴和合計值的分散σ Σ (i)，計算J(9)= σ Σ ( /Σ σ (i)，作為判斷值Κθ)。並且，檢測該判斷值J(e)成為最大時的直線R(i) 的法線方向，作為年輪44的法線方向。
5)在上述實施形態中，說明在設定的探查濾波器42內計算直線R(i)上的像素值 的合計值及分散等求取年輪44的法線方向的例子，但是，本發明並不受此局限，也可以採 用例如以下方法
在所定尺寸的探查濾波器(可以僅僅是特定探查範圍的框)中局部看到的年輪紋計算年輪44上切線，求取相對該切線的法線，求取年輪44的法線方向。
6)在上述實施形態中，求取16個從探查開始點41開始的移動軌跡43全部，從16 個移動軌跡43交點檢測年輪中心45，但是，本發明並不受此局限。也可以例如指定k= 1-3 的三個探查開始點41，求得三個移動軌跡43後，判斷至少三個移動軌跡43是否交於一點， 交於一點場合，特定該交點作為年輪中心45，不進行此後移動軌跡43探查。這樣，能減輕涉 及移動軌跡43探查的圖像處理器10的處理負荷。
7)在上述實施形態中，說明通過平行配置多條直線R(i)構成探查濾波器42的例 子，但是，本發明並不局限於上述例子。也可以例如通過一根直線R構成探查濾波器42。若 探查濾波器42設定在該一根直線R的方向和年輪方向最接近平行那樣的角度θ，則不管直 線R配置在年輪44的濃淡圖樣哪處，直線R上的各像素值成為接近值，各像素值的分散ο 變小。另一方面，直線R的方向越偏離年輪方向，直線R上的各像素值的分散σ變大。於 是，軌跡探查部13使得探查濾波器42每次迴轉所定角度θ，一次次迴轉，計算分散ο，能 檢測分散ο成為最小時的直線R的法線方向，作為年輪44的法線方向。
8)在上述實施形態中，說明將探查開始點41設定在通過邊緣檢測部11檢測得到 的木材橫截面的外周邊緣上的例子，但是，本發明並不一定必須設定在外周邊緣上。例如， 也可以將探查開始點41設定在以木材橫截面的重心位置G為中心的所定半徑(比原木200 半徑小)的圓上。年輪44系由從年輪中心45向著外側，徑一點點變大的多個環狀濃淡圖 樣形成，因此，沒有必要一定從木材橫截面的最外周開始移動軌跡43探查。即，即使從年輪 中心45和木材橫截面的最外周之間的中途位置開始探查移動軌跡43，也可以使得探查濾 波器42沿年輪44的法線方向移動，檢測年輪中心45。由此，能減輕涉及移動軌跡43探查 的圖像處理器10的處理負荷。
9)在上述實施形態中，說明從原木200離開照明裝置2Α、2Β的照明距離或比其稍 稍短的距離，設置照明裝置2Α、2Β的例子，但是，本發明並不局限於此。例如，也可以使用指 向性高的照明光以充分的明亮度僅僅照明原木200的木材橫截面附近。這種場合，適合具 有各種各樣形狀的木材橫截面的形狀，僅僅對木材橫截面部分照明很困難，因此，可以僅僅 對以木材橫截面的重心位置G(認為是重心位置G的部分)為中心所定範圍進行照明。這 種場合，邊緣檢測部11不檢測木材橫截面的外周邊緣，而是檢測照明光照射區域的外周邊 緣。
上面參照

了本發明的實施例，但上述實施例不過表示實施本發明時具體 化的例子，不能由此解釋限定本發明的技術範圍。即，在本發明技術思想範圍內可以作種種 變更，它們都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種原木的年輪中心檢測裝置，其特徵在於，包括攝像裝置，對原木的木材橫截面進行攝像；探查開始點設定部，在由上述攝像裝置攝像的圖像上，在上述木材橫截面的區域內設 定多個探查開始點；軌跡探查部，在由上述攝像裝置攝像的圖像上，在上述木材橫截面的區域內，設定所定 尺寸的探查濾波器，檢測映照在上述探查濾波器內的年輪的法線方向，通過從上述探查開 始點向著年輪中心，使得上述探查濾波器沿上述法線方向移動，分別求得上述探查濾波器 從上述多個探查開始點的移動軌跡；年輪中心特定部，從由上述軌跡探查部求得的多個移動軌跡的交點特定上述年輪中心。
2.根據權利要求1中記載的原木的年輪中心檢測裝置，其特徵在於上述探查濾波器是由所定長度的一根直線或多根平行直線形成的線狀濾波器；上述軌跡探查部計算表示構成上述線狀濾波器的直線上的各像素值的分布分離程度 的分離程度值，使得上述線狀濾波器以所定角度一次次迴轉，計算上述分離程度值，檢測上 述分離程度值成為最少時的上述直線的法線方向，作為上述年輪的法線方向。
3.根據權利要求1中記載的原木的年輪中心檢測裝置，其特徵在於上述探查濾波器是以比一層年輪寬度短的間隔平行配置所定長度的多條直線的線狀 濾波器；上述軌跡探查部對於多條直線每一條求取表示構成上述線狀濾波器的直線上的各像 素值的分布分離程度的分離程度值，計算對該多條直線每一條求取的多個分離程度值的合 計值或平均值，使得上述線狀濾波器以所定角度一次次迴轉，計算上述分離程度值的合計 值或平均值，檢測上述合計值或平均值成為最少時的上述多條直線的法線方向，作為上述 年輪的法線方向。
4.根據權利要求1中記載的原木的年輪中心檢測裝置，其特徵在於上述探查濾波器是以比一層年輪寬度短的間隔平行配置所定長度的多條直線的線狀 濾波器；上述軌跡探查部對於多條直線每一條求取構成上述線狀濾波器的直線上的各像素值 的合計值或平均值，計算表示對該多條直線每一條求取的多個合計值或平均值的分布分離 程度的分離程度值，使得上述線狀濾波器以所定角度一次次迴轉，計算上述分離程度值，檢 測上述分離程度值成為最大時的上述多條直線的法線方向，作為上述年輪的法線方向。
5.根據權利要求1-4中任一個記載的原木的年輪中心檢測裝置，其特徵在於當由上述軌跡探查部求得的多個移動軌跡的交點為一個場合，上述年輪中心特定部將 該交點特定為上述年輪中心，另一方面，當由上述軌跡探查部求得的多個移動軌跡的交點 為多個場合，上述年輪中心特定部將該多個交點的重心特定為上述年輪中心。
6.一種原木的年輪中心檢測方法，其特徵在於，包括第一步驟，通過攝像裝置對原木的木材橫截面進行攝像；第二步驟，在上述第一步驟攝像的圖像上，在上述木材橫截面的區域內設定多個探查 開始點；第三步驟，在上述第一步驟攝像的圖像上，在上述木材橫截面的區域內，設定所定尺寸的探查濾波器，檢測映照在上述探查濾波器內的年輪的法線方向，通過從上述探查開始點 向著年輪中心，使得上述探查濾波器沿上述法線方向移動，分別求得上述探查濾波器從上 述多個探查開始點的移動軌跡；第四步驟，從由上述第三步驟求得的多個移動軌跡的交點特定上述年輪中心。
7. 一種年輪中心檢測程序，能由計算機讀取，其特徵在於，使得計算機起著作為以下手 段的功能探查開始點設定手段，在由攝像裝置攝像的圖像上，在原木的木材橫截面的區域內設 定多個探查開始點；軌跡探查手段，在由上述攝像裝置攝像的圖像上，在上述木材橫截面的區域內，設定所 定尺寸的探查濾波器，檢測映照在上述探查濾波器內的年輪的法線方向，通過從上述探查 開始點向著年輪中心，使得上述探查濾波器沿上述法線方向移動，分別求得上述探查濾波 器從上述多個探查開始點的移動軌跡；以及年輪中心特定手段，從由上述軌跡探查手段求得的多個移動軌跡的交點特定上述年輪 中心。
全文摘要
本發明涉及原木的年輪中心檢測裝置以及方法。在設定在對原木的木材橫截面進行攝像得到的圖像上的探查濾波器(42)內，求取年輪(44)的法線方向，從設定在木材橫截面的外周邊緣上的多個探查開始點(41)向著年輪中心(45)，使得探查濾波器(42)沿上述法線方向移動，分別探查使得上述探查濾波器(42)移動時的移動軌跡(43)，通過由多個移動軌跡(43)的交點檢測年輪中心(45)，由圖像處理器10進行圖像處理，自動檢測年輪中心(45)，每當將原木設置在旋板機時，作業員不必用肉眼確認年輪中心(45)。通過自動求取原木的年輪中心，能提高原木切削作業效率。
文檔編號G01B11/00GK102032868SQ20101028756
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月17日 優先權日2009年9月28日
發明者平岡紀之 申請人:株式會社名南製作所