画像処理による切れ刃エッジ形状の特徴抽出

これまでに砥粒加工において砥粒形状に対するフラクタル次元（これ以降 Dfと示す）を求 めるために，砥粒の顕微鏡写真を基に砥粒形状の抽出を行った．本研究では 工具刃先エッジの 定量的な評価を行うため，画像処理により刃先エッジの特徴抽出を行う．フラクタル次元の算 出はコンピュータで計算するのに適した粗視化の度合を変える方法を用いた．

工 具 す く い 面 と逃 げ 面 の 交 線を 得る た め に ， 工 具 のす く い 面 に 対し 垂直 方 向 か ら 切 れ 刃 輪 郭線を撮影した．撮影機器はデジタルマイクロスコープ（オムロン製: VC-HRM50Z）を用い，

倍率は予備検討の結果，100倍とした ．撮影した画像から輪郭線の抽出までの一例を図 3.4に

示す．図 3.4(a)に示す刃先エッジライ ン写真は SEM で撮ったものだが，ス キャナ等の入力装

置により，PC 内に BMP ファイルとして保存する．このファイルを加工し刃先エッジライン の抽出を行った．以下にその手順を述べる．

(1) SEMで撮った写真を BMPファイ ルとして保存する．

図 3.4 (a) 刃先エッジの BMP画像 20μm

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(2) 図(a)に対して，エッジが際立つよ うに明るさとコントラストを調節．

図 3.4 (b) 明るさとコントラストの調 節

(3) さらにエッジラインの明瞭化処理 （しきい値による二値化）．

図3.4 (c) エッジ強調（その 1）

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(4) 輪郭抽出とノイズ除去などのフィ ルターにより，エッジラインの抽出．

図3.4 (d) フィルターによりエッジ強 調（その 2）

(5) エッジラインのトレースによるエ ッジライン以外の情報の除去．

図3.4 (e) 刃先エッジラインの抽出

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以上の手順（図 3.4(a)~(e)）を行い ，工具刃先エッジラインは抽出される．マイクロスコー プから投射された光はチップ表面で反射し，その光の輝度値は他の背景に比べ高いため，その 境界線である刃先輪郭線が得やすい．そこで，輝度値の違いを利用して，全輝度データに対し てしきい値を設け，2値化処理をして 画像を再描写する．それにより輪郭線のみを得ることが できる．なお輪郭線の描写での線の太さは後述のボックスカウント時の rの 最小サイズより小 さくする必要があるため，ここでは画像編集ソフトの 1 ピクセルの線幅とした．ただし，1 ピ クセルは実際の長さが 1μmである． このようにして輪郭線を抽出する．

次にこの刃先エッジ（曲線）のフラクタル次元を求める方法を説明する．

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