JP7452800B2 - Acoustic property measuring device, acoustic property measuring method and program - Google Patents
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
本発明は、繊維材料又は多孔質材料の音響特性測定装置、音響特性測定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an acoustic property measuring device, an acoustic property measuring method, and a program for fibrous materials or porous materials.
従来、音響材料として不織布等の繊維材料を用いて、音を吸収又は遮断する方法が開発されている。例えば、特許文献1では、空気の流れやすさの異なる繊維材料を積層することにより、吸音、遮音性能を向上させることとしている。 Conventionally, methods have been developed for absorbing or blocking sound using fiber materials such as nonwoven fabrics as acoustic materials. For example, in Patent Document 1, sound absorption and sound insulation performance is improved by laminating fiber materials with different air flow rates.
特許文献1に記載の技術のように、繊維材料の吸遮音性能を高めるため、複数の種類の繊維が組み合わされて用いられる。一般的には、複数の種類の繊維を混ぜ合わせて(混綿して)構成される繊維材料が用いられる。混綿された繊維材料が所望の吸遮音性能を発揮するためには、異なる種類の繊維が均一に混ぜ合わされていることが求められる。 As in the technique described in Patent Document 1, a combination of a plurality of types of fibers is used in order to improve the sound absorption and insulation performance of the fiber material. Generally, a fiber material composed of a mixture (mixed cotton) of multiple types of fibers is used. In order for the blended fiber material to exhibit the desired sound absorbing and insulating performance, it is required that different types of fibers are mixed uniformly.
また、他の音響材料として、ポリウレタンフォーム等の多孔質材料が用いられている。例えば、吸遮音材として多孔質材料を用いる場合、所望の吸遮音性能を発揮するためには、多孔質材料中に孔(空隙)が均一に含まれていることが求められる。 Additionally, porous materials such as polyurethane foam are used as other acoustic materials. For example, when a porous material is used as a sound absorbing and insulating material, in order to exhibit desired sound absorbing and insulating performance, it is required that pores (voids) are uniformly contained in the porous material.
繊維材料及び多孔質材料について、吸遮音性能等の音響特性を測定する場合、測定は、防音室、高性能な集音マイク等の専用の設備を用いて行われる。したがって、繊維材料又は多孔質材料の量産現場等で音響特性を測定することは難しい。 When measuring acoustic properties such as sound absorption and insulation performance of fiber materials and porous materials, the measurement is performed using specialized equipment such as a soundproof room and a high-performance sound collection microphone. Therefore, it is difficult to measure acoustic characteristics at a mass production site of fiber materials or porous materials.
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、繊維材料、多孔質材料等の音響材料に関して音響特性を容易に測定することができる音響特性測定装置、音響特性測定方法及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides an acoustic property measuring device, an acoustic property measuring method, and a program that can easily measure the acoustic properties of acoustic materials such as fiber materials and porous materials. The purpose is to
上記目的を達成するために、この発明の第1の観点に係る音響特性測定装置は、
測定対象の画像をグレースケール化してグレースケール画像を生成するグレースケール画像生成部と、
前記グレースケール画像を複数のブロックに分割し、前記ブロック内の画素の輝度を平均化して粗視画像を生成する粗視化部と、
前記粗視画像の輝度の分散度から前記測定対象の音響特性を測定する測定部と、を備える。
In order to achieve the above object, an acoustic characteristic measuring device according to a first aspect of the present invention includes:
a grayscale image generation unit that generates a grayscale image by converting the image of the measurement target into grayscale;
a coarse-graining unit that divides the grayscale image into a plurality of blocks and averages the brightness of pixels in the blocks to generate a coarse-grained image;
and a measurement unit that measures the acoustic characteristics of the measurement target from the degree of dispersion of brightness of the coarse-grained image.
また、前記測定対象は、複数の種類の繊維を含む繊維基材である、
こととしてもよい。
Further, the measurement target is a fiber base material containing multiple types of fibers,
It may also be a thing.
また前記測定対象は、多孔質材料である、
こととしてもよい。
Further, the measurement target is a porous material,
It may also be a thing.
また、前記粗視化部は、前記ブロックの輝度の階調を減らして、前記粗視画像を生成する、
こととしてもよい。
Further, the coarse-graining unit generates the coarse-grained image by reducing the luminance gradation of the block.
It may also be a thing.
また、前記ブロックは、一辺が4mm以上、350mm以下の四角形である、
こととしてもよい。
Further, the block is a rectangle with one side of 4 mm or more and 350 mm or less,
It may also be a thing.
また、本発明の第2の観点に係る音響特性測定方法は、
測定対象の画像をグレースケール化してグレースケール画像を生成するグレースケール画像生成ステップと、
前記グレースケール画像を複数のブロックに分割し、前記ブロック内の画素の輝度を平均化して粗視画像を生成する粗視化ステップと、
前記粗視画像の輝度の分散度から前記測定対象の音響特性を測定する測定ステップと、を含む。
Moreover, the acoustic characteristic measuring method according to the second aspect of the present invention includes:
a grayscale image generation step of generating a grayscale image by converting the image of the measurement target into grayscale;
a coarse-graining step of dividing the grayscale image into a plurality of blocks and averaging the brightness of pixels in the blocks to generate a coarse-grained image;
The method includes a measuring step of measuring an acoustic characteristic of the measurement target based on the degree of dispersion of brightness of the coarse-grained image.
また、本発明の第3の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
測定対象の画像をグレースケール化してグレースケール画像を生成するグレースケール画像生成部、
前記グレースケール画像を複数のブロックに分割し、前記ブロック内の画素の輝度を平均化して粗視画像を生成する粗視化部、
前記粗視画像の輝度の分散度から前記測定対象の音響特性を測定する測定部、
として機能させる。
Further, the program according to the third aspect of the present invention is
computer,
a grayscale image generation unit that generates a grayscale image by converting the image of the measurement target into grayscale;
a coarse-graining unit that divides the grayscale image into a plurality of blocks and averages the brightness of pixels in the blocks to generate a coarse-grained image;
a measuring unit that measures acoustic characteristics of the measurement target from the degree of dispersion of brightness of the coarse image;
function as
本発明の音響特性測定装置、音響特性測定方法及びプログラムによれば、測定対象の画像を用いて、測定対象の均一性を示す輝度の分散度を演算して音響特性を測定するので、容易に繊維材料及び多孔質材料の音響特性を測定することが可能である。 According to the acoustic characteristic measuring device, acoustic characteristic measuring method, and program of the present invention, the acoustic characteristic is easily measured by using an image of the measuring object and calculating the degree of dispersion of brightness indicating the uniformity of the measuring object. It is possible to measure the acoustic properties of fibrous and porous materials.
以下、図を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る音響特性測定装置1について説明する。なお、本実施の形態では、複数の種類の繊維を含む繊維材料を測定対象として、音響特性を測定する音響特性測定装置1を例として説明する。なお、本明細書における音響特性の測定は、測定対象の音響特性が予め定められた所定の許容性能範囲内であるか否かの判定を含む。本実施の形態に係る音響特性測定装置1は、図1のブロック図に示すように、制御部11、記憶部12、表示部13、入力部14を備える。また、音響特性測定装置1は、撮像部30と接続されている。 Hereinafter, an acoustic characteristic measuring device 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, an acoustic property measuring device 1 that measures acoustic properties of a fiber material containing a plurality of types of fibers will be described as an example. Note that the measurement of acoustic characteristics in this specification includes determining whether the acoustic characteristics of the object to be measured are within a predetermined permissible performance range. The acoustic characteristic measuring device 1 according to the present embodiment includes a control section 11, a storage section 12, a display section 13, and an input section 14, as shown in the block diagram of FIG. Further, the acoustic characteristic measuring device 1 is connected to an imaging section 30.
撮像部30は、音響特性の測定対象となる繊維材料、多孔質材料等の音響材料を撮像するカメラである。撮像部30としてのカメラの種類、画素数等は特に限定されないが、後述する粗視化におけるブロックに複数の画素が含まれる程度の解像度を有することが好ましい。本実施の形態に係る撮像部30としてのカメラは、カラー画像を撮像する。 The imaging unit 30 is a camera that images an acoustic material such as a fiber material or a porous material whose acoustic characteristics are to be measured. The type of camera used as the imaging unit 30, the number of pixels, etc. are not particularly limited, but it is preferable that the resolution is such that a plurality of pixels are included in a block in coarse-graining, which will be described later. The camera serving as the imaging unit 30 according to this embodiment captures a color image.
ここで、本実施の形態の測定対象となる繊維材料の繊維基材は、複数の種類の繊維を含むものであり、例えば、太い接着用の繊維(メルトファイバー)と細い繊維(主成分)の2種類の繊維で構成される。一般的に、これら種類の異なる繊維は、色合いが異なり、撮像された画像では、それぞれの繊維に該当する画素の輝度が異なる。本実施の形態では、後に詳述するように、異なる繊維の輝度の違いを利用して、繊維が均一に混合されているか否かを評価する。したがって、繊維ごとの輝度の違いが明確であることが好ましい。例えば、異なる2種類の繊維を含む繊維基材の場合、一方の繊維が黒、他方の繊維が白に予め染色されていること、一方の繊維にのみ多くの蛍光物質が含まれていることなどが好ましい。 Here, the fiber base material of the fiber material to be measured in this embodiment includes multiple types of fibers, for example, thick adhesive fibers (melt fibers) and thin fibers (main component). Composed of two types of fibers. Generally, these different types of fibers have different hues, and in a captured image, the brightness of pixels corresponding to each fiber differs. In this embodiment, as will be described in detail later, it is evaluated whether the fibers are uniformly mixed by using differences in brightness between different fibers. Therefore, it is preferable that the difference in brightness between fibers is clear. For example, in the case of a fiber base material containing two different types of fibers, one fiber may be pre-dyed black and the other white, or only one fiber may contain a large amount of fluorescent material. is preferred.
制御部11は、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等から構成されており、音響特性測定装置1の動作を制御する。また、制御部11は、撮像部30で撮影された測定対象の画像に基づいて、測定対象の音響特性の測定、測定対象の音響特性が所定範囲内であるか否かの判定等を行う。 The control unit 11 includes a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), etc., and controls the operation of the acoustic characteristic measuring device 1. Further, the control unit 11 measures the acoustic characteristics of the measurement target, determines whether the acoustic characteristics of the measurement target are within a predetermined range, etc., based on the image of the measurement target captured by the imaging unit 30.
制御部11は、制御部11のROM、記憶部12等に記憶されている各種動作プログラム及びデータをRAMに読み込んでCPU及びGPUを動作させることにより、図1に示される制御部11の各機能を実現させる。これにより、制御部11は、画像データ取得部111、グレースケール画像生成部112、粗視化部113、測定部114として動作する。 The control unit 11 reads various operating programs and data stored in the ROM, storage unit 12, etc. of the control unit 11 into the RAM and operates the CPU and GPU, thereby performing each function of the control unit 11 shown in FIG. Make it happen. Thereby, the control unit 11 operates as an image data acquisition unit 111, a grayscale image generation unit 112, a coarse-graining unit 113, and a measurement unit 114.
画像データ取得部111は、撮像部30を制御して、測定対象の繊維基材の画像(元画像Io)を撮像する。また、画像データ取得部111は、撮像された元画像Ioの画像データを撮像部30から取得する。 The image data acquisition unit 111 controls the imaging unit 30 to capture an image (original image I o ) of the fiber base material to be measured. The image data acquisition unit 111 also acquires image data of the captured original image Io from the imaging unit 30.
グレースケール画像生成部112は、画像データ取得部111で取得されたカラー画像である繊維基材の元画像Ioをグレースケール化してグレースケール画像Igを生成する。グレースケール化の方法は特に限定されず、RGBを平均化する方法、ガンマ補正を用いる方法等、公知の方法を用いることができる。また、グレースケール画像Igの階調数は特に限定されず、例えば256階調(8ビット)である。 The grayscale image generation unit 112 generates a grayscale image Ig by converting the original image Io of the fiber base material, which is a color image acquired by the image data acquisition unit 111 , into grayscale. The gray scale conversion method is not particularly limited, and known methods such as a method of averaging RGB, a method of using gamma correction, etc. can be used. Further, the number of gradations of the grayscale image Ig is not particularly limited, and is, for example, 256 gradations (8 bits).
粗視化部113は、グレースケール画像生成部112で生成されたグレースケール画像Igを複数のブロックに分割する。ブロックの大きさ、形状は特に限定されないが、音響特性を適切に測定するため、音響特性測定の対象範囲となる周波数の音波の波長(1波長又は1/4波長)に対応した大きさであることが好ましい。例えば、測定対象の周波数の範囲が1~20kHzである場合、音響特性に影響を与える音波の波長として、1kHzの1波長である約350mm、1/4波長である約90mm、20kHzの1/4波長である約4mm等があげられる。したがって、ブロックは、一辺が繊維基材の4mm以上350mm以下、より好ましくは4mm以上90mm以下に相当する大きさの四角形とすることが好ましい。 The coarse-graining unit 113 divides the grayscale image Ig generated by the grayscale image generation unit 112 into a plurality of blocks. The size and shape of the block are not particularly limited, but in order to measure the acoustic characteristics appropriately, the size should correspond to the wavelength (1 wavelength or 1/4 wavelength) of the sound wave of the frequency that is the target range of the acoustic characteristics measurement. It is preferable. For example, when the frequency range to be measured is 1 to 20 kHz, the wavelengths of the sound waves that affect the acoustic characteristics are approximately 350 mm, which is one wavelength of 1 kHz, approximately 90 mm, which is 1/4 wavelength, and 1/4 of 20 kHz. For example, the wavelength is approximately 4 mm. Therefore, the block is preferably a rectangle with a side corresponding to the fiber base material of 4 mm or more and 350 mm or less, more preferably 4 mm or more and 90 mm or less.
粗視化部113は、分割されたブロックごとに、ブロック内の画素の輝度を平均化して粗視画像Icを生成する。より具体的には、粗視化部113は、ブロック内の画素の輝度の平均値を演算し、ブロック内の画素の輝度を、演算された平均値の輝度に設定する。粗視化部113は、各ブロックについて上述の平均化を行い、輝度が平均化されたブロックの集合としての粗視画像Icを生成する。 The coarse-graining unit 113 generates a coarse-grained image Ic by averaging the luminance of pixels within each divided block. More specifically, the coarse-graining unit 113 calculates the average value of the brightness of pixels in the block, and sets the brightness of the pixels in the block to the brightness of the calculated average value. The coarse-graining unit 113 performs the above-mentioned averaging for each block, and generates a coarse-grained image Ic as a set of blocks whose brightness is averaged.
また、粗視化部113は、ブロックごとの輝度分布の評価を容易にするため、輝度の階調を減らす処理を行う。具体的には、例えば256階調で表現されている粗視画像Icの輝度を、0~42、43~85、86~127、128~170、171~212、213~255の6つの区分に分け、各区分の中央値(21、64、107、149、192、234)を、それぞれの区分の輝度とする。粗視化部113は、各ブロックの輝度に該当する区分の中央値の輝度に、それぞれのブロック内の画素の輝度を修正する。これにより、粗視化部113は、粗視画像Icの階調を、256階調から6階調に減らす。 Furthermore, the coarse-graining unit 113 performs processing to reduce the luminance gradation in order to facilitate evaluation of the luminance distribution for each block. Specifically, for example, the brightness of the coarse-grained image I c expressed in 256 gradations is divided into six categories: 0 to 42, 43 to 85, 86 to 127, 128 to 170, 171 to 212, and 213 to 255. The median value (21, 64, 107, 149, 192, 234) of each section is taken as the brightness of each section. The coarse-graining unit 113 corrects the brightness of pixels in each block to the brightness of the median value of the division corresponding to the brightness of each block. Thereby, the coarse-graining unit 113 reduces the gradations of the coarse-grained image Ic from 256 gradations to 6 gradations.
測定部114は、粗視化部113で生成された粗視画像Icの分散度を演算する。測定対象の繊維基材には、複数の異なる種類の繊維が含まれている。これら異なる種類の繊維が均一に混合(混綿)されていれば、粗視画像Icの各ブロックの輝度は均一な状態となる。他方、繊維基材に含まれる異なる種類の繊維に偏り(ばらつき)が生じている場合、粗視画像Icのブロックごとの輝度にばらつきが生じる。したがって、粗視画像Icの輝度の分散度、例えば標準偏差が小さいほど、繊維の混合度合いが均一であり、標準偏差が大きいほど、繊維の混合度合いにばらつきが生じていると推定される。 The measuring unit 114 calculates the degree of dispersion of the coarse-grained image Ic generated by the coarse-graining unit 113. The fiber base material to be measured contains a plurality of different types of fibers. If these different types of fibers are uniformly mixed (blended), the brightness of each block in the coarse-grained image Ic will be uniform. On the other hand, if there is a bias (variation) in the different types of fibers included in the fiber base material, there will be variation in the brightness of each block of the coarse image Ic . Therefore, it is estimated that the smaller the luminance dispersion, for example, the standard deviation, of the coarse-grained image I c , the more uniform the fiber mixing degree is, and the larger the standard deviation, the more dispersion has occurred in the fiber mixing degree.
測定部114は、予め設定されている測定対象の均一性と音響特性との関係を示す指標、及び推定された測定対象の均一性に基づいて、測定対象の音響特性の測定、測定対象の音響特性が所定範囲内であるか否かの判定等を行う。所定範囲は、測定対象の音響特性について許容可能な範囲として、予め定められた範囲である。本実施の形態では、予め設定されている繊維の混合度合いと音響特性との関係を示す指標、及び推定された繊維の混合度合いに基づいて、測定対象である繊維材料の音響特性の測定、測定対象の音響特性が所定範囲内であるか否かの判定等を行う。 The measurement unit 114 measures the acoustic characteristics of the measurement target and determines the acoustic characteristics of the measurement target based on a preset index indicating the relationship between the uniformity of the measurement target and the acoustic characteristics and the estimated uniformity of the measurement target. It is determined whether or not the characteristics are within a predetermined range. The predetermined range is a range predetermined as an allowable range for the acoustic characteristics of the measurement target. In this embodiment, the acoustic characteristics of the fiber material to be measured are measured based on a preset index indicating the relationship between the fiber mixing degree and the acoustic characteristics, and the estimated fiber mixing degree. It is determined whether the acoustic characteristics of the object are within a predetermined range.
記憶部12は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、測定対象の元画像Ioの画像データ、グレースケール画像Ig及び粗視画像Icを生成するプログラム、測定対象の均一性と音響特性との関係を示す指標等のプログラム及びデータを記憶する。 The storage unit 12 is a nonvolatile memory such as a hard disk or a flash memory, and stores image data of the original image Io to be measured, a program for generating a grayscale image Ig and a coarse-grained image Ic , and information on the uniformity of the measurement target. Stores programs and data such as indicators indicating relationships with acoustic characteristics.
表示部13は、音響特性測定装置1に備えられた表示用デバイスであり、例えば液晶ディスプレイである。表示部13は、撮像部30で撮像された測定対象の元画像Io、測定部114による音響特性の測定結果等を表示する。 The display unit 13 is a display device provided in the acoustic characteristic measuring device 1, and is, for example, a liquid crystal display. The display unit 13 displays the original image I o of the measurement target captured by the imaging unit 30, the measurement results of the acoustic characteristics by the measurement unit 114, and the like.
入力部14は、測定対象の均一性と音響特性との関係を示す指標の設定、測定の開始、終了指示等を入力するための入力デバイスである。入力部14は、音響特性測定装置1に備えられたキーボード、タッチパネル、マウス等である。 The input unit 14 is an input device for inputting settings of an index indicating the relationship between the uniformity of the measurement target and the acoustic characteristics, instructions for starting and ending measurement, and the like. The input unit 14 is a keyboard, a touch panel, a mouse, etc. provided in the acoustic characteristic measuring device 1.
続いて、図2のフローチャートを参照しつつ、音響特性測定装置1を用いた音響特性測定方法について説明する。本実施の形態では、図3(A)に示すように、円板状の繊維材料を測定対象として撮像し、撮像された画像に基づいて、繊維材料の音響特性を測定する場合を例として説明する。 Next, an acoustic characteristic measuring method using the acoustic characteristic measuring device 1 will be explained with reference to the flowchart of FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 3A, an example will be described in which a disc-shaped fiber material is imaged as a measurement target and the acoustic characteristics of the fiber material are measured based on the captured image. do.
入力部14への測定開始指示の入力等により、音響特性測定処理が開始されると、ステップS11として、画像データ取得部111は、撮像部30を制御して、測定対象の繊維基材の元画像Ioを撮像し、撮像部30から元画像Ioの画像データを取得する。また、画像データ取得部111は、取得した元画像Ioの画像データをグレースケール画像生成部112へ送信する。 When the acoustic characteristic measurement process is started by inputting a measurement start instruction to the input unit 14, in step S11, the image data acquisition unit 111 controls the imaging unit 30 to capture the original fiber base material to be measured. An image I o is captured, and image data of the original image I o is obtained from the imaging unit 30 . Further, the image data acquisition unit 111 transmits the acquired image data of the original image Io to the grayscale image generation unit 112.
続いて、グレースケール画像生成ステップとして、グレースケール画像生成部112は、受信した画像データに基づいて元画像Ioをグレースケール化して、グレースケール画像Igを生成する(ステップS12)。図3(A)に示すように、本実施の形態に係る元画像Ioは、背景の画像を含んでいる。グレースケール画像生成部112は、まず、背景の画像を削除して、繊維材料のみの画像にする。具体的には、グレースケール画像生成部112は、背景部分を黒(輝度=0)とし輝度値のカウントに含めない処理を行う。背景画像を削除するキーイング処理が適切に行われるように、元画像Ioの背景は緑、青等の単一色であることが好ましい。 Subsequently, as a grayscale image generation step, the grayscale image generation unit 112 grayscales the original image Io based on the received image data to generate a grayscale image Ig (step S12). As shown in FIG. 3A, the original image Io according to this embodiment includes a background image. The grayscale image generation unit 112 first deletes the background image to create an image of only the fiber material. Specifically, the grayscale image generation unit 112 performs processing to make the background part black (brightness=0) and not include it in the count of brightness values. The background of the original image Io is preferably a single color such as green or blue so that the keying process for deleting the background image can be performed appropriately.
グレースケール画像生成部112は、繊維材料のみの元画像Ioをグレースケール化する。本実施の形態では、グレースケール画像生成部112は、NTSC加重平均法を用いてグレースケール化を行い、繊維材料のグレースケール画像Ig(図3(B))を生成する。 The grayscale image generation unit 112 converts the original image Io of only the fiber material into grayscale. In this embodiment, the grayscale image generation unit 112 performs grayscale conversion using the NTSC weighted average method to generate a grayscale image I g (FIG. 3(B)) of the fiber material.
続いて、粗視化ステップとして、粗視化部113は、グレースケール画像生成部112で生成されたグレースケール画像Igを複数のブロックに分割する(ステップS13)。本実施の形態では、元画像Ioを160×160ピクセルの大きさでブロック化することで、正方形の1ブロックの1辺が、繊維材料の15mm程度となるように設定している。 Subsequently, as a coarse-graining step, the coarse-graining unit 113 divides the grayscale image Ig generated by the grayscale image generating unit 112 into a plurality of blocks (step S13). In this embodiment, the original image Io is divided into blocks with a size of 160×160 pixels, so that one side of one square block is approximately 15 mm of the fiber material.
そして、粗視化部113は、分割されたブロックごとに、ブロック内の画素の輝度を平均化して粗視画像Icを生成する(ステップS14)。粗視化部113は、繊維材料と背景との境界を含むブロックでは、背景を示す画素を含めずに、ブロック内の画素の輝度を平均化する。これにより、繊維材料の部分のみについて平均輝度を演算することができる。粗視化部113は、ブロック内の画素の輝度を、演算された平均輝度に設定し、粗視画像Ic(図3(C))を生成する。 Then, for each divided block, the coarse-graining unit 113 averages the luminance of pixels within the block to generate a coarse-grained image Ic (step S14). In a block including a boundary between a fiber material and a background, the coarse-graining unit 113 averages the luminance of pixels within the block without including pixels indicating the background. This makes it possible to calculate the average brightness only for the fiber material portion. The coarse-graining unit 113 sets the brightness of pixels within the block to the calculated average brightness, and generates a coarse-grained image I c (FIG. 3(C)).
さらに、粗視化部113は、粗視画像Icの階調数を減らす処理を行う(ステップS15)。具体的には、上述したように、粗視化部113は、256階調でグレースケール化された画像である粗視画像Icについて、各ブロックの輝度を6つの区分に分ける。そして、粗視化部113は、各ブロックの輝度を、各区分の中央値の輝度に修正する。これにより、粗視化部113は、階調を減らした粗視画像Icを生成する。 Further, the coarse-graining unit 113 performs processing to reduce the number of gradations of the coarse-grained image Ic (step S15). Specifically, as described above, the coarse-graining unit 113 divides the luminance of each block into six categories for the coarse-grained image Ic , which is an image grayscaled with 256 gradations. Then, the coarse-graining unit 113 corrects the luminance of each block to the median luminance of each section. Thereby, the coarse-graining unit 113 generates a coarse-grained image Ic with reduced gradations.
続いて測定ステップとして、測定部114は、ステップS15で生成された粗視画像Icについて、ブロックごとの輝度のばらつきを示す分散度を演算し、繊維の混合度合いを推定する(ステップS16)。分散度としては、分散、標準偏差等、種々の指標を用いることができ、例えば標準偏差が用いられる。上述したように、演算された分散度は、繊維基材に含まれる複数の繊維の混合度合いを表している。測定部114は、演算された分散度に基づいて、繊維の混合度合いを推定する。混合度合いは、予め設定された任意の指標であり、例えば、輝度の標準偏差の値を、任意の範囲の区分に分けることにより、混合度合いの指標とすることができる。 Subsequently, as a measurement step, the measurement unit 114 calculates the degree of dispersion indicating the variation in brightness for each block for the coarse-grained image Ic generated in step S15, and estimates the degree of fiber mixing (step S16). As the degree of dispersion, various indicators such as dispersion and standard deviation can be used. For example, standard deviation is used. As described above, the calculated degree of dispersion represents the degree of mixing of a plurality of fibers contained in the fiber base material. The measurement unit 114 estimates the degree of fiber mixing based on the calculated degree of dispersion. The degree of mixing is an arbitrary index set in advance, and can be used as an index of the degree of mixing, for example, by dividing the value of the standard deviation of luminance into sections in an arbitrary range.
測定部114は、分散度から推定された繊維の混合度合いに基づいて、繊維材料の音響特性を測定する(ステップS17)。繊維材料の音響特性は、予め設定された測定指標に基づいて行われる。測定指標は、実際の測定データ等に基づいて、繊維の混合度合いと音響特性との関係を示す指標として予め設定され、記憶部12に記憶されている。 The measuring unit 114 measures the acoustic characteristics of the fiber material based on the degree of fiber mixing estimated from the degree of dispersion (step S17). The acoustic properties of the fiber material are determined based on preset measurement indicators. The measurement index is set in advance as an index indicating the relationship between the degree of mixing of fibers and the acoustic characteristics based on actual measurement data and the like, and is stored in the storage unit 12.
より具体的には、繊維基材がよく混綿され、異なる種類の繊維が均一に混合されているほど、繊維材料の流れ抵抗(空気の流れにくさ)は大きくなり、吸音率は高くなる。他方、うまく混綿されておらず、繊維のばらつき(偏り)が大きいほど、繊維材料の流れ抵抗は小さくなり、吸音率は低くなる。測定指標は、例えば、このような特性に基づいて、繊維の混合度合いと吸音率との関係を示す表として作成され、繊維の混合度合いと音響特性との関係を示す指標として予め記憶部12に記憶される。 More specifically, the better the fiber base material is blended and the more uniformly different types of fibers are mixed, the greater the flow resistance (difficulty in air flow) of the fiber material and the higher the sound absorption coefficient. On the other hand, the less well blended the fibers are and the greater the unevenness of the fibers, the lower the flow resistance of the fibrous material and the lower its sound absorption coefficient. For example, the measurement index is created as a table showing the relationship between the mixing degree of fibers and the sound absorption coefficient based on such characteristics, and is stored in the storage unit 12 in advance as an index showing the relationship between the mixing degree of fibers and the acoustic characteristics. be remembered.
測定部114は、分散度から推定された繊維の混合度合いに対応する吸音率を、測定対象である繊維材料の音響特性の測定結果として記憶部12に記憶させるとともに、表示部13に表示させ(ステップS18)、音響特性測定装置1は音響特性測定処理を終了する。 The measuring unit 114 causes the storage unit 12 to store the sound absorption coefficient corresponding to the degree of mixing of fibers estimated from the degree of dispersion as a measurement result of the acoustic properties of the fiber material to be measured, and causes the display unit 13 to display the sound absorption coefficient ( In step S18), the acoustic characteristic measuring device 1 ends the acoustic characteristic measuring process.
(測定例)
以下、本実施の形態に係る音響特性測定方法に係る測定例について説明する。本例では、繊維A及び繊維Bの2種類の繊維からなる繊維材料について音響特性の測定を行った。また、本例では、繊維Aと繊維Bとの混合度合いの異なる試験片1及び試験片2を作成し、音響特性の評価を行った。
(Measurement example)
Hereinafter, a measurement example related to the acoustic characteristic measuring method according to the present embodiment will be described. In this example, the acoustic characteristics of a fiber material made of two types of fibers, fiber A and fiber B, were measured. In addition, in this example, test pieces 1 and 2 having different mixing degrees of fiber A and fiber B were created, and their acoustic characteristics were evaluated.
繊維Aは、繊維径が0.5dt、繊維長が約50mmである白色PET繊維である。また、繊維Bは、繊維径が2dt、繊維長が約50mmである黒色低融点PET繊維である。 Fiber A is a white PET fiber with a fiber diameter of 0.5 dt and a fiber length of about 50 mm. Moreover, the fiber B is a black low melting point PET fiber having a fiber diameter of 2 dt and a fiber length of about 50 mm.
試験片1は、繊維Aと繊維Bとを混合して作製した不織布である。具体的には、まず圧縮された繊維Aと繊維Bとを7:3の重量比率で配合し、サンプルオープナー機((有)竹内製作所、OP-400)で開繊、混合した。その後、開繊、混合された材料をサンプルローラカード機((有)竹内製作所、SRC-400)で混合、梳綿して、幅400mm×長さ900mmの不織布を作製した。そして、不織布をオーブンでプレヒートした後、厚み50mmに保持しつつ冷却して、不織布シートを作製した。さらに不織布シートからφ100mmの大きさで切り出して試験片1とした。 Test piece 1 is a nonwoven fabric made by mixing fibers A and B. Specifically, first, compressed fiber A and fiber B were blended at a weight ratio of 7:3, and opened and mixed using a sample opener machine (Takeuchi Seisakusho Co., Ltd., OP-400). Thereafter, the spread and mixed materials were mixed and carded using a sample roller card machine (Takeuchi Seisakusho Co., Ltd., SRC-400) to produce a nonwoven fabric with a width of 400 mm and a length of 900 mm. Then, after preheating the nonwoven fabric in an oven, it was cooled while maintaining the thickness at 50 mm to produce a nonwoven fabric sheet. Further, a piece having a diameter of 100 mm was cut out from the nonwoven fabric sheet to obtain a test piece 1.
試験片2は、試験片1と同様に、繊維Aと繊維Bとを混合して作製した不織布である。具体的には、まず圧縮された繊維Aと繊維Bとを7:3の重量比率で配合し、試験片1の場合と比べて約0.06倍に開繊頻度を下げたサンプルオープナー機((有)竹内製作所、OP-400)で開繊、混合した。その後、開繊、混合された材料を、試験片1の場合と比べてシリンダローラとワーカローラとのギャップを3倍に広げて梳綿性を低下させたサンプルローラカード機((有)竹内製作所、SRC-400)で混合、梳綿して、幅400mm×長さ900mmの不織布を作製した。そして、不織布をオーブンでプレヒートした後、厚み50mmに保持しつつ冷却して、不織布シートを作製した。さらに不織布シートからφ100mmの大きさで切り出して試験片2とした。 Test piece 2, like test piece 1, is a nonwoven fabric made by mixing fibers A and B. Specifically, first, compressed fiber A and fiber B were mixed at a weight ratio of 7:3, and a sample opener machine (with a fiber opening frequency reduced to approximately 0.06 times compared to the case of test specimen 1) was used. The fibers were opened and mixed using Takeuchi Seisakusho Co., Ltd. (OP-400). After that, the spread and mixed materials were processed using a sample roller card machine (Takeuchi Seisakusho Co., Ltd.) where the gap between the cylinder roller and worker roller was increased three times compared to the case of test piece 1 to reduce carding properties. , SRC-400) and carded to produce a nonwoven fabric with a width of 400 mm and a length of 900 mm. Then, after preheating the nonwoven fabric in an oven, it was cooled while maintaining the thickness at 50 mm to produce a nonwoven fabric sheet. Further, a test piece 2 with a diameter of 100 mm was cut out from the nonwoven fabric sheet.
上述の試験片1及び試験片2について、本実施の形態に係る音響測定方法により混合繊維の分散度を測定した。具体的には、図4(A)に示すように45mm×30mmの大きさで、試験片1、試験片2について表裏各3枚(合計6枚)の画像を撮影した。このときの解像度は約4.7μm/ピクセルであり、この値は繊維A及び繊維Bの繊維径より小さい。 Regarding the above-mentioned test piece 1 and test piece 2, the degree of dispersion of the mixed fibers was measured by the acoustic measurement method according to the present embodiment. Specifically, as shown in FIG. 4(A), three images each of the front and back sides (total of 6 images) of Test Piece 1 and Test Piece 2 were photographed with a size of 45 mm x 30 mm. The resolution at this time is about 4.7 μm/pixel, which is smaller than the fiber diameters of fibers A and B.
続いて、図4(B)に示すように、撮影された画像を9×6ブロック(約5mm/ブロック)に分割し、ブロック内の画素の輝度を平均化して粗視画像Icを生成した。また、生成された6枚の粗視画像Icから8bit階調のヒストグラムデータを生成し、粗視画像Icの6枚分の平均である平均ヒストグラムデータを算出した。さらに、平均ヒストグラムデータから、標準偏差を算出した。さらに、標準偏差を8とした場合の、±3σの範囲外となるカウント数の総和を算出した。図5は、試験片1、試験片2のそれぞれ2つのサンプルの平均ヒストグラムである。 Subsequently, as shown in FIG. 4(B), the photographed image was divided into 9×6 blocks (approximately 5 mm/block), and the brightness of pixels within the blocks was averaged to generate a coarse image Ic. . Further, 8-bit gradation histogram data was generated from the six generated coarse images Ic , and average histogram data, which is the average of the six coarse images Ic , was calculated. Furthermore, the standard deviation was calculated from the average histogram data. Furthermore, when the standard deviation was set to 8, the total number of counts outside the range of ±3σ was calculated. FIG. 5 is an average histogram of two samples each of test piece 1 and test piece 2.
上述の試験片1及び試験片2の音響特性を示す指標として、流れ抵抗を測定した。具体的には、試験片1、試験片2の重量を分析天秤((株)島津製作所、AUX320)で測定し、それぞれの嵩密度を算出した。そして、試験片1、試験片2の単位厚みあたりの流れ抵抗を、流れ抵抗測定システム(Mecanum社、SIGMA)で測定した。また、単位厚みあたりの流れ抵抗を嵩密度で除して、嵩密度あたりの流れ抵抗を算出した。 Flow resistance was measured as an index indicating the acoustic characteristics of the above-mentioned test piece 1 and test piece 2. Specifically, the weights of test piece 1 and test piece 2 were measured using an analytical balance (Shimadzu Corporation, AUX320), and the bulk density of each was calculated. Then, the flow resistance per unit thickness of Test Piece 1 and Test Piece 2 was measured using a flow resistance measurement system (Mecanum, SIGMA). Furthermore, the flow resistance per bulk density was calculated by dividing the flow resistance per unit thickness by the bulk density.
図6(A)、(B)は、試験片1及び試験片2に係る上述の測定データを示す図である。図6(A)、(B)に示すように、画像処理を用いて演算される繊維の混合度合いを表す標準偏差と、音響特性を表す流れ抵抗との間に相関関係が認められ、繊維の混合度合いから測定対象の音響特性が推定できていることがわかる。特に、繊維配合及び狙い嵩密度が明確な繊維材料等については、本実施の形態に係る画像解析によって、流れ抵抗を推定することができる。 FIGS. 6A and 6B are diagrams showing the above-mentioned measurement data regarding test piece 1 and test piece 2. As shown in Figures 6(A) and (B), there is a correlation between the standard deviation, which represents the degree of mixing of fibers calculated using image processing, and the flow resistance, which represents acoustic characteristics. It can be seen that the acoustic characteristics of the measurement target can be estimated from the degree of mixing. In particular, for fiber materials whose fiber composition and target bulk density are clear, the flow resistance can be estimated by the image analysis according to this embodiment.
また、予め任意の閾値(許容標準偏差の倍数範囲等)を設定し、粗視化した測定対象の画像(粗視画像Ic)を用いて、音響特性の許容性能範囲外の製品を容易に検出することが可能となる。 In addition, by setting an arbitrary threshold value (range of multiples of allowable standard deviation, etc.) in advance and using a coarse-grained image of the measurement target (coarse-grained image I c ), it is possible to easily detect products whose acoustic characteristics are outside the allowable performance range. It becomes possible to detect.
図5に示されるように、同じ構成の試験片であっても、試料によって輝度のピークは異なっている。また、画像の撮影再現性が低い場合にも、輝度のピーク、輝度分布等のずれを生じる可能性がある。このような撮影再現性に起因する輝度のピーク、分布のずれは、撮影画像の解像度を適正化することによって低減することができ、試料ごとの輝度のピーク、分布等のずれを、より正確に測定することができる。より具体的には、撮影画像の空間分解能(μm/ピクセル)を多孔質材構成素材の固体部骨格径より小さくすることにより、撮影画像における画素ごとの輝度の再現性のばらつきを補正処理等で低減することができ、輝度ヒストグラムのピーク位置、輝度分布等の撮影再現性を向上させることができる。 As shown in FIG. 5, even test pieces with the same configuration have different brightness peaks depending on the sample. Furthermore, when the reproducibility of image capture is low, deviations in brightness peaks, brightness distribution, etc. may occur. Such deviations in brightness peaks and distributions caused by photographic reproducibility can be reduced by optimizing the resolution of the photographed images, and deviations in brightness peaks and distributions for each sample can be more accurately corrected. can be measured. More specifically, by making the spatial resolution (μm/pixel) of the photographed image smaller than the solid part skeleton diameter of the porous material, it is possible to correct variations in brightness reproducibility for each pixel in the photographed image. It is possible to improve the imaging reproducibility of the peak position of the brightness histogram, brightness distribution, etc.
以上説明したように、本実施の形態に係る音響特性測定装置及び音響特性測定方法では、測定対象である繊維基材の画像を用いて、繊維基材を構成する複数の種類の繊維の混合度合い、すなわち測定対象の均一性を推定することにより音響特性の測定、音響特性が所定範囲内であるか否かの判定等を行う。したがって、容易に繊維材料、繊維複合材料等の音響特性の測定、音響特性が所定範囲内であるか否かの判定等を行うことが可能である。 As explained above, in the acoustic property measuring device and the acoustic property measuring method according to the present embodiment, the degree of mixing of a plurality of types of fibers constituting the fiber base material is determined using an image of the fiber base material to be measured. That is, by estimating the uniformity of the measurement target, the acoustic characteristics are measured, and it is determined whether the acoustic characteristics are within a predetermined range. Therefore, it is possible to easily measure the acoustic properties of fiber materials, fiber composite materials, etc., and determine whether the acoustic properties are within a predetermined range.
また、本実施の形態では、音響特性測定装置1は、元画像Ioをグレースケール化したグレースケール画像Igに基づいて音響特性を測定することとしているので、簡易な処理で分散度を演算し、音響特性の測定、音響特性が所定範囲内であるか否かの判定等を行うことができる。 Furthermore, in this embodiment, the acoustic characteristic measuring device 1 measures the acoustic characteristics based on the grayscale image Ig obtained by converting the original image Io to a grayscale, so that the degree of dispersion is calculated by simple processing. However, it is possible to measure the acoustic characteristics and determine whether the acoustic characteristics are within a predetermined range.
また、本実施の形態に係る音響特性測定装置1は、グレースケール画像Igをブロックに分けて、ブロック内の画素の輝度を平均化することとしている。さらに、音響特性測定装置1は、ブロックごとの輝度の階調を減らして生成した粗視画像Icに基づいて分散度を演算することとしている。これにより、より簡易な処理で分散度を演算し、音響特性の測定、音響特性が所定範囲内であるか否かの判定等を行うことができる。 Furthermore, the acoustic characteristic measuring device 1 according to the present embodiment divides the grayscale image Ig into blocks and averages the brightness of pixels within the blocks. Further, the acoustic characteristic measuring device 1 calculates the degree of dispersion based on the coarse image Ic generated by reducing the luminance gradation of each block. Thereby, it is possible to calculate the degree of dispersion with simpler processing, measure the acoustic characteristics, and determine whether the acoustic characteristics are within a predetermined range.
本実施の形態では、元画像Ioを直接グレースケール化してグレースケール画像Igを生成することとしたが、これに限られない。例えば、グレースケール画像生成部112は、元画像Ioについて階調補正を行った後に、グレースケール化を行うこととしてもよい。これにより、広い範囲の階調で繊維の混合度合いを評価することができるので、より精度の高い混合度合いの推定を行うことが可能となる。 In this embodiment, the grayscale image Ig is generated by directly converting the original image Io to grayscale, but the present invention is not limited to this. For example, the grayscale image generation unit 112 may perform grayscale conversion after performing gradation correction on the original image Io . This makes it possible to evaluate the degree of blending of fibers over a wide range of gradations, making it possible to estimate the degree of blending with higher accuracy.
また、本実施の形態では、音響特性測定装置1は、撮像部30と接続されており、撮像部30で撮像された繊維基材の元画像Ioを取得することとしたが、これに限られない。例えば、予め撮像され、記憶部12に記憶されている元画像Ioを用いることとしてもよい。 Furthermore, in the present embodiment, the acoustic property measuring device 1 is connected to the imaging section 30 and acquires the original image Io of the fiber base material imaged by the imaging section 30, but this is not limited to this. I can't. For example, an original image Io captured in advance and stored in the storage unit 12 may be used.
また、本実施の形態では、測定対象の繊維基材は、異なる2種類の繊維を含むこととしたが、これに限られず、3種類以上の繊維を含むこととしてもよい。この場合、グレースケール化した際の各繊維の輝度の差が明確になるように、それぞれの繊維は予め染色されていることが好ましい。 Further, in this embodiment, the fiber base material to be measured includes two different types of fibers, but is not limited to this, and may include three or more types of fibers. In this case, each fiber is preferably dyed in advance so that the difference in brightness of each fiber becomes clear when converted to gray scale.
また、本実施の形態に係る測定対象である音響材料は、繊維材料であることとしたが、これに限られない。例えば、測定対象の音響材料は、ポリウレタンフォーム、フェルト、グラスウール等の多孔質材料であることとしてもよい。この場合、ポリウレタン等の材料が存在する部分と孔(空隙)との輝度の差に基づいて、多孔質材料の均一性、すなわち孔(空隙)の分布度合いを推定し、音響特性の測定、測定対象の音響特性が所定範囲内であるか否かの判定等を行うこととすればよい。 Further, although the acoustic material to be measured according to the present embodiment is a fiber material, it is not limited to this. For example, the acoustic material to be measured may be a porous material such as polyurethane foam, felt, or glass wool. In this case, the uniformity of the porous material, that is, the degree of distribution of the pores (voids), is estimated based on the difference in brightness between the area where the material such as polyurethane exists and the pores (voids), and the acoustic characteristics are measured. It may be determined whether or not the acoustic characteristics of the object are within a predetermined range.
また、上記実施の形態に係る音響特性測定方法は、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、上記実施の形態に係る音響特性測定を実行するためのコンピュータプログラムを、USBメモリ、DVD-ROM等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、コンピュータ装置を上記の音響特性測定を実行する音響特性測定装置として機能させることができる。 Moreover, the acoustic characteristic measuring method according to the embodiment described above can be realized using a normal computer system. For example, a computer program for executing the acoustic characteristic measurement according to the above embodiment is stored and distributed in a computer-readable recording medium such as a USB memory or a DVD-ROM, and the computer program is installed on the computer. By doing so, the computer device can function as an acoustic characteristic measuring device that executes the above-mentioned acoustic characteristic measurement.
本発明は、不織布等の繊維基材、ポリウレタンフォーム等の多孔質材料の音響特性の測定、音響特性が所定範囲内であるか否かの判定等に好適である。特に、色合いの異なる複数の繊維を含む繊維基材の音響特性の測定、音響特性が所定範囲内であるか否かの判定等に好適である。 The present invention is suitable for measuring the acoustic properties of fiber base materials such as nonwoven fabrics, porous materials such as polyurethane foam, and determining whether the acoustic properties are within a predetermined range. In particular, it is suitable for measuring the acoustic properties of a fiber base material containing a plurality of fibers with different hues, and determining whether the acoustic properties are within a predetermined range.
1 音響特性測定装置、11 制御部、111 画像データ取得部、112 グレースケール画像生成部、113 粗視化部、114 測定部、12 記憶部、13 表示部、14 入力部、30 撮像部 Reference Signs List 1 acoustic characteristic measuring device, 11 control unit, 111 image data acquisition unit, 112 grayscale image generation unit, 113 coarse-graining unit, 114 measurement unit, 12 storage unit, 13 display unit, 14 input unit, 30 imaging unit
Claims (7)
前記グレースケール画像を複数のブロックに分割し、前記ブロック内の画素の輝度を平均化して粗視画像を生成する粗視化部と、
前記粗視画像の輝度の分散度から前記測定対象の音響特性を測定する測定部と、を備える、
ことを特徴とする音響特性測定装置。 a grayscale image generation unit that generates a grayscale image by converting the image of the measurement target into grayscale;
a coarse-graining unit that divides the grayscale image into a plurality of blocks and averages the brightness of pixels in the blocks to generate a coarse-grained image;
a measurement unit that measures the acoustic characteristics of the measurement target from the luminance dispersion of the coarse image;
An acoustic characteristic measuring device characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の音響特性測定装置。 The measurement target is a fiber base material containing multiple types of fibers,
The acoustic characteristic measuring device according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1に記載の音響特性測定装置。 The measurement target is a porous material,
The acoustic characteristic measuring device according to claim 1, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の音響特性測定装置。 The coarse-graining unit generates the coarse-grained image by reducing the luminance gradation of the block.
The acoustic characteristic measuring device according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の音響特性測定装置。 The block is a rectangle with one side of 4 mm or more and 350 mm or less,
The acoustic characteristic measuring device according to any one of claims 1 to 4.
前記グレースケール画像を複数のブロックに分割し、前記ブロック内の画素の輝度を平均化して粗視画像を生成する粗視化ステップと、
前記粗視画像の輝度の分散度から前記測定対象の音響特性を測定する測定ステップと、を含む、
ことを特徴とする音響特性測定方法。 a grayscale image generation step of generating a grayscale image by converting the image of the measurement target into grayscale;
a coarse-graining step of dividing the grayscale image into a plurality of blocks and averaging the brightness of pixels in the blocks to generate a coarse-grained image;
a measuring step of measuring the acoustic characteristics of the measurement target from the luminance dispersion of the coarse image;
A method for measuring acoustic characteristics characterized by the following.
測定対象の画像をグレースケール化してグレースケール画像を生成するグレースケール画像生成部、
前記グレースケール画像を複数のブロックに分割し、前記ブロック内の画素の輝度を平均化して粗視画像を生成する粗視化部、
前記粗視画像の輝度の分散度から前記測定対象の音響特性を測定する測定部、
として機能させるプログラム。
computer,
a grayscale image generation unit that generates a grayscale image by converting the image of the measurement target into grayscale;
a coarse-graining unit that divides the grayscale image into a plurality of blocks and averages the brightness of pixels in the blocks to generate a coarse-grained image;
a measuring unit that measures acoustic characteristics of the measurement target from the degree of dispersion of brightness of the coarse image;
A program that functions as
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