KR100393639B1 - method for image processing having high-speed - Google Patents
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Abstract
카메라로부터 입력된 영상을 실시간으로 처리할 수 있는 저비용의 하드웨어적인 연산로직을 제공하여 중앙처리장치에서 영상 신호의 처리 및 판정에 걸리는 시간을 단축시키기 위한 초고속 영상처리 방법이 개시된다. 카메라(도시 안됨)를 통하여 입력되는 데이터가 한계값보다 크면 1을 출력하고 작거나 같으면 0를 출력시키는 이치화 로직을 수행하는 단계; 이치화 로직을 통해 0또는 1의 1Bit 데이터로 변환된 디지털 데이터를 입력 데이터를 1Clock씩 지연시키며, 직렬 연결된 Flip-Flop로직인 D1로직 및 D2로직에 입력시키는 단계; D1로직의 출력 및 D2로직의 출력을 각각 수평비교기의 1번 및 2번 입력단에 입력시켜, 1번 입력단에 입력된 데이터 및 2번 입력단에 입력된 데이터를 비교하여 데이터가 같지 않으면 수평방향으로 윤곽데이터가 발생한 것으로 처리하는 단계; D1로직의 출력중 하나는 수직비교기의 2번 입력단에 직접 입력시키고, D1로직의 출력중 다른 하나는 1라인크기의 데이터 지연 메모리를 통하여 수직비교기의 1번 입력단에 입력시켜, 1번 입력단에 입력된 데이터 및 2번 입력단에 입력된 데이터를 비교하여 데이터가 같지 않으면 수직 방향으로 윤곽데이터가 발생한 것으로 처리 하는 단계; 그리고, 수평비교기와 수직비교기를 통하여 출력된 데이터를 메모리 제어 로직에 의하여 제 1 메모리뱅크(Bank0) 및 제 2 메모리뱅크(Bank1)에 순차적으로 격납되도록 함으로서, 일측 메모리가 정보를 저장하는 동시에 CPU는 다른측 메모리의 정보를 액세스하도록 하는 단계를 포함한다.Disclosed is a high speed image processing method for providing a low cost hardware operation logic capable of processing an image input from a camera in real time to reduce the time required for processing and determining an image signal in a central processing unit. Performing binarization logic to output 1 when the data input through the camera (not shown) is greater than the threshold value and 0 when the data is smaller than or equal to the threshold value; Delaying the input data by 1 block by digital data converted to 1 bit data of 0 or 1 through binarization logic, and inputting the serially connected flip-flop logics, D1 logic and D2 logic; Input the output of D1 logic and the output of D2 logic to input terminal 1 and 2 of horizontal comparator respectively, and compare the data inputted at input terminal 1 and the input data at input terminal 2, and if the data are not equal, contour in the horizontal direction Treating the data as occurring; One of the outputs of D1 logic is directly input to input terminal 2 of the vertical comparator, and the other of the outputs of D1 logic is input to input terminal 1 of the vertical comparator through one line size data delay memory and input to input terminal 1 Comparing the input data with the data input to the second input terminal and processing that the contour data is generated in the vertical direction when the data are not the same; In addition, the data output through the horizontal comparator and the vertical comparator are sequentially stored in the first memory bank Bank0 and the second memory bank Bank1 by the memory control logic so that one side memory stores information and the CPU simultaneously. And accessing information in the other side of the memory.
Description
본 발명은 초고속 영상처리 방법에 관한 것으로 특히, 카메라로부터 입력된 영상을 실시간으로 처리할 수 있는 저비용의 하드웨어적인 연산로직을 제공하여 중앙처리장치에서 영상 신호의 처리 및 판정에 걸리는 시간을 단축시키기 위한 초고속 영상처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-fast image processing method, and in particular, to provide a low-cost hardware operation logic that can process the image input from the camera in real time to reduce the time taken to process and determine the image signal in the central processing unit It relates to a high speed image processing method.
일반적으로, 각종 산업현장에서 사람의 눈을 대신하여 카메라 등의 이미지센서를 이용한 각종 검사를 수행하는 각종 영상처리 장치 등이 필요하다. 산업현장에서 생산품의 양부 판정하거나 계측하는 역할을 하는 영상처리는 아날로그 또는 디지털로 출력되는 카메라 신호를 입력 받아 처리하고자 하는 목적에 맞게 그 신호 처리를 수행하며 탑재된 중앙처리장치에 의하여 각종연산을 수행하여 양부 판정하거나 계측하게 된다.In general, various image processing apparatuses for performing various inspections using image sensors such as cameras in place of human eyes are required in various industrial sites. Image processing, which plays a role of determining or measuring the quality of a product at an industrial site, performs the signal processing according to the purpose of receiving and processing an analog or digital camera signal and performs various calculations by a mounted central processing unit. It is determined whether or not the measurement.
카메라로부터 출력되는 영상데이터는 비교적 큰 데이터용량을 갖고 있으며, 때로는 산업현장에서 초당 5회 이상의 검사가 요구되는 경우가 많이 발생하며 현재 고속영상처리장치는 상당히 고가이다. 따라서 저가에 구현할 수 있는 초고속 영상처리장치의 구현이 핵심 현안으로 대두되고 있다.The image data output from the camera has a relatively large data capacity, and in many cases, more than five inspections per second are often required in industrial sites, and the high speed image processing apparatus is currently very expensive. Therefore, the implementation of ultra-fast image processing apparatus that can be implemented at low cost is emerging as a key issue.
종래의 산업현장에 사용되는 영상 처리 장치는 일반 컴퓨터에 영상 처리 장치를 장착하여 사용하는 것이 일반적이며, 영상 처리 방법중 초고속 처리 방법은 DSP기술에 의한 방법, 병렬 처리 방법등이 있으나 비교적 복잡하고 비용이 비싼 단점이 있다.In general, an image processing apparatus used in an industrial site is generally used by mounting an image processing apparatus on a general computer. Among the image processing methods, an ultra-high speed processing method includes a DSP technology and a parallel processing method, but it is relatively complicated and expensive. This is an expensive drawback.
그러나, 산업현장에서의 적용되는 영상처리시스템에서 실시간 처리가 가능한 초고속 처리 검사성능의 구현은 생산성 및 도입 효율면에서 절대적으로 중요하게 판단되는 가장 중요한 요소 중 하나이다.However, the implementation of ultra-fast processing inspection performance capable of real-time processing in an image processing system applied in an industrial field is one of the most important factors that are absolutely important in terms of productivity and introduction efficiency.
결론적으로 산업현장에서 쉽게 사용할 수 있으며, 가격이 저렴한 초고속처리장치의 요구가 절실한 실정이다.In conclusion, there is an urgent need for an ultra-high speed processing device which can be easily used in an industrial site and has a low cost.
본 발명은 상기의 문제점 및 실정을 감안하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 카메라에서 입력되는 영상데이터에서 실시간으로 윤곽데이터를 추출하는 하드웨어적인 연산 로직을 구현하여, 영상 데이터의 처리시간의 90% 정도에 해당하는 부분을 실시간 처리할 수 있으며, 부가적으로 연산로직 및 메모리 구성을 2중으로 구성하여 더욱 빠른 실시간처리가 가능한 초고속 영상 처리방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above problems and circumstances, and an object of the present invention is to implement a hardware calculation logic for extracting contour data in real time from the image data input from the camera, 90% of the processing time of the image data It is possible to process a portion corresponding to the degree in real time, and additionally to configure the operation logic and memory configuration to provide an ultra-fast image processing method capable of faster real-time processing.
도 1은 본 발명에 따른 초고속 영상 처리방법의 개념을 설명하기 위한 시스템도이다.1 is a system diagram for explaining a concept of an ultrafast image processing method according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 초고속 영상처리방법에 사용되는 메모리의 구성을 보여주기 위한 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a memory used in the ultra-fast image processing method according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110 : 영상 데이터 120 : 이치화 로직110: image data 120: binarization logic
130 140 : Flipflop로직 150 : 수평비교기130 140: Flipflop logic 150: Horizontal comparator
160 : 수직비교기 200 : 메모리160: vertical comparator 200: memory
210 : 메모리 제어로직 220, 230 : 메모리 뱅크210: memory control logic 220, 230: memory bank
240 : 버스 콘트롤러 250 : CPU240: bus controller 250: CPU
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving such an object,
카메라(도시 안됨)를 통하여 입력되는 데이터가 한계값보다 크면 1을 출력하고 작거나 같으면 0를 출력시키는 이치화 로직을 수행하는 단계;Performing binarization logic to output 1 when the data input through the camera (not shown) is greater than the threshold value and 0 when the data is smaller than or equal to the threshold value;
이치화 로직을 통해 0또는 1의 1Bit 데이터로 변환된 디지털 데이터를 입력 데이터를 1Clock씩 지연시키며, 직렬 연결된 Flip-Flop로직인 D1로직 및 D2로직에 입력시키는 단계;Delaying the input data by 1 block by digital data converted to 1 bit data of 0 or 1 through binarization logic, and inputting the serially connected flip-flop logics, D1 logic and D2 logic;
D1로직의 출력 및 D2로직의 출력을 각각 수평비교기의 1번 및 2번 입력단에 입력시켜, 1번 입력단에 입력된 데이터 및 2번 입력단에 입력된 데이터를 비교하여 데이터가 같지 않으면 수평방향으로 윤곽데이터가 발생한 것으로 처리하는 단계;Input the output of D1 logic and the output of D2 logic to input terminal 1 and 2 of horizontal comparator respectively. Compare the data inputted at input terminal 1 and the data input at input terminal 2, and if the data is not the same, outline the horizontal direction. Treating the data as occurring;
D1로직의 출력중 하나는 수직비교기의 2번 입력단에 직접 입력시키고, D1로직의 출력중 다른 하나는 1라인크기의 데이터 지연 메모리를 통하여 수직비교기의 1번 입력단에 입력시켜, 1번 입력단에 입력된 데이터 및 2번 입력단에 입력된 데이터를 비교하여 데이터가 같지 않으면 수직 방향으로 윤곽데이터가 발생한 것으로 처리 하는 단계; 그리고,One of the outputs of D1 logic is directly input to input terminal 2 of the vertical comparator, and the other of the outputs of D1 logic is input to input terminal 1 of the vertical comparator through one line size data delay memory and input to input terminal 1 Comparing the input data with the data input to the second input terminal and processing that the contour data is generated in the vertical direction when the data are not the same; And,
수평비교기와 수직비교기를 통하여 출력된 데이터를 메모리 제어 로직에 의하여 제 1 메모리뱅크(Bank0) 및 제 2 메모리뱅크(Bank1)에 순차적으로 격납되도록 함으로서, 일측 메모리가 정보를 저장하는 동시에 CPU는 다른측 메모리의 정보를 액세스하더럭 하는 단계를 포함한다.The data output through the horizontal comparator and the vertical comparator are sequentially stored in the first memory bank Bank0 and the second memory bank Bank1 by the memory control logic, so that one memory stores information and the CPU And accessing information in the memory.
본 발명에 따르면 카메라에서 입력된 영상신호를 하드웨어적인 연산로직에 의하여 실시간으로 처리할 수 있다.According to the present invention, an image signal input from a camera can be processed in real time by a hardware operation logic.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 초고속 영상 처리방법의 개념을 설명하기 위한 시스템도이고, 도 2는 본 발명에 따른 초고속 영상처리방법에 사용되는 메모리의 구성을 보여주기 위한 블록도이다.1 is a system diagram for explaining a concept of an ultrafast image processing method according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a memory used in the ultrafast image processing method according to the present invention.
본 발명은 카메라로부터 입력된 영상을 중앙처리장치(CPU)가 연산하여 처리목적을 달성하려면 입력된 신호를 처리목적에 맞게 가공하는 것이 필요한데 그 가공을 소프트웨어적인 방법으로 수행하면 많은 시간이 걸리기 때문에 중앙처리장치(CPU)가 최단시간에 판정할 수 있도록 하드웨어적인 연산로직을 구현하여 처리 및 판정에 걸리는 시간을 획기적으로 경감시킨다.According to the present invention, in order for the CPU to calculate an image input from a camera and to achieve a processing purpose, it is necessary to process the input signal in accordance with the processing purpose. Hardware processing logic is implemented so that the processing unit (CPU) can make the determination in the shortest time, which greatly reduces the time required for processing and determination.
이를 구체적으로 설명하면, 본 발명은 산업용 영상처리장치의 주요 판정근거는 각 영상의 윤곽데이터에 의하여 결과를 얻는 경우가 거의 전부이므로, 초고속 영상처리를 수행 할 수 있도록 하드웨어적인 윤곽추출(Edge detection)연산로직을 구현하며, 여기에 수반하는 메모리 회로에 대한 기술이다.Specifically, in the present invention, since the main decision basis of the industrial image processing apparatus is almost all of the results obtained by the contour data of each image, hardware detection is performed so that ultra-fast image processing can be performed. Implement computational logic, followed by a description of the memory circuit.
본 발명에 따른 초고속 영상처리방법은 원 화상 데이터에서 수평, 수직 윤곽 데이터 추출하기 위하여, 카메라로부터 출력되는 영상신호를 입력 받아 아날로그 신호는 디지털 신호로 변환하여 수신하고 디지털신호는 직접 디지털데이터로 수신한다. 수신된 데이터는 하드웨어적인 연산 로직을 통하여 영상의 윤곽데이터에 해당하는 좌표형태의 데이터를 획득한다.In the ultra-fast image processing method according to the present invention, in order to extract horizontal and vertical contour data from original image data, an analog signal is converted into a digital signal and received as an analog signal, and the digital signal is directly received as digital data. . The received data obtains coordinate data corresponding to the contour data of the image through hardware arithmetic logic.
도 1을 참조하면, 카메라(도시 안됨)를 통하여 입력된 8Bit의 영상 데이터(110)는 이치화 로직(120)을 통해 0또는 1의 1Bit 데이터로 변환된다. 이치화 로직(120)은 입력되는 데이터가 한계값(Threshold)보다 크면 1(high)을 출력하고 작거나 같으면 0(low)를 출력함으로서 아날로그 신호는 디지털 신호로 변환시키고, 디지털신호는 직접 디지털데이터로 수신하도록 동작한다.Referring to FIG. 1, 8Bit image data 110 input through a camera (not shown) is converted into 1Bit data of 0 or 1 through binarization logic 120. The binarization logic 120 outputs 1 (high) when the input data is larger than the threshold and 0 (low) when it is smaller than or equal to, thereby converting the analog signal into a digital signal and converting the digital signal directly into digital data. Operate to receive.
이치화 로직(120)을 통하여 디지털로 변환된 영상데이터는 입력된 데이터를 1Clock씩이 지연시키며, 직렬 연결된 Flip-Flop 로직인 D1로직(130) 및 D2로직(140)에 입력된다. D1로직(130)의 출력측은 수평비교기(150)의 2번 입력단 및 수직비교기(160)에 접속된다. 수평비교기(150)의 1번 입력단은 D2로직(140)의 출력측에 접속되고, 수직비교기(160)의 2번 입력단은 D1로직(130)의 출력측과 직접 연결되고, 수직비교기(160)의 1번 입력단은 1라인(Line)크기의 데이터 지연 메모리(170)를 통하여 D1로직(130)의 출력측과 연결된다.The image data digitally converted through the binarization logic 120 delays the input data by 1 clock and is input to the D1 logic 130 and the D2 logic 140 which are flip-flop logics connected in series. The output side of the D1 logic 130 is connected to the second input terminal of the horizontal comparator 150 and the vertical comparator 160. Input 1 of the horizontal comparator 150 is connected to the output side of the D2 logic 140, input 2 of the vertical comparator 160 is directly connected to the output side of the D1 logic 130, 1 of the vertical comparator 160 The first input terminal is connected to the output side of the D1 logic 130 through the data delay memory 170 of one line size.
그러므로, 수평 비교기(150)의 1번 입력단에는 2번 입력단에 입력되는 영상데이터의 픽셀(Pixel)보다 1Clock전의 영상데이터 픽셀(Pixel)이 입력 되므로 수평 비교기(150)는 좌우 데이터를 비교하게 되고 좌우 데이터가 같지 않으면 윤곽데이터(Edge data)가 발생한 것으로 처리 하여 1을 출력하고, 좌우 데이터가 같으면 0을 출력한다.Therefore, the horizontal comparator 150 compares the left and right data because the image data pixel Pixel before 1 clock is input to the first input terminal of the horizontal comparator 150 rather than the pixel of the image data input to the second input terminal. If the data are not the same, edge data is treated as having occurred, and 1 is output. If the left and right data are the same, 0 is output.
수직비교기(160)의 1번 입력단은 1라인(Line)크기의 데이터 지연 메모리(170)를 통하여 D1로직(130)의 출력측과 연결되므로, 수직비교기(160)의 2번 입력단에 입력되는 데이터보다 1줄(Line)전의 데이터가 입력된다. 그러므로, 윗줄과 아랫줄을 비교하게 되고 입력된 데이터가 같지 않으면 수직 방향으로 윤곽데이터(Edge data)가 발생한 것으로 처리 하여 1을 출력하고, 입력된 데이터가 같으면 0을 출력한다.Since the input terminal 1 of the vertical comparator 160 is connected to the output side of the D1 logic 130 through a data delay memory 170 of one line size, the data input to the input terminal 2 of the vertical comparator 160 is performed. Data before one line is entered. Therefore, the upper line and the lower line are compared, and if the input data is not the same, edge data is generated in the vertical direction and 1 is output. If the input data is the same, 0 is output.
수평비교기(150)와 수직비교기(160)의 수평과 수직의 비교결과를 합쳐 최종 결과를 다음 로직(180)으로 전달한다.The horizontal and vertical comparison results of the horizontal comparator 150 and the vertical comparator 160 are combined to transfer the final result to the next logic 180.
즉, 수평비교기(150)는 1번 입력단 및 2번 입력단은 픽셀단위의 디지털 영상데이터를 입력받아 1Clock전과 후의 영상데이터를 상호 비교하고, 수직 비교기(160)는 지연 메모리(170)를 통하여 각 픽셀단위의 영상데이터가 수평으로 이어진 1라인 전후의 영상데이터를 상호 비교하여 수평과 수직방향으로 윤곽데이터(Edge data)가 발생한 것으로 처리 하여 비교결과를 합쳐 수직 윤곽 데이터 및 수평윤곽 데이터를 다음 로직(180)으로 전달한다.That is, the horizontal comparator 150 receives the first image input terminal and the second input terminal receives digital image data in pixel units, and compares the image data before and after 1 clock, and the vertical comparator 160 performs each pixel through the delay memory 170. Compares the image data before and after one line where the image data of the unit is horizontal and treats that edge data is generated in the horizontal and vertical directions, and adds the comparison result to add vertical contour data and horizontal contour data to the next logic (180). ).
수평비교기(150)와 수직비교기(160)를 통하여 획득된 수직윤곽데이터 및 수평윤곽데이터는 도 2에서 보는 바와 같이 2중 구조로 구성된 메모리(200)에 별도로 격납된다. 본 발명에 따른 초고속 영상 처리방법에 사용되는 메모리(200)는 연속적으로 입력되는 화상을 실시간적으로 처리하기 위하여 2중 구조로 구성되는 데, 메모리 제어 로직(210)은 첫번째 입력된 화상의 윤곽데이터는 첫번째 메모리에 격납되어 처리되도록 하며, 두번째 입력된 영상데이터는 두번째 메모리에 격납되어 처리하도록 메모리를 제어한다.The vertical outline data and the horizontal outline data obtained through the horizontal comparator 150 and the vertical comparator 160 are separately stored in the memory 200 having a dual structure as shown in FIG. 2. The memory 200 used in the ultra-fast image processing method according to the present invention has a dual structure in order to process images continuously input in real time, and the memory control logic 210 performs contour data of the first input image. Is stored in the first memory and processed, and the second input image data is stored in the second memory and processed.
도 2에서 보는 바와 같이 수평비교기(150)와 수직비교기(160)를 통하여 획득된 수직윤곽데이터 및 수평윤곽데이터는 메모리 제어 로직(210)의 제어에 의하여 버스콘트롤러(240)를 통하여 두개의 메모리 뱅크(Bank)(220, 230)에 순차적으로 격납된다. 즉, 메모리 제어 로직(210)에서 제 1 메모리 뱅크(Bank0)(220)에 데이터를 쓰는 동안 CPU(250)에서는 제 2 메모리뱅크(Bank1)(230)에 저장된 데이터를 읽어 갈 수 있고, 메모리 제어 로직(210)에서 제 2 메모리뱅크(Bank1)(230)에 데이터를 저장하는 동안 CPU(250)는 제 1 메모리 뱅크(Bank0)(220)를 액세스 함으로서, 메모리의 저장 및 처리를 실시간으로 처리할 수 있는 것이다.As shown in FIG. 2, the vertical contour data and the horizontal contour data obtained through the horizontal comparator 150 and the vertical comparator 160 are divided into two memory banks through the bus controller 240 under the control of the memory control logic 210. (Bank) 220, 230 are sequentially stored. That is, while the memory control logic 210 writes data to the first memory bank Bank0 220, the CPU 250 may read data stored in the second memory bank Bank1 230, and control the memory. While the logic 210 stores data in the second memory bank Bank1 230, the CPU 250 accesses the first memory bank Bank0 220 to process the storage and processing of the memory in real time. It can be.
본 발명에 따른 초고속 영상처리방법은 저 비용으로 초고속 산업용 영상처리장치의 구현할 수 있어서, 전 세계적으로 그 수요가 급격히 증대하고 있는 영상 처리 장치를 각종산업현장에 효율적으로 사용할 수 있다.The ultra-fast image processing method according to the present invention can implement a high-speed industrial image processing apparatus at a low cost, so that the image processing apparatus whose demand is rapidly increasing worldwide can be efficiently used in various industrial sites.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 초고속 영상처리 방법은 카메라로부터 출력되는 영상신호를 입력 받아 아날로그 신호는 디지털 신호로 변환하여 수신하고디지털신호는 직접 디지털데이터로 수신한다. 수신된 데이터는 하드웨어적인 연산 로직을 통하여 원 화상 데이터에서 수평, 수직 윤곽 데이터 추출하고, 추출된 데이터를 실시간적으로 저장 및 액세스할 수 있도록 함으로서 저 비용으로 초고속 산업용 영상처리장치의 구현할 수 있는 효과가 있다.As described above, the ultra-high speed image processing method according to the present invention receives an image signal output from a camera and converts an analog signal into a digital signal and receives the digital signal directly as digital data. The received data extracts horizontal and vertical contour data from the original image data through hardware arithmetic logic, and enables to store and access the extracted data in real time. Thus, the high speed industrial image processing apparatus can be implemented at low cost. have.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.
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