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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein
Bildverarbeitungsgerät zum Verarbeiten von Bilddaten, die von einem Sensor,
wie einer Videokamera, empfangen sind, und zum Anzeigen der
verarbeiteten Daten auf dem Bildschirm einer Anzeigeeinheit.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein
Bildverarbeitungsgerät, das so beschaffen ist, daß die Bildverarbeitung
durch ein Fenstermuster begrenzt werden kann, das durch eine
Graphikanzeige-Verarbeitungssteuereinrichtung erzeugt ist.
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In einem herkömmlichen Bildverarbeitungsgerät werden Bilddaten
aus einem Sensor z. B. eines industriellen Roboters in einem
Pufferspeicher, wie einem Teilbildspeicher, gespeichert, der
einen Speicherbereich hat, welcher einem Anzeigeteilbild der
Anzeigeeinheit entspricht, und es wird eine
Unterscheidungsoperation betreffend die Position eines Objekts, das in den
Bilddaten enthalten ist, und eine Erkennungsoperation betreffend
die Form des Objekts durch Ausführen einer vorbestimmten
Bildverarbeitung in bezug auf alle Information in dem
Teilbildspeicher realisiert.
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Bei dem herkömmlichen Bildverarbeitungsgerät dieser Art treten
Fälle auf, in denen die gewünschten Ergebnisse ohne Durchführen
der Verarbeitung in bezug auf alle Bilddaten in dem
Teilbildspeicher gewonnen werden können. Indessen ist selbst dann, wenn
die Verarbeitung durch einen zugeordneten Bildprozessor für
Bilddaten ausgeführt wird, die in einem Teilbildspeicher
gespeichert sind, eine Bildverarbeitung auf der Grundlage aller
Information in dem gekennzeichneten Teilbildspeicher
unvermeidbar, wodurch sich eine Verlängerung der Verarbeitungszeit
ergibt. Aus dem Stand der Technik sind Bildverarbeitungssysteme
bekannt, die Fenster benutzen, um unerwünschte Bereiche des
Teilbildspeichers zu markieren, die nicht verarbeitet werden
müssen. Ein derartiges System ist in der Druckschrift
US-A-4 400 728 in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 offenbart. Es ist ein weiteres System vorgeschlagen
worden, in dem Fenstermuster-Information zur gleichen Zeit
ausgegeben wird, zu der der Teilbildspeicher durch einen Haupt-
Prozessor gekennzeichnet wird, ein Bitmuster, das einen Bereich
zur Merkmalserkennung eines Bildes, das in dem Teilbildspeicher
gespeichert ist, in einem anderen Teilbildspeicher vorab
gebildet wird und der Bereich der Bildverarbeitung durch das
Bitmuster begrenzt wird. Ein derartiges System ist in der
Druckschrift EP-A-137 481 offenbart. Mit diesem Verfahren werden
indessen Fensterdaten erzeugt und durch den Haupt-Prozessor
gespeichert, der daher mit einer großen Speicherkapazität
ausgestattet sein muß. Zusätzlich wird die Verarbeitungszeit
verlängert, was es unmöglich macht, die Bildverarbeitung
wirtschaftlich durchzuführen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
Bildverarbeitungsgerät zu schaffen, bei dem die
Speicherkapazität des Haupt-Prozessors verringert werden kann und die
Bildverarbeitungszeit verkürzt wird, so daß eine hochgradig
Wirtschaftliche Bildverarbeitung verwirklicht werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Bildverarbeitungsgerät
zum Verarbeiten von Bilddaten aus einem Sensor und zum Anzeigen
der verarbeiteten Daten auf dem Bildschirm einer Anzeigeeinheit
vorgesehen, das umfaßt:
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einen Bildprozessor zum Durchführen der Bildverarbeitung,
einen Teilbildspeicher zum Speichern eines durch den
Bildprozessor zu verarbeitenden Bildes,
einen Fensterspeicher, der eine Größe hat, die derjenigen
des Teilbildspeichers entspricht, um so ein Bitmuster speichern
zu können, zum Kennzeichnen der Gültigkeit oder der
Nichtgültigkeit einer Bildbereichsverarbeitung, die durch den
Bildprozessor durchgeführt ist, wobei die Verarbeitung als gültig
bezeichnet wird, wenn sie innerhalb eines gegebenen Bereichs
durchgeführt ist,
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eine Graphikanzeige-Verarbeitungssteuereinrichtung zum
Erzeugen von Inhalten des Fensterspeichers und
einen Haupt-Prozessor zum Versorgen der
Graphikanzeige-Verarbeitungssteuereinrichtung mit vorbestimmten Befehlsdaten,
dadurch gekennzeichnet, daß
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die Graphikanzeige-Verarbeitungssteuereinrichtung dazu
bestimmt ist, derartige Bitmuster für den Fensterspeicher in
Reaktion auf die vorbestimmten Befehlsdaten aus dem
Haupt-Prozessor zu erzeugen, und
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die Graphikanzeige-Verarbeitungssteuereinrichtung eine
Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung ist, die eine
Katodenstrahlröhren-Anzeigefunktion hat und umfaßt: eine
Graphikanzeige-Algorithmussteuereinrichtung, welche die vorbestimmten
Befehlsdaten aus dem Haupt-Prozessor analysiert und in
Bildpunkteinheiten einen Betrag einer Änderung in der Position
eines Graphikanzeigepunktes in Übereinstimmung mit einem
Algorithmus in bezug auf die vorbestimmten Befehlsdaten berechnet,
einen Graphikanzeigepunkt-Adressengenerator zum Berechnen einer
Fensterspeicheradresse, die einer Bildpunktposition entspricht,
die graphisch anzuzeigen ist, auf der Grundlage des Betrags der
Änderung in der Position eines Graphikanzeigepunktes, der durch
die Graphikanzeige-Algorithmussteuereinrichtung berechnet ist,
und eine Logikoperationseinheit, die eine logische Operation
zwischen Daten,
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die aus dem Fensterspeicher ausgelesen sind, und den
Graphikanzeigepunkt-Daten in bezug auf den Graphikanzeigepunkt,
die durch die Graphikanzeige-Algorithmussteuereinrichtung und
den Graphikanzeigepunkt-Adressengenerator berechnet sind,
durchführt, um dadurch die Daten in dem Fensterspeicher in
Abhängigkeit von den vorbestimmten Befehlsdaten aus dem Haupt-
Prozessor zu überschreiben.
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In dem Bildverarbeitungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung,
das wie zuvor angegeben aufgebaut ist, erzeugt die
Graphikverarbeitungs-Steuereinrichtung ein Bitmuster in bezug auf den
Fensterspeicher, bildet ein Bitmuster in Übereinstimmung mit
der Information in dem Teilbildspeicher, die zu verarbeiten
ist, und führt eine Bildverarbeitung lediglich in bezug auf die
Bilddaten in dem Bereich des Teilbildspeichers durch, der durch
das Bitmuster bestimmt ist. Als Ergebnis kann die
Speicherkapazität des Haupt-Prozessors verringert werden, und es kann eine
hochgradig wirtschaftliche Bildverarbeitung ausgeführt werden.
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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Bildvearbeitungsgerät
gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Fig. 2 zeigt eine Darstellung zum Beschreiben des Aufbaus eines
Beispiels einer Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung,
die in dem Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung
benutzt wird.
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Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines Graphik-
Prozessors darstellt.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung anhand der Figuren beschrieben.
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Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Bildverarbeitungsgeräts
gemäß der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 zeigt eine
schematische Darstellung eines Beispiels des inneren Aufbaus einer
Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung.
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In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Prozessor zum
Durchführen einer Bildverarbeitung. Der Prozessor ist mit einem
Teilbildspeicher 2 verbunden, wovon eine Vielzahl vorgesehen
sind, die jeweils ein Teilbild aus Bilddaten zweidimensional
als eine Vielzahl von Horizontal- und Vertikalbildpunktdaten
speichern. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen A/D-Wandler zum
Umsetzen analoger Bilddaten aus einer Videokamera, die als ein
Sensor dient, in ein digitales Signal und zum Einschreiben des
digitalen Signals in den Teilbildspeicher 2 über einen
Bus-Sender/Empfänger 4.
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Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Fensterspeicher, dessen
Größe dem Teilbildspeicher 2 entspricht, der ein Bitmuster zum
Bestimmen der Gültigkeit oder Nichtgültigkeit einer
Bildverarbeitung, die durch den Prozessor 1 ausgeführt wird, speichert.
Der Fensterspeicher 5 ist mit einer
Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung 6, die eine
Graphikanzeigeverarbeitungs-Steuerfunktion hat, und mit dem Prozessor 1 verbunden.
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Die Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung 6 ist eine
Steuerschaltung, die so arbeitet, daß sie ein Synchronisierungssignal
erzeugt, um zu bewirken, daß die Bilddaten von der Videokamera
angenommen werden, Bilder in dem Teilbildspeicher 2 mit einem
Teilbild in einer Zeiteinheit speichert und ein vorbestimmtes
Bild aus dem Teilbildspeicher aus liest und an eine
Anzeigeeinheit, wie eine Katodenstrahlröhren-Anzeige (nicht gezeigt)
ausgibt. Die Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung 6 ist mit
einem Haupt-Bus 8 einer Host-CPU 7 verbunden und arbeitet auf
den Empfang von Befehlsdaten für eine Bitmustererzeugung hin,
die durch die Host-CPU 7 bestimmt wird, um ein Bitmuster zu
erzeugen, das dann in dem Fensterspeicher 5 gespeichert wird,
oder um das Bitmuster, das in dem Fensterspeicher 5 gespeichert
ist, zu überschreiben.
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Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 9 einen
Bus-Sender/Empfänger, der ähnlich dem Bus-Sender/Empfänger 4 ist und mit einem
DMA-Bus 10, welcher in der Lage ist, eine
Hochgeschwindigkeitsübertragung von Bildpunktdaten mit dem Teilbildspeicher 2
durchzuführen, und mit dem Datenbus verbunden ist.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt die
Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung 6 drei Prozessoren, die unabhängig voneinander
durch ein Mikroprogramm gesteuert werden, nämlich einen
Graphikprozessor 11, einen Anzeigeprozessor 12 und einen
Zeitsteuerungsprozessor 13, sowie eine Schnittstelle 14 auf der
Seite der Host-CPU 7 und eine Schnittstelle 15 auf der Seite
der Katodenstrahlröhre.
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Fig. 3 zeigt den Aufbau des Graphikprozessors 11, der eine
Graphiksteuerfunktion
in der Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung
6 hat.
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Die Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung 6 steuert einen
Austausch von Daten mit dem Fensterspeicher 5 auf der Grundlage
eines Befehls/Parameters, der von der Host-CPU 7 empfangen
wird. Diese Graphikverarbeitungsoperation wird wirtschaftlich
und bei hoher Geschwindigkeit durch die folgenden drei
Verarbeitungs-Steuereinrichtungen ausgeführt: eine
Graphikalgorithmus-Steuereinrichtung 111, die Befehlsdaten aus der Host-CPU 7
analysiert und in Bildpunkteinheiten eine Größe einer Änderung
in der Position eines Graphikanzeigepunkts in Übereinstimmung
mit einem Algorithmus berechnet, der in bezug auf die
Befehlsdaten mikroprogrammiert ist, einen
Graphikanzeigepunkt-Adressengenerator 112 zum Berechnen einer Fensterspeicher-Adresse,
die einer Bildpunktposition entspricht, die graphisch
anzuzeigen ist, auf der Grundlage der berechneten Größe der Änderung
des Bildpunkts, und eine Logikoperationseinheit 113, die eine
Operation zwischen Fensterspeicher-Daten und
Graphikanzeige-Daten in bezug auf den Graphikanzeigepunkt durchführt, der durch
den Graphikanzeigepunkt-Adressengenerator berechnet ist, um
dadurch die Daten in dem Fensterspeicher 5 zu überschreiben.
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Dementsprechend werden, wenn die
Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung 6, die diesen Graphikanzeigeprozessor 11 hat, benutzt
wird, die Befehlsdaten für die Bitmustererzeugung, die von der
Host-CPU 7 übertragen sind, interpretiert, und es wird eine
Graphikanzeigeverarbeitung bei einer hohen Geschwindigkeit in
bezug auf den Fensterspeicher durchgeführt. Im einzelnen werden
Graphikanzeigepunkt-Adressen aufeinanderfolgend auf der
Grundlage eines Graphikerzeugungsalgorithmus erzeugt, und es wird
eine vorbestimmte logische Operation in bezug auf Bildpunkte,
die durch die Bilddaten gekennzeichnet sind, durchgeführt. Der
Anzeigeprozessor 12 steuert die Anzeige-Adresse des
Teilbildspeichers 2 in Abhängigkeit von dem Teilbildformat, das auf dem
Bildschirm der Katodenstrahlröhre angezeigt wird. Der
Zeitsteuerungsprozessor 13 erzeugt sowohl ein Katodenstrahlröhren-
Synchronisierungssignal als auch verschiedene
Zeitsteuersignale, die innerhalb der Steuereinrichtung 6 benötigt werden.
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Die Schnittstelle 14 auf der Seite der Host-CPU hat eine
asynchrone Busschnittstellen-Steuerfunktion, die die Schnittstelle
in die Lage versetzt, sich mit einem Allzweckprozessor zu
verbinden, eine Steuerfunktion für eine DMA-Steuereinrichtung und
eine Unterbrechungssteuerfunktion. Die Schnittstelle ist in der
Lage, ein Bitmuster aus der Host-CPU 7 in den Fensterspeicher
zum Einschreiben in diesen und zum Auslesen des Bitmusters zum
Zwecke des Überschreibens desselben zu übertragen. Die
Schnittstelle 15 auf der Katodenröhrenseite ist zum Eingeben und
Ausgeben eines Synchronisierungssteuersignals und eines
Bilddatensignals in bezug auf die Videokamera und die
Katodenstrahlröhren-Anzeige vorgesehen und ist in der Lage, zwischen einer
Schreibadresse und einer Anzeigeadresse in Abhängigkeit von
verschiedenen Betriebsmodi umzuschalten.
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Wenn auf vorbestimmte Bilddaten in dem Teilbildspeicher 2
zugegriffen wird und eine Bildverarbeitung zur Merkmalserkennung
eines Objekts in einem Bild in dem Bildverarbeitungsgerät, das
wie zuvor beschrieben aufgebaut ist, ausgeführt wird, wird ein
Bitmuster, das die Gültigkeit oder die Ungültigkeit der
Verarbeitung bestimmt, die durch den Bildprozessor 1 durchgeführt
wird, in dem Fensterspeicher 5 in einer Größe gebildet, die dem
bestimmten Teilbildspeicher 2 entspricht, so daß die
Bildverarbeitung durch den Prozessor ausgeführt werden kann, während
dieser sich auf die gültigen Bits bezieht. Zusätzlich kann eine
Vielzahl von Fensterspeichern 5 vorgesehen sein, und die
Fensterinformation, die durch das Bitmuster begrenzt ist, welches
in den Speichern gebildet ist, kann durch die Befehlsdaten aus
der Host-CPU 7 in Abhängigkeit von dem zu verarbeitenden Bild
gekennzeichnet werden. Ferner ist es möglich, ein Muster von
der Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung her mit Leichtigkeit
zu modifizieren oder einzustellen, wann immer dies notwendig
ist, während es auf dem Bildschirm der Anzeigeeinrichtung
angezeigt wird.
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Darüber hinaus wird in dem zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiel die Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung 6 zum
Einschreiben von Daten in den Teilbildspeicher 2 in
Synchronisation mit der Videokamera zum Ausführen einer
Graphikanzeigeverarbeitung in bezug auf den Fensterspeicher 5 benutzt.
Dementsprechend ist es möglich, Bilddaten aus der Videokamera einer
Hochgeschwindigkeits-Bildverarbeitung ohne Vorsehen einer
speziellen Graphikanzeigeverarbeitungs-Steuereinrichtung und ohne
Benutzen der Verarbeitungsfunktion der CPU 7 auszusetzen. Zu
einem solchen Zeitpunkt muß die CPU 7 lediglich Befehlsdaten in
Übereinstimmung mit z. B. der Form, der Größe, der Fläche, den
Scheitelpunkten und Längen der Seiten des durch den Roboter zu
bearbeitenden Objekts ausgeben.
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Obgleich die vorliegende Erfindung auf der Grundlage des
gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben worden ist, ist die
Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt.
Beispielsweise kann die Katodenstrahlröhren-Steuereinrichtung auf
verschiedene Art und Weise aufgebaut sein. Ferner kann das
Einstellen eines Fenstermusters in Übereinstimmung mit den
Merkmalen des Objekts, das bildverarbeitet werden soll, vorbestimmt
werden.
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Demzufolge enthält, wie zuvor ausgeführt, das
Bildverarbeitungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung einen Prozessor zum
Durchführen der Bildverarbeitung, einen Teilbildspeicher zum
Speichern eines durch den Prozessor zu verarbeitenden Bildes,
einen Fensterspeicher, der eine Größe entsprechend dem
Teilbildspeicher hat, zum Speichern eines Bitmusters zum
Kennzeichnen der Gültigkeit oder Ungültigkeit der Verarbeitung, die
durch den Prozessor durchgeführt wird, eine
Graphikanzeigeverarbeitungs-Steuereinrichtung zum Erzeugen eines Bitmusters in
bezug auf den Fensterspeicher und einen Haupt-Prozessor zum
Versorgen der Graphikanzeigeverarbeitungs-Steuereinrichtung mit
Befehlsdaten für eine vorbestimmte Bitmustererzeugung.
Dementsprechend kann ein Fenstermuster, das in dem Teilbildspeicher
nach dem Stand der Technik gesetzt wurde, in dem
Fensterspeicher
von der Graphikanzeigeverarbeitungs-Steuereinrichtung her
erzeugt werden. Als Ergebnis kann die Speicherkapazität der
Haupt-CPU verringert werden, und die Gültigkeit oder
Ungültigkeit der Verarbeitung wird für jeden Bildpunkt des
Teilbildspeichers bestimmt. Das Endergebnis ist, daß eine hochgradig
wirtschaftliche Bildverarbeitung verwirklicht werden kann.
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Demzufolge bildet das Bildverarbeitungsgerät, wie zuvor
ausgeführt, ein Bitmuster in Abhängigkeit von dem
Verarbeitungsobjekt in dem Teilbildspeicher, und die Bildverarbeitung wird nur
in bezug auf Bilddaten in dem gekennzeichneten
Teilbildspeicherbereich durchgeführt. Dies gestattet, daß eine hochgradig
wirtschaftliche Bildverarbeitung verwirklicht werden kann.
Dementsprechend ist die Erfindung gut für eine Anwendung auf ein
Bildverarbeitungsgerät zum Verarbeiten und zum Anzeigen auf dem
Bildschirm einer Anzeigeeinheit eines durch eine Videokamera
aufgenommenen Bildes, das kennzeichnend für den Status einer
Operation, die durch einen industriellen Roboter oder dgl.
durchgeführt wird, geeignet.