JP2006279884A - Image processing method - Google Patents
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Description
本発明は、インターレース走査方式の撮像装置で撮像した画像ブレ、特に水平方向に運動する物体の画像ブレの軽減に適した画像処理方法に関する。 The present invention relates to an image processing method suitable for reducing image blur captured by an interlace scanning imaging device, particularly image blur of an object moving in the horizontal direction.
近年、電子部品の電気特性を製造工程で検査し、個体毎に検査結果をデータベース化し、流通過程において管理するシステムが普及している。例えば、製造した半導体の出荷前検査において、半導体表面に付された製品識別番号を電子カメラで撮像し、撮像した画像信号に文字認識処理を施して文字データに変換し、半導体の試験結果と関連付けてサーバーのデータベースに蓄積し、管理するシステムが開発されている。 2. Description of the Related Art In recent years, systems in which electrical characteristics of electronic components are inspected in the manufacturing process, inspection results are databased for each individual, and managed in the distribution process have become widespread. For example, in the pre-shipment inspection of manufactured semiconductors, the product identification number attached to the semiconductor surface is imaged with an electronic camera, the captured image signal is subjected to character recognition processing and converted to character data, and associated with the test result of the semiconductor Systems that store and manage server databases have been developed.
半導体素子のように小さなディバイスに付与する製品識別番号は小さく、不鮮明な場合が多い。かかる場合でも文字認識率を上げるために、不鮮明な画像信号から文字を認識する技術も種々開発されている(特許文献1、2)
上下方向に運動している被写体をインターレース走査方式の撮像素子を使用した電子カメラで撮像する場合、通常の電子シャッタ速度(1/60秒)で撮像すると画像が上下方向にぶれたとしても(図7(A))、高速電子シャッタ速度で撮像すると、ぶれが小さくなり、鮮明な画像を得ることができる(図7(B))。しかしながら、インターレース走査方式の撮像素子は、1/60秒毎に交互に奇数フィールドと偶数フィールドの画像信号を出力するので、奇数フィールド画像と偶数フィールド画像との間に1/60秒の時間ずれを生じる。そのため、撮像素子に対して水平方向に運動する被写体の場合は(図8(B))、電子シャッタ速度を高速に(露光時間を短く)するだけでは、奇数、偶数フィールド間の画像ずれを防止することができず、鮮明な画像を得ることができなかった(図8(B))。 When a subject moving in the vertical direction is picked up by an electronic camera using an interlaced scanning image sensor, if the image is blurred at a normal electronic shutter speed (1/60 seconds), 7 (A)), when imaging is performed at a high electronic shutter speed, blurring is reduced and a clear image can be obtained (FIG. 7B). However, since the interlace scanning type imaging device alternately outputs the image signals of the odd field and the even field every 1/60 seconds, a time shift of 1/60 seconds is generated between the odd field image and the even field image. Arise. Therefore, in the case of a subject moving in the horizontal direction with respect to the image sensor (FIG. 8B), image shift between odd and even fields can be prevented only by increasing the electronic shutter speed (shortening the exposure time). It was not possible to obtain a clear image (FIG. 8B).
また、インターレース走査方式の撮像素子で撮像した画像信号を従来の画像処理方法によって処理する方法では処理手段への負担が大きく、処理時間がかかり過ぎてしまう問題があった。 Further, the method of processing an image signal picked up by an interlace scanning type image pickup device by a conventional image processing method has a problem that the processing means is heavily loaded and takes a long processing time.
本発明はかかる従来技術に基づいてなされたもので、インターレース走査方式の撮像素子を備えた撮像装置で撮像しても、二次元的に運動する物体の鮮明な画像を短時間で得ることができる画像処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on such a conventional technique, and even when an image is picked up by an image pickup apparatus having an interlace scanning type image pickup device, a clear image of an object moving two-dimensionally can be obtained in a short time. An object is to provide an image processing method.
上記従来の問題を解決する本発明は、インターレース走査方式の撮像素子を備えた撮像手段によって撮像した画像を処理する画像処理方法であって、上記撮像手段から出力される奇数フィールドの画像信号および偶数フィールドの画像信号のうち一方のフィールドの画像信号を、該一方のフィールドの各水平ラインを挟む他方のフィールドの上下の水平ラインの各画像信号から生成し、該生成した各画像信号を上記一方のフィールドの画像信号とすることに特徴を有する。 The present invention that solves the above-described conventional problems is an image processing method for processing an image captured by an imaging unit having an interlaced scanning type imaging device, and includes an odd-field image signal and an even number output from the imaging unit. The image signal of one field among the image signals of the field is generated from the image signals of the upper and lower horizontal lines of the other field sandwiching each horizontal line of the one field, and the generated image signals are It is characterized by a field image signal.
より具体的には、上記各水平ラインを挟む他方のフィールドの上下の水平ラインの画素信号の平均値を演算して、該演算した各画像信号を上記一方のフィールドの各画素信号と置き換えて、一方のフィールドの画素信号を補完する。 More specifically, the average value of the pixel signals of the upper and lower horizontal lines of the other field across the horizontal lines is calculated, and the calculated image signals are replaced with the pixel signals of the one field, The pixel signal of one field is complemented.
電子カメラは、1フィールド時間よりも短い高速電子シャッタ動作が可能であることが好ましく、上記撮像手段から出力される奇数フィールドの画像信号および偶数フィールドの画像信号は、上記高速電子シャッタ速度で撮像した画像信号とする。 The electronic camera is preferably capable of a high-speed electronic shutter operation that is shorter than one field time, and the odd-field image signal and the even-field image signal output from the imaging means are imaged at the high-speed electronic shutter speed. Let it be an image signal.
実際的には、上記電子カメラから出力された一方のフィールドの画像信号と、上記生成した他方のフィールドの画像信号とから1フレーム分の画像信号を生成する。上記1フレーム分の画像信号に加えてさらに、上記他方のフィールドの画像信号を、該他方のフィールドの各水平ラインを挟む一方のフィールドの上下の水平ラインの各画像信号から生成し、該生成した各画像信号を上記他方のフィールドの画像信号として、該他方のフィールドの画像信号と上記撮像手段から出力された一方のフィールドの画像信号とから1フレーム分の画像信号を生成してもよい。 Actually, an image signal for one frame is generated from the image signal of one field output from the electronic camera and the image signal of the other field generated. In addition to the image signal for one frame, the image signal of the other field is generated from the image signals of the upper and lower horizontal lines of one field sandwiching each horizontal line of the other field, and the generated Each image signal may be used as the image signal of the other field, and an image signal for one frame may be generated from the image signal of the other field and the image signal of one field output from the imaging means.
以上の通り本発明によれば、インターレース走査方式の撮像素子から得た奇数、偶数フィールドの画像信号のうち、一方のフィールドの画像信号を用いて他方のフィールドの画像信号を補完するので、被写体が撮像素子の水平方向に動いていても、奇数、偶数フィールド間で画像ずれのない鮮明なフレーム画像を得ることができる。 As described above, according to the present invention, the image signal of one field is complemented using the image signal of one field among the image signals of the odd field and the even field obtained from the image sensor of the interlace scanning method. Even if the image sensor moves in the horizontal direction, a clear frame image can be obtained with no image shift between odd and even fields.
図1に、本発明の画像処理方法を適用した画像入力装置の実施形態を示した。この実施形態で使用される画像入力装置は、インターレース走査方式の撮像素子13を搭載した撮像手段としての撮像装置(電子カメラ)10である。撮影レンズ11を透過した光束は、撮像素子13の撮像面上に光学像を形成し、撮像素子13の各画素(フォト・ダイオード)によって光電変換され、電荷が蓄積され、その後、画素毎に電圧に変換されて電気的なアナログの画素信号として出力される。つまり撮像素子13からは、動画モードで動作している間は、1/60秒ごとに、奇数フィールドの画像信号および偶数フィールドの画像信号が出力される。静止画撮影で動作した場合は、1奇数フィールドの画像信号および1偶数フィールドの画像信号が1/60秒間隔で出力される。なお、撮像素子13は、カメラ制御回路17により制御される撮像素子駆動回路15から出力されるクロックによって撮像動作する。
FIG. 1 shows an embodiment of an image input apparatus to which the image processing method of the present invention is applied. The image input apparatus used in this embodiment is an image pickup apparatus (electronic camera) 10 as an image pickup unit equipped with an interlace scanning type
撮像素子13から出力された奇数フィールド、偶数フィールドの画像信号は、カメラ信号処理回路19において所定のアナログ信号補正等の処理が施され、画像処理回路21に出力される。画像処理回路21では、入力した画像信号を画素単位でA/D変換して画素データとし画像メモリに、この実施例では奇数フィールドの画素データは奇数フィールドメモリ23にメモリし、偶数フィールドの画素データは偶数フィールドメモリ25にメモリする。ここで各画素データは、各画素で受光した被写体の輝度データに相当する。
The odd-numbered field and even-numbered field image signals output from the
1フレーム分の画素データを奇数、偶数フィールドメモリ23、25にメモリすると画像処理回路21は、一方のフィールドメモリ23、25から逐次画素データを読み出して、他方のフィールドの画素データを演算して求め、補完する。つまりこの実施例では、偶数フィールドの各画素データを、偶数フィールドの各水平ラインを挟む奇数フィールドの水平ラインの画素データを奇数フィールドメモリ23から読み出して、読み出した2個の奇数フィールドの画素データを加算して平均値を演算し、演算結果をこれらの奇数フィールドの画素に挟まれた偶数フィールドの画素の画素データとして設定する。設定した偶数フィールドの画素データは、偶数フィールドメモリ25の対応するアドレスに上書きしてもよく、図示しないフィールドメモリにメモリしてもよく、図示しないフレームメモリに奇数フィールドの画素データとともにメモリしてもよい。
When the pixel data for one frame is stored in the odd and even
撮像装置10における以上の画像処理方法の基本構成について、図2を参照してより詳細に説明する。図2(A)には、水平方向に振動する被写体31を撮像した画像および画像の拡大図を示した。この図から、奇数フィールド(1、3、5)の画像と偶数フィールド(2、4)の画像が水平方向に約1画素分ずれていることが分かる。被写体31の水平方向の移動速度が速くなると、さらにずれが大きくなる(図2(B))。
The basic configuration of the above image processing method in the
そこで本実施形態では、偶数フィールドの各水平ライン(2、4)の各画素データを、各水平ライン(2、4)を挟む奇数フィールドの2本の水平ライン(1、3)、(3、4)の対応する各画素データを加算して平均値を演算する。そうして演算画素データを、偶数フィールドの各水平ライン(2、4)の画素データとして設定する(図3(A)、(B))。このように偶数フィールドの画素データを奇数フィールドの画素データから演算して補完することにより、奇数フィールドと偶数フィールドとで画像のずれが減少し、鮮明な画像が得られる(図3(B))。 Therefore, in the present embodiment, each pixel data of each horizontal line (2, 4) in the even field is converted into two horizontal lines (1, 3), (3, The corresponding pixel data of 4) are added to calculate an average value. Thus, the calculation pixel data is set as pixel data of each horizontal line (2, 4) in the even field (FIGS. 3A and 3B). As described above, the pixel data of the even field is calculated from the pixel data of the odd field and complemented to thereby reduce the image shift between the odd field and the even field, and a clear image can be obtained (FIG. 3B). .
撮像装置10における画像処理方法の一般式を説明する。偶数フィールド(2n)の画素データをY(2n、i)、該偶数フィールド(2n)を挟む上段の奇数フィールド(2n−1)の画素データをY(2n−1、i)、下段の奇数フィールド(2n+1)の画素データをY(2n+1、i)とすると、
Y(2n、i)=(Y(2n−1、i)+Y(2n+1、i))/2
となる。ただし、n、iは1以上の整数であって、nの最大値は垂直方向の有効画素数の1/2、iの最大値は水平方向(水平ライン)の有効画素数である。
A general formula of an image processing method in the
Y (2n, i) = (Y (2n-1, i) + Y (2n + 1, i)) / 2
It becomes. However, n and i are integers of 1 or more, the maximum value of n is 1/2 of the number of effective pixels in the vertical direction, and the maximum value of i is the number of effective pixels in the horizontal direction (horizontal line).
以上の処理を、1水平ライン分の画素データについて順番に繰り返す。1水平ライン全ての画素データについて偶数フィールドの画素データを演算により求めたら、同様にして次の偶数フィールドの1水平ラインの画素データを演算により求める。以上の処理を、偶数フィールドの全ての水平ラインの画素データを求めるまで繰り返す。なお、全ての領域について演算する必要はなく、目的の被写体が含まれる領域、あるいは予め設定された領域内について演算する構成でもよい。 The above processing is repeated in order for pixel data for one horizontal line. When the pixel data of the even field is obtained by calculation for all the pixel data of one horizontal line, the pixel data of the one horizontal line of the next even field is obtained by calculation in the same manner. The above processing is repeated until the pixel data of all horizontal lines in the even field are obtained. Note that it is not necessary to perform the calculation for all the areas, and a configuration in which the calculation is performed for an area including a target subject or a preset area may be employed.
以上の処理によって、偶数フィールドの画素データが演算によって補完される。つまり、実際に撮像した奇数フィールドの実画像データと、補完した偶数フィールドの補完画像データを合成して、1フレーム(画面)分の画像データが得られる。 Through the above processing, the pixel data in the even field is complemented by calculation. That is, the image data for one frame (screen) is obtained by synthesizing the actual image data of the odd field actually captured and the complemented image data of the complemented even field.
以上の処理により得た1フレーム分のデジタル画像信号は、所定のフォーマットの画像信号に変換して出力され、他の画像処理装置に入力され、ディスプレイに表示され、あるいはメモリに書き込まれる。ディスプレイに表示した画像の一例を、図4に示した。同図において(A)は電子シャッタを通常速度(1/60秒程度)で撮像した場合の画像表示、(B)は高速電子シャッタで撮像した場合の画像表示、そうして(C)は、高速電子シャッタで撮像した画像データに本発明の画像処理を施した場合の画像表示である。このように本実施形態の撮像装置によれば、偶数フィールドの各水平ラインの画素データが該水平ラインを挟む奇数フィールドの上下の水平ラインの画素データの平均値によって補完されているので、奇数、偶数フィールドの画像にずれが無く、特に左右の輪郭が鮮明な画像が得られる。 The digital image signal for one frame obtained by the above processing is converted into an image signal of a predetermined format and output, input to another image processing apparatus, displayed on a display, or written in a memory. An example of the image displayed on the display is shown in FIG. In the figure, (A) is an image display when an electronic shutter is imaged at a normal speed (about 1/60 seconds), (B) is an image display when an image is captured with a high-speed electronic shutter, and (C) is It is an image display at the time of performing the image processing of this invention to the image data imaged with the high-speed electronic shutter. As described above, according to the imaging apparatus of this embodiment, the pixel data of each horizontal line in the even field is complemented by the average value of the pixel data of the upper and lower horizontal lines in the odd field sandwiching the horizontal line. There is no shift in the even field image, and an image with particularly clear left and right contours can be obtained.
また、本実施形態の画像処理によって得られた画像データを文字認識に利用すれば、水平方向にも運動、振動する被写体からその被写体に付された識別番号を読み取ることが可能になる。 If the image data obtained by the image processing of the present embodiment is used for character recognition, it is possible to read the identification number assigned to the subject from a subject that moves and vibrates in the horizontal direction.
次に、この撮像装置10を磁気ヘッドの電気特性試験に適用した使用例について、図5および図6を参照して説明する。この使用例は、磁気ヘッドの電気特性試験を電気特性測定装置で実施する際に磁気ヘッドのスライダに付された固有の製造番号を読み取るとともに(図5)、製造番号と測定結果とを関連付けしてサーバ(パーソナルコンピュータ、ワークステーションなどのコンピュータ)に送信し、サーバにおいてデータベース化して、在庫管理、販売等に利用するシステムに適用したものである(図6)。
Next, a usage example in which the
この電気特性測定装置50は、磁気ヘッド51の着脱が可能なアーム53、例えば7200rpmで定速回転する磁気ディスク55およびこれらを制御して製品特性測定をする制御装置57を備え、制御装置57がアーム53を駆動して磁気ヘッド51を磁気ディスク55上に移動し、磁気ヘッド51によって磁気ディスク55に試験信号を書き込み、消去し、または読み取って磁気ヘッド51の電気的特性を測定することができる(図5)。
The electrical
撮像装置10は、磁気ディスク55外において、磁気ヘッド(スライダ)51の先端面に付された製造番号を試験中に撮像できる位置、構図で固定される。構図は調整可能とすることが好ましい。試験中の磁気ヘッド51は、磁気ディスク55の微少な凹凸に追従して上下(垂直)方向に振動し、磁気ディスク55のトラックの微少なぶれをトレースするために半径(水平)方向に振動している。このように垂直方向および水平方向に振動している磁気ヘッド51(スライダ)を撮像すると、撮像した画像は垂直方向(上下方向)および水平方向(半径方向)にぶれる。そのため従来は、磁気ヘッド51を治具の上に載置して静止した状態で電子カメラによって撮像し、製品番号を読み取ってから試験し、または試験してから読み取っていた。
The
本発明の撮像装置10によれば、電子シャッタの高速化により垂直方向の画像ぶれを減少させ、偶数フィールドの画像データを画像処理によって補完し、水平方向の画像ぶれを減少させることができるので、試験動作中の磁気ヘッド51を撮像して製品番号を読み取ることができる。水平振動する磁気ヘッド51に付した数字の「2」を撮像した画像は、図4に示した通りである。図4(A)は通常撮像によって得た画像、(B)は高速電子シャッタによる撮像によって得た画像、(C)は高速電子シャッタによる撮像によって得た画像に本発明の画像補完処理を施した画像である。
According to the
このように一方のフィールドの画素データを補完することにより得られた輪郭が鮮明な画像となる1フレーム分の画素データを制御装置57またはパソコン等に出力する。そうして制御装置57によって文字識別処理が施されて製品番号“xxxx”が読み取られる。さらに制御装置57により製品特性測定した測定結果“dd、pp、rr、・・・”と製品番号“xxxx”とが結合されて、サーバー60に送信される。サーバー60においてデータベース化され、在庫管理、販売管理等に利用される。製品番号に使用される文字、符号は通常、英数字の組み合わせであるがその桁数等は製品毎に異なり、また英数字以外の文字、符号等が使用される場合もあるが、本発明はいずれの場合にも適用可能である。
In this way, pixel data for one frame, which is an image with a clear outline obtained by complementing the pixel data of one field, is output to the
なお、1回の撮像データでは文字認識処理ができなかった場合は、奇数フィールドの画素データを偶数フィールドの画素データによる補完演算処理によって求めてもよく、さらに複数回撮像、補完演算処理を実行して複数フレーム分の画像データを得て文字認識処理を実行してもよい。 If character recognition processing cannot be performed with one imaging data, the pixel data of the odd field may be obtained by the complementary calculation processing using the pixel data of the even field, and the imaging and complementary calculation processing is further performed multiple times. The character recognition processing may be executed by obtaining image data for a plurality of frames.
このように本発明を適用した電気特性測定装置によれば、磁気ヘッド51が垂直方向および水平方向に振動していても撮像装置10によって鮮明な画像を得ることが可能になり、磁気ヘッド51の試験中に磁気ヘッド51の製品番号を撮像し、簡単に短時間で文字認識して読み取ることが可能なので、製品番号の撮像および読み取りを通常の測定時間内に実行することができる。しかも、撮像のために磁気ヘッド51を載置して静止させる治具、工程も不要となる。
As described above, according to the electrical characteristic measuring apparatus to which the present invention is applied, a clear image can be obtained by the
なお、補完処理が施された1フレーム分のデジタル画像信号は、所定のフォーマットの映像信号に変換して、ディスプレイに表示することができる。そうして、スイッチSWが操作されたときに、1フレーム分の画素データをパーソナルコンピュータ等に出力する構成とする。あるいは、通常は動画モードで撮像動作させて動画像をディスプレイに表示し、スイッチSWが操作されたとき、あるいはパソコンから指示を受けたときに静止画撮像して、前述のフィールド補完処理を実行して補完処理が施された1フレーム分のデジタル画像信号をパソコン(制御装置57)に出力してもよい。 Note that the digital image signal for one frame subjected to the complementing process can be converted into a video signal of a predetermined format and displayed on the display. Thus, when the switch SW is operated, pixel data for one frame is output to a personal computer or the like. Or, normally, a moving image is displayed in a moving image mode and a moving image is displayed on the display. When the switch SW is operated or an instruction is received from a personal computer, a still image is captured and the above-described field complementing process is executed. The digital image signal for one frame subjected to the complementary processing may be output to the personal computer (control device 57).
実施形態では奇数フィールドの画素データを使用して偶数フィールドの画素データを補完生成したが、逆に偶数フィールドの画素データを使用して奇数フィールドの画素データを画像補完処理によって生成してもよく、これの両方の処理を実行して2フレーム分の画像データを生成してもよい。また、図示実施形態では奇数フィールドメモリおよび偶数フィールドメモリを設けてそれぞれに画素データをメモリしたが、一方のフィールドの画素データだけをメモリする構成でもよい。 In the embodiment, the pixel data of the even field is complemented and generated using the pixel data of the odd field. Conversely, the pixel data of the odd field may be generated by image complement processing using the pixel data of the even field, Both of these processes may be executed to generate image data for two frames. In the illustrated embodiment, the odd-numbered field memory and the even-numbered field memory are provided and the pixel data is stored in each. However, only the pixel data of one field may be stored.
以上の実施形態では、撮像装置10の画像処理回路21において一方のフィールドの画像データを画像処理方法によって補完する構成としたが、本発明の画像処理は、撮像装置10とは別個のパソコン等によって実行する構成としてもよい。このように別個の装置によって画像処理する構成によれば、撮像装置として、最も一般的なインターレース走査方式のCCTVカメラ等をそのまま使用することができる。
In the above embodiment, the
10 撮像装置
13 撮像素子
15 撮像素子駆動回路
17 カメラ制御回路
19 カメラ信号処理回路
21 画像処理回路
23 奇数フィールドメモリ
25 偶数フィールドメモリ
50 電気特性測定装置
51 磁気ヘッド
55 磁気ディスク
57 制御装置
60 サーバー
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記撮像手段から出力される奇数フィールドの画像信号および偶数フィールドの画像信号のうち一方のフィールドの画像信号を、該一方のフィールドの各水平ラインを挟む他方のフィールドの上下の水平ラインの各画像信号から生成し、該生成した各画像信号を上記一方のフィールドの画像信号とすること、を特徴とする画像処理方法。 An image processing method for processing an image picked up by an image pickup means having an image pickup element of an interlace scanning method,
Of the odd-field image signal and the even-field image signal output from the imaging means, the image signal of one field is converted into the image signal of the upper and lower horizontal lines of the other field sandwiching each horizontal line of the one field. And generating each of the generated image signals as the image signal of the one field.
4. The image processing method according to claim 1, further comprising: obtaining an image signal of the other field from image signals of upper and lower horizontal lines of one field sandwiching each horizontal line of the other field. Generate each image signal as the image signal of the other field, and generate an image signal for one frame from the image signal of the other field and the image signal of one field output from the imaging means. Image processing method.
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