JP2011165208A - 画像処理アプリケーションを開発するための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本方法は、コンピュータは複数の画像処理コンポーネント1―10およびコネクタ手段11を含み、コネクタ手段は選択されたコンポーネントを自動接続するための特別セットのメソッドおよびデータ構造であって、動作されるときに1つのインスタンスを生成するクラスとして実現される。このコンピュータは、複数の画像処理コンポーネントを受信するステップと、ユーザによって複数のコンポーネントから選択されたコンポーネント間の接続を確立するため、該選択されたコンポーネントを受信するステップと、前記コネクタ手段を動作して、前記選択されたコンポーネント間を接続する定義を要求されることなく、前記選択されたコンポーネントを互いに自動的に接続して、前記画像処理アプリケーションを生成するステップと、を含む。
【選択図】図1
Description
プログラミングの必要性、コンポーネント関係の指定、実行の順序の指定、およびユーザがプログラム・ステータスを記憶させる必要性が除去されることが本発明の利点である。本発明によれば、これらすべてのタスクは、ユーザが行わなければならない追加のタスクが全くなしに、自動的に決定される。本発明は、ユーザが選択することができるコンポーネントに基づく。コンポーネントは、オブジェクト指向プログラミングの用語法ではオブジェクトである。コンポーネントの選択は、アプリケーションの要件に応じて行われる、すなわち、ユーザは、その要件を満たすようなサブタスクを選択する。本発明によれば、この選択によってトリガされ、コンポーネントがアプリケーションを自動的に生成する。ユーザは、グラフィカル・ユーザ・インターフェースの外観およびフィールを構成し、画像処理パラメータを指定するだけでよい。これにより、アプリケーション開発からプログラミングが完全に除かれる。さらに、アプリケーションを開発するのに必要な時間が、大幅に短縮される。
コンポーネントを接続することの問題は、様々なメソッドを使用することによって解決することができ、メソッドのいくつかは、最適化、インフォームド・サーチ、およびヒューリスティック・サーチに基づく。本発明の好ましい実施形態で使用するアルゴリズムは、明確な接続を割り当てることができるまで、曖昧さを段階的に除去することである。アルゴリズムは、コンポーネントの提案されたカテゴリに基づくが、それには限定されない。以下で説明するアルゴリズムは、特定のアプリケーションに関する前の情報が全く利用可能ではない、すなわち、ユーザが、新しいアプリケーションを生成するものと想定している。
また、コンポーネントをアプリケーションから除去することもできる。これは、例えば、ユーザが、コンポーネントを削除することによって行うことができる。この場合、このコンポーネントに対するすべての接続およびこのコンポーネントからのすべての接続が除去される。この後、残りのコンポーネントを再構成しなければならない可能性がある。この場合、除去されたコンポーネントが、他のコンポーネントに対する入力を提供していた場合、可能であれば、それらのコンポーネントの再接続がなされる。
各コンポーネントは、自らの挙動を指定する記述を含む。この記述は、コンポーネントのすべての動作モードにおいてコンポーネントによって処理されることが可能な形式で利用可能である。この記述は、入力パラメータおよび出力パラメータの数、入力パラメータおよび出力パラメータのタイプ、カテゴリ、名前、説明、表明、および制約に関する情報から構成されるが、それらには限定されない。
−コンポーネントが実行される順序、
−あるコンポーネントから別のコンポーネントにどのようにデータが渡されるかのメソッド、
−生成されるデータ・タイプ、
−実行中、どのようにデータが蓄積されるかのメソッド、および
−どれだけの期間、データを記憶しなければならないか、またいつデータを削除することができるか。
・プログラミングが全く必要ない。これにより、時間が節約され、それほど技能のないユーザがアプリケーションを開発することが可能になる。
・コンポーネントが、他のコンポーネントのためのグラフィカル・ユーザ・インターフェースとして動作することができる。これにより、必要とされるグラフィカル・ユーザ・インターフェースの部分の容易な生成が可能になる。
実行モード
オブジェクト・コンポーネントに基づく標準のシステムは、設計モードおよびユーザ(実行)モードという2つの動作モードを区別する。設計モードでは、コンポーネントが、ユーザによって選択され、プログラミングされ、構成される。また、設計モードにおいて、(単一の)選択されたコンポーネントを実行することも可能である。ユーザ・モードにおいてだけ、完全なアプリケーションが実行される。本発明は、以下の好ましい改良を提供する。
自動保管−ロード機構
コンポーネント・ベースのアプリケーション開発の標準の機構は、設計モードで指定された特性を保管し、特性をもはや同じようには適合させ、保管することができないアプリケーション・コードに、その特性を組み込むことである。システムが、ユーザ・モードで値を保管し、再ロードすることを望む場合、これは、設計モードで使用したのとは異なる機構を使用して実行されなければならない。
データ構造の自動的扱い
画像または関心領域などのデータ構造を扱う標準の機構は、それらのデータ構造をコンポーネントとして扱うことである。これは、ユーザが、プログラミングを適用してこれらのデータ構造をその他のコンポーネントと接続しなければならないことを意味する。さらに、ユーザが、実行中にいくつのデータ要素が必要とされるかを前もって知っていなければならないか、またはプログラミングが、いっそう複雑になる。本発明の方法では、コンポーネントが、これらのデータ構造を自動的に生成し、管理する。ユーザは、データ構造の数、データ構造の生成、またはデータ構造の破壊に気を配る必要がない。また、必要な場合、前述した機構によってデータを自動的に保管し、再ロードすることも可能である。
コンポーネント間でデータの受渡し動作
コンポーネント間でデータの受渡しを行う標準の機構は、次の制約を有する。データは、単一方向で渡される、すなわち、あるコンポーネントが、別のコンポーネントによって使用されるデータを提供するが、結果は返されない。第2の点は、データ記述およびデータの扱いに関わる。これまでは、事前定義された内容を有するデータ構造が使用されている。これは、これらのデータ構造を扱う際に、限られた柔軟性しか可能にしない。
複数のグラフィカル・ユーザ・インターフェース
コンポーネント・ベースのアプリケーション開発における標準の機構は、コンポーネントが、設計モードにおいて構成することの可能な所与のグラフィカル・ユーザ・インターフェースを有することである。
図1の実施形態は、フレームグラッバ12およびグラブ・イメージ・コンポーネント1を使用して画像を入力するユニットから成る。この画像は、画像を表示し、関心領域と画像処理コンポーネントの結果を重ね合わせるビューア2に接続されている。これに加え、ビューア2は、データを管理し、他のコンポーネントにデータを引き渡す。較正コンポーネント3、変化検出コンポーネント4、およびズーミング・コンポーネント5が、ビューア2に直接に接続されている。画像処理部分は、2つのシーケンスから成る。第1のシーケンスは、1つのコンポーネントだけから、すなわち、測定コンポーネント6だけから成る。他方のシーケンスは、blobファインダ7が、特徴抽出コンポーネント8に接続され、コンポーネント8が特徴表示コンポーネント9に接続されている。両方の画像処理部分の結果は、出力コンポーネント10によって出力される。コネクタ11が、活動化された様々なコンポーネント間の接続制御を行う。
データおよびユーザ対話の表示
本発明によるシステムは、3つの主なタスクを有する少なくとも1つの特有なコンポーネント(すなわち、ビューア)を有する。
コンポーネントのカテゴリ
タスクおよびコンポーネントの挙動に依存して、コンポーネントは、カテゴリに割り当てられる。したがって、カテゴリは、同様の挙動を有する1組のコンポーネントである。カテゴリは、例えば、アプリケーションのための実行メソッドを生成するため、またはコンポーネントを接続するために使用される。以下に、カテゴリの例および対応するタスクを提示する。
・メタ・コンポーネント:アプリケーションの全体の構造を表示し、制御フローを統計的に表示し、また実行中、使用されるリソースおよび実行時間を表示する。
・出力:ファイル、シリアルI/O、またはバスのようなデバイスにプロセスの結果を出力する。
・変化検出:入力データ(照明または基準オブジェクトの位置のような)における変化が検出され、変化情報が、他のコンポーネントに引き渡される。
・データ処理:これらのコンポーネントは、特徴抽出の結果またはシリアル・インターフェースの入力のような一般的データを処理する。
実行メソッド
アプリケーションの実行は、3つのメソッドを有するが、ただし3つに限定されず、3つのメソッドは、次のとおり、ユーザの対話または他のデバイスからの入力によってトリガされる。(i)入力データ(例えば、外部トリガ、画像取り込み、または他の入力チャネル)によって駆動される:この場合、このデータを必要とするすべてのコンポーネントが実行される。これは、自動的に生成されたスケジュールに従ってすべてのコンポーネントを実行するように行われる。実行のこのシーケンスは、受動的(入力からトリガされる)または能動的(例えば、フレームグラッバからデータを要求して)であることが可能である。(ii)入力データ(例えば、画像)とのユーザ対話:この場合、この種類のユーザ対話に反応することができるすべてのコンポーネントが、その対話の情報とともに操作されたデータを伴って実行される。例として、ユーザが、画像を表示するビューアのグラフィックス・ウインドウの中でマウスを動かす。この対話は、ポイントとの組合せで画像を処理することができるすべてのコンポーネント(例えば、ズーミングのためのコンポーネント)の実行をもたらす。(iii)ユーザが、コンポーネントのステータス(パラメータ)を変更する:この場合、そのコンポーネントが、そのコンポーネントに依存するすべてのコンポーネントとともにやはり実行される。ユーザが、例えば、blob分析のしきい値を変更した場合、スケジューラが、blob分析を実行し、blob分析は、ビューアにおいて対応する画像上に重ね合わせることができる新しいセグメンテーションを生成する。
スケジューラは、実行の順序を指定し、データを管理し、コンポーネント間でデータの受渡しを行い、コンポーネントを実行する本発明の部分である。
−スケジューラは、他のすべてのコンポーネントに接続されるコンポーネントである。本発明によって提案されるコンポーネント通信のための機構、例えば、コンポーネントの実行およびデータの転送を使用することにより、このコンポーネントは、スケジューラの機能を実現する。
・検査:これらのコンポーネントは、すべてのサブモードで使用される。図1で、これは、コンポーネント5(ズーミング)に対応する。
・後続のコンポーネント:コンポーネントは、後続のコンポーネントを有する場合、自らの入力データを自らの結果と合わせて後続のコンポーネントに引き渡し、後続のコンポーネントを実行する。必要な場合、コンポーネントは、後続のコンポーネントに引き渡す前に入力データを変更することができる。このプロセスが、すべての後続のコンポーネントが実行されるまで繰り返される。
・制御メッセージ:コンポーネントが、ハードウェア、例えば、フレームグラッバを制御するのが必要である可能性がある。この場合、このコンポーネントは、所望のアクションを生成するメッセージをスケジューラに送り返すことができる。
例
以下の例は、カメラからの画像を取り込み、これらの画像をビューアにおいて表示し、画像の中のバーコードを調べ、そのコードを読み取り、その結果をシリアル・インターフェースに渡す通常のアプリケーションの開発を説明している。さらに、オンライン・ズーミングが、画像を検査するために追加される。
開発環境を開始すること
この例は、アプリケーションを開発するのにマイクロソフト・ビジュアルベイシック(Microsoft Visual Basic)が使用されることを想定している。したがって、この環境は、ユーザによって開始され、「標準(Standard)−EXE」が選択される。この後、ユーザは、メニュー「プロジェクト」の中でダイアログ「コンポーネント」を選択して、本発明のコンポーネントを活動化する。各コンポーネントの活動化の後、コンポーネント選択においてアイコンが表示される。この時点で、ユーザは、アプリケーションの開発を開始することができる。図2は、コンポーネント(左下)の活動化の後のビジュアルベイシックを示している。中央のエリア「(フォーム1)」を使用してアプリケーションのコンポーネントを配置する。
ビューアの選択
第1のステップとして、ユーザが、ビューアのアイコンをダブルクリックする。これは、開発中のアプリケーションのフォームの中に自動的に配置されるこのコンポーネントのインスタンスを生成する(図3参照)。ビューアのサイズ、位置、およびその他のプロパティは、ユーザが変更することができる。これは、マウスでビューアを操作することにより(例えば、位置およびサイズ)、またはプロパティを直接に変更することによって(例えば、ウインドウの右下のプロパティ・ページを使用して)行うことができる。ビューア2が、フォーム(「フォーム1」)上に配置されたとき、コンポーネントの初期化ルーチンが実行され、その後、このコンポーネントが、フォーム上に描かれる。初期化ルーチン中、コンポーネントは、コネクタ11の登録ルーチンを呼び出す。コンポーネントは、自らに対する参照をパラメータとしてコネクタに渡す。コネクタ11は、初めて呼び出されるので、自らのデータ構造を初期化する。コンポーネントに対する参照を使用して、コネクタは、コンポーネントの記述にアクセスすることができる。コネクタは、まず、そのコンポーネントが入力コンポーネントであるかどうかを調べる。ビューア2は、入力コンポーネントではないので、非接続コンポーネントのリストに入れられる。接続されているコンポーネントのリストは、空のままである。したがって、単一のビューア・コンポーネントは、アプリケーションを実現しない。
フレームグラッバ・コンポーネントの選択
この例の次のステップとして、ユーザが、フレームグラッバ・コンポーネント12のアイコンをダブルクリックすることによってフレームグラッバ・コンポーネント12を選択する。この結果、このコンポーネントが、フォーム上に配置される。ビューア2と同様に、ユーザは、対話式にサイズ、位置、およびその他のプロパティを適合させる。これらのアクションの結果を図4で見ることができる。
・フレームグラッバの出力タイプは、「画像」であり、また
・ビューアの入力タイプは、「画像」である。
設計モードにおける実行
アプリケーションを設計モードで実行するため、ユーザは、フレームグラッバ上で右マウス・ボタンをクリックする。これは、ポップアップ・メニューを生じさせ、最後のエントリ(「編集」)が選択される。これにより、ユーザは、コンポーネントのグラフィカル・エンティティ(ボタン、オプション・メニュー等)を使用できるようになる。これらのエンティティを使用して、ユーザは、適切なフレームグラッバおよびそのパラメータを選択し、フレームグラッバをオンラインに切り替える。
画像の品質を検査するため、ユーザは、オンライン・ズーミング・コンポーネント5を追加する。このアクションは、前の2つのコンポーネントのアクションと同じである。
ユーザ・モードにおける実行
図7は、ユーザ・モードにおけるアプリケーションを示している。ユーザが、ビジュアルベイシック環境の実行ボタンを押して、ユーザ・モードでアプリケーションを実行する。これにより、プログラムが独立型アプリケーションとして開始される。ユーザは、通常の仕方で(フレームグラッバ・パラメータを編集し、オンライン・ズーミング・コンポーネントにおいて画像を表示して)アプリケーションと対話することができる。最後に、ユーザは、アプリケーションを停止し、設計モードに戻る。ユーザでアプリケーションに適用された変更は、設計モードにおいて再び利用することができる。
ビジュアルベイシックが、設計モードに戻ったとき、コンポーネントが新たに生成され、その状態情報が再ロードされて、コンポーネントが再接続される。
バーコード・コンポーネントの選択
アプリケーションを完成させるため、ユーザは、バーコード・リーダをアプリケーションに追加する。図8は、バーコード・リーダを選択した結果を示している。このコンポーネントは、選択されて、生成されたとき、アプリケーションに接続される。以下の規則が使用される。
・ビジョン・コンポーネントは、ビューアに接続することができる。
・バーコード・リーダの入力タイプは、「画像」である。
関心領域を定義すること
最後に、グラフィカル・コンポーネントをアプリケーションに追加して関心領域を作成し、編集する。関心領域コンポーネントは、ビューアに接続される。この理由は、以下のとおりである。
・「グラフィカル・ユーザ・インターフェース・コンポーネント」は、ビューアに接続することができる。
・サポートされる関心領域のタイプ
・関心領域の最大数
この情報を使用して、適宜にダイアログが構成される。
ユーザ・モードにおける実行
ユーザ・モードにおけるアプリケーションを実行するため、ユーザが、実行ボタンを押す。ユーザ・モードでは、バーコード・リーダに関する関心領域が指定される。これを行うことにより、アプリケーションが、自動的に実行され、特定の関心領域を有するバーコード・リーダが実行される。ユーザが、バーコード・リーダのパラメータを変更したとき、このコンポーネントは、新しいパラメータを伴って再実行される。フレームグラッバが新しい画像を提供したとき、ビューアが、その画像を表示し、ズーミング・コンポーネントおよびバーコード・コンポーネントを実行する。
ユーザが、関心領域コンポーネントにおいてあるコンポーネントを選択したとき、そのコンポーネントによってサポートされる関心領域のタイプを選択することができる。それらのタイプのどれかを選択することにより、ユーザは、ビューアにおいて関心領域を対話式に生成することができる。この関心領域は、それが属するコンポーネントに関する情報とともにビューアで記憶される。所与の例ではバーコード・リーダである、そのコンポーネントが実行されるときはいつでも、画像がそのコンポーネントに渡されるとき、関心領域がその画像と自動的に組み合わされる。
アプリケーションを保管すること
ユーザは、設計モードに戻ったとき、標準のビジュアルベイシック機構を使用して独立型アプリケーションを生成することができる。これにより、「exe」ファイル、および状態情報を含むファイルが生成される。
Claims (23)
- コンピュータにより自動的に実行して画像処理アプリケーションを開発するための方法であって、前記コンピュータは複数の画像処理コンポーネント(1ないし10)およびコネクタ手段(11)を含み、前記コネクタ手段は選択されたコンポーネントを自動接続するための特別セットのメソッドおよびデータ構造であって、動作されるときに1つのインスタンスを生成するクラスとして実現され、前記コンピュータは、
(a)複数の画像処理コンポーネント(1ないし10)を受信するステップと、
(b)ユーザによって複数のコンポーネントから選択されたコンポーネント間の接続を確立するため、該選択されたコンポーネントを受信するステップと、
(c)前記コネクタ手段(11)を動作して、前記選択されたコンポーネント間を接続する定義を要求されることなく、前記選択されたコンポーネントを互いに自動的に接続して、前記画像処理アプリケーションを生成するステップと、
を含む、方法。 - ステップ(b)とステップ(c)の間に、前記コンピュータは前記選択されたコンポーネントを前記コネクタ手段(11)に自動的に接続するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- ステップ(c)において、前記選択されたコンポーネントの前記自動接続が、前記それぞれのコンポーネントによって提供される情報に基づく、請求項1または2に記載の方法。
- 前記コネクタ手段(11)は、初めて活動化されたときに自らのデータ構造を初期化する、請求項1、2、または3に記載の方法。
- 前記コネクタ手段(11)は、前記選択されたコンポーネント(1ないし10)を登録する、請求項1ないし4のいずれかに記載の方法。
- 前記選択されたコンポーネントは、前記コネクタ手段(11)により、各選択されたコンポーネントが他の選択されたコンポーネントに接続可能であるか否かに応じた少なくとも2つのグループにおいて登録される、請求項5に記載の方法。
- 各選択されたコンポーネントは、前記コネクタ手段(11)に対する参照またはポインタ、および/または自らの記述を前記コネクタ手段(11)に渡す、請求項1ないし6のいずれかに記載の方法。
- 前記コンピュータは、第1の選択されたコンポーネントは、入力コンポーネントである場合、初期コンポーネントとして使用し、入力コンポーネントではない場合、非接続コンポーネントのリストに追加する、請求項1ないし7のいずれかに記載の方法。
- 1組の評価規則に従って先行の選択されたコンポーネントの利用可能なパラメータにおいて各後続のコンポーネントを検査し、接続が前記評価規則を満たす場合、前記各後続のコンポーネントを候補接続リストに追加するステップと、
前記選択されたコンポーネントの入力パラメータおよび出力パラメータのデータ・タイプを検査するステップと、
前記画像処理アプリケーションとの接続の整合性を検査するステップと、
前記コンポーネントを前記画像処理アプリケーションに追加するステップと、
前記選択された接続を確立するステップと、
を前記コネクタ手段はさらに含む、請求項8に記載の方法。 - 前記評価規則は、整合性を判定し、アプリケーション実行中にデッドロックを回避するグラフ分析を含む、請求項9に記載の方法。
- 前記評価規則は、コンポーネントのカテゴリ、局所性、選択の順序、アプリケーション・エリア、ユーザ、および接続を確立するためのユーザ・プロファイルを利用する、請求項9または10に記載の方法。
- 前記コネクタ手段(11)は、現在のコンポーネントおよび前記現在のコンポーネントの接続に関する情報をアンロードされる前に保管する、請求項1ないし11に記載の方法。
- 前記情報は、前記画像処理アプリケーションを再び活動化する際に再ロード可能である、請求項12に記載の方法。
- 少なくとも1つのコンポーネント(1ないし10)は、自らの挙動を指定する記述を含み、前記記述が、入力パラメータおよび出力パラメータの数、入力パラメータのタイプおよび出力パラメータのタイプ、カテゴリ、名前、説明、表明、および制約を含むグループから選択された情報を含む、請求項1ないし13のいずれかに記載の方法。
- 前記選択されたコンポーネントは、設計モードにおいて同時に実行可能である、請求項1ないし14のいずれかに記載の方法。
- システム・ステータスは、設計モードおよび/またはユーザ・モードにおいて記憶可能かつ再ロード可能であり、設計モードにおいて記憶されたものはすべて、ユーザ・モードで再ロード可能であり、逆もまた同様である、請求項1ないし15のいずれかに記載の方法。
- 前記画像処理アプリケーションのデータ構造が、自動的に生成され、管理される、請求項1ないし16のいずれかに記載の方法。
- データは、双方向にコンポーネント間で受渡しが行われる、請求項1ないし17のいずれかに記載の方法。
- コンポーネントは、自らに直接に非接続コンポーネントにデータを送る、請求項1ないし18のいずれかに記載の方法。
- 少なくとも1つのコンポーネントは、複数のユーザ・インターフェースを有する、請求項1ないし19のいずれかに記載の方法。
- 前記コンピュータは、
データの受渡しを行うために前記選択されたコンポーネント(1ないし10)を接続するステップと、
実行メソッドを構成するステップと、
情報の受渡しを行うためにすべての選択されたコンポーネント間で広域通信を確立するステップと、
処理されるデータを決定するステップと、をさらに含む、請求項1ないし20のいずれかに記載の方法。 - 請求項1ないし21に記載の画像処理アプリケーションを開発するための方法を実行するためのプログラムを記憶したコンピュータ読取可能記録媒体。
- 請求項1ないし21に記載の画像処理アプリケーションを開発するための方法を実行するためのシステム。
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