JP2507811B2 - ２値化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学式文字読取装置（OCR）または文字図
形入力装置等における、レーザ刻印文字や捺印文字等を
含む線図形画像や、物体表面のキズ、クラック、割れ、
ヒビ、ゴミなどを撮像して得られる線状の画像を、画像
識別のために２値化する２値化装置に関する。

第17図は、２値化の対象とする対象画像の一例を示し
た説明図である。同図は、検査物202の表面にキズ203が
発生しているところを示したものであり201は画面であ
る。キズ203は細長く、線分のような形状をしているこ
とを特徴とする。このような特徴を有するキズ，ゴミの
例としては、食品または食器類表面に付着した人間の髪
の毛、鋳造物のヒビ割れ、金属面上のヒッカキ傷等多種
多様のものがある。

〔従来の技術〕

一般に、低コントラストのレーザ刻印文字や捺印文字
等については、その背景の明暗ムラやヨゴレ等のために
鮮明な２値画像を得ることが難しい。このため、出願人
は２値化レベルを固定値に設定する方式に代え、例えば
画像の背景レベルの変動を考慮し、２値化レベルが常に
最適となるよう自動的に決定する方式を提案している
（例えば、特願昭60−158032号明細書参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、かかる場合に線図形を背景の濃度に近
い閾値レベルで２値化すると、線図形部分が太く出るか
わりに背景の明暗ムラやヨゴレなども２値化されて判読
が困難となり、逆に背景の明暗ムラやヨゴレが出ないよ
うな閾値レベルで２値化すると線文字がかすれてしま
う。つまり、従来のものはいずれも線文字とヨゴレとの
区別をしていないため、同い程度の濃度値ならば同じよ
うに２値化してしまうという問題がある。

したがって、本発明は、線図形よりも幅の広いヨゴレ
や背景の濃度ムラ等を線図形と区別することにより、低
コントラストの文字線や線状のキズなどの画像でも鮮明
な２値化画像とすることのできる２値化装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、本発明では、背景とその上に描
かれた線図形とを２次元的に撮像して得られる画像デー
タを画素化してメモリに取り込んだ後、該メモリから画
素を読み出して各画素毎に、それが背景部分に当たる画
素であるか、線図形部分に当たる画素であるか、によっ
て２値化する２値化装置において、前記線図形を構成す
る線の幅に応じて、２値化の対象とする着目画素単独又
は該着目画素とその周辺画素をまとめて着目サブウィン
ドウを設定すると共に、同様に線図形を構成する線の幅
に応じて、前記着目サブウィンドウの周辺に、単独画素
又は該単独画素とその周辺画素をまとめて構成したサブ
ウィンドウを複数個設定し、前記各サブウィンドウを前
記メモリから順次読み出してくるサブウィンドウ読み出
し手段と、その各サブウィンドウ毎に平均濃度値を演算
する演算手段と、サブウィンドウ毎の着目画素とその近
傍画素との差分値のうち所定範囲内のものの平均値を算
出する平均値算出手段と、該平均値算出手段による着目
サブウィンドウとその周辺サブウィンドウについての各
平均値に基づいて該当ウィンドウ群内領域が均一濃度領
域か否か判定する第１の判定手段と、着目サブウィンド
ウとその周辺サブウィンドウの平均濃度値から各周辺サ
ブウィンドウが背景部分に当たるか、否かを判定する第
２の判定手段とを備え、これら第１、第２の判定手段か
らの出力に基づき着目サブウィンドウが線図形部分に当
たるか否かを判定して２値化するようにした。

また、かかる２値化装置において、着目サブウィンド
ウに対する周辺サブウィンドウの選択の仕方を、着目サ
ブウィンドウから見てどの周辺サブウィンドウも、同一
距離に位置するように座標選択した。

〔作用〕

以下、作用として本発明による場合の２値化の判定原
理を説明しておく。

第18図は画面を構成する各画素の中から、２値化の対
象とする着目画素と、その周辺画素の選び方を示した説
明図である。即ち、着目画素P0に対し近傍画素P1〜P8を
次のような座標位置において求める。

P0（x,y）,P1（ｘ−d,y−ｄ）， P2（x,y−ｄ）,P3（ｘ＋d,y−ｄ）， P4（ｘ−d,y）,P5（ｘ＋d,y）， P6（ｘ−d,y＋ｄ）,P7（x,y＋ｄ）， P8（ｘ＋d,y＋ｄ） 第18図はｄ＝３（画素数）の場合の例である。ｄは対
象画素の線の幅などにより決まる定数である。

第19図は、対象画像の線の幅に応じて、着目画素と周
辺画素をどう選ぶかの具体例を示した説明図である。

同図（ａ）では垂直方向の対象画像Ｒの線の幅が丁度
１画素を少し上回る程度の線画像が示されており、同図
（ｂ）では斜め方向の対象画像Ｒの線の幅がやはり１画
素を少し上回る制度の線画像が示されているが、このよ
うなときは、ｄ＝１に選び、図示の如く着目画素P0に対
して、その周辺に１画素置いてP1,P2,〜P7,P8の如く周
辺画素を選ぶと、着目画素P0の２値化のための後述の操
作がうまくいく。

なお画像Ｒの線の幅が複数画素にわたるほど広い場合
には、それに応じて画素の塊りを考えて着目サブウィン
ドウとし、それに対する周辺サブウィンドウを選ぶ。

ここで画像上の着目画素P0を２値化する条件を説明す
ると P0＜C1∩｛（P1−P0＞C2∩P8−P0＞C2） ∪（P4−P0＞C2∩P5−P0＞C2） ∪（P6−P0＞C2∩P3−P0＞C2） ∪（P7−P0＞C2∩P2−P0＞C2）｝ なる条件が成立する場合において、着目画素を論理１と
し、成立しない場合に論理０とする。

ここでP0〜P8は、各画素の濃度値を与えるものであり
C1,C2は定数である。定数C1,C2は検査画像の表面の状
態，照明の加減，キズの特徴などにより総合的に決まる
ものである。

ここで上記２値化の条件を解説すると次の如くであ
る。上記２値化の条件式で、∩はアンドを意味し、∪は
オアを意味する。従って、 P0＜C1なる条件（つまり着目画素の濃度が或る定数C1
より低く、黒いという条件）と、次の諸条件の中の何れ
か一つの条件と、が共に成立するとき、当該着目画素は
１とし、それ以外のときには０とするのである。

次の諸条件とは、 P1−P0＞C2∩P8−P0＞C2なる条件（つまり着目画素P0
と周辺画素P1の濃度差が或る定数C2より白い、換言する
と、着目画素P0が黒なら周辺画素P1も黒であるというこ
とと、同様にして着目画素P0が黒なら周辺画素P8も黒で
あるということ、が同時に成立するという条件、ここで
周辺画素P1とP8は着目画素P0を中心として左斜め方向に
対向していることに注意されたい）、 P4−P0＞C2∩P5−P0＞C2なる条件（着目画素P0が黒な
ら周辺画素P4も黒であるということと、同様にして着目
画素P0が黒なら周辺画素P5も黒であるということ、が同
時に成立するという条件、ここで周辺画素P4とP5は着目
画素P0を中心として左右方向に対向していることに注意
されたい）、 Ｐ−P0＞C2∩P3−P0＞C2なる条件（着目画素P0が黒な
ら周辺画素P6も黒であるということと、同時にして着目
画素P0が黒なら周辺画素P3も黒であるということ、が同
時に成立するという条件、ここで周辺画素P6とP3は着目
画素P0を中心として右斜め方向に対向していることに注
意されたい）、 P7−P0＞C2∩P2−P0＞C2なる条件（着目画素P0が黒な
ら周辺画素P7も黒であるということと、同様にして着目
画素P0が黒なら周辺画素P2も黒であるということ、が同
時に成立するという条件、ここで周辺画素P7とP2は着目
画素P0を中心として上下方向に対向いていることに注意
されたい）、 である。

すでに理解されたように、着目画素P0が黒で、着目画
素P0を中心とした何れか１組の対向周辺画素が共に黒な
らば、その着目画素P0は１とし、それ以外のときは０に
するということを上記２値化の条件式は示しているわけ
である。

このような条件で２値化を行えば、第19図（ａ），
（ｂ）からも推定できるように、対象とする線画像の線
幅が、１画素より少し大きい程度である場合、着目画素
の２値化が正しく行われるであろうことが理解されるで
あろう。

なお周辺画素を、例えば第19図に示す如く選んだ場
合、着目画素P0から見た周辺画素までの距離は、上下左
右の各画素までの距離に比較して斜め右方向又は斜め左
方向に位置する各画素までの距離の方が だけ長いことが認められるであろう。このように着目画
素P0から周辺画素に至るまでの距離が、全周辺画素につ
いて同じでないということが、着目画素の２値化に関し
て悪影響を及ぼすことに鑑み、着目画素P0からどの周辺
画素に至る距離もすべて等しくなるように、周辺画素を
選択するというのが本出願におけるもう一つの実施例の
原理である。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。同図
において、１は線画、２はテレビカメラ等のイメージセ
ンサ、３はアナログ／ディジタル（A/D）変換器、４は
フレームメモリ、５は公知の２次元局部メモリ、６は局
所平均部、７は閾値検出部、８はアドレス発生部、９は
線分判定部、10A,10Bは比較器、11Aは許容濃度差可変設
定部、11Bは周囲濃度差可変設定部、12は平均濃度値メ
モリ、13は均一／不均一判定メモリ、14は着目平均濃度
値ラッチ回路、15は減算器、16は２値画像メモリであ
る。

動作について説明する。

任意の線画１をテレビカメラなどのイメージセンサ２
で撮像し、A/D変換器３で濃淡画像に変換し、フレーム
メモリ４に記憶する。フレームメモリ４の線画の濃淡画
像を１画素ずつテレビカメラの走査順序と同じように読
み出して、２次元局部メモリ５により例えば３×３の移
動サブウィンドウを構成する。着目画素の局所領域につ
いて、局所平均部６で平均濃度値Aijを演算し、これを
メモリ12へ記憶する。

閾値検出部７では各サブウィンドウにおいて着目画素
と近傍画素との８つの濃度差を算出し、その値が予め設
定された範囲内にあるかチェックし、範囲内のものにつ
いてはその平均値を求め、この平均値を処理領域内にお
いてすべて求め、さらにその平均値をもって、該処理領
域内におけるコントラスト条件としての閾値ＰAとし、
これを許容濃度差と比較器10Aにおいて比較する。閾値
ＰAが許容濃度差Goよりも大きければ局所領域が濃度的
に不均一と考えられるので、判定フラグFijを“0"とす
る。また許容濃度Goより小さければ局所領域は濃度的に
均一とみなせるので判定フラグFijを“1"とする。ここ
で、許容値Goは可変設定部11Aにより可変であり、比較
器10Aにより判定フラグFijが決定される。

この判定フラグFijはメモリ13に記憶される。

以上のように文字を２値化する際にコントラスト条件
として指定する閾値を対象とする画像の状況に応じて変
化させるものである。

この理由を第８図A,Bを用いて説明すると、第８図A,B
は同一字種を刻印した２つの画像の濃度ヒトスグラムを
照明を変動させて模式的に示したものである。今、黒レ
ベルの101の部分がそれぞれ文字の濃度レベルに対応す
ると仮定すれば、コントラスト条件は102に示されるよ
うな背景部分との濃度差分ΔＭの大小によりおおよそ求
まることになるが、対象とする画像のダイナミックレン
ジは照明の変動や背景レベルの変動（錫物面を例にとる
と白っぽいものから灰色っぽいものまで）により、２値
化のための最適な閾値（幅ΔＭの中間位に閾値は選択さ
れる）が違ってくる。従って充分な線部分の強調を行わ
なければ文字によってかすれが発生することになるが、
本発明によれば、コントラスト条件として与えるべき閾
値を自動的に追従させることもできるので、良好な画像
の得られる状態を保持し、文字読取率の向上に寄与する
ことができる。

第１図に戻り、平均濃度値メモリ12と判定フラグメモ
リ13の内容を、離散サブウィンドウのアドレス発生部８
により着目サブウィンドウ，周辺サブウィンドウの順番
で読み出す。着目サブウィンドウにおける平均濃度値Co
をラッチ回路14にラッチし、これと周辺の平均濃度値Ck
（ｋ＝１…８）の差Dkを減算器15にて演算する。ここ
で、黒文字ではDk＝max｛0,Ck−Co｝であり、白文字で
はDk＝max｛0,Co−Ck｝である。なお、周囲濃度差の許
容値Doは、可変設定部11Bにより変えることができる。
周囲濃度差Dkと許容値Doとを比較器10Bで比較して、濃
度差が背景濃度値と線分濃度値との差以上か否かを判定
して、背景判定フラグHkの値を決定する。

文字線判定部９では均一判定フラグFkと背景判定フラ
グHkとにより、着目画素が線分画素であるか否かを判定
し、メモリ16に記憶する。２値画像Ｔはメモリ16から読
み出される。以上が、実施例の概要動作である。

以下、第２図ないし第９図を参照して、詳細に説明す
る。

第２図に、イメージセンサ２で撮像した線画（文字を
含む）１の濃淡画像の例を示す。ここでは、黒い文字20
が白の背景21の中にあり、走査方向と同じ方向に３×３
のサブウィンドウ22が移動する。サブウィンドウ22は２
次元局部メモリ５で作られる。なお３×３画素のサブウ
ィンドウを形成するのは、孤立したノイズなどの影響を
除去するためである。

サブウィンドウ群の具体例を第３図に示す。この実施
例では、各サブウィンドウごとに平均濃度値と均一判定
フラグとを演算してメモリ12,13に記憶するので、メモ
リ12,13の１画素は個々のサブウィンドウ（原画像の３
×３画素）と対応することになる。つまり、平均濃度値
および均一判定フラグは、メモリ12および13の１画素に
それぞれ写像（マッピング）される。第３図は、このサ
ブウィンドウがＸ方向およびＹ方向にそれぞれSx,SYの
スパンで３×３個配置された例である。すなわち、着目
サブウィンドウWsoを構成する３×３の着目画素の濃度
値をPijとし、着目サブウィンドウWs0のまわりに周囲サ
ブウィンドウWs（Ws1〜Ws8）を８個定義する。

３×３画素からなる個々のサブウィンドウWsの平均濃
度値を演算する局所平均部の例を、第４図に示す。この
局所平均部６は９入力１出力の切り換えを行う切換回路
61、加算回路62、ラッチ回路63および除算回路64から構
成される。すなわち、サブウィンドウWs内の９個の画素
濃度値Ps0〜Ps8を、切換回路61により１ずつ加算回路62
へ出力し、出力結果をラッチ回路63でラッチすることに
より累加算を行い、これを除算回路64において定数９で
割って平均値Aijを演算するものである。なお、このと
き、ラッチ回路63の初期値はゼロとされる。また、平均
値Aijを数式で表現すると次式の如くなる。

Aij＝（Ps0＋Ps1＋Ps2＋Ps3＋Ps4＋Ps5＋Ps6 ＋Ps7＋Ps8）/9 こうして得られる各サブウィンドウ毎の平均濃度値
は、第１図のメモリ12に記憶される。

閾値検出部の具体例を第５図に示す。これは差分濃度
検出回路71と、平均値算出回路72と、閾値算出回路73と
からなり、次のようにして閾値ＰAを求める。

第９図は文字部分を２値化する際に用いられる２次元
局部メモリ領域を示し、103に示される８つの近傍画素
と104に示される１つの着目画素とにより構成され、次
の式で与えられる。

近傍画素： Ｎ＝｛Ｐ（ｉ−α,j−α）,P（ｉ−α,j）， Ｐ（ｉ−α，＋α）,P（i,j−α）， Ｐ（i,j＋α）,P（ｉ＋α,j−α）， Ｐ（ｉ＋α,j）,P（ｉ＋α,j＋α）｝ 着目画素:P（i,j） ただしＰ（i,j）は点（i,j）の濃度を示す関数 α：画素間距離 これより与えられた画像内での最適なコントラスト閾
値ＰAを求める手法を説明する。

まず、ＰAの絶対的な変化範囲としてPmin,Pmaxを設定
しておく。

PminＰAPmax 次に近傍画素Ｎの各点より着目画素の濃度値を引いた
差分濃度をそれぞれ求める（第５図の差分濃度検出回路
71による）。

Ｎ′＝｛Ｎ−Ｐ（i,j）｝ 次にＮ′の要素の中でPminとPmaxの間にあるものを抽
出する。

PminＮ″Pmax Ｎ″の要素の平均をＰ′（i,j）とする（以上、第５
図の平均値算出回路72）。

このＰ（i,j）を処理画面全域に渡り求め、その差分
濃度値の平均値をもって求めるべき閾値ＰAとする（第
５図の閾値算出回路73）。

その出力ＰAは比較器10Aにおいて設定値Goと比較さ
れ、均一判定フラグFijが上述の如く決定される。な
お、判定フラグFijは、メモリ13に記憶される。

着目サブウィンドウと周辺サブウィンドウについて、
メモリ12と13の内容を読み出すアドレス発生部の具体例
を第６図に示す。なお、同図において、81は基本クロッ
ク発信器、82はタイミング回路、83A,83BはＸ方向,Y方
向アドレスカウンタ、84A,84BはＸ方向,Y方向アドレス
ラッチ回路、85A,85Bは加算制御回路、86A,86BはＸ方向
スパン,Y方向スパン可変設定部、87A,87Bは加減算回路
である。

タイミング制御回路82は発信器81からのクロックに基
き制御信号およびタイミング信号を生成し、アドレスカ
ウンタ83Aに与える。アドレスカウンタ83Aはそのタイミ
ングクロックカウントし、着目サブウィンドウのＸ方向
アドレスIo（第３図参照）を出力する一方、水平走査線
１本分毎にアドレスカウンタ83Bをカウントアップし、
Ｙ方向アドレスJoを出力する（第３図参照）。この着目
ウィンドウのアドレス（Io,Jo）は、ラッチ回路84A,84B
にそれぞれラッチされる。したがって、周辺サブウィン
ドウのＸ（Ｙ）方向のアドレス（I,J）は、このラッチ
回路84A（84B）からの出力と、Ｘ（Ｙ）方向スパン設定
部86A（86B）から与えられるスパンSx（ＳY）とを、加
減算回路87A（87B）にて加算または減算することにより
求めることができる。このとき、加減算制御回路85A（8
5B）は加減算回路87A（87B）に対し、加算または減算の
指示を与える。加減算制御回路85A（85B）による制御内
容を表にすると、次表の如くなる。

このように、Ｘ方向およびＹ方向について、表に示す
順番で加減算制御回路85A,85Bによる制御を行うことに
より、周辺のサブウィンドウのアドレス（I,J）を発生
する。そして、各周辺サブウィンドウの平均濃度値Iij
と均一判定フラグFijを、それぞれCk,Fk（ｋ＝0.1…
９）として読み出す。

周囲サブウィンドウに関する背景判定フラグHkと、均
一判定フラグFkとから２値化を行う線分判定部の具体例
を第７図（ａ）に、サブウィンドウの配置を第７図
（ｂ）に示す。線分判定部は、NAD（アンド）ゲート91
A,91B,91C、背景カウンタ93、背景数可変設定部95A、比
較器96Aより構成される。

第７図（ａ）の回路には、均一判定フラグFkと背景判
定フラグHkについて、ｋ＝１とｋ＝5,k＝２とｋ＝6,k＝
３とｋ＝7,k＝４とｋ＝８の４組のデータが供給され、
両データのFk,Hkがそれぞれ有効であれば、背景カウン
タ93にカウントされる。従って背景カウンタには０〜４
のいずれかの値が入ることになり、可変設定部95Aには
着目サブウィンドウを２値化するのに必要な対向サブウ
ィンドウの組数が設定され、比較器96Aにて対向サブウ
ィンドウの組数が可変設定部95Aに設定された数よりも
大きい場合に着目サブウィンドウひいては着目画素は線
分つまり１であると判定される。

なお、線分判定部９を第7A図のようにすることもでき
る。これはシフトレジスタ98A,98Bおよび２値化判定メ
モリ（ROM）99を設け、シフトレジスタ98A,98Bにそれぞ
れフラグFk,Hkを導入してFo〜F8,Ho〜H8に展開し、これ
をアドレスとしてメモリ99の内容を読み出すことによ
り、出力Ｑを得るものである。

以上、実施例について説明したが、各種可変設定値
は、対象とする線図形の性質により最適な値に調整され
ることは言うまでもない。また、サブウィンドウとして
３×３画素の領域を考えたが、この数も適宜に決めるこ
とができ、極端には１画素とすることもできる。

第18図或いは第19図を参照して先にも述べたように、
先の実施例では、着目画素P0と周辺画素P1との間の距離
l1と、着目画素P0と周辺画素P2との間の距離l2の関係
が、 の関係となり、画素P0〜P8の相対位置について異方性を
生じ、発生する線分状のキズなどの角度により、２値化
画像が微妙に変化し、最終的には２直化精度に影響を及
ぼすという不具合が生じる。x,y直交座標系を用いる限
りl1＝l2とすることは原理的に不可能である。

一方画素P1,P3,P6,P8をl1＝l2となる様擬似的に最適
な位置を選択することは可能であるが、高速処理を行う
上で不都合である。

先にも参照した第18図においては、P0を着目画素とす
るとき、その２値化のために必要とされる周辺画素は、
P1〜P8の８画素であり、次にP0の隣りのP5を着目画素と
するとき、その２値化のために必要とされる周辺画素
は、P0を着目画素としたときに必要であるとして既に取
り込んである周辺画素P2,P3,P0,P5,P7,P8の他に、P9,P1
0,P11の僅かに３画素を新たに取り込めばよいだけであ
るから、高速処理が可能となる。最初の着目画素P0と次
の着目画素P5との間には、３画素の距離があるので、P
0,P5,P10,…を着目画素とする１回のスキャンを終了し
たら、着目画素の選び方を１画素だけずらして同様なス
キャンを行い、同様にして合計３回のスキャンを行え
ば、１ラインの全画素の２値化が終了することになる。

第10図は、着目画素に対する周辺画素の選択の仕方
を、どの周辺画素も着目画素に対して疑似的に等距離と
なるような最適な位置に選択した例を示す説明図であ
る。

同図では、着目画素P0に対して、その２値化に必要な
周辺画素としてP1〜P8を選ぶと、周辺画素P1〜P8は、着
目画素P0に対してどの周辺画素もほぼ等距離にあり、そ
の意味では申し分ないが、着目画素が隣りのP5に移った
場合、その２値化に必要な周辺画素としては、P9〜P15
という多くの周辺画素を新たに取り込まなければなら
ず、高速処理が望めないことになる。

また、一般的にｎ×ｎ画素の２次元局部メモリを用い
ることが知られているが、ｎ＞５の範囲では実現できる
ハードウェアの規模がｎに対して指数的に増大してしま
い実現は非常に困難である。

高速処理を可能とし、着目画素に対してどの周辺画素
もほぼ等距離にあることを理論上、実現し、対象画素と
してのキズ，ゴミ、ヒビ割れなどの方向性に依存しない
で２値化を行うことのできる２値化装置の実施例を以
下、説明する。

かかる第２の実施例は、簡単に述べると、ビデオカメ
ラからのビデオ信号をフレームメモリに取り込んで記憶
する際に、サンプリング周期及びその位相を操作し、従
来の直交座標系ではなく等距離座標系に変換し、その上
で画像データに対し２値化処理を行うものであると云え
る。

第11図は、着目画素P0に対し互いに等距離な周辺画素
P1〜P6を実現できる等距離座標系を示す説明図であり、
これは以下のように画像データのサンプリングを行う。

即ち、垂直分解能を１とした場合、１画素のサンプリ
ング時間を の間隔となるようにし、且つインタレース信号の奇数フ
ィールドE1のサンプリングの位相と偶数フィールドE2の
サンプリングの位相とを1/2画素（垂直分解能に対して
は だけずらすことにより実現される。

キズなどの対象画像に対する２値化は、第12図の画素
配置においてP0を着目点（着目画素）としP1〜P6を近傍
点（周辺画素）とした場合、 P0＜C1∩｛（P1−P0＞C2∩P4−P0＞C2） ∪（P2−P0）＞C2∩P5−P0＞C2） ∪（P3−P0＞C2∩P6−P0＞C2）｝ の条件を満たす場合、着目画素P0を１（キズあり）とす
る。

第12図は画素間距離ｄ＝２の例である。本座標系で
は、任意のｄに対して着目点と近傍点の距離は常に等し
い。着目画素を隣りに移いて、次の処理を行う場合は、
画素P7〜P9を新たに読み込み、P5を新たな着目画素とす
る。よってｄ回のスキャンにより処理は完結する。

また本実施例では、近傍画素を６画素に減らすことが
できるため高速な処理を期待することができる。

第13図は、上述の原理に基づく２値化装置を、表面傷
検査装置として応用した場合の実施例を示す説明図であ
る。

同図において、301は画像処理装置、302はカメラ、30
3は照明、304は位置センサ、である。検査物305はパレ
ット306により、矢印Ｙの方向に搬送される。検査物305
がカメラ302の視野内に入ると、位置センサ304により感
知され、撮像が行われ、該画像は画像処理装置301内に
て演算が行われ、最終的に画像内のキズの有無（２値化
による１又は０）を上位の制御装置へ伝達することがで
きる。

第14図は画像処理装置301を構成する主なブロックを
示したもので、画像入力部301A,画像２値化部301B、フ
レームメモリ301Cよりなる。

第15図は画像処理装置301のさらに詳細なブロック図
であり、3011はカメラに対し外部同期信号を発生するた
めの同期信号発生回路であり、基準信号発生回路3012に
対し垂直同期信号（VD）、水平同期信号（HD）を与え
る。基準信号発生回路3012では、VD,HDを逓倍するなど
して、等距離座標系となる様、画像入力時アドレス発生
器3013を制御し、フレームメモリ3014へ画像データを記
憶させる。２値化は、２値化時アドレス発生器3015よ
り、フレームメモリ3014へのアドレスを発生し、ラッチ
回路3016に画像データを順次ラッチする。

なお１度データをすべてラッチ回路P0〜P6へラッチし
た後は、行ラインが更新されない限り、次点での処理に
は３画素のデータ更新にて済む。

２値化演算回路3017は、入力される７画素のデータよ
り、画素間の演算等を行って２値化を行う部分である。
面積カウンタ3018は、２値化結果としてキズと判別され
た画素がカウントされるカウンタであり、このカウント
結果により検査物を良品，不良品などと判別したりする
のに用いられる。

第15図における画像２値化時アドレス発生器3015で
は、具体的には次のようなアドレスを発生する。

P0が奇数フィールドE1上にある場合（第16図（Ａ）参
照）、 P0（x,y）に対し P1（ｘ−２×int（d/2）−1,y−ｄ） P2（ｘ−d,y） P3（ｘ−２×int（d/2）−1,y＋ｄ） P4（ｘ＋２×int（d/2）,y＋ｄ） P5（ｘ＋d,y） P6（ｘ＋２×int（d/2）,y−ｄ） P0が偶数フィールドE2上にある場合（第16図（Ｂ）参
照）、 P0（x,y）に対し、 P1（ｘ−２×int（d/2）,y−ｄ） P2（ｘ−d,y） P3（ｘ−２×int（d/2）,y＋ｄ） P4（ｘ＋２×int（d/2）＋1,y＋ｄ） P5（ｘ＋d,y） P6（ｘ＋２×int（d/2）＋1,y−ｄ） （但しintは、小数点以下の端数は切り捨て、整数部だ
けをとる関数） となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、画像の状況に応じて最適な２値化閾
値を求めることができる。さらに、着目画素の近傍領域
（３×３画素）について、平均濃度値と均一判定フラグ
とを求めるようにしたので、小さなノイズなどの影響を
除去して正確に２値化することができる。

また第２の実施例によれば、着目画素から周辺画素を
見たときの異方性を除去できるので、更に高精度の２値
化が期待できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は線画の一例を示す説明図、第３図は着目サブウィ
ンドウとその周辺サブウィンドウを示す説明図、第４図
は局所平均部の具体例を示す構成図、第５図は局所最大
濃度差検出部の具体例を示す構成図、第６図はアドレス
発生部の具体例を示す構成図、第７図は線分判定部の具
体例を示す説明図、第7A図は線分判定部の他の具体例を
示す説明図、第8A図、第8B図はそれぞれ画像の濃度ヒス
トグラム、第９図は局部メモリの構成例を示す説明図、
第10図は着目画素と周辺画素との間の距離をどの周辺画
素についても同じとする画素配置の一例を示す説明図、
第11図、第12図はそれぞれは本発明の別の実施例で採用
する画素配置の説明図、第13図は本発明による２値化装
置の応用例を示す説明図、第14図は第13図における要部
の詳細を示すブロック図、第15図は第13図における要部
の更に詳細を示すブロック図、第16図は第15図における
画像２値化時アドレス発生回路の発生アドレスの説明
図、第17図は線画の他の例を示す説明図、第18図は着目
画素と周辺画素の配置の一例を示す説明図、第19図は画
像の線の幅と着目画素、周辺画素の配置との関係を示す
説明図、である。 符号の説明 １……線画、２……イメージセンサ、３……A/D変換
器、４……フレームメモリ、５……２次元局部メモリ、
６……局所平均部、７……局所最大濃度差検出部、８…
…アドレス発生部、９……線分判定部、

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】背景とその上に描かれた線図形とを２次元
   的に撮像して得られる画像データを画素化してメモリに
   取り込んだ後、該メモリから画素を読み出して各画素毎
   に、それが背景部分に当たる画素であるか、線図形部分
   に当たる画素であるか、によって２値化する２値化装置
   において、 前記線図形を構成する線の幅に応じて、２値化の対象と
   する着目画素単独又は該着目画素とその周辺画素をまと
   めて着目サブウィンドウを設定すると共に、同様に線図
   形を構成する線の幅に応じて、前記着目サブウィンドウ
   の周辺に、単独画素又は該単独画素とその周辺画素をま
   とめて構成したサブウィンドウを複数個設定し、前記各
   サブウィンドウを前記メモリから順次読み出してくるサ
   ブウィンドウ読み出し手段と、 読み出された各サブウィンドウについて、各サブウィン
   ドウ毎にその平均濃度値を演算する演算手段と、 サブウィンドウ毎の着目画素とその近傍画素との差分値
   のうち所定範囲内のものの平均値を算出する平均値算出
   手段と、 該平均値算出手段による着目サブウィンドウとその周辺
   サブウィンドウについての各平均値に基いて該当ウィン
   ドウ群内領域が均一濃度領域か否かを判定する第１の判
   定手段と、 着目サブウィンドウとその周辺サブウィンドウの平均濃
   度値から各周辺サブウィンドウが背景部分に当るか否か
   を判定する第２の判定手段とを備え、これら第1,第２判
   定手段からの出力に基き着目サブウィンドウが線図形部
   分に当るか否かを判定して２値化することを特徴とする
   ２値化装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の２値化装置において、 着目サブウィンドウに対する周辺サブウィンドウの選択
   の仕方を、着目サブウィンドウから見てどの周辺サブウ
   ィンドウも、同一距離に位置するように座標選択したこ
   とを特徴とする２値化装置。