JP2625429B2

JP2625429B2 - 画像処理方法

Info

Publication number: JP2625429B2
Application number: JP62104386A
Authority: JP
Inventors: 義和坂上; 恵治中嶋; 和彦鷲見
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPS63271667A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は人の視覚に代る自動認識装置や自動検査装
置等に適用される画像認識方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第11図ないし第16図は、例えばコンピュータ画像処理
入門、昭和60年３月、（株）総研出版発行、205〜215ペ
ージに示された従来の「工業用画像処理、認識、マスク
パターンの検査」を示す説明図であり、第11図はプリン
ト板のマスクパターン・フイルム欠陥検査装置の構成
図、第12図またはマスク・パターン検査部の回路構成図
である。図において、30は光電変換部、31は検査論理部
で制御部32と結合される。33は機構部、34,35は前記制
御部32によって駆動される第１及び第２の修正機部であ
る。

また、第12図はマスク・パターン検査部の回路構成図
で36はフォトダイオード・アレイ等からなる光電変換
部、37は２値化部、38,42はシフトレジスタ、39は部分
特徴抽出部、40はパターン幅測定部、41は垂直方向欠陥
判定部、43は斜め方向欠陥判定部、44は水平方向欠陥判
定部、45は論理和部である。

次に動作について説明する。まず、装置は検査機と修
正機に分かれており、検査機は光電変換部30と機構部33
から成るデータ入力部、検査論理部31、制御部32及び第
1,第２の修正機部34,35から構成される。マスクは検査
機上のガイドラインに合わせてセットし、マスクの識別
番号をダイヤル・スイッチで設定して検査を開始する。
検査結果は512×512画素の画面を単位とし、欠陥のあっ
た画面数が表示され、それらの座標が制御部32に記憶さ
れる。検査の終了したマスクは第1,第２の修正機34及び
35のガイドラインに合わせてセットし、そのマスクの識
別番号を、同様に設定すると、欠陥が検出された画面の
位置がランプで指示され、オペレータはその欠陥を修正
する。その間、検査機は次のマスクを検査する。

また、第12図は検査段階の特徴抽出回路の構成で１画
面を512×512画素の範囲にとり、光電変換部36の出力を
２値化部37によって２値化した画像信号を512ビットの
シフトレジスタ（38）３本に入力し、３×３画素の範囲
を取り出して部分特徴抽出部39にて特徴抽出を行う。こ
れは９ビット入力、４ビット出力のエンコーダとして実
現される。４ビットの部分特徴は次に512×４ビットの
シフトレジスタ（42）５本に加えられ、５×５部分特徴
の範囲を取り出して次の検査を行う。すなわち、水平及
び垂直方向に３部分特徴を各々取り出し、4096通りの入
力に対して欠陥か否かを出力するテーブルにより水平及
び垂直パターンの検査を行う。次に５×５部分の特徴に
ついての論理関数としてラウンドの検査を行う。更にパ
ターン幅とギヤップは部分特徴の一部で制御を行いなが
ら連続する白、又は黒の画素をカウントして計測を行っ
ている。

次に実際のフイルム・マスク検査装置について説明す
る。フイルム・マスクは検査対象が大きい（50×60cm）
の光電変換部30を光学ヘッドとしてまとめ、それを機械
的に走査する形式を採用している。光電変換部30には例
えば512素子のフォトダイオードアレーを使用し、動作
速度は1MHzで、機械的走査はステップモータによりラッ
クピニオンを介して駆動する。フイルム搭載面はガラス
として光学ヘッドと連動して動くスポット照明により透
明照明を得ている。透過された画素データは固定閾値で
２値化される。この閾値はフイルム・マスクを用いる工
程で欠陥とならない擦り傷などを検出しないレベルに設
定されている。以下２値画像（512画素／ライン）が入
力データとして供給され、欠陥検出のための画像解析処
理を受ける。

続いて、第13図及び第14図を参照して微小欠陥の検出
と膨分特徴抽出について説明する。

すなわち、２値画像の局所領域３×３画素の範囲につ
いては、各画素につき、白、または黒の２通りの場合が
あることから2⁹＝512通りの組合せがある。しかしマス
ク・パターンを観察する場合、すべてのパターが同じよ
うに観察されるわけではなく大部分はマスク・パターン
の一部を取出したものとして極めて種類の限られたパタ
ーンとなる。このような正常なマスク・パターンの一部
を取出したパターンとして第13図に示すような全白、全
黒、水平、垂直、斜め角など、15通りの部分特徴パター
ンを選択する。512通りのパターンからこれらの特徴パ
ターンを除いたものは正常マスク・パターンで観察でき
ないパターン、すなわち微小な欠陥として分類される。
たとえば孤立点、ピンホール、細線などであり第14図に
それらを示す。

すなわち、特徴抽出部の機能は３×３の画素の中で第
13図に示す以外のパターンがあると欠陥として信号を出
力する。つづいて第15図を参照として水平、垂直方向の
欠陥検出について説明をする。部分特徴を組合わせて次
に観察しているパターンがマスク・パターンが欠陥かを
判定する。マスク・パターンが主として水平、垂直線で
構成されているという性質を用いて水平、および垂直方
向に３つの部分特徴を配列してその組合せを調べてみ
る。水平方向の例を15図に示す。３つの部分の組合せが
（ａ）のようにすべて水平であれば水平のパターンの上
部を観察していると考えられ、正常なパターンと考えら
れるが同図（ｂ）のようになっていれば水平パターンの
上部に凹があることになり、ここに欠陥があると判定す
ることができる。また同図（ｃ）は縦線が異常に細くな
ったと判断する例、（ｄ）は不規則パターンでいずれも
欠陥と考えられるパターンである。部分特徴は16通りの
クラスでありその３つの組合として1³＝4096通りの中か
ら調べることになる。マスク・パターンとしてありうる
ものは極めて少なく大部分の組合せは欠陥として判定さ
れる。

次に第16図を参照し斜め方向の欠陥検出について説明
する。すなわち円形パターンの欠陥除法のため斜め方向
も考慮する同形パターン（ラウンド）は通常のパターン
の数倍の大きさをもつものであり、その欠陥検出にはさ
らに広い範囲を観察する必要がある。ラウンドの縁がほ
ぼ水平又は垂直の部分の欠陥は水平垂直方向の欠陥検出
で検査できるが、その他の部分で縁が斜めになっている
場合にはこの論理では検査できない。このため縁が斜め
である部分に対しラウンド致命的欠陥となる欠けを検出
する論理をもうけている、これは第16図に示すように中
心の部分「全白」であるときにその斜め上と斜め下のマ
クロ特徴が斜めであるものを欠陥とするものである。

つづいてその他の欠陥検出について説明する。

パターン幅がさらに広範囲にわたり緩やかに細くなっ
ているような欠陥は上記のいずれの検査でも検出できな
い。このような欠陥を検出するためにパターン幅とギャ
ップ測定をとり入れた。水平、垂直の欠陥検出では９画
素の範囲を観察していることになるので、このパターン
巾、ギャップの測定は８画素ごとにサンプリングして行
っている。測定は連続する白、または黒の画素を計数す
ることにより行うが、パターン、あるいは、ギャップの
部分を正しく測定するため、対応する部分特徴がそれぞ
れ「全黒」又は「全白」の場合だけについて計測するよ
うに制御している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の画像認識方法は以上の様に構成されているの
で、閾値より明るいか暗いかで一律に一つの画素を白で
あるか黒であるかをきめた後で、線巾とかギャップ巾の
判定を行っているので測定値の分解能である最小単位は
１画素ということになる。また、測定値に対しGO/NOGO
の判定を行なうとすれば不良として検出しなければなら
ない欠陥の大きさの、例えば1/3を最小の測定単位（最
小分解能）、すなわち、１画素の寸法とする。そして３
画素以上はNOGO、２画素まではGOとするよう画素寸法を
小さく設定することにより、はじめて信頼しうる判定と
なり得る。そして、１画素が1MHzというようにテレビカ
メラ等の画像入力機器によりその装置の認識速度は決定
されるため１画素の寸法を小さくしなければ認識の信頼
性が上がらないということは単位面積当りの認識速度を
極端に低下させることになっていた。

この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、欠陥の検出能力を低下させることなく、１
画素の寸法を大きくできるものである。すなわち、位置
を検出するべき閾値としての定められた明るさの値をは
さむ隣接画素の両側の明るさの関係から、閾値をもつ位
置を算出することにより、１画素の数分の１までの分解
能で対象の位置を検出する画像処理方法を得ることを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る画像認識方法は、画像入力装置、例え
ばテレビカメラからの映像信号は明ら暗の範囲内に連続
的な値を持っており、それぞれの画素に対し、その画素
の中央において明るさで代表させる。そして閾値によ
り、それらの画素が明と暗に分断されているとする。こ
のとき分断された２つの隣接画素の明るさの差と、その
画素の明るさから閾値までの差を比例配分することによ
り両画素間で明暗に分断されている位置を１画素以下の
分解能で明確にしたものである。

〔作用〕

この発明における画像認識方法は画面の走査方向を例
にすると、その映像信号が画素ごとに区切られて個々の
画素の明るさが明確になる。そして、隣接する両画素の
明るさが閾値により分断されているところの両側の画礎
の明るさを結ぶ線が閾値と交叉する位置を１画素以下の
値まで明確に求められるように映像信号レベルをコンピ
ュータの演算によってデイジタル的に区分する。

〔実施例〕以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、１は認識対象を撮影する画像入力装置、
２は映像信号のバッファ、３はアナログ信号をデイジタ
ル信号に変換するA/D変換器である。また、４は画像メ
モリであり、画像入力装置１すなわちテレビカメラに写
された像がそのまま２次元平面のイメージで記憶され
る。５は画像メモリに記憶するためにアドレスを発生す
るアドレス発生器で画像入力装置１からの同期信号９に
したがって制御される。６は画像メモリ４の内容を基に
して演算をするコンピュータ、７は画像メモリ４のアド
レスを記録時にアドレス発生器５から受信するか、読出
し時にコンピュータ６から受信するかの切換スイッチ、
８はコンピュータ６のデータバス、９は画像入力装置か
らの同期信号である。

次に動作について説明する。まず１の画像入力装置か
ら入力された映像信号は増幅器２でA/D変換器に適した
電圧に変換した後A/D変換器３に入力される。このA/D変
換器３でデイジタル化された映像信号は画像メモリ４に
入力される。そして、映像信号を記録するときの画像メ
モリ４はアドレス発生器５で発生したアドレスを使うべ
く切換スイッチ７をａ側にたおす。アドレス発生器５か
らのアドレス発生は画像入力装置１からの同期信号９に
よって行う。画像メモリ４は64K語の容量を持つものと
して説明を行う。64K語のメモリは16ビットでアドレス
が表現されるがその内の下位８ビットは画像入力装置１
からの水平同期信号でリセットされ、約6MHzのクロック
の信号でインクリメントされるバイナリーカウンターか
ら供給される。上位８ビットは画像入力装置１からの垂
直同期信号でリセットし水平同期信号でインクリメント
されるバイナリーカウンターから供給される。よって０
〜255番地までは最初の走査線にそって左から右に順に
それぞれの画素の明るさ情報が記録されるが256〜511番
地までには２番目の走査線の内容が同様に記録され、順
に画面の下部の240番目の走査線の内容までが記録され
る。なお、最初の垂直同期信号から次の垂直同期信号の
間のみは１画面分が記録され、次の作業に入る。

記録された映像情報はコンピュータ６から読出され
る。このとき切換スイッチ７はｂ側にたおされコンピュ
ータ６から画像メモリ４にアドレスが転送され、そのと
きの内容のデータはデータバス８からコンピュータ６に
読込まれる。

次にこの発明の原理を第２図を参照して簡単に説明す
る。すなわち明るさを縦軸に画素の方向を横軸に表示し
同図（ｂ）の横軸No.5とNo.6の画素の明るさを直線で結
びその直線が生血の明るさの線を交る点（同（ｄ）では
5.2くらいにあたる）これを正確な明暗が区分された点
とする。

具体的にはNo.5とNo.6の画素の明るさの差とNo.5から
閾値までの明るさの割合に画素間の距離を掛け合せた値
すなわち同図（ｄ）の符号で表現するとなる演算式によりこの値を計算する。

以上のテレビ画面上で水平方向について考えたもので
あるが垂直方向についても同様に閾値により分断された
隣接画素の明るさを利用すればこの値を得ることができ
る。また斜め方向について同様である。

次はコンピュータ内部での演算の内容をプリント配線
基板のマスク検査装置を想定して説明する。ただし、本
発明の効果をより理解やすくするため、パターン巾を測
定する部分に限定し、ギャップ又は丸穴等に対応した説
明は省略する。

第３図はプリント配線基板のパターン図を例に取上げ
たもので、斜線で示した部分が導電パターンにあたり、
パターン・フイルム上では透明であり透過光照明をほど
こす画像入力装置１により明るく撮影される。この画像
はテレビカメラで撮影されたものとして１画素ずつに区
分されている。横線は走査線を１本ずつに相当し上から
順に０〜９の番号を付けた。そして横線と同間隔で縦線
を引いており０〜９で区切られた各領域を１画素とす
る。そして、横方向に左から右にＸ軸とし、縦方向は上
から下にＹ軸とする。第３図（ｂ）は走査線についてそ
れぞれ画素ごとの明るさを表示している。１つの画素の
明るさはその区間が１つの明るさで代表されるため棒グ
ラフのように表現される。つまりその画素の明るさは本
来、そのエリア内の明るさの平均値で表現されるもので
あるからである。図中０と４以後の画素は暗く２の画素
は最も明るいが１と３の画素は中間的な明るさを示して
いる。

次に第４図は演算の内容を示すフローチャートであ
る。

全体はそれぞれの画素ごとに個々に演算を行うものと
し画面の左上においてｘ方向に左から右に移動し次に下
の走査線にうつり、また左から右に移動をつづけ最後に
画面の右下で終る。或る画素例えば、第４図（イ）の例
では（ｘ），（ｙ）の演算でまずその画素の明るさＢ
（ｘ），（ｙ）と隣接の画素（ｘ−１）（ｙ）の明るさ
とＢ（ｘ−１）（ｙ）の間に明るさの閾値Bthがあり、
Ｂ（ｘ）（ｙ）の方が明るいことが確認される。これは
第３図（ｂ）においてｘが２であるときに相当する。そ
して同図（ロ）においてposi（ｘ）なる左のエッジの正
確な位置が図による約1.1と求められる。このｘ＝2,y＝
３の画素に関する演算は第４図の（ト），（リ）におい
ては該当しないので以後の演算は行なわれず終了して、
次のｘ＝3,y＝３の画素の演算に入る。しかしここでも
該当せずそのまま終了しｘ＝4,y＝３の画素に入る。こ
の画素では第４図（ハ）において条件が一致するので、
（ニ）の演算が行なわれれる。ここでの比例計算による
右端のエッジ位置は約3.3と求められるのでwid（ｘ）は
2.2というように求められる。次の（ホ）においてはこ
のwid（ｘ）が前もつて設定されたwidminなる巾の下限
の閾値とwidmaxなる巾の上限の閾値の間に入っていない
ときは（ヘ）において不良であることがコンピュータに
より出力される。以上がタテ方向の線の横巾の測定につ
いての説明である。

次に横方向に線があり縦方向の線巾を測定する場合に
ついて説明する。第３図（ｃ）はｙ＝５の例における明
るさの変化、（ｄ）はｙ＝６と７、（ｅ）はｙ＝８にお
ける変化である。そのうちのｘ＝６の列でｙ＝４〜９の
範囲については第３図、（ｆ）に説明した。すなわち、
ｘ＝６の列においてｙ＝５の明るさと７＝６の明るさが
閾値と交わる点と、ｙ＝７とｙ＝８の点が閾値と交わる
点の間隔、約2.3が線の巾である。第４図のフローチャ
ートでは（ト）において点（ｘ）（ｙ）とその１つの上
の画素（ｘ）（ｙ−１）の点の明るさがBthを挟み
（ｘ）（ｙ）の点が明るいときに（チ）において比例決
算においてposi（ｘ）が求められる。このposi（ｘ）は
１次元の配列であり、縦の列に限り有効な数値である。
ここより２列下のｘ＝6,y＝８において第４図のフロー
チャートの（リ）において条件が成立し（ヌ）の計算が
行なわれ、ここでposi（ｘ）が利用される。ここにおい
てwid（ｙ）は2.3という数値が得られる。wid（ｙ）がw
id、minとwid、maxの間に入っていないときは（オ）に
おいて不良であることがコンピュータ６により出力され
る。

また、第５図は斜め方向の線について適用した場合の
例である縦線及び横線は個々の画素を区切る線で右上が
り線で区分された右下が明るく、左上が暗い場合であ
る。横方向ｊ列についての明るさを同図（ｂ）に示して
いる。横方向に見ると閾値との交叉は〔0.9＋ｉ−１〕
において交わっている。同図（ｃ）にはｊ列について図
示しており〔ｊ−１＋0.8〕において閾値と交わってい
る。これから閾値との交点は〔ｘ＝0.9＋ｉ−1,y＝ｊ〕
と〔ｙ＝i,0.8＋ｊ−１〕の２点であることがわかる。

このようにして画素途中の点の位置を表現するとすべ
ての方向の直線を表現できるのみならず、曲線について
も各画素ごとに交点を２点づつ作ることにより、１画素
よりも小さい分解能で曲線の状態を表現することができ
る。

また、前述までの説明は閾値を挟む途中の明るさを示
す２つの画素の間で演算を行う方法について示した。更
に明るさがゆっくり変化する場合等には閾値を挟む２つ
以上の画素の明るさを利用することも可能となる第６図
（ａ）は縦，横の線で区切られた画素の間に縦方向にｉ
−１列からｉ＋２列にかけて滑らかに明るさが変化して
いる線がある例を示している。同図（ｂ）はその中のｊ
列の明るさの変化を示している。ただしこの線は映像信
号の状態でありデイジタル化すると同図（ｃ）のように
（Ｂ）における画素の区分内の明るさの平均が示され
る。それぞれの画素の中央における明るさの平均値を○
印で示した。そのうちｉ−１とｉの画素の○印を結びそ
の中点を×印で示す（第６図（ｄ））又ｉ＋１とｉ＋２
の中点も同様である。両者の×印を結びその線が閾値と
交る点が求める正確な位置となる。

以上のように閾値を挟む両側の２画素ずつから位置を
求めることができるので個々の画素の明るさが雑音など
により不安定な場合でも両側の２個の画素の明るさを平
均化した値を利用して求める位置を正確に表現すること
ができる。

同様に閾値を挟む周辺の多数の画素を利用して、例え
ばｙ＝ax³＋bx²＋cx＋ｄの式を最小２乗法により求めて
より正確な閾値との交点を求めることも可能である。

また、前述までの説明はすべて前もって予め定められ
た閾値を利用する方法について求めたが、第７図は画面
内で最適な閾値を自動的に設定する方法について説明す
る。第７図（ａ）は映像信号としての入力信号で画素ご
とにデイジタル化したのが同図（ｂ）である。更に、隣
接する左の画素との差をとった微分値を表現したのが
（ｃ）である。その微分値は絶対値において一定以上で
ある限り、又は微分値の符号が変化して反対の符号にな
っても一定以内である間は積分をつづけ、その条件が外
れたときに零にもどす演算をしたものが同図（ｄ）であ
る。このときの最大値の一定割合のところに閾値をもう
ける同図（ｄ）の閾値はこれが50％の場合である。この
閾値に対して前述の方法によって閾値と交差する位置を
もとめる。

次に第８図の場合は左が暗く右が明るくその境界がｉ
の列にありその境界がｊのあたりで右にふくらんでいる
ような画像に対してそのふくらみの大きさを明確にしよ
うとする例であり。（ａ）はその原画像でありその像に
対して画素を表現する縦と横の線を表示した。ふくらみ
の位置はｉ列とｊ列の交点の近くである。

（ｂ）はｊ−１列の左右方向に位置が変化したことき
の明るさの変化の状態を示す。これに対し前述までの方
法で閾値（イ）と交叉する位置を求めている。同様にｊ
列については（ｄ）と（ｅ）で説明し、ｊ＋１列につい
ては（ｆ）と（ｇ）で、またｊ＋２列については（ｈ）
と（ｉ）で図示した。また、ｉ列の縦方向の明るさの変
化については（ｊ）に示している。

これらにより得られた交叉位置は（ｋ）に示した。
（ｃ），（ｅ），（ｇ），（ｉ）により得られた横方向
の明るさ変化結果は（｜）印で示し縦方向の明るさ変化
により得られた結果は（−）印で示しその間を細線で結
んだ。これらから（ロ）の大体の位置（ｘ＝ｉ・ｙ＝0.
4＋ｊ−１）、（ハ）の大体の位置（ｘ＝ｉ＋0.4・ｙ＝
ｊ）（ニ）の大体の位置（ｘ＝ｉ＋0.3・ｙ＝ｊ＋１）
の３点から２次式を解き、そのふくらみの最も右の位置
とふくらみのない部分との差が第８図（ｋ）のように0.
6画素であることがわかった。

このように明るい物体の外周の形状がごくわずか変化
した場合の変化量の測定が可能となる。これを従来の単
純に２値化する方法で行なうと第８図（１）のようによ
りこのふくらみは１画素という結果が得られ、測定精度
に大きな差が生ずることがわかる。

以上はすべてコンピュータ内部で演算する方法につい
て記述したが、コンピュータに限定されず例えばそれら
を電子回路化してパイプライン式に結合し高速演算する
ことも可能である。

次に画像解析の横方向の位置を正確に演算する部分を
電子回路化した例について以下に説明する。第９図はこ
の発明の一実施例になる画像認識の電子回路図、第10図
は閾値設定の説明図である。まずA/D変換器によりデジ
タル化された８ビットの信号がＤタイプフリップフロッ
プ51に入力されると、このトリガ入力にはデジタル化の
ときに使用したと同じ周波数（約6MHz）のクロックが入
力されているので前記Ｄタイプフリップフロップ（以
下、Ｄ−FFと省略）51の出力はそのクロックのタイミン
グで同期されるようになる。次にＤ−FF51の出力が後段
のＤ−FF52に入力されると同じクロック入力のために丁
度１クロック分だけ遅延された波形が出力される。続い
て引算器53においては現在の明るさから１クロック分だ
け遅延した明るさが減算されるために１画素前の明るさ
と現在の明るさとの差が得られたことになる。又引算器
53のキヤリー出力はその差分値の符号が表示されたこと
となる。その差分値の符号はＤ−FF54において遅延され
たものと直接EX−OR素子55に入力されたものとが同時入
力され、該２つの符号がこ画素において変化したときの
み“H"レベルに反転する。又56は３ステートバッファー
であり、57はインバートされた、ステートバッファーで
ある。そこで、前記引算器53のキヤリー出力が“L"レベ
ルであるときは３ステートバッファー56の出力が有効と
なるがキヤリー出力が“H"レベルのときにはインバート
されて３ステートバッファ57のコントロール端子に入力
されるために３ステートバッファ57のインバートされた
出力が有効となる。よって引算器53の出力が正のときに
は３ステートバッファー56の出力がそのまま有効となり
また負のときにはステートバッファー57のインバートさ
れた出力が有効となる。ここでちようど引算器53の出力
の絶対値が得られたことになる。58はコンパレータであ
り、59のスイッチで設定された値との比較が行なわれ設
定値が大きければスイッチ60のａ入力が“H"レベルとな
り又、設定値が小さく、かつEX−OR素子55の出力が“H"
レべルのときにはスイッチ60のｂ入力が“H"レベルとな
る。結局、スイッチ60が端子ａであるときは引算器53の
出力である隣接画素との明るさの差が小さいとき“H"レ
ベルであり又、端子ｂであるときには差が大きく、かつ
符号変化であるとき“H"レベルであり、端子ｃでは符号
変化があったとき“H"レベルとなる。このステップ60の
端子出力はＤ−FF61でタイミング調整が行なわれ、ALU
（Arithmetic and Logic Unit）演算器62のコントロー
ル端子に入力される。又、引算器53の隣接画素との差分
出力もＤ−FF63にてタイミング調整されＤ−FF61の出力
と該Ｄ−FF63の出力とは同じタインミングということに
なる。ALU62はコントロール入力が“H"レベルであると
きにはa,b2つの入力端子ａ入力が出力され、また、“L"
レベルであるときはａ＋ｂが出力されるように設定され
ている。このALU62の出力はＤ−FF64で１クロック遅延
させられ、そのままALU62のｂ入力端子に入力されるた
めにコントロール入力が“L"レベルであるかぎりａ入力
は演算加算される。そして“H"レベルになると“0"リセ
ットされた入力でａ入力が保持される。これを総合的に
記述すると前述したように差分値の絶対値が小さいか符
号が変わるか、符号が変わりかつ絶対値が大きいときに
かぎりリセットされるが、それ以外のときは加算（又は
積分）されることとなる。これを第10図で説明する。ま
ず、ａ図は明るさの変化、ｂ図は差分値、ｃ図は積分値
であり、（イ）の位置でリセットされている。65はこの
出力を１画面分蓄積するメモリであり９ビット×64K語
の容量を持つ、66はこのメモリ65のアドレスを発生させ
るバイナリーカウンタ。このメモリ65のアドレスを発生
させるバイナリーカウンタ66は上位８ビット下位８ビッ
トに分けられ、下位８ビットはクロックにより１ずつ加
算され、又は減算され水平同期信号によりリセットされ
る。又、上位８ビットは水平同期信号で加算、又は減算
され垂直同期信号でリセットされる。更に加算、減算の
切換スイッチを有し加算と減算とを任意に切換えること
ができる。そしてメモリ65に書込むときには加算が行な
われ、又読み出されるときには１ずつ減算が行なわれ
る。

さて、前述までの説明により１画面分の積分値がメモ
リ65に記憶されるとバイナリーカウンタ66のスイッチは
減算側に倒されメモリ65は反対方向から読み出される。
すなわち、画像入力装置の走査線の方向と同じ向きに記
憶され、その逆方向右下から始まり最後は左上で終わる
方向で読み出される。逆方向から読出された積分値はＤ
−FF67においてタイミングが調整されＤ−FF68において
１画素遅延される。この１画素遅延の前後の値は２つの
コンパレータ69,70に導かれる。コンパレータ69は正の
積分値のためのものであり、符号が正、すなわち“L"レ
ベルのときのみ有効となるようAND素子71が機能する。
そしてコンパレータ出力は遅延後の値が大きいときに
“H"レベルであるので数値が大きい値から低下している
かぎり“H"レベルとなる。一方コンパレータ70の出力は
小さい値から大きくなっているとき“H"レベルでありAN
D素子72は負の数値のときに有効である。これは入力信
号が負で絶対値が大きい値から零に近くなっているかぎ
り“H"レベルである。OR素子73はこれらが加えらえ結局
積分値の絶対値が大きい値から小さくなり零に近ずいて
いる間は“H"レベルとなる。これがインバートされて入
力するラッチ素子74ではコントロール入力が“L"レベル
でラッチされ、“H"レベルでデータがつつぬけとなる。
よって積分値が急に大きくなったり符号が変わるとその
値、すなわち、積分値の最大値がラッチされることにな
る。これを第10図ｃの（ロ）で示す。この最大値は分周
器75において1/2に落され、又その値の絶対値（ハ）が
得られる。又分周器76においてはＤ−FF68で遅延した値
の絶対値が得られる。この両者の値は分周器77で比較さ
れラッチした値の1/2以下（第10図ｄの（ニ））になっ
たときに出力は“H"レベルとなり、積分値が徐々に低下
している区間であればＤ−FF78,79が動作しそのときの
値が記録される。Ｄ−FF80ではもう一度遅延が行なわれ
引算器81において遅延する前後の値の差が求められＤ−
FF78でラッチされるのは第10図ｄの（ホ）の値となる。
又、最大値の1/2の値と分周器76の値との差は引算器82
で求められＤ−FF79でラッチされるのは（ヘ）の値であ
る。Ｄ−FF78,79の値はROM83のアドレス端子から読み込
まれる。このROM83のアドレスは16ビットからなり下位
８ビットは被除数が上位８ビットは除数が割当てられて
おり、出力は４ビットからなり、割算をした結果の答が
出力されるようPROMライターで書き込まれている。例え
ば第10図ｄの（ホ）と（タ）の零ではアドレス0302（16
進数表示）は被除数が２、除数が３であり出力はＡ（16
進数表示）であり10/16、約63％が得られた答である。
これは第10図ｄの（ト）と（チ）の（ハ）の線との交点
（リ）の水平方向での（チ）からの距離（ヌ）と（チ）
から（ト）の水平距離（ル）の比率に相当する。この結
果はＤ−FF84,85においてROM83読み出しのための時間遅
れ等のタイミング調整が行なわれて出力結果が得られ
る。

以上は横方向の位置を正確に演算する電子回路であ
る。たて方向の演算もほぼ同様な回路構成で得られるが
説明が繁雑になるので説明を省略する。

以上説明したような画像解析の方式においては第１図
で説明したコンピュータによる演算の実施例についても
専用回路を電子回路化することによって高速化できるこ
とは申すまでもない。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば隣接する明暗を有する
画素との間に閾値があるとき両側の画素の明るさを結ぶ
線が閾値の値と交わる位置を１画素以下の値まで求めら
れるようにしたので、１画素の数分の１の分解能まで得
ることができ、例えば同一画面サイズで数倍以上の位置
精度で画像測定できる効果がある。又従来の１画素単位
と同一の分解能を得ることを考えれば視野を数倍に拡大
することができる。仮に分解能を1/3にできたとすれば
視野の長さを３倍にでき、面積では１度に９倍の画像取
込ができ、これは広い範囲の検査を考えるときに９倍の
速度を得たことと等価の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による画像認識装置を示す
構成図、第２図はこの発明の原理を示す説明図、第３図
は画像入力時の量子化を説明するための概要図、第４図
はこの発明の動作を示すフローチャート、第５図はこの
発明を斜方向の線に適用した場合の説明図、第６図はこ
の発明を明るさが漸減する場合に適用した説明図、第７
図は最適な閾値を自動的に設定する場合の説明図、第８
図はパターンのふくらみを検出する方法の説明図、第９
図はこの発明の一実施例になる画像認識の電子回路図、
第10図は第９図の閾値設定の説明図、第11図は従来の装
置を説明する構成図、第12図は従来のマスク・パターン
検査部の回路構成図、第13図は正常マスク・パターンに
現れる部分特徴図、第14図は欠陥となる部分パターン
図、第15図は水平、垂直方向の正常、欠陥パターン図、
第16図は斜め方向の欠陥検査図である。図において、１は画像入力装置、２はバッファ、３はA/
D変換器、４は画像メモリ、６はコンピュータである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献電子通信学会論文誌Ｖｏｌ．Ｊ65− Ｄ，Ｎｏ．２，「ＣＣＤイメ−ジセンサを用いた眼球運動計測法とその測定分解能」

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像入力装置より得られた映像信号をA/D
変換器を経てデイジタル変換して、画像解析の演算処理
をする画像処理方法において、明るさの変化する位置を
検出する閾値を設け、該閾値の明るさ値を挟む隣接する
画素の明るさを結ぶ線が該閾値と交叉する位置を演算処
理によって１画素以下の値にまでデイジタル検出し、前
記デイジタル変換した映像信号を隣接する画素との間で
微分し、その微分値は絶対値において一定以上であり、
かつ微分値の符号が同じ間は微分値を積分し続け、その
条件が外れたときは積分値を零にリセットし、該積分値
の一定の比率の値を前記閾値とすることを特徴とする画
像処理方法。