JP2926890B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、ストロボ光源による照射光の下で物体を
撮像して得た画像を処理するための画像処理装置に関す
る。

＜従来の技術＞ 例えば物体の形状などを画像処理により認識するの
に、物体を撮像するための撮像手段としてCCDカメラが
一般に用いられている。この種のカメラでは、受光面に
物体の光学像に対応する電荷がフィールド期間毎に蓄積
された後、その蓄積電荷がブランキング期間内の転送期
間中に外部へ転送されて画像信号が生成される。

ところで移動物体を認識するような場合、物体が観測
位置へ到達したのをセンサで検知し、その検知信号でス
トロボ光源を発光動作させ、その瞬時の照明下で物体を
撮像している。前記発光動作のタイミングが、CCDカメ
ラにおける前記転送期間に含まれるとき、物体からの反
射光がCCDカメラに入射しても、物体の光学像に対応す
る電荷が蓄積されず、その時の画像が生成できないこと
になる。

従ってもし前記転送期間を無視してストロボ光源を発
光動作させた場合、その発光動作のタイミングと前記転
送期間とが偶然一致することがあるため、そのときは電
荷の蓄積が十分に行われず、特徴量などの計測値が変動
して正常な認識が困難となる。

そこでCCDカメラにおける転送期間を避けてストロボ
光源を発光動作させることにより上記の不都合を解消す
ることが理論上可能であるが、転送期間のタイミングと
その長さとはCCDカメラ毎にばらつくため、その種の制
御を確実に実施することは困難とされている。

このため標準的な１機種における転送期間をストロボ
光源の発光動作を禁止するための発光禁止期間として全
機種に適用し、その発光禁止期間内に前記センサより検
知信号が入力されたときは、発光禁止期間の経過を待っ
てストロボ光源を発光動作させる方法がとられている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ しかしながらこのような方法では、CCDカメラを変更
する都度、新たに使用するCCDカメラにおける転送期間
に対応した発光禁止期間を設定するために回路構成を変
更することが必要となる。また使用するCCDカメラにお
ける転送期間を仕様書で調べたり、メーカーに問い合わ
せたりするなどの手数が必要となる。さらにCCDカメラ
枚に転送期間にばらつきがあるため、比較的長い時間幅
の発光禁止期間を設定する必要があり、センサによる物
体検知から実際の発光動作までの遅延時間が長くなり、
所望の撮像タイミングに対し大きな時間的ずれが生ずる
などの問題がある。

この発明は、上記問題に着目してなされたもので、ス
トロボ光源の発光動作のタイミングが任意に与えられて
も、撮像手段における転送期間中にストロボ光源が発光
動作するのを確実に防止して常に適正な画像を生成し
得、しかも使用する撮像手段毎に必要最小限の発光禁止
期間を設定して最適な撮像タイミングを実現する画像処
理装置を提供することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ この発明の画像処理装置は、各ブランキング期間内の
所定の転送期間中に蓄積電荷を転送して画像信号を生成
し出力する撮像手段と、撮像対象に対し瞬時に光を投射
するためのストロボ光源と、前記ストロボ光源が前記ブ
ランキング期間内での発光タイミングを変化させながら
繰り返し発光動作するように、前記発光タイミングをブ
ランキング期間毎に更新しつつ設定する設定手段と、前
記設定手段により設定された各タイミングでストロボ光
源を発光動作させて撮像した各画像のうち、濃度が低下
した画像が得られたときの発光動作の開始から終了まで
の期間を、前記撮像手段における転送期間として検出す
る転送期間検出手段と、前記検出された転送期間をスト
ロボ光源の発光動作を禁止するための発光禁止期間とし
て記憶させる記憶手段と、ストロボ光源の発光動作のタ
イミングを前記記憶手段に記憶された発光禁止期間が経
過した後まで遅延させる遅延制御手段とを備えて成るも
のである。

＜作用＞ ブランキング期間毎に、その期間内におけるストロボ
光源の発光タイミングを変化させながら撮像を行ってい
くと、発光タイミングが転送期間と重なったときの画像
は、他の発光タイミングで得た画像よりも濃度が低下す
ることになる。本願発明では、この濃度が低下した画像
を得たときの発光動作の開始から終了までの期間を、撮
像手段における転送期間として検出して発光禁止期間と
するので、任意に与えられたストロボ光源の発光動作の
タイミングが転送期間と重なっても、実際の発光動作は
この転送期間が経過するまで遅延させることになる。よ
って撮像手段における転送期間中にストロボ光源が発光
動作することがなく、常に適正な画像が得られる。

また各種像手段における転送期間はその都度検出され
て、それに応じた必要最小限の発光禁止期間が設定され
るので、最適な撮像タイミングを設定することが可能で
ある。

＜実施例＞ 第２図はこの発明の一実施例にかかる画像処理装置１
の全体構成を示すもので、第３図に第１図中の処理装置
本体２の詳細が、第１図に第３図中のストロボ発光制御
部16の詳細が、それぞれ示してある。

図示例の画像処理装置１において、処理装置本体２に
はCCDカメラ３が接続されてアナログ量の画像信号CSが
入力される。この画像信号CSは第４図（２）に示すよう
な信号波形であって、１フィールド期間内に20H（ただ
し1Hは１水平走査期間であってたとえば63.5μsec）の
時間長さに相当する垂直ブランキング期間を含んでいる
（第４図（３）参照）。

第２図中、６は搬送方向５に沿って搬送される撮像対
象となる物体４がCCDカメラ３に近接した状態を検知す
るセンサであり、また８はこの移動物体４の静止画像を
得るためにストロボ光源７を発光駆動するストロボ駆動
回路であって、センサ６およびストロボ駆動回路８は前
記処理装置本体２に接続される。アナログ量の画像信号
CSは処理装置本体２でデジタル化され、その後２値化な
どの画像処理が施されると共に、濃淡画像や２値画像が
CRTなどの表示装置９に表示されるようになっている。

第３図の処理装置本体２において、CCDカメラ３から
のアナログ量の画像信号CSはA/D変換回路10でデジタル
信号に変換された後、画像メモリ12に記憶される。形状
計測部13は画像メモリ12内の画像につき物体領域の面積
を計測するなどして計測処理を実行し、その計測結果は
CPU11に取り込まれた認識処理される。

なお第３図中、D/A変換回路14はディジタル画像信号
をアナログ量に変換して表示装置９へ出力するためのも
のである。

タイミング発生部15は画像信号CSより垂直同期信号VS
を分離し、これをストロボ発光制御部16へセンサ６から
の検知出力と共に入力させる。ストロボ発光制御部16は
これら入力に基づきストロボ光源７を発光駆動させるた
めの発光トリガ信号TSを生成してストロボ駆動回路８へ
出力する。

前記ストロボ発光制御部16は第１図に示す如く、カウ
ンタ17を備え、このカウンタ17は垂直ブランキング期間
内においてたとえば１水平走査期間Ｈ（＝63.5μ秒）と
等しい周期のクロック信号CKを計数する。このカウンタ
17による計数値は一致検出回路18,19,20にそれぞれ入力
される。

CPU11は、たとえば前記垂直ブランキング期間の１水
平走査期間Ｈ毎の任意のタイミングデータTDを発光タイ
ミングレジスタ21に設定し、また垂直ブランキング期間
内の発光禁止期間の開始時期と終了時期とを規定するタ
イミングデータTD_S,TD_Eを発光禁止スタートレジスタ22
および発光禁止エンドレジスタ23にそれぞれ設定する。
前記一致検出回路18はカウンタ17の計数値と発光タイミ
ングレジスタ21の各設定値とが一致する毎にオア回路26
へ一致出力を出力する。また一致回路19,20はカウンタ1
7の計数値と発光禁止スタートレジスタ22および発光禁
止エンドレジスタ23のそれぞれ設定値とが一致したと
き、それぞれの一致出力をＤ型フリップフロップ24へセ
ットおよびリセット信号として与える。フリップフロッ
プ回路24は、これら信号入力に基づき発光禁止信号ISを
生成して発光遅延回路25へ出力する。

発光遅延回路25には前記一致検出回路18の一致出力と
センサ６からの検出出力とがOR回路26を介して選択的に
与えられており、発光遅延回路25はOR回路26からの信号
入力に対し発光禁止信号ISで規定される期間だけ遅延さ
せて発光トリガ信号TSを出力する。

第４図および第５図はこの実施例の動作を示すタイム
チャートであり、第６図はこの実施例の動作手順を示す
フローチャートである。

第４図（１）は、ストロボ光源７の発光動作のタイミ
ングを示しており、各発光動作時における物体４の光学
像に対応する電荷が第４図（２）の信号期間WS内で蓄積
され、垂直ブランキング期間WB内のたとえば2Hの転送期
間WTでCCDカメラ３の出力バッファに転送される。

第６図に示す動作手順は、各CCDカメラ３毎にばらつ
きのある転送期間WTを検出して処理装置本体２に教示す
るためのものである。

まず第６図のステップ１（図中「ST1」で示す）にお
いて、CPU11は発光タイミングレジスタ21に垂直ブラン
キング期間WB内の最初のタイミングデータTDを設定す
る。ステップ２ではカウンタ17に第５図（１）のように
クロック信号CKを入力し第５図（２）のように計数動作
を実行させる。ステップ３では、一致回路18がカウンタ
17の計数値と発光タイミングレジスタ21の設定値とが一
致するかどうかを判断し、否定であればステップ２に戻
り計数動作を継続する。

肯定であればステップ４で一致出力がOR回路26を介し
て発光遅延回路25へ与えられるが、この場合は発光遅延
回路25には発光禁止信号ISが入力されていないため、遅
延なしのストロボ発光トリガ信号TS（第５図（３）に示
す）がストロボ駆動回路６に入力され、ストロボ光源７
を数10μ秒発光駆動させる。この発光動作によりCCDカ
メラ３で生成した画像信号が画像がメモリ12に記憶さ
れ、CPU11は所定画像領域内の濃度を計測して保持する
（ステップ５）。

つぎにステップ６でCPU11は発光タイミングを1Hだけ
遅らてセットし、ステップ７で全垂直ブランキング期間
WBにわたって上記ステップ２からステップ６の処理が終
了したかどうかを判断する。判断が否定であればステッ
プ２に戻り、新たに設定された発光タイミングでの前記
処理を繰り返す。

ステップ７の判断が肯定になると、ステップ８に移
り、CPU11は前記濃度の計測データよりCCDカメラ３にお
ける転送期間を判定し、前述した発光禁止期間を規定す
るタイミングデータTD_S,TD_Eを発光禁止スタートレジス
タ22および発光禁止エンドレジスタ23に設定する。すな
わち全垂直ブランキング期間WBにわたって上記処理を繰
り返すと、必ずいずれかの発光タイミングが転送期間WT
と一致するもので、この場合はCCDカメラ３には十分な
光量の光学像が与えられず、画像信号CSの濃度はその前
後のタイミングの画像よりも格段に低くなる。このよう
な画像信号CSの濃度低下をもたらす発光タイミングの開
始および終了の時期を、発光禁止スタートレジスタ22お
よび発光禁止エンドレジスタ23に設定するのである。

かくして実際の計測時において、センサ６から任意の
タイミングで検出信号が処理装置本体２に入力されて
も、発光禁止スタートレジスタ22および発光禁止エンド
レジスタ23の設定データに基づき生成される発光禁止信
号IS（第５図（６）に示す）によって発光禁止期間内の
発光動作が禁止され、その信号ISが消失するまで遅延さ
れる。この様な遅延動作はCCDカメラ３の種類などに応
じて、前記発光禁止スタートレジスタ22および発光禁止
エンドレジスタ23の設定データを変更すれば容易に実現
され、汎用性を実現できる。また前記発光禁止期間は撮
像装置３の転送期間を含む最小限の長さに設定できる。

＜発明の効果＞ この発明は上記の如く、ストロボ光源の発光動作のタ
イミングが任意に与えられても、実際の発光動作は撮像
手段における転送期間に対応する発光禁止期間が経過し
た後まで遅延させるようにしたから、撮像手段における
転送期間中にストロボ光源が発光動作することがなく、
常に適正な画像が得られる。また各撮像手段における転
送期間をその都度検出して、それに応じた必要最小限の
発光禁止期間を設定するから、撮像手段を変更する都
度、回路構成の変更や転送期間のメーカへの問い合わせ
などを必要とせ、ず、最適な撮像タイミングを容易に設
定できるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の画像処理装置に設けられるストロボ
発光制御部の一例を示すブロック図、第２図はこの発明
の一実施例にかかる画像処理装置の構成を示す説明図、
第３図は処理装置本体の一例を示すブロック図、第４図
および第５図はこの実施例の動作を示すタイムチャー
ト、第６図はこの実施例の動作の流れを示すフローチャ
ートである。 １……画像処理装置、２……処理装置本体 ３……CCDカメラ、６……センサ ７……ストロボ光源 ８……ストロボ駆動回路、11……CPU 16……ストロボ発光制御部 17……カウンタ 18,19,20……一致検出回路 21……発光タイミングレジスタ 22……発光禁止スタートレジスタ 23……発光禁止エンドレジスタ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各ブランキング期間内の所定の転送期間中
   に蓄積電荷を転送して画像信号を生成し出力する撮像手
   段と、 撮像対象に対し瞬時に光を投射するためのストロボ光源
   と、 前記ストロボ光源が前記ブランキング期間内での発光タ
   イミングを変化させながら繰り返し発光動作するよう
   に、前記発光タイミングをブランキング期間毎に更新し
   つつ設定する設定手段と、 前記設定手段により設定された各タイミングでストロボ
   光源を発光動作させて撮像した各画像のうち、濃度が低
   下した画像が得られたときの発光動作の開始から終了ま
   での期間を、前記撮像手段における転送期間として検出
   する転送期間検出手段と、 前記検出された転送期間をストロボ光源の発光動作を禁
   止するための発光禁止期間として記憶させる記憶手段
   と、 ストロボ光源の発光動作のタイミングを前記記憶手段に
   記憶された発光禁止期間が経過した後まで遅延させる遅
   延制御手段とを備えて成る画像処理装置。