JP3127087B2 - 濃淡画像のエッジ検出処理方法および装置 - Google Patents

濃淡画像のエッジ検出処理方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、濃淡画像のエッジ検出
処理方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】処理対象物を電子カメラ等により撮影し
濃淡画像データを得る場合、その画像データには、上記
カメラの特性や撮影状態等により高周波のノイズが付加
される。また、撮影により得られる画像は多少ぼやけて
しまうことから上記画像データの濃淡の変化は実際より
も鈍くなっている。このため、画像処理技術を用いてエ
ッジ部(輪郭部)の検出を行う場合には、上記画像デー
タに含まれるノイズ成分の除去と、エッジ部の強調を行
う処理が必要になる。
【0003】図7は、雑音成分を含む画像に対して用い
られる一般的なエッジ検出方法を示すフローチャートで
ある。この図のステップSa1において、処理対象の画
像は直線方向に走査され、各画素の濃度値が画像データ
として順次入力される。この画像データはステップSa
2において平滑化され、高周波成分つまりノイズ成分が
除去される。
【0004】そして、ステップSa3において、平滑化
された画像データの一階微分が行われ、濃度値の変化点
(エッジ部)の強調化が行われる。この強調化された画
像データはステップSa4のしきい値処理により、所定
値以上の画像データ、つまり濃度値変化の大きい画像デ
ータだけが残され、他の画像データは例えば「0」に設
定される。これにより、ノイズ成分が除去され、エッジ
部のみが抽出される。そして、ステップSa5の細線化
により、変化点つまりエッジ位置の検出が行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のエッジ検出方法(図7参照)においては、ノイズ除
去のために平滑化(ステップSa2)やしきい値処理
(ステップSa4)を行っているが、これらの処理は処
理対象の画像やノイズの大きさ等に依存するものであ
り、予めノイズや画像の特徴を把握し、平滑化の方法や
しきい値を選択・設定する、いわゆる最適化の作業が必
要になる。
【0006】また、従来のエッジ検出方法においては、
エッジ部の強調処理によってノイズ成分も強調されてし
まい、必要なエッジ部とノイズ成分の見分けがつきにく
い状況が発生する。このため、エッジ検出処理後に、そ
の検出結果と本来の図形パターンとの比較を行う補助の
処理を新たに設ける必要があった。
【0007】さらに、従来のエッジ検出方法において
は、多種の画像処理技術を用いて画像データの処理が行
われるため、エッジ検出位置のズレが発生してしまう。
このズレは、画像の特徴を調べるような場合にはあまり
問題とならないが、エッジ検出結果から測長を行うよう
な場合には信頼性に大きく影響する。
【0008】以上のように従来のエッジ検出方法におい
ては、最適化の作業や補助の処理を追加しなければなら
ないという問題があり、さらに、エッジ検出位置が正確
に得られないという問題があった。
【0009】この発明は、ノイズ成分を含む濃淡画像の
エッジ抽出を容易かつ正確に行うことができ、特にエッ
ジ部の測長に用いて好適なエッジ抽出方法および装置を
提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項1記載の発明は、画像を直線方向に走査し
た結果得られる各画素の濃淡情報に対し、対象画素とそ
の正側、負側の各近傍画素との濃淡情報の差分値を算出
し、正側差分値と負側差分値を得る第1のステップと、
前記第1のステップで得られた正側差分値と負側差分値
の乗算を行う第2のステップと、前記第2のステップで
得られた乗算結果のうち「0」以下のものを全て「0」
とする第3のステップとを有することを特徴とする。
【0011】また、請求項2記載の発明は、画像を直線
方向に走査した結果得られる各画素の濃淡情報に対し、
対象画像とその正側、負側の各近傍画素との濃淡情報の
差分値を算出し、各差分値の符号を得る第1のステップ
と、前記第1のステップで得られた前記各差分値の符号
の乗算を行う第2のステップと、前記第2のステップで
得られた結果のうち「0」以下のものを全て「0」とす
る第3のステップとを有することを特徴とする。
【0012】また、請求項3記載の発明は、画像を直線
方向に走査した結果得られる各画素の濃淡情報に対し、
対象画素とその正側、負側の各近傍画素との濃淡情報の
減算を行い、正側差分信号と負側差分信号を出力する微
分回路と、前記微分回路から出力される正側差分信号お
よび負側差分信号を乗算する乗算回路と、前記乗算回路
の乗算結果のうち「0」以下の信号を全て「0」にする
しきい値回路とを有することを特徴とする。
【0013】
【作用】請求項1記載の発明によれば、濃淡情報に含ま
れるノイズ成分は、ステップ1および2の処理により負
の値となり、エッジ部のみが正の値となる。このため、
ステップ3のしきい値「0」の処理によりノイズ成分の
除去が可能となり、しきい値調整などの最適化の作業が
必要なくなる。また、実施する画像処理の数が少ないた
め信頼できるエッジ検出位置を得ることができる。
【0014】また、請求項2記載の発明によれば、請求
項1記載の発明の効果に加え、演算で扱う数値が小さい
ため、使用メモリ容量の削減が可能となる。
【0015】さらに、請求項3記載の発明によれば、請
求項1記載の発明の効果に加え、高速処理が可能とな
る。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。 <実施例1>図1は実施例1によるエッジ検出方法を適
用する画像処理システムの概略図である。この図におい
て、1はフラットケーブルであり、その両端の口出し部
には金属製の導体部1a,1a・・・が非導体部1b上
に等間隔に設けられている。また、2は被写体であるフ
ラットケーブル1を設置するステージ、3はステージ2
を斜め上方から照らす光源である。
【0017】一方、4はステージ2の上方に設置された
画像処理用CCDカメラ、5は画像信号を伝送するケー
ブルである。6は制御用コンピュータ7に組み込まれた
画像処理用インターフェースボードであり、ケーブル5
を介してCCDカメラ4と接続される。8は制御用コン
ピュータ7の処理結果を表示するモニタである。
【0018】図2は本発明の実施例1によるエッジ検出
方法を示すフローチャートであり、制御用コンピュータ
7(図1)内のメモリにプログラムとして記憶される。
また、図3は画像処理システム(図1)によって処理さ
れた画像データをグラフ化した結果を示す図である。
【0019】以下、図1〜図3を用いて本実施例の動作
を説明する。CCDカメラ4(図1参照)はステージ2
上に配置されたフラットケーブル1の口出し部を例えば
X軸のA点からB点の方向に順次走査し、走査により得
られた画像信号をケーブル5を介して画像処理用インタ
ーフェースボード6へ出力する。
【0020】画像処理用インターフェースボード6は、
その画像信号から各画素の濃度値を示す画像データを生
成し記憶する。図3(a)はこのときの画像データをカ
メラ4の走査の方向に1走査分並べてグラフ化した図で
あり、光源3の光を全反射する導体部1a・・・は乱反
射する非導体部1bに比較して大きな濃度値となってい
る。また、この図に示すように、画像データには雑音成
分が付加され、エッジ部の濃淡変化がなまっている。
【0021】制御用コンピュータ7は、図2のステップ
Sb1において上記画像データの例えば1走査分を入力
する。そして、ステップSb2において下式に示す2種
類の1階微分処理Fij(+)およびFij(-)をそれらの画像
データに対して行う。 Fij(+)=f(i+1,j)−f(i,j) (1) Fij(-)=f(i,j)−f(i-1,j) (2)
【0022】ここで、f(i,j)は座標(i,j)における
画素の濃度値を示し、座標(i,j)の右近傍(正側)の
画素の濃度値をf(i+1,j)、座標(i,j)の左近傍(負
側)の画素の濃度値をf(i-1,j)でそれぞれ示す。す
なわち、Fij(+)は正側の近傍画素との濃度値の差分を
示し、Fij(-)は負側の近傍画素との差分を示す(図3
(b)参照)。
【0023】次のステップSb3では、上記ステップS
b2で得られた2つの微分結果を下式によって乗算す
る。 gij=Fij(+)×Fij(-) (3)
【0024】これにより、エッジ部のように近接する3
画素の濃度値が連続して増加する場合、または逆に連続
して減少する場合には、式(3)の乗算結果gijは共に
正の値となり、ノイズ成分のように増加/減少が繰り返
されるような場合には負の値となる。この処理により、
ノイズ成分のみが負の値となる(図3(c)参照)。
【0025】次のステップSb4においては、下式に従
って乗算結果gijがエッジ部であるか、ノイズ成分であ
るかを判定する。すなわち、上記ステップSb2の乗算
処理によりノイズ成分は負の値となったため、しきい値
「0」によりエッジ部とノイズ成分の切り分けを行うこ
とができ、したがって、対象画像やノイズに応じてしき
い値を調整しなくてもよい。 gij= エッジ ; gij>0 (4−1) gij= ノイズ ; gij≦0 (4−2)
【0026】次にエッジ検出結果hijが下式で求めら
れ、エッジ部のみが正の値として残される。 hij= gij ; gij>0 (5−1) hij= 0 ; gij≦0 (5−2)
【0027】そして、最後にステップSb5において細
線化処理が行われ、エッジ位置が正確に検出されるとと
ともに、その検出結果がモニタ8(図1)に表示され
る。
【0028】以上説明した実施例1によれば、簡単な積
和演算によりエッジ部の強調およびノイズの除去を行う
ことができ、さらに、平滑化などの処理を行わないため
エッジ位置を正確に検出することができる。これによ
り、フラットケーブル1の端部の導体部1a,1a・・
・の位置や幅を容易かつ正確に検出可能となり、生産時
の品質管理を効率よく行うことができる。
【0029】<実施例2>次に本発明の第2の実施例に
ついて説明を行う。この実施例2は、図1の画像処理シ
ステムに、他のエッジ検出方法を適用したものである。
【0030】図4は本発明の実施例2によるエッジ検出
方法を示すフローチャートであり、制御用コンピュータ
7(図1)内のメモリにプログラムとして記憶される。
図5は図1の画像処理システムによって処理された画像
データをグラフ化した結果を示す図である。
【0031】以下、図1、図4および図5を用いて本実
施例の動作を説明する。図4のステップSc1で入力さ
れた濃淡画像データは、ステップSc2において下式の
微分値符号化がなされる。 Fij(+)=SGN{f(i+1,j)−f(i,j)} (6) Fij(-)=SGN{f(i,j)−f(i-1,j)} (7)
【0032】ここで、SGN{}は{}内の数値の符号
を得る関数であり、例えば「0」を越える場合「+
1」、「0」未満の場合「−1」の値をかえす。すなわ
ち、減算結果の数値の大きさには関係なく、その符号の
みが得られる。
【0033】次にステップSc3において、上記式
(6),(7)で得られた結果の乗算を行う。 gij=Fij(+)×Fij(-) (8)
【0034】図5はこの乗算結果gijをグラフ化したも
のであり、実施例1同様に、エッジ成分は正の値
(「1」)、ノイズ成分は負の値(「−1」)となる。
また、この乗算結果は、「−1」,「0」,「1」の3
値のいずれかとなるため、実際に乗算を行わなくても符
号の比較により容易に結果を得ることができる。また、
その結果を記憶するメモリの容量も小容量で済む。
【0035】次のステップSc4では、上記乗算結果の
2値化を行い、ノイズ成分を除去する。すなわち、下式
に示すように「−1」をノイズ成分とみなし、「0」に
置き換える。 hij=1(エッジ部) ; gij>0 (9−1) hij=0(ノイズ成分); gij≦0 (9−2)
【0036】そして、ステップSc5で細線化が行わ
れ、最終的なエッジ位置が検出されるとともに、その検
出結果がモニタ8に表示される。
【0037】以上説明した実施例2によれば、実施例1
と同様に、容易かつ正確にエッジの検出を行うことがで
き、さらに、演算に用いる数値が3値であるため、高速
処理が可能であるとともに処理に必要となるメモリ容量
を削減することができる。
【0038】<実施例3>次に本発明の第3の実施例に
ついて説明を行う。この実施例3は、上述した実施例1
または実施例2のエッジ検出方法(図2,図4参照)を
ハードウェアにより実現したものである。
【0039】図6は、そのハードウェアの構成を示すブ
ロック図である。この図において、10はエッジ検出処
理装置であり、インターフェース回路11、微分回路1
2、乗算回路13、しきい値回路14、細線化回路1
5、および画像メモリ16により構成される。
【0040】ここで、インターフェース回路11は複数
段のシフトレジスタを有し、CCDカメラ4からの画像
信号に基づいて連続する3つの画像データを微分回路1
2へ同時に出力する。微分回路12は減算回路等から構
成され、上記3つの画像データに基づいて上述した式
(1),(2)、または式(6),(7)の演算を行
う。
【0041】乗算回路13は微分回路12の2つの出力
を乗算し、しきい値「0」のしきい値回路14がその乗
算結果のうち「0」以上の信号を通過させる。そして、
立上り検出を行う細線化回路15によって細線化が行わ
れ、その結果が画像メモリ16に記憶され、モニタ8に
表示される。
【0042】以上説明した実施例3によれば、実施例1
および2と同様な効果が得られるとともに、より高速に
エッジ検出を行うことができる。
【0043】なお、以上説明した実施例1〜3のエッジ
検出方法および装置は、フラットケーブル1の導体部1
a・・・の位置・幅の計測以外にも用いることができ、
例えばシート状製品の欠陥・異物検査に用いることがで
きる。
【0044】この場合、例えば実施例1のエッジ検出方
法(図2参照)のステップSb4において、実施例2
(図4)のステップSc4の2値化処理を行うようにす
る。これにより、通常のエッジ位置以外の場所にエッジ
を示すパルスが存在する場合、その位置に欠陥または異
物が存在することを知ることができる。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、濃淡情報に含まれるノイズ成分が負の値に分離され
るため、しきい値「0」でノイズの除去が可能となり、
しきい値調整などの最適化の作業が必要ないという利点
がある。また、画像処理の数が少ないので信頼できるエ
ッジ検出位置を得ることができるという効果も得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例1および2で用いる画像処
理システムの概略図である。
【図2】 実施例1によるエッジ検出処理のフローチャ
ートである。
【図3】 図2のエッジ検出処理における画像データを
グラフ化した図である。
【図4】 実施例2によるエッジ検出処理のフローチャ
ートである。
【図5】 図4のエッジ検出処理における画像データを
グラフ化した図である。
【図6】 この発明の実施例3によるエッジ検出処理装
置のブロック図である。
【図7】 従来のエッジ検出方法を例示するフローチャ
ートである。
【符号の説明】
1……フラットケーブル、1a……導体部、1b……非
導体部、3……光源、4……画像処理用CCDカメラ、
6……画像インターフェースボード、7……制御コンピ
ュータ、8……モニタ、10……エッジ検出処理回路、
11……インターフェース回路、12……微分回路、1
3……乗算回路、14……しきい値回路、15……細線
化回路、16……画像メモリ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 7/60 250 G01B 11/00 G01T 1/00 - 3/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像を直線方向に走査した結果得られる
    各画素の濃淡情報に対し、対象画素とその正側、負側の
    各近傍画素との濃淡情報の差分値を算出し、正側差分値
    と負側差分値を得る第1のステップと、 前記第1のステップで得られた正側差分値と負側差分値
    の乗算を行う第2のステップと、 前記第2のステップで得られた乗算結果のうち「0」以
    下のものを全て「0」とする第3のステップとを有する
    ことを特徴とする濃淡画像のエッジ検出処理方法。
  2. 【請求項2】 画像を直線方向に走査した結果得られる
    各画素の濃淡情報に対し、対象画像とその正側、負側の
    各近傍画素との濃淡情報の差分値を算出し、各差分値
    符号を得る第1のステップと、 前記第1のステップで得られた前記各差分値の符号の乗
    算を行う第2のステップと、 前記第2のステップで得られた結果のうち「0」以下の
    ものを全て「0」とする第3のステップとを有すること
    を特徴とする濃淡画像のエッジ検出処理方法。
  3. 【請求項3】 画像を直線方向に走査した結果得られる
    各画素の濃淡情報に対し、対象画素とその正側、負側の
    各近傍画素との濃淡情報の減算を行い、正側差分信号と
    負側差分信号を出力する微分回路と、 前記微分回路から出力される正側差分信号および負側差
    分信号を乗算する乗算回路と、 前記乗算回路の乗算結果のうち「0」以下の信号を全て
    「0」にするしきい値回路とを有することを特徴とする
    濃淡画像のエッジ検出処理装置。
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