JP3245975B2 - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JP3245975B2
JP3245975B2 JP19011292A JP19011292A JP3245975B2 JP 3245975 B2 JP3245975 B2 JP 3245975B2 JP 19011292 A JP19011292 A JP 19011292A JP 19011292 A JP19011292 A JP 19011292A JP 3245975 B2 JP3245975 B2 JP 3245975B2
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  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、撮像装置により撮像
された対象物の画像を処理して重心などの特徴量を計測
するのに用いられる画像処理装置に関連し、殊にこの発
明は、2:1インターレース方式の撮像装置からの入力
画像をフィールド単位で画像処理するための画像処理装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の画像処理装置として、撮像装置に
より撮像された対象物の濃淡画像を入力して2値画像に
変換した後、その2値画像について重心位置を求めて、
対象物の位置計測などを行うものが存在する。
【0003】図5は、対象物を撮像して得られた2値画
像1を示す。同図中、2は対象物の画像部分、3は背景
の画像部分である。また各枡目は画素4を示し、この2
値画像1を構成する各画素4の位置は水平方向(走査方
向)がX座標、垂直方向(副走査方向)がY座標で与え
られる。
【0004】いま座標(i,j)の画素位置の2値デー
タをf(i,j)とすると、対象物の面積N,重心位置
Gの座標(XG ,YG )はつぎの(1)〜(3)式で与
えられる。なおこの例の場合、f(i,j)は対象物の
画像部分2が「1」、背景の画像部分3が「0」の値を
とる。
【0005】
【数1】
【0006】
【数2】
【0007】
【数3】
【0008】ところでこの種の画像処理装置には、走査
方式として2:1インターレース方式が採用された撮像
装置が広く用いられている。ここで2:1インタレース
方式とは、奇数フィールドにかかる画像と偶数フィール
ドにかかる画像とで1枚のフレーム画像が構成される方
式である。
【0009】対象物を撮像して得られた2値画像より重
心位置Gの座標をリアルタイムで算出するのに、先般、
計測時間を短縮しかつ回路規模を小さくするための方式
として、撮像装置からの入力画像をフィールド単位で画
像処理する方式が提案された。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところがこの方式の場
合、計測対象画像が奇数フィールドにかかる画像である
か、偶数フィールドにかかる画像であるかによって、重
心位置Gの計測結果、特にY座標値YG がばらつくとい
う問題がある。
【0011】図6は、このような従来の問題を図で明ら
かにしたもので、図6(1)に対象物を撮像して得られ
た2値画像、すなわち1枚のフレーム画像1が示してあ
る。
【0012】図中、2は2値データが「1」の対象物の
画像部分、3は2値データが「0」の背景の画像部分で
ある。また各枡目は画素4を示し、この2値画像1を構
成する各画素4の位置は水平方向がX座標、垂直方向が
Y座標で与えられる。なお同図には、各Y座標値(0,
1,2,……)に対応させて飛越走査の際の奇数フィー
ルドのライン数がODで、偶数フィールドのライン数が
EVで、それぞれ示してある。
【0013】このフレーム画像1は、飛越走査により奇
数フィールドにかかる図6(2)に示す画像5と偶数フ
ィールドにかかる図6(3)に示す画像6とに分解され
る。図6(2)の奇数フィールドにかかる画像5では、
Y座標値はOD0,1,2,……で与えられ、図6
(3)の偶数フィールドにかかる画像6では、Y座標値
はEV0,1,2,……で与えられる。画像処理装置に
は、任意の計測開始タイミングに対して、奇数フィール
ドまたは偶数フィールドのいずれか画像5,6が計測対
象画像として与えられる。
【0014】いま図6(1)に示す画素構成のフレーム
画像1について、奇数フィールドにかかる画像5から重
心位置GのY座標値YG を求めると、YG =1.25で
あり、また偶数フィールドにかかる画像6から重心位置
GのY座標値YG を求めると、YG =0.4である。
【0015】このように計測値に差異が生ずるのは、処
理対象画像が偶数フィールドにかかる画像6である場合
に、その画像6の原点が奇数フィールドにかかる画像5
の原点と同じY座標値に設定されることに起因してい
る。
【0016】従って重心位置Gの計測結果は、計測対象
画像が奇数フィールドにかかる画像5であるか、偶数フ
ィールドにかかる画像6であるかによりばらつきが生ず
ることになり、これでは1画素以下の分解能で位置計測
ができるという利点が全く生かされない。
【0017】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、奇数または偶数のいずれのフィールドにかかる
画像が計測対象画像であっても、ばらつきの小さな計測
結果が得られる画像処理装置を提供することを目的とす
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】この発明は、2:1イン
ターレース方式の撮像装置からの入力画像をフィールド
単位で画像処理する画像処理装置において、前記入力画
像の1フィールド分の画像を処理対象画像としてその画
像の副走査方向の座標値を算出する演算手段と、前記処
理対象画像が奇数フィールドにかかる画像か偶数フィー
ルドにかかる画像かを判別する判別手段と、前記判別手
段が偶数フィールドにかかる画像であることを判別した
とき、前記演算手段により算出された座標値を1画素の
1/2の座標値で補正する補正手段とを備えたものであ
る。
【0019】請求項2にかかる発明は、請求項1に記載
された画像処理装置であって、前記演算手段として、処
理対象画像の重心位置の座標を算出する手段が用いられ
たものである。
【0020】
【作用】偶数フィールドにかかる画像が処理対象画像で
ある場合、演算手段により算出された副走査方向の座標
値を1画素の1/2の座標値で補正するので、計測対象
画像が奇数、偶数のいずれのフィールドにかかる画像で
あっても、計測結果のばらつきが小さく抑えられる。
【0021】請求項2にかかる画像処理装置では、計測
対象画像が奇数、偶数のいずれのフィールドにかかる画
像であっても、重心位置の計測結果に対する影響は小さ
なものとなる。
【0022】
【実施例】図1は、この発明が実施された重心位置計測
用の画像処理装置の原理を示す原理説明図である。図1
(1)は、対象物を撮像して得られた2値画像、すなわ
ちフレーム画像1であって、2値データが「1」の対象
物の画像部分2と2値データが「0」の背景の画像部分
3とで構成されている。また各枡目は画素4を示し、こ
の2値画像1を構成する各画素4の位置は水平方向(走
査方向)がX座標、垂直方向(副走査方向)がY座標で
与えられる。なお同図には、各Y座標値(0,1,2,
……)に対応させて飛越走査の際の奇数フィールドのラ
イン数がODで、偶数フィールドのライン数がEVで、
それぞれ示してある。
【0023】このフレーム画像1は、飛越走査により奇
数フィールドにかかる図1(2)に示す画像5と偶数フ
ィールドにかかる図1(3)に示す画像6とに分解され
る。図1(2)の奇数フィールドにかかる画像5では、
Y座標値はOD0,1,2,……で与えられるが、図1
(3)の偶数フィールドにかかる画像6では、Y座標値
は0ライン目がEV0.5、1ライン目がEV1.5、
3ライン目がEV2.5というように、前記ライン数に
「0.5」加算した値で与えられる。
【0024】画像処理装置には、任意の計測開始タイミ
ングに対して、奇数フィールドまたは偶数フィールドの
いずれか画像5,6が計測対象画像として与えられるも
ので、奇数フィールドにかかる画像5が計測対象画像で
あれば、前記した(3)式により重心位置GのY座標Y
G が算出され、偶数フィールドにかかる画像6が計測対
象画像であれば、つぎの(4)式により重心位置GのY
座標YG ´が算出される。
【0025】
【数4】
【0026】つぎの(5)式は前記(4)式を展開した
もので、この(5)式から明らかなように、偶数フィー
ルドにかかる画像6については、前記の(3)式で算出
したY座標YG に補正値として「0.5」を加算するこ
とにより重心位置GのY座標YG ´が得られる。
【0027】
【数5】
【0028】いま図1(1)に示す画素構成のフレーム
画像1について、奇数フィールドにかかる画像5から
(3)式により重心位置GのY座標値YG を求めると、
G =1.25となるのに対し、偶数フィールドにかか
る画像6から(4)式により重心位置GのY座標YG ´
を求めると、YG ´=0.9となり、従来例と比較して
ばらつきは小さなものとなる。
【0029】図2は、上記の原理に基づくこの発明の一
実施例にかかる画像処理装置の回路構成例を示す。図2
において、10はテレビカメラ11に接続された画像処
理装置であって、テレビカメラ11により対象物12を
撮像して得られた濃淡画像がこの画像処理装置10に取
り込まれて位置計測のための画像処理が行われる。
【0030】この画像処理装置10は、A/D変換器1
3,2値化回路14,重心計測部15,D/A変換器1
6,同期発生部17,制御部18などを構成として含
み、前記A/D変換器13はアナログ量の濃淡画像信号
をディジタル量に変換してD/A変換器16や2値化回
路14へ出力する。
【0031】前記2値化回路14は、ディジタル量の濃
淡画像信号を入力し、所定の2値化しきい値で2値化処
理を行って2値画像を生成し、その2値データを重心計
測部15へ出力する。一方、D/A変換器16は、ディ
ジタル量の濃淡画像信号をアナログ量の濃淡画像信号に
変換して、図示しないビデオモニタへ出力する。
【0032】前記重心計測部15は、前記2値画像につ
き特徴量として重心位置の座標を計測するもので、その
計測値はマイクロコンピュータより成る制御部18に取
り込まれて、対象物12の位置の判定や形状認識などが
行われる。
【0033】前記制御部18は、CPU19を制御・演
算の主体とし、プログラムが格納されるROM20や各
種データを記憶させるRAM21を含んでいる。
【0034】同期発生部17は、テレビカメラ11より
濃淡画像信号を入力し、垂直同期信号VD,水平同期信
号HD,走査フィールド信号FDを生成して出力する。
前記走査フィールド信号FDは、入力画像が奇数フィー
ルドか偶数フィールドかにより論理が反転する信号であ
って、奇数フィールドであれば論理が「1」、偶数フィ
ールドであれば論理が「0」となる。垂直同期信号VD
および水平同期信号HDは重心計測部15へ、また走査
フィールド信号FDはCPU19へ、それぞれ出力され
る。
【0035】図3および図4は、前記重心計測部15の
具体的な回路構成例の一部を示すもので、図3が重心演
算に必要なX1次モーメントMX を算出するためのX1
次モーメント演算部23を、図4がY1次モーメントM
Y を算出するためのY1次モーメント演算部24を、そ
れぞれ示す。なお重心演算に必要な面積Nを算出するた
めの面積演算部は、対象物の画像部分の画素数を計数す
るカウンタを用いることにより容易に構成できるもの
で、ここでは図示を省略してある。
【0036】図3において、X1次モーメント演算部2
3は第1,第2の各累積加算部25,26より成る。第
1の累積加算部25はXカウンタ27と加算器28とフ
リップフロップより成るラッチ回路29とを含み、また
第2の累積加算部26は加算器30とフリップフロップ
より成るラッチ回路31とを含む。
【0037】第1の累積加算部25は1水平走査ライン
毎の累積加算演算を実行する部分であり、前記Xカウン
タ27は画素クロックCKを計数して前記2値画像のX
座標値を求め、そのX座標値を加算器28へ与える。な
お前記Xカウンタ27のクリア端子CLには水平同期信
号HDが与えられ、この水平同期信号HDが入力される
毎に計数値がクリアされる。
【0038】前記加算器28はXカウンタ27の計数値
(X座標値)と後段のラッチ回路29によるラッチデー
タとを加算してラッチ回路29へ与える。このラッチ回
路29はアンド回路32からのアンド出力が与えられる
と、加算器28による加算データをラッチする。前記ア
ンド回路32では2値データと画素クロックCKとを入
力してその論理積をとっている。
【0039】第2の累積加算部26は全水平走査ライン
にわたる累積加算演算を実行する部分であり、前記ラッ
チ回路29の出力が加算器30へ与えられ、加算器30
はこれに後段のラッチ回路31によるラッチデータを加
算してラッチ回路31へ与える。このラッチ回路31は
水平同期信号HDが与えられると、加算器30による加
算データをラッチするもので、このラッチ回路31の出
力として前記X1次モーメントMX が得られる。
【0040】図4に示すY1次モーメント演算部24
も、同様に、第1,第2の各累積加算部33,34より
成る。第1の累積加算部33はY座標生成回路35と加
算器36とフリップフロップより成るラッチ回路37と
を含み、また第2の累積加算部34は加算器38とフリ
ップフロップより成るラッチ回路39とを含む。
【0041】第1の累積加算部33は1水平走査ライン
毎の累積加算演算を実行する部分であり、前記Y座標生
成回路35は水平同期信号HDを計数して2値画像のY
座標値を求め、そのY座標値を加算器36へ与える。Y
座標生成回路35による計数値は1フィールド期間経過
後、垂直同期信号VDによりクリアされる。
【0042】前記加算器36はY座標生成回路35の出
力(Y座標値)と後段のラッチ回路37によるラッチデ
ータとを加算してラッチ回路37へ与える。このラッチ
回路37はアンド回路30からのアンド出力が与えられ
ると、加算器36による加算データをラッチする。前記
アンド回路40では2値データと画素クロックCKを入
力してその論理積をとっている。
【0043】第2の累積加算部34は全水平走査ライン
にわたる累積加算演算を実行する部分であり、前記ラッ
チ回路39の出力が加算器38へ与えられ、加算器38
はこれに後段のラッチ回路39によるラッチデータを加
算してラッチ回路39へ与える。このラッチ回路39は
水平同期信号HDが与えられると、加算器28による加
算データをラッチするもので、このラッチ回路29の出
力として前記Y1次モーメントMY が得られる。
【0044】上記構成の重心計測部15により面積N,
X1次モーメントMX ,Y1次モーメントMY がリアル
タイムで算出されると、CPU19はこれらの値を重心
計測部15より取り込み、前記した(3)(4)式によ
りX座標値XG およびY座標値YG を算出する。この場
合にCPU19には走査フィールド信号FDが入力され
ており、もしこの走査フィールド信号FDが論理「1」
であれば、CPU19は入力画像が奇数フィールドにか
かる画像であると判断し、前記のX座標値XGおよびY
座標値YG をそのまま重心位置Gの座標としてビデオモ
ニタなどへ出力する。
【0045】もし走査フィールド信号FDが論理「0」
であれば、CPU19は入力画像が偶数フィールドにか
かる画像であると判断し、前記のX座標値XG と、前記
のY座標値YG に補正値「0.5」を加算した値
(YG ′)とを重心位置Gの座標としてビデオモニタな
どへ出力する。
【0046】なおこの発明は、重心位置計測用の画像処
理装置に限らず、入力画像の1フィールド分の画像を処
理対象画像してその画像の副走査方向の座標値を算出す
る必要がある他の画像処理装置にも実施できることは勿
論である。
【0047】
【発明の効果】この発明は上記のように、2:1インタ
ーレース方式の撮像装置からの入力画像をフィールド単
位で画像処理する画像処理装置において、前記入力画像
の1フィールド分の画像を処理対象画像としてその画像
の副走査方向の座標値を算出したとき、前記処理対象画
像が奇数フィールドにかかる画像か偶数フィールドにか
かる画像かを判別し、もし偶数フィールドにかかる画像
であることを判別したとき、算出された座標値を1画素
の1/2の座標値で補正するようにしたから、計測対象
画像が奇数、偶数のいずれのフィールドにかかる画像で
あっても、計測結果のばらつきを小さく抑えることがで
きる。
【0048】請求項2にかかる発明では、処理対象画像
の重心位置の座標を算出する場合にY座標値について同
様の補正を行うようにしたから、計測対象画像が奇数、
偶数のいずれのフィールドにかかる画像であっても、重
心位置の計測結果に対する影響は小さなものとなるとい
う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が実施された重心位置計測用の画像処
理装置の原理を説明するための説明図である。
【図2】この発明の一実施例にかかる画像処理装置の回
路構成例を示すブロック図である。
【図3】図2の重心計測部の具体例を示すブロック図で
ある。
【図4】図2の重心計測部の具体例を示すブロック図で
ある。
【図5】重心位置の座標を計測する方法を示す説明図で
ある。
【図6】従来の問題を説明するための説明図である。
【符号の説明】
10 画像処理装置 11 テレビカメラ 14 2値化回路 15 重心計測部 17 同期発生部 18 制御部 19 CPU 20 ROM 21 RAM
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 G01V 8/10 G06T 7/60 H04N 7/18

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2:1インターレース方式の撮像装置か
    らの入力画像をフィールド単位で画像処理する画像処理
    装置において、 前記入力画像の1フィールド分の画像を処理対象画像と
    してその画像の副走査方向の座標値を算出する演算手段
    と、 前記処理対象画像が奇数フィールドにかかる画像か偶数
    フィールドにかかる画像かを判別する判別手段と、 前記判別手段が偶数フィールドにかかる画像であること
    を判別したとき、前記演算手段により算出された座標値
    を1画素の1/2の座標値で補正する補正手段とを備え
    て成る画像処理装置。
  2. 【請求項2】 前記演算手段は、処理対象画像の重心位
    置の座標を算出する手段である請求項1に記載された画
    像処理装置。
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