JPH0145667B2

JPH0145667B2 -

Info

Publication number: JPH0145667B2
Application number: JP57138956A
Authority: JP
Inventors: Makoto Imamura
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1982-08-10
Filing date: 1982-08-10
Publication date: 1989-10-04
Also published as: JPS5930163A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、２値画像の番号付けを行なう番号付
回路の改良に関するものである。

TVカメラなどを用いて血球などの粒状物を対
象とした画像計測（面積、周囲長等）を行なう場
合、画面上には第１図の２値画像１のように多数
の対象物が同時に存在することが多い。この場合
に粒子（以下画像計測の対象物で画面上で粒子状
となるものを全て粒子と呼ぶことにする）個々の
特徴量を計測するためには、各粒子にラベリング
（番号付け）を行ない個々の識別を行なう必要が
ある。このラベリングの方式には種々あるが、固
有領域を生成する方式（例えば、テレビジヨン
vol.29、no.6、1975、473／479）の場合には隣接
する粒子同志が連結してしまうことがあり、個数
を正確に測定できないという欠点を有し、また番
号付けされた画像も得られない。逆方向走査を用
いる方法では、画像メモリを必要とし、実時間処
理ができず時間もかかる。

アボツトの方法では次に示すように固有領域を
用いずにラベリングを行なつている。即ち、画像
信号は通常第２図（２は走査線）のようにラスタ
ー走査して得られるので、ラベリングもこれを利
用し、１ライン（走査線）前（上ライン）と現ラ
イン（下ライン）との２本のラインの画像信号の
つながりを調べて行なう。下ラインの画素とその
上部にある上ラインの画素が同一の領域（ここで
は２値画像の“１”または“０”）ならば上ライ
ンの画素につけた番号をそのまま下ラインの画素
に適用すればよい。これを領域が垂直伝搬（また
は領域伝搬）されるという。第３図Ａ〜Ｅは粒子
の画像についてこの垂直伝搬の様子を示したもの
で第３図Ｆの３に示すタテヨコ２画素（４は画素
を示す）のマスクで２値画像を見ながらラベリン
グを行なう。第３図Ｃ，Ｄの場合には下ライン
（Ｃのｎ＋２ラインとＤのｎ＋３ライン）粒子領
域の左端で、上ライン（Ｃのｎ＋１ラインとＤの
ｎ＋２ライン）からの垂直伝搬が検出されるので
簡単にラベリングできる。第３図Ｅの下ライン
（ｎ＋４ライン）は粒子領域がないのでラベリン
グの必要はない。第３図Ａの下ライン（ｎライン
目）の粒子領域左端の画素には上ライン（ｎ−１
ライン）からの垂直伝搬がないので新番号を付す
ことになる。しかし第３図Ｂの下ライン（ｎ＋１
ライン）の粒子領域左端の画素も同じ状況なので
新番号が付されてしまう。このためアボツトの方
法では、いつたん付けた新番号を、垂直伝搬が発
見された段階で、さかのぼつて１画素ずつ書き直
す操作が必要なので、スピードが遅く、装置も複
雑になるという欠点を有する。

本発明は上記の欠点を解消するためになされた
もので、粒子の個数を正確に測定でき、２値画像
のラベリングを実時間で高速に行なう番号付回路
を実現することを目的とする。

本発明によれば、２値画像の各ライン上での領
域を単位としてラベリングを行ない、いつたん領
域によつてアドレスされた番号メモリに記憶した
のち、次ラインラベリング時に確定結果をパター
ン・バスに読出すことにより上記の目的を達成で
きる。

以下図面にもとずいて本発明を説明する。

第４図は本発明に係る番号付回路の一実施例を
示す要部構成ブロツク図である。５は走査された
２値画像信号が入力される入力端子、１１はこの
入力端子５に加えられる２値画像信号の１ライン
分の画像情報を記憶する１ライン・メモリで、シ
フトレジスタ等を用いる。１２はこの１ラインメ
モリ１１からの出力および、入力端子５からの２
値画像信号を入力とし、タテヨコ各２個の画素情
報（以下、「マスクパターン」という。）を発生さ
せるマスク作成シフトレジスタ、１３はこのマス
ク作成シフトレジスタ１２からの出力を入力と
し、ナンバリング回路１５およびデータメモリ回
路１６を制御する制御信号Sn、Sdを出力する、
コントロール・ロジツク回路で、ROM等により
構成される。６は前記コントロール・ロジツク回
路出力の１つによつてセツトまたはリセツトされ
るとともに、前記コントロール・ロジツク回路へ
出力する仮番フリツプフロツプである。

前記ナンバリング回路１５において、３１は粒
子領域のラベリングのための番号を発生する粒子
番号カウンタで、バス・セレクト・バツフア３２
に出力する。３３は背景領域のラベリングのため
の番号を発生する背景番号カウンタで、前記バ
ス・セレクト・バツフア３２に出力する。３５，
３６はそれぞれ領域カウンタ３４，３７によつて
アドレスを指定され、ラベリングのための番号を
一時記憶しておくための番号メモリで、前記バ
ス・セレクト・バツフアを介して書き込み読み出
しが行われる。

９は前記バス・セレクト・バツフアを介して前
記番号メモリ３５または３６からの番号付出力を
パターン・バスへ送り出す番号付出力端子であ
る。

データメモリ回路１６において、４１は凹部パ
ターン（これを以下Ｕシエイプと呼ぶ）の２つの
番号の組のアドレスを発生させるＵシエイプ・カ
ウンタ、４２は内部ナンバリング・バス１７を介
して前記バス・セレクト・バツフア３２からの出
力が加えられるアドレス・バス・セレクト・バツ
フアで、データ・メモリ４３のアドレスを指定す
る。８はマイクロコンピユータなどCPUからの
信号でデータを外部へ読み出す際にアドレス・バ
ス・セレクト・バツフア４２を介して前記デー
タ・メモリ４３のアドレスを指定するアドレス・
バス入力端子である。４４は前記内部ナンバリン
グ・バス１７を介して前記バス・セレクト・バツ
フア３２からの出力が加えられるデータ・セレク
ト・バツフアで、前記データ・メモリ４３にデー
タを入力する。４５は前記データ・メモリ４３の
内容をデータ・バス端子１０を介してマイクロコ
ンピユータなどの外部バスへ送出するデータ出力
バツフアである。

７は外部からクロツクが加えられるクロツク入
力端子で、１４は前記クロツクを入力し、番号付
回路内の各回路に信号の遅れに合わせたクロツク
を供給するタイミング発生回路である。

以下に本ブロツク図の動作を説明する。入力端
子５に２値画像信号が加えられると、この信号と
１ラインメモリ１１からの１ライン前の画像信号
がマスク作成シフトレジスタ１２に加えられ、タ
テヨコ２画素のマスクパターン（図のａ，ｂ，
ｅ，ｄ）を発生させる。第５図１〜１６はタテヨ
コ２画素のマスクパターンがとりうる全てのパタ
ーンを示したものである。同図１〜８のパターン
で背景領域のラベリングを行ない同図９〜１６の
パターンで粒子領域のラベリングを行なう。これ
らは互いにパターンが反転しただけで、互いの反
転の関係にあるパターン同志は同じ動作モードと
なる。

２組の領域カウンタと番号メモリ３４，３５お
よび３６，３７は画像走査の１ライン毎に交互に
切換わり、一方が上ライン用、他方が下ライン用
として動作する。

各クロツク毎にマスク作成シフトレジスタ１２
において発生するマスクパターンの形に対応し
て、コントロール・ロジツク回路１３から制御信
号Sn、Sdがナンバリング回路１５およびデー
タ・メモリ回路１６に出力される。この結果、番
号付情報は粒子番号カウンタ３１、背景番号カウ
ンタ３３および上ライン番号メモリ（番号メモリ
３５，３６の一方）のいずれかからバス・セレク
ト・バツフア３２を介して下ライン番号メモリ
（番号メモリ３５，３６の他方）およびデータ・
メモリ回路１６へ出力される。バス・セレクト・
バツフア３２はコントロール・ロジツク回路１３
からの制御信号を受けて、信号経路の切り換えを
行なう。粒子番号カウンタ３１および背景番号カ
ウンタ３３で発生する番号付情報の内容には、番
号情報以外に粒子と背景の識別に用いられる１ビ
ツト信号が含まれている。いつたん下ライン番号
メモリに記憶された内容は、次のラインの走査で
上ライン番号メモリの内容として次のラインの垂
直伝搬に使用されるとともに、確定した番号付出
力としてバス・セレクト・バツフア３２を介して
番号付出力端子９からパターン・バスへ出力され
る。

次に第６図の被試験パターンを用いてラベリン
グの動作原理を具体的に説明する。第６図におい
て、５０，５１は背景領域、５２〜５５は粒子領
域を示し、M₁〜M₁₆，M₉′，M₁₄′は２値画像の各
位置におけるマスクパターンを示す。マスク・パ
ターンM₁〜M₁₆は第５図１〜１６に対応してい
る。５６は２値画像のｎライン目を示したライン
パターンで、a₁〜a₅はライン上の領域を示し、
a₁，a₃，a₅は背景領域、a₂，a₄は粒子領域であ
る。５７はマスク・パターンで５８は上ライン、
５９は下ラインの画素を示す。

番号付はライン上の領域単位で行なう。即ち、
ラインｎをマスクが走査すると、ラインパターン
５６において各領域a₁〜a₅の先頭の画素（左端の
画素で領域の変り目となる部分）で下ライン領域
カウンタが＋１カウント・アツプし、下ライン番
号メモリに番号付情報が入力される。次のライン
（ｎ＋１ライン）の走査ではこの下ライン用の番
号メモリと領域カウンタは上ライン用として働き
（領域カウンタはラインが変わる毎にリセツトさ
れる）、マスク・パターンの上ラインに領域の変
り目が現われると上ライン領域カウンタを＋１カ
ウント・アツプして、次の領域に対応した上ライ
ン番号メモリの内容を出力する。この結果、上ラ
イン番号メモリからはクロツクに同期して２値画
像の画素に１対１に対応する番号付出力が得られ
る。

ラベリングはマスクパターンを使用し、上ライ
ンから下ラインへの領域伝搬を調べながら行なつ
ている。以下領域カウンタ３４と番号メモリ３５
が上ライン用、領域カウンタ３７と番号メモリ３
６が下ライン用として動作していると仮定して説
明する。例えばパターンM₁₀の場合、上ラインか
らの領域伝搬があるので、上ライン番号メモリ３
５から読み出した番号を、バス・セレクト・バツ
フア３２を介して下ライン番号メモリ３６に直ち
に移す。垂直伝搬のないパターンM₉，M₉′の場
合には、粒子番号カウンタ３１からの新番号をバ
ス・セレクト・バツフア３２を介して下ライン番
号メモリ３６に送り込む。この新番号はこの段階
ではまだ確定したものではないので、仮番号のフ
ラグとして仮番フリツプフロツプ６を同時にセツ
トする。パターンM₉の場合にはその後にパター
ンM₅が現われ、その時点で仮番フリツプフロツ
プがセツトされているのでこの粒子領域を新領域
と判断し、新番号は確定したものとなる。この結
果仮番号は使用済みとなるので、仮番フリツプフ
ロツプ６をリセツトし、粒子番号カウンタ３１を
＋１カウント・アツプして次の粒子領域にそなえ
る。パターンM₉′の場合にはその後に垂直伝搬の
あるパターンM₁₄′が現われ、その時点でこの粒
子領域は新領域ではないと判断し上ライン番号メ
モリ３５の内容をバス・セレクト・バツフア３２
を介して下ライン番号メモリ３６に送り、下ライ
ン番号メモリ３６の内容を書き直す。同時に仮番
フリツプフロツプ６をリセツトする。

パターンM₁₄の場合はパターンM₁₄′とは形は同
じであるが、仮番フリツプフロツプ６がリセツト
されている点が異なる。この場合には画面の上向
きに凹部のパターンがあると判断し、上ライン番
号メモリ３５からの番号付出力（粒子領域５３に
対応する粒子番号）をバス・セレクト・バツフア
３２、内部ナンバリング・バス１７およびアドレ
ス・バス・セレクト・バツフア４２を介してデー
タ・メモリ４３に送り、Ｕシエイプ上番号として
記憶する。Ｕシエイプの場合には、パターンM₁₄
の前に必ずパターンM₁₅が出現する。このパター
ンM₁₅に先行するパターンM₁₀では前記のように
上ライン番号メモリ３５の内容（粒子領域５２に
対応する粒子番号）をバス・セレクト・バツフア
３２を介して下ライン番号メモリ３６に移すと同
時に内部ナンバリング・バス１７を介してデー
タ・セレクト・バツフア４４に送り、この中のラ
ツチ回路に既に記憶させてある。パターン１５の
時点でこのラツチ回路の内容はＵシエイプ用下番
号としてデータ・メモリ４３に書き込まれる。デ
ータ・メモリ４３内のＵシエイプ用メモリ領域
は、上番号ブロツクと下番号ブロツクに分かれ、
前記の上番号および下番号はそれぞれのブロツク
の、Ｕシエイプ・カウンタ４１でアドレスされる
同一番地に書き込まれる。Ｕシエイプに関する上
記の２つの番号（上番号と下番号）の組はこの２
つの番号の領域が単一領域であることを示してお
り、あとでこの２つの領域をソフトウエアで合成
する際に有効に利用することができる。

粒子に穴があるときは必ずパターンM₈が現わ
れる。このパターンM₈で背景番号カウンタ３３
から新背景番号（背景領域５１に対応する番号）
Ｎをバス・セレクト・バツフア３２を介して下番
号メモリ３６に送る。同時にこの新背景番号Ｎは
アドレス・バス・セレクト・バツフア４２に送ら
れ、データ・メモリ４３内の隣接情報ブロツクに
おいて前記新背景番号Ｎでアドレスされるメモリ
番地に、データ・セレクト・バツフア４４内のラ
ツチ回路に記憶されている内容を書き込む。（前
記ラツチ回路には下ライン番号メモリ３６に記憶
される内容が同時に書き込まれるので、この場合
にはパターンM₁₄′の時点で、粒子領域５２に対
応する番号が書き込まれている。）この結果、デ
ータ・メモリ４３の隣接情報ブロツク内には、背
景領域５１に対応するメモリ番地にこの背景領域
５１と隣接する粒子領域５２の番号が書き込まれ
たことになる。この結果、背景領域５１が粒子領
域５２の穴であることが識別でき、ソフトウエア
で高度な情報処理を行う際に有効に役立てること
ができる。パターンM₉の場合には粒子と背景が
逆転するだけで、同様にして行うことができる。

マスクパターンM₁₁では粒子番号カウンタ３１
からの新粒子番号を仮番号として下ライン番号メ
モリ３６に送り込むと同時に仮番フリツプフロツ
プ６をセツトする。したがつて粒子領域５５は別
粒子として扱われる。

以上上記では粒子領域のラベリングを中心にし
て説明したが、粒子パターンM₁₆〜M₉とこれに
対応した背景パターンM₁〜M₈とは互いにパター
ンが反転の関係にあり、粒子番号カウンタと背景
番号カウンタが入れ替わるだけで全く同様のラベ
リング動作となる。

第７図は形態的な特徴抽出を行なうために必要
な、内部、周辺部などの形態的情報を番号付情報
に付加するための付加回路を示す。６０はマスク
作成シフトレジスタ１２からのマスク信号ａ，
ｂ，ｄ，ｅおよび後述のわく信号ｆを入力し、マ
スク・パターンに対応して４種類の異なる形態的
情報をC₁，C₂の２ビツト信号として出力するコ
ード変換回路である。

第５図に各マスク・パターンに対応する形態的
情報をコード記号で示す。マスク・パターン１、
および１６は領域の内部点を表わすので、面積積
算用のコードＡが付される。マスク・パターン
４，７，１０および１３は長さ１の周囲長積算用
コードP₁が付される。マスク・パターン２，３，
５，６，８，９，１１，１２，１４および１５は
長さ√２／２の周囲長積算用コードP₂が付され
る。

第９図ａは画面の水平同期信号、ｂはこれと同
期してつくつたたてのわく信号で、垂直同期信号
を用いて同様につくつたよこのわく信号と組み合
わせることにより、第８図に示す、画面６１の内
側に設定した１画素幅のわく領域６２で前記のわ
く信号ｆを発生させる。このわく信号ｆはコード
変換回路６０に加えられ、このわく信号ｆがアク
テイブのときにはコード変換回路６０からは領域
欠損コードCAが出力される。粒子領域の番号付
出力の一部にコードCAをともなつている場合に
は、その粒子画像が画面の端にかかり欠けている
と判断し、この番号の粒子データを除くので、正
確な計数を行なうことができる。

なお第４図のコントロール・ロジツク回路１３
をROMで構成し、このROMの一部を利用して
上記のコード変換回路６０を構成することもでき
る。このときROMから出力される形態信号が第
４図のSsである。

なお以上の説明では粒子画像を中心に説明した
が、粒子にかぎらず粒子状の任意の対称画像に対
しても同様に適用できる。例えば交通量計測で自
動車を１台ずつ識別することもできる。

以上述べたように本発明によれば、ラベリング
を画素単位でなく領域単位で行なうので構成が簡
単で高速化が可能である。即ちアボツトの方法の
場合と異なり、番号メモリの書き換えの際も、画
素毎にさかのぼつて行なう必要がなく領域単位で
まとめて行なうことができるのでスピードが速
い。

また２値画像情報を画像メモリにいつたん格納
することなく実時間でラベリングを行なうことが
できる。

また固有領域を生成しないので粒子画像に不要
な連結部分ができず、したがつて粒子の個数を正
確に計数できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２値画像の１例を示す図、第２図は画
像信号を発生させるラスター走査の模様を示す
図、第３図Ａ〜Ｅは粒子画像の垂直伝搬を示す
図、第３図Ｆはマスクを示す図、第４図は本発明
の一実施例を示す要部構成ブロツク図、第５図は
マスク・パターンおよびその形態的情報を示すコ
ードを示す図、第６図は被試験パターンを示す
図、第７図はコード変換回路のブロツク図、第８
図は画面内のわく領域を示す図、第９図ａは水平
同期信号のタイムチヤート、第９図ｂはたてのわ
く信号のタイム・チヤートである。１…２値画像、２…走査ライン、４…画素、１
３…コントロール・ロジツク回路、３１…粒子番
号カウンタ、３２…バス・セレクト・バツフア、
３３…背景番号カウンタ、３４，３７…領域カウ
ンタ、３５，３６…番号メモリ、４３…データ・
メモリ、５０，５１…背景領域、５２〜５５…粒
子領域、５８…上ラインの画素、５９…下ライン
の画素、M₁〜M₁₆…マスク・パターン、a₁〜a₅
…領域、Sn，Sd…制御信号。

Claims

【特許請求の範囲】１粒子領域と背景領域からなる２値画像の各画
素に領域ごとの番号付けを行なう番号付回路にお
いて、前記２値画像から得られるマスク・パター
ンの形状に従つて制御信号を発生するコントロー
ル・ロジツク回路と、このコントロール・ロジツ
ク回路からの制御信号で制御され、信号経路を切
り換えるバス・セレクト・バツフアと、前記２値
画像内の粒子領域の新番号を前記バス・セレク
ト・バツフアに出力する粒子番号カウンタと、前
記２値画像内の背景領域の新番号を前記バス・セ
レクト・バツフアに出力する背景番号カウンタ
と、前記バス・セレクト・バツフアを介して書き
込み読み出しを行なう２つの番号メモリと、前記
２値画像およびこれを１ライン遅延した２値画像
の各ライン上での領域ごとに対応して、順にアド
レスを出力して前記２つの番号メモリをそれぞれ
アドレス指定する２つの領域カウンタとを備え、
前記マスク・パターンが１ライン移動するごとに
前記領域カウンタと前記番号メモリの２つの組が
交互に上ライン用または下ライン用に切り換わ
り、前記マスク・パターンの形状に従つて上ライ
ン用の前記番号メモリまたは前記粒子番号カウン
タまたは前記背景番号カウンタからのデータを領
域単位で下ライン用の前記番号メモリに出力する
とともに、上ライン用の前記番号メモリのデータ
を前記バス・セレクト・バツフアを介してパター
ン・バスに出力するように構成したことを特徴と
する番号付回路。２粒子領域と背景領域とからなる２値画像の各
画素に領域ごとの番号付けを行なう番号付回路に
おいて、前記２値画像から得られるマスク・パタ
ーンの形状に従つて制御信号を発生するコントロ
ール・ロジツク回路と、このコントロール・ロジ
ツク回路からの制御信号で制御され、信号経路を
切り換えるバス・セレクト・バツフアと、前記２
値画像内の粒子領域の新番号を前記バス・セレク
ト・バツフアに出力する粒子番号カウンタと、前
記２値画像内の背景領域の新番号を前記バス・セ
レクト・バツフアに出力する背景番号カウンタ
と、前記バス・セレクト・バツフアを介して書き
込み読み出しを行なう２つの番号メモリと、前記
２値画像およびこれを１ライン遅延した２値画像
の各ライン上での領域ごとに対応して順にアドレ
スを出力して前記２つの番号メモリをそれぞれア
ドレス指定する２つの領域カウンタと、前記バ
ス・セレクト・バツフアを介して入力される、一
定の関係にある番号の組を記憶するデータ・メモ
リとを備え、前記マスク・パターンが１ライン移
動するごとに前記領域カウンタと前記番号メモリ
の２つの組が交互に上ライン用または下ライン用
に切り換わり、前記マスク・パターンの形状に従
つて上ライン用の前記番号メモリまたは前記粒子
番号カウンタまたは前記背景番号カウンタからの
データを領域単位で下ライン用の前記番号メモリ
に出力するとともに、上ライン用の前記番号メモ
リのデータを前記バス・セレクト・バツフアを介
してパターン・バスに出力するように構成したこ
とを特徴とする番号付回路。３データ・メモリ内に２値画像内の上向きの凹
部パターンの２つの突出部分に対応する２つの領
域番号の組合わせを記憶する特許請求の範囲第２
項記載の番号付回路。４データ・メモリ内に２値画像内の隣接する背
景領域と粒子領域にそれぞれ対応する番号の組合
わせを記憶する特許請求の範囲第２項記載の番号
付回路。