JPH02159681A - 形状判別システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 この発明は画像処理に関し、より具体的には丸い（包囲
された）オブジェクトの特徴（形状）を分析し特徴付け
る画像処理に関する。

Ｂ．従来の技術 電子部品パッケージ技術はより高密、度実装のボードま
たは基板へと進んでいる。このためパッケージを生成す
るコストも現場で取り換えるコストも上昇している。品
質管理手法も大規模回路領域、複雑な回路、小型の回路
へという推移に追随するよう望まれてきた。この点、各
層の印刷基盤は、複合層に組み込む前に十分に検査され
なければならない．電気的な試験はいくつかの種類の欠
陥を検出できるけれども、人間の目による（または自動
化された光学的な）検査のみが多くの欠陥を信ろ 鎖性高く検出可能といえる。人間の目によ与検査は、し
かしながら労働集約的であり高コストである。

印刷基盤（他の対象も含む）の自動光学検査については
ここ１０年の間に種々の手法が提案された．これら手法
は典型的には画像を得るのにアナログ・サブシステムを
用い、画像の分析や全体のシステム制御にはデジタル・
サブシステムを用いる。このようなシステムでは多くの
場合グレイ・スケールのアナログ画像を分析するのでな
く、そのかわりにアナログ画像を規制的なグリッドでサ
ンプリングし、そのサンプリング結果を闇値検査してＯ
または１を得るようにして非連続的な２値画像の分析を
行うようにしている。非連続的な２値画像は０または１
のエレメント（ピクセル）を有するマトリックスから生
成される。

２値画像の分析手法の多くは、基準比較アプローチを採
るもの、あるいは包括的な特性に基づくアプローチを採
るものである。−船釣にいって、基準比較アプローチは
検査対象回路についての完全な知識を用いる。他方包括
的特性アプローチは検査対象の特定の回路の知識でな（
回路ファミリに共通な特性の知識を用いる。

基準比較には２つのタイプがある。簡略化された方のア
プローチは所定の直接的な画像比較、たとえばテスト画
像と理想化した基準画像のピクセルとの間のプール・エ
クスクル−シブ・オア比較を伴う。複雑化したアプロー
チでは基準と比較を行ったのちにテスト画像中の回路の
特徴の認識を行うようになっている。

包括的特徴アプローチも２つの形態をとる。１つのアプ
ローチは理想的な回路の特徴は単純で規則的な幾何形状
をしている一方、欠陥部分は典型的にはそうでないとい
う知見に基づいている。このアプローチのシステムでは
予期できない不規則な形状を探す。第２のアプローチは
直接に設計上の規則たとえばトレース幅、形状間の間隔
、パッドの位置および形状等をチエツクする。これら２
つのアプローチでは、通常ではテスト画像にわたって厳
格な局所的近傍処理を行って欠陥を検出する。

上述の分析手法の具体的な例は米国特許等に見ることが
できる。米国特許第４５５５７９８号明細書は自動検査
システムを開示している。このシステムではまず検査対
象のデジタル表現をストアする。こののち信号プロセッ
サがストア済みデジタル表現に対して検査、測定、およ
び種々の比較テストを実行する。平滑度チエッカが穴の
局所的な曲率を数個所で測定し、この測定値を予め定め
られた曲率限界に比較して欠陥を検出する。面積チエッ
カは穴の面積を測定し、その測定値を予め定められた限
界に比較する。直径チェツ次は穴の直径を２箇所で測定
し、これを予め定められた直径限界に比較する。

上述米国特許の手法は低効率のシステムには適合し、所
望のレベルの検査能力を実現する。しかしながら、検査
対象が複雑であり、しかもかなりのスルーブツトが必要
な場合には製造ラインにおいて現実的でなくなる。

他の米国特許第４５８９１４０号明細書では、種々の倍
率でありながらほど同一の視野で対象を光学的に走査し
て得たデジタル情報をストアする。

そしてストアした情報をマスク情報と比較する。

しかしながらこの米国特許における処理スピードも先の
ものと同様な限界がある。

最近、画像に対してパイプライン処理を行う画像処理ア
ーキテクチャが提案されている。すなわち画像をストア
するのでな゛く、直ちに１およびＯのデジタル・ラスタ
表現に変換し、パイプライン式に処理システムに順次に
供給するのである。パイプライン中に適切な論理処理サ
ブシステムを挿入すると画像の特徴を迅速に分離し分析
することが可能になる。このような構成は、“Ｐａｒａ
ｌｌｅｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｓ　Ｆｏｒ　Ｉｍａ
ｇｅ　ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳｔｅｒｎｂｅｒｇ、　Ｐ
ｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、ＩＥＥＢ、、　Ｃｏｍｐａｃ、
１９８９および”Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　Ｉｍａｇｅ　
ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＳｔｅｒｎｂｅｒｇ、　　”Ｃｏ
ｍｐｕｓｅｒ　　＋ｐｐ２２−３Ｌ　１９８３年１月に
開示されている。パイプライン型画像処理の即座に実現
できるように設計されたコンピュータ・システムはイン
ターナショナル・ビジネス・マシーンズ社により開発さ
れ、”Ｍｏｒｐｈｉｃ　Ｉｎ＋ａｇｅＴｒａｎｓｆｅｒ
　ＩＩ！ｎｇｉｎｅ（Ｍ　Ｉ　Ｔ　Ｅ　）”と呼ばれて
いる。

これについては米国特許出願第０７１１５００００号に
記載がある。

ＭＩＴＥシステムで採用されている画像解析手法は“Ｎ
ｏｖｅｌ　Ｍｅｔｈｏｄ　Ｆｏｒ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　
ｏｆ　Ｐｒ１ｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ　Ｉｎ＋ａｇｅｓ
　　　＋Ｊｏｎ　Ｒ，Ｍａｎｄｅｖｉｌｂｅ、ＩＢＭＪ
ｏｕｒｎａｌ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌ
ｏｐｏ＋ｅｎｔ、　　Ｖｏｌ、２９．　　Ｎｏ。

１．　ｐｐ７３−８６．１９８５年１月に開示されてい
る。

パイプライン型の処理マシーンたとえばＭＩＴＥは画像
解析用の効率の良いアルゴリズムとともに用いると同一
サイズの他のコンピュータ・システムより高速に分析が
可能となることがわかっている。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は画像の丸い（包囲されている）形状を
分析するシステムを提供することを目的としている。

この発明の他の目的はパイプライン型の処理を採用し、
しかも画像中の丸い形状を分析しその特性を判別する画
像処理システムを提供することを目的としている。

さらにこの発明の他の目的は最少の処理ステージしか用
いずに分析機能を実現できるパイプライン型画像分析シ
ステムを提供することを目的としている。

Ｄ０問題点を解決するための手段 この発明は丸い形状たとえば印刷基盤のスルーホールの
特性を判別するシステムを提供する。このシステムは丸
い形状を表わすピクセルからなるラスタ・スキャン画像
のシリアル・フローを供給する手段を含む。またこのシ
ステムはスキャン画像からピクセルのグループ（すなわ
ち近傍）を選択する手段を含む。これらグループの各々
は選定された複数の方位のまわりに集まり、しかも丸い
形状の境界の接線のまわりにあるピクセルを含んでいる
。刈り込み処理ののちに残っているピクセルは、丸い形
状の限界（たとえば直径、半径等）を表わし、分析手段
が接線ピクセル間の関係を検査し丸い形状の特性を判別
できるようにする。

より複雑なシステムでは選定されたピクセル・グループ
をやり込むのに必要な装置を改善している。接線セグメ
ントは複数の並行ネットワークに供給され、このネット
ワークが当初その接線のセグメントの右肩および左肩を
特徴する特定された両端をマスクとして用いて元の接線
セグメントの中央部を隣接のより低い非中央の部分から
分断する。後の刈り込み処理により中央部が特定される
。

Ｆ、実施例 第１図はラスタ走査を示し、この第１図において走査の
各線は１０個のピクセル位置からなり、継続した線に順
番に番号付けを行っている。ピクセル位置には左上から
右下へと順番に番号付けがなされている。図では１０個
の水平走査ピクセル位置しか示されていないけれど、通
常では走査線−本あたり２５６から６４０個のピクセル
位置があり、最高で５１２本の走線線がある。もちろん
より高分解能のシステムもある。

この発明の画像分析システムの操作中、ラスタ走査画像
に含まれるピクセルはシステムの種々のステージにシリ
アルに供給され、各ステージで、ピクセルの「近傍」が
処理される。この処理は近傍を１つのテンプレートまた
は１グループのテンプレートに比較することにより行わ
れ、このテンプレートは実行すべき論理機能を定義する
。第２図において、中央ピクセル１３のまわりに集まつ
たピクセルからなる「８近傍Ｊ５０が示されており、こ
の８近傍５０は走査線０のピクセル２．３および４、走
査線１のピクセル１２および１４ならび走査線２のピク
セル２２．２３および２４を有している（すべて第１図
に示されている）。っぎのクロック・サイクルの間に各
ピクセルは１位置だけ増分され、近傍５２が生成される
。こののちピクセルＩ４に関連する８近傍に対して論理
操作が実行される。各近傍ピクセルの一般的な記述は第
２図の符号５４のようになされ、各ピクセルはコンパス
の方位により表記される（ただしピクセルＣをのぞく）
。

この発明において基本的には黒および白の画像が用いら
れ、各ピクセルは論理１またはＯにより表わされる。論
理１は画像の暗領域を示し、論理０は画像の明領域を示
す。

第３図は画像分析システムのブロック図であり、この図
において、画像スキャナ５６は素子、回路ボードまたは
他の検査対象の特徴のピクセル画像を供給する。スルー
ホールの位置や大きさについて検査を行うのであれば、
画像スキャナ５６は、スルーホール中のピクセルが“１
”表示を有し、まわりの領域が“Ｏ”表示を有する画像
を形成する。基本的には１１ｔＷ表示がスルーホールの
略すなわち内部の領域を示し、００パ表示がスルーホー
ルの外側につながる平坦部を表わす。

画像スキャナ５６からのシリアルなピクセル画像出力は
画像アナライザ５８に供給される。このアナライザ５８
は複数の処理ユニットからなる。

この処理ユニットについては後述する０画像アナライザ
５８は特定の画像特徴を分離、分解し、−連の特定され
たピクセルを線６０を介してコントローラ６２に供給す
る。たとえば画像アナライザ５８がスルーホールの構造
を分析するのであれば、スルーホールの北、東、南およ
び西の接線を特定する４つまたはそれ以上のピクセルを
シリアルに供給する。各ピクセルは画像走査における具
体的なアドレスとして特定される。こののちコントロー
ラ６２が動作し、特定された方位ピクセルのアドレスを
用いてスルーホールの直径を計算し、回路基板上の他の
既知の特徴との関係で分類を決定し、また一般にホール
の輪郭を検査できるようになる。なぜならコントローラ
６２はこの時点でホールの予期されている外周を正確に
特定しており、それが予め定められた定義済みの形状と
異なるかどうかを判別できるからである。コントローラ
６２は線６４を介して画像アナライザ５８の動作を制御
する。たとえばコントローラ６２は画像アナライザ５８
にクロック信号を供給する。これにより、シリアルなピ
クセル画像が同期をとってクロッキングされ、ピクセル
８近傍の各々が画像アナライザ５８中の種々のシリアル
処理ユニットによって順次処理される。コントローラ６
２もまた用いられ、周知の手法で線６６を通じて画像ス
キャナ５６の処理を制御する。

第４図は処理エレメントを示す、この処理エレメントは
画像アナライザ５８を通じて用いられる基本的な論理エ
レメントである。第・４図に示される処理エレメントの
構成は公知である。

シリアル・ピクセル画像は時間の経過に沿うピクセルの
シリアル・ストリームとして入力線７０に得られる。ピ
クセル・ストリームは一連の３位置シリアル・シフトレ
ジスタ７２．７４および７６を通過する。シリアル・シ
フトレジスタ７２の出力は遅延回路７８を介してシフト
レジスタ７４の入力に供給される。遅延回路７８はラス
タ走査線中のピクセル数より３だけ小さい数のピクセル
位置を有するシリアル・シフトレジスタであってよい、
もちろん他の方法で遅延回路を構成できる。

同様にしてシリアル・シフトレジスタ７４の出力は遅延
回路８０を介してシリアル・シフトレジスタ７６の入力
に接続されている。遅延回路８０は遅延回路７８と同一
に構成する。各クロック時間において、シリアル・シフ
トレジスタ７２．７４および７６のビット位置はそれぞ
れの出力８２をパラレルにルック・アップ・テーブル８
４に供給する。ルック・アップ・テーブル８４は基本的
にはランダム・アクセス・メモリであり、ライン８２の
ビット表示をメモリへの８ビツト・アドレスとして使用
している。メモリは具体的な８近傍入力構成用の、予め
定められたテンプレートに合致する出力ビットを供給す
るように構成されている。

テンブレークは所望の機能（たとえば「エクスパンショ
ン（拡大）」、「コントラクション（強調）」、「シニ
ング（細線化）等）に応じて具体的な８近傍出力を供給
するように予め構成されている。

所定のクロック時間で、ピクセル・ビット（１または０
）がシリアル・シフトレジスタ７２の第１ステージに挿
入される。同時に１つのビットがシリアル・シフトレジ
スタ７２の第３ステージからシフト・アウトされて遅延
回路７８に挿入される。遅延回路７８の他端では１つの
ビットが現われてシリアル・シフトレジスタ７４の第１
ステージに挿入される。以下同様である。このような動
作の結果、新たなピクセル・ビットが入力線７０に現わ
れるたびに新たな８近傍がシフト・レジスタ７２．７４
および７６中に生成されることになることは明らかであ
る。

８近傍の各々を第２図の５４で示すように配列するかわ
りに、第４図の回路によって８近傍を変換、反転し、８
近傍の北西ビットが８近傍の右下に現われ、南東ビット
が左上に現われるようにする。西ビットは近傍の最古位
置に現われ、東ビットは最左位置に現われる。この約束
は各処理エレメントの論理走査の制御を行う種々のテン
プレートについてあてはまる。各テンプレータは第２図
の示されるビット配向にしたがって説明される。

第４図のものではない。

上述したように、新しい８近傍がシフトレジスタ７２．
７４および７６中に現われるたびに、９ビツトのアドレ
スが入力線８２に現われ、これが８近傍により表わされ
る画像部分を表わす、これら９ビツトによりルック・ア
ップ・テーブル８４は単一の出力ビットを生成する。新
たなピクセルが線７０に入力されて新たな８近傍が生成
されるたびに、新たなビット出力が生成される。

この画像分析手法は印刷回路ボードの製造によく用いら
れる。この例ではスルーホールの特性チエツクが行われ
る。第５図は大幅に拡大したスルーホール９０を概略的
に示している。第５図の小さな矩形の各々は１と等しい
値を有するピクセルを示している。スルーホールは２２
本の走査線を含み、各々の走査線はスルーホールの周囲
で終了することに留意されたい。画像分析システムの目
的はスルーホールの北端、東端、西端または南端の１つ
またはそれ以上に接するピクセル線を判別してスルーホ
ールの直径および位置を判別できるようにすることであ
る。

第６図は、第３図の画像アナライザ５８の構成を示す０
画像アナライザ５８の２つの主たる部分は北、南、東お
よび西接線ディテクタ部６０およびピクセル識別部６２
である。北、東、南および西接線ディテクタ６４．６６
．６８および７０は入力ピクセル・ストリームを受は取
る。接線ディテクタ６４．６６．６８および７０の出力
はパラレルにピクセル位置識別回路７２．７４．７６お
よび７８にそれぞれ供給される。そして各ピクセル位置
識別回路の出力はコントローラ６２に供給される。

第７図は第６図の北接線ディテクタ６４を詳細に示す、
他の接線ディテクタもほぼ同一の構成である。ただし各
処理エレメントのテンプレートが個々の方位に応じて修
正される。北接線ディテクタ６４はホール９０（第５図
）の北端を通る方位に沿うピクセルを識別し、動作する
。東接線ディテクタ６６はホール９０の東端を通る方位
に沿うピクセルを識別し、動作する。南、西接線ディテ
クタ６８．７０も同様である。第７図の動作については
第８ａ図〜第８ｅ図に示すピクセル画像例を参照して説
明し、さらに第１３ａ図〜第１３ｄ図に示す論理式およ
びテンプレートとともに説明する。第７図の各ブロック
は処理エレメントを示し、このエレメントがブロック内
に記したとおりのテンプレートを含む。

北接線ディテクタ６４に至るまえにシリアルなピクセル
・ビットはフィルタを通過し不必要な細部の除去、埋め
込みを行うようになっている点を留意されたい。このよ
うなフィルタ手法は周知であり、クロージングおよびオ
ープニング・テンプレート機能双方で用いられる。これ
らテンプレート機能は”Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ　
Ｍｅｔｈｏｄｓ　Ｉｎ　Ｉｍａｇｅ　ａｎｄＳｉｇｎａ
ｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　　、Ｇｉａｎｄｉｎａおよ
びＤｏｕｇｈｅｎｔｙ、Ｐｒｅｎｔｉｃｅ　Ｈａｌｌ　
、１９８Ｂ、ｐｐ２０−２７等に記載されている。

第７図のシステムの動作を考えるまえに、第１２図を参
照しておいてほしい、第１２図は第１３ａ図〜第２０ｈ
図の論理式およびテンプレートに関して用いるシンボル
の定義を示す。この定義の下に第１３ａ図〜第１３ｄ図
を参照しよう。これらの図は検査対象のスルーホールの
周囲の接線に横たわる北、南、東および西のピクセルを
識別し、分離する論理式およびテンプレータを示してい
る。

第７図において、スルーホールを示す入力ピクセル・ス
トリームは入力線１００を介して北接線検出用処理エレ
メント１０２に供給される。ピクセル・シーンの表現は
線１００に現われるときには第８ａ図に示すようになっ
ている。第５図を参照して上述したように、第８ａ図の
各ピクセルの矩形はピクセル・ストリーム中の１によっ
て表わされ、他方ホールの外部に示される領域は関連す
る位置の０によって表わされる。

第１３ａ図に示すように北接線検出用処理エレメント１
０２中のルック・アップ・テーブルの動作を制御する論
理式はＯｔ　＝ＣＢおよび５ＷＢａｎｄ　　ＳＢ　　ａ
ｎｄ　　ＳＥＢ　　ａｎｄ　（ＮＯＴ（ＮＥＢ　　ｏｒ
　　ＮＢ　　ｏｒ　　ＮＷＢ））である。

したがって処理エレメント１０２中のルック・アップ・
テーブルから１が出力されるのは、単に１のビットが８
近傍の中央、南西、南および南東のビット位置にあり、
かつ０のビットが北東、北および北西のビット位置にあ
るときのみである。東および西のビット位置のビットは
０でも１でもよく、出力に何ら影響しない。

第１３ａ図から、図示の８近傍ビツト・パターンは第８
図めピクセル・パターンの最北端においてのみ起こるこ
とは明らかであろう。ピクセル・シーンのいずれの場所
においても単一のビットは処理エレメント１０２によっ
て除去される。さて第１３ａ図の８近傍のビット・パタ
ーンが起こつたときに、処理エレメント１０２の出力ピ
クセル・ストリーム中に１が挿入される。処理エレメン
ト１０２の人力シフトレジスタ（たとえば第４図のレジ
スタ？２．７４．７６）に他の８近傍ビツトパターンが
存在するときには出力は０となる。

したがってスルーホール内のピクセルの８近傍について
、最北の接線領域のものをのぞいて、０が連続的に生成
され、したがって１が０に変換される。北接線検出用処
理エレメント１０２の動作から得られるピクセル・シー
ンは第８ｂ図に示すようになり、一連の４個のピクセル
１５０のみでな（、いくつかの不連続なピクセル１５２
および１５４を含むことになる。

つぎの２つの処理ステージを用いて不連続なピクセル１
５２および１５４をピクセル平坦部１５０に結合する。

これは、第８ｂ図のピクセル画像を第８ｃ図に示すよう
なピクセル画像へと８拡張の処理を行い、分離している
部分を連結する。連続部分は数回シニング（細線化）を
施こし、第８ｄ図に示すような単一の連続した北接線部
分を得る。こののち連結部分は刈り込まれ、単一の北接
線部分が生成され、その位置として識別される（第８ｅ
図）。

第７図において、処理エレメント１０２からのシリアル
・ピクセル出力は８拡張処理エレメント１０２に供給さ
れ、ここで１のビットを有する各ピクセルはそのまわり
に８近傍を構成する。８拡張の論理式およびテンプレー
トは第１４ａ図に示すとおりである。第１４ａ図から明
らかなように８近傍の１つの入力ピクセルが１にセット
してあれば、８拡張処理ニレメン）１０４の出力はｌの
ビットとなる。したがってどこにであれ１のビットのピ
クセルが見い出されれば、予め存在するそのピクセルの
まわりの８近傍が８拡張処理エレメント１０４によって
生成される。その結果は第８Ｃ図に示す、８拡張は第８
ｂ図の非連結のピクセルを結合して画像を以降の処理の
ために準備するものである点に留意されたい。

拡張されたピクセル・シーンは細線化処理エレメント１
０６．１０８．１１０および１１２に順次供給される。

エレメント１０６は第８Ｃ図のシーンから上方に方位し
ているピクセルを刈り込み、エレメント１０８は第８ｃ
図のシーンの最右端のピクセルを刈り込み、エレメント
１１０は第８Ｃ図の下部のピクセルを細線化し、エレメ
ント１１２は画像の左のピクセルを細線化している。細
線化の論理式およびテンプレートは第１５ａ図、第１５
ｂ図、第１５ｃ図および第１５ｄ図に示すとおりである
。結局それぞれの細線化テンプレートの働らきは、一連
の連結された１のピクセルをのぞいたすべての１のピク
セルを第８ｃ図の画像から取り除いて第８ｄ図のシーン
を生成することである。

第１５ａ図に示すように、「左からの細線化」処理エレ
メント１０６は、第１５ａ図に示す論理式の条件が満た
されときのみ、ｌの出力を生じる。

この場合のＡＮＤ　　Ｎ０７機能は入力８近傍の中央ビ
ットが１にセットされ、かつ図示の５個のビット・パタ
ーンのいずれも１の中央ビットとともに同時に存在しな
いということを要求する。たとえば人力８近傍の中央ビ
ットが１であり、残りのビット構成がＡＮＤ　　ＮＯＴ
に続く５つのテンプレートの１つと同一であれば処理エ
レメント１０６は０の出力の次段の細線化ステージに供
給する。

要するに、シーンは最初左から細線化され、つぎに第１
５ｂ図に示すように処理エレメント１０８で下から細線
化される。この場合シーンは第１５ｂ図のテンプレート
で処理される。こののち、このシーンは処理エレメント
１１０により右から細線化される。この場合は第１５ｃ
図のテンプレートを用いる。最後に上部細線化処理エレ
メントで第１５ｄ図のテンプレートを用いる。得られた
結果は第８ｄ図に示すとおりである。なお円や他の囲ま
れた特徴が実質的に劣化されている場合には付加的に８
拡張を行いピクセル・シーケンスを連結する必要がある
ことに留意されたい。この場合付加的な４段の細線化が
必要となる。

細線化されたシリアル画像ピクセルは多段構成の刈り込
みステージ１１４および１１６に供給され、ここで第８
ｄ図の画像は第８ｅ図の画像に変換される。刈り込み用
に処理エレメント１１４および１１６で用いられる論理
式およびテンプレートはそれぞれ第１６ａ図および第１
６ｂ図に示すとおりである。刈り込み処理エレメントは
対として構成されており、ピクセル列の両端を取り除き
、中央の１つのみ残すようになっている。

刈り込み処理エレメントの必要な個数は細線化後のピク
セル・シーケンスの予想長さに依存し、検査対象画像の
大きさによって変化する。

第１６ａ図に示すように、刈り込み機能はシーンの残存
ピクセルのすべてを刈り込みことがないように構成され
ている。これは図示のＡＮＤ機能により実現される。具
体的に考えよう。もしテンプレート２０２によって示さ
れる８近傍入力ビツト・パターンがテンプレート２０４
又は２０６により示されるビット・パターンと関連して
現われると、刈り込み処理エレメント１１４は１の出力
を生じる。その以外はＯを出力する。これにより単一の
１のピクセルが見い出され、かつ刈り込まれるような事
態は阻止される。

テンプレート２０６に関連して、西、北東、北または北
西のビットが中央ビットとともに１にセットされている
と、刈り込みが起こる。このような条件では、ＡＮＤ機
能は満足されることがなく０を出力する。刈り込みエレ
メント１１６においても同様の操作が起こる。ただし方
向は逆方向（南、南東）である。第８ｅ図のピクセル１
５６は、この結果、分離されて識別ブロック１１８に供
給される。刈り込みステージの個数は必らずしも２個に
限られるわけではなく、むしろホールの大きさ、細線化
結果の予定されるピクセル列の長さおよび刈り込み後に
要望される残留ピクセル個数によって決定される。大径
のホールに対しては多くのＮＮＷ刈り込みステージにと
ころどころの配置で多くのＳＳＥ刈り込みステージが挿
入されることになる。

第７図の識別ブロック１１８は構成上上述の各ブロック
と異なっている。識別ブロック１１８は刈り込み後に残
っている１またはそれ以上のラスタ操作中の位置を識別
する。このブロック１１８はカウンタを含み、二〇カウ
ンタはラスタ操作の初めでカウントを開始し、その終り
でカウントをリセットする。したがって孤立している１
のビットのピクセルが現われる時点でのカウンタのカウ
ントを保持することにより、孤立ピクセルの位置を識別
することができる。保持されたカウンタはのちにテーブ
ル・ルック・アップや他の変換処理によってデカルト座
標ＸＹアドレスに変換される。

識別ブロック１１８の出力はコントローラ６２に供給さ
れてさらに処理されることになる。他の残りの接線ディ
テクタ（東、南および西）は上述の北接線ディテクタと
同時にかつ並行して動作して識別したピクセル出力をコ
ントローラ６２に供給する。

第９図は修正した接線ディテクタを示す。このディテク
タは刈り込みステージの個数の削減を可能にし、接線識
別を高速に行えるようにするものである。システムの最
初の処理の部分は第７図と同様であるので示さない。簡
単にいえば、ホール入力ピクセル・ストリームはブロッ
ク１０２、ｌ０４．１０６．１０８．１１０および１１
２と同一の一連のブロックに供給される。細線化結果と
しての接線部分ピクセル・ストリームは導線３００を介
して３つのパラレルなネットワークに供給される。これ
らのネットワークは接線平坦部の右端および左端を識別
し、さらに接線部分を遅延させて出力し、のちに比較お
よびマスク用に用いるようにする。第９図の構成の動作
は第１０ａ図〜第１０ｇ図のピクセル・シーンおよび第
１３ａ図〜第１３ｄ図の論理式およびテンプレートを順
次参照しながら説明していく、また第９図は細線化後の
北接線部分に種々の論理ステージを適用することを示す
けれ′ど、他の接線部分（すなわち南、東および西）も
テンプレートおよび論理機能を用いて実質的に同一の態
様で処理される。

要約すれば、またとくに第９図を参照していえば、細線
化された北接線部分（第１０ａ図参照）は北左ステップ
処理エレメント３０２、化合ステップ処理エレメント３
０４および２ステ一ジ分遅延エレメント３０６に同時に
供給される。北左ステップ処理エレメント３０２および
化合ステップ処理エレメント３０４はピクセル・ストリ
ーム出力において第１０ａ図のピクセル・シーンの左端
３０８および右端３１０をそれぞれ識別し分離するもの
である。右端部３１０は処理エレメント３０４から生じ
、第１０ｂ図に示すとおりである。

左端部３０８は処理エレメント３０２により分離され同
様の左端ピクセル・ストリーム（図示せず）が供給され
る。端部が識別、分離されると、これら端部は南西およ
び南東膨張（ダイレーション）処理エレメント３１２お
よび３１４に供給される。膨張エレメント３１２および
３１４は分離された右および左ステップ・ピクセル・ス
トリームの双方を２×２のピクセル・マトリックスに膨
張し、ピクセル・ストリーム内のギャップのいくつかを
埋め込む。これは化合ステップに関連して第１０Ｃ図に
示すとおりである。こののち膨張エレメント３１２およ
び３１４の出力はＮＯＲ回路３１６に供給され、さらに
ＡＮＤ回路３１８に供給される。またこれら膨張エレメ
ント３１２および３１４の出力は同時に２つの付加的な
膨張１回路３２０および３２２に供給される。ＮＯＲ回
路３１６の出力は第１０ｄ図のピクセル・ストリームで
あり、さきに１であったピクセル位置はすべてＯに反転
され、またＯは１に反転される。

また細線化後の北接線ピクセル・ストリームの入力は導
線３２４を介して２ステージ遅延３０６に供給される。

２ステージ遅延３０６は、細線化後の北接線ピクセル・
ストリームを、北方ステップおよび化合ステップの識別
ネットワークの処理時間と等価な時間だけ遅延させる直
列の２個の処理エレメントからなっている。したがって
第１０ａ図に示される細線化後の北接線シーンを形成す
るピクセルが、ＮＯＲ回路１０６からのピクセル画像と
同期してＡＮＤ回路３１８に供給される。

第１０ａ図および第１０ｄ図を見ればわかるように、Ａ
ＮＤ回路３１８の出力は第１０ｅ図に示すとおりである
。具体的にいえば、ＡＮＤ機能は平坦部３２６に現われ
るビットおよびい（つかの左端ステップ・ビット３２８
および右端ステップ・ビット３３０に関してのみ満たさ
れる。第１０ｅ図には示されないけれども、ＡＮＤ処理
の結果としてより低い位置に平坦部が現われることもあ
り得る。したがって平坦部３２６を適切に分離する処理
が必要となる。

上述したとおり、南西の２膨張エレメント３１２および
南東の２膨張エレメント３１４からのピクセル・ストリ
ームは２つの付加的な膨張エレメント３２０および３２
２にそれぞれ供給される。

この結果第１０ｃ図に示す２膨張（およびこれと対称な
画像、図示しない）は付加的な膨張処理を受は第１Ｏｆ
図に示すようなピクセル・シーンが生じる（左ステップ
の膨張は図示しない）。ＡＮＤ回路３１８の出力は２つ
の刈り込み処理エレメント３３０および３３２に供給さ
れる。これら刈り込み処理エレメント３３０および３３
２は第１０ｅ図の接線ピクセル平坦部３２６から対向す
る端部ピクセルを除去するように動作する。ピクセル３
２８および３３０は孤立しているので、除去される。刈
り込みエレメント３３０および３３２が他のピクセルに
連結しているピクセルを除去するようになっているから
である。

膨張エレメント３２０および３２２を刈り込みエレメン
ト３３２に同期させるために遅延エレメント３３４およ
び３３６が設けられている。この結果としての出力はＯ
Ｒ回路３３８に供給される。

このＯＲ回路３３８からのピクセル・ストリーム出力は
第１０ｇ図に示すとおりである。この段階で左端３４２
および右端３４６がそれぞれ完全に一体化して、接線平
坦部３４８が分離状態になっていることに留意されたい
、線３４０上の出力は他の３つの接線検出回路からの出
力と並行に第１１図の回路に供給されている。

第１１図のシステムの動作を検討するまえに、第９図に
示す種々の処理エレメントで用いる論理式およびテンプ
レートについて考えておく。北右ステップ処理エレメン
ト３０２および北方ステップ処理エレメント３０４で用
いる論理式およびテンプレートを第２０ａ図および第２
０ｂ図にそれぞれ示す。第２０ａ図の２つのテンプレー
トから理解できるように中央および北が１のビットでか
つ東が０のビットであるか、または中央および北東が１
のビットでかつ北および東がＯである場合、処理エレメ
ントから１が出力される。この１の出力は、入力近傍に
おいて垂直なステップまたは南西から北東へ向かうステ
ップがあることを表わし、したがって「北右ステップ」
を表わす、他のビット・パターンを北右ステップ処理エ
レメント３０２を通るときに除去されてしまう。

北右ステップ・エレメント３０４は上述とほぼ同様に動
作する。ただし第２０ｂ図の論理式およびテンプレート
にしたがう、さらに他の図示しない南、西および東ステ
ップ検出ネットワークも同様に動作する。ただし、これ
らは第２０ｃ図〜第２０ｈ図の論理式およびテンプレー
トにしたがって動作する。西および東ステップ処理エレ
メントに関連して左および右ステップの概念がな（なり
、また、東および西接線平坦部が垂直に方位するという
ことからそれら両側のステップは上部および下部のステ
ップになることに留意されたい。

南西の２膨張処理ニレメンｌ−３１２および南東の２膨
張処理エレメント３１４は第１９ａ図および第１９ｂ図
にそれぞれ示す論理式およびテンプレートを採用する。

したがって、たとえば南西の２膨張エレメント３１２は
その入力近傍において中央ビット、東ビット、北東ビッ
トまたは化ビットの１つ以上が１であれば１を出力する
。この結果１のビットの各ピクセルは４ピクセルの１の
ビットの近傍に変換される。この場合ピクセルは当初の
１のビットのピクセルから東、南および南東を向いてい
る。

北西の２膨張および北東の２膨張の論理式およびテンプ
レート（第１９ｃ図および第１９ｄ図）は密接線部分検
出回路に用いられ、他方東および西接線検出回路は２膨
張回路の適切な組み合わせを採用している。各遅延回路
（たとえば２ステージ遅延３０６および１ステージ遅延
３３６）は第１８図に示す中央ビット識別論理式および
テンプレートを実現する。基本的にはこれらエレメント
は入力ビット・ストリームを繰り返し処理し、各ニレ、
メントが入力８近傍のピクセルを処理するのに必要な時
間だけ遅延入力ビット・ストリームをさせる。またこれ
らエレメントは同期用にも用いられる。

刈り込みｌ接合処理エレメント３３０および３３２は第
１６ａ図および第１６ｂ図に示す論理式およびテンプレ
ートを採用している。これらについては第７図の回路に
関連してすでに説明したので説明を繰り返さない。

第１１図において線３４０，３５０．３６０および３７
０上の入力は第１０ｇ図に示すようなピクセル・シーン
の形態をしている。東、南および西接線の各々のシーン
は第１０ｇ図の北接線シーンと同一である。ただし、各
々のシーンは、スルーホールの画像の東、南および西を
通る方位線に沿うものである。

上述のピクセル・ストリーム入力は遅延ステージ３７２
．３７４．３７６および３７８にそれぞれ供給され、さ
らに並行してＯＲ回路３８０に供給されている。ＯＲ回
路３８０の出力は４つの平境部のピクセル（たとえば第
１０ｇ図の３４８）と端部ピクセルの集りとを含むピク
セル画像である。肩部ピクセルは平坦部に関連している
が分離している。このピクセル・シーンはＮステージの
刈り込み処理エレメント３８２を通り、ここで各平坦部
の両端ピクセルが順次刈り込まれていく。

ここで既述のとおり各刈り込みステージは実際には２つ
の刈り込み処理エレメントを含み、この処理エレメント
の一方が刈り込み対象のピクセル・ラインの一端を刈り
込んでいく、もちろん端部（肩部）のピクセ、ルも刈り
込まれるが、問題とならない、なぜならつぎの処理エレ
メント（Ｏ接合検出処理エレメント３８４）が孤立ピク
セルしか検出せず他のすべてをリジェクトするからであ
る。

刈り込みステージ３８２の個数を調整して各接線平坦部
から１つのピクセルを検出回路３８４に供給するように
する。

検出回路３８４は第１７図に示す論理式およびテンプレ
ートにより示される態様で動作する。したがって入力８
近傍の中央ビットが１で他がＯのときのみ人力８近傍に
応じて１の出力が生成される。これにより他のピクセル
と結合しているピクセルがすべて除去され、孤立してい
る接線ピクセルのみ残される。

北、東、南および西の接線シーンが並行してＯＲ回路３
８０に供給されるが、それらの位置に応じて実際には異
なった時刻に到来することになる。

さらにＯ接合ピクセル・エレメント３８４のピクセル出
力は、ピクセル・ストリームが刈り込みエレメント３８
２およびＯ接合エレメント３８４を通るので、２ｎ＋１
ステージだけ遅延する。そのように遅延をともないなが
ら検出された０接合ピクセルはＡＮＤ回路３８６．３８
８．３９０、および３９２に供給されるとき、２ｎ＋１
と遅延回路３７２．３７４．３７６および３７８の出力
とそれぞれＡＮＤ論理処理される。上述のＡＮＤ回路の
各々において、順次に現われる接線ピクセル・エレメン
トは分離されて対応する出力に現われる。

ＡＮＤ回路３８６．３８８．３９０および３９２の出力
はこののちピクセル・アドレス識別回路３９４．３９６
．３９８および４００に供給され、ここで識別され分離
された接線ピクセルの各々のアドレスが決定されコント
ローラ６２に供給される。すべてのピクセルのアドレス
識別されたのち、コントローラ６２はスルーホールの直
径を計算し、固定点に対する位置を判別し、また−船釣
にそのスルーホールの特性を決定する。

Ｆ０発明の詳細 な説明したようにこの発明によればパイプライン型処理
に適した構成で丸い形状の接線ピクセルを検出し、これ
により丸い形状の特性を判別しているので、簡易かつ高
速に画像の分析を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第５図、第８ａ図〜第８ｅ図、第１０
ａ図〜第１０ｇ図、第１２図、第１３ａ図〜第１３ｄ図
、第１４ａ図、第１４ｂ図、第１５ａ図〜第１５ｄ図、
第１６ａ図、第１６ｂ図、第１７図、第１８図、第１９
ａ図〜第１９ｄ図、第２０ａ図〜第２０ｈ図はこの発明
の一実施例の動作を説明するための図、第３図は上述一
実施例の全体構成を示す図、第４図、第６図、第７図、
第９図および第１１図は第３図実施例の細部を示す図で
ある。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 復代理人　弁理士　澤　　１）　俊　　夫Ｎ ＦＩＧ、２ 近傍のＵ ＦＩＧ、６ シンボルの意義 ＦＩＧ、　１２ Ｑ 匡 匡 ＦＩＧ、（８ 、Ω

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 丸い形状についての特性を判別する形状特性判別システ
   ムにおいて、 上記丸い形状を表わすピクセルからなるラスタ走査画像
   を生成する手段と、 複数の群のピクセルであつて、それぞれの群のピクセル
   が選定された方位のまわりにあり、かつ上記丸い形状の
   周囲の線に沿うものを上記ラスタ走査画像から選択する
   手段と、 上記各群のピクセルを刈り込んで上記丸い形状の周囲の
   接線に沿うピクセルを分離する手段と、上記分離された
   ピクセル間の関係に基づいて上記丸い形状の特性を分析
   する手段とを有することを特徴とする形状特性判別シス
   テム。