JPH03282683A - ノイズ量に自動的に適応するパターン検出方法および装置 - 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】

［産業上の利用分野］ 本発明は、片ζケン検出方法および装置に関し、特に、
真のパターンの応答をノイズパターンの応答から区別す
るための信号処理あるいは信号解析等のパターン検出シ
ステムに関する。典型的なバ甲 ターンは画像中におけるエツジである。本発明は例えば
、医用画像解析あるいはロボット用視覚の分野へ応用で
きる。 ［従来の技術１ パターン検出システムの出力における真のツマターンの
応答をノイズパターンの応答から区別するために、従来
は、入力信号の任意の場所でノイズレベルが既知である
との仮定に立ち、パターン検出システムのパターンコン
トラス１〜出力を閾イ直処理するのが常套手段であった
（例えば、丁　Ｅ　　Ｅ　　Ｅ　　　ｔｒａｎｓａｃｔ
ｊｏｎ　　ｏｎ　　Ｐａｔｔｅｒｎ　　Ａｎａｌｙｓｉ
ｓａｎｄ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｎｔｅｌｌｊｇｅｎｃｅ
、Ｖｏｌ、ＰＡＭＩ−６，Ｎｏ、ｌ。 １９８４の５８−６８頁に登載さ扛たＲ、Ｍ、１Ｉａｒ
ａｌｊｃｋ氏の論文”ＤｊＢｉｔａｌ　５ｔｅｐ　Ｅｄ
ｇｅｓ　ｆｒｏｍ　Ｚｅｒ。 Ｃｒｏｓｓｉｎｇｏｆ　５ｅｃｏｎｄ　Ｄｉｒｅｃｔｊ
ｏｎａＴ、　Ｄｅｒｊｖａｔｉｖｅｓを参照）。 あるいは、屯純な大局的ノイズ評価技術が用いられた（
　Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｐ
ａｔｔｅｒｎＡｎａｌｙｓｊｓ　　ａｎｄ　　Ｍａｃｈ
ｊｎｅ　　Ｉｎｔｅ］］］ｇｅｎｃｅ、Ｖｏｌ、ＰＡＭ
Ｉ−８゜Ｎｏ、１６、１．９８６の６７９−６９８頁に
登載されたＪ。 Ｃａｎｎｙ氏の論文”Ａ　Ｃｏｍｐｕｔａｔ〕ｏｎａｌ
　Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｉ、。 ＩＥｄｇｅ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ”を参照）０特に、ノ
イズに関する仮定が正しくなかったときには、このパタ
ーンコントラストに対する閾値の選択は困難となり、通
常操作者の手作業によって行われる。しかも、この手作
業による選択は新しい入力信号毎に必要となった。

【発明が解決しようとする課題】

本発明の目的は、パターン検出システムの出力における
真のパターンの応答をノイズパターンの応答から自動的
に区別する方法と装置を提供することである。 ここで真のパターンとは、信号中に実際１こ存在するパ
ターンであり、それを検出するのに十分な信号ノイズ比
を持つものを意味する。また、真のパターンの応答とは
、真のパターンレこ対する応答を意味する。

【課題を解決するための手段】

この目的を達成するため、本発明では、二つの応答選択
方式によるパターン検出方法及び装置を提供する。これ
らは、独立で、あるいは相互に結合して、あるいは他の
応答選択方法と結合して使うことができる。この二つの
選択手法は、真のパ１ ターンとノイズに対するパターン検出器が示す応答の違
いに基づいている。 ［作用］ 応答距離選択方式による本発明のパターン検出は、真の
パターンの近傍領域ではノイズしか存在しない状況に比
へてノイズによる他の応答が少ないという事実に基ずい
ている。 このことを説明するため、１次元の場合として第１１図
を用いて説明する。第１１図（ａ）はノイズの無いエツ
ジ信号を示したものである。これをある広がりのあるエ
ツジ抽出フィルタで１次微分をとると同図（ｂ）のよう
になり、エツジ位置でピークを持つ。さらにこの信号を
もとに２次微分を求めると同図（ｃ）のようになり、そ
の正から負に移るＯ交差点を求めると同図（ｄ）となり
、これは元の信号（ａ）の変曲点であり、エツジの位置
と考えても良い所である。ノイズがなければ、このよう
に問題無く、エツジとその位置を求めることができる。 しかし、ノイズが重畳してくると、例えば第２ １２図（ａ）から（ｄ）のようになる。同図（１））の
信号の絶対値を取り、さらに閾値処理を行なうというの
が、従来の代表的手法である。この例では、閾値レベル
を適切に設定すれば、真のエツジを抽出てきるように見
える。しかし、ＳＮ比が劣化した場合、すなわち信号が
減少した場合とノイズが増大した場合の両方に有効な閾
値を選択し設定することが困難であることは理解出来よ
う。しかし、同図（ｄ）に示すエツジの分布を１２ｍす
ると分かるように、真のエツジの近傍では他のエツジが
検出されない。真のエツジは、ノイズによる虚偽のエツ
ジを押しのけているように見える。すなわち、本発明の
第１の特徴によれば、第１２図（ｄ）に示すように、エ
ツジ間の距離ｄによって真偽の区別を行うことを掛けた
値と比較する。 第１２図（ｄ）の例では真のエツジの両側の距離ｄ３゜
ｄ４か共に大である。偽のエツジでは少なくとも一方は
距離が小さい。 ２次元の人工的Ｌｍ作成した画像で同様の処理を行なっ
た結果が第１３図である。ここで、処理［涌の画像は中
央の縦方向にエツジがあり、さらに画面全体にノイズが
重畳しているものである。ノイズは画面上方で小さく、
下方で大きい。従って、画面下方ではＳＮ比が１以下と
なり真のエツジは検出されていない。しかし、ＳＮ比が
１以−ヒの」−半分ては真のエツジが検出され、かつエ
ツジの近傍にはノイズによる虚偽のエツジは検出されて
いない。 これらの観察から、本発明の第１のパターン検出法が導
かれる。すなわち、エツジの候補点かあれば、その近傍
を調へ、他のエツジか存在しなければ、真のエツジと判
断する。ただし、２次元以上では、エツジは孤立してい
るわけてはなく、連結しているので、互いに近傍にエツ
ジが存在することになる。そこで、第１４図に示すよう
に、エツジの方向と直角の方向のある広がりを持った扇
型の中に他のエツジが存在するかどうかを調べると良い
。 本発明の第２のパターン検出法は、−二つの異なったサ
イズのパターン検出器の出力の比を用いる。 本発明の第２のパターン検出法は、この比か、真のパタ
ーン応答に対してはある値の範囲に集中しているのに対
し、ノイズに対してはこの範囲の外になることを利用し
ている。 このことを第１−５図を用いて説明する。同図（ａ）（
ｂ）は第１１図と同様、元信号とそれを人力としたエツ
ジ抽出オペレータの出力信号である。ここで、第１のエ
ツジ抽出オペレータはある広がりσ１を持つが、その広
がりをσ２に大きくした第２のオペレータの出力は同図
（ｃ）のように（ｂ）に比べて、なだらかになる。従っ
てそのピーク値ｆ１、ｆ２を比較するとする比率で減衰
している。 従って、異なる広がりをもつ２種のエツジ抽出オペレー
タの出力の比を求め、それがある範囲にあるかどうかを
判定することにより、エツジかどうかを決定することが
できる。これが、本発明の第２のパターン検出法である
。 本発明による第１、第２のパターン検出法はそれぞれ独
立であり、これを組み合わせろことも可５ 能である。 本発明による第コ及び第２のパターン検出（エツジ検出
）は、いずれもノイズレベルやエツジ信号の絶対値、真
のエツジの数に依存しない。従って、画像信号中のノイ
ズの絶対量が未知であっても、また、場所によって異な
っていても、本来の信号（エツジ信号）に対する応答の
みを識別して抽出することができるという共通の利点を
有する。 なお、ここでは信号とは、１欣元、２次元あるいはそれ
以十の次元の信号を意味している。１次元の信号の場合
は、次元の意味は少々限定され、方向を求めて用いるス
テップは従って簡略化される。

【実施例】

以下、本発明を図面を用いて記述する。 第１図は、本発明によるパターン検出装置を含む信号処
理・解析装置８の一構成例を示したものである。この信
号処理・解析装置８においては、信号接続回路３があり
、制御回路７によって制御される。信号接続回路３（ｉ
求に応しマイクロフロー オン、ＴＶカメラ、ＣＴスキャナなどの信号源］、表示
装置あるいは信号蓄積装置などの信号出方光２、そして
任意の数の信号処理回路（その内３つが４．．５．６で
示さ］ｔでいる）の間の結合を行っている。 これから信号処理回路４，５．６の少なくとも一つを本
発明によるパターン検出装置とすればよい。ここでは、
これを信号処理回路４とする。その入力は信号４Ｓ、出
力は信号５ｓである。他の処理回路は、パターン検出の
前に必要な信号強調を行うものであってもよい。さらに
他の処理回路は既に検出されたパターンを基にパターン
を検出するものであってもよく、他の処理回路あるいは
制御回路７による後の処理のために信号を記憶しておい
てもよい。 例えば、信号量刃先２が画像表示であれは、本実施例は
、医師が診断を行うのを支援するために医用画像におけ
る特定の対象の自動指示に用いることも可能である。本
実施例の信号処理・解析装置８の他の応用は、カメラの
視野にある注目対象の解析であるかもしれない。 制御回路７を通して、物体の座標、姿勢や種別に関する
情報などが信号７Ｓとしてロボットシステムに送られて
も良い。このときロボットシステムツ ムは図中の外部システム９となり、部品をつかみ上げた
り、欠陥部品を取り除いたりする。 第２図は、本発明のパターン検出装置を用いた信じ処理
回路４の一構成例を示したものである。 信号４Ｓは、応答距離選択方式によるパターン検出回路
２０と、応答コントラスｌ−比選択方式によるパターン
検出回路６０とに供給される。これらの２値出力２０Ｓ
および６０Ｓは、論理結合回路９１に供給される。従来
のパターンコン１ヘラス１閾値処理回路９２の入力は、
して細線化パターンコントラスト信号１．　］、　Ｓと
しているが、これは後に説明する細線化パターンコント
ラスト信号１３　Ｓ、パターンコン１へラスト信号６千
Ｓ、パターンコン１ヘラスｌ〜信号６２Ｓ、細線化パタ
ーンコントラスト信号７３Ｓ、あるいは信号４Ｓからパ
ターンコントラスト信号として算出される他の信号であ
ってもよい。パターンコントラスト閾値処理回路９２は
、その入力信号を一定値による閾値処理やあらかしめ記
憶しておいた値での閾値処理、ヒステリシスを持った閾
値処理などの既知の手法て２（ｌｌ′］化する。 この従来のパターンコントラスト閾値処理回路９２の出
力も論理結合回路９１に供給される。論理結合回路９１
においては、出力は３つの人力から１つを選択するか、
３つの入力から任意の２つの組合せに対して論理積演算
を行うか、３つの人力の全てに論理積演算を行うかのい
ずれかによって得、２値信号５Ｓとして信号処理回路４
の出力とする。 言うまでもなく、もし論理結合回路９ｊのある入力（２
０Ｓ又は６０Ｓあるいは閾値処理回路９２の出力）が使
用されることがないとすると、この人力を処理する回路
（２０又は６０あるいは９２）は実装しなくてもよい。 また、もし論理結合回路９１のｊつの入力（２０Ｓ又は
６０Ｓ）のみが使われるならば、論理結合回路９１自体
も取り除いてもよい。 ９ 第３図は、本発明によるパターン検出装置の実施例を示
し、応答距離選択方式によるパターン検出回路２０の−
・構成例を示す。これは信−じ処理回路４の一部分であ
る。 入力は信号４Ｓてあり、コンｌ−ラストａ１算回路１」
に供給され、パターンコン１−ラスＩ−信号１１Ｓとな
る。２次元信号の例では、多くの手法が知られているエ
ツジの検出が目的となり得る。 この例においては、パターンコントラス［・信ぢ１１１
、　Ｓは、入力信号４Ｓか１らＸとｙに関する１次偏微
分を成分として持つ１次微分ベクｌ−ルとして得られる
。 入力信号４Ｓは、パターン方向信号１２Ｓを出力とする
パターン方向Ｈ１算回路１２にも供給される。上述の例
では、計算されるパターンの方向は、１次微分ベクトル
の方向として得られる。パターンコン１〜ラス１へ信号
１１．、　Ｓおよびパターン方向信号１２Ｓは、パター
ンコントラスト細線化回路１３に供給される。このパタ
ーンコン１ヘラスＩ〜細線化回路１３の目的は、パター
ンコン［・ラス１−言１０ 算回路１１−の応答が通常かなり広かっているので、よ
り精密なパターンの位Ｆｒ決めを行うことである。。 勿論、ここでは示さなかったが、パターン方向Ｈ１算回
路１２の出力１２Ｓを必要としないして細線化パターン
コントラスト細線化手法も存在し、また、やはりここで
は示していないか入力信号４Ｓの他の情報を必要とする
して細線化パターンコントラスト細線化手法も存在する
。 パターンコントラスト泪算回路１１とパターン方向側算
回路１２が、同じ中間結果を用いることがあり、そのと
きには図では示していないが、この中間結果は両方の回
路で利用することになる。 して細線化パターンコントラスト細線化回路１３の出力
である細線化パターンコントラスト信号１３Ｓは、比較
回路１４に供給され、そこで閾値１７によって候補パタ
ーン信号１−４８を生成する。もし、細線化パターンコ
ン１〜ラスト信号１３Ｓが閾値１７よりも大であれば、
候補パターン信号１．、　／Ｉ　Ｓは論理的「真」てあ
り、候補パターンが存在することを意味する。そうでな
いときには候補パターン信号１４，８は論理的「偽」て
あり、候補パターンが存在しないことを意味する。候補
パターン信号１４　Ｓはウィン１〜つ生成回路」５に供
給される。 ウィン１−ウ生成回路１５は、候補パターン信号］、　
４．８の各要素１３ついてその要素とその周辺領域の要
素からなる候補パターンウィン１〜つ信号１、５３を生
成し、２値ウインＩ・つ処理回路１Ｃ醤こ供給する。 ２値ウィンドウ処理回路１６の出力は、距離選択パター
ン信号２０Ｓである。 第５図ａ　−ｄは、２イ１１■ウィンＩ−ウ処理回路１
６の処理を説明するために、候補パターンウィン［・つ
信号１−５　Ｓのいくつかの例を示したものである。 ます、候補パターンウィンドウ信号１−５８の中心要素
４１を調へる。もしそれが候補パターンでなければ２値
ウィンドウ処理回路１６の出力は論理的「偽」である。 もしそれが第５図ａ　−ｄに示すように候補パターンで
あるなら、他の候補パターンの位置と候補パターンの中
心との距離に基づいて、中心の候補パターンが真のパタ
ーン応答てあり、距離選択パターン信号２０８を論理的
「真Ｊとするか、あるいはノイズの応答であり、距離選
択パターン信号２０Ｓを論理的「偽」どするか裂決定す
る。すなわち、もし、検出が常に点状であるパターンを
考えるならば、真のパターンの周辺にはほとんどあるい
は全く他のパターンがない。 従って、第５図ａし３示すような形の候補パターンでは
、中心の候補パターン４１は真のパターンであり、第５
図すに示すような形の候補パターン７１］は真のパター
ンではなく、ノイズの応答である。 このような点状のパターンに対する応答距離選択による
［真」　ｒ偽」判定を行うための２値ウイン１〜つ処理
回路１−６の一構成例としては、次のようにすれば良い
。すなわち、候補パターン４］を中心とし、ある閾値の
距離製半径とする円の内部（但し中心は除く）のみ通過
させるマスクパターンを設け、このマスクパターンと候
補パターンウィンドウ信号１５ＳとのＡＮＤ演算を行い
、さらにその結果のＯＲ演算と否定演算を行えば良い。 １３ このようにすれば、マスクパターンの内向に他の候補パ
ターンが存在すれは、いずれがの要素のＡ　Ｎ　Ｄ演算
の結果が１となり、ＯＲの結果は１、最終結果は０とな
る。 もし、２次元以上の信号におけるエツジのように線状の
パターンを検出するのであれは、パターンが伸びている
方向と直角の方向にはほとんどあるいは全く他のパター
ンかない。従って、中心候補に対してなんらかの形で結
合しであるパターンを形成している候補パターンは、同
一の線状パターンレこ対する応答であるので、これを無
視する必いては、ある候補パターン４１に対して結合し
ている他の候補パターン４２が除去されている。このよ
うな除去後の候補パターン４」が真のパターンであるた
めには、多くの候補パターンが中心候補４１の近くに存
在してはならない。従って、除去後の候補パターン・１
１が、第５図ｅに示すような形態であれば、真のパター
ンであり、第５図ｆ２４ に示すような除去後の候補パターン形態は、真のパター
ンではなく、ノイズの応答である。 このような線状のパターンに対する応答距離選択のため
の２値ウィンドウ処理回路１６としては、上述した点状
パターンのための２値ウィン１−ウ処理回路に対して、
その前処理回路として、中心候補４１に結合した候補４
２を消去する回路を追加すれは良い。 この消去回路の１構成例を第１６図に示す。図中１５８
−　］はウィンＩ〜つの中心画素の信号である。１５Ｓ
−２は中心の＃四８画素の各信号であり、図では１本で
代表して書がれている。］、　５　Ｓ３はさらにその周
囲に位置する１６画素の各信号である。以下、同様にウ
ィンドウの最外周までとする。ＡＮＤ素子９１．−２　
ハ信号ｘ５ｓ−２の各々に対応して設けてあり（図では
１個のみ図示）、中心画素信号も該当周囲画素信号も共
にｊであるときにすなわち中心候補に連結した画素であ
るときに出力９１Ｓ−２が１となる。そのときには、否
定素子とＡ　Ｎ　Ｄ素子９１３２とによってＩＦｉＳ２
の信号を抑止し、出力１５Ｓ−２をＯとする。 欣に１−５８−３の各信号毎に、その中心寄りに隣接す
る１〜３画素の各画素に対応する信号９１Ｓ−２のＯＲ
を各ＯＲ素子９２−３で求め、さらに］、　５　Ｓ　−
３の信号とのＡＮＤを９１−３で求め、さらに１５Ｓ−
３の信−号とのＡＮＤを９１３で求めると、これが中心
画素に連結した内周のいずれかの画素に連結しているこ
とを示すものとなる。連結しているときには否定素子と
ＡＮＤ素子９１３３によって出力９３Ｓ−３を抑Ｉトす
る。 さらに外周の画素に対応した回路も同様に動作していく
。これによって、第５図Ｃあるいはｄに示すような候補
パターン形態がら、第５図ｅあるいはｆに示すような中
心候補４１に連結した候補４２を消去したパターンを出
力９３Ｓに得ることができるので、この出力９３Ｓを」
二連した点状パターンのための２値ウィンドウ処理回路
に入力すれば、候補パターン４１が真の線状パターンが
否か判定できる。 第４図は第３図に示した応答距離選択方式によるパター
ン検出装置の一改良例を示すものである。 第５図Ｃに示す線状パターンのようにある特定のパター
ンの検出における選択のためには、中心候補パターンの
位置に存在するかもしれないパターンの方向に依存した
ある方向の領域においてのみ、中心の候補４１に対して
他の候補パターンが近くに存在することがないことを調
へればよい。 すでに説明したように、この方向は候補パターンウィン
ドウ信号］、　５　Ｓから求めることも不可能ではない
。しかし、パターン方向計算回路１２の出力を使用する
方がより簡単である。そのため、パターン方向計算回路
１２の出力は、まず遅延回路２７によって遅延させ、遅
延パターン方向信号２７Ｓとして２値ウィンドウ処理回
路２６に送る。 遅延回路２７は、１３．１４．１５における処理の遅延
を補正するためのものである。２値ウィンドウ処理回路
２６は２値ウィンドウ処理回路１６と同様の処理を行う
が、中心候補パターン４１に７ 対する他の候補パターンとの距離を調へるときに、遅延
パターン方向信号２７８を用いて決定できる部分領域の
中のみを見る。すなわち、第１４図に示したような扇型
の領域内のみて処理を行なえば良い。例えば、第５図ｃ
、ｄにおいてパターン４２は遅延パターン方向信号２７
Ｓに基づいて処理の対象から除外することができる。従
って、第３図の実施例で説明した連結候補を消去するた
めの前処理回路（第１６図）はこの改良例では必要とし
ない。 第６図は、第４図に示したパターン検出装置の一変形例
である。第６図の構成においては、第４図に示した２値
ウィンドウ処理回路２６はいくつかの２値ウインドウ処
理回路３１６、１〜３１６、Ｎに置き換えられ、これら
は中心候補パターンの存在をチエツクし、かつ、中心候
補パターンから離れた各々ある特定の方向に位置する領
域（第１４図のような扇型領域）の画素のみを対象とし
、その領域における他の候補パターンの存在をチエツク
する。すなわち、ウィンドつ生成回路１５の各８ 出力は２値ウインドウ処理回路３１６、１−〜３Ｇ。 Ｎのいずれか１つにのみ供給される。従って各回路の規
模はノ」１さい。適切なウィンＩくつ処理回路３１６、
１〜３１６、Ｎの出力が選択回路；３７て選ばれる。選
択回路３７の選択はパターン方向信号１２８を遅延回路
３８によって遅延した信号によって制御される。第６図
に示した変形例のバー１〜ウエアによる実現に４は、第
４図のものより容易である。 第３．４．６図に示した各実施例では、ウィンドウ処理
回路１１６、２６、および３１６、１〜３６、Ｎの決定
は２値の候補パターンに基づいて行われている。これに
対して第７図では、候補パターンのコントラスト値をも
利用する場合の−・実施例を示す。ここでは−細線化パ
ターンコンＩ〜ラスＩ−信号１３Ｓの中の全てのゼロで
ない要素か候補パターンとみなされる。細線化パターン
コントラスト信号１３Ｓは、上述したウィンドウ生成回
路１５と同様の処理を２値でなく多値で行なう多値ウィ
ンドウ生成回路４５に送られる。 多値ウィンドつ生成回路４５の出力は多値ウィンドウ処
理回路４６に送られる。多値ウィン１くつ処理回路４６
では、中心候補パターンが真のパターンかどうかを決定
するのに、候補パターンの存在のみでは見ない。他の候
補パターンのコントラストに比べて中心候補パターンの
コントラストが高いほど、それが真のパターンである確
率は高い。 また、他の候補パターンの中心候補パターンへの距離は
、多値ウィンドウ処理回路４６でも考慮に入れる。例え
ば、それらが遠くにあるほど、中心の候補パターンとの
比較でより強いコントラストを持たない限り、中心の候
補パターンか真のパターンかどうかの決定に影響しない
。 第８図は、本発明によるパターン検出装置の他の実施例
を示し、応答コントラスト比選択方式によるパターン検
出回路６０の一実施例を示す。入力である信号４Ｓは、
第１のパターンコントラス１〜計算回路６１と第２のパ
ターンコン１〜ラスＩ〜計算回路６２とに供給される。 これら二つのパターンコントラス１〜計算回路の違いは
、それらが同じ中心候補パターンに設定されているが、
異なる大きさのフィルタ持っていることである。パター
ンコントラスト計算回路６土と６２の一方は、第３３図
におけるパターンコン１〜ラス１−計算回路１１と同一
のものでよい。回路６１と６２の出力は、それぞれ６１
Ｓと６２５である。パターンコントラスト信号６１Ｓと
６２Ｓは除算回路６３に供給され、パターンコン１ヘラ
ス１へ信号６１．、　Ｓの要素の値を対応するパターン
コントラスト信号６２Ｓの要素の値で割る。 除算回路６３はして細線化パターンコントラスト比信号
６３Ｓを生成し、二つの比較回路６４と６５に供給する
。比較回路６４と６５ではパターンコン１へラスト比信
号６３をそれぞれ閾値６７および６８と比較する。 比較回路６４と６５の出力は論理積回路６Ｇで論理積を
とってパターンコン１−ラス１へ比選択信号６０Ｓを生
成し、これがパターン検出回路６０の最終出力となる。 回路６４．６５．６１６、６７．６８の目的は、パター
ンコントラス１〜比信号１ ６３Ｓが、閾値６７と６８によって決定されるある範囲
に存在するかどうかを調へるためにある。 言うまでもなく、もし閾値６７．６８の一方が対応する
比較回路の出力が常に論理的「真」であることが既知で
あれば、その閾値と対応する比較回路そして論理積回路
６６は実装する必要か無い。 その代わりに残った方の比較回路の出力がパターンコン
トラスト比選択信号６０Ｓとして採用できる。 もしパターンコントラス１〜信号６１Ｓの要素を、パタ
ーンコン１へラスト信号６２Ｓの対応する要素かゼロで
ない場合にのみ計算するとすると、計算量の節約になる
可能性がある。 第９図は、第８図に示した応答コン１へラスト比選択方
式のパターン検出装置の一変形例を示す。 ここでは、パターンコントラスト信号６１Ｓはパターン
コントラスト細線化回路７３に供給される。 このパターンコントラスト細線化回路７３は、信号４Ｓ
を入力とするパターン方向計算回路７２の出力を用いて
もよい。あるいはパターンコントラ２− ス］・細線化回路１３がそうであったように、ここでは
示していないが、さらに他の信号４Ｓから言１算される
情報を用いることもあり、また、パターンコン［〜ラス
１ル信号６　］、　Ｓのみを用いることもある。実際、
回路１１と６１、回路１２と７２、回路１３と７３は、
同じものとしてよい。パターンコントラス１〜細線化回
路７３の出力は細線化パターンコントラスト信号７３Ｓ
てあり、パターンコントラスト 入力として利用される。除算回路６３以降の処理は、第
８図で示した実施例と同じであり、第９図では図示を省
略しである。 もしパターンコントラス１〜信号６２Ｓを、細線化パタ
ーンコントラス１〜伯号７３がゼロでない要素シコ対応
する時にのみ計算するとすると、計算量の節約が可能で
ある。 言うまでもなく、パターンコン１へラスト計算回路６１
の出力の代わりにパターンコントラスＩ・計算回路６２
の出力が細線化されるように信号６　］、　Ｓと６２Ｓ
とを入れ替えてもよい。第９図の変形例を第８図の実施
例と比較したときの利点は、より精密なパターンの位置
が求まることである。 第１０図は、第８図あるいは第９図で示した実施例を変
形した実施例である。第２のパターンコン１〜ラスｌ−
　ｉｆ算回路６２からのパターンコン１へラスト信号６
２Ｓは二つの乗算回路８」と８２に供給される。これら
の乗算回路８１と８２は、パターンコン１ヘラス１〜信
号６２Ｓを各々定数８３と８４とで乗算登行う。乗算回
路８１と８２の出力は二つの比較回路８５と８６に各々
供給され、第８図のパターンコントラスト信号６　１　
Ｓあるいは第９図の細線化パターンコン１ヘラスＩ・信
号７３Ｓと比較される。比較回路８５と８６との出力は
論理積回路８７によって論理積をとり、 パターンコントラス１〜比信択信号６０Ｓとする。 回路８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７の目的
は回路６４、６５、６６、６７、６８と数学的に同様の
操作を行なうことである。 言うまでもなく、定数８３と８４の一方がゼロと設定さ
れると、対応する乗算回路は実装する必要は無い。その
かわりに、必要の無い乗算回路の出力に結合された比較
回路の入力には定数セロを直接結合すればよい。 また定数８３と８４の一方が、対応する比較回路８５あ
るいは８（３の出方が常に論理的「真」となることが分
かっているような値に設定さＡしると、その比較回路、
入力の一方に接続された乗算回路、そして論理積回路８
７は実装する必要は無い。その代わりに残った比較回路
の出力はパターンコン１ヘラス１〜比選択信号６０Ｓと
みなせばよい。 パターンコン１〜ラス［〜信号６２Ｓを、第８図のパタ
ーンコンＩ・ラスト信号６１Ｓあるいは第９図の細線化
パターンコントラスト信号７３Ｓと入れ替えてもよいこ
とは言うまでもない。 乗算回路は除算回路より実現が容易であるので、第１０
図の実施例は第８．９図の実施例より利点がある。 【発明の効果Ｊ 以」−説明したごとく、本発明によれば、信じ・中のノ
イズの絶対量が未知であっても、また、場所５ によって異なっていても、本来の信−じに対する応答の
みを識別して抽出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパターン検出装置を用いた信号処
理回路を含む信号処理・解析装「ｆの一例を示す構成図
、第２図は本発明によるパターン検出装置を用いた信号
処理回路の一例を示す構成図、第３図は応答距離選択方
式による本発明のパター・ン検出装置の一実施例を示す
構成図、第４図は第３図に示したパターン検出装置の一
改良例を示す構成図、第５図ａ　−ｆは本発明による応
答圧ａｔ選択方式の処理を説明するための図、第６図は
第５図に示したパターン検出装置の一変形例を示す構成
図、第７図は候補パターンのコンＩ〜ラスト値を利用し
た応答距離選択によるパターン検出装置の一実施例を示
す構成図、第８図は応答コン１〜ラスト比選択方式によ
る本発明のパターン検出装置の一実施例を示す構成図、
第９図は第８図に示したパターン検出装置の一変形例の
要部を示す構成図、あるＬｌ 第１０図は第８図達ｉ冨箋は第９図に示したパタ６− 一ン検出装置を一部変形した応答コントラス［〜比選択
方式によるパターン検出装置の他の変形例を示す構成図
、第１１図は基本的なエツジ検出の原理を説明する図、
第１−２図はノイズが存在するときのエツジ検出応答を
示す図、第１３図は２次元パターンにおけるエツジ検出
応答を示す図、第１４図は線状パターンに対し領域を限
定した応答距離選択方式による本発明のパターン検出方
法の原理を説明する図、第１５図は応答コン１−ラス１
ル比選択力式による本発明のパターン検出力〃：の原理
を説明するための図、第１６図は中心画素に連結した候
補パターンを消去するための回路の一構成例を示す回路
図である。 ５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１次元、２次元あるいは多次元の入力信号に対して
   、ノイズに対する応答から本来の信号に対する応答を自
   動的に識別するパターン検出方法であって、 該入力信号の各要素に対応して、パターンのコントラス
   トを表わす要素からなるパターンコントラスト信号を生
   成し、 該パターンコントラスト信号から候補パターン信号を生
   成し、 該候補パターン信号の各要素とその周辺の要素に対して
   、中心の要素が候補であり、かつ該周辺の一つ以上の部
   分領域に存在する候補パターンで構成される近傍パター
   ンが中心要素に近すぎないことを条件に、距離選択によ
   る出力を求めることを特徴とするパターン検出方法。 ２、該上記パターンコンテスト信号を細線化して細線化
   パターンコントラスト信号を生成し、該細線化パターン
   コントラスト信号をある閾値で２値化して、上記候補パ
   ターン信号を生成することを特徴とする請求項１記載の
   パターン検出方法。 ３、上記入力信号の各要素に対応してパターンの方向を
   表わすパターン方向信号を生成し、該パターン方向信号
   の値によって上記部分領域を決定することを特徴とする
   請求項１又は２に記載のパターン検出方法。 ４、上記パターンの方向がＮ種あるときに、該パターン
   の方向の各々に対応して上記部分領域を選択して距離選
   択による検出を行い、その結果から１つを選択して上記
   距離選択による出力とすることを特徴とする請求項３記
   載のパターン検出方法。 ５、上記距離選択による出力の算出に、上記パターンコ
   ントラスト信号の値をも参照することを特徴とする請求
   項１乃至４のいずれかに記載のパターン検出方法。 ６、上記距離選択による出力の算出に、周辺の中央要素
   と上記部分領域の全てあるいは選択した要素との距離を
   も用いることを特徴とする請求項５記載のパターン検出
   方法。 ７、１次元、２次元あるいは多次元の入力信号に対して
   、ノイズに対する応答から本来の信号に対する応答を自
   動的に識別するパターン検出方法であって、 該入力信号の各要素に対応して、互いに異なる大きさの
   オペレーターを用いてパターンのコントラストを表わす
   要素からなる第１及び第２のパターンコントラスト信号
   を生成し、上記第１と第２のパターンコントラスト信号
   の比を示すパターンコントラスト比信号を生成し、 該パターンコントラスト比信号の値がある範囲にあるか
   どうかによってコントラスト比選択による出力を求める
   ことを特徴とするパターン検出方法。 ８、上記第１のパターンコントラスト信号を細線化して
   細線化パターンコントラスト信号を生成し、上記第１パ
   ターンコントラスト信号の代わりに用いるようにしたこ
   とを特徴とする請求項７記載のパターン検出方法。 ９、上記第１パターンコントラスト信号あるいは上記細
   線化パターンコントラスト信号のゼロでない要素に対応
   する要素についてのみ上記第２パターンコントラスト信
   号を算出するようにしたことを特徴とする請求項７又は
   ８記載のパターン検出方法。 １０、上記パターンコントラスト比信号の生成と、上記
   コントラスト比信号の範囲判定とを、上記第１パターン
   コントラスト信号あるいは上記細線化パターンコントラ
   スト信号を上記第２パターンコントラスト信号に２つの
   異なった係数を掛けた値と比較することによって代用し
   たことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の
   パターン検出方法。 １１、１次元、２次元あるいは多次元の入力信号に対し
   て、ノイズに対する応答から本来の信号に対する応答を
   自動的に識別するパターン検出装置であって、 該入力信号の各要素に対応して、パターンのコントラス
   トを表わす要素からなるパターンコントラスト信号を生
   成する第１の手段と、 該パターンコントラスト信号を細線化して細線化パター
   ンコントラスト信号を生成する第２の手段と、 該細線化パターンコントラスト信号をある閾値で２値化
   し、候補パターン信号を生成する第３の手段と、 該候補パターン信号の各要素とその周辺の要素に対して
   、中心の要素が候補であり、かつ該周辺の一つ以上の部
   分領域に存在する候補パターンで構成される近傍パター
   ンが中心要素に近すぎないことを条件に、距離選択によ
   る出力を求める第４の手段と、 を有することを特徴とするパターン検出装置。 １２、上記第１の手段は、上記入力信号の各要素に対応
   してパターンの方向を表わすパターン方向信号を生成す
   る手段を含み、上記第４の手段は、該パターン方向信号
   の値によって上記部分領域を決定するように構成したこ
   とを特徴とする請求項１１記載のパターン検出装置。 １３、上記第４の手段は、上記パターンの方向の各々に
   対応して上記部分領域を選択して距離選択による検出を
   行い、その結果を示す２値の信号を出力するＮ個の第１
   の補助手段と、 中心要素のパターン方向信号の値によって上記第１の補
   助手段のＮ個の出力から１つを選択し距離選択による出
   力とする第２の補助手段と、から構成されることを特徴
   とする請求項１２記載のパターン検出装置。 １４、上記第４の手段における距離選択による出力の算
   出に、上記パターンコントラスト信号の値をも参照する
   ことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載
   のパターン検出装置。 １５、上記第４の手段における距離選択による出力の算
   出に、周辺の中央要素と上記部分領域の全てあるいは選
   択した要素との距離をも用いることを特徴とする請求項
   １４記載のパターン検出１６、１次元、２次元あるいは
   多次元の入力信号に対して、ノイズに対する応答から本
   来の信号に対する応答を自動的に識別するパターン検出
   システムであって、 該入力信号の各要素に対応して、パターンのコントラス
   トを表わす要素からなる第１のパターンコントラスト信
   号を生成する第１の手段と、該入力信号の各要素に対応
   して、上記第１の手段とは異なる大きさのオペレーター
   を用いてパターンのコントラストを表わす要素からなる
   第２のパターンコントラスト信号を生成する第２の手段
   と、 上記第１のパターンコントラスト信号と上記第２のパタ
   ーンコントラスト信号の比を示すパターンコントラスト
   比信号を生成する第３の手段と、 該パターンコントラスト比信号の値がある範囲にあるか
   どうかによってコントラスト比選択による出力を求める
   第４の手段と、 １７、上記第１の手段と上記第３の手段との間に第１の
   補助手段を設け、この第１の補助手段によって上記第１
   のパターンコントラスト信号を細線化して細線化パター
   ンコントラスト信号を生成し、上記第３の手段で上記第
   １パターンコントラスト信号の代わりに用いるようにし
   たことを特徴とする請求項１６記載のパターン検出装置
   。 １８、上記第２の手段は、上記第１パターンコントラス
   ト信号あるいは上記細線化パターンコントラスト信号の
   ゼロでない要素に対応する要素についてのみ上記第２パ
   ターンコントラスト信号を算出するようにしたことを特
   徴とする請求項１６又は１７に記載のパターン検出装置
   。 １９、上記第３の手段と上記第４の手段とを、上記第１
   パターンコントラスト信号あるいは上記細線化パターン
   コントラスト信号を上記第２パターンコントラスト信号
   の値に２つの異なった係数を掛けた値と比較する手段に
   置き換えたことを特徴とする請求項１６乃至１８のいず
   れかに記載のパターン検出装置。 ２０、上記第１パターンコントラスト信号あるいは上記
   細線化パターンコントラスト信号を上記第２パターンコ
   ントラスト信号と入れ替えたことを特徴とする請求項１
   ６乃至１９のいずれかに記載のパターン検出装置。 ２１、請求項１１乃至１５のいずれかに記載のパターン
   検出装置の出力信号と請求の項１６乃至２０のいずれか
   に記載のパターン検出装置の出力信号との論理積演算に
   よって出力を求めるようにしたことを特徴とする信号処
   理システム。