JPH0383176A - 画像処理装置 - 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］ この発明は、画像処理装置に関し、特に、得られる対象
物の画像を任意の方向に走査（ランダムスキャン）する
とによって、対象物の画像上における特徴量を得る画像
処理装置に関する。

［従来の技術］ 従来の画像処理装置においては、撮像装置（テレビカメ
ラまたはビデオカメラなど）から得られる対象物の映像
信号をディジタル信号として内部記憶装置に記憶し処理
を行なう。この画像処理は得られる画像をランダムスキ
ャンすることによって対象物の特徴を得るものである。

詳細に説明するならば、まず取込んだ映像信号をディジ
タル信号化し画像メモリに記憶した後、ＣＰＵ　（中央
処理装置の略）によって予め決められた順番で画像メモ
リのアドレスを指定し、指定アドレスより読出されたデ
ータに基づいて、画像の特徴を表わすデータ列を得るよ
うに処理している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の画像処理はソフトウェアにより行
なっていたため、画像データのスキャンに時間が費され
ていた。つまり、画像メモリのアドレス計算処理を含む
画像メモリの一部または全体に対する同一処理の繰返し
がソフトウェアにより行なわれていたために、膨大な計
算量が必要とされていた。このことは、処理すべき画像
の画素数が増えれば、特に顕著となり画像メモリに記憶
された画像データのスキャンに要する時間が長くなり、
リアルタイム性を損うという問題があったそのために、
特にリアルタイム性が要求されるＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ
　　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎの略分野における自動目祖検
査やロボットの視覚機能に適用する場合に上述の問題は
特に障害となっていた。

それゆえに、本発明の目的は、得られる画像データの処
理部において、画像データのランダムスキャンの高速化
を図ることが可能な画像処理装置を提供することである
。

［課題を解決するための手段］ 本発明にかかる画像処理装置は、対象物の画像を任意の
方向に走査することにより、対象物の画像上における特
徴量を得る画像処理装置であって、対象物を撮像し画像
信号を得る撮像手段と、前記撮像手段により得られた前
記画像信号をディジタル信号に変換する信号変換手段と
、前記信号変換手段により変換された画像のディジタル
信号を記憶する画像信号記憶手段と、前記画像の走査方
向に対応して前記画像信号記憶手段の読出順序を予め記
憶する読出順序記憶手段と、前記読出順序記憶手段に記
憶される読出順序に基づいて前記画像信号記憶手段に記
憶される画像のディジタル信号を読出す画像信号読出手
段と、前記画像信号読出手段により読出される画像のデ
ィジタル信号に基づいて所定の特徴量を抽出する特徴抽
出手段とを備えて構成される。

［作用コ 本発明にかかる画像処理装置は、上述のように構成され
るので、画像ランダムスキャン時に、スキャンすべき画
像の信号が記憶されるアドレスを計算する必要がない。

したがって、高速に画像のランダムスキャンを行なうこ
とができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例の画像処理装置の機能構成
を示す概略ブロック図である。

図において、画像処理装置は、テレビカメラ１、同期分
離回路２．２値化回路３、カウンタ４、マルチプレクサ
５およびスキャンアドレスメモリ６を含む。さらに、画
像処理装置は、マルチプレクサ７、画像メモリ８、バッ
ファ９、アドレスカウンタ１０、特徴抽出回路１１、タ
イミング制御回路１２およびＣＰＵ　（中央処理装置の
略）１３を含む。なお、図中、太い矢線はデータの流れ
を示し、細い矢線は信号の流れを示す。以下、上述の各
機能について説明する。

テレビカメラ１は、静止または移動中の物体を撮像し、
被写体の濃淡画像を表わすビデオ信号を出力する。この
ビデオ信号は、次段の同期分離回路２に与えられ、応じ
て同期分離回路２はビデオ信号より垂直同期信号ＶＤお
よび水平同期信号ＨＤを分離し出力するとともに、サン
プリングクロックＣＫを発生しビデオ信号を２値化回路
３に与える。上述の同期分離回路２の垂直同期信号ＶＤ
。

水平同期信号ＨＤおよびサンプリングクロックＣＫの信
号発生のタイミングについて説明する。

第２図は、第１図に示す同期分離回路２の垂直同期信号
ＶＤ、水平同期信号Ｅ（Ｄおよびサンプリングクロック
ＣＫの信号発生のタイミングチャートを示す図である。

第２図（ａ）は垂直同期信号ＶＤのタイミングチャート
を示し、第２図（ｂ）は水平同期信号ＨＤのタイミング
チャートを示し、第２図（Ｃ）は、第２図（ｂ）に示す
水平同期信号ＨＤの拡大図を示し、および第２図（ｄ）
はサンプリングクロックＣＫのタイミングチャートを示
す。図示するように、第２図（ａ）のように１垂直走査
期間に、第２図（ｂ）のようにＮ個の水平走査期間が含
まれ、さらに、第２図（ｃ）の１水平走査期間に第２図
（ｄ）のようにＭ個のサンプリングクロックＣＫを発生
するようなタイミングをとっている。

すなわち、本実施例では、１画面は１垂直走査期間を含
み、前記１垂直走査明間にＮ回の水平走査が行なわれる
と想定する。

つまり、テレビカメラ１により撮像される１枚の画面は
、たとえば第３図に示すように行方向にＭ行、列方向に
Ｎ列となるような（Ｍ行×Ｎ列）個の画素から構成する
ようにしている。なお、画面上の各画素の位置、すなわ
ち画面アドレスは行方向のＸアドレスおよび列方向のＹ
アドレスで指定され、図中斜線部は黒画素および太線部
はスキャンされるべきスキャン画素を示す。

２値化回路３は、予め定められるスレッショルドレベル
に基づいて、与えられるビデオ信号を白黒２値化して２
値化信号を次段のバッファ９を介して画像メモリ８に与
える。このとき、バッファ９は後述する制御信号ＡＣ３
２によって動作が制御される。詳細に説明するならば、
バッファ９は画像メモリ８の読出動作が行なわれる期間
は、画像メモリ８１；２値化信号が与えられないような
遮蔽動作を行なうように制御される。

スキャンアドレスメモリ６は画面のスキャン方向、すな
わち順番を記憶しておくためのもので、たとえば第３図
に示すスキャン画素のスキャン順序に従って、第４図に
示すようにスキャンアドレスメモリ６の先頭アドレスか
ら順にスキャン画素のＸアドレスおよびＹアドレスをテ
ーブルとして格納しておく。このスキャンアドレスメモ
リ６のテーブル作成は、画面スキャン前にＣＰＵ１３に
よって予め作成される。このスキャンアドレスメモリ６
のテーブル作成について以下に説明を加える。

スキャンアドレスメモリ６中の第４図に示すようなテー
ブルの作成は、ＣＰＵ１３によって行なわれる。

ＣＰＵ１３は、アドレス端子１３１、データ端子１３２
およびＩＮＴ端子１３３を含む。なお、ＩＮＴ端子１３
３は垂直同期信号ＶＤを入力するように動作する。

スキャンアドレスメモリ６へのデータ書込時には、後述
する制御信号ＡＣＳＩに応じて、マルチプレクサ５はＣ
ＰＵＩ３のアドレス端子１３１より出力されるアドレス
データをスキャンアドレスメモリ６に与えるように動作
する。応じて、スキャンアドレスメモリ６はＣＰＵＩ　
３からのアドレスデータによりアドレス指定される。同
時に、ＣＰＵｌ３のデータ端子１３２より出力されるデ
ータ、すなわち第３図に示すようなスキャン順序に従っ
た画面アドレス値（ＸＳＹ）がスキャンアドレスメモリ
６に与えられるので、第４図に示すように先頭アドレス
からアドレス指定されてスキャン画素のスキャン順序に
従った画面アドレス値（Ｘ、Ｙ）がスキャンアドレスメ
モリ６に格納される。

カウンタ４は、画面スキャン動作時にスキャンアドレス
メモリ６をアクセスするためのアドレス値を発生し、マ
ルチプレクサ５を介してスキャンアドレスメモリ６をア
ドレス指定するように動作する。詳細に説明するならば
、カウンタ４は、後述する制御信号ＣＬ大入力応じて、
そのカウント値をクリアするとともに、クロック信号Ｃ
ＣＫに基づいてカウントアツプを開始する。カウントア
ツプされるカウント値は逐次、後述する制御信号ＡＣ５
Ｉに応じて入力切換動作するマルチプレクサ５を介して
スキャンアドレスメモリ６に与えらるので、スキャンア
ドレスメモリ６内の第４図に示すテーブルを先頭アドレ
スから順次アドレス指定し、格納される画面アドレス値
（Ｘ、Ｙ）を読出すことができる。

画像メモリ８は２値化回路３から出力される２値化信号
を記憶するためのものであり、後述するｕ１ｇｒＪ信号
ＡＣＳ２に応じてその動作が制御される。

詳細に説明するならば、たとえば、画像メモリ８は与え
られる制御信号ＡＣＳ２が信号レベル“ＬＯＷ゛のとき
、書込可能状態となり、反対に、信号レベル“ＨＩＧＨ
″のとき読出可能状態となるよう制御される。また、画
像メモリ８の書込時は、マルチプレクサ７を介してアド
レスカウンタ１０のカウント値によりアドレス指定され
、読出時はマルチプレクサ７を介してスキャンアドレス
メモリ６からの読出データによりアドレス指定される。

したがって、マルチプレクサ７は制御信号ＡＣＳ２に応
答して、スキャンアドレスメモリ６およびアドレスカウ
ンタ１０の人力切換を行なうように動作する。この画像
メモリ８の２値化信号記憶動作について以下に説明を加
える。

画面スキャン動作峙、まず画像メモリ８が書込可能状態
となるように制御信号ＡＣＳ２がマルチプレクサ７、画
像メモリ８およびバッファ９に与えられる。応じて、マ
ルチプレクサ７はアドレスカウンタ１０側に人力切換し
、画像メモリ８は書込可能状態となりまたバッファ９は
画像メモリ８に２値化信号を与えるように動作切換する
。一方、テレビカメラ１より撮像された画像から水平同
期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤが分離されてアドレスカ
ウンタ１０に与えられ、また同期信号に基づいて発生さ
れるサンプリングクロックＣＫもアドレスカウンタ１０
に与えられる。応じてアドレスカウンタ１０は、与えら
れる同期信号およびサンプリングクロックＣＫに基づい
て画面アドレス値（ＸＳＹ）を発生しマルチプレクサ７
を介して逐次画像メモリ８に与える。並行して、画像メ
モリ８にはバッファ９を介して２値化信号が与えられる
ので、画像メモリ８はアドレスカウンタ１０の画面アド
レス値（ＸＳＹ）によりアドレス指定され指定アドレス
にバッファ９より与えられる２値化信号を格納する。し
たがって、画像メモリ８には１画面分の２値化画像が記
憶される。

以上により、画面スキャ・ン動作時、まずテレビカメラ
１で撮像される１画面分の２値化信号は画像メモリ８に
記憶される。次に、画像メモリ８に記憶された２値化信
号を読出す動作について以下に説明する。

画像メモリ８に１画面分の２値化信号の書込が終了する
と、後述する制御信号ＡＣＳ　１によりマルチプレクサ
５はカウンタ４側に人力切換する。

また、後述する制御信号ＡＣ３２によりマルチプレクサ
７はスキャンアドレスメモリ６側に人力切換し、画像メ
モリ８は読出可能状態となりバッファ９は画像メモリ８
へ２値化信号を与えないよう遮蔽動作する。また後述す
る制御信号ＣＬによりカウンタ４はそのカウント値をク
リアしクロック信号ＣＣＫに基づいて１つずつカウント
アツプしカウント値を逐次マルチプレクサ５を介してス
キャンアドレスメモリ６に与える。したがってスキャン
アドレスメモリ６はカウンタ４から与えられるカウント
値により逐次アドレス指定される。応じて、指定アドレ
スの画面アドレス値（ＸＳＹ）が読出されてマルチプレ
クサ７を介して画像メモリ８に与えられる。したがって
、画像メモリ８はスキャンアドレスメモリ６より与えら
れる画面アドレス＆ｉ　（Ｘ、Ｙ）によりアドレス指定
され、応じて指定アドレスに格納された２値化信号が読
出され次段の特徴抽出回路１１に与えられる。

以上のように、画像メモリ８に記憶された１画面分の２
値化信号は、スキャンアドレスメモリ６の画面アドレス
値（Ｘ、Ｙ）により逐次アドレス指定されて読出される
。このとき、予め決められたスキャン画素の画面スキャ
ン順に従って信号が読出される。

特徴抽出回路１１は、画像メモリ８より読出された２値
化信号が与えられて、与えられる２値化信号に基づいて
特徴を抽出するための回路である。

たとえば、信号の変化点（白から黒への変化、または黒
から白への変化）の数、白画素（または黒画素）の総数
あるいは連続した白画素（または黒画素）のそれぞれの
幅などの計測を行なう。抽出した特徴量はＣＰＵ１３に
与えられて処理される。

次に、タイミング制御回路１２が発生する制御信号につ
いて説明を加える。

タイミング制御回路１２は、ＣＰＵ１３より与えられる
データに応じて制御信号ＡＣ８Ｉ、ＡＣ３２およびＣＬ
を発生する。制御信号ＡＣ８Ｉは、マルチプレクサ５の
入力切換動作を制御する信号である。すなわち、タイミ
ング制御回路１２は、ＣＰＵｌ３より画面スキャン時で
あるか否かのデータが与えられて制御信号ＡＣＳＩを発
生する。

制御信号ＡＣＳ１は、マルチプレクサ５を画面スキャン
前はＣＰＵ１３側へ、画面スキャン時にはカウンタ４側
へ入力切換するように信号設定される。

制御信号ＡＣＳ２は、マルチプレクサ７の人力切換動作
、画像メモリ８の入出力動作およびバッファ９の回路動
作を制御する信号である。すなわち、タイミング制御回
路１２はＣＰＵ１３より１画面データ書込時であるか盃
かのデータが与えられて制御信号ＡＣ３２を発生する。

制御信号ＡＣ３２は、１画面データ書込時はマルチプレ
クサ７をアドレスカウンタ１０側へ人力切換するように
、画像メモリ８を書込可能状態となるように、バッファ
９を画像メモリ８へ２値化信号を与えるように信号設定
される。また、制御信号ＡＣ３２は１画面データ書込終
了後は、ＣＰＵ１３の垂直同期信号ＶＤ大入力応じて出
力されるデータに応じて、マルチプレクサ７をカウンタ
４側へ人力切換するように、画像メモリ８を読出可能状
態となるように、バッファ９を画像メモリ８へ信号を与
えないように信号設定される。

制御信号ＣＬは、カウンタ４のカウント値のクリア動作
を制御するような信号である。すなわち、タイミングｉ
′ＩＩＩＪ御回路１２は、ＣＰＵ１３の垂直同期信号Ｖ
Ｄ人力に応じて出力されるデータに応じてカウンタ４に
カウント値をクリアするとともにカウントアツプを開始
するような制御信号ＣＬを発生する。

次に、第１図に示す画像処理装置の処理動作について、
第１図ないし第４図を参照して説明する。

まず、装置の画面スキャン前に、ＣＰＵ１Ｂによりスキ
ャンアドレスメモリ６にスキャン画素の画面アドレス値
（ｘＳｙ）をスキャン順序に従って格納する。このとき
、マルチプレクサ５は制御信号ＡＣＳ１によりＣＰＵ１
３側に入力切換しているので、画面アドレスメモリ６に
は、第４図に示すようなスキャン画素の画面アドレス値
を格納したテーブルが作成される。

その後、テレビカメラ１の撮像動作が始まり画面スキャ
ン状態になる。

画面スキャン時には、テレビカメラ１より取込まれた画
像のビデオ信号が同期分離回路２および２値化回路３に
与えられる。ここで、ビデオ信号より水平同期信号ＨＤ
および垂直同期信号ＶＤが分離され、サンプリングクロ
ックＣＫが発生され、ビデオ信号の白黒２値化信号がバ
ッファ９に与えられる。このとき、制御信号ＡＣ３２に
応じてマルチプレクサ７はアドレスカウンタ１０側に人
力切換される。したがって、アドレスカウンタ１０の発
生する画面アドレス値（ＸＳＹ）により画像メモリ８を
アドレス指定できるので、バッファ９を介して画像メモ
リ８に与えられる２値化信号を指定アドレスに格納でき
る。１画面分の２値化信号を画像メモリ８に格納終了す
ると、垂直同期信号ＶＤがＣＰＵＩ　３に与えられ制御
信号ＡＣＳ２の信号変化および制御信号ＣＬの発生が起
こる。

制御信号ＡＣ３２の信号変化に応じて、マルチプレクサ
７はスキャンアドレスメモリ６側に入力切換し、画像メ
モリ８は読出可能となり、バッファ９は画像メモリ８へ
２値化信号を与えないように遮蔽動作する。また、制御
信号ＡＣＳ１によりマルチプレクサ５はカウンタ４側に
人力切換し、カウンタ４は制御信号ＣＬの人力に応じて
カウント値クリア後、クロック信号ＣＣＫに基づいてカ
ウントアツプを開始する。カウントアツプされるカウン
ト値は、マルチプレクサ５を介して逐次スキャンアドレ
スメモリ６に与えられ、スキャンアドレスメモリ６は、
カウンタ４のカウント値によりアドレス指定される。し
たがって指定アドレスより読出されたスキャンアドレス
メモリ６のスキャン画素の画面アドレス値（Ｘ、Ｙ）は
、マルチプレクサ７を介して画像メモリ８に与えられ、
画像メモリ８は、スキャンアドレスメモリ６より読出れ
た画面アドレス値（ｘ、ｙ）によりスキャンされる。つ
まり、画像メモリ８はスキャンアドレスメモリ６より読
出された画面アドレス値（Ｘ、Ｙ）によりアドレス指定
され指定アドレス、すなわちスキャン画素に相当する２
値化信号が読出される。

次に読出された２値化信号は特徴抽出回路１１に与えら
れる。特徴抽出回路１１では読出された２値化信号に基
づいて撮像画像の特徴抽出を行ない、抽出された特微量
をＣＰＵ１３に与える。応じて、ＣＰＵ１３は与えられ
る特微量に基づいて撮像された対象物を認識するように
処理する。

なお、カウンタ４のカウントアツプ動作を制御するクロ
ック信号ＣＣＫの信号周期は、サンプリングクロックＣ
Ｋと同じでもよいが、短くするとさらに処理の高速化が
可能となる。

〔発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、１画像のディジタル
信号の画像信号記憶手段への書込時間は１フイールド（
１／６０秒）で行なうことができる。また、読出順序記
憶手段に予め記憶される読出順序の読出速度を、前記画
像信号記憶手段へのディジタル信号書込速度と同等とす
ることにより、画像信号記憶手段に記憶された画像信号
をスキャンする場合、全画面スキャンは１７６０秒で完
了することができる。しかし、実際には画面の指定方向
に相当する部分（画素）についてのみスキャンするので
、スキャン処理はより短時間で完了することができる。

さらに、画像信号記憶手段の信号読出速度を高速化すれ
ば、より短時間でスキャン処理が完了する。また、前記
高速スキャン処理と同時に、画像信号記憶手段より読出
される信号を逐次処理するような特徴抽出手段を設ける
と、リアルタイムでの特徴抽出が可能となる。したがっ
て画像処理のリアルタイム処理が特に要求されるような
ＦＡ分野における自動目視検査ならびにロボットの視覚
部における認識機能に適用すれば、高品質かつ高速な製
品検査が可能となるなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の画像処理装置の機能構成
を示す概略ブロック図である。第２図は、第１図に示す
同期分離回路の垂直同期信号、水平同期信号およびサン
プリングクロックの信号発生のタイミングチャートを示
す図である。第３図は、画素と画面アドレス値との関係
を説明するための図である。第４図は、第３図に示すス
キャン画素の画面アドレス値を格納した、第１図に示す
スキャンアドレスメモリのテーブルの概略図である。 図中、４はカウンタ、６はスキャンアドレスメモリ、８
は画像メモリ、９はバッファ、１０はアドレスカウンタ
、１１は特徴抽出回路、１２はタイミング制御回路、Ｃ
Ｋはサンプリングクロック、ＨＤは水平同期信号、ＶＤ
は垂直同期信号、ＣＣＫはクロック信号、ＡＣ３Ｉ、Ａ
ＣＳ２およびＣＬは制御信号である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対象物の画像を任意の方向に走査することにより、対象
   物の画像上における特徴量を得る画像処理装置であって
   、 対象物を撮像し画像信号を得る撮像手段と、前記撮像手
   段により得られた前記画像信号をディジタル信号に変換
   する信号変換手段と、 前記信号変換手段により変換された画像のディジタル信
   号を記憶する画像信号記憶手段と、前記画像の走査方向
   に対応して、前記画像信号記憶手段の読出順序を予め記
   憶する読出順序記憶手段と、 前記読出順序記憶手段に記憶される読出順序に基づいて
   前記画像信号記憶手段に記憶される画像のディジタル信
   号を読出す画像信号読出手段と、前記画像信号読出手段
   により読出される画像のディジタル信号に基づいて所定
   の特徴量を抽出する特徴抽出手段とを備えた、画像処理
   装置。