JPH0385681A - 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
ことによって、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量を抽出するもので
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
た信号に基づいて画像の特徴を表わすデータ列を得ると
いうように対象物の画像上における特徴量を得るように
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エアにより行
なっていたため、画像データのスキャンに時間が費やさ
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な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（Ｆａｃｔｏ
ｒｙ　　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎの略）分野における自動
目視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、得られる画像信号の処理
部において、画像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］ 本発明に係る画像処理装置は、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
画像信号をデジタル信号に変換する信号変換手段と、前
記画像の走査方向に対応して記憶順序を予め記憶する記
憶順序記憶手段と、前記記憶順序記憶手段に記憶される
記憶順序に基づいて前記信号変換手段より得られる画像
のデジタル信号を記憶する画像信号記憶手段と、前記画
像信号記憶手段に記憶される画像のデジタル信号に基づ
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］ 本発明に係る画像処理装置は、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、本発明の一実施例について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、アドレスカウンタ４．２人カ
マルチプレクサ５、テーブルメモリ６および３人カマル
チプレクサ７を含む。さらに、画像処理装置は、スキャ
ンデータメモリ８、バッファ９、カウンター０、特徴抽
出回路１１、ＣＰＵ（中央処理装置の略）１２およびタ
イミング制御回路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を加える。

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Ｖ
Ｄ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ＨＤおよびサンプリングクロックＣ
Ｋの信号発生のタイミングチャート図である。

第２図（ａ）は水平同期信号ＨＤ、第２図（ｂ）は垂直
同期信号ＶＤ、第２図（Ｃ）は第２図（ａ）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を示す。

図示するように、第２図（ｂ）の垂直同期信号ＶＤの１
垂直走査期間に第２図（ａ）のようにＮ個の水平走査期
間が含まれ、さらに、第２図（ｃ）のように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。第２
図からもわかるように、本実施例では、１画面は１垂直
走査期間を含み、前記１垂直走査期間に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枚の画面を
、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、行方向をＸアドレス、列方向をＹアドレ
スとし、画面上の画素の位置は画面アドレス値（ＸＳＹ
）で指定できる。

２値化回路３は、予め定められた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、２
値化信号を次段のバッファ９を介してスキャンデータメ
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ＡＣ３２によって制御される。詳細にはスキャンデ
ータメモリ８の読出動作が行なわれる期間は、スキャン
データメモリ８に２値化信号が与えられないように遮閉
動作を行なうよう制御される。

なお、第３図において、斜線部分は黒画素を示し、大枠
の画素はスキャンされるスキャン画素を示す。

テーブルメモリ６は、第４図に示すような１画面分の画
素に相当する（ＭｘＮ）個の画面アドレス値（ｘ、ｙ）
で示されるアドレス空間を含み、１画面上の全画面アド
レス値（画素）についてスキャンされる順序番号を記憶
しておくためのものである。たとえば、第３図に示すよ
うに、予めスキャンすべき画面の方向を決め、その方向
に位置するスキャン画素についてスキャンされる順序番
号を決めておく。これを、第４図に示すようなテーブル
メモリ６のアドレス空間について、スキャン画素に相当
するアドレスにはその順序番号が、スキャンされない画
素に相当するアドレスには０がデータとして格納される
。なお、第４図に示すようなテーブルメモリ６へのデー
タの書込処理は、画面スキャン前にＣＰＵ１２によって
予め行なわれる。このテーブルメモリ６へのデータ書込
処理について以下に説明を加える。

テーブルメモリ６の第４図に示すようなデータの書込み
はＣＰＵ１２により行なわれる。

ＣＰＵ１２は、アドレス端子１２１、データ端子１２２
およびＩＮＴ端子１２３を含む。なお、ＩＮＴ端子１２
３は垂直同期信号ＶＤを人力する端子である。

テーブルメモリ６のデータ書込時には、後述する制御信
号ＡＣ８Ｌに応じて２人力マルチプレクサ５は、ＣＰＵ
１２のアドレス端子１２１より出力されるアドレスデー
タをテーブルメモリ６に与えるように動作する。応じて
テーブルメモリ６はＣＰＵ１２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、ＣＰＵ１２のデータ
端子１２２より出力されるスキャンされる順序番号また
は０がテーブルメモリ６に与えられる。したがりて、テ
ーブルメモリ６は指定されるアドレスにスキャンされる
順序番号を書込み、第４図に示すようなメモリ状態とな
る。

アドレスカウンタ４は、画面スキャン動作時に、テーブ
ルメモリ６をアクセスするための画面アドレス値（ＸＳ
Ｙ）を発生し、２人力マルチプレクサ５を介してテーブ
ルメモリ６をアドレス指定するように動作する。この画
面アドレス値（Ｘ、Ｙ）は、同期分離回路２より与えら
れる水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤおよびサンプ
リングクロックＣＫに基づいて発生される。発生された
画面アドレス値（Ｘ、Ｙ）は、後述する制御信号ＡＣ３
１に応じて入力切換動作する２人力マルチプレクサ５を
介して、テーブルメモリ６に与えられる。

したがって、テーブルメモリ６はアドレスカウンタ４が
出力する画面アドレス値（ｘＳｙ）でアドレス指定され
る。

スキャンデータメモリ８は、スキャン順にスキャン画素
の状態を記憶するためのメモリである。

スキャンデータメモリ８の記憶状態は、たとえば第５図
に示すような状態となり、第４図に示すテーブルメモリ
６が記憶するスキャンの順序番号でアドレス指定され、
さらに撮像して得られるスキャン画素の２値化信号をデ
ータとして、指定アドレスにスキャン順に並べて記憶す
る。このスキャンデータメモリ８の書込動作について説
明を加える。

スキャンデータメモリ８の書込みおよび読出動　０ 作は、後述する制御信号ＡＣ３２に基づいて切換えられ
る。たとえば、制御信号ＡＣ３２が信号レベル“ＬＯＷ
”のとき、スキャンデータメモリ８は書込可能であると
想定する。制御信号ＡＣ３２が信号レベル“ＬＯＷ”で
与えられると、これに応じて、３人力マルチプレクサ７
はテーブルメモリ６側に入力を切換え、アドレスカウン
タ４によってテーブルメモリ６より読取られたスキャン
の順序番号をスキャンデータメモリ８に与える。並行し
て、バッファ９は撮像して得られる画像の２値化信号を
スキャンデータメモリ８に与える。このとき、スキャン
データメモリ８は書込可能状態にあるので、テーブルメ
モリ６より与えられるスキャン順序番号によりアドレス
指定されて、指定アドレスにバッファ９より与えられる
２値化信号を書込むように動作する。したがって、たと
えば第３図に示すような画像が得られると、スキャンデ
ータメモリ８は、第４図に示すスキャン画素の画面アド
レス値（ｘ、ｙ）に格納されるスキャン順序番号でアド
レス指定されて、第５図に示すよ１ うに、スキャン画素のスキャン順に２値化信号が記憶さ
れた状態となる。

上述の機能動作により、撮像画面のスキャン画素の２値
化信号をス、キャンデータメモリ８に書込むことができ
る。次に、このメモリに書込まれた信号の続出時の機能
動作について説明する。

テレビカメラ１によって撮像された１画面中のスキャン
画素の２値化信号がスキャンデータメモリ８に書込完了
すると、応じて、後述する制御信号Ａ　ＣＳ　２は信号
レベル“ＨＩＧＨ”に変化する。

この信号変化に応じてスキャンデータメモリ８は続出可
能状態となり、バッファ９はスキャンデータメモリ８に
２値化信号を与えないように遮蔽動作する。

カウンタ１０は、スキャンデータメモリ８に記憶された
信号を読出すためのアドレス値を発生し、後述する制御
信号ＡＣ３２によって人力切換される３人力マルチプレ
クサ７を介してスキャンデータメモリ８に与える。この
カウンタ１０のカウント値は後述する制御信号ＣＬによ
ってまずクリア２ され、その後クロック信号ＣＣＫが与えられることによ
り１つずつカウントアツプする。このカウントアツプさ
れるカウント値は、逐次３人力マルチプレクサ７を介し
てスキャンデータメモリ８に与えられ、スキャンデータ
メモリ８はカウンタ１０のカウント値によりアドレス指
定される。応じて指定アドレスより読出される信号は、
次段の特徴抽出回路１１に与えられて、特徴抽出が行な
われる。特徴抽出回路１１で得られた特徴量は、ＣＰＵ
１２に与えられ、ＣＰＵ１２はこの特徴量に基づいて対
象物を認識するよう処理する。

なお、特徴抽出回路１１はスキャンデータメモリ８から
読出される信号を処理することによって特徴抽出するた
めの回路であり、たとえば、信号の変化（白から黒への
変化または黒から白への変化）点の数、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
）の幅などを計測するようにして、特徴抽出を行なう。

次に、タイミング制御回路１３が発生する制御信号につ
いて説明を加える。

］３ タイミング制御回路１３は、ＣＰＵ１２より与えられる
データに応じて、制御信号ＡＣ３１、ＡＣ３２、ＡＣ３
３およびＣＬを発生する。

制御信号ＡＣ３１は、２人力マルチプレクサ５の入力切
換動作を制御するような信号である。すなわち、タイミ
ング制御回路１３はＣＰＵ１２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ＡＣ８Ｉを発生
する。制御信号ＡＣ３１は、２人力マルチプレクサ５を
画面スキャン前はＣＰＵ１２側からの入力データを選択
するように、画面スキャン時はアドレスカウンタ４側か
らの人力データを選択するように信号設定される。

制御信号ＡＣＳ２は、３人力マルチプレクサ７の入力切
換動作、スキャンデータメモリ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ような信号である。すな
わち、タイミング制御回路１３はＣＰＵ１２より２値化
信号書込時であるか否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、２値化信
号書込峙は、３人力マルチプレクサ７をテーブルメモリ
４ ６側からの入力データを選択するように、スキャンデー
タメモリ８を書込可能状態となるように、およびバッフ
ァ９をスキャンデータメモリ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、２値
化信号書込終了後、３人力マルチプレクサ７をカウンタ
１ｏ側からの人力データを選択するように、スキャンデ
ータメモリ８は読出可能状態となるように、およびバッ
ファ９はスキャンデータメモリ８へ２値化信号を与えな
いように信号設定される。

制御信号ＡＣ３３は、３人力マルチプレクサ７の人力切
換動作を制御し、スキャンデータメモリ８をクリアする
ような信号である。すなわち、タイミング制御回路１３
は、ＣＰＵＩ２よりスキャンデータメモリ８のクリアを
要求するようなデータが与えられると、３人力マルチプ
レクサ７にＣＰＵ１２側からの人力データを選択するよ
うな制御信号ＡＣ３３を与える。応じて３人力マルチプ
レクサ７は、ＣＰＵＩ　２側に入力切換し、スキャンデ
ータメモリ８に、ＣＰＵ１２からのクリアゾ５ −タが与えられ、スキャンデータメモリ８がメモリクリ
アされるように動作する。

制御信号ＣＬは、カウンタ］０のクリア動作を制御する
ような信号である。すなわち、タイミング制御回路１３
は、ＣＰＵ１２より２値化信号書込終了のデータが与え
られることに応じてカウンタ１０に、カウント値をクリ
ア後カウントアツプを開始するような制御信号ＣＬを与
える。前記ＣＰＵ１２が出力する２値化信号書込終了の
データは、ＣＰＵ１２がＩＮＴ端子１２３を介して垂直
同期信号ＶＤが与えられることに応じて出力される。

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５図を参照して説明する。

まず、画面スキャン前に、ＣＰＵ１２は、制御信号ＡＣ
８Ｉにより人力切換される２人力マルチプレクサ５を介
して、テーブルメモリ６のスキャン画素の画面アドレス
にはスキャンの順序番号を、スキャンされない画素の画
面アドレスについては０を格納する。このとき、テーブ
ルメモリ６は第６ ４図に示すようなメモリ状態に予め設定される。

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に与えられて、垂直同期信号ＶＤ１水平同期信号ＨＤ
が分離され、サンプリングクロックＣＫが発生され、ま
た白黒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ＡＣ３Ｉに応じて２人力マルチプレクサ５の
人力はアドレスカウンタ４側に切換えられているので、
アドレスカウンタ４より出力される画面アドレス値（Ｘ
、Ｙ）により、テーブルメモリ６はスキャン順にアドレ
ス指定され、指定アドレスよりスキャン順序番号が読出
される。また、制御信号ＡＣ３２に応じて３人力マルチ
プレクサ７の入力はテーブルメモリ６側に切換えられて
いるので、テーブルメモリ６から読出されたスキャン順
序番号によってスキャンデータメモリ８をアドレス指定
できる。このとき、制御信号ＡＣ３２に応じてスキ７ ヤンデータメモリ８は書込可能状態であり、バッファ９
は２値化信号をスキャンデータメモリ８に与えるように
動作する。したがって、スキャンデータメモリ８は、テ
ーブルメモリ６より読出されたスキャン順序番号で指定
されるアドレスに、バッファ９より与えられる２値化信
号をスキャン順にソーティングした状態で格納できる。

したがって、スキャンデータメモリ８には第５図に示す
ようにスキャン画素の２値化信号がスキャン順に格納さ
れる。１画面分について画面スキャンが終了すると、垂
直同期信号ＶＤがＣＰＵＩ２に与えられ、応じて制御信
号ＡＣ３２の信号変化が起こり、また制御信号ＣＬが発
生される。制御信号ＡＣ３２の信号変化に応じて、３人
力マルチプレクサ７はテーブルメモリ６からカウンタ１
０側へ人力切換えしスキャンデータメモリ８は読出可能
状態となり、バッファ９はスキャンデータメモリ８へ２
値化信号を与えないよう遮閉動作する。また、制御信号
ＣＬによりカウンタ１０のカウント値はクリアされ、そ
の後のクロック信号ＣＣＫに応じて８ カウントアツプを開始し、そのカウント値を３人力マル
チプレクサ７を介して逐次スキャンデータメモリ８へ与
える。したがって、スキャンデータメモリ８はカウンタ
１０のカウント値によりアドレス指定され、指定アドレ
スより読出される２値化信号は特徴抽出回路１１に与え
られる。応じて、特徴抽出回路１１は前述のような特徴
抽出処理を行ない、抽出された撮像画面の特徴量はＣＰ
ＵＩ２に与えられ、応じてＣＰＵ１２は与えられる特徴
量に基づいて対象物を認識する。

なお、カウンタ１０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
ＣＫ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。

また、上述の実施例では、スキャンデータメモリ８は、
２値化信号の書込が完了した時点で特徴抽出回路１１へ
の信号読出しを行なうようにしているが、スキャンデー
タメモリ８の書込みと読出しが並行して行なわれるよう
にして、さらに画像処理の高速化を図るようにしてもよ
い。

９ ［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、撮像される画像のラ
ンダムスキャンを１有効垂直走査期間（１／６０秒以下
）で行なうことが可能となり、高速なランダムスキャン
により、特徴抽出のための信号を高速に得ることが可能
となる。また、特徴抽出のための信号を読取り、特徴抽
出を行なう特徴抽出処理において、特徴抽出のための信
号を高速に読取り逐次特徴を抽出するように処理すれば
、前記高速ランダムスキャンに合わせてより高速処理可
能な画像処理装置を得ることが可能となる。したがって
、リアルタイム応答が要求されるようなＦＡの自動目視
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などが可能となるな
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０ 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図に示す画面アドレスのスキャン順序番号を格納する
テーブルメモリの概略図である。第５図は、第３図に示
すスキャン画素の２値化信号を格納するスキャンデータ
メモリの概略図である。 図中、４はアドレスカウンタ、６はテーブルメモリ、８
はスキャンデータメモリ、９はバッファ、１０はカウン
タ、１３はタイミング制御回路、ＣＫ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、Ｃ
ＣＫはクロック信号、ＡＣ８ｉ　（ｉ＝１．２．３）お
よびＣＬは制御信号である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

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ジタル信号に変換す
   る信号変換手段と、 前記画像の走査方向に対応して記憶順序を予め記憶する
   記憶順序記憶手段と、 前記記憶順序記憶手段に記憶される記憶順序に基づいて
   前記信号変換手段より得られる画像のデジタル信号を記
   憶する画像信号記憶手段と、前記画像信号記憶手段に記
   憶される画像のデ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。