JPH04167079A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は画像針）ＦＪや画像認識等に必要な画像処理を
、複数の汎用コンピュータを用いて処理負担を分散しな
がら効率的に実行することのできる画像処理装置に関す
る。

（従来の技術） 画像計測や画像認識等に必要な画像処理は、従来では一
般的に専用の高速画像処理装置を用いて行われている。

この画像処理の手順は、そのモジュール性により次のよ
うに分類することができる。

即ち、画像処理専用の装置による処理は、■専用回路の
組み合わせによる処理と、■画像処理用プロセッサ（画
像用ＤＳＰ）による処理とに分類される。またコンピュ
ーターソフトウェアによる処理は、■基本サブルーチン
の組み合わせによる処理と、■専用プログラムによる処
理とに分類される。

ところが上述した専用回路や基本サブルーチンの組み合
わせによる処理にあっては、既存の画像処理手順をその
まま利用するので、その処理目的に適合した新規な画像
処理手順を採用することができず、またアルゴリズム開
発者の自由な発想を妨げるので、新規な画像処理手順を
開発すること自体が困難となると云う問題がある。

また画像処理用プロセッサ（画像用ＤＳＰ）や専用プロ
グラムを用いて処理を行う場合には、その処理目的に適
合した新規な画像処理手順を開発することで、効率的な
画像処理を行うことが可能となる。

然し乍ら、その画像処理手順が処理目的に応じて個々に
開発されるのでモジュール性が悪く、別の画像処理に利
用することが困難であると云う不具合がある。しかも画
像処理の目的に応じて個々に画像処理手順が開発される
ので、画像処理技術の蓄積と云う観点で問題が残される
。

しかもこの種の従来の画像処理は、コンピュータを用い
て時系列的に画像処理手順を実行することを前提として
いるだけなので、例えば複数のコンピュータを並列的に
用いて画像処理する上で、その処理手続きをどのように
して複数のコンピュータに分配するか等の点で種々の問
題が残されている。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の画像処理装置にあっては、専用回路や
基本サブルーチンの組み合わせにより画像処理を行う場
合、画像処理の目的に適合した新規な画像処理手順を採
用することができないと云う問題があり、また画像処理
用プロセッサ（画像用ＤＳＰ）や専用プログラムを用い
る場合には、モジュール性が悪く、画像処理技術の蓄積
が妨げられると云う問題があった。しかも時系列的に画
像処理手順を実行することを前提としているだけなので
、複数のコンピュータをを効に活用して効率良く画像処
理することも困難である等の問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、種々の画像処理を複数の汎用コ
ンピュータを用いて高速に、且つ効率良く実行すること
のできる画像処理装置を提供することにある。

［発明の構成］ （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、複数の汎用コンピュータ
を備えて構成され、 処理対象画像を領域分割してなる部分画像毎に各部分画
像における画素単位の処理を、処理目的に応じたパラメ
ータが設定される標準手順に従って前記複数の汎用コン
ピュータによりそれぞれ分担して並列に実行し、画素単
位の処理が施された画像を、その画素値の変化が類似す
る画素で構成される複数の領域に分割した後、分割され
た各分割画素領域を、前記処理目的に応じて解析・統合
して前記複数の汎用コンピュータにてそれぞれ分担処理
するようにしたことを特徴とするものである。

即ち、複数の汎用コンピュータにて処理対象画像を領域
分割してなる部分画像をそれぞれ分担して処理するよう
にし、各コンピュータでは標準的な処理手順に従って画
素単位での処理を実行し、前記処理対象画像を一次また
は高次の方程式にて近似できる領域の組み合わせに変換
する。

しかる後、上述した如く近似した領域を単位として前記
複数の汎用コンピュータにてその処理を分担し、領域単
位での処理をその問題毎に開発する専用の手順により画
像処理するようにしたことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明によれば、画素単位での信号レベルでの処理を複
数の汎用コンピュータにより分担して標準的な処理手順
に従って実行して処理対象画像を一次または高次の方程
式にて近似できる領域の組み合わせに変換した後、これ
らの各領域に対する画像処理を前記複数の汎用コンピュ
ータに割り当てて、それぞれその処理目的に応じた専用
の手順で実行させるので、複数の汎用コンピュータにお
ける処理負担の偏りを軽減し、高速に、且つ効率的に所
望とする画像処理を進めることが可能となる。

つまり複数の汎用コンピュータを用いた画像処理を、画
素を単位とする信号レベルでの処理と、その後の画像の
特徴に応じた領域を単位とする画像処理とに分けて実行
するので、特定の汎用コンピュータに処理負担が集中す
ることがなくなり、全体的にその処理効率を高めて高速
に所望とする画像処理を実行することが可能となる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係る画像処理
装置について説明する。

第１図は実施例装置の概略的な構成例を示すもので、ハ
ードウェア的には階層構造化された複数の汎用コンピュ
ータにより構成される。この第１図に示す例では、最上
位層の汎用コンピュータｌの下に、２台の汎用コンピュ
ータ１０．１１が設けられ、これらの各汎用コンピュー
タｔｏ、ｔｉの下にそれぞれ２台の汎用コンピュータ１
００，１０１　、および１１０．１１１が設けられる。

これらの７台の汎用コンピュータ１．ｌＯ，ｌｌ、１０
０，１０１，１１０．ｉｌｌによる画像処理の分担は、
次のように段階的に設定される。

即ち、この実施例装置では画像処理を３つの段階に分け
、上述した各階層の汎用コンピュータにより各段階の処
理を分担して実行するものとなっている。

第１段階は、処理対象画像を構成する画素を処理単位と
して信号レベルでの処理を実行する。この第１段階では
前記処理対象画像を、例えば縦横にそれぞれ２分割する
ことで前記処理対象画像を左上、右上、左下、右下の４
つの部分画像に４分割し、これらの各部分画像に対する
処理を前述した最下位層の４つの汎用コンピュータ１０
０．１０１゜１１０．１１１に分担させて実行させる。

これらの各汎用コンピュータ１００．１０１．１１０．
１１１による画素単位での画像処理は、その処理目的に
応じてパラメータが設定される標準手順に従ってそれぞ
れ実行される。

尚、各汎用コンピュータ１００．１０１，１１０．１１
１は、その上位の汎用コンピュータ１．１０．１１を介
して隣接する部分画像領域を処理している汎用コンピュ
ータとの間で適宜情報交換を行いながら、各部分画像領
域に対する画素単位での処理を進める。

ここでの画像処理は、例えば処理対象画像を幾何形状近
似できる領域に分割し、分割された領域の組み合わせと
して前記処理対象画像の全体を近似することを目的とし
てなされる。具体的には、第２図に示すような処理対象
画像を入力し、これを第３図に示すように領域分割した
後、第４図に示すように幾何形状近似した画像を求める
処理がこの第１段階の処理にて実行される。

しかる後、第２段階では上述した第１段階の処理によっ
て幾何形状近似して分割された領域毎の画像処、理を実
行し、各領域間の関係を解析すると共に、必要に応じて
上記各分割領域の分割・統合を行う。この第２段階の処
理は、前述した中間層の汎用コンピュータ１０．１１の
管理の下で、各汎用コンピュータ１００．１０１．１１
０，１１１にその処理分担を行いながら、例えば前述し
た第４図に示すような処理画像の統合により、第５図に
示すような２値化画像を求めると云った処理からなる。

その後、第３段階では、前述した最上位層の汎用コンピ
ュータｌにより、その処理目的に応じて、前述した第５
図に示す２値画像から選択した特徴領域単位毎に計測・
解析処理を実行し、画像認識やその他の画像処理目的を
達成する。そして、例えば前述した２値画像の境界線部
分を解析し、量子化ノイズのない凹部形状をなす画像部
分だけを検出した場合には、第６図に示すような処理結
果が得られることになる。

以上の画像処理の実行形態を、前述した第２図乃至第６
図に示すプリント基板における配線パターン検査を例に
、具体的に説明する。

処理対象画像として、例えば第２図に示すようにその画
素濃度が数値表現された濃淡画像が与えられた場合、各
画素の値を濃度の高さと考えると、その画像はその上面
が凹凸をなす四角柱で表現された画素の集まりであると
石像すことができる。

このような四角柱の上面を幾何曲面の組み合わせで近似
すれば、画像の濃度情報を失うことなしにコンピュータ
での取扱いの容易な少数の数値デー夕に変換することが
できる。

この技術は、各画素の値が物体までの距離として定義さ
れる「距離画像」として取り扱うもので、例えば下記の
文献 「情報処理学会論文誌　Ｖｏｌ、３０　Ｎｏ、８　１９
８９年微分幾何学特徴に基づく距離画像分割のためのハ
イブリッド手法　　　　　　　　　　　」等に詳しく紹
介される。

しかしてこの実施例では「距離画像」の概念を導入した
画像処理技術を利用し、近似に適さない小領域と平面と
の組み合わせにより濃淡画像を近似表現して前記汎用コ
ンピュータ１００．ｌｏｔ、１１０゜１１１にて処理対
象画像を処理するものとなっている。

第３図は前述した第２図に示す入力画像（処理対象画像
）を、平面近似可能な領域（Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄ、Ｅ、Ｆ）と、近似に不適切な小領域（ａ、ｂ。

ｃ、ｄ）とに分割した画像処理結果の例を示している。

この処理における、各画素を平面に近似できるか否かの
判定は、近似誤差を評価することによってなされる。例
えば領域Ａに関しては、ｆ　（ｘ、ｙ）　−ａ　ｘ　＋
　ｂ　ｙ　＋ｃ［但し、ａ−ｉ−ｂ÷０．ｃ■１０］ なる平面として近似し、例えばその誤差が［１，５１以
下である場合、その画素を平面近似可能であると判定す
る。そして上述した如く判定した結果、ｆ　（ｘ、ｙ）
で近似できる領域が十分な大きさを持ち、且つ、例えば
領域Ａの内部に含まれる領域ａのように「内部の近似範
囲外画素」の割合が所定の閾値以下である領域を「平面
で近似できる領域」として求める。

この際、領域゛の大きさの判定に、通常用いられている
面積ではなく、太さを評価する理由は、例えば第３図に
示す領域す、ｄのようにその濃度が急激に変化する部分
において求められる細長い領域を、平面ではなく、２つ
の平面領域の間の「近似に適さない小領域」であると判
定する為である。

尚、平面に近似することのできる２つの領域の境界では
、例えば第３図に画素ＡＥ、　ＢＰ、　ＤＣとしてそれ
ぞれ示すように、１つの画素が複数の平面のどちらにも
近似可能な場合がある。このような状態は２つの平面の
交線付近で当然起きることであり、各画素をどちらの平
面に属させるかについては、例えば後段の大局的な処理
によって決定するようにすれば良い。

また座標（１１，１）や（１９，３）で示される領域ａ
のように同じ平面領域Ａにて囲まれている画素について
は、その位置が離れているような場合であっても、これ
を同一の領域として処理することで、無視すべきノイズ
であるか、或いは意味のあるテクスチャであるかを正確
に判断することが可能となる。

以上のような画素に対する分割・近似処理は、前述した
４台の汎用コンピュータ１００．１０！、１１０゜ｌｌ
ｌにて、処理対象画像を４分割して並列的に進められる
。つまり画像の画面領域を上下左右に４分割し、これら
の各分割領域毎に前記各汎用コンピュータ１００．１０
１．１１０．１１１にてその処理を分担して進める。

この際、分担領域を分割して平面近似する為には、分割
された領域の近傍の画素の値を参照することが必要なの
で、ここではその境界領域の画素情報を各汎用コンピュ
ータ１００．１０１，１１０．１１１における画像処理
に重複して用いるものとなっている。

この重複の幅としては数画素あれば十分であり、例えば
第２図に示すようにその全体の画像面積が（２６Ｘ２６
）画素からなるような場合には６画素の重複領域を幅を
縦横にそれぞれ設定し、前記各汎用コンピュータ１００
，１０１．１１０．１１１では（３２Ｘ３２）画素の画
像をそれぞれ処理するようにすれば良い。

この程度の重複領域を設定して上述した平面近似の為の
処理を進めるようにすれば、前述した「平面に近似でき
る領域Ｊであるか否かの一次判定についても、上述した
分担領域の中で精度良く行うことができる。

しかしてこれらの４台の汎用コンピュータ１００゜１０
１、ｌｌｏ、ｌ１１にて分割領域毎に処理されて平面近
似された情報は、その上位の汎用コンピュータ！。

１０．１１に送られ、各階層での領域の統合処理が行わ
れる。

この領域の統合による画像情報の２値化は、次のように
して行われる。

処理対象画像として入力される画像には、しばしば照明
ムラや画像入力装置の感度ムラに起因するシェーディン
グが含まれる。このシェーディングは、例えば第２図に
示す例では右下の画素の画素の値が順次大きくなるよう
な現象として現れる。

従来では、この種のシェーディングの影響を除去するべ
く、その撮像入力系（光学系）に工夫を施したり、画素
単位でシェーディングの影響を除く為の複雑な処理を実
行していた。この点、この実施例装置では第１段階の画
素単位での処理にて画面全体を、明らかに同一の領域で
あると云える小領域に分割しておき、その後、第２段階
の処理にて大局的な情報を用いて上記小領域を統合する
ので、格別なシェーディング対策を講じることなく、シ
ェーディングの影響を効果的に除去することができる。

このシェーディングの影響の除去作用について説明する
と、例えば第６図にその分割された領域間の接続関係を
示すように、領域ＡとＢ、領域ＢとＦ、領域りとＧは、
それぞれ直接に隣接していることから領域統合の候補と
なる。またこれらの各領域についての平面の方程式を前
述したようにｆ　（ｘ、ｙ）　−ａ　ｘ　＋　ｂ　ｙ　
＋　ｃとすると、領域Ａ、Ｂ、Ｄでは［ａ−ｂ＝０］で
あり、領域Ｅ、Ｆ、Ｇでは［ａ−ｂ−１］であることか
ら、これらの領域Ｅ、Ｆ、Ｇが存在する画面上の右下の
領域にシェーディングの影響があることが判る。従って
、例えば画素の値を分担領域を単位として減じることに
より上記シェーディングの影響を除き、その上で上述し
た方程式に示される係数を比較すれば、この例では領域
ＡとＢ。

領域ＢとＦ、領域りと６がそれぞれ同一の平面をなして
いると石像すことが可能となる。つまり領域ＡとＢ、領
域ＢとＦ、領域りとＧがそれぞれ同一の平面をなすと判
断することが可能となる。

また領域Ａ、Ｈについては、前記係数［ａｍｂ＝Ｏ］　
　［ｃ−１０１で、その領域が離れていても、これらは
同一の平面の一部をなしていることが見出される。同様
にして領域り、Ｇについても同一の平面の一部をなして
いることが見出される。

以上のことからこの第２段階の処理では、領域Ｂと領域
Ｆとが同一平面をなすとして統合され、また領域Ａ、Ｄ
、Ｅ、Ｇも同一平面をなすとして統合される。またこの
際、近似に不適切な小領域ａ、ｂ、〜ｅについても、上
述した平面領域の一方、例えば領域Ａ、Ｄ、Ｅ、Ｇに統
合する。この結果、前述した処理画像から第５図に示す
ように統合処理された画像が求められることになる。尚
、この第２段階の処理では、最下位層の汎用コンピュー
タ１００．１０１，１１０．１１１は、上述したＡ、〜
Ｇ。

ａ、〜ｅに示す各領域に対する統合の判定を分担処理す
ることで並列に高速に実行し、その上位のコンピュータ
１，１０．１１は上述した各汎用コンピュータ１００．
１０１．１１０．１１１間での情報交換・調整を担うこ
とになる。

さて第３段階での処理は、例えば境界解析による検査と
して、前述した配線パターンの領域Ｂ。

Ｆについて異常検出処理が行われる。この実施例では、
前述した領域Ｂ、Ｆの内部に前述した「内部の近似範囲
外の画素」が存在しないことから、そこにはピンホール
等の欠陥が存在しないことが検出される。

ちなみに第５図に示す例では境界線の部分に２つの凹部
（Ｏ印とＸ印で示す）が存在するが、Ｏ印で示される画
素が存在する左側境界線上の各画素（Ｘ座標値；１８）
には、その近似平面より値の小さい画素が多いので、例
えばその量子化誤差の範喘である１画素程度の凹部であ
るとして、欠陥パターンとしての検出対象から除外され
る。

この第３段階の処理では、最下位層の汎用コンピュータ
１００，１０１．１１０．Ｉｌｌにおいて境界線毎の解
析処理を分担してそれぞれ実行し、全体として短時間に
全境界線についての解析処理を行う。

このように実施例装置では、画像処理を段階的に分け、
各段階での処理を複数の汎用コンピュータにて分担して
並列的に実行するものとなっている。この結果、特定の
コンピュータにだけその処理負担が集中するようなこと
がなくなり、その負荷を分散して並列に、且つ全体的に
高速に所望とする画像処理を実行することが可能となる
。しかも画素単位での信号レベルでの処理ついては、そ
の処理目的に応じてパラメータが設定される標準的な処
理手順に従ってその処理が進められるので、簡易に、し
かも効率的に前処理を行い、その後、その処理目的に応
じた画像処理を、例えば分割領域毎に複数の汎用コンピ
ュータにて処理分担して並列的に進めることができる。

従って情報量の膨大な画像に対しても、非常に効率的に
画像処理を進めることができる。しかも従来のような不
具合を招くことなく、その処理目的に応じた適切な手順
に従って画像処理を進めることができる等の実用上多大
なる効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。ここでは処理対象画像を４つの領域に分割して画像処
理を進めたが、画面の分割数は使用する汎用コンピュー
タの数に応じて定めれば良い。また画像処理をどのよう
な段階に分割してその処理を進めるかについても、画像
処理の目的に応じて定めれば良いものである。その他、
本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ハードウェア的に
は複数の汎用コンピュータを用い、ソフトウェア的には
画像処理を複数の段階に分けて各段階での処理をそれぞ
れ上記複数の汎用コンピュータに並列的に分担させて画
像処理を進めるので、一部のコンピュータに負荷が集中
することがなくなる。しかも各段階毎に複数の汎用コン
ピュータに対する処理の分担の仕方を変えるので、全天
敵にはコストパーフォーマンス良く、高速に、且つ効率
的に画像処理を進めることが可能となる等の実用上多大
なる効果が奏せられる。

更には濃淡画像を幾何曲面の組み合わせとして近似して
画像処理を進めるので、画素単位での処理を標準化し、
また応用装置毎のアルゴリズムの開発を容易ならしめる
等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係る画像処理装置について示す
もので、第１図は実施例装置のハードウェア構成を示す
図、第２図乃至第６図はそれぞれ実施例装置における処
理画像の例を画像処理の流れに沿って示す図である。 １、ｌＯ，１１，１００，１０１，１１０，１１１・・
・汎用コンピュータ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の汎用コンピュータからなり、 処理対象画像を領域分割してなる部分画像毎に各部分画
   像における画素単位の処理を、処理目的に応じたパラメ
   ータが設定される標準手順に従って前記複数の汎用コン
   ピュータによりそれぞれ分担して並列に実行する手段と
   、 画素単位の処理が施された画像を、その画素値の変化が
   類似する画素で構成される複数の領域に分割する手段と
   、 この手段により分割された各分割画素領域を、前記処理
   目的に応じて解析・統合して前記複数の汎用コンピュー
   タにてそれぞれ分担処理する手段と を具備したことを特徴とする画像処理装置。