JPH0488483A - 画像の補正方法およびその装置 - 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、画像を用いた形状検査・寸法測定・文字その
他のパターン認識装置などにおいて、正規の位置に対し
回転・位置ずれをもって入力される画像を補正し、回転
・位置ずれのない画像と同様に検査・計測・認識などの
処理を行うことを可能とする画像の補正方法及びその装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

正規の位置に対し回転・位置ずれをもって入力される画
像を補正するのに、入力された画像を一旦第１の記憶装
置に書き込み、この画像情報の回転・平行移動を行って
第２の記憶装置に書き込むことがよく行われる。二次元
の画像を、回転・平行移動するには、画像を構成する画
素の座標（Ｘ、ｙ）と変換座標（Ｘ、Ｙ）の間に次式に
示す線形１次変換を行う。

二の演算を行うには、ＩＭ素毎に複数回の乗算と加算を
行う必要があるため、計算機のソフトウェアによる方法
では多大の時間を要し、またハードウェア化するために
は複数の乗算器と加算器からなる大規模な回路が必要と
なってどちらも実用的ではない。

このため従来、この演算を高速化もしくは簡単化しよう
という試みがなされてきた。それらの多くは線形１次変
換を、より簡単な演算の組合せに分割し、簡単な演算を
行う比較的小規模な回路を複数用いたり、繰り返し用い
たりする方法により行うものである。

一例として、微小角の回転を行う回路を用い、必要な角
度に達するまで繰り返し回転を行う方法が特公昭６１−
５６５５５号公報に示されている。もう一つの例として
、２回の斜交軸変換と、拡大縮小に分割する方法が特開
昭６０−９７４７３号公報、特開昭６０−９７４７４号
公報に示されている。

しかしながら、これらの方法においても尚、前記の問題
は解消されず、処理に多大の時間を要し、また、ハード
ウェア化するためには複数の乗算器と加算器からなる大
規模な回路が必要という問題を有している。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、多大の時間を要したり、大規模なハー
ドウェアによったすせずに、画像の回転・位置ずれ補正
を簡単に行うことにある。

特に、少ない計算量で、複数のステップによることなく
１度で歪のない回転・位置ずれ補正を実現できる方法を
提供することにより、計算機のソフトウェアでも高速に
補正を行うことを可能にし、またハードウェア化する場
合にも小規模な回路で補正を行うことを可能にして、画
像の回転・位置ずれ補正を高速に行う装置を安価に提供
しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するために次のような手段を
有するものである。

即ち、その方法は、画像をラスタ走査して読み込んで画
像情報を記憶している第１の記憶装置に、回転・位置ず
れ等を補正する条件に従って番地を与えて前記画像情報
を逐次読み出し、第２の記憶装置にラスタ走査状に番地
を与えて前記画像情報を順次書き込む画像の補正方法に
おいて、前記第２の記憶装置の原点に対応する前記第１
の記憶装置上の点のＸ、Ｙ座標を初期値とし、回転角度
から演算して得られる第１の係数を走査の度に前記初期
値に順次加算して、前記第２の記憶装置の走査の各開始
点に対応する前記第１の記憶装置上の点のＸ、Ｙ座標を
算出し、回転角度から演算して得られる第２の係数を前
記開始点のＸ、Ｙ座標に順次加算することによって、前
記第２の記憶装置の走査線上の各点に対応する前記第１
の記憶装置上の点の座標を算出し、前記第１の記憶装置
に与える番地を生成することを特徴とする画像の補正方
法とするものであり、 その装置は、前記本発明の方法によって補正を行う装置
であって、画像をラスタ走査して読み込んで画像情報を
記憶させる第１の記憶装置と、前記憶１の記憶装置から
の前記画像情報を逐次読み出して記憶させる第２の記憶
装置とを備え、前記第２の記憶装置の走査の各開始点に
対応する前記第１の記憶装置上の点の座標を算出するた
めの直列加算器と、前記第２の記憶装置の走査線上の各
点に対応する前記第１の記憶装置上の点の座標を算出す
るための並列加算器とを備えたことを特徴とする画像の
補正装置とするものであり、あるいはその装置は、前記
本発明の方法によって補正を行う装置であって、画像を
ラスタ走査して読み込んで画像情報を記憶させる第１の
記憶装置と、前記第１の記憶装置からの前記画像情報を
逐次読み出して記憶させる第２の記憶装置とを備え、前
記第２の記憶装置の走査線上の各点に対応する前記第１
の記憶装置上の点の座標の上位桁部分を算出する双方向
カウンタを備えたことを特徴とする画像の補正装置とす
るものである。

〔作用〕

第２の記憶装置の原点に対応する第１の記憶装置上の点
のＸ、Ｙ座標を初期値とし、回転角度から演算して得ら
れる第１の係数を走査の度に前記初期値に順次加算して
、前記第２の記憶装置の走査の各開始点に対応する前記
第１の記憶装置上の点のＸ、Ｙ座標を算出し、回転角度
から演算して得られる第２の係数を前記開始点のＸ、Ｙ
座標に順次加算することによって、前記第２の記憶装置
の走査線上の各点に対応する前記第１の記憶装置上の点
の座標を算出し、前記第１の記憶装置に番地を与えるよ
うにしたことにより、それぞれ１回の加算のみで対応す
る座標を算出することができ、従って、１度で歪のない
回転・位置ずれ補正を実現できるものである。

又、第２の記憶装置の走査の各開始点に対応する第１の
記憶装置上の点の座標を算出するための加算を直列加算
器によって、第２の記憶装置の走査線上の各点に対応す
る第１の記憶装置上の点の座標を算出するための加算を
並列加算器によって行うような構成においては、直列加
算器における加算の操作は、第２の記憶装置の水平方向
走査１回の間に１回行うだけでよく、従って高速性は要
求されない。従って、このように第２の記憶装置の走査
の各開始点に対応する第１の記憶装置上の点の座標を算
出するための加算を直列加算器によって構成すると、回
路を構成する素子数を削減することが可能である。又、
第２の記憶装置の走査線上の各点に対応する第１の記憶
装置上の点の座標を算出するための加算を並列加算器に
よって行うように構成することによって、高速性を確保
することができるのである。

〔実施例〕

本発明の装置の構成をブロック図として第１図に示す。

いま、第１の記憶装置１１には画像をラスタ走査して読
み込んだ２次元の画像情報が記憶さている。この第１の
記憶装置１１に、回転・位置ずれを補正する条件にした
がって番地を与えて、その番地毎の画像情報を逐次読み
出して行き、その画像情報を、第２の記憶装置１２にラ
スタ走査状に番地を与えて順次書き込んで行くことによ
って、画像の回転・位置ずれ補正を行うことができる。

ラスタ走査状とは原点ｘ＝０、ｙ＝ｏからＸを−づつ増
加させて行き、Ｘが設定された最大値となってｘ、ｙ座
標の示す点が画像の右端に達したらｙを１増加させると
共にｘ＠ｏに戻し、そこから再びＸを１づつ増加せてゆ
き、この操作をｘ、ｙの両方が設定された最大値に達す
るまで繰り返すことである。

第１図において、第１の記憶装置１１に回転・位置ずれ
を補正する条件に従って番地を与えるのは、Ｙ座標算出
回路１４とＸ座標算出回路１３である。又、Ｘアドレス
カウンタ１５、Ｘアドレスカウンタ１６によってラスタ
走査状に第２の記憶装置１２に番地を与える。

以下、第２図に従って、回転・位置ずれを補正する条件
を満足する第１の記憶装置１１上の座標を算出する方法
について説明する。ラスタ走査状に変化する第２の記憶
装置１２上の点（Ｘ＝、ｙ、）に対し、回転・位置ずれ
を補正する条件を満足するように対応する第１の記憶装
置１１上の点の座標（Ｘｉｊ　、Ｙ、）は、回転角をθ
、位置ずれ量をＣＸｏ　、Ｙｏ　）とすると、次のよう
にして求めることができる。

Ｘ　４１　＝　　ｃｏｓ　θ・Ｘｌ　＋ｓｉｎ　θ・　
ｙＪ＋Ｘ０ＹＩＪ＝−ｓｉｎθ・Ｘｉ　＋ｃｏｓ　θ−
）？、　十Ｙ。

また点（Ｘ８．ｙＪ）からＸを１増加させた点（ｘ＝＋
Ｌｙ、）に対応する第１の記憶装置１１上の点の座標（
Ｘｉ。Ｉ　ｊ　＋　ｙ、＊、　ｊ　）は次のようになる
。

Ｘ　ｉｌｌ　ｊ　＝　　Ｃｏｓ　　θ、（）ｌ　＋１）
＋ｓｉｎ　θ。

ｙ　ｉ　＋　Ｘ　。

Ｙ　ｉｌｌ　ｊ　＝５１ｎ　θ−Ｏｆ　＋１）＋ｃｏｓ
　θ・ｙｊ＋ｙＯ 第２の記憶装置１２上のある点（Ｘｌ、ｙ２）に対応す
る第１の記憶装置１１上の点の座標（Ｘ。

、ｙ、）がわかっている場合には、第２の記憶装置１２
上で点（Ｘｉ、ｙｊ）からＸを１増加させた点（Ｘ、＋
１．ｙ、）に対応する第１の記憶装置１１上の点の座標 （Ｘｉ−４ｊ　、　Ｙｉ−１ｊ　）は、上記の弐から次
のように算出することができる。

Ｘｌ−一　＝Ｘｇ十ｃｏｓ　　θ Ｙ　＋６１　　ｊ　　＝Ｙｉｊ　　Ｓｌｎ　　θこれは
、第２の記憶装置１２上で、Ｘを１づつ増加させてゆく
操作に対して、対応する第１の記憶装置１１上の点の座
標を算出するのに、第２の記憶装置１２上のＸｉＯの点
（０，ｙｊ　）に対応する第１の記憶装置１１上の点の
座標（Ｘ、　ｊ　、　Ｙ。Ｊ）に、定数ｃｏｓ　θ、−
５ｉｎ　θをそれぞれ順次加算してゆけばよいことを示
している。このｃｏｓθ、−５ｉｎθを回転角度から演
算して得られる第２の係数とよぶことにする。

第２の記憶装置１２上のＸｉＯの点（０，ｙ。

）に対応する第１の記憶装置１１上の点の座標（ｘ、　
Ｊ、ＹＯｊ　）は、次式によって表すことができる。

Ｘ６　Ｊ＝ｓｉｎ　　θ、ｙＪ＋Ｘ０ ＹｏＪ＝ｃｏｓ　　θ・　ｙＪ＋Ｙ。

また第２の記憶装置１２上の点（０，ｙ、）からｙを１
増加させた点（０，ｙｊ　＋１）に対応する第１の記憶
装置１１上の点の座標（Ｘｏ、。３．Ｙ。１゜、）は次
のようになる。

ＸＯＪ＝ｓｉｎ　　θ・　（ｙｊ　＋１）＋Ｘ０Ｙ、　
Ｊ＝ｃｏｓ　　θ・（ｙ　＝　　＋　１　）　　＋　Ｙ
。

第２の記憶装置１２上のある点（０，）’Ｊ）に対応す
る第１の記憶装置１１上の点の座標（Ｘ　Ｏｌ、’　ｙ
ｏ　＝　）がわかっている場合には、第２の記憶装置１
２上で点（０，ｙｊ　）からＸを１増加させた点（０，
）’＝＋＋　）に対応する第１の記憶装置１１上の点の
座標（Ｘｏ　ｊ＋Ｉ　Ｉ　Ｙｏ　＝。、）は、上記の式
から次のように算出することができる。

Ｘｏ　＋４１　＝ｘ（ｌ　ｊ　＋ｓｉｎ　θＹ　ｅ　Ｊ
＋　１　＝Ｙ　ｏ　７　＋　ｃｏｓ　θこれは、第２の
記憶装置１２上で、ｙを１づつ増加させてゆく操作に対
して、対応する第１の記憶装置１１上の点の座標を算出
するのに、第２の記憶装置１２上のｘ＝ｏ、ｙｊｏの点
（０，Ｏ）に対応する第１の記憶装置１１上の点の座標
（Ｘ　。

、Ｙｏ）に、定数ｓｉｎ　θ、　ｃｏｓ　θをそれぞれ
順次加算してゆけばよいことを示している。このｓｉｎ
θ、　ｃｏｓ　θを回転角度から演算して得られる第１
の係数とよぶことにする。

第３図に上記の座標の算出方法を実現する回路の１例を
示す。以下、第３図に従って、実際に上記の座標の算出
方法を行う回路の動作を説明する。レジスタ３３にはＸ
の初期値ＸＯが、レジスタ４３には、Ｙの初期値ＹＯが
あらかじめ設定されている。補正動作の実行に先立って
、レジスタ３３．４３の内容がデータセレクタ３４．４
４を経由して走査開始点座標レジスタ３５．４５に書き
込まれる。最初の走査を開始する時に、走査開始点レジ
スタ３５．４５の内容がデータセレクタ３８．４８を経
由してＸ座標レジスタ３９、Ｙ座標レジスタ４９に転送
される。

第２の記憶装置の水平方向走査が行われている間、Ｘ座
標が１増加する度に、水平方向Ｘ座標変化係数レジスタ
３６、水平方向Ｙ座標変化係数レジスタ４６の内容が加
算器３７．４７によってＸ座標レジスタ３９、Ｙ座標レ
ジスタ４９の内容にそれぞれ加算され新たなＸ、Ｙ座標
となる。この操作を１回の走査の終了、すなわち第２の
記憶装置のＸ座標があらかじめ決められた最大値に達す
るまで繰り返し行う。

又、１回の走査が開始されてから終了するまでの間に垂
直方向Ｘ座標変化係数レジスタ３１、垂直方向Ｙ座標変
化係数レジスタ４１の内容が加算器３２．４２によって
走査開始点Ｘ座標レジスタ３５、走査開始点Ｙ座標レジ
スタ４５の内容にそれぞれ加算され新たな走査開始点の
Ｘ、Ｙ座標となる。

１回の走査が終了すると、再び走査開始点レジスタ３５
．４５の内容がデータセレクタ３８．４８を経由してＸ
座標レジスタ３９、Ｙ座標レジスタ４９に転送寄れる。

以上の操作が、最後の走査の終了、すなわち第２の記憶
装置のｙ座標があらかじめ決められた最大値に達するま
で繰り返し行われる。

このようにして算出されたＸ、Ｙ座標から、小数部を切
捨てもしくは四捨五入して整数値を得る。この整数値を
番地として第１の記憶装置に与えて画像情報を読み出し
、第２の記憶装置にＸアドレスカウンタ、Ｘアドレスカ
ウンタによってラスタ走査状に番地を与えて上記画像情
報を書き込んでゆくことによって画像の位置ずれ・回転
補正を行うことができる。

垂直方向Ｘ座標変化係数レジスタ３１、垂直方向Ｙ座標
変化係数レジスタ４１の内容を、加算器３２．４２によ
って走査開始点Ｘ座標レジスタ３５、走査開始点Ｙ座標
レジスタ４５の内容にそれぞれ加算する操作は、第２の
記憶装置の水平方向走査１回の間に１回行うだけでよく
、従って、加算器３２．４２に高速性は要求されないの
で直列加算器によって構成し、回路を構成する素子数を
削減することが可能である。又、前記第２の記憶装置の
走査線上の各点に対応する前記第１の記憶装置上の点の
座標を算出するための加算を並列加算器によって行うよ
うに構成することによって、高速性を確保することがで
きる。

直列加算器は、第４図（ａ）に示すように２つの直列レ
ジスタｘ、ｙの最下位桁から１ビツトタイムごとに１ビ
ツトづつの演算数が加算器５１に入力される構成のもの
である。桁上げについては、桁上げ出力Ｃを１ビットタ
イム遅らせて、桁上げ入力Ｃ″に導く。このために、１
ビツトタイムの遅延回ｌ１ｉ５２が使用されている。加
算結果を得るのに桁数分のビットタイムが必要となるが
構成は非常に単純となる。

並列加算器では、第４図（ｂ）に示すように、２つの並
列なＸレジスタ６２．Ｘレジスタ６３からいっせいに並
列に並んだ加算器６１．６１・・・に入力がなされるた
め、全加算器の数はレジスタのビット数だけ必要となる
。加算結果は最上位桁への桁上げ信号が整定する時間を
待てば得られるので、直列加算器よりもはるかに高速で
ある。

また、回転・位置ずれ補正を行う場合は、水平方向Ｘ座
標変化係数レジスタ３６、水平方向Ｙ座標変化係数レジ
スタ４６の内容はｃｏｓ　θ、　ｓｉｎθであって一１
以上１以下であるから、加算器３７．４７によってＸ座
標レジスタ３９、Ｙ座標レジスタ４９の内容にそれぞれ
加算する時に、整数部は、繰上がりがあるか、繰下がり
があるか、変化しないかの３種類の動作しか有り得ない
。故に加算器３７．４７およびレジスタ３９．４９の整
数部に相当する上位桁部分は双方向カウンタで構成して
、回路を構成する素子数を削減することが可能である。

以上、ハードウェアによって高速に画像の回転・位置ず
れ補正を行う実施例を用いて説明を行ったが、本発明に
よる方法を計算機ソフトウェアによって行うことも可能
であることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明においては、画像をラスタ走
査して読み込んで画像情報を記憶している第１の記憶装
置に、回転・位置ずれ等を補正する条件に従って番地を
与えて画像情報を逐次読み出し、第２の記憶装置にラス
タ走査状に番地を与えて画像情報を順次書き込む画像の
補正方法において、第２の記憶装置の原点に対応する第
１の記憶装置上の点のＸ、Ｙ座標を初期値とし、回転角
度から演算して得られる第１の係数を走査の度に初期値
に順次加算して、第２の記憶装置の走査の各開始点に対
応する第１の記憶装置上の点のＸ、Ｙ座標を算出し、回
転角度から演算して得られる第２の係数を開始点のＸ、
Ｙ座標に順次加算することによって、第２の記憶装置の
走査線上の各点に対応する第１の記憶装置上の点の座標
を算出し、第１の記憶装置に与える番地を生成するよう
にしたので、少ない計算量で、一つのステップによって
歪のない画像の回転・位置ずれ補正を実現できるもので
ある。又、本発明によって計算機のソフトウェアでも高
速に補正を行うことが可能になり、ハードウェア化する
場合にも小規模な回路で補正を行うことが可能になって
、画像の回転・位置ずれ補正を高速に行う装置を安価に
提供することができるものである。

又、画像をラスタ走査して読み込んで画像情報を記憶さ
せる第１の記憶装置と、第１の記憶装置からの画像情報
を逐次読み出して記憶させる第２の記憶装置とを備え、
第２の記憶装置の走査の各開始点に対応する第１の記憶
装置上の点の座標を算出するための直列加算器と、第２
の記憶装置の走査線上の各点に対応する第１の記憶装置
上の点の座標を算出するための並列加算器とを備えたこ
とにより、 あるいは、画像をラスタ走査して読み込んで画像情報を
記憶させる第１の記憶装置と、第１の記憶装置からの画
像情報を逐次読み出して記憶させる第２の記憶装置とを
備え、第２の記憶装置の走査線上の各点に対応する第１
の記憶装置上の点の座標の上位桁部分を算出する双方向
カウンタを備えたようにしたので、 高速性を損なうことなく、回路を構成する素子数を更に
削減することができ、−層小規模な回路で補正を行うこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像の補正装置の構成の実施例を示す
ブロック図、第２図は第１の記憶装置上の各点と第２の
記憶装置上の点の座標の各点との対応を示した変換図、
第３図はＸ−Ｙ座標算出回路の例を示した回路ブロック
図、第４図（ａ）。 （ｂ）はそれぞれ直列加算器、並列加算器の例を示した
回路ブロック図である。 １１・−・第１の記憶袋Ｗ　　１２・・・第２の記憶装
置　　１３・・・Ｘ座標算出回路　　１４・・・Ｙ座標
算出回路　　１５・・・Ｘ座標アドレスカウンター１６
・−・ｙ座標アドレスカウンター　　３１・・・垂直方
向Ｘ座標変化係数レジスタ　　４１・・−垂直方向Ｙ座
標変化係数レジスタ　　３２，４２，５１゜６１・・・
加算器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像をラスタ走査して読み込んで画像情報を記憶
   している第１の記憶装置に、回転・位置ずれ等を補正す
   る条件に従って番地を与えて前記画像情報を逐次読み出
   し、第２の記憶装置にラスタ走査状に番地を与えて前記
   画像情報を順次書き込む画像の補正方法において、前記
   第２の記憶装置の原点に対応する前記第１の記憶装置上
   の点のＸ、Ｙ座標を初期値とし、回転角度から演算して
   得られる第１の係数を走査の度に前記初期値に順次加算
   して、前記第２の記憶装置の走査の各開始点に対応する
   前記第１の記憶装置上の点のＸ、Ｙ座標を算出し、回転
   角度から演算して得られる第２の係数を前記開始点のＸ
   、Ｙ座標に順次加算することによって、前記第２の記憶
   装置の走査線上の各点に対応する前記第１の記憶装置上
   の点の座標を算出し、前記第１の記憶装置に与える番地
   を生成することを特徴とする画像の補正方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の方法によって補正を
   行う装置であって、画像をラスタ走査して読み込んで画
   像情報を記憶させる第１の記憶装置と、前記第１の記憶
   装置からの前記画像情報を逐次読み出して記憶させる第
   ２の記憶装置とを備え、前記第２の記憶装置の走査の各
   開始点に対応する前記第１の記憶装置上の点の座標を算
   出するための直列加算器と、前記第２の記憶装置の走査
   線上の各点に対応する前記第１の記憶装置上の点の座標
   を算出するための並列加算器とを備えたことを特徴とす
   る画像の補正装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項記載の方法によって補正を
   行う装置であって、画像をラスタ走査して読み込んで画
   像情報を記憶させる第１の記憶装置と、前記第１の記憶
   装置からの前記画像情報を逐次読み出して記憶させる第
   ２の記憶装置とを備え、前記第２の記憶装置の走査線上
   の各点に対応する前記第１の記憶装置上の点の座標の上
   位桁部分を算出する双方向カウンタを備えたことを特徴
   とする画像の補正装置。