JPH0495174A - 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］ 本発明は、例えば、所定の対象物を検査する場合に用い
て好適な画像処理装置に関する。

し従来の技術Ｊ いま、例えば、次々に生産される製品をビデオカメラで
撮影し、その画像を介し才製品の検査を行なう場合を考
える。

この場合、例えば第８図に示すように、規格を満足する
基準の製品（対象物）Ｓの画像（基準画像）上の検査す
る範囲をウィンドウＷで指定する。この指定は、ウィン
ドウＷを対象物Ｓの画像に重畳表示した状態において検
査する所定の位置に移動し、そのウィンドウＷの対象物
Ｓに対する相対的位置を登録することにより行なわれる
。このとき、画像の座標と゛ウィンドウの座標は対応し
ている。

一方、例えば、ベルトコンベアにより次゛々に搬送きれ
る対象物をビデオカメラで撮影すると、第９図に示すよ
うに、その画像の向きや位置、あるいは大きさは、必ず
しも基準画像のそれと′一致しない。そこで、その対象
物Ｓの所定の検査位置を検査するには、ウィンドウＷの
座標系ｘ−ｙを、対象物Ｓの基準位置からのずれおよび
大ｔｔに対応した座標系ｘ’−ｙ’に、移動、回転する
必要がある。

いま、基準画像における対象物Ｓの重心を（Ｘ、。

ｙｅ）、対象物Ｓの重心を通る主軸りと積軸（Ｘ軸）と
のなす角度をθ、ｙ、測定画像における対象物Ｓの重心
を（ｘ’。、ｙ’、）、対象物Ｓの重心を通る主軸Ｌ°
と接輪（Ｘ軸）とのなす角度をθ゛８・、・とすると、
次のマトリックスが成立する。

・　　・（１） ここで、θ＝θ°８・、・−θ８アであり、αは画像の
大きさに対応する倍率（係数）である。

従来の装置においては、上式に対応して、ウィンドウの
データを記憶しているウィンドウメモリのデータを書換
えることにより、測定画面上の対象物Ｓの検査位置、姿
勢および大きざに対応する新たなウィンドウを形成する
ようにしていた。

また、対象物Ｓの画像を回転、スクロール、拡大、縮小
する場合も上式に従って、画像メモリのデータを計算し
直すようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の装置においては、このように、ウ
ィンドウメモリあるいは画像メモリのデータを書換える
ようにしているため、演算に時間がかかり、これを高速
化しようとすると、（１）式を実現するため回路規模が
大きくなる問題点があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなきれなもので、簡単
な構成で迅速にウィンドウの位置を実質的に補正するこ
とができるようにするものである。

【課題を解決するための手段］ 本発明の画像処理装置は、対象物の画像の範囲を指定す
るウィンドウのデータまたは前記対称物の画像のデータ
を記憶する記憶手段と、対象物の基準の大ききからのず
れに関する情報を供給する供給手段と、供給手段の出力
に基づいて、対象物の基準の大きさからのずれに対応す
る補正アドレス情報を発生する補正アドレス情報発生手
段とを備えることを特徴する。

［作用］ 上記構成の画像処理装置においては、対象物の基準の大
きさからのずれに対応して、例えば、記憶手段の補正ア
ドレス情報が生成される。従って、記憶手段内のデータ
を書換えることなく、実質的にウィンドウまたは画像の
大きざを変更することができる。

［実施例］ 第１図は本発明の画像処理装置の一実施例の構成を示す
ブロック図である。

ビデオカメラ１は図示せぬ対象物を撮影し、そのビデオ
信号をＡ／Ｄ変換器２に出力する。Ａ／Ｄ変換Ｍ２は入
力ビデオ信号をＡ／Ｄ変換し、加算器１１を介してＤ／
Ａ変換器３に供給する。Ｄ／Ａ変換Ｎ３は入力きれたデ
ィジタルビデオデータをＤ／Ａ変換し、モニタ４に出力
する。これにより、モニタ４に対象物の画像が表示され
る。

同期信号発生回路５は、ＦＩＥＬＤ、ＶＢＬＫ。

ＨＦ３ＬＫ、５ＬＩＮＥ、ＣＫ等の種々の同期信号を発
生し、ビデオカメラ１、Ａ／Ｄ変換Ｎ２、Ｄ／Ａ変換器
３、回転シフト補正回路６（補正アドレス情報発生手段
）等に出力する。

ＣＰＵ９（供給手段）は、入出力（Ｉｌｏ）インクフェ
ース１０を介して所定の指令が入力されたとき、そのと
き、ウィンドウ内処理回路８を介して入力される対象物
の画像を基準画像として記憶する。そして、前記した基
準対象物の重心の座標（×。、ｙｅ）、主軸とＸ軸のな
す角度θ、ア等を演算し、記憶する。また、その後、被
測定物としての対象物の画像が入力されると、その重心
の座標（ｘ’。。

ｙ′ｅ）、主軸とＸ軸のなず角度θ°８・、・等を演算
し、さらに、これらのデータから、基準対象物との大き
ざの比α等、必要な他のデータを演算する。

回転シフト補正回路６は、ＣＰＵ９より入力される所定
の定数データを、同期信号発生回路５より入力される種
々の同期信号に同期して処理し、ウィンドウメモリ７（
記憶手段）に供給する補正アドレス情報を発生する。ウ
ィンドウメモリ７は回転シフト補正回路６により指定さ
れるアドレスに記憶されているウィンドウデータを読出
し、ウィンドウ内処理回路８に出力する。

ウィンドウ内処理回路８は入力されたウィンドウデータ
を加Ｗ器１１に供給し、Ａ／Ｄ変換器２より入力される
ビデオデータと加算し、Ｄ／Δ変換器３を介してモニタ
４に出力する。これにより、対象物の画像に重畳して、
予め記憶された所定の検査位置に所定の大きざのウィン
ドウが表示きれる。

また、ウィンドウ内処理回路８は、Ａ／Ｄ変換器２より
入力される画像データから、ウィンドウメモリ７より入
力されるウィンドウデータにより指定されるウィンドウ
内のデータを抽出し、検査に必要な所定の処理を行なう
（例えば、ウィンドウ内の画素の数を計数し、面積を求
めたり、モーメントを求めたりする）。

次に、第２図および第３図を参照して、回転シフト補正
回路６の動作原理について説明する。

第２図に示すように、基準対象物登録時の座標系をＸ　
　Ｍ％　　測定時における補正後のウィンドウの痙標系
（ラスクスキャン座標系）をＸｌ−ｙｌとすると、前記
した場合と同様に、次式が成立する。

上式を解くと、次式が得られる。

ｘ””ａｃｏｓθ０ｘ−ａｓｉｎθ０ｙ＋（−αｃｏｓ
θ’　Ｘ　ｃ＋αｓｉｎθ０ｙ　ｅ　＋　ｘ　’Ｃ）・
・・（３） ｙ’＝ａｓｉｎθ’ｘ＋ａｃｏｓθ６ｙ＋（−αｓｉｎ
θ・Ｘｅ−αｃｏｓθΦ’ｌ　ｃ　＋　Ｙ　’　ｃ　）
・　・　・（４） これらの式Ｘ°とｙｏに、ＣＯＳθまたはｓｉｎθをそ
れぞれ乗算し、加算すると、次式が得られる。

ｘ　＝　（１／　ａ　）ｃｏｓθ・ｘ　’＋　（１／ａ
　）ｓｉｎθ’ｙ＋　（ｘ　ｅ　−（１／　ａ　）ｃｏ
ｓθ”ｘ−（１／α）ｓｉｎθ・ｙｌｅ） さらにまた、これらの式Ｘ°とｙｏに、ｓｉｎθまたは
ＣＯＳθをそれぞれ乗算し、加算すると、次式が得られ
−る。

ｙ　＝　　（１／　ａ　）ｓｉｎθ・ｘ　’＋　（１／
ａ　）ｃｏｓθ’ｙ＋　（ｙ　ｃ＋　（１／　ａ　）ｓ
ｉｎθ、　ｘ　１−（１／ａ）ｃｏｓθ・ｙｌｅ） ・　・　・（６） 従フて、 Ａ　＝　ｘ　ｃ　−（ｃｏｓθ’Ｘ’ｅ＋３１ｎθ・ｙ
　’　ｅ）　（１／−ａ　）・・・（７） Ｂ　＝　ｙ　ｅ＋　（ｓｆｎθ’ｘ’　−ｃｏｓθ”ｆ
　’ｃ）（１／ａ　）・・・（８） とすると、次式が成立する。

ｘ　＝＝　（１／　ａ　）ｃｏｓθ・ｘ　’＋　（１／
ａ　）ｓｉｎθ・ｙ’＋Ａ・・・（９） ｙ　＝　−（１／　ａ　）ｓｉｎθ・ｘ　’＋　（１／
ａ）ｃｏｓθ・ｙ’＋Ｂ・・・（１０） すなわち、この（９）、（１０）式からウィンドウデー
タの補正アドレスを求めることができる。

但し、これらの式は、乗算を含むため、この演算をその
まま実行しようとすると、回路構成が複雑になる。そこ
で、乗算を含まない式をさらに導出する。

このため、Ｘ“−ｙ′座標系における座標（ｘ’。。

ｙｏ。）における偏微分θＸ／θＸ°、θｙ／θＸ°。

θＸ／θ’ｆ　Ｚ　　θｙ／θｙ゛を考え、これを差分
Δの形で表わすと、次式が得られる。

ｃｌｘ／θｘ’＝Δｘｏ／ΔＸ’。

＝　（ｘ　（ｘ　’。＋１．ｙｏ。）−ｘ（ｘ’。、ｙ
ｏ。））／（（ｘ’。＋１　）”　　ｘ　’ｏ）”　Ｘ
　（Ｘ　’ｏ　＋　１　＋　）”　ｏ）　　Ｘ　（Ｘ　
’Ｏ＋　ｙ’ｏ）＝（１／α）Ｃ（）Ｓθ　　　　　　
・・・（１１）θｙ／θｘ’＝Δｙｏ／ΔＸ１ ＝　（ｙ　（ｘ　’。＋１　＋　ｙ’ｏ）　　）’　（
Ｘ　’Ｏｎ　’／　’。））／（（ｘ’。＋１）　　ｘ
’ｏ） ＝ｙ（ｘ’。＋１．ｙｏ。）　−ｙ　（ｘ　’。＋ｙ’
ｏ）＝　−（１／α）ｓｉｎθ　　　　・・・（１２）
θＸ／θｙ’＝ΔＸＩ／Δｙ′！ ＝　（ｘ　（ｘ　’Ｏ＋　ｙ　’ｏ＋　２　）　−ｘ　
（ｘ　’Ｏ＋　ｙ　’ｏ））／（（ｙ’。＋２）　　ｙ
’ｏ） ＝　（ｘ　（ｘ　’ｏ、ｙ　’ｏ＋２）−ｘ　（ｘ　”
ｏｔｙ　’ｏ））／２＝（１／α）ｓｉｎθ　　　　　
　・・・（１３）θｙ／θｙ’＝Δｙｓ／Δｙ１ ＝　（ｙ　（ｘ　’Ｏｎ　ｙ　’ｏ＋　２　）　−ｙ　
（ｘ　’Ｏｎ　ｙ　’ｏ））／　（（ｙ　’ｏ＋　２　
）　　ｙ　’。）＝　（ｙ　（ｘ　’。＋’ｌ°。＋２
）−ｙ（ｘ’。、ｙ’ｏ））／２＝（１／α）ｃｏｓθ
　　　　　　　・　・　・（１４）（１１）式乃至（１
４）式を整理すると、次式が得られる。

ｘ　（ｘ　’＋　１　＋ｙ　’）＝　ｘ　（ｘ　’Ｉｙ
’）＋　（１／ａ）ｃｏｓθ・・・（１５） ｙ　（ｘ　’＋　１　＋）”　）＝　ｙ　（ｘ　’ｌ）
”　）　−（１／ａ）ｓｉｎθ・（１６） ｘ　（ｘ　’、ｙ　’＋２）＝　ｘ　（ｘ　’、ｙ　’
）＋　２　（１／ａ）ｓｉｎθ・・・（１７） ｙ　（ｘ　’、ｙ　’＋　２）＝　ｙ　（ｘ　Ｚ）”　
）＋　２　（１／ａ）ｃｏｓθ・・・（１８） 第３図に示すように、ウィンドウはｘ　’　　ｙ　ｌ座
標系において、インタレースのスキャンが行なわれる。

同図において、実線は、０列Ｏ行目の画素より始まる第
１フイールドのスキャンラインを、破線は、Ｏ列１行目
より始まる第２フイールドのスキャンラインを、それぞ
れ表わしている。第１フ、イールドにおけるスキャンの
初期値（初期座標）を、ｘ（０，０）、ｙ（０，０）、
第２フイールドにおけるスキャンの初期値（初期座標）
を、ｘ　（０＋　　１）、ｙ（０，１）とすると、（９
）、（１０）式より、次式が得られる。

ｘ（０，０） ＝Ａ＝ｘｅ−（ｃｏｓθ’Ｘ　’ｅ＋ｓｉｎθ’ｙ’ｃ
）（１／ａ）・・・（１９） ｙ（０，０） ＝Ｂ＝ｙｃ＋（ｓｉｎθ’ｘ’　　−ｃｏｓθ”／　’
ｊ（１／ａ）・　・　・（２０） ｘ（０，１） ＝ｓｉｎｏ＋Ａ＝　ｘ　（ＣＬ　　Ｏ）＋　（１／ａ）
ｓｉｎθ・　・　・（２１） ｙ（０，１） ＝ｃｏｓθ＋Ｂ　＝　ｙ　（０，０）＋　（１／ａ）ｃ
ｏｓθ・　・　・（２２） （１９）式乃至（２１）式より明かなように、式（２１
）と（２２）は、ｓｉｎθとＣｏＳθおよびαの値が既
知であれば、式（１９）と（２０）より求めることがで
きる０　従って、結局、　（Ｘ、　　Ｓｉｎθ、　　ｃ
ｏｓθ＊　　ｘ（０゜０）、ｙ（０，０）（７）データ
をＣＰＵ９により演算Ｌ、これを用いて回転シフト補正
回路６により式（１５）乃至（１８）を演算することに
より、所定の位置に所定の大きざでウィンドウを表示す
るためのウィンドウの補正アドレスを求めることができ
る。

式（１５）乃至（１８）は加算だけであり、乗算を含ん
でいないから、高速処理が可能である。また、式（１９
）と（２０）は、乗算を含んでいるが、その実行回数は
１回であるから、それほど時間を要しない。

この式（１５）乃至（１８）の演算を実行する回転シフ
ト補正回路６は、例えば、第４図に示すように構成する
ことができる。

第５図および第６図は、第４図の実施例におけるそれぞ
れ１フ、イールドおよび１ラインのタイミングチャート
である。

第５図および第６図に示すように、回転シフト補正回路
６に入力される同期信号Ｆ　Ｉ　ＥＬＤ（第５図Ｃ）は
、フィールド毎に切換えられ、第１フ、イールドのとき
高レベル、第２フイールドのとき低レベルとされる。同
期４８号ＶＢＬＫ（第５図Ｂ、第６図Ｆ）は、垂直部１
／！ＡｗＪ間中、低レベル、画像データ、ウィンドウデ
ータ等の画像データ（第５図Ａ１　　第６図Ｃ）が存在
するその他の期間中、高レベルになる。

同期信号ＨＢＬＫ（第５図Ｄ、第６図Ｄ）は、水平走査
帰線期間を除く期間中（データが存在する期間中）、高
レベルとなり、その他のＭ間中、低レベルとなる。同期
信号５ＬＩＮＥ（第５図Ｅ１　　第６図Ｅ）は、同期信
号ＨＢ　Ｌ　Ｋが高レベルになる直前に低レベルになる
。同期信号ＣＫ（第６図Ａ）は水平同期信号ＨＤ（第６
図Ｂ）に同期されている。

第４図の端子２１乃至２４には、ＣＰＵ９が演算した（
１／　ａ　）ｃｏｓθ、　　（１／ａ　）ｓｉｎθ、ｘ
（０，０）。

ｙ（０，０）のデータがそれぞれ入力される。ここで、
θは、上記したように、 θ＝θ°、・ア・−θ。

を、　また、　ｘ（０，０）、　　ｙ（０，Ｏ）は、　
ｘ’−ｙ座標系における第１フイールドの第１画素（０
，Ｏ）の、ｘ−ｙ座標系における座標を表わしている。

加算器２７は、端子２２と２３から入力されるデータ（
１／ａ）ｓｉｎθとｘ（０，０）を加算し、マルチプレ
クサ（ＭＰＸ）２９の端子へに供給する。マルチプレク
サ２９の他方の端子Ｂには、データｘ　（０゜０）が供
給きれている。マルチプレクサ２９は同期信号ＦＩＥＬ
Ｄで切換えられ、第１フイールドのとき端子Ｂを、第２
フイールドのとき端子Ａを、それぞれ選択する。その結
果、第１フ、イールドのときデータｘ（０，０）が、ま
た、第２フイールドのときデータ（（１／α）ｓｉｎｅ
＋ｘ（０，０））が、それぞれマルチプレクサ３３の端
子Ｂに供給きれる。

マルチプレクサ３３の端子Ａには加算器３１の出力が入
力されている。加算器３１の一方の入力には、端子２２
より入力されたデータ（１／α）ｓｉｎθを、ビットシ
フト回路２６により１ビツト上位にシフトしたデータ（
すなわち、（１／α）ｓｉｎθを２倍したデータ）が、
入力されている。また、他方の入力には、排他的論理和
回路３７より入力されるクロックによりラッチ回路３５
でラッチした、マルチプレクサ３３の前回の出力が供給
きれている。加算器３１はラッチ回路３５の出力とビッ
トシフト回路２６の出力とを加算し、マルチプレクサ３
３の端子へに出力する。

マルチプレクサ３３は同期信号ＶＢＬＫが低レベルのと
ぎ端子Ｂを、高レベルのとき端子Ａを、それぞれ選択す
る。ラッチ回路３５は、排他的論理和回路３７における
同期信号ＶＢＬＫとＨＢＬＩ（の排他的論理和出力に同
期して、マルチプレクサ３３の出力をラッチする。これ
により、ラッチ回路３５には、そのときの行の左端の画
素（第１画素）の座標が記憶きれる。

一方、加算器２８は、端子２１と２４から入力されるデ
ータ（１／α）ｃｏｓθとｙ（０，０）を加算し、マル
チプレクサ（ＭＰＸ）３０の端子Ａに供給する。

マルチプレクサ３０の他方の端子Ｂには、データｙ（０
，０）が供給されている。マルチプレクサ３０は同期信
号ＦＩＥＬＤで切換えられ、第１フイールドのとぎ端子
Ｂを、第２フイールドのとき端子Ａを、それぞれ選択す
る。その結果、第１フイールドのとぎデータｙ（０，０
）が、また、第２フイールドのときデータ（（１／ａ）
ｃｏｓｏ＋ｙ（０，Ｏ））が、それぞれマルチプレクサ
３４の端子Ｂに供給される。

マルチプレクサ３４の端子Ａには加算器３２の出力が入
力されている。加算器３２の一方の入力には、端子２１
より入力されたデータ（１／α）ＣＯＳθを、ビットシ
フト回路２５により１ビツト上位にシフトしたデータ（
すなわち、（１／α）　ＣＯＳθを２倍したデータ）が
入力されている。また、他方の入力には、排他的論理和
回路３７より入力きれるクロックによりラッチ回路３６
でラッチした、マルチプレクサ３４の前回の出力が供給
されている。加算器３２はラッチ回路３６の出力とビッ
トシフト回路２５の出力とを加算し、マルチプレクサ３
４の端子Ａに出力する。

マルチプレクサ３４は同期信号ＶＢＬＫが低レベルのと
き端子Ｂを、高レベルのとき端子Ａを、それぞれ選択す
る。ラッチ回路３６は、排他的論理和回路３７における
同期信号ＶＢＬＫとＨＢＬＫの排他的論理和出力に同期
して、マルチプレクサ３４の出力をラッチする。これに
より、ラッチ回路３６には、次の行の左端の画素（第１
画素）の座標が記憶される。

ラッチ回路３５の出力はマルチプレクサ３９の端子Ｂに
、ラッチ回路３６の出力はマルチプレクサ４２の端子Ｂ
に、それぞれ供給される。

マルチプレクサ３９の他方の端子Ａには、加算器３８の
出力が供給されている。加算器３８は、端子２１より入
力きれたデータ（１／α）ＣＯＳθと、ラッチ回路４０
により同期信号ＣＫのタイミングでラッチされたマルチ
プレクサ３９の前回の出力とを加算し、マルチプレクサ
３９の端子Ａに供給する。マルチプレクサ３９は同期信
号５ＬＩＮＥが低レベルのとき端子Ｂを、高レベルのと
き端子Ａを、それぞれ選択する。これにより、加算器３
８の出力（ｘ　（ｘ　’、　　ｙ　’）　＋　（１／ａ
　）ｃｏｓθ）またはラッチ回路３５の出力が、ラッチ
回路４０によりラッチきれ、ウィンドウメモリ７のＸア
ドレスとして出力される。

マルチプレクサ４２の他方の端子Ａには、減算器４１の
出力が供給されている。減算器４１は、端子２２より入
力きれたデータ（１７α）ｓｉｎθを、ラッチ回路４３
により同期信号ＣＫのタイミングでラッチきれたマルチ
プレクサ４２の前回の出力から減算し、マルチプレクサ
４２の端子Ａに供給する。マルチプレクサ４２は同期信
号５ＬＩＮＥが低レベルのとき端子Ｂを、高レベルのと
き端子Ａを、それぞれ選択する。これにより、減算器４
１の出力（ｙ　（ｘ　Ｚ　　ｙ　’）　　（１／α）ｓ
ｉｎθ）またはラッチ回路３６の出力が、ラッチ回路４
３によりラッチされ、ウィンドウメモリ７のｙアドレス
として出力される。

第７図は他の実施例の構成を示している。

この実施例においては、対象物の画像が画像メモリ５１
に書き込まれ、この書き込まれたデータが読出されて、
モニタ４に表示されるようになっている。そして、この
画像データの続出アドレスが、回転シフト補正回路６の
出力に対応して制御されるようになっている。従って、
この場合、ウィンドウは固定され、対称物の画像の表示
位置と大きざが補正されることになる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の画像処理装置によれば、対象物
の基準の大ぎきからのずれに対応して、記憶手段の補正
アドレス情報を生成するようにしたので、記憶手段内の
データを書換えることなく、実質的にウィンドウまたは
画像の大きざを変更し、迅速に表示することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第７図は本発明の画像処理装置の一実施例
の構成を示すブロック図、第２図および第３図は、−第
１図の実施例の動作を説明する座標系を示す図、第４図
は第１図の実施例における回転シフト補正回路の一実施
例の構成を示すブロック図、第５図は第４図の実施例の
動作を説明するフィールドを基準とするタイミングチャ
ート、第６図は第４図の実施例の動作を説明するライン
を基準とするタイミングチャート　第８図および第９図
は、対象物とウィンドウの関係を説明する図である。 １−・・ビデオカメラ、４・・・モニタ、５・・・同期
信号発生回路、６・・・回転シフト補正回路（補正アド
レス情報発生手段）、７・・・ウィンドウメモリ（記憶
手段）、８・・・ウィンドウ内処理回路、９・・・ＣＰ
Ｕ（供給手段）、５１・・・画面メモリ（記憶手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対象物の画像の範囲を指定するウィンドウのデータまた
   は前記対称物の画像のデータを記憶する記憶手段と、 前記対象物の基準の大きさからのずれに関する情報を供
   給する供給手段と、 前記供給手段の出力に基づいて、前記対象物の基準の大
   きさからのずれに対応する補正アドレス情報を発生する
   補正アドレス情報発生手段とを備えることを特徴とする
   画像処理装置。