JPH0518855A - 画像の前処理方法 - Google Patents

画像の前処理方法

Info

Publication number
JPH0518855A
JPH0518855A JP19710291A JP19710291A JPH0518855A JP H0518855 A JPH0518855 A JP H0518855A JP 19710291 A JP19710291 A JP 19710291A JP 19710291 A JP19710291 A JP 19710291A JP H0518855 A JPH0518855 A JP H0518855A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
laplacian
averaged
procedure
contour
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP19710291A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2598725B2 (ja
Inventor
Nobuhisa Tsuda
宜久 津田
Mitsuo Matsumoto
光雄 松本
Tsutomu Namieno
勉 波江野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP19710291A priority Critical patent/JP2598725B2/ja
Publication of JPH0518855A publication Critical patent/JPH0518855A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2598725B2 publication Critical patent/JP2598725B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Facsimile Image Signal Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像解析によって対象の位置、大きさ、移動
速度の計算、基準画像との照合、認識等を行うシステム
の解析精度を画像の前処理によって高める。 【構成】 原画像の2次元平均化画像を得る平均化手順
(ステップ21)と、上記平均化画像の2次元ラプラシ
アン画像を得るラプラシアン演算手順(ステップ22)
と、上記平均化画像とラプラシアン画像との差を求める
減算手順(ステップ23)とから成る画像の前処理を行
い、処理画像に対して解析を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像解析によって対象
の位置、大きさ、速度等の算出、基準画像との照合、認
識等を行うシステムに用いて最適な画像の前処理方法に
関し、特に、流れ中の粒子画像に基いて流れ場の物理量
を求める流れ場の解析システムに用いて最適なものであ
る。
【0002】
【従来の技術】流れ場の可視化手法により流れを把握す
る試みは古くからあり、壁面トレース法、タフト法、直
接注入法等がよく知られている。
【0003】壁面トレース法は物体表面に油等を塗布
し、流れによって現れる筋模様から流れの状態、方向、
速度を求めるものである。タフト法は多数の糸を物体表
面に張り、そのなびき具合から流れを測定するものであ
る。直接注入法は、流れ内に染料を入れ、その染料の流
跡を可視化するものである。
【0004】近年、流れ領域全体を一度に可視化し、流
速、流れ関数等の物理量を算出することや、流れ領域全
体の物理量の時間的変化を算出することに関する関心は
著しく強い。流れ領域内の任意の断面を可視化すること
や、例えば水だけの速度ではなく、水中の気泡の速度等
の可視化に関して関心も著しく強く、この可視化を可能
にするための試みとして、論文「日本機械学会論文(B
編)」第55巻、509号(1989─1)、107〜
114頁に記載されるような方法が提案されている。こ
の方法は、流れ場にトレーサ粒子を混入し、このトレー
サ粒子に連続光又はストロボ光を当てて、その軌跡を画
像処理するものである。画像処理は、例えばテレビジョ
ンカメラから画像を入力し、そのフレーム情報をフィー
ルド情報に変換し、連続する4時刻分のフィールド情報
を夫々画像処理して(偶数フィールドなら偶数フィール
ドのみ)個々の粒子の軌跡を追跡する。そして、個々の
トレーサ粒子の軌跡か流れ場を可視化して、各種物理量
を求めるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のような画像処理
においては、粒子の重の重心座標に基いて粒子の追跡や
流速ベクトルの算出を行うので、流れ場の解析精度は重
心の算出精度に大きく依存する。
【0006】画像のコントラストが低い場合、即ち濃淡
差の小さな画像では画像を2値化する際のスライスレベ
ルによって輪郭が変動し、従って重心の算出精度が低
く、また背景画像の輝度むらやノイズに影響されて誤差
が生じ易い問題があった。
【0007】本発明は、画像中の粒子(独立した図形要
素)の重心、サイズ、面積などの特徴量を再現性良く高
精度に求めるための画像の前処理方法を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の画像の前処理方
法は、原画像の2次元平均化画像を得る平均化手順と、
上記平均化画像についての2次元ラプラシアン画像を得
るラプラシアン演算手順と、上記平均化画像とラプラシ
アン画像との差を求める減算手順とから成る。
【0009】
【作用】画像の濃淡差が強調され、輪郭が明確になり、
また画像とノイズとの差が明瞭になる。平均化画像に対
してラプラシアン演算を行うのは、個々の画像(粒子
等)の中心部の輝度の落込みを防止するためである。必
要があれば、平均化、ラプラシアン演算、減算の一連の
手順を繰り返し、所望の画質改善を行う。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図1、図2は本発明の方法を実施するための装置の
斜視図及びブロック図である。この装置は、図1におい
ては、アルゴンレーザー1、レーザーコントローラ2、
光ファイバー3、ピンホール4、光学レンズ5、肉厚1
0mmのアクリル製容器6、NTSC規格に準ずるCC
Dカメラ7、録画再生装置8、録画再生装置8に接続さ
れたモニター9及び外部制御装置13から構成されてい
る。図2のシステムは、録画再生装置8に接続された計
算機10、計算機10に夫々接続されたフレームメモリ
11、外部記憶装置12及びモニター14から構成され
ている。
【0011】この装置において、アルゴンレーザ1から
照射した光は音響光学セル2に入る。音響光学セル内に
は超音波の平面波が作られており、この超音波の平面波
と角度θだけ傾けて、レーザ光を入れると、ドップラ効
果が起こる。このドップラ効果で得られた散乱光の1次
元光が光ファイバ3に入れられる。
【0012】この超音波の平面波は外部制御装置13で
オン・オフ制御され、間欠的な照射が行われる。また、
照射時刻の基準を合わせるために、外部制御装置13に
よりカメラ7とが同期をとられる。
【0013】光ファイバー3から出た光は、ピンホール
4で1mm程度に絞られる。この光はシリンドリカルレ
ンズ5を通り、レーザシート1Aが形成される。レーザ
シート1Aはアクリル製の容器6に照射される。容器6
には予め、内径100μm、比重0,98のナイロント
レーサ粒子が入れられており、このトレーサがレーザシ
ート1Aを通過するときの散乱光をTVカメラ7を通
し、録画再生装置8に記憶される。尚、記録時には、録
画再生装置8に接続されたTVモニタ9で確認する。
【0014】容器6にはノズル6’が浸漬しており、ノ
ズル6’から容器6に流体が連続的に入る。また容器6
の下部には排水用の孔が開けられており、ここから連続
的に流体が抜き取られ、抜き取られた水がノズル6’か
ら入れられる。このようにして得られた画像情報は、録
画再生装置8で再生され、計算機10に取り付けられた
画像入力用フレームメモリ11に記録される。計算機1
0には計算結果表示用のモニタ14、計算結果記録用の
外部記憶装置12が取り付けてある。また録画再生装置
から画像データを計算機に取り込むにあたっては、画像
確認用モニタ9が使用される。
【0015】図3は、本発明の画像前処理方法の手順を
示すフローチャートであり、図4は処理画像の波形図で
ある。図3において、背景画像Aは、例えば図1の容器
6内にトレーサ粒子を混入しないときのカメラ7による
画像であり、処理画像Bは上述のように流れ中のトレー
サ粒子の軌跡をカメラ7で時間を追って撮像した画像で
ある。
【0016】まずステップ20で画像Aから画像B(何
れもディジタル化した画像情報)を減算し、その結果の
正の画素値の画像Z(図4、A)のみを取り出す。な
お、このステップ20は必ずしも必要でなく、処理画像
Bについて直ちに次のステップ21を行ってもよい。
【0017】次のステップ21では、前のステップで得
た画像Zを平均化して平均化画像Z’を得る(図3、
B)。なお、平均化は、例えば図5に示す2次元画素配
列の或る着目画素eについてeを中心に含む3×3の画
素a〜iの平均値、
【0018】 e=(a+b+c+d+e+f+g+h+i)/9
【0019】を計算し、この計算をフレーム中の全画素
ごとについて行うことより成される。なお、この平均化
処理を1回だけでなく複数回行っても良い。
【0020】次に、ステップ22で平均化が画像Z’に
ついてのラプラシアン∇Z’をとる(図3、C)。ラプ
ラシアンは2次元画像の2階微分であり、画素値Ziに
対し、(Zi+1+Zi-1−2Zi)/ΔXiとして定義
される(ΔXiは画素間距離)。例えば、図5では、Δ
Xi=1として着目画素eについて、eの上下(b、
h)及び左右(d、f)の画素値について、
【0021】e=(b+d+f+h)−4e
【0022】の計算を行い、これを全画素ごとに繰返
す。
【0023】次に、ステップ23で、平均化画像Z’と
ラプラシアン画像∇Z’との差をとり(図4、D)、そ
の正部分を取り出す(図4、E)。この結果、図4の
A、Eに示すように原画像Zに対して濃淡差を強調した
画像、即ち粒子の輪郭が明確になった画像が得られる。
【0024】次にステップ24で、上述の前処理を施し
た画像について改質度のチェックを行う。改質が不十分
であればステップ21から同じ処理を繰り返す。なおス
テップ24のチェックは画像の表示を見ながら目視判定
によって行ってよく、或いは別途得た標準画像の粒子面
積(又は理論値)と処理画像の粒子面積との比較により
量的に判定を行ってもよい。
【0025】次のステップ25では、上述の前処理が施
された画像に関し、各粒子の重心を計算する。この計算
処理では、フレーム画像のフィールド分離や画像の2値
化の処理を行い、独立図形(粒子)の構成画素の座標か
ら重心座標を求める。画像の前処理により粒子像の輪郭
が明確になっているので、重心座標は正確に求まる。
【0026】図6は上述の前処理によって得られる粒子
画像の一例を示す。図6(A)は原画像であり、その輪
郭が例えばガウス曲線に従った濃淡分布でぼやけている
ものとする。図6(B)は原画像Aを例えば量子化ステ
ップ256中のレベル1で2値化した画像であり、粒子
の周辺の輪郭がぼやけた部分も粒子画像として取り込ま
れてしまっている。従って2値化のスライスレベルに応
じて重心位置が変動する。図6(C)は図3の手順に従
って原画像の平均化画像とそのラプラシアン画像との差
の画像を得てそれをレベル1で2値化した画像である。
この前処理を行った2値化画像は所望の粒子像に近いも
のである。図6(D)は、同じく前処理を施した画像を
スライスレベル50で2値化した画像である。このC及
びDの粒子の重心計算結果は同一であった。これにより
スライスレベルにより重心の変動が少なく、従って重心
算出の精度が高いことが分る。
【0027】なお、図4のa、b、c、dは、原画像Z
(a)について平均化処理を行わずにラプラシアン∇Z
をとり(c)、原画Zとラプラシアン∇Zとの差(d)
をとる前処理方法を参考に示す。この前処理によると、
図4(d)に示すように粒子像の中心部に凹形(中抜
け)が生じ、2値化のスライスレベルによっては重心計
算に誤差が出ると考えられる。
【0028】図7は、図3に示した前処理手順の変形例
を示し、図3のステップ23の代りに、ラプラシアン画
像∇Z’に対しその負画素N∇Z’を抽出し(ステップ
23─1)、更にステップ23─2で平均化画像Z’か
ら負のラプラシアン画像N∇Z’を減算する。この処理
によっても、原画の濃淡差を強調した画像が得られる。
【0029】以上、本発明を粒子画像の追跡によって流
れ場の物理解析を行うようにしたシステムに適用した例
を示したが、本発明の画像の前処理方法は一般的な画像
モニタシステム、特にノイズと紛しい画像を扱う画像処
理システムにも適用できる。
【0030】例えば、半導体製造設備において、クリー
ンルーム内の塵埃をビデオカメラによってモニタするシ
ステムでは、モニタ画像に対して本発明の前処理を施す
ことにより、より鮮明に塵埃をとらえることができる。
【0031】また自動車等の空調の流れを解析する場合
にも、本発明を利用して塵埃の流れを追跡することによ
り特別な粒子を使用せずに流れの解析又はモニタを行う
ことができる。
【0032】
【発明の効果】本発明の画像の前処理方法によると、画
像の濃淡差が強調され、輪郭が明瞭になる。従って、画
像の2値化のスライスレベルに応じて重心が変化するこ
とがなくなり、再現性のよい高精度の重心計算が可能と
なる。よって対象の位置や大きさ、速度の解析を行う画
像解析システムの精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の流れ場解析システムの構成例
を示す概略斜視図である。
【図2】画像処理装置の構成例を示すブロック回路図で
ある。
【図3】本発明の画像の前処理方法の手順を示すフロー
チャートである。
【図4】画像の前処理によって得られる画像の例を示す
波形図である。
【図5】処理画像の2次元の要素を示す線図である。
【図6】処理画像の例を示す表示画面の図である。
【図7】図3の画像処理手順の変形例を示す要部のフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
1 アルゴンレーザー 1A レーザーシート面 2 レーザーコントローラ 6 アクリル製容器 7 テレビカメラ 8 録画再生装置 9 モニター 10 計算機 11 フレームメモリ 12 外部記憶装置 13 制御装置 14 モニター

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原画像の2次元平均化画像を得る平均化
    手順と、 上記平均化画像についての2次元ラプラシアン画像を得
    るラプラシアン演算手順と、 上記平均化画像とラプラシアン画像との差を求める減算
    手順とから成ることを特徴とする画像の前処理方法。
  2. 【請求項2】 上記原画像が、処理対象とその背景画像
    との差により抽出されていることを特徴とする請求項1
    に記載の画像の前処理方法。
  3. 【請求項3】 上記平均化手順、ラプラシアン演算手
    順、減算手順を所望画質が得られるまで繰り返すことを
    特徴とする請求項1に記載の画像の前処理方法。
  4. 【請求項4】 上記減算手順において、上記平均化画像
    から上記ラプラシアン画像を減算した結果の正成分を求
    めることを特徴とする請求項1に記載の画像の前処理方
    法。
  5. 【請求項5】 上記減算手順において、上記平均化画像
    から上記ラプラシアン画像の負成分を減算することを特
    徴とする請求項1に記載の画像の前処理方法。
  6. 【請求項6】 上記平均化手順を複数回行うことを特徴
    とする請求項1に記載の画像の前処理方法。
JP19710291A 1991-07-11 1991-07-11 画像の前処理方法 Expired - Lifetime JP2598725B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19710291A JP2598725B2 (ja) 1991-07-11 1991-07-11 画像の前処理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19710291A JP2598725B2 (ja) 1991-07-11 1991-07-11 画像の前処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0518855A true JPH0518855A (ja) 1993-01-26
JP2598725B2 JP2598725B2 (ja) 1997-04-09

Family

ID=16368765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19710291A Expired - Lifetime JP2598725B2 (ja) 1991-07-11 1991-07-11 画像の前処理方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2598725B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105699689A (zh) * 2016-01-22 2016-06-22 中国石油大学(华东) 测量渗流-自由流界面流体速度滑移系数的装置及方法
CN111257872A (zh) * 2020-01-07 2020-06-09 哈尔滨工业大学 基于Radon变换与拉普拉斯算子的微多普勒抑制方法
CN113533162A (zh) * 2021-07-09 2021-10-22 重庆影图智能科技有限公司 基于机器视觉运用的空气过滤器检测方法、系统及其设备

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105699689A (zh) * 2016-01-22 2016-06-22 中国石油大学(华东) 测量渗流-自由流界面流体速度滑移系数的装置及方法
CN111257872A (zh) * 2020-01-07 2020-06-09 哈尔滨工业大学 基于Radon变换与拉普拉斯算子的微多普勒抑制方法
CN113533162A (zh) * 2021-07-09 2021-10-22 重庆影图智能科技有限公司 基于机器视觉运用的空气过滤器检测方法、系统及其设备

Also Published As

Publication number Publication date
JP2598725B2 (ja) 1997-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6404455B1 (en) Method for tracking entering object and apparatus for tracking and monitoring entering object
US7495758B2 (en) Apparatus and methods for two-dimensional and three-dimensional inspection of a workpiece
US7519502B1 (en) Surface profile measurement processing method
JP2006266718A (ja) スプレー噴射状態監視システム及びスプレー噴射状態監視プログラム
JPH10318904A (ja) 粒子画像分析装置およびその分析用プログラムを記録した記録媒体
JP2021022369A (ja) 自動表面評価のためのシステム及び方法
CN116167969A (zh) 镜头脏污检测方法、装置、车辆、存储介质及程序产品
JP2001516457A (ja) 検出された表面の不整の前分類により移動するストリップの表面を検査する方法
JPH0518855A (ja) 画像の前処理方法
JPH0694595A (ja) 三次元粒子検出方法及び装置
JP3076515B2 (ja) フローコート塗装状態の検出方法およびその装置
DE112022005406T5 (de) KI-basierte Produktoberflächeninspektionsvorrichtung und Verfahren
JP3905117B1 (ja) 動状態解析システム及び方法、並びにコンピュータプログラム
JP4293653B2 (ja) 外観検査方法
Flohr et al. Fractal and multifractal characteristics of a scalar dispersed in a turbulent jet
Moysan et al. Adapting an ultrasonic image threshold method to eddy current images and defining a validation domain of the thresholding method
US20220192507A1 (en) Method and system for dynamic physiological characteristic region capturing
JPH0518983A (ja) 流れ場の解析方法
JP3102926B2 (ja) 粒子分析装置
Durant et al. Variation in the local motion statistics of real-life optic flow scenes
US4177482A (en) Population and profile data of bodies in a transparent mass
JPH0663906B2 (ja) 画像処理による流れの可視化方法
JPH0345898A (ja) 画像識別・追尾装置
JP2001356130A (ja) 液流または噴射流可視化装置
Reuman et al. Automated neuron tracing using the Marr-Hildreth zerocrossing technique

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19960924

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090109

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100109

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110109

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109

Year of fee payment: 15

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120109

Year of fee payment: 15