JPH0518855A - 画像の前処理方法 - Google Patents
画像の前処理方法Info
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- 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
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、
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。
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、
す。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
を示す概略斜視図である。
ある。
チャートである。
波形図である。
ーチャートである。
Claims (6)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
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 |
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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)
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 |
-
1991
- 1991-07-11 JP JP19710291A patent/JP2598725B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2598725B2 (ja) | 1997-04-09 |
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