JPH0612492A

JPH0612492A - ２値画像の面積計測装置

Info

Publication number: JPH0612492A
Application number: JP4193035A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakamoto; 浩中本
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】対象物領域の面積計測値の計測精度を上げて照
明条件などの変動に対する面積計測値の変動幅を小さく
する。【構成】濃淡画像を２値化回路１０により２値化処理し
て２値画像を生成し、画素カウンタ１１で２値画像の対
象物領域の画素数を計数する。エッジ検出部１２は２値
画像のエッジを検出し、補正値計測部１３はエッジ検出
動作に応答してエッジの前後の各画素の濃度値と２値化
しきい値とから面積補正値を算出する。ライン数計測部
１４は対象物領域を含む水平走査ラインの数を計数す
る。ＣＰＵ１９は画素カウンタ１１の計数値よりライン
数計測部１４の計数値を減算し、その値に面積補正値を
加算して面積を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、対象物を撮像して得
られた濃淡画像を処理して外観検査などを行うための画
像処理装置に関連し、殊にこの発明は、前記濃淡画像を
２値化処理して得られた２値画像の対象物領域につきそ
の面積を計測するのに用いられる２値画像の面積計測装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば対象物の外観を検査するような場
合、その対象物を所定の照明条件下で撮像し、その濃淡
画像を所定の２値化しきい値で２値化処理して２値画像
を生成した後、その２値画像の対象物領域につきその面
積を計測し、その計測値を基準値と比較することにより
対象物の良否などを判別している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記濃淡
画像のエッジ部分の各画素は、前記２値化しきい値と近
い濃度値をもつため、例えば照明条件がわずかに変化す
るだけで、２値画像の対象物領域のエッジ位置が内外に
変位する。その結果、対象物領域の面積計測値が大小変
動し、計測結果の信頼性が低いものとなり、適正かつ安
定した検査が困難であるという問題がある。

【０００４】図９〜図１１には、上記の問題点を明らか
にするための具体例が示してある。図９は、対象物を撮
像して得られた濃淡画像１を表している。同図中、斜線
で示す領域２が対象物の画像部分、白地の領域３が背景
の画像部分であって、この濃淡画像１のある水平走査ラ
イン４上の各構成画素の濃度状態が図１０（１）に示し
てある。

【０００５】図１０（１）において、横軸の目盛は画
素、縦軸の目盛は濃度を表す濃度階調（図中、Ａ０〜Ａ
７で示す）を示しており、この例では前記２値化しきい
値ＴＨの濃度階調はＡ４である。この２値化しきい値Ｔ
Ｈで各構成画素の濃度値を２値化処理すると、図１０
（２）に示すデータ構成の２値画像が得られる。この１
水平走査ライン分の２値画像の面積Ｎは、２値データが
論理「１」の画素の数に相当しており、この具体例では
面積Ｎは「８」である。

【０００６】図１１（１）は、照明条件がわずかに変化
して、各画素の濃度値が１濃度階調分だけ全体的に上が
った状態を示す。前記と同じ２値化しきい値ＴＨで各構
成画素の濃度値を２値化処理すると、図１１（２）に示
すデータ構成の２値画像が得られる。この１水平走査ラ
イン分の２値画像の面積Ｎは「１０」であり、照明条件
が変化する前（図１０）の値とは大きく異なっている。

【０００７】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、対象物領域の面積計測値の計測精度を上げて照
明条件などの変動に対する面積計測値の変動幅を小さく
することにより、計測結果の信頼性を高め、安定した検
査を可能とする２値画像の面積計測装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、濃淡画像を
２値化処理して得られた２値画像の対象物領域につきそ
の面積を計測するための面積計測装置であって、前記濃
淡画像を構成する各画素の濃度値を所定の２値化しきい
値により２値化処理して２値画像を生成する２値化手段
と、前記２値画像の対象物領域を構成する画素数を計数
する画素数計数手段と、前記２値画像の対象物領域につ
きエッジ近傍の画素の濃度値を前記濃淡画像より抽出す
る濃度値抽出手段と、前記濃度値抽出手段で抽出された
濃度値と前記２値化しきい値とから面積補正値を算出す
る補正値算出手段と、前記画素数計数手段で計数された
画素数を前記補正値算出手段で算出された面積補正値に
より補正して前記対象物領域の面積を求める面積算出手
段とを備えたものである。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１に記載された
面積計測装置であって、前記濃度値抽出手段は、前記２
値画像の対象物領域のエッジを検出する手段と、エッジ
検出動作に応答してエッジの前後の各画素の濃度値を濃
淡画像より走査ライン毎に抽出する手段とを備え、また
前記補正値算出手段は、抽出された濃度値と２値化しき
い値とから走査ライン毎の面積補正値を算出する手段
と、走査ライン毎の面積補正値を全走査ラインにわたり
累積加算してその累積値を前記面積算出手段へ出力する
手段とを備えたものである。

【００１０】

【作用】対象物領域の面積計測値に２値画像のエッジ近
傍の濃度情報が加味されているので、面積の計測精度が
高められ、照明条件などの変動に対する面積計測値の変
動幅が小さくなる。

【００１１】請求項２の面積計測装置では、走査ライン
毎にエッジの前後の各画素の濃度値を抽出して面積補正
値を算出しかつその面積補正値を全走査ラインにわたり
累積加算するので、簡易なハードウェアをもって面積計
測装置が実現され、高速な面積計測が可能となる。

【００１２】

【実施例】図１は、この発明にかかる２値画像の面積計
測装置の原理を説明するための図である。図１（１）
は、濃淡画像のある水平走査ライン上の各構成画素の濃
度状態を示す。図中、ＴＨはこの濃淡画像を２値化する
ための２値化しきい値であって、この２値化しきい値Ｔ
Ｈをｘに設定して各構成画素の濃度値を２値化処理する
と、図１（２）に示すデータ構成の２値画像が得られ
る。

【００１３】この２値画像において、２値データが論理
「１」の画素群が対象物の画像部分を構成する画素群、
すなわち対象物領域であって、従来はこの画素群の画素
数をもって１水平走査ライン分の２値画像の面積Ｎとし
ている。

【００１４】図１（２）において、５，６は対象物領域
のエッジであり、いま一方のエッジ５の前後の各画素の
濃度値をａ，ｂ（ただしｂ＞ｘ＞ａ）、他方のエッジ６
の前後の各画素の濃度値をｃ，ｄ（ただしｃ＞ｘ＞ｄ）
とすると、この具体例では、次式により１水平走査ライ
ン分の２値画像の面積Ｓを算出する。

【００１５】

【数１】

【００１６】従って対象物領域の全体の面積は、（１）
式により算出された面積Ｓを全水平走査ラインにわたり
累積加算した値となる。

【００１７】図２は、図１の具体例を一般的に表した原
理説明図である。図２の横軸は濃淡画像における各画素
のｘ座標値、縦軸は濃度である。ｘ１，ｘ１−１は２値
画像における一方のエッジの前後の画素のｘ座標値であ
り、ｈ（ｘ１），ｈ（ｘ１−１）はそれぞれの画素の濃
度である。またｘ２，ｘ２＋１は他方のエッジの前後の
画素のｘ座標値であり、ｈ（ｘ２），ｈ（ｘ２＋１）は
それぞれの画素の濃度である。

【００１８】いま図２の座標系において、座標（ｘ１−
１，ｈ（ｘ１−１）），（ｘ１，ｈ（ｘ１）），（ｘ
２，ｈ（ｘ２））（ｘ２＋１，ｈ（ｘ２＋１））の各点
をＰ₁〜Ｐ₄、点Ｐ₁と点Ｐ₂とを結ぶ線をｍ₁、点Ｐ
₃と点Ｐ₄とを結ぶ線をｍ₂、２値化しきい値ＴＨを沿
う線をｍ₃、線ｍ₁と線ｍ₃との交点をＱ₁，線ｍ₂と
線ｍ₃との交点をＱ₂とすると、１水平走査ライン分の
前記面積Ｓは、つぎの（２）式で与えられるＰ₂Ｐ₃間
のｘ軸に沿う距離Ｌと、（３）式で与えられるＱ₁Ｐ₂
間のｘ軸に沿う距離ΔＬ₁と、（４）式で与えられるＰ
₃Ｑ₂間のｘ軸に沿う距離ΔＬ₂との和に相当する。

【００１９】

【数２】

【００２０】

【数３】

【００２１】

【数４】

【００２２】なお前記した（１）式におけるＮは、上記
の距離Ｌに１加えた値、すなわち（Ｌ＋１）に相当す
る。

【００２３】図３および図４は、前記した図９および図
１０に示した濃度分布をもつ画像について、上記した原
理に基づいて面積Ｓを計測する場合の具体例を示す。図
３および図４では、説明の便宜上、濃度階調を０，１，
２，……，７の小さな値で示してあるが、実際の濃度階
調は例えば０〜２５５の値をとる。

【００２４】図３に示す例では、図１におけるａが
「３」、ｂが「６」、ｃが「５」、ｄが「３」、ｘが
「４」であるから、面積Ｓはつぎの（５）式から「８．
１７」となる。図４に示す例、すなわち各画素の濃度値
が１濃度階調だけ全体的に上がった状態の例では、図１
におけるａが「４」、ｂが「７」、ｃが「６」、ｄが
「４」、ｘが「４」であるから、面積Ｓはつぎの（６）
式から「９」となる。

【００２５】

【数５】

【００２６】

【数６】

【００２７】２値データの論理が「１」の画素数より算
出した面積Ｎは、図３では「８」、図４では「１０」で
あるから、これより面積計測値の変動幅は小さくなって
いる。

【００２８】図５は、上記原理に基づく２値画像の面積
計測装置の回路構成例を示すもので、２値化回路１０，
画素カウンタ１１，エッジ検出部１２，補正値計測部１
３，ライン数計測部１４，制御部１５などを構成として
含む。

【００２９】前記２値化回路１０は、濃淡画像を構成す
る各画素の濃度値を制御部１４より与えられる２値化し
きい値ＴＨと比較することにより２値化処理する。画素
カウンタ１１は２値データの論理が「１」の画素数を画
面全体にわたり計数するもので、その計数値は前記の
（１）式におけるＮの累積加算値に相当する。

【００３０】前記エッジ検出部１２は２値画像の両端の
エッジを検出して立上りエッジ検出信号および立下りエ
ッジ検出信号を補正値計測部１３へ出力する。補正値計
測部１３は濃淡画像を構成する各画素の濃度値と２値化
しきい値ＴＨとを入力し、前記立上りエッジ検出信号お
よび立下りエッジ検出信号に応答して各エッジの前後の
各画素の濃度値と２値化しきい値ＴＨとから面積補正
値、すなわち前記（１）式における右辺第２項について
の累積加算値を算出する。この補正値計測部１３の具体
的な回路構成は後述する図７に例示してある。

【００３１】前記ライン数計測部１４は、論理が「１」
の２値データを含む水平走査ライン数を計測するための
もので、遅延回路１６とフリップフロップ１７とライン
数カウンタ１８とで構成される。

【００３２】図６は、このライン数計測部１４における
各構成の機能を説明するためのタイムチャートである。
ライン数計測部１４の遅延回路１６は水平同期信号ＨＤ
（図６（１）に示す）を時間ｔだけ遅延させてリセット
信号ＲＳ（図６（２）に示す）を生成する。フリップフ
ロップ１７はデータ入力として水平同期信号ＨＤが、ク
ロック入力として水平走査ライン毎の２値データ（図６
（３）で示す）が、それぞれ与えられ、２値データの立
ち上がりで水平同期信号ＨＤのハイレベルがラッチさ
れ、前記リセット信号ＲＳの立ち下がりでラッチ解除と
なる。ライン数カウンタ１８は水平同期信号ＨＤの立ち
下がりのタイミングでフリップフロップ１７のＱ出力
（図６（４）に示す）を取り込んで計数動作する（図６
（５）に示す）。前記リセット信号ＲＳは水平同期信号
ＨＤより時間ｔだけ遅延しているから、フリップフロッ
プ１７はそのＱ出力がライン数カウンタ１８に取り込ま
れた後にラッチ解除となる。

【００３３】前記制御部１５は、制御・演算の主体であ
るＣＰＵ１９と、このＣＰＵ１９にバス２２を介して接
続されたＲＯＭ２０およびＲＡＭ２１とから成るもの
で、ＲＯＭ２０には面積計測に関わるプログラムが、Ｒ
ＡＭ２１には各種データが、それぞれ記憶される。なお
前記バス２２には画素カウンタ１１，補正値計測部１３
および，ライン数カウンタ１８の各出力が接続されてい
る。

【００３４】前記ＣＰＵ１９は、プログラムに従って装
置全体の動作を一連に制御すると共に、画素カウンタ１
１，補正値計測部１３，ライン数カウンタ１８からそれ
ぞれの計測値を取り込んで面積Ｓの算出などの演算や処
理を実行する。

【００３５】図７は、前記補正値計測部１３の具体例で
あって、５個のフリップフロップ３０〜３４と４個の減
算器３５〜３８と２個の除算器３９，４０と１個の加算
器４１と１個の累積加算器４２とを含んでいる。

【００３６】第１〜第３のフリップフロップ３０〜３２
には濃淡画像を構成する各画素の濃度値がデータ入力さ
れ、第１のフリップフロップ３０には画素クロックＣＫ
が、第２のフリップフロップ３１には立上りエッジ検出
信号が、第３のフリップフロップ３２には立下りエッジ
検出信号が、それぞれクロック入力として与えられる。
第４，第５の各フリップフロップ３３，３４には第１の
フリップフロップ３０のＱ出力が、それぞれデータ入力
され、第４のフリップフロップ３３には立上りエッジ検
出信号が、第５のフリップフロップ３４には立下りエッ
ジ検出信号が、それぞれクロック入力として与えられ
る。

【００３７】第２のフリップフロップ３１のＱ出力は第
１，第２の各減算器３５，３６に正の入力として、第３
のフリップフロップ３２のＱ出力は第３の減算器３７に
負の入力として、第４のフリップフロップ３３のＱ出力
は第２の減算器３６に負の入力として、第５のフリップ
フロップ３４のＱ出力は第３，第４の各減算器３７，３
８に正の入力として、それぞれ与えられると共に、２値
化しきい値ＴＨが第１，第４の各減算器３５，３８に負
の入力として与えられる。

【００３８】第１，第２の各減算器３５，３６の減算出
力は第１の除算器３９へ、第３，第４の各減算器３７，
３８の減算出力は第２の除算器４０へ、それぞれ与えら
れ、各除算器３０，４０の除算出力は加算器４１へ与え
られる。この加算器４１の加算出力は累積加算器４２に
与えられて累積加算され、その累積加算値が面積補正値
として前記ＣＰＵ１９に取り込まれる。

【００３９】図８は、上記構成の補正値計測部１３の動
作を示すタイムチャートであり、以下、同図を参照しつ
つ面積計測動作を説明する。

【００４０】いま濃淡画像を構成する各画素の濃度値が
２値化回路１０へ与えられると、２値化回路１０は所定
の２値化しきい値ＴＨにより２値化処理を行い、２値画
像（図８（２）参照）を画素カウンタ１１，エッジ検出
部１２および，ライン数計数部１４のフリップフロップ
１７へ出力する。

【００４１】画素カウンタ１１は２値データが論理
「１」の画素の数を計数する。エッジ検出部１２は２値
データの立ち上がりおよび立ち下がりを検出して、立上
りエッジ検出信号（図８（３）参照）および立下りエッ
ジ検出信号（図８（４）参照）を補正値計測部１３へ出
力する。ライン数計測部１４は２値データが論理「１」
の画素を含む水平走査ラインの数を計数する。

【００４２】補正値計測部１３では、第１のフリップフ
ロップ３０は画素クロック（図８（１）参照）を入力し
て濃淡画像を構成する各画素の濃度値を順次保持する。
立上りエッジ検出信号が第２，第４の各フリップフロッ
プ３１，３３に与えられると、第２のフリップフロップ
３１はその直後の画素の濃度値を、第４のフリップフロ
ップ３３はその直前の画素の濃度値を、それぞれ保持す
る。この第２のフリップフロップ３１で保持された濃度
値は図１のｂに相当し、第４のフリップフロップ３３で
保持された濃度値は図１のａに相当する。

【００４３】つぎに立下りエッジ検出信号が第３，第５
の各フリップフロップ３２，３４に与えられると、第３
のフリップフロップ３２はその直後の画素の濃度値を、
第５のフリップフロップ３４はその直前の画素の濃度値
を、それぞれ保持する。この第３のフリップフロップ３
２で保持された濃度値は図１のｄに相当し、第５のフリ
ップフロップ３４で保持された濃度値は図１のｃに相当
する。

【００４４】これら濃度値および２値化しきい値ｘが所
定の減算器３５〜３８に与えられると、第１の減算器３
５は（ｂ−ｘ）を、第２の減算器３６は（ｂ−ａ）を、
第３の減算器３７は（ｃ−ｄ）を、第４の減算器３８は
（ｃ−ｘ）を、それぞれ算出し、さらに第１の除算器３
９が（ｂ−ｘ）／（ｂ−ａ）を、第２の除算器４０が
（ｃ−ｘ）／（ｃ−ｄ）を、それぞれ算出する。

【００４５】各除算器３９，４０による算出値は加算器
４１で加算され、その加算値は累積加算器４２へ出力さ
れる。上記一連の演算処理は水平走査ライン毎に実行さ
れることになり、累積加算器４２は各水平走査ラインに
ついての加算器４１による加算値を累積加算して面積補
正値を算出する。

【００４６】全水平走査ラインについての上記の処理が
完了すると、ＣＰＵ１９は画素カウンタ１１およびライ
ン数カウンタ１８の各計数値と累積加算器４２の累積加
算値とを取り込み、画素カウンタ１１の計数値よりライ
ン数カウンタ１８の計数値を減算しかつその減算値に累
積加算器４２の累積加算値を加算することにより面積Ｓ
を算出する。

【００４７】

【発明の効果】この発明は上記のように、２値画像の対
象物領域のエッジ近傍の画素の濃度値を抽出し、この抽
出された濃度値と２値化しきい値とで面積補正値を算出
して２値画像より得た面積を補正するようにしたから、
対象物領域の面積計測値にエッジ近傍の濃度情報が加味
されることになり、面積の計測精度が高められる。これ
により照明条件などの変動に対する面積計測値の変動を
小さくでき、計測結果の信頼性が高められ、適正かつ安
定した検査が可能となる。

【００４８】請求項２の発明では、走査ライン毎にエッ
ジの前後の各画素の濃度値を抽出して面積補正値を算出
しかつその面積補正値を全走査ラインにわたり累積加算
するようにしたから、簡易なハードウェアをもって２値
画像の面積計測装置を実現でき、高速な面積計測が可能
となるなど、幾多の顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる２値画像の面積計測装置の原
理を説明するための原理説明図である。

【図２】この発明にかかる２値画像の面積計測装置の原
理を説明するための原理説明図である。

【図３】この発明を実施して面積計測を行う場合の具体
例を示す説明図である。

【図４】この発明を実施して面積計測を行う場合の具体
例を示す説明図である。

【図５】この発明の一実施例にかかる２値画像の面積計
測装置の回路構成例を示すブロック図である。

【図６】図５のライン数計測部の動作を示すタイムチャ
ートである。

【図７】図５の補正値計測部の具体例を示すブロック図
である。

【図８】図７の補正値計測部の動作を示すタイムチャー
トである。

【図９】濃淡画像を示す説明図である。

【図１０】従来例の問題点を説明するための説明図であ
る。

【図１１】従来例の問題点を説明するための説明図であ
る。

【符号の説明】

１０２値化回路１１画素カウンタ１２エッジ検出部１３補正値計測部１４ライン数計測部１５制御部１９ＣＰＵ２０ＲＯＭ２１ＲＡＭ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濃淡画像を２値化処理して得られた２値
画像の対象物領域につきその面積を計測するための面積
計測装置であって、前記濃淡画像を構成する各画素の濃度値を所定の２値化
しきい値により２値化処理して２値画像を生成する２値
化手段と、前記２値画像の対象物領域を構成する画素数を計数する
画素数計数手段と、前記２値画像の対象物領域につきエッジ近傍の画素の濃
度値を前記濃淡画像より抽出する濃度値抽出手段と、前記濃度値抽出手段で抽出された濃度値と前記２値化し
きい値とから面積補正値を算出する補正値算出手段と、前記画素数計数手段で計数された画素数を前記補正値算
出手段で算出された面積補正値により補正して前記対象
物領域の面積を求める面積算出手段とを備えて成る２値
画像の面積計測装置。
【請求項２】前記濃度値抽出手段は、前記２値画像の
対象物領域のエッジを検出する手段と、エッジ検出動作
に応答してエッジの前後の各画素の濃度値を前記濃淡画
像より走査ライン毎に抽出する手段とを備え、前記補正値算出手段は、抽出された濃度値と前記２値化
しきい値とから走査ライン毎の面積補正値を算出する手
段と、走査ライン毎の面積補正値を全走査ラインにわた
り累積加算してその累積値を前記面積算出手段へ出力す
る手段とを備えて成る請求項１に記載された２値画像の
面積計測装置。