JPH06236435A

JPH06236435A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH06236435A
Application number: JP5044657A
Authority: JP
Inventors: Fumio Shibata; 文男柴田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 1994-08-23

Abstract

(57)【要約】【目的】映像信号のセットアップレベルの影響を受け
ず、照明強度の変動に追随した適正な２値化しきい値を
算出して、照明変動に左右されずに常に一定の２値画像
を生成することを可能とする。【構成】平均値記憶部８および偏差値記憶部９に、基準
となる照明状態下で撮像される濃淡画像についての画素
値分布の平均値および偏差値を記憶させ、２値化しきい
値記憶部１０にその濃淡画像に対して設定される２値化
しきい値を記憶させる。平均値演算部６および偏差値演
算部９が入力画像より画素値分布の平均値および偏差値
を算出すると、２値化しきい値補正演算部１１はその算
出データと記憶データとから２値化しきい値の補正演算
を実行する。２値化処理部１２は補正された２値化しき
い値により濃淡画像を２値化処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被写体を撮像して得
られた濃淡画像を２値化しきい値により２値化処理して
所定の画像処理を行う画像処理装置に関連し、殊にこの
発明は、照明強度の変動に追随させて前記２値化しきい
値を補正して、照明変動に左右されずに常に一定の２値
画像が得られるようにした画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】認識処理のために被写体を撮像する場
合、照明などの撮像条件が変動すると、濃淡画像の濃度
レベルも変動し、この濃淡画像を２値化処理して得られ
る２値画像は同じ被写体であっても常に一定にならず、
認識処理に支障をきたす。そこで照明変動に左右されず
に常に一定の２値画像を得るには、照明強度の変動に追
随させて２値化しきい値を補正してやる必要がある。

【０００３】図８は、このような２値化しきい値の補正
機能を備えた従来の画像処理装置３０の構成を示す。図
示の画像処理装置３０は、照明強度の変動を濃淡画像の
全体または一部分についての画素値分布の平均値の変動
により推定して２値化しきい値を補正する構成のもので
あって、平均値演算部３１，平均値記憶部３２，２値化
しきい値記憶部３３，２値化しきい値補正演算部３４，
２値化処理部３５などで構成される。

【０００４】このような構成の画像処理装置３０におい
て、まず所定の照明強度の基準とする照明状態下で被写
体を撮像し、その濃淡画像を濃淡画像データバスを介し
て画像処理装置３０に取り込む。このときの照明強度を
標準照明強度Ｌ_rと定義する。この画像処理装置３０の
平均値演算部３１は、濃淡画像の全体または一部につい
ての画素値分布Ｉの平均値Ｉ_mを算出し、その算出値を
平均値記憶部３２に記憶させる。またこの画素値分布Ｉ
に対して設定する２値化しきい値ＴＨ_rも２値化しき値
記憶部３３に予め記憶させておく。

【０００５】つぎにある照明強度Ｌの照明状態下で被写
体を撮像してその濃淡画像を画像処理装置３０に取り込
み、前記平均値演算部３１によりその濃淡画像の全体ま
たは一部についての画素値分布Ｉ_rの平均値Ｉ_mrを算出
する。２値化しきい値補正演算部３４は、算出された平
均値Ｉ_mrと、前記平均値記憶部３２および２値化しきい
値記憶部３３に予め記憶させてある前記平均値Ｉ_mおよ
び２値化しきい値ＴＨ_rとをデータバスを介して取り込
み、つぎの（１）式または（２）式の演算を実行して、
補正された２値化しきい値（以下、「補正しきい値」と
いう）ＴＨを算出する。

【０００６】

【数１】

【０００７】

【数２】

【０００８】２値化しきい値補正演算部３４で補正しき
い値ＴＨが算出されると、２値化処理部３５は、この補
正しきい値ＴＨにより濃淡画像を２値化処理し、２値画
像を２値画像データバスへ出力する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記した（１）式によ
る補正しきい値ＴＨの算出方法では、映像信号のセット
アップレベルの影響をキャンセルできれば、常に適正な
補正しきい値ＴＨが設定されるが、もしキャンセルでき
なければ、詳細は後述するが、前記２値化しきい値ＴＨ
_rと前記平均値Ｉ_mrとの関係がＴＨ_r＝Ｉ_mrである場合
以外は適正な補正しきい値ＴＨを設定できない。

【００１０】前記セットアップレベルは、カメラへ光が
入っていない状態での映像信号の出力レベルであって、
図９に映像信号Ｉ_Vとセットアップレベルｂとの関係が
示してある。なお同図中、ＨＤは同期信号である。この
セットアップレベルｂは、現在市販されているカメラの
場合、白レベルの０〜１０％であって、カメラの型式や
個々のカメラによってばらつきある。従って特定のカメ
ラについてセットアップレベルをキャンセルするよう画
像処理装置を構成して前記の問題点を回避しても、その
画像処理装置はセットアップレベルｂが異なる他のカメ
ラには適用できず、カメラの互換性を保証できない。

【００１１】また（２）式による補正しきい値ＴＨの算
出方法では、映像信号のセットアップレベルがどうであ
れ、前記２値化しきい値ＴＨ_rと前記平均値Ｉ_mrとの関
係がＴＨ_r＝Ｉ_mrである場合以外は適正な補正しきい値
ＴＨを設定できない。

【００１２】図１０は、被写体３６の反射率分布Ｒが映
像信号Ｉ_Vに変換される過程を示す。以下、図１０に基
づいて上記した問題点を詳細に説明する。図１０におい
て、３７は照明状態下で被写体３６を撮像するためのカ
メラであり、このカメラ３７の内部に受光素子３８と映
像信号変換回路３９とが組み込んである。いま照明強度
をＬとすると、前記受光素子３８への入射光の強度Ｉ_in
はつぎの（３）式で与えられる。

【００１３】

【数３】

【００１４】前記受光素子３８として一般にＣＣＤ素子
が使用されており、この受光素子３８の光電変換係数を
ｋ１、γ係数をγ、暗信号をｂ１とすると、受光素子３
８の出力Ｖと前記入射光の強度Ｉ_inとの間には一般に以
下の関係がある。

【００１５】

【数４】

【００１６】市販のＣＣＤ素子では、前記暗信号ｂ１は
受光素子３８の出力Ｖの最大値の１０００分の１程度で
あって無視でき、またγ係数γも一般に「１」であるか
ら、前記の（４）式はつぎの（５）式のように表せる。

【００１７】

【数５】

【００１８】カメラ３７内の映像信号変換回路３９は、
前記受光素子３８の出力Ｖを映像信号Ｉ_Vに変換する。
映像信号Ｉ_Vのうち、前記同期信号ＨＤを除く信号部分
（図９においてＸで示す部分）の出力Ｉ_Vaと受光素子３
８の出力Ｖとの間には、映像信号変換回路３９のゲイン
をｋ２、セットアップレベルをｂ２とすると、次式のよ
うな関係がある。

【００１９】

【数６】

【００２０】上記した（３）〜（６）式により、つぎの
（７）式で示す映像信号Ｉ_Vaと被写体３６の反射率分布
Ｒとの関係式を導くことができる。なお（７）式のｋ３
は（８）式で示すとおりである。

【００２１】

【数７】

【００２２】

【数８】

【００２３】つぎに濃淡画像の画素値分布Ｉと映像信号
Ｉ_Vaとの関係を説明する。濃淡画像の画素値分布Ｉは、
映像信号Ｉ_VaをＡ／Ｄ変換することにより得られる。こ
のＡ／Ｄ変換では一般にオフセットのないリニア変換が
施されるので、Ａ／Ｄ変換のゲインをｋ４とすると、画
素値分布Ｉと反射率分布Ｒと照明強度Ｌとの間にはつぎ
の（９）式の関係がある。なお（９）式のＡ，Ｂは（１
０）（１１）式で示すとおりである。

【００２４】

【数９】

【００２５】

【数１０】

【００２６】

【数１１】

【００２７】つぎに反射率分布Ｒの被写体３６をカメラ
３７で撮像して、照明強度Ｌの変動に左右されない一定
の２値画像を生成しようとする場合を考える。前記反射
率分布Ｒは照明強度Ｌに依存しないから、前記（９）式
の画素値分布Ｉは照明強度Ｌだけの関数となり、（９）
式を定数Ａ´，Ｂを用いてつぎの（１２）式のように表
せる。

【００２８】

【数１２】

【００２９】いま基準とする照明状態下で被写体３６を
カメラ３７で撮像した場合、その濃淡画像の全体または
一部分についての画素値分布Ｉ_rは、標準照明強度をＬ
_rとすると、つぎの（１３）式で与えられる。なおこの
画素値分布Ｉ_rに対して設定される２値化しきい値はＴ
Ｈ_rとする。

【００３０】

【数１３】

【００３１】つぎに照明強度Ｌが、Ｌ＝ｃ×Ｌ_r（ただ
しｃは照明強度の変化率を表す）に変化した場合、この
照明状態下で被写体３６をカメラ３７で撮像すると、そ
の濃淡画像の全体または一部分についての画素値分布Ｉ
は、つぎの（１４）式で与えられる。

【００３２】

【数１４】

【００３３】この（１４）式によれば、照明強度が基準
時のｃ倍であるときの画素値分布Ｉは、標準照明強度Ｌ
_rによる照明状態下における画素値分布Ｉ_rをゲイン
（変化率）ｃとオフセット（１−ｃ）×Ｂとで線形変換
したものとなっている。従って画素値分布Ｉ_rを２値化
しきい値ＴＨ_rで２値化処理して得られる２値画像と同
じ２値画像を画素値分布Ｉから得るためには、２値化し
きい値をつぎの（１５）式で与えられる補正しきい値Ｔ
Ｈに補正すればよい。

【００３４】

【数１５】

【００３５】一方、画素値分布Ｉ_r，Ｉの平均値を
Ｉ_mr，Ｉ_mとすると、（１４）式からつぎの（１６）式
が得られ、さらに前記（１５）式をこの（１６）式を用
いて変形すると、つぎの（１７）式が得られる。この
（１７）式は、この発明にかかる画像処理装置におい
て、補正しきい値ＴＨを算出するための原理式である。

【００３６】

【数１６】

【００３７】

【数１７】

【００３８】つぎに前記した（１）式による補正しきい
値ＴＨの算出方法の問題点を数式を用いて説明する。ま
ず（１）式を前記（１６）式を用いて変形すると、以下
のようになる。

【００３９】

【数１８】

【００４０】この（１８）式から明らかなように、
（１）式が前記した（１５）式と等価になるのは、Ｂ＝
０のときか、またはＴＨ_r＝Ｉ_mrのときである。定数Ｂ
は、映像信号のセットアップレベルｂ２にＡ／Ｄ変換の
ゲインｋ４を掛けたものであるから、一般にはゼロでな
い。また市販されているカメラの場合、セットアップレ
ベルは白レベルの０〜１０％であって、カメラの型式や
個々のカメラによってばらつきがあるから、セットアッ
プレベルｂ２をキャンセルしてゼロにしても、カメラの
互換性は保証できない。従って（１）式による補正しき
い値ＴＨの算出方法では、前記２値化しきい値ＴＨ_rと
前記平均値Ｉ_mrとの関係がＴＨ_r＝Ｉ_mrである場合以外
は適正な補正しきい値ＴＨを設定できない。

【００４１】つぎに前記した（２）式による補正しきい
値ＴＨの算出方法の問題点を数式を用いて説明する。ま
ず（２）式を前記（１６）式を用いて変形すると、以下
のとおりである。

【００４２】

【数１９】

【００４３】この（１９）式から明らかなように、
（２）式が前記した（１５）式と等価になるのは、ＴＨ
_r＝Ｉ_mrのときのみである。従って（２）式による補正
しきい値ＴＨの算出方法では、映像信号のセットアップ
レベルがどうであれ、前記２値化しきい値ＴＨ_rと前記
平均値Ｉ_mrとの関係がＴＨ_r＝Ｉ_mrである場合以外は適
正な補正しき値ＴＨを設定できない。

【００４４】図１１は、（１）式または（２）式を用い
て算出された補正しきい値ＴＨにより濃淡画像を２値化
処理したときの２値化出力を示す。同図（２）は標準照
明強度Ｌ_rである場合を、同図（１）は照明強度Ｌが基
準時より小さくなった場合を、同図（３）は照明強度Ｌ
が基準時より大きくなった場合を、それぞれ示すもの
で、照明変動に対して適正な補正しきい値ＴＨが生成さ
れず、２値化出力は変化する。

【００４５】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、映像信号のセットアップレベルの影響を受けず
に、照明強度の変動に追随した適正な補正しきい値を算
出して、照明変動に左右されずに常に一定の２値画像を
生成できる画像処理装置を提供することを目的とする。

【００４６】

【課題を解決するための手段】この発明は、照明強度の
変動に追随させて２値化しきい値を補正して、その補正
された２値化しきい値により濃淡画像を２値化処理する
画像処理装置において、ある照明強度の照明状態下で被
写体を撮像して得られた濃淡画像の全体または一部分に
ついての画素値分布の平均値および偏差値を算出する演
算手段と、基準とする照明状態下で被写体を撮像して得
られる濃淡画像に対して設定される２値化しきい値と、
この濃淡画像の全体または一部分についての画素値分布
の平均値および偏差値とを予め記憶させる記憶手段と、
前記演算手段による平均値および偏差値の各算出値と、
前記記憶手段に記憶させた２値化しきい値，平均値およ
び，偏差値とから前記補正された２値化しきい値を算出
する補正演算手段とを備えたものである。

【００４７】請求項２の発明では、相関値演算機能を有
する画像処理装置の算出データを流用するために、前記
偏差値として標準偏差を用いるようにしたものである。

【００４８】請求項３の発明では、簡単な回路構成をも
って偏差値を算出するために、前記偏差値として平均偏
差を用いるようにしたものである。

【００４９】請求項４の発明では、画像データをビデオ
レートで並列に取り込むのに小規模かつ安価のハードウ
ェアで実現するために、前記平均値および偏差値の算出
対象とする濃淡画像として、誤差拡散法により変換され
た擬似中間調画像を濃淡画像に変換したものを用いるよ
うにしたものである。

【００５０】

【作用】ある照明強度の照明状態下で被写体を撮像する
と、演算手段はその濃淡画像の全体または一部分につい
ての画素値分布の平均値と偏差値とを算出する。補正演
算手段は、算出された平均値および偏差値と、基準とす
る照明状態下で被写体を撮像して得られた濃淡画像に対
して設定された２値化しきい値と、その濃淡画像の全体
または一部についての画素値分布の平均値および偏差値
とから、補正された２値化しきい値（補正しきい値）を
算出する。

【００５１】この補正演算手段による補正しきい値ＴＨ
の算出式は、基準とする照明状態下で得られる濃淡画像
についての画素値分布Ｉ_rの平均値をＩ_mr、偏差値をＳ
_r、この画素値分布Ｉ_rに対して設定された２値化しき
い値をＴＨ_rとし、またある照明状態下で得られた濃淡
画像についての画素値分布Ｉの平均値をＩ_m、偏差値を
Ｓとすると、つぎの（２０）式で与えられる。

【００５２】

【数２０】

【００５３】この算出式は、前記した原理式である（１
７）式から導かれるもので、偏差値として標準偏差を用
いても平均偏差を用いても同じ算出式となる。この（２
０）式の導出手順を説明すると、まず前記した（１４）
式をつぎの（２１）式のように変形する。なお（２１）
式におけるαは（２２）式で、βは（２３）式で、それ
ぞれ与えられる。

【００５４】

【数２１】

【００５５】

【数２２】

【００５６】

【数２３】

【００５７】まず偏差値として標準偏差を用いる場合に
ついて説明する。いま照明強度Ｌが変化してＬ＝ｃ×Ｌ
_rになったときの画素値分布Ｉの標準偏差値Ｓを（１
６）式と（２１）〜（２３）式とを用いて変形すると、
つぎの（２４）式のようになる。そしてこの（２４）を
前記した原理式である（１７）式に代入すれば、前記し
た（２０）式が得られる。なお（２４）式中のＮは画素
数である。

【００５８】

【数２４】

【００５９】つぎに偏差値として平均偏差値を用いる場
合について説明する。いま照明強度Ｌが変化してＬ＝ｃ
×Ｌ_rになったときの画素値分布Ｉの平均偏差値Ｓを
（１６）式と（２１）〜（２３）式とを用いて変形する
と、つぎの（２５）式のようになる。そしてこの（２
５）式を前記した原理式である（１７）式に代入すれ
ば、前記した（２０）式が得られる。

【００６０】

【数２５】

【００６１】このように補正しきい値ＴＨは、平均値Ｉ
_mr，Ｉ_m，偏差値Ｓ_r，Ｓおよび，２値化しきい値ＴＨ
_rを前記（２０）式へ代入して演算すれば容易に算出で
きる。

【００６２】図１２は、（２０）式を用いて算出された
補正しきい値ＴＨにより濃淡画像を２値化処理したとき
の２値化出力を示す。同図（２）は標準照明強度Ｌ_rで
ある場合を、同図（１）は照明強度Ｌが基準時より小さ
くなった場合を、同図（３）は照明強度Ｌが基準時より
大きくなった場合を、それぞれ示すもので、照明変動に
対して適正な補正しきい値ＴＨが生成され、２値化出力
は一定する。

【００６３】

【実施例】図１は、この発明が実施される画像処理シス
テムを示し、カメラ１，画像処理装置２，表示装置３，
入出力装置４などで構成される。前記カメラ１は被写体
を撮像し、その濃淡画像の映像信号を画像処理装置２へ
出力する。画像処理装置２は映像信号を入力し、２値化
などの所定の画像処理を実行する。表示装置３は画像処
理装置２による処理結果を表示する。入出力装置４は画
像処理装置２による処理結果を出力したり、画像処理に
関わる各種のパラメータを入力したりする。

【００６４】前記画像処理装置２は、図２に示すよう
に、濃淡画像データを２値画像データに変換するための
２値画像データ生成部５を有する。この２値画像データ
生成部５の具体的な構成が図３に示してある。

【００６５】図示例の２値画像データ生成部５は、平均
値演算部６，偏差値演算部７，平均値記憶部８，偏差値
記憶部９，２値化しきい値記憶部１０，２値化しきい値
補正演算部１１，２値化処理部１２などを含む。

【００６６】前記平均値演算部６および偏差値演算部７
は、カメラ１より濃淡画像が画像処理装置２の２値画像
データ生成部５に入力されると、画像の全体または一部
分についての画素値分布を取り込んで平均値および偏差
値を算出する。なお偏差値は標準偏差であっても、平均
偏差であってもよい。標準偏差を用いると、相関値演算
機能を有する画像処理装置についてはその算出データを
流用できるという利点があり、平均偏差を用いると、簡
単な回路構成をもって偏差値を算出できるという利点が
ある。

【００６７】前記平均値記憶部８および偏差値記憶部９
は、基準となる照明状態下で撮像された濃淡画像より算
出された平均値および偏差値を前記平均値演算部６およ
び偏差値演算部７により取り込んで記憶する。前記２値
化しきい値記憶部１０は、基準となる照明状態下で撮像
された濃淡画像に対して設定される２値化しきい値を記
憶する。

【００６８】前記２値化しきい値補正演算部１１は、前
記平均値記憶部８および偏差値記憶部９より平均値およ
び偏差値の記憶データを、また前記２値化しきい値記憶
部１０より２値化しきい値の記憶データを、さらに前記
平均値演算部６および偏差値演算部７より平均値および
偏差値の算出データを、それぞれ取り込み、前記した
（２０）式の演算を実行して補正しきい値を算出する。
前記２値化処理部１２は、前記２値化しきい値補正演算
部１１で算出された補正しきい値により濃淡画像を２値
化処理し、その２値画像を２値画像データバスへ出力す
る。

【００６９】なお図３では、平均値演算部６，偏差値演
算部７，２値化しきい値補正演算部１１および，２値化
処理部１２をそれぞれ別個の構成として表してあるが、
例えば１個のＣＰＵでこれら各部の演算の全てまたは一
部を実行するような構成としてもよい。また平均値記憶
部８，偏差値記憶部９および，２値化しきい値記憶部１
０もそれぞれ別個の構成として表してあるが、これら記
憶部を例えば１個のＲＡＭをもって構成してもよい。

【００７０】上記した図１〜図３の構成について動作を
説明すると、まず標準照明強度Ｌ_rの基準となる照明状
態下でカメラ１により被写体を撮像すると共に、この撮
像により得られる濃淡画像に対する適当な２値化しきい
値ＴＨ_rを入出力装置４から入力する。入力された２値
化しきい値ＴＨ_rは画像処理装置２に取り込まれ、２値
画像データ生成部５の２値化しきい値記憶部１０に記憶
される。

【００７１】つぎに２値画像データ生成部５の平均値演
算部６および偏差値演算部７は、濃淡画像データバスを
介して濃淡画像の全体または一部分についての画素値分
布Ｉ_rを取り込み、平均値演算部６は前記画素値分布Ｉ
_rの平均値Ｉ_rmを、また偏差演算部７は偏差値Ｓ_rを、
それぞれ算出する。その算出結果はデータバスを介して
平均値記憶部８および偏差値記憶部９へ送られて記憶さ
れる。これら一連の動作はＣＰＵ（図示せず）より制御
信号バスを介して２値画像データ生成部５へ送られてく
る制御信号により制御される。

【００７２】以後、カメラ１により被写体が撮像される
と、画像処理装置２において、その濃淡画像の全体また
は一部分についての画素値分布Ｉが２値画像データ生成
部５に取り込まれて補正しきい値ＴＨが算出され、その
補正しきい値ＴＨにより濃淡画像が２値化処理されて２
値画像が生成される。

【００７３】すなわち照明強度がＬの照明状態下でカメ
ラ１により被写体が撮像されると、その濃淡画像の全体
または一部分についての画素値分布Ｉが濃淡画像データ
バスより２値画像データ生成部５の平均値演算部６およ
び偏差値演算部７に取り込まれる。平均値演算部６は前
記画素値分布Ｉの平均値Ｉ_mを、また偏差値演算部７は
画素値分布Ｉの偏差値Ｓを、それぞれ算出し、これら算
出値はデータバスを介して２値化しきい値補正演算部１
１へ転送される。

【００７４】２値化しきい値補正演算部１１は、転送さ
れてきた画素値分布Ｉの平均値Ｉ_mおよび偏差値Ｓを取
り込み、また平均値記憶部８および偏差値記憶部９から
は前記平均値Ｉ_rmおよび偏差値Ｓ_rを、２値化しきい値
記憶部１０からは前記２値化しきい値ＴＨ_rを、それぞ
れ取り込み、前記した（２０）式の演算を実行して補正
しきい値ＴＨを算出する。

【００７５】算出された補正しきい値ＴＨはデータバス
を介して２値化処理部１２へ転送され、２値化処理部１
２は濃淡画像データバスより取り込んだ濃淡画像をこの
補正しきい値ＴＨにより２値化処理して、２値画像デー
タを２値画像データバスへ出力する。これら一連の動作
はＣＰＵより制御信号バスを介して２値画像データ生成
部５へ送られてくる制御信号により制御される。

【００７６】図４は、画像処理装置２の他の実施例を示
す。図示例の画像処理装置２は、前記画素値分布とし
て、網点画像のような擬似中間調画像を濃淡画像に変換
した後の画素値分布を用いるものであり、誤差拡散処理
部１３と処理部１４とを備える。

【００７７】前記誤差拡散処理部１３は、入力した濃淡
画像データを誤差拡散法を用いて２値化処理して擬似中
間調画像データに変換する。この誤差拡散法によれば、
濃淡画像データを２値化しても濃淡画像の濃度が保存さ
れるもので、図５に示すように、濃淡画像１６における
局所領域１８の濃度平均は擬似中間調画像１７の対応す
る局所領域１９の濃度平均に一致する。

【００７８】図６は、誤差拡散法の原理を示す。同図
中、各枡目２０は濃淡画像の各画素である。この誤差拡
散法では、２値化対象である着目画素２０Ａの座標位置
を（ｘ，ｙ）とし、その画素データ（濃度）をｅとする
と、（ｘ＋１，ｙ）の座標位置の画素２０Ｂにはその画
素データの１／２が、（ｘ，ｙ＋１）の座標位置の画素
２４Ｃには１／４が、（ｘ−１，ｙ＋１）および（ｘ＋
１，ｙ＋１）の各座標位置の画素２０Ｄ，２０Ｅには１
／８が，それぞれ拡散量として付加される。

【００７９】前記処理部１４は、画像変換部１５と前記
した２値画像データ生成部５とから成り、画像変換部１
５により擬似中間調画像データが濃淡画像データに変換
された後、２値画像データ生成部５により変換後の濃淡
画像データが２値化処理されて２値画像データが生成さ
れる。この図４の実施例によれば、処理部１４へ画像デ
ータをビデオレートで並列に取り込むのに、小規模かつ
安価なハードウェアをもって可能となる。

【００８０】図７は、正規化相互相関機能を有する公知
の画像処理装置に、この発明にかかる２値化しきい値補
正機能を付与した実施例の構成を示す。正規化相互相関
機能を有する画像処理装置では、正規化相互相関演算を
行うために、モデルとなる画像の画素値分布Ｉ_rとその
平均値Ｉ_mrおよび偏差値Ｓ_rとを予め記憶しておき、相
関演算の対象となる画像の画素値分布Ｉとその平均値Ｉ
_mおよび偏差値Ｓとを算出し、この算出データと前記記
憶データとから正規化相互相関値を算出している。

【００８１】従ってこの種の画像処理装置は、図７に示
すように、平均値演算部６，偏差値演算部７，平均値記
憶部８，偏差値記憶部９，正規化相互相関演算部２１を
具備するものであるから、この画像処理装置に対し、こ
の発明にかかる２値化しきい値補正機能を付与するに
は、図中点線で示す構成、すなわち２値化しきい値記憶
部１０，２値化しきい値補正演算部１１，２値化処理部
１２を付加すればよい。

【００８２】

【発明の効果】この発明は上記のように、基準とする照
明状態下で被写体を撮像して得られる濃淡画像に対して
設定される２値化しきい値と、この濃淡画像の全体また
は一部分についての画素値分布の平均値および偏差値と
を予め記憶しておき、ある照明強度の照明状態下で被写
体を撮像して得られた濃淡画像の全体または一部分につ
いての画素値分布の平均値および偏差値を算出したと
き、これら算出データと前記記憶データとから照明強度
の変動に追随させた補正された２値化しきい値を算出す
るから、照明変動に左右されずに常に一定の２値画像を
生成できる。

【００８３】請求項２の発明では、前記偏差値として標
準偏差を用いるようにしたから、相関値演算機能を有す
る画像処理装置についてはその算出データを流用でき
る。

【００８４】請求項３の発明では、前記偏差値として平
均偏差を用いるようにしたから、簡単な回路構成をもっ
て偏差値を算出できる。

【００８５】請求項４の発明では、前記平均値および偏
差値の算出対象とする濃淡画像として、誤差拡散法によ
り変換された擬似中間調画像を濃淡画像に変換したもの
を用いるようにしたから、画像データをビデオレートで
並列に取り込むのに小規模かつ安価のハードウェアで実
現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明が実施される画像処理システムの構成
を示すブロック図である。

【図２】２値画像データ生成部の機能を示すブロック図
である。

【図３】２値画像データ生成部の具体的な構成を示す電
気回路図である。

【図４】画像処理装置の他の実施例を示すブロック図で
ある。

【図５】濃淡画像を擬似中間調画像に変換する過程を示
す説明図である。

【図６】誤差拡散法の原理を示す説明図である。

【図７】この発明が実施された正規化相互相関機能を備
えた画像処理装置の構成を示す電気回路図である。

【図８】２値化しきい値の補正機能を備えた従来の画像
処理装置の構成を示す電気回路図である。

【図９】映像信号とセットアップレベルとの関係を示す
波形説明図である。

【図１０】被写体の反射率分布が映像信号に変換される
過程を示す説明図である。

【図１１】従来例による２値化処理を示す説明図であ
る。

【図１２】この発明による２値化処理を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１カメラ２画像処理装置５２値画像データ生成部６平均値演算部７偏差値演算部８平均値記憶部１０２値化しきい値記憶部１１２値化しきい値補正演算部１２２値化処理部

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【手続補正書】

【提出日】平成６年３月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】このような構成の画像処理装置３０におい
て、まず所定の照明強度の基準とする照明状態下で被写
体を撮像し、その濃淡画像を濃淡画像データバスを介し
て画像処理装置３０に取り込む。このときの照明強度を
標準照明強度Ｌ_rと定義する。この画像処理装置３０の
平均値演算部３１は、濃淡画像の全体または一部につい
ての画素値分布Ｉの平均値Ｉ_mを算出し、その算出値を
平均値記憶部３２に記憶させる。またこの画素値分布Ｉ
に対して設定する２値化しきい値ＴＨ_rも２値化しきい
値記憶部３３に予め記憶させておく。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】前記セットアップレベルは、カメラへ光が
入っていない状態での映像信号の出力レベルであって、
図９に映像信号Ｉ_Vとセットアップレベルｂとの関係が
示してある。なお同図中、ＨＤは同期信号である。この
セットアップレベルｂは、現在市販されているカメラの
場合、白レベルの０〜１０％であって、カメラの型式や
個々のカメラによってばらつきがある。従って特定のカ
メラについてセットアップレベルをキャンセルするよう
画像処理装置を構成して前記の問題点を回避しても、そ
の画像処理装置はセットアップレベルｂが異なる他のカ
メラには適用できず、カメラの互換性を保証できない。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】この（１９）式から明らかなように、
（２）式が前記した（１５）式と等価になるのは、ＴＨ
_r＝Ｉ_mrのときのみである。従って（２）式による補正
しきい値ＴＨの算出方法では、映像信号のセットアップ
レベルがどうであれ、前記２値化しきい値ＴＨ_rと前記
平均値Ｉ_mrとの関係がＴＨ_r＝Ｉ_mrである場合以外は適
正な補正しきい値ＴＨを設定できない。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６７】前記平均値記憶部８および偏差値記憶部９
は、基準となる照明状態下で撮像された濃淡画像より算
出された平均値および偏差値を前記平均値演算部６およ
び偏差値演算部７より取り込んで記憶する。前記２値化
しきい値記憶部１０は、基準となる照明状態下で撮像さ
れた濃淡画像に対して設定される２値化しきい値を記憶
する。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７１】つぎに２値画像データ生成部５の平均値演
算部６および偏差値演算部７は、濃淡画像データバスを
介して濃淡画像の全体または一部分についての画素値分
布Ｉ_rを取り込み、平均値演算部６は前記画素値分布Ｉ
_rの平均値Ｉ_mrを、また偏差演算部７は偏差値Ｓ_rを、
それぞれ算出する。その算出結果はデータバスを介して
平均値記憶部８および偏差値記憶部９へ送られて記憶さ
れる。これら一連の動作はＣＰＵ（図示せず）より制御
信号バスを介して２値画像データ生成部５へ送られてく
る制御信号により制御される。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７４】２値化しきい値補正演算部１１は、転送さ
れてきた画素値分布Ｉの平均値Ｉ_m および偏差値Ｓを取
り込み、また平均値記憶部８および偏差値記憶部９から
は前記平均値Ｉ_mrおよび偏差値Ｓ_rを、２値化しきい値
記憶部１０からは前記２値化しきい値ＴＨ_rを、それぞ
れ取り込み、前記した（２０）式の演算を実行して補正
しきい値ＴＨを算出する。

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】

【数９】

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】

【数１８】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】

【数２４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明強度の変動に追随させて２値化しき
い値を補正して、その補正された２値化しきい値により
濃淡画像を２値化処理する画像処理装置において、ある照明強度の照明状態下で被写体を撮像して得られた
濃淡画像の全体または一部分についての画素値分布の平
均値および偏差値を算出する演算手段と、基準とする照明状態下で被写体を撮像して得られる濃淡
画像に対して設定される２値化しきい値と、この濃淡画
像の全体または一部分についての画素値分布の平均値お
よび偏差値とを予め記憶させる記憶手段と、前記演算手段による平均値および偏差値の各算出値と、
前記記憶手段に記憶させた２値化しきい値，平均値およ
び，偏差値とから前記補正された２値化しきい値を算出
する補正演算手段とを備えて成る画像処理装置。
【請求項２】前記偏差値として、標準偏差を用いる請
求項１に記載された画像処理装置。
【請求項３】前記偏差値として、平均偏差を用いる請
求項１に記載された画像処理装置。
【請求項４】前記平均値および偏差値の算出対象とす
る濃淡画像として、誤差拡散法により変換された擬似中
間調画像を濃淡画像に変換したものを用いる請求項１に
記載された画像処理装置。