JPH0636192B2 - 画像合成装置 - Google Patents
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Description
等に適用される画像合成装置に関する。
リの中には、様々な画像の前処理機能を有するものがあ
る。こうした画像の前処理機能の一つとして最大輝度画
像演算機能又は最小輝度画像演算機能がある。
能)は、例えば第2図に示すような回路を用いて、テレ
ビカメラから入力されるビデオ信号と、フレームメモリ
に記憶されている画像との相対応する画素間の大小関係
をリアルタイムで判断し、より大きい値(又はより小さ
い値)でフレームメモリを更新していくことにより、ビ
デオ信号の一定時間内の各画素毎の最大値(又は最小
値)よりなる画像を合成する機能である。なお、第2図
は最大輝度画像演算回路の例であるが、その詳細は後述
する実施例で実質的に説明するので省略する。
の軌跡を得るようにした例を示すもので、画面内を移動
する明るいスポット(30)の軌跡を最大輝度画像演算回路
(3)により得て、モニタテレビ(20)に表示している。
して仮想切削画像を得るようにした例を示すもので、第
4図に示すようにテレビカメラ(2)に低倍率顕微鏡(31)
を接続し、それとストロボ光源(32)とを回転工具(33)を
挟んで対向配置し、モニタテレビ(20)上に回転工具(33)
のシルエット画像を得る。そして、この場合は第5図に
示すように、ビデオ信号を最小輝度画像演算回路(3a)に
より演算処理すると、切削工具刃先の仮想切削面画像(3
4)が得られ、シルエット画面内を横切る回転工具(33)の
刃先の仮想切削面を観察することができる。
算機能は、画像の前処理としての画像合成手段として便
利な機能である。
0)の追跡において、スポット(30)の軌跡は観測できるも
のの、軌跡上の各点におけるスポットの速度については
最大輝度画像演算機能によって得られる最大輝度画像か
らは測定できなかった。同様に、第4図及び第5図に示
した回転工具(33)の刃先の仮想切削面画像上で、刃先が
通過した時刻を知ることもできなかった。
像演算機能は単に各画素に輝度情報を記憶する機能しか
もっていないということに起因していた。
であり、ビデオ信号の輝度の最大値又は最小値の他に、
その時点の対応する他の信号をその画素の値とする合成
画像を得るようにして上記の問題点を解決した画像合成
装置を得ることを目的とする。
や最小輝度画像演算機能のように単にビデオ信号の各画
素毎の最大値又は最小値よりなる画像を合成するのでは
なく、ビデオ信号の各画素毎にその値が最大値又は最小
値をとる瞬間の外部信号、例えば同期信号計値、時刻、
位置、角度等の外部入力信号をその画素の値とする画像
を合成する(請求項1〜5)。
各画素毎のビデオ信号の一定時間内の最大レベルを記憶
する最大輝度画像記憶手段と、ビデオ信号と最大輝度画
像記憶手段に記憶された信号とを各画素毎に比較し、よ
り大きい方の値を最大輝度画像記憶手段に書込む最大輝
度画像演算手段と、各画素毎にビデオ信号が一定時間内
に最も高くなった瞬間の外部入力信号の値を記憶する合
成画像記憶手段と、最大輝度画像演算手段において、ビ
デオ信号が最大輝度画像記憶手段に記憶された信号より
も大きいと判断された画素について、その瞬間の外部入
力信号の値を合成画像記憶手段に書込む合成画像演算手
段とを備えている(請求項6)。
画素毎のビデオ信号の一定時間内の最小レベルを記憶す
る最小輝度画像記憶手段と、ビデオ信号と最小輝度画像
記憶手段で記憶された信号とを各画素毎に比較し、より
小さい方の値を最小輝度画像記憶手段に書込む最小輝度
画像演算手段と、各画素毎にビデオ信号が一定時間内に
最も低くなった瞬間の外部入力信号の値を記憶する合成
画像演算手段と、最小輝度画像演算手段において、ビデ
オ信号が最小輝度画像記憶手段に記憶された信号よりも
小さいと判断された画素について、その瞬間の外部入力
信号の値を合成画像記憶手段に書込む合成画像演算手段
とを備えている(請求項7)。
の追跡に応用し、外部入力信号として時刻信号を入力し
たとすると、光スポットの軌跡上の各点が最大輝度をと
った時刻をその画素の値とする画像が生成され、軌跡上
の各点を光スポットが通過した時刻を知ることができ、
更にには光スポットの速度を知ることができる。また、
第4図及び第5図に示した回転工具の刃先の追跡におい
ても、刃先が通過した時刻を画素の値とする画像が生成
される。
図である。この実施例は、ビデオ信号の各画素が一定時
間内に最大値をとるタイミングでの同期信号計数値をそ
の画素の値とする画像合成装置を示している。
力されるビデオ信号を処理して、各画素毎にビデオ信号
が最大値をとる瞬間のビデオ信号レベルをその画素の値
とする画像を合成する最大輝度画像演算部(3)、各画素
毎にビデオ信号が最大値をとった瞬間の同期信号計数値
をその画素の値とする画表を合成する合成画像演算部
(4)とから構成されている。
に基づいて画像演算の制御を行う演算制御回路(5)、ビ
デオ信号中から垂直同期信号を分離し、これを計数する
垂直同期分離回路(6)及び同期信号計数回路(7)、演算さ
れた最大輝度画像及び合成画像をモニタテレビに表示す
る最大輝度画像表示回路(8)及び合成画像表示回路(9)、
更にこれらの画像を上位の計算機に転送するための画像
データ転送回路(10)が附帯している。
ファメモリである最大輝度画像メモリ(11)を中心とし
て、ビデオ信号を各画素毎にA/D変換しデジタル化す
るA/D変換回路(12)、最大輝度画像メモリ(11)のビデ
オ信号の画素に対応するアドレスのデータの読出し及び
演算結果の書込みを制御する最大輝度画像メモリ制御回
路(13)、更に、テレビカメラ(2)から入力されるビデオ
信号の信号レベルと最大輝度画像メモリ(11)の画像の対
応するアドレスの画素の値とを比較し、大きい方の値を
選択し出力する比較回路(14)及びスイッチ回路(15)より
構成されており、これらの動作のタイミングは演算制御
回路(5)により制御されている。
する合成画像メモリ(16)を中心として構成されており、
最大輝度画像演算部(3)の比較回路(14)の出力信号に基
づいて、テレビカメラ(2)から入力されるビデオ信号の
信号レベルがそれに対応する最大輝度画像メモリ(11)の
画素の値よりも大きかった時に、同期信号計数回路(7)
より出力される同期信号計数値を合成画像メモリ(16)に
書込む機能を有する合成画像メモリ制御回路(17)を備え
ている。
制御回路(5)からの制御信号に基づいて最大輝度画像メ
モリ(11)、合成画像メモリ(16)及び同期信号計数回路
(7)が零にクリアされた状態からスタートする。そし
て、テレビカメラ(2)から入力されるビデオ信号をA/
D変換回路(12)を用いてデジタル化し、このデジタル化
されたビデオ信号の信号レベルと、その画素の位置に対
応する最大輝度画像メモリ(11)の画素の値とを比較回路
(14)で比較して、ビデオ信号の値の方が大きいとスイッ
チング回路(15)が閉成されて、ビデオ信号が最大輝度画
像メモリ(13)を介して最大輝度画像メモリ(11)に送り出
され、最大輝度画像メモリ(11)の対応する画素の値をビ
デオ信号の信号レベル値で更新する。
度画像メモリ(11)の対応する画素の値とを比較してビデ
オ信号の方が大きいと判断されると、比較回路(14)から
合成画像メモリ制御回路(17)にも出力信号が送り出され
る。合成画像メモリ制御回路(17)は比較回路(14)からの
出力信号を入力すると、その時の同期信号計数器(7)の
出力である同期信号計数値を、合成画像メモリ(16)の対
応する画素に書込む。
間上記の演算が行われ、その結果演算終了時には最大輝
度画像メモリ(11)に最大輝度の信号が書き込まれ、合成
画像メモリ(16)には前記の最大輝度が得られた瞬間の同
期信号計数値が対応する画素に書き込まれて、最大輝度
画像及び合成画像が生成されている。
は、最大輝度画像表示回路(8)及び合成画像表示回路(9)
を介してモニタテレビ(20),(21)に表示されると共に、
画像データ転送回路(10)を介して上位計算機に転送する
ことができる。
成図であり、ビデオ信号の各画素が一定時間内に最小値
をとる最小輝度のタイミングで同期信号計数値を対応す
る画素に書き込むようにした例である。
の関係では、最大輝度画像演算部(3)の代わりに最小輝
度画像演算部(3a)が設けられ、その中で、最大輝度画像
メモリ(11)の代わりに最小輝度画像メモリ(11a)が、最
大輝度画像メモリ制御回路(13)の代わりに最小輝度画像
メモリ制御回路(13a)が、更にスッチ回路(14)の代わり
に、ビデオ信号レベルが最小輝度画像メモリ(11a)の対
応する画素の値より小さいときに出力する比較回路(14
a)が設けられている。また、最大輝度画像表示回路(8)
の代わりに最小輝度画像表示回路(8a)が設けられてお
り、それ以外は第1図の装置の構成と同一である。
本的には同じで、比較回路(14a)がビデオ信号の信号レ
ベルと最小輝度画像メモリ(11a)の画素の値とを比較し
て、ビデオ信号の信号レベルが小さいと、その信号レベ
ル値を最小輝度画像メモリ(11a)の画素に書き込んでそ
の値を更新していくと同時に、その時の同期信号計数値
を合成画像メモリ(16)の対応する画素に書き込んでい
く。
タがそれぞれ最小輝度画像メモリ(11a)及び合成画像メ
モリ(16)に格納されていく。
像メモリ(16)に書き込んでいく例であるが、外部入力信
号として同期信号計数値の代わりに例えば時刻、位置、
角度等の信号を書き込んで合成画像を生成してもよく、
その場合は合成画像メモリ制御回路(17)にその外部入力
信号を入力する。
例を示す構成図である。
0)上に置かれた被測定対象(41)の表面に、スリット光源
(42)から斜め上方より紙面に垂直方向に拡がったスリッ
ト光(43)を投光し、このスリット光(43)を回転ミラー(4
4)を用いて紙面横方向に移動させながら、被測定対象(4
0)直上よりテレビカメラ(2)で撮像する。この時、テレ
ビカメラに接続されたされたモニタテレビ(20)上では、
物体表面でのスリット光の線状の反射パタンが、画面横
方向に移動していく様子が観察される。
ンが物体表面上を移動していく様子を写すテレビカメラ
(2)から出力されるビデオ信号を、本発明の画像合成装
置(1)に入力すると共に、外部入力信号として、回転ミ
ラー(44)の角度より演算されるスリット光投光角度θを
同時に入力することにより、画面内の各画素毎に、その
画素に対応する物体表面上の位置をスリット光が通過し
た瞬間のスリット光の投光角度θをその画素の値とする
画像を合成する。
値が、その画素に対応する物体表面の位置から回転ミラ
ー(44)のスリット光回転中心を見上げた時の仰角に対応
した画像となっている。
(x.y)を用いてθ(x.y)で表現すると、物体表面のプロフ
ィルf(x.y)は、高さ変換回路(45)で第7図を基にした
簡単な幾何計算により、次式の形に求めることができ
る。
軸の水平変位で、z0は垂直変位である。
り、従来なし得なかった簡便な3次元自由曲面形状計測
装置が実現でき、このことからも、この発明の有効性を
窺い知ることができる。
の最大値又は最小値よりなる最大輝度画像又は最小輝度
画像のみならず、最大値又は最小値をとる瞬間の時刻、
位置、角度等の信号をコーティングした合成画像を得る
ようにしたので、例えば光スポットの追跡において光ス
ポットの速度を求めることが可能となったり、また、よ
り簡便に利用できる3次元形状測定装置を構成できる
等、新しい情報処理方式の分野を拓くことを可能にし
た。
図である。 第2図は従来の最大輝度画像演算回路の構成図、第3図
は従来の最大輝度画像演算回路の一応用例を示す説明
図、第4図及び第5図は従来の最小輝度画像演算回路の
一応用例を示す説明図である。 第6図はこの発明の他の実施例に係る画像合成装置の構
成図、第7図はこの発明の画像合成装置を3次元形状測
定装置に適用した例を示す構成図である。 (1):画像合成装置、(2):テレビカメラ、(3):最大輝
度画像演算部、(4):合成画像演算部、(5):演算制御回
路、(6):垂直同期分離回路、(7):同期信号計数回路、
(8):最大輝度画像表示回路、(9):合成画像表示回路、
(10):画像データ転送回路、(11):最大輝度画像メモ
リ、(12):A/D変換回路、(13):最大輝度画像メモリ
制御回路、(14):比較回路、(15):スイッチ回路、(1
6):合成画像メモリ、(17):合成画像メモリ制御回路。
Claims (7)
- 【請求項1】被測定物を撮像するテレビカメラと、 外部入力信号を入力すると共に、前記テレビカメラより
入力されるビデオ信号を一定時間時々刻々処理して、各
画素毎に、一定時間内でビデオ信号レベルが最も高くな
った瞬間又は低くなった瞬間の前記外部入力信号の値を
その画素の値とする合成画像を生成する画像合成手段と を備えたことを特徴とする画像合成装置。 - 【請求項2】テレビカメラより入力されるビデオ信号の
垂直同期信号又はその分周信号を計数する同期信号計数
手段を有し、該同期信号計数手段の計数出力を画像合成
手段に外部入力信号として供給する請求項1記載の画像
合成装置。 - 【請求項3】外部入力信号として時刻信号を入力する請
求項1記載の画像合成装置。 - 【請求項4】外部入力信号として位置信号を入力する請
求項1記載の画像合成装置。 - 【請求項5】外部入力信号として角度信号を入力する請
求項1記載の画像合成装置。 - 【請求項6】前記画像合成手段は、各画素毎のビデオ信
号の一定時間内の最大レベルを記憶する最大輝度画像記
憶手段と、ビデオ信号と前記最大輝度画像記憶手段に記
憶された信号とを各画素毎に比較し、より大きい方の値
を前記最大輝度画像記憶手段に書込む最大輝度画像演算
手段と、各画素毎にビデオ信号が一定時間内に最も高く
なった瞬間の外部入力信号の値を記憶する合成画像記憶
手段と、前記最大輝度画像演算手段において、ビデオ信
号が前記最大輝度画像記憶手段に記憶された信号よりも
大きいと判断された画素について、その瞬間の外部入力
信号の値を前記合成画像記憶手段に書込む合成画像演算
手段と を備えたことを特徴とする請求項1、2、3、4又は5
記載の画像合成装置。 - 【請求項7】前記画像合成手段は、各画素毎のビデオ信
号の一定時間内の最小レベルを記憶する最小輝度画像記
憶手段と、ビデオ信号と前記最小輝度画像記憶手段で記
憶された信号とを各画素毎に比較し、より小さい方の値
を前記最小輝度画像記憶手段に書込む最小輝度画像演算
手段と、各画素毎にビデオ信号が一定時間内に最も低く
なった瞬間の外部入力信号の値を記憶する合成画像演算
手段と、前記最小輝度画像演算手段において、ビデオ信
号が前記最小輝度画像記憶手段に記憶された信号よりも
小さいと判断された画素について、その瞬間の外部入力
信号の値を前記合成画像記憶手段に書込む合成画像演算
手段とを備えたことを特徴とする請求項1、2、3、4
又は5記載の画像合成装置。
Priority Applications (6)
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