JPH0731734B2 - 形状判別システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は画像処理に関し、より具体的には丸い（包囲
された）オブジエクトの特徴（形状）を分析し特徴付け
る画像処理に関する。

B.従来の技術 電子部品パツケージ技術はより高密度実装のボードまた
は基板へと進んでいる。このため、パツケージを生成す
るコストも現場で取り換えるコストも上昇している。品
質管理手法も大規模回路領域、複雑な回路、小型の回路
へという推移に追随するよう望まれてきた。この点、各
層の印刷基盤は、複合層に組み込む前に十分に検査され
なければならない。電気的な試験はいくつかの種類の欠
陥を検出できるけれども、人間の目による（または自動
化された光学的な）検査のみが多くの欠陥を信頼性高く
検出可能といえる。人間の目による検査は、しかしなが
ら労働集約的であり高コストである。

印刷基盤（他の対象も含む）の自動光学検査については
ここ10年の間に種々の手法が提案された。これら手法は
典型的には画像を得るのにアナログ・サブシステムを用
い、画像の分析や全体のシステム制御にはデジタル・サ
ブシステムを用いる。このようなシステムでは多くの場
合グレイ・スケールのアナログ画像を分析するのではな
く、そのかわりにアナログ画像を規則的なグリツトでサ
ンプリングし、そのサンプリング結果を閾値検査して０
または１を得るようにして非連続的な２値画像の分析を
行うようにしている。非連続的な２値画像は０または１
のエレメント（ピクセル）を有するマトリツクスから生
成される。

２値画像の分析手法の多くは、基準比較アプローチを採
るもの、あるいは包括的な特性に基づくアプローチを採
るものである。一般的にいつて、基準比較アプローチは
検査対象回路についての完全な知識を用いる。他方包括
的特性アプローチは検査対象の特定の回路の知識でなく
回路フアミリに共通な特性の知識を用いる。

基準比較には２つのタイプがある。簡略化された方のア
プローチは所定の直接的な画像比較、たとえばテスト画
像と理想化した基準比較のピクセルとの間のブール・エ
クスクルーシブ・オア比較を伴う。複雑化したアプロー
チでは基準と比較を行つたのちにテスト画像中の特徴の
認識を行うようになつている。

包括的特徴アプローチも２つの形態をとる。１つのアプ
ローチは理想的に回路の特徴は単純で規則的な幾何形状
をしている一方、欠陥部分は典型的にはそうでないとい
う知見に基づいている。このアプローチのシステムでは
予期できない不規則な形状を探す。第２のアプローチは
直接に設計上の規則たとえばトレース幅、形状間の間
隔、パツドの位置および形状等をチエツクする。これら
２つのアプローチでは、通常ではテスト画像にわたつて
厳格な局所的近傍処理を行つて欠陥を検出する。

上述の分析手法の具体的な例は米国特許等に見ることが
できる。米国特許第4555798号明細書は自動検査システ
ムを開示している。このシステムではまず検査対象のデ
ジタル表現をストアする。こののち信号プロセツサがス
トア済みデジタル表現に対して検査、測定、および種々
の比較テストを実行する。平滑度チエツカが穴の局所的
な曲率を数個所で測定し、この測定値を予め定められた
曲率限界に比較して欠陥を検出する。面積チエツカは穴
の面積を測定し、その測定値を予め定められた限界に比
較する。直径チエツカは穴の直径を２箇所で測定し、こ
れを予め定められた直径限界に比較する。

上述米国特許の手法は低効率のシステムには適合し、所
望のレベルの検査能力を実現する。しかしながら、検査
対象が複雑であり、しかもかなりのスループツトが必要
な場合には製造ラインにおいて現実的でなくなる。

他の米国特許第4589140号明細書では、種々の倍率であ
りながらほぼ同一の視野で対象を光学的に走査して得た
デジタル情報をストアする。そしてストアした情報をマ
スク情報と比較する。しかしながらこの米国特許におけ
る処理スピードも先のものと同様な限界がある。

最近、画像に対してパイプライン処理を行う画像処理ア
ーキテクチヤが提案されている。すなわち画像をストア
するのではなく、直ちに１および０のデジタル・ラスタ
表現に変換し、パイプライン式に処理システムに順次に
供給するのである。パイプライン中に適切な論理処理サ
ブシステムを挿入すると画像の特徴を迅速に分離し分析
することが可能になる。このような構成は、“Parallel
Architectures For Image Processing",Sternberg,Pro
ceedings,IEEE.,Compac,1989および“Biomedical lmage
Processing ",Sternberg,“Compuser",pp22−34,1983
年１月に開示されている。パイプライン型画像処理の即
座に実現できるように設計されたコンピュータ・システ
ムはインターナショナル・ビジネス・マシーンズ（IB
M）社により開発され、“Morphic Image Transfer Engi
ne（MITE）”と呼ばれている。これについては米国特許
出願第07/150000号（特開昭62−162176号公報）に記載
がある。パイプライン型画像処理では、多くの計算が中
間結果の定常的なメモリ・アクセスなしでシステムによ
って同時に多くの計算を行うことができるため画像処理
に有利なものである。

MITEシステムで採用されている画像解析手法は“Novel
Method For Analysis of Printed Circuit Images",Jon
R.Mandevilbe,IBM Jornal Research and Development,
Vol.29,No.1,pp73−86,1985年１月に開示されている。
パイプライン型の処理マシーンたとえばMITEは画像解析
様の効率の良いアルゴリズムとともに用いると同一サイ
ズの他のコンピュータ・システムより高速に分析が可能
となることがわかつている。

C.発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は画像の丸い（包囲されている）形状を
分析するシステムを提供することを目的としている。

この発明の他の目的はパイプライン型の処理に適した構
成により、画像中の丸い形状を分析しその特性を判別す
る画像処理システムを提供することを目的としている。

さらにこの発明の他の目的は処理ステージを削減して分
析機能を実現できるパイプライン型画像処理システムを
提供することを目的としている。

D.問題点を解決するための手段 この発明は丸い形状たとえば印刷基盤のスルーホールの
特性を判別するシステムを提供する。このシステムは丸
い形状を表わすピクセルからなるラスタ・スキャン画像
のシリアル・フローを供給する手段を含む。またこのシ
ステムはスキャン画像からピクセルのグループ（すなわ
ち近傍）を選択する手段を含む。これらグループの各々
は選定された複数の方位のまわりに集まり、しかも丸い
形状の境界の接線のまわりにあるピクセルを含んでい
る。刈り込み処理ののちに残つているピクセルは、丸い
形状の限界（たとえば直径、半径等）を表わし、分析手
段が接線ピクセル間の関係を検査し丸い形状の特性を判
別できるようにする。

より複雑なシステムでは選定されたピクセル・グループ
を刈り込むのに必要な装置を改善している。接線セグメ
ントは複数の並行ネツトワークに供給され、このネツト
ワークが当初その接線のセグメントの右肩および左肩を
特定する。特定された両端をマスクとして用いて元の接
線セグメントの中央部を隣接のより低い非中央の部から
分断する。後の刈り込み処理により中央部ご特定され
る。

F.実施例 第１図はラスタ走査を示し、この第１図において走査の
各線は10個のピクセル位置からなり、断続した線に順番
付けを行つている。ピクセル位置には左上から右下へと
順番に番号付けがなされている。図では10個の水平走査
ピクセル位置しか示されていないけれど、通常では走査
線一本あたり256から640個のピクセル位置があり、最高
で512本の走査線がある。もちろんより高分解能のシス
テムもある。

この発明の画像分析システムの操作中、ラスタ捜査画像
に含まれるピクセルはシステムの種々のステージにシリ
アルに供給され、各ステージで、ピクセルの「近傍」が
処理される。この処理は近傍を１つのテンプレートまた
は１グループのテンプレートひ比較することにより行わ
れ、このテンプレートは実行すべき論理機能を定義す
る。第２図において、中央ピクセル13のまわりに集まつ
たピクセルからなる「８近傍」50が示されており、この
８近傍50は走査線０のピクセル２、３および４、走査線
１のピクセル12および14ならびに走査線２のピクセル2
2、23および24を有している（すべて第１図に示されて
いる）。つぎのクロツク・サイクルの間のピクセルは１
位置だけ増分され、近傍52が生成される。こののちピク
セル14に関連する８近傍に対して論理操作が実行され
る。各近傍ピクセルの一般的な記述は第２図の符号54の
ようになされ、各ピクセルはコンパスの方位により表記
される（ただしピクセルＣをのぞく。） この発明において基本的には黒および白の画像が用いら
れ、各ピクセルは論理１または０により表わされる。論
理１は画像の暗領域を示し、論理０は画像の明領域を示
す。

第３図は画像分析システムのブロツク図であり、この図
において、画像スキヤナ56は素子、回路ボードまたは他
の検査対象の特徴ピクセル画像を供給する。スルーホー
ルの位置や大きさについて検査を行うのであれば、画像
スキヤナ56は、スルーホール中のピクセルが“1"表示を
有し、まわりの領域が“0"表示を有する画像を形成す
る。基本的には“1"表示がスルーホールの暗すなわち内
部の領域を示し、“0"表示がスルーホールの外側につな
がる平坦部を表わす。

画像スキヤナ56からのシリアルなピクセル画像出力は画
像アナライザ58に供給される。このアナライザ58は複数
の処理ユニツトからなる。この処理ユニツトについては
後述する。画像アナライザ58は特定の画像特徴を分離、
分解し、一連の特定されたピクセルを線60を介してコン
トローラ62に供給する。たとえば画像アナライザ58がス
ルーホールの構造を分析するのであれば、スルーホール
の北、東、南および西の接線を特定する４つまたはそれ
以上のピクセルをシリアルに供給する。各ピクセルは画
像走査における具体的なアドレスとして特定される。こ
ののちコントローラ62が動作し、特定された方位ピクセ
ルのアドレスを用いてスルーホールの直径を計算し、回
路基板上の他の既知の特徴との関係で分類を決定し、ま
た一般にホールの輪郭を検査できるようになる。なぜな
らコントローラ62はこの時点でホールの予期されている
外周を正確に特定しており、それが予め定められた定義
済みの形状と異なるかどうかを判別できるからである。
コントローラ62は線64を介して画像アナライザ58の動作
を制御する。たとえばコントローラ62は画像アナライザ
58にクロツク信号を供給する。これにより、シリアルな
ピクセル画像が同期をとつてクロツキングされ、ピクセ
ル８近傍の各々が画像アナライザ58中の種々のシリアル
処理ユニツトによつて順次処理される。コントローラ62
もまた用いられ、周知の手法で線66を通じて画像スキヤ
ナ56の処理を制御する。

第４図は処理エレメント示す。この処理エレメントは画
像アナライザ58を通じて用いられる基本的な論理エレメ
ントである。第４図に示される処理エレメントの構成は
公知である。

シリアル・ピクセル画像は時間の経過に沿うピクセルの
シリアル・ストリームとして入力線70に得られる。ピク
セル・ストリームは一連の３位置シリアル・シフトレジ
スタ72、74および76を通過する。シリアル・シフトレジ
スタ72の出力は遅延回路78を介してシフトレジスタ74の
入力に供給される。遅延回路78はラスタ走査線中のピク
セル数より３だけ小さい数のピクセル位置を有するシリ
アル・シフトレジスタであつてよい。もちろん他の方法
で遅延回路を構成できる。同様にしてシリアル・シフト
レジスタ74の出力は遅延回路80を介してシリアル・シフ
トレジスタ76の入力に接続されている。遅延回路80は遅
延回路78と同一に構成する。各クロツク時間において、
シリアル・シフトレジスタ72、74および76のビツト位置
はそれぞれの出力82をパラレルにルツク・アツプ・テー
ブル84に供給する。ルツク・アツプ・テーブル84は基本
的にはランダム・アクセス・メモリであり、ライン82の
ビツト表示をメモリへの８ビツト・アドレスとして使用
している。メモリは具体的な８近傍入力構成用の、予め
定められたテンプレートに合致する出力ビツトを供給す
るように構成されている。テンプレータは所望の機能
（たとえば「エクスパンシヨン（拡大）」、「コントラ
クシヨン（強調）」、「シニング（細線化）等）に応じ
て具体的な８近傍出力を供給するように予め構成されて
いる。

所定のクロツク時間で、ピクセル・ビツト（１または
０）がシリアル・シフトレジスタ72の第１ステージに挿
入される。同時に１つのビツトがシリアル・シフトレジ
スタ72の第３ステージからシフト・アウトされて遅延回
路78に挿入される。遅延回路78の他端では１つのビツト
が現われてシリアル・シフトレジスタ74の第１ステージ
に挿入される。以下同様である。このような動作の結
果、新たなピクセル・ビツトが入力線70に現われるたび
に新たな８近傍がシリアル・シフトレジスタ72、７およ
び76中に生成されることになることは明らかである。

８近傍の各々を第２図の54で示すように配列するかわり
に、第４図の回路によつて８近傍を変換、反転し、８近
傍の北西ビツトが８近傍の右下に現われ、南東ビツトが
左上に現われるようにする。西ビツトは近傍の最右位置
に現われ、東ビツトは最左位置に現われる。この約束は
各処理エレメントの論理走査の制御を行う種々のテンプ
レートについてあてはまる。各テンプレータは第２図の
示されるビツト配向にしたがつて説明される。第４図の
ものではない。

上述したように、新しい８近傍がシフトレジスタ72、74
および76中に現われるたびに、９ビツトのアドレスが入
力線82に現われ、これが８近傍により表わされる画像部
分を表わす。これら９ビツトによりルツク・アツプ・テ
ーブル84は単一の出力ビツトを生成する。新たなピクセ
ルが線70に入力されて新たな８近傍が生成されるたび
に、新たなビツト出力が生成される。

この画像分析手法は印刷回路ボードの製造によく用いら
れる。この例ではスルーホールの特性チエツクが行われ
る。第５図は大幅に拡大したスルーホール90を概略的に
示している。第５図の小さな矩形の各々は１と等しい値
を有するピクセルを示している。スルーホールは22本の
走査線を含み、各々の走査線はスルーホールの周囲で終
了することに留意されたい。画像分析システムの目的は
スルーホールの北端、東端、西端または南端の１つまた
はそれ以上に接するピクセル線を判別してスルーホール
の直径および位置を判別できるようにすることである。

第６図は、第３図の画像アナライザ58の構成を示す。画
像アナライザ58の２つの主たる部分は北、南、東および
西接線デイテクタ部60およびピクセル識別部62である。
北、東、南および西接線デイテクタ64、66、68および70
は入力ピクセル・ストリームを受け取る。接線デイテク
タ64、66、68および70の出力はパラレルにピクセル位置
識別回路72、74、76および78にそれぞれ供給される。そ
して各ピクセル位置識別回路の出力はコントローラ62に
供給される。

第７図は第６図の北接線デイテクタ64を詳細に示す。他
の接線デイテクタもほぼ同一の構成である。ただし各処
理エレメントのテンプレートが個々の方位に応じて修正
される。北接線デイテクタ64はホール90（第５図）の北
端を通る方位に沿うピクセルを識別し、動作する。東接
線デイテクタ66はホール90の東端を通る方位に沿うピク
セルを識別し、動作する。南、西接線デイテクタ68、70
も同様である。第７図の動作については第8a図〜第8e図
に示すピクセル画像例を参照にして説明し、さらに第13
a図〜第13d図に示す論理式およびテンプレートとともに
説明する。第７図の各ブロツクは処理エレメントを示
し、このエレメントがブロツク内に記したとおりのテン
プレートを含む。

北接線デイテクタ64に至るまえにシリアルなピクセル・
ビツトはフイルタを通過し不必要な細部の除去、埋め込
みを行うようになつている点を留意されたい。このよう
なフイルタ手法は周知であり、クロージングおよびオー
プニング・テンプレート機能双方で用いられる。これら
テンプレート機能は“Morphological Methods In Image
and Signal Processing",GiandinaおよびDoughenty,Pr
entice Hall,1988,pp−20−27等に記載されている。

第７図のシステムの動作を考えるまえに、第12図を参照
しておいてほしい。第12図は第13a図〜第20h図の論理式
およびテンプレートに関して用いるシンボルの定義を示
す。この定義の下に第13a図〜第13d図を参照しよう。こ
れらの図は検査対象のスルーホールの周囲の接線に横た
わる北、南、東および西のピクセルを識別し、分離する
論理式およびテンプレートを示している。第７図におい
て、スルーホールを示す入力ピクセル・ストリームは入
力線100を介して北接線検出用処理エレメント102に供給
される。ピクセル・シーンの表現は線100に現われると
きには第8a図に示すようになつている。第５図を参照し
て上述したように、第8a図の各ピクセルの矩形はピクセ
ル・ストリーム中の１によつて表わされ、他方ホールの
外部に示される領域は関連する位置の０によつて表わさ
れる。

第13a図に示すように北接線検出用処理エレメント102中
のルツク・アツプ・テーブルの動作を制御する論理式は
Ot＝CBおよびSWB and SB and SEB and（NOT（NEB
or NB or NWB））である。したがつて処理エレメ
ント102中のルツク・アツプ・テーブルから１が出力さ
れるのは、単に１のビツトが８近傍の中央、南西、南お
よび南東のビツト位置にあり、かつ０のビツトが北東、
北および北西のビツト位置にあるときのみである。東お
よび西のビツト位置のビツトは０でも１でもよく、出力
に何ら影響しない。

第13a図から、図示の８近傍ビツト・パターンは第８図
のピクセル・パターンの最北端においてのみ起こること
は明らかであろう。ピクセル・シーンのいずれの場所に
おいても単一のビツトは処理エレメント102によつて除
去される。さて第13a図の８近傍のビツト・パターンが
起こつたときに、処理エレメント102の出力ピクセル・
ストリーム中に１が挿入される。処理エレメント102の
入力シフトレジスタ（たとえば第４図のレジスタ72、7
4、76）に他の８近傍ビツトパターンが存在するときに
は出力は０となる。したがつてスルーホール内のピクセ
ルの８近傍について、最北の接線領域のものをのぞい
て、０が連続的に生成され、したがつて１が０に変換さ
れる。北接線検出用処理エレメント102の動作かる得ら
れるピクセル・シーンは第8b図に示すようになり、一連
の４個のピクセル150のみでなく、いくつかの不連続な
ピクセル152および154を含むことになる。

つぎの２つの処理ステージを用いて不連続なピクセル15
2および1549をピクセル平坦部150に結合する。これは、
第8b図のピクセル画像を第8c図に示すようなピクセル画
像へと８拡張の処理を行い、分離している部分を連結す
る。連続部分は数回シニング（細線化）を施こし、第8d
図に示すような単一の連続した北接線部分を得る。この
のち連結部分は刈り込まれ、単一の北接線部分が生成さ
れ、その位置として識別される（第8e図）。

第７図において、処理エレメント102からのシリアル・
ピクセル出力は８拡張処理エレメント102に供給され、
ここでの１のビツトを有する各ピクセルはそのまわりに
８近傍を構成する。８拡張の論理式およびテンプレート
は第14a図に示すとおりである。第14a図から明らかなよ
うに８近傍の１つの入力ピクセルが１にセツトしてあれ
ば、８拡張処理エレメント104の出力は１のビツトとな
る。したがつてどこにであれ１のビツトのピクセルが見
い出せれれば、予め存在するそのピクセルのまわりの８
近傍が８拡張処理エレメント104によつて生成される。
その結果は第8c図に示す。８拡張は第8b図の非連結のピ
クセルを結合して画像を以降の処理のために準備するも
のである点に留意されたい。

拡張されたピクセル・シーンは細線化処理エレメント10
6、108、110および112に順次供給される。エレメント10
6は第8c図のシーンから上方に方位しているピクセルを
刈り込み、エレメント108は第8c図のシーンの最右端の
ピクセルを刈り込み、エレメント110は第8c図の下部の
ピクセルを細線化し、エレメント112は画像の左のピク
セルを細線化している。細線化の論理式およびテンプレ
ートは第15a図、第15b図、第15cおよび第15d図に示すと
おりである。結局それぞれの細線化テンプレートの働ら
きは、一連な連結された１のピクセルをのぞいたすべて
の１のピクセルを第8c図の画像から取り除いて第8d図の
シーンを生成することである。

第15a図に示すように、「左からの細線化」処理エレメ
ント106は、第15a図に示す論理式の条件が満たされたと
きのみ、１の出力を生じる。この場合のAND NOT機能は
入力８近傍の中央ビツトが１にセツトされ、かつ図示の
５個のビツト・パターンのいずれも１の中央ビツトとと
もに同時に存在しないということを要求する。たとえば
入力８近傍の中央ビツトが１であり、残りのビツト構成
がAND NOTに続く５つのテンプレートの１つと同一であ
れば処理エレメント106は０の出力の次段の細線化ステ
ージに供給する。要するに、シーンは最初左から細線化
され、つぎに第15b図に示すように処理エレメント108で
下から細線化される。この場合シーンは第15b図のテン
プレートで処理される。こののち、このシーンは処理エ
レメント110により右から細線化される。この場合は第1
5c図のテンプレートを用いる。最後に上部細線化処理エ
レメントで第15d図のテンプレートを用いる。得られた
結果は第８図に示すとおりである。なお円や他の囲まれ
た特徴が実質的に劣化されている場合には付加的に８拡
張を行いピクセル・シーケンスを連結する必要があるこ
とに留意されたい。この場合付加的な４段の細線化が必
要となる。

細線化されたシリアル画像ピクセルは多段構成の刈り込
みステージ114および116に供給され、ここで第8d図の画
像は第8e図の画像に変換される。刈り込み用に処理エレ
メント114および116で用いられる論理式およびテンプレ
ートはそれぞれ第16a図および第16b図に示すとおりであ
る。刈り込み処理エレメントは対として構成されてお
り、ピクセル列の両端を取り除き、中央の１つのみ残す
ようになつている。

刈り込み処理エレメントの必要な個数は細線化後のピク
セル・シーケンスの予想長さに依存し、検査対象の画像
の大きさによつて変化する。

第16a図に示すように、刈り込み機能はシーンの残存ピ
クセルのすべてを刈り込みことがないように構成されて
いる。これは図示のAND機能により実現される。具体的
に考えよう。もしテンプレートによつて示される８近傍
入力ビツト・パターンがテンプレートにより示されるビ
ツト・パターンと関連して現われると、刈り込み処理エ
レメント114は１の出力を生じる。その以外は０を出力
する。これにより単一の１のピクセルが見い出され、か
つ刈り込まれような事態は阻止される。

テンプレートに関連して、西、北東、北または北西のビ
ツトが中央ビツトとともに１にセツトされていると、刈
り込みが起こる。このような条件では、AND機能は満足
されることがなく０を出力する。刈り込みエレメント11
6においても同様の操作が起こる。ただし方向は逆方向
（南、南東）である。第8e図のピクセル156は、この結
果、分離されて識別ブロツク118に供給される。刈り込
みステージの個数は必らずしも２個に限られるわけでは
なく、むしろホールの大きさ、細線化結果の予定される
ピクセル列の長さおよび刈り込み後に要望される残留ピ
クセル個数によつて決定される。大径のホールに対して
は多くのNNW刈り込みステージにところどころの配置で
多くのSSE刈り込みステージが挿入されることになる。

第７図の識別ブロツク118は構成上上述の各ブロツクと
異なっている。識別ブロツク118は刈り込み後に残つて
いる１またはそれ以上のラスタ操作中の位置を識別す
る。このブロツク118はカウンタ含み、このカウンタは
ラスタ操作中の初めでカウントを開始し、その終りでカ
ウントをリセツトする。したがつて孤立している１のビ
ツトのピクセルが現われる時点でのカウンタのカウンタ
を保持することにより、孤立ピクセルの位置を識別する
ことができる。保持されたカウンタはのちにテーブル・
ルツク・アツプや他の変換処理によつてデカルト座標XY
アドレスに変換される。識別ブロツク118の出力はコン
トローラ62に供給されてさらに処理されることになる。
他の残りの接線デイテクタ（東、南および西）は上述の
北接線デイテクタと同時にかつ並行して動作して識別し
たピクセル出力をコントローラ62に供給する。

第９図は修正した接線デイテクタを示す。このデイテク
タは刈り込みステージの個数の削減を可能にし、接線識
別を高速に行えるようにするものである。システムの最
初の処理の部分は第７図と同様であるので示さない。簡
単にいえば、ホール入力ピクセル・ストリームはブロツ
ク102、104、106、108、110および112と同一の一連のブ
ロツクに供給される。細線化結果としての接線部分ピク
セル・ストリームは導線300を介して３つのパラレルな
ネツトワークに供給される。これらのネツトワークは接
線平坦部の右端および左端を識別し、さらに接線部分を
遅延させて出力し、のちに比較およびマスク用に用いる
ようにする。第９図の構成の動作は第10a図〜第10g図の
ピクセル・シーンおよび第13a図〜第13d図の論理式およ
びテンプレートを順次参照しながら説明していく。また
第９図は細線化後の北接線部分に種々の論理ステージを
適用することを示すけれど、他の接線部分（すなわち
南、東および西）もテンプレートおよび論理機能を用い
て実質的に同一の態様で処理される。

要約すれば、またとくに第９図を参照していえば、細線
化された北接線部分（第10a参照）は北左ステツプ処理
エレメント302、北右ステツプ処理エレメント304および
２ステージ分遅延エレメント306に同時に供給される。
北左ステツプ処理エレメント302および北右ステツプ処
理エレメント304はピクセル・ストリーム出力において
第10a図のピクセル・シーンの左端308および右端310を
それぞれ識別し分離するものである。右端部310は処理
エレメント304から生じ、第10b図に示すとおりである。
左端部308は処理エレメント302により分離され同様の左
端ピクセル・ストリーム（図示せず）が供給される。端
部が識別、分離されると、これら端部は南西および南東
膨張（ダイレーシヨン）処理エレメント312および314に
供給される。膨張エレメント312および314は分離された
右および左ステツプ・ピクセル・ストリームの双方を２
×２のピクセル・マトリツクスに膨張し、ピクセル・ス
トリーム内のギヤツプのいくつかを埋め込む。これは北
右ステツプに関連して第10C図に示すとおりである。こ
ののち膨張エレメント312および314の出力はNOR回路316
に供給され、さらにAND回路318に供給される。またこれ
ら膨張エレメント312および314の出力は同時に２つの付
加的な膨張１回路320および322に供給される。NOR回路3
16の出力は第10d図のピクセル・ストリームであり、さ
きに１であつたピクセル位置はすべて０に反転され、ま
た０は１に反転される。

また細線化後の北接線ピクセル・ストリームの入力は導
線324を介して２ステージ遅延306に供給される。２ステ
ージ遅延306は、細線化後の北接線ピクセル・ストリー
ムを、北左ステツプおよび北右ステツプの識別ネツトワ
ークの処理時間と等価な時間だけ遅延させる直列の２個
の処理エレメントからなつている。したがつて第10a図
に示される細線化後の北接線シーンを形成するピクセル
が、NOR回路106からのピクセル画像と同期してAND回路3
18に供給される。第10a図および第10d図を見ればわかる
ように、AND回路318の出力は第10e図に示すとおりであ
る。具体的にいえば、AND機能は平坦部326に現われるビ
ツトおよびいくつかの左端ステツプ・ビツト328および
右端ステツプ・ビツト330に関してのみ満たされる。第1
0e図には示さないけれども、AND処理の結果としてより
低い位置に平坦部が現をれることもあり、得る。したが
つて平坦部326を適切に分離する処理が必要となる。

上述したとおり、南西の２膨張エレメント312および南
東の２膨張エレメント314からのピクセル・ストリーム
は２つの付加的な膨張エレメント320および322にそれぞ
れ供給される。この結果第10c図に示す２膨張（および
これと対称な画像、図示しない）は付加的な膨張処理を
受け第10f図に示すようなピクセル・シーンが生じる
（左ステツプの膨張は図示しない）。AND回路318の出力
は２つの刈り込み処理エレメント330および332に供給さ
れる。これら刈り込み処理エレメント330および332は第
10e図の接線ピクセル平坦部326から対向する端部ピクセ
ルを除去するように動作する。ピクセル328および330は
孤立しているので、除去される。刈り込みエレメント33
0および332が他のピクセルに連結しているピクセルを除
去するようになつているからである。

膨張エレメント320および322を刈り込みエレメント332
に同期させるために遅延エレメント334および336が設け
られている。この結果としての出力はOR回路338に供給
される。このOR回路338からのピクセル・ストリーム出
力は第10g図に示すとおりである。この段階で左端342お
よび右端346がそれぞれ完全に一体化して、接線平坦部3
48から分離状態になつていることに留意されたい。線34
0上の出力は他の３つの接線検出回路からの出力と並行
に第11図の回路に供給されている。

第11図のシステムの動作を検討するまえに、第９図に示
す種々の処理エレメントで用いる論理式およびテンプレ
ートについて考えておく。北左ステツプ処理エレメント
302および北右ステツプ処理エレメント304で用いる論理
式およびテンプレートを第20a図および第20b図にそれぞ
れ示す。第20a図の２つのテンプレートから理解できる
ように中央および北が１のビツトでかつ東が０のビツト
であるか、または中央および北東が１のビツトでかつ北
および東が０である場合、処理エレメントから１が出力
される。この１の出力は、入力近傍において垂直なステ
ツプまたは南西から北東へ向うステツプがあることを表
わし、したがつて「北左ステツプ」を表わす。他のビツ
ト・パターンを北左ステツプ処理エレメント302を通る
ときに除去されてしまう。

北右ステツプ・エレメント304は上述とほぼ同様に動作
する。ただし第20b図の論理式およびテンプレートにし
たがう。さらに他の図示しない南、西および東ステツプ
検出ネツトワークも同様に動作する。ただし、これらは
第20c図〜第20h図の論理式およびテンプレートにしたが
つて動作する。西および東ステツプ処理エレメントに関
連して左および右ステツプの概念がなくなり、また、東
および西接線平坦部が垂直に方位するということからそ
れら両端のステツプは上部および下部のステツプになる
ことに留意されたい。

南西の２膨張処理エレメント312および南東の２膨張処
理エレメント314は第19a図および第19b図にそれぞれ示
す論理式およびテンプレートを採用する。したがつて、
たとえば南西の２膨張エレメント312はその入力近傍に
おいて中央ビツト、東ビツト、北東ビツトまたは北ビツ
トの１つ以上が１であれば１を出力する。この結果１の
ビツトの各ピクセルは４ピクセルの１のビツトの近傍に
変換される。この場合ピクセルは当初の１のビツトのピ
クセルから東、南および南東を向いている。

北西２膨張および北東の２膨張の論理式およびテンプレ
ート（第19c図および第19d図）は南接線部分検出回路に
用いられ、他方東および西接線検出回路は２膨張回路の
適切な組み合わせを採用している。各遅延回路（たとえ
ば２ステージ遅延306および１ステージ遅延336）は第18
図に示す中央ビツト識別論理式およびテンプレートを実
現する。基本的にはこれらエレメントは入力ビツト・ス
トリームを繰り返し処理し、各エレメントが入力８近傍
のピクセルを処理するのに必要な時間だけ入力ビツト・
ストリームを遅延させる。またこれらエレメントは同期
用にも用いられる。

刈り込み１接合処理エレメント330および332は第16a図
および第16b図に示す論理式およびテンプレートを採用
している。これらについては第７図の回路に関連してす
でに説明したので説明を繰り返さない。

第11図において線340、350、360および370上の入力は第
10g図に示すようなピクセル・シーンの形態をしてい
る。東、南および西接線の各々のシーンは第10g図の北
接線シーンと同一である。ただし、各々のシーンは、ス
ルーホールの画像の東、南および西を通る方位線に沿う
ものである。

上述のピクセル・ストリーム入力は遅延ステージ372、3
74、376および378にそれぞれ供給され、さらに並行して
OR回路380に供給されている。OR回路380の出力は４つの
平坦部のピクセル（たとえば第10g図の348）と端部ピク
セルの集りとを含むピクセル画像である。肩部ピクセル
は平坦部に関連しているが分離している。このピクセル
・シーンはＮステージの刈り込み処理エレメント382を
通り、ここで各平坦部の両端ピクセルが順次刈り込まれ
ていく。ここで既述のとおり各刈り込みステージは実際
には２つの刈り込み処理エレメントを含み、この処理エ
レメントの一方が刈り込み対象のピクセル・ラインの一
端を刈り込んでいく。もちろん端部（肩部）のピクセル
も刈り込まれるが、問題とならない。なぜならつぎの処
理エレメント（０接合検出処理エレメント384）が孤立
ピクセルしか検出せず他のすべてをリジェクトするから
である。刈り込みステージ382の個数を調整して各接線
平坦部から１つのピクセルを検出航路384に供給するよ
うにする。

検出回路384は第17図に示す論理式およびテンプレート
により示される態様で動作する。したがつて入力８近傍
の中央ビツトが１で他が０のときのみ入力８近傍に応じ
て１の出力が生成される。これにより他のピクセルと結
合しているピクセルがすべて除去され、孤立している接
線ピクセルのみが残される。

北、東、南および西の接線シーンが並行してOR回路380
に供給されるが、それらの位置に応じて実際には異なつ
た時刻に到来することになる。さらに０接合ピクセル・
エレメント384のピクセル出力は、ピクセル・ストリー
ムが刈り込みエレメント382および０接合エレメント384
を通るので、2n＋１ステージだけ遅延する。そのように
遅延をともないながら検出された０接合ピクセルはAND
回路386、388、390、および392に供給されるとき、2n＋
１と遅延回路372、374、376および378の出力とそれぞれ
AND論理処理される。上述のAND回路の各々において、順
次に現われる接線ピクセル・エレメントは分離されて対
応する出力に現われる。

AND回路386、388、390および392の出力はこののちピク
セル・アドレス識別回路394、396、398および400に供給
され、ここで識別され分離された接線ピクセルの各々の
アドレスが決定されコントローラ62に供給される。すべ
てのピクセルのアドレス識別されたのち、コントローラ
62はスルーホールの直径を計算し、固定点に対する位置
を判別し、また一般的にそのスルーホールの特性を決定
する。

F.発明の効果 以上説明したようにこの発明によればパイプライン型処
理に適した丸い形状の接線ピクセルを検出し、これによ
り丸い形状の特性を判別しているので、簡易かつ高速に
画像の分析を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第５図、第8a図〜第8e図、第10a図〜
第10g図、第12図、第13a図〜第13d図、第14a図、第14b
図、第15a図〜第15d図、第16a図、第16b図、第17図、第
18図、第19a図〜第19d図、第20a図〜第20h図はこの発明
の一実施例の動作を説明するための図、第３図は上述一
実施例の全体構成を示す図、第４図、第６図、第７図、
第９図および第11図は第３図実施例の細部を示す図であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】丸い形状の径を判別するシステムであっ
   て、 上記丸い形状を表す複数のピクセルから成るラスタ走査
   画像を形成する手段と、上記走査画像を入力とし、丸い
   形状の複数の予め定めた方位において、それぞれのピク
   セルについてその近傍ピクセルが丸い形状の輪郭付近の
   ピクセルとして満足すべき予め設定したピクセル・パタ
   ーンに適合するピクセルを上記走査画像から検出し、各
   方位について該ピクセルのグループを出力するディテク
   タ手段と、上記ピクセルのグループのそれぞれについて
   グループの両端を取り除いて中央のピクセルを分離する
   手段と、 上記各方位毎に分離されたピクセルに基づいて上記丸い
   形状の径を判別する手段と、 を備えた形状判別システム。
2. 【請求項２】上記ピクセルのグループのそれぞれについ
   て、その方位において連続した輪郭のピクセル・グルー
   プを形成するため、上記ピクセルのグループに補助的な
   ピクセルを付加する手段を備える請求項１に記載の形状
   判別システム。
3. 【請求項３】上記連続した輪郭のピクセルを細線化して
   上記丸い形状の周囲に沿った細線化されたピクセル・グ
   ループを形成する手段を備え、このピクセル・グループ
   を上記分離する手段に入力するようにした請求項２に記
   載の形状判別システム。