JPH0757080A

JPH0757080A - 適応２値化制御方式

Info

Publication number: JPH0757080A
Application number: JP5205975A
Authority: JP
Inventors: Tsugihito Maruyama; 次人丸山; Jun Wakitani; 潤脇谷
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-08-20
Filing date: 1993-08-20
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】映像信号を２値化する適応２値化制御方式に
関し、閾値を適応的に設定して映像信号を２値化する。【構成】投影マルチスリット光等を撮像した映像信号
の局所的に急峻な部分を検出する微分回路１と、この微
分回路１の所定レベル以上の微分出力信号によりトリガ
信号を出力するトリガ発生回路２と、このトリガ発生回
路２からのトリガ信号により映像信号の局所的に急峻な
立上り部分の信号レベルを保持して閾値信号を形成する
レベル設定回路３と、映像信号と閾値信号とを比較して
２値化する比較２値化回路４とを備え、映像信号の局所
的に急峻な立上り部分のレベルを閾値信号として、投影
スリット光等に対応した映像信号の局所的に急峻な立上
りを示す信号成分を２値化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号を２値化して
処理する為の適応２値化制御方式に関する。ロボットや
自動装置等の目となる三次元形状を入力する入力装置に
於いては、スポット光，スリット光，パターン光等の構
造照明光を被観測物体に照射し、フォトトランジスタ，
ラインセンサ，ビデオカメラ等のビジョンセンサによっ
て撮像し、その映像信号を２値化し、三角測量の原理に
基づいて被観測物体の表面の各点までの距離を算出する
三次元計測方式が採用されている。又ファクシミリに於
いても光学的に文字，図形等を読取った信号を２値化し
て伝送するものであり、又各種のパターン認識手段に於
いても、パターンを撮像した映像信号を２値化して認識
処理するものである。このような映像信号の２値化に於
いて、映像信号のレベル変動やノイズ等により影響を受
けないように、所望の精度で２値化することが要望され
ている。

【０００２】

【従来の技術】三次元計測方式として、コード化マルチ
スリット光投影方式が知られており、例えば、２ⁿ本の
マルチスリット光をｎ個のコード化マルチスリット光と
して被計測物体に順次投影し、それをビデオカメラ等に
より撮像し、マルチスリット光のそれぞれのスリット光
番号を識別して、被計測物体の各点の三次元位置を求め
て、被計測物体の三次元構造を認識するものである。

【０００３】図１７は従来例の２値化の説明図であり、
コード化マルチスリット光を被計測物体に投影して撮像
した１水平走査線の映像信号が（ａ）に示すように理想
的な場合は、閾値Ｌ１により２値化することにより、
（ｂ）に示すように、コード化マルチスリット光に対応
した２値化信号が得られる。なお、ＨＳは水平同期信号
を示し、三次元計測等に於ける映像信号の２値化に於い
ては、水平同期信号ＨＳを除いて２値化するものであ
る。

【０００４】しかし、実際には、コード化マルチスリッ
ト光を投影する電子シャッタの遮光が完全でないことや
コード化マルチスリット光以外の光が被計測物体に照射
され、又被計測物体の表面の不均一な反射率等によっ
て、（ｃ）に示すように、映像信号は、バイアス成分や
ノイズ成分を含み、且つレベルが変動するものとなる。
このバイアス成分については、コード化マルチスリット
光を投影しない時の映像信号が例えば（ｇ）に示すもの
となるから、（ｃ）に示す映像信号から（ｇ）に示す映
像信号を減算することにより、（ｄ）に示す映像信号と
なる。

【０００５】この（ｄ）に示す映像信号を固定レベルの
閾値Ｌ２で２値化すると、（ｅ）に示す２値化信号とな
り、又固定レベルの閾値Ｌ３（＜Ｌ２）で２値化する
と、（ｆ）に示す２値化信号となる。即ち、高いレベル
の閾値Ｌ２により２値化すると、スリット光の一部が脱
落した２値化信号となり、又低いレベルの閾値Ｌ３によ
り２値化すると、ノイズ成分を含めたＳ／Ｎの劣化した
２値化信号となる。

【０００６】図１８はコード化マルチスリット光投影に
よる三次元計測の説明図であり、液晶光学シャッタ等の
電子シャッタを総てオフとし（１）、無投影画像Ａを格
納する（２）。即ち、コード化マルチスリット光を投影
しない状態で被計測物体を撮像することにより、図１７
の（ｇ）に示すバイアス成分を得ることができる。

【０００７】次に、電子シャッタを制御して、コード化
マルチスリット光を被計測物体に投影し（３）、投影画
像Ｂを格納する（４）。即ち、電子シャッタを制御し
て、純２進コードやグレーコード等によりコード化した
マルチスリット光を被計測物体に投影し、テレビカメラ
等により撮像した映像信号を格納する。

【０００８】次に、無投影画像Ａと投影画像Ｂとの差分
（Ｂ−Ａ）を求める（５）。即ち、図１７の（ｃ）に示
す映像信号から（ｇ）に示す背景雑音に相当するバイア
ス成分を減算することにより、（ｄ）に示す信号を得る
ものである。そして、閾値を設定して２値化する
（６）。この２値化画像をメモリに格納し（７）、コー
ド化マルチスリット光をコード数に従って繰り返し投影
したか否かを判定し（８）、終了していない場合はステ
ップ（３）に移行する。

【０００９】

【発明が解決しようとする問題点】従来例の映像信号の
２値化手段に於いては、被計測物体の背景雑音に相当す
るバイアス成分の影響を除く為に、予め無投影画像を格
納することが必要であり、且つこの無投影画像と投影画
像との差分を求める演算が必要であるから、回路規模が
大きく且つ演算量が増加する欠点があった。

【００１０】又被計測物体の反射率が低い個所或いはス
リット光の輝度が低い部分に対応する映像信号のレベル
が低くなり、その為に、閾値を高くすると、このスリッ
ト光部分を２値化できないことになり、又閾値を低くし
てこのスリット光部分を２値化できるようにすると、ノ
イズ成分をスリット光部分として２値化する問題があっ
た。従って、閾値設定の為には試行錯誤を重ねる必要が
あり、最適値の設定が容易でなかった。又平均レベルを
求めて自動的に閾値を設定することも提案されている
が、投影マルチスリット光を撮像した映像信号のよう
に、信号レベル変化が大きい場合には、閾値レベルの設
定が困難であり、且つノイズ成分を除いて２値化するこ
とは容易でなかった。本発明は、適応的に閾値を設定し
て、バイアス成分による影響を受けることなく、且つノ
イズ成分を除いて、映像信号を２値化することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の適応２値化制御
方式は、図１を参照して説明すると、入力された映像信
号の局所的に急峻な部分を検出する微分回路１と、この
微分回路１の所定レベル以上の微分出力信号によって一
定パルス幅のトリガ信号を出力するトリガ発生回路２
と、このトリガ発生回路２からのトリガ信号により映像
信号の局所的に急峻な立上り部分の信号レベルを保持し
て形成した閾値信号を出力するレベル設定回路３と、こ
のレベル設定回路３からの閾値信号と映像信号とを比較
して映像信号を２値化する比較２値化回路４とを備え
て、映像信号の局所的に急峻な立上り部分のレベルを閾
値信号として、映像信号を２値化する。

【００１２】又映像信号とトリガ信号とのタイミングを
設定する第１のタイミング調整回路を、レベル設定回路
３の前段に設け、且つ映像信号と閾値信号とのタイミン
グを設定する第２のタイミング調整回路を、比較２値化
回路４の前段に設けることができる。

【００１３】又レベル設定回路３からの閾値信号にオフ
セットを付加するレベル調整回路をレベル設定回路３の
後段に設けることができる。

【００１４】又適応２値化制御方式に於いて、映像信号
に重畳されたノイズ成分を除去する平滑化回路を設ける
ことができる。

【００１５】又映像信号の極大点を検出するピーク抽出
回路を設けて、このピーク抽出回路により抽出したピー
ク抽出信号を、比較２値化回路４に入力して、レベル設
定回路３又はレベル調整回路からの閾値信号により２値
化することができる。

【００１６】又二次元の映像信号に重畳されたノイズ成
分を除去する二次元平滑化回路と、この二次元平滑化回
路からの平滑化映像信号の局所的に急峻な部分を検出す
る二次元微分回路と、この二次元微分回路の所定レベル
以上の微分出力信号によって一定パルス幅のトリガ信号
を出力するトリガ発生回路と、このトリガ発生回路から
のトリガ信号により平滑化映像信号の局所的に急峻な立
上り部分の信号レベルを保持して形成した閾値信号を出
力するレベル設定回路と、このレベル設定回路からの閾
値信号と平滑化映像信号とを比較して２値化する比較２
値化回路とを備えて、映像信号の局所的に急峻な立上り
部分のレベルを閾値信号とし、映像信号のレベル変化に
追従した閾値信号により映像信号を２値化することがで
きる。

【００１７】又二次元の映像信号の極大点を検出する二
次元尾根点検出回路を設け、この二次元尾根点検出回路
により抽出した尾根点検出信号を比較２値化回路に入力
して２値化を行うことができる。

【００１８】

【作用】微分回路１は、スリット光等に対応する映像信
号の局所的に急峻な部分を検出するものであり、又トリ
ガ発生回路２は、微分出力信号が所定のレベル以上の場
合に、一定パルス幅のトリガ信号を発生してレベル設定
回路３に加える。このレベル設定回路３は、映像信号の
局所的に急峻な立上り部分のレベルを保持することによ
り閾値信号を形成する。例えば、局所的に急峻に立上っ
た信号のピーク点までの中間のレベルをトリガ信号によ
ってサンプリングして保持する。従って、閾値信号は適
応的に設定されることになる。又比較２値化回路４は、
映像信号を閾値信号と比較して２値化する。従って、閾
値信号が適応的に設定されるから、映像信号のレベル変
動に対しても安定に２値化が可能となる。又ノイズ成分
は微分出力信号レベルが低いのでトリガ信号が発生しな
い。それによって、ノイズ成分は２値化されないことに
なる。

【００１９】又微分回路１とトリガ発生回路２との動作
時間に対応してレベル設定回路３に於ける映像信号の局
所的に急峻な立上り部分をサンプリングする必要があ
り、第１のタイミング調整回路は、そのタイミングを調
整する。又第２のタイミング調整回路は、比較２値化回
路４に於ける映像信号と閾値信号との比較タイミングを
調整するものである。

【００２０】又レベル設定回路３からの閾値信号にレベ
ル調整回路に於いてオフセットを付加することにより、
閾値信号のレベルを予め設定したオフセット値分だけ高
くし、第１，第２のタイミング調整回路に於けるタイミ
ング調整の余裕度を大きくすることができる。

【００２１】又平滑化回路は、映像信号に重畳されたノ
イズ等を除去するものであり、それにより、微分回路１
による映像信号の局所的に急峻な立上り部分の微分出力
信号レベルのみを高くすることができる。従って、ノイ
ズによる影響を除いて映像信号の２値化が可能となる。

【００２２】又ピーク抽出回路は、映像信号の極大点を
検出して、ピーク抽出信号を出力するもので、このピー
ク抽出信号とレベル調整回路３からの閾値信号とを比較
２値化回路４に於いて比較して映像信号の２値化を行う
ものである。

【００２３】又二次元平滑化回路は、複数走査線による
複数画素について平滑化処理を行い、ノイズ成分を除去
するものである。又二次元微分回路は、複数走査線によ
る複数画素について微分処理を行い、二次元の映像信号
の局所的に急峻な立上り部分を検出し、トリガ発生回路
２から一定パルス幅のトリガ信号を発生させる。このト
リガ信号によりレベル設定回路３に於いて二次元の映像
信号の局所的に急峻な立上り部分のレベルを保持して閾
値信号を形成し、この閾値信号と映像信号とを比較２値
化回路４に於いて比較して、映像信号の２値化を行うも
のである。

【００２４】又二次元尾根点検出回路は、二次元の映像
信号を処理して極大点を検出し、一次元の映像信号のピ
ーク抽出信号と同様な二次元尾根点検出信号を出力する
ものであり、この二次元尾根点検出信号と閾値信号とを
比較２値化回路４に於いて比較し、映像信号の２値化を
行うものである。

【００２５】

【実施例】図２は本発明の第１の実施例の説明図であ
り、１１は微分回路、１２はトリガ発生回路、１３はレ
ベル設定回路、１４は比較２値化回路、１５は第１のタ
イミング調整回路、１６は第２のタイミング調整回路、
１７は撮像装置である。この撮像装置１７は、例えば、
テレビカメラにより構成され、コード化マルチスリット
光を投影した被計測物体を撮像し、その映像信号を微分
回路１１と第１及び第２のタイミング調整回路１５，１
６に加えることになる。

【００２６】微分回路１１は、映像信号の局所的に急峻
な部分を検出する為のものであり、その微分出力信号を
トリガ発生回路１２に加える。トリガ発生回路１２は、
所定レベル以上の微分出力信号の時に一定パルス幅のト
リガ信号を発生し、レベル設定回路１３に加える。レベ
ル設定回路１３は、第１のタイミング調整回路１５を介
して加えられた映像信号のレベルをトリガ信号によって
保持することにより閾値信号を形成し、比較２値化回路
１４に加える。比較２値化回路１４は、第２のタイミン
グ調整回路１６を介して加えられた映像信号と閾値信号
とを比較して、映像信号を２値化する。

【００２７】図３は本発明の第１の実施例の動作説明図
であり、（ａ）はコード化マルチスリット光を投影した
被計測物体を撮像した１水平走査線分の映像信号の一例
を示し、スリット光に対応した信号成分とそれらの間の
ノイズ成分とを含むものである。又ＨＳは水平同期信号
を示す。微分回路１１は、この映像信号の水平同期信号
ＨＳを除く部分を微分するものであり、その微分出力信
号は、例えば、（ｂ）に示すものとなる。

【００２８】トリガ発生回路１２は、（ｂ）に示す微分
出力信号をレベルＬＳと比較し、レベルＬＳ以上の微分
出力信号の時に、（ｃ）に示すような一定パルス幅のト
リガ信号を発生する。微分回路１１からの微分出力信号
はノイズ成分に対しても発生するが、映像信号の局所的
に急峻な部分に比較してレベルが低い場合が一般的であ
るから、レベルＬＳと比較することにより、映像信号の
局所的に急峻な立上り部分に於いてのみトリガ信号を発
生することができる。即ち、（ａ）に示す映像信号のス
リット光に対応する信号成分に対する微分出力信号に対
してトリガ信号を発生し、ノイズ成分に対する微分出力
信号はレベルが低いので、トリガ信号を発生しないこと
になる。又レベル設定回路１３は、水平同期信号ＨＳの
直後は予め定めたレベルとし、次にトリガ信号により映
像信号の局所的に急峻な立上り部分のレベルを保持し、
（ｄ）に示すように、映像信号のレベル変動に対応した
レベルの閾値信号を出力する。

【００２９】例えば、（ｄ’）に示すように、映像信号
ａの局所的に急峻な立上り部分に対応するレベルをトリ
ガ信号ｃの立上りｂのタイミングでレベル設定回路１３
に加えるように、第１のタイミング調整回路１５で映像
信号のタイミングを調整することにより、局所的に急峻
な立上り部のレベルｄを閾値信号として形成することが
できる。即ち、急峻な立上りの途中のレベルを保持する
から、映像信号のレベルに対応した閾値信号を得ること
ができる。

【００３０】この閾値信号と映像信号とを比較２値化回
路１４で比較するもので、（ｅ）に示すように、実線で
示す閾値信号と点線で示す映像信号とを比較することに
より、（ｆ）に示すように、コード化マルチスリット光
に対応した２値化信号が得られる。

【００３１】前述のように、映像信号の局所的に急峻な
立上り部分を微分処理により検出し、その微分出力信号
を基にトリガ信号を発生し、そのトリガ信号によって映
像信号の局所的に急峻な立上りの途中のレベルを保持し
て閾値信号を形成する場合、微分回路１１とトリガ発生
回路１２とレベル設定回路１３とが処理遅延を無視でき
る構成であれば、図１に示すように、第１，第２のタイ
ミング調整回路１５，１６を設ける必要はない。しか
し、このような処理遅延を無視できるような高速動作の
回路は高価なものとなり、コストアップの要因となる。
従って、通常は処理遅延を無視できないような構成を用
いることになる。

【００３２】このような処理遅延を有する構成に於いて
は、映像信号のタイミングを調整しないと、（ｇ）に示
すように、実線の閾値信号のレベル変更時点と点線の映
像信号の局所的に急峻な立上り部分とが重なる場合が生
じ、２値化信号は（ｈ）に示すように、正常な２値化信
号と短パルス幅のノイズ成分とを含むことになる。しか
し、本発明の第１の実施例のように、第１のタイミング
調整回路１５により微分回路１１とトリガ発生回路１２
との処理遅延を補償し、第２のタイミング調整回路１６
によりレベル設定回路１３の処理遅延を補償することに
より、（ｅ）に示すように、閾値信号のレベルが一定の
期間に於いて映像信号を比較して２値化することができ
るから、２値化の為のマージンを増大することができ
る。

【００３３】図４は本発明の第１の実施例の詳細なブロ
ック図であり、図２と同一符号は同一部分を示し、１８
はＡＤ変換器（Ａ／Ｄ）、２１〜２４，２７，２８，３
０，３１−１〜３１−ｎ，３２−１〜３２−ｍはフリッ
プフロップ（ＦＦ）、２５は減算器（ＳＢ）、２６，２
９は比較器（ＣＭＰ）であり、フリップフロップ２１〜
２４，２７，３０，３１−１〜３１−ｎ，３２−１〜３
２−ｍは、図示を省略したクロック信号により動作する
ものである。

【００３４】撮像装置１７からの映像信号は、ＡＤ変換
器１８により例えば８ビット構成のディジタル信号に変
換される。微分回路１１は、このディジタル映像信号
を、フリップフロップ２１に加え、このフリップフロッ
プ２１の出力信号と２個のフリップフロップ２２，２３
を介した出力信号とを減算器２５に加えて差分を求め、
これを８ビット構成の微分出力信号としてフリップフロ
ップ２４を介してトリガ発生回路１２に加える。

【００３５】トリガ発生回路１２は、比較器２６により
微分出力信号とレベルＬＳとを比較し、レベルＬＳ以上
の微分出力信号の時に、フリップフロップ２７から一定
パルス幅（図示を省略したクロック信号の１パルス分）
のトリガ信号（図３の（ｂ），（ｃ）参照）をレベル設
定回路１３に加える。

【００３６】第１のタイミング調整回路１５は、トリガ
信号の立上りタイミングが、ディジタル映像信号の局所
的に急峻な立上り部分（図３の（ｄ’）のｂ点）に一致
するように、フリップフロップ３１−１〜３１−ｎの個
数を選定し、レベル設定回路１３のフリップフロップ２
８によりディジタル映像信号の局所的に急峻な立上り途
中のレベルを保持して閾値信号を形成する。

【００３７】第２のタイミング調整回路１６は、レベル
設定回路１３からの８ビット構成の閾値信号のレベルが
一定の期間に、ディジタル映像信号のピーク点が現れる
ように、フリップフロップ３２−１〜３２−ｍの個数を
選定し、比較２値化回路１４の比較器２９にディジタル
映像信号と閾値信号とを加えて比較し、フリップフロッ
プ３０を介して２値化信号を出力する。

【００３８】図５は本発明の第２の実施例の説明図であ
り、図２と同一符号は同一部分を示し、３３はレベル調
整回路である。このレベル調整回路３３は、例えば、加
算器（ＡＤＤ）３４により構成し、レベル設定回路１３
からの閾値信号ＴＨに対してオフセット信号ＯＦを加算
して閾値信号ＴＬとするものである。

【００３９】図６は本発明の第２の実施例の動作説明図
であり、レベル設定回路１３からの閾値信号ＴＨが
（ａ）に示す場合、レベル調整回路３３によりオフセッ
ト信号ＯＦを加算器３４によって付加することにより、
（ｂ）に示す閾値信号ＴＬとなる。このようにオフセッ
ト信号ＯＦを付加することにより、点線で示す映像信号
のピーク点のみを２値化することができる。即ち、第
１，第２のタイミング調整回路１５，１６によるタイミ
ング調整を厳密に行うことなく、（ｃ）に示す２値化信
号を得ることができる。即ち、タイミング調整のマージ
ンを増加することができる。

【００４０】図７は本発明の第３の実施例の説明図であ
り、図５と同一符号は同一部分を示し、３５は平滑化回
路である。撮像装置からの映像信号には高周波のノイズ
成分が重畳される場合があり、平滑化回路３５は、この
高周波のノイズ成分を除去するものである。この平滑化
回路３５は、アナログ映像信号に対して平滑化処理を行
う構成とするか、又は前段にＡＤ変換器を設けて、ディ
ジタル映像信号に対して平滑化処理を行う構成とするこ
とができる。

【００４１】図８は本発明の第３の実施例の動作説明図
であり、（ａ）はノイズ成分が重畳された映像信号を示
し、平滑化回路３５により高周波成分を除去することに
よって、（ｂ）に示す映像信号とすることができる。そ
れにより、微分回路１１による微分出力信号は（ｃ）に
示すものとなり、トリガ発生回路１２は微分出力信号と
レベルＬＳとを比較してトリガ信号を発生する。その
時、残存するノイズ成分の微分出力信号レベルは低いか
ら、ノイズ成分に対するトリガ信号は発生しないことに
なる。又トリガ発生回路１２からのトリガ信号によりレ
ベル設定回路１３は映像信号の局所的に急峻な立上り部
分のレベルを保持し、レベル調整回路３３によりオフセ
ットを付加して、（ｄ）に示す閾値信号を形成し、この
実線で示す閾値信号と点線で示す映像信号とを比較２値
化回路１４に於いて比較することにより、（ｅ）に示す
２値化信号を得ることができる。

【００４２】図９は平滑回路の説明図であり、ディジタ
ル処理による構成を示し、４１〜４３，４８はフリップ
フロップ（ＦＦ）、４４〜４６は加算器（ＡＤＤ）、４
７はシフタ（ＳＦＴ）である。映像信号の１画素を８ビ
ットでディジタル化し、フリップフロップ４１，４２，
４３を介した各画素を加算器４４，４５，４６により加
算する。この場合のフリップフロップ４１〜４３，４８
も図示を省略したクロック信号により動作するものであ
る。

【００４３】３個のフリップフロップ４１〜４３の中の
フリップフロップ４２の出力の画素が注目画素となり、
この注目画素とその前の画素とを加算器４４により加算
し、注目画素とその後の画素とを加算器４５により加算
したそれぞれ１０ビットの加算出力信号を、加算器４６
により加算し、シフタ４７により２ビットシフトして、
加算器４６の出力信号を１／４とし、フリップフロップ
４８を介して８ビット構成の平滑化ディジタル映像信号
を出力することになる。従って、フリップフロップと加
算器とを更に多数設けることにより、更に多数の画素を
含めて平滑化することも可能である。

【００４４】図１０は本発明の第４の実施例の説明図で
あり、図７と同一符号は同一部分を示し、３６はピーク
抽出回路である。このピーク抽出回路３６は、映像信号
の局所的に急峻な立上りを示す極大点を抽出するもので
あり、この実施例に於いては、第２のタイミング調整回
路１６の前段に設けた場合を示すが、後段に設けること
も可能である。

【００４５】図１１は本発明の第４の実施例の動作説明
図であり、（ａ）に示す映像信号に対して、ピーク抽出
回路３６は、（ｂ）に示すように、映像信号の極大点を
検出してピーク抽出信号を出力する。又微分回路１１，
トリガ発生回路１２，レベル設定回路１３及びレベル調
整回路３３は、前述の各実施例と同様に動作するもの
で、それにより、（ｃ）の実線で示す閾値信号を形成す
る。この閾値信号と点線で示すピーク抽出信号とを比較
２値化回路１４に於いて比較し、（ｄ）に示す２値化信
号を出力する。この場合、ノイズ成分のピーク抽出信号
も得られるが、閾値信号より低いレベルとなるから、２
値化されないことになる。

【００４６】ピーク抽出回路３６は、図１１の（ｂ）に
示すように、映像信号の極大点を検出してピーク抽出信
号を出力し、このピーク抽出信号以外は零レベルとする
ものであり、第１，第２のタイミング調整回路１５，１
６によるタイミング調整の余裕度が大きくなる。又コー
ド化マルチスリット光を投影した被計測物体を撮像した
場合は、スリット光の位置を前述の各実施例に比較して
一層シャープに検出することが可能となる。又水平同期
信号ＨＳの直後の閾値信号レベルの設定が容易となる。

【００４７】図１２はピーク抽出回路の説明図であり、
５１〜５３，５８はフリップフロップ（ＦＦ）、５４，
５５は比較器（ＣＭＰ）、５６，５７はアンド回路（Ａ
ＮＤ）であり、フリップフロップ５１〜５３，５８は図
示を省略したクロック信号により動作する。前述のよう
に、１画素を８ビット構成でディジタル信号に変換した
映像信号とすると、その映像信号はフリップフロップ５
１に加えられる。フリップフロップ５２の出力を注目画
素とし、この注目画素とその前の画素とを比較器５４に
より比較し、注目画素とその後の画素とを比較器５５に
より比較し、何れも注目画素が大きい場合には、その注
目画素が極大点を示すから、アンド回路５７を介してフ
リップフロップ５２の出力の注目画素を、８ビット構成
のピーク抽出信号としてフリップフロップ５８から出力
する。

【００４８】前述の図１２のピーク抽出回路は、１画素
分のピーク抽出信号とする場合を示すが、フリップフロ
ップ５１〜５３の個数を増加し、且つ比較器５４，５５
を増加して、極大点とその前後を含む複数画素分のピー
ク抽出信号とする構成も可能である。

【００４９】図１３は本発明の第５の実施例の説明図で
あり、６１は二次元微分回路、６２はトリガ発生回路、
６３はレベル設定回路、６４は比較２値化回路、６５は
第１のタイミング調整回路、６６は第２のタイミング調
整回路、６７はレベル調整回路、６８は二次元平滑化回
路である。

【００５０】この実施例は二次元処理を行う場合を示
し、二次元平滑化回路６８により、複数の水平走査線の
複数画素、例えば、３×３画素について平滑化処理を行
い、二次元微分回路６１により、複数の水平走査線の複
数画素、例えば、３×３画素について微分処理を行うも
のである。そして、微分出力信号によりトリガ発生回路
６２からトリガ信号を発生し、レベル設定回路６３に於
いてトリガ信号により映像信号の局部的に急峻な立上り
部分のレベルを保持し、レベル調整回路６７によりオフ
セットを付加して閾値信号とし、比較２値化回路６４に
於いて映像信号を２値化するものである。

【００５１】図１４は二次元平滑化回路の説明図であ
り、７１−１〜７１−３，７２−１〜７２−３，７３−
１〜７３−３はフリップフロップ（ＦＦ）、７４，７５
は１水平走査線分を蓄積できる容量のラインシフタ、７
６は積和演算回路、７７は積和演算回路の出力信号の除
算を行うバレルシフタである。

【００５２】例えば、１画素８ビット構成のディジタル
映像信号が入力され、フリップフロップとラインシフタ
とにより、３本の水平走査線による３×３画素について
平滑化処理を行うものであり、この３×３画素につい
て、積和演算回路７６に於けるフィルタ係数として、注
目画素は４、その上下左右の画素は２、斜め方向の画素
は１の重みを乗算して加算し、バレルシフタ７７により
除算して二次元平滑化を行うものである。

【００５３】図１５は二次元微分回路の説明図であり、
８１−１〜８１−３，８２−１〜８２−３，８３−１〜
８３−３はフリップフロップ（ＦＦ）、８４，８５は１
水平走査線分を蓄積できる容量のラインシフタ、８６は
積和演算回路、８７は加算器である。１画素８ビット構
成のディジタル映像信号が入力され、フリップフロップ
とラインシフタとにより、図１４に示す場合と同様に３
×３画素が積和演算回路８６に入力される。

【００５４】積和演算回路８６は、例えば、図示のよう
なフィルタ係数をそれぞれ３×３画素の信号に対して乗
算し、加算出力を加算器８７に加えることにより、二次
元微分出力信号をトリガ発生回路６２に加えることにな
る。即ち、水平方向と垂直方向とにわたって局所的に急
峻に立上る信号成分を検出することになる。又コード化
マルチスリット光を被計測物体に投影して撮像した画像
内のスリット光が、ほぼ水平方向となった場合や、水平
方向のスリット光を投影した場合でも、輝度レベルの急
峻に変化する部分を抽出し、その急峻に立上る部分のレ
ベルを保持して閾値信号とすることができる。

【００５５】図１６は本発明の第６の実施例の説明図で
あり、９１は二次元微分回路、９２はトリガ発生回路、
９３はレベル設定回路、９４は比較２値化回路、９５は
第１のタイミング調整回路、９６は第２のタイミング調
整回路、９７はレベル調整回路、９８は二次元平滑化回
路、９９は二次元尾根点検出回路である。

【００５６】この実施例は、図１３の第５の実施例に、
二次元尾根点検出回路９９を設けた構成に相当する。こ
の二次元尾根点検出回路９９は、例えば、３×３画素の
二次元構成に於ける極大点を検出し、二次元のピーク抽
出信号に相当する尾根点検出信号を得るものであり、例
えば、特開昭５９−１２５４７４号公報に示された構成
を用いることができる。この二次元尾根点検出回路９９
からの尾根点検出信号は、第２のタイミング調整回路９
６を介して比較２値化回路９４に加えられ、又二次元微
分回路９１による微分出力信号を基にトリガ発生回路９
２からトリガ信号を発生し、レベル設定回路９３に於い
て、トリガ信号のタイミングに於ける映像信号の局所的
に急峻な立上り部分のレベルを保持し、レベル調整回路
９７によりオフセットを付加して閾値信号とし、比較２
値化回路９４に加えて、ピーク抽出信号を２値化するも
のである。

【００５７】二次元尾根点検出回路９９は、第２のタイ
ミング調整回路９６の前段に設けた場合を示すが、第２
のタイミング調整回路９６の後段に設けることも可能で
ある。又第１のタイミング調整回路９５は、二次元微分
回路９１とトリガ発生回路９２との動作遅延を補償する
ものであり、又第２のタイミング調整回路９６は、映像
信号の局所的に急峻な立上り部分のレベルに対応して変
更される閾値信号と、映像信号とのタイミングを調整す
るものである。

【００５８】本発明は前述の各実施例にのみ限定される
ものではなく、種々付加変更することができるものであ
り、コード化マルチスリット光を被計測物体に投影して
撮像する三次元計測のみでなく、一般的な映像信号の２
値化にも適用できるものである。例えば、ファクシミリ
信号の２値化や、文字認識やパターン認識に於ける認識
用の映像信号を２値化する場合にも適用することができ
るものであり、照明むらや撮像装置の感度むら等による
映像信号のレベル変動に適応的に２値化の為の閾値信号
レベルを設定することができる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、微分回
路１により映像信号の局所的に急峻な部分を検出し、ト
リガ発生回路２により所定レベル以上の微分出力信号の
時に一定パルス幅のトリガ信号を発生し、レベル設定回
路３によりトリガ信号のタイミングで映像信号の局所的
に急峻な立上り部分のレベルを保持して閾値信号を形成
し、比較２値化回路４に於いて映像信号と閾値信号とを
比較して映像信号を２値化するものであり、閾値信号
は、映像信号のレベルに対応して適応的にそのレベルを
変更することができるから、例えば、被計測物体に投影
するマルチスリット光の輝度のばらつきや被計測物体の
表面の反射率の不均一さ等による映像信号のピーク値の
変動等があっても、それに適応的に追従して閾値信号を
形成することができる。従って、２値化信号のＳ／Ｎを
改善することができる利点がある。又従来例のように無
投影画像をバイアス成分として蓄積しておいて、投影画
像から減算する処理を省略することが可能であるから、
回路規模を小さくし、且つ演算量を削減することができ
る利点がある。

【００６０】又第１，第２のタイミング調整回路を設け
ることにより、映像信号の局所的に急峻な立上り部分の
レベルを保持して閾値信号を形成する場合に、その閾値
信号のレベル変更時点に、映像信号の局所的に急峻に立
上るピーク部分が一致しないようにすることができ、そ
れにより、２値化信号に短パルス状のノイズ成分が含ま
れないようにすることができる。従って、２値化信号の
Ｓ／Ｎを改善することができる利点がある。

【００６１】又レベル設定回路３による閾値信号に対し
て、レベル調整回路によりオフセットを付加して、比較
２値化回路４に加える閾値信号とすることにより、その
閾値信号のレベルが一定の期間内に映像信号の局所的に
急峻に立上るピーク部分を位置させることができ、第
１，第２のタイミング調整回路によるタイミング調整の
余裕度が大きくなり、ピーク点についてのみ２値化が可
能となって、２値化信号のＳ／Ｎを改善することができ
る利点がある。

【００６２】又平滑回路を設けて、映像信号に重畳され
た高周波のノイズ成分を除去することにより、微分回路
１の微分出力信号レベルを、投影スリット光を撮像した
映像信号部分のように、局所的に急峻に立上る信号成分
を、残存しているノイズ成分についての微分出力信号レ
ベルより高くすることができ、それによって、局所的に
急峻に立上る信号成分のレベルを用いて閾値信号を形成
することができる。従って、２値化信号のＳ／Ｎを改善
することができる利点がある。

【００６３】又ピーク抽出回路を設けて、映像信号の極
大点のピーク抽出信号を出力し、それ以外の期間は零レ
ベルとするもので、ノイズ成分についてもピーク抽出信
号が得られるが、そのレベルが閾値信号より低くなるか
ら、信号成分についてのみ２値化が可能となる。又閾値
信号のレベルが一定となる期間内に信号成分についての
ピーク抽出信号を位置させることが容易となり、２値化
信号のＳ／Ｎを改善することができる利点があり、且つ
ピーク抽出信号のパルス幅を狭くすることが容易である
から、時間幅の狭い２値化信号を得ることができ、又マ
ルチスリット光の投影位置識別を正確に検出することが
でき、三次元計測等に於ける距離計算を正確に行うこと
ができる利点がある。

【００６４】又二次元平滑化回路と二次元微分回路とを
設けて、映像信号の二次元処理を行うことにより、マル
チスリット光と水平走査線との相対角度が小さい場合で
も、投影マルチスリット光を撮像した映像信号の２値化
を正確に行うことが可能となる利点がある。

【００６５】又二次元尾根点検出回路を設けて、二次元
映像信号の極大点を検出し、尾根点検出信号を閾値信号
により２値化することにより、例えば、被計測物体に投
影されたマルチスリット光の投影位置を正確に検出する
ことができ、三次元計測等に於ける距離算出を正確に行
うことが可能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の第１の実施例の説明図である。

【図３】本発明の第１の実施例の動作説明図である。

【図４】本発明の第１の実施例の詳細なブロック図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施例の説明図である。

【図６】本発明の第２の実施例の動作説明図である。

【図７】本発明の第３の実施例の説明図である。

【図８】本発明の第３の実施例の動作説明図である。

【図９】平滑化回路の説明図である。

【図１０】本発明の第４の実施例の説明図である。

【図１１】本発明の第４の実施例の動作説明図である。

【図１２】ピーク抽出回路の説明図である。

【図１３】本発明の第５の実施例の説明図である。

【図１４】二次元平滑化回路の説明図である。

【図１５】二次元微分回路の説明図である。

【図１６】本発明の第６の実施例の説明図である。

【図１７】従来例の２値化の説明図である。

【図１８】コード化マルチスリット光投影による三次元
計測の説明図である。

【符号の説明】

１微分回路２トリガ発生回路３レベル設定回路４比較２値化回路

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｔ 1/00 Ｇ０６Ｆ 15/64 ４００Ｍ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された映像信号の局所的に急峻な部
分を検出する微分回路（１）と、該微分回路（１）の所定レベル以上の微分出力信号によ
って一定パルス幅のトリガ信号を出力するトリガ発生回
路（２）と、該トリガ発生回路（２）からのトリガ信号により前記映
像信号の局所的に急峻な立上り部分の信号レベルを保持
して形成した閾値信号を出力するレベル設定回路（３）
と、該レベル設定回路（３）からの前記閾値信号と前記映像
信号とを比較して該映像信号を２値化する比較２値化回
路（４）とを備え、前記映像信号の局所的に急峻な立上り部分のレベルを閾
値信号として、該映像信号のレベル変化に追従した閾値
信号により該映像信号を２値化することを特徴とする適
応２値化制御方式。
【請求項２】前記映像信号と前記トリガ信号とのタイ
ミングを設定する第１のタイミング調整回路を、前記レ
ベル設定回路（３）の前段に設け、且つ前記映像信号と
前記閾値信号とのタイミングを設定する第２のタイミン
グ調整回路を、前記比較２値化回路（４）の前段に設け
たことを特徴とする請求項１記載の適応２値化制御方
式。
【請求項３】前記レベル設定回路（３）からの前記閾
値信号にオフセットを付加するレベル調整回路を前記レ
ベル設定回路（３）の後段に設けたことを特徴とする請
求項１記載の適応２値化制御方式。
【請求項４】前記映像信号に重畳されたノイズ成分を
除去する平滑化回路を設けたことを特徴とする請求項１
記載の適応２値化制御方式。
【請求項５】前記映像信号の極大点を検出するピーク
抽出回路を設け、該ピーク抽出回路により抽出したピー
ク抽出信号を、前記比較２値化回路（４）に入力して前
記レベル設定回路（３）又はレベル調整回路からの閾値
信号により２値化することを特徴とする請求光１記載の
適応２値化制御方式。
【請求項６】二次元の映像信号に重畳されたノイズ成
分を除去する二次元平滑化回路と、該二次元平滑化回路
からの平滑化映像信号の局所的に急峻な部分を検出する
二次元微分回路と、該二次元微分回路の所定レベル以上
の微分出力信号によって一定パルス幅のトリガ信号を出
力するトリガ発生回路と、該トリガ発生回路からのトリ
ガ信号により前記平滑化映像信号の局所的に急峻な立上
り部分の信号レベルを保持して形成した閾値信号を出力
するレベル設定回路と、該レベル設定回路からの閾値信
号と前記平滑化映像信号とを比較して２値化する比較２
値化回路とを備え、前記映像信号の局所的に急峻な立上り部分のレベルを閾
値信号として、該映像信号のレベル変化に追従した閾値
信号により該映像信号を２値化することを特徴とする適
応２値化制御方式。
【請求項７】前記二次元の映像信号の極大点を検出す
る二次元尾根点検出回路を設け、該二次元尾根点検出回
路により抽出した尾根点検出信号を前記比較２値化回路
に入力して２値化を行うことを特徴とする請求項６記載
の適応２値化制御方式。