JPS58163079A - パタ−ン計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、テレビジョンカメラ（以下、単にテレビカ
メラともいう。）のラスク走査によって測定対象パター
ンを撮像し、該パターンの各種計測を行なうパターン計
測装置に関する。

従来、この種のパターン計測装置としては、標準のテレ
ビカメラ（画面の縦、横Ｊｌｔ、３：４テ、水平走査周
波数は１５．７５　Ｋｎハ垂直走査周波数は６０Ｈ２）
を使用して対象パターン計測を行なうものがある。第１
図は従来のテレビジョンカメラにおける画面と測定対象
パターンとの関係およびモニタ画像を説明するための説
明図である。

すなわち、測定対象パターンＯＢがテレビカメラの水平
走査線ＳＣで切られる部分の幅寸法、パターンの画素数
積算による面積、対象パターンの水平走査線切断数によ
る高さ寸法などを計測することによりパターン計測が行
なわれる。この場合、テレビカメラの画面ＴＣを垂直２
４０（水平走査線数）に対して水平３２０画素に分割し
、各画素を被測定パターンの実寸で縦、横比１対１にす
ることが必要である。なお、第１図（８）において、こ
のような画素の１つＰＥが斜線を施して示されている。

ところで、標準のテレビカメラにおいて、細長い物体の
断面直径を簡単な方法で測定すべく、その長手方向を画
面に対して垂直に置けば、測定点は水平走査ｌｌ１ｌ数
２４０によって制限されてしまう。一方、同図＜Ａ）に
示すように、その長手方向を画面ＴＣに対して水平に置
けば、３２０画素までテレビカメラの視野に入れること
ができるが、例えば対象パターンの端から１１画素分だ
け隔てられた位置の断面直径は、その位置における対象
パターンＯＢを切断する水平走査Ｓ数ｎ１をチェックし
、計数することになるので、その処理方法が容易でなく
、シかも演算時間が長くかかるという欠点がある。また
、第１図◎のような縦、横比３対４の画面をもつ標準の
撮像管（２／３インチの場合）では、同図（Ｑの如く対
象パターンＯＢが長ずきると、その全体を撮影すること
ができず、したがって、対象物全体をモニタ画面ＭＯで
観察することができないという欠点を有している。

この発明は上述の如き欠点を除去すべくなされたもので
、特に細長い対象パターンを所定の操作をすることによ
り撮像してメモリｌ＼記憶させるとともに、該メモリの
読出し方法を適宜選択することによってパターンの２次
元的計測を容易になしうるパターン計測装置を提供する
ことを目的とするものである。

その特徴は、測定対象パターンの長手方向（水平方向）
を所定の割合で一様に広げて走査することによりパター
ンの一方向のみを圧縮して撮像し、その圧縮した分だけ
通常よりも早い速度で画面分割を行なって撮像画像情報
をメモリに記憶させ、該メモリ上で垂直走査または水平
走査をして所望の特徴抽出を行ないうるようにして、特
に細長いパターンの計測を容易に行ないうるようにした
点にある。

この点について、もう少し詳しく説明する。

第２図はこの発明によるテレビカメラの画面と撮像対象
パターンとの関係およびモニタ画像を説明するための説
明図、第３図はテレビカメラの画面と走査方法との関係
を説明するための説明図である。

すなわち１第１図（Ｃ１に示す如く、標準のテレビカメ
ラにより撮像するとその視野からはみ出すような細長い
対象パターンをカメラの画面内にいれるように、第２図
囚の如くカメラ撮像面の電子ビームによる水平走査寸法
または幅を従来の大きさく８８）の例えば１．６倍（＝
１４．０８　）に拡大することにより、テレビカメラに
て撮影される画像の水平方向を一様に圧縮し、同図の）
の如く対象物ＯＢを意図的にカメラ視野内にいれるよう
にする。

この場合、テ１／ビカメラ撮像面の画面寸法を変えるの
は、その水平偏向系の回路定数（偏向コイルのインダク
タンス）を変えることにより行ない＼あく迄もその垂直
走査周波数（６０Ｈｚ）および水平走査周波数（１５，
７５ＫＨｚ　）は変えないこととする。

また、パターン計測を行なう場合の画面分割方法トシて
は、対象パターンのメツシュ分割による画素の縦、横実
寸比が１対１になるようにする必要があることは前述の
とおりである。これは数比が５− １対１でないと、対象パターンを水平に置いた場合と垂
直に置いた場合とで、その計測価に差異が生じることに
なるからである。したがって、標準のテレビカメラにお
ける画面の分割方法は、第１図（ト）の如く画面の縦、
横サイズが３対４で、しかも画像の歪が殆んどないので
、垂直２４０（水平走査線数）に対して水平を６ＭＨ７
のクロックにより３２０画素に分割している。これに対
して、この発明は、第３図（５）に示すように、テレビ
カメラの水平方向視野内に通常の１．６倍の画像情報を
いれるようにしているので、水平方向を９．６　ＭＨｚ
　（６ＭＨ２Ｘ　１．６　）のクロックで５１２分割（
３２０Ｘ１．６）Ｌ、て、対象物のメツシュ、つまり画
素の縦。

横の実寸比が１対１となるようにするものである。

また、かかるテレビカメラを、そのディジタル信号処理
を容易にするために、ここでは外部同期方式により駆動
するようにする。すなわち、ｉｉｌ’！３図（５）、（
Ｉ３）の如く基本クロックＣＩ、Ｋ（９，６Ｍｈ）から
水平同期信号Ｈ８ＹＣ（１５，７５ＫＨｚ）と垂直同期
信号Ｖ　ＳＹＣ（６０１１ｚ）とを作り、これによって
カメ６− ラを制御し、いわゆる飛び越し走査なしでラスクスキャ
ンするものである。

このようにして、測定対象パターンの水平方向を圧縮、
撮像して得られる撮像画像をその縦、横実寸比を１対１
にして分割することが有能となる。

なお、分割された画面毎のデータは、後述する如く所定
の画像パターンメモリへ記憶され、さらに該メモリ上で
所要の操作をすることによって対象パータンの特徴が抽
出され、該特徴によりパターン計測が行なわれる。

以下、この発明の実施例を図面を８照して説明する。

第４図はこの発明の実施例を示すブロック図、第５図は
画像パターンメモリの走査方法を説明するための説明図
である。

第４図において、１はテレビカメラ、２はアナログ／デ
ィジタル（Ａ／Ｄ　）変換器、３はサンプルホールド回
路、４はドツトパターン（画像パターン）メモリ、５は
特徴抽出メモリ、６はマイクロコンピュータ等のディジ
タル処理装置、７はクロック（９，６Ｍ］１Ｉｚ）発生
器、８，９はアドレスカウンタである。

テレビカメラ１により対象パターンを撮像して得られる
撮像信号（ビデオ信号）は、Ａ／Ｄ変換器２に入力され
、２値信号に変換されるが、該２値化画像は上述の如く
その水平方向が圧縮されていることは云う迄もない。該
２値化画像は、サンプルホールド回路３によって一時的
にホールドされるとともに、クロック発生器７からの基
本クロックで画面分割され、白黒ドツトパターンメモリ
４（垂直２４０×水平５１２）にテレビカメラの走査ス
ピードで一画面分ずつＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・ア
クセス）方式で記憶される。該メモリ４へ記憶された画
像データは、例えば第５図（５）の矢印で示す如く、垂
直方向から順次スキャンさし、パターンの特徴データ（
例えばパターンデータＰＳからその立上り点ｔＪ　Ｓと
立下り点ＤＳとを求めて、対象パターンＯＢの幅を求め
る。）が取り出され、その−画分のデータがＤＭＡ方式
で特徴Ｊ［ｆｌメモリ５へ記憶される。このメモリ５が
らマイクロコンピュータ等のデータ処理装置６により所
望のデータを読出して演算処理することにより、対象パ
ターンを垂直方向から見たパターン計測を容易に行なう
ことができる。なお、第５図（Ｉ３１の如く、対象物Ｏ
Ｂを矢印の方向へ水平走査してメモリ５へその特徴デー
タを書込み得ることは云う迄もない。

ここで、メモリ４，５の周辺回路について説明する。

第６図はパターンメモリの周辺回路を詳細に示すブロッ
ク図、第７図はパターンメモリの制御信号を示す波形図
、第８図は特徴抽出メモリの周辺回路を詳紳に示すブロ
ック図である。

第６図において、１０はメモリアドレス切換器、ＡＮＩ
〜ＡＮ４はアンド＠路、ＯＲはオア回路１ＮＲはノア回
路で、その他は今迄説明したものと同様のものである。

すなわち、パターンメモリ４への画像データの書込み時
には、第７図（イ）、（ロ）の如き１ｍ面信号ＦＲおよ
び信号ＤＭＡ１が与えられており、このときはカウンタ
８を画面の水平力９− ウンタとして動作させ、その１水平走査終了ごとにカウ
ンタ９を垂直カウンタとして製作させてパターンメモリ
４のアドレス指定を行なう。すなわち、信号１）　Ｍ　
Ａ、　１によってメモリ４を１９込みモード（ライト／
リード信号Ｗ／ｎ、をローレベルにする。）にするとと
もに、アンド回路ＡＮ４にて信号ＤＭＡＩの反転信号と
基本クロックＣＬ　Ｋとのアンドをとり、さらにノアｆ
ｍｌ　ｔｊ８　Ｎ　Ｒを介して書込み信号Ｓを与えるこ
とにより、画像デ・−夕の書込みが行なわれる。一方、
第７図（ハ）の如き信号ＤＭＡ２が与えられると、切換
器１ｏが動作してカウンタ８を垂直カウンタとして動作
させ、■垂直走査終了ごとにカウンタ９を水平カウンタ
として動作させてパターンメモリ４の゛ｒドレス指定を
行すう。すなわち、信号Ｄ　Ｍ　Ａ　２によってメモリ
４の読出しが行なわれ、このとぎメモリ４は読出しモー
ド（ライト／リード信号Ｗ／Ｉｔ、をハイレベルとする
。）にされるとともに、メモリ選択信号Ｓはセレクト状
態（ローレベル）にされ、カウンタ８゜９によるメモリ
アドレスＡＩ）の更新によって画像１０− ドツトパターンが逐次読出される。

特徴抽出メモリ５の周辺向路は第８図に示されるように
ＪＫ７リツブフロツプ１１，１２、バッファ回路１３〜
１６、デコーダ１７等により構成される。

すなわち、ＪＫフリップフロップ（ＦＦ）１１゜１２に
より２値化信号、つまりパターンメモリ４からの出力信
号ＰＯの論理微分操作が行なわれ、これにより立上り点
書込みパルスＵＳおよび立下り点書込みパルスＤＯが得
られる。これらの信号はオア回路ＯＲによって論理和が
とられ、さらにアンド回路ＡＮにより基本クロックＣＬ
Ｋとの論理積演算が行なわれ、特徴抽出メモリ５への書
込み信号Ｓ１になるとともに、信号ＤＭＡ２にて該メモ
リ５はライトモード（ライト／リード信号Ｗ／Ｒはロー
レベル）にされる。さらに、メモリ５へはバッファ１３
．１５を介してそれぞれカウンタ８の出力、すなわち立
上り点または立下り点の座標位置情報がデータとして与
えられるとともに１カウンタ９の出力がアドレスとして
与えられ、これによって所望の特徴データが所定のアド
レスに記憶されることになる・なお、信号ＤＭＡ２が与
えられている場合は、プロセッサ（第４図の符号６参照
）による特徴抽出メモリ５へのアクセスは禁止される（
ＨＯＬＤまたはＷＡＩＴ指令など）が、プロセッサとメ
モリ５とのやりとりは、データバスＭＤＢを双方向バッ
ファ１４を介してメモリ５ノテータバスＲＡＭＤに接続
する一方、アドレスバスＭＡＤをバッファ１６を介して
メモリ５のアドレスバスＲＡＭＡに接続することにより
行なわれる。なお、この場合の切り換えは、信号ＤＭＡ
２を利用して行なわれる。

このようにして特徴抽出メモリに格納される対象パター
ンの白黒変化点座標にもとづきプロセッサはパターン計
測を行なうが、対象パターンの座標位置が特徴抽出メモ
リのアドレスに対応しているので、該プロセッサは対象
物の測定パラメータを容易に取り出すことができる。

以上のように、この発明によれば、標準走査方式（水平
走査１５．７５　Ｋ１１ｚ１垂直走査６０Ｈｚ）のテレ
ビカメラの撮像面の電子ビームによる水平走査面積を広
げて（例えば５１２÷３２０＝１．６倍）画像の水平方
向を意図的に圧縮（水平方向オーバスキャン）すること
により、従来のテレビカメラでは撮像できなかった対象
物を広範囲に撮像できるものである。また、このように
して得られる画像をパターン計測に用いるべく、その縦
横の実寸比を１対１のメツシュ、すなわち全体で縦２４
０×横５１２のメツシュに画面を分割することによつ−
ｃ、画像パターンメモリの水平アドレスを９ピツ）（２
＝５１２）にすることができるため、従来の画面分割方
式（縦２４０×横３２０）に比べてメモリアドレッシン
グが容易となり、したがってその制御回路を簡略化する
ことができ、メモリ使用効率を改善しうるという利点を
有するものである。

さらに、この発明においては、パターンメモリを水平方
向だけでなく垂直方向にもディジタル走査ができるので
、特に細長い対象パターンの長手方向を画面と水平にお
くことにより、任意の位置における断面直径をも容易、
かつ広範囲に演算測定１３− することができるものである。

なお、この発明は、いままで説明したパターン計測のほ
かに、ファクシミリ分身における画像の圧縮または拡大
、さらには走査方向の変更等に広用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のテレビカメラにおける画面と測定対象パ
ターンとの関係およびモニタ画像を説明するための説明
図、第２図はこの発明によるテレビカメラの画面と撮像
対象パターンとの関係およびモニタ画像を説明するため
の説明図、第３図はテレビカメラの画面と走査方法また
は画面分割方法との関係を説明するための説明図、第４
図はこの発明の実施例を示すブロック図、第５図は画像
パターンメモリの走査方法を説明するための説明図、第
６図はパターンメモリの周辺回路を詳細に示スフロック
図、第７図はパターンメモリの制御信号を示す波形図、
第８図は特徴抽出メモリの周辺回路を詳細に示すブロッ
ク図である。 符号説明 １４− ｌ・・・・・・テレビカメラ、２・・・・・・Ａ／Ｄ変
換器、３・・・・・・サンプルホールドＩ１ｍ蕗、４・
・・・・・画像パターンメモリ、５・・・・・・特徴抽
出メモリ、６・・・・・・データ処理装置（マイクロコ
ンピュータ）、７・・・・・・クロック発生器、８，９
・・・・・・メモリアドレスカウンタ、１０・・・・・
・メモリアドレス切換器、１１，１２・・・・・・フリ
ップフロップ、１３〜１６・・・・・・バッファ回路、
１７・・・・・・デコーダ 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　　清 １５− 第１図 第３図 （Ａ） ＣＢ） 第４図 第５図 ＣＢ） □

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 測定対象パターンの水平方向走査領域を所定の割合で一
   様に広げながら順次垂直方向に走査することにより対象
   パターン像の水平方向を圧縮して撮像するテレビジョン
   カメラと、該カメラにて走査して得られる撮像信号を所
   定のレベルで２値化する２値化手段と、該２値化された
   撮像画像の垂直方向と圧縮された水平方向との実寸比が
   １対１となるように撮像画面を分割して画素化するとと
   もに該画素の水平、垂直位置に応じてメモリのアドレス
   を選択するアドレス指定手段と、該手段にて指定される
   所定の位置に前記２値化出力を順次記憶するメモリ手段
   と、該メモリ手段から前記アドレス指定手段により２値
   化画像の所望の特徴を抽出して記憶する特徴抽出メモリ
   手段とを備え、該抽出された特徴から前記パターンの計
   測を行なうようにしたことを特徴とするパターン計測装
   置。