JPS5923673B2 - 画像信号変換方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は画像情報の実時間による抽出方式に関するもの
である。

従来の画像符号化方式は線走査に基づいた黒画素の一次
元配列の符号化を基本としている。

このため、画像の情報圧縮や二次元的処理が必要とされ
る場合には、一次元配列により記憶したデータを座標変
換を用いて組み直さなければならず、画像処理の時間か
ら見て決して満足すべき方法ではない。本発明は、従来
の技術が有するこの欠点を解決するため、画像を２値格
子状領域としてとらえ、有意画素である黒画素（色の黒
い画素）の位置を逐次分割法に従つて階層的座標表示で
与えるための画像信号変換方式を提供するもので、画像
全体をメモリに収納して後座標変換処理を行なうのでは
なく、画像の線走査を行う間に実時間でベクトル表現を
求めるところに特徴がある。

以下図面に従つτ本発明を詳細に説明する。

本発明では図１のように２値格子状画像パターンをｎＬ
行ｍＬ列（Ｌは後述の分割の回数を示す整数）行列内で
の黒画素の配置としてとらえる。画素の一つは次のよう
な座標表示によつて指定される。（１）まず図１に示し
た元の画像領域（画素数ｎＬ×ｍＬ）を図２のように大
きくｎｘｍのブロックに分割する。

これを（Ｌ−１）レベルの分割と呼ぶ。この分割によつ
て全体を構成する各ブロック内には等しくｎＬ−１×ｍ
Ｌ−０個の画素が存在することになる。ある画素を指定
する場合には、その画素がどのブロックに属するもので
あるかを指定する必要があり、これを座標で表わす。例
えば、図２で×印を付したブロックは（ｏ２）と指定さ
れる。任意のブロックは（ＸＬ−１ｙＬ−１） （０≦ＸＬ−１≦ｎ−１，０≦ＹＬ−１≦ｍ−１）で指
定？れる。

Ｘ，ｙの右下に付した記号（Ｌ−１）はこの座標が（Ｌ
−１）分割レベルでのプロツク指定であることを表わす
。（２）次に（Ｌ−１）分割レベルのプロツクのうち表
わそうとする画素が含まれるプロツクをとり出しこれを
更にｎ行ｍ列に分割する。

これを（Ｌ−２）レベルの分割と呼びその様子を図３に
示した。この分割によつて全体を構成する各プロツク内
には等しくＮＬ−２×ＭＬ−２個の画素が存在すること
になる。ある画素を指定するにはその画素が属するプロ
ツクを指定する必要があり、これを座標で表わす。例え
ば図３で×印を付したプロツクは（１０）と指定づれる
。任意のプロツクはで指定される０ｘ，ｙの右下に付し
た記号（Ｌ２）はこの座標が（Ｌ−２）分割レベルでの
プロツク指定であることを表わす〇（３）以下同様にし
て目標の画素を順次プロツクの指定により追つてゆく。

一般的に言つて第１レベル分割では第１＋１レベル分割
で生じたプロツク群のうち目ざす画素の属するプロツク
をとり出し、このプロツクを更にＮＸｍに分割すんこの
分割を座標とみなして、目ざす画素の属する小プロツク
を座標で表わす。図４はこの様子を表わしたもので分割
によつて生ずる各プロツク内にはＮＬ−１ｘｍＬ−１個
の画素が存在する。この分割プロツクの中の一つは例え
ば図４で×印を付したプロツクは（１，ｎ−１）と指定
される。任意のプロツクはと選択される。

（４）最後に第０レベル分割に達つすると分割プロツク
の一つ一つが個々の画素を表わす。

従つて第０レベルの座標は個々の画素を指定する。（Ｌ
−１）レベルの分割から始めてＯレベル分割に至るまで
の画素の追跡によつて一つの画素をとらえることができ
る０この様子をと書いてベクトルと呼ぶ○ベクトル中の
Ｘｉｙｉ（０≦ｉ≦Ｌ−１）は第１レベルの座標と呼ぶ
。

一つの例についてベクトル表現を求めてみる。図５は２
３行２３列の画像平面を表わし今ｋと印を付した画素の
位置をベクトルで表わす。まず、画像の第２レベル分割
を行なう。図６にこのようすを示したが、考えている画
素ｋは斜線をほどこしたプロツク（座標（０１））の中
にある。このプロツクを第１レベル分割により更に細か
く分割するとｂ・のように画素ｋは小プロツク（座標（
００））内に追い込まれる。このプロツクは第０レベル
分割により各画素が直接座標で指定づれるまでＢ，Ｃの
ように分割される。このレベルで画素ｋは座標（１０）
につかまり、結局画素ｋはレベル別に座標（０１），（
００），（１０）で指定され、従つてその位置のベクト
ル表示は（０１，００，１０）となる。図７にこの表現
による画素指定方法を階層表現で表わした。

上のレベルの下のレベルへの投影部分を太線で囲んだ。
斜線で示す部分は図６ａ，ｂ１，ｃの斜線をほどこした
部分に対応している０このような画素のベクトル表示は
次の第１表に従えば容易に与えられる。例えば×印を付
した画素はベクトル表示が（第２レベルのＸｙｌ第１レ
ベルのＸｙ，第０レベルのＸｙ）の形であることに注意
すれば（０１，００，１０）となる。

ここで画像の走査方式を考えてみる。

画像は常に左から右へ水平に走査され、その様子を第１
表に重ねて描くと第２表のようになる。走査線に沿つて
移動するとｘ軸方向の移動もｙ軸方向の移動も２進カウ
ンタで簡単に表わされ、その値が直接ベクトル表示とな
つていることがわかる。

例えば、×印を付した画素は走査信号で言えば第１３番
目の画素である。これを（０１，００，１０）のような
ベクトル表現へ変換するのには複雑なアルゴリズムが必
要であるが、走査と見合つた時間でＸ２，Ｘｌ）ＸＯラ
Ｙ２ｙｙｌｊｙＯの２進カウンタを動作させておけば、
このような変換は必要ない。実際、このようなカウンタ
は画像信号中の水平同期信号と垂直同期信号により同期
をとつて，駆動できるので容易に実現できる。この際、
カウンタと並行して有意画素である黒画素を検出すれば
画像に含まれる情報が画像の線走査を行う間に抽出でき
る。カウンタ及び黒画素検出の例を図８、表３に示す。

図９に本発明の変換方式を実現することのできる回路例
を示す。

入力画像信号イは、水平垂直同期信号抽出回路Ａへはい
り、画素信号に含まれる水平同期信号ハと水平走査に伴
う画素同期信号二を作成し、カウンタ（Ｏへ出力する。
カウンタ（０はこの出力ハ，二を受けて画素座標の作成
を行なうが、構造は通常のフリツプフロツブを縦続接続
したものでよい。一方、入力信号イは水平垂直同期信号
抽出回路刃で同期信号ハを除去して黒画素検 １知回ｖ
へ口のごとく入力され、黒画素をホにより感知しへによ
り検出フラ？Ｏをりセツト（ＯＦＦ）すると共にバツフ
アレジスタ（日に記憶されている対応する黒画素座標を
アキユムレータ（Ｄに引き込んでこれをそのシフト機能
により直列形に変換し ｚトのごとく出力する。この回
路構成に必要な各論理素子には極めて高速なものが実現
されてきて卦り、回路機能を走査速度と見あつた実時間
動作で実現することが可能である。図１０は、図８のパ
ターンをベクトル表現へ変二換するための図９のプロツ
クダイヤグラムの更に具体的な回路例である。

図１２に典型的な２値画像信号による動作例を表わした
。入力信号イは図８で示した例の２行目（黒・黒・白・
白・黒・白・黒・黒）を走査して得られたものである。
０Ｖを （基準として正に２値画像信号、負に水平同期
信号（（＊）印の部分）が存在する。

この異なる２つの信号をダイオード等の検波素子を備え
た水平垂直同期信号抽出回路人において分離することに
よつて画像信号口及び水平同期信号ハが取り出される。
５この水平同期信号ハによつて二のような画像標本化
パルスを発生させるための制御をする。この制御は位相
ロツク回路（ＰＬＬ）によつて行い精度を±げる。この
パルスニをカウンタ（Ｏ内のｘ座標を計数指示する機能
部分０−１の初段のフリツプフロツプへ入力することに
よりＣ−（１），Ｃ−（２），Ｃ−（３）で示したよう
な周期のより大きいパルスへ変換する０（０−２はｙ座
標を計数指示する部分である。各フリツプフロツプの出
力Ｑは図１１ｂのように入力ポートＤへ入力するパルス
の立ち上り時に反転しＱｉｌｉＱの反転出力を与える。
このようなフリツプフロツプを図１０００−１，（０−
２のようにそれぞれ３段接続することによつて、（０−
１では二のような入力からＣ−（１），Ｃ−（２），Ｃ
−（３）のような分周出力を得ることができ、また、（
０２では水平同期パルスハを入力として走査線数を計数
する。これがカウンタ（Ｏの基本動作である〇図−１０
に卦いてＲＥＳＥＴはカウンタとして用いるフロツプフ
ロツプのりセツト入力である。以下図１０、図１１、図
１２を用いてさらに詳細な動作を説明する。画像信号口
及び標本化パルスニは黒画素検知回路となるＡＮＤ回路
により黒画素が検出づれ、検出フラグＧを構成するフリ
ツプフロツプにより検出信号をホを通じてＣＰＵ内のア
キユムレタ（ト）へ送る。ＣＰＵではこれを感知すると
へによつてフリップフロップτＯをりセツトし、次の黒
画素検出にそなえる。一方、カウンタ（Ｏへ入力づれた
標本化パルスニゆＯ−１で計数され、図１１ａのような
インバータ及びバツフアレジスタ（Ｄを通してシフトレ
ジスタ（ト）のＡ，ｃ及びｅのビツトに一時記憶される
０シフトレジスタ（ト）のＡ，ｃ及びｅは表２中Ｘ。，
Ｘｌ，及びＸ２に対応しベクトル表現のｘ座標を与える
。一方水平同期信号ハもカウンタ機能（Ｃ）−２により
計数されて、シフトレジスタのＢ，ｄ，ｆのビツトに記
憶づれこれがベクトル表現のＹ。，ｙ，，ｙ２を与える
０このシフトレジスタ（ト）は黒画素検出信号ホを受け
たＣＰＵによつて信号線卜を通つて直列に出力される。
このようすを図１２には（１Ｘ２Ｘ３）に表わした。画
素信号イに対して黒画素の検出づれるのはＡ，Ｂ，Ｅ，
Ｇ，Ｈの部分であり、これと同期したカウンタ機能（０
−１の出力（１），（２），（３）は図示の１，２，３
のようになつている０この出力は図−１１ａのようなイ
ンバーターによつて反転され、レジスタ（Ｆ）内に シフト のように順に記憶される。

図８の２行目を走査する間だけのことを考えるとシフト
レジスタ（ト）内のＢ，ｄ，ｆはそれぞれ０，０，１を
保つているから、結局シフトレジスタ（Ｆ５からは信号
線卜を通つて次のように順次出力される。この表現は表
３のＶ５〜Ｖ，に相当している〇本発明によれば、画像
の情報圧縮や二次元的処理に十分適用しうる情報の表現
方法が得られ、しかもこれが画像を入力しつつ実時間で
行なえることに特長があり、画像を一度とり込んでおい
てから座標変換する従来の方式に比較して処理時間の短
縮がなされることにある。

与えられた画像情報のベクトル表現は画像の部分的復元
や大まかなパターン認識を可能にすることからリモート
センシングや医用画像の処理に対して有用であるＯ

【図面の簡単な説明】

図１、図２、図３、図４は本発明方式を一般的に説明す
るための原画像の分割過程を説明するための図、図５、
図６、図７はその分割過程の階層構造を説明するための
図、図８は本発明によるパターンのベクトル表現を説明
するための図、図９は本発明の実施例を示すプロツク図
、図１０は図９の実施例の一部詳細例を示す図、図１１
は図１０の１部構造を示すプロツク図、図１２は図９，
図１０の実施例の動作を説明するためのタイムチヤート
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 対象とする画像領域を互いに相等しい画素数を有す
   る整数ｎ×整数ｍ個の第Ｌ−１レベルの大ブロックに分
   割した各大ブロックのＸ座標ｘ＿Ｌ＿−＿１とｙ座標ｙ
   ＿Ｌ＝＿１を組として前記画像領域の画素の走査に従つ
   て順次出力可能なるように記録する第１の処理機能と、
   前記第Ｌ−１レベルの分割による大ブロックのうち所望
   の画素が含まれる特定の大ブロックを互いに相等しい画
   素数を有する第Ｌ−２レベルの小ブロックに分割した各
   小ブロックのｘ座標ｘ＿Ｌ＿−＿２とｙ座標ｙ＿Ｌ＿−
   ＿２を組として前記特定の大ブロック内の画素の走査に
   従つて順次出力可能なるように記録する第２の処理機能
   と、以下同様の処理機能を分割されたブロックが画素に
   なるまで備えるとともに、前記所望の画素の検知に対応
   して（ｘ＿Ｌ＿−＿１ｙ＿Ｌ＿−＿１，ｘ＿Ｌ＿−＿２
   ｙ＿Ｌ＿−＿２，・・・）を該所望の画素の座標指定情
   報として前記第１の処理機能および前記第２の処理機能
   から送出する第３の処理機能とを備えた画像信号変換方
   式。