JPS5930163A

JPS5930163A - 番号付回路

Info

Publication number: JPS5930163A
Application number: JP57138956A
Authority: JP
Inventors: Makoto Imamura; 誠今村
Original assignee: Yokogawa Hokushin Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1982-08-10
Filing date: 1982-08-10
Publication date: 1984-02-17
Also published as: JPH0145667B2

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】本発明は、２値画像の番号付けを行なう番号付回路の改
良に関するものである。

ＴＶカメラなどを用いて血球などの粒状物を対象とした
画像開側（面積１周囲長等）を行なう場合、両面上には
第１図の２値画像１のように多数の対象物が同時に存在
することが多い。この場合に粒子（以下画像計測の対象
物で画面上で粒子状となるものを全て粒子と呼ぶことに
するン個々の／ｌを徴幇を開側するためには、各粒子に
ラベリング（番号（＝Ｊけ）を行ない個々の識別を行な
う必要がある。このラベリングの方式には種々あるが、
固有領域を生成する方式（例えば、テレビジョンｖｏｌ
　、　２９．　ｎｏ、６　、１９７５．４７３／４７９
　）　　の場合には隣接する粒子同志が連結してしまう
ことがあり、個数を正確に測定できないという欠点金有
し、また番号刊けされた画像も得られない。逆方向走査
を用いる方法では、画像メモリを必要とし、実時間処理
ができず時間もかかる。

アボットの方法では次に示すように固有領域を用いずに
ラベリングを行なっている。即ち、画像信号は通常第２
図（２は走査線）のようにラスター走査して得られるの
で、ラベリングもこれを利用し、１ライン（走査線）前
（上ライン）と現ライン（下ライン）との２木のライン
の画像信号のつながりを調べて行なう。下ラインの画素
とその上部にある上ラインの画素が同一の領域（ここで
は２値画像の′１′または′０＃）ならげ、上ライｙの
画素につけ比番号全そのまま下ラインの画素に適用すれ
ばよい。これを領域が垂直伝搬（または領域伝搬）され
るという。第３図囚〜（Ｅ）は粒子の画像についてこの
垂直伝搬の様子を示したもので第３図■の３に示すタテ
ヨコ２画素（４は画素を示す）のマスクで２値画像を見
ながらラベリングを行なう。第３図（Ｃ’ｌ　（Ｄ）の
場合には下ライン（（０の１１＋２ラインと（６）のｎ
＋３ライン）粒子領域の左端で、上ライン＋　（Ｃ）の
ｎ＋１　ラインと（ハ）のｎ＋２ライン）からの垂直伝
搬が検出されるので簡単にラベリングできる。第３図■
の下ライン（ｎ＋４ライン）は粒子領域がないのでラベ
リングの必要はない。第３図囚の下ライン（ｎライン目
ンの粒子領域左端の画素には上ライン（ｎ−１ライン）
からの垂直伝搬がないので新番号を付すことＫなる。し
かし第３図の）の下ライン（ｎ＋１ライン）の粒子領域
左端の画素も同じ状況なので新番号が付されてし捷う。

このためアボットの方法では、いったん付けた新番号を
、垂直伝搬が発見された段階で、さ、かのぼって１画素
ずつ１き直す操作が心安なので、スピードが遅く、装置
も複雑になるという欠点金有する。

本発明ｔよ上記の欠点を解消するためになされたもので
、粒子の個数を正確に測定でき、２値画像のラベリング
を実時間で高速に行なう番号付回路を実現することを目
的とする。

本発明によれば、２値画像の各ライン上での領域を単位
としてラベリングを行ない、いったん領域によってアド
レスされた番号メモリに記憶したのら、次ラインラベリ
ング時に確定結果をパターン・バスに読出すことにより
上記の目的を達成できる。

以下図面にもとすいて本発明を説明する。

第４図は本発明に係る番号付回路の一実施例を示す要部
構成ブロック図である。５は走査された２値画像信号が
入力される入力端子、１ｉｓｔこの入力端子５に加えら
れる２値画像信号のエライン分の画像情報全記憶するエ
ライン・メモリで、シフトレジスタ等を用いる。１２は
この１ラインメモリ１１からの出力および、入力端子５
からの２値画像信号を入力とし、タテヨコ６２個の画素
情報（以下、「マスクパターン」という。）を発生させ
るマスク作成シフトレジスタ、１３はこのマスク作成シ
フトレジスタ１２からの出力を入力とし、ナンバリング
回路１５およびデータメモリ回路１６を制御する制御信
号Ｓｎ、　Ｓｄ　’に出力する、コントロール・ロジッ
ク回路で、ＲＯＭ等により構成される。６は前記コント
ロール・ロジック回路出力の１つによってセットまたは
リセットされるとともに、前記コントロール・ロジック
回路へ出力する仮番フリップフロップである。

前記ナンバリング回路１５において、３１は粒子領域の
ラベリングのための番号を発生する粒子番号カラ／りで
、バス・セレクト・バッフ７３２に出力する。３３は背
景領域のラベリングのための番号を発生する背景番号カ
ウンタで、前記バス・セレクト・バッファ３２に出力す
る。３５，３６１それぞれ領域カウンタ３４，３７によ
ってアドレスを指定され、ラベリングのための番号を一
時記憶しておくための番号メモリで、前記バス・セレク
ト・バッファを介して書き込み読み出しが行われる。

９は前記バス・セレクト・バッファを介して前記番号メ
モリ３５または３６からの番号付出力をパターン・バス
へ送り出す番号付出力端子である。

データメモリ回路１６において、４１は凹部パターン（
これを以下Ｕシェイクと呼ぶ）の２つの。

番号の組のアドレスを発生させるＵシェイク・カウンタ
、４２は内部ナンバリング・バス１７を介して前記バス
・セレクト・バッファ３２からの出力が加えられるアド
レス・バス・セレクト・バッファで、データ・メモリ４
３のアドレスを指定する。８はマイクロコンピュータな
どＣＰＵからの信号でデータを外部へ読み出す際にアド
レス・バス・セレクト・バッファ４２を介して前記デー
タ・メモリ４３のアドレスを指定するアドレス・バス入
力端子である。４４は前記内部ナンバリング・バス１７
に介して前記バス・セレクト・バッファ３２からの出力
が加えられるデータ・セレクト・バッファで、前記デー
タ・メモリ４３にデータを入力する。４５Ｆｉ前記デー
タ・メモリ４３の内容をデーダバス端子１０？介してマ
イクロコンピュータなどの外部バスへ送出するデニタ出
力バツファである。

７は外部からクロックが加えられるクロック入力端子で
、１４は前記クロックを入力し、番号付回路内の各回路
ＶＣ信号の遅れに合わせたクロックを供給するタイミン
グ発生回路である。

以下に本ブロック図の動作ｋ　Ｖ？、明する。入力端子
５に２値画像信号が加えられると、この信号と１ライン
メモリ１１からの１ライ／ｎ１「の画像信号がマスク作
成シフトレジスタ１２１１仁加えられ、りテヨコ２画素
のマスクパターン（図の８＋１）＋＋３＋ｄ）を発生さ
せる。第５図（１）〜αＧはタテヨコ２画素のマスクパ
ターンがとりうる全てのパターン金子したものである。

同図（１）〜（８）のパターンで背月領域のラベリング
を行ない同図（９）〜θｅのパターンで粒子領域のラベ
リングを行なう。これらは互いにパターンが反転しただ
けで、互いに反転の関係にあるパターン同志は同じ動作
モードとなる。

２組の領域カウンタと番号メモリ（３４，３５および３
６．３７）は画像走査の１ライン毎に交互に切換わ９、
一方が上ライン用、他方が下ライン用として動作する。

各クロック毎にマスク作成シフトレジスタＪ２において
発生するマスクパターンの形に対応して、コントロール
・ロジック回路１３から制御信号Ｓｎ、Ｓｄがナンバリ
ング回路１５およびデータ・メモリ回路１６に出力され
る。この結果、番号付情報は粒子番号カウンタ３１．背
景番号カウンタ３３および上ライン番号メモリ（番号メ
モリ３５゜３６の一方）のいずれかからバス・セレクト
・バッファ３２を介して下ライン番号メモリ（番号メモ
リ３５．３６の他方）およびデータ・メモリ回路１６へ
出力される。バス・セレクト・バッファ３２はコントロ
ール・ロジック回路１３からの制御信号を受けて、信号
経路の切り換えを行なう。

粒子番号カウンタ３１および背景番号カウンタ３３で発
生する番号付情報の内容には、番号情報以外に粒子と背
景の識別に用い、られる１ビツトの信号が含１れている
。いったん下ライン番号メモリに記憶された内容は、次
のラインの走査で」ニライン番号メモリの内容として次
のラインの垂１ａ伝搬に使用されるとともに、確定した
番号刊出力としてバス・セレクト・バッファ３２を介し
て番号付出力端子９からパターン・バスへ出力される。

次に第６図の被試験パターンを用い゛Ｃラベリ／グの動
作原理を具体的に説明する。第６図において、５０．５
１は背景領域、５２〜５５は粒子領域を示し、Ｍ１〜Ｍ
１６　、　Ｍ９’　、　Ｍ１４’　は２値画像の各位置
におけるマスクパターンを示す。マスク・パターンＭｌ
−Ｍ１６は第５図＋１１〜ＯＧに対応している。

５６は２値画像のｎライン目を示したラインパターンで
、ａ１〜ａ５ｆｄライン、」二の領域金子し、ａｌ。

ａＬａ５は背景領域、ａ２．ａ４け粒子領域である。

５７はマスク・パターンで５８は上ライン、５９り下ラ
インの画素を示す。

番号付はライン」二の領域単位で行なう。即ち、ライン
ｎをマスクが走査すると、ラインパターン５６において
各領域ａ１〜ａ５の先頭の画素（左端の画素で領域の変
り目となる部分）で下ライン領域カウンタが＋１カウン
ト・アップし、下ライ／番号メモリに番号付情報が入力
される。次のライン（ｎ＋１ライン）の走査ではこの下
ライン用の番号メモリと領域カウンタＵ上ライン用とし
て働き（領域カウンタはラインが変わる毎にリセットさ
れる）、マスク・パターンの上ラインに領域の変。

り目が現われると上ライン領域カウンタを＋１カウ／１
・・アップして、次の領域に対応した上ライン番号メモ
リの内容を出力する。この結果、上ライン番号メモリか
らはクロックに同期して２値画像の画素に１対１に対応
する番号付出力が得られる。

ラベリングはマスクパターンを使用し、上ラインから下
ラインへの領域伝搬を調べながら行なっている。以下領
域カウンタ３４と番号メモリ３５が上ライン用、領域カ
ウンタ３７と番号メモリ３６が下ライン用として動作し
ていると仮定して説明する。例えばパターンＭＩＯの場
合、」ニラインからの領域伝搬があるので、上ライン番
号メモリ３５から読み出した番号を、バス・セレクト・
ノ（ソファ３２を介して下ライン番号メモリ３Ｇに直ち
に移す。垂直伝搬のないパターンＭ９．Ｉｌ＋’の場合
には、粒子番号カウンタ３１からの新番号ヲノクス・セ
レクト・バッファ３２’ｔ＝介して下ライン番号メモリ
３６に送り込む。この新番号はこの段階ではまだ確定し
たものでにないので、仮番号のフラグとして仮番フリッ
プフロップ６を同時にセットする。パターンＭ９の場合
にはその後にノシターンＭ５が現われ、その時点で仮番
フリップフロップがセットされているのでこの粒子領域
を新領域と判断し、新番号ｔよ確定したものとなる。こ
の結果仮番号は使用済みとなるので、仮置フリップフロ
ップ６をリセットし、粒子番号カウンタ３１を＋１カウ
ント・アップし゛〔次の粒子領域にそなえる。パターン
Ｍ（＋’の場合にはその後ＴＦ−垂直垂直膜１般るパタ
ーンＭ１４’　　が現わｉｔ、その時点でこの粒子領域
は新領域でばな因と判断し上ライン番号メモリ３５の内
容全パス・セレクト・バッファ３２金介して下ライン、
ｇ′ｆ号メ子メモリ３６り、下う・ｆン番号メモリ３Ｇ
の内容をづ１き直す。同時に仮置ンリップフロツプ６￥
ｒ−リセットする。

パターンＭ１４の場合はパターンＮｌ　１４’　　と形
は同じであるが、仮置フリップフロップ６がリセットさ
り、ている点が異なる。この場合＃′Ｃは画面の」二向
きに凹部のパターンがあると判断し、−Ｆライン番号メ
モリ３５からの番号イリ出力（粒子領域５３に対応する
粒子番号）をバス・セレクト・バッファ３２、内部ナン
バリング・バス１７およびブトレス・バス・セレクト・
バッファ４２を介してデータ・メモリ４３に送り、Ｕシ
ェイブ」二番号として記憶する。Ｕシエイグの場合には
、パターンＭ１４の前に必ずパターンＭ１５が出現する
。このパターンＭ１５に先行するパターンＭＩＯでは前
記のように上ライン番号メモリ３５の内容（粒子領域５
２に対応する粒子番号）ｔバス・セレクト・バラノア３
２を介して下ライン番号メモリ３Ｇに移すと同時に内部
ナンバリング・バス１７を介してデータ・セレクト・バ
ッファ４４に送り、この中のラッチ回路に既に記１．Ｊ
させである。パターン１５０時点でこのラッチ回路の内
容？ｉＵシエイグ用−「′計号どしてデータ・メモリ４
３に１き込まれる。ゲータ・メモリ４３内のＵシエイブ
用メモリ領域は、上番号ブロックと子番号ブロックに分
かれ、前記の上番号および下を号はそれぞれのブロック
の、Ｕシエイプ・カラ／り４１でアドレスされる同一番
地に：り、き込まｉする。Ｕシエイプに関する上記の２
つの番号（上番号と子番号）の組はこの２つの番号の領
域が１を一領域である仁とを示して訃υ、あとでこの２
つの領域をソフトウェアで合成する際に有効に利用する
ことができる。

粒子に穴があるときは必ずパターンＭ８が現われる。こ
のパターンＭ８で背景番号カウンタ３３から新背景番号
（背景領域５１に対応する番号）Ｎをバス・セレクト・
バッファ３２を介して子番号メモリ３６に送る。同時Ｖ
ここの新背景番号Ｎはアドレス・バス・セレクト・バッ
ファ４２に送うれ、データ・メモリ４３内の隣接情報ブ
ロックにおいて前記新背景番号Ｎでアドレスされるメモ
リ番地に、データ・セレクト・バッファ４４内のラッチ
回路に記憶されている内容ｔ　屓！き込む。（前記ラッ
チ回路には下ライン番号メモリ３６に記憶される内容が
同時に１き込まれるので、この場合にはパターンＭ１４
′　　の時点で、粒子領域５２に対応する番号が書き込
まれている。〕この結果、データ・メモリ４３の隣接情
報ブロック内には、背景領域５１に対応するメモリ番地
にこの背景領域′５１と隣接する粒子領域５２の番号が
省き適寸れたことになる。この結果、背景領域５１が粒
子領域５２の穴であることが識別でき、ソフトウェアで
高度な情報処理を行う際に有効に役立てることができる
。パターンＭ９の場合には粒子と背景が逆転するだけで
、同様にして行うことができる。

マスクパターンＭｌｌ　　では粒子番号カウンタ３１か
らの新粒子番号を仮置号として下ライン番号メモリ３６
に送り込むと同時に仮置フリップフロップ６をセットす
る。したがって粒子領域５５は別粒子として扱われる。

以上」１記では粒子領域のラベリングを中心にして説明
したが、粒子パターンＭ１６〜Ｍ９とコレに対応した背
景パターンＭ　１、−Ｍ　８とは互いにノくターンが反
転の関係にあり、粒子番号カウンタと背景番号カウンタ
が入れ替わるだけで全く同様のラベリング動作となる。

第７図は形態的な特孕抽出を行なうために必要な、内部
１周辺部などの形態的情報を番号付情報に付加するため
の付加回路を示す。６０ｉ１．マスク作成シフトレジス
タ１２からのマスク信号ｎ、ｂ＋ｄ、ｅおよび後述のわ
く信号ｆを入力し、マスク・パターンに対応して４種類
の異なる形態的情報をＣＩｌ　Ｃ２の２ビット信号とし
て出力するコード変換回路である。

第５図に各マスク・パターンに対応する形態的情報全コ
ード記号で示す。マスク・バター／（１）。

およびＨは領域の内部点を表わすので、面私積算用のコ
ードＡが付される。マスク・パターン（４）。

（７）、ＱＩおよびＱ３１は長さ１の周囲長積η、用コ
ードｐｉが付される。マスク・パターンｆ２＋　＋　ｔ
ａ＋　、（５）、＋１３１゜（８１，（９）、　Ｃｌ１
ｌ、　ａｅ、　ｕオｘヒａ！９ｒｚ長す６／２ノｎ囲長
積ｎ用コードＰ２が付される。

第９図（ａ）は画面の水平同期信号、（ｂ）はこれと同
期してつくったたてのわく信号で、垂直同期信号を用い
て同様につくったよこのわく信号と組み合わせることに
より、第８図に示す、画面６１の内側に設定した１画素
幅のわく領域６２で前記のわく信号ｆを発生させる。こ
のわく信号ｆはコード変換回路６０に加えられ、このわ
く信号ｆがアク。

ラインのときにはコード変換回路６ｏからは領域欠損コ
ードＣＡが出力される。粒子領域の番号付出力の一部に
コードＣＡをともなっている場合には、その粒子画像が
画面の端にががり欠けていると判断し、この番号の粒子
データを除くので、正確な計数を行なうことができる。

なお第４図のコントロール・ロジック回路１３をＲＯＭ
で構成し、このＲＯＭの一部を利用して上記のコード変
換回路６０を構成することもできＺ）。このときＲＯＭ
から出力される形態信号が第４図のＳｓである。

なお以上の説明では粒子画像を中心にＮ１と明したが、
粒子にかぎらず粒子状の任意の対＠！両画像対しても同
様に適用できる。例えば交通Ｊｔ１：　ＭＩ測で自動車
を１台ずつ識別することもできる。

以上述べたように木兄、明によれば、ラベリングを画素
単位でなく領域単位で行なうので構成が簡単で高速化が
可能である。即ちアボットの方法の場合と異なり、番号
メモリの書き換えの際も、画素毎にさかのほって行なう
必要がなく領域単位でまとめて行なうことがで作るので
スピードが速い。

−！た２値画像情報を画像メモリにいったん格納するこ
となく実時間でラベリングを行なうことができる。

また固有領域を生成しないので粒子画像に不要な連結部
分ができず、したがって粒子の個数を正確にｎ１数でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は２値画像の１例を示す図、第２図は画像信号を
発生させるラスター走査の模様金子す図、第３図囚〜ｕ
つは粒子画像の垂直伝搬を示す図、第３り１α引Ｊ、マ
スクを示す図、第４図は本発明の一実Ｍ１：例を示す要
部構成ブロック図、第５図はマスク・パターンふへよび
その形態的情報金子すコードを示す図、第６図は被試験
パターンを示す図、第７図ｔ：１．コード変換回路のブ
ロック図、第８図は画面内のわく領域を示す図、第９図
（ａ）Ｕ水平同期信号のタイムチャート、第９図（ｂ）
ＩＩ′ｉたてのわく信号のタイム・チャートである。１・・・２値画像、２・・・走査ライン、４・・・画素
、１３・・・コントロール・ロジック回路、３】・・・
粒子酢号カウンタ、３２・・・バス・セレクト・バッフ
ァ、：３３・・・背景番号カウンタ、３４．３７・・・
領域カウンタ、３５．３６・・・番号メモリ、４３・・
・データ・メモリ、５０１５１・・・−１■肩域、５２
〜５５・・・粒子領域、戸８・・・上ラインの画素、５
９・・・下ラインの画素、ＭＩ−ＭＩ６・・・マスク・
パターン、７１１〜ａ５・・・領域、Ｓｎ　＊　Ｓｄ・
・・制御信号第１図尾５図（４）　　　　　（δ）

Claims

【特許請求の範囲】（１）２値画像の各画素に領域ごとの番号付けを行なう
番号付回路において、前記２値画像における各ライン上
での領域を単位として番号付けを行なうようにしたこと
を特徴とする番号付回路。（２）粒子領域と背景領域からなる２値画像の各画素に
領域ごとの番号付けを行なう番号付回路において、前記
２値画像°から得られるマスク・パターンの形状に従っ
て制御信号を発生するコントロール・ロジック回路と、
このコントロール・ロジック回路からの制御信号で”制
御され、信号経路を切り換えるバス・セレクト・バッフ
ァと、前記２値画像内の粒子領域の新番号を前記バス・
セレクト・バッファに出力する粒子番号カウンタと、前
記２値画ト・バッファに出力する背景番号カウンタと、
前記バス・セレクト・バッファを介して省き込み読み出
しを行なう２つの番号メモリと、前記２値画像およびこ
れを１ライン遅延した２値画像の各ライン上での領域ご
とに対応して、順にアドレスを出力して前」己２つの番
号メモリをそれぞれアドレス指定する２つの領域カウン
タとを備え、前記マスク・パターンが１ライン移動する
ごとに前記領域カウンタと前記番号メモリの２つの組が
交互に上ライン用または下ライン用に切り換わり、前記
マスク・パターンの形状に従って上ライン用の前記番号
メモリ′ｉたけ前記粒子番号カウンタ寸たは前記背景番
号カウンタからのデータを領域単位で下ライン用の前記
番号メモリに出力するとともに、上ライン用の前記番号
メモリのデータを前記バス・セレクト・バッファを介し
てパターン・バスに出力するように構成したことを特徴
とする番号付回路。各画素に領域ごとの番号付けを行なう番号付回路におい
て、前記２値画像がち得られるマスク・パターンの形状
に従って制御信号を発生するコントロール・ロジック回
路と、このコントロール・ロジック回路からの制御信号
で制御され、信号経路を切り換えるバス・セレクト・バ
ッファと、前記２値画像内の粒子領域の新番号を前記バ
ス・セレクト・バッファに出力する粒子番号カウンタと
、前記２値画像内の背景領域の新番号を前記バス・セレ
クト・バッファに出力する背景番号カウンタと、前記バ
ス・セレクト・バッファを介して１″き込み読み出しを
行なう２つの番号メモリと、前記２値画像およびこれを
１ライン遅延した２値画像の各ライン上での領域ごとに
対応して順にアドレスを出方して前記２つの番号メモｌ
Ｊ’ｔそれぞれアドレス指定する２つの領域カウンタと
、前記バス・セレクト・バッファを介して入力される、
一定の関係にある番号の組を記憶するデータ・メモリと
を備え、前記マスク・パターンが１ライン移動するごと
に前記領域カウンタと前記番号メモリの２つの組が交互
に上ラインｍ１たは下ツイン用に切り換わり、前記マス
ク・パターンの形状に従って上ライン用の前記番号メモ
Ｉ）　ｔたは前記粒子Ｔｉ号カウンタまたは前記背景番
号カウンタからのデータを領域単位で下ライン用の前記
番号メモリに出方するとともに、上ライン用の前記番号
メモリのデータを前記バス・セレクト・バッファを介し
てパターン・バスに出力するように構成したことを特徴
とする番号付回路。（４）　　データ・メモリ内［２値画像内の上向きの凹
部パターンの２つの突出部分に対応する２つの領域番号
の組合わせ全記憶する特許請求の範囲第３項記載の番号
付回路。（５）　　データ・メモリ内に２値画像内の隣接する背
景領域と粒子領域にそれぞれ対応する番号の組合わせ全
記憶する特許請求の範Ｕ１１第３項記載の番号付回路。