JPS60138690A - 画像入力装置 - 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】 本発明はステージ上に載置された試料を撮像装置によっ
て撮像しく画像情報を入力するようにし１ｃ画像入力装
置に関するものである。

今日の画像処理技術の発達はめざましく、医療、地質、
海洋、森林、農業、金属など種々の分野において広く活
用され、多種多様の画像が入力画像となっている。この
ような画像処理技術の発達は、電子機器、光学機器、計
弊機などの技術の急速な発展に負うところが大きい。特
に画像の濃淡をアナログーデイジタルに変換して数値化
するディジタル画像化が一般化し、かつそのための画像
処理ソフトが種々開発されるとともにこのディジタル画
像処理によっ゛〔より多くの情報が迅速に得られるよう
になってきたことが、今日の急速な応用分野の拡大に寄
与している。

しかしこのような急速な発達の反面、従来の画像人力装
置において問題となってきたこととして、処理画像の視
野の大きさの問題がある。画像情報を数値データとして
記憶するためのメモリ、例えばグレイメモリの容量には
、経済性、処理速度などの面から限界があり、現在用い
られている専用のディジタル画像処理装置の場合、グレ
イメモリの容量は、１画面当り画素数が２５６Ｘ　２５
６あるいは５１２Ｘ　５１２で、１画素の濃淡階調が２
５６階調以下となっており、最大でも（８ｘ　５１２ｘ
　５１２）ビットである。このような実用的なハード仕
様の結果、入力時の解像度を考癒した倍率が決まると、
一画素に対応する画像サイズが決まり、一度に入力可能
な視野の大きさが決まっＣしようことになる。したがっ
て、処理したい試料の画像が大きいときには、一画素に
対応する画像サイズを大きくしＣ１すなわち解像度を犠
牲にして入力時の撮像倍率を下げるか、あるいは処理し
たい試料画像をいくつかの視野に分割し、それぞれの画
面を各別に処理する方法が取られている。前者の方法は
あまり広い画像の入力はひずみの点で不利であるだけで
なく、高解像度の画像情報が得られないと云う欠点があ
る。例えば、金属組織の定量化を画像処理によって行な
う場合には、試料の画像を高解像度で処理する必要があ
る。また、後者の方法は解像度の点では満足すべきもの
であるが、分割された各画像間の位置的な関連付けがな
されておらず、互いに独立した情報として処理されてい
るため、試料全体としての有用な情報、特に試料の形状
に関する情報を得ることができない欠点があった・。

本発明の目的は、上述した従来の画像入力装置の欠点を
除去し、処理すべき試料画像が大きい場合にも高解像の
画像情報を入力づることができる分割入力を行ないなが
ら、画像処理装置の限られた容量の記憶装置に試料画像
全体の情報を人力することができるようにした画像入力
装置を提供しようとするものである。

本発明は、大きな試料画像を分割して入力する場合、そ
れぞれ入力される画面間の位置関係を同時に入ノ〕する
ことにより分割入力した複数画面の画像情報を複数両面
分のグレイメモリに記憶するか外部記憶装置に記憶し、
それぞれの分割画像を継ぎ合わせることにより、実際に
設備されているグレイメモリまたは外部記憶装置によっ
て規定される処理画面空間よりも広い仮想的な処理画像
空間を持つことができると云う事実を確め、このような
認識に基いて試したものである。

本発明の画像入力装置は、試料を１ｌｉｉ像装置と、互
いに直交するＸ軸およびＹ軸方向における試料とｍ像装
置との相対位置を検出する位置検出装置と、試、料とｆ
像装置との間の距離を検出することにより入力時の撮像
倍率を検出する撮像倍率検出装置と、前記位置検出装置
およびｍ像倍率検出装置からの情報を受け、基゛準位置
に対する試料または撮像装置の位置情報を入力時の画素
単位で締出する演樟部とを具え、この位置情報をｍ像装
置からの画像情報と一緒に入力し得るよう構成したこと
を特徴とするものである。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の画像入力装置の一実施例の構成を示す
線図である。本例の画像入力装置１では画像を入力すべ
き試料をテーブル２上に載置し、このテーブルを周知の
駆動機構によって互いに直交するＸ軸およびＹ軸方向に
移動させる。テーブル２の情報には撮像装置３を配置し
、この撮像装置をアーム４を介してボスト５により支持
し、Ｚ軸方向に移動できるようにする。このＺ軸方向の
駆動機構も周知のものを利用することができる。

撮像装置３は二次元ラスク走査を行なうものでそのラス
ク走査の方向はテーブル２のＸ軸およびＹ軸移動方向と
一致している。テーブル２のＸ軸方向およびＹ軸方向の
移動量を、それぞれＸ軸方向位置検出器６およびＹ軸方
向位置検出器７によって検出する。１１１図に示す実施
例ではＸｆａおよびＹ軸方向位置検出器６および７は、
テーブル２と連結した差動コイルを具えるものであるが
、光学式または磁気式のエンコーダを以って構成するこ
ともできる。また、テーブル２と撮像装置３との間の距
離を検知するためのＺ軸方向位置検出器８を設ける。こ
れらのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向位置検出器６，７およ
び８からの位置検出信号を演韓部９に供給する。本発明
においては、テーブル２の基準位置からのＸ軸およびＹ
軸方向の移動量を検出するものであるが、この基準位置
を任意に設定するために、リセット装置１０を設け、こ
れによりＸ軸およびＹ軸方向位置検出器６および７を任
意の位置においてリセットできるように構成づる。

画像人力装置１の撮像装＠３から出力される画像情報を
画像処理装置１１に供給するが、ここでは先ずアナログ
−ディジタル変換器１２により各画素の画像情報を、例
えば２５６１１１淡階調に変換する。

すなわち、各画素の灰調を８ビツトのディジタル信号に
変換する。次に、このようにして変換したディジタル信
号を、複数両面分の画像情報を記憶できるグレイメモリ
ユニット１３に供給してここに記憶づる。このグレイメ
モリユニット１３への記憶は、後に説明するように画像
入力装置１の演算部９からの出力信号により制御される
。グレイメモリユニット１３に記憶された画像情報を選
択的に画像処理部１４へ読み出し、ここで必要な処理を
行ない、その出力を画像出力部１５に供給して所望の画
像を表示したり、処理結果を表示したりする。これらの
画像処理部１４や画像出力部１５そのものは本発明の要
部ではないので、詳細な説明は省略する。

次に、上述した本発明の画像入力装置の動作について説
明する。第２図は、画像人力すべき試料であるパイプ２
０をテーブル２上に載置した状態を示すものであり、こ
のパイプ２０の寸法は相当大きなものであるとする。従
来、このようなパイプを撮像して画像処理する場合、撮
像倍率を小さくしてパイプ全体の画像を１回で人力する
と、撮像装置に設けた光学系のひずみのため画像のひず
み処理結果の誤差も大きくなり、また、パイプの金属組
織の解析を行なう場合には解像度が低過ぎて石川な特性
情報が得られなかった。一方、パイプを数画面に分割し
て必要な部分の高解像度の画像を入力させるとパイプの
全体の形状に関づる情報が得られない／ｊめ、例えば内
径をめることさえもできなかった。このような問題を解
決するために高解像でかつ広視野の撮像装置を開発した
としても画像処理に必要なメモリの容量は厖大なものと
なってしまう。本発明ではこのような問題を解決するた
め、第２図に示すようにパイプ２０の必要な部分だけを
数画面Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄに分割して撮像し、これら画面の
相対位置関係を同時に入力することによりパイプの各部
の高解像度の画像情報を処理して有用な特性データを得
るとともにパイプの内径Ｄ１．Ｄ２などの形状測定も精
密に行なうことができるようにしたものである。以下、
その動作を説明する。

先ず、テーブル２をＸ軸、Ｙ軸方向に移動させて、画面
Ａ　／Ｊ＜　Ｗｔｉ像ｉ置装視野内に入るようにする。

次に撮像装置３をＺ軸方向に移動させて撮像装置３とパ
イプ２０との間の距離を調整する。この距離によって１
画素に対応する画像サイズ、すなわち解像度が決まるか
ら、パイプ２０の画像を処理するのに、必要十分な解像
度が得られるように撮像装置３の高さを調整する。この
とき、Ｚ軸方向位置検出器８の出力信号を演算部９に供
給する。演算部９では、この信号から画像入力時の撮像
倍率を演嚢する。この撮像倍率によって画素に対応する
パイプ２０上Ｃの寸法が決定されるものである。次にリ
セット装置１０を走査してＸ軸およびＹ軸方向の位置検
出器６および７をリセットし、第２図の画面Ａの走査開
始点Ｐｏ（０，、Ｏ）を基準位置として設定する。この
ようにして最初の画面Ａの撮像な行ない、１画面分の画
像情報Ｖ１を第３図Ａに示づようにグレイメモリユニッ
ト１３の所定のエリア内に記憶する。第１画面Ａの撮像
が終了したらテーブル２を移動させ、第２図の画面Ｂを
撮像装置３の視野内に位置させる。同時に、この第２画
面Ｂの走査開始点Ｐ’＋　（Ｘ＋　、Ｙ＋　）の座標を
基準位置Ｐｏ　（０，Ｏ）に対して測定づる。この第２
画面Ｂを走査して得られる画像情報Ｖ２を第３図Ｂに示
ずようにグレイメモリユニット１３の所定のエリア内に
記憶するとともにこの第２画面Ｂの基準位置Ｐｏに対す
る位置を表わす座標データ（Ｘ＋　、Ｙ＋　）をこの画
像情報Ｖ２のイニシアルデータとして記憶する。この座
標データ（Ｘ＋。

Ｙ＋）は、Ｘ軸およびＹ軸方向の位置検出器６および７
から供給される変位量を入力撮像倍率で決定される画素
のサイズで除算した値として演算部９で演算されるもの
であり、第１画面Ａからの移動量が画素単位でまるもの
である。以下、順次テーブル２を移動させながら第３お
よび第４画面ＣおよびＤの画像情報Ｖ３およびＶ４をグ
レイメモリユニット１３の所定のエリア内に、これら画
面の位置を表わす座標データ（Ｘ２　、　Ｙ２　）およ
び＜Ｘ３．Ｙｌ）と−緒に記憶する。このようにして４
つの画面Ａ−１）の画像情報Ｖ１〜■４をグレイメモリ
ユニット１３に記憶した状態を第３図Ｃに示す。この場
合、テーブル２の移動量を検出するＸ軸およびＹ軸検出
器６および７からの出力信号を演算部９で処理して得ら
れる座標データ（Ｘｌ。

Ｙ＋　＞、（Ｘ２　、Ｙ２　＞、および（Ｘ３．Ｙｌ）
は第３図りに示すような仮想的画像空間■の中における
各画面の位置を表わすことになり、この仮想画像空間■
の大きさは、グレイメモリユニット１３により規定され
る実際の画像空間よりも逃かに大きなものとなる。した
がって画像処理部１４においＣ入力された画像を処理す
る場合、複数の画面Ａ−Ｄを同一の座標系の仮想画像空
間Ｉ内Ｃ処理することが可能となり、処理上はあたかも
１つの大きな画像がそのまま１つの画面として入力され
たものとして取扱うことができるよう“になる。以下、
第２図に示すパイプ２０の内径Ｄ１およびＤ２を測定す
る場合を例にとって仮想的画像空間Ｉ上での画像処理を
説明する。

先ず、第１画面Ａの画像情報Ｖ１をグレイメモリユニッ
ト１３から読み出し゛ＣＩｆｉｉ像処理部１４へ人力す
る。この画像処理部１４では画像の特徴の抽出を行なっ
て画面Ａ内での点ａ　（ｘａ、　ｙａ）の絶対座標をめ
る。この第１画面Ａはその走査開始点Ｐ。

が基準位置と一致しており、基準画面となっているのぐ
、画面Ａ内での絶対座標（ｘａ、　ｙａ）はそのまま仮
想画像空間■内での座標（ｘａ、　ｙａ）となる。

次に第２画面Ｂの画像情報ｖ２と座標データ（ＸＩ　、
Ｙ＋　）とを画像処理部１４へ読み出し、同様の特徴抽
出処理を行なって点すの絶対座標（×ｂ。

ｙｂ）をめる。この第２画面Ｂは第１画面ＡからＸ軸お
よびＹ軸方向にそれぞれＸＩおよびＹｌだけ離れている
ので、点すの仮想画像空間Ｉでの座標を（Ｘｂ＋Ｘ＋　
、　Ｖｂ＋Ｙ＋　）としてめる。以下、同様の処理を行
ない、第３および第４画面ＣおよびＤ中の点Ｃおよびｄ
の絶対座標（ｘｃ、　ｙｃ）および（ｘｄ、　ｙｄ）と
、これらの仮想画像空１ｕｌｌ内での座標（ＸＣ＋Ｘ２
　、　ｙｃ＋Ｙ２）および（ｘｄ＋Ｘ３゜ｙｄ＋Ｙ３）
をそれぞれめる。次にパイプ２０の内径Ｄ１は点ａおよ
び０間の距離として、また内径０２は点すおよび６間の
距離として次式よりめることができる。

また、パイプ２０の必要部分の詳細な画像処理を行なう
場合には、グレイメモリユニット１３から所望の画面の
画像情報を画像処理部１４へ読み出し、ここで必要な処
理を施吐ばよい。この場合、各画面の画像情報の解像度
は高いので、多くの有用なデータを得ることができる。

このような画像処理としては、例えばパイプについては
介在物、析出物の抽出、粒界の抽出などの金属組織の特
徴抽出などが挙げられる。このようにしてパイプ２０の
特性に関する信頼度の高いデータを得ることができる。

本発明は上ｊホした実施例にのみ限定されるものではな
く、幾多の変更や変形が可能である。例えば第２図に示
したパイプの形状測定としては、内径の測定にのみ限ら
れるものではなく、例えば外径の測定、肉厚のばらつき
の測定、真円度の測定などを行なうこともできる。さら
に、画像を入力すべき試料としてはパイプに限られるも
のではなく、例えば第４図に示すようなＨ形鋼の形状測
定や金属組織の特徴抽出などを行なうことができる。

この場合にも、２つの画面ＥおよびＦを互いの位置関係
を測定しながら撮像し、後に特徴抽出により点ｅおよび
［の仮想画像空間内での座標をめ、これら座標から距離
りをめることができるとともに各画面についての高解像
度の画像情報からＨ形鋼の金属組織に関する有用な情報
を得ることができる。

さらに上述した実施例では試料を載置するテーブルをＸ
ｌ１ｌｌＩｔ５よびＹ軸方向に移動させ、１ｌｆｉｌｆ
ｉｌ装置をＺ軸方向に移動させるようにしたが、テーブ
ルをＺ軸方向に移動させることもできるとともに、撮像
装置をＸ軸およびＹ軸方向に移動させることもできる。

後者の場合には、試料を移動させる必要がないので、特
に現場での試料の画像入力に好適である。

上述したように、本発明の画像入力装置によれば、試料
を撮像して得られる画像情報を入力すると同時に複数の
分割画面の相対的位置関係を表わす情報を入力すること
により、大きな仮想的画像空間内での位置を画素単位で
測定づることができ、大きな試料の形状を高精度で測定
することができると共に試料の必要な部分については高
解像度の画像情報が得られるから、これを画像処理する
ことにより種々の有用な特性データを得ることができる
。また、画像信号を記憶するグレイメモリは取囲面分の
容量を持つだけでよいので、構成は簡単で安価となる効
果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像処理装置の一実施例の構成を示す
縮図、 第２図は本発明の画像入力装置によってパイプ試料を撮
像する場合の動作を説明するための線図、第３図へ〜Ｄ
は同じくその場合のグレイメモリユニット内の記憶情報
を示１線図、 第４図は本発明の画像入力装置によってＨ形鋼を撮像す
る場合の動作を説明するだめの縮図である。 １・・・画像入力装Ｎ２・・・テーブル３・・・銀像装
置 ６．７・・・Ｘ軸およびＹ軸方向位置検出器８・・・Ｚ
軸方向位置検出器 ９・・・演算部　１１・・・画像処理装置１２・・・ア
ナログ−ディジタル変換器１３・・・グレイメモリユニ
ット １４・・・画像処理部　１５・・・画像出力部第２図 Ｃ 第４図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、試料を撮像装置と、互いに直交するＸ軸およびＹ軸
   方向における試料と撮像装置との相対位置を検出する位
   置検出装置と、試料と撮像装置との間の距離を検出づる
   ことにより人力時の撮像倍率を検出する撮像倍率検出装
   置と、前記位置検出装置および撮像倍率検出装置からの
   情報を受け、基準位置に対する試料ま７ｊは撮像装置の
   位置情報を入力時の画素単位で紳出する演算部とを具え
   、この位置情報を撮像装置からの画像情報と一緒に入力
   し得るよう構成したことを特徴とする画像入力装置。