JPS6112316B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、２次元パターン情報の拡大・縮小を
簡易な構成のもとで容易に行なえるようにしたパ
ターン処理装置に関するものである。 従来、２次元的配列から成る光学的、電気的、
磁気的その他の物理的情報（これをパターン情報
と総称し、以後パターンと略称する。）を処理対
象とするパターン処理装置が文字認識、製品の外
観検査などに慣用されている。この種処理装置の
一般的なものは、２次元パターンを順次走査して
アナログ時系列信号に変換するテレビカメラ等の
入力装置と、このアナログ信号をデジタル化する
２値化回路と、このデジタル信号をサンプリング
して空間的分割を行う量子化回路と、空間分割さ
れたデジタル信号すなわち画素信号の全部又は主
要部を蓄積する記憶回路とを備えており、パター
ンの識別、パターン中の欠陥の検査などの用途に
併せられている。このような識別や検査を行うに
際して、パターンの拡大・縮小の手法を用いると
便利なことが多い。たとえば、パターン外周部に
ついてだけ欠陥検査を行う場合には、蓄積した画
素信号の原パターンを適宜な大きさに縮小し、こ
の縮小パターンについての画素信号と原パターン
についての画素信号との排他的論理和をとり、
“１”の論理出力が得られる部分すなわち原パタ
ーンの外周部についてだけ欠陥検査を行う構成と
すればよい。また、論理積をとつた場合において
“１”の論理出力が得られる部分についてだけ欠
陥検査を行う構成とすれば、原パターンの内部だ
けを検査対象とすることができる。このようなパ
ターンの拡大・縮小処理は、パターン中の疵の除
去、パターン識別の確度を高めるための前処理用
としても慣用されており、拡大・縮小用に主とし
てハード的手段が用いられているが、これには極
めて複雑な回路を必要とする欠点があつた。 たとえば特開昭48−61030号公報には、パター
ン中の着目する画素信号を所定数の隣接画素信号
の論理和で置き換えることによつてパターンを拡
大し、これとは逆に着目する画素信号を所定数の
隣接画素信号の論理積で置き換えることによつて
パターンを縮小する技術思想が開示されている。
しかしこの種の手法においては、全画素対応に論
理回路を設けることが必要であり、従つて回路が
極めて複雑になるという問題がある。その他の従
来例として、たとえば特開昭51−58837号公報に
開示された手法がある。この手法はパターン中の
着目点（画素）がパターン外周上に存在するなら
ば該当するであろう何種類かの周辺パターンを予
め蓄積しておき、着目点について実際に作成した
周辺パターンを上記蓄積パターンと比較し、両者
が一致したときに着目点が実際にパターン外周上
に存在するとみなしてこの着目点を消去し、これ
によつてパターンの縮小を行うものである。この
手法によれば、長時間かけて小刻みに細め処理を
行う場合には回路は相当程度簡略化されるが、細
め処理時間の短縮を目的として一時に多数の画素
を消去しようとすれば、蓄積すべき周辺パターン
の種類とサイズが累積的に増大してハード上の負
担が増すという問題がある。またこの手法はパタ
ーンの拡大が行えないという欠点もある。 本発明は上述した従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、２次元
パターン情報の拡大・縮小を簡易な構成のもとで
容易に行うことができるパターン処理装置を提供
することにある。 以下、本発明の詳細を実施例により説明する。 第１図は本発明の一実施例の機能ブロツク図で
ある。同図において２００は処理対象であり、２
０１はこの映像を入力するための映像入力装置た
とえばテレビカメラである。映像入力装置２０１
は、同期信号発生回路２０３からの同期信号を受
けて適宜回数の水平走査を垂直方向に繰返す順次
走査を行う。映像入力装置２０１（以下これをテ
レビカメラで代表し、カメラと略称する。）の出
力振幅は、対象の明暗に応じたアナログ信号であ
るが、このアナログ信号は、対象中に含まれるパ
ターンとその背景のそれぞれの出力レベルの中間
にしきい値を有する２値化回路２０４によつて振
幅的に量子化され、たとえばパターンが“１”で
その背景が“０”となるようなデジタル信号に変
換される。このデジタル信号は、画素分割回路２
０５においてサンプリングされ、振幅的にも空間
的にも量子化された量子化信号となり、この量子
化信号はパターン端検出回路２０６，２０８に供
給される。上記パターン端検出回路のうち２０６
は背景からパターンへの変化を検出する先端検出
回路であり、２０８はパターンから背景への変化
を検出する後端検出回路である。パターン端検出
回路２０６，２０８の具体的一例は、適宜な段数
を有しかつ各段からの並列出力可能なシフトレジ
スタと、上記並列出力の組合せについて論理操作
を行う論理回路を組合せて構成するものである。
先端検出回路２０６は、シフトレジスタのシフト
方向の前半に所定個数の“０”が連続的に存在し
かつ後半に所定個数の“１”が連続的に存在する
ときに、パターンの先端が到達したことを検出
し、先端記憶回路２０７に起動信号を送出する。
同様に、後端検出回路２０８は、シフトレジスタ
のシフト方向の前半に所定固数の“１”が連続的
に存在しかつ後半に所定個数の“０”が連続的に
存在するときに、パターンの後端が到達したこと
を検出し、後端記憶回路２０９に起動信号を送出
する。このようなシフトレジスタの段数は２段以
上であれば適宜な値でよいが、一例として４段と
することができる。 水平軸カウンタ２１０は、カメラの水平走査開
始直前に起動され、水平走査の経過時間に比例す
るカウント信号、すなわち走査点の水平位置信号
を出力する。同様に、垂直軸カウンタ２１１は、
カメラの垂直走査開始直前に起動され、垂直走査
の経過時間に比例するカウント信号、すなわち走
査点の垂直位置信号を出力する。先端記憶回路２
０７は、先端検出回路２０６からの起動信号を受
けたときに、水平軸カウンタ２１０、垂直軸カウ
ンタ２１１のカウント内容を取込み、これを記憶
する。同様に、後端記憶回路２０９は、後端検出
回路２０８からの起動信号を受けたときに、水平
軸カウンタ２１０、垂直軸カウンタ２１１のカウ
ント内容を取込んで記憶する。このようにして、
パターン端記憶回路２０７，２０９には、各水平
操作ごとにパターンの先端座標と後端座標のそれ
ぞれが記憶される。記憶方法の具体的一例として
垂直軸カウンタの内容をアドレスとし、水平軸カ
ウンタの内容を上記アドレスに書込む構成とする
ことができる。 第２図は、量子化パターンの一例を示す概念図
であり、図中のｘ軸、ｙ軸はそれぞれ水平走査方
向、垂直走査方向を示す。パターン中の点である
か、又は背景中の点であるかに対応して振幅的に
量子化された“１”又は“０”信号が、空間的に
も量子化された座標点ｘ_i，ｙ_j（□で図示）に対
応して付けられる。同図中、太線はパタンの外周
であり、白丸印を付した座標点は各水平走査線
（離散的なｙ_j値）の先端座標点であり、黒丸印を
付した座標点は同じく後端座標点である。三角印
を付した座標点はその他の外周座標点である。既
に説明したように、先端記憶回路２０７は１画面
中の白丸印の座標点を記憶し、後端記憶回路２０
９は同じく黒丸印の座標点を記憶する。上記記憶
内容の一例を第２図の例について示したのが以下
に掲げる第１表である。

【表】 第１表において、パターン端が存在しない箇所
は、ｘの所定範囲外の値で埋めるようにする。第
１表の例では簡単のため“０”で埋めている。 プロセツサ２１４は、記憶回路２０７，２０９
に記憶された第１表の内容をもとに、補間法など
によりその他の外周点（第２図三角印）を求め、
その結果を一時記憶回路２１６に記憶させる。引
続いてプロセツサ２１４は、プログラムメモリ２
１５の内容に従つて、追跡方向コードの算定を開
始する。ここで追跡方向コードとは、パターン外
周点を所定方向（例えば反時計回り）に連結した
とき、任意の外周点から次の外周点を見込んだ方
向を量子化して表現したコードである。量子化の
ステツプは一般には小さいほど高精度となるが、
分割すべき画素の寸法や処理時間とを比較考慮し
て適宜な値を設定する。８ステツプに量子化する
場合の追跡コードの定義の一例を第３図に示す。
すなわち、第３図中の左方がコードの“０”であ
り、これより反時計方向に45゜づつずれるに従つ
て“１”、“２”………“７”とコードが増加す
る。以下追跡方向を第２図で反時計廻りの方向と
し、追跡コードを第３図の定義に従うものとして
説明する。 第２図において、外周点ａから次の外周点ｂを
見込んだ方向は左下方45゜の方向であるから、外
周点ａの追跡方向コードは第３図を参照して
“１”である。同様にして外周点ｃ，ｄ，ｆ，
ｊ，ｋ，ｍ………のいづれについても追跡方向コ
ードは“１”であり、これに対して外周点ｂ，
ｇ，ｈ，ｉ，………のいづれについても追跡方向
コードは“０”である。プロセツサ２１４は、外
周点ａ，ｂ，ｃ，………のすべてについて上述し
た追跡方向コードの算定を行う。 プロセツサ２１４は、上述した追跡方向コード
の算定と並行して、又はその算定終了後すべての
外周点ａ，ｂ，ｃ，………について外周点コード
の作成を行う。ここで外周点コードとは、着目す
る外周点の追跡方向コードと、追跡方向の最隣接
外周点の追跡方向コードとを組合せたものをい
う。追跡方向を８ステツプに量子化する本実施例
においては、着目する点の追跡方向コードを8¹桁
とし、最隣接点の追跡方向コードを8⁰桁として外
周点コードを作成する。プロセツサ２１４は、適
宜な点（例えば第２図の外周点ａ）を始点とし
て、すべての外周点について上述の外周点コード
を作成し、外周点コードと外周点座標から構成さ
れる情報のテーブルを作成し、これを一時記憶回
路２１６に蓄積する。上記テーブルの内容の一部
を第２表に示す。

【表】 上述のようにして算定された外周点コードは、
外周点パターンと強い相関を有している。これを
第４図により説明する。第４図の第２欄に示す外
周点パターン中、太丸印は着目する外周点、＊印
はこの着目外周点に隣接するパターン中の点、細
丸印はこの着目外周点に隣接する背景中の点であ
る。たとえば、第４図における外周点コード
“00”の点は第２図中の外周点ｇとｈ等である
が、これら着目外周点の外周点パターンは、第２
図を参照すれば明らかなように、着目外周点を境
界としてパターンと背景とが水平に画成されてい
る。すなわち“00”の外周点コードは、第４図の
第２欄に示すような外周点パターンと強い相関を
有している。また、外周点コード“01”の外周点
は第２図における外周点ｉ等に対応するか、第２
図を参照すれば明らかなように、第４図に示すよ
うな外周点パターンと強い相関を有している。さ
らに外周点コード“10”の点は、第２図における
外周点ａ等に対応するが、第２図から明らかなよ
うに、第５図に示す外周点パターンと強い相関を
有している。以下同様にして外周点コードの全変
域“00”から“77”までについて、外周点コード
と外周点パターンとの対応関係を第４図乃至第１
１図の第１欄と第２欄に示す。 第４図の第３欄は外周点ベクトルを示す。この
外周点ベクトルは、着目外周点からパターンの中
心を見込む方向を外周点パターンから推定し、こ
れを８ステツプの方向を示すベクトルに量子化
し、これを更に水平方向と垂直方向の単位ベクト
ルの組合せにより表示したものである。たとえ
ば、外周点コード“00”に対応する外周点パター
ンについてみれば、着目点からパターン中心を見
込む推定方向はパターンと背景の境界に垂直な方
向、すなわち下向きの方向である。また外周点コ
ード“01”に対応する外周点パターンについてみ
れば、着目点からパターン中心を見込む推定方向
は、パターンの境界（外周の接線方向）に直角な
方向すなわち同図で右下り45゜の方向であり、こ
れは右向きの単位ベクトルと下向きの単位ベクト
ルとの合成によつて表示される方向である。以下
同様にして作成される外周点ベクトルを、第４図
乃至第１１図の第３欄に示す。上述した外周点ベ
クトルは、プロセツサ２１４が処理できるよう
に、第４図乃至第１１図の第４欄に示すようなビ
ツトパターンとして表示されている。このビツト
パターンは、上位２桁により“１”、“０”、“−
１”の単位垂直ベクトルを表示し、下位２桁によ
り“１”、“０”、“−１”の単位水平ベクトルを表
示する。上述した外周点コードとビツトパターン
との対応関係を、第１図の固定記憶回路２１８に
予め蓄積しておく。 再び第１図を参照すれば、プロセツサ２１４
は、一時記憶回路２１６に蓄積されている外周点
コードを、固定記憶回路２１８に蓄積されている
変換テーブルを対照しながら、外周点ベクトルに
変換し、これを読取る。引続きプロセツサ２１４
は、読取つた外周点ベクトルをオペレータが指定
した画素分だけスカラ的に拡大又は縮小し、パタ
ーン端記憶回路２０７，２０９および一時記憶回
路２１６に蓄積されている外周点座標を上記スカ
ラ的に拡大又は縮尺されたベクトルの分だけシフ
トさせることにより外周点座標の修正を行う。 第１２図は、上述した外周点座標の修正処理を
パターン１画素分の縮小の場合について説明する
ための概念図である。同図において一点鎖線は縮
小前のパターン外周である。もとの外周点ａは１
画素分真下にシフトされて新たな外周点a′とな
る。同様に、元の外周点ｂも１画素分真下にシフ
トされて新たな外周点b′となる。もとの外周点ｃ
は、真下にシフトされて新たな外周点c′となる部
分と右方にシフトされて新たな外周点c′となる部
分に分離する。一般に、垂直、水平両成分を含む
ビツトパターンを有するもとの外周点は２個の新
たな画素に分離する。プロセツサ２１４は、すべ
ての外周点について上述のシフト処理を行つて、
パターン端記憶回路２０７，２０９および１時記
憶回路内２１６の外周点座標をシフト後の外周点
座標に修正し、その結果をパターン再生回路２１
２に蓄積する。このようにして縮小修正された新
たなパターン外周を第１２図の点線で図示する。
同図において、新たな外周点j″で例示される斜線
を付した突起は元の外周点が２個に分離してシフ
トされたことに起因して生じたものである。従つ
てこのような突起の発生を防止するうえで、２方
向へのシフトの結果生じた２個の新たな外周点座
標のうちパターン内部に深く入り込んでいるもの
だけを優先的に保存する構成とすることが本発明
の一好適例である。これによつて縮小された新た
なパターン外周を、第１２図に太線で図示する。 第１３図は、プロセツサ２１４による外周点座
標の修正処理をパターンの２画素分の拡大の場合
について説明するための概念図である。同図にお
いて一点鎖線はもとのパターン外周であり、太線
は拡大後のパターン外周である。シフトの方法
は、シフトの方向と大きさを除き前述した縮小の
場合と全く同様であるから重複した説明を要しな
いであろう。 上述の説明においては、説明の便宜上パターン
端に該当しない外周点についても拡大又は縮小を
行う構成としたが、後述するところから明らかに
なるように、パターン端該当の外周点のみについ
て上述した拡大・縮小処理を行えば十分であり、
実際にもこのようにすることが処理時間を短縮す
るうえで好適である。 プロセツサ２１４による上述した拡大又は縮小
処理が完了すると、パターン再生回路２１２には
拡大又は縮少に伴つて修正された新たなパターン
端座標のすべてが蓄積される。この蓄積後カメラ
２０１の新たな走査が開始されると、水平走査カ
ウンタ２１０と垂直走査カウンタ２１１の各々か
ら水平位置と垂直位置がパターン再生回路２１２
に供給される。再生回路２１２は、カウンタ２１
０，２１１から受けた位置情報が自己の保持する
パターン先端座標に一致したときに信号“１”を
パターン処理回路２１３に出力し、上記位置情報
がパターン後端座標に一致したときに信号“０”
をパターン処理回路２１３に出力する。パターン
処理回路２１３は、上記信号“１”を受けたとき
カメラ２０１の映像信号をインタフエース回路２
１７に伝達し、上記信号“０”を受けたときにカ
メラ２０１の映像信号を阻止する。従つて当該装
置の外部にはインターフエース回路２１７を介し
て拡大又は縮少された映像パターンが出力され
る。なお、以上述べたカメラ側の処理とプロセツ
サ側の処理の割りふりは、全体のシーケンスを決
める制御回路２０２の制御のもとで行われる。 以上述べた実施例においては、パターン端座標
を記憶回路２０７，２０９に蓄積したが、これら
を一時記憶回路２１６に蓄積する構成としてもよ
い。また、パターン端座標を外周点ベクトルの分
解方向に分離してシフトさせる代りに、分解方向
に連続して２回シフトさせること、たとえば水平
方向に所定量シフトさせたのち引続いて垂直方向
に所定量シフトさせることにより、実質的に外周
点ベクトル方向にシフトさせることもできる。 以上詳細に説明したように、本発明によれば簡
易な構成のもとで２次元パターン情報の拡大・縮
小を容易に行うことができる。また、本発明はパ
ターン外周について処理を行う関係上、従来の装
置と異り画素寸法の逆数の２乗に比例してハード
量が増加することがなく、従つて画素を細分化し
て高精度の処理を行う場合に特に有効である。ま
た、拡大・縮小パターンはメモリに記憶されてい
るので、同じ拡大・縮小パターンを何回でも出力
させることができる。さらに、拡大・縮小量の変
更がハード的、ソフト的変更を何ら伴わないで容
易に達成できる。また、拡大・縮小パターンの平
行移動を併せて行うこともでき、被検査パターン
との位置合せを有効に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の機能ブロツク図、
第２図乃至第１３図は第１図の装置の動作を説明
するための概念図である。 ２００……処理対象、２０１……テレビカメ
ラ、２０６，２０８……パターン端検出回路、２
０７，２０９……パターン端記憶回路、２１２…
…パターン再生回路、２１３……パターン処理回
路、２１４……プロセツサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２次元パターンを順次走査して時系列信号に
   変換する映像入力手段と、該時系列信号からパタ
   ーン端座標を検出する手段と、該パターン端座標
   に基いて外周点追跡方向ベクトル、すなわち任意
   のパターン外周点から隣接パターン外周点を見込
   む量子化方向ベクトル、をすべてのパターン外周
   点について作成しかつ連続した２個のパターン外
   周点についての外周点追跡方向ベクトルを組合せ
   たパターン外周点追跡方向コードをすべてのパタ
   ーン外周点について作成する手段と、外周点ベク
   トル、すなわちパターン外周点からパターン内部
   を見込む量子化方向、をパターン外周点追跡方向
   コードに基いてすべてのパターン端座標について
   作成する手段と、該パターン端座標をパターンの
   縮小又は拡大に応じて前記外周点ベクトルの方向
   と同一又は反対方向に所定量シフトさせることに
   より該パターン端座標を修正する手段と、前記時
   系列信号を前記修正されたパターン端座標間に限
   定して出力させる手段を備えたことを特徴とする
   パターン処理装置。