JPS61123981A - 画像の関数変換装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は画像を点に分解し、各点を独立かつ、並列的に
出力面へ座標変換する装置に係り、高速な処理が必要と
される光学情報処理に使用するに好適な、２次元画像の
座標変換装置に関する。

〔発明の背景〕

２次元画像の座標変換は、パターン認識等の画像処理に
は必要不可欠な機能である。従来ＩｉｉｉｇＩの座標変
換は、撮儂管などで対象となるｕｉｉ＊を撮〕、入／Ｄ
変換した後、数値処理する方式が代表的であった。しか
し計算機による方式の一番の欠点として、２次元画像を
１次元情報に変換し、数値処理しなくてはならないこと
が上げられる。このような逐次処理方式では、画像の分
解能等を高くとると、情報量が極度に増大し、−俸一枚
めたりの処理時間が必要以上にかかるという問題が発生
する。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点を考慮して、入力され九画儂を点く分
解し、それぞれの点のｌｌ１ｉ儂情報を座標変換式に従
って、独立かつ並列的に出力面へ導き、変換面ｇＩを実
時間で得る座標変換装置を提供するものである。

〔発明の概要〕

２次元画像の座標変換では、変換前の画像のある一点に
対して、変換後の画像の一点が必ず対応しており、座標
変換の式が定まればこの対応は一意的に決定できる。入
力面と出力面のすべての点についての対応を、光の導波
略等であらかじめ結合しておけば画像を入力するだけで
変換像を実時間で得ることができる。以下、本発明につ
いて詳細に説明する。

〔発明の実施例〕

まず最初に本発明の基本的概念を説明する。図ＩＫ示す
のが基本的な考え方である。図１は入力面１で受けた画
像を、出力面２へ極座標変換した後、表示する例を示し
ている。

入力面１は点４で代表される画像によシ構成されており
、それぞれの画素はその点で受けた画像情報、すなわち
光強度を情報伝送路３へ伝える働きをする。更に情報伝
送路よシ送られてくる画像情報は、出力面上の点５で代
表されろ画素へ伝えられ、入力面で受けた光強度に応じ
た強度で発光する。この機構を入力面上のそれぞれの点
と、出力面上の対応する点とに適用すれば、すべての画
素を独立かつ並列的に伝送できることＫなる。

次に本発明の具体的実施例のひとつである、受発光素子
を使って極座標変換と対数座標変換をする装置について
説明する。まず装置説明の前に極座標変換と対数座標変
換が何に有効かについて述べる。

パターン認１１１１において、参照となる図形と認識対
象図形が本質的に同じもの、すなわち相似形であっても
大きな相関値が検出できるとはかぎらない。これはそれ
ぞれの図形の間に回転や、拡大、縮小等スケール変化が
ある為で、パターン認識の大きな障害となる。そこで図
形の回転に対しては極座標変換を、拡大縮小に対して対
数座標変換を施すことが提案された。このふたつの座標
変換によシ、回転、拡大、縮小等の変動は、図形の平行
移動量に変換することができる。特にレーザー光のコヒ
ーレンシーを利用した、相関演算系では、図形の平行移
動に対して相関値は低下しないという特徴を持っており
、好都合である。図２に極座標変換および対数座標変換
を実際の図形について実施した列を示す。図２の（ａ）
を基本形として、（ａ）をスケール比にして２倍、回転
角にして９０°回転した図形を（Ｃ）とする。（ａ）　
、　（Ｃ）それぞれの変換後の図形が（ｂ）　、　（ｄ
）であるが、（ｄ）の図は（ｂ）Ｋ対して、θ方向に９
０１ρ方向に１ｏｇ２だけ平行移動した図形になってい
ることがわかる。

図３に受発光素子を利用して、前述の２つの座標変換を
実現する装置の構成を示す。図３の極座標および対数変
換装置は、画像入力面６、面上に配置された受光素子９
、それぞれの受光素子からの信号を独立に増幅する発光
素子駆動増幅口Ｗ＆７、画像出力面８、面上に配置され
た発光素子１０より構成される。入力面６上の任意の受
光素子に対して、その位置は極座標（「１．θｌ　）で
表わすことができ、この受光素子に対応する出力面上の
発光素子の位置を、ρ−θを直交座標系とする座標（ｌ
ｏｊりｒｔ　ｔθ１）で決定すれば、入力面上の１点を
、出力面上の１点へ極座標および対数変換することにな
る。次に受光面で受けた情報を発光面へ導く回路罠つい
て説明する。図４に詳細な回路を示す。受光素子９で受
けた光は電流に変換されオペアンプ１１を中心とする増
幅回路７によって増幅され、発光素子１０を駆動する。

この回路を前述した入力面上の受光素子と対応する出力
面上の発光素子に適用すれば、図３に示す受発光素子を
利用した極座標および対数座標変換装置が完成する。図
３の装置を試作したものを図５（写真〕に示す。

次に第２の実施列として光７アイパを使った装置につい
て説明する。図６にこの装置の概略を示す。装置は入力
部の７アイパを放射状に固定する部分１２と、同様に出
力部のファイバを格子状に固定する部分１３、更に光７
アイパ群１５によシ構成される。入力面１８に入力画像
を投影することにより画像の１画像情報は、入力面上の
点１７で代表されるファイバ端面で受けられ、ファイバ
１５を通って出力面１９上の１点へ導かれる。入力面上
の１点と出力面上の対応する１点は、前述の受発光素子
を使った実施例と同じ関係になっており、入力面７で受
けた画像は瞬時にして出力面１９へ表示される。

この装置を実現する上で、大きな問題となるのが、何千
、何万本ものファイバ群を固定する方式である。本発明
では、入力面で放射状に広がるファイバａｔ一つの最小
ファイバ群として固定し、これを重ね合わせることによ
シ、装置を構成し、製造を容易にすることで、問題を解
決した。

図７にこのファイバ群の形状を示す。図では光ファイバ
を７本使用した例を載せておるが、実際の装置では、数
百本のファイバが使用される。

このファイバ群は、入力面となるファイバ端面を形成す
る扇型の面を持つ固冗部１４と、裸のファイバ群１５と
、出力面となるファイバ端面を形成する長方形の面を持
つ固定部１６とからなる。

このｓｍのファイバ群を円周上に重ね合わせると図６・
中の、ファイバ固定部１ｚが完成し、また長方形のファ
イバ群を積み重ねていけば、図６中の出力部のファイバ
固定部１３が完成する。この様にして構成した、入力面
と出力面を図８に示す。

図７で入力面が（り　、出力面が（ｂ）である。

〔発明の効果〕

２次元画像の座標変換において、変換前の画素の位置と
変換後の画素の位置は一対一対応でめり、本発明を用い
ればさまざまな座標変換を実現する装置が考えられる。

この方式の最大の効果は、座標変換速度が、他のどの方
式よシも速いという点である。基本的に、一画素の伝送
速度で画像全体の変換速度が決定するので、分解能を高
くとっても、変換速度は変わらない。この点で、デジタ
ル方式に比べ優れた特徴となっている。光フアイバ方式
では、変換速度は光速に等しく、仮に７アイパ長を２０
ｃｒｒ＆とした場合、０．６７　ｎ　８という高速で画
像全体の変換ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は点と点の対応による座標変換装置の概略図、図
２は極座標変換と、対数座標変換の実際例、図３は受発
光素子を用いた座標変換装置の概略図−図４は受発光、
増幅器の回路図、図５は試作した受発光素子による座標
変換装置の写真、図６は光フアイバ方式による座標変換
装置の斜視図、図７は同装置を構成するファイバ群の斜
視図、図８は同装置の入力面、出力面の図ウ ド・・入力面、２・・・出力画、３・・・情報伝送路、
６・・・受発光素子利用による座標変換装置の入力面、
７・・・同増幅器、８・・・同出力面、９・・・受光素
子、１０・・・発光素子は光フアイバ利用による座標変
換装置第　１　図 第　３　図 ＬＬノ （ｂ） 第　６　図 第　７　図 １μ 第　８　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力画像を所定の関数関係に基づいて変換し、出力
   する画像の関数変換装置において、入出力面における画
   像を画素に分解し、入力面における１つの画素の位置を
   前記所定の関数関係に基づいて定まる出力面の位置に対
   応させて、伝送路で結合し、入力面の画素を同時に変換
   し出力面に写像することを特徴とする画像の関数変換装
   置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の関数変換装置において
   、画像入力面の画素を極座標に従つて、放射状に配置、
   また画像出力面の対応する画素を直交座標に従つて格子
   状に配置することにより、入力画像の全画素を同時に出
   力面へ伝送し、画像を極座標変換することを特徴とする
   画像の関数変換装置。 ３、特許請求の範囲第２項記載の画像の極座標変換装置
   において、入力面上で半径方向に配置した画素の並びを
   指数関数的にすることにより、画像の極座標変換と対数
   変換を同時にすることを特徴とする画像の関数変換装置
   。 ４、特許請求の範囲第３項記載の装置の入出力面上の画
   素を受光ダイオード等の光電変換素子、伝送路を増幅器
   、出力面上の画素を発光ダイオード等の発光素子で構成
   した画像の極座標および対数変換装置。 ５、特許請求の範囲第２項記載の極座標変換装置におい
   て、入力面の配置を半径方向等間隔に配置し、出力面を
   入力面の半径位置の対数値及び角度に関しては等間隔に
   配置することを特徴とする画像の関数変換装置。 ６、特許請求の範囲第１項記載の画像の関数変換装置に
   おいて、入力面の入力信号を分岐し、複数の出力面に各
   々異なる関数関係に基づき写像することにより１入力画
   像を同時に複数の出力画像に変換することを特徴とする
   画像の関数変換装置。 ７、特許請求の範囲第１項および第６項記載の画像の関
   数変換装置において、入力面と出力面の各画素を電気的
   あるいは光学的に結合し、全画素を同時に変換すること
   を特徴とする画像の関数変換装置。 ８、画素単位に受発光素子を配列した画像入力面と画素
   単位に受光素子を配列した画像出力面を、所定の関数関
   係に基づいて、入力面の画素と、出力面の画素を１対１
   に結合してなる画像の関数変換装置。 ９、特許請求の範囲第８項記載の結合装置において、入
   出力面の画素の結合を、電気的増幅回路にて行うことを
   特徴とする画像の関数変換装置。 １０、特許請求の範囲第８項記載の結合装置において、
   入出力面の画素を光学回路で結合することを特徴とする
   画像の関数変換装置。 １１、特許請求の範囲第１０項記載の光学回路において
   、光ファイバーや光導波略等の光路素子を用いることを
   特徴とする画像の関数変換装置。 １２、特許請求の範囲第１０項記載の光学回路において
   、レンズ等の幾何光学素子を用い空間的に光路を形成す
   ることを特徴とする画像の関数変換装置。