JPS61147377A - 画像解析装置 - Google Patents
画像解析装置Info
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- JPS61147377A JPS61147377A JP59267425A JP26742584A JPS61147377A JP S61147377 A JPS61147377 A JP S61147377A JP 59267425 A JP59267425 A JP 59267425A JP 26742584 A JP26742584 A JP 26742584A JP S61147377 A JPS61147377 A JP S61147377A
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- point
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、産業用テレビ(ITV)カメラや顕微鏡等
を用いて機械分野における部品や医学分野における人体
の細胞や血球像、あるいは食品。
を用いて機械分野における部品や医学分野における人体
の細胞や血球像、あるいは食品。
医薬品、金属、化学、材料などの各分野における粉粒体
、多孔体、金属組織、結晶粒界、1合体の成分塊などの
互いに重なり合っている塊状(粒子状)画像の、主とし
て形状(パターン)計測を行なう画像解析装置に関する
ものである。
、多孔体、金属組織、結晶粒界、1合体の成分塊などの
互いに重なり合っている塊状(粒子状)画像の、主とし
て形状(パターン)計測を行なう画像解析装置に関する
ものである。
一般に、産業用の画像処理装置は用途で大きくわけると
、パターン認識を主体にした認識処理装置と画像計測を
主体にした解析処理装置にわけることができる0前者は
主に産業用ロボットの視覚や外観検査、仕分けに用いら
れており、この場合対象画像を背景などから明瞭に区別
できるようKあらかじめ照明条件や焦点位置などをセッ
トし、また対象形状が互いに重なり合うことのないよう
に画像環境を整えてから運用に入ることができるので、
嘱偉の性質としては比較的良好であり、2値化処理によ
る画像取込みで十分な場合が多い。
、パターン認識を主体にした認識処理装置と画像計測を
主体にした解析処理装置にわけることができる0前者は
主に産業用ロボットの視覚や外観検査、仕分けに用いら
れており、この場合対象画像を背景などから明瞭に区別
できるようKあらかじめ照明条件や焦点位置などをセッ
トし、また対象形状が互いに重なり合うことのないよう
に画像環境を整えてから運用に入ることができるので、
嘱偉の性質としては比較的良好であり、2値化処理によ
る画像取込みで十分な場合が多い。
したがって、処理としては画像を取り込んだ後のいわゆ
るパターンam的処理に重点がおかれ、この優劣が装置
の性能や汎用性を決定づけているといえる。
るパターンam的処理に重点がおかれ、この優劣が装置
の性能や汎用性を決定づけているといえる。
しかしながら、この発明で対象とする粒子形状の画像計
測装置においては、特に顕微鏡画像や環境条件を整えに
くい分野での画像を対象にする場合が多く、このような
場合、焦点のずれによる画像のボケや光量のむらによる
シェーディングなどがあって画像の性質があまり良好で
ないため、画像の取り込みを単なる2値化で行うと正確
な計測が出来なくなることがある。さらに、このような
粒子形状の画像計測分野においては対象となる形状がす
べて分離されているとは限らず、むしろ形状同士が重な
り合っていることが多いため、2値画像処理における輪
郭追跡等による画像の切り出しやラベル付けの手法がそ
evtまではa眉できない場合が出て来る。このような
画像計測分野においては従来からいろいろなタイプの画
像解析装置が開発されてきているが、その多くは画像取
込みを多階調(濃淡)レベルにて行い、フィルタリング
やヒストグラム処理による濃度変換処理を行った後対象
形状の輪郭抽出を行ったり、あるいはルックアップテー
ブルにより領域の抽出を行い2値化した後に画像の修正
をするなど、かなり処理時間のかかる演算を行っており
、その結果ブレセッサやメモリ等もミニコン並の大規模
なシステムとなり、汎用性はあるものの高価な装置罠な
って限られた分野でしか使用できないという難点があっ
たO 第10図は顕微鏡画像処理システムの一般的な構成を示
すプ四ツク図、第11図は染色体画像のセグメンテーシ
ョンを説明するための説明図、第12図はセグメンテー
シ田ンによるli!偉抽出の問題点を説明するための参
照図である。なお、第10図において、21は顕微鏡、
22は撮像装置(テレビカメラ)、23はインタ7エイ
ス、24はミニ:t ニア ヒュータ、25はメモリ、
26はモニタである。
測装置においては、特に顕微鏡画像や環境条件を整えに
くい分野での画像を対象にする場合が多く、このような
場合、焦点のずれによる画像のボケや光量のむらによる
シェーディングなどがあって画像の性質があまり良好で
ないため、画像の取り込みを単なる2値化で行うと正確
な計測が出来なくなることがある。さらに、このような
粒子形状の画像計測分野においては対象となる形状がす
べて分離されているとは限らず、むしろ形状同士が重な
り合っていることが多いため、2値画像処理における輪
郭追跡等による画像の切り出しやラベル付けの手法がそ
evtまではa眉できない場合が出て来る。このような
画像計測分野においては従来からいろいろなタイプの画
像解析装置が開発されてきているが、その多くは画像取
込みを多階調(濃淡)レベルにて行い、フィルタリング
やヒストグラム処理による濃度変換処理を行った後対象
形状の輪郭抽出を行ったり、あるいはルックアップテー
ブルにより領域の抽出を行い2値化した後に画像の修正
をするなど、かなり処理時間のかかる演算を行っており
、その結果ブレセッサやメモリ等もミニコン並の大規模
なシステムとなり、汎用性はあるものの高価な装置罠な
って限られた分野でしか使用できないという難点があっ
たO 第10図は顕微鏡画像処理システムの一般的な構成を示
すプ四ツク図、第11図は染色体画像のセグメンテーシ
ョンを説明するための説明図、第12図はセグメンテー
シ田ンによるli!偉抽出の問題点を説明するための参
照図である。なお、第10図において、21は顕微鏡、
22は撮像装置(テレビカメラ)、23はインタ7エイ
ス、24はミニ:t ニア ヒュータ、25はメモリ、
26はモニタである。
すなわち、顕微鏡21およびテレビカメラ22によって
撮像された第11図(イ)の如き対象(染色体)画像は
水平、垂直走査されて撮像信号(ビデオ信号)K変換さ
れ、インタ7エイス23に与えられる。インタフェイス
23では、まず、こ−のビデオ信号を白、黒レベルの2
値データに変換する。こ−で、各走査線上の黒レベルの
点のつながりを「セグメント」と呼び、このセグメント
の両端点の座標をデータとしてメモリ25に記憶するこ
とKより、データを圧縮する。次に、背景から各染色体
を抽出するために、第11図(1−)まタハ(ハ)の如
き画像のセグメンテーシロンおよびラベル(番号)付け
を以下のように行う。
撮像された第11図(イ)の如き対象(染色体)画像は
水平、垂直走査されて撮像信号(ビデオ信号)K変換さ
れ、インタ7エイス23に与えられる。インタフェイス
23では、まず、こ−のビデオ信号を白、黒レベルの2
値データに変換する。こ−で、各走査線上の黒レベルの
点のつながりを「セグメント」と呼び、このセグメント
の両端点の座標をデータとしてメモリ25に記憶するこ
とKより、データを圧縮する。次に、背景から各染色体
を抽出するために、第11図(1−)まタハ(ハ)の如
き画像のセグメンテーシロンおよびラベル(番号)付け
を以下のように行う。
(1)新しいセグメント(l走査前のラインと重なるセ
グメントがないもの)が現れたら、lから順次セグメン
ト番号を付ける。
グメントがないもの)が現れたら、lから順次セグメン
ト番号を付ける。
(2)lライン前に重なるセグメントがあれば、そのセ
グメント番号と同じ番号をセグメント番号とする。
グメント番号と同じ番号をセグメント番号とする。
このようKして、同じセグメント番号のついたセグメン
トの集合をセグメント群と呼び、いくつかのセグメント
群の集合によって1つの形状(パターン)が表わされる
。なお、この形状とセグメント群は同定番号で対応づけ
られる。なお、2つ以上のセグメントが合流した場合は
、いちばん左側のセグメント群のセグメント番号を合流
したすべてのセグメント群の同定番号とする。したがっ
て、第11iT(ハ)の場合はセグメント番号「1」の
群、「4」の詳および「5」の群の3つに分割される。
トの集合をセグメント群と呼び、いくつかのセグメント
群の集合によって1つの形状(パターン)が表わされる
。なお、この形状とセグメント群は同定番号で対応づけ
られる。なお、2つ以上のセグメントが合流した場合は
、いちばん左側のセグメント群のセグメント番号を合流
したすべてのセグメント群の同定番号とする。したがっ
て、第11iT(ハ)の場合はセグメント番号「1」の
群、「4」の詳および「5」の群の3つに分割される。
このように形状の抽出がなされた後、各座標値の和、そ
の2乗の和が各形状ごとに求められ、これらの値から各
染色体の重心の位置および主軸の方向等がミニコンピユ
ータ24によって算出される。
の2乗の和が各形状ごとに求められ、これらの値から各
染色体の重心の位置および主軸の方向等がミニコンピユ
ータ24によって算出される。
このように、対象画像を2値化してから各セグメントを
抽出し形状を分離する方式は、画像データの圧IMKよ
りデータ数が少なくなり、比較的処理が容易で高速処理
が実現できることからかなり有効であり、実際の装置に
適用されている場合も多いが、本質的に以下の如き問題
点を有している。
抽出し形状を分離する方式は、画像データの圧IMKよ
りデータ数が少なくなり、比較的処理が容易で高速処理
が実現できることからかなり有効であり、実際の装置に
適用されている場合も多いが、本質的に以下の如き問題
点を有している。
イ)2値化前の原画偉に焦点ずれによるボケや光量のむ
らKよるシェーディングがあった場合、2値化像による
輪郭と真の画像の輪郭との間にズレが生じ、したがって
前記セグメントによる形状(パターン)の抽出に誤差が
生じることになる。
らKよるシェーディングがあった場合、2値化像による
輪郭と真の画像の輪郭との間にズレが生じ、したがって
前記セグメントによる形状(パターン)の抽出に誤差が
生じることになる。
第12図はこれを説明するための説明図であり、同図(
イ)はボケによって、また同図(ロ)はシェーディング
によってそれぞれ真の輪郭Klかに2に変化した例を示
している。
イ)はボケによって、また同図(ロ)はシェーディング
によってそれぞれ真の輪郭Klかに2に変化した例を示
している。
口)図形をセグメントの連なりとして表現しているため
に、第12図(ハ)に示される如く重なり合った形状群
またはボケのために2値化後につながってしまう形状群
は基本的には1つのものとして表現されてしまい、分離
することができない〇ハ)IHo図に示されるもので杜
、ミニコンピユータが必要となってシステムがかなり大
規模になるとともに、メモリにも大容量のものが必要に
なるためコスト高となり、処理時間も長くなる。
に、第12図(ハ)に示される如く重なり合った形状群
またはボケのために2値化後につながってしまう形状群
は基本的には1つのものとして表現されてしまい、分離
することができない〇ハ)IHo図に示されるもので杜
、ミニコンピユータが必要となってシステムがかなり大
規模になるとともに、メモリにも大容量のものが必要に
なるためコスト高となり、処理時間も長くなる。
この発明は、入力される画像の走査線方向の線要素(1
ine segment ;ラインセグメント)の1つ
1つに対して、濃度レベルでの局所的最大点(loca
l maximum ; a−カルマキシマム)および
局所的最小点(1ocal mlrli皿血;ジ−カル
ミニマム)を求め、各線要素における局所的最大点を連
ねた1s(形状中間軸と呼ぶ)を画面円台形状の判別お
よび濃度補正のための基準とし、各線要素における局所
的最小点を連ねたfs(形状境界軸と呼ぶ)を形状内水
の判別および重畳形状の分離に用いるようKしたもので
ある。なお、この場合の局所的最大点および局所的最小
点の定義社、画像の背景よりも対象形状の方が濃度レベ
ルが高い場合のものであり1m淡レベルが反転している
場合、つまり背景より対象形状の方が濃度レベルが低く
なる場合は定0が逆、すなわち局所的最小点が形状中間
軸となり、局所的最大点が形状境界軸ということになる
。
ine segment ;ラインセグメント)の1つ
1つに対して、濃度レベルでの局所的最大点(loca
l maximum ; a−カルマキシマム)および
局所的最小点(1ocal mlrli皿血;ジ−カル
ミニマム)を求め、各線要素における局所的最大点を連
ねた1s(形状中間軸と呼ぶ)を画面円台形状の判別お
よび濃度補正のための基準とし、各線要素における局所
的最小点を連ねたfs(形状境界軸と呼ぶ)を形状内水
の判別および重畳形状の分離に用いるようKしたもので
ある。なお、この場合の局所的最大点および局所的最小
点の定義社、画像の背景よりも対象形状の方が濃度レベ
ルが高い場合のものであり1m淡レベルが反転している
場合、つまり背景より対象形状の方が濃度レベルが低く
なる場合は定0が逆、すなわち局所的最小点が形状中間
軸となり、局所的最大点が形状境界軸ということになる
。
第7図はこの発明の詳細な説明するための参照図、第8
図は局所的最大値をとる位置(最大点)を求めるための
手法を説明する説明図、第9図は最大点、最41点メモ
リの構成を示す概念図である。
図は局所的最大値をとる位置(最大点)を求めるための
手法を説明する説明図、第9図は最大点、最41点メモ
リの構成を示す概念図である。
なお、こ−では画像の極性か正極性、すなわち背景より
形状の方が濃度レベルが高い場合について記述するが、
極性が反転している場合、すなわち負極性の場合は、前
述のように局所的最大点、最小点の関係が逆になるだけ
で他は同じであるので。
形状の方が濃度レベルが高い場合について記述するが、
極性が反転している場合、すなわち負極性の場合は、前
述のように局所的最大点、最小点の関係が逆になるだけ
で他は同じであるので。
その説明は省略することとする。
まず、この発明における局所的最大点、最小点および形
状中間軸、形状分離軸の概念を説明するために、撮像画
面内に楕円状の形状パターン(粒子、細胞など)が2つ
あるような簡単な場合を嬉7図に示す(左側の形状パタ
ーンを人、右側の形状パターンをBとする)0同図(イ
)a、画像を走査線によりラインセグメントに分割した
場合を示している。ラインセグメントは基本的には、走
査線毎に画像をディジタル化したものであるので走査線
と同じと見てもよいが、背景のみの場所(第7図(イ)
の領域Rn )はライ、ンセグメントとして有効ではな
いのであらかじめマスクまたはウィンドウによりカット
し、領域Reのみを有効領域とする。この有効領域Re
O中の1つのラインセグメントLiの波形を代表的に示
したのが、第7図(ロ)である◇一般に、画像信号はこ
のようになめらかではなく高周波成分が重畳しているこ
とが多いが、ディジタル化の前に、あらかじめバンドパ
スフィルタや波形整形回路を通しておき、局所的最大点
、最小点の検出に影響のない程度にしておくものとする
。第7図(ロ)において、後述する如き局所的最大、最
小検出回路(極点検出回路)Kて検出した点P1 p
B2 e B3の位置座標をそれぞれラベル(番号)付
けした後、各メモリへ格納する。すなわち、点P1は最
初の局所的最大点であるので、ラベルを@1”として局
所的最大点用メモリへ位置座標を格納し、点P2は最初
の局所的最小点であるので、ラベルを@1″として局所
的最小点メモリへその位置座標を格納し、同じく点P3
は2番に検出された局所的最大点であるので、ラベルを
62”として、局所最大点メモリへその位置座標をそれ
ぞれ第9rXJo如く格納する。このようkして、順次
領域Reを走査し、検出した局所的最大点群および局所
的最小点群を同じラベル同士でつなぎ合わせたものをt
a7図(ハ)にMl、M2およびB1として示す。こ−
に、Mlはラベル=1の局所的最大点群の連なりであり
、これを形状#1を代表する形状中間軸とする。また、
M2はラベル−2の局所的最大点群の連なりであり、こ
れを形状#2を代表する形状中間軸とする。また、Bl
はラベル−1の局所的最小点群の連なりであり、これを
形状#1と形状#2を分離する形状境界軸とする。なお
、第7図(ニ)は形状中間軸、形状分離軸と輪郭とを重
ね合わせて示したものである。こうして画像の濃淡レベ
ルにおける局所的最大点、最小点を各ラインセグメント
単位で検出し、それらの点をラインセグメントの走査方
向と直交する方向へ連ねることにより、各形状を代表す
る形状中間軸および形状群を分離する形状境界軸を求め
、これらの各特徴軸により従来からの2値化による画像
のセグメンテーシ百ンや境界追跡を補正することができ
る0まだ、用途によってはこれらの特徴軸のみで各形状
を識別し、計測することも可能である0 なお、上記では各局所的最大点、最小点は1点で検出で
きるように説明したが、一般にはノイズ等の影響を除去
するために、濃度レベルとして±2ディジット程度の幅
BAi?もって最大t I11小。
状中間軸、形状分離軸の概念を説明するために、撮像画
面内に楕円状の形状パターン(粒子、細胞など)が2つ
あるような簡単な場合を嬉7図に示す(左側の形状パタ
ーンを人、右側の形状パターンをBとする)0同図(イ
)a、画像を走査線によりラインセグメントに分割した
場合を示している。ラインセグメントは基本的には、走
査線毎に画像をディジタル化したものであるので走査線
と同じと見てもよいが、背景のみの場所(第7図(イ)
の領域Rn )はライ、ンセグメントとして有効ではな
いのであらかじめマスクまたはウィンドウによりカット
し、領域Reのみを有効領域とする。この有効領域Re
O中の1つのラインセグメントLiの波形を代表的に示
したのが、第7図(ロ)である◇一般に、画像信号はこ
のようになめらかではなく高周波成分が重畳しているこ
とが多いが、ディジタル化の前に、あらかじめバンドパ
スフィルタや波形整形回路を通しておき、局所的最大点
、最小点の検出に影響のない程度にしておくものとする
。第7図(ロ)において、後述する如き局所的最大、最
小検出回路(極点検出回路)Kて検出した点P1 p
B2 e B3の位置座標をそれぞれラベル(番号)付
けした後、各メモリへ格納する。すなわち、点P1は最
初の局所的最大点であるので、ラベルを@1”として局
所的最大点用メモリへ位置座標を格納し、点P2は最初
の局所的最小点であるので、ラベルを@1″として局所
的最小点メモリへその位置座標を格納し、同じく点P3
は2番に検出された局所的最大点であるので、ラベルを
62”として、局所最大点メモリへその位置座標をそれ
ぞれ第9rXJo如く格納する。このようkして、順次
領域Reを走査し、検出した局所的最大点群および局所
的最小点群を同じラベル同士でつなぎ合わせたものをt
a7図(ハ)にMl、M2およびB1として示す。こ−
に、Mlはラベル=1の局所的最大点群の連なりであり
、これを形状#1を代表する形状中間軸とする。また、
M2はラベル−2の局所的最大点群の連なりであり、こ
れを形状#2を代表する形状中間軸とする。また、Bl
はラベル−1の局所的最小点群の連なりであり、これを
形状#1と形状#2を分離する形状境界軸とする。なお
、第7図(ニ)は形状中間軸、形状分離軸と輪郭とを重
ね合わせて示したものである。こうして画像の濃淡レベ
ルにおける局所的最大点、最小点を各ラインセグメント
単位で検出し、それらの点をラインセグメントの走査方
向と直交する方向へ連ねることにより、各形状を代表す
る形状中間軸および形状群を分離する形状境界軸を求め
、これらの各特徴軸により従来からの2値化による画像
のセグメンテーシ百ンや境界追跡を補正することができ
る0まだ、用途によってはこれらの特徴軸のみで各形状
を識別し、計測することも可能である0 なお、上記では各局所的最大点、最小点は1点で検出で
きるように説明したが、一般にはノイズ等の影響を除去
するために、濃度レベルとして±2ディジット程度の幅
BAi?もって最大t I11小。
検出を行い、3NN素度以上の連続した最大値(最小値
)を局所的最大値(最小値)として認め、その中央の画
素の位置PCを局所的最大値<ti小fit)の位置座
標とする0この様子を示すのがlll8図である。すな
わち、同図(イ)では、1画素のみが最大値を示す部分
P1は局所的最大値として認められず、 3Iii素以
上の部分P2が局所的最大値となることを示している0
また、同図(四)は最大値として検出された画素が4画
素以上連続している例であり、このような場合は、中央
の画素の位置Pcを局所的最大値の位置座標とする。こ
こで、中央とは例えば、連続する画素数nが偶数合はμ
4」・番目の画素をいうものとする。
)を局所的最大値(最小値)として認め、その中央の画
素の位置PCを局所的最大値<ti小fit)の位置座
標とする0この様子を示すのがlll8図である。すな
わち、同図(イ)では、1画素のみが最大値を示す部分
P1は局所的最大値として認められず、 3Iii素以
上の部分P2が局所的最大値となることを示している0
また、同図(四)は最大値として検出された画素が4画
素以上連続している例であり、このような場合は、中央
の画素の位置Pcを局所的最大値の位置座標とする。こ
こで、中央とは例えば、連続する画素数nが偶数合はμ
4」・番目の画素をいうものとする。
第1図はこの発明の実施例を示す構成図、第1Aは極点
検出回路の具体例を示すプ田ツク図である。第1図にお
いて、la’アンプ、2は波形整形回路、3はアナログ
/ディジタル(A/D )変換回路、4は極点検出回路
、5は切換回路、6はゲート回路、7,8はカウンタ、
9は#端位置検出回路、1ottコンパレータ、11.
12はマルチプレクサ、131〜13n# 141〜1
4Hはメモリ、15はマイク胃プ田セッサの如き処理装
置である。なお、極点検出回路4は例えばgIA図の如
く遅延回路41.差分回路42およびコンパレータ43
等から構成される。
検出回路の具体例を示すプ田ツク図である。第1図にお
いて、la’アンプ、2は波形整形回路、3はアナログ
/ディジタル(A/D )変換回路、4は極点検出回路
、5は切換回路、6はゲート回路、7,8はカウンタ、
9は#端位置検出回路、1ottコンパレータ、11.
12はマルチプレクサ、131〜13n# 141〜1
4Hはメモリ、15はマイク胃プ田セッサの如き処理装
置である。なお、極点検出回路4は例えばgIA図の如
く遅延回路41.差分回路42およびコンパレータ43
等から構成される。
以下、その動作を説明する。
図示されないテレビカメラからの撮像(映倫)信号はビ
デオ増幅器IKより増幅され、バンドパスフィルタ等を
含む波形整形回路2によってその平滑化が行なわれる。
デオ増幅器IKより増幅され、バンドパスフィルタ等を
含む波形整形回路2によってその平滑化が行なわれる。
次に1例えば8ビツト構成のA/D変換器3により映儂
信号がディジタル化される。このとき、変換のためのク
ロック(ここでは、例えば6MHzとしておく。)を入
力して、1水平走査線を255画素程度に分割し、量子
化するものとする。極点検出回路4はこのディジタル信
号について、IWJ素分の遅延回路41を経由したもの
と、経由してないものとの間で差分器42を通すことに
より、水平方向の隣り合う画素間での変化分を検出し、
コンパレータ43によりこの変化分が正または0もしく
は負のいずれであるかを検出する。このコンパレータ4
3゛は、±2ディジット程度のヒステリシス特性を持つ
ものとし、これにより±2ディジット程度以内の変化公
社すべて0として出力される0このコンパレータ43の
出力は変化方向切換回路5に与えられ、こ−で局所的最
大点か局所的最小点かの判別がなされる。
信号がディジタル化される。このとき、変換のためのク
ロック(ここでは、例えば6MHzとしておく。)を入
力して、1水平走査線を255画素程度に分割し、量子
化するものとする。極点検出回路4はこのディジタル信
号について、IWJ素分の遅延回路41を経由したもの
と、経由してないものとの間で差分器42を通すことに
より、水平方向の隣り合う画素間での変化分を検出し、
コンパレータ43によりこの変化分が正または0もしく
は負のいずれであるかを検出する。このコンパレータ4
3゛は、±2ディジット程度のヒステリシス特性を持つ
ものとし、これにより±2ディジット程度以内の変化公
社すべて0として出力される0このコンパレータ43の
出力は変化方向切換回路5に与えられ、こ−で局所的最
大点か局所的最小点かの判別がなされる。
すなわち、コンパレータ43の出力が正であるときは1
次KOKなったときが局所的最大点であるから、OKな
ったときく開くゲート6を経て局所的最大点カウンタ7
へ出力されるよう罠なっている。一方、コンパレータ4
3の出力が負であるときは1次にOKなったときが局所
的最小点であるから、OKなったときに開くゲート6を
経て局所的最小点カウンタ8へ出力されるようになって
いる。局所的最大点カウンタ7はコンパレータ43から
の0の出力の数、すなわち局所的最大点の数をカウント
するラッチ付カウンタである〇一方、局所的最大点終端
位置検出回路9により5局所的最大点のエンドアドレス
がラッチされる。この検出回路9としては、各水平同期
信号とともにスタートし、コンパレータ43の出力の0
から負への変化時にクロック計数値をラッチするカウン
タを用いて実現することができる。
次KOKなったときが局所的最大点であるから、OKな
ったときく開くゲート6を経て局所的最大点カウンタ7
へ出力されるよう罠なっている。一方、コンパレータ4
3の出力が負であるときは1次にOKなったときが局所
的最小点であるから、OKなったときに開くゲート6を
経て局所的最小点カウンタ8へ出力されるようになって
いる。局所的最大点カウンタ7はコンパレータ43から
の0の出力の数、すなわち局所的最大点の数をカウント
するラッチ付カウンタである〇一方、局所的最大点終端
位置検出回路9により5局所的最大点のエンドアドレス
がラッチされる。この検出回路9としては、各水平同期
信号とともにスタートし、コンパレータ43の出力の0
から負への変化時にクロック計数値をラッチするカウン
タを用いて実現することができる。
カウンタ7の出力はマグニチュードコンパレータ10に
与えられ、こ−で、3〜250程度までのカウント値を
有効とし、それ以外の値は無効とすべくクリアパルスを
発してカウンタ7および終端位置検出回路9の内容をク
リアする。こ\に、′3′″という数値は、前述したよ
うに1〜2画素程度の局所的最大点の連続はノイズと見
なすための数値であり、 @250″という数値はフル
スケール255に近い数の最大値の連続は、も紘や形状
(パターン)ではなく背景であるという推定にもとづく
ものである。ただし、この”3″や@250″という設
定値は、対象とする画像により変わりうるちのであるか
ら、プログラマブルなものにしておくことが望ましい。
与えられ、こ−で、3〜250程度までのカウント値を
有効とし、それ以外の値は無効とすべくクリアパルスを
発してカウンタ7および終端位置検出回路9の内容をク
リアする。こ\に、′3′″という数値は、前述したよ
うに1〜2画素程度の局所的最大点の連続はノイズと見
なすための数値であり、 @250″という数値はフル
スケール255に近い数の最大値の連続は、も紘や形状
(パターン)ではなく背景であるという推定にもとづく
ものである。ただし、この”3″や@250″という設
定値は、対象とする画像により変わりうるちのであるか
ら、プログラマブルなものにしておくことが望ましい。
そして、このような有効範囲に入っているカランタフの
内容とそのときの終端位置検出回路9の内容は、マルチ
プレクサ11゜12を経て第9図(イ)Kて示される如
き局所的最大点用メモリ131〜13nおよびエンドア
ドレス用メモリ141〜14.へ格納される。これらの
メモリは例えば水平走査線の数nに対応してn組用意さ
れ、最初の水平走査線に関する局所的最大点の位置はメ
モリ131 e 141 K格納され、順次水平走査が
行なわれる毎にマルチプレクサ11,12により13g
y142.133 、143・・・・・・へ格納される
ようにする。なお、局所的最小値についても同様にして
処理が行なわれ、その結果が図示されないメモリに格納
される。
内容とそのときの終端位置検出回路9の内容は、マルチ
プレクサ11゜12を経て第9図(イ)Kて示される如
き局所的最大点用メモリ131〜13nおよびエンドア
ドレス用メモリ141〜14.へ格納される。これらの
メモリは例えば水平走査線の数nに対応してn組用意さ
れ、最初の水平走査線に関する局所的最大点の位置はメ
モリ131 e 141 K格納され、順次水平走査が
行なわれる毎にマルチプレクサ11,12により13g
y142.133 、143・・・・・・へ格納される
ようにする。なお、局所的最小値についても同様にして
処理が行なわれ、その結果が図示されないメモリに格納
される。
こうして全ラインセグメントの処理が終了した時点(す
なわち、1画面走査終了時点)で、垂直同期信号により
マイクロプロセッサ15に割込みがかかり、局所的最大
点用メモリ131〜13nおよび141〜14nO読み
出しと連結処理が行なわれて形状中間軸が生成される一
方、同じく図示されていない局所的最小点用メモリの処
理が行なわれて形状境界軸が生成される。
なわち、1画面走査終了時点)で、垂直同期信号により
マイクロプロセッサ15に割込みがかかり、局所的最大
点用メモリ131〜13nおよび141〜14nO読み
出しと連結処理が行なわれて形状中間軸が生成される一
方、同じく図示されていない局所的最小点用メモリの処
理が行なわれて形状境界軸が生成される。
第2図ないし第6図は、この発明による画像分析処理動
作を説明するための説明図である。
作を説明するための説明図である。
#12図は、焦点ずれによって画像がボケた場合の何で
ある。同v!J(イ)は原H像を示し、その1つのライ
ンセグメントが例えば同図(四)のような波形をしてい
るものとすると、これらのラインセグメントによる形状
中間軸は同図(ハ)のMl。
ある。同v!J(イ)は原H像を示し、その1つのライ
ンセグメントが例えば同図(四)のような波形をしてい
るものとすると、これらのラインセグメントによる形状
中間軸は同図(ハ)のMl。
M2の如く形成される。つまり、このような場合、従来
からの単純なしきい値処理では形状の真の輪郭を出すこ
とはむずかしいが、この発明によれば、形状中間軸をも
とKして、同図(ニ)の如く2値化処理による輪郭に2
を一様に拡大(または縮少)して、真の輪郭KIK近い
形にまで復元することができる。
からの単純なしきい値処理では形状の真の輪郭を出すこ
とはむずかしいが、この発明によれば、形状中間軸をも
とKして、同図(ニ)の如く2値化処理による輪郭に2
を一様に拡大(または縮少)して、真の輪郭KIK近い
形にまで復元することができる。
第3図は、照明のむら等により画像にシェーディングが
掛かった例である。同図(イ)は原画像を示し、その1
つのラインセグメントが例えば同図(ロ)のような形を
しているものとすると、これらのラインセグメントによ
る形状中間軸は同図(ハ)のMl、M2の如く形成され
る。つまり、このような場合も従来からの単純なしきい
値処理では形状の真の輪郭を出すことはむずかしい。こ
のような場合、一般に左右対称に近い形状では、形状中
間軸はその性質かられかるように直線状になるべきであ
ることから、形状中間軸の直線からのゆがみの分を端正
量として同図(ニ)に実線で示される2値化処理による
輪郭を修正すれば、同じく点線で示される如き真の輪郭
に近い形に復元できることKなる。
掛かった例である。同図(イ)は原画像を示し、その1
つのラインセグメントが例えば同図(ロ)のような形を
しているものとすると、これらのラインセグメントによ
る形状中間軸は同図(ハ)のMl、M2の如く形成され
る。つまり、このような場合も従来からの単純なしきい
値処理では形状の真の輪郭を出すことはむずかしい。こ
のような場合、一般に左右対称に近い形状では、形状中
間軸はその性質かられかるように直線状になるべきであ
ることから、形状中間軸の直線からのゆがみの分を端正
量として同図(ニ)に実線で示される2値化処理による
輪郭を修正すれば、同じく点線で示される如き真の輪郭
に近い形に復元できることKなる。
第4図は、対象物体が互いに重なり合った場合の例であ
る。同図(イ)が原画像を示すものとすると、このとき
01つのラインセグメントの波形は例えば同図(ロ)ま
たは(ロ)のようKなる。
る。同図(イ)が原画像を示すものとすると、このとき
01つのラインセグメントの波形は例えば同図(ロ)ま
たは(ロ)のようKなる。
すなわち、同図(ロ)は形状の重なりKよりその部分の
濃度が濃くなっている場合であり、同図(ロ)は下側の
パターンであるために重なった部分だけ欠落したような
形になったことを示すものである。なお、これらの画像
を2値化処理した例が同図(ハ)、(ハ)′の如く示さ
れている0このような場合、形状中間軸および形状境界
軸は同図(ニ)のMl、M2.M3および同図(ニ)の
M1pM2とB1のようになる。つまり、同図(ニ)の
場合は、同図(ハ)の如き2値化処理による輪郭と重ね
合せることにより、中央の形状中間軸M3は画像の重な
りの部分により発生した中間軸であることがわかり、左
右の形状の分離に利用するこ! とができる。また、同図(ニ)の場合は、同図(ハ)の
ような2値化処理による輪郭と重ね合わせることKより
、中央の形状分離軸M3はそのまま右側の形状の境界(
B1)になることがわかり、これKよって左右の形状を
分離することができる。
濃度が濃くなっている場合であり、同図(ロ)は下側の
パターンであるために重なった部分だけ欠落したような
形になったことを示すものである。なお、これらの画像
を2値化処理した例が同図(ハ)、(ハ)′の如く示さ
れている0このような場合、形状中間軸および形状境界
軸は同図(ニ)のMl、M2.M3および同図(ニ)の
M1pM2とB1のようになる。つまり、同図(ニ)の
場合は、同図(ハ)の如き2値化処理による輪郭と重ね
合せることにより、中央の形状中間軸M3は画像の重な
りの部分により発生した中間軸であることがわかり、左
右の形状の分離に利用するこ! とができる。また、同図(ニ)の場合は、同図(ハ)の
ような2値化処理による輪郭と重ね合わせることKより
、中央の形状分離軸M3はそのまま右側の形状の境界(
B1)になることがわかり、これKよって左右の形状を
分離することができる。
第5図は、対象図形がE、F、G、Hの如く沢山あって
、前記の例よりさらに複雑な濃度変化をしている場合の
例である。この場合も複雑な濃度分布として表わされる
同図(イ)の如き原画像に対して、成るラインセグメン
トの波形が同図(田)のように示されるものとすると、
局所的最大点TP1〜TP4に対応した形状中間軸が同
図(ハ)のMl−M、aのように形成され、局所的最小
点BTI〜BT3に対応した形状分離軸がB1〜B3の
ように形成される。
、前記の例よりさらに複雑な濃度変化をしている場合の
例である。この場合も複雑な濃度分布として表わされる
同図(イ)の如き原画像に対して、成るラインセグメン
トの波形が同図(田)のように示されるものとすると、
局所的最大点TP1〜TP4に対応した形状中間軸が同
図(ハ)のMl−M、aのように形成され、局所的最小
点BTI〜BT3に対応した形状分離軸がB1〜B3の
ように形成される。
以上、説明した例は主として円形状の如き対称画像につ
いてであるが、第6図のような複雑な形状のもOK対し
ても、この発明による手法を適用することができる。す
なわち、形状中間軸をM1〜M4のように形成すれば、
それが中央で合流したような形になることから、形状中
間軸を一種の図形圧縮データとして用いることができる
。
いてであるが、第6図のような複雑な形状のもOK対し
ても、この発明による手法を適用することができる。す
なわち、形状中間軸をM1〜M4のように形成すれば、
それが中央で合流したような形になることから、形状中
間軸を一種の図形圧縮データとして用いることができる
。
以上のように、この発明による形状中間軸は図形の骨格
(5keleton ) K近い意味をもち、しかも複
雑な距離計算なしに生成することができるので、簡便な
縮退または細め(erosion )処理であるといえ
る。したがって、形状中間軸はそれ自体を形状の1つの
特徴量として用いることが出来るばかりでなく、2値化
処理による誤差の補正のための基準として用いることが
できる。また、形状分離軸は厳密には形状間の境界では
ないがこれに近い意味を持つので、簡便な拡大または太
め(dilation)処理であるといえる。
(5keleton ) K近い意味をもち、しかも複
雑な距離計算なしに生成することができるので、簡便な
縮退または細め(erosion )処理であるといえ
る。したがって、形状中間軸はそれ自体を形状の1つの
特徴量として用いることが出来るばかりでなく、2値化
処理による誤差の補正のための基準として用いることが
できる。また、形状分離軸は厳密には形状間の境界では
ないがこれに近い意味を持つので、簡便な拡大または太
め(dilation)処理であるといえる。
この発明によれば、従来のように画像を2値化処理して
から形状の線分(セグメント)を抽出して輪郭を追跡す
るのではなく、2値化処理をせずに原画像を走査線に対
応するラインセグメント毎に濃度レベルによる局所的最
大値1局所的最小値を求め、これらの特徴点を1つの画
面全体にわたって対応するもの同士を連結させることに
より形状中間軸、形状分離軸を生成し、形状中間軸を形
状の一種の縮退パターンとして、また形状分離軸を形状
間の一種の境界パターンとしてそれぞれ利用することに
より、形状の分離、抽出(いわゆるセグメンテーション
)において焦点ボケやシューディングなどによる濃度分
布の不均一性や形状の重なりに対して、2値化処理によ
る誤差を補正するための基準量として用いることができ
る。
から形状の線分(セグメント)を抽出して輪郭を追跡す
るのではなく、2値化処理をせずに原画像を走査線に対
応するラインセグメント毎に濃度レベルによる局所的最
大値1局所的最小値を求め、これらの特徴点を1つの画
面全体にわたって対応するもの同士を連結させることに
より形状中間軸、形状分離軸を生成し、形状中間軸を形
状の一種の縮退パターンとして、また形状分離軸を形状
間の一種の境界パターンとしてそれぞれ利用することに
より、形状の分離、抽出(いわゆるセグメンテーション
)において焦点ボケやシューディングなどによる濃度分
布の不均一性や形状の重なりに対して、2値化処理によ
る誤差を補正するための基準量として用いることができ
る。
第1図はこの発明の実施例を示す構成図、第1A図は第
1図の極点検出回路の具体例を示すブロツク図、第2図
は画像がボケた場合のこの発明による画像分析動作を説
明するための説明図、第3図はシェーディングが掛かっ
た画像のこの発明による分析動作を説明するための説明
図、第4図は物体が重なり合った場合のこの発明による
画像分析動作を説明するための説明図、第5図は物体が
3個以上ある場合の画像分析動作を説明するための説明
図、第6図は複雑な形状をもつ物体の画像分析例を説明
するための説明図、第7図はこの発明の詳細な説明する
ための参照図、第8図は局所的最大値をとる位置(最大
点)を求める手法を説明するための説明図、第9図は最
大点、最小点メモリの構成を示す概念図、iff!10
図は顕微鏡画像処理システムの一般的な構成を示すブロ
ック図、第11図は染色体m偉のセグメンテーションを
説明するための説明図、1I112図はセグメンテーシ
ョンによる画像抽出の問題点を説明するための説明図で
ある。 符号説明 1・・・・・・アンプ、2・・細波形整形回路、3・・
・・・・アナログ/ディジタル(A/D )変換器、4
・・曲極点極出回路、5・・・・・・切換回路、6・・
・・・・ゲ→、7゜訃・・・・・カウンタ、9・・・・
・・終端位置検出回路、1o。 43・・・・・・コンパレータ、11,12・・・・・
・マルチプレクサ、13i〜13n t 14x〜14
n e 25””メモリ、15・・・・・・マイクロプ
ロセッサ、21・・・・・・顕微鏡、22・・・・・・
テレビカメラ、23・・・・・・インタフェ(ス、24
・・・・・・ミニコンピユータ、26・・・・・・モニ
タ、41・・・・・・遅延回路、42・・・・・・差分
回路。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 XIAJ 冨 2 図 冥 3 図 冨 4 図 (口S 、l−一−−−1t−−−−−)(−
′s 5 図 ス 7 図 男 82 (イ) C Cl7) & 第1G5 !IH2 (イ) 0口)(
ハ)
1図の極点検出回路の具体例を示すブロツク図、第2図
は画像がボケた場合のこの発明による画像分析動作を説
明するための説明図、第3図はシェーディングが掛かっ
た画像のこの発明による分析動作を説明するための説明
図、第4図は物体が重なり合った場合のこの発明による
画像分析動作を説明するための説明図、第5図は物体が
3個以上ある場合の画像分析動作を説明するための説明
図、第6図は複雑な形状をもつ物体の画像分析例を説明
するための説明図、第7図はこの発明の詳細な説明する
ための参照図、第8図は局所的最大値をとる位置(最大
点)を求める手法を説明するための説明図、第9図は最
大点、最小点メモリの構成を示す概念図、iff!10
図は顕微鏡画像処理システムの一般的な構成を示すブロ
ック図、第11図は染色体m偉のセグメンテーションを
説明するための説明図、1I112図はセグメンテーシ
ョンによる画像抽出の問題点を説明するための説明図で
ある。 符号説明 1・・・・・・アンプ、2・・細波形整形回路、3・・
・・・・アナログ/ディジタル(A/D )変換器、4
・・曲極点極出回路、5・・・・・・切換回路、6・・
・・・・ゲ→、7゜訃・・・・・カウンタ、9・・・・
・・終端位置検出回路、1o。 43・・・・・・コンパレータ、11,12・・・・・
・マルチプレクサ、13i〜13n t 14x〜14
n e 25””メモリ、15・・・・・・マイクロプ
ロセッサ、21・・・・・・顕微鏡、22・・・・・・
テレビカメラ、23・・・・・・インタフェ(ス、24
・・・・・・ミニコンピユータ、26・・・・・・モニ
タ、41・・・・・・遅延回路、42・・・・・・差分
回路。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 XIAJ 冨 2 図 冥 3 図 冨 4 図 (口S 、l−一−−−1t−−−−−)(−
′s 5 図 ス 7 図 男 82 (イ) C Cl7) & 第1G5 !IH2 (イ) 0口)(
ハ)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)複数の物体を水平・垂直走査形撮像装置により撮像
しその撮像信号を解析処理する画像解析装置であつて、
各水平走査毎に得られる撮像信号をその濃度変化に応じ
てディジタル信号に変換する変換回路と、該濃度変化の
各極点位置を検出する極点検出回路と、該極点が極大点
、極小点のいずれであるかを判別しその結果に応じて各
極点位置群データを区別して記憶するメモリと、該各極
点位置群データから水平走査毎の各極点について最大点
または最小点とすべき1点をそれぞれ決定するとともに
該決定された各最大点、最小点をそれぞれ走査方向と直
交する方向に順次連ねて形成される第1種、第2種の線
分を求める演算処理装置とを備えてなることを特徴とす
る画像解析装置。 2)特許請求の範囲第1項に記載の画像解析装置におい
て、前記第1種線分を対象物体の縮退(細め)データと
して用いることを特徴とする画像解析装置。 3)特許請求の範囲第1項に記載の画像解析装置におい
て、前記第2種線分を複数の物体を分離するための境界
データとして用いることを特徴とする画像解析装置。 4)特許請求の範囲第1項に記載の画像解析装置におい
て、前記第1種、第2種線分を2値化画像の誤差を補正
するための基準データとして用いることを特徴とする画
像解析装置。 5)特許請求の範囲第1項に記載の画像解析装置におい
て、前記第1種、第2種線分を互いに重なり合う物体の
分離のための基準データとして用いることを特徴とする
画像解析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59267425A JPS61147377A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | 画像解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59267425A JPS61147377A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | 画像解析装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61147377A true JPS61147377A (ja) | 1986-07-05 |
Family
ID=17444666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59267425A Pending JPS61147377A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | 画像解析装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61147377A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63163976A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-07 | Toyota Motor Corp | 物体の認識方法 |
JPH04303269A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-27 | Okumura Corp | 輪郭線抽出方法および装置 |
CN108287254A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-17 | 西安科技大学 | 一种基于图像处理的胶结充填体微观参数敏感性分析方法 |
CN108445030A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-08-24 | 西安科技大学 | 基于图像与微观参数的胶结充填体力学响应特性预测方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58159186A (ja) * | 1982-03-18 | 1983-09-21 | Toshiyuki Sakai | 線図形の骨格線抽出法 |
-
1984
- 1984-12-20 JP JP59267425A patent/JPS61147377A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58159186A (ja) * | 1982-03-18 | 1983-09-21 | Toshiyuki Sakai | 線図形の骨格線抽出法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63163976A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-07 | Toyota Motor Corp | 物体の認識方法 |
JPH04303269A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-27 | Okumura Corp | 輪郭線抽出方法および装置 |
CN108287254A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-07-17 | 西安科技大学 | 一种基于图像处理的胶结充填体微观参数敏感性分析方法 |
CN108445030A (zh) * | 2018-01-31 | 2018-08-24 | 西安科技大学 | 基于图像与微观参数的胶结充填体力学响应特性预测方法 |
CN108445030B (zh) * | 2018-01-31 | 2019-01-01 | 西安科技大学 | 基于图像与微观参数的胶结充填体力学响应特性预测方法 |
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