JPS61173385A - 表示画像フレ−ム間の閾値差分の適応的決定方法及び閾値調整装置 - 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〕 ＮＭＲ−Ｃ：Ｔ、ＸＭＣＴをはシメトスル医用画像処理
、地球ａｍ衛星画像処理をはじめとする各種画像処理の
分野に適用可能で、さらに閾値処理のみならずコントラ
スト変換についても適用可能痣 な表示画像フレーム間閾値差分の適応的決定方式および
そ−れを実施するための画像アイコン型閾値調整装置に
関する。

〔発明の背景〕

本研究に関連してＦＡＸ、ＯＡの分野を中心に技術開発
がすすんでいるが２穢画像を対象とする処理であるにも
かかわらず未だ決定版がでていない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は１人間と機械とが各々の長所を。

さらに生かした形で交信するためのダイレクト・ビジュ
アル・インターフェース基本技術を開発することにある
。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明では、人間が許容でき
る時間内に所望の範囲の閾値についての画像が表示でき
るように閾値の差分を適応的にかえることにより表示画
像の枚数を調整し、さらに人間、自からも差分値を設定
できるようにした点に第１の特徴がある。

さらに、ディスプレイに表示された画像の関心部位の濃
淡を人間が観て、さらに濃くしたり淡くしたりｒ濃」　
ｒ淡ノボタンを交互に押し続けることにより所望の輪郭
の濃さにする処理を、たとえにリアルタイムに表示され
る画像をみながら行なえるようにした点に第２の特徴が
ある。

【発明の実施例〕

画像アイコン型閾値調整装置のシステム構成を第１図に
示す、多値メモリ１２より取り込まれディスプレイ１１
に表示された画像の関心部位の濃淡を人間がみて、さら
に濃くするか淡くする処理を「濃」　「淡」ボタン１６
．１７を交互に押し続けることにより所望の輪郭の濃さ
にすることがでて きる。たとえば濃すぎる時には「淡」ボタン１７を押し
続け、淡くなりすぎろと［濃」ボタン１６を押すと云っ
た具合にしてリアルタイムに表示される画像をみながら
行なうものである。その結果。

濃度調整装置１４によりしきい値が修正され、濃度変換
装置ｄ１３により２値化処理が行なわれ、その結果が２
値メモリ１０に記憶される。従来、濃淡画像の２値化処
理は画像のコントラスト変換にコントラス）・変換の例
を第２図（ａ）、（ｂ）　。

（Ｃ二）、（ｄ）、（ｒ＋）、（ｆ）に示す。横軸が濃
淡入力、縦軸が濃淡出力である。２値化は同図（ａ）の
変形である。一般のＮ像処理システムでは、この曲線を
トラックボール等により自由に変化できるようになって
いるが、（イ）横軸、縦軸とも定量的表示がないのが殆
んどであり、あったとしても濃淡値が表示しであるだけ
である。（ロ）トラックボールを移動させるとともにコ
ントラスト変換の蕃泰港１線の形状変化が見えて、目障
りであり非常に使いにくいなどの問題があった。画像ア
イコン型閾値調整装置は、これらの問題点を解決するも
のである。第３図はエツジ処理、パッチ処理に共通した
画像の切抜きのプロセスの中で画像アイコン型閾値調整
処理のステップ３２と２値化画像表示のステップ３３に
よる高速フィードバック・ループ（ステップ３２〜３４
）がどこに入るかを示したフローチャートである。

第３図において、粗エツジ抽出処理のステップ３１は濃
度により領域分割する場合、省略される。

さて、本発明の第１の実施例として表示画像フレーム間
の閾値差分の適応的決定を実現する場合について説明す
る。

１画素当りの処理時間：ｔｏ　（秒） 画素数：ＮＸＭ（画素×画素） 人間が許容できる時間：ＴＬ（秒） 閾値の差分の正負が逆転した閾値の系列：θ１．θ２．
・・・、θ、、θ、、１．・・・閾値調整装置により変
化させる濃度の差分：　Ａθ１．。

閾値の初期値：θ。

としたとき、第１のアルゴリズムでは以下に示す■〜■
の処理が実時間に行なわれるものであり「濃」　「淡」
ボタン操作に従って処理は途切れることなく行われる。

■閾値の初期値θ。による２値化を行って画像の表示を
行なう、：θ。は１２ビツト画像の場合２６と云った中
央の値を固定値として与える。

濃淡のヒストグラム等、統計量からθ。を決めることも
可能である。

■表示画像を見て関心領域あるいは輪郭が淡い場合には
［濃」ボタンを押し、濃い場合には「淡」ボタン１を押
す、システムはΔθ１．１きざみで閾値を変えて次々に
画像を表示する。

ここでｎ＝ｏのとき 画素のビットの深さ Ａθ、＝□ Ｌ Ｎ　Ｘ　Ｍ　Ｘ　Ｆｃ　ｔ　。

■■の操作を所望の画像が出来るまで続ける。さらに、
第２のアルゴリズムでは１人間自体が閾値を設定するこ
とにより、第１のアルゴリズムと同様の処理をおこなう
。

つぎに、人間自らが差分値を決めたいケースについて説
明する。第４図は設定盤面の一例を示す。

第４図（ａ）は差分を大きくしたい場合、小さくしたい
場合に応じｒ大」　「小」の押ボタン４１を押すと右手
にある液晶表示部４２の棒グラフ４３が右方向に伸びた
り左方向に縮んだりするものである。人間は経験により
、この棒グラフ４３の長さくすなわちフレームＨＭ値差
分）を任意に設定した後に表示をスタートさせる。同＠
　（ｂ）は差分値の設定を、もつと大ざっばに「大」　
「中」「小」に対応した差分は別の入力装置により任意
にセットすることも可能であり、またデフオールド値を
セットすることも可能である。

なお、第３図のフローチャートにおいて１輪郭部の粗抽
出を１数機分のオペレータで行った場合、閾値駆動フィ
ールドバック処理（ステップ３２〜３４）の後の輪郭追
超処理（ステップ３５）を合υ わらでＦＯＲＴＲＡＮで４００〜５００ステツプであり
処理時間はＭ−２００Ｈで４秒、Ｍ−６８０００＋ＩＰ
（サイクルタイムＦ１２０ｎｓ）システム換算で約１．
５秒であった６さて従来の画像処理システムでは入力画
像データの濃度が高々８ビツトであり常時使うのは、５
〜６ビツトであった。今５１２Ｘ５１２の６ビツトの深
さの濃淡画像を表示し、さらに６ビツトで表現しうる全
ての閾値に関する２値化画像を表示する問題を考えてみ
よう、市販の最高速のシステムでは１２０ｎｓ／秒程度
で５１２Ｘ５１２の画像を表示できるから３１ｎｓＸ２
’　　（フレーム）＝１．９８　秒で表示かできる。オ
ンライン、リアルタイムシステムの応答性の評価では３
秒以内が人間工学的に待ち得る目安とされるので閾値調
整装置を介して人間はイライラすることなく閾値を色々
に受給で所望の画像を得ることができる。一方、画像処
理は高精度化の傾向七テあり現にＸＩＩＣＴ、ＮＭＲ−
ＣＴやＸ線写真においては１２ビツトの深さが定着して
きており、今後センサの高性能化に伴ない一層ビット数
ガ増えることが予測される。また画像サイズも現在は５
１２Ｘ５１２が主流であるが現状１ｏ２４Ｘ１０２４の
ディスプレイが実用化された状況であり今後さらに高精
度化が進むのであろう、第５図（ａ）は１画素あたりの
表示に要する時間を１２０ｎｓとしたときに画面あたり
の処理時間をまとめたもので、第５図（ｂ）は５１２Ｘ
５１２の画像を閾値表示するに要する時間をビットの深
さによって計算したものである。これによると現在、実
用化されている１２ビツトの深さでも実に１２８秒を要
してしまい実時間インターフェースの実用化は不可能と
なる０本発明は、これを解決するものである。

つぎに、第６図と第７図により本発明の第２の実施例を
説明する。第６回に第２の実施例のハードウェア構成の
概要を示す１画像表示の際には各イメージメモリー６１
に付いているメモリ制御装置がイメージ・メモリーをス
キャンし能度調整装置６６、１１１１度変換装置６２に
よりしきい値処理を行なった後各々の画素の濃淡信号を
ビデオ出力制御装置６３に送る。ビデオ出力制御装置６
３ではメモリー制御装置（図示せず）と同期したタイミ
ングで画素毎に濃淡信号を受けと暮り、さらに条件転送
や八ツシング手法等により内蔵の濃度変換テーブルかレ
ジスタより出力画素値を選択しＤ／Ａ変換器６４でＤＡ
変換してディスプレイ６５に表示する。イメージメモリ
ー６１と濃度変換装置６２は、いずれも１／２／４／８
／１６／３２ビット／画素の可変構造メモリであり、各
イメージメモリあたり複数組の濃度変換テーブル／レジ
スタを有する。この組の数は１画素データ内で意味のあ
る閾値の組数（領域数）に一致する。

さて閾値制御用の濃度変換を現状の画像処理システムで
行なうとするとディスプレイやメモリの濃淡入力レベル
が８ビツト以下で固定長の記憶装置であるため（イ）閾
値を変化させる範囲が、これ以上になると変換が不可能
、（ロ）さらに範囲を拡げる為に１濃度レベル当り１バ
イトと云う思想で通すと必要な記憶容量が２のベキ乗の
オーダ→ で増える。なお、ホストプロセラ参６０でおこなった統
計計算の結果などもインターフェース制御装置６０１を
介してイメージメモリー６１に格納される。また、イメ
ージメモリー６１に格納されているデータはイメージプ
ロセッサ６７を用いてメモリー６８１．メモリー６８２
付の濃度変換装置６８で処理されてその結果が濃度調整
装置６６に送られる。

以上の問題点を解決する為に下記の２方式を考案した。

（１）条件付転送方式 また、条件付転送を定義する。αＡ＋βＢ→にこでα、
βはスカラー・レジスタ、Ａ、８゜Ｃはｎセルのベクト
ル・レジスタであり、たとえばαＡ＝（αＡｕｇαＡ２
．・・・、αＡ、）と云った普通のプール積である。α
＝１のときにはＡレジスタの内容、β＝１のときにはＢ
レジスタの内容がＣレジスタに転送できる。条件付転送
方式においては濃淡変換テーブルを使わずに濃度調整装
置６６から入ってきた閾値と２次元格子上の各画素濃度
と逐次比較し、その大小関係をα、−に反映する。比較
は２つの信号を１ビツトずつ比較し相違なければ出力を
出す排他的論理和の回路であり、これに正規表現の回路
を組合せれば容易に実現できる。この方式に必要な記憶
容量は各画素のビットの深さをｎとすると２Ｘｎ”　ビ
ットにおさえられる（比較に要する時間を削減する為に
レジスタをｎ本並列に配置し且つ各レジスタに参照閾値
レジスタを付けた）。

（２）仮想変換テーブル方式 濃度変換テーブルを２階層で持つやり方である。１次記
憶は濃度変換装置！６２内のメモリに２次記憶はイメー
ジメモリかディスク等の大容量記憶装置に格納しておき
閾値の書きかえやアクセスを受けた画素の濃度に対応す
る濃度が変換装ｗ１６２内のテーブルに見つからぬ場合
に２次記憶から持ってくる。今後、ＬＳＩメモリが安価
になれば、さらに有利になる方式である。

〔発明の効果〕

従来の画像切抜きでは人間がトラックボール等の入力装
置を用いて輪郭線をなぞるマニュアル方に 式が一般的著あったが、本発明の方式によれば、より短
時間に、より疲労を少なくでき、画像切抜き時間にして
約１桁（数１０秒→数秒）の短縮がはかれる効果がある
。

さらに１本発明の表示方式によれば画像表示の高精度化
をリアルタイムでおこなえる効果がある。

記憶容量については従来からのバイト単位の濃度変換テ
ーブル方式だとｎビットの深さの画像で２′バイト必要
なのに対し、仮想変換テーブル方式では２′ビツト、さ
らに条件付転送方式では２×ｎ　２　　ビットとなり８
ビツト以上では大巾に容量が削減される。たとえば、第
７図で３２ビツトの深さではバイト・テーブルと比較し
て１．６　×１０７分の１となる。このことは画像の高
精度化やディスプレイの高精細化現在でも高精度計算の
ニーズが大きい科学技術計算結果の出力表示に有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像アイコン型閾値調整装置のシステム構成図
、第２図はコントラスト変換の一例を示す図、第３図は
画像切抜きの処理手順を示すフローチャート、第４図は
フレーム間閾値差分の設定盤面の一例を示す図、第５図
は画像表示に要する時間の一例を示す図、第６図は本発
明を用いた画像表示装置のシステム構成図、第７図は本
発明にもとづく記憶容量削減の効果を示す図である。　
　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、人間が許容できる時間内に所望の範囲の閾値につい
   ての画像フレームが表示できるように閾値のフレーム間
   差分を適応的に決定することを特徴とする表示画像フレ
   ーム間の閾値差分の適応的決定方法。 ２、上記適応的に決定する処理は閾値の初期値により２
   値化した画像の表示をおこなう処理と、表示された画像
   の関心領域あるいは輪郭の濃淡度に応じて所定のきざみ
   で閾値を変化させる処理と、変化した閾値で２値化した
   画像を表示する処理とからなることを特徴とする第１項
   の表示画像フレーム間の閾値差分の適応的決定方法。 ３、イメージ・メモリとプロセッサとディスプレイコン
   トローラとを備え、ディスプレイに表示された画像の関
   心部位を人間が見て濃すぎる時には「淡」釦を押し続け
   淡くなりすぎると「濃」釦を押すことによりリアルタイ
   ムに所望の閾値の画像を得ることを特徴とする閾値調整
   装置。 ４、上記閾値は濃度調整装置からの入力で書きかえるこ
   とを特徴とする第３項の閾値調整装置。 ５、上記閾値は１画面当り複数個設定することを特徴と
   する第３項の閾値調整装置。 ６、上記イメージ・メモリとプロセッサさらにはディス
   プレイコントローラの各々に閾値制御用の濃度変換装置
   をもつことを特徴とする第３項の閾値調整装置。 ７、上記濃度変換装置は閾値と画素毎の濃度との比較回
   路と条件付転送回路を含んでいることを特徴とする第６
   項の閾値調整装置。 ８、上記濃度変換装置は変換テーブルを２階層以上もち
   仮想化した記憶装置により構成されることを特徴とする
   第６項の閾値調整装置。 ９、上記濃度変換装置は１／２／４／８／１６／３２ビ
   ット／画素の可変構造記憶装置により構成されることを
   特徴とする第６項の閾値調整装置。