JPS619776A - 画像処理装置 - 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】 技術分野 本発明は、テレビカメラによって撮像され、多値化され
たデジタル画像情報を処理する画像処理装置に関する。

背景技術 従来から濃淡画像のパターン認識を行なうには、まず第
１図のような原画の画像中のエツジを取り出して線ｉｍ
ｉ　（論理「０」と論理「１」とから成り論理「１」が
連なって線を描くｉＩ！ＩＩ像）を作成し、その後、そ
の線画の特徴全抽出してパターンの認識全行なつ又いる
。飯淡画像からエツジを抽出するには、画像中の改変の
変化を取り出せばよいので一般に微分法が用いられる。

第２メ１は、３×３−次元微分オペレータの例を示す図
である。第２図（１）により横方向の変化（ΔＸとする
）を求め、第２図（２）により縦方向の変化（Δｙとす
る）？求める。２次元的微分値の太きＩＥｌ＝ＶΔＸ２
＋Δｙ２　　　　　　・・・ｉｌ＋またその変化の方向
は次の第２式で求まる。

乙Ｅ＝ｊａｎ”’−１（Δｙ／Δｘ　）　　　　　　　
−・・１２１この後、幅広いエツジ線全幅１画素の線に
細める細線化処理全行ない、更に強い微分値を持つ点食
抽出する２値化処理を行なうと、第１図の原画は、第３
図のように大略的にエツジ線画と々る。ここで大略的と
いう意味は原画のコントラストが十分でなかったり、ノ
イズの多い画像ではエツジ線は不連続になりやすいとい
うことである。

この不連続なエツジ線画を完全な線画に直すには従来、
近似法やエツジ延長法などがあった。近似法はエツジ線
上の離れた数点全サンプリングし、直線あるいは曲線近
似を行なうが、近似の精度が確保できない場合、誤った
エツジ線を検出してしまうという欠点がある。一方、エ
ツジ延長法は、不連続なエツジの端点から始めで、着目
する画素とその周囲点それぞれの間である評価関数を計
算し、その値の最も大きい周囲点へとエツジを延長して
行き、他のエツジ点にぶつ７５するまで延長全行なうも
のである。ここで評価関数Ｈけ、例えばＨ＝　Ｉ　Ｅｉ
ｌ　Ｘ　ｃｏｓ　（Ｊ：、Ｅ。＝ｆＥ　ｉ）　−１３１
ｉ＝１．２．・・・８ となる。ただし、ＩＥｉ−は周囲点の１点の微分値の大
きさ、ＡＥ　ｉは微分値の方向である。このエツジ延長
法は、細線化、２値化の際に消されたエツジ線を採り出
していく優れた手法であるが、この手法は一般にデジタ
ル計算機によるソフトウェアによシ実現される為、処理
時間がかかりオンライン化しにくいという欠点があった
。

目　　　的 本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、濃淡画像
のパターン認識の前処理としてエツジ延長処理を高速に
実行することができる画像処理装置を提供することであ
る。

実施例 第４図は、本発明の一実施例のブロック図である。処理
装置１には、条件コードセレクタ２、シーケンサ３、プ
ログラムＲＯＭ（リードオンリメモリ）４、およびＡＬ
’Ｕ（算術演算装置）５７５Ｅ具備される。条件コード
セレクタ２は、ライン１４を介してシーケンサ３に接続
される。シーケンサ３は、パスライン１５’ｓ−介して
プログラムＲＯＭ４に接続される。評価関数を演算する
ための演算手段に含まれるＲＯＭテーブル１１は、ライ
ン１１６′ｆ：介してラッチ回路１０に接続され、ライ
ン１１４に介して３ステートバツフア７に接続される。

ＡＬＵ５は、ライン１２２ｆ介して３ステ一トバツフア
回路７〜９の各出力に接続される≦ＡＬＵｓの出力は、
ライン７！＋１５？介してランチ回路１０に接続される
。３ステ一トバツフア回路８はライン／１２に一介して
フレームメモリ１８に接続され、３ステ一トバツフア回
路９はライン１１３を介してバッファアドレスカウンタ
１２、Ｘアドレスバッファ１４、およびＸアドレスバッ
ファ１５に接続される。バッファアドレスカウンタ１２
には、ライン１２０を介してクリア信号が与えられ、ラ
インＩ！１９’ｔ−介してＯＲゲート１３の出力信号が
与えられる。Ｘアドレスバッファ１４の出力はライン１
２４’ｆ介してＸアドレスカウンタ１６に接続され、Ｘ
アドレスバッファ１５の出力はライン７２３ｔ−介して
Ｘアドレスカウンタ１７に接続される。Ｘアドレスバッ
ファ１４およびＸアドレスバッファ１５には、ライン１
２２ｆ介してバッファアドレスカウンタ１２の出力信号
を書き込むエツジライト信号が与えられる。

Ｘアドレスカウンタ１６およびＸアドレスカウンタ１７
には、ライン１３０に介してこれらのカウンタを動作状
態にさせるロード信号が与えられる。ｔｆｃｘアドレス
カウンタ１６には、ライン１３１を介してエツジの端点
のＸ座標？正の方向に移動させ７るＸアップ信号が与え
られ、またライン１３２にはエツジの端点のＸ座標を負
の方向に移動させるＸダウン信号が与えられる。Ｘアド
レスカウンタ１７には、ライン１３３ｆ介してエツジの
端点のＹ座標を正の方向に移動させるＸアップ信号が与
えられ、またライン１３３ｆ介してエツジの端点のＹ座
標を負の方向に移動させるＹダウン信号が与えられる。

フレームメモリ１８は、ライン７２６’ｒ介してＸアド
レスカウンタ１６に、ラインＪ２５に介してＸアドレス
カウンタ１７に、ライン１２７’（介して方向デコーダ
ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１９に、ラインｌ！１２
’ｉ介して３ステートバツフア８に、ライン１２’ｅ介
して条件コードセレクタ２にそれぞれ接続される。また
フレームメモリ１８には、ライン１２’ｅ介して゛後述
するエツジフラグｔＶき込ませるフラグライト信号が与
えられる。

方向デコーダＲＯＭＩ　９の出力は、条件コードセレク
タ２にライン１３を介して接続され゛る。条件コードセ
レクタ２には、ラインｌｌ’に介してスタート信号が与
えられる。ソースセレクタ６は、ライン１６およびライ
ンＩ！７にそれぞれ与えられる信号によってライ、ン１
８〜１１ｏの出力信号を選択する。

以下、第４図に示すブロック（９）の動作を説明する。

シーケンサ３はプログラムの流れを制御するもので、普
通はプログラムＲＯＭ４のアドレスをインクリメントし
ていくが、命令が条件ジャンプやループの場合は条件コ
ードセレクタ２のデータを見ながら適当な制御を行なう
ものである。シーケンサ３からのアドレス信号をライン
１２’ｅ介して受けて、プログラムＲＯＭ４は他のハー
ドウェアを直接制御するマイクロプログラムを送出する
。

このＲＯＭ４は高速読圧しの可能なバイポーラのヒユー
ズＲＯ？Ａが用いられる。ＡＬＵ５は、複数の内部レジ
スタを持ち、ライン７？１１からのデジタル入力データ
と内部レジスタデータとの演算、あるいは内部レジスタ
間の演算を行ない、その結果全ラインｌ！１５に送出す
る。

画像のエツジ延長を開始する前に準備されるべきデータ
は、第５図に示されているようにエツジフラグＦＬＧ、
微分方向コード／Ｅおよび微分絶対値　ｌＥｌ　から成
るフレームメモリデータと、エツジの端点を表わす端点
アドレスデータである。

微分方向コードＨｉＩＥ　’（ｅコード化したものであ
る。

フレームメモリデータは、たとえば最上位の１ピツトを
エツジフラグ、次の４ビツトを微分方向コード−ＫＥ、
残りの６ビツトを微分絶対値　ＩＥｌ　　として１１ピ
ツトで構成される。微分方向コードＺＥおよび微分絶対
値　ＩＥＩ　　のピント数は、要求される精度によって
適宜選ばれる。

第６図は、微分値の方鴫どＥ　ｆ　４　ｂ　ｉ　ｔで１
６方向にコード化した場合の例を示す図である。このビ
ット数は上述したように任意であり、精度を上げる場合
は更に増せばよい。エツジフラグＦ″−ＬＧは第６図に
示すように細線化、２ｉ化した結果であシ、論理「１」
ならばエツジ点、論理「０」ならば非エツジ点という１
ビツトデータである。このフレームメモリ１８は、Ｘ、
Ｘアドレスカウンタ１６．１７で示されたアドレスのＩ
ＥＩ　　＋ＺＥ＋ＦＬＧのデータを並列に出力するもの
である。これらのデータの計算書込はソフトウェアによ
ってもよいが、ハードウェアでリアルタイム処理も可能
である。第７図には微分値の方向コードを１〜８とした
一例′が示されている。

次に、端点アドレス−データについて説明する。

端点の例を第８図（ａ）〜第８図（ｄ）に示す。第８図
（ａ）。

第８図（ｂ）は端点てあり、　（ｃ）　、　（ｄ）は端
点てはない。

ここで明らかに着目画素の周囲点に論理「１」の画素が
１個、あるいは連続した２個の論理「１」の画素が１ケ
所にある場合にのみ端点となり得る。

これらの条件はソフトウェアで判別してもよいが、周囲
点８個のフラグのパターンをアドレス信号てＲＯＭテー
ブル１１を用いれば高速に判別できる。

テーブル１１の容量は、２８Ｘ１＝２５６ｘｌで良い。

端点の条件を満たす画素のＸ、Ｙアドレスを外部よυ書
込む。つまりラインＩ！１８に与えられる。

エツジアップ信号は、パンファアドレスカクンタ１２葡
インクリメントしなからＸ、Ｙアドレスバッファ１４．
１５はライン！！２２に与えられるエツジライト信号に
より書込み動作を行なう。これを１画面全体にわたって
行なうと、端点の総数がバッファアドレスカウンタ１２
に残シ、端点の数だけのＸ、Ｙアドレスがアドレスバッ
ファ１４゜１５に０番地よシ順に格納される。以上が準
備操作である。

以下、第９図全参照してエツジ延長の動作全説明する。

まずンースセレクタ・６はバッファアドレスカウンタと
され、そのカウント値（端点数）をＡＬＵ、５の内部レ
ジスタに格納する。次にバッファアドレスカウンタ１２
をラインＩ！２０に与えられるクリア信号によってクリ
アすると、Ｘ、Ｙアドレスバッファ１４，１５の０番地
の内容がラインｌ！２４　、１２３に送出される。この
値は、Ｘ。

Ｙアドレスカウンタ１６．１７に与えられる（第９図示
の端点０のアドレス）。次にこのアドレスカウンタ１６
．１７によってフレームメモリ１８にストアされている
フレームメモリデータが読出され１．データ、＝ｊＥ、
ＩＥｌはＡＬＵ５に取り込まれ、データＦＬＧは条件コ
ードセレクタ２に入力される。次にこの端点の周囲点８
点のデータＡＥｅｌＥｌは、Ｘ、Ｙアドレスカウンタ６
，１７が別々に土１されることによってＡＬＵ、５に取
込まれる。このときデータＦＬＧは条件コードセレクタ
２に入力される。エツジの延長をするときにフレームメ
モリデータのフラグビットＦＬ、ＧｒｌＪであるか「０
」であるかを判定する必要がある。一般的にはフレーム
メモリデータｌ；＝Ｅ−ＩＥＩ　　−ＦＬＧを読出し、
ＡＬＵ５−にデータＡＬＥ、Ｉ帽　。

Ｆ　ＬＧ＝ｊ（取込み、その後フラグピントを取出すた
めの演算を行ない、その結果がＯかどうかを示すＡＬＵ
５のゼロフラグを条件コードセレクタ２およびシーケン
サ３で判定する。以上の手順はマイクロプログラムで３
ステツプ以上となる。そこで本発明では、フラグビット
のみ１ＡＬＵ５に取込まず、条件コードセレクタ２に直
接入力する。このようにすることによって、マイクロプ
ログラムにおいて１ステツプでフラグビットを判定する
ことができ、処理が高速化される。

前述のように端点の周囲点には最低１個のエツジ点、即
ち７ラグ＝論理「１」の点があり、延長候補点よ）削除
する。次に残った延長候補点と着目する端点との間で前
述の評価関数値を計算するわけであるが、前記第３式は
乗算、余弦（ｃｏｓ）演算を行なう為に長時間を要する
ので、第４図のＲＯＭテーブル１１を用いる。これを行
なうには、データ　Ｅ・とデータ１Ｅ−２と−Ｅ１　を
１ワード中にｌ　　　　　　　　　　　　　　　　０合
成しＡＬＵ５からのラインＩ！１５よシ送出し、このデ
ータをラッチ回路１０でラッチし、Ｒ，ＯＭテーブル１
１のアドレスとしてテーブル値１ＡＬＵ５に取込む。こ
の操作が延長候補点食てについて行なわれ、その最大値
を示す方向の画素へ進んでいき々がら、フレームメモリ
１８には新しくエツジ点とされた画素のフラグ全ライン
１２８ｆ介して伝送されるフラグライト信号により書込
まれる。

エツジ延長処理は以上の操作を繰返していくが、新しく
エツジ点となった画素より更に延長していく場合、画素
の進んできた方向はすでにエツジ点であることが判って
いるので、その方向のデータは取込む必要がない。画素
の延長の途中で、進んできた方向以外でフラグがたって
いる点が見つかれば他のエツジ線に接したことになるの
で、延長はその点で打切る。（第９図の（７）点）以上
で端点０よりの延長を終了し、端点１よシの延長のため
に、バッファアドレスカウンタ１２會インクリメントし
、Ｘ、Ｙアドレスカウンタ１６．１７に端点を示す論理
「１」のアドレスをロードし、前述と同様の処理４する
。

以上の処理を繰返していくが、最初端点数はＡＬＵ５内
にあるので、その回数だけ処理を繰返した時点ですべて
の延長処理を終了する。

延長を行なう際、現在の画素の微分値方向の３画素のみ
衾延長候補点とすることができる。この様子を第１０図
に示す。現在点の微分値方向が第７図の方向コード８と
すれば、延長候補点はア。

イ、つの３画素とする。この方法を行なうには、現在点
の方向ＺＥ＝ｉＡＬＵ５で判別する必要があるが、この
為にはＡＬＵ５．丙で１〜８の数字と乙Ｅの排他論理利
金とってＯになるかどうかという複雑な処理が必要と々
る。そこで第４図に示すように、微分方向コード−４Ｅ
ｖ方向デコ一ダＲＯ’Ｍ１９に与え゛、そのコードが１
〜８のどの方向かというデータを条件コードセレクタ２
に与え、８本のコード入力の内どのピットがたっている
かを調べるようにすれば高速化が図れる。

第４図の構成において、フレームメモリ１８内のＺＥ’
ｆｆｉ方向デコーダＲＯＭ１９に与え、方向デコーダＲ
ＯＭＩ　９は８本の方向ピットのうちの１本を選択して
いる。この方回判別のフローチャートを第１０図に示す
。このフローチャートカラ明らかなように方向判別動作
は最大８ステップ、平均４ステツプヲ委する。このロス
を無くす為に第１１図の回路を付加する。即ち方向デコ
ーダＲ０１Ｖ１１９の出力は、シーケンサ３に接続され
るマンピングＲＯＭ２０のアドレスに与えられる。した
がって第４図の方向デコーダＲＯＭ１９は削除される。

マツピングＲＯＭ２０には各方向コードに対応したマイ
クロプログラムのジャンプ先アドレスが書込まれている
。たとえば、微分方向コードＺＥが４ｂｉｔのとき１６
通りのコードがあるが８方向にふシ分けるため、コード
２”及び“３”をアドレスとする所には方向“２”を判
別、処理するジャンプ先アドレスが入る。このマツピン
グＲＯＭ２０の付加によりマイクロプログラムは、ＪＵ
ＭＰ　　ＭＡＰ命令の１ステツプにより読出し、画素の
判別が可能となる。

効果 以上のように本発明によれば、濃淡画像のパターン認識
の前処理としてのエツジ延長処理が高速に実行すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は原画を示す図、第２図は一次元微分オペレータ
の例を示す図、第３図は微分・細線化・２値化された第
１図に対応する画像を示す図、第４図は本発明の一実施
例のブロック図、第５図はフレームメモリデータの一例
を示す図、第６図は方向コードの例を示す（９）、第７
図は方向コードを１〜８としたときの例を示す図、第８
図はエツジの端点の例を示す図、第９図および第１０図
は延長の過程全説明するための図、第１１図は方向判別
のフローチャート、第１２図は本発明の他の実施例のマ
ツピング・リードオンリメモリ２０ｉ付加したブロック
図である。 １・・・処理装置、６・・・ソースセレクタ、７，８゜
９・・・３ステートバツフア、１０・・・ラッチ回路、
１１・・・リードオンリメモリ・テーブル、１２・・・
バッファアドレスカウンタ、１３・・・ＯＲゲート、１
４・・・Ｘアドレスバッファ、１５・・・Ｘアドレスバ
ッファ、１６・・・Ｘアドレスカウンタ、１７・・・Ｘ
アドレスカウンタ、１８・・・フレームメモリ、１９・
・・方向デコーダ・リードオンリメモリ、２０・・・マ
ツピング・リードオンリメモリ 代理人　　　弁理士　西教圭一部 図面の浄ニー（内容に変更なし） 第１図 （１’）　　　　　　　　　　　　（２）第７図 第８図 （ａ）　　　　　（ｂ） （Ｃ）　　　　　　（ｄ） 第９図 第１０図 手　続　補　正　書（方式） 昭和５９年１０月　１日 １、事件の表示 特願昭５９−１３０２７４ ２、発明の名称 画像処理装置 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 住所 名称（５８３）松下電工株式会社 代表者 ４、代理人 住　所　大阪市西区西本町１丁目１３番３８号　新興産
ビル国装置ＥＸ　０５２５−５９８５　　ＩＮＴＡＰＴ
　　Ｊ国際ＦＡＸ　ＧＩＩｌ＆ＧＩＩ　（０６）５３８
−０２４７６、補正の対象 明細書および図面 ７、補正の内容 明細書および図面の浄書（内容に変更なし）。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 濃淡画像処理における画像の周囲を表わす不連続なエッ
   ジの端点である画素の座標データをストアするアドレス
   バッファと、 そのアドレスバッファの出力のアドレスデータをロード
   し、このアドレスデータに基づいて演算をして着目され
   る前記画素の周囲に隣接する画素の画像データを求める
   ためのアドレスカウンタと、前記画素の画像データスト
   アするフレームメモリと、 それらのデータによつて着目される画素と、その周囲の
   画素との関係を示す評価関数を演算処理する演算手段と
   、 前記アドレスバッファと前記アドレスカウンタと前記フ
   レームメモリと前記演算手段などを制御するためのプロ
   グラムの条件を選択するためのセレクタを備え、プログ
   ラムに従つて前記制御を行なう処理装置とを含み、 すでに求められている不連続なエッジの端点から延長を
   始めて、着目されるエッジの端点の周囲の各点について
   評価関数値を求め、その関数値の最大の方向へエッジの
   端点を進行させていく過程において、 前記フレームメモリにストアされる画像データの内、エ
   ッジ点であるかどうかを判別するためのフラグビットデ
   ータを前記処理装置のセレクタに入力して、処理装置が
   そのフラグビットデータに対応したプログラムに従つて
   処理動作をすることを特徴とする画像処理装置。