JPS62501881A - ディジタル画像解析装置 - 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】 発明の名称 ディジタル画像解析装置 発明の背景 （ト）発明の分野 本発明はディジタル画像解析装置に関するものである。

■　先行技術 表面の幾何学的パラメータの非破壊測定用、特に、感触表面の非破＊Ｉ’Ｊｆｆ ｉ用装置の応用可能性が多い、そのような応用においては、客観的実在に重点を 置くことが必要である。

応用可能性には、下記のものがある。すなわち。

（ａ）医学１例えば、先天的奇形、疾病または負偏による顔面もしくは手足の外 形形態の外部変化のモニタリング；測定は別のスキャン装置を用いた内部診断で もできるが、この非破壊測定用装置では身体再構成及び補綴部分の開発に必要な 特殊測定データならびに顔、目、鼻及び生殖器のような身体部分の再構成に必要 とされる正確な測定が可能である。

（ｂ）法医学、例えば、がい骨または部分的に腐敗分解している基体部分からの 顔の再構成もしくは顔の“アイデンチキット″（Ｉｃｌｅｎｔｉｋｉｔ　（商品 名：モンタージュ式顔写真合成装置））タイプ再構成； （ｃ）土木工学１例えば、土木工学横道変形のモニタリング。

岩石傾斜１面、鉱石の山の安定性のモニタリングツ鉱石本体および積重ねの容積 の測定；応力下の表面のモニタリング；探査掘穿解析；自動岩屑評価；及び鉄道 車輌の車軸の摩耗／変形ならびに鉄道軌道の摩耗／変形の測定設備のモニタリン グ；（ｄ）製造工業１例えば１品質管理；及び（ｅ）軍事、例えば、攻撃目標解 析及び識別同定である。

以上のような解析用の種々の装置が提案されているが、これらの装置は一般的に かなり融通性がなくかつその範囲が研究室用の道具のみに限られていることが分 かつている。

発明の要約 本発明の目的は、客観的実在に重点を置いて表面の幾何学的パラメータが測定可 能な装置を提供することである。

本発明の好ましい目的はコンピュータ／マイクロプロセッサを使用する操作で制 御可能な装置を提供することである。

本発明の更に好ましい目的は、連続または単一フレーム処理に使用可能な装置を 提供することである。

本発明のなお更に好ましい目的は１貫入画像装置から受像する装置に組込可能な 装置を提供することである。

その他の好ましい目的は、下記の説明から明らかになるであろう。

本発明の１つの態様は表面の三次元立体解析装置であって、該装置は。

被測定表面の立体画像対を発生させる発生機構と。

該画像対に相当するアナログ信号をそれぞれのディジタル信号に変換する機構と 、 それぞれの該ディジタル信号間の相関関係を点検する点検機構と、 該ディジタル信号を処理して出力を生じさせる処理機構とを含むものである。

前記立体画像対発生機構には例えばカラービデオカメラと、１対の離間したビデ オカメラと、超音波またはＸ線源の感光ビデオチューブ上に２つの幾何学的に異 なった画像を生じさせるために基台拝上に装着した光学鏡とフィルタ機構を含ま せることができる６ 前記アナログ信号は１例えばビデオテープレコーダ内に記憶及び／またはオンラ イン処理のために通過させることができる。

好ましいのは（ご号がモニタを通過して、オペレータが処理のために伝送中の前 記信号を観察できるようにすることである。

また、好ましいのは前記アナログ信号をアナグログ／ディジタル多重化回路を経 由させてディジタル信号に変換した後、両画像内の識別目的点について画像位置 を再構成するためにディジタル相関器に送り込むことであるが、これは、前記点 の三次元目的位置を計算するためである。

前記信号は、適切なコンピュータ／マイクロプロセッサで処理するのが好ましく 、しかして、出力はモニタに送り込むことができ、キーボードを組み入れている 制御盤から前記装置を制御できるオペレータは、外部記憶装置及び／またはプリ ンタ／プロッタを必要とする。

本発明のもう１つの態様は、三次元目的物のディジタル画像と解析装置であり、 該装置は。

目的物の画像対を発生させる発生機構と。

該画像に相当するアナログ信号をそれぞれのディジタル信号に変換し、該ディジ タル信号をデータアーカイブ内に記憶する機構と。

該ディジタル信号を処理し画像に相当する出力を生じさせる機構とを含むもので ある。

前記画像対発生機構には、立体画像対を発生させるためのビデオ装置と、本明細 書の後部で述べるＮＭＲと、ＣＡＴ−スキャンと、Ｘ線と、超音波及び同様な画 像発生装置を含ませることができる。前記出力は中央解析アーカイブ装置に処理 のため送り込むことができ、或いはオペレータはその装置からデータと画像を呼 出して発生した画像を被呼データ及び画像と比較することができる。

図面の簡単な説明 本発明を十分に理解できるように、好ましい実施態様を添付図面を参照して説明 するが、該図面において、第１図は表面の三次元解析用ビデオ画像装置の配置図 であり。

第２図は多重入力ディジタル画像アーカイブ及びデータベース装置の配置図であ る。

好ましい実施態様の詳細な説明 第１図に関して、目的物、例えば人間の頭部１０の立体画像対は、基台拝上に装 着されている光学鏡及びフィルタ機構１１によって生じる。光路の各半分におけ る緑色フィルタと赤色フィルタ及び２枚の鏡は目的物１０の２つの幾何学的に異 なった画像をカラービデオカメラ１２の感光ビデオチューブ上で重ね合わせるの で、２つの画像の各々をモニタから分離して検索できる。

ビデオカメラ１２からの出力はもとのままの位置での画像検索のためにビデオテ ープレコーダ（ＶＴＲ）１３に送り込まれるが、これはオンライン処理及び／ま たは既に検索されて（多分処理されている）画像対の再処理をしないで行なわれ る（オンライン処理についてはＶＴＲ１，３はバイパスされる）。

信号はアナログフィルタ装ｆｆ１１４を通過してビデオフレーム記憶装置１５に 到達する。フィルタ装置１４はノイズと和周波信号をビデオ信号から除去する。

フィルタ装置は手動及び／またはマイクロプロセッサによって制御できる可変帯 域フィルタであるのが好ましい６ ビデオフレーム記憶装置１５は信号の単一フレーム処理を可能にする。

静止複合ビデオ信号は記憶されフィルタされたビデオフレームを表示し、赤色と 緑色の信号を複合ビデオから（２つのビデオ画像の復元のため）分離し、ＶＤＵ 表示をマイクロプロセッサによって制御させ、マイクロプロセッサ・ソフトウェ ア装置によって測定データから発生したグラフィック・オーバレイを任意に表示 させるためにカラーモニタ１６に送り込まれる。

赤色及び緑色信号（それぞれ左右の立体画像を形成）は１連鎖の信号遅延ライン １７と、アナログ／ディジタル変換器（多重化用）１８と、ディジタ′ル信号相 関器１９とに送り込まれて、両画像の同一の目的点のための画像位置を再構成す る。これらの画像位置は前記のような点の三次元目的位置の計算に必要である。

被１１測点の数は、装置の全体の解像度（例えば、画像ラインの数、アナログ／ ディジタル変換器タイミング装置によって生じる画像ライン要素の数及び遅延ラ インの解像正確度）による６相関器１９の前面のディジタル信号遅延は、アナロ グ／ディジタル変換で生じる１つの画像ライン要素を解像する。その後の相関は 、同じ解像度及びマイクロプロセッサ相関制御実時間ループ内の解析による間隔 の約半分に対して直接に行なうことができる。この解像度の改善はアナログ／デ ィジタル変換器の前面のアナログ遅延ラインで行なわれている。これらの遅延は 、その遅延範囲がアナログ／ディジタル変換で用いる＋−ライン要素タイミング 間隔の大きさであり１本質的には微同調装置としての作用をなす。

両遅延ライン（アナログとディジタル遅延）はマイクロプロセッサ実時間ループ に制御されているが、このループは、アナログ／ディジタル変換器クロックやビ デオ同期パルスのような時間信号をも参照するのであるが、これは整合点の画像 位置を評価することを目的としている。同期パルスカウントは画像ラインの位置 を与えるが、左側信号ラインの遅延を加えたアナログ／ディジタル・パルスカウ ントは左側画像の整合点のインライン位置と右側信号ラインの遅延を用いている 右側画像をそれぞれ与える（同期パルスとアナログ／ディジタル・クロックの接 続は図示してない。）。

画像位置決定とシーケンスは、マイクロプロセッサ２ｏ内のソフトウェアで十分 に制御されている。

画像位置決定の正確度は、 ビデオライン解像度のレベルでのラインカウント；フィルタされたビデオ信号の 定義によってのみ限定されるアナログ／ディジタル変換解像度よりも良好なイン ラインカウントである。

従って、ソフトウェアでも制御されるフィルタ装置を偉えることによって改善で きることが予期される。

以上、間接的に既述したように、測定方法はマイクロプロセッサのソフトウェア により制御される。マイクロプロセッサにはインテル（Ｉｎｔｅｌ）　ｉ　Ｓ　 Ｂ　Ｃ２８６の単一ボードのコンピュータ装置を用いることができ、この形式の マイクロプロセッサは、プロセッサのより一層低速を必要とするシステムにも利 用できル８０８６及ヒ８０８８マイクロプロセッサに適合できるソフトウェアで ある。

ユーザとシステムとの対話は測定とデータ解析段階で制御パネルとキーボード装 置２１を経由して、また画像表示モニタ托上の視覚的表示装ｒｌｉ（ＶＤＵ）の 機能と任意のグラフィック表示とを介して行なわオｂる。

任意選択的に、プリンタ／プロッタ２２は、ハードコピー出方、ならびに、磁気 ディスクまたはテープ・システム（フロッピーディスク、磁気テープ・カセット など）の形でのディジタル大容量記憶システム２３に接続できる。

本装置のソフトウェア・パッケージは、画像相関関係の制御用の実時間ループ； 画像等式（共線等式）の解法； 補正機能（レンズの歪み、信号路特にライン発生及び遅延中）の解法； 測定シーケンス制御； 三次元データ提示： 距離、角度、容積などのような情報を導き出すための機械的な手順； 用途に従った正確な解析のためｄ機械的な手順；および用途に従った任意グラフ ィック機能 を達成するために開発できる。

全体を点線で囲んだ箱５０で示したビデオ装置は人間の頭部１０の非侵展性画像 を提供している。研究中の表面の特徴が１例えば骨の構造、筋肉及び他の組織構 成に関する場合、画像対は例えば核磁気共鳴（ＮＭＲ）、Ｘ線体軸断層写真スキ ャン（ｃＡＴ−ｓｃａｎ）　、　Ｘ線及び超音波装置、ならびに本明細書の前部 で説明した方法で処理のためにビデオ画像フレーム記憶装置に送り込まれた入力 といった貫入画像源から得ることができる。このことは、データベースまたは研 究中の項目を顕著に増加させることができる。

ある特定の用途では、アナログ及びディジタル表示は、ソフトウェアでシミュレ ートできるので、ビデオフレーム記憶装置１５からの出力は、破線で示すように アナログ／ディジタル変換器１８及びマイクロプロセッサ２０に直接送り込むこ とができる。

第２図に関して、上記の画像装置は、第２図に略図的に示したオンライン画像解 析装置の一部を形成することができる。

画像対はビデオシステム５０により、また核磁気共鳴（ＮＭＲ）５１と、Ｘ線体 軸断層写真スキャン（ＣＡ　Ｔ　−５ｃａｎ）　５２と、Ｘ線５３と、超音波装 置５４とから発生するが、この画像対は適切な入出力装置５５を介してディスク またはテープ記憶装置５６に記憶されているデータとともに、データ・アーカイ ブ５７に送り込むことができる。

例えばキーボード５８を操作しているユーザは、操作システム５９と解析システ ム６０を介してデータを呼出すことができ、前記解析システム６０は、アーカイ ブ５７内のデータをユーザの使用に適する形態に変換する。前記システムからの 出力データは、例えば視覚的表示装置ｉ　（ＶＤＵ）に表示、及び／またはハー ドコピーとして例えばディスプレー及び／または出力装置６１のプリンターに供 給することができる。前記出力データはまた計算機援用製造（ＣＡＭ）装置６２ に送り込むこともでき、該装置は例えば数値制御フライス盤を制御することがで きるが、該フライス盤では主要な置換外科用の人工器官が製作されるのである。

操作システム５９は例えばモデム及び陸線を経由して中央解析装置６３に接続す ることができ、該解析装置６３には当分野の専門家を配置しているアーカイブ装 置６４及び入出力装置６５を接続させ例えば、中央アーカイブ解析システムは、 主要都市に、また矛数の地方部市に通じているオンライン・システムに設置する ことができる。地方部市の医師は、患者の画像を中央アーカイブ解析システムに 送り込んでその分野の専門家に考察及びコメントしてもらうことができ、特殊な 疾病または工具に関するデータをそのような疾病にかかっている人間の画像と疾 病の進行状態を示したものとを含めてめることができる。その患者の画像と検索 したデータと画像とを比較することによって、その疾病の診断の改善、及びその 状態及び処置を得ることができる。

本装置は医学分野で直接に用いられるのであるが、当業者に明らかであることは 適当な画像入力装置を選択し、解析ソフトウェアを適切に制御すれば、この装置 の応用可能性が広い範囲にわたるということである。

以上、説明した実施態様は特許請求の範囲に限定されているこの発明の範囲を逸 脱しないで、種々の変更及び修正を行なうことができるものである。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 昭和６１年１０月１３日 、。□。６　い□□え９　喉 １、国際出願番号 ＰＣＴ／ＡＵ　８６１０００３７ ２　発明の名称 ディジクル画像解析装置 ３、特許出願人 ユニバージティー　オン　クイーンスラント５、　補正書の提出年月日 １９８６年６月１７日 ６、添付書類の目録 特許請求の範囲 ■）単一発生装置を用いる被測定表面の立体画像対を発生させる発生機構と。

該発生装置からの出力から成る立体画像対に相当するアナログ信号を並列にディ ジタル信号に変換する変換機構と、１対の画像を評価するためそれぞれのディジ タル信号間の相関関係を点検する点検機構と。

表面の三次元形状を決定する出力を生成するためディジタル信号を並列に処理す る処理機構と。

から成る表面の三次元立体解析装置。

２）立体画像対の発生機構にはカラービデオカメラの感光ビデオチューブ上に２ つの幾何学的に異なった画像を生成させるため基台拝上に装置した光学鏡とフィ ルタ機構と、１対の離間しているビデオカメラと、１対のＸ線源又は１対の超音 波源とを含めたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。

３）　アナログ信号をアナログ／ディジタル多重化回路を介してディジタル信号 に変換させ、両画像内の識別目的点について画像位置を再構成するためディジタ ル相関器に供給することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。

４）　単一発生装置を用いる目的物の画像を発生させる発生機構と、 該発生装置からの出力から成る画像に相当するアナログ信号をそれぞれディジタ ル信号に並列に変換し且つ該ディジタル信号をデータアーカイブ内に記憶させる 機構と、目的物の形状を決定する画像に該当する出方を生成するためディジタル 信号を並列に処理する処理機構と。

から成る画像解析装置。

５）　画像対発生機構にはビデオ画像対発生システムと、ＮＭＲと、ＣＡＴ−ス キャンと、Ｘ線及び超音波画像発生装置とを含めたことを特徴とする特許請求の 範囲第４項に記載の装置。

６）　中央解析アーカイブ装置内に記憶されているデータ及び画像と比較させる ため出力を該アーカイブ装置に送り込むことを特徴とする特許請求の範囲第４項 に記載の装置。

７）　出力を中央解析アーカイブ装置から呼出されたデータ及び画像と比較させ ることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の装置。

国際調査報告 ＵＳ　４４８６７７５　Ｇ８　２０８５６２９ＦＲ２５５１３４４ＤＥ　３３３ ２３１７　ＪＰ　６００７５１８５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被測定表面の立体画像対を発生させる発生機構と、該立体画像対に相当する アナログ信号をそれそれのディジタル信号に変換する変換機構と、 それぞれのディジタル信号間の相関関係の点検する点検機構と、 出力を発生させるため該ディジタル信号を処理する処理機構と、 から成る表面の三次元立体解析装置。 ２）立体画像対の発生機構にはカラービデオカメラの感光ビデオチューブ上に２ つの幾何学的に異なった画像を生成させるため基台杆上に装着した光学鏡とフィ ルタ機構と、１対の離間しているビデオカメラと、１対のＸ線源又は１対の超音 波源とを備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３）アナログ信号をアナログ／ディジタル多重化回路を介してディジタル信号に 変換させ、両画像内の識別目的点について画像立置を再構成するディジタル相関 器に供給することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４）目的物の画像対を発生させる発生機構と、該画像に相当するアナログ信号を それぞれのディジタル信号に変換し且つ該ディジタル信号をデータアーカイブ内 に記憶させる機構と、 該画像に相当する出力を生成するため該ディジタル信号を処理する機構と、 を含む三次元目的物のディジタル画像解析装置。 ５）画像対を発生させる機構にはビデオ画像対発生システムと、ＮＭＲと、ＣＡ Ｔ−スキャンと、Ｘ線及び超音波画像発生装置とを含めたことを特徴とする特許 請求の範囲第４項に記載の装置。 ６）中央解析アーカイブ装置内に記憶されているデータ及び画像と比較させるた め出力を該アーカイブ装置に送り送むことを特徴とする特許請求の範囲第４項に 記載の装置。 ７）出力を中央解析アーカイブ装置から呼出されたデータ及び画数と比較させる ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の装置。