JPS63182788A - 画像処理装置の輪郭線発生方法 - 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】 〔産業との利用分野〕 この発明は、人の視覚に代ってテレビカメラを用いた自
動ｇ識装置や自動検査装置の前処理部分、特に画像処理
装置の輪郭線発生方法に関係するものである。

〔従来の技術〕

一般に従来の視覚付自動検査装置や視覚付自動Ｍ識装置
、ロボット用視覚装置等は明暗が明らかな視覚対象にか
ぎられ特徴抽出に、いわゆる、２値化法が採用されてき
た。最近は明暗が明確でない灰色のレベルまで含んだ濃
淡画像のｕｌ＆や検査も可能になシつつある。この濃淡
画像を処理する場合には通常、前処理としてフィルター
処理、もしくは微分処理を行ない、濃淡を有する画像か
ら、その物体の輪郭線を取出すのが普通である。

そこで、輪郭線を取出す方法として縦横に３画素×３画
素のフィルターを用いる手法が知られている。

以下、この手法について説明する。まず、通常画像処理
をする時には処理速度を高速化するために、電子回路を
用いるのが通例であるが、ここでは説明の煩雑さをさけ
るためにコンビエータで演算する方法について説明する
。第４図は例えば参考文献、日付秀行著、「コンビエー
タ画像処理入門」総研出版（ＫＫ）１２２ページに示さ
れた従来の画像処理装置の構成図であり、図において、
１はテレビカメラで認識対象を撮影する。２は映像信号
のバッファー、３はアナログ信号とデジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換器、４は画像メモリであって、フレーム
メモリあるいはプレーンメモリとも言われ、テレビカメ
ラで撮像された情報が、そのままの２次元平面のイメー
ジとして記憶される。

５は画像メモリ４に記憶するときにアドレスを発生する
アドレス発生器であシ、テレビカメラ１からの同期信号
９にしたがりて制御される。６は画像メモリ４の内容を
演算するコンピュータである。

Ｔは画像メモリ４のアドレスを記録時にデータを前記ア
ドレス発生器５からもらうか読出し時にコンピュータ６
からもらうかの切換を行う切換スイッチ、８はコンピュ
ータ６のデータバスである。

次に動作について説明する。まず、テレビカメラ１から
入力された映像信号はバッファー２で安定化された後ん
０変換器３に入力される。続いて、デジタル化された映
像信号は画像メモリ４に入力される。ここで、画像メモ
リ４のアドレスは、映像信号を記録するときにアドレス
発生器５で発生し九アドレスを使うようにアドレス切換
器７を（ａ）側にたおす。そして、テレビカメラ１から
の同期信号９はアドレス発生器５に同期指令を与える。

また、画像メモリ４はａ４Ｋｍｓ　もしくは２５６に語
の容量を持ち、そのアドレスは上位８ビツトと下位８ビ
ツト、もしくは、上位９ビツトと下位９ビツトに分けら
れ上位ビットで行アドレスをまた下位ビットで列アドレ
スを指すようになっている。

水平同期信号と次の水平同期信号との間に下位ビットが
基本タロツクによりインクリメントされ、上位ビットは
水平同期信号でインクリメントする。

また、垂直同期信号が入力されると、これらのアドレス
が設定され次の垂直同期信号で中止されることにより、
１画面分の映像信号が画像メモリ４に記憶される。そし
て、画像メモリ４に記憶された映像情報はコンビ為−夕
６から読出される。このときアドレス切換器ＴはＣｂ）
側にたおされコンビエータ６から画像メモリ４に対しア
ドレスが伝送される。このときのデータはデータバス８
を介してコンピュータ６に読込まれる。

次にコンビエータ６内部での演算動作について説明する
。すなわち、演算は画像メモリ４との各画素ごとに行な
う。

囚　画素とその画素の周囲の合計９画素の個々の明るさ
の値に対して第５図（イ）、←）、ｆ→中の対応する数
を掛は合せた上で合計する。

の）　　第５図の＠）（Ｄ合計ａと（ｏ）Ｏ合計ｂｔ−
ＪｌＴＶのように計算する。そこで、３〜ｌＯに閾値を
もうけ前記、計算の結果がそれ以上であればその画素の
結果を１１１とし、以下でおれば１０″とする。

Ｃ）同じく９コの画素の夫々の明度値に対し第５図の（
→の値を掛けて合計する。

以との計算結果のうち０が上下方向、又は左右方向にお
いて符号が反転した画素で、＠）の結果が１１１である
画素が輪郭線の一部であると決定する。

なお、第５図中の０）、（ロ）はソーベル（５ｏｂｅｌ
　）オペレータといわれ、（ハ）はラプラシアン（Ｌａ
ｐｌａｃｉａｎ）オペレータと呼ばれるフィルターであ
る。

次に、上記囚、　（Ｂ）　、　（Ｃ）の詳細な動作を第
６図を参照して説明する。

まず、プログラム全体は１６ビツト中１が下位８ビツト
の２５５回、又その上位８ビツトをｊとして２５５回ル
ープし全体で６４に回置像メモリ４中をサーチする。又
、ＳＴ、１０１の演算において、Ｂは明るさを意味し、
ｊは水平走査線本数を表わし、ｌは走査線との位置、す
なわち左が０．右端が２５５を示す。よってＢ　（Ｄ（
１〕は一定の場所の明るさを示す。また、ａは第５図中
の０）の結果を示し、ＳＴ、１０２の結果すは第５図の
（ロ）の結果を、また、ＳＴ、１０３の演算はａとｂの
合計成分を得ている。

ＳＴ、１０４は第５図（→の結果を示す。また、演算結
果ｄとそれより１画素左の画素での符号ｄが反転してい
るか否かを示しＳＴ、１０６は上下間で反転かどうかを
示す。よりて、ＳＴ、１０７へは上下、又は左右におい
てｄの符号が反転しているもののみが入るｏ　５Ｔ＝１
０７ではＣがｎ以上でＳＴ、１０８を実行し、以下でＳ
Ｔ、１０９を実行する。ｎはＣの値に対する閾値であ、
９、ｎ＝３〜１０が適当である。このｎが低いとテレビ
カメラ１からの雑音までが表示されることになシ、大き
いと明暗変化量の少ない微妙な輪郭線は表示されなくな
る。ここでＳＴ、１０８に入るデータは輪郭線が存在し
た場合であシ、輪郭線の有無を出力する画像メモリ４に
あたる。Ｐなる配列には１１１を記録する。又、輪郭が
ない場合にあたるＳＴ、１０９ではＩ□Ｉを記録する。

ＳＴ、１１０　。

１１１はループ回数を管理している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の画像処理装置の輪郭線発生方法は以とのように構
成されてｈるので、テレビカメラから発生する雑音等の
ために、明るさの変化が少ないところや明るさがゆりく
シ変化する場合等では十分に大きな微分値が発生しない
ため、確実に輪郭線を得ることが困難であった。従りて
、この後段で行う認識作業等が充分実行できず、誤認識
をまねく等の問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、対象の明るさに変化が少ないときやゆりくシ
とした変化のときの輪郭線を正確に発生させることがで
きる画像処理装置の輪郭線発生方法を得ることを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる画像処理装置の輪郭線発生方法は、個
々の画素の周辺の画素との関係のみで演算することをや
め、より広い範囲の画素の明るさの変化を加算して、そ
の値を十分に大きいものに変えてから閾値と比較するよ
うにしたものである。

〔作　用〕

この発明における輪郭線発生方法は画素の明るさ変化が
所定の値、つまシ十分大きな値になるまで加算した後に
閾値と比較するようにしたためにテレビカメラの雑音等
よりも十分に大きな値とすることができるので明瞭に輪
郭線を検出することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

実施例として最初にコンビエータによる演算の例を取上
げ説明する。この実施例におけるハードウェアの構成は
第４図に示した従来例と同一であるので図の説明は省略
する。なお図中第６図と同一符号は同一の機能を有する
。

次に第１図囚、の）のフローチャートを参照し動作につ
いて説明する。第１図■、の）は連続しておシ夫々１．
ｊに関する２重のテーテがある。すなわち、始めはθ〜
２５５まで２回目は逆に２５５からＯＫ向けて演算する
。ＳＴ、１２０の演算はｊ、ｌの位置の明るさＢ印ωと
一画素介在のＢ印（１−１）との明るさの差の演算を行
ない、Ｄｙ［ｊ：ＩＱ］なる明るさくＤＭｔ出シテイル
。ＳＴ、１２１＃１ＤｙＣｆｆｊ）ト１１ｉｉ１ｊ素分
左のＤｙ印（ｉ　−１）との符号の違いを考えておシ、
異る場合にはＳＴ、１２２に行き、同じであればＳＴ、
１２３に歩進する。符号が同じであればＳＴ、１２３に
おいて以前までに加算した合計値Ｓｙ印［ｉ−１：］に
対し今回の微分値ＤｙＱ］０：ｌを加算する。符号が異
るとＳＴ。

１２２においてｌＯ″リセットし、その後、今回の微分
値のみが加えられる。ＳＴ、１２４からＳＴ、１２７は
ＳＴ、１２０からＳＴ、１２３とまったく同一の演算を
すぐとの画素との間について行っている。ＳＴ、１２０
〜１２３におけるＤｙ、Ｓｙのｙは横方向という意味で
あり　ＳＴ、１２７のＤｔ、Ｓｔは縦方向という意味で
ある０ 第１図の）においては前回とは反対に配列の２５６から
小さくなる方向にループが回る。ＦｔＱ：１．ＴＱ）と
い５１次元の配列も途中演算結果を保持するものとしで
ある。最初にＳＴ、１３０においてこれらはすべてｌ１
Ｏｌリセツトされる。

また、ＳＴ、１３２では横方向の加算値ｓｙ■Ｑ〕と前
回の一画素布の加算値ｓｙ印（１＋１）の符号が同一か
どうかが確認され、異なればＳＴ、１３４に歩進し、同
一であればＳＴ、１３３に行く。ＳＴ、１３３では前回
の値より今回の値の方がよ９以上大きければＳＴ。

１３４に行き小さければＳＴ、１３４に行く。すなわち
加算値の符号が変っているか１０以上増加しているとい
うことは第１図囚の課程でゼロリセットが行なわれて加
算値の符号が反転したか、急に低下していたことを示し
ておシ第１図の）の反対方向、すなわち１＝２５６から
少なくなる方向にたどりてから急に大きくなるか、符号
が反転したかが同じ位置で発生する。そして、前回リセ
ットされたものだけがＳＴ、１３４を経由してリセット
される前の値であるＳｙ印田の値の半分をＴｍｐの値に
保持し、又フラグに１１１１を保持する。他の場合はこ
こをバイパスする。この１／／２にする理由は後述する
ように加算値の最大値の１７／２が輪郭線となるべき位
置であることによる。ＳＴ、１３５では、加算値がＴｆ
ｌｌより少さいかどうかを確認しておシ加算値の最大値
の１／２より小さくなったことが確認されＳＴ　、１３
６においてフラグがあればはじめて１／２以下になりた
ことがわかる。セしてＳＴ、１３８において輪郭線であ
ったか否かを最終的表示する配列ｐｙ印ωに１１１１が
保持されるとともに、続けてＩＡ以下において１１１１
１を立てないためにフラグＦ７にＩＩ□Ｉ＋を入れる。

ＳＴ、１３８は加算値が１／／２以とのときと、Ｆｙが
ｌｏ″のとき、すなわち、加算値が１／２以下になった
がすでに１回輪郭線を発生した場合に経由し、このとき
には出力のバッファには輪郭線ではないことを示すＩｇ
ｌを保持させる。第１図０３）のＳＴ。

１４０〜１４６は同図のＳＴ、１３２〜１３７と同一作
用を縦方向の変化について演算している。

また、第２図は本発明の特長を要部の波形をもって具体
的に示したもので、（ａ）はテレビカメラから入力した
映像信号であシ、（イ）に示すような主としてテレビカ
メラに起因する雑音が重畳されている。（ロ）は急な明
るさ変化を示す輪郭線である。（ハ）は緩慢な明るさ変
化を示す輪郭線である。伽）は従来方式により発生した
いわゆる微分値を示している。広い範囲の画素で発生し
たゆりくシした変化（ハ）は明るさ変化の絶対量は大き
いが、数画素にわたシ変化したがために個々の画素あた
シの微分値は小さなものになってしまいテレビカメラに
よる雑音のところで発生している微分値と絶対値におい
て差がなく輪郭線を発生させることができない。

（ｃ）は本発明の方法による波形であり、隣りの画素と
の差分値の符号が反転しない間は差分値を加算したその
結果が表示されている。この結果を右から左方向に見て
急に大きくなった値のＩＡ（へ）の値より少なくなりた
点を輪郭線としている。（ここで輪郭線とは１つ１つの
画素の連らなったもので６Ｄ点の並びによって構成され
る。） 上記実施例では隣りの画素との差分値の符号が変化した
ところで加算した結果をリセットしている。しかし、画
像の条件によっては例えばテレビカメラの雑音とか輪郭
線を発生させる目的によってリセットする条件を変更し
うる。例えば反対符号という条件だけではなく微分値が
反対信号であシ、かつ絶対値がある数値以上でなければ
リセットしないという方法、又は微分値が同一符号でも
微分値の絶対値がある数値以下でありてもリセットする
というように選択できる。後者の例によれば第２図（ａ
）、（ハ）の途中の傾斜の低下したところでもリセット
することになシ同図（ｄ）のどとくゆりくプとした明る
さの変化（ハ）を２つの輪郭線に分割できることＫなる
。

上記実施例では第２図（ｃ）の加算値のＩＡの値となる
ところを輪郭線とする方法について説明した。

また、逆方向に画像メモＩＪ　（ｂ）の内容を読出す部
分を変更することも可能である。

走査方向に信号が入りてきてそのままの順に画像メモリ
に簀き込む。次に画像メモリから畜き込んだと同じ方向
に続出す。これで第２図（０）のような加算結果が得ら
れる。次に今までとは反対方向に画像メモリを読出す。

これは丁度ＣＲＴ画面において走査線が左上から右方向
に走シながら順に下って行りて右下で終るのではなく、
右下から左に走シながら上に上って行って最後は左上で
終ることを意味する。このように逆方向から走査線の内
容を読み出すと第２図（ａ）の画像信号の結果を０クロ
スで１０１リセツトし加算して行くと（ｅ）のような結
果となって（ｅ）を反対にした結果が得られる。

上記は画像メモリに記憶させたデータをコンビエータに
より演算する場合について説明したが、この演算回路の
部分を専用のＩＣを使った電子回路によつて構成すると
演算速度拡大幅に向上する。

第３図に示ナー実施例は水平方向のみに関する電子回路
の基本構成図である。動作の概要を以下に説明する。す
なわち、映像信号をデジタル化した信号は８ビツトで２
スタースキヤンと同様なタイミングで入力端子（イ）か
ら入力される。

２１はＤタイプフリップフロップで、クロックＣＬＫの
立上シでラッチされる。クロックＣＬＫは通常６ＭＨ２
＜らいが使われる。また、画像メモリからデータが読出
され゛ると一般にアドレスが変わって一定の時間が経過
した後データは有効になる。

これをアクセス時間といい２００〜５０ｎ８かかる。通
常はアドレス変更はバイナリ−カウンタにクロックを入
力してからアドレスが変化するまでに５０ｎｌｌｘそし
てメモリの出力アドレスが安定するまでに上記相当の時
間がかかる。これでは動作が不安定なのですべての動作
を安定にするためこれらには各段ごとくタイミング調整
用Ｄタイプ７リツプフロツプを入れるのが一般的である
。

よってＤタイプ７リツプフロツプ２１の出力はその入力
にくらべ１クロツク分だけ遅延することになる。２２は
ＡＬＵであり、例えばＳＮ７４１８１等を使用する。こ
れはａ入力とｂ入力の差が出力されるようにファンク・
シ冒ンを設定しておｌ、ａ入力に対しｂ入力は１クロツ
ク遅延しているので、この出力は隣シの画素との差分が
出てくることになる。キャリーＣＲＴの出力はその符号
であυこれもＤタイプフリップフロップ２３で遅延され
エクスクル−シブＯＲ２４（５Ｎ２４８６等）で前の差
分出力の符号と新しい符号とに差があるときのみ出力←
）はハイレベル”Ｒ”になる。これは次のＡＬＵ２５の
コントロールに入１）ハイレベルのトキハ入力ａがその
まま出力される。ローレベル１Ｌ″のときはａ入力とｂ
入力の加算された結果が出力される。

ＡＬＵ２５の出力はＤタイプフリップフロップ２６でラ
ッチされその出力はＡＬＵ２５のｂ入力として持続され
る。このことでＡＬＵ２５が加算に設定されてｂるかぎ
りａ入力は加算されて行くが１ＨＩ入力があるとａ入力
だけが出力され前述の説明にあるリセットされた結果と
なる。

加算された結果はＲＡＭ２７で記録される。ＲＡＭ２７
はカウンタ２８でアドレスバスが管理されてお９ＲＡＭ
２７は画像メモリの機能を有し、前述の説明による画像
メモリＢＫあたる。１画面分の処理が終るとＲＡＭ２７
は反対方向から続出されて端子（うから出力される。こ
れはＤタイプ７リツプフロツプ２９で１クロツク分遅延
されたものがＡＬＵ３Ｇで差が嘔られ、絶対値抽出回路
３１でその絶対値が取られる。３２はコンパレータであ
り入力に）とに）の入力とが比較される。に）の入力の
３３はスイッチであシ適当にレベル設定されるが通常は
１０程度に設定されている。このレベル設定（へ）の値
と絶対値抽出回路３１に）の絶対値（記録した数値）の
出力とがコンパレータ３２で比較され前記に）の入力が
大きいときにはＤタイプフリップフロップ３４に信号が
送られＤタイプフリップフａｙプ２９の出力（へ）の信
号がラッチきれる。これは第２図（ｃ）Ｋおける（ト）
の位置において加算値が急に大きくなりたときの値をラ
ッチしたことになる◇ラッチした値（ト）は次に大きな
値が入力するまでそのままとなる。１／！回路３５にお
いてそれは１／２にされる。

絶対値抽出回路３６は加算値の絶対値を得ておシその加
算値の絶対値と加算値の最大値のＩＡとが比較され後者
が大きいとハイレベル”Ｈ”が出力される。これはＤタ
イプフリッププロップ３８で１クロック遅らされて反転
され丸ものとＡＮＤ　４が取られるので、ハイレベルに
なったときの１クロツクのみがハイレベルとなってＡＮ
Ｄ　４から出力される◇これが輪郭点の一部である。な
お、上記はラスクスキャンの方向、すなわち、横方向の
処理しか行りていなりが、縦方向の処理を行う回路につ
いてもこれと同様に構成される。

〔発明の効果〕

以とのようにこの発明によれば、個々の画素の周辺の画
素との関係のみで演算することなく明るさを変化を示す
隣接画素との差分値を加算することにより大きな値を得
、その加算された差分値が所定値を越えた時に閾値と比
較するようにしたので、明瞭な輪郭線を得ることができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図に）、ノ）はこの発明の一実施例による動作を示
すフローチャート、第２図は閾値を説明する九めの波形
図、第３図は本発明の一実施例を示した回路図、第４図
は本発明及び従来例における視覚付自動認識装置の構成
図、第５図件〒會＝、＝１）は１従来例における演算動
作の説明図、第６図は従来例における動作を示すフロー
チャートである。 図において、１はテレビカメラ、３はん０変換器、４は
画像メモリ、６はコンビエータ、Ｔはアドレス切換器で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）テレビカメラより出力された映像信号をアナログ
   ・ディジタル変換器によってディジタル化し、画像メモ
   リに格納して画像処理をする画像処理装置の輪郭線発生
   方法において、前記画像メモリに格納した画素のうち隣
   接画素との差分値を一定の方向に該差分値が所定の値に
   達するまで加算演算し、前記差分値が所定の範囲を脱し
   た位置で前記加算値をリセットするようにし、前記加算
   値の最高値の略中央値となる画素数を輪郭線の一部とす
   るように演算回路によって処理することを特徴とする画
   像処理装置の輪郭線発生方法。
2. （２）前記画像メモリに格納されたデータのうち隣接画
   素との差分値の加算値が１０程度に達した時に該加算値
   をリセットするようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の画像処理装置の輪郭線発生方法。