KR960009087B1

KR960009087B1 - 영상 히스토그램 처리장치

Info

Publication number: KR960009087B1
Application number: KR1019930009807A
Authority: KR
Inventors: 홍영기
Original assignee: 이대원; 삼성항공산업주식회사
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1993-06-01
Publication date: 1996-07-10
Also published as: KR950001532A

Abstract

내용없음.

Description

영상 히스토그램 처리장치

제 1 도는 이 발명의 실시예에 따른 영상 히스토그램 장치의 구성블럭도이고,

제 2 도는 이 발명의 실시예에 따른 영상 히스토그램 장치의 히스토그래머의 상세 회로도이고,

제 3 도는 이 발명의 실시예에 따른 복잡한 영상을 히스토그램하는 경우의 영상 히스토그램 동작 타이밍도이고,

제 4 도는 이 발명의 실시예에 따른 단순한 영상을 히스토그램하는 경우의 동작타이밍도이다.

이 발명을 영상 히스토그램 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 영상의 복잡 단순함 정도에 따라 적절한 영상 히스토그램 방식을 선택하여 영상의 히스토그램을 구하는 영상 히스토그램 장치에 관한 것이다.

일반적으로 컴퓨터 비젼(computer vision)이나 산업현장의 로보트(robot), 또는, 각 제품을 검사하는 검사기 등에 사용되는 시각장치에 있어서, 입력되는 영상을 사람눈에 보기 좋게 시각표현을 개선하거나, 영상을 기계에 의해 분석하기 좋은 형태로 변환하는 과정을 영상 향상 과정이라 한다.

이 영상 향상 과정은 손상되지 않은 원영상을 사람이나 기계에 의하여 처리되기 편한 형태로 개선하기도 하며, 여러 형태의 잡음중에 의해 손상된 영상을 개선하기도 한다.

이 영상 형성 과정중 영상의 화소값의 변화에 기반을 영상을 개선하는 기법에서, 영상의 콘트라스트를 개선하기 위하여 영상의 화소값의 분포를 구하는 것이 영상 히스토그램(histogram)이다.

영상의 히스토그램이란 각각의 화소값의 크기에 따른 화소의 분포를 구하는 것으로, 예를들어 화소값이 작은 화소의 분포가 많을 경우 즉, 영상의 전체적인 밝기가 어두울 경우에는 각 화소의 화소값을 증가시켜 영상을 밝게 표현함으로써 인식하기 쉬운 형태의 영상을 만들어 내는 것이다.

종래의 영상의 화소값의 분포를 알기 위한 영상 히스토그램을 구하는 경우에는 대체로 공간해상도가 512×512×8bit인 경우나 256×256×8bit로 고정되어 있는 영상을 히스토그램하였다.

상기 공간해상도가 512×512×8bit인 경우에는 영상의 샘플링(sampling) 갯수가 많아서 영상의 섬세한 부분까지 표현할 수 있으며, 2%×256×8bit인 경우에는 샘플링 갯수가 작아서 영상의 세세한 부분은 표현할 수가 없다.

따라서, 샘플링 갯수가 많은 경우에 단순한 영상을 히스토그램하게 되면 경제적 시간적 소모가 증가하게 되고, 샘플링 갯수가 적은 경우에 복잡한 영상을 히스토그램하게 되면, 필요로 하는 영상을 충분히 인식하지 못하는 단점이 발생한다.

그러므로, 이 발명의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 영상의 복잡, 단순함 따라 영상 히스토그램을 구하는 방식을 선택하여 처리할 수 있도록 하여, 경제적 시간적 소모를 감소시키고, 영상의 히스토그램처리를 효율적으로 수행할 수 있는 영상 히스토그램 처리장치를 제공하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 달성하고자 하는 이 발명의 구성은, 입력되는 영상신호를 전기적인 신호의 화소값으로 출력하는 영상디지타이저와 ; 상기 영상디지타이저로 입력되는 영상의 복잡 단순함의 정도에 따라 영상의 1프레임(frame)구간 동안 히스토그램을 산출하는 방식과, 영상의 1필드(field)구간 동안만 히스토그램을 산출하는 방식중에서 사용자가 임의 방식을 선택하면 그에 해당하는 신호를 출력하는 입력부와 ; 상기 입력부에서 출력되는 신호에 따라 영상의 1프레임동안 또는 영상의 1필드동안만, 영상의 히스토그램을 구하기 위한 다수의 제어신호를 출력하는 중앙처리장치와 ; 상기 중앙처리장치에서 발생되는 다수의 제어신호에 따라 영상디지타이저에서 출력되는 화소값의 분포를 구하는 히스토그래머로 이루어진다.

이하에 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 이 발명의 실시예에 따른 영상 히스토그램 장치의 구성블럭도이고, 제 2 도는 이 발명의 실시예에 따른 영상 히스토그램 장치의 히스토그래머의 상세 회로도이고, 제 3 도는 이 발명의 실시예에 따른 복잡한 영상을 히스토그램하는 경우의 동작 타이밍도이고, 제 4 도는 이 발명의 실시예에 따른 단순한 영상을 히스토그램하는 경우의 동작타이밍도이다.

제 1 도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 영상 히스토그램 장치의 구성은, 영상의 히스토그램을 구하기 위한 방식을 선택입력하는 입력부(10)와, 상기 입력부(10)의 출력단에 연결되고, 선택된 방식에 해당하는 제어신호를 출력하는 중앙처리장치(20)와, 입력되는 영상신호를 전기적인 신호로 출력하는 영상디지타이저(30)와, 히스토그래머(40)와, 상기 중앙처리장치(20)와 영상디지타이저(30)에서 발생되는 화소값과 제어신호를 히스토그래머(40)로 전송하기 위한 데이타버스(D-BUS)와 제어버스(C-BUS)와 어드레스버스(A-BUS)로 이루어진다.

상기 히스토그래머(40)는 데이타버스(D-BUS)를 통해 입력되는 화소값과 어드레스버스(A-BUS)를 통해 입력되는 중앙처리장치(20)의 어드레스를 받아들여 전송하는 송/수신부(41)와, 상기 송/수신부(41)의 출력단에 연결되어 화소값을 전송하는 D플립플롭(U4)과, 상기 D플립플롭(U4)과 송/수신부(41)의 출력단에 연결된 메모리(43)와, 상기 메모리(43)의 출력단에 연결된 가산 및 지연부(44)와, 상기 가산 및 지연부(44)의 출력단에 연결된 버퍼(buffer)(45)와, 상기한 회로에 제어신호를 출력하는 제어신호 발생부(46)로 이루어진다.

상기의 송/수신부(41)는 영상디지타이저(30)에서 출력되는 화소값을 입력으로 하고, 인에이블단자가 접지되고 디렉션단자가 접지된 제 1 송/수신기(U1)와, 중앙처리장치(20)에서 출력되는 어드레스를 입력으로 하고 인에이블단자와 디렉션단자가 접지된 제 2 송/수신기(U2)로 이루어진다.

상기의 메모리(43)는 화소값을 어드레스로 입력하는 제 1 메모리(U4)와 중앙처리장치(20)의 어드레스를 입력으로 하는 제 2 메모리(U5)로 이루어진다.

상기의 가산 및 지연부(44)는 상기의 제 1 메모리(U4)에서 출력된 데이타를 +1증가시켜 출력하는 제 1 가산 및 래치(U6)와, 제 2 메모리(U4)에서 출력되는 데이타를 +1증가시켜 출력하는 제 2 가산 및 래치(U7)로 이루어진다.

상기의 버퍼(45)는 상기의 제 1 가산 및 래치(U6)에서 출력되는 데이타를 일정시간동안 저장하여 출력하는 제 1 버퍼(U8)와, 제 2 가산 및 래치(U7)에서 출력되는 데이타를 일정시간동안 저장하여 출력하는 제 2 버퍼(U9)로 이루어진다.

상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 영상 히스토그램 장치의 작용은 다음과 같다.

산업현장에서 사용되는 제품검사 장치에 시각장치를 사용하는 경우에 있어서, 그 검사의 정도가 단순한 영상을 인식하여 처리하는 경우인지 아니면, 제품의 미세한 부분까지도 인식하여 처리하는 경우인가에 따라, 사용자가 입력되는 영상의 한 프레임을 히스토그램할 것인지 아니면, 영상의 한 필드만을 히스토그램할 것인지를 선택한다.

일반적으로 한 화면의 영상을 1프레임(frame)이라고 하며, 1프레임은 홀수 필드(field)와, 짝수 필드로 구성되어 있다.

이 발명의 실시예에 따른 필드의 주기는 첨부한 제 3 도 및 제 4 도에 도시되어 있듯이 16.7msec이며, 512×512×8bit의 히스토그램방식을 사용하는 경우에는 1프레임 즉, 16.7msec동안 입력되는 화소값을 히스토그램하고, 512×512×8bit의 히스토그램방식을 사용하는 경우에는 1필드구간 즉, 16.7msec동안 입력되는 화소값을 히스토그램 한다.

물체를 미세한 부분까지 인식하여 검사하고자 하는 특정한 경우에, 사용자가 영상의 한 프레임을 모두 히스토그램하도록 선택하면, 입력부(10)는 선택된 입력에 해당하는 신호를 중앙처리장치(20)로 출력한다.

중앙처리장치(20)는 영상 한 프레임을 모두 히스토그램하는 것에 해당하는 신호가 입력되면 샘플링방식을 512×512×8bit의 히스토그램으로 설정하고 그에 해당하는 제어신호를 출력한다.

도시하지 않은 카메라나 또는 이미지 센서(sensor)에서 출력된 영상신호 즉, 검사하고자 하는 물체에 해당하는 영상신호는 영상디지타이저(30)를 통하여 기계가 인식할 있는 전기적인 신호인 화소값으로 변환출력된다.

이와 같이 변환된 화소값은 수직동기신호(VSS)와 수평동기신호(HSS)에 따라 데이타버스(D-BUS)상에 출력되어 히스토그래머(40)로 입력된다.

히스토그래머(40)의 제어신호 발생부(46)에서는, 영상디지타이저(30)에서 발생되는 수평동기신호(HSS)와 수직동기신호(VSS)에 종속되어 입력되는 화소값을 제 1 메모리(U4)로 전송하기 위한 버퍼인에이블신호(/BE)가 동작되며, 화소클락(PC)의 한주기 동안 화소값에 해당하는 어드레스의 데이타를 메모리(43)로부터 읽어 +1증가시킨 다음 그 증가된 값을 메모리(43)에 다시 저장하게 된다.

제 3 도에 도시되어 있듯이, 중앙처리장치(20)와 영상디지타이저(30)에서 출력되는 다수의 제어신호를 입력으로 하여 영상 히스토그램을 구하기 위한 제어신호를 발생하는 제어신호 발생부(46)는, 영상디지타이저(30)에서 하이상태의 수직동기신호(VSS)와 수평동기신호(HSS)가 출력되면, D플립플롭(42)으로 로우상태의 버퍼인에이블신호(/BE)를 출력하여, 송/수신부(41)로 입력된 화소값을 제 1 송수신기(U1)로 전송시킨다.

이때, 결과를 출력하기 위한 버퍼(45)의 인에이블신호(/HCS)는 로우로 출력한다. 출력된 로우상태의 인에이블신호(/HCS)는 인버터(I1)를 통해 반전되어 버퍼(45)의 인에이블단자(G)로 인가되므로써 버퍼(45)는 동작되지 않는다.

영상디지타이저(30)에서 발생되는 수평동기신호(HSS)와 수직동기신호(VSS)가 하이상태인 구간동안, 버퍼인에이블신호(/BE)가 로우상태로 출력되어 D플립플롭(42)이 구동되면, 화소클락(PC)에 동기되어 영상디지타이저(30)에서 출력되는 화소값이 제 1 송/수신기(U1)를 거쳐 D플립플릅(42)을 통해 어드레스버스(A-BUS)상에 출력되어 메모리(43)의 어드레스로 입력된다. 화소클락(PC)의 한 주기동안 메모리(43)의 어드레스에 가해지는 화소값의 수는 일정하다.

제 3 도에 도시되어 있듯이 화소클락(PC)의 라이징 에지(rising edge)에서 제어신호 발생부(46)가 리이드신호(/HOE)를 로우로 출력하면, 메모리(43)의 어드레스단자(A0∼A10)로 입력되는 화소값을 어드레스로하여 해당하는 어드레스에 저장되어 있는 데이타가 읽혀져 데이타버스(D-BUS)상에 출력된다.

다음에, 제어신호 발생부(30)는 하이상태의 가산 및 래치신호(ALC)와, 하이상태의 라이트(write) 신호(/HWE)를 출력함으로써, 메모리(43)에 데이타를 저장할 수 없는 동안, 메모리(43)에서 출력된 데이타는 가산 및 지연부(44)로 입력되어 +1증가하게 된다.

상기 메모리(43)에서 출력된 데이타를 +1증가시킨 다음, 제어신호 발생부(30)는 화소클락(PC)이 로우인 경우, 로우상대의 라이트신호(/HWE)를 출력하여 가산 및 지연부(44)에서 +1증가된 데이타를 다시 메모리(43)에 저장한다.

즉, 상기와 같이 영상디지타이저에서 출력된 화소값에 해당하는 메모리(43) 어드레스에 저장된 데이타를 읽어 그 값을 +1증가시킨 다음, 증가된 데이타를 다시 메모리(43)의 해당 어드레스에 저장하므로서, 0∼255정도의 분포를 가지는 화소값에 대하여 각각의 화소값에 대한 1프레임의 화소가 몇개 정도 분포되어 있는지를 산출할 수가 있다.

상기와 같이 복잡한 영상인 경우에 제 3 도에 도시되어 있듯이 영상의 한 프레임의 홀수 필드와 짝수 필드구간동안, 수직동기신호(VSS)와 수평동기신호(HSS)를 하이상태로 출력하고, 입력되는 화소값을 메모리로 전송하기 위한 버퍼인에이블신호(/BE)를 로우상태로 출력하므로서, 입력되는 화소값에 따른 히스토그램을 구할 수가 있다.

인식하고자 하는 영상이 단순한 영상인 경우인 경우에는 히스토그램되는 영상의 크기가 512×512×8bit로 선택이 된다. 512×512×8bit인 경우에는 제 4 도에 도시되어 있듯이 한 필드동안 수직동기신호(VSS)와 수평동기신호(HSS)를 하이로 출력하고, 버퍼인에이블신호(/BE)를 로우로 출력하여, 입력되는 화소값에 따라 상기한 동작을 반복수행하여 영상의 히스토그램을 구할 수 있다.

한 필드의 화소값 분포를 구하는데 걸리는 시간은 수직동기신호(VSS)와 약 16.7msec정도 하이가 되는 상태이며, 1프레임의 화소값 분포를 구하는데는 약 2배의 시간이 소요가 된다.

이상에서와 같이 인식되는 영상의 단순 복잡함에 따라 사용자가 영상 히스토그램되는 영상크기를 선택하므로써, 영상에 다른 적절한 히스토그램 산출로 시간을 단축시켜 생산효율을 증가할 수 있으며, 생산시간 감소에 따라 소요되는 비용이 감소되는 효과를 가진 영상 히스토그램 장치를 제공할 수 있다.

Claims

입력되는 영상신호를 전기적인 신호의 화소값으로 출력하는 영상디지타이저(30)와 ; 상기 영상디지타이저(30)로 입력되는 영상의 복잡단순함의 정도에 따라 영상의 1프레임 구간동안 히스토그램을 산출하는 방식과, 영상의 1필드 구간동안만 히스토그램을 산출하는 방식중에서 사용자의 임의 방식을 선택하면 그에 해당하는 신호를 출력하는 입력부(10)와 ; 상기 입력부(10)에서 출력되는 신호에 따라 영상의 1프레임동안 또는 영상의 1필드동안만 영상의 히스토그램을 산출하기 위한 다수의 제어신호를 출력하는 중앙처리장치(20)와 ; 상기 중앙처리장치(20)에서 출력되는 다수의 제어신호에 따라 영상디지타이저(30)에서 출력되는 화소값의 분포를 산출하는 히스토그래머(40)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 히스토그램 장치.
제 1 항에 있어서, 상기한 히스토그래머(40)는, 상기 중앙처리장치(20)와 영상디지타이저(30)의 제어신호를 입력으로 하여 화소값에 따른 분포를 구하기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 발생부(46)와 ; 데이타버스를 통해 입력되는 화소값과 어드레스버스를 통해 입력되는 중앙처리장치(20)의 어드레스를 입력으로하여 전송하는 송/수신부(41)와, 상기 송/수신부(41)의 출력단에 연결되어 제어신호 발생부(46)에서 출력되는 제어신호의 동작에 따라 화소값을 어드레스버스상에 출력하는 D플립플롭(42)과, 상기 D플립플롭(42)과 송/수신부(41)의 출력단에 연결되어 D플립플롭(42)에서 출력되는 화소값을 어드레스로 하여, 제어신호 발생부(46)에서 출력되는 메모리의 데이타를 읽기 위한 제어신호의 동작에 따라 화소값에 해당하는 어드레스에 저장되어 있는 데이타를 데이타버스상에 출력하는 메모리(43)와, 상기 메모리(43)의 출력단에 연결되어 출력되는 데이타를 입력으로 하여 제어신호 발생부(46)에서 출력되는 데이타를 증가시키기 위한 제어신호에 따라 입력된 데이타를 증가시켜 출력하여 다시 메모리에 저장하는 가산 및 지연부(44)와, 상기 가산 및 지연부(44)의 출력단에 연결되어 증가된 상태로 출력되는 데이타를 입력으로 하여 출력하는 버퍼(45)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 히스토그램 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제어신호 발생부(46)가 특정한 영상의 히스토그램을 구하는 경우에, 영상의 한 프레임동안 상기한 D플립플롭(42)을 동작시키기 위한 제어신호(/BE)를 출력하는 것을 특징으로 하는 영상히스토그램 처리장치.