JP2000503145A - エッジベースのイメージ・ヒストグラム解析用マシン・ビジョンの方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エッジベースのイメージ・ヒストグラム解析のシステムは、イメージ中の顕著なエッジ特性の識別が可能である。このシステムには、入力イメージ（２２）中のピクセルに基いた複数のエッジ強度値を持つエッジ強度イメージを生成するエッジ検出器を含む。このエッジ検出器は、入力イメージ値の微分、即ち複数のイメージ・ピクセルでの強度の変化率を得ることにより強度値を生成するソベル演算子で可能である。マスク発生器（２４）はこのエッジ検出器により出力される値に基きマスクを発生する。このマスクは高エッジ強度が十分な領域には存在しない入力イメージ値をマスクするために使用されることができる。マスク付与装置は、選択されたイメージ（２５）にピクセル・マスク配列を付与する。ヒストグラム発生器は、マスクされたイメージ中のピクセル値のヒストグラム、即ちマスク（２６）を通り抜けていくイメージ・ピクセル数のカウント値のヒストグラムを生成する。ピーク検出器は、顕著なイメージ強度値、或いはエッジ検出器（２７）により検出されたエッジと関連している顕著なエッジ方向値を表すヒストグラム中の強度値を識別する。

Description

【発明の詳細な説明】 エッジベースのイメージ・ヒストグラム解析用 マシン・ビジョンの方法および装置著作権保護 本特許書類の公開内容は著作権保護の対象となる題材を包含している。本特許 の所有者は、他の何人も本特許書類或いは公開内容を米国特許商標省の特許ファ イルまたは記録にある形で複写により再生することには異議はない。但し同所有 者は著作権法の下でその他全ての権利を保有するものである。発明の背景 本発明はマシン・ビジョン（machine vision：コンピュータ・ビジョンと同じ ）、より具体的にはヒストグラムを使用したイメージ解析の方法及び装置に関係 している。 自動化された生産現場では、多くの場合、加工或いは組立を行う対象物の位置 、形、サイズ、角度の配向の決定(determine：測定の意味も含む)が重要である 。例えば、自動化された回路組立て現場では、伝導リードがハンダ付けされる前 にプリント回路基板の正確な位置を決定しなければならない。 例としては、自動化された生産システムの多くが、対象物の位置と配向を見つ ける方法としてイメージ・セグメンテーション（画像の分割）のマシン・ビジョ ン技術に依存していることが挙げられる。イメージ・セグメンテーションとは、 イメージ（画像）中で対象物の輪郭を他の特徴（例：対象物の背景）との関係に おいて識別する技術である。 イメージ・セグメンテーションの従来の方法としては、イメージ中の各ピクセ ル強度値(intensity values)のヒストグラム作成によるピクセル強度の閾値決定 を用いる一例がある。各起りうる強度値でのピクセル数を記録していくヒストグ ラムでは、イメージ中のさまざまな顕著な強度値、例えば対象物及び背景の顕著 な強度値がピークとして示される。これにより、対象物を背景から分離している 境界線やエッジの中間的な強度が推定される。 例えば、後方から光源で照射されている対象物のヒストグラムでは、強度スペ クトル中の暗い先端(dark end)にピークが出る。これは対象物、より具体的には 後方からの光がカメラに届くのを対象物が遮っているイメージ中の部分を表して いる。このヒストグラムではまた、強度スペクトル中の明るい先端(light end) にもピークが出る。これは背景、より具体的には後方からの光がカメラに届くの を対象物が遮っていないイメージ中の部分を表している。対象物輪郭のエッジの イメージ強度は通常、ヒストグラム中の明るいピークと暗いピークのほぼ中間点 にあると推定される。 従来のイメージ・セグメンテーション技術の問題の一つは、その有効性が後方 から照らされている対象物のイメージ、若しくはその他の「双峰(bimodal：２モ ード)」のイメージ（即ち、２つの強度値、即ち暗と明等のみのイメージ）解析 での使用に主として限られていることである。回路基板のハンダ付けパッドのよ うに表面の形状のエッジを識別するために必要な場合などは、対象物が前方から 照らされていると、結果として見られるイメージは双峰ではなく、むしろ多くの イメージ強度からなる潜在的に複雑なパターンを示す。ヒストグラムで示された 多数のピークから注目の対象物のエッジに沿ったイメージ強度を推定することに よりイメージ・セグメンテーションを行うことには問題がある。 先行技術によると、上記したイメージ・セグメンテーション技術によって作成 されたタイプの対象物のエッジに沿ったイメージの特徴、例えばイメージ・セグ メンテーション閾値は、対象物の位置または配向を決定する他のマシン・ビジョ ンツールによって使われている。そのようなツールの内には、輪郭角度発見器（ ファインダー）及び「ブロブ（blob：小塊、斑点）」解析器の２つがある。輪郭 角度発見器はイメージ・セグメンテーション閾値を用いて、対象物のエッジを追 跡してその角度配向を決定する。ブロブ解析器もまた、イメージ・セグメンテー ション閾値を用いて対象物の位置及び配向を決定する。双方のツールは例えば米 国特許第5,371,060 号にて説明されている。同特許の権利は本発明の譲受人 （特許権者）コグネックス・コーポレーションに譲渡されている。 本発明の同特許権者により作成されたタイプの輪郭角度発見ツール及びブロブ 解析ツールは対象物の角度配向決定になかなか有効であるということが証明され ているが、かかる決定を容易にする追加的なツールを提供する目標が残っている 。 本発明の目的は、マシン・ビジョン解析用の改良された方法及び装置、特にイ メージ中のエッジ特性及びエッジの領域を決定するための改良された方法を提供 することにある。 本発明の更なる目的は、顕著な強度及び顕著なエッジの方向等の特徴を決定す るための改良された方法及び装置を提供することにある。 更に別の目的は、かかる方法及び装置で、イメージが表している対象物が前方 から照らされているか後方から照らされているかに関わらず、広範囲な多様なイ メージからエッジ特性を決定できる方法及び装置を提供することにある。 本発明のもう一つの目的は、かかる方法及び装置で、自動ビジョン・アプリケ ーションの分野、例えば自動検査及び組立て作業用、並びに対象物の位置に関係 する他のマシン・ビジョン・アプリケーションに容易に適用できる方法及び装置 を提供することにある。 本発明のもう一つの更なる目的は、かかる方法及び装置で、過剰な資源を使用 せずに多様なマシン・ビジョン解析機器に従事して手早く実行できる方法及び装 置を提供することにある。 本発明の更なるもう一つの目的は、かかる改良された方法を遂行するためのコ ンピュータでの読出し可能な媒体にプログラム・コードで具体化された製造品を 提供することにある。発明の概要 上述した目的はエッジを基本としたイメージ・ヒストグラム解析用の装置及び 方法を提供する本発明によって達成される。 一形態として、本発明は強度（例：色或いは輝度）を表す数値を包含する複数 のイメージ値（即ち、「ピクセル（画素）」）から成る入力イメージの顕著なエ ッジ特性を識別する装置を提供する。この装置は、入力イメージ値に基く複数の エッジ強度値（edge magnitude ）を生成するエッジ検出器を包含する。このエ ッジ検出器は、入力イメージ値の微分、即ち複数のイメージ・ピクセル間での強 度変化率を得ることによってエッジ強度を生成するソベル演算子(Sobeloperator )となることができる。 マスク発生器はこのエッジ検出器により出力された数値に基いてマスクを作成 する。例えば、このマスク発生器はマスク値（例えば、０（複数））及び非マス ク値（例えば、１（複数））の配列を生成できる。これらの値は夫々、対応する エッジ強度値に依存する。例えば、あるエッジ強度値が閾値を超えていると、対 応するマスク値は１となり、その他の場合は０となる。 顕著なエッジ強度、或いはイメージ・セグメンテーション閾値を決定するため の本発明の一形態では、そのマスクは十分な高エッジ強度がある領域には存在し ない入力イメージ値をマスクするために使用される。顕著なエッジ方向を決定す るための本発明の一形態では、このマスクはかかる領域にはないエッジ方向値を マスクするために使用される。 マスク付与装置が、マスクしたイメージを生成するために選択されたイメージ にピクセルマスク配列を施す。この選択されたイメージとは、入力イメージ或い はそれから生成されたイメージ（例：ソベル演算子の入力イメージへの適用によ り生成されるタイプのエッジ方向イメージ）とすることができる。 ヒストグラム発生器はマスクされたイメージ中のピクセル値のヒストグラム、 例えば夫々の強度値或いはエッジ方向でのマスクを通り抜けた、かつピクセル・ マスクの非マスク値と対応したイメージ・ピクセルの計数のヒストグラムを生成 する。ピーク検出器は、本発明のイメージ・セグメンテーション閾値という形態 においてこのエッジ検出器により検知されたエッジと関連している顕著なイメー ジ強度値を、また本発明の対象物配向決定という形態においてこのエッジ検出器 により検知されたエッジと関連している顕著なエッジ方向を示すヒストグラムの ピークを識別する。 本発明の更なる形態は、上記装置の操作と平行して、イメージ・セグメンテー ション閾値を識別する対象物配向決定用の方法を提供することにある。 本発明の更なる別の形態は、前記エッジ・ベースのイメージ・ヒストグラム解 析方法をデジタル・データ・プロセッサーで実行するためのコンピュータで使用 可能な媒体に具体化されたプログラム・コードから成る製造品である。 本発明は産業並びに研究用に幅広く適用できる。本発明の顕著なエッジ強度閾 値を決定する残りの形態において、対象物の位置及び配向を決定するための輪郭 角度発見及びブロブ解析等の他のマシン・ビジョン作業での用途に用いられるイ メージ・セグメンテーション閾値を提供する。本発明の顕著なエッジ方向を決定 するこれらの形態はまた、追加的なマシン・ビジョン操作を要すことなく、対象 物決定の促進化など産業中で幅広く適用できる。 本発明の上記の形態及びその他の形態は、下記の図及び説明中に明解に示され ている。図面の簡単な説明 図の参照により、本発明をより完全に理解することの達成が可能となる。 図１は、本発明によるエッジベースのイメージ・ヒストグラム解析用の装置を 包含するデジタル・データ・プロセッサを示す図である。 図２Ａは、イメージ・セグメンテーション閾値の識別を使用目的とする本発明 によるエッジベースのイメージ・ヒストグラム解析用の方法中の各工程を示す図 である。 図２Ｂは、イメージ中の顕著なエッジ方向の決定を使用目的とする本発明によ るエッジベースのイメージ・ヒストグラム解析用の方法中の各工程を示す図であ る。 図３Ａ〜図３Ｆは、本発明による方法及び装置により生成された一連のイメー ジを１次元的（例：走査線）に示す図である。 図４Ａ〜図４Ｆは、本発明による方法及び装置により生成された一連のイメー ジを２次元的に示す図である。 図５は、本発明による方法及び装置により処理されるサンプル入力イメージの ピクセル値を示す図である。 図６〜図８は、本発明による方法及び装置の稼動時に、ソベル演算子の適用に より生成された中間イメージのピクセル値及びエッジ強度イメージのピクセル値 を示す図である。 図９は、本発明による方法及び装置により生成された鮮鋭化されたエッジ強度 イメージのピクセル値を示す図である。 図１０は、本発明による方法及び装置により生成されたピクセル・マスク配列 を示す図である。 図１１は、本発明による方法及び装置により生成されたマスクされた入力イメ ージのピクセル値を示す図である。 図１２は、図１１のマスクされたイメージ値から作成したヒストグラムを示す 図である。図示実施例の詳細な説明 図１はエッジベースのイメージ・ヒストグラム解析用のシステムを示す。図示 されているように、従来のビデオカメラ或いはスキャナーのような画像捕獲装置 (image capture device)１０が対象物１を含む場面のイメージを生成する。この 画像捕獲装置１０により生成されたデジタル・イメージ・データ（或いはピクセ ル）は、従来の方法でこの画像捕獲装置（イメージ・キャプチャ装置）の解像度 でこの場面中の各点のイメージ強度（例：色或いは輝度）を表している。 デジタル・イメージ・データは画像捕獲装置１０より通信経路１１を通りイメ ージ解析システム１２へと転送される。これ（イメージ解析システム）は従来の デジタル・データ・プロセッサ、またはエッジベースのイメージ・ヒストグラム 解析を実行するためのここにおける教示に準じてプログラムされ、本発明の特許 権者コグネックス・コーポレーションより販売されているタイプのビジョン・プ ロセス・システムでもよい。このイメージ解析システム１２は、単数または複数 の中央処理装置１３、メイン・メモリ１４、入出力システム１５、ディスク・ド ライブ（またはその他の静的大容量記憶装置）１６から成り、これらは全て従 来のタイプのものでかまわない。 このシステム１２、特に中央処理装置１３は、以下に詳しく説明されているエ ッジ検出器２、マスク発生器３、マスク付与装置４、ヒストグラム発生器５、ピ ーク検出器６としてオペレーション用のここでの教示に従ったプログラミング命 令により構成されている。本分野の熟練者（当業者）は、プログラム可能なデジ タル・データ・プロセッサ上への実施（インプリメンテーション）に加え、ここ に教示されている方法及び装置が特別な目的のハードウエアにインプリメント可 能であることを正しく理解するであろう。 図２Ａは、イメージ・セグメンテーション閾値の識別に使用するための本発明 によるエッジベースのイメージ・ヒストグラム解析の方法の各工程を図示してい る。これは即ちイメージ中のあるエッジの顕著な強度の測定に使用される。この うち夫々の工程で行われる処理をよりよく説明するために、以下の記述を通して 図３〜図１２に示されている図及び数値の例を参照していく。これに関連して付 け加えたいことは、図３Ａ〜３Ｆ及び図４Ａ〜図４Ｆが図２の方法で生成された 一連のイメージを図示している。図４Ａ〜図４Ｆ中の描写は２次元的である。図 ３Ａ〜図３Ｆ中の描写は走査線の形状等のように１次元的である。図５〜図１２ は同様の一連のイメージ中にあるピクセル値並びに図2Aの方法で生成された中間 配列(intermediate arrays)を数値の形式で図示している。 本実施形態例は簡潔であるが、本分野の熟練者はこれらの例よりも非常に複雑 なものを含む広範囲な多様なイメージの顕著なエッジ特性を決定するのにここで の教示が適用できることを理解できよう。加えて、図５〜図１１に示されている イメージ及び中間配列を参照すると、本教示があらゆる大きさのイメージ処理に 適用されることが理解できよう。 図２Ａの工程（ステップ）２１を見ると、注目の対象物を含む場面が画像捕獲 装置１０（図１）により捕獲されるのが分かる。上述したように、この場面を表 すデジタル・イメージは、この画像捕獲装置１０の解像度によりこの場面の各点 のイメージ強度（例：色或いは輝度）を示すピクセルを用いて、従来の方法で、 この画像捕獲装置１０により生成される。捕獲されたイメージは本文書中では「 入力」または「オリジナル」イメージ（画像）として言及されている。 簡単にするために、後述の図及び説明により示される本実施形態例の中では、 入力イメージは白い背景に対する暗い長方形を示すものと仮定する。これは図３ Ａ及び図４Ａに図示されている。同様に、これは図５に数字の形で示されており 、イメージ強度(image intensity)０の背景に対して暗い長方形はイメージ強度 １０ので桝目（格子）で示されている。 工程２２では、図示されている手段(method)はエッジ検出器として作動し、こ のエッジ検出器は入力イメージ・ピクセルに対応するピクセルを使用してエッジ 強度イメージを生成するが、これは入力イメージ・ピクセルにより表されている イメージ強度の変化率（或いは微分）を反映している。図中の例を見ると、かか るエッジ強度は図３Ｂ（グラフィック、１次元）、図４Ｂ（グラフィック、２次 元）、及び図８（数値、ピクセル使用）に示されている。 好ましい一実施形態例では、エッジ検出器の工程２２はこれらの変化率の大き さを決定するために、より具体的には、入力イメージのＸ軸、Ｙ軸の各方向に沿 った変化率を決定するために、ソベル演算子を使用する。ソベル演算子をイメー ジ強度の変化率決定の目的で使用することは、本分野では公知である。例えば、 1970年スタンフォード大学電子工学部博士号卒業論文のソベル（Sobel ）著「Ca mera Models and Machine Perception（カメラモデルと機械知覚）」、1970年、 およびアカデミック・プレス発行のＢ．リプキンとＡ．ローゼンフェルト（編集 者）による「Picture Processing and Psychopictorics（実写の処理及びサイコ ピクトリックス）」中のＪ．プレウィット(Prewitt J.)著「Object Enhancement and Extraction（対象物の強化と抽出）」中の教示は、本文書に引用として含 まれる。ソベル演算子を採用するための更なる好ましい技術が下記に説明されて おり、またCIP_SOBEL という商標名で本発明の特許権者が販売しているマシン・ ビジョンツール中に実行されている。 Ｘ軸に沿った入力イメージのピクセル変化率は以下のマトリックスを用いてイ メージを畳込むことにより好ましく決定される。 −１ ０ １ −２ ０ ２ −１ ０ １ 図６は上記のマトリックスを用いて図５の入力イメージを畳込んだ結果生じた 中間イメージを図示している。 Ｙ軸に沿った入力イメージのピクセル変化率は以下のマトリックスを用いてイ メージを畳込むことにより好ましく決定される。 −１ −２ −１ ０ ０ ０ １ ２ １ 図７は上記のマトリックスを用いて図５の入力イメージを畳込んだ結果生じた 中間イメージを図示している。 図８等のエッジ強度イメージのピクセルは、図６及び図７等の中間イメージの 対応するピクセルの２乗を合計したものの平方根で決定される。即ち、例えば、 図８のエッジ強度イメージの１行目・１列目のピクセルで示されている強度は、 （１）図６の中間イメージの１行目・１列目にある数値の２乗と（２）図７の中 間イメージの１行目・１列目にある数値の２乗を合計したものの平方根である。 図２Ａに戻ってみると、工程２３で図示されている手段は、鮮鋭化したエッジ 強度イメージを生成するピーク鮮鋭化手段として作用し、これは鮮鋭化されたピ ークを持つエッジ強度イメージを複製する。特に、このピーク鮮鋭化工程２３で はエッジ強度イメージ中のあらゆるピークのうち最大のエッジ強度値以外は全て 削り取る。本図中に示されている例を見てみると、かかる鮮鋭化されたエッジ強 度イメージが図３Ｃ（グラフィック、１次元）、図４Ｃ（グラフィック、２次元 ）、及び図９（数値、ピクセル使用）に示されている。 図示されている実施形態例中では、この鮮鋭化されたエッジ強度イメージは、 エッジ強度イメージに下記に示す十字形の近傍演算子を適用することにより生成 される。近傍全体中で最大値である夫々の近傍の中心にあるこれらのエッジ強度 値のみが鮮鋭化されたエッジ強度イメージとして指定（割り当て）され、従って あらゆるエッジ強度値ピークは細くなる。 １ １ １ １ １ 鮮鋭化についてよりよく理解するためには、図８のエッジ強度イメージから生 成された鮮鋭化エッジ強度イメージを図示した図９を参照されたい。 図２Ａの工程２４では、図示されている手段は鮮鋭化エッジ強度イメージから ピクセル・マスク配列（アレイ）を生成するためのマスク発生器として作用する 。好ましい一実施例中では、このマスク発生器２４がマスク値（例えば、０（複 数））と非マスク値（例えば、１（複数））の配列を生成する。この夫々がこの 鮮鋭化エッジ強度イメージ中の対応するピクセル値に依存している。従って、こ の鮮鋭化エッジ強度イメージのピクセル強度値が閾値（図３Ｃの要素３３ａで示 す）を超えると、マスク配列の対応する要素に非マスク値１が乗り、その他の場 合はマスク値０が乗る。 本分野の熟練者は、このマスク発生器工程２４がこの鮮鋭化エッジ強度イメー ジの２値化処理と同じであるということを理解するであろう。これに従う形で図 に示された例はそれに応じて区別化している。図３Ｄ，図４Ｄ，図１０に示すマ スク即ち２値化された鮮鋭化エッジ強度イメージを参照されたい。図１０の数値 を使用した例では、閾値が４２である。 更に本分野の熟練者は、ピーク鮮鋭化工程２３がオプションであること、及び このマスクがこのエッジ強度イメージを直接２値化することにより生成できるこ とを理解できよう。 図２Ａの工程２５では、図示された手段はピクセル配列中の非マスク数値に対 応する入力イメージからのピクセルのみをマスクされたイメージに含まれている ために、入力イメージにピクセルマスク配列を適用することによりマスクされた イメージを生成するマスク付与装置として作用する。図２Ａのイメージ・セグメ ンテーションの実施例で、ピクセル・マスク配列が、高エッジ強度が十分な領域 にある入力イメージのピクセルのみがマスクされたイメージを通り抜けていく作 用・効果を有することが理解されよう。図中に示された例を見てみると、マスク された入力イメージは図３Ｅ（グラフィック、１次元）、図４Ｅ（グラフィック 、２次元）及び図１１（数値、ピクセル使用）に示されている。図１１は、特に 、マスクされたイメージが入力イメージ中の暗い四角形（数値１０）の部分及び 背景（数値０）の部分を含んでいることが明らかにしている。 図２Ａの工程２６では、図示されている手段はマスクされたイメージ中の値の ヒストグラム、即ち入力イメージからピクセル・マスク配列を通っていく夫々の 可能な強度値におけるゼロ以外のピクセル数の集計を生成するヒストグラム発生 器として作用する。図に示された例を見ると、かかるヒストグラムは図３Ｆ、図 ４Ｆ及び図１２に示されている。 図２Ａの工程２７では、図示されている手段はこのヒストグラム中のピークを 示す出力信号を生成するピーク検出器として作用する。本分野の熟練者が分かる ように、これらのピークはマスクされた入力イメージ中の多様で顕著なエッジ強 度を示している。この情報は、対象物の位置、配向を決定する目的で、輪郭角度 発見器及びブロブ解析器のような他のマシン・ビジョン・ツールと共に使用して もよい。 本発明によるイメージ・セグメンテーション閾値を識別するための好ましい実 施例用のソフトウエア一覧を下記に記載する。このプログラムはＵＮＩＸオペレ ーティング・システム上でＣプログラム言語を使用して実行（インプリメント） される。 本発明によるエッジベースのイメージ・ヒストグラム解析用の方法及び装置は 、上述のように顕著なイメージ強度（或いはイメージ・セグメンテーション閾値 ）を含むいろいろな顕著なエッジ特性を決定するために使用できる。これに関連 して、図２Ｂはイメージ中のエッジの単数または複数の顕著な方向を決定するこ とにより対象物の配向決定を用途とする本発明によるエッジベースのイメージ・ ヒストグラム解析用の方法についての各工程を示している。同じ参照番号で 示されている箇所について述べると、図２Ｂに示されている方法の各工程は図２ Ａのそれら工程と同様である。 新しい参照番号２８で示されているように、図２Ｂの手段は入力イメージ・ピ クセルに対応するピクセルを使用してエッジ方向イメージを生成する追加的な工 程を包含するが、これはこの入力イメージ・ピクセルにより表されているイメー ジ強度の変化率（或いは微分）の方向を反映している。好ましい一実施例では、 工程２８はこの変化率の方向を決定するために上述したタイプのソベル演算子を 使用している。前述したように、本分野ではソベル演算子をこのように使用する ことは公知である。 更に、図２Ａのマスク付与装置工程２５がピクセル・マスク配列を入力イメー ジに適用することによりマスクされたイメージを生成するのに対して、図２Ｂの マスク付与装置工程２５′はピクセル・マスク配列をエッジ方向イメージに適用 することによりマスクされたイメージを生成する。その結果、マスク付与装置工 程２５′の出力はマスクされたエッジ方向イメージ（マスクされた入力イメージ ではない）である。結果として、図２Ｂの前記ヒストグラム生成工程２６及び上 記ピーク発見工程２７は、この入力イメージの単数または複数の顕著なエッジ方 向（顕著なイメージ強度ではない）を引き出す効果を持つ。 この顕著なエッジ方向の情報から、エッジを輪郭とする対象物の配向が推察さ れる。例えば、対象物が長方形の場合、顕著なエッジ方向値はモジュロ(modulo) ９０度と解釈され、角度回転を決定する。更に説明すれば、対象物がほぼ円形で 一個所だけエッジが直線であったり刻み目が入っていたりする（例えば、半導体 のウェハーの如く）場合、顕著なエッジ方向値は簡単に決定でき、次にはこれを 対象物の配向決定に使用できる。本分野の熟練者は、静止したその他の定型対象 物の配向が図２Ｂの方法で提供されている顕著なエッジ方向の情報から推察でき ることを理解できよう。 本発明の更なる実施形態例は、イメージ解析システム１２（図１）をここに説 明されているエッジベースのヒストグラム解析装置及び方法として、またこれに 従う形で作動するように構成するためのコンピュータ・プログラムを記憶したコ ンピュータで読出し可能な媒体、即ち磁気ディスクから成る製造品、即ち磁気 ディスケット（図示なし）を提供する。かかるディスケットは従来の構造を持ち 、イメージ解析器１２のディスケット・ドライブに含まれている読出し・書込み ヘッドを通すという従来の形の読出し用磁気媒体に記録されたコンピュータ・プ ログラムを保存している。例としてのみディスケットの説明をここに行っている こと、及びここの教示と合致した形でコンピュータを実行する意図を持つプログ ラムを記憶したコンピュータで使用可能な媒体からなる他の製造品もまた本発明 により説明されている媒体に含まれることは、理解できよう。 ここでは、前述の本発明の目的に合致したエッジベースのイメージ・ヒストグ ラム解析用の装置及び方法について説明した。ここで説明した実施例は限定を持 たせることを意図しておらず、本分野での通常技能の知力範囲内で追加、削除、 その他の変更が行れたその他の実施例が本発明の技術範囲にあることは理解され よう。以上の点に鑑み、我々の特許請求の範囲は以下の通りである。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 値を識別する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．複数の入力イメージ・ピクセルを含む入力イメージを表すエッジ特性を決定 する装置であって、 複数の各入力イメージ・ピクセルの変化率を示す値を夫々有する複数のエッジ 強度ピクセルを含むエッジ強度イメージを生成するエッジ強度検出手段、 単数あるいは複数のエッジ強度ピクセルの夫々の値に依存しているマスク或い は非マスクの値を夫々有するピクセル・マスク配列を生成するために、前記エッ ジ強度検出手段と共に使用するマスク生成手段、 配列中の非マスク値と対応する選択されたイメージからの各ピクセルのみを含 むマスクされたイメージを生成するために、前記マスク発生手段と共に使用する マスク付与手段、 マスクされたイメージでのピクセルのヒストグラムを生成するために、前記マ スク付与手段と共に使用するヒストグラムの手段、および 前記入力イメージ内で示されているエッジの顕著な特性を示す値を少なくとも 一つ特定し、その値を表す信号を出力するために、前記ヒストグラム手段と共に 使用するピーク検出手段を具備することを特徴とする装置。 ２．前記入力イメージ・ピクセルがイメージ強度を示す数値を持つ請求項１に記 載の装置であって、ここにおける改善点として、 前記マスク付与手段が、前記配列中の非マスク値に対応する前記入力イメージ の各ピクセルのみを含む前記マスクされたイメージを生成するための手段を有し 、 前記ピーク検出手段が、前記入力イメージ中に表されているエッジの顕著なイ メージ強度値を示すピーク値を前記ヒストグラム中で識別するため、及び顕著な イメージ強度を示す信号を出力するための手段を有することを特徴とする装置。 ３．前記エッジ強度検出手段が、前記エッジ強度イメージを生成するために前記 入力イメージにソベル演算子を適用する手段から成ることを特徴とする請求項２ に記載の装置。 ４．請求項１に記載の装置であって、 複数のエッジ方向ピクセルを含むエッジ方向イメージを生成するエッジ方向検 出手段を有していて、ここでこのピクセルの夫々は、対応する複数の入力イメー ジ・ピクセル値の変化率の方向を示す値を有しており、 前記マスク付与手段は、配列中の非マスク値に対応するエッジ方向イメージの 各ピクセルのみを含む該マスクされたイメージを生成する手段を含み、 前記ピーク検出手段は、前記入力イメージ中に表されているエッジの顕著なエ ッジ方向値を示すピーク値を前記ヒストグラム内で識別するため、及び前記顕著 なエッジ方向値を示す信号を出力するための手段を含むことを特徴とする装置。 ５．請求項４に記載の装置であって、前記エッジ方向検出手段が、前記エッジ方 向イメージを生成するために前記入力イメージにソベル演算子を適用するための 手段を含むことを特徴とする装置。 ６．請求項２および４のいずれかに記載の装置であって、前記マスク発生手段が 、 前記エッジ強度イメージ中のピークを鮮鋭化し、それを示す鮮鋭化エッジ強度 イメージを生成し、複数の鮮鋭化エッジ強度ピクセルを含む手段と、 該鮮鋭化エッジ強度ピクセルに依存する該ピクセルマスク配列を生成する手段 とを含むことを特徴とする装置。 ７．請求項６に記載の装置であって、前記マスク発生手段が、第１数値範囲中に あるエッジ強度値用のマスク値を持つために夫々のピクセル・マスクを生成し、 第２数値範囲中にある強度値用の非マスク値を持つために夫々のピクセル・マス クを生成する２値化手段を含むことを特徴とする装置。 ８．請求項７に記載の装置であって、前記２値化手段が、閾値よりも低いエッジ 強度値用のマスク値を持つために夫々のピクセル・マスクを生成し、閾値よりも 高い強度値用の非マスク値を持つためにピクセル・マスクを生成する手段を含む ことを特徴とする装置。 ９．複数の入力イメージ・ピクセルを含む入力イメージ中に表されるエッジの特 性を決定する方法であって、 複数のエッジ強度ビクセルを含むエッジ強度イメージを生成するエッジ強度検 出ステップ、ここで該ピクセルの夫々は、単数または複数の入力イメージ・ピク セルの変化率を示す値を有しており、 ピクセル・マスク配列を生成するためのマスク生成ステップ、該ピクセル・マ スクの夫々はマスク或いは非マスクの値で単数あるいは複数のエッジ強度ピクセ ルの夫々の値に依存している値を有しており、 配列中の非マスク値と対応する選択されたイメージからの各ピクセルのみを含 むマスクされたイメージを生成するためのマスク付与ステップ、 マスクされたイメージでのピクセルのヒストグラムを生成するためのヒストグ ラムステップ、および 前記入力イメージ内で表されているエッジの顕著な特性を示す値を一つヒスト グラム内で識別、その値を表す信号を出力するためのピーク検出ステップとを有 することを特徴とする方法。 １０．前記入力イメージ・ピクセルがイメージ強度を示す数値を持つ請求項９に 記載の方法であって、ここにおける改善点として、 前記マスク付与ステップが、前記配列中の非マスク値に対応する前記入力イメ ージの各ピクセルのみを含む前記マスクされたイメージを生成するためのステッ プを含み、 前記ピーク検出ステップが、前記入力イメージ中に表されているエッジの顕著 なイメージ強度値を示すピーク値を前記ヒストグラム中で識別するため、及び顕 著なイメージ強度を示す信号を出力するためのステップを含むことを特徴とする 方法。 １１．請求項１０に記載の方法であって、前記エッジ強度検出ステップが、前記 エッジ強度イメージを生成するために前記入力イメージにソベル演算子を適用す るためのステップを含むことを特徴とする方法。 １２．請求項９に記載の方法であって、 複数のエッジ方向ピクセルを含むエッジ方向イメージを生成するエッジ方向検 出ステップを有し、ここで該ピクセルの夫々は、単数または複数の入力イメージ ・ピクセル値の変化率の方向を示す値を有しており、 前記マスク付与ステップは、配列中の非マスク値に対応するエッジ方向イメー ジの各ピクセルのみを含む該マスクされたイメージを生成するステップを含み、 該ピーク検出ステップは、該入力イメージ中に表されているエッジの顕著なエ ッジ方向値を示すピーク値を該ヒストグラム内で識別するため、及び該顕著なエ ッジ方向値を示す信号を出力するためのステップを含むことを特徴とする方法。 １３．請求項１２に記載の方法であって、前記エッジ方向検出ステップが、前記 エッジ方向イメージを生成するために前記入力イメージにソベル演算子を適用す るためのステップから成ることを特徴とする方法。 １４．請求項１０および１２のいずれかに記載の方法であって、前記マスク生成 ステップが、 前記エッジ強度イメージ中のピークを鮮鋭化し、それを示す鮮鋭化エッジ・イ メージを生成し、複数の鮮鋭化エッジ強度ピクセルを有するステップと、 該鮮鋭化エッジ強度ピクセルに依存する該ピクセル・マスク配列を生成するス テップとを含むことを特徴とする方法。 １５．請求項１４に記載の方法であって、前記マスク生成ステップが、第１数値 範囲中にあるエッジ強度値用のマスク値を持つために夫々のピクセル・マスクを 生成し、第２数値範囲中にある強度値用の非マスク値を持つために夫々のピクセ ル・マスクを生成する２値化ステップを含むことを特徴とする方法。 １６．請求項１５に記載の方法であって、前記２値化ステップが、閾値よりも低 いエッジ強度値用のマスク値を持つために夫々のピクセル・マスクを生成し、閾 値よりも高い強度値用の非マスク値を持つために夫々のピクセル・マスクを生成 するステップを含むことを特徴とする方法。 １７．複数の入力イメージ・ピクセルを含む入力イメージ中で表されているエッ ジの特性を決定するための方法を実行するデジタル・データ・プロセッサを作成 するコンピュータで使用可能な媒体に包含されているプログラム・コードから成 る製造品であって、前記方法は、 複数のエッジ強度ピクセルを含むエッジ強度イメージを生成するエッジ強度検 出ステップ、ここで該ピクセルの夫々は、単数または複数の入力イメージ・ピク セルの変化率を示す値を有しており、 ピクセル・マスク配列を生成するためのマスク生成ステップ、該ピクセル・マ スクの夫々はマスク或いは非マスクの値で単数あるいは複数のエッジ強度ピクセ ルの夫々の値に依存している値を有しており、 前記配列中での非マスク値に対応するここでのピクセル値のヒストグラムを生 成するために選択されたイメージにピクセル・マスクの該配列を適用するための ヒストグラム生成ステップ、および 前記入力イメージ内で表されているエッジの顕著な特性を示す値を一つヒスト グラム内で識別、その値を表す信号を出力するためのピーク検出ステップを有す ることを特徴とするプログラム・コードから成る製造品。