JPH0118606B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は２値画像データの圧縮方法に関し、
特に例えば、プリント配線板のパターン欠陥検査
システムにおいて、プリント配線板のパターンを
記憶させ、記憶内容と比較する検査システムにお
ける記憶時に好適なデータ圧縮方法に関する。

〔技術的な背景〕

２値画像データの圧縮方法に関しては従来より
フアクシミリ等に係る各種方式が提案されている
が、プリント配線板（以下、PWBという）の検
査システム、特に多層PWBの内層検査などでは
パターンのエツジ情報が重要であり、フアクシミ
リ等におけるがごとき図形と文字の混在するデー
タ圧縮方法をそのまま適用することは困難であ
る。

例えば、第２図にPWB検査の場合を示すよう
に、PWB１を走査し１つの撮像装置２から得ら
れる画像を2ⁿ個の画素に分解してデータ処理を行
うが、記憶すべき確定の画素データを得るために
まず撮像装置２からの2ⁿ個の画素のアナログ信号
をＡ／Ｄ変換器３でｍビツトのデイジタル信号と
する。次に空間フイルタ処理２値化回路４におい
てそのデイジタル信号を例えば５×５の空間フイ
ルタ処理を施すことによりほぼ確定した黒白の２
値化データを得る。そして次の第２空間フイルタ
処理回路５において例えば３×３の量子化雑音除
去により１ビツトの凹凸の補正が行なわれ、確定
した黒白２値化データを得る。この２値化データ
を次のデータ圧縮回路６においてランレングス法
によつてデータ圧縮し、メモリ７に記憶させる。

そして、PWB１の２枚目を走査し前記の様に
処理された第２空間フイルタ処理回路５からの出
力信号（２値画像信号Ｉ）と、メモリ７から
PWB１の１枚目のデータ信号をデータ復元回路
１６で復元した画素データとを比較するのであ
る。

Ａ／Ｄ変換器３、空間フイルタ処理２値化回路
４、第２空間フイルタ処理回路５、データ圧縮回
路６、メモリ７、データ復元回路１６は、撮像装
置２の数だけ必要である。

ところで、データ圧縮回路６の前で、５×５の
２次元空間フイルタ処理を行い（ここで周辺２画
素が不確定となる）、かつ３×３の２次元空間フ
イルタ処理を行う（ここで周辺１画素が不確定と
なる）結果、第３図に示すように、黒白の確定し
た画素データ領域８に対し、主走査方向及び副走
査方向の周辺でそれぞれ３画素分の黒白不確定の
データエリア９，１０，１１，１２が生じる。副
走査方向のデータ領域９，１０はデータ処理を行
わないとして、主走査方向の不確定データエリア
１１，１２に着目すると、本来的にこれらデータ
１１，１２はデータとして不確定なものであるか
ら、データ圧縮から排除しメモリ７に記憶させな
いようにするのがデータ処理上もメモリの節約の
点でも一応好ましいと解せられる。しかし、撮像
装置２には、2ⁿの累乗すなわち２ビツトのイメー
ジセンサ例えば2¹¹＝2048ビツトの１次元CCDイ
メージセンサなどが使用されるので、不確定デー
タ１１，１２の処理如何によつてはタイミング等
に係るコントロールが複雑化し処理速度に影響を
及ぼすことが考えられる。そこで、この不確定デ
ータ１１，１２上記例では主走査方向の起点画素
群３ビツトと終点画素群３ビツトをどのように取
扱うかといつた問題が一方にある。他方では、デ
ータ圧縮のそもそもの目的であるメモリ７に必要
とされる容量を可能な限り削減できるようにする
こと、換言すれば、データ圧縮ブロツク６におけ
るデータ圧縮の手法を如何に工夫するかが問題と
なる。

〔発明の目的〕

本発明は上記背景のもとになされたものであつ
て、データ圧縮率を向上できると同時にデータの
処理速度を向上できる新規な２値画像データ圧縮
方法を提供することを基本の目的とする。なお、
フアクシミリに用いられている圧縮方法はこの発
明の対象とする画像の性質にはあわないことを付
言しておく。

〔発明の構成〕

本発明は、２次元のフイルタ処理によつて生じ
た、不確定データとしての起点画素群に必要とさ
れるランレングス符号化データを転用して利用す
ることを本旨とし、起点画素群を黒または白のい
ずれか一方に強制することにより頭出しデータと
して本来「１」で始るか「０」で始めるかを示す
必要なデータの代りとする一方で、終点画素群を
この終点画素群の直前のデータと同等化して、こ
れら不確定データを確定データの続きのデータに
取扱いランレングス符号化データとすることによ
り終点画素群のためにだけに必要とされるランレ
ングス符号化データを不要とするようにしたこと
を基本的な特徴としている。

尚、本明細書において「黒」というは２値レベ
ル信号のＬレベルすなわち論理「０」に対応し、
他方、「白」というは２値レベル信号のＨレベル
すなわち論理「１」に対応する。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面に示す実施例によつて
具体的に説明する。

第１図は第２図と同等のPWB検査システムに
係る実施例の原理説明図である。第１図Ａにおい
て、Ｓは起点画素群のデータ、Ｅは終点画素群の
データを示し、Ｖは確定データエリアにおける画
素データ「黒」「白」の連続パターンを示してい
る。この連続パターンは、黒だけの連続（同図
ａ−１）、白だけの連続（同図ａ−２）、黒白
黒白……の連続（同図ａ−３）、白黒白黒……
の連続（同図ａ−４）の４通りがある。この４通
りのいずれのパターンに対しても起点画素群Ｓを
すべて黒とする。すなわち、連続パターンを必ら
ず黒から始まるものと規定する。こうすると、黒
が終れば次は必ず白が続き、白を規定する必要が
ない。したがつて白／黒（１／０）のフラグが不
要でランレングス符号化だけであらわすことがで
きる。

一方、終点画素群Ｅは、そのすべてが終点画素
群Ｅの直前の画素データと同等化される。直前の
画素データが黒であれば黒に、白であれば白とさ
れる。ａ−１の場合はもちろん黒、ａ−２の場合
は白、ａ−３の場合には黒、ａ−４の場合は白と
なる。ａ−３，ａ−４の場合で、直前の画素デー
タが黒白反対となる場合があるが、もちろん終点
画素群Ｅのすべてはその黒／白と同じにされる。
このように規定すると、終点画素群Ｅのデータの
ランレングス符号化データが、直前のデータのラ
ンレングス符号化データの記述に包含されること
となり、ワード数を減少させることができる。

また、ａ−１，ａ−３の場合において、起点画
素群Ｓのデータのランレングス符号化データがそ
れに続く黒のランレングス符号化データの中に包
含され、これによつてもワード数を減少させるこ
とができる。

第１図Ｂは本実施例に用いたランレングス符号
化記述のためのワード構造の模式図である。１ワ
ードは５ビツトで構成され、先頭の４ビツト（2²
ビツト）がランレングス符号化記述用でLSBは
ターミネータＴである。ターミネータＴが「０」
である場合、そこでランレングスの記述が終了す
ることを表わし、「１」である場合、記述が続い
ていることを表わす。

実施例は2¹¹＝2048ビツトの１次元イメージセ
ンサを用いているので、最長３ワードで表現で
き、３ワード構成の場合には第１図Ｂのｂ−３の
構造となる。これは例えば第１図Ａのａ−１を記
述する場合などにとられる構造である。３ワード
では、4096ビツトの画素データをランレングス符
号化することができる。

２ワードでは、同図ｂ−２に示すように、先頭
ワードの４ビツトと次のワードの４ビツト合計８
ビツトで2⁸＝256の同一データまで表現できる。
同様に、１ワードでは同図ｂ−１に示すように、
４ビツトまでの表現すなわち2⁴＝16までの同一デ
ータを表現できる。

ターミネータＴが「０」によつて区切られる１
ワード又は２ワードもしくは３ワードのランレン
グス符号化の記述が、黒又は白のランレングスの
記述となる。黒、白の区別はターミネータＴの
「０」が１つのラインの開始から奇数番目である
か偶数番目かで判別できる。すなわち奇数番目の
ものは黒、偶数番目は白である。

さて、このように５ビツトの固定ワードで３ワ
ードまでの４，８，12の可変長でランレングスを
表現すると、第１図Aa−１のパターンは同図Ｂ
のｂ−３となり（「11111 11111 01110」）、ａ−２
のパターンはｂ−１（「00100」）とｂ−３
（「11001 11111 01110」）の組合せ、ａ−３及びａ
−４のパターンはｂ−１とｂ−２とｂ−３の組合
せとなる。

代表的な圧縮データを第１図Ｃに示す。同図ｃ
−１は起点画素群に黒が続く場合でその黒が14画
素分以上ある場合（なお、起点画素群及び終点画
素群をそれぞれ３画素としたとき）であり、第１
図Ａのａ−１やａ−３の場合に対応する。また、
13画素以下のときは同図ｃ−２となる。同図ｃ−
３は起点画素群３画素のあとに白が続く場合であ
り、第１図Ａのａ−２とａ−４の場合に対応し、
先頭の１ワードによつて３画素分の黒が示されて
いる。

尚、ここで留意すべきは長さ３を「0010」と表
現していることである。本実施例のような起点画
素群を黒に強制してしまう方式をとると、フアク
シミリ等で通常一般に行なわれている０の長さを
定義する必要がなく、数値表現はｎ−１の値で表
現できる。具体的には、長さ１は「0000」、長さ
２は「0001」、長さ３は「0010」，……，となる。
したがつて、長さ16を表現すると「10000」とな
るが、本方式によると「1111」となり４ビツトで
足りることとなる。

又、上記実施例は、高密度PWBを検査するシ
ステムに特に適合する構成をとつている。2048ビ
ツトの１次元CCDイメージセンサで主走査方向
に32mmのエリアを撮像し、16×16μｍの画素に分
解することを前提とすると、上記基板の線幅は
100〜200μｍであつて線を横切る場合においてそ
の線の画素数は、16μｍ×16＝256μｍであるとこ
ろから16画素分未満で即ち４ビツトで表現するこ
とができる。したがつて、最悪、線を多数横切る
場合でもワード数を増大させることがない。

また、PWBの配線パターンに対し、基板ベー
ス部の方が圧倒的に広いので、起点画素群を黒す
なわち基板ベース部のデータ「０」に強制するよ
うにしている。確定データ（第１図Ａの）が白
から始まる確率が低という性質から、上記のよう
にすれば、起点画素群のランレングス符号化を引
続く黒のランレングス符号化に吸収してしまう確
率が高くなり、それだけデータ圧縮の効率が高め
られる。このように、上記実施例では、PWBの
基本的な性質（標準基本格子に係る性質やマクロ
に外観した性質など）を巧みに利用して、データ
圧縮率を向上させている。なお、起点画素群を
「黒」に強制するほかに、撮像対象に応じて「白」
に強制してもよい場合があり、「黒」に限定され
るものではない。

次に、上記データ圧縮方法を具体的に遂行する
回路の概要を第４図に示す。

第４図は、第２図に示すデータ圧縮回路６の詳
細を示す図であり、第５図は、そのタイミングチ
ヤートである。

第４図において、２１，２３，２４，２５はア
ンドゲート、２２はＤフリツプフロツプ（Ｄ−
FF）、２６はオアゲート、２７はランレングス化
回路、２８はスイツチである。

第５図に示す如く、起点画素群領域信号Ｓは３
個分、確定データ領域信号Ｖは2042個分、終点画
素群領域信号Ｅは３個分であり、合計2048（＝
2¹¹）個の画素信号を得ようとする。

第４図において、スイツチ２８を介して「０」
信号をアンドゲート２３に与えると、アンドゲー
ト２３のもう一つの入力起点画素群領域信号Ｓが
「１」であつても、アンドゲート２３の出力は
「０」となり、確定データ領域信号Ｖ、終点画素
群領域信号Ｅも「０」であるので、アンドゲート
２４，２５の出力も「０」となり、オアゲート２
６の３入力は全て「０」であるので、オアゲート
２６の出力は「０」となり、同期信号CKの立上
り時でかつ走査画素有効領域信号Ｒが「１」であ
るとき、ランレングス符号化回路２７に、ランレ
ングス符号化されるデータが取り込まれる。

次に確定データ領域信号Ｖが「１」になると、
アンドゲート２４を開き２値画像データＩがアン
ドゲート２４、オアゲート２６を介してランレン
グス符号化回路２７に入つてゆく。

Ｄ−FF２２へは、アンドゲート２１を介して
確定データ領域信号Ｖが「１」の間、同期信号
CKが入る。Ｄ−FF２２への同期信号CKの立上
りで、Ｄ−FF２２のＤ入力端子に入つている２
値画像信号Ｉ（「１」又は「０」）が、Ｑ出力に保
持される。同期信号CKがＤ−FF２２に入る度毎
にＱ出力は新しい２値画像信号Ｉ（「１」又は
「０」）に入れ替る。

そして、確定データ領域信号Ｖが「０」になる
と、確定データ領域信号Ｖが「１」であつたとき
の２値画像信号Ｉの最終信号（「１」又は「０」）
がＤ−FF２２に保持されている。次いで終点画
素群領域信号Ｅが「１」となり、アンドゲート２
５を開いて、Ｄ−FF２２のＱ出力がオアゲート
２６を介してランレングス回路２７に入力され
る。

ランレングス回路２７は、オアゲート２６の出
力信号を走査画素有効領域信号Ｒが「１」のと
き、同期信号CKの立上りと共に、取り込みラン
レングス符号化を行う。第１図Ｂに示すランレン
グス符号化及びランレングス符号化された信号の
復元（第２図におけるデータ復元回路１６）は公
知技術を用いればよいので詳述しない。

第４図においてスイツチ２８を介して「１」信
号をアンドゲートに与えると、起点画素群領域信
号Ｓが「１」のときにアンドゲート２３、オアゲ
ート２６を介して、ランレングス回路２７に
「１」が３こ与えられることになる。

この実施例では起点画素群数、終点画素群数を
３こで説明しているが空間フイルタの大きさの設
定により増減するものであり、この発明は３個に
限定されるものではないのはいうまでもない。

なお、未確定データとしての第１図Ａの起点画
素群Ｓと終点画素群Ｅの部分のプリント配線板パ
ターンデータは、復りの副走査時に、第２図の撮
像ブロツク３０を主走査方向に、この実施例では
32mm移動させ、撮像装置２が往きの副走査で起点
画素群Ｓから終点画素群Ｅに入つた部分を復りの
副走査では確定データ領域に入るように充分なオ
ーバラツプ（１mm単位）を行うようになつてい
る。両端にある２つの撮像装置２のオーバラツプ
しない起点画素群Ｓと反対側端にあるオーバラツ
プしない終点画素群Ｅには検査すべきプリント回
路部分は存在しないようにしてある。

このように、オーバラツプさせることにより検
査すべきプリント回路の全領域を走査できるので
あり、往復の副走査により撮像装置２は主走査方
向全幅に要する台数の1/2の台数でよいことにな
る。プリント回路板１は往復することにより出発
した位置に戻ることになり、往復による稼動率の
劣化はない。

〔作用効果〕

ランレングス符号化された信号を復元すると
き、画素信号は2ⁿ個であることが望ましく、上記
実施例の如く、起点画素群、終点画素群の相当信
号を入れて、2¹¹＝2048個にしておくことは、復
元するときの扱いが簡単になる。即ち、この発明
を用いず2042個の信号をランレングス化したの
ち、復元するとき、起点画素群、終点画素群相当
の信号を2ⁿ個の扱いにしている機器が汎用されて
いるため、2042個の信号の前と後に又は前又は後
に挿入して2048個とし、次段回路に渡さねばなら
ない。

2042個の信号はランレングス化されていて、ど
こに起点画素群、終点画素群相当の信号を挿入す
るかを判断又は検出する回路が必要であり、その
タイミングも必要となり、復元回路は複雑化す
る。

この発明は、ランレングス化に際して、起点画
素群、終点画素群の代りの信号を挿入しているの
でこのような問題は生じないのである。さらに、
2048個の次のデータ（2049個目）は、次の走査線
の起点画素データであり、黒に強制しているの
で、第３図に示すパターンは連続したランレング
ス符号化データとして扱える利点をも有してい
る。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明は２次元のフイルタ処理
によつて生じる不確定データとしての起点画素群
と終点画素群を確定データと同等に取扱うように
したので、２の累乗に基づいたデータ処理を簡易
に行え処理速度が向上するとともに、起点画素群
を黒（または白のいずれか一方）に強制するよう
にしたので、黒／白のフラグを要せず、また長さ
０を定義する必要がないことからワード数の増加
はなく、起点画素群の後のデータが黒があればワ
ード数が減少し、データ圧縮率が向上でき、さら
に、終点画素群を直前のデータと同じデータとし
たので高い確率で１ワード分のデータを削減でき
データ圧縮率を一段と向上させる効果がある。ま
た、起点画素群と終点画素群のデータを強制して
挿入することにより、ランレングス信号の復元の
取扱いが簡単になる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の説明図、第２図は実
施例に係るブロツク説明図、第３図は２次元のフ
イルタ処理に基づく不確定データ発生の説明図、
第４図は一実施例に適用される具体的な回路の構
成図、第５図は第４図のタイミングチヤートであ
る。 Ｓ，１１……起点画素群、Ｅ，１２……終点画
素群、Ｖ……確定データ、Ｔ……ターミネータ、
１……プリント配線板（PWB）、２……撮像装
置、３……Ａ／Ｄ変換器、４……空間フイルタ処
理２値化回路、５……第２空間フイルタ処理回
路、６……データ圧縮回路、７……メモリ、２
１，２３，２４，２５……アンドゲート、２２…
…Ｄフリツプフロツプ（Ｄ−FF）、２６……オア
ゲート、２７……ランレングス符号化回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対象パターンを光電走査し、走査により得ら
   れたアナログ画像入力信号を１ビツトの２値化信
   号に変換し、その２値化信号のデータをランレン
   グス符号化によりデータ圧縮する場合に、 前記アナログ画像入力信号を一旦ｍビツトに
   Ａ／Ｄ変換し、２次元のフイルタ処理を行なつた
   後で２値化信号に変換するようにするとともに、
   前記２次元のフイルタ処理によつて生じる不確定
   データとしての起点画素群と終点画素群に対し、
   起点画素群を黒または白のいずれか一方に強制す
   るとともに、終点画素群を終点画素群の直前のデ
   ータと同等化するようにランレングス符号化した
   ことを特徴とする２値画像データ圧縮方法。