JPH02105272A - 画像処理装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、パターンマツチング技術を利用した画像処理
装置に係わり、とくに標準図形の学習を複数回行うパタ
ーンマツチング技術を用いた画像処理装置に関する。

［従来の技術］ 画像処理装置におけるパターンマツチングの１つの手法
として、パターンの大きさを横ｎビット。

縦ｍビットの大きさに標準化して、まず標準のパターン
を記憶しておき、対象画像のパターンと比較する方法が
知られている。（特開昭６２−１７３４９２号公報参照
） １行ｍ列の標準パターンの中のｉ行ｊ列の画素の値をＰ
（ｚ、ｊ）とする、２値画像の場合は、Ｐ（ｘｔｊ）の
値は画素が白の場合は１．黒の場合はＯとなり、多値画
像の場合は白から黒までの階調数に応じた値となる。つ
まり、１６階調の場合はＯ〜１５となり、白が１５、黒
が０、そのあいだが中間の灰色である。

このようにして記憶された標準パターンと対象物の画像
からやはりｎ行ｍ列に標準化して求めた各画素の値Ｔ（
ＩＩＪ）との差Ｄ（ｌｅｊ）の総和Ｓを評価関数として
パターンが一致しているかどうかを判定していた。

２値画像の評価関数Ｓは次のようになる。

各画素に対して。

Ｔ　Ｃｘｖ　Ｊ）＝１の場合、Ｄ　（ｉＦ　ｊ）＝Ｐ　
（Ｌ　ｊ）Ｔ　（ｉｓ　ｊ）＝＝Ｏの場合、　Ｄ　（ｉ
ｔ　ｊ）　＝１−Ｐ　（Ｌ　ｊ）・・・・・・（１） この評価関数Ｓの値が決められた値以上であれば同じパ
ターンであると判定する。

多値画像の場合は画素の差Ｄ　（Ｌ　ｊ）は次のように
なる。

Ｄ　Ｃｘｐ　ｊ）＝ｌＴ　（ｘｔ　Ｊ）−Ｐ　（ｘｐ　
ｊ）・・・・・・（３） 評価関数Ｓは（２）式により求める。Ｓの値があるレベ
ル以下であれば、おなしパターンであると判定する。

２値画像のパターンマツチングは文字のように。

もともと２値化されているパターンのマツチングに適し
ており、多値の画像のパターンマツチングは、影のある
物体のように、中間階調が重要な意味を持つパターンマ
ツチングに適している。

文字認識に対して２値画像のパターンマツチングを採用
する場合の問題点は、境界線上の不安定さにある。

１例として、数字の１を１６行１６列に標準化したパタ
ーンの１例が第２図に示される。標準の図形を取り込ん
で、標準パターンを作る工程を学習と称しており、以後
そのように称する。標準パターンが幅広く見えるのは、
細長い字を縦、横同数の画素で標準化したためである。

印刷された数字はコントラストは良いが、カメラとセン
サの素子が数字の境界の中心にきたり、焦点がずれたり
すると、境界線上の点については不安定にならざるをえ
ない０分解能を上げることによって不安定となる確率を
下げることは可能であるが、不安定を無くすることはで
きない、また、分解能を上げることは、カメラの１画面
で読み取ることのできる文字数が少なくなることを意味
するため、多数の文字を読み取る必要があるときは分解
能を上げることも出来ない。

したがって、この不安定に対処することが不可欠である
。

このような条件を考慮して、悪い条件下での学習により
得られた数字１のパターンの１例が第３図に示される。

縦の境界線に注目すると、３列に黒点が発生し、１１列
に白点が発生している。これは縦の境界線での悪条件の
例であるが、横の境界線で不安定を生じる可能性もあり
、境界線は全て不安定になる可能性があると考えておく
必要がある。

標準パターン自身が第３図のようになっている場合は、
良好なパターンマツチング結果が期待できない。

しかしこのようなことは、パターンマツチングの標準パ
ターンを複数求め多数決をとることによって避けること
ができる。それは学習において悪条件が連続して生じる
ことはないからである。

あるいは、学習の基となる２値画像を複数回求め１画素
毎に多数決を取ればよい。

多数決を取るために、複数の２値画像信号を記憶する必
要があるが、本発明の目的の１つは２値画像の多数決を
取るため、２値画像を記憶することである。

その手段として、多値の画像メモリを利用する。

画像メモリの一部を利用して、２値画像を記憶する技術
については、特開昭６２−１３７４９２号公帽で公知で
あるが、複数の２値画像を多数決のために多値画像メモ
リに記憶させることについては例がない。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の画像処理装置にあっては、標準パターンの不安定
はなくせるが、高精度のパターンマツチングのために、
対象画像のパターンの不安定か問題となる。

本発明の目的は、＃ｓ準パターンを複数回求めて画素毎
に多数決を取り、ある画素において例えば白が表れる確
率をその画素の重みとして使用することにより、対象画
像のパターンに於ける不安定の影響も除くことができる
画像処理装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達するため１本発明に係る画像処理装置は
、標準となる２値画像を１行ｍ列に正規化した標準パタ
ーンを記録し、標準パターンと対象画像のパターンとを
比較してそれぞれの画像の一致、不一致を診断する画像
処理装置において、２値画像を複数回取込んで学習し標
準パターンを演算させる記憶手段を備えるように構成さ
れている。

そして、記憶手段を少くとも１個の多値画像メモリで形
成し、多値画像メモリは、そのビット数以下の個数の２
値画像の画素をそれぞれのビットに記憶するとともに、
それぞれの画素を多数決により選択して標準パターンを
形成するものとする。

さらに、標準となる２値画像を取り込む毎に２値画像の
画素を１行ｍ列に正規化して記憶し、画素毎にそれぞれ
の値を加算して標準パターンを演算するメモリを備えて
いる。

複数回の学習を行い、各画素に重みづけを行う手段とし
て、ｉ行ｊ列の画素の値Ｐ（ｌｅｊ）を白が発生した回
数とする０例えば１５回中４回白が発生したらＰ（１１
ｊ）＝４．１０回８が発生したらＰ　Ｃｘｒ　ｊ）＝１
０である。

この場合の差Ｄ（ｘ、ｊ）は、対象物のパターンの画像
が２値であることから、次のようになる。

Ｔ　（ｉ、ｊ）＝１の場合、Ｄ（Ｌ　Ｊ）＝Ｐ　（ＩＩ
　ｊ）Ｔ　（１１Ｊ）＝Ｏの場合、［）（ｉｐ　、））
　＝１５　　Ｐ　（１＋　Ｊ）・・・・・・（５） 評価関数Ｓは（２）式により求め、この値がある決めら
れた値以上であれば同じパターンであると判定する。

［作用］ このようにすると、第２図の標準パターンの境界線上の
点は不安定であるため、安定な画素が１５またはＯであ
るのにたいして、中間的な値となる。従って、不安定な
画素の点の値Ｔ　（ｉ、ｊ）は１であってもＯであって
も結果は中間的な値となり、他の点に対してＤ（ｘ、ｊ
）の値が小さくなって、その画素の重みが下がる。

たとえば、Ｐ（ｉｐ　ｊ）＝１５と安定な点において、
対象物のパターンの値がＴ（ｉ、ｊ）が１ならＤ（ｉ、
ｊ）は１５．Ｔ　Ｃｘ　ｌ　Ｊ）がＯならＤ（ｘｔｊ）
は０となり評価関数Ｓに１５の影響を与えるのに対して
、Ｐ（ｘｔｊ）が８（１５回中８回が白、７回が黒）と
非常に不安定な点では、Ｔ（ｘ、ｊ）が１ならＤ（ｘｔ
ｊ）が８、Ｔ（ｉ。

ｊ）が０ならＤ（ｘｙｊ）は７と評価関数に１しか影響
を与えない、つまりＰ（ｚ、ｊ）が１５の点の重みは、
Ｐ（ｉ、ｊ）が８の点の重みの１５倍である。

このように不安定な点は結果がどのようになっても判定
結果に大きな影響は与えない。

［実施例］ 本発明の一実施例を第１図を参照しながら説明する。

第１図に示されるように、標準となる２値画像を１行ｍ
列に正規化した標準パターンを記録し。

標準パターンと対象画像のパターンとを比較してそれぞ
れの画像の一致、不一致を判定する画像処理装置におい
て、２値画像を複数回取込んで学習し標準パターンを演
算させる記憶手段を備えるように構成される。

記憶手段を少くとも１個の多値画像メモリ２０６と２値
画像メモリ２０７とで形成し、多値画像メモリ２０６は
、そのビット数以下の個数の２値画像の画素をそれぞれ
のビットに記憶するとともに、それぞれの画素を多数決
により選択して標準パターンとするものとし、標準とな
る２値画像を取り込む毎に２値画像の画素を１行ｍ列に
正規化して記憶し、画素毎にそれぞれの値を加算して標
準パターンを演算するメモリ２０９を備えるものとする
。

カメラ１から取り込まれた画像は画像処理装置２で処理
され、必要に応じて、処理結果がＣＲＴ３に表示される
。

画像処理袋ｆｌ！２では、カメラｌから取り込んだアナ
ログ情報をＡ／Ｄ変換器２０１でディジタル信号に変換
し、セレクタ２０２を通してルックアップテーブルＬＵ
Ｔ２０３で所要の値に変換し、フィルタ回路２０４で膨
張、収縮などの処理を行い、演算回路２０５で２値画像
メモリ２０７の値と演算し、多値画像メモリ２０６また
は２値画像メモリ２０７に記憶する。さらにそれぞれの
メモリに記憶されたデータはセレクタ２０８で選択され
、セレクタ２０２を通してこのループを必要な回数回転
することによって、所要の画像処理がなされる。イメー
ジバス２１４はこの画像データが通る転送路である。

バス２１３は制御回路ＣＰＵ２１１を通る信号の転送路
であり１画像回路の制御を行ったり、メモリからデータ
を読み取ったりするのに使用する。

外部からの制御はキーボードＫＢ２１０で行い、メモリ
２０９に制御プログラムが記憶される。ＣＲＴ３にはＤ
／Ａ変換器２１２を通して信号が送られる。

まず、本実施例において多値画像メモリ２０６に２値画
像を複数回記憶させる動作について説明する。

カメラ１から取り込まれた画像はＡ／Ｄ変換器２０１で
多値の画像情報（例えば６ビツト）に変換される。セレ
クタ２０２はこの信号を選択し、ルックアップテーブル
ＬＵＴ２０３に６ビツトの信号を送る。

ルックアップテーブルＬＵＴ２０３は６ビツト（６４値
）の信号を、多値画像メモリ２０６の信号（例えば４ビ
ツト、１６値）に色々な６４値−１６値変換法で変換し
たり、２値画像メモリ２０７に記憶するため、任意のレ
ベルで２値化したりする。ルックアップテーブルＬＵＴ
２０３の内容は、メモリ２０９に記憶されたデータに従
って制御回路ＣＰＵ２１１が書き変える。

ここで４ビツトの多値画像メモリ２０６に２値画像４個
を記憶する方法について述べる。これは、カメラ１から
取り込まれた６ビツトの信号を２値化すると同時に、１
回ごとに違うビットに記憶すればよい。

つまり、入力が２値化レベルを越えたら、出力は全ビッ
ト１つまり１５とする通常の方法の代わりに、第１回目
は第１ビツトのみ１、つまり１０進数に換算すると１と
して多値画像メモリ２０６に記憶する８次に、第２回目
は第２ビツトのみ１、つまり１０進数に換算すると２と
して信号を求め、演算回路２０５で、この信号を多値メ
モリ２０６の信号とＯＲ演算して多値画像メモリ２０６
に記憶する。続いて、第３回目は１０進数に換算すると
４．第４回目は１０進数に換算すると８として同様に行
う、このようにすると、１回目白の点は第１ビツトが１
．２回目白の点は第２ビツトが１というようになる。

このようにして得られた多値画像メモリ２０６の値は、
４回白のときは１５．３回白のときは７．１１．１３，
１４の何れかの値となる。従って。

３回以上１となったビットを１とするためには。

ルックアップテーブルＬＵＴ２０３の出力が、入力１５
，１４，１３，１１．７のとき１、それ以外のときにＯ
となるように選び、画像ループを１回転すればよい。

このようにして、４回の取り込み画像のうち、３回以上
白の点のみ白とすることができる。

このようにして得られた画像から０行ｍ列の標準パター
ンを求めてメモリ２０９に記憶し、対象画像のパターン
と（１）、（２）式で比較して評価関数Ｓを求め、得ら
れた評価関数Ｓがメモリ２０９に記憶されている基準値
を越えているかどうかを調べ、基準値以上あればパター
ンが一致していると判断し、ＣＲＴ３に表示する。

これによって、標準パターンを安定化することができる
が、次に標準パターンの各画素に重みをつける方法につ
いて述べる。

この場合は、カメラ１から取り込んだ標準パターンの画
像をルックアップテーブルＬＵＴ２０３で２値化して０
行ｍ列に標準化してメモリ２０９に記憶する。続いて同
様にして標準パターンを求め５．メモリ２０９に記憶し
である値と画素毎に加算する。これを必要回数（例えば
１５回）繰り返して求めると、画素毎に重み付けされた
ＪＩＭ準パターンが求められるので、（５）式によって
Ｄ　（ｉ。

ｊ）を計算し、（２）式によって評価関数Ｓを計算する
。このようにして得られた評価関数Ｓがメモリ２０９に
記憶されている基準値を越えているかどうかを調べ、基
準値以上であればパターンが−Ｍしていると判断し、Ｃ
ＲＴ３に表示する。

この演算プログラムはメモリ２０９に記憶する。

［発明の効果］ 本発明によれば、画像処理装置に多値画像メモリを設け
ることによって、標準パターンを複数回求めるため、ｅ
Ａ準パターンの不安定を除くことができる。

更に、標準パターンの画素毎に重みを付ける方法によれ
ば、対象画像のパターンの不安定の結果に及ぼす影響も
低減でき、パターンマツチングの精度を向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の画像処理装置を示す構成図
、第２及び３図は標準パターンの例を示す図である。 ［符号の説明］ １・・・カメラ、２・・・画像処理装置、３・・・ＣＲ
Ｔ。 ２０１・・・Ａ／Ｄ変換器、２０２，２０８・・・セレ
クタ、２０３・・・ルックアップテーブル、２０４・・
・フィルタ回路、２０５・・・演算回路、２０６・・多
値画像メモリ、２０７・・・２値画像メモリ、２０９・
・メモリ、２１０・・・キーボード、２１１・・・ＣＰ
Ｕ、２１２・・・Ｄ／Ａ変換器、２１３，２１４・・・
バス。 代理人　　鵜　　沼　　辰　　之 第 図 列（ｊ） 一一一− ｃｍ諺嘗６） ロー 白（１） 一一一一黒（０） 第 図 口−−−− 白（１） ロー黒（０）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、標準となる２値画像をｎ行ｍ列に正規化した標準パ
   ターンを記録し、該標準パターンと対象画像のパターン
   とを比較してそれぞれの画像の一致、不一致を診断する
   画像処理装置において、前記２値画像を複数回取込んで
   学習し前記標準パターンを形成させる記憶手段を備えた
   ことを特徴とする画像処理装置。 ２、記憶手段を少くとも１個の多値画像メモリで形成し
   、該多値画像メモリは、そのビット数以下の個数の２値
   画像の画素をそれぞれのビットに記憶するとともに、そ
   れぞれの画素を多数決により選択して標準パターンを形
   成することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。 ３、標準となる２値画像を取り込む毎に該２値画像の画
   素をｎ行ｍ列に正規化して記憶するとともに、該画素毎
   にそれぞれの値を加算して標準パターンを形成させるメ
   モリを備えたことを特徴とする請求項１記載の画像処理
   装置。