JPH02141069A - 画像入力装置 - 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】 ［目次］ 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 第１実施例（第１〜５図） 第２実施例（第６〜８図） 拡張 発明の効采 ［概要］ 画像認識装置、画像検査装置又は測定装置等に用いられ
、低分解能撮像装置と高分解能撮像装置を備え両者の長
所を合わせ持つ画像入力装置に関し、 人の判断を介さずに注目したい視野を自動判定しその視
野を高分解能で撮像することを目的とし、第１視野を撮
像する低分解能撮像装置と、該視野より狭い第２視野を
該低分解能撮像装置よりも高い分解能で撮像する高分解
能撮像装置と、該第２視野を該第！視野内で移動させる
視野移動手段と、該低分解能撮像手段で撮像された画像
又は該画像を変換した画像について隣接する画素データ
間の変化が所定値以上の部分を含む領域を注目領域と判
定する注目領域判定手段、該低分解能撮像手段で撮像さ
れた画像又は該画像を変換した画像について補間フィル
タ処理により主観的輪郭を求め該主観的輪郭内を注、目
領域と判定する注目領域判定手段、及び該低分解能撮像
手段で撮像された画像又は該画像を変換した画像につい
て各画素データについての経時的変化が所定値以上の部
分を含む領域を注目領域と判定する注目領域判定手段の
うちの少なくとも１つの注目領域判定手段と、該視野移
動手段を制御して該第２視野を該注目領域に対応する視
野にする制御手段とを有し、該注目領域を高分解能で撮
像するように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は画像認識装置、画像検査装置又は測定装置等に
用いられ、低分解能撮像装置と高分解能撮像装置を備え
両者の長所を合わせ持つ画像入力装置に関する。

［従来の技術］ 画像認識装置等に用いられる画像入力装置では、撮像視
野が広くかつ分解能が高い画像を得ようとすると、画像
メモリが大容量となり、かつ、画像処理時間が長時間と
なる。例えば、画像の縦及び横の列の画素数をそれぞれ
１０倍にすると、画像メモリの容量及び画像処理時間は
各々１００倍にもなる６画像認識の為には認識対象に応
じた一定以上の分解能の画像を得る必要があるので、メ
モリ容量を少なくし、かつ画像処理時間を短縮しようと
すると、撮像視野を狭くしなければならず、認識対象又
は検査対象が撮像視野内に収まらなくなって１ｉ像認識
等が不可能になる場合がある。

そこで、低分解能ではあるが広い視野を撮像できる低分
解能撮像装置と、撮像視野は狭いが高分解能である高分
解能撮像装置とを備えて両者の長所を合わせ持った画像
入力装置が提案されている（特開昭６２−７４１７９号
公報）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の画像入力装置では、人の判断により高分
解能撮像装置の撮像視野を決める必要があるため、目視
により常時認識等の対象を監視しなければならないとい
う間麗点があった。

本発明の目的は、このような問題点に鑑み、人の判断を
介さずに注目したい視野を自動判定しその視野を高分解
能で撮像することができるインテリジェントな画像入力
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、本第１発明に係る画像入力
装置では、第１視野を撮像する低分解能撮像装置と、該
視野より狭い第２視野を該低分解能撮像装置よりも高い
分解能で撮像する高分解能撮像装置と、該第２視野を該
第１視野内で移動させる視野移動手段と、該低分解能撮
像手段で撮像された画像又は該画像を変換した画像につ
いて隣接する画素データ間の変化が所定値以上の部分を
含む領域を注目領域と判定する注目領域判定手段と、該
視野移動手段を制御して該第２視野を該注目領域に対応
する視野にする制御手段とを備えている。

本第２発明では、上記第１発明の注目領域判定手段の代
わりに、該低分解能撮像手段で撮像された画像又は該画
像を変換した画像について補間フィルタ処理により主観
的輪郭を求め該主観的輪郭内を注目領域と判定する注目
領域判定手段を備えている。

本第３発明では、上記第１発明若しくは第２発明の注目
領域判定手段の代わりに、またはこれに加えて、該低分
解能撮像手段で撮像された画像又は該画像を変換した画
像について各画素データについての経時的変化が所定値
以上の部分を含む領域を注目領域と判定する注目領域判
定手段を備えている。

［作用］ 認識対象、検査対象または観測対象によっては、空間的
変化の大きい領域または時間的変化の大きい領域を主に
詳細に知りたい場合がある。

木筆１または第２発明によれば、低分解能撮像装置で撮
影された画像から空間的に変化の大きい領域を判定する
ので、注目したい領域を短時間で自動判定することがで
きる。また、この領域のみを高分解能撮像装置で撮影す
るので、認識、検査または観測が容易となり、かつ、無
駄なく得たい情報を短時間で得ることができる。このよ
うな処理が人の判断を介さずに行われるので、認識対象
等を常時監視する必要がな（、労力を省くことができる
。

本第３発明によれば、低分解能撮像装置で撮影された画
像から時間的に変化の大きい領域を判定するので、注目
したい領域を短時間で自動判定することができる。他の
点は上記第！または第２発明の場合と同様である。

したがって、本発明により画像入力装置を効率よくイン
テリジェント化することができる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明すす。

（１）第１実施例 例えば防火のために広い視野をＴＶカメラで監視する場
合、小さな火災発生源を早期に発見しようとすると、多
数のＴＶカメラを設置し、かつ、各ＴＶカメラに対応し
て画像処理装置を備える必要がある。このような場合を
想定して本発明の第１実施例を説明する。

第！図は画像入力装置の光学系を示す。／％ウジング１
０の一側面には結像レンズＩ２が備えられ、この結像レ
ンズ１２と対向するハウジング１０の内側面には結像レ
ンズ１２の結像位置に撮像素子１４が固定されている。

撮像素子１４は広視野を撮像することができるが低分解
能であり、その画素数は例えば２５６Ｘ　２５６である
。

結像レンズ１２と撮像素子工４の間の光路中には、ハー
フミラ−１６がその面を結像レンズ１２の光軸に４５度
傾斜させて固定されている。ハーフミラ−１６の下方に
は倍率可変レンズ１８を介し撮像素子２０が配置されて
おり、結像レンズ１２を通りハウジングｌＯ内に入った
光束はノ１−フミラー１６でその一部が下方に反射され
て結像され、その像が倍率可変レンズ１８で拡大されて
撮像素子２０上に結像される。撮像素子２０の画素数は
゛例えば撮像素子１４と同じ＜　２５６Ｘ　２５６であ
るが、撮像素子２０で撮影された画像は倍率可変レンズ
１８により拡大されているので撮像素子！４により撮影
された画像よりも高分解能となっている。

倍率可変レンズ１８はその先軸方向へ移動可能に撮像素
子２０に一体化され、撮像素子２０はＸ−Ｙ移動ステー
ジ２２λ上に保持され、ｘ−Ｙ移動ステージ２２ａはハ
ウジング１０の底面に固定されたＸ−Ｙ固定ステージ２
２ｂ上を不図示の駆動機構により移動可能になっている
。

ここで、火災判定基準を低く設定しておき（高感度にし
ておき）、撮像素子１４で撮影された低分解能画像を処
理して火災を判定すると、火災誤検出の確立は大きくな
るものの、１台の画像入力装置で広視野を監視すること
ができ、かつ、高速処理することができる。そこで、一
応火災と判定された領域を注目領域として撮像素子２０
で撮影し、その高分解画像を処理して再度火災であるか
どうかを判定すれば、１台の画像入力装置で多数のＴＶ
カメラの役割を果たすことができ、しかも画像処理装置
を１台分のみ備えればよい。このためには、火災判定を
自動的に行い、かつ、判定された領域を撮像するように
ｘ−Ｙ移動ステージ２０ａを制御する必要がある。

次に、第３〜５図を参照して第２図に示す画像入力装置
を説明する。

時刻ｔにおいて撮像素子Ｉ４により撮影された画像は画
像入力回路２６により電気的に走査されて読み取られ、
増幅、デジタル変換されて画像メモリ２８に書き込まれ
、画像転送回路３０により遅延画像メモリ３２へ転送さ
れる。時刻（ｔ＋ｄ）に於いて撮像素子！４により撮影
された画像は、同様に画像入力回路２６を介して画像メ
モリ２８に書き込まれる。

画像メモリ２８の内容は、各画素について、空間微分回
路３４により微分フィルタ、例えば５ｏｂｅｌの微分フ
ィルタを用いてフィルタ処理され、その結果が順次評価
回路３８へ供給される。また、画像メモリ２８と遅延画
像メモリ３２の対応する各画素についての画素データの
差が時間微分回路３６により求められ、その結果が順次
評価回路３８へ供給される。評価回路３８は、各画素に
ついて、予め設定された重みを空間微分回路３４及び時
間微分回路３６の各出力値に付けて両者の和をとり、変
換画像メモリ３９に書き込む。注目領域判定回路４０は
変換画像メモリ３９の内容から注目領域を判定する。

例えば、時刻を及び時刻（ｔ＋ｄ）における画像が同一
で第３図に示すような画像である場合には、時間微分回
路３６の出力値は各画素について０であり、空間微分回
路３４の出力値は第３図に示す矩形領域Ａ及びＢ内に於
いて大きな値をとる。したがって、注目領域判定回路４
０は矩形領域Ａ及びＢを注目領域と判定する。注目領域
判定回路４０は領域Ａの中心位置座標を求めてステージ
制御回路４２へ供給し、同時に注目領域判定回路４０は
矩形領域Ａに対応した倍率可変レンズ１８の倍率を求め
てフォーカス・倍率制御回路４４へ供給する。ステージ
制御回路４２は撮像素子２０の中心位置座標が注目領域
判定回路４０から与えられた中心位置座標になるように
ｘ−Ｙステージ２２を制御する。また、フォーカス・倍
率制御回路４４は撮像素子２０から見た視野が領域Ａに
なるように倍率可変レンズ１８の倍率を調節すると共に
フォーカスを調節する。注目領域判定回路４０はステー
ジ制御回路４２及びフォーカス・倍率制御回路４４での
処理が終了したことを確認した後、画像入力回路４６へ
画像入力指令を供給する。画像入力回路４６はこれに応
答して、撮像素子２０により撮影された領域Ａの画像を
電気的に走査して読み取り、増幅、デジタル変換して画
像メモリ４８へ古き込ませる。この画像は画像認識回路
５０により処理され、目的に応じた認識が行われてその
結果がデイスプレィ５２に表示される。また、この画像
はそのままデイスプレィ５２に表示され、遠隔地からの
モニタ用として用いられる。次に、第３図に示す領域Ｂ
について同様の処理が行われる。

上記空間微分回路３４及び時間微分回路３６での処理終
了直後には、画像転送回路３０により画像メモリ２８の
内容が遅延画像メモリ３２へ転送され、その後、時刻（
ｔ＋２ｄ）には撮像素子１４により撮影された画像が画
像入力回路２６を介し画像メモリ２８に書き込まれる。

この画像が第４図に示すような画像の場合には、時間微
分回路３Ｂの出力値が０とならない領域が存在し、評価
回路３８により評価される０例えば空間微分回路３４の
出力値に付けられる重みよりも時間微分回路３６の出力
値に付けられる重みの方が相当大きい場合には、注目領
域判定回路４０により判定される注目領域は第４図に示
す矩形領域Ｃとなり、上記同様にして撮像素子２０によ
りこの矩形領域Ｃが撮影され、デイスプレィ５２に表示
されるとともに画像認識回路５０により火災であるかど
うかが認識される。火災であるかどうかは色及び火災特
有の揺らぎの有無により判定することができる。

このようにして、人の判断を介さずに空間的変化及び時
間的変化の大きな部分の領域を撮像素子２０により自動
的に撮像することができ、火災検出、監視用として用い
ることができる。

なお、画像メモリ２８、遅延画像メモリ３２について輝
度等の画素データを例えば各図形の面積値（ｔつの図形
内の各画素にこの図形の面積値を付与する）等の特徴間
に変換し、その変換画像を空間微分回路３４、時間微分
回路３６で処理してもよい。

（２）第２実施例 次に、本発明の第２実施例を説明する。

被写体及び被写体距離によっては、撮像装置１４で撮影
した画像が、第６図に示す如く、複数の図形が点在し集
合している低分解能画像となる場合がある。例えば、各
種商品の各々が箱詰めにされてベルトコンベアで搬送さ
れ、搬送中の６箱の表面に記載された１列または複数列
の文字を遠くから撮像素子１４で撮影した場合には、そ
の低分解能画像における文字列は複数の点在図形の集合
と言える。このような場合、−文字毎を撮像素子２０で
撮像し、その文字を認識したのでは、処理時間が長くな
るとともに、文字列の単位をさらに認識する必要がある
。

そこで、本第２実施例では、個々の点の輪郭ではなく点
在図形の集合の主観的輪郭を次のようにして求めること
により、適当な大きさの領域を注目領域と判定する。

第７図は、第６図中の２点間の近傍を拡大した図であり
、各升目は１画素を示し、升目内の数値は輝度を示す。

空白の升目は輝度が一定値以上であることを示す。例え
ば９Ｘ９マトリツクスの補間フィルタＦを用い、輝度が
一定値以上である画素にこの補間フィルタＦの中心Ｘを
置き、補間フィルタＦ内の該一定値以上の輝度の画素を
除いた部分の画素についての輝度の平均値を求め、この
平均値を中心１！ｉ！Ｘの輝度として付与する。このフ
ィルタ処理を全画素について行えば斑点間は第８図に示
す如く補間される。ただし、このようにして付与された
輝度はフィルタ処理中においては用いないものとする。

このような処理により、斑点の集合としての輪郭（主観
的輪郭）を求めることができ、後は第１実施例と同一の
処理を行えばよい。

上記においては、補間領域を一定値以上の輝度としたが
、画像によっては一定値以下の輝度を補１７０領域とす
ることができる。また、輝度ではなく、斑点の面積等の
特徴ｍであっても同様にして主観的輪郭を求めることが
できる。

第８図中の・印は数値記載の省略を示す。

（３）拡張 なお、本発明には外にも種々の変形例が含まれる。

例えば、画像入力回路２６の出力を画像メモリ２８及び
遅延画像メモリ３２に交互に供給する構成とすれば、画
像転送回路３０を設ける必要がない。

また、用途に応じて、空間微分回路３４、時間微分゛回
路３６のいずれか一方のみを備えた構成であってもよく
、あるいは、評価回路３８を設けずに空間微分回路３４
、時間微分回路３６の出力を゛注目領域判定回路４０へ
供給して空間的変化の大きな領域と時間的変化の大きな
領域の両者を等価に注目領域とする構成・であってもよ
い。

また、撮像素子＋４及び２０を固定し、ノーーフミラー
ＩＧと倍率可変レンズ１Ｂとの間に視野を移動させる光
学系を配置してもよい。このような光学系は例えばラマ
ンスペクトル測定装置の走査光学系において用いられて
いる公知の６のを利用することができる（実公昭６３−
１５８１５号公報）。

さらに、低分解能撮像装置と高分解能撮像装置は別体の
ＴＶカメラであってもよく、この場合、高分解能撮像装
置を複数台備えていてもよい。また、空間的変化の大き
い領域を撮影する高分解能撮像装置と時間的変化の大き
い領域を撮影する高分解能撮像装置を別体としてもよい
。

また、本発明の利用範囲は広く、例えば広い範囲に設置
される防犯カメラ、移動体追跡装置等として用いればカ
メラの設置台数及び画像処理装置を少なくすることがで
きるとともに、注目したい領域をより高分解能で撮影す
ることが可能となる。

天体観測や顕＠鏡下の観測等に用いれば、自動的に必要
なデータのみを得ることができ、解析が容易となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、木筆１または第２発明に係る画像
入力装置Ｉこよれば、低分解能撮像装置で撮影された画
像から空間的に変化の大きい領域を判定するので注目し
たい領域を短時間で自動判定することができ、この領域
のみを高分解能撮像装置で撮影するので認識、検査また
は観測が容易となりかつ無駄なく得たい情報を短時間で
得ることができ、このような処理が人の判断を介さずに
行われるという優れた効果を奏し、設備のコストダウン
、省力化及び画像入力装置のインテリジェント化に寄与
するところが大きい。

また、本第３発明によれば、低分解能撮像装置で撮影さ
れた画像から時間的に変化の大きい領域を判定するので
、注目したい領域を短時間で自動判定することができ、
上記第１または第２発明と同一の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は゛本発明の第１実施Ｐｉ？こ係り、
第１図は画像入力装置の光学系を示す一部破断斜視図、 第２図は画像入力装置のブロック図、 第３図乃至第５図は第２図の動作説明に供する図であっ
て、 第３図は時刻を及び時刻（ｔ＋ｄ）での低分解能画像を
示す図、 第４図は時刻（ｔ＋２ｄ）での低分解能画像を示す図、 第５図は第４図に示す注目領域Ｃの高分解能画像を示す
図である。 第６図乃至第８図は本発明の第２実施例に係り、第６図
は複数の点在図形の集合からなる注目領域を有する画像
を示す図、 第７図は第６図の２点間近傍を拡大した補間フィルタ処
理説明図、 第８図は補間後の第７に対応した図である。 １２は結像レンズ Ｉ４．２０は撮像素子 １６はハーフミラ− Ｉ８は倍率可変レンズ ２２ａはｘ−Ｙ移動ステージ ２２ｂはｘ−ｙ固定ステージ 図中、 ＩＯはハウジング 第 図 時刻ｔ、（ｔ＋ｄ）での低分解能画像 第３図 時１ｌｌ（ｔ＋２ｄ）での低分解能画像第４図 第５図 第６図 第６図の２点間近傍を拡大した補間処理前第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１視野を撮像する低分解能撮像装置と、該視野よ
   り狭い第２視野を該低分解能撮像装置よりも高い分解能
   で撮像する高分解能撮像装置と、該第２視野を該第１視
   野内で移動させる視野移動手段と、 を有する画像入力装置において、 該低分解能撮像手段で撮像された画像又は該画像を変換
   した画像について、隣接する画素データ間の変化が所定
   値以上の部分を含む領域を注目領域と判定する注目領域
   判定手段と、 該視野移動手段を制御して該第２視野を該注目領域に対
   応する視野にする制御手段と、 を有し該注目領域を高分解能で撮像することを特徴とす
   る画像入力装置。 ２）第１視野を撮像する低分解能撮像装置と、該視野よ
   り狭い第２視野を該低分解能撮像装置よりも高い分解能
   で撮像する高分解能撮像装置と、該第２視野を該第１視
   野内で移動させる視野移動手段と、 を有する画像入力装置において、 該低分解能撮像手段で撮像された画像又は該画像を変換
   した画像について、補間フィルタ処理により主観的輪郭
   を求め、該主観的輪郭内を注目領域と判定する注目領域
   判定手段と、 該視野移動手段を制御して該第２視野を該注目領域に対
   応する視野にする制御手段と、 を有し該注目領域を高分解能で撮像することを特徴とす
   る画像入力装置。 ３）第１視野を撮像する低分解能撮像装置と、該視野よ
   り狭い第２視野を該低分解能撮像装置よりも高い分解能
   で撮像する高分解能撮像装置と、該第２視野を該第１視
   野内で移動させる視野移動手段と、 を有する画像入力装置において、 該低分解能撮像手段で撮像された画像又は該画像を変換
   した画像について、各画素データについての経時的変化
   が所定値以上の部分を含む領域を注目領域と判定する注
   目領域判定手段と、 該視野移動手段を制御して該第２視野を該注目領域に対
   応する視野にする制御手段と、 を有し該注目領域を高分解能で撮像することを特徴とす
   る画像入力装置。