JPH02253105A - 画像計測装置 - 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、テレビカメラから得られた画像信号を使用し
て、測定対象物の位置や形状を計測する画像計測装置に
関し、更に詳しくは、テレビカメラからのビデオ信号を
用いることの制約を越えて分解能・精度を向上できるよ
うにした画像計測装置に関する。

（従来の技術〉 第７図は、本発明が対象とする画像計測装置の構成概念
図である。図において、ＯＢは測定対象物、ＴＣはこの
測定対象物ＯＢを捕らえるテレビカメラ、ＩＰはテレビ
カメラＴＣからのビデオ信号Ｖｓを入力する画像処理部
で、所定の画像処理を行って、測定対象物の位置や形状
を計測し、その計測データを出力する。

この計測データは、例えば部品の組み立てや検査を行な
うシステムに送られ利用される。

テレビカメラＴＣから得られるビデオ信号は、放送規格
に定められており、２次元情報である物体画像を複数の
走査線で構成し、時系列信号となっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 このように、放送規格で定められたビデオ信号を出力す
るテレビカメラを用い、画像計測を行なう場合、その分
解能は走査線の数（画素の数）で決まる。通常放送用の
ビデオ信号では、走査線の数は５２５木、このうち有効
な画素情報を含んでいる走査線の本数は約４８０本で、
この制約を越えて分解能・精度を向上させることは困難
であった。なお、最近ハイビジョンと称する走査線の数
ヲ１．１．２５本にした高品位テレビが出現しているが
、これに用いられるテレビカメラは、非常に高価である
。

本発明は、これらの状況に鑑みてなされたもので、現在
放送規格で定められた通常のビデオ信号を出力するテレ
ビカメラを用い、安価で高分解能の画像計測が行なえる
画像計測装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 前記した課題を解決する本発明は、 測定対象物を捕らえるビデオカメラと、このビデオカメ
ラから出力される放送規格で定められたビデオ信号を画
素信号とするＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器からの画素信号を入力し、その画素自
身と当該画素の上下及びまたは左右方向に相隣り合う画
素との平均の濃度を演算して内挿データをつくる内挿デ
ータ演算部と を備えて構成される。

〈作用〉 ビデオ信号をＡ／Ｄ変換することにより、各画素につい
て数ビットの明るさ（濃度値）データとし、その画素を
中心としてその周辺の濃度値を内挿演算部が演算して求
め、求まった内挿データによって画素の数を見掛上増大
させる。

これによって高い精度で位置や形状の北側を行なうこと
が可能となる。

〈実施例〉 以下図面を用いて、本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。図において、ＴＣは測定対象物ＯＢを捕らえるビデ
オカメラ、ＡＤはこのビデオカメラＴＣから出力される
放送規格で定められたビデオ信号Ｖｓを画素信号とする
Ａ／Ｄ変換器である。

ＮＣはＡ／Ｄ変換器ＡＤからの画素信号（例えば６４０
Ｘ４８０の画素からなる）ＶＤを入力し、その画素自身
と当該画素の上下及びまたは左右方向に相隣り合う画素
との平均の濃度を演算して内挿データをつくる内挿デー
タ演算部で、水平方向内挿器ＥＨと、垂直方向内挿器Ｅ
Ｖを含んで構成されている。

ＭＵは画素のデータと内挿データ演算部ＮＣでつくられ
た内挿データとが順次書き込まれる画像メモリで、ここ
では偶数、奇数の各走査線信号を出力するために２枚の
画像メモリＭ１．．Ｍ２が用いられている。

このように構成した装置の動作を説明すれば以下の通り
である。

はじめに、本発明において、内挿データ演算部での動作
概念を説明する。

Ａ／Ｄ変換器ＡＤからの画像は、２次元の濃度分布と考
えられるので、これをψ（ｘ、ｙ）で表す。

画素に分割された画像は、ψ（ｘ、ｙ）の離散点でのザ
ンプル集合、即ち、 ψ　（ｌ　・ΔＸ、　Ｊ　・Δｙ） ただし、ｉ、ｊ；整数 ΔＸ、Δｙ；サンプル間隔 と考えてよい。

第２図は、サンプルした画素の２次元の濃度分布を示す
概念図である。この図において○の部分がザンプル画素
の位置を表し、○で囲まれた数字はその画素の濃度を表
しているものとする。

ここで画素数をＸ方向、ｙ方向とも２倍にするものとす
れば、サンプルした画素のそれぞれ中間位置（＋印で示
す）の濃度値を求めることに相当する。

ψ（ｘ、　　ｙ）を（ｉ・ΔＸ、ｊ・Δｙ）周辺で展開
すると、概略次式で表わすことができる。

ψ（ｘ、ｙ） 一ψ　（１・ΔＸ、　ｊ　・△ｙ） ｙ＝ｊ　　・Δｙ 十〇 （δＸ２ δｙ２） ただし　ｘ−ｉ・Δχ十δＸ ｙ−ｊ　　・Δｙ＋δｙ となるので、 δｘ＝０またはΔｘ　／　２ δｙ−ｏまたはΔｙ／２ の各組み合わせ（δＸ−δｙ＝Ｏの組み合わせを除く）
について、（１）式の値を演算すればよい。

内挿データ演算部は、（１）式に従って画像を内挿する
為の演算を行なうものである。

以下の説明では、画像ψ（ｘ、ｙ）を２次元配列Ｆ　（
１，Ｊ）で表すものとする。

２倍に内挿された画像もＦ　（Ｉ、Ｊ）で表す。

ただし、ｌ＜Ｉ＜Ｉｍａｘ、１＜Ｊ＜Ｊｍａｘで、Ｉ、
　　Ｊはいずれも整数 この場合、内挿する前の画像は、 Ｆ　（Ｉ、Ｊ）のうち、Ｉ、　　Ｊとも奇数の値が分か
っていることと同じである。

第３図において、二重枠で囲んだ符号ｒＡＪが、内挿前
の画像であるとすれば、α、β１　γの３個の画素の値
を演算すればよいことになる。

く１〉αの値の演算 であるから、 ψ　（Ａ）　　＋ψ　（Ｂ） 故に、 ψ（α）　−Ｆ　（１（偶数）、Ｊ） となる。

く２〉βの値の演算 〈１〉と同様にして求められるもので ψ（β）−Ｆ（１，Ｊ（偶数）） く３〉γの値の演算 となる。

この値として、　（ψ（Ａ）＋ψ（Ｄ）　ｌ　／２を使
っても良く、次の式によるほうが、良く近似できる。

＝Ｆ　（１（偶数）、Ｊ（偶数）） となる。

内挿データ演算部ＮＣは、前記く１〉の内挿演算、次に
＜２＞、＜３＞の内挿演算をそれぞれ行なうことで、各
内挿位置の濃度値を求めることができる。

第４図は、内挿データ演算部ＮＣ内の水平方向内挿器Ｅ
Ｈの一例を示すブロック図、第５図はその動作を示すタ
イムチャートである。

ラッチ回路１１は、Ａ／Ｄ変換器ＡＤからの第５図（ａ
）に示す入力データＶＤを、（ｂ）に示すクロックのタ
イミングでラッチし保存する。加算器１２は入力データ
とＶＤと、ラッチ回路１１からの］クロック前の画像デ
ータとを加算し、次式に示すΣ（ｉ）を（Ｃ）に示すよ
うに出力する。

Σ（ｉ）　−（１／２）ｆ　ＶＤ（ｉ）＋ＶＤ（＋−１
）１マルチプレクサ１３は、（ｄ）に示すように、加算
器コ２からの加算結果Σ（ｉ）と、ラッチ回路１−１か
らのデータＶ　Ｄ　（＋−１）を交互に選択して出力す
る。逓倍器１４はクロックを２倍してクロック２を得て
いる。マルチプレクサ１３からの出力データＶＥＨ及び
クロック２により、水平方向の画素信号か２倍にできる
。

第６図は、内挿データ演算部ＮＣ内の垂直方向内挿器Ｅ
Ｖの一例を示すブロック図である。

加算器２２は、水平方向内挿器ＥＨからの画像データＶ
、、と、この画像データを１−ライン遅延器２］を介し
て印加される１本前の走査線の画像データとを加算し、
２本の走査線の平均（内挿）の画像データＶＢＩＩＶを
得る。

ここで、遅延器２１−からのデータｖｇｎｖは偶数ライ
ンに、加算器２２からのデータＶＥＨＶは奇数ラインと
することで、垂直方向に内挿した画像データになる。

この垂直方向内挿器ＥＶからの偶数、奇数の各ラインの
画像データは、それぞれ画像メモリＭＵのメモリＭ１．
．Ｍ２に同時に書き込まれる。

１画面の画像データの書き込みが終了後、これらのメモ
リＭｌ、Ｍ２から交互にあるいは並列的にデータを読み
出せば、高い分解能の画像を得ることかでき、高精度の
画像計測ができる。

尚、上記の説明では水平方向内挿器を設けたものについ
て説明したが、これは必ずしも必要でない。また、内挿
データ演算部はここで示した以外の構成としてもよい。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明によれば、現在放送
規格で定められた通常のビデオ信号を１η力するテレビ
カメラを用いながらも、安価で高分解能の画像計測か行
なえる画像Ｗ１測装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図はサンプルした画素の２次元の濃度分布を示す概念図
、第３図は内挿演算の原理を説明するための説明図、第
４図は内挿データ演算部内の水平方向内挿器の一例を示
すブロック図、第５図はその動作を示すタイムチャート
、第６図は内挿データ演算部内の垂直方向内挿器の一例
を示すブロック図、第７図は本発明が対象とする画像計
測装置の構成概念図である。 ＯＢ・・・測定対象物　　　ＴＣ・・・ビデオカメラＡ
Ｄ・・・Ａ／Ｄ変換器　　ＮＣ・・・内挿データ演算部
ＥＨ・・・水平方向内挿器　ＥＶ・・垂直方向内挿器Ｍ
Ｕ・・・画像メモリ ］　４ 角何２ 図 ■÷■・■十■十〇 ↑◎＋■・■ヰＯ−［相］ −＞Ｘ 第３ 図 ロロ月国 囲田 角ζ４ 図 角等６ 図 ２］ 第５ 四ど す （ＣＩ）ＨＤ　　　　　　　］ （ｂ）クロック−丁−Ｌ丁］二［１丁］−「−第７ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 測定対象物を捕らえるビデオカメラと、 このビデオカメラから出力される放送規格で定められた
   ビデオ信号を画素信号とするＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器からの画素信号を入力し、その画素自
   身と当該画素の上下及びまたは左右方向に相隣り合う画
   素との平均の濃度を演算して内挿データをつくる内挿デ
   ータ演算部と を備えた画像計測装置。