JPH04157577A - 位置合わせ装置 - Google Patents

位置合わせ装置

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JPH04157577A
JPH04157577A JP2283838A JP28383890A JPH04157577A JP H04157577 A JPH04157577 A JP H04157577A JP 2283838 A JP2283838 A JP 2283838A JP 28383890 A JP28383890 A JP 28383890A JP H04157577 A JPH04157577 A JP H04157577A
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隆史 平位
Koichi Sasagawa
耕一 笹川
Shinichi Kuroda
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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】
この発明は、位置ずれのある2枚の画像間の位置合わセ
を行う位置合わせ装置に関するものである。
【従来の技術】
第7図は従来の位置合わせ装置にて用いられている相関
法を説明するための説明図である。図において、1はあ
らかじめ入力されている、大きさがMXMの基準画像で
あり、2は新たに入力されてこの基準画像1との間で位
置合わせが行われる、大きさがLXLの対象画像である
。 次に動作について説明する。相関法においては、2枚の
画像間のマツチング度を測る指標として、が用いられる
。ここで、W(i、j)は基準画像1、S(i、j)は
対象画像である。また、R(m、n)は対象画像1上の
点(m、n)における2枚の画像間の相関を表しており
、第7図に示すように、1≦m≦L−M+1.1≦n≦
L−M+1の範囲において対象画像2上で基準画像1を
動かし、各点(m、  n)における相関R(m、n)
を計算する。この相関R(m、n)の値が大きいほど1
11度が高いことを示すので、相関R(m。 n)が最大値をとる点(m、n)がマツチング点となる
。しかしこの方法は計算コストが大きく、またノイズが
あるとマツチング点が不鮮明になるという欠点を持つ。 この相関法の欠点を補うものとして残差逐次検定法(以
下5SDAという)が知られている。この5SDAにお
けるマツチング度の指標は、e(sl、 n)・’:E
−2:I S(i十g+、 j+n)−W(i、 j)
 I51m−1 で与えられる。e (m、n)は残差と呼ばれ、相関法
と同様に1≦m≦L−M+1.1≦n≦L−M+1の範
囲において対象画像上で基準画像を動かして各点(m、
n)での残差e (m、n)の値を計算する。残差e 
(m、n)は2枚の画像間のミスマツチの度合いを表す
ので、残差e (m、n)を最小にする点(m、n)が
マツチング点である。 この方法では画像を適当にスキャンして各点での残差e
 (m、n)を計算し、残差e (m、n)がある閾値
を越えた時点で計算を打ち切ることにより高速化を図っ
ている。しかし、基準画像や対象画像のサイズが太き(
なると高速化は達成できない。 これを解決するために、基準画像の一部を部分テンプレ
ートとして用いる方法や、間引き処理等により画像を縮
小して解像度を落とした画像上で位置合わせをしてから
正確な位置合わせをする2段階サーチの方法などが考え
られている。また、画像上のエツジ点等の特徴点に着目
して位置合わせを行う手法も提案されている。さらに、
画像中のエツジ点等の特徴点に着目し、2枚の画像間で
の対応付けにより位置合わせをする方法なども提案され
ている。 このような2枚の画像の位置合わせをさらに高速化する
ため、第8図に示す2段階サーチの手法も提案されてい
る。この2段階サーチにおいては、基準画像のサイズを
MXM、サーチ範囲を(2M+1)X (2M+1)と
すると、全画素によるサーチ回数は(M+1)”である
のに対し、第8図に1次元の信号で示すように、n行毎
に間引き処理をして粗サーチを行い、粗サーチで残差を
最小にする点の周りで精サーチをすると、2次元画像に
おけるサーチ回数は、 となる、サーチ回数を最小にするnは、たとえばM−1
6のとき、n=3、M−32のときn−4、M−64の
ときn=−6となる。この結果、全画素を用いて位置合
わせをする場合と比較してサーチ回数はM−16のとき
で約12%、M−320ときで約10%、M=64のと
きで約5%となる。 なお、このような従来の位置合わせ装置における相関法
、5SDAについては、例えば、画像処理ハンドブック
(1987年昭晃堂発行)の第303頁などにも示され
ている。
【発明が解決しようとする課ill 従来の位置合わせ装置は以上のように構成されているの
で、位置合わせは2枚の画像は原画像データレベルにて
行われるものであり、この原画像データレベルで行える
位置合わせの高速化としては前記2段階サーチによる程
度の高速化が限界となり、またエツジ点等の特徴に基づ
いて位置合わせを行う方法も、濃淡変化の滑らかな画像
に対してはエツジ点そのものを得ることが困難であるた
め有効であるとは言えないなどの課題があった。 この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、濃淡変化の滑らかな画像に対しても特徴点が容
易に得られ、またマツチングの速度も従来の2段階サー
チなどと比較しても十分に速い位置合わせ装置を得るこ
とを目的とする。 【課題を解決するための手段】 この発明に係る位置合わせ装置は、基準画像と対象画像
の各々の濃度レベル数を削減する階調変換回路、階調変
換された各画像データ中の粒状ノイズを除去するノイズ
除去回路、ノイズ除去された各画像データの濃度レベル
境界点をエツジとして抽出するエツジ点抽出回路、各エ
ツジ画像データのマツチング候補点を求めるエツジ点マ
ツチング回路、およびそのマツチング候補点の近傍で基
準画像と対象画像の原画像データによるマツチングを行
ってマツチング点を検出する原画像マツチング回路を備
えたものである。 (作用] この発明におけるエツジ点マツチング回路は、階調変換
回路にて濃度レベル数が削減され、エツジ点抽出回路に
てエツジが抽出された基準画像、対象画像それぞれのエ
ツジ画像データを用いて粗い位置合わせを行ってマツチ
ング候補点を求め、原画像マツチング回路は、このマツ
チング候補点の近傍において原画像データによるマツチ
ングを行ってマツチング点を求めることにより、濃淡変
化の滑らかな画像に対しても特徴点を容易に得られ、処
理速度も十分に速い位置合わせ装置を実現する。 に実施例】 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、1は基準となる基準画像であり、2は位置
合わせをする対象画像である。3は基準画像1と対象画
像2の画像の濃度レベル数をより少ない濃度レベル数に
変換する階調変換回路であり、4はこの階調変換回路3
から出力される各画像データ中の粒状ノイズを取り除く
ノイズ除去回路である。5はこのノイズ除去回路4から
出力される各画像データ中における濃度変化の境界点を
エツジとして抽出するエツジ点抽出回路である。6はこ
のエツジ点抽出回路5から得られる基準画像1のエツジ
画像データと対象画像2のエツジ画像データのマツチン
グを行ってマツチング候補点を探索するエツジ点マツチ
ング回路である。 7はエツジ点マツチング回路6で得られたマツチング候
補点の近傍で基準画像1および対象画像2それぞれの原
画像データを用いてマツチングを行い、マツチング点を
求める原画像マツチング回路である。 次に動作について説明する。第2図は階調変換回路3に
おける入力画像と出力画像の関係を示す説明図であり、
この例では256レベルの入力画像が4レベルの出力画
像となって出力されている。 濃度レベルが4レベルになるということは出力画像が2
ビツトで表現できることになり、この階調変換回路3は
データ圧縮器としての働きもする。 またこの階調変換回路3は、ハードウェア的にはルック
アップテーブルを用いることにより容易に実現すること
ができる。 第3図は粒状ノイズ除去の過程を示す説明図であり、同
図(a)に1次元の信号10で示すような濃度変化が局
所的に変動するような画像の場合、階調変換回路3の出
力する画像データ11には第3図(b)に示すように濃
度変化の境界部分に粒状ノイズが現れる。この粒状ノイ
ズは偽のエツジとなってエツジ点マツチングを行う際に
マツチングの精度を落とす原因になる。それ故、ノイズ
除去回路4によってこの粒状ノイズを取り除く、このノ
イズ除去回路4としては、例えば5×5の25画素のう
ち真中13番目の濃度レベルを出力する5×5のメデイ
アンフィルタなどで実現できる。その結果、ノイズ除去
回路4の出力画像データ12は第3図(C)のように粒
状ノイズが除去されたものとなる。 第4図はエツジの抽出過程を示す説明図である。 エツジ点抽出回路5では第4図(b)に13で示すよう
に、第4図(a)に示すノイズ除去回路4より出力され
た画像データ12中の濃度レベルに変化のある点をエツ
ジとして出力する。これは2次元画像においては第5図
に示すように、ノイズ除去回路4の出力する画像データ
中のある画素とその画素の上下左右各1画素の5画素に
おいて、1つでも濃度の異なる画素があればその画素を
“1″、すべて同じであればその画素を0″として出力
し、その結果第6図に14で示すようなエツジ点が1″
、それ以外の点が″0” (この場合″0″は図示を省
略している)である1ビツトのエツジ画像60を出力す
る。 以上のように、階調変換回路3、ノイズ除去回路4、お
よびエツジ点検出回路5を構成することにより、濃淡変
化が滑らかでエツジ点の得にくい、第3図(a)に10
で示すような信号からでの第4図(ロ)に13で示すよ
うに明確なエツジを得ることができる。 エツジ点マツチング回路6では5SDAの考え方を取り
入れ、エツジ点抽出回路5より前述のようにして出力さ
れた対象画像のエツジ画像データ上で基準画像のエツジ
画像データを動かし、基準画像でエツジが存在する点に
対象画像のエツジがなければlを加算し、あれば何もし
ないという操作を行う、これにより5SDAにおける残
差に相当するミスマツチ度を求め、得られたミスマツチ
度が最小となる点を探す、このミスマツチ度が最小の点
をマツチング候補点として出力する。 位置合わせをするための計算量としては、通常の5SD
Aの場合が(M+1)”M”であるのに対し、この場合
では(M+1)”Noとなる。ここでMは基準画像の大
きさ、N、はエツジ点の個数であり、対象画像の大きさ
は2M+1であるとする。 したがって、計算量はN、7M”に減少する。例えばM
=64の場合、全画素数は4096点であるがエツジ点
として100点が得られたとすると約2.5%の計算量
で位置合わせができることになる。。さらに、通常の5
SDAを行うためには基準画像と対象画像間の演算回路
は8ビツトの減算回路、絶対値出力回路、加算回路で構
成されるが、エツジ点マツチング回路に入力されるエツ
ジ点画像は1ビツトの2値画像であるため、基準画像と
対象画像間の演算回路は1ビツトの比較回路と加算回路
のみであり、ハードウェア量が大幅に削減される。 原画像マツチング回路7では、エツジ点マツチング回路
6で得られたマツチング候補点の5×5の近傍において
、基準画像1と対象画像2の原画像間で5SDAによる
マツチングを行い、残差が最小となる点をマツチング点
として出力する。 なお、上記実施例では階調変換回路3の出力は4レベル
としたがこのレベル数は別の数でもよい。 例えば、レベル数が2レベルの場合は1ビツト、8レベ
ルであれば3ビツトの出力となる。また、ノイズ除去回
路4は5×5のメデイアンフィルタで構成したが、3×
3あるいは7×7のフィルタを用いることもできる。さ
らに原画像マツチング回路7も5×5近傍に限定するも
のでないことも明らかである。
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、階調変換回路で濃度
レベル数が削減され、エツジ点抽出回路でエツジが抽出
された基準画像、対象画像それぞれのエツジ画像データ
を用いたエツジ点マツチング回路による粗い位置合わせ
によってマツチング候補点を求め、原画像マツチング回
路でこのマツチング候補点の近傍における原画像データ
のマ・ンチングを行うことによってマツチング点を求め
るように構成したので、従来の2段階サーチなどと比較
しても十分速い位置合わせを行うことができ、また、画
像中に明確なエツジ点などの特徴点がない画像に対して
も適用可能となるばかりか、ハードウェア量も削減でき
る位置合わせ装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による位置合わせ装置を示
すブロック図、第2図はその階調変換回路における入力
画像と出力画像の関係を示す説明図、第3図は粒状ノイ
ズの除去過程を示す説明図、第4図はエツジの抽出過程
を示す説明図、第5図はそれを2次元画像で示す説明図
、第6図はそのエツジ画像データの概念を示す説明図、
第7図は従来の位置合わせ装置における相関法を説明す
るための説明図、第8図は同じ(2段階サーチの概念を
示す説明図である。 lは基準画像、2は対象画像、3は階調変換回路、4は
ノイズ除去回路、5はエツジ点抽出回路、6はエツジ点
マツチング回路、7は原画像マツチング回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. あらかじめ入力されている基準画像、および新たに入力
    されて前記基準画像との間で位置合わせが行われる対象
    画像の各々の濃度レベル数を、より少ない濃度レベル数
    に変換する階調変換回路と、前記階調変換回路から出力
    される各画像データ中の粒状ノイズを除去するノイズ除
    去回路と、前記ノイズ除去回路から出力される各画像デ
    ータの濃度レベルの境界点をエッジとして抽出するエッ
    ジ点抽出回路と、前記エッジ点抽出回路から出力される
    各エッジ画像データのマッチング候補点を探索するエッ
    ジ点マッチング回路と、前記エッジ点マッチング回路に
    て得られた前記マッチング候補点の近傍で前記基準画像
    と対象画像の原画像データによるマッチングを行い、マ
    ッチング点を検出する原画像マッチング回路とを備えた
    位置合わせ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6272246B1 (en) 1997-02-05 2001-08-07 Sharp Kabushiki Kaisha Positioning device
JP2006172457A (ja) * 2004-12-10 2006-06-29 Radiological Imaging Technology Inc 画像配置の最適化
JP2010050805A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Mitsubishi Electric Corp 画像補正装置
JP2013171425A (ja) * 2012-02-21 2013-09-02 Mitsutoyo Corp 画像処理装置

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US9390324B1 (en) 2012-02-21 2016-07-12 Mitutoyo Corporation Image processing device and method of image processing

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