JPH0462679A - 画像２値化装置 - 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〕 この発明は、２次元の２値化画像を扱う画像処理装置、
特にその２値化装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の方式として、例えばアパーチャと呼ばれ
る対象物観測領域を撮像視野に設定し、その中の画像（
ビデオ）信号のピーク値や平均レベルなどを用いてしき
い値の補正を行なうものが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の如き方式では、 １）平均レベルを検出するものでは、その検出に時間が
掛かり実用的でない。

ｉｉ）！純にビデオ信号のピーク値をホールドしてしき
い値を補正するものでは、例えば第６図（イ）のように
、撮像装置１にて金属対象物１４などを撮像すると、部
分的に屈曲していている部分Ｅなどで反射光がハレーシ
ョンを起こし、この部分Ｅのビデオ信号が同図（ロ）に
符号Ｓａにて示すように飽和することがあり、この飽和
した信号をピーク値Ｖａとして同図（ハ）のように検出
してしまうことがある。なお、このように飽和した信号
値からピーク値をとることが無意味であることは言うま
でもなく、これは平均値をとる場合も同様である。その
結果、画像信号全体の変動に対して正確な補正を行なう
ことができない。

などの問題がある。

したがって、この発明の課題は対象物に対する照明以外
の外部光（室内照明、外界光）や、照明装置の劣化など
による対象物表面の照度変化（ドリフト）やハレーショ
ンに対しても安定に２値化画像を得ることが可能な２値
化装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

対象物を撮像して得られる画像信号に対して所定大きさ
と形状とを持つ観測領域（アパーチャ）を発生してその
領域内の画像信号を抽出する画像抽出手段と、前記画像
信号の内の低周波成分を抽出し、そのピーク値を保持す
る保持手段と、このピーク値にもとづき所定の演算をし
て予め与えられている２値化しきい値を補正する補正手
段とを設け、対象物を撮像する毎に２値化しきい値の補
正を行ない、この補正された２値化しきい値をもって次
回の画像の２値化を行なう。

〔作用〕

処理対象物を撮像装置の視野内に置いて撮像した２値化
画像を、例えば表示装置（モニタ）で観察しながら適切
なしきい値を設定する。このとき、２値化画像上の所定
位置にアパーチャを設定するとともに、その領域内のビ
デオ信号の安定した低周波成分のピーク値を計測する。

また、２値化画像のＸ軸方向の投影値とＹ軸方向の投影
値とを計測して視野内での２値化画像の絶対座標を求め
、これと予め設定されたアパーチャの絶対座標との相対
位相（偏差量）を求める。これらのしきい値Ｔ、低周波
成分のピーク値および相対位相などをメモリに記憶して
おき、以後の２値化処理毎に、ｉ）２値化画像のＸ軸方
向の投影値とＹ軸方向の投影値とを求め、基準位置を検
出する。

ｉｉ）この基準位置から、メモリに記憶されている２値
化画像とアパーチャとの相対位相で決まる位置にアパー
チャを発生する。

ｉｉｉ　）アパーチャ領域内のビデオ信号の安定した周
波数成分のピーク値を計測する。

ｉｖ）計測したピーク値と、メモリに記憶されているレ
ベル値とから所定の演算をしてしきい値を補正する。

なる操作を繰り返す。このようにすれば、たとえ種々の
原因で対象物表面の照度が変化しても、安定した２値化
画像を得ることができる。また、ビデオ信号の低周波成
分のピーク値をホールドするようにしているため、第６
図（イ）のように金属対象物１４の反射光にハレーショ
ンが存在し、そのビデオ信号およびピーク値信号がそれ
ぞれ同図（ロ）、（ハ）のように飽和する場合でも、同
図（ニ）のように安定したピーク値を検出することがで
き、ビデオ信号の平均値レベルを検出することな（、短
時間に安定した２値化画像を毎回得ることが可能となる
。

〔実施例〕

第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図は画像
の基準位置を検出する方法の一例を説明するための説明
図である。なお、第１図において、１はテレビカメラ等
の撮像装置、２は２値化回路、３は画像メモリ、４はＸ
、Ｙ軸投影回路、５はアパーチャ発生回路、６はピーク
値ホールド回路、７はアナログ／ディジタル（Ａ／Ｉ）
）変換器、８は中央処理装置（ＣＰＵ）　、９はしきい
値ランチ回路、１０はキーボード、１１はＣ，ＲＴ、１
２はメモリ、１３はアナログスイッチである。

撮像装置１で対象物を撮像し、２値化回路２で２値化す
る。２値化画像をＣＲＴＩＩで表示し、その２値化画像
を観察しながら適切なしきい値Ｔをキーボード１０から
入力してランチ回路９にセットするとともに、メモリ１
２に記憶する。また、投影回路４は第２図にＰで示す如
き２値化画像からＸ軸投影値Ｐｘ、Ｙ軸投影値ｐｙをそ
れぞれ求め、この各投影値を予めセントされている投影
しきい値’ｌ’Ｈｘ、’ｒＨｙと比較し、Ｘ軸投影値、
Ｙ軸投影値がともにしきい値を越える点を画像の基準位
置Ｐｓとして検出する。一方、アパーチャ発生回路５に
より、画像上の適切な位置に適切な大きさのアパーチャ
を第２図に符号Ａで示す如く設定し、その領域内のビデ
オ信号のピーク値をピーク値ホールド回路６にて抽出・
保持する。また、アパーチャ発生回路５では、視野内で
の画像基準位置座標Ｐｓとアパーチャ開口座標より、基
準点に対するアパーチャの相対座標１ｘ、ｌｙを求める
。

こうして得られた画像信号のピーク値は、Ａ／Ｄ変換器
７にてディジタル信号に変換された後、ＣＰＵ８に与え
られる。ＣＰＵ８ではこのピーク値を予め設定されてい
る所定の値と比較し、その結果に応じて２値化しきい値
を補正する。例えば、今回得られたピーク値をＰｉ、そ
の設定値をＰｏ、また２値化しきい値の設定値をＴとす
ると、補正された２値化しきい値Ｔｉは、 Ｔ　１−（Ｐ　ｉ　／　Ｐａ）　ｘＴ または、 Ｔ　ｉ　＝ｋ　（Ｐ　ｉ／　Ｐａ）　＋　Ｃ。

の如く表わされる。なお、ｋは回路や光学系を含めた定
数を示し、Ｃ０は回路や光学系を含めたオフセット量を
示す。

この補正された２値化しきい値はしきい値ランチ回路９
に与えられ、次回の２値化しきい値として２値化回路２
で用いられる。したがって、次回の画像はこの値で２値
化が行なわれ、これによって画像の基準位置Ｐｓが求め
られた後、２値化しきい値が補正される操作が繰り返さ
れることになる。

第３図にピーク値ホールド回路の例を示す。

同図において、６はピーク値ホールド回路、７はＡ／Ｄ
変換器、１３は撮像装置１からの画像信号をアパーチャ
発生回路５からの出力がある間だけ取り込むためのアナ
ログスイッチである。ピーク−値ホールド回路６の符号
Ｒは抵抗、Ｄはダイオード、Ｃはコンデンサで、これら
によりアナログの低域フィルタ（ローパスフィルタ）を
形成しており、ＣＲで決まる時定数によりビデオ信号の
安定した低周波成分のピーク値を抽出し、保持するもの
である。ＳＷは常時は解放されているコンデンサ電荷放
電用のリセットスイッチで、その閉成時期は図示されな
い制御装置によって制御される。

Ｂはバッファとしての演算増幅器で、その非反転入力端
子（子端子）に入力された電圧信号が、そのまま出力端
子より出力されるようになっている。

また、この入力抵抗は非常に高く、第１図の撮像装置１
からは殆ど電流を取り出すことがないだけでなく、負帰
還が最大に掛かっているためその出力抵抗は非常に小さ
く、たとえ出力側で電流を取り出しても、その出力電圧
は変動しないようになっている。これにより、たとえ出
力電流を取り出す場合であっても、入力電圧値を正確に
得ることができる。

その動作につき、第４図も参照して説明する。

なお、第４図は第３図の作用を説明するための各部波形
図である。

成る走査周期に対応するビデオ信号が電圧信号の形で入
力されると、リセットスイッチＳＷは常時は開いている
ので、ダイオードＤとコンデンサＣとにより常にその最
大値、つまりピーク値がコンデンサＣに充電（記憶）さ
れることになる。したがって、例えば第４図（イ）に示
すような、部分的なハレーションなどを含むビデオ信号
の高周波成分Ｓａ、Ｓｂは抵抗ＲとコンデンサＣのフィ
ルタ作用によってカットされ、安定した低周波成分Ｓｐ
のピーク値Ｖｐがホールドされることになる。このとき
、ピーク値ホールド回路６にてホールドされるピーク値
ｖｈを同図（ロ）に示す。このピーク値ｖｈは、次の垂
直同期信号に極く近いタイミングでＡ／Ｄ変換器７に取
り込まれる。リセットスイッチＳＷは、このピーク値ｖ
ｈがＡ／Ｄ変換器７に取り込まれた直後に短時間だけ閉
成され、これによりコンデンサＣの充電電圧であるピー
ク値をリセットする。リセットのタイミングは同図（ハ
）に示す如く、垂直同期信号の極く近くで行なうものと
する。なお、低周波成分のピーク値ホールド動作は基本
的には１垂直間期信号毎、ツマリ画像の１フレームのア
パーチャ毎に行なわれるが、１走査線（ライン）毎また
は敗走査線毎にピーク値を取り込むようにすることも可
能である。

このようにすれば、第５図（イ）に符号Ｈで示すように
、数ラインにわたるハレーションが生じた場合でも、ピ
ーク値ホールド回路６の時定数ＣＲを適宜に選ぶことに
より、この部分の影響を除去することが可能とななる。

なお、同図（ロ）はＸライン上の水平方向ビデオ信号を
示し、同図（ハ）は垂直方向のビデオ信号を示している
。

このように、画像の投影値から基準位置を求め、この基
準位置に対して画像の所定位置にアパーチャを形成する
とともに、ピーク値ホールド回路にビデオ信号の高周波
成分をカットする機能を持たせるようにしたので、対象
物の部分的なハレーションおよびノイズや照明等の影響
を受けない、自動追従式のアパーチャを形成することが
でき、これによって常に安定した２値化しきい値を得る
ことができる。なお、上記ではアパーチャを矩形とした
が、この形状に限定されないことはいうまでもない。ま
た、２値化しきい値をＣＲＴでモニタしながら設定する
ようにしたが、これも他の適宜な手段により行なうこと
ができる。

また、低域フィルタとしては第３図の如きアナログ式の
ものに限らず、ディジタル式のものを用いることもでき
る。

〔発明の効果〕

この発明によれば、 イ）照明光以外の外部光（室内照明、外界光）や照明装
置の劣化、または同じ種類のものでもその表面濃度が異
なる対象物に対しても、２値化しきい値を手動で再設定
する必要がな（、常に安定した２値化画像を得ることが
できる。

口）アパーチャの発生位置を画像に追従させるようにし
たので、対象物画像が変化しても常に最適な位置のビデ
オ信号を監視することができる。つまり、画像領域のみ
を観測するようにしたので背景ノイズの影響がなくなり
、さらには透過照明を使用する場合にもしきい値の補正
が可能となる。

ハ）ピーク値ホールド回路を設けてビデオ信号高周波成
分を除去するようにしたので、対象物のハレーション等
による影響をなくし、安定した補正が可能となる。

などの利点がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
画像の基準位置を検出する方法の一例を説明するための
説明図、第３図はピーク値ホールド回路の一例を示す回
路図、第４図は第３図の作用を説明するための各部波形
図、第５図はハレーションが数ラインにわたって生じた
場合の例を説明するための説明図、第６図は従来方式の
欠点と発明方式の効果を概念的に説明するための説明図
である。 １・・・撮像装置、２・・・２値化回路、３・・・画像
メモリ、４・・・ｘ、ｙ軸投影回路、５・・・アパーチ
ャ発生回路、６・・・ピーク値ホールド回路、７・・・
アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器、８・・・中央
処理装置（ＣＰＵ）　、９・・・しきい値ラッチ回路、
１０・・・キーボード、１１・・・ＣＲＴ、１２・・・
メモリ、１３・・・アナログスイッチ、１４・・・金属
対象物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）対象物を撮像して得られる画像信号に対して所定の
   大きさと形状とを持つ観測領域を発生してその領域内の
   画像信号を抽出する画像抽出手段と、 前記画像信号の内の低周波成分を抽出し、そのピーク値
   を保持する保持手段と、 このピーク値にもとづき所定の演算をして予め与えられ
   ている２値化しきい値を補正する補正手段と、 を設け、対象物を撮像する毎に２値化しきい値の補正を
   行ない、この補正された２値化しきい値をもって次回の
   画像の２値化を行なうことを特徴とする画像２値化装置
   。