JPH08190079A - 像処理用に二次元検出器アレーとディスプレイを組み合わせた像表示／処理装置 - Google Patents

像処理用に二次元検出器アレーとディスプレイを組み合わせた像表示／処理装置

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JPH08190079A
JPH08190079A JP26170395A JP26170395A JPH08190079A JP H08190079 A JPH08190079 A JP H08190079A JP 26170395 A JP26170395 A JP 26170395A JP 26170395 A JP26170395 A JP 26170395A JP H08190079 A JPH08190079 A JP H08190079A
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G Sterns Richard
ジー スターンズ リチャード
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 形態学的像処理のための像表示／処理装置を
提供する。 【解決手段】 ＬＣＤのような二次元ディスプレイと、
ホトダイオードアレーのような二次元センサアレーとを
単一ユニットとして一体化した像表示／処理装置が提供
される。上記アレーは、ピクセルがセンサアレーの単一
センサ素子に対応するように整列される。所定のスレッ
シュホールド値に対してスレッシュホールド処理された
センサ素子からのレベルが像表示及び処理のためにＬＣ
Ｄにフィードバックされる。ＬＣＤの像は、形態学的像
処理を実行するために制御回路によりピクセル増分で移
動される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は像表示及び処理の分
野に係る。特に、本発明は、感知された像を表示しそし
て形態学的に処理するための像表示／処理装置に適用で
きる。
【０００２】
【従来の技術】電界と直列の液晶の光学特性の変化を利
用した電子的にスイッチされるディスプレイである液晶
ディスプレイ（ＬＣＤ）を含む種々の形式の像ディスプ
レイが開発されている。透明電極が刻印されたガラスプ
レート間に液晶の薄膜がサンドイッチされる。電極間に
電圧が選択的に印加されると、それらの間の液晶分子が
再配置され即ち極性が切り換えられて、電極によって境
界定めされた領域で光が反射又は吸収され、文字やグラ
フを形成する。液晶とは、電界中で結晶のように振る舞
う化学的混合物である。
【０００３】ＬＣＤのガラスカバーは、一定の距離を保
つためにそれらの間に所定の間隔をおいて組み立てられ
る。次いで、粘性の液晶を収容するように縁の周りがシ
ールされ、像の出力の制御を助けるために偏光フィルタ
が設けられる。
【０００４】今日のほとんどのＬＣＤは、照明された場
に暗い又は黒い文字を形成するねじれネマチック電界効
果（ＴＮＦＥ）液晶を使用している。電界を受けると、
ＴＮＦＥの分子がねじれて、光の光学特性を変え、ＬＣ
Ｄを通る光の反射度又は透過度を変える。電圧を取り去
ると、それらの通常の配向に復帰し、光を通す。回復時
間を応答時間と称している。
【０００５】大型のＬＣＤマトリクスディスプレイで
は、各ピクセルが一般にねじれニューマチックセルであ
る。各セルは、液晶サンドイッチにおける対向ガラスプ
レートの結晶サンドイッチに形成された微細巾の平行電
極のｘ−ｙ座標マトリクスとして形成される。これらの
電極は、各プレートの内面に透明な導電性フィルムを付
着しそしてその後にホトリソグラフィック及びエッチン
グプロセスを行うことにより形成される。
【０００６】ガラスプレートは、アドレス可能な平行電
極が液晶材料上で互いに直角になるよう組み立てられ
る。対向電極及び液晶にまたがる電圧パルスが所定の電
圧スレッシュホールドを越えたときにピクセルが得られ
る。ＬＣＤは、行が繰り返しパルス付勢されそしてデー
タが列へと同期してマルチプレクスされるように編成さ
れる。
【０００７】金属−絶縁材−金属（ＭＩＭ）技術をベー
スとする大型のＬＣＤディスプレイが知られている。別
のアクティブなマトリクス技術は、薄膜のトランジスタ
をベースとする（ＴＦＴベースの）ディスプレイであ
る。これらの大型パネル液晶ディスプレイは、コントラ
スト及び読み易さを向上するために各ピクセル位置にト
ランジスタ及びキャパシタを使用している。従来のＬＣ
Ｄピクセルは、走査サイクル中に短い電圧パルスのみに
よって駆動されるが、アクティブなマトリクスのピクセ
ルは、連続した電圧によって駆動される。トランジスタ
及びキャパシタはパルス電圧レベルを不定に保持する。
【０００８】像表示技術の場合と同様に、種々の形式の
像処理装置が開発されている。像処理の１つの特徴は、
処理されるべき像を電子的に収集する必要性があること
である。ホトダイオード及び光導体のような感知素子の
アレーは、このような像収集に適することが分かってい
る。
【０００９】又、アモルファスシリコン及びポリシリコ
ンをベースとする装置が、像センサ及びフラットパネル
ディスプレイを含む種々様々な用途に開発されているこ
とも知られている。これらの装置は、低温度処理能力、
高い光導電率、高い電界効果スイッチング比及びドープ
作用といったアモルファスシリコン又はポリシリコンフ
ィルムの幾つかの特性の利点を取り入れている。更に、
大面積付着及びホトリソグラフィックパターン化システ
ムの出現により、大きな基体を使用してこれらの装置を
製造し、生産性を改善すると共にコストの節約を果たす
ことが一般的となっている。
【００１０】この大面積装置の技術は、ファクシミリ通
信、文書走査及びページ印刷の分野において数ページ巾
の直線アレー装置の用途を生み出した。ファクシミリの
用途では、Ｓｉ：Ｈを用いたページ巾の直線センサが時
々使用されている。例えば、同じ基体に取り付けられた
多数のＣＭＯＳ ＬＳＩチップに個々にワイヤボンドさ
れたホトダイオードのＳｉ：Ｈアレーが開発されてい
る。
【００１１】一般に、ホトダイオードを用いたセンサア
レーは、ＬＣＤ構成体と同様にｘ−ｙ座標構成の行及び
列に配置されたセンサを有している。このようなセンサ
アレーも、ＬＣＤディスプレイに対応するやり方で駆動
される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、例えば、
大面積アモルファス又はポリシリコン電子技術が使用さ
れるときのＬＣＤのような二次元像ディスプレイとホト
ダイオードアレーのような二次元像センサとの間に存在
する類似性に着目した。本発明者は、これら２つの技術
を組み合わせると、非常に強力な像捕獲、表示及び処理
が行えると判断した。それ故、本発明は、二次元センサ
アレーと二次元像ディスプレイの一体化によってこれら
の技術を組合せ、その適切な組合せをもって通常のフラ
ットパネルディスプレイとして使用するためのシステム
を構成し且つ又形態学的処理のような並列な像処理も行
えるものを提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は像表示／処理装
置に関する。従って、本発明は、その１つの実施形態に
おいて、二次元（２−Ｄ）液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
がピクセルごとに整列して一体化された二次元（２−
Ｄ）センサアレーを含む単一の集積ユニットと、二次元
（２−Ｄ）像表示及び処理のための関連ロジック及びド
ライバ回路とについて開示する。この装置は、形態学的
な像処理動作をＬＣＤに表示された像に対して実行でき
るように構成される。
【００１４】別の実施形態では、一体化された装置は、
ＬＣＤに対向する側の２−Ｄセンサアレーによって文書
を走査するように使用される。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、添付図面を参照した以
下の詳細な説明によりその特徴及び効果が理解されるで
あろう。二次元（２−Ｄ）ディスプレイ及び二次元（２
−Ｄ）像センサに伴う技術は、特に、大面積のアモルフ
ァス又はポリシリコン電子技術を使用するときにはかな
り両立し得るものである。両方の技術は、非常に良く似
た構成及び駆動技術を使用している。典型的に、ＬＣＤ
に対してこれらアレーの一度に１つのラインが駆動さ
れ、１つのラインの各素子に対する値がロードされ、そ
して次のラインがアドレスされる。同様に、センサアレ
ーにおいては、各ラインがアドレスされ、各素子の値が
読み出される。これらの技術を組み合わせて、強力な像
の捕獲、表示及び処理を行うことができる。２−Ｄセン
サアレーと２−Ｄ像ディスプレイとの一体化に伴う１つ
の用途は、通常のフラットパネルディスプレイとして使
用できるだけでなく、強力な形態学的像処理も行うこと
のできるシステムを構成できるようにする。
【００１６】図１ないし２は、本発明の像表示／処理装
置Ａを形成するＬＣＤ及びホトダイオードアレーの一部
分を示している。図１には組み合わされたアレーの一部
分の上面図が示されており、一方、図２には図１のアレ
ーの断面図が示されている。説明を容易にするため、図
２に注目すれば、像表示／処理装置Ａを使用する操作者
は、この装置を図面の上部から下部へと見る。ＬＣＤを
照明するように働く光束は、その見られる側とは反対側
で装置Ａに向けられる。
【００１７】図２に示す実施例において、ＬＣＤ Ｂ及
びホトダイオードアレーＣは、２つの異なる基体１０、
１２に形成される。この一体化されたシステムは、アモ
ルファス又はポリシリコン材料で構成されたＬＣＤ Ｂ
と、その上に整列及び接合された二次元センサアレーＣ
より成る。ＬＣＤ Ｂは、ガラス基体１０を備え、その
第１面１４にＴＦＴ回路１６が形成される。面１４にお
いてＴＦＴ回路１６の上には液晶材料の層１８が設けら
れる。透明な導電性被膜（例えば、ＩＴＯ）２４がコー
ティングされた薄いガラスカバープレート２２が、液晶
材料１８の上に配置され、ＩＴＯ２４は、ＬＣＤ Ｂの
反対電極として作用する。このＩＴＯ被覆のカバープレ
ート２２には、薄い偏光プレート２６が接着される。或
いは又、透明な導電性被膜を偏光プレート２６の上に直
接付着してもよい。
【００１８】他のＬＣＤ構造も考えられることは明らか
であり、ＬＣＤ ＢとセンサアレーＣを一体化する重要
な特徴は、センサアレーの平面３０とＬＣＤの平面３２
との間の全ギャップ距離２８をＬＣＤのピクセルピッチ
程度に小さく維持し、許容できる像を得ることである。
このギャップ距離２８があまりに大きいと、以下に詳細
に述べるように、ピクセルからの光の回折が増加して不
所望に分散する。
【００１９】図２において、二次元センサアレーＣは、
偏光プレート２６に直接的に接合される。センサ素子３
４は、感知能力をもつ底面３６が偏光プレート２６に取
り付けられるようにしてＬＣＤ Ｂに接合される。この
構成により、センサ素子３４は、ＬＣＤ Ｂに現れた像
を感知する。センサアレーＣのピッチは、ＬＣＤ Ｂと
同等であり、図１に明確に示されたように、２つのアレ
ーは、各ＬＣＤピクセル３８が１つの対応するセンサ素
子３４に組み合わされるよう整列される。前記したよう
に、ギャップ距離２８は小さいのが望ましい。特に、こ
の距離は、１つのＬＣＤピクセル３８からの光が複数の
センサ素子３４のうちの１つの関連するセンサ素子のみ
に当たるようなものである。
【００２０】又、図１に示されたように、ＬＣＤ ＴＦ
Ｔ１６は、水平線Ｘi 、Ｘii、Ｘnと垂直線Ｙi 、
Ｙii、Ｙiii 、Ｙn との交点に配置されている。センサ
素子３４は、水平線Ｘ' i 、Ｘ' n と垂直線Ｙ' i 、
Ｙ' ii、Ｙ' n との交点に配置される。本装置Ａにおい
ては、アレーが互いに整列され、１つのＬＣＤピクセル
３８からの出力がそれに対応するセンサ素子３４に完全
に投射される。
【００２１】装置Ａの動作速度を高めるために、ＬＣＤ
Ｂとして実施されるディスプレイを強誘電表示技術を
用いて構成することもでき、そしてＴＦＴは、レーザ結
晶化ＴＦＴであってもよいことが明らかであろう。
【００２２】図３に示す別の実施例においては、センサ
素子３４が、ＴＦＴ１６と同じ基板１０上に形成され
る。それ故、この実施例では、単一の基体が必要とされ
るだけであり、図２について説明したセンサアレー基体
の接合は必要とされない。又、この実施形態では、セン
サ素子３４は、感知能力をもつセンサ素子３４の面が図
面の上部を向くように形成される。更に、この実施形態
では、センサ素子３４へ戻る改良された光学経路を与え
るように部分反射界面３１が含まれる。このように、セ
ンサ素子３４は、ＬＣＤ Ｂの出力を感知する。
【００２３】更に別の実施形態では、図２に示されたセ
ンサ素子３４は、底面３６だけでなく上面３６’にも感
知能力を有するように構成される。
【００２４】図３に関連して述べた実施形態及び上に述
べた実施形態、即ち底面３６と上面３６’の両方に感知
能力をもつセンサ素子３４を有する実施形態では、本発
明は、ＬＣＤ Ｂとは反対の面に配置された文書を走査
する能力を含む。このような走査動作の制御は、既知の
走査制御動作を実施することにより制御される。
【００２５】理解を容易にするため、システムの複数の
動作特性について定義する。システムの幾つかの特性に
ついて以下に述べるが、これら特性の多くは緩和されて
もよいし及び／又は他の構成で実施されてもよいことが
明らかである。先ず、ホトダイオードアレーは、センサ
アレーＣとして実施される。センサアレーは、光導体の
アレーを用いて構成することもできる。又、ＬＣＤ Ｂ
とセンサアレーＣの駆動は、センサアレーＣが読み出さ
れるときに、センサアレーＣの１つのラインがそれに対
応するＬＣＤのラインの更新と同時に読み取られるとい
う意味で同期される。従って、実際には、１つのＬＣＤ
ピクセル３８に対応する１つのセンサ素子３４がアドレ
スされる時間と、それに対応するセンサ素子３４の出力
が測定される時間との間に、各センサ素子３４ごとに一
定の時間遅延がある。通常、ＬＣＤの応答時間は、ホト
ダイオードセンサよりも非常に低速である。
【００２６】更に別のパラメータは、Ｎ個のフレームの
積分の後にセンサ素子３４が質問されることである。即
ち、センサ素子３４は、各ＬＣＤフレームの更新のた
び、２つのＬＣＤフレームの更新の後、等々に読み出さ
れる。以下の説明において、ＬＣＤ Ｂの遷移時間は、
ＬＣＤの応答時間が１フレーム周期より短いという仮定
のもとに無視され、従って、各ＬＣＤフレームに対して
センサ素子３４を読み取ると、手前のフレームからのＬ
ＣＤ出力に関連した意味のあるデータが発生される。フ
レームは、システムがその動作シーケンスをたどって、
既にアドレスした位置即ちピクセルを再びアドレスする
に要する時間周期として定義される。以下に述べる概念
を、ＬＣＤ応答時間がフレーム周期の著しい部分を占め
るような場合まで拡張することは簡単な動作である。
【００２７】並列像処理のために像表示／処理装置Ａの
センサアレーＣを使用することについて述べる。本発明
の像表示／処理装置Ａを形態学的像処理に使用するため
に、図４に示すような多数の属性が含まれる。センサア
レーＣは、ホストコンピュータＤを用いて特定数のＬＣ
Ｄフレームを積分し駆動電子回路４０を制御して積分信
号ライン５０により感知素子３４をプログラムするよう
に、動的にプログラムすることができる。駆動電子回路
は、ホストコンピュータＤの一部分として組み込まれる
ことが明らかであろう。
【００２８】センサアレーの出力は、各センサ素子３４
及びそれに対応するピクセル３８に関連したフィードバ
ックライン５２により表示及び処理のためにＬＣＤ Ｂ
へフィードバックされる。このフィードバック構成は、
１つのＬＣＤフレームといったほんの僅かな遅延しかも
たない。この構成により、センサアレーＣからの出力を
中間記憶する必要なくフィードバックを行うことができ
る。図４においては、図示簡略化のため、１つのライン
５２しか示されていないが、種々の公知のフィードバッ
ク構成を実施できることが明らかであろう。又、もし所
望ならば、中間記憶を与えるように記憶装置を設けられ
ることも明らかであろう。
【００２９】センサアレーＣのセンサ素子３４のレベル
は、ホストコンピュータＤにより制御されるスレッシュ
ホールドライン５４を用いて、動的にプログラムできる
スレッシュホールドレベルで２進でスレッシュホールド
処理される。
【００３０】更に、駆動電子回路４０は、ＬＣＤ Ｂを
駆動するコンピュータＤの介在を最小の状態にして、Ｌ
ＣＤ Ｂの像を、ＬＣＤシフトライン５６及び５８を用
いてｘ又はｙのいずれかの方向に１ピクセルだけシフト
できるように選択される。ＬＣＤ Ｂの走査線方向に直
交するように像をシフトすることは、フレームのスター
トに対する走査線シーケンスの簡単なシフトに対応する
ので、容易に行うことができる。走査線方向に沿って像
をシフトすることは、ＬＣＤ Ｂを駆動する特定のやり
方に基づく。上記のようにシステムを用いると、ＤＩＬ
ＡＴＩＯＮ（拡大）及びＥＲＯＳＩＯＮ（縮小）の基本
的な形態学的処理動作を実施することができる。
【００３１】このような実施について特に説明する前
に、２進像についての取り扱いに注目する。この説明に
おいて、「像」という用語は、ピクセルより成る二次元
データ構造を表すものを指している。２進像とは、所与
のピクセルがオンか又はオフの像である。２進像は、１
つ以上のソース像が行先像へマップされるような多数の
動作によって処理される。このような動作の結果を一般
に像と称する。処理のためのスタート点の像を、オリジ
ナル像と称することもある。
【００３２】ピクセルは、それらが黒の場合にオンであ
りそして白の場合にオフであると定義する。ある場合
に、オン又はオフのいずれのピクセルでもよい「ドント
ケア」ピクセルが生じ得る。
【００３３】像の「内実領域」は、実質的に全てのピク
セルがオンであるところの両次元において多数のピクセ
ル延びる領域を指す。
【００３４】像の「織目領域」は、比較的微細な粒状パ
ターンを含む領域を指す。織目領域の例は、ハーフトー
ン又は点描領域である。
【００３５】ＡＮＤ、ＯＲ及びＸＯＲは、２つの像間で
ピクセルごとのベースで行われる論理演算である。
【００３６】ＮＯＴは、単一の像においてピクセルごと
に行われる論理演算である。
【００３７】像処理の動作を詳細に考慮する前に、「形
態学的像処理動作」について述べるために使用された幾
つかの用語について簡単に説明するのが有用であろう。
【００３８】「形態学的動作」とは、ビットマップ像
（ソース像）に対する動作であって、ソース像と共に各
ピクセル位置にローカルルールを使用して、別のビット
マップ像（行先像）を形成する動作である。便宜上、ソ
ース及び行先像は、動作速度を各「ピクセル」に対する
動作とみなせるように「ピクセル−マップ」像と称する
こともある。「ビットマップ」及び「ピクセルマップ」
は、ある形式のデータ構造に対する同義語であり、そし
て「ビット」及び「ピクセル」は、このようなデータ構
造の内容を記述するために交換可能に使用される。
【００３９】「構造要素」（ＳＥ）は、通常、比較的小
さなサイズ及び簡単な形状の像オブジェクトであり、選
択された形態学的動作の使用によりソース像を探索して
そこから情報を抽出するためのものである。ここに取り
上げるＳＥは、２進ＳＥである。これらは、オンピクセ
ルを識別するための内実領域と、オフピクセルを識別す
るための中空領域を用いることにより示される。それら
の中心位置は、（Ｘ）で識別される。
【００４０】多数の形態学的動作は、構造要素（ＳＥ）
により定義されたルールに基づいてソース像を等サイズ
の行先像にマップする。ＳＥは、中心位置（Ｘ）と、多
数のピクセル位置とによって定められ、各位置は定めら
れた値（オン又はオフ）を有する。中心位置（Ｘ）は、
パターンの幾何学的な中心である必要はなく、パターン
の内側である必要すらない。
【００４１】「内実」のＳＥは、周囲内の全てのピクセ
ルがオンであるＳＥを指す。例えば、内実の２ｘ２ＳＥ
は、オンピクセルの２ｘ２平方である。内実のＳＥは長
方形である必要はない。
【００４２】以下の用語は、２進形態学的動作にとって
特定のものである。「ＥＲＯＳＩＯＮ（縮小）」は、２
進ソース像をＳＥで探索して、ソース像内の各ピクセル
位置に対しオン（１）又はオフ（０）ピクセルを行先像
に書き込むことによって行われる動作であり、所与の位
置に書き込まれるピクセルの論理レベルは、ＳＥが所与
のピクセル位置にセンタリングされたときにソース像に
よりマッチングされるかどうかに基づいている。マッチ
ングされるべきＳＥが「ヒット」及び「ミス」の両方を
含むときには、マッチング動作は一般に「ヒット−ミス
変換」と称する。しかしながら、この説明を簡単にする
ために、ＥＲＯＳＩＯＮの定義は、このようなヒット−
ミス変換を含むように拡張されている。
【００４３】「ＤＩＬＡＴＩＯＮ（拡大）」は、２進ソ
ース像をＳＥで探索して、ソース像上の全ての「オン」
ピクセルの位置に対応する中心において行先像にＳＥを
書き込むことにより行われる動作である。ここで使用す
るＤＩＬＡＴＩＯＮは、ＳＥの「ヒット」に対してのみ
定められ、従って、「ミス」は無視される。従って、拡
大された行先像は、ソース像の全て１のピクセルに変換
されたＳＥの全ての複写の結合体である。
【００４４】「ＯＰＥＮＩＮＧ（開く）」は、各マッチ
ングごとに行先像におけるＳＥをソース像におけるＳＥ
に複写するための動作である。これは、ＳＥによりソー
ス像をＥＲＯＳＩＯＮ（縮小）した後にその同じＳＥに
よりその縮小された像をＤＩＬＡＴＩＯＮ（拡大）する
ことと等価である。ＥＲＯＳＩＯＮ及びＤＩＬＡＴＩＯ
Ｎの前記定義を銘記して、ＯＰＥＮＩＮＧ動作の定義
は、「ヒット」及び「ミス」の両方を含むＳＥでのＥＲ
ＯＳＩＯＮの後に、ＳＥに「ヒット」のみをもつＤＩＬ
ＡＴＩＯＮが続くものを含むように拡張される。
【００４５】「ＣＬＯＳＩＮＧ（閉じる）」は、ソース
像のＤＩＬＡＴＩＯＮの後にその拡大された像のＥＲＯ
ＳＩＯＮが続く動作である。像のＣＬＯＳＩＮＧは、ビ
ット反転されたソース像において行われるＯＰＥＮＩＮ
Ｇのビット反転に等価である。ＤＩＬＡＴＩＯＮの前記
定義に鑑み、ＣＬＯＳＩＮＧは、ここでは、ＳＥのヒッ
トについてのみ定められ、従って、いかなる「ミス」も
無視されることを理解されたい。
【００４６】形態学的動作は並進移動的に不変である。
換言すれば、ソース像は、変換される前に並進移動さ
れ、従って、その結果を同じ量だけ並進移動即ちシフト
させ、その他の変更はしない。これは、これらの動作が
非常に平行に行われることを意味する。というのは、ソ
ース像の各ビット又はピクセルは、同じルールに基づい
て処理されるからである。
【００４７】「ヒット」のみで構成されたＳＥで行われ
るＥＲＯＳＩＯＮ、ＤＩＬＡＴＩＯＮ、ＯＰＥＮＩＮＧ
及びＣＬＯＳＩＮＧ動作は、幾何学的に「増加する」動
作である。それ故、第１の像が第２の像に含まれた場合
には、第１の像に対しこのようなＳＥで行われる動作は
いずれも第２の像に含まれる。更に、ＣＬＯＳＩＮＧは
「拡張性」であり、そしてＯＰＥＮＩＮＧは、「反拡張
性」である。従って、ソース像は、ソースがＣＬＯＳＩ
ＮＧによって変換されるときは行先像に含まれそして行
先像は、ソース像がＯＰＥＮＩＮＧによって変換される
ときにソース像に含まれる。ＯＰＥＮＩＮＧ及びＣＬＯ
ＳＩＮＧ動作の結果は、ＳＥの中心位置には係わりな
い。更に、ＯＰＥＮＩＮＧ及びＣＬＯＳＩＮＧ動作は、
独立しており、これは、変換された像が再び与えられる
場合にその変換された像を変更するものではないことを
意味する。形態学的動作の説明に時々使用される他の用
語は次の通りである。
【００４８】「４接続領域」は、１組のオン（１）ピク
セルであり、その１組のオンピクセル内に完全に留まり
且つ水平又は垂直の１ピクセル移動のみで構成された２
つのこれらピクセル間の経路を見つけることができる。
【００４９】「８接続領域」は、１組のオン（１）ピク
セルであり、その１組のオンピクセル内に完全に留まり
且つ水平、垂直又は対角方向の１ピクセル移動のみで構
成された２つのこれらピクセル間の経路を見つけること
ができる。
【００５０】「ヒット−ミス」ＳＥは、オンピクセル及
びオフ（０）ピクセルの非ゼロの組を指定するＳＥであ
り、これら２つの組は非オーバーラップ（即ち、非交
差）である。「弱く」マッチングしたフィルタは、それ
がマッチングしたピクセルパターンの比較的僅かなピク
セルを指定し、一方、「強く」マッチングしたフィルタ
は、それがマッチングしたピクセルパターンの大部分を
指定する。
【００５１】「ヒットのみ」のＳＥは、オンピクセルの
非ゼロの組を指定するＳＥである。
【００５２】「フィルクリップ(Fillclip)」は、１つの
像が種として使用されそして形態学的に「成長」され、
第２の像への各成長段階でそれを切断するような形態学
的な動作である。
【００５３】「フィル８(Fill8) 」は、８接続領域が最
小の長方形境界ボックスまで充填されるような像動作で
ある。
【００５４】「マスク」は、オリジナル像から通常に導
出される像であって、オリジナル像の当該領域に対応す
るオンピクセルの実質的な内実領域を含む像を指す。
又、マスクは、当該領域に対応しないオンピクセルの領
域も含む。
【００５５】上記した種々の動作は、名詞、形容詞及び
動詞の形態で示されることもある。例えば、ＤＩＬＡＴ
ＩＯＮ（拡大）（名詞）は、像を拡大する又は像が拡大
される（動詞形態）或いは像が拡大動作を受ける（形容
詞形態）というように表される。意味の相違は意図しな
い。
【００５６】２進形態学的処理に対する最も簡単な解決
策は、中心位置４４を有する図５の構造要素（ＳＥ）４
２を定義することである。図６のオリジナル像４６は、
構造要素（ＳＥ）４２に基づいて縮小又は拡大される。
ＤＩＬＡＴＩＯＮは、構造要素（ＳＥ）４２により規定
されたようにオリジナル像４６を多数回シフトした後に
多数の像に対してピクセル方向に論理オア演算を行うこ
とに対応する。ＥＲＯＳＩＯＮは、構造要素（ＳＥ）４
２に関連した多数の反転シフトの後に論理アンド演算を
行った結果である。図６のオリジナル像４６は、中心位
置ピクセル４４に対し、構造要素（ＳＥ）４２における
黒のピクセルの位置に基づいてシフトされる。
【００５７】この場合には、ＤＩＬＡＴＩＯＮに対して
３つの像が形成される。即ち、オリジナル像４６と、
（Δｘ、Δｙ）＝（１，１）の量だけシフトされたコピ
ーと、（Δｘ、Δｙ）＝（−１，１）だけシフトされた
コピーである。像を論理的にオアすると、図７に示すＤ
ＩＬＡＴＩＯＮ結果が生じる。ＥＲＯＳＩＯＮの場合に
は、オリジナル像が（Δｘ、Δｙ）＝（−１，−１）及
び（Δｘ、Δｙ）＝（１，−１）による像コピーとの論
理アンド演算を受ける。このような処理の結果が図８に
示されている。
【００５８】本発明の像表示／処理装置Ａで形態学的処
理を実行する種々の方法がある。
【００５９】所与の構造素子Ｓ（ｉ，ｊ）を仮定すれ
ば、構造素子（ＳＥ）４２は、オリジナル像４６の一連
のＮ回の並進移動によって記述される。これらＮ回の並
進移動は、ＴK によって示され、但し、Ｋは１からＮま
でである。例えば、図５の構造要素（ＳＥ）４２は、Ｎ
＝２の並進移動Ｔ1 ＝（１，１）、Ｔ2 ＝（−１，１）
により記述することができる。反転シフトは、図５にお
いて、Ｔ-k、即ちＴ-1＝（−１，１）、Ｔ-2＝（１，−
１）により示される。
【００６０】構造素子（ＳＥ）４２に関連した並進移動
が与えられると、ＤＩＬＡＴＩＯＮは以下に述べるよう
に実行される。オリジナル像（２進であると仮定する）
がＬＣＤ Ｂにロードされる。このロードのときに、セ
ンサ素子３４の電荷がゼロにされる。時間ΔＴ（理想的
にはＬＣＤの単一のフレーム時間に等しい）の後に、Ｔ
1 により並進移動された像がロードされる。これは、ｘ
及びｙの所望のシフトを呼び出すことによって行われ、
ＬＣＤ駆動電子回路４０によりシフトライン５６、５８
を経て実時間で実行される。別の時間ΔＴの後に、セン
サアレーＣの感知素子３４のレベルが読み取られる。セ
ンサ信号は、オリジナル像と、Ｔ1 だけシフトされた像
との和に対応する。このセンサデータは、スレッシュホ
ールドライン５４を用いてスレッシュホールド処理さ
れ、従って、時間ΔＴ中にＬＣＤＢにおいてオンにされ
た単一ピクセルに対応するレベルが１を生じる。この像
はＬＣＤ Ｂに送られ、その間にセンサアレーＣのセン
サ素子３４を再びゼロにする。この像の次の時間ΔＴの
後に、ＬＣＤ Ｂには、Ｔ2 だけシフトされたオリジナ
ル像４６がロードされる。Ｔ2 像の時間ΔＴの後に、セ
ンサレベル又はデータが読み出され、上記と同様にスレ
ッシュホールド処理される。その結果が図７の拡大され
た像となる。
【００６１】以下の説明において、「オン」ピクセル
は、暗い状態にあることを意味するものとする。図９を
参照して説明するように、一連のシフトＴK に対し、次
のステップが実行される。 １．ＬＣＤにオリジナル像をロードする（ステップ１０
０）。センサ素子をゼロにする（ステップ１０２）。時
間ΔＴ（所定のＬＣＤフレーム）の間にセンサ素子の像
を積分する（ステップ１０４）。 ２．ＬＣＤにＴ1 だけシフトされた像をロードし（但
し、Ｔ1 は所定の時間周期である）（ステップ１０
６）、時間ΔＴの間にセンサ素子の像（Ｔ1 ）を積分
し、次いで、センサ素子を読み取る（ステップ１１
０）。センサデータをスレッシュホールド処理し、周期
ΔＴ又はそれ以上の間にオンにされた単一のピクセルが
（１）を生じるようにする（ステップ１１２）。 ３．ＬＣＤにセンサ像をロードする（ステップ１１
４）。センサ素子をゼロにする（ステップ１１６）。時
間ΔＴの間にセンサ素子の像を積分する（ステップ１１
８）。 ４．ＬＣＤにＴ2 だけシフトされたオリジナル像をロー
ドする（但し、Ｔ2 は第２の所定時間周期である）（ス
テップ１２０）。時間ΔＴの間にセンサ素子の像を積分
し、次いで、センサを読み出す（ステップ１２４）。セ
ンサデータをスレッシュホールド処理し、周期ΔＴ又は
それ以上の間にオンにされた単一のＬＣＤピクセルが
（１）を生じるようにする（ステップ１２６）。
【００６２】５．構造要素（ＳＥ）１２８の全てのＴK
に対してステップ３及び４を繰り返す。終了時に、最終
センサ像をホストコンピュータへ送る（ステップ１３
０）。
【００６３】ＥＲＯＳＩＯＮの場合には、同等の１組の
動作を使用するが、シフトＴK をシフトＴ-Kに置き換え
そしてスレッシュホールド処理を変更して、２ΔＴの時
間中にオンにされたＬＣＤピクセルに信号が対応する場
合にのみ１の値がセンサ素子によって出力される。
【００６４】上記段階において、センサ素子は、ＬＣＤ
像の対を積分し、それらのスレッシュホールドは、構造
素子（ＳＥ）に係わりなく（特に、構造素子に関連した
並進移動数Ｎに係わりなく）定められる。図１０に示す
別の解決策は、ＬＣＤ像の全ての並進移動ＴK に対しセ
ンサ信号を積分することである。この場合に、ＤＩＬＡ
ＴＩＯＮについては、センサ素子がゼロにされ（ステッ
プ１３４）、次いで、ＬＣＤ像が１／ΔＴの割合で順次
にロードされ（ステップ１３６）、一方、センサ素子が
像を積分する（ステップ１３８）。時間（Ｎ＋１）ΔＴ
の後に、センサアレーが読み出され（ステップ１４
０）、そして時間ΔＴ以上の間にＬＣＤのオン状態にあ
るピクセルにセンサレベルが対応する場合に（１）の値
に対してスレッシュホールド処理され、他の信号はゼロ
に対してスレッシュホールド処理される（ステップ１４
２）。
【００６５】ＥＲＯＳＩＯＮについては、図１１に示す
ように、Ｔ-Kだけ並進移動された１組のＮ個の像が１／
ΔＴの割合でＬＣＤに表示される（ステップ１４４）。
時間（Ｎ＋１）ΔＴの後に、センサアレーが読み出され
（ステップ１４６）、そして時間（Ｎ＋１）ΔＴの間に
ＬＣＤのオン状態にあるピクセルにセンサレベルが対応
する場合に（１）の値に対してスレッシュホールド処理
され、他の信号はゼロに対してスレッシュホールド処理
される（ステップ１４８）。この解決策を用いると、Ｌ
ＣＤにセンサ像をロードする必要がない。
【００６６】ＥＲＯＳＩＯＮ及びＤＩＬＡＴＩＯＮ、ひ
いては、ＯＰＥＮＩＮＧ及びＣＬＯＳＩＮＧ動作を実行
できることに伴い、多数の重要な処理動作を行うことが
できる。更に、例えば、ピクセルの２n 走査ごとにＬＣ
Ｄの像をサンプリングしそしてこの像をＬＣＤ Ｂに戻
すことにより、像の減少を行うことができる。これはし
ばしば非常に有用な処理動作である。最終的に、このシ
ステムは、グレースケールの形態的処理に使用すること
ができる。従って、表示／処理の組合せ装置Ａは、広範
囲な像処理機能を高速度で実行するように使用すること
ができる。これら機能の多くは、文書の認識、取り扱
い、等に関連付けされる。
【００６７】以上、好ましい実施形態を参照して本発明
を説明した。上記の詳細な説明を読んで理解することに
より、種々の変更や修正が明らかとなろう。従って、本
発明は、その範囲内に入るこのような全ての変更や修正
或いはその等効物を含んで構成されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】単一のユニットとして一体化されたＬＣＤ及び
センサアレーを有する本発明による像表示／処理装置の
上面図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】ＬＣＤ及びセンサアレーが同じ基体上に構成さ
れた本発明の別の実施形態を示す図である。
【図４】形態学的処理のために構成された像表示／処理
装置のブロック図である。
【図５】形態学的処理動作を示す図である。
【図６】形態学的処理動作を示す図である。
【図７】形態学的処理動作を示す図である。
【図８】形態学的処理動作を示す図である。
【図９】本発明による形態学的フィルタ動作により像を
処理するための動作シーケンスを示す図である。
【図１０】本発明による形態学的フィルタ動作により像
を処理するための動作シーケンスを示す図である。
【図１１】本発明による形態学的フィルタ動作により像
を処理するための動作シーケンスを示す図である。
【符号の説明】
Ａ 像表示／処理装置 Ｂ ＬＣＤ Ｃ ホトダイオードアレー １０、１２ 基体 １６ ＴＦＴ回路 １８ 液晶材料 ２２ ガラスカバープレート ２４ 透明導電性被膜 ２６ 偏光プレート ２８ 全ギャップ距離 ３０ センサアレー平面 ３２ ＬＣＤ平面 ３８ ＬＣＤピクセル ３４ センサ素子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のＬＣＤピクセルに対応する行列配
    置の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のアレーを有する液晶
    ディスプレイ（ＬＣＤ）と、 単一のユニットとして上記ＬＣＤと一体化されたセンサ
    アレーとを備え、このセンサアレーは、行列配置の複数
    のホトダイオードを有し、ＴＦＴのアレー及びホトダイ
    オードのアレーは、ホトダイオードのアレーの単一の所
    与のホトダイオードに所与のＬＣＤピクセルを投射でき
    るように互いに整列され、 更に、上記ＬＣＤ及びセンサアレーの両方と一体化さ
    れ、上記ＬＣＤ及びセンサアレーを同期して動作するよ
    うに構成された駆動回路と、 上記ホトダイオードにより得られたデータをＬＣＤにフ
    ィードバックするためのフィードバック回路と、 上記一体化されたＬＣＤ及びセンサアレーの構成体の動
    作を制御するための形態学的像処理手段とを備えたこと
    を特徴とする形態学的像処理のための像表示／処理装
    置。
JP26170395A 1994-10-18 1995-10-09 像処理用に二次元検出器アレーとディスプレイを組み合わせた像表示／処理装置 Pending JPH08190079A (ja)

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US08/325,008 US5917464A (en) 1994-10-18 1994-10-18 Combination of 2-D detector array with display for image processing
US08/325008 1994-10-18

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EP (1) EP0708400B1 (ja)
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