JPH0918711A - 画像のシェーディング除去方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像のシェーディング除去処理において、高
周波ノイズの強調や低周波成分から成る信号成分の消失
を防止し、かつ処理時間を短縮させる。 【構成】 原画像の（ｍ行×ｎ列）の各画素値（輝度）
をフレームメモリＭ１に記憶する。補間器Ｈ１はその四
隅の値Ａ，Ｂ及びＣ，Ｄをそれぞれ補間して、補正用画
像の対向する２辺の各ｍ行分の値を求めてラインメモリ
Ｌ１及びＬ２にそれぞれ記憶する。補間器Ｈ２はＬ１と
Ｌ２のｉ（ｉ＝１〜ｍ）行の画素値同士を補間してｎ列
分の画素値を求めラインメモリＬ３に記憶する。それら
のデータは順次フレームメモリＭ２に書き込まれる。差
分計算器Ｄ１はＭ１のｉ（ｉ＝１〜ｍ）行のｎ個の画素
値からＭ２の対応する画素値を減算し、その差値をフレ
ームメモリＭ３に順次書き込む。それらＭ３のデータの
最小値が検出器ＭＤで検出され、最小値減算器Ｄ２はＭ
３の全データより最小値を減算し、その差値でＭ３を更
新し、シェーディングを除去した画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＬＣＤパネル検査装
置等に使用される画像のシェーディング除去方法及びそ
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤパネルの画素欠陥等を検査する場
合には、先ずその表示画像をカメラで撮影してフレーム
メモリに記憶させる。その際、撮影現場の照明等の影響
で、ＬＣＤの画面にシェーディングがかかっており、そ
のためフレームメモリに記憶した画像データからシェー
ディングを除去してから検査する必要がある。

【０００３】従来のシェーディング除去に関する第１の
方法では、図３に示すようにフレームメモリ１に記憶し
た原画像（ｍ行×ｎ列）のｉ行×ｊ列の画素値（画素の
輝度）Ｐｉｊとその周りの画素値の組Δｉｊの各エレメ
ントにマスクオペレータ、例えばラプラシアンオペレー
タＬＯの対応するエレメントを掛け合わせ、それらの総
和（Σ）を計算して、フレームメモリ２のｉ行×ｊ列の
セルに書き込む。フレームメモリ１より画素値を取り出
してくる範囲を順次ずらせて行き、フレーム全体に渡り
スキャンして、フレームメモリ２にシェーディングを除
去した新しい画像データを得る。この処理は画像処理技
術においては「原画像にラプラシアンオペレータＬＯを
２次元的にコンボリューションして新画像を得る」と表
現されるが、これは原画像をＨＰＦ（ハイパスフィル
タ）を通して新画像を得ることとほぼ同じである。

【０００４】従来の第２の方法では、原画像に対して前
記のラプラシアンオペレータＬＯの他りに各エレメント
が全て１であるスムージングオペレータＳＯをコンボリ
ューションさせて（この処理はＬＰＦを通したことに相
当する）第２の画像を得、その第２の画像を原画像から
引算してシェーディングを除去した新画像を得ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の第１，第２のシ
ェーディング除去方法では、高周波のノイズを強調し
てしまう、画像の低周波成分が失われるので、低周波
成分から成る画像欠陥も消去してしまう、処理時間が
大きい、等の不都合があった。この発明は、これら従来
の不都合を解決することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（１）請求項１のシェーディング除去装置では、原画像
のｍ行×ｎ列の各画素値（画素の輝度）をフレームメモ
リ１に記憶する。その画像の角（四隅）の画素値Ａ，
Ｂ，及びＣ，Ｄをそれぞれ補間して、補正用画像の対向
する２辺の各ｍ行分の画素値を補間手段１で求める。そ
して得られた２辺の画素値をラインメモリ１と２に記憶
する。

【０００７】そのラインメモリ１と２のｉ（ｉ＝１〜
ｍ）行の画素値同士を補間してｎ列分の画素値を補間手
段２で求める。そして得られた各ｉ（ｉ＝１〜ｍ）行の
ｎ個の画素値を１行分ずつ順次ラインメモリ３に記憶す
る。そのラインメモリ３に順次記憶された各ｉ（ｉ＝１
〜ｍ）行のｎ個の画素値を順次書き込んで前記補正用画
像をフレームメモリ２に記憶する。

【０００８】フレームメモリ１のｉ（ｉ＝１〜ｍ）行の
ｎ個の画素値の各々から前記フレームメモリ２の対応す
るものを差分計算手段で減算する。そして得られたｉ行
のｎ個の差値をｉ＝１〜ｍ行にわたって順次フレームメ
モリ３に書き込む。その書き込まれた一画面分の画素値
から最小値を検出する。最小値減算手段はその最小値を
前記フレームメモリ３の全画素値から減算し、そして得
られた差値でフレームメモリ３を更新させる。

【０００９】（２）請求項２のシェーディング除去方法
は請求項１の装置によるシェーディング除去方法に対応
している。即ち、原画像（ｍ行×ｎ列）の角の画素値
Ａ，Ｂ及びＣ，Ｄをそれぞれ補間して、補正用画像の対
向する２辺の各ｍ行分の画素値を求め、それら２辺のｉ
（ｉ＝１〜ｍ）行の画素値同士を補間して補正用画像の
ｎ列分の画素値を順次求め、原画像の各画素値から補正
用画像の対応する画素値をそれぞれ減算して第３の画像
を求め、その第３の画像から最小画素値を求め、その最
小画素値を第３の画像の各画素値より減算して、原画像
よりシェーディングを除去した第４の画像を求める。

【００１０】

【実施例】初めにこの発明の原理を図２により説明す
る。平面状画像の各画素の明るさ（輝度）を高さ方向に
とって、画像を３次元的に表現する。この発明における
画像処理は以下の手順で行われる。 図１（ａ）は処理すべきシェーディング画像を示し
ている。図には低周波成分から成るシェーディングが重
畳されている。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは画像の角（四隅）の画
素値（輝度）である。図には示されていないが、画像に
は、面積欠陥や高周波成分から成る、点欠陥、線欠陥、
ノイズ等が同時に存在している。

【００１１】 図１（ｂ）に示すように、ＡとＢ及び
ＣとＤをそれぞれ直線で結ぶ。線分ＡＢと線分ＣＤは互
いにねじれている。しかし特殊な場合には両者は平行線
となる。 図１（ｃ）に示すように、線分ＡＢと線分ＣＤの同
じ行の点を順次直線で結んで行く。すると図１（ｄ）に
示すように、線分ＡＢと線分ＣＤ，或いは線分ＡＣと線
分ＢＤから成るねじれ面ができる。

【００１２】 図１（ａ）のシェーディング画像の高
さから図１（ｄ）のねじれ面の高さを引いて図１（ｅ）
の画像を得る。図１（ａ）のシェーディング画像には実
際には面積欠陥、点欠陥、線欠陥、ノイズ等が重畳され
ているので、実際には得られた図１（ｅ）の画像には、
負の値になる画素が更に存在する。 図１（ｅ）の画像より最小の画素値を求めて、画像
全体から引くと、図１（ｆ）に示すように負の値の無
い、シェーディングの除去された画像が得られる。

【００１３】次に上述の原理に基づく画像処理を実現す
るための装置を図１を参照して説明する。フレームメモ
リＭ１に原画像ｍ行×ｎ列の各画素値を記憶させる。そ
の四隅の画素値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，を角の画素値レジスタ
Ｒ１に保管する。行スキャナＳ１が補間器Ｈ１及びライ
ンメモリＬ１，Ｌ２に対して行番号（Ｙアドレス）を出
力する。ラインメモリＬ１，Ｌ２はいずれもフレームメ
モリＭ１にある画像の行数ｍと同じ数だけ画素値を記憶
できる容量を持っている。補間器Ｈ１は原画像のＡ，Ｂ
の画素値を使用して、画像のｍ行分の画素値を線形補間
により求めて、ラインメモリＬ１に格納する。また同様
に補間器Ｈ１は、原画像のＣ，Ｄの画素値を使用して、
画像のｍ行分の画素値を線形補間により求めて、ライン
メモリＬ２に格納する。

【００１４】次に、行スキャナＳ２が行番号（Ｙアドレ
ス）を１から順に出力しながら、ラインメモリＭ１及び
Ｍ２の同じ行番号ｉ（ｉ＝１〜ｍ）に対応するアドレス
にある画素値をラインメモリＬ３の右端と左端のレジス
タに格納する。行スキャナＳ２が次の行番号を出力する
前に、補間器Ｈ２はラインメモリＭ３の右端の値と左端
の値から、画像の列方向（Ｘアドレス）の値、即ち、行
スキャナＳ２の示す値（Ｙアドレス）における１行分
（両端を含めてｎ個）の画素値を線形補間により求め、
それぞれをラインメモリＬ３の対応するレジスタに保管
する。これによりラインメモリＬ３には線分ＡＢ及び線
分ＣＤの同じｉ（ｉ＝１〜ｍ）行（Ｙアドレス）にある
値を直線で結んで補間した値が保持される。

【００１５】行スキャナＳ２が出力する値を順次更新し
ながら、ラインメモリＬ３に順次補間して得られる１行
分のデータ（画素値）がフレームメモリＭ２の対応する
行（Ｙアドレス）に順次格納される。行スキャナＳ２が
１画面分の行スキャンを終えると、フレームメモリＭ２
には、線分ＡＢ及び線分ＣＤから作られるねじれ面を作
る画素値（補正用画像の画素値）が保持される。

【００１６】行スキャナＳ３が行番号（Ｙアドレス）を
順次出力するのに従って、差分計算器Ｄ１はフレームメ
モリＭ１の原画像からフレームメモリＭ２のねじれ面
（補正用画像）を差し引く計算を行い、その減算値（ｍ
×ｎ個）がフレームメモリＭ３に格納される。それらの
データ（画素値）の内の最小値が最小値検出器ＭＤで検
出され、最小値レジスタＲ２に保留される。最小値減算
器Ｄ２は、フレームメモリＭ３のｉ（ｉ＝１〜ｍ）行の
各画素値から最小値を順次減算し、そして得られた差値
でフレームメモリＭ３の内容を更新する。これによりフ
レームメモリＭ３にはシェーディングの除去された画像
が得られる。

【００１７】これまでの説明では、線分ＡＢ及びＣＤを
直線としたが、多項式近似した曲線を利用してもよい。
或いはcosineのｎ次の関数によって近似した曲線を利用
してもよい。

【００１８】

【発明の効果】従来は原画像にＨＰＦを掛けたり、原画
像にＬＰＦを掛けた画像を原画像から差し引くと言った
処理を行っていたので、高周波のノイズを強調してしま
ったり、低周波成分から成る画像欠陥が消去されてしま
うと言った不都合があったが、この発明では上述のフィ
ルタ処理を行わないので、上記不都合は生じない。

【００１９】また従来の方法では、フィルタ処理として
ラプラシアンオペレータの重みを各画素値に掛け合わせ
てそれらの総和を計算して新しい画素値を得ると言った
時間のかかる演算が必要であったが、この発明では線形
補間等の簡単な演算で済むので、従来より短時間でシェ
ーディング除去処理を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のシェーディング除去装置の実施例を
示すブロック図。

【図２】この発明の各画像処理工程における画像を３次
元的に表した斜視図。

【図３】フレームメモリ１のデータ（画素値）にラプラ
シアンオペレータＬＯを掛けて総和（Σ）をとって、シ
ェーディングを除去した新しい画素値を求めてフレーム
メモリ２に順次記憶させる従来の処理方法を説明するた
めの原理図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原画像のｍ行×ｎ列の各画素値（画素の
   輝度）を記憶するフレームメモリ１と、 そのフレームメモリ１に記憶された画像の角（四隅）の
   画素値Ａ，Ｂ，及びＣ，Ｄをそれぞれ補間して、補正用
   画像の対向する２辺の各ｍ行分の画素値を求める補間手
   段１と、 その補間手段１が画素値Ａ，Ｂを補間して求めたｍ個の
   画素値を記憶するラインメモリ１と、 前記補間手段１が画素値Ｃ，Ｄで補間して求めたｍ個の
   画素値を記憶するラインメモリ２と、 そのラインメモリ１と２のｉ（ｉ＝１〜ｍ）行の画素値
   同士を補間してｎ列分の画素値を求める補間手段２と、 その補間手段２で補間した各ｉ（ｉ＝１〜ｍ）行のｎ個
   の画素値を１行分ずつ順次記憶するラインメモリ３と、 そのラインメモリ３に順次記憶された各ｉ（ｉ＝１〜
   ｍ）行のｎ個の画素値を順次書き込んで前記補正用画像
   を記憶するフレームメモリ２と、 前記フレームメモリ１のｉ（ｉ＝１〜ｍ）行のｎ個の画
   素値の各々から前記フレームメモリ２のｉ行のｎ個の画
   素値の対応するものを減算する差分計算手段と、 その差分計算手段で得られたｉ行のｎ個の差値をｉ＝１
   〜ｍ行にわたって順次書き込むフレームメモリ３と、 前記フレームメモリ３に書き込まれた一画面分の画素値
   から最小値を検出する手段と、 その最小値を前記フレームメモリ３の全画素値から減算
   し、そして得られた差値でフレームメモリ３を更新させ
   る最小値減算手段と、 を具備することを特徴とする画像のシェーディング除去
   装置。
2. 【請求項２】 原画像（ｍ行×ｎ列）の角の画素値Ａ，
   Ｂ及びＣ，Ｄをそれぞれ補間して、補正用画像の対向す
   る２辺の各ｍ行分の画素値を求め、 それら２辺のｉ（ｉ＝１〜ｍ）行の画素値同士を補間し
   て前記補正用画像のｎ列分の画素値を順次求め、 前記原画像の各画素値から前記補正用画像の対応する画
   素値をそれぞれ減算して第３の画像を求め、 その第３の画像から最小画素値を求め、その最小画素値
   を第３の画像の各画素値より減算して、原画像よりシェ
   ーディングを除去した第４の画像を求めることを特徴と
   する、 画像のシェーディング除去方法。