JPS6029882A - 図形の外形デ−タ抽出装置 - Google Patents

図形の外形デ−タ抽出装置

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JPS6029882A
JPS6029882A JP58134040A JP13404083A JPS6029882A JP S6029882 A JPS6029882 A JP S6029882A JP 58134040 A JP58134040 A JP 58134040A JP 13404083 A JP13404083 A JP 13404083A JP S6029882 A JPS6029882 A JP S6029882A
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Tatsuo Yamamura
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Fuji Electric Co Ltd
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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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は被撮像対象物をラスクスキャンカメラで撮像し
、該対象物の外形検査や位置検査などを行なうために、
前記対象物の輪郭の内部に任意の模様(パターン)があ
っても、そのパターンに関係なく、その外形に関するデ
ータのみを抽出し、検査処理を容易にする書像処理装置
に関する。
〔従来技術とその問題点〕
被撮像対象物(μ下半に対象物と呼ぶ)が内部にパター
ンを有さす単一な色調からなるものの場合には、対像物
を照射した反射光で撮像しても背景部と対象物に充分な
濃淡差を持たせることにより、その濃淡レベル差で2値
化を行なえば、外形は2値化信号の論理O→1(または
1→0)の変化点として抽出されるへしかしこの方法で
は内部に複雑なパターンがある場合には、特開昭54−
25634号に示されるように内部のパターンが表われ
て、外形の抽出のための演算が繁雑となりまた時間も掛
かる。そこで内部のパターンが表われることを防ぐため
に、対象物の有する孔をふさいだのち、透過光によるシ
ルエットa像を撮像することにより内部パターンがない
場合と同様な条件にして外形抽出が行なわれている。こ
の方法は、対象物を光を透過する台の上に置く必要があ
り、この台が油などで汚れやすい通常の製造ラインでの
検査には適さない、という問題がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は前記の問題を除き、対象物の輪郭内のパ
ターンの有無に係わらず、また特にシルエット書像を取
出すための照射システムを用いることなく、通常の直接
照明の下で、対象物の外形もしくは輪郭に関するデータ
のみを抽出することのできる装置を提供するを目的とす
る。
〔発明の要点〕
本発明の要点は外形などの検査対象パターンを含む書面
の水平方向走査を順次垂直方向に繰り返して得られる撮
像信号を2値化して現水平走査の推素信号を出力する手
段と、該査素信号を1水平走査分シフトして、前水平走
査の置床信号を出方するシフトレジスタなどの手段と、
前記の各置床信号から前記書面におけるパターンを表わ
す一連のJI素からなるセグメント(ラン)を抽出する
とともに該セグメントの現走査と前走査における重なり
具合を検出する検出手段と、少なくとも最初の水平走査
では該セグメントの発生する順番に応じてセグメント番
号を付し、その後に現われるセグメントについては前走
査で得られたセグメントとの重なりが検出されたときは
前走査で得られたセグメント番号と同じ番号を付け、ま
た重なりが検出されないときは該セグメント番号を更新
するセグメント番号付与手段−とを備え、該手段から得
られるセグメント番号ζこもとづいて検査対象パターン
の処理を行なう装置において、前走査において表イつれ
たセグメントのセグメント番号を順次記憶するセグメン
ト番号メモリと、前記対象パターンを前または後端部と
する例えば背景などのセグメントのセグメント番号を指
定するセグメント番号指定手段と、前水平走査の書像信
号においてセグメントが表われるたびに順次前記セグメ
ント番号メモリ内のセグメント番号を読取り、前記セグ
メント番号指定手段によって指定されたセグメント番号
のセグメントの位置データを抽出する手段と、該位置デ
ータを記憶する手段と、前記書像信号を1垂直走査分に
わたり並行して記憶する豊像メモリと、前記豊像信号の
1垂直走査分の水平走査を終えたのち、前記撮像信号側
からの信号の入力を切換え、前記豊像メモリから逆の垂
直走査の備え、正規の垂直走査に対応する前者の位置デ
ータと、逆の垂直走査に相当する後者の位置データとか
ら、前記対象パターンの外形データを抽出するようにし
た点にある。
〔発明の実施例〕 次に本発明を第1図ないし第4図にもとづいて説明する
。各図の説明において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。
まず第1図ないし第3図により本発明の基本原理を説明
する。第1図はラスク走査によって得られた2値化fi
 11におけるラン番号のつけ方を説明する図で、第2
図は内部に複雑なパターンを持つ対象物の2値化脩像2
9に対し、その背景に着目しつつラン番号を附した結果
を示す。また第3図は第2図と同じ2値化寮像29を、
第2図の垂直走査方向31と逆の垂直走査方向32で走
査した場合に得られる同様なラン番号を示す。
第1図においてF1〜F5はラスクスキャンテレビカメ
ラの出力信号を、背景と対象物の濃淡差に従って、2値
化して得られた2値化書像の一部を示し、H1〜H4は
この水平走査線のうちの一部のものを、示す。1はこれ
らの水平走査線上において論理111(またはI o 
I )の書素(2値化データともいう)の連続する区間
でラン(セグメントともいう)と呼ぶ。このような2値
化信号(有索信号とも呼ぶ)を1水平走査期間(すなわ
ち1水平走査線分の2値化信号(または2値化データ)
をシフトさせることによって、例えば水平走査線H1(
前)のデータとH2(現)のデータとを比較し、順次同
様な比較を繰り返しつつ、水平走査線H3(前)のデー
タとH4(現)のデータとを比較するというように前水
平走査の2値化データと現水平走査の2値化データとを
同時に観測する。
このとき各上下(前と現)の水平走査での前記ランに着
目し、上下の走査でランの重なりがあるか(すなわち同
じ水平座標で同じ論理値をもつ要素が含まれるか)を調
べ、現走査のランで前走査のランと重なりのあるランは
同一のラン番号を割付け、重なりのないランには新しい
ラン番号を割付けていくと、第1図のように各ランにつ
いてラン番号2が割付けられる。すなわち各2値化寮像
F1〜F5に対応してラン番号2には11〜5“の値が
割付けられている。
なおここで5は水平走査線H4上において、ラン番号2
が131.!:14″の値を持つランの合流した点で合
流点と呼ぶ。また以後単にラン番号’N“(N:数字)
と記したときはラン番号2の値がNであることを示す。
なお、このようにランに番号を付与してパターンを分類
する装置については先に特願昭57−168393号を
もって、同発明者、同出願人により出願されている。
次に背景に囲まれた対象物で、内部にパターンを有する
ものについて、背景に着目して、上記のようにラン番号
の割付けを行った場合を第2図に示す。対象物を背景で
囲むようにすることは、書面上下左右の縁に接するラン
の走査時に、そのラン番号2の値がすべて背景としての
同じ値を持つ信号を発生させるこ吉によって、容易に行
うことができる。この場合、書面の走査に従って、背景
に含まれるラン211が發初に現われ、そのラン番号は
11”である。すてにランの番号付けが済んでいる前走
査の水平走査線上における各ランについて、各ランに対
応するラン番号に従って、背景のラン番号11′に一致
するランだけそのまま出力し、その他のランは無視する
。そうすると、背景に含まれるランのみが出力され、対
象物が背景と境界をなす外形に関する位置データのみが
容易に抽出できる。しかしながら第2図から明らかなよ
うζこ、初めは背景から分離していて、走査が進むとと
もに、合流点5で背景のランと合流した斜線部の2値化
書像F21におけるランはラン番号が* K l (、
、p t )で背景のラン番号111と一致せず正しい
外形抽出とならない。そこで−書面分の原データとして
の2値化書像データを上記の外形抽出動作と並行してカ
メラの走査に従って一旦書像メモリへ記憶しておき、書
面の走査終了ときもに、第3図垂直走査方向32のよう
に貢像メモリを下方から上方へ向かって逆方向に走査し
、前述した場合と同様に、背景のラン番号111と一致
したランの位置データを取出すと、前回ラン番号がIK
”であった2値化寮像F21(斜線部)部分は11″に
なり背景として取出せる。一方、前回背景であった2値
化書像F31(斜線部)の部分のラン番号がIL“とな
って、背景のラン番号“11とならず正しい外形の位置
データが取出されない。しかし、正常な走査(第2図)
及びそれと逆方向の走査(第3図)での各位置データを
合わせそれらのオア条件をめれば、外形についてのすべ
ての位置データが得られ′ることになる。
以上が本発明の基本原理である。
次に以上の原理を実現する外形データ抽出装置の実施例
を第4図に示す。同図において6は対象物を撮像し、ラ
スター走査するテレビカメラ、7はテレビカメラ6から
出力される撮像信号を所定のしきい値で2値化信号に変
換するA/D変換部、なおこのA/D変換部7は後述の
ように図外の同期回路の指令により垂直走査の前1.後
において特別向(第2図31)の2値化信号と、叢像メ
モリ21から入力される逆の垂直走査方向(第3図32
)に相当する2値化データ21aとを切換える豊像切換
部、18は豊像切換部22から出力される現走査2値化
信号、この信号18はシフトレジスタ8に入力されたの
ち1水平走査期間シフトされた前走査2値化信号19と
して出力され、同時に前記書像メモリ21に入力され、
2値化豊像として記憶される。20は連結性検出部で現
走査2値化信号18と、前走査2値化信号19とを同時
に入力し、現走査2値化信号18中のランのうち、前走
査2値化信号19中のランと前記の重なりのあるもの、
とないものとを判別し、当該のランの後端部で連結有無
信号20aを出力する。なお連結性検出部20の詳細な
構成例は前記の特願昭57−168393号に示される
通りである。また、この連結性検出部20は後述のよう
に図外の前記同期回路の指令により垂直走査の始にどい
て特別な連結性有無信号20aを出力する。
16はラン番号更新部で、現走査2値化信号18中のラ
ンの中で、重なりのないランが来るたびに前記連結有無
信号20aと呼応して、各ランの後端部で、現走査ラン
番号出力部14に更新ラン番号25を与える。
該現走査ラン番号出力部14は、ラン番号入出力切換部
12より入力される前走査ラン番号23と前記更新ラン
番号25とを、前記連結有無信号20aに従って選択し
、連結性のあるときは、前走査ラン番号23を、連結性
のないときには、更新ラン番号25を、現走査ラン番号
24として出力する。この現走査ラン番号24は各ラン
の後端部で、ラン番号入出力切換部12を介し、ラン番
号メモリ10.または11のいずれかのうち、現走査ラ
ン番号を記憶する順番となったメモリに順次入力してお
り、アドレス発生部9のアドレス信号9゜または91の
対応するいずれかにもとづいて、前走査線上の各ランの
前端部で該前走査ラン番号23を順次ラン番号入出力切
換部12を介して現走査ラン番号出力部14に与える。
前記メモIJ 10 。
11の役割は各水平走査−期間毎に入れ替わる。
ラン番号入出力切換部12は前記ラン番号メモリ10ま
たは11の一方から入力される前記前走査ラン番号23
を当該のランの前端部で入力すると次の入力まで保持し
、他方現走査ラン番号出力部14から当該のランの後端
部で入力される前記現走査ラン番号24をラン番号メモ
リ1oまたは11の他方に入力すると同時に、前記のよ
うに相手となる該メモリ10.11の入出力の関係を各
水平走査期間毎に交互に切換える。
アドレス発生部9は書像切換部22からの現走査2値化
信号18と、シフトレジスタ8からの前走査2値化信号
19を入力し、ラン番号メモ!JIO111のうち前走
査ラン番号を記憶している一方のメモリには、前記信号
19に基づき各ランの前端部で、対応する前走査時のラ
ン番号のメモリへのアドレス信号90または91の一方
を出力し、現走査ラン番号を記憶するメモリには、前記
信号18に基づき、各ランの後端部で現走査時のラン番
号を記憶するメモリのアドレス信号90または91の他
方を出力する。
ラン番号比較部27はCPU17よりあらかじめ与えら
れる基準ラン番号27bとしての背景のラン番号111
と、前記ラン番号入出力切換部12から、各ランの前端
部で出力され次のランの前端部まで保持される前走査ラ
ン番号23とを比較し、該ラン番号23が背景のラン番
号111に一致するとき、論理111の背景番号区間信
号27aをANDゲートG1に出力する。
ANDゲー)Glは前走査2値化信号19と該背景番号
区間信号27aとのAND条件を取り、前走査線上で背
景部のラン番号を持つランの部分においてのみ論理”1
1となる背景番号ランデータ28を出力する。背景ラン
データメモリ28は、2値化信号がテレビカメラ6側か
ら入力される正規の垂直走査の場合と、1像メモリ21
側から入力される逆の垂直走査に相当する場合との、2
つの前記背景番号ランデータ28における各ランの立上
り(前端部)と立下り(後端部)との座標を位置データ
として記憶し、該位置データをCPU17に与える。な
お背景ランデータメモリ26は後述のように、図外の前
記同期回路の指令により垂直走査の始には記憶を阻止さ
れる。
次に第4図の回路の動作を第2図を参照しつつ説明する
。正常な垂直走査が開始されると、図外の同期回路よh
’?としての同期信号に基づき、A/D変換部7からは
1水平走査に相当する期間、初期設定用として、全て背
景のみのラン(オール、111 )に相当する2値化信
号が、同じく連結性検出部20からは“連結なし1の連
結有無信号20aが、出力されるとともに、背景ランデ
ータメモリ26への書込みが阻止される。これにより、
ラン番号更新部16のラン番号111は現走査ラン番号
出力部14.ラン番号入出力切換部12を介してラン番
号メモリ(例えば10とする)に与えられ、水平走査線
の後端部(全記オール111のランの後端部)において
、該メモリ10にラン番号111が記憶される。
次に第2図の2値化豊像における水平走査線H21に相
当する水平走査に入る。該走査線H21上の2値化信号
は対象物をテレビカメラ6で撮像しつつ、A/D変換部
7.甫像切換部22を介して現走査2値化信号18とし
て出力される。前記水平走査線H21上のラン211の
後端部211Bにおいて、連結性検出部20は前走査に
相当する前記オール111のランと比較し1連結あり1
の連結有無信号20aを出力するので、前走査ラン番号
23としてラン番号入出力切換部12を介し、水平走査
線の始めから出力されているラン番号メモリ10内のラ
ン番号111が、現走査ラン番号出力部14において再
び現走査ラン番号24としてラン番号入出力切換部12
を介し、ラン番号メモIJ 11に記憶される。なおこ
の水平走査においても前記同期回路の同期信号により背
景ランデータメモリ26への書込みは阻止される。
次に水平走査#H22に相当する水平走査においては、
同様にしてその走査線上のラン221の後端部221B
においてラン番号メモリ10にラン番号11″が書込ま
れる。一方この水平走査においてラン番号メモリ11内
のラン番号11“がラン番号入出力切換部12を介して
、前走査ラン番号23として、前回の水平走査における
ラン211の前端部211Fから立上ってラン番号比較
部27に入力され、背景番号区間信号27aとしてAN
DゲートG1に入力されて、シフトレジスタ8から出力
される当該のランの2値化信号である前走査2値化信号
19とAND条件がとられて背景番号ランデータ28と
なり、前記前端部211Fと後端部211Bの座標が位
置データとして背景ランデータメモリ26に書込まれる
このようにして現走査を水平走査線H23上で行う際は
走査線上の2つの背景のラン231,232の各後端部
231B、232Bにおいて、前走査のランとの1連結
あり1の連結有無信号20aにより、ラン番号11“ 
11++が現走査ラン番号24としてラン番号メモリ1
0に書込まれ、次の水平走査においては、このラン番号
Jl、111が当該のランの前端部231F、232F
で読出されて前走査ラン番号23としてラン番号比較部
27に入力され、前述と同様にして前記2つのラン23
1゜232の前端部231Fと後端部231B、および
前端部232Fと後端部232Bの各座標が背景ランデ
ータメモリ26に書込まれる。
また現走査を水平走査線H24上で行う際は、簡単のた
め該走査線上に3けるラン241,242゜243 の
うちラン242について述べると、 この場合該ラン2
42の後端部242Bにおいてラン番号メモリ10に現
走査ラン番号24を書込まれるが、このラン242は前
水平走査のランとは重なりが無いため、この時点では1
連結なし1の連結性有無信号20aが現走査ラン番号出
力部14に入力されるため、次のラン番号である121
がラン番号更新部16から、現走査ラン番号出力部14
゜ラン番号入出力切換部12を介して、ラン番号メモリ
lOに前記現走査ラン番号24として与えられ記憶され
る。この次の水平走査において、ラン番号メモリ10内
の各ランの番号が逐次前走査ラン番号23として読出さ
れるが、ラン241についてはその前端部241Fから
該前走査ラン番号23におけるラン番号115は立上り
、次のランの前端部242Fまで維持される、このラン
番号″1″はラン番号比較部27で前述と同様に背景と
見做されるので、前記のラン番号@11′の出力の期間
中出力される論理111の背景番号区間信号27aと、
ラン241に対応する2値化信号である前走査2値化信
号19との、ANDゲー)Glに基づ(AND条件によ
り、ラン241の前端部241F。
と後端部241Bとの座標が背景ランデータメモリ26
に書込まれる。
次にラン242についてはラン番号12 I+が、該ラ
ン242の前端部242Fから次のラン243の前端部
243Fの間、前走査ラン信号23として、ラン番号比
較部27に入力されるが、このラン番号l12I+は背
景に相当するラン番号11”とは異なるので、背景番号
区間信号27aは論理lO″のままで、背景ランデータ
メモリ26へのデータの書込は行われない。
次にラン243については、ラン241と同様にその前
端部243Fと後端部243Bとの座標が背景ランデー
タメモリ26に書込まれる。このようにして正規の垂直
走査においては、第2図の2値化%像29のうち外形の
内部に金談れるパターンは除かれるが、2値化書像F2
1の部分が埋まった(付加された)形の外形として判別
された外形データが背景ランデータメモリ26に記録さ
れる。
なお第2図における最後の水平走査線H25については
、この線上のランのデータを記録するため、この後前記
同期回路の指命によりA/D 変換部7から例えばオー
ル111に相当する1水平走査分の2値化信号が出力さ
れる。
このようにして正常な垂直走査を終えると、この垂直セ
査の期間にMiaメモリ21に記憶された2値化豊像の
2値化データが第3図のように逆の垂直走査の順に(た
だし水平走査の方向は変わらずに)%像切換部22から
読出され、前述と同様に得られた外形データが背景ラン
データメモリ26内の前記の場合と異なる領域に書込ま
れる。
この時の外形データは第3図において外形内に含まれる
パターンは除かれるが、2値化書像F31の部分が埋ま
った(付加された)形の外形として判断されたものとな
る。
以上のようにして、正規の垂直走査と、逆方向の垂直走
査に相当する2つの背景ランデータメモリ26内の外形
データはCP U 17に読出され、これらのデータの
OR条件により正しい外形データが判別されることにな
る。
なお背景に汚れなどによる第2図30のような余分な豊
像(ノイズ)がある場合は、そのノイズを含めたデータ
が抽出されるが、前記の外形データから、背景によって
閉ざされた図形ごとにデータを分類し、ノイズは検査し
たい対象物に比べ充分小さいものとすれば、大きさを調
べることによって容易に除去できる。
また前記の説明では対象物の外形を抽出するため、CP
U17からラン番号比較部27に与えた基準ラン番号2
7bは背景のランに対応するwllであったが、一般に
基準ラン番号さしては任意の値を指定できるので、適当
な内部パターンに対応するラン番号を指定すればその内
部パターンにつながる複雑な内部輪郭部をも正しく抽出
することができる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば第2図に示すように
、内部に多くのパターンを有する対象物に対して、内部
のパターンに無関係に、外形データのみを抽出できるの
で、外形について必要なデータのみから繁雑な演算を介
せず効率的な外形の判定が可能である。また外形データ
のみを得るために、従来のようにシルエットa像を出す
ための透過照明は必要なく、一般的な直接照明で充分で
あり、製造ラインへの対応性に優れている。また、内部
に多くの穴がおいていて、透過照明の場合、外形だけで
なく内部にある穴に応じたデータが出てくるような対象
物においても穴を覆う必要はなくなる。
また基準ラン番号として、任意の値を指定できるので、
対象物の外形内の特定の対象図形を選択し、その図形の
みの輪郭データを抽出し、その図形に対する検査を容易
にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明の基本原理を説明する図で
、第1図は、2値化書像におけるランの番号付けを示す
説明図、第2図は、内部に複数゛のパターンを言む対象
物の2値化畿像に対し、背景に着目してランの番号付け
を行った場合の例を示す図、第3図は、第2図と同様な
2値化書像を下」二 方より、平方へ逆方向に垂直走査した場合のランの番号
付けを示す図、第4図は本発明の装置の構成例を示す図
である。 符号説明 1・・・・・・ラン、2・・・・・・ラン番号、6・・
・・・テレビカメラ、7・・・・・・A/D変換部、8
・・・・・・シフトレジスタ、9・・・・・・アドレス
発生部、10.11・・・・ラン番号メモリ、12・・
・・・・ラン番号入出力切換部、14・・・・・・現走
査ラン番号出力部、16・・・・・・ラン番号更新部、
17・・・・・・CPU、18・・・・・・現走査2値
化信号、19・・・・・・前走査2値化信号、20・・
・・・・連結性検出部、21・・・・・・ 書像メモリ
、22・・・・・・貫像切換部、23・・・・・・前走
査ラン番号、24・・・・・・現走査ラン番号、25・
・・・・・更新ラン番号、26・・・・・・背景ランデ
ータメモリ、27・・・・・・ラン比較部、28・・・
・・・背景番号ランデータ、G1・・・・・・ANDゲ
ー1−127b・・・・・・基準ラン番号、29・・・
・・・2値化豊像、31.32・・・・・・垂直走査方
向。 牙1図 牙2図 牙3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)検査対象パターンを含む書面の水平方向走査を順次
    垂直方向に繰り返して得られる撮像信号を2値化して現
    水平走査の置床信号を出方する手段と、該置床信号を1
    水平走査分シフトして、前水平走査の豊素信号を出力す
    る手段と、前記の各有索信号から前記書面におけるパタ
    ーンを表わす一連の置床力)らなるセグメントを抽出す
    るとともに該セグメントの現走査と前走査における重な
    り具合を検出する検出手段と、少なくきも最初の水平走
    査では該セグメントの発生する順番に応じてセグメント
    番号を付し、その後に現われるセグメントについては前
    走査で得られたセグメントとの重なりが検出されたとき
    は前走査で得られたセグント番号付与手段とを備え、該
    手段から得られるセグメント番号にもとづいて検査対象
    パターンの処理を行なう装置において、前走査において
    表われたセグメントのセグメント番号を順次記憶するセ
    グメント番号メモリと、前記対象パターンを端部とする
    セグメントのセグメント番号を指定するセグメント番号
    指定手段と、前水平走査の書像信号においてセグメント
    が表われるたびに順次前記セグメント番号メモリ内のセ
    グメント番号を読取り、前記セグメント番号指定手段に
    よって指定さ出する手段と、該位置データを記憶する手
    段と、前記書像信号を1垂直走査分にわたり並行して記
    憶する書像メモリと、前記豊像信号の1垂直走査分の水
    平走査を終えたのち、前記搬像信号側からの信号の入力
    を切換え、前記書像メモリから逆の垂直走査の順に、各
    水平走査の併像データを、順次、前記の現水平走査の有
    索信号に代り入力する手段と、このとき抽出される前記
    と同様な位置データを記憶する手段と、を備え、正規の
    垂直走査に対応する前者の位置データと、逆の垂直走査
    に相当する後者の位置データとから、前記対象パターン
    の外形データを抽出することを特徴とする図形の外形デ
    ータ抽出装置。
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