JPS6136170B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、テレビジヨンカメラを用いて多数の
粒子からなる被測定物の画面の各粒子ごとの面積
あるいは長さ（直径）等の図形的パラメータを測
定し、統計的な量たとえばヒストグラム等を作成
するためのデータを得ることを目的とする装置に
関するものである。

前記のような目的でテレビジヨンカメラを用い
て、第１図に示すような粒子の多数存在する被測
定物を走査した場合、その走査出力は例えば第２
図に示す数個の図形を走査線L₁，L₂，L₃，L₄…
…等で走査した場合、これに対応するテレビカメ
ラの走査出力には第３図に示すように走査線L₁
に対して二つのパルス、走査線L₂に対して一つ
のパルス等図において点線で区切られた一走査ご
とのパルスが得られる。このようなパルス列をも
つて個々の粒子図形（以下粒子と云う）のパラメ
ータの数値を抽出することは不可能である。例え
ば、今パラメータの例として面積を取ることにす
れば、このパルス列を積分すれば全粒子の総面積
が求められまた他の方法によつても粒子数が求め
られる。

従つてこれら二者より各粒子の平均面積が求め
られる。しかし、各粒子個々の面積は得られない
から、ヒストグラム等を作るためのデータとはな
り得ない。

本発明は、前記従来の装置の制限を取除き、各
粒子個々の正しい面積もしくはその他のパラメー
タによるデータを求めることのできる粒子画像測
定法を提供するものである。

本発明は、ただ一個の粒子にかかわるパルスの
みを発生させるようにして、その粒子の必要なパ
ラメータに従つたデータを読取つた後で、他の粒
子に関して同様な方法で行うようになした粒子画
像測定法である。

本発明を詳細に説明するに当り、前記した如き
従来装置の能力の制限が何に由来しているのかを
考察してみるに、第３図に示すパルス列の特定の
パルスがどの粒子に属するものかを判別する手段
がないままに多数の粒子を代表するパルスが混然
としている点に原因があることは容易に気付くこ
とができる。

従つて、もし何等かの方法によつて特定の粒子
のみを代表するパルス列のみを抽出することがで
きれば、粒子の持つパラメータを粒子個々につき
測定することは容易であることが判る。例えば第
４図において、粒子P₁，P₂，P₃のうち粒子P₁のパ
ラメータを測定しているとき第５図に示すように
得られたパルス系列の中、破線で示した粒子P₂，
P₃によるパルスは測定に際して邪魔なパルスであ
る。すなわち、実線で示した粒子P₁によるパルス
のみを取出すことができれば、それに関するパラ
メータは容易に測定できる。例えば、粒子P₁の面
積は粒子P₁を代表するパルスの積分値であらわさ
れ、最大の巾のものは走査線L₁〜L₈の中最も長
いパルス図においては走査線L₄によるものであ
り、更に高さを粒子P₁によるパルスの存在する走
査線Ｌの本数、すなわち図においてはL₂，L₃，
L₄，L₅の４本で示すことができる。本発明はこ
の点に着目し、１回の測定においてはただ１個の
粒子にかかわるパルスみを発生させるようにし
て、必要なパラメータに従つたデータを読取つた
後で他の粒子に関して同様な方法で測定を行うよ
うにしたものである。

以下、本発明の詳細を実施例につき図面に従つ
て説明する。

第６図は本発明の基本構成を示した概念図であ
るが、まず本発明の装置を理解し易くするため走
査線の本数及び１走査線当りの画素数をそれぞれ
簡単にするため極端に少なくし、走査線の本数を
６本、横方向の画素数を８個に限定して説明す
る。なお、このような少量で実用的な装置は作り
難いが本発明の詳細を説明するには充分であり、
また実用的な画素にまで本発明を発展させるのに
何等困難もない。ここで画素とは第７図に示す如
く、画面を縦横それぞれをいくつかの区分に分割
し、画面全体を黒または白色の小四角形の集合と
考えたときの各小四角形と呼ぶものとし、すべて
の画像情報の処理はこの画素をもとにして行われ
るものとする。従つていかなる画像も１画素より
も細かい分解能で再現することはできない。もう
一つの条件は、画面を１画素当り１ビツトの情報
であらわし、画像の存在をロジツクレベルの
“１”、不在を“０”であらわすように約束した場
合、第７図の画面は第８図に示す如く表現され
る。図においてL₁，L₂，……L₅は横の走査線、
C₁，C₂……C₃は縦の区分線である。

第６図において、画像を蓄積するためのシフト
レジスタ１の容量は走査線ｎ−１本分の画素を蓄
えるに等しいビツトを持つ。ここでｎは１画面の
走査線数である。残り１本の走査線に相当する画
素情報は同じくシフトレジスタ２に蓄えられる。
従つて画素はシフトレジスタ１及び２を循環して
いる。ところでこのループには画素消去器３が挿
入されており、その消去指命入力Ｅが“１”にな
つたとき入力に画像があるなしにかかわらずその
出力は“０”になる。この消去命令により消去さ
れるのは後述から明らかとなるように所要の画像
を構成する個々の画素であり、所要の画像を構成
する総ての画素が消去されることで結果的に該当
粒子の画像が消去されるのである。シフトレジス
タ２はそのシリアル入、出力Ｉ、０に加えて走査
線１本分に相当するパラレル出力端子POを持つ
ており、その出力はシフトレジスタ２と全く同様
なシフトレジスタ４の内容と相関器５によつて相
関をとられ、適当な条件が成立したとき前記の消
去器３に対し消去命令を出力する。ここで、相関
器５による相関で適当な条件が成立したときと
は、後述から明らかとなるように、現在処理中の
走査線に係わる画素がそれより１本前の走査線に
おける画素で消去を実施したか否かの情報を基に
して１本前の走査線において消去された画素と連
なるか否かの認識を行うことを意味する。このと
き消去命令を行つたという実績はシフトレジスタ
４にフイードバツクされて蓄えられる。このこと
は言い換えるならばシフトレジスタ４の端子PO
には現在の走査線の１本前に画像を消去した事実
があつたかどうかを出力していることになる。相
関器５の出力は前記２者の他にアンドゲート６に
も与えられ、基本クロツク７（一般にはシフトレ
ジスタのシフトレートに等しい周波数を持つ）を
ゲートして画素情報８を出力するか、あるいは直
接単一画像代表パルス９を出力する。なお、画素
数情報とはある特定の粒子、例えば第４図の粒子
P₁に関してだけの１画素当り１パルス出力であ
り、従つてこれをすべて積算すれば特定粒子の面
積となり１走査線毎に積算すれば、画像の幅情報
を得る性質のものである。また、単一画像代表パ
ルスとは第５図の波形図の実線で示したパルスの
みを云う。さて、上記の説明で第６図の回路の基
本動作はある程度理解できると思われるが、更に
補足説明を加えるならば、適当な原因によつてシ
フトレジスタ４に走査線１本分の画像情報が入つ
ているならば、その次の走査線に画像情報があつ
たときその走査線の画像情報は適当な相関が成立
つとき消去されるということである。そしてこれ
は後に続く走査線に画像情報が存在している限
り、そしてそれらの間に適当な相関が成立する限
りは連続的に消去されるということである。

次に相関器５について解説を加える。

第９図において、端子PPは動作を考える原点
でありこの点に印加された画素を消去器３により
消去するか否かを判断するものとする。

また、各アンド回路の入力端子F₁，F₂……F₄
はそれぞれ１クロツクシフトしたときに端子PP
にあらわれるべき画像情報を出力しているシフト
レジスタの出力に接続されている。また端子
A₁，A₂……はすでに端子PPに対し過去の画像情
報を蓄積しているシフトレジスタの出力に接続さ
れている。これらのシフトレジスタは第６図のシ
フトレジスタ２に相当する。一方それに対応した
端子EF₄，……Ｅ_P，Ｅ_A4には第６図のシフトレ
ジスタ４に相当するシフトレジスタが接続される
る。端子F₄……PP，A₄……の信号は端子PPを中
心にしてカスケードにアンドされて端子PPを中
心として連続した画像がある限りその出力は
“１”になり続ける。一方、これらのアンドゲー
トの出力は１走査線だけ前に対向した位置の情報
とも第２のアンドが行われるのでそこに消去した
事実が１画素以上あれば、それがたとえ何画素で
あつてもオアされた消去出力Ｅが出力される。

今、例として第８図の走査線L₃を考えるとし
よう。このとき考案の原点を縦区分線C₃にお
き、すでに走査線L₂の縦区分線C₂，C₃，C₄は消
去されたものとしよう。そうすると各部のロジツ
クレベルは第１０図のようになり、結局消去出力
Ｅは“１”になつて走査線L₃縦区分線C₃に相当
する画素情報は消去すべきであると判断している
ことがわかる。

ところで、端子PPには多ラインの縦区分C₁か
らC₂までのいかなる画像情報も出現する可能性
があるので、端子PP，Ｆ，F₂……及び端子PP，
A₁，A₂，A₃はその大きさ（ビツトの長さ）にお
いて、いずれも１走査線当りの画素数、この例で
は８ビツトを持つていることが必要である。そし
て端子F₁，F₂，F₃……の側はすでに画像蓄積ル
ープの一部を形成しているので、新たに追加され
るのは端子A₁，A₂……の側の画像蓄積用シフト
レジスタでこの部分はループの一部として組入れ
ることはできない。それは端子A₁，A₂に与えら
れる画像情報はまだ消去されていないものでなけ
ればならず、一方、ループに組入れられた情報は
端子PPをすぎたところではすでに消去されてい
なければならないからである。

このようにして、もし相関器５の端子EF₄……
Ｅ_P……EA₄に１本前の走査線で現在考えている
画像と接触する部分は消去したという情報がたく
わえられていれば、連続して１つの粒子を形成す
る画素は画像情報が画像蓄積用シフトレジスタル
ープを何回か回転するうちに完全に消滅し、同時
に消滅しているという状態信号は特定の粒子のみ
を代表する画像信号ともなり得ることは第６図に
おいて説明した。当然のことながら１個の粒子が
完全に消滅すれば、それ以後他の粒子にかかわる
画素の消滅は生成しない。第８図に戻り走査線
L₂縦区分C₂，C₃，C₄が消去されている場合、走
査線L₃の縦区分線C₂，C₃が消去され縦区分線C₆
では消去されないことを考察したが、走査線L₁
についてみると、もともと画素中に原像の存在が
ないため走査線L₂に関しては消去の手段がない
かの如く考えられる。すなわち、第６図の基本構
成においてはスタートアツプの手段が欠けている
ことに気付く。

第１１図は、第９図の回路に対しスタートアツ
プの手段を付加した図である。すなわち端子
STTの垂直同期信号と同期してスタートパルス
を与えるとNORラツチ４１はセツトされ、新た
に端子Ｅ_Pのラインに挿入されたオアゲート４２
の１つの入力を“１”にする。このことはアンド
ゲート４３の１つの入力を強制的に“１”にす
る。そこで、もし端子PPに最初の画像の存在が
あらわれると消去信号は自動的に発生する。この
消去事実はシフトレジスタ４に蓄えられるので、
その後はその粒子が存在する限り消去は続行す
る。なお消去事実が１ビツトシフトレジスタに蓄
えられるとNORラツチ４１はリセツトライン４
４を通じてシフトレジスタ４の１ビツト目の信号
でリセツトされる。このようにして本発明による
回路は多数ある粒子のうち１個だけを全体の画像
（シフトレジスタメモリに蓄積された画像）から
消去し、同時に粒子に関する各種のパラメータを
測定する信号を出力する。

以上の説明でわかるように、第１１図の端子
STTに加えられる開始信号は１回で１個の粒子
に関する測定を行うので、全画面（全粒子）に関
して測定を行うには１個の粒子の消去が完全に終
つてから継続して与えることが必要である。

第１２図は本発明になる実用化回路例である。
図においてレジスタ１ａと１ｃはループを形成し
て画像を蓄積している。アンドゲート１０は画像
消去器としての役割をはたす。その入力はオープ
ンコレクタ形アンドゲート群４６０の出力で、こ
れは第９図、第１０図、第１１図のオアゲートの
役割をワイヤードオアで代行させているものであ
り、その出力すなわち４６０のロジツクレベルは
負論理で発生するのでアンドゲート１０を駆動す
るのに都合がよい。なお、このレベルはノツト回
路１２で反転されてシフトレジスタ３ａ，３ｂに
入る。新しく付加えられた１１は蓄積ループに対
する初期の画像注入器である。

最初端子NRをレベル“１”にすることにより
レジスタ１ａからの信号は停止され、一方端子
IMから新しい画像信号が注入される。１画面分
に相当するクロツクだけ端子NRを“１”に保
ち、次に端子NRを“０”にすれば画像は循環す
るから、STT信号を与えて起動すればよい。

第１３図は、第１２図を動作させるに適当な周
辺回路の例であるが、これは本発明の本質には関
係なく他のいかなる方法を用いてもよい。

第１４図は、第１３図の回路の動作を説明する
ための波形図である。最初測定指令信号MESが
０レベルの時はフリツプフロツプ１３及びフリツ
プフロツプ１４がリセツト状態を保ち回路は何の
動作も行わない。MESがレベル“１”になると
端子NR出力は１画面走査の期間（垂直同期信号
Ｖ_SYNから次のＶ_SYNまで）だけレベル“１”にな
り、これは第１２図の端子NRに接続されている
ので画像メモリをリフレツシユがすむと垂直同期
信号Ｖ_SYNに同期してSTT信号が発生して、すで
に説明したように１個の粒子について測定を行
う。測定を始めるとＰのレベルは“１”になるが
粒子を消去したという事実によつてＥが発生する
ので、フリツプフロツプ１５，１６は同時にリセ
ツトされEND出力が発生することはない。とこ
ろで、もし全粒子につき測定が終り、残りの画像
がなくなると必然的にＥは発生しなくなる。この
状態でSTTが２ケ発生したとき、フリツプフロ
ツプ１６は反転しEND出力を発生する。この信
号はすべての測定が終つた事を示す。

以上のように、本発明によればただ１個の粒子
にかかわるパルスのみを抽出して、その粒子に必
要なパラメータに従つたデータのみを読みとり、
後に他の粒子に関しても同様な方法で被測定物の
各個々の粒子毎に図形的パラメータを測定できる
から、統系的な量たとえばヒストグラム等を作成
し、大気汚染の監視その他画像解析を必要とする
多くの分野において有力な測定手段を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、多数の粒子からなる被測定物の画面
を示す図、第２図はテレビジヨンカメラを用いて
被測定物を走査したときのブラウン管上の図形、
第３図は第２図の図形のテレビジヨンカメラの走
査出力波形図、第４図は数個の粒子のテレビジヨ
ン画面の走査図形、第５図は第４図の図形のテレ
ビジヨンカメラによる走査出力波形図、第６図乃
至第１４図は本発明を説明するもので、第６図は
本発明の全体構成示す概念図、第７図は原画像を
細かい画素に分解した画像を示す図、第８図は第
７図に対応する１画素当り１ビツトの情報で示し
た表理を示す図、第９図は第６図における相関器
の実際的構成を示す図、第１０図は第９図におけ
る各部のロジツクレベルを示す図、第１１図は第
９図における回路に対しスタートアツプの手段を
附加した図、第１２図は本発明の実用回路の１実
施例を示す図、第１３図は第１２図の回路を動作
させるに適当な周辺回路の１例を示す図、第１４
図は第１３図の回路の各部の波形を示す図であ
る。 １……シフトレジスタ、２……シフトレジス
タ、３……画像消去器、４……シフトレジスタ、
５……相関器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一画面に相当する画素を保存するメモリー
   と、前記メモリーに保存された個々の画素を消去
   することで画像を消去する手段と、前記画素を順
   次読み出す過程において前記画面を走査する走査
   線一本分だけ過去の状況をみることのできる補助
   メモリーとを有し、前記消去手段により画素を消
   去したという事実を前記補助メモリーに蓄積し、
   前記消去手段に対する消去指令は該当画素が一本
   前の走査線における消去実績のある画素と連なつ
   ている条件のもとで与えられるようにした粒子画
   像測定法。