JPS63217476A - 画像信号二値化装置 - 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】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は二次元画像を二値化して出力する画像信号二値
化装置に関する。

［従来の技術］ 近年、産業用ロボット等の発達に伴い、二次元画像を処
理する種々の装置が提案されているが、こうした装置の
ひとつに画像信号を所定の識閾値と比較して二値化する
二値化装置がある。従来、こうした二値化装置としては
、画像信号の強度を直接基準１直とハードウェア的に比
較する構成や、画像信号の強度を一旦複数ビットのディ
ジタル信号に変換して記憶し、これを領域毎に異なる識
閾値とソフトウェアにより比較して二１直化する構成等
が知られている。

画像信号の二値化は、画像認識の基礎となるものであり
、これらの二値化装置は、画像処理やその認識等の広範
な分野で用いられている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来の画像信号二値化装置では、通常、
ひとつの画像に対してひとつの識閾値を用意して二値化
の処理を行なうため、次の問題があった。即ち、カメラ
等が撮像した二次元画像内に複数の物体があり、それぞ
れの明るさが異なる場合、一方の明るさに最適な識閾値
を用いたのでは他方の二１直化を上手く行なうことがで
きないという問題である。ソフトウェアによる算術論′
理演算によって二値化を行なうものでは、領域毎に異な
る識閾値を用いれはこうした問題は生じないが、二値化
に長時間を要し、リアルタイムの処理が必要となる場合
には、現実的な解決にならない。

以上の間頭は、複数の撮像手段によって撮像された複数
の画像からひとつの二次元画像を合成し、合成後の画像
信号に対して画像処理を行なうような場合には、撮像時
の照度がひとつひとつの撮像手段による画像毎に異なる
ため、特に看過することができない。

本発明は上記問題点を解決し、二次元画像の二値化を好
適に行なうことを目的としてなされた。

発明の構成 かかる目的を達成する本発明の構成について以下説明す
る。

［問題点を解決するための手段］ 撮像手段から入力される二次元画像の画像信号を識閾値
と比較する比較手段を備え、該比較された二値化信号を
出力する本発明の画像信号二値化装置は、 前記二次元画像の少なくとも二以上の領域を各々指定す
る領域設定手段と、該指定された各領域毎に設定された
識閾値を前記比較手段に出力する識閾伽出力手段とを備
えたことを特徴とする。

ここで８像手段とは、二次元画像を撮影しこれを出力す
るものであれは撮像管、固体撮像素子等を問わず用いる
ことができる。また、モノクローム、カラーいずれの撮
像手段であってもよい。撮像手段は単一であってもよい
し、複数段けられその合成画像を画僅信号二１直化装置
に入力する構成としてもよい。

領域設定手段とは、二次元画像に関し少なくとも二以上
の領域を各々指定できるものであり、任意の形状により
領域を設定できるものとしてもよいし、予め定められた
所定の形状、例えは矩形・円形あるいは多角形等として
設定できるものとしてもよい。こうした構成としては、
二次元画像に対応して予め用意され設定される領域毎に
異なるデータを書き込んでおくサンプリンエリアと、二
次元画像の走査に同期してこのデータを読み出す読み出
し用回路とを用いた構成等を考えることができる。

識閾値出力手段とは、領域毎に設定された識閾値を出力
する手段であって、例えは上述したサンプリングエリア
に対応して設けられその領域の識閾値が記憶されるメモ
リ等を考えることができる。

こうした識閾値は予め領域毎に記憶しておいてもよいし
、領域内の画像信号の平均値から設定する構成としても
よい。

比較手段とは、撮像手段から入力される画像信号と識閾
値出力手段から出力される識閾値とを比較する手段であ
って、例えば比較に供される信号がアナログ量の場合に
はコンパレータ等でよく、ディジタル量の場合には複数
ビットのマグニチュウドコンパレータ等を用いることが
できる。

［作用］ 上記構成を有する本発明の画像信号二値化装置は、↑が
像手段から入力される二次元画像の画像信号の二値化に
際して、領域設定手段により指定された少なくとも二以
上の領域毎に識閾値出カ手段から固有の識閾値を出力し
、比較手段によって前記画像信号と識閾値とを比較し、
指定された領域毎に画像信号の二値化を行なう。

［実施例コ 以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするた
めに、以下本発明の画像信号二値化装置の好適な実施例
について説明する。第１図はこの画像信号二値化装置の
概略構成図である。

図示するように、この画像信号二値化装置は、撮像手段
としてのテレビカメラ１がらの信号を入力して二値化し
これを出力端子０ＵＴ１．２に出力するよう構成されて
いる。その内部には、同量分離回路２、画像データ抽出
回路４、Ｄ／Ａ変換器６、垂直座標カウンタ７、水平座
標カウンタ８、サンプリング回路１０、二値化信号記憶
回路１２、二値化レベル出力回路１４、Ｄ／Ａ変換器１
６、コンパレータ１８および設定器２ｏが備えられてい
る。

テレビカメラ１は、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いたも
のであり、−フレーム当り水平方向ここ５１２ドツトの
、垂直方向に４９５ド・ントの分解能を有する。このテ
レビカメラ１からの画像信号はまず同門分離回路２と画
像データ抽出回路４に入力される。同門分離回路２は画
像信号に含まれる垂直同量信号（画像スタート信号）と
水平同門信号とを画像データから分離するものであり、
テレビ受像器に必須の回路として周知のものなので内部
の構成については省略する。この同門分離回路２からは
、画像スタート信号が垂直座標カランタフのリセット端
子ＲＥＳＥＴに出力され、一方、水平同門信号が垂直座
標カウンタのカウント入力端子Ｃｉｎと水平座標カウン
タ８のリセット端子ＲＥＳＥＴとに出力される。画像デ
ータ抽出回路４は、入力された画像信号から画像データ
を取り出す回路であり、この回路の構成も周知のものな
ので説明は省略する。画像データ抽出回路４は、−水平
走査線を５１２ドツトのデータに分離して抽出し、各ド
ツト毎に６ビツト、即ち６４階調の濃ン炎を有するデー
タとしてＤ／Ａ変換器６に出力する。また、画像データ
抽出回路４は５１２ドツトの各データについて一つのパ
ルス信号を水平座標カウンタ８のカウント入力端子Ｃｉ
ｎに出力する。

従って、垂直座標カウンタ７は同門分離回路２の出力す
る画像スタート信号によりリセットされてカウントを開
始し、同門分離回路２の出力する水平同門信号によって
一フレームに４９５だけカウントアツプされる。これに
対して、水平座標カウンタ８は同門分離回路２の出力す
る水平同門信号によりリセットされてカウントを開始し
、画像データ抽出回路４の出力するパルス信号により一
水平走査において５１２だけカウントアツプされる。

これらのカウンタ７．８の出力はサンプリング回路１０
と二値化信号記憶回路１２とに入力される。サンプリン
グ回路１０はデータ長６ビツトのメモリとして、二値化
信号記憶回路１２はデータ長１ビツトのメモリとして各
々構成されており、カランタフの出力はメモリの上位ア
ドレスに、カウンタ８の出力はメモリの下位アドレスに
各々入力される。サンプリング回路１０は、各カウンタ
７．８によってアドレスが指定されると、予め書き込ま
れた６ビツトのデータを出力する。即ちカウンタからの
出力は一フレームにおける位置に対応しており、そのデ
ータは各位置における二値化のための識閾値（以下これ
二値化レベルと呼ぶ）を生成するためのものである。サ
ンプリング回路１０のデータである出力は、メモリとし
て構成された二値化レベル出力回路１４の下位アドレス
に入力される。この二値化レベル出力回路１４の上位ア
ドレスには、設定器２０からの４ビツトのデータが入力
されている。設定器２０は、画像二値化装置の外部から
二値化のレベルを全体として高く（得られる二値化像は
薄く）シたり、全体として低く（二値化像は濶＜）する
ためのものであり、設定器２０上のキーを操作すること
により二値化レベル出力回路１４への４ビツトのデータ
は変化する。二値化レベル出力回路１４は、設定器２０
からの４ビツトのデータとサンプリング回路１０からの
６ビツトのデータとにより指定されたアドレスに予め記
憶されたデータをＤ／Ａ変換器１６に出力する。従って
、サンプリング回路１０の出力が同一であっても、設定
器２０の設定により二値化レベル出力回路１４の出力は
異なるものとなる。

Ｄ／Ａ変換器１６は、二値化レベル出力回路１４の出力
する６ビツトのデータをアナログ信号に変）９し、同様
にＤ／Ａ変換器６乙こよってアナログ信号に変換された
濃淡情報を含む画像濡号と比較するためにコンパレータ
１８に出力する。コンパレータ１８によ名比較の結果は
、出力端子ＯＵ　Ｔ２と共に、既述した二値化信号記憶
回路１２のデータ入力端子Ｄｉｎに入力される。また、
二値化信号記憶回路１２のデータ出力端子Ｄｏｕｔはい
まひとつの出力端子○ＵＴＩに接続されている。

以上説明した構成を有する本実施例の画像信号二値化装
置の働きについて、以下第２図（Ａ）。

（Ｂ）、　　（Ｃ）に１処って説明する。第２図（Ａ）
はテレビカメラ１によって撮像された画像の一例を示す
説明図である。既述したように、木実施例のテレビカメ
ラ１は５１２Ｘ４９５の分解能を有するものであるが、
ひとつのフレーム内に四つの物体０１，０２，０３，０
４が写っているものとする。各物体０１ないし０４は固
有の方角から光を受けており、その材質・受光量等の差
異により、固有の明るさで撮像されている。

この二次原画像に対し、サンプリング回路１０および二
値化レベル出力回路１４により、第２図（Ｂ）に示す四
つの領域Ａｌ、　Ａ２．　　Ａ３．　Ａ４の設定と、領
域毎の二値化のレベルの設定とが予めなされている。従
って、１フレームの走査において、領域Ａ１では領域Ａ
１に固有の二値化レベルが二値化レベル出力回路１４か
ら読み出される。

この結果、テレビカメラ１により撮像された画像の信号
は、領域毎に異なる二値化レベルと比較され、二値化が
行なわれる。第２図（Ｃ）は、二値化後の画像の様子を
例示するものであり、物体０１ないし０４毎に定められ
た二値化レベルによって、撮像された画像の二値化が行
なわれていることがわかる。この二値化後の信号が出力
端子０ＵＴ２にリアルタイムで出力され、同時に二値化
信号記憶回路１２に書き込まれる。

以上のように構成された本実施例の画像信号二値化装置
によれは、テレビカメラ１によって撮像された画像内を
いくつかの（本実施例では四つの）領域に区分して、領
域毎に固有の二値化レベルを適用して二値化を行なうこ
とができる。また、各領域はドツト単位で指定すること
ができ、領域の形状や二値化レベルを自由に変更するこ
とができる。尚、領域内部でも二値化レベルを変えるこ
とができ、領域内で二値化レベルを漸増ないし１１１Ｍ
することも可能である。

しかも、本実施例の画像信号二値化装置は、領域毎に異
なる二値化レベルを用いた二値化の処理をソフトウェア
に依ることなく実現しており、処理の高速化を図ること
ができる。また、二値化後の画像信号は直接出力するこ
ともできるし、−ユニ値化信号記憶回路１２に記・憶し
てから出力することもできるので、リアルタイムな処理
に十分対処することができる上、二値化信号記憶回路１
２の書き込みのタイミングを外部から設定すれば所望の
時点の画像を二値化した画像信号を得ることもできる。

次に、本発明の第二の実施例について説明する。

第二実施例の画像信号二値化装置は、第一実施例の装置
と較べてサンプリング回路１００と二値化レベル出力回
路１２０の構成のみ異なり、他の装置構成は同一である
。本実施例の画像信号二値化装置のサンプリング回路１
００は、第３図に示すように、垂直座標指定回路１０１
と水平座標指定回路１０２とからなり、二値化レベル出
力回路１２０はフ゛ライオリティトエンコーダ１２１．
二値化しベルテーブル１２２および複数の二人カアンド
ケー＋−１２５とからなる。

垂直および水平座標指定回路１０１は、垂直座標カラン
タフの出力に応じて垂直座標の一定の範囲毎に出力を排
他的に選択するものであり、ゲートアレイやＲＡＭ、Ｒ
ＯＭ等により構成することができる。本実施例では垂直
座標の４９５ドツトに亙って少なくとも１６の範囲が指
定できるよう構成されている。一方、水平座標指定回路
ＩＱ２は、水平座標カウンタ日の出力に応じて水平座標
の一定の範囲毎に出力を排他的に選択するものであり、
垂直座標指定回路１０１と同様に構成することができる
。本実施例では水平座標の５１２ドツトに亙って少なく
とも１６．０範囲が指定できるよう構成されている。従
って、垂直座標指定回路１０１および水平座標指定回路
１０２からの出力は、共に１６木になっている。

これら各１６の信号線は、二値化レベル出力回路１２０
の１６個の二人カアンドゲート１２５０入力に互いに接
続されている。従って、−フレーム内の走査においであ
る位置が指定されたとき、その位置を含む範囲の指定に
対応した二人カアンドケート１２５の出力がアクティブ
となる。二人カアンドゲー＋−１２５の各出力はプライ
オリティエンコーダ１２１に入力されていることから、
アクティブとなった二人カアンドゲート１２５の内、品
も優先順位が高いものに対応したコードが出力される。

従って、垂直座標指定回路１０１及び水平座標指定回路
１０２による画像領域の指定がオーバーラツプした場合
でも、予め割り当てられた優先順位によりどの領域が優
先されるかは決定される。この結果、指定がオーバラッ
プすることによって問題が生じることはない。

プライオリティエンコーダ１２１の出力に従って、二値
化レベルテーブル１２２から読み出された二値化レベル
が、Ａ／Ｄ変換器１６に出力されるのは、第一実施例と
同様である。

以上の構成を有する本実施例の画像信号二値化装置によ
れは、二値化レベルの異なる領域の形状が矩形に限られ
るものの、第一実施例と較べて簡易な構成により、第一
実施例とほぼ同様に、領域毎に固有な二値化レベルによ
って画像信号の二値化を行なうことができる。しかも、
本実施例では、二値化しベルテーブル１２２内のデータ
によって各領域の二値化レベルが定まるので、二値化レ
ベルテーブル１２２の各領域に対応したデータを書き換
えれは、各領域全体の二値化レベルを容易に変更するこ
とができる。

以上本発明のいくつかの実施例について説明したが、本
発明はこうした実施例に同等限定されるものではなく、
二値化信号を記憶する回路を有しない構成や、複数の撮
像手段からの画像信号を合成した画像信号に対して二値
化の処理を行なう構成など、本発明の要旨を逸脱しない
範囲において種々なる態様で実施し得ることは勿論であ
る。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の画像信号二値化装置によ
れは、撮像手段によって撮像された画像の少なくとも二
以上の領域毎に、固有の識閾（直による二値化を高速に
行なうことができるという優れた効果を奏する。従ｐて
、ひとつの画像内に複数の物体が存在するような場合に
、領域毎に晶適な識閾値を用いて二値化を行なうことが
でき、画像処理を好適かつ高速に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例としての画像信号二値化装置の
概略構成図、第２図（Ａ）、　　（Ｂ）。 （Ｃ）はこの画像信号二値化装置を用いて行なう二値化
処理の様子を示す説明図、第３図は本発明の第二の実施
例としての画像信号二値化装置の要部を示す概略構成図
、である。 １　・・・　テレビカメラ ２　・・・　同量分離回路 ４　・・・　画像データ抽出回路 ６．１６　・・・　Ｄ／Ａ変換器 ７−・・　垂直座標カウンタ ８　・・・　水平座標カウンタ １０　・・−サンプリング回路 １２　・・・　二値化信号記憶回路 １４　・・・　二値化レベル出力回路 １８　・・・　コンパレータ ２０　・・・　設定器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像手段から入力される二次元画像の画像信号を識閾値
   と比較する比較手段を備え、該比較された二値化信号を
   出力する画像信号二値化装置において、 前記二次元画像の少なくとも二以上の領域を各々指定す
   る領域設定手段と、 該指定された各領域毎に設定された識閾値を前記比較手
   段に出力する識閾値出力手段と を備えたことを特徴とする画像信号二値化装置。