JP2844920B2 - 画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、入力された画像の２値化処理を、被写体の
おかれている光学的な環境の如何にかかわらずに高速か
つ適切に行なえる画像処理装置に関する。

（従来の技術） 近年における自動化技術の進歩にともなって、生産工
場においても、所定の作業をカメラによって捕らえた画
像に基づいて行なう生産装置が使用されるようになって
きた。このようにカメラを用いた生産装置では、カメラ
によって捕らえた画像を２値化する必要がある。この２
値化は従来から種々の方法によって行われている。この
２値化を行うためには、カメラによって捕らえた画像の
各点を０または１に設定するための閾値を算出する必要
がある。カメラの周囲の照明条件が非常に安定していれ
ば、この閾値は固定した値で十分であるが、照明条件が
安定していないときには、その閾値を照明条件に合わせ
て変化させる必要がある。このように照明条件に合わせ
て閾値を変化させないと正確な２値化が行なえないから
である。

一般的に生産現場でこの種の生産装置を用いた場合に
は、安定した照明条件など期待できるものではないの
で、照明条件の如何にかかわらずにできるだけ適切な２
値化を行なえる装置が用いられている。このような２値
化を行なう従来の画像処理装置の一例としては、第９図
に示したような構成のものがある。

同図において、スリット光源10はワークＷに対してス
リット状の光を照射する光源である。このスリット光源
10によって照らされている部分及びその周辺の画像は、
ビデオカメラ12によって捕らえられ、その捕らえた画像
はその明るさに応じた大きさのデジタル値を呈する画像
信号として画像メモリ13に記憶される。この記憶されて
いる画像信号は１ラインづつサンプルホールド回路14,
比較器16,ピークホールド回路18並びに２値化部20にそ
れぞれ出力される。サンプルホールド回路14は、画像メ
モリ13からの画像信号を一時保持する回路であり、比較
部16はサンプルホールド回路14によって保持した画像信
号と次にそれに保持される画像信号との大きさを比較す
るものである。時間遅れ回路22は、このような比較をす
るために、比較器16に与えるサンプルホールド回路14か
らの画像信号を遅延させて出力するものである。尚、サ
ンプルホールド回路14,比較器16,時間遅れ回路22によっ
て、画像メモリ13からの１ライン毎の画像信号の背景部
分の明るさがバックグランドレベルとして検出されるこ
とになる。ピークホールド回路18は、画像メモリ13から
出力された画像信号のうち、最も大きな値の画像信号を
一時保持する回路であり、記憶部24は、この保持された
画像信号を記憶するものである。したがって、記憶部24
に記憶されている画像信号は、画像メモリ13から前回
（１ライン前）出力された画像信号のうちの最大の値を
有する画像信号である。

サンプルホールド回路14から出力されたバックグラン
ドレベルの画像信号と、記憶部24に記憶されている画像
信号とは、減算演算部26に入力され、そこでその差が演
算される。この演算によって、背景の明るさに対する前
記最大の値を有する画像信号との明るさの差が算出され
ることになる。乗算演算部28は、減算演算部26によって
演算された結果に、ある定数（例えば0.2〜0.8程度）を
掛ける演算を行なうものである。加算演算部30は、算出
されたバックグランドレベルと乗算演算部28によって算
出された値とを足して閾値を算出するものである。２値
化部20は、画像メモリ13から出力された画像信号を加算
演算部30から出力されている閾値に基づいて２値化する
ものである。

このような処理を行なうことによって、ワークＷの背
景の明るさが考慮された閾値が設定されることになり、
ビデオカメラ12で捕らえられた画象の２値化処理が適切
に行われることになる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の画像処理装置におい
ては、２値化処理をするに際して、第10図に示すよう
に、画像メモリ13に記憶されている全ての画像情報に対
して１ラインづつ行なっていた。このため、例えば、同
図に示すＡやＢの様に比較的大きなデジタル値を呈する
ノイズが存在していたときには、本来は連続した線とし
て表わされるべき線画が、これらのノイズの影響で不連
続な線画となってしまう恐れがある。つまり、光切断線
が不連続となってしまい、以降の処理に大きな誤差を生
じさせてしまう恐れがある。

また、画像メモリ13に記憶されている画像情報の全て
に対して２値化処理を行なう必要があるので、処理すべ
き画像情報の内容の難易にかかわらずにほぼ同様の処理
時間を要してしまうという問題もある。

本発明は、このような従来の不具合を解消するために
成されたものであり、比較的大きなノイズが存在するよ
うな画像情報であっても、高速かつ適切な２値化処理を
行なうことができる画像処理装置の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明は、被写体の画像を
入力し、当該画像の照度に応じた画像信号を出力するカ
メラと、当該画像信号をデジタル値として記憶する記憶
手段と、当該記憶手段に記憶されている画像信号の内の
任意のラインの光切断中心位置を検出する検出手段と、
当該検出手段によって既に検出された任意の２ラインの
光切断中心位置に基づいて、以降の光切断中心位置を検
出する際の前記検出手段による検索範囲を演算し、この
演算された検索範囲での検索を前記検出手段に指令する
制御手段とを有すことを特徴とする。

（作用） 以上のような構成を有する本発明では、制御手段は、
記憶手段に記憶されている画像情報の２値化処理に際し
て真に必要とされる部分のみを検出手段に指示し、検出
手段は、その指示にしたがって２値化処理を行なうこと
になる。したがって、２値化処理を高速化することがで
きることになり、また、必要とされない部分の２値化処
理は行われないので、その部分に強いノイズがあったと
しても２値化処理に際してそのノイズによる影響を受け
ることはなく、適切な２値化処理を行なうことができ
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の画像処理装置のブロック図、第２
図及び第３図は、同装置の動作を示すフローチャートで
ある。尚、第１図に示す装置のうち、検出手段として機
能する光切断中心検出部25は、第９図に示したものと同
様の装置構成を有しているものである。本発明の画像処
理装置では、この光切断中心検出部25に加え、さらに第
１図に示すような構成が追加されている。減算部31は、
光切断中心検出部25によって検出されたｎライン目の光
切断線の中心位置とｎ−１ライン目の光切断線の中心位
置との偏差量を演算するものである。また、加算部32
は、減算部31によって演算された偏差量とｎライン目の
光切断線の中心位置とを加算するものである、領域記憶
部33には、光切断中心検出部25によって検索される領域
に関する設定値±αが記憶されている。加算部34及び加
算部35は、加算部32によって算出された値に領域記憶部
33に記憶されている設定値を加えて、次ラインにおいて
光切断線が存在しているであろう予測下限値と予測上限
値とを算出するものである。画面領域記憶部36には、画
像メモリ13に記憶されている画像情報の１ライン分全て
を検索するための領域が記憶されている。データ選択部
37は、光切断中心検出部25の指令によって加算部34及び
加算部35又は画面領域記憶部36のいずれかを光切断中心
検出部25に選択的に出力するものである。光切断中心検
出部25は、データ選択部37から出力された検索領域に関
する値に基づいて２値化処理を行なうことになる。尚、
第１図中、画像メモリ13は記憶手段として機能し、減算
部31,加算部32,34,35,領域記憶部33,画面領域記憶部36
及びデータ選択部37によって制御手段が構成される。

このような構成を有する本発明の画像処理装置は、第
２図及び第３図に示すフローチャートのように動作す
る。以下、この動作を第４図及び第５図を参照しつつ説
明する。

光切断中心検出部25に備えられているカウンタＮの値
を１に設定し、画像メモリ13に記憶されている画像の第
１ライン目からの２値化処理に備える（S1）。光切断中
心検出部25はこのカウンタＮの値に基づいて、画像メモ
リ13から第１ライン目の画像データを入力する（S2）。
光切断中心検出部25は、データ選択部37から出力されて
いる光切断線を検出するための検索領域に関する設定値
を入力し、この設定値に基づいてステップ２で入力した
画像情報に対して光切断線中心算出を行なう。尚、この
ときにデータ選択部37から出力されている設定値は、画
面領域記憶部36に記憶されてる全画面下限値と全画面上
限値とである。したがって、光切断線の中心C1の算出
は、入力した第１ラインの画像情報の全てに対して行わ
れることになる（S3）。ステップ３において、光切断線
中心C1が算出されれば、そのC1の存在位置を記憶する
（S4,S5）。そして、次に隣り合う２つのラインにおけ
る光切断線中心ＣNとＣN＋１とが記憶されているかどう
かが判断され（S6）、これらが記憶されていなければ、
また、ステップ４において光切断線中心ＣNが算出でき
なかったときには第１ライン目には線画として表わされ
るような画像情報が存在しなかったのであるから、次の
ラインの２値化処理に備えてカウンタＮの値を１だけイ
ンクリメントしてステップ２に戻り、以上の処理を画像
メモリ13に記憶されている全てラインに対してその処理
が終了するまで各ライン毎に繰り返す（S7,S8）。

一方、上記の処理が繰り返し行われて、ステップ６に
おいて隣り合う２つのラインにおける光切断線中心ＣN
とＣN＋１とが記憶されていると判断されたときには、
次のラインに存在する光切断線中心を効率的に算出する
ための次ラインに対する検索範囲を算出する。この算出
は、減算部31,加算部23,領域記憶部33,加算部34及び加
算部35によって行われる。詳しくは後述するが、これら
各部によって予測上限値と予測下限値とがデータ選択部
37に出力されることになる（S9）。光切断中心検出部25
のカウンタＮの値を１だけインクリメントし（S10）、
そのカウンタＮの値に相当するラインの画像情報が画像
メモリ13から入力され（S11）、予測上限値と予測下限
値ＷNの値に基づいてステップ11で入力した画像情報に
対して光切断線中心算出を行なう。このように、検索を
する領域を制限して光切断線の検査をするのは、第４図
に示してあるように、通常の画像情報には連続した線画
が存在していることが一般的であるからであり、この線
画の連続性を勘案して検索領域を狭めても光切断線中心
算出が確実に行われると考えられるからである（S1
2）。そして、ステップ12の処理において光切断線中心
ＣNの値が算出されれば、ステップ５に戻って、そのＣN
の値を記憶させ、ステップ12までの処理を同様に行なう
（S13）。また、ステップ13においてもしもＣNの値が算
出できなかったとき、つまりこのラインには何も画像情
報が存在しなかったときには、カウンタＮの値を１だけ
デクリメントし（S14）、ステップ２に戻って、以上の
処理を画像メモリ13に記憶されている全てのラインに対
してその処理が終了するまで各ライン毎に繰り返す（S
8）。

第３図は、第２図のフローチャートにおけるステップ
９のサブルーチンフローチャートである。このサブルー
チンフローチャートによって、次のラインの検索領域の
設定が行われる。

減算部31は、光切断中心検出部25によって算出された
第Ｎライン目の光切断線の中心位置ＣNと第Ｎ＋１ライ
ン目の光切断線の中心位置ＣN＋１との差を演算し、加
算部32において次のラインすなわちＮ＋１ライン目の光
切断線の予測位置を算出する。この演算は、ＣN＝2CN+1
−ＣNによって行われる（S20〜S22）。次に、加算部35
と加算部36とでは、上記演算によって得られた予測位置
に対して、領域記憶部33に記憶されている設定値±αを
加算し、加算部34では予測下限値ＣN+2＋αが、加算部3
5では予測上限値ＣN+2−αがそれぞれ算出されることに
なる。つまり、第５図に示すように、Ｎ＋２ライン目の
光切断線中心予測位置ＣN+2は、Ｎライン目の光切断線
の検索によって求められたその中心位置ＣNと、Ｎ＋１
ライン目の光切断線の検索によって求められたその中心
位置ＣN＋１とを結ぶ線分とＮ＋２ライン目の線分との
交点として求められる。そして、この求められた光切断
線中心予測位置ＣN+2を中心として±αの範囲がＮ＋２
ライン目の光切断線中心予測位置ＣN+2は、Ｎライン目
の光切断線の検索範囲とされるのである（S23,S24）。
以上の演算によって、予測上下限値ＷNか算出されるこ
とになる。光切断中心検出部25は、Ｎ＋２ライン目の光
切断線を検索する場合には、この上下限値ＷNの範囲の
みを検索することになる（S25）。尚、Ｎ＋３ライン目
の予測上下限値ＷNは、Ｎ＋１ライン目の光切断線の検
索によって求められたその中心位置ＣN＋１とＮ＋２ラ
イン目の光切断線の検索によって求められたその中心位
置ＣN＋２とに基づいて算出されることになる。

このように動作する本発明の画像処理装置において
は、概略第６図及び第７図のようにして光切断中心線の
検索が行われる。

画像メモリ13に第６図のような線画が記憶されている
とすると、第１ライン目の検索によってその光切断線の
中心位置C1が算出され、また、第２ライン目の検索によ
ってC2が算出される。これによって第３ライン目の検出
範囲が演算されることとなるので、第３ライン目の光切
断線の検索は同図に示す点線の範囲のみ行われることに
なる。このようにして各ラインごとの検索が行われる結
果、各ラインとも点線に示される範囲での検索が行われ
ることになる。

また、画像メモリ13に記憶されている線画が第７図に
示すように連続したものでないときには、同図中第ｎ＋
１ライン目までは第６図のものと同様に行われる。第ｎ
ライン目の検索は、最初はｎ−２ライン目と第ｎ−１ラ
イン目において算出された光切断線の中心位置Cn−２と
Cn−１とに基づいて算出された検索範囲に基づいて行わ
れるが、この範囲では光切断線がみつからないので、も
う一度このラインの検索を全範囲に渡って行なう。そし
て、この検索によってもみつからなければ、その後第６
図と同様に検索を行なうことになる。第７図のような場
合の線画を検索したときの検索範囲は、同図に示すよう
な範囲に適宜変更されながら行われることがよくわか
る。

このような検索範囲の制限が行われると、第８図に示
すようなノイズの存在している画像情報に対しても、正
確な光切断線の検索処理を、検索範囲が制限された分だ
け高速に行なうことができることになる。つまり、現在
のような処理によって得られる第10図に示す線画とは異
なり、第８図のような連続した線画が得られる。

尚、検索範囲を決定する領域記憶部に記憶されている
設定値は、処理される画像の形態に適宜合致したものを
用いるようにすれば、ノイズによる処理の影響を最少限
に抑えつつ高速処理を行なうことができる。

（発明の効果） 以上の説明により明らかなように、本発明によれば、
比較的大きなノイズが存在するような画像情報であって
も、高速かつ適切な２値化処理を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の画像処理装置のブロック図、 第２図及び第３図は、同装置の動作を示すフローチャー
ト、 第４図及び第５図は、第２図及び第３図のフローチャー
トの説明に供する図、 第６図乃至第８図は、本発明にかかる画像処理装置によ
って処理される画像の処理過程と処理結果とを示す図、 第９図は、従来の画像処理装置のブロック図、 第10図は、従来の装置によって処理される画像の処理結
果を示す図である。 12……ビデオカメラ（カメラ）、 13……画像メモリ（記憶手段）、 25……光切断中心検出部（検出手段）、 31……減算部（制御手段）、 32,34,35……加算部（制御手段）、 33……領域記憶部（制御手段）、 36……画像領域記憶部（制御手段）、 37……データ選択部（制御手段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体の画像を入力し、当該画像の照度に
   応じた画像信号を出力するカメラと、 当該画像信号をデジタル値として記憶する記憶手段と、 当該記憶手段に記憶されている画像信号の内の任意のラ
   インの光切断中心位置を検出する検出手段と、 当該検出手段によって既に検出された任意の２ラインの
   光切断中心位置に基づいて、以降の光切断中心位置を検
   出する際の前記検出手段による検索範囲を演算し、この
   演算された検索範囲での検索を前記検出手段に指令する
   制御手段とを有することを特徴とする画像処理装置。