JPS5933086Y2

JPS5933086Y2 - ビデオ信号二値化回路

Info

Publication number: JPS5933086Y2
Application number: JP6878878U
Authority: JP
Inventors: 太郎渡辺; 牧山下; 裕士小川; 正俊鈴木
Original assignee: オムロン株式会社
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1978-05-22
Publication date: 1984-09-14
Also published as: JPS54170759U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、−次元カメラもしくは二次元カメラを用い
て物体のパターン計測やバーコードの読取り等を行なう
場合のビデオ信号の二値化回路に関し、より詳しくは自
動的にスライスレベルを設定する回路に関する。

第１図はこの考案の適用対象となる装置の一例を示して
いる。

この装置は、コンベア１上を運ばれる被測定物２に対し
、光源（図示せず）より光３を照射し、被測定物の側面
に印されたマーク（バーコード）４の部分からの反射光
をライセンサ５で先走変換してビデオ信号を得る（矢印
６はその走査方向を示している）。

そして、該ライセンサ５から得られるビデオ信号を２値
化し、被測定物のマーク４の識別を行ない、被測定物が
何であるか等の情報を得る。

上記例で示したようなシステムにおいて、ビデオ信号を
二値化する回路として、従来、第２図に示す回路か用い
られていた。

この二値化回路は、ビデオ信号■１を比較器７の＝方の
入力とし、他方の入力として、ビデオ信号■１をダイオ
ード８を通してコンデンサ９に蓄え、このコンデンサ９
の電圧■２を分圧器１０で分圧した電圧Ｖ２／ａ（ａ＞
１）をスライスレベルの電圧として入れる。

この回路の動作例を第３図の波形図に示す。

第３図は、第１図のように、マーク４か３本の反射の弱
い黒線で付されている場合について示しており、Ｖｔ
、Ｖ２、Ｖ２／ａ、Ｄはそれぞれ第２図の各部の波形
を、ライセンサ５の１回の走査について現われるものに
ついて示しである。

ビデオ信号Ｖ１として、マーク４の３本の黒線に対応し
てａ。

ｂｙｅに示す３個の谷部の信号が得られるか、コンデン
サ９の電圧ｖ２はその容量と分圧器１０の抵抗値とで決
まる時定数によって減衰か遅れる。

従って、Ｖ２／ａも同様に、■１の谷部において、Ｖｌ
のように急激に低値レベルとなることなく漸次減衰する
。

従って、Ｖｌの谷部ａ、ｂ、ｃにおいて、■、く■２／
ａとなり、二値化信号りはこれらの谷部において、０”
となり、他の部分は１”となる。

なお、上記のようにビデオ信号■１からスライスレベル
の信号（Ｖ２／ａ）を作っている理由は、被測定物２と
ライセンサ５との距離や光源の照度変化あるいは対象物
の明暗変化等によって、被測定物２からの反射光の強さ
が変わるから、一定のスライスレベルに固定すると、誤
動作を起こす場合が生じるからである。

しかしながら、第２図の回路によると、第１図の１１に
示すように、測定対象物の金属向からの強い反射が部分
的にライセンサ５内に入射すると、第４図に示すように
、ビデオ信号■１として尖鋭な高い波高のものＰが現わ
れ、これに伴って、コンデンサ電圧■２、及び分圧器１
０の出力電圧（スライスレベル）■２／ａは図示のよう
に高い値になり、二値化信号りは、鎖線で示すような正
常なタイミングからはずれたタイミングのものが得られ
たりして、正してパターンの２値化が行なわれないこと
があるという欠点がある。

また、ビデオ信号は、レンズや光電変換素子のレスポン
ス関数等の影響、ライセンサと被写体間の距離の変化に
よってボケることは避けられず、信号の立上り、立下り
部分は波形がややなまることが多い。

この場合に正しいパターンの二値化を行なうには、明部
と暗部の中間レベルにスライスレベルを設ける必要があ
るが、第２図のピーク検出による回路では、誤差が生じ
ることが多い。

この考案は、上記の輝点反射等に伴う二値化の誤差の発
生が防止さ札、かつ光源の照度変化や対象物の明暗変化
かある場合であっても正確な二値化か可能となる二値化
回路を提供することを目的とする。

この考案による二値化回路は、ビデオ信号を１走査に相
当する期間積分する積分回路と、積分回路の出力をサン
プルホールドする回路と、該サンプルホールドされた信
号をスライスレベルとしてビデオ信号との大小を比較し
、その比較結果より″１”ヌは′０”の二値化信号を得
る比較回路により構成したものであり、以下その実施例
を第５図ないし第８図により説明する。

この考案による二値化回路は、第５図に示すように、１
画面分のビデオ信号■１を積分する積分回路１２と、積
分回路１２の出力電圧Ｖｘを１画面分の積分動作終了後
にサンプリングして保持するサンプルホールド回路１３
と、サンプルホールド回路１３の出力、すなわち前回の
１画面分のビデオ信号の積分により得た電圧のサンプリ
ング値Ｖｓをスライスレベル信号としてビデオ信号■１
と比較し、■１≧Ｖｓの時に“１”、■、く■Ｓの時に
０″をそれぞれ出力する比較器１４とからなる。

第６図はこの回路の動作を説明する図であり、Ｔ１はラ
イセンサによる１走査期間、Ｔ２は帰線期間を示し、■
１はビデオ信号、Ｖｓはサンプルされたスライスレベル
電圧、Ｖｘは積分電圧、ＳＰはサンプリングパルス、Ｃ
ＬＲは積分回路のクリアパルスである。

積分回路１２の出力電圧Ｖｘは、１画面分の走査期間中
において、波高に応じた速度で漸増する。

１画面分の走査が終了すると、ビデオ信号はなくなり、
帰線期間Ｔ２に入り、積分出力電圧Ｖｘは一定となる。

この帰線期間Ｔ２内において、サンプルホールド回路１
３にサンプリングパルスＳＰを加えて積分出力電圧Ｖｘ
をとり込み、次回の走査におけるスライスレベル電圧Ｖ
ｓを得る。

この電圧Ｖｓは次回の走査中は一定に保持され、比較器
１４でビデオ信号■１との比較がなされ、１” ｅｔｏ
”信号を得る。

なお、帰線期間Ｔ２において、サンプルホールド回路１
３にサンプリングパルスＳＰが加えられて積分出力の取
り込み動作が行なわれた後は、積分回路１２にクリアパ
ルスＣＬＲを加えてその出力をゼロＶとし、次回走査に
おける積分動作に備える。

この考案においては、上記のように１回の走査によって
得られるビデオ信号を積分し、その積分値を次回の走査
のスライスレベルとしているが、第１図に示したような
検出システムでは、ラインセンサ（カメラ）の視野内に
対象物が入っている時、すなわち計測可能な期間は、カ
メラの１回の走査に要する時間よりも著るしく長く、多
数回の走査が行ない得るから、対象物がラインセンサの
視野内＆二人ってマークが検出されている間は同一波形
のビデオ信号が連続して現われるから、この考案のよう
に、１回分の走査で得られる信号からスライスレベル信
号を得て次回の走査時に使用することは可能である。

そして、はとんどの場合、各走査時間の間隔は近いので
、光源の照度変化、対象物の明暗変化は少なく、ある回
の走査によって得られるビデオ信号と、次回の走査によ
って得られるビデオ信号とは波高がほぼ等してから、積
分時定数として適当を値を選ぶことにより、最適のスラ
イスレベルを得ることができる。

第７図は、環境の変化等によってビデオ信号レベルが変
化することを説明する図で、ａは例えば光源の照度が大
であるとか、対象□物の明度が犬である場合のように、
ラインセンサへの入射光量の多い場合の波形、ｂは入射
光量が少ない場合の波形であるが、スライスレベルの電
圧Ｖｓは、前回走査における波高の平均値Ｖに走査期間
Ｔ１を乗じたものに比例するものであるから、ラインセ
ンサへの入射光量の増減に応じてスライスレベルの電圧
Ｖｓも変化するから、常に好適なスライスレベルを得る
ことができる。

また、ａに示すように、金属面反射等によって尖頭パル
スＰが入力される場合も、積分値はほとんど変化するこ
とはない。

第８図は第５図に示した積分回路１２とサンプルホール
ド回路１３の具体例を示す回路図である。

積分回路１２は、スライスレベル設定用可変抵抗ＶＲと
、コンデンサＣ０と、演算増幅器１６と、コンデンサＣ
１の短絡用スイッチ素子としての電界効果トランジスタ
ＦＥＴ１と、クリア信号ＣＬＲの反転素子ＩＮＶ１とか
らなる。

サンプルホールド回路１３は、抵抗Ｒ１と、Ｒ２と、演
算増幅器１７と、コンデンサＣ２と、スイッチ素子ＩＮ
ｖ２とからなる。

第８図の回路において、走査期間中は、ＦＥＴ、。

ＦＥＴ２は開かれており、ビデオ信号■１の入力により
、コンデンサＣ１は可変抵抗ＶＲを通して充電される。

走査期間Ｔ１から帰線期間Ｔ２となると、サンプリング
パルスＳＰが加えられることによりＦＥＴ２が導通し、
演算増幅器１６の出力電圧が演算増幅器１７の入力に加
わりホールドされる。

サンプリングパルスＳＰが加えられた後、クリアパルス
ＣＬＲが加えられることにより、ＦＥＴ、が導通し、コ
ンデンサＣ１の電荷が放電される。

この考案による二値化回路は、ラインセンサのような一
次元カメラのみでなく、二次元カメラの出力ビデオ信号
を二値化する場合も同様に適用しうる。

二次元カメラに適用する場合は、■フィールドあるいは
１フレ一ム期間となり、サンプリング時点は垂直帰線期
間内である。

以上述べたように、この考案によるビデオ信号二値化回
路は、１画面分のビデオ信号の積分出力をホールドして
次回の走査のスライスレベル信号として利用する構成で
あるから、光源の照度変化やや、明暗変化がある場合、
あるいはパターン中の部分的な反射がある場合でも、安
定かつ確実な二値化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の適用対象の一例である検出システム
を示す斜視図、第２図は従来の二値化回路の構成を示す
回路図、第３図は第２図の回路の動作を説明する波形図
、第４図は第２図の回路の誤動作例を説明する波形図、
第５図はこの考案による二値化回路の構成を示す回路構
成図、第６図及び第７図の回路の動作を説明する波形図
、第８図は第５図に示した積分回路及びサンプルホール
ド回路の具体例を示す回路図である。１・・・・・・コンベア、２・・・・・・被測定物、３
・・・・・・光、４・・・・・・マーク、５・・・・・
・ラインセンサ、６・・・・・・走査方向、１１・・・
・・・強い反射面、１２・・・・・・積分回路、１３・
・・・・・サンプルホールド回路、１４・・・・・・比
較器、１６．１７・・・・・・演算増幅器、Ｃ１，Ｃ２
・・・・・・コンデンサ、ＣＬＲ・・・・・・クリアパ
ルス、ＦＥＴ１．ＦＥＴ２・・・・・・電界効果
トランジスタ、Ｒ１，Ｒ２・・・・−・抵抗、Ｖｌ・・
・・・・ビデオ信号、Ｖｘ・・・・・・積分出力電圧、
Ｖｓ・・・・・・スライスレベル電圧、ｖＲ・・・・・
・スライスレベル設定用可変抵抗。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】ビデオ信号を１走査に相当する期間積分する積分回路と
、該積分回路の出力を次回の走査期間中保持するサンプ
ルホールド回路と、該サンプルホールド回路の出力をス
ライスレベルとしてビデオ信号との大小を比較し、その
比較結果より”■”。 “０”の二値化信号を得る比較器とからなるビデオ信号
二値化回路。