JPS62114075A - 画像分類計測装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、パターン認識、両像理解、画像目測等の画像
分類計測装買に関す−るもので、特に２ｉ１自画像の分
類旧制をハードで高速に行う機構を右し、目視の代替、
自動化機械、ロボットビジコン或いはＯＣＲ装訪等に使
用されるものである。

［発明の技術的背崇］ 被計測物体の画像を２値レベルで記憶し、この２値画像
をコンピュータを利用して分類４測する技術は、その進
歩も著しく、多くの応用分野に使用されている。　その
１つの例として公知文献の信学会画像■学研資、１９７
３　ｖｏｌ　Ｉ　Ｆ　７２Ｎ　ｏ　３９、打検、高水仙
「ミニコンビコータによる染色体解析の自動化について
」を参照し以下説明する。　第１６図はこの主要な分類
ｈｌ測の流れを説明するための模式図である。　あらか
じめ準備された染色体の拡大写真（同図（Ａ））をスキ
ャナで走査し、光電変換された画像信号を２値化回路に
Ｊ、り白黒２値（ｉ、ｏ）のディジタル画像信号に変換
した１す、第１６図（Ｂ）に示すように２値画像メモリ
に記憶する。　同図の黒・印は１で染色体等の図形を表
し、費用１１Ｊべて０の値をどろものとする。走査線上
で“１′°レベルの点の連なりをレグメン１〜と呼び、
このレグメン１〜の両端点の座標を所望によりＭヶ−−
−ノに出力する。　次に各レグメン１−には、次の、」
、うにしてセグメント番号をつける。

即ち新しいセグメント（１走査ライン前にそれと中なる
１？グメンＩ〜がないもの）があられれたら１から順次
レグメンｌ一番号をつける。　　１ライン前に重なるセ
グメントがあれば、そのセグメント番号と同じ番号をレ
グメンｌ一番号とする。　第１６図（ｃ）に示すように
、同じセグメント番号のついたレグメンｌ−の集合をセ
グメント群と呼び、幾つかのレグメント群の集合と」ノ
で１つの図形が表される。　この図形とセグメント群と
を対応づけるのが同定番号で、同図（１”））に示すよ
うに２つ以上のレグメン１へが合流した場合、一番左側
のレグメン］へ群の１２グメント番号を合流したすべて
の［Ｙグメント群の同定番号とする。　この例ではセグ
メント群１と２の同定番号は１となる。　こうした処理
をすると共に各標本点の座標値の和、その自乗の和等を
図形ことにとっていき、これらの値から重心の位置、主
軸方向等を求め、このデータを使用して染色体の図形と
して必要イア諸情報がコンピュータ処理により得られる
。

［背類技術の問題点１ 前）ホのように画像の分類ｈ１測は一般には］ンピュー
タのソフトウェアによって処理される。　このため長時
間処理となり、又処理プログラムも複雑となる。　画像
処理は膨大なデータを取り扱い又画像の分解能を上げる
ため画素数も増加づる傾向にあり、高速で容量の大きい
コンビコータが望まれる。　しかし画像の分類計測を工
業的に応用するためには小型で生産の流れに対応した処
理速度のコンピュータを必要とする。　分類ｔ１測をす
べてソフトウェアで行うと長時間を必要としＴ葉内応用
に向かない。

［発明の目的］ 本発明の目的は、前記問題点を解決し、高速に画像分類
及び画像ｈ］測を実行できる画像分類計測装置を提供す
ることである。

［発明の概要］ 本発明は、（ａ＞被計測物体の画像を２値レベルで記憶
する少なくとも１枚の２値画像メモリと、（ｂ）２値画
像の上左端より横方向に列数×、開端より縦方向に行数
ｙの座標を持つ画素Ｐ（×。

■）を、これに隣接し既に分類ラベルづけの演んだ４つ
の画素Ａ、　　（ｘ−１，ｙ）　、Ａ２　　（Ｘ−１，
ｙ−ｉ＞、Ａ３（ｘ、ｙ−１）及びＡ４（ｘ＋１．　ｙ
−１）の値（１又は０）とその位置情報を用いて分類し
、画素Ｐ　（ｘ、　Ｖ）に分類ラベルを与える画素分類
機構と、（ｃ）前記２値画像の各画素に対応する各画素
を有し、口つこの対応する各画素に前記決定された分類
ラベルを記憶するとともに１画素が複数ビット幅Ｊ：リ
イ【る濃淡画像メモリと、（ｄ　）前記′ａ淡両画像メ
モリ記憶された分類ラベル情報を処理するのに使用する
コード変換用メモリとを具備することを特徴とする画像
分類Ｗ＋測装置である。

本発明では７トリツクス状に配置された多数の画素から
２ｉる２値画像のト左端より横方向に順次画素を取り出
し、画素ごとに分類ラベルづけを行６一 う。　　１つの画素Ｐの分類ラベルは、これに隣接する
ラベルづけが既に演んだ４つの画素Ａ１、Ａ２、Ａ３及
びＡ４の情報を使用して決定される。

又本発明では上記分類を画素分類機構によってハードウ
ェアで実行する。　画素分類機構は、２値画像メモリか
ら順次画素を取り込み、画素Ｐ、ど画素Ａ、ないしＡ４
の情報を出力するシフトレジスタ回路と、前記情報にも
とづき画素Ｐを分類する分類用マトリックス回路と、分
類ラベルを決定するラベルカウンタとを有するものであ
ることが望ましい。　２値画像メモリのづべての画素に
ついて前記分類処理を繰返す。

各画素の分類ラベルデータは複数ビット幅の濃淡画像メ
モリに記憶される（ｉｌｉｌ淡画像メモリの本来の使用
方法と異なる）。　次にコード変換用メモリを使用して
、前記濃淡画像メモリに記憶される分類ラベルのうち互
いに結ばれる分類ラベルに対し同一ラベルをふりあてて
固形分−１をホス］〜コンピュータによりソフトウェア
で実行する。

［発明の実施例］ 本発明の実Ｍｔ例について図面に基づぎ以下説明する。

　第１図は本発明の画像分類計測装置の系統図である。

　搬像装置１は、例えば半導体ウェハ或いはＩＣ外囲器
等の表面の被計測物体の光学画像を撮像し、これを時系
列の電気的なアナログ画像信号に変換する。　第２図は
光学画像の画素数を便宜上僅少にした場合の画像例の模
式図で、横方向の数字は列数、縦の数字は行数を示ず。

第１図の２はＡＩＤ変換装間１前記アナログ画像信８を
入力し、濃淡（中間階調）のあるディジタル画像信号又
は２値レベル（ｉ、ｏ）のディジタル画像信号を出力す
る。　３は２値画像メモリで、本実施例では横方向２５
６画素、縦方向約２４０画素（有効数）の７１〜リクス
形状の画面を形成するランダムアクｔ？スメモリ（ＲＡ
Ｍ）であって、１画素は　１ピッ１−で構成される。　
２値画像メモリ３は、Δ／Ｄ変換器２からの２値レベル
のディジタル画像信号を記憶する。　Ａ／ｒ）変換器２
の出力が濃淡ディジタル画像信号の場合には、一時濃淡
画像メモリにその信号データを格納した掛、ソフトウェ
アで２値化データとして２値画像メモリ３に転送しても
よい。　第３図は、２値画像メモリ３に第２図の模式画
像を２値レベルで記憶したときの状態を示し、斜線部分
の画素は１で図形部分をあられし、背朔（バックグラン
ド）の空白部分は０の値をとるものとする。　第１図の
上は後述の画素分類機構であって、２１！画像の上左端
より横方向に順次画素情報を入力し、その画素の分類ラ
ベル又は参照する画素の相対的な位置情報を出力する。

５は濃淡画像メモリであって、１画素８ビツト幅を持つ
ＲＡＭより構成され、各画素は２値画像メモリ３の各画
素と１：１の対応を持っている。　濃淡画像メモリ５の
各画素は、濃淡画像情報を記憶する元来の使用方法とは
相違し、各画素の分類ラベルを記憶するのに使用される
。　したがって１画素８ビツト幅の画像メモリの場合、
Ｏないし２５５の伯を表現でき、Ｏの値は２１ｉｉｉ！
ｉｉ像の０（背景）の部分に対応する。　２値画像の１
（図形部分）の分類には１ないし２５５の値を使用する
ので、分類できる図形は最大２５５種類である。

６はプログラム及びデータを８己憶するメモリで、コー
ド変換用メモリ６ａはこの領域に形成される。

７は制御プロゲラムコニットで、２値画像メモリ３、画
素子）類機構４−１淵淡画像メモリ５、メ干りμｍ、演
算装量１０等を制御するもので、制御プログラムを記憶
するＲＯＭ又はＲＡＭ及び制御回路等から構成される。

次に第４図ないし第９図にもとづいて画素分類機構上の
実施例について説明する。　第４図において、４ａはシ
フトレジスタ回路で、２値画像の列数に等しいビット数
（この実施例では２５６ビツ１−　）を持つシフトレジ
スタ（ＳＲ，＞４１と、ピッ１〜数２のシフトレジスタ
（ＳＲ２）４２と、５つの画素Ｐ及びＡ、ないしＡ４の
情報を取り込むホールドレジスタ４３とから構成される
。　２値画像メモリ３の画素データは、上左端の画素よ
り横方向に順次５Ｒ２４２及びＳＲ，４１に送られる。

　ＳＲ２及びＳＲ，の出力は、ホールドレジスタ４３の
レジスタＡ、ないしＡ４及びレジスタＰにセットされる
。　レジスタＡ、ないしＰの内容は２値画像メモリ３に
図示した画素Ａ１ないしＰの情報に等しい。　第５図は
画素Ｐを原工ｊスどした４つの画素Ａ、ないしＡ４の２
値画像上の位■を示すベクトル図である。　○印はそれ
ぞれの画素の中心点をあられす。　これより画素Ａ１な
いしＡ４の情報は、その画素が１（固形部分）か０（背
景）かを示すとともに画素Ｐと結ばれる相対的な方向と
その間の距離との情報を含むことがわかる。

第６図に示すようにホールドレジスタ４３の５つのレジ
スタＡ、ないしＡ４及びＰの内容が分類用マトリクス回
路（ＭＸ）４ｂの入力となる。

ＭＸ４ｂは画素Ｐを分類する機能を持ち、第７図に示す
入出力信号表（真理値表）に従って動作をする。　ＭＸ
４ｂは画素Ｐが１（図形部分）のときにのみ動作し、０
（背景）のときは動作せず（ｄｉｓａｂｌｅ　）　、次
のステップに進む。　叩ちＰ−１のときにのみＭ　Ｘ　
４　＋１の出力Ｃ及びＭが得られる。　出力Ｃは、第７
図より明らかなようにＡ。

ないしＡ４がすべてＯのとき１となる。　この出力Ｃは
画素に付ける分類ラベルを格納しているラベルカウンタ
４Ｃに入力されカウンタの内容を＋１し、新しい分類ラ
ベルが準備される。　換言すれば、画素Ｐが図形部分で
あって、これに隣接する画素Ａ　１’／’；い【ノＡ４
がすべて背閑のとき、この画素Ｐは新しく現れたものと
して、ラベルカウンタに新しい分類ラベルが準備される
。　隣接する４つの画素Ａ１ないしＡ４のうち少なくと
も１つの画素が１のときには、出力ＣはＯでラベルカウ
ンタ４Ｃの分類ラベルは変化しない。　この場合には、
画素Ｐは画素Ａ、ないしＡ４のうちその値が１の画素と
連結されているので、画素Ｐの分類ラベルは連結されて
いるいずれか１つの画素の分類ラベルが与えられる。　
ＭＸＩＩの出力Ｍは８ビツト幅を右し、パスラインに接
続される。　出力Ｍの内容は、画素Ｐと連結されるいず
れか１つの画素の相対座標である。　第８図のように、
画素Ｐの座標Ｐ（ｘ、ｙ）を基準としたとき即ちＰ（０
，０）としたときの画素Ａ、ないしＡ４の相対的な座標
はＡ＋　　（−１，０）　、Ａ２（−１，−１＞、Ａ３
（０，−１）　、Ａ、　　（１，−１）であられされる
。

出力Ｍの上位４ビツトはＸ方向、下位４ビツトはＹ方向
の座標を示し、−１は後処理で２進数の加算を行うため
１の補数Ｆを使用するので相対座標はＡ＋　　（Ｆ　Ｏ
）、Ａ２　　（ＦＦ）、Ａ３　　（ＯＦ）、Ａ、（Ｉ　
Ｆ）となる。　なお分類用マドリスク回路４ｂはＰをイ
ネーブル（ｅｎａｂｌｅ）制御信号とし１、入力Ａ、な
いしＡ４、出力００．　Ｆ　０１ＦＦ、ＯＦ。

１Ｆのデコーダからなり、周知の方法で容易に得られる
。

２値画像メモリ３から被分類画素Ｐの内容が画素分類機
構上に送られると、前述のようにＰ＝１でＡ、ないしＡ
４がＯの場合には新しい分類ラベルがパスラインに出力
され、ホストコンビコータによりこの分類ラベルが、２
値画像メモリ３に対応する濃淡画像メモリ５の画素Ｐに
書き込まれる。

Ｐ＝１でＡ、ないしＡ４の少なくとも１つの画素が１の
ときには、前記相対座標が出力されるので、この値を画
素Ｐの座標値に加算し、得られた座標値を持つ画素の濃
淡画像メモリ５の内容を読みだし、＋１淡画像メモリ５
の画素Ｐに書き込む。　以下同様にして２値画像メモリ
３を全面走査し、濃淡画像メモリ５に番号で分類された
第９図に示す像が′４９）られる。

ｍ両画像メモリ５で同一の分類ラベルを持つ画素の集合
をラベルブロックと呼ぶことにする。

第９図の例ではラベルブロック１か５６まで存在する。

　次に複数のラベルブロックのうち互いに合流するブロ
ックを結び、ラベルチェーンを作成する方法について説
明する。　第１０図にラベルチェーンの様式の１例を示
す。　また第１１図に濃淡画像メモリ５０画素Ｐ及び隣
接する画素ａ。

ないしａ４の配列の状態を示す。　画素Ｐに注目し、Ｐ
の内容、すなわち分類ラベルを読み出し、ラベルチェー
ンの同一分類ラベルの属するラベルブロックの面積の内
容を＋１する。　次にＰの内容とａ、の内容が同一であ
るか調べる。　同一である場合には何もしない。　異な
る場合は画素ａ１のラベルと画素Ｐのラベルとを第１０
図のラベルチェーン上で結ぶ。　即ち小さい方のラベル
ブロックのＴのラベル内に一方の分類ラベルを書き込み
、一方のラベルブロックのＦＲ○Ｍラベル内に小さい方
の分類ラベルを書ぎ込みチ１−ンで結ぶ作業は終る。　
同様に画素ａ２、ａ３、ａ４を調べる。　次に画素Ｐを
移動させ、順次濃淡画像メモリ５内のすべての画素につ
いて行う。　分類ラベル△と分類ラベルＢとをラベルチ
ェーンで結ぶフローチャートの１例を第１５図に示す。

次に第１０図のラベルチェーンを用いてコード変換用メ
モリにテーブルを作成する。　このテーブルは８ビツト
　２５６ワードであり、第１２図に画像分類後の例を示
す。　多数のラベルブロックのうら互いに結ばれている
ラベルブロックを同一分類とし、図形の分離をおこなう
。　第９図の例ではラベルブロック１．２．３は同一分
類であるので、第１２図のテーブルの番地１．２．３に
それぞれ１を書き込み、番地４．５．６にはそれぞれ４
．５．６を記入する。　このテーブルの番地入力に第９
図の濃淡画像メモリのデータ出力を接続し、テーブルの
出力を濃淡画像メモリ５に再び書ぎ込み、以下同様にし
て濃淡画像メモリすべてに実施して、分類された画像第
１３図を得る。

図形分離をした第１２図のテーブルの結果を使用し、そ
れぞれの図形の面積、横方向、縦方向の幅等の］ンビュ
ータ処理結宋の１例を第１４図に示す。

［発明の効宋］ 本発明の画像分類計測装置では、画像の分類を画素分類
機構によりハードウェアにより実行するので高速である
。　又画素分類機構から分類ラベルデータと参照画素の
相対座標がハードウェアでバスに出力され、それを使用
するので、濃淡画像メモリの番地の修飾等のソフトウェ
アも簡単（やさしい）になる。　又画素Ｐの分類には隣
接する４つの画素を使用するのでその１，０の値のみな
らず相対的な位置情報も得られ如何なる形の画像（図形
）も分類が可能となる。

特に処理速度が高速の画像分類計測装置が手軽に得られ
、成品、材料の外観検査等のＴ渠内応用に対し著しい効
梁をおさめている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像分類計測装置の系統図、第２図は
本発明の詳細な説明するための画像の模式図、第３図は
前記画像を２値レベルで表した図、第４図は本発明の画
素分１ｉｆｔ機構の実施例の構成図、第５図は画素△１
ないしＡ４の情報を示すベクトル図、第６図は本発明の
分類用マトリクス回路の入出力を示す図、第７図は分類
用マトリクス回路の入出力信号表、第８図は画素Ｐを基
準としたときの画素Ａ、ないしＡ４の相対座標を示す図
、第９図は第３図の２値レベル画像を分類ラベルで表し
た濃淡画像メモリの図、第１０図はラベルチェーンの１
実施例を示す図、第１１図は濃淡画像メモリの画素Ｐ及
びａｌないしａ４の配列図、第１２図はコード変換用メ
モリ内に設けられたテーブルの１例を示す図、第１３図
は第９図の分類ラベル像をコード変換用メモリのテーブ
ルを使用して処理した後の分類ラベル像、第１４図は第
２図の画像の電輝機処理結果の１例、第１５図は分類ラ
ベルをラベルチェーンで結ぶフローチャートの１例、第
１６図は従来の画像分類計測の処理の流れを示す模式図
である。 ３・・・２値画像メモリ、　４−・・・画素分類機構、
４ａ・・・シフトレジスタ回路、　４ｂ・・・分類用マ
トリクス回路、　４Ｃ・・・ラベルカウンタ、　５・・
・濃淡画像メモリ、　６ａ、・・・コード変換用メモリ
。 Ｏ＋へｒ１′１１００トののく■０ × 第１５図（１） 第１５図（２〕 第１５図（３） ｒＡｌ　　　　　　　　　　　　　　　　［８１第１６
図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（ａ）被計測物体の画像を２値レベルで記憶する２値
   画像メモリと、 （ｂ）前記２値画像の上左端より横方向に列数ｘ、該端
   より縦方向に行数ｙの座標の画素Ｐ（ｘ、ｙ）を、これ
   に隣接する４つの画素Ａ＿１（ｘ−１、ｙ）、Ａ＿２（
   ｘ−１、ｙ−１）、Ａ＿３（ｘ、ｙ−１）及びＡ＿４（
   ｘ＋１、ｙ−１）の情報を用いて分類し且つ画素Ｐ（ｘ
   、ｙ）の分類ラベルを決定する画素分類機構と、 （ｃ）前記２値画像の各画素に対応する各画素を有し且
   つこの対応する各画素に前記決定された分類ラベルを記
   憶するとともに１画素が複数ビット幅よりなる濃淡画像
   メモリと、 （ｄ）前記濃淡画像メモリに記憶された分類ラベル情報
   を処理するのに使用するコード変換用メモリと を具備することを特徴とする画像分類計測装置。 ２　画素分類機構が、前記２値画像メモリから画素Ｐ（
   ｘ、ｙ）と４つの画素Ａ＿１（ｘ−１、ｙ）、Ａ＿２（
   ｘ−１、ｙ−１）、Ａ＿３（ｘ、ｙ−１）及びＡ＿４（
   ｘ＋１、ｙ−１）の情報を抽出するシフトレジスタ回路
   と、前記抽出した情報を用いて画素Ｐ（ｘ、ｙ）を分類
   する分類用マトリックス回路と、分類ラベルを決定する
   ラベルカウンタとを有する特許請求の範囲第１項記載の
   画像分類計測装置。 ３　コード変換用メモリが、前記濃淡画像メモリに記憶
   される分類ラベルのうち互いに結ばれる分類ラベルに対
   し同一ラベルをふりあてて分類ラベル情報の編集に使用
   するメモリである特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の画像分類計測装置。