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1. (WO1988003683) DISPOSITIF DE CALCUL DU MOMENT DE DONNEES D'IMAGE
Note: Texte fondé sur des processus automatiques de reconnaissance optique de caractères. Seule la version PDF a une valeur juridique
明 柳

画像データのモーメ ント計算装置

技 術 分 野

本発明は画像データのモーメ ント計箕装置に関し、特に 計箕を簡易な構成で高速に実行するように構成した画像デ 夕のモーメ ント計算装置に関する。

背 景 技 術

画像データの処理手段として、 そのモーメントを求めて、 画像データにある情報を検出する方法は広く知られている。 そして、 画像データのモーメントとして、 0次モーメント、 1次モーメ ント、 2次モーメント等が使用される。

0次モーメ ントは画像の明るさ、 1次モーメントは 1次元 的な対象物の位置の認識を、 2次モーメ ントは対象物の 2次 元的な位置情報を認識するこ とができる。このような画像デ ータのモーメ ントを求めるためには画素数分の演算処理をし なければならず、 その処理データの量は膨大になり、より高 速の処理装置が要求される。 このために、単に通常の計算機 でソフ トウェアによって処理していては時間的に実用になら ず、特別な画像処理用のハー ドウアとしての画像処理用ェ ンジンが使用されている。

しかし、従来使用されている画像処理エ ンジンは、汎用的 に画像データを処理するために、 相当複雑な構成となってい

るという問題点があつた。

発 明 の 開 示

本発明の目的は上記問題点を解決し、 面像データのモーメ ン ト計算を簡易な構成で高速に実行するように構成した面像 データのモーメ ント計算装置を提供することにある。

本発明では上記の問題点を解块するために、

複数の画像フレームメ モリを有する画像データのモーメン ト計箕装置において、

原画像データを記億させる画像フレームメモリ と、 処理データを記億する画像フレームメ モリと、

横方向の重みデータを記億する画像フ レームメモリと、 縦方向の重みデータを記億する画像フ レームメモリと、 重みデータを計算するための定数発生回路と、

前記各画像フレームメ モリにバスを经由して結合された加 算器と、

前記面像フレームメ モリにバスを柽由して锫合され、画像 フレームメモリ間の乗箕を疔う乗算面路と、

前記加算器と前記乗箕面路に他のバスを経由して結合され た演箕結果を一時記億するアキュム レータと、

0次、 1次、 2次の画像データのモーメ ントを計算する演 箕手段と、

を有することを特徴とする画像データのモーメ ント計箕装 置が、

提供される。

0次のモーメント計算は原画像を記憶する画像フレームメ モリを加算器を使用して順次アキュムレータに加え込んでい くことにより求められる。

1次のモーメ ント計算は、面像フレームメモリの上端で左 端の場所を 1 として、これに 1 を加える回路によって、順次 2、 3、 4 とするデータをそれぞれ作成して順次右どなりに 置いてい くことによって、重みデータを作成することができ る。 これを横方向の重みデータを記憶する画像データフ レー ムメ モリに格納する。次に原画像データを記憶している画像 フ レームメモリと重みデータを乗算器で積を求め、これをァ キュム レータで積算処理することにより求める。

2次のモーメ ントは横方向の重みを記憶する画像フレーム メモリの内部に横方向の重みデータを作成し、同様に縦方向 の重みを記憶するメ モリに縦方向の重みを作成して、両メモ リの対応するピクセルの積を乗算器で求め、横方向の重みを 記億する画像フ レームメモリに記憶し、この重みデータと原 画像データとの各画素毎に積を乗算器で求めて、 これをアキ ュムレータで積算処理することにより求める。

図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1 図は本発明の一実施例のブロック図、

第 2図は横方向の重みデータを示す図、

第 3図は縦方向の重みデータを示す図である

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第 1図に本発明の一実施例のプロ ック図を示す。図におい て、 1 は装置全体を制御する C P U、 2 は C P U 1の指令に より、函数計算を行う函数発生器、 3 は C P U 1 によって書 込、読出される主メモリであり、 D— R A M (ダイナミック R A M ) で構成されている。これらは、バス Aに接続されて おり、バス Aによって指令及びデーダの授受を行う。

4ばマイ クロシーケンサであり、 5 ばマイクロ R O であ る。マイクロシーケンサ 4 はマイクロ R O M 5 のプログラム に従って後述の面像処理ののためのデータ計算処理を制御す る。

6 は乗算器であり、 7 は加算器、 8 は計箕結果を一時記憶 するアキュムレータであり、 9 は乗箕した結果がオーバフ口 一しないように乗算の結果を正規化する正規化回路であり、 これらはバス Eによってデータを転送する 尚、 1 0 は定数 「 1 J を常時入力する回路、 1 0 a はセレクタである。これ らばマイク口シーケンサ 4の制御によって動作し、画像デ一 タの計箕処理を行う。

1 1 はヮード変換器であり、バス Aとバス Bのヮード構成 が異なる場合に両者のデータの変換をおこなう。 例えば、バ ス Aを 1 6ビット構成、バス Bを 8 ビット構成とすると両者 間のデータ構成の相違に沿ってデータの変換を行う ものであ る。 1 2、 1 3、 1 4及び 1 5 は画像フレームメモリであり -D— R A Mで構成されている。ここでは画像フレームメモリ 1 2に処 Sすべき原画像を記億する。 これは、 H示されてい

ないカメラによって撮影されて、デイジイタル変換された、 デイジイタルデータであり、各画素はここでは 8 ビットで記 憶されている。勿論このビット数は必要に応じて增減するこ とができる。画素数は横 2 5 6、縦 2 5 6 の 2 5 6 x 2 5 6 個であり、結局画像フレームメモリは

2 5 6 x 2 5 6 x 8 = 5 2 4 2 8 8 ビット

のメモリが必要となる。

画像フ レームメモリ 1 3には画像処理した後の画像データが 記憶される。 画像フレームメモリ 1 4は後述の横方向の重み データを記憶する。 画像フレームメモリ 1 5 には縦方向の重 みデータを記憶する。 画像フレームメモリ 1 2 〜 1 5 はバス Bに結合されており、 バス Aを介してメモリ 3及び外部との データの転送を行う ことができる。

画像フ レームメモリ 1 2 〜 1 5 はノフファ 2 2 〜 2 9を経 由して、 バス C及びバス Dに接続され、ルック · マ "ノブ ' テ 一ブル 3 1及び 3 2を介して前述のデータ計算処理ュニッ ト に接続される。

これらの処理装置で処理されたデータは外部の制御装置か らィ ンターフヱイス回路 4 1 を経由して授受される。又、画 像フ レームメモリ 1 2 〜 1 5 の任意のが画像データは、 C R T用タイ ミング作成回路 3 3 により生成されたタイミングで 画像フ レームメモリ 1 6、オアゲート 4 4、インタフェース 4 2を経由して表示装置 ( C R T) 等に転送される。又、画 像フレームメモリ 1 3等のデータをバス C、オアゲート 4 4、 インタフヱース回路 4 2を経由して表示装置 ( C R T) 等に

出力する場合もある。 さらに、画像処理するための原画像は 外部の力メ ラで撮影され、図示されていない A D変換器でデ イジイタルデータに変換され、インターフェイス 4 3及びバ ッファ 3 0を経由してバス Dに転送される。

次にこの実施例の動作について述べる。 動作は 0次モーメ ン ト、 1次モーメント、 2次モーメントの計箕に分けて述べ る

C 0次モーメントの計寘〕

画像データの 0次モーメント Μ 0 は次の式で定義される。

Μ 0 =∑ P i, i ( ί , j = 1〜 2 5 6 )

即ち、全画素データの I 和である。従って、以下の計算で 求めることができる。 原画像データの記億されている面像フ レームメモリ 1 2 の内容を画素ごとに順次バッファ 2 2、バ ス D、ルック · アツブ · テ一ブル 3 2、セレクタ 1 0 a、加 箕器 7、バス Eを経由してアキュムレータ 8に加算して行け ばよい。全画素の計算が終了したら、 アキュムレータ 8 の内 容がもとめる 0次モーメントである。この値ば適宜メモリ 3 あるいは画像フレームメ モリ 1 3等に記憶しておく。勿論こ れらの計算はマイ クロシ一ケンサ 4がマイクロ R 0 M 5 のプ ログラムによって制御する。

〔 1次モーメント〕

画像データの 1次モーメント M 1 は次の式で定義される。 M 1 =∑ P i , i · i / M 0 ■

( i , j : 1 ~ 2 5 6 )

これは横方向 ( X方向)の 1次モーメントであり、対象物 の横方向の位置情報を示す。

同様にして縦方向の 1次モーメントは以下の式で求められ る。

M l y =∑ P i , j · j / M 0

( i , j : 1 〜 2 5 6 )

横方向の 1次モーメントについて述べる。まず横方向の重 みデータを作成する。 画像フレームメモリ 1 4の内容を第 2 図に示す。 まず定数発生回路 1 0を有効にし、これを加算回 路 7 により、アキュムレータ 8 に加える。アキュムレータ 8 の内容は 1 になり、この内容を画像フレームメモリ 1 3 の第 2図に示す上段の左端のビッ トに書込む。次にアキュムレー タ 8 の内容と定数 1 を加えアキュムレータ 8 に書込むとアキ ュム レータ 8 の内容は 2 となり、これを第 2図の上段左から 2番目に書込み、 これを順次繰り返すことにより、上段の列 は 1 〜 2 5 6 の数値が得られる。次にこの列を 2列目以降に コビ—することにより、第 2 .図の重みデータが完成する。 次に画像フ レームメモリ 1 2 の原画像の内容と画像フレー ムメモリ 1 3 の重みデータの内容を対応する画素ごとに乗算 を行う。 これは乗算器 6 によって行い、その内容を正規化回 路 9で正規化する。 これは、 .乗箕により数値が大きくなり、 8 ビットでは表現できないからである。正規化した内容を、 アキュムレータ 8 にストアした後に画像フレームメモリ 1 3 の対応する画素の位置に書込む。 このようにして、画像フレ ームメ モリ 1 3の内部に

P i, i ♦ i

が得られる。 これを、 0次モーメントを求めたのと同様の 方法でァキュム レータに加箕すれば、

∑ P i, i · i

が得られ、 これを、さきにもとめた 0次モーメント M 0で 割れば、 1次モーメント

M l X =∑ P i, j · i /M 0 ( i , j : l〜 2 5 6》 が得られる。

同様にして、第 3図に示すように縦方向の重みデータを作 成して縦方向の重みデータを求め、 これから縦方向の 1次モ —メ ント

M 1 y -∑ P i, i · jノ M 0

( i , j : 1〜 2 5 6 )

を求めることができる。

C 2次モーメント〕

画像データの 2次モーメントは次式で定義される。

M 2 =∑ P i, j - i - \ / (M l x - M l y )

( i , j : l〜 2 5 6 ) これは、 1次モーメ ン トを求めるのと同様に、第 2図に示す横方向の重みデータ を求め、 次に第 3図に示す縦方向の重みデータを作成し、両 者を乗箕回路 9で積を求めて画像フレームメ モリ 1 4にスト ァする。 次に画像フレームメモリ 1 2の内容と画像フレーム メモリ 1 4の対応する面素の積を求め、これを全部加えてか ら、(M l x . M l y ) で割算すれば、 2次モーメントが求 められる。

このようにして、 簡単な構成で高速の画像データの 0次、 1次、 2次のモーメント計算を行うことができる。

上記の実施例では、 データの計算処理はマイクロシーケン サによるマイ ク口プログラム方式で述べたが、他のハードウ ヱァの構成で実現することも可能である。

以上説明したように本発明では、 定数加算回路、乗算回路, アキュムレータ等によってモーメ ント計算に必要な回路を構 成したので、 簡易な回路で画像データの 0次、 1次、 2次の モーメ ントを高速に計算することができる。