JP2001022928A - Image processing method - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、画像処理
方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の
発明は、画像に含まれる特徴の抽出を正確に行うのに有
効な画像処理方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image processing method. More specifically, the invention of this application relates to an image processing method effective for accurately extracting a feature included in an image.
【0002】[0002]
【従来の技術とその課題】コンピュータテクノロジーの
目覚しい発展を背景に、画像処理の工業的応用が盛んに
行われている。コンピュータビジョンやロボットビジョ
ンという言葉に代表されるように,CCD等の画像入力
装置によって取得される画像情報をコンピュータによっ
て自動的に認識させる試みは活発に行われ、現状で実用
化されているものも少なくない。これらは、これまで人
間の労力による作業の省力化、省時間化に貢献する技術
として、今後もその応用分野は拡大していくものと考え
られる。2. Description of the Related Art With the remarkable development of computer technology, industrial applications of image processing have been actively performed. Attempts to automatically recognize image information obtained by an image input device such as a CCD by a computer, as typified by the terms computer vision and robot vision, are actively being made, and some of those currently in practical use are being used. Not a few. These technologies are thought to contribute to labor saving and time saving by human labor, and their application fields are expected to expand in the future.
【0003】発明者らは、CCDカメラ等により取得さ
れた画像に対してコンピュータにより演算処理を行い、
物体の表面状態を評価、判断する手法に関する研究を行
ってきた。画像処理による物体の表面状態の評価技術
は、製品が製造される現場において、不良品の検出など
の品質管理の用途に導入されている。具体的には、製品
の塗装状態の評価、傷や欠け、混入した異物の検出な
ど、様々な外観検査が実施されており、これらが自動的
かつ非接触で実施できることから、今後、画像処理によ
る物体の表面状態の評価技術に対して更なる技術開発が
期待されている。[0003] The present inventors perform an arithmetic operation by a computer on an image acquired by a CCD camera or the like,
We have been studying methods to evaluate and judge the surface condition of objects. 2. Description of the Related Art A technique for evaluating the surface state of an object by image processing has been introduced for use in quality control such as detection of defective products at a site where products are manufactured. Specifically, various appearance inspections such as evaluation of the coating state of the product, detection of scratches and chips, and contaminants have been performed, and these can be performed automatically and in a non-contact manner. Further technology development is expected for the technology for evaluating the surface state of an object.
【0004】物体の表面状態の評価技術に用いられる画
像の解析的な処理手法としては、画像の2値化または多
値化、各種微分オペレーターによるエッジ抽出、領域分
割、テクスチャ解析などが挙げられ、これらの処理手法
により対象となる特徴の抽出が行われる。これらの各種
の処理手法に関して、多くの研究開発がなされてきた。[0004] Analytical processing methods for images used in the technology for evaluating the surface state of an object include binarization or multi-valued images, edge extraction by various differential operators, region segmentation, texture analysis, and the like. The target feature is extracted by these processing methods. Much research and development has been done on these various processing techniques.
【0005】一般に、画像の持つ情報の中には、対象と
なる特徴の情報以外に、照明や外乱光などにより濃淡値
が連続的または断続的に変化するテクスチャや画像取得
装置の電気的な原因によるノイズや製品表面についたゴ
ミや汚れなどの情報も含まれている。これらの特徴以外
の不要な情報が画像解析に対して悪影響を及ぼすことが
問題となっており、これらの不要な情報の影響を軽減
し、より正確に画像の特徴を抽出する画像解析手法が求
められている。In general, information included in an image includes, in addition to information on a target feature, a texture whose gray level changes continuously or intermittently due to illumination or disturbance light, or an electrical cause of an image acquisition device. It also contains information such as noise caused by the noise and dust and dirt on the product surface. The problem is that unnecessary information other than these features has a negative effect on image analysis, and there is a need for an image analysis method that reduces the effects of these unnecessary information and more accurately extracts image features. Have been.
【0006】この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑
みてなされたものであり、製造物の外観検査を行う上
で、画像の持つ特徴の情報のみを正確に抽出するための
画像処理方法を提供することを目的としている。[0006] The invention of this application has been made in view of the above circumstances, and is an image processing method for accurately extracting only information on the characteristics of an image in performing an appearance inspection of a product. It is intended to provide.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、画像を構成する画素行列
に格納されている濃淡値をポテンシャルと見なし、隣接
する画素の濃淡値を用いた勾配演算もしくは回転演算に
よりベクトルデータとして再構成し、得られたベクトル
に対して2次元ベクトルウェーブレット変換を適用し、
このベクトル化されたデータを多重の解像度に分解し、
各解像度レベルのベクトル間で演算処理を行うことによ
り画像を再構成することを特徴とするコンピュータによ
る画像処理方法を提供する(請求項1)。In order to solve the above-mentioned problems, the invention of this application considers the gray value stored in a pixel matrix forming an image as a potential and uses the gray value of an adjacent pixel. Reconstructed as vector data by the gradient operation or rotation operation, and apply a two-dimensional vector wavelet transform to the obtained vector,
This vectorized data is decomposed into multiple resolutions,
An image processing method by a computer is provided, wherein an image is reconstructed by performing arithmetic processing between vectors at each resolution level.
【0008】この出願の発明のコンピュータによる画像
処理方法は、画像を構成する画素に関して隣接する4つ
の画素が接する点によって座標系を再構し、座標(M,
N)における水平成分および垂直成分がそれぞれ
(jx,jy)であるベクトルを次式The image processing method by the computer according to the invention of the present application reconstructs a coordinate system by a point where four adjacent pixels are in contact with each other with respect to pixels constituting an image, and coordinates (M,
N) is a vector whose horizontal and vertical components are (j x , j y ), respectively,
【0009】[0009]
【数4】 (Equation 4)
【0010】(hi,j、hi+1,j、hi,j+1、hi+1,j+1
は隣接する4つの画素の濃淡値)により算出することに
で画像のベクトル化を行うことを特徴とする(請求項
2)。この出願の発明のコンピュータによる画像処理方
法は、画像をベクトル化することにより得られたベクト
ルデータを2次元ベクトルウェーブレット変換により多
重の解像度レベルのベクトルデータに分解し、各解像度
レベルのベクトルデータを抽出対象となる特徴情報が不
要な情報がより多く含まれた解像度レベルのベクトルデ
ータと不要な情報と抽出したい特徴情報が両方含まれた
解像度レベルのベクトルデータとを内積演算することに
より、不要な情報が減じられた画像を再構成することを
特徴とし(請求項3)、具体的には、請求項1のコンピ
ュータによる画像処理方法であって、(H i, j , h i + 1, j , h i , j + 1 , h i + 1, j + 1
Is calculated by using the grayscale values of four adjacent pixels, thereby performing vectorization of the image (claim 2). The image processing method by the computer according to the invention of the present application decomposes vector data obtained by vectorizing an image into vector data of multiple resolution levels by two-dimensional vector wavelet transform, and extracts vector data of each resolution level. Unnecessary information is obtained by calculating the inner product of the resolution-level vector data containing more information that does not require the target feature information and the resolution level vector data that contains both the unnecessary information and the feature information to be extracted. Reconstructing an image in which is reduced (claim 3). Specifically, the image processing method by a computer according to claim 1, wherein
【0011】[0011]
【数5】 (Equation 5)
【0012】(ai<bi(Jxai,Jyai)は、抽出対象
である特徴の情報が不要な情報より多く含まれる解像度
レベルのベクトルデータ、(Jxbi,Jybi)は、不要な
情報と抽出対象である特徴の情報が両方とも含まれる解
像度レベルをのベクトルデータ、wiは(Jxai,
Jyai)と(Jxbi,Jybi)の内積に対する重み)で示
される内積演算により行列Jmを算出し、行列Jmから画
像を再構成する(請求項4)。もしくは、この出願の発
明のコンピュータによる画像処理方法は、請求項1のコ
ンピュータによる画像処理方法であって、画像をベクト
ル化することにより得られたベクトルデータを2次元ベ
クトルウェーブレット変換により多重の解像度レベルの
ベクトルデータに分解し、各解像度レベルのベクトルデ
ータを抽出対象となる特徴情報が不要な情報がより多く
含まれた解像度レベルのベクトルデータと不要な情報と
抽出したい特徴情報が両方含まれた解像度レベルのベク
トルデータとを畳み込み積分演算することにより、不要
な情報が減じられた画像を再構成することを特徴とし
(請求項5)、具体的には、(A i <b i (J xai , J yai ) is the vector data of the resolution level in which the information of the feature to be extracted is included more than unnecessary information, and (J xbi , J ybi ) is unnecessary. Vector data of a resolution level including both information and information of a feature to be extracted, w i is (J xai ,
J yai) and (J xbi, calculates a matrix J m by the inner product operation represented by the weight) to the inner product of J ybi), reconstructing an image from the matrix J m (Claim 4). Alternatively, the computer-implemented image processing method according to the invention of the present application is the computer-implemented image processing method according to claim 1, wherein the vector data obtained by vectorizing the image is subjected to two-dimensional vector wavelet transform to provide multiple resolution levels. The vector data at each resolution level is extracted.The vector data at the resolution level that contains more information that does not require the feature information to be extracted and the resolution that contains both the unnecessary information and the feature information that you want to extract An image in which unnecessary information is reduced is reconstructed by performing a convolution integral operation with the level vector data (claim 5).
【0013】[0013]
【数6】 (Equation 6)
【0014】(ai<bi(Jxai,Jyai)は、抽出対象
である特徴の情報が不要な情報より多く含まれる解像度
レベルのベクトルデータ、(Jxbi,Jybi)は、不要な
情報と抽出対象である特徴の情報が両方とも含まれる解
像度レベルをのベクトルデータ、wiは(Jxai,
Jyai)と(Jxbi,Jybi)の内積に対する重み)で示
される畳み込み積分演算により行列Jmを算出し、行列
Jmから画像を再構成する(請求項6)。内積演算また
は畳み込み積分演算により算出された行列Jmに関して
は、行列Jmを構成する各要素の値を濃淡値として画像
を再構成する(請求項7)。(A i <b i (J xai , J yai ) is the resolution level vector data in which the information of the feature to be extracted is included more than unnecessary information, and (J xbi , J ybi ) is unnecessary. Vector data of a resolution level including both information and information of a feature to be extracted, w i is (J xai ,
J yai) and (J xbi, calculates a matrix J m by the integration convolution represented by weight) with respect to the inner product of J ybi), reconstructing an image from the matrix J m (Claim 6). With respect to the matrix J m calculated by the inner product operation or the convolution integral operation, the image is reconstructed using the values of the respective elements constituting the matrix J m as gray values (claim 7).
【0015】さらに、この出願の発明は、前記の特徴を
持つ画像処理方法を実行させるためのプログラムを記録
したコンピュータにより読み取り可能な記録媒体を提供
する(請求項8)。Further, the invention of the present application provides a computer-readable recording medium in which a program for executing the image processing method having the above-mentioned characteristics is recorded (claim 8).
【0016】[0016]
【発明実施の形態】以上の通り、この出願の発明の画像
処理方法は、画素の濃淡値データをベクトルデータとし
て再構成し、次いで再構成されたベクトルデータに対し
て2次元ベクトルウェーブレット変換による多重解像度
解析を行うことにより多重の解像度レベルのベクトルデ
ータに分解し,さらに各解像度レベルのベクトルデータ
に対して各種の演算を行うことにより、画像に含まれる
全情報中から特徴の情報を正確に抽出することを可能と
している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above, the image processing method of the present invention reconstructs gray level data of pixels as vector data, and then multiplexes the reconstructed vector data by two-dimensional vector wavelet transform. By performing resolution analysis, it is decomposed into vector data of multiple resolution levels, and by performing various operations on vector data of each resolution level, feature information is accurately extracted from all information contained in the image. It is possible to do.
【0017】この出願の発明の画像処理方法は、画像を
構成する濃淡値データをポテンシャルと見なし、画像を
解析的な関数で近似し、この関数に対して勾配演算や回
転演算などを行うことによりベクトル化を行う。特に、
離散値系でベクトル化を行う場合、隣接する画素の差分
演算によってベクトル化がなされる。以下に、画素の濃
淡値データをベクトルデータとして再構成する方法の一
例を示す。The image processing method according to the invention of the present application considers the gray value data constituting an image as a potential, approximates the image with an analytical function, and performs a gradient operation, a rotation operation, and the like on the function. Perform vectorization. In particular,
When vectorization is performed using a discrete value system, vectorization is performed by calculating the difference between adjacent pixels. Hereinafter, an example of a method of reconstructing grayscale value data of a pixel as vector data will be described.
【0018】一般に、画像データは、濃淡値をマトリッ
クス状に配置した画素から構成されており、画素の濃淡
値はスカラー量と見なされる。この画素の濃淡値データ
をベクトルデータとして再構成する方法の例において
は、画素の濃淡値をベクトルポテンシャルの1方向の成
分と解釈する。図1に示すように、画像中の画素がそれ
ぞれ持つ濃淡値を、画素に垂直なベクトルポテンシャル
の成分Hと見なすと、画素の濃淡値の変化率は勾配演算
でなく、回転演算で計算される。回転演算により、濃淡
値の変化率は、画素平面x方向y方向それぞれのベクト
ル成分Jx、Jyとして表わされ、Hとの間に以下の式が
成り立つ。In general, image data is composed of pixels in which gray values are arranged in a matrix, and the gray values of the pixels are regarded as scalar values. In the example of the method of reconstructing the gray value data of the pixel as vector data, the gray value of the pixel is interpreted as a component of the vector potential in one direction. As shown in FIG. 1, assuming that the gray value of each pixel in the image is a vector potential component H perpendicular to the pixel, the change rate of the gray value of the pixel is calculated not by a gradient operation but by a rotation operation. . By the rotation operation, the rate of change of the gray value is expressed as vector components J x and J y in the x direction and the y direction in the pixel plane, and the following equation is established between the pixel and H.
【0019】[0019]
【数7】 (Equation 7)
【0020】それぞれの画素について、式(I )は中心
差分を用いて離散値として以下の式に近似される。For each pixel, equation (I) is approximated by the following equation as a discrete value using the central difference:
【0021】[0021]
【数8】 (Equation 8)
【0022】式(II)より、隣接する4つの画素を1つ
の単位として考え、4つの画素の接点からなる座標を再
構成すれば、Δx、Δyは画素間の単位長であり、座標
(M,N)におけるベクトル(jx(M,N)、jy(M,N))
は、周辺における4つの画素の濃淡値hi,j、hi+1,j、
hi,j+1、hi+1,j+1を用いて、次式で表わされる。From the formula (II), considering four adjacent pixels as one unit and reconstructing coordinates consisting of contact points of the four pixels, Δx and Δy are unit lengths between the pixels, and the coordinates (M , N) in the vector (j x (M, N) , j y (M, N) )
Are the gray values h i, j , h i + 1, j of the four pixels in the periphery,
Using h i, j + 1 and h i + 1, j + 1 , it is expressed by the following equation.
【0023】[0023]
【数9】 (Equation 9)
【0024】式(III )で得られるベクトル
(jx(M,N)、jy(M,N))の大きさは、画素間の濃淡値の
差が大きい部分では大きく、差が小さい部分では小さく
なる。また、式(III )で得られるベクトル
(jx(M,N)、jy(M,N))の向きは、濃淡の差によって生
じる境界が連続する方向と等しい。次に、この出願の発
明の画像処理方法において、2次元に分布するベクトル
データに対して離散値系ウェーブレット変換を実施する
方法について述べる。The magnitude of the vector (j x (M, N) , j y (M, N) ) obtained by the equation (III) is large at a portion where the difference in gray value between pixels is large, and is small at a portion where the difference is small. Then it becomes smaller. The direction of the vector (jx (M, N) , zy (M, N) ) obtained by the equation (III) is equal to the direction in which the boundary generated by the difference in shading is continuous. Next, a method of performing a discrete-value wavelet transform on vector data distributed two-dimensionally in the image processing method of the present invention will be described.
【0025】一般に画像の座標系は、水平方向と垂直方
向からなる直行座標系であるから、水平方向の基底xと
垂直方向の基底yは直交する。したがって、座標(M,
N)におけるベクトルZを構成する基底xおよびyと、
式(III )のベクトル化によって得られた各画素のベク
トルの各成分jx、jyからなるn行n列の行列Jx、Jy
と、およびウェーブレット変換行列Wとの内積は、In general, the coordinate system of an image is a rectangular coordinate system consisting of a horizontal direction and a vertical direction. Therefore, the horizontal base x and the vertical base y are orthogonal to each other. Therefore, the coordinates (M,
Bases x and y that make up the vector Z in N);
Wherein each component j x of the vector of each pixel obtained by the vector of (III), consisting of j y n rows and n columns of the matrix J x, J y
And the inner product of the wavelet transform matrix W are
【0026】[0026]
【数10】 (Equation 10)
【0027】となる。したがって、ベクトルのウェーブ
レット変換は、ベクトルを基底ごとに2次元ウェーブレ
ット変換を行うことによってなされる。n×nの2次元
座標に存在するベクトルに対して多重解像度解析を行う
方法について示す。まず、Jx、Jyより、次式よりn行
n列のウェーブレットスペクトラム行列であるSx、Sy
をそれぞれ求める。ただし、nは2のべき乗の整数であ
り、行列Jx、Jyはlog2n+1レベルの解像度に分
解される。## EQU1 ## Therefore, a wavelet transform of a vector is performed by performing a two-dimensional wavelet transform on a vector for each basis. A method for performing a multi-resolution analysis on a vector existing at n × n two-dimensional coordinates will be described. First, based on J x and J y , S x and S y which are wavelet spectrum matrices of n rows and n columns are obtained from the following equations.
Respectively. Here, n is an integer of a power of 2, and the matrices J x and J y are decomposed into log 2 n + 1 levels of resolution.
【0028】[0028]
【数11】 [Equation 11]
【0029】ウェーブレットスペクトラム行列Sx、Sy
それぞれを構成する要素の中から、各解像度レベルに対
応する要素のみを残し、それ以外の要素を0と置いたn
行n列のウェーブレットスペクトラム行列Sx1、S
y1を、次式によりウェーブレット逆変換することによ
り、多重解像度解析が行われ、各解像度レベルの行列J
x1、J y1が構築される。ただし、lは解像度レベルを示
し、1≦l≦log2n+1である。解像度レベルl
は、値が大きいほど、空間周波数の高い情報を示す。Wavelet spectrum matrix Sx, Sy
For each resolution level,
N, leaving only corresponding elements and leaving other elements as 0
Row n column wavelet spectrum matrix Sx1, S
y1By inverse wavelet transform by the following equation
Multi-resolution analysis is performed, and a matrix J of each resolution level is obtained.
x1, J y1Is constructed. Where l indicates the resolution level
And 1 ≦ l ≦ logTwon + 1. Resolution level l
Indicates that the larger the value is, the higher the spatial frequency is.
【0030】[0030]
【数12】 (Equation 12)
【0031】各解像度レベルlに対応するウェーブレッ
トスペクトラム行列を構成する要素s1(M,N)は、
元のウェーブレットスペクトラム行列を構成する要素s
(M,N)の値を用いて、以下のように決定される。Elements s 1 (M, N) constituting a wavelet spectrum matrix corresponding to each resolution level 1 are:
Elements s that make up the original wavelet spectrum matrix
It is determined as follows using the value of (M, N).
【0032】[0032]
【数13】 (Equation 13)
【0033】多重解像度解析画像に演算処理を行い元画
像に含まれる必要な特徴情報以外の情報の影響を軽減す
る方法について、以下に示す。照明などにより濃淡値が
連続的または断続的に変化するテクスチャは、比較的画
像の広範囲に広がる情報であるため、多重解像度解析に
より低いレベルに情報が集まる。ゆえにテクスチャの情
報が含まれると考えられる低いレベルの解像度の行列J
x1、Jy1の要素を全て0とし、A method for performing an arithmetic process on the multi-resolution analysis image to reduce the influence of information other than necessary characteristic information included in the original image will be described below. A texture whose gray level changes continuously or intermittently due to lighting or the like is information that spreads over a relatively wide area of an image, and thus information is collected at a low level by multi-resolution analysis. Therefore, a low-level resolution matrix J considered to contain texture information
x1 and Jy1 are all 0,
【0034】[0034]
【数14】 [Equation 14]
【0035】により、各解像度レベルの行列Jx1、Jy1
の総和を求めることにより、テクスチャの情報を減ずる
ことができる。画像取得装置の電気的な原因によるノイ
ズや製品表面についたゴミや汚れなどは、粒状の空間周
波数の高い情報であるため、多重解像度解析により低い
レベルに情報が集まる。ゆえに電気的な原因によるノイ
ズや製品表面についたゴミや汚れの情報が含まれると考
えられる低いレベルの解像度の行列Jx1、Jy1の要素を
全て0とし、式(VIII)により、各解像度レベルの行列
Jx1、Jy1の総和を求めることにより、電気的な原因に
よるノイズや製品表面についたゴミや汚れの情報を減ず
ることができる。As a result, the matrices J x1 and J y1 of the respective resolution levels are obtained.
By calculating the sum of the textures, the information on the texture can be reduced. Noise due to the electrical causes of the image acquisition device, dust and dirt on the product surface are information having a high granular spatial frequency, so that information is collected at a low level by multi-resolution analysis. Therefore, the elements of the low-level resolution matrices J x1 and J y1 , which are considered to contain information on noise due to electrical causes and dust and dirt on the product surface, are all set to 0, and each resolution level is calculated by equation (VIII). By calculating the sum of the matrices J x1 and J y1 , it is possible to reduce information on noise due to electrical causes and dust and dirt on the product surface.
【0036】製品の傷など高い空間周波数を持つ特徴が
抽出対象である場合、目的である特徴の情報を含む解像
度レベルが電気的な原因によるノイズや製品表面につい
たゴミや汚れなどの不要な情報が含まれる解像度レベル
と一致したり重複することがある。このような場合は前
記の方法を用いることは出来ない。この出願の発明のコ
ンピュータによる画像処理方法では、特徴の情報が不要
な情報にくらべて空間的に広がりを持って分布すること
を前提とし、以下の方法によってこの問題に対処する。When a feature having a high spatial frequency, such as a scratch on a product, is to be extracted, the resolution level including the information on the feature of interest is determined by unnecessary information such as noise due to electrical causes, dust and dirt on the product surface. May match or overlap with the resolution level that contains. In such a case, the above method cannot be used. The computer image processing method according to the invention of the present application presupposes that feature information is distributed with a wider spatial extent than unnecessary information, and the following method addresses this problem.
【0037】特徴の情報は不要な情報より広い範囲の解
像度レベルにおいてもその情報が含まれているため、Since the feature information includes the information in a wider range of resolution levels than the unnecessary information,
【0038】[0038]
【数15】 (Equation 15)
【0039】で示される内積演算により、抽出対象であ
る特徴の情報が支配的な成分である行列Jmが算出され
る。ここで、ai<biであり、(Jxai,Jyai)は不要
な情報よりも特徴の情報が多く含まれる解像度レベルの
ベクトルデータ、(Jxbi,Jy bi)は特徴の情報と不要
な情報の両方が含まれる解像度レベルのベクトルデータ
を示している。また、wiはベクトルの内積に対する重
みである。式(IX)の演算に使用される解像度レベルa
iおよびbiと重みwiは、抽出する特徴に応じて経験的
に適宜選択される。The matrix Jm, which is a component whose information on the feature to be extracted is dominant, is calculated by the inner product operation shown by. Here, a i <b i , (J xai , J yai ) is vector data of a resolution level containing more feature information than unnecessary information, and (J xbi , J y bi ) is feature information and It shows vector data of a resolution level that includes both unnecessary information. W i is a weight for the inner product of the vectors. Resolution level a used for the calculation of equation (IX)
i and b i and weights w i are appropriately selected empirically according to the features to be extracted.
【0040】また、同様に、Similarly,
【0041】[0041]
【数16】 (Equation 16)
【0042】で示される畳み込み演算により、抽出対象
である特徴の情報が支配的な成分である行列Jmが算出
される。ここで、ai<biであり、(Jxai,Jyai)は
不要な情報よりも特徴の情報が多く含まれる解像度レベ
ルのベクトルデータ、(Jxbi,Jybi)は特徴の情報と
不要な情報の両方が含まれる解像度レベルのベクトルデ
ータを示している。By the convolution operation shown in the above, a matrix J m in which information of the feature to be extracted is a dominant component is calculated. Here, a i <b i , and (J xai , J yai ) is resolution-level vector data that includes more feature information than unnecessary information, and (J xbi , J ybi ) is feature information and unnecessary 2 shows vector data of a resolution level including both pieces of information.
【0043】内積演算または畳み込み積分演算により算
出された行列Jmを構成する各要素の値を、濃淡値とし
て画像を再構成することにより、画像中の特徴が抽出さ
れた画像を得ることが可能となる。また、行列Jmに対
して、しきい値処理や膨張・侵食処理を施したり、元画
像の要素と掛け算したり、または、行列Jmと元画像の
画素行列を畳み込み演算することにより、画像中の特徴
をより正確に抽出することが可能となる。By reconstructing the image using the values of the elements constituting the matrix J m calculated by the inner product operation or the convolution integral operation as the grayscale values, it is possible to obtain an image in which the features in the image are extracted. Becomes In addition, the matrix J m is subjected to threshold processing, dilation / erosion processing, multiplication with the elements of the original image, or convolution of the matrix J m and the pixel matrix of the original image to perform image processing. It is possible to more accurately extract the features inside.
【0044】この出願の発明のコンピュータによる画像
処理方法は、プログラムとして、コンピュータにより読
み取り可能な記録媒体に記録される。この出願の発明
は、以上の特徴を持つものであるが、以下に実施例を示
し、さらに具体的に説明する。The image processing method by the computer according to the invention of this application is recorded as a program on a computer-readable recording medium. The invention of this application has the above-mentioned features, and will be described in more detail with reference to examples below.
【0045】[0045]
【実施例】前記の方法を用いて図2に示したサンプル画
像から傷の抽出を行う。このサンプル画像は、CCDな
どで現実に取得された画像ではなく、前記の説明を具体
的に説明するため人為的に作成された画像である。サン
プル画像には、傷(1)の他に汚れ(2)や照明による
テクスチャが含まれている。照明によるテクスチャは、
画像の左上の濃淡値がもっとも低く、右下に行くほど高
くなるよう設定されている。サンプル画像は33×33
画素であり、式(III )によりベクトル化された画像デ
ータは、32×32要素である。ベクトル化された画像
を図3に示す。EXAMPLE A flaw is extracted from the sample image shown in FIG. 2 using the above method. This sample image is not an image actually acquired by a CCD or the like, but an image artificially created to specifically explain the above description. The sample image includes a stain (2) and a texture due to illumination, in addition to the scratch (1). Lighting texture
The setting is such that the gray value at the upper left of the image is the lowest, and becomes higher toward the lower right. Sample image is 33 × 33
The image data which is a pixel and is vectorized by the equation (III) has 32 × 32 elements. FIG. 3 shows the vectorized image.
【0046】ベクトル化された画像を構成するベクトル
は、傷の部分において、ベクトルの方向は傷の伸びる方
向と等しく、また、照明によるテクスチャの部分では、
ベクトルの大きさおよび方向が等しい。さらに、汚れの
部分では、汚れの部分で円を描くように分布している。
以上の点に着目し、ベクトル画像に対してウェーブレッ
ト変換による多重解像度解析を行い、画像中からテクス
チャおよび汚れの情報を除去し、傷の抽出を行う。The vector constituting the vectorized image has a vector in the flaw portion where the direction of the vector is equal to the direction in which the flaw extends.
The vectors have the same size and direction. Furthermore, in the dirt part, the distribution is made so as to draw a circle in the dirt part.
Paying attention to the above points, multi-resolution analysis by wavelet transform is performed on the vector image, information on texture and dirt is removed from the image, and flaws are extracted.
【0047】図4は、多重解像度解析の結果得られた各
解像度レベルのベクトルデータである。解像度レベルの
低い画像は、ベクトルの向きが低い空間周波数で変動す
る成分を多く含んでいる。特に解像度レベル1は、その
ベクトルの向きから、テクスチャの持つ面情報を多分に
含んでいると考えられる。FIG. 4 shows vector data of each resolution level obtained as a result of the multi-resolution analysis. An image with a low resolution level contains many components in which the direction of a vector fluctuates at a low spatial frequency. In particular, it is considered that the resolution level 1 probably includes the surface information of the texture from the direction of the vector.
【0048】汚れの情報を多く含有する解像度レベルは
5および6であるが、これらのレベルは同時にクラック
の情報も含んでいる。しかし、レベル4には汚れの情報
はほとんど含まれていない。そこで、レベル4とレベル
5のベクトルの内積とレベル5とレベル6のベクトルの
内積との和をもとめることにより行列を算出した。この
行列の要素の値を画像化した結果を図5に示す。図5よ
り、要素ごとに3つのレベル全てに含まれる特徴の情報
のみが残り、汚れとテクスチャの情報が減じられた画像
が作成されていることがわかる。The resolution levels that contain a lot of dirt information are 5 and 6, but these levels also contain crack information. However, level 4 contains little dirt information. Therefore, the matrix was calculated by obtaining the sum of the inner product of the level 4 and level 5 vectors and the inner product of the level 5 and level 6 vectors. FIG. 5 shows the result of imaging the values of the elements of this matrix. From FIG. 5, it can be seen that only the information of the features included in all three levels remains for each element, and an image in which the information of dirt and texture is reduced is created.
【0049】以上の方法を実際にCCDで撮影した傷の
あるコンクリート壁面の画像に対して適用し、傷の抽出
を行う。実際にCCDで撮影した傷のあるコンクリート
壁面の画像を図6に示す。図7は、図6に示した画像に
対して、ベクトル化を施した結果である。更にベクトル
ウェーブレット変換による多重解像度解析を行い、解像
度レベル5から解像度レベル8までのベクトルのについ
て、各要素ごとに内積を算出し、次いで内積からなる行
列同士を足し算することにより得られた傷の画像(12
8×128画素)を図8に示す。図8より、実際の画像
に対しても、汚れやテクスチャの情報の除去がなされ
る。The above method is applied to an image of a concrete wall having a flaw, which is actually photographed by a CCD, and flaws are extracted. FIG. 6 shows an image of a concrete wall surface having a flaw that was actually photographed by a CCD. FIG. 7 shows the result of vectorizing the image shown in FIG. Further, the image of the flaw obtained by performing multi-resolution analysis by vector wavelet transform, calculating the inner product for each element of the vectors from resolution level 5 to resolution level 8, and then adding the matrices consisting of the inner products. (12
8 × 128 pixels) is shown in FIG. As shown in FIG. 8, information on dirt and texture is also removed from an actual image.
【0050】[0050]
【発明の効果】この出願の発明により、不要な情報の混
在する画像中から、必要な特徴の情報を正確に抽出する
ことが可能となり、製造物の外観検査等の各種の画像処
理による検査に適用されることが期待される。According to the invention of this application, it is possible to accurately extract information of necessary features from an image in which unnecessary information is mixed, and it is possible to perform inspection by various image processing such as visual inspection of a product. It is expected to be applied.
【図1】この出願の発明のコンピュータによる画像処理
方法に係る画像のベクトル化にする概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing vectorization of an image according to a computer image processing method of the invention of the present application.
【図2】この出願の発明のコンピュータによる画像処理
方法の実施例に用いられるサンプル画像である。FIG. 2 is a sample image used in an embodiment of an image processing method by a computer of the present invention.
【図3】図2に示されたサンプル画像をベクトル化した
結果、得られた画像である。FIG. 3 is an image obtained as a result of vectorizing the sample image shown in FIG. 2;
【図4】図3に示されたベクトル化した結果の画像に対
して2次元ベクトルウェーブレット変換により多重解像
度解析を適用した結果、得られた各解像度レベルのベク
トル画像である。FIG. 4 is a vector image at each resolution level obtained as a result of applying multi-resolution analysis by two-dimensional vector wavelet transform to the vectorized image shown in FIG. 3;
【図5】図2に示された画像に対して、この出願の発明
のコンピュータによる画像処理方法を適用した結果、得
られた傷が抽出された画像である。FIG. 5 is an image obtained by applying a computer image processing method of the invention of the present application to the image shown in FIG. 2 and extracting a flaw obtained.
【図6】CCDカメラで取得された、傷のあるコンクリ
ート壁面の画像である。FIG. 6 is an image of a damaged concrete wall surface obtained by a CCD camera.
【図7】図6に示されたサンプル画像をベクトル化した
結果、得られた画像である。FIG. 7 is an image obtained as a result of vectorizing the sample image shown in FIG. 6;
【図8】図6に示された画像に対して、この出願の発明
のコンピュータによる画像処理方法を適用した結果、得
られた傷が抽出された画像である。8 is an image obtained by applying a computer image processing method of the invention of the present application to the image shown in FIG.
1 傷 2 汚れ 1 wound 2 dirt
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成11年7月9日(1999.7.9)[Submission date] July 9, 1999 (1999.7.9)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0013】[0013]
【数6】 (Equation 6)
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成11年11月10日(1999.11.
10)[Submission date] November 10, 1999 (1999.11.
10)
【手続補正1】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0021[Correction target item name] 0021
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0021】[0021]
【数8】 (Equation 8)
【手続補正2】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0022[Correction target item name] 0022
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【0022】式(II)より、隣接する4つの画素を1つ
の単位として考え、4つの画素の接点からなる座標を再
構成すれば、Δx、Δyは画素間の単位長であり、座標
(M,N)において正規化がなされたベクトルの各成分
(jx(M,n)、jy(M,n))は、周辺における4つの画素の
濃淡値hi,j、hi+1,j、hi,j+1、hi+1,j+1を用いて、
次式で表わされる。From the formula (II), considering four adjacent pixels as one unit and reconstructing coordinates consisting of contact points of the four pixels, Δx and Δy are unit lengths between the pixels, and the coordinates (M each component (j x (M, n) of the vector you have normalized is made to n), j y (M, n)) is the gray value h i of the four pixels in the neighborhood, j, h i + Using 1, j , h i, j + 1 , h i + 1, j + 1 ,
It is expressed by the following equation.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 広宙 神奈川県川崎市中原区上丸子山王町1− 1390 白井ビル 406 Fターム(参考) 5L096 BA03 DA01 EA37 EA39 FA26 GA07 GA09 HA13 JA05 JA11 JA18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Aoki 1-1390 Kamimaruko Sannocho, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa 406 F-term (reference) 5L096 BA03 DA01 EA37 EA39 FA26 GA07 GA09 HA13 JA05 JA11 JA18
Claims (8)
る濃淡値をポテンシャルと見なし、隣接する画素の濃淡
値を用いた勾配演算もしくは回転演算によりベクトルデ
ータとして再構成し、得られたベクトルに対して2次元
ベクトルウェーブレット変換を適用し、このベクトル化
されたデータを多重の解像度に分解し、各解像度レベル
のベクトル間で演算処理を行うことにより画像を再構成
することを特徴とする画像処理方法。1. A gray scale value stored in a pixel matrix forming an image is regarded as a potential, and is reconstructed as vector data by a gradient calculation or a rotation calculation using the gray scale values of adjacent pixels. Image processing characterized by reconstructing an image by applying a two-dimensional vector wavelet transform to the vectorized data, decomposing the vectorized data into multiple resolutions, and performing arithmetic processing between vectors at each resolution level. Method.
画像を構成する画素に関して隣接する4つの画素が接す
る点によって座標系を再構し、座標(M,N)における
水平成分および垂直成分がそれぞれ(jx,jy)であ
るベクトルを次式 【数1】 (hi,j、hi+1,j、hi,j+1、hi+1,j+1は隣接する
4つの画素の濃淡値)により算出することで画像のベク
トル化を行うことを特徴とする画像処理方法。2. The image processing method according to claim 1, wherein:
The coordinate system is reconstructed by the points where four adjacent pixels are in contact with the pixels constituting the image, and a vector in which the horizontal component and the vertical component at the coordinates (M, N) are (jx, zy) is expressed by the following equation. ] (H i, j , h i + 1 , j, h i , j + 1 , h i + 1, j + 1 is the gray value of four adjacent pixels) An image processing method characterized by the following.
をベクトル化することにより得られたベクトルデータを
2次元ベクトルウェーブレット変換により多重の解像度
レベルのベクトルデータに分解し、各解像度レベルのベ
クトルデータを抽出対象となる特徴情報が不要な情報が
より多く含まれた解像度レベルのベクトルデータと不要
な情報と抽出したい特徴情報が両方含まれた解像度レベ
ルのベクトルデータとを内積演算することにより、不要
な情報が減じられた画像を再構成することを特徴とする
画像処理方法。3. The image processing method according to claim 1, wherein the vector data obtained by vectorizing the image is decomposed into vector data of multiple resolution levels by a two-dimensional vector wavelet transform. The inner product operation is performed between the vector data of the resolution level containing more unnecessary information of the feature information for which the vector data is to be extracted and the vector data of the resolution level containing both the unnecessary information and the feature information to be extracted. And reconstructing an image from which unnecessary information has been reduced.
情報が不要な情報より多く含まれる解像度レベルのベク
トルデータ、(Jxbi,Jybi)は、不要な情報と抽出対
象である特徴の情報が両方とも含まれる解像度レベルを
のベクトルデータ、wiは(Jxai,Jyai)と(Jxbi,
Jybi)の内積に対する重み)で示される内積演算によ
り行列Jmを算出し、行列Jmから画像を再構成すること
を特徴とする画像処理方法。4. The image processing method according to claim 1, wherein: (A i <b i (J xai, J yai) , the resolution level vector data information of the extracted is subject features may be included more than unnecessary information, and (J xbi, J ybi) are unnecessary information extraction The vector data of the resolution level including both the information of the target feature, w i is (J xai , J yai ) and (J xbi ,
An image processing method comprising: calculating a matrix J m by an inner product operation represented by (weight of the inner product of J ybi )); and reconstructing an image from the matrix J m .
をベクトル化することにより得られたベクトルデータを
2次元ベクトルウェーブレット変換により多重の解像度
レベルのベクトルデータに分解し、各解像度レベルのベ
クトルデータを抽出対象となる特徴情報が不要な情報が
より多く含まれた解像度レベルのベクトルデータと不要
な情報と抽出したい特徴情報が両方含まれた解像度レベ
ルのベクトルデータとを畳み込み積分演算することによ
り、不要な情報が減じられた画像を再構成することを特
徴とする画像処理方法。5. The image processing method according to claim 1, wherein the vector data obtained by vectorizing the image is decomposed into vector data of multiple resolution levels by two-dimensional vector wavelet transform. Convolution integral operation of vector data of the resolution level containing more unnecessary information of the feature information from which vector data is to be extracted and vector data of the resolution level containing both unnecessary information and the feature information to be extracted And reconstructing an image from which unnecessary information has been reduced.
情報が不要な情報より多く含まれる解像度レベルのベク
トルデータ、(Jxbi,Jybi)は、不要な情報と抽出対
象である特徴の情報が両方とも含まれる解像度レベルを
のベクトルデータ、wiは(Jxai,Jyai)と(Jxbi,
Jybi)の内積に対する重み)で示される畳み込み積分
演算により行列Jmを算出し、行列Jmから画像を再構成
することを特徴とする画像処理方法。6. The image processing method according to claim 1, wherein: (A i <b i (J xai, J yai) , the resolution level vector data information of the extracted is subject features may be included more than unnecessary information, and (J xbi, J ybi) are unnecessary information extraction The vector data of the resolution level including both the information of the target feature, w i is (J xai , J yai ) and (J xbi ,
An image processing method comprising: calculating a matrix J m by a convolution integral operation represented by a weight of the inner product of J ybi ), and reconstructing an image from the matrix J m .
方法であって、内積演算または畳み込み積分演算により
算出された行列Jmを構成する各要素の値を濃淡値とし
て画像を再構成することを特徴とする画像処理方法。7. The image processing method according to claim 4 or 6, wherein the image is reconstructed using the values of the respective elements constituting the matrix J m calculated by the inner product operation or the convolution integration operation as gray values. An image processing method comprising:
するためのプログラムを記録したコンピュータにより読
み取り可能な記録媒体。8. A computer-readable recording medium on which a program for executing the image processing method according to claim 1 is recorded.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11192405A JP2001022928A (en) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | Image processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11192405A JP2001022928A (en) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | Image processing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001022928A true JP2001022928A (en) | 2001-01-26 |
Family
ID=16290782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11192405A Pending JP2001022928A (en) | 1999-07-06 | 1999-07-06 | Image processing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001022928A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102842126A (en) * | 2011-05-09 | 2012-12-26 | 佳能株式会社 | Image processing apparatus and image processing method |
-
1999
- 1999-07-06 JP JP11192405A patent/JP2001022928A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102842126A (en) * | 2011-05-09 | 2012-12-26 | 佳能株式会社 | Image processing apparatus and image processing method |
| US8995761B2 (en) | 2011-05-09 | 2015-03-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing apparatus, image processing method, and computer-readable medium |
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