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画像処理の基礎 |
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画素 |
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| カメラからのビデオ信号が、時間とともに変化する明暗情報とすれば、2値化によって明暗情報はデジタル信号化されますが、時間（画面上での位置）がわかりません。そこで、図のように、一定周波数のクロックパルスをもとに、1本の走査線を分割することで、画面上の横方向の位置が特定できるようになります。縦方向は走査線の番号によってもともと区別されていますから、これによって、画面がマス目状に分割されることになります。このマス目の1つ1つを画素といい、対象物の画像は画素の集合としてとらえられ、すべての処理はこの画素単位で行なわれます。 |
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2値化 |
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| カメラからのビデオ出力は、アナログ信号ですが、これを様々な判定、計測に応用するには、まずデジタル信号に変換する必要があります。デジタル信号への変換方法は、図のようにビデオ信号にあるしきい値（2値化レベル）を設定し、そのしきい値より高い（明るい）部分は白、低い（暗い）部分は黒のいずれかの値をとるようにして、灰色の部分をなくします。これを2値化といい、デジタル信号では白を「1＝HI」、黒を「0＝LO」としています。 |
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グレー処理（濃淡処理） |
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| 画像処理装置には前述した2値化方式以外にグレー処理方式があります。グレー処理では、カメラで撮像した画像データの濃淡をそのまま扱います。2値化方式では白か黒、1か0の情報としてしか認識できませんが、グレー処理方式では、濃淡を8ビット（＝256階調）に分割し、その情報をすべて活かした結果が得られます。従って、検出精度が格段に向上します。 |
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| カメラからのカラー映像信号を、画像入力回路のA/D変換で、R・G・Bのデジタルデータに変換します。このデータをもとに差分処理を行ない、R−G、B−G、R−Bのデータを求めます。これら6つのパラメータについて、範囲を設定して画面上で指定した色との一致度を判定し、色抽出を行ないます。これにより、各画素毎に、抽出される画素、抽出されない画素に2値化されます。これらの処理により、暗い色でも安定した抽出ができる抽出能力と、高速処理を両立しています。 |
カラー濃淡処理 |
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色情報を256階調にする |
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抽出された色を基準にその他の色を256階調に分けます。抽出色を255とし、その色の濃度から遠ざかるにつれ0に近づきます。カラー2値化と異なり256階調の濃淡データを使用するため、ワークのバラツキによる色変化に強くなります。
2値化処理と同様に、6個のパラメータを使用し内部演算を行ないます。 |
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代表例
例として赤色（R）について説明します。
（他のパラメータについても同様）
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カラー濃淡処理の特長 |
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2値化と比べ照明変動やワークの色のバラツキに強い。 |
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2値化に比べ256階調のデータを使用するため、位置測定に有効です。（サブピクセル処理が可能） |
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フィルタ処理の基礎 |
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| 画像処理におけるフィルタ処理とは、対象となる画像に対して、ある一定の重みをつけて画像変換する処理のことをいいます。一般的に、3×3画素のフィルタを用います。縦横それぞれ3画素の画像を対象とし、その画像（0〜255階調）に対してフィルタ処理を行ないます。480×512画素の画像サイズを処理する場合、約24万回のフィルタ処理が行なわれることになります。 |
膨張フィルタ |
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膨張フィルタとは、3×3の中心画素の輝度を、周りの9個（中心画素を含む）の画素の中での最大輝度に置き換える処理のことです。
黒いノイズ成分を除去する効果があります。（右図参照） |
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収縮フィルタ |
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収縮フィルタとは、逆に中心画素の輝度を、周りの9個（中心画素を含む）の画素の中での最小輝度に置き換える処理のことです。
白いノイズ成分を除去する効果があります。（右図参照）
どうしても画像にゴミや汚れなどの細かいノイズ成分が映った場合、このような膨張や収縮フィルタを使い、そのノイズを除去し、きれいな画像にできます。 |
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3×3画素フィルタの概要図 |
フィルタ処理例 |
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