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JPH0244043B2 - - Google Patents
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JPH0244043B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0244043B2
JPH0244043B2 JP58162193A JP16219383A JPH0244043B2 JP H0244043 B2 JPH0244043 B2 JP H0244043B2 JP 58162193 A JP58162193 A JP 58162193A JP 16219383 A JP16219383 A JP 16219383A JP H0244043 B2 JPH0244043 B2 JP H0244043B2
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JP
Japan
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output
image
spatial frequency
signal
correlator
Prior art date
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JP58162193A
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Japanese (ja)
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JPS6052821A (en
Inventor
Koichiro Myagi
Shintaro Inagaki
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Anritsu Corp
Original Assignee
Anritsu Corp
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Publication date
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/46Systems using spatial filters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) この発明は、入力画像に含まれる水平方向の調
整可能な特定周期の空間的周期性を検出し、その
位置を示す画像を構成し表示する画像の空間周波
数検出装置あるいは特定の空間周波数を有するパ
ターンの検出装置に関するものである。この発明
の装置は、パターン認識における特徴抽出や欠陥
検査などを、被測定物の位置と関係づけて画像と
して表示できるものである。
[Detailed Description of the Invention] (Technical Field) This invention detects spatial periodicity of a horizontally adjustable specific period included in an input image, and constructs and displays an image indicating the position of the spatial periodicity of the image. The present invention relates to a frequency detection device or a pattern detection device having a specific spatial frequency. The apparatus of the present invention is capable of displaying feature extraction, defect inspection, etc. in pattern recognition as an image in relation to the position of the object to be measured.

(従来技術) 従来より、テレビカメラで画像を入力し、電気
光学的手法を用いた空間的実時間相関演算処理を
行つて、前記画像の水平走査方向相関画像を得、
これを受像器画面上に表示する画像相関装置があ
る。このような装置では、相関演算に使用する2
つの信号が共にテレビ画像映像信号等の被演算処
理信号であるため、相関出力画像を検出しても、
テレビ画像に含まれ空間周波数成分の検出は困難
である。すなわち、自己相関出力画像では、入力
画像の周期性が検出できるだけであり、相互相関
出力画像においても特定対象信号に対する類似度
(重なり具合)が測定できるのみである。
(Prior Art) Conventionally, an image is inputted with a television camera, and a horizontal scanning direction correlation image of the image is obtained by performing spatial real-time correlation calculation processing using an electro-optical method.
There are image correlation devices that display this on a receiver screen. In such a device, the 2
Since the two signals are both processed signals such as television image video signals, even if a correlated output image is detected,
It is difficult to detect spatial frequency components contained in television images. That is, in the autocorrelation output image, only the periodicity of the input image can be detected, and in the cross-correlation output image, only the degree of similarity (degree of overlap) with respect to the specific target signal can be measured.

また、発明者らが先に発明した画像空間周波数
アナライザ(特願昭55−183810号)では、水平方
向に検出した空間周波数を示し、垂直方向にその
垂直方向における位置を示した空間周波数スペク
トル画像を表示することができる。
In addition, in the image spatial frequency analyzer (Japanese Patent Application No. 183810/1989) that the inventors invented earlier, a spatial frequency spectrum image that indicates the detected spatial frequency in the horizontal direction and its position in the vertical direction in the vertical direction. can be displayed.

しかし、この装置では、検出した空間周波数成
分の水平方向における位置を表示しない。言い換
えれば、この装置では、出力画面の横軸が空間周
波数目盛で示され、検出した空間周波数成分が入
力画像のどの位置に存在したか、すなわち、特定
空間周波数成分の空間的位相情報については全く
情報が得られず、検出した空間周波数成分の2次
元的位置を確定することができない。
However, this device does not display the horizontal position of the detected spatial frequency component. In other words, with this device, the horizontal axis of the output screen is indicated by a spatial frequency scale, and there is no information about the position of the detected spatial frequency component in the input image, that is, the spatial phase information of the specific spatial frequency component. No information is obtained, and the two-dimensional position of the detected spatial frequency component cannot be determined.

さらに、入力画像を1回水平走査して得られる
映像信号から出力画像の空間周波数スペクトルの
一部を表わす1輝点の位置と輝度が得られるのみ
であるので、画像入力用撮像装置の水平走査速度
に比べ出力画像の水平走査速度が著しく遅くなつ
てしまう。
Furthermore, since only the position and brightness of one bright spot representing a part of the spatial frequency spectrum of the output image can be obtained from the video signal obtained by horizontally scanning the input image once, the horizontal scanning of the image pickup device for image input is The horizontal scanning speed of the output image becomes significantly slower than the speed.

この問題は、出力画像の分解能を上げるため画
像中の空間周波数を示す輝点数を多くするとさら
に顕著になり、結果として一出力画像を構成する
時間がより長くなる。つまり、分解能と処理速度
は相反し、その上限は画像入力用撮像装置の水平
走査速度でおさえられてしまう。従つて、高い分
解能を要求される用途や高速移動物体等の映像全
体を実時間で処理する用途に用いるには、水平走
査速度の非常に高い高価な画像入力用撮像装置を
必要とする。
This problem becomes more noticeable when the number of bright spots indicating spatial frequencies in the image is increased in order to increase the resolution of the output image, and as a result, the time required to construct one output image becomes longer. In other words, resolution and processing speed conflict with each other, and their upper limit is limited by the horizontal scanning speed of the image pickup device for image input. Therefore, when used in applications requiring high resolution or applications in which the entire image of a high-speed moving object is processed in real time, an expensive imaging device for inputting images with a very high horizontal scanning speed is required.

さらにまた、入力画像中に含まれる或る特定周
期の空間的周期性のみに着目して、その周波数と
存在位置とを検出するパターン認識での特徴抽出
や、欠陥検査などの産業上の用途に用いるには、
水平方向に検出したすべての周波数を表示するだ
けの方式では、動作時間及び知りたい位置情報と
いう点からはかえつて分析しにくいという問題が
あり、ほとんど実用には適さなかつた。
Furthermore, it can be used for feature extraction in pattern recognition that focuses only on spatial periodicity of a certain period included in an input image and detects its frequency and location, and for industrial applications such as defect inspection. To use,
A method that simply displays all the frequencies detected in the horizontal direction has the problem of being difficult to analyze in terms of operating time and desired position information, and is hardly suitable for practical use.

(本発明の目的) 本発明は、以上に述べたような従来の画像相関
装置を改良し、相関演算を応用して入力画像中に
含まれる水平方向の調整可能な或る特定周期の空
間的周期性を検出し、その水平・垂直両方向の位
置を示す画像を構成し、さらに入力画像の水平走
査速度と同じ水平走査で出力画像を表示する空間
周波数を有するパターンの検出装置を提供するこ
とである。
(Objective of the present invention) The present invention improves the conventional image correlation device as described above, and applies correlation calculation to spatially adjust a specific horizontally adjustable period in an input image. By providing an apparatus for detecting a pattern having a spatial frequency that detects periodicity, constructs an image indicating its position in both horizontal and vertical directions, and further displays an output image at the same horizontal scanning speed as the horizontal scanning speed of the input image. be.

(本発明の要旨) このため、本発明では、実時間で電気信号の相
関演算が可能な、超音波光変調器とフーリエ変換
光学系を用いた音響光学的相関器または同等の機
能を有する相関器とを使用し、相関器に入力する
2つの信号のうち一方を検出すべき空間周波数に
対応する外部より調整可能な特定の時間的周波数
を有する参照信号とし、他方を入力信号を一方向
水平走査して得られる映像信号とし、これら2信
号の相互相関演算を施して出力信号を得て、それ
を画像入力用撮像装置の水平・垂直掃引すること
により画面に表示して、もとの入力画像中に含ま
れる特定周期の水平方向空間周波数が検出された
もとの入力画像に対応した位置に表示するように
した。
(Summary of the Invention) Therefore, in the present invention, an acousto-optic correlator using an ultrasonic optical modulator and a Fourier transform optical system, or a correlator having an equivalent function, is capable of calculating the correlation of electrical signals in real time. One of the two signals input to the correlator is used as a reference signal having a specific externally adjustable temporal frequency that corresponds to the spatial frequency to be detected, and the other input signal is used as a unidirectional horizontal The video signal obtained by scanning is obtained by performing a cross-correlation calculation on these two signals to obtain an output signal, which is displayed on the screen by horizontal and vertical sweeping of the image pickup device for image input, and is then returned to the original input. The horizontal spatial frequency of a specific period included in the image is displayed at a position corresponding to the original input image where it was detected.

(本発明の構成) 本発明の実施例を説明するにあたり、まず、超
音波光変調器とフーリエ変換光学系を用いた音響
光学的相関器の構成と動作について説明を加え
る。第1図は本発明の画像の空間周波数検出装置
の実施例における構成図である。同図において6
は音響光学的相関器または同等の機能を有する相
関器である。
(Configuration of the Present Invention) In describing the embodiments of the present invention, first, a description will be given of the configuration and operation of an acousto-optic correlator using an ultrasonic optical modulator and a Fourier transform optical system. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an image spatial frequency detection apparatus according to the present invention. In the same figure, 6
is an acousto-optic correlator or a correlator with equivalent functionality.

この音響光学的相関器において、相関演算を行
うべき2つの電気信号は、一対の振幅変調可能な
正弦波発振器8,9に外部変調信号として加えら
れる。前記発振器の発振周波数は、一対の超音波
光変調器12,13内に配置されている超音波振
動子の共振周波数である。前記一対の発振器から
出力され正弦波は一対の増幅器10,11で適当
な電力増幅をうけ、前記超音波振動子に加えら
れ、前記一対の超音波光変調器内に2つの空間的
超音波信号を形成する。この2つの超音波信号は
超音波光変調器内を音速度で伝搬する。つぎに、
これら2つの超音波信号がフーリエ変換光学系1
4によつて実時間で相関演算される動作原理につ
いて述べる。変換光学系の光源はレーザー15で
あり、ここより発射されたレーザー光線は、レン
ズによつてその光束幅が拡大され、前記一対の超
音波光変調器内での光束は前記2つの超音波信号
を直角に横切り位相変調をうける。この位相変調
をうけた光を再びレンズで収束させると、レンズ
焦点面に数個の回折光輝点を生ずる。これら回折
光輝点のうち、前記一対の超音波光変調器内の2
つの超音波信号を横切ることによつて2度回折し
た結果の輝点のみを空間的光強度フイルタ16で
検出し、その光量を光電変換装置17で光電変換
し増幅して電流値I(t)を検出する。この場合、
前記一対の超音波光変調器内の2つの超音波信号
による空間的位相パターンの包絡線をU1(x),
U2(−x)とすれば、レイリーの定理により次式
の成立することが知られている。ただし、U2(−
x)の(−)符号は前記超音波振動子に加える超
音波信号の包絡線時間波形U1(t),U2(t)を前
記超音波光変調器内の空間波形に変換する際、前
記超音波振動子が互いに向い合う形で配置されて
いるため、同一の空間軸xを使用すると空間位置
が反対になることを表わしている。
In this acousto-optic correlator, two electrical signals to be subjected to a correlation calculation are applied as external modulation signals to a pair of amplitude modulated sine wave oscillators 8 and 9. The oscillation frequency of the oscillator is the resonance frequency of the ultrasonic transducers disposed within the pair of ultrasonic light modulators 12 and 13. The sine waves output from the pair of oscillators undergo appropriate power amplification by a pair of amplifiers 10 and 11, and are applied to the ultrasonic transducer to generate two spatial ultrasonic signals within the pair of ultrasonic light modulators. form. These two ultrasound signals propagate within the ultrasound light modulator at the speed of sound. next,
These two ultrasonic signals are transferred to the Fourier transform optical system 1.
The operating principle of correlation calculation in real time using 4 will be described below. The light source of the conversion optical system is a laser 15, and the beam width of the laser beam emitted from the laser beam is expanded by a lens, and the beam width within the pair of ultrasonic light modulators is divided into two ultrasonic signals. It crosses at right angles and undergoes phase modulation. When this phase-modulated light is converged again by a lens, several diffracted light spots are generated on the focal plane of the lens. Of these diffraction light spots, two in the pair of ultrasonic light modulators
A spatial light intensity filter 16 detects only the bright spot resulting from the two-degree diffraction by crossing two ultrasonic signals, and the amount of light is photoelectrically converted and amplified by a photoelectric conversion device 17 to generate a current value I(t). Detect. in this case,
The envelope of the spatial phase pattern due to the two ultrasound signals in the pair of ultrasound light modulators is defined as U 1 (x),
If U 2 (-x), it is known that the following equation holds according to Rayleigh's theorem. However, U 2 (−
The (-) sign of Since the ultrasound transducers are arranged facing each other, the use of the same spatial axis x represents opposite spatial positions.

∫|U1(x)|2|U2(−x)|2dx=∫|F{U1(x)
U2(−x)}|2dα………(1) ここで、F{U1(x)U2(−x)}は超音波信号
包絡線U1(x),U2(−x)のフーリエ変換を示
し、αはフーリエ変換面上で時間軸xと平行な空
間軸を表わす。(1)式の右辺はU1(x)とU2(−x)
との積をフーリエ変換した光学像の全光量すなわ
ち、前記空間光強度フイルタを通過した光量を示
すものであつて、前記光電変換器の出力電流I
(t)に比例する。また、超音波信号包絡線U1
(x),U2(−x)は前記超音波光変調器内を互い
に逆方向に超音波速度vで移動していることを考
慮すれば、(1)式より次式が導びかれる。
∫|U 1 (x)| 2 |U 2 (−x)| 2 dx=∫|F{U 1 (x)
U 2 (−x)} | 2 dα……(1) Here, F{U 1 (x) U 2 (−x)} is the ultrasound signal envelope U 1 (x), U 2 (−x ), and α represents a spatial axis parallel to the time axis x on the Fourier transform plane. The right side of equation (1) is U 1 (x) and U 2 (−x)
The output current I of the photoelectric converter indicates the total light amount of the optical image obtained by Fourier transforming the product of
(t). Also, the ultrasound signal envelope U 1
Considering that (x) and U 2 (-x) move in opposite directions within the ultrasonic optical modulator at an ultrasonic velocity v, the following equation can be derived from equation (1).

(2)式においてdは光束の幅を表わす。(2)式によ
つて、光電変換器出力電流C(t)は超音波信号
包絡線U1(t),U2(t)のおのおのの自乗値重畳
積分の演算結果を示すことがわかる。ただし(2)式
で示される自乗値重畳積分は一般的な形式とは異
なり、U1(t),U2(t)がともに移動(遅延)す
る形式ある。なお、U2(t)が連続正弦波の様に
周期的で、かつ、対象性を有する場合には、 U2(t)=U2(−t) ………(3) と考え、(2)式は となり、U1(t)とU2(t)の自乗値相互相関演
算を表わす。
In equation (2), d represents the width of the luminous flux. From equation (2), it can be seen that the photoelectric converter output current C(t) represents the calculation result of the square value superposition of each of the ultrasound signal envelopes U 1 (t) and U 2 (t). However, the squared value superposition integral shown by equation (2) is different from the general format, and has a format in which both U 1 (t) and U 2 (t) move (delay). In addition, if U 2 (t) is periodic like a continuous sine wave and has symmetry, consider U 2 (t) = U 2 (-t) ......(3), and ( 2) The formula is , which represents the square value cross-correlation calculation of U 1 (t) and U 2 (t).

つまり、光学系内での2信号の重ね合せが積演
算で表わされ、レンズによる収束作用は積分演算
で表わされて、超音波光変調器とフーリエ変換光
学系を用いた音響光学的相関器内で実時間の相互
相関演算が行われるので、その出力信号は(4)式に
示した相関出力となる。
In other words, the superposition of two signals within the optical system is expressed as a product operation, and the convergence effect of a lens is expressed as an integral operation. Since real-time cross-correlation calculation is performed within the device, its output signal becomes the correlation output shown in equation (4).

ここで、U2(t)として連続正弦波や矩形波の
ように周期的で対称性を有する波形を用い、その
周波数を外部からの調整により適宜設定された特
定の値とし、U1(t)として被測定信号たる映
像信号を用いれば、出力信号C(t)はU1(t)
に含まれる時間的周波数の成分の多少に応じた
振幅を有する相関出力となる。したがつて、相関
出力C(t)の振幅により、映像信号中に含まれ
る特定の時間的周波数が出できる。
Here, a periodic and symmetrical waveform such as a continuous sine wave or a rectangular wave is used as U 2 (t), the frequency is set to a specific value appropriately set by external adjustment, and U 1 (t ), the output signal C(t) is U 1 (t)
The correlation output has an amplitude depending on the amount of temporal frequency components included in the correlation output. Therefore, the specific temporal frequency contained in the video signal can be determined by the amplitude of the correlation output C(t).

次に、本発明の構成全体について説明する。 Next, the entire configuration of the present invention will be explained.

第1図に示した本発明の画像空間周波数検出装
置の実施例における構成図について、その構成を
説明する。
The configuration of the embodiment of the image spatial frequency detection device of the present invention shown in FIG. 1 will be described.

第1図において、6は超音波光変調器とフーリ
エ変換光学系を用いた音響光学的相関器または同
等の機能を有する相関器であり、前述の動作原理
により入力2信号の自乗相互相関演算を実時間で
実行する。撮像装置2によつて得られた入力画像
1の映像信号は、水平・垂直同期パルスを取り去
る同期パルス分離回路3を経て、信号振幅の自乗
圧縮を行う自乗圧縮回路4に送られ、その出力が
一方の入力信号として相関器6に加えられる。す
なわち、同期パルス除去後の映像信号をh(x)
とすれば、前記自乗圧縮回路4の出力信号は√
(x)となる。図中5の参照信号発生装置は、外
部からの調整により適宜設定された特定の周波数
を有する連続正弦波または矩形波などの周期的
で対称性を有する波形の参照信号を発生し、他方
の入力信号として相関器6に入力する。相関器6
の出力信号C(t)は、前述の通り、映像信号h
(t)に含まれる時間的周波数の成分の多少を
表わす振幅を有しており、前記撮像装置から出力
される水平・垂直掃引信号とともに、出力画像表
示器7に入力されて、周波数の成分が検出され
た位置を示す画像を構成し、表示する。
In Fig. 1, 6 is an acousto-optic correlator using an ultrasonic optical modulator and a Fourier transform optical system, or a correlator having an equivalent function, which performs square cross-correlation calculation of two input signals according to the above-mentioned operating principle. Run in real time. The video signal of the input image 1 obtained by the imaging device 2 is sent through a synchronization pulse separation circuit 3 that removes horizontal and vertical synchronization pulses to a square compression circuit 4 that performs square compression of the signal amplitude, and its output is It is applied to the correlator 6 as one input signal. In other words, the video signal after the synchronization pulse is removed is h(x)
Then, the output signal of the square compression circuit 4 is √
(x). The reference signal generator 5 in the figure generates a reference signal having a periodic and symmetrical waveform such as a continuous sine wave or a rectangular wave having a specific frequency appropriately set by external adjustment, and The signal is input to the correlator 6 as a signal. Correlator 6
As mentioned above, the output signal C(t) of is the video signal h
(t), and is input to the output image display 7 together with the horizontal and vertical sweep signals output from the imaging device, and the frequency components are Construct and display an image showing the detected location.

(本発明の動作原理) 次に本発明の動作原理を、図を用いて説明す
る。第2図は、本発明の実施例の動作を示す代表
的な入力画像と出力画像の図であり、実施例の動
作実験の結果にもとづいて作図したものである。
図中aは或る入力画像を示し、その上部および右
下部には水平方向空間周波数Aを有する映像があ
り、中央左部にはより小さい方向空間周波数
A′を有する映像がある。図中bは、入力画像中
に含まれる水平方向空間周波数Aを検出し、その
位置を示した出力画像である。入力画像中の空間
周波数Aを有する部分を撮像装置が走査する時の
映像信号の時間的周波数は、撮像装置の走査速
度をSとすると、(5)式のように表わされる。
(Operating principle of the present invention) Next, the operating principle of the present invention will be explained using the drawings. FIG. 2 is a diagram of typical input images and output images showing the operation of the embodiment of the present invention, and was drawn based on the results of an operation experiment of the embodiment.
In the figure, a shows an input image, the upper and lower right parts of which are images with a horizontal spatial frequency A, and the center left part has a smaller directional spatial frequency.
There is an image with A′. b in the figure is an output image in which the horizontal spatial frequency A included in the input image is detected and its position is shown. The temporal frequency of the video signal when the imaging device scans a portion having the spatial frequency A in the input image is expressed as in equation (5), where S is the scanning speed of the imaging device.

=S/A ………(5) 従つて参照信号発生装置の周波数をに設定す
る事により、相関出力C(t)は映像信号中の時
間的周波数を検出する。これは、すなわち入力
画像中の空間周波数Aを検出した事である。この
相関出力C(t)を、入力画像aと同じ水平・垂
直掃引信号で掃引する事により出力画像bが得ら
れる。画像中上部および右下部を掃引する時、C
(t)は空間周波数Aを検出して大きな振幅を有
するので、出力画像に縞状の映像が生じている。
しかし、画像の他の部分では、空間周波数Aが検
出されず、映像が生じていない。図中cは、水平
方向空間周波数A′を検出した時の出力画像を示
している。この時の参照信号発生器の設定周波数
は、(5)式と同様の計算によりS/A′である。bと同 様に、所定の空間周波数の検出された中央左部の
みに縞状の映像が生じている。
=S/A (5) Therefore, by setting the frequency of the reference signal generator to , the correlation output C(t) detects the temporal frequency in the video signal. This means that the spatial frequency A in the input image has been detected. An output image b is obtained by sweeping this correlation output C(t) with the same horizontal and vertical sweep signals as the input image a. When sweeping the upper middle and lower right parts of the image, C
(t) detects the spatial frequency A and has a large amplitude, so a striped image appears in the output image.
However, in other parts of the image, spatial frequency A is not detected and no image is generated. In the figure, c shows an output image when the horizontal spatial frequency A' is detected. The set frequency of the reference signal generator at this time is S/A' by calculation similar to equation (5). Similarly to b, a striped image appears only in the center left part where a predetermined spatial frequency is detected.

つぎに本願発明と、同一出願人がした先願(特
開昭57−91086号及び特開昭57−91087号公報記載
のもの)との関係について触れておく。
Next, the relationship between the present invention and the earlier applications filed by the same applicant (described in Japanese Patent Laid-Open No. 57-91086 and Japanese Patent Laid-open No. 57-91087) will be mentioned.

特開昭57−91086号公報記載の「テレビ画像ア
ナログ相関装置」は、特開昭57−91087号公報記
載の「画像空間周波数アナライザ」及び本願の
「空間周波数を有するパターンの検出装置(画像
の空間周波数検出装置)」の構成と、光学系及び
画像相関器が類似してはいるが、これら三つの発
明は相互に電気信号の処理系が大いに相異する。
The "television image analog correlation device" described in JP-A-57-91086 is the "image spatial frequency analyzer" described in JP-A-57-91087 and the "detection device for patterns having spatial frequencies (image Although the configurations of the "spatial frequency detection device", the optical system, and the image correlator are similar, these three inventions have very different electrical signal processing systems.

テレビ画像アナログ相関器では、自己相関画像
を得て、その自己相関画像を受像器画面の左右い
ずれかの半面上に表示されるために、同期信号を
遅延させるための遅延回路を必須の構成要件とし
ている。
In a TV image analog correlator, a delay circuit for delaying a synchronization signal is an essential component in order to obtain an autocorrelation image and display the autocorrelation image on either the left or right half of the receiver screen. It is said that

画像空間周波数アナライザと本願の空間周波数
を有するパターンの検出装置とは、次の諸点が相
違する。
The image spatial frequency analyzer and the detection device for a pattern having a spatial frequency according to the present application are different in the following points.

(1) “アナライザ”は周波数分析を行うために、
一定の繰返し周期で線形FM信号を発生させる
線形FM信号繰返し発生装置を必須構成要件と
し、この線形FM信号を相互相関信号を方向す
る相関器の一方の入力としているのに対して、
“検出装置”は位相検出を行うために、外部よ
り調整可能の特定の周波数の参照信号を発生す
る参照信号発生装置を必須構成要件とし、この
特定の周波数(パターンの空間周波数に対応す
る)の参照信号を相互相関信号を出力する相関
器の一方の入力としている点に構成上の著差が
ある。
(1) “Analyzer” performs frequency analysis.
A linear FM signal repetition generator that generates a linear FM signal at a constant repetition period is an essential component, and this linear FM signal is used as one input of a correlator that directs the cross-correlation signal.
In order to perform phase detection, the "detection device" requires a reference signal generator that generates a reference signal of a specific frequency that can be adjusted externally. There is a significant difference in configuration in that the reference signal is used as one input of the correlator that outputs the cross-correlation signal.

(2) “アナライザ”はTV入力画像の空間周波数
スペクトルを画像の形でTV画面に表示させる
ことを目的としたアナライザであり、 一方、本願の“検出装置”はTV入力画像の
画面のどの位置に特定の繰返しパターン(格子
縞)が存在するかを検出することを目的とした
特定パターン検出装置である。この目的の相違
の故に、両者の装置構成は相関光学系は類似し
ているものの、電気系及び動作内容は全く異な
る。
(2) “Analyzer” is an analyzer whose purpose is to display the spatial frequency spectrum of a TV input image in the form of an image on a TV screen. On the other hand, the “detection device” of this application refers to the position on the screen of a TV input image. This is a specific pattern detection device whose purpose is to detect whether a specific repeating pattern (checkered stripes) exists in the . Because of this difference in purpose, although the correlation optical systems of the two devices are similar, the electrical systems and operation contents are completely different.

(3) 両者の動作を比較すれば、 “アナライザ”は画像計測装置としてTV画
像全般を対象としたスペクトルアナライザの機
能をもつが、 一方、本願の“検出装置”は欠陥検出やパタ
ーン認識用の特徴検出に使用される空間フイル
タの一種であると見ることができる。“検出装
置”という空間フイルタはプロセツサという機
能をもつと考えられるものであるのに対して、
“アナライザ”はこのようなプロセツサ機能を
有しない。
(3) Comparing the operations of the two, the “analyzer” has the function of a spectrum analyzer that targets general TV images as an image measurement device, whereas the “detection device” of this application is used for defect detection and pattern recognition. It can be seen as a type of spatial filter used for feature detection. A spatial filter called a “detection device” can be considered to have the function of a processor, whereas
An "analyzer" does not have such processor functionality.

(4) 両者の動作でさらに異なる点は動作時間で、
“アナライザ”の場合は、各走査線はほぼリア
ルタイムで出力されるが、スペクトル画面全体
を平均的な密度で構成するには数秒を要する。
(4) Another difference between the two operations is the operation time.
In the case of the Analyzer, each scan line is output in near real time, but it takes several seconds to construct the entire spectral screen with average density.

一方、本願の“検出装置”では、走査線1本
分の走査時間(63ms)の遅れで全画面がほぼ
リアルタイムで出力される。このため、“アナ
ライザ”では少なくとも数秒間は静止している
画像でなければ十分な結果は得られないが“検
出装置”ではTVカメラで追随可能な対象物で
あれば、全て処理することができる。
On the other hand, in the "detection device" of the present application, the entire screen is output almost in real time with a delay of one scanning line (63 ms). For this reason, an "analyzer" cannot obtain sufficient results unless the image remains static for at least several seconds, but a "detection device" can process any object that can be tracked by a TV camera. .

(本発明の効果) 本発明は、以上のような構成であるから、これ
を使用すれば、入力画像中に含まれる任意の周期
の水平方向空間周波数を実時間で検出し、その2
次元的位置を表示することができる。なお、入力
画像の水平・垂直掃引と同じ速度で、出力画像も
掃引しているので、移動物体の映像を処理したり
また一定時間に多数の静止画像を処理するのに適
している。前述した従来の画像空間周波数アナラ
イザのように高速掃引の撮像装置を要しない。
(Effects of the present invention) Since the present invention has the above-described configuration, if it is used, it is possible to detect in real time the horizontal spatial frequency of any period included in the input image, and
Dimensional position can be displayed. Note that since the output image is swept at the same speed as the input image is swept horizontally and vertically, it is suitable for processing images of moving objects or for processing a large number of still images in a fixed period of time. Unlike the conventional image spatial frequency analyzer described above, a high-speed sweep imaging device is not required.

本発明では、検出すべき空間周波数を固定して
用いる事もできるし、出力画像を観察しながらダ
イヤルなどで検出すべき空間周波数を適宜調整し
ながら用いる事もでき、さらに検出すべき空間周
波数を時間的に掃引する事により時間軸に周波数
を対応させた3次元スペクトルアナライザとも呼
べる方式の表示に応用する事もでき、非常に広範
囲の用途に用いることができる。
In the present invention, the spatial frequency to be detected can be fixed and used, or the spatial frequency to be detected can be adjusted as appropriate with a dial etc. while observing the output image, and the spatial frequency to be detected can be adjusted as appropriate. It can also be applied to a type of display that can be called a three-dimensional spectrum analyzer in which frequency is made to correspond to the time axis by sweeping in time, and can be used for a very wide range of applications.

撮像装置を固定して使用すれば、入力画像中に
含まれる空間周波数の絶対測定も可能であり、こ
の場合撮像装置のレンズ系による画像の拡大、縮
小効果を利用すれば、より精度の高い測定も可能
である。さらに入力すべき映像信号は撮像装置に
より直接に得られた信号に限らず、ビデオテープ
等の収録映像信号も使用できる。
If the imaging device is used in a fixed manner, it is also possible to measure the spatial frequency contained in the input image. is also possible. Furthermore, the video signal to be input is not limited to a signal directly obtained by an imaging device, but also a video signal recorded on a videotape or the like can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例を示す図、第2図は入
力画像と出力画像を示す図である。 1は入力画像、2は撮像装置、3は同期パルス
分離回路、4は自乗圧縮回路、5は参照信号発生
装置、6は相関器、7は出力画像表示器、8,9
は正弦波発振器、10,11は広帯域増幅器、1
2,13は超音波光変調器、14はフーリエ変換
光学系、15はレーザー、16は光検出フイル
タ、17は光電変換装置を表す。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an input image and an output image. 1 is an input image, 2 is an imaging device, 3 is a synchronous pulse separation circuit, 4 is a square compression circuit, 5 is a reference signal generator, 6 is a correlator, 7 is an output image display device, 8, 9
is a sine wave oscillator, 10 and 11 are wideband amplifiers, 1
2 and 13 are ultrasonic optical modulators, 14 is a Fourier transform optical system, 15 is a laser, 16 is a photodetection filter, and 17 is a photoelectric conversion device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 入力画像1中の特定の水平方向空間周波数を
有するパターンの有無とその存在位置とを検出し
て表示するための画像空間周波数検出装置であつ
て、 前記入力画像を一方向水平走査して得られる複
合映像信号を出力する撮像装置2と:該複合映像
信号より水平・垂直同期パルスを取り去る同期パ
ルス分離回路3と:該分離回路の出力信号を自乗
圧縮する自乗圧縮回路4と:外部より調整可能の
特定の周波数の参照信号を発生する参照信号発生
装置5と:該自乗圧縮回路の出力信号と該参照信
号とを受領して相互相関信号を出力する相関器6
と:該撮像装置より出力される水平・垂直掃引信
号および該相関器より出力される相互相関信号を
受領して、参照信号の周波数を有する入力画像中
のパターンの存在位置を入力画像に対応させた出
力画像として表示する出力画像表示器7とを備え
たことを特徴とする空間周波数を有するパターン
の検出装置。 2 前記相関器6が、 一対の振幅変調可能な正弦波発振器8,9と:
該正弦波発振器の出力信号を入力信号とする広帯
域増幅器10,11と:該増幅器の出力信号を入
力信号とし、超音波伝搬方向が互いに逆向きであ
る一対の超音波光変調器12,13を有するフー
リエ変換光学系14と:該光学系の光源であるレ
ーザー15と:該光学系の出力光を検出する光検
出フイルタ16と:該出力光を光電変換し、増幅
する光電変換装置17で構成される音響光学的相
関器であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の空間周波数を有するパターンの検出装
置。
[Scope of Claims] 1. An image spatial frequency detection device for detecting and displaying the presence or absence of a pattern having a specific horizontal spatial frequency in an input image 1 and its location, comprising: an imaging device 2 that outputs a composite video signal obtained by horizontal scanning; a sync pulse separation circuit 3 that removes horizontal and vertical synchronization pulses from the composite video signal; and a square compression circuit that squares the output signal of the separation circuit. 4: a reference signal generator 5 that generates a reference signal of a specific frequency that can be adjusted from the outside; and a correlator 6 that receives the output signal of the square compression circuit and the reference signal and outputs a cross-correlation signal.
and: Receive the horizontal and vertical sweep signals output from the imaging device and the cross-correlation signal output from the correlator, and make the position of the pattern in the input image having the frequency of the reference signal correspond to the input image. 1. An apparatus for detecting a pattern having a spatial frequency, comprising: an output image display device 7 for displaying a pattern as an output image. 2. The correlator 6 includes a pair of amplitude modulated sine wave oscillators 8 and 9:
wideband amplifiers 10 and 11 whose input signals are the output signals of the sine wave oscillators; and a pair of ultrasonic optical modulators 12 and 13 whose ultrasonic propagation directions are opposite to each other and whose input signals are the output signals of the amplifiers. A Fourier transform optical system 14 having: a laser 15 that is a light source of the optical system; a photodetection filter 16 that detects the output light of the optical system; and a photoelectric conversion device 17 that photoelectrically converts and amplifies the output light. Claim 1 characterized in that it is an acousto-optic correlator
A device for detecting a pattern having the spatial frequency described in 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6034318B2 (en) * 1980-11-28 1985-08-08 アンリツ株式会社 image spatial frequency analyzer
JPS6034317B2 (en) * 1980-11-28 1985-08-08 アンリツ株式会社 TV image analog correlation device

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