(57)【要約】【課題】比較的広範囲で移動する対象物体の先端座標を高速に検出する装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の画像検出処理装置は、光電変換を行う光検出器の信号をデジタル信号に変換する変換器とデジタル信号を入力可能とした加算器とからなる画像検出処理要素１−１乃至１−６４が平面上に行と列に格子状配列されてあり、行、列デコーダ回路３、４により、複数の加算器を順次接続してなる第１の累積加算器に画像検出処理要素のデジタル信号を格子状配列の行又は列単位で選択してデジタル信号を入力しつつ、第１の累積加算器に接続された第２の累積加算器２−１乃至２−８からの処理データに基づき対象物体画像の先端座標を検出する先端座標検出手段７０によって先端座標を高速に検出する。【選択図】          図１
2004362378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換を行う光検出器と上記光検出器からの信号をデジタル信号に変換する変換器と上記デジタル信号を入力可能とした加算器とからなる画像検出処理要素の複数個が平面上に行と列に格子状配列されてその上に対象物体画像が結像される画像検出処理装置であって、上記複数の画像検出処理要素の上記加算器を順次接続してなる累積加算器と、上記複数の画像検出処理要素の上記デジタル信号を選択的に上記累積加算器に入力せしめる制御回路と、上記制御回路により上記画像検出処理要素の上記デジタル信号を上記格子状配列の行又は列単位で選択して上記累積加算器から得られる処理データに基づき上記対象物体画像の先端座標を検出する先端座標検出手段とを更に備えていることを特徴とする画像検出処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の制御機器や認識装置、安全装置、ゲーム器等に用いられる画像検出処理装置に関し、さらに詳しくは、移動する対象物体の画像処理を高速処理して対象物体の先端座標を検出するのに適した画像検出処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、移動する対象物体の先端座標若しくは先端位置を検出することが各種の制御装置や安全装置に使用されている。例えば、危険な工作機械等では、光線式安全装置などを使用して作業員の手等の人体の先端が光線を遮ると光線式安全装置のセンサが反応して人又は人体の一部が危険区域に入ったことを検出して機械の動作を停止するものがある。しかし、光線式安全装置では、限られた場所、すなわち、線上でしか検出できない。より広い範囲において、人体等の対象物体の先端座標を検出することが望まれる。
【０００３】
一方、特許文献１には、平面上に格子配列された複数の画像検出処理要素を含んだ画像検出処理装置が開示されている。この画像検出処理装置に移動する対象物体の画像が入力されると、対象物体の２値画像を背景画像から抽出してその対象物体の画像面積とその重心座標を高速に計算できる。しかし、この特許文献１には、移動する対象物体の先端座標若しくは先端位置を高速に検出することは開示されていない。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１９５５６４公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は比較的広範囲で移動する対象物体の先端座標若しくは先端位置を高速に検出する装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された本発明によれば、光電変換を行う光検出器と上記光検出器からの信号をデジタル信号に変換する変換器と上記デジタル信号を入力可能とした加算器とからなる画像検出処理要素の複数個が平面上に行と列に格子状配列されてその上に対象物体画像が結像される画像検出処理装置であって、上記複数の画像検出処理要素の上記加算器を順次接続してなる累積加算器と、上記複数の画像検出処理要素の上記デジタル信号を選択的に上記累積加算器に入力せしめる制御回路と、上記制御回路により上記画像検出処理要素の上記デジタル信号を上記格子状配列の行又は列単位で選択して上記累積加算器から得られる処理データに基づき上記対象物体画像の先端座標を検出する先端座標検出手段とを更に備えていることを特徴とする画像検出処理装置が提供される。
【０００７】
この請求項１にかかる画像検出処理装置によれば、この画像検出処理装置は移動する対象物体の２値画像を背景から抽出してその画像面積を高速に計算することができるから、行と列の格子状配列された複数の画像検出処理要素のデジタル信号を行または列単位で選択して累積加算器から得られる処理データに基づくことにより、比較的広範囲に移動する対象物体の先端座標若しくは先端位置を高速に検出することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の１つの実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明による画像検出処理装置の一例を説明するための説明図である。本例の画像検出処理装置は例えば、ロボットの視覚センサや自動車の衝突防止センサ、工作機械の安全装置、その他の制御装置等において、入力される画像から、移動する対象物体、前方車両、作業員の手足等の人体の一部などの対象物体（ターゲット）の２値化画像を背景から抽出して、その先端座標若しくは先端位置情報の検出に用いるものである。なお、対象物体（ターゲット）の先端座標検出とともに、例えば対象物体画像の重心位置特定に用いられる０次モーメント、１次モーメントの算出に必要な処理デ−タに加工して出力するようにもできる。外部の処理プロセッサは検出された対象物体（ターゲット）の２値化画像の先端座標から、対象物体の先端の軌跡情報等を得て、衝突防止や安全対策やその他の操作を制御することが可能となる。
【０００９】
図１において、１−１乃至１−６４は画像検出処理要素で、８×８個の格子状配列（アレイ）構造として行（横、Ｘ）方向と列（縦、Ｙ）方向に平面的に配置してあり、この上に図示しない光学系により移動する対象物体の入力画像が結像される。なお、格子状配列であるならば、画像検出処理要素の数は用途に応じて適宜増減できる。この各画像検出処理要素は、後述するように、光検出器と光検出器からの電気信号を２値化してデジタル信号に変換する変換器とを備えている。
【００１０】
各画像検出処理要素は、その上下左右に隣接する４個の画像検出処理要素要素に対して上記デジタル信号をターゲット画像信号として出力する。例えば、画像検出処理要素１−１１は画像検出処理要素１−３、１−１０、１−１２、１−１９に対して、ターゲット画像信号を出力する。また、画像検出処理要素では、その４個の画像検出処理要素からのターゲット画像信号とそれ自身のターゲット画像信号とに基づいてターゲットを背景から抽出するためのウィンドウ画像信号を生成する。詳しくは後述するが、ウィンドウ画像に含まれる画像が新たなターゲット画像とし、ターゲットを背景から抽出するのである。
【００１１】
また、各画像検出処理要素は後述する第１の加算器を含み、各画像検出処理要素の第１の加算器はその右隣の画像検出処理要素の第１の加算器と接続され、例えば、画像検出処理要素１−１１の第１の加算器の出力は画像検出処理要素１−１２の第１の加算器に入力される。このように行毎の画像検出処理要素の要素の第１の加算器は順次接続されて第１の累積加算器を構成している。
【００１２】
各画像検出処理要素に対しては、共通信号としてＣＬＯＣＫ１、ＣＬＯＣＫ２、ＬＯＡＤ、ＳＥＬの各信号が入力される。クロック信号ＣＬＯＣＫ１、信号ＬＯＡＤは初期画像設定用の信号である。例えば、クロック信号ＣＬＯＣＫ１は周波数２０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ程度のクロック信号である。クロック信号ＣＬＯＣＫ２、信号ＳＥＬは画像演算用の信号であり、例えば、クロック信号ＣＬＯＣＫ２は周波数１ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ程度のクロック信号である。この画像検出処理要素の構成の詳細については、後述する。
【００１３】
２−１乃至２−８は第２の加算器としての直列型加算器で、画像検出処理要素の行ごとに配置され、対応する画像検出処理要素からの出力を一方の入力に受ける。また、各直列型加算器の出力は順次隣接する直列型加算器の他方の入力に接続されて第２の累積加算回路を構成する。本実施の形態では、画像検出処理要素１−１乃至１−８に対して直列型加算器２−１が対応し、画像検出処理要素１−８の出力が直列型加算器２−１の一方の入力に接続される。直列型加算器２−１の出力は、直列型加算器２−２の他方の入力に接続される。直列型加算器２−８の出力が全体の出力信号となっており、光検出器によって検出される画像データに基づく処理データが供給される出力部を構成する。それぞれの直列型加算器の構成の詳細については、後述する。
【００１４】
３は行デコーダ回路で、本実施の形態では、図示しないが４本の行選択信号により、Ｙ０〜Ｙ７までの出力信号を制御する。４は列デコーダ回路で、本実施の形態では、図示しないが４本の列選択信号により、Ｘ０〜Ｘ７までの出力信号を制御するものであり、選択信号の設定は行デコーダ３と同様である。これら行デコーダ３、列デコーダ４は画像検出処理要素のターゲット画像信号を選択的に第１の累積加算器に入力せしめる制御回路を構成する。
【００１５】
本実施の形態では格子状に配列された複数の画像検出処理要素の行単位の選択若しくは列単位の選択は、図示しない外部のホストから制御回路としての行デコーダ３及び列デコーダ４を制御することによって行う。例えば、図示しない外部のホストは、行デコーダ３により、全ての行を図１の上から下へ（又は下から上）と１つづつ順次に選択して走査し、その時、列デコーダ４により全ての列を選択する。そして、行デーコダ３により選択された行の全ての画像検出処理要素のターゲット画像信号が第１の累積加算器に入力され、その行に対応した直列型加算器２−１乃至２−８のいずれか１つの直列型加算器に出力される。そして、その行の画像検出処理要素の光検出器によって検出された２値化データに基づいた処理データが出力部から出力される。この処理データは、直列型加算器２−８の出力部に接続された先端座標検出手段７０に供給される。先端座標検出手段７０が、供給された処理データを検査して、走査中において始めてターゲット画像信号の存在が検出すれば、図示しない外部のホストが行デコーダ３が選択した行の行番号を対象物体（ターゲット）画像の先端の縦軸（Ｙ軸）方向の座標として検出する。
【００１６】
次に、図示しない外部のホストは、走査中において始めてターゲット画像信号の存在が検出された行番号の画像検出処理要素について、制御回路としての行デコーダ３と列デコーダ４を制御して、画像検出処理要素からのターゲット画像信号を図１の左から右へと１つづつ順次に第１の累積加算器に接続して行き、その行に対応した直列型加算器２−１乃至２−８のいずれか１つの直列型加算器へ出力する。そして、その行の画像検出処理要素の光検出器によって検出された２値化データに基づいた処理データが出力部から出力されて、先端座標検出手段７０に供給される。先端座標検出手段７０が、供給された処理データを検査して、その行において始めてターゲット画像信号の存在を検出すれば、図示しない外部のホストは列デコーダ４が第１の累積加算器に接続した画像検出処理要素の列番号を対象物体（ターゲット）画像の先端の横軸（Ｘ軸）方向の座標として検出する。このようにして、対象物体（ターゲット）画像の先端のＸ軸（横軸）座標とＹ軸（縦軸）座標が検出される。なお、対象物体画像の先端座標の検出の詳細については、後述する。
【００１７】
次に、図２を参照して、各画像検出処理要素の構成の詳細について説明する。５は光検出器としての光電変換部であり、フォトダイオードからなり、入射した光の強さに応じた信号を出力する。６は２値化回路であり、コンパレータからなり、光電変換部５からの電気信号を２値化する。本例では、光電変換部５に入力した光量に応じて、所定のしきい値より明るいときに“Ｈ”の信号を出力し、暗いときに“Ｌ”の信号を出力するものとする。本例では２値データを出力することとするが、本発明はこれに限るものではなく、階調を持たせた多値データを処理させるようにしても良い。その場合、第１の加算器には全加算器を用いる。７は論理積（ＡＮＤ）回路であり、２値化回路６からの信号と後述する５入力論理和（ＯＲ）回路１２からの信号が共に“Ｈ”であったとき、“Ｈ”の信号を出力する。８はマルチプレクサであり、本実施の形態では、図１の信号ＬＯＡＤが“Ｈ”のとき、論理積回路７からの信号を出力し、“Ｌ”のとき、後述の論理積回路１１からの信号を出力する。９はフリップフロップ回路でマルチプレクサ８の信号を図１のクロック信号ＣＬＯＣＫ１により取り込んで出力する。２値化回路６、論理積回路７、マルチプレクサ８、フリップフロップ回路９、５入力論理回路１２から変換器が構成される。
【００１８】
１０は論理積回路であり、フリップフロップ回路９の出力と後述する論理積回路１１の出力が共に“Ｈ”であったときに“Ｈ”の信号を出力する。１１は論理積回路であり、行デコーダ３の出力と列デコーダ４の出力が共に“Ｈ”であったとき、“Ｈ”の信号を出力する。例えば、画像検出処理要素１−１１では、行デコーダ３の出力Ｙ１と列デコーダ４の出力Ｘ２がともに“Ｈ”であった場合に“Ｈ”の信号を出力する。１２は５入力論理和回路で、自身のフリップフロップ回路９の出力および上下左右隣の画像検出処理要素の各フリップフロップ回路９の出力から論理和を出力する。例えば、画像検出処理要素１−１１では、画像検出処理要素１−３、１−１０、１−１２、１−１９内の各フリップフロップ回路９の出力と画像検出処理要素１−１１自身のフリップフロップ回路９の出力が入力となり、どれかひとつ以上が“Ｈ”のときに出力が“Ｈ”となる。
【００１９】
１３はマルチプレクサで、この実施例では、図１の信号ＳＥＬが“Ｈ”のとき、論理積回路１０からの信号を出力し、“Ｌ”のときに後述するフリップフロップ回路１４の信号を出力する。１４はフリップフロップ回路であり、後述する加算回路１５のＣＡＲＲＹ信号を図１のクロック信号ＣＬＯＣＫ２により取り込んで出力する。１５は半加算器からなる加算回路で、マルチプレクサ１３の出力と隣接する画像検出処理要素の半加算回路のＳＵＭ信号との算術和を算出し、ＳＵＭ信号とＣＡＲＲＹ信号を出力する。例えば、画像検出処理要素１−１１では、マルチプレクサ１３の出力と画像検出処理要素１−１０における加算回路１５のＳＵＭ信号とが、共に“Ｌ”であればＳＵＭ信号及びＣＡＲＲＹ信号がともに“Ｌ”となり、一方が“Ｌ”で他方が“Ｈ”であればＳＵＭ信号が“Ｈ”、ＣＡＲＲＹ信号が“Ｌ”となり、共に“Ｈ”であればＳＵＭ信号が“Ｌ”、ＣＡＲＲＹ信号が“Ｈ”となる。論理積回路１０、１１、マルチプレクサ１３、フリップフロップ１４、加算回路１５から第１の加算器が構成される。
【００２０】
次に、図３を参照して、直列型加算器の構成の詳細について説明する。１６は全加算器からなる加算回路で、上記画像検出処理要素のＳＵＭ信号と後述するフリップフロップ回路１７と前段の加算回路１６のＳＵＭ信号との算術加算演算を行い、ＳＵＭ信号とＣＡＲＲＹ信号とを出力する。例えば、直列型加算器２−２の場合、画像検出処理要素１−１６の出力と直列型加算器２−１の出力とフリップフロップ回路１７の出力とを入力とし、ＳＵＭ信号は２−３の直列型加算器に出力され、ＣＡＲＲＹ信号はフリップフロップ回路１７に出力される。加算回路１６は３つの入力の状態が、すべて“Ｌ”のときにはＳＵＭ信号及びＣＡＲＲＹ信号がともに“Ｌ”となり、何れか一つだけ“Ｈ”のときにはＳＵＭ信号が“Ｈ”、ＣＡＲＲＹ信号が“Ｌ”となり、二つが“Ｈ”のときにはＳＵＭ信号が“Ｌ”、ＣＡＲＲＹ信号が“Ｈ”となり、全てが“Ｈ”のときにはＳＵＭ信号及びＣＡＲＲＹ信号がともに“Ｈ”となる。１７はフリップフロップ回路であり、加算回路１６のＣＡＲＲＹ信号を上述のクロック信号ＣＬＯＣＫ２により取り込んで出力する。
【００２１】
次に、本実施の形態の画像検出処理装置の一般的な動作を説明する。まず、内部回路の初期化を行うため、行デコーダ３、列デコーダ４をすべて非選択となるように設定し、信号ＳＥＬでマルチプレクサ１３から画素選択信号が出力されるように設定する。この状態でクロック信号ＣＬＯＣＫ２が１クロック以上入力されると各画像検出処理要素内のラッチ回路１４はクリアされる。また、この状態を維持したまま更にクロック信号ＣＬＯＣＫ２を６クロック以上入力すると、各直列加算器内のラッチ回路１７も同様にクリアされる。
【００２２】
次にウィンドウ画像信号の設定を行う。ウィンドウ画像信号は背景からターゲット（対象物体）の画像を分離するためのものである。信号ＬＯＡＤでマルチプレクサ８から画素選択信号が出力されるように設定し、行デコーダ３、列デコーダ４の設定することでウィンドウ画像の初期設定を行う。行デコーダ３、列デコーダ４がそれぞれすべての出力が選択されるように設定すると、ウィンドウ画像の初期値は画面全体となる。
【００２３】
次に画像の取り込みが行われる。適切な結像光学系を用いて対象物体の像を、平面状に配列された画像検出処理要素上に結像させる。結像光学系は、デジタルスチルカメラ等に用いられているようなレンズ光学系のもので良い。それぞれの画像検出処理要素では、まず、光電変換部５において、対象物体の明暗の情報を、結像された画像の光量に応じたアナログ信号に変換する。このアナログ信号は２値化回路６によって、“Ｌ”あるいは“Ｈ”の値を持つ２値画像信号に変換される。
【００２４】
２値画像信号は、論理積回路７において上記のウィンドウ画像信号との論理積演算をおこないターゲット画像信号に変換される。ターゲット画像信号はマルチプレクサ８を介してフリップフロップ９に出力され、クロック信号ＣＬＯＣＫ１のタイミングで取り込まれる。フリップフロップ９に取り込まれたターゲット画像信号は次のクロック信号ＣＬＯＣＫ１のタイミングでのウィンドウ信号を生成するために５入力論理和回路１２に入力される。
【００２５】
フリップフロップ９の出力は、同じ画像検出処理要素内の５入力論理和回路１２に出力されるとともに隣接する４個の画像検出処理要素内の５入力論理和回路１２にも出力されており、５入力論理和回路１２からウィンドウ画像信号が出力される。
【００２６】
この様子を図４に示す。図４において（ａ）はウィンドウ画像を生成する元となる２値化画像であり、各セルは図１に示した画像検出処理要素１−１〜１−６４に対応している。（ｂ）は（ａ）から生成されたウィンドウ画像であり、各画像要素内において５入力論理和回路１２に４個のフリップフロップ９の出力により、元となる２値化画像に対して上下左右に広がったものとなる。このウィンドウ画像（ｂ）と、次のフレームにおいて変換された画像信号つまり次のフレームでの２値化画像（ａ）との間で論理積演算をおこなったものがターゲット画像となる。すなわち、フレーム毎にターゲット画像信号の移動に追従してウィンドウ画像が若干の広がりをもって形成され、これに含まれる画像が新たなターゲット画像信号として得られる。この時、次のフレームとの間隔が十分短い場合、ターゲットの移動距離は十分短く、本実施の形態のように簡便な回路によってもターゲットトラッキングの動作が実現できる。
【００２７】
次に、ターゲット（対象物体）画像の画素の総数、すなわち、面積（０次モーメント）を計算する画像演算動作について説明する。まず、それぞれの画像検出処理要素内の論理積回路１０以降の部分と直列加算器の部分とをまとめて、６４入力加算器アレイとしての動作を説明する。フリップフロップ９から出力されるターゲット画像信号は、論理積回路１０で、画素選択信号が“Ｈ”のときのみ１３のマルチプレクサ１３に入力される。ここでは、全ての画像演算回路１−１〜１−６４が選択されている場合について説明する。
【００２８】
図５において、（ａ）はターゲット画像の状態を表わす。ここでは、“Ｈ”（「黒色」で表示する。以下、同じ）の画素の総数が８となっている。まず、信号ＳＥＬを“Ｈ”にして、論理積回路１０の出力がマルチプレクサ１３により選択されるようにする。これにより、各画像検出処理要素の半加算器１５にはターゲット画像に応じた“Ｈ”もしくは“Ｌ”（「白色」で表示する。以下、同じ）の信号が入力される。
【００２９】
図５においてターゲット画像（ａ）に対応する各画像検出処理要素の加算器と直列形加算器の状態を（ｂ）に示す。図５の（ｂ）において、ＣＡＲＲＹ、ＳＵＭはそれぞれ各加算器のＣＡＲＲＹ信号、ＳＵＭ信号を示してある。画像検出処理要素１−２０に入力される論理積回路１０の出力が“Ｈ”となっており、その加算回路１５のＳＵＭ信号“Ｈ”は後段の画像検出処理要素１−２１〜画像検出処理要素１−２４迄順次出力され、これらの加算回路１５のＳＵＭ信号を“Ｈ”としている。
【００３０】
これを受ける直列型加算器２−３では画像検出処理要素１−２４からのＳＵＭ信号“Ｈ”と前段の直列型加算器２−２の加算回路１６のＳＵＭ信号“Ｌ”とを加算し、ＳＵＭ信号を“Ｈ”、ＣＡＲＲＹ信号を“Ｌ”としている。また、画像検出処理要素１−２７、１−２８、１−２９の論理積回路１０の出力は何れも“Ｈ”となっており、画像検出処理要素１−２８の加算回路１５ではその論理積回路１０の出力“Ｈ”と前段の画像検出処理要素１−２７のＳＵＭ信号“Ｈ”とを加算してＳＵＭ信号を“Ｌ”、ＣＡＲＲＹ信号を“Ｈ”としている。画像検出処理要素１−２９の加算回路１５のＳＵＭ信号“Ｈ”により後段の画像検出処理要素１−３０〜画像検出処理要素１−３２迄順次出力され、これらの加算回路１５のＳＵＭ信号を“Ｈ”としている。
【００３１】
これを受ける直列型加算器２−４では、画像検出処理要素１−３２からのＳＵＭ信号“Ｈ”と前段の直列型加算器２−３の加算回路１６のＳＵＭ信号“Ｈ”とを加算し、ＳＵＭ信号を“Ｌ”ＣＡＲＲＹ信号を“Ｈ”としている。また、画像検出処理要素１−３５、１−３６、１−３７の論理積回路１０の出力は何れも“Ｈ”となっており、画像検出処理要素１−３６の加算回路１５ではその論理積回路１０の出力“Ｈ”と前段の画像検出処理要素１−３５のＳＵＭ信号“Ｈ”とを加算してＳＵＭ信号を“Ｌ”、ＣＡＲＲＹ信号を“Ｈ”としている。画像検出処理要素１−３７の加算回路１５のＳＵＭ信号“Ｈ”により後段の画像検出処理要素１−３０〜画像検出処理要素１−３２迄順次出力され、これらの加算回路１５のＳＵＭ信号を“Ｈ”としている。
【００３２】
これを受ける直列型加算器２−５では、画像検出処理要素１−４０からのＳＵＭ信号“Ｈ”と前段の直列型加算器２−４の加算回路１６のＳＵＭ信号“Ｌ”とを加算し、ＳＵＭ信号を“Ｈ”ＣＡＲＲＹ信号を“Ｌ”としている。また、画像検出処理要素１−４４の加算回路１５ではその論理積回路１０の出力“Ｈ”と前段の画像検出処理要素１−４３のＳＵＭ信号“Ｌ”を加算してＳＵＭ信号を“Ｈ”、ＣＡＲＲＹ信号を“Ｌ”としている。
【００３３】
同様にして画像検出処理要素１−４４の加算回路１５のＳＵＭ信号“Ｈ”は後段の画像検出処理要素１−４５〜画像検出処理要素１−４８迄順次出力されている。これを受ける直列型加算器２−６では画像検出処理要素１−４８からのＳＵＭ信号“Ｈ”と前段の直列型加算器２−５の加算回路１６のＳＵＭ信号“Ｈ”とを加算し、ＳＵＭ信号を“Ｌ”ＣＡＲＲＹ信号を“Ｈ”としている。直列型加算器２−６の加算回路１６のＳＵＭ信号“Ｌ”は、後段の直列型加算器２−７、２−８に順次出力される。このとき、直列型加算器２−８の出力からは、ターゲット画像を構成する画素の総数を２進数で表現した場合の最下位桁の値が出力されており、ターゲット画像（ａ）に対しては、“０”に対応する“Ｌ”レベルの信号が出力される。
【００３４】
この状態で、クロック信号ＣＬＯＣＫ２が入力されるとフリップフロップ回路１４にＣＡＲＲＹ信号が取り込まれる。信号ＳＥＬを“Ｌ”にして、半加算器１５に、論理積回路１０の出力に代わりフリップフロップ回路１４に格納されたＣＡＲＲＹ信号が入力される。この場合の各画像検出処理要素と直列型加算器の状態を図５の（ｃ）に示す。図５の（ｂ）に示したように画像検出処理要素１−２８、１−３６においてフリップフロップ１４に格納されたＣＡＲＲＹ信号は“Ｈ”であり、画像検出処理要素１−２９〜１−３２、１−３７〜１−４０の加算回路１５はＳＵＭ信号“Ｈ”、ＣＡＲＲＹ信号“Ｌ”としている。
【００３５】
直列型加算器２−４の加算回路１６では前段のＳＵＭ信号“Ｌ”、画像検出処理要素１−３２からのＳＵＭ信号“Ｈ”、フリップフロップ回路１７に格納されたＣＡＲＲＹ信号“Ｈ”を加算して、ＳＵＭ信号を“Ｌ”、ＣＡＲＲＹ信号を“Ｈ”とする。直列型加算器２−５の加算回路１６では前段のＳＵＭ信号“Ｌ”、画像検出処理要素１−４０からのＳＵＭ信号“Ｈ”、フリップフロップ回路１７に格納されたＣＡＲＲＹ信号“Ｌ”を加算して、ＳＵＭ信号を“Ｈ”、ＣＡＲＲＹ信号を“Ｌ”とする。直列型加算器２−６の加算回路１６では前段のＳＵＭ信号“Ｈ”、画像検出処理要素１−４８からのＳＵＭ信号“Ｌ”、フリップフロップ回路１７に格納されたＣＡＲＲＹ信号“Ｈ”を加算して、ＳＵＭ信号を“Ｌ”、ＣＡＲＲＹ信号を“Ｈ”とする。直列型加算器２−７、２−８の加算回路１６ではＳＵＭ信号“Ｌ”、ＣＡＲＲＹ信号“Ｌ”とする。このとき、直列型加算器２−８の出力からは、ターゲット画像を構成する画素の総数を２進数で表現した場合の最下位＋１桁目の値が出力される。ターゲット画像（ａ）に対しては、０に対応する“Ｌ”レベルの信号が出力される。
【００３６】
以下、同様にクロック信号ＣＬＯＣＫ２が入力される毎に各画像検出処理要素と直列型加算器の状態は順次図５の（ｄ）、（ｅ）に示すようになる。クロック信号ＣＬＯＣＫ２が３クロック入力された状態（ｅ）において、直列型加算器２−８の出力から“Ｈ”が出力され、ターゲット画像を構成する画素の総数を２進数で表現した場合の最下位＋３桁目の値が出力され、ＳＥＬ信号“Ｈ”の入力後に直列型加算器２−８から得られた値は“１０００”となり、ターゲット画像（ａ）を構成する画素の総数８に相当する２進数値が得られる。この後クロック信号ＣＬＯＣＫ２が入力されても、何れのフリップフロップ回路にもＣＡＲＲＹ信号は格納されておらず、直列型加算器２−８の出力からは“Ｌ”が出力される。
【００３７】
以上のようにクロック信号ＣＬＯＣＫ２が入力される毎にターゲット画像を構成する画素の総数が下位桁から順次出力される。本実施の形態ではＳＥＬ信号の入力後、クロック信号ＣＬＯＣＫ２を７クロック入力することでターゲット画像（ａ）を構成する画素の総数を７桁の２進数値で得ることができる。このように少ないクロック数（７クロック）にてターゲット画像を構成する画素の総数、すなわち、ターゲット画像の面積（０次モーメント）を求めることができる。
【００３８】
次に、図６に示されるようなターゲット（対象物体）画像６０の先端座標を前述の画像検出処理装置を使用して検出して追跡する動作の詳細を説明する。前述した通り、格子状に配列された画像検出処理要素の各行を、行デコーダ３と列デコーダ４を使用して、例えば、最下行から最上行（又は、最上行から最下行）へ順次に走査して、ターゲット（対象物体）画像６０の面積を表わす２値化信号（“Ｈ”）を第１及び第２の累積加算器から出力して先端座標検出手段７０で検出する。順次に走査して、始めてターゲット（対象物体）画像６０の面積を表わす２値化信号（“Ｈ”）が検出された場所の行番号が、ターゲット（対象物体）画像６０の先端（下端）のＹ軸（縦軸）座標値である。なお、代替的に、全画面を上下に半分に２分割して先端を求める２分探索法も使用できる。この２分探索法によれば、高解像度の画像でも短時間で先端検出の処理ができる。
【００３９】
そして、始めてターゲット（対象物体）画像６０の面積を表わす２値化信号（“Ｈ”）が検出された場所の行の画像検出処理要素について、行デコーダ３と列デコーダ４を使用して、最左列から最右列へと順次に第１の累積加算器に接続していき、第２の累積加算器から出力して先端座標検出手段７０で検出する。始めてターゲット（対象物体）画像６０の面積を表わす２値化信号（“Ｈ”）が検出された場所の列番号が、ターゲット（対象物体）画像６０の先端（下端）のＸ軸（横軸）座標値である。なお、代替的に、全画面を左右に半分に２分割して先端を求める２分探索法も同様に使用できる。
【００４０】
次に、図７のフローチャートを参照して、ターゲット（対象物体）画像６０の先端座標を検出して追跡する動作の詳細を説明する。この図７の実施の形態の画像検出処理装置では、６４×６４個の画像検出処理要素が格子状に配列されている。最初に、初期化がされて（ステップ７１）、露光時間Ｔと２値化の閾値Ｖが所定値に設定され、０〜６３行毎の面積Ａ［６４］と各行の０〜６３列目画素値Ｂ［６４］とターゲット（対象物体）の下端（先端）のＸ座標値とＹ座標値とが、ゼロにリセットされる。次に適当な光学系によりターゲット（対象物体）画像６０が露光時間（Ｔ）だけ６４×６４個の画像検出処理要素上に結像される（ステップ７２）。次に、前述した方法により、閾値Ｖを使用してターゲット（対象物体）画像６０の２値化が行われて背景から抽出される（ステップ７３）。０行目から順次、０〜６３行毎のターゲット（対象物体）画像６０の面積Ａ［Ｙ］が２値化された信号により測定される（ステップ７４）。前述したように本発明の画像検出処理装置は高速でターゲット（対象物体）の２値画像の面積を求めることができる。もし、０〜６３行毎のターゲット（対象物体）画像６０の面積Ａ［Ｙ］がゼロよりも大きい行（行番号Ｙ）に始めて到達したならば、その行番号Ｙを、Ｙ座標として記憶する（ステップ７５）。そして、その行（行番号Ｙ）の０〜６３列目画素値Ｂ［Ｘ］の値が０列目から順次測定される（ステップ７６）。もし、画素値Ｂ［Ｘ］の値がゼロよりも大きい画素（列番号Ｘ）に始めて到達したならば、その列番号Ｘを、Ｘ座標として記憶する（ステップ７７）。このように求められたターゲット（対象物体）画像６０の先端座標のＸ座標値とＹ座標値が出力される（ステップ７８）。そして、次ぎの露光サイクルに戻る。このようにして、ターゲット（対象物体）画像６０の先端座標の軌跡が得られる。
【００４１】
次に、図８を参照すると、本実施の形態のターゲット（対象物体）画像の先端座標を検出して追跡する方法の応用例が示されている。この応用例は、複数のパック８３、８４を使用したホッケーゲームである。図８中、上のゴールが人間のプレイヤーのゴールキーパ８１であり、下のゴールが本実施の形態のターゲット（対象物体）画像の先端座標を検出して追跡する方法を使用した機械のプレイヤーのゴールキーパ８２である。機械のプレイヤーのゴールキーパ８２は、パック８３、８４を含んだフィールド８０の入力画像を前述のように処理して、一番手前にあるパックの先端の左端（又は、右端）の軌跡を求めて、ゴールキーパ８２の位置８５を制御する。もし、２つのパック８３、８４が横一列に並んだ場合は、左側（又は右側）のパックの先端の軌跡を求めて、ゴールキーパ８２の位置８５を制御することになる。
【００４２】
次に、図９及び図１０を参照して本発明の別の実施の形態を説明する。この実施の形態では、図９に示すように入力画面９０中に移動する対象物体（ターゲット）の２値化画像９１と同じ２値化の値を持つ静止背景画像９２ａ乃至９２ｅが存在する。この場合は、図７のフローチャートの方法では、対象物体（ターゲット）の２値化画像９１の先端検出ができないので、図１０にフローチャートで示される方法で対象物体（ターゲット）の２値化画像９１の先端を検出する。図１０に示される先端検出方法は、静止背景画像９２ａ乃至９２ｅの影響を無くして移動する対象物体（ターゲット）の２値化画像９１の先端検出をするために、前回の画像検出との差分９１ａを求めて、差分９１ａが発生した場所を移動する対象物体（ターゲット）の２値化画像９１の先端として検出する。
【００４３】
次に、図１０のフローチャートを参照して、ターゲット（対象物体）画像９１の先端９１ａのＹ座標値を検出して追跡する動作の詳細を説明する。この図１０の実施の形態の画像検出処理装置も、６４×６４個の画像検出処理要素が格子状に配列されている。最初に、初期化がされて（ステップ１０１）、露光時間Ｔと２値化の閾値Ｖが所定値に設定され、０〜６３行毎の基準面積Ａ［６４］と各行毎の現在の面積Ｂ［６４］とターゲット（対象物体）９１の下端（先端）のＸ座標値とＹ座標値とが、ゼロにリセットされる。次に、０〜６３行毎の基準面積Ａ［Ｙ］の初期値を求めるために、適当な光学系によりターゲット（対象物体）画像９１と静止背景画像９２ａ乃至９２ｅを含む入力画像９０が６４×６４個の画像検出処理要素上に結像されて、０〜６３行毎の基準面積Ａ［Ｙ］の初期値が求められる（ステップ１０２）。次に、露光時間Ｔだけ露光して適当な光学系によりターゲット（対象物体）画像９１と静止背景画像９２ａ乃至９２ｅを含む入力画像９０が得られる（ステップ１０３）。前述した方法により、閾値Ｖを使用してターゲット（対象物体）画像９１と静止背景画像９２ａ乃至９２ｅを含む入力画像９０の２値化が行われる（ステップ１０４）。０行目から順次、現在の露光による２値化画像の０〜６３行毎の面積Ｂ［Ｙ］が求められる（ステップ１０５）。前述したように本発明の画像検出処理装置は高速で入力画像の２値画像の面積を求めることができる。次に、現在の露光による２値化画像の０〜６３行毎の面積Ｂ［Ｙ］と０〜６３行毎の基準面積Ａ［Ｙ］とをそれぞれ比較して、もし、現在の０〜６３行毎の２値化画像の面積Ｂ［Ｙ］がその行の基準面積Ａ［Ｙ］と異なる行（行番号Ｙ）に始めて到達したならば、その行番号Ｙを、Ｙ座標として記憶する（ステップ１０６）。そして、現在の露光による２値化画像の０〜６３行毎の面積Ｂ［Ｙ］が新しい０〜６３行毎の基準面積Ａ［Ｙ］に置換えられる（ステップ１０７）。このようにして求められたターゲット（対象物体）画像９１の先端９１ａのＹ座標値が出力される（ステップ１０８）。そして、次ぎの露光サイクルに戻る。このようにして、ターゲット（対象物体）画像９１の先端９１ａのＹ座標値が得られる。
【００４４】
なお、上述の説明では行単位で２値化された画像の面積を求めて、所定時間間隔で行単位の面積の変化の有無を検出したが、列単位で２値化された画像の面積を求めて、所定時間間隔で列単位の面積の変化の有無を検出するようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像検出処理装置によれば、移動する対象物体の２値画像を背景から抽出してその画像面積を高速に計算することができるから、比較的広範囲に移動する対象物体の先端座標若しくは先端位置を高速に検出することができる。従って、各種の制御機器や認識装置、安全装置、ゲーム器、制御装置等の画像検出処理装置に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態による画像検出処理装置の構成を説明するための概略図。
【図２】図１の画像検出処理装置の一部である画像検出処理要素の構成を説明するためのブロック図。
【図３】図１の画像検出処理装置の一部である直列型加算器の構成を説明するためのブロック図。
【図４】図１の画像検出処理装置の動作を説明する図。
【図５】図１の画像検出処理装置の動作を説明する図。
【図６】図１の画像検出処理装置の動作を説明する図。
【図７】本発明の１つの実施の形態による対象物体の先端座標を検出する方法を説明する図。
【図８】本発明の１つの実施の形態による対象物体の先端座標を検出する方法を説明するフローチャート。
【図９】本発明の別の実施の形態による対象物体の先端座標を検出する方法を説明する図。
【図１０】本発明の別の実施の形態による対象物体の先端座標を検出する方法を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１−１〜１−６４    画像検出処理要素
２−１〜２−８      直列型加算器（第２の累積加算器）
３                  行デコーダ（制御回路）
４                  列デコーダ（制御回路）
５                  光電変換部（光検出器）
６                  ２値化回路（変換器）
７                  論理積回路（変換器）
８                  マルチプレクサ（変換器）
９                  フリップフロップ回路（変換器）
１０                論理積回路（第１の加算器、第１の累積加算器）
１１                論理積回路（第１の加算器、第１の累積加算器）
１２                ５入力論理和回路（変換器）
１３                マルチプレクサ（第１の加算器、第１の累積加算器）
１４                フリップフロップ回路
１５                加算回路（第１の加算器、第１の累積加算器）
１６                加算回路（第２の加算器、第２の累積加算器）
６０、９１          対象物体
７０                先端座標検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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