DE3820546C2 - Bildverarbeitungsgerät zum Messen der Tiefe eines gegebenen Punktes bezüglich eines Bezugspunktes mittels zwei stereoskopischer Bilder - Google Patents
Bildverarbeitungsgerät zum Messen der Tiefe eines gegebenen Punktes bezüglich eines Bezugspunktes mittels zwei stereoskopischer BilderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungsgerät und
ein Bildverarbeitungsverfahren nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 bzw. 6. Ein solches Gerät bzw. ein
solches Verfahren ist zum Messen einer Lage (Tiefe)
eines gegebenen Punktes bezüglich eines Bezugspunktes
auf einem dreidimensionalen Objekt aufgrund einer Paral
laxe von zwei stereoskopischen Bildern des dreidimen
sionalen Objektes geeignet ist.
Ein Verfahren zum Messen beispielsweise eines Abstandes
(Tiefe oder Höhe) eines Punktes P2 auf einer z-Achse be
züglich eines Punktes P1 eines in Fig. 1 gezeigten drei
dimensionalen Objektes mittels zwei stereoskopischer
Bilder ist in "Johoshori", Band 22, Nr. 9, Seiten 846-
847, September 1981, beschrieben. Diese Meßmethode für
den Abstand wird im folgenden näher erläutert. Zunächst
werden, wenn ein zu messendes dreidimensionales Objekt
von verschiedenen Winkeln beobachtet wird, zwei stereos
kopische Bilder erhalten. Wenn beispielsweise das in
Fig. 1 gezeigte dreidimensionale Objekt aus einer Rich
tung beobachtet wird, wird ein in Fig. 2A gezeigtes
Bild erhalten. Wenn das Objekt aus einer anderen Rich
tung betrachtet wird, wird ein in Fig. 2B gezeigtes
Bild erhalten. Dann werden entsprechende Punkte auf
zwei stereoskopischen Bildern erhalten. Ein Abstand von
einem Bezugspunkt zu einem gegebenen Punkt auf dem drei
dimensionalen Objekt wird berechnet aufgrund einer Ab
weichung (Parallaxe) von Positionen der entsprechenden
Punkte auf den Bildern.
Die entsprechenden Punkte auf den beiden stereoskopi
schen Bildern werden durch die folgende herkömmliche
Methode erhalten. Das heißt, es sei angenommen, daß
eines der beiden stereoskopischen Bildern als ein Be
zugsbild gegeben ist. Die Ähnlichkeit zwischen Bildern
um ein gegebenes Pixel auf dem Bezugsbild und Bildern
um jedes Pixel in einem Suchbereich des anderen Bildes
wird berechnet. Ein Pixel, das die größte Ähnlichkeit
innerhalb des Suchbereiches liefert, wird als ein Pixel
entsprechend dem gegebenen Pixel des Bezugsbildes be
stimmt.
Wenn bei der obigen Methode die Abstände zu einer gro
ßen Anzahl von Punkten auf einem Objekt berechnet wer
den, muß eine große Anzahl von Berechnungen durchge
führt werden, um entsprechende Punkte auf zwei stereos
kopischen Bildern zu erfassen und eine Abweichung von
Positionen der entsprechenden Punkte auf den Bildern zu
berechnen, was zu einem großen Zeitaufwand führt. In
einem herkömmlichen Bildverarbeitungsgerät wird viel
Zeit benötigt, um Abstände zu einer großen Anzahl von
Punkten auf einem Objekt zu berechnen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildver
arbeitungsgerät und ein Bildverarbeitungsverfahren zu
schaffen, das entsprechende Punkte auf zwei stereosko
pischen Bildern mit hoher Geschwindigkeit erfassen und
eine Abweichung von Positionen entsprechender Punkte
auf den Bildern berechnen kann; außerdem soll die Tiefe
oder Höhe eines beliebigen Punktes bezüglich eines Be
zugspunktes auf einem dreidimensionalen Objekt mit ho
her Geschwindigkeit aufgrund der berechneten Abweichung
der Positionen gemessen werden können.
Diese Aufgabe wird bei einem Bildverarbeitungsgerät
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. bei
einem Bildverarbeitungsverfahren nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 6 erfindungsgemäß durch die in
dessen jeweiligem kennzeichnendem Teil erhaltenen Merk
male gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Mit dem oben beschriebenen Gerät und dem oben erläuter
ten Verfahren nach der Erfindung können alle Punkte
(Pixels) auf zwei stereoskopischen Bildern einfach mit
hoher Geschwindigkeit zugeordnet werden, und Abweichun
gen (Parallaxe) von Positionen innerhalb der Bilder für
alle entsprechenden Punkte können einfach mit hoher Ge
schwindigkeit berechnet werden. Dann kann der Abstand
zu den jeweiligen Punkten einfach aufgrund der berech
neten Parallaxe berechnet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 2B Darstellungen zur Erläuterung stereo
skopischer Bilder,
Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaues
eines Bildverarbeitungsgerätes nach einem Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4 ein Format einer Tabelle, die in einem in Fig. 3
gezeigten Tabellenspeicher 14-0 gespeichert ist,
Fig. 5 ein Format einer Tabelle, die in einem in Fig. 3
gezeigten Tabellenspeicher 14-1 gespeichert ist,
Fig. 6 ein Flußdiagramm mit der Datenverarbeitung zu
sammen mit einer Anordnung zur Erläuterung
des Betriebs des erfindungsgemäßen Bildverar
beitungsgerätes, und
Fig. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der Beziehung
zwischen einem Graupegel jedes Pixels eines
Parallaxebildes WD und einer Abweichung dx.
Der Aufbau eines Bildverarbeitungsgerätes nach einem Ausfüh
rungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der
Fig. 3 näher erläutert.
Eine Zentraleinheit 11 steuert das gesamte Bildverarbei
tungsgerät. Die Zentraleinheit 11 ist mit einem Steuerbus
23 verbunden. Der Steuerbus 23 überträgt eine Vielzahl von
Steuerdaten. Der Steuerbus 23 ist an einen Hauptspeicher
12 angeschlossen. Der Steuerbus 23 ist weiterhin mit Voll- bzw.
Halbbildspeichern 13-0 bis 13-9 verbunden. Jeder der Vollbild
speicher 13-0 bis 13-9 speichert zweidimensionale Bilder,
weist eine Kapazität von beispielsweise 2048 Pixels (x-Achse)
× 2048 Pixels (y-Achse) auf und speichert 8-Bit-Bilddaten
(Graupegeldaten) für jedes Pixel. Der Steuerbus 23 ist mit
Tabellenspeichern 14-0 und 14-1 verbunden. Der Tabellen
speicher 14-0 speichert eine in Fig. 4 gezeigte Datenumset
zungstabelle. Der Tabellenspeicher 14-1 speichert eine Da
tenumsetzungstabelle, wie diese in Fig. 5 gezeigt ist.
Der Steuerbus 23 ist mit einem Bildprozessor 15 zum Verar
beiten von zweidimensionalen Graupegelbildern verbunden.
Der Bildprozessor 15 berechnet einen Absolutwert einer
Differenz zwischen Bilddaten entsprechender Pixels auf zwei
Bildern und läßt einen Speicher den berechneten Absolutwert
speichern. Der Prozessor 15 wird im folgenden als DIF-Pro
zessor 15 bezeichnet. Der Steuerbus 23 ist mit dem Bild
prozessor 16 zum Verarbeiten von zweidimensionalen Graupegel
bildern verbunden. Der Prozessor 16 berechnet einen Mittel
wert von Graupegeln (Bilddaten) von m×n Pixels um jedes
Pixel auf zwei Bildern und liefert den Mittelwert als die
Bilddaten eines in dem Speicher zu speichernden zentralen
Pixels. Der Prozessor 16 wird im folgenden als AVE-Prozessor
16 bezeichnet. Der Steuerbus 23 ist mit dem Prozessor 17
verbunden, um zweidimensionale Graupegelbilder zu verar
beiten. Der Prozessor 17 vergleicht die Graupegel (Bild
daten) von entsprechenden Pixels von zwei Bildern und wählt
und speichert einen kleineren Pegel im Speicher. Der Prozes
sor 17 wird im folgenden als MIN-Prozessor 17 bezeichnet.
Der Steuerbus 23 ist mit dem Prozessor 18 zum Verarbeiten
von zweidimensionalen Graupegelbildern verbunden. Der
Prozessor 18 führt eine Datenumsetzung mittels den Tabel
lenspeichern 14-0 und 14-1 aus. Der Prozessor 18 wird im
folgenden als DCV-Prozessor 18 bezeichnet. Der DCV-Prozes
sor 18 hat eine Funktion zum Umsetzen von 8-Bit-Bilddaten,
in andere 8-Bit-Bilddaten mittels des Tabellenspeichers
14-0 und eine Funktion zum Koppeln des niederwertigsten Bits
der 8-Bit-Bilddaten mit anderen 8-Bit-Bilddaten und zum
Umsetzen der gekoppelten 9-Bit-Bilddaten in 8-Bit-Bilddaten
mittels des Tabellenspeichers 14-1.
Der Steuerbus 23 ist mit einem Anzeigesteuerglied 19 ver
bunden.
Der Steuerbus 23 ist mit ITV-Steuergliedern 22-0 und 22-1
verbunden (ITV = Bildfernseh . . . ).
Der Bildbus 24 zum Übertragen von Bilddaten ist mit Spei
chern 13-0 bis 13-9, 14-0 und 14-1, Prozessoren 15 bis 18
und Steuergliedern 19, 22-0 und 22-1 verbunden.
Ein Elektronenstrahlröhren-Monitor 20 ist mit dem Anzeige
Steuerglied 19 verbunden. Der Elektronenstrahlröhren-Moni
tor 20 führt eine vorbestimmte Anzeige unter der Steuerung
des Anzeige-Steuergliedes 19 aus.
Eine ITV-Kamera 21-0 ist mit dem ITV-Steuerglied 22-0 ver
bunden. Die Kamera 21-0 bildet ein dreidimensionales Objekt
ab, um ein erstes zweidimensionales Graupegelbild zu erhalten. Die
ITV-Kamera 21-1 ist mit dem ITV-Steuerglied 22-1 verbunden.
Die Kamera 21-1 bildet das dreidimensionale Objekt ebenfalls
ab, um ein zweites zweidimensionales Graupegelbild zu erhalten. Die
ITV-Kameras 21-0 und 21-1 sind in der x-Achse versetzt
angeordnet, um so von
einem Einzelobjekt 22 ein stereoskopisches Bildpaar zu
erzeugen.
Das Format einer im Tabellenspeicher 14-0 gespeicherten
Tabelle wird im folgenden anhand der Fig. 4 erläutert. Die
Tabelle hat 256 Eingänge. Eine 8-Bit-Adresse ist jedem Ein
gang zugewiesen. Von 256 Eingängen werden einen Wert von
"0" anzeigenden 8-Bit-Daten in einem Eingang bei einer
Adresse "0" gespeichert. In Eingängen von Adressen "1"
bis "255" werden jeweils einen Wert "1" anzeigende 8-Bit-
Daten gespeichert.
Das Format einer im Tabellenspeicher 14-1 gespeicherten
Tabelle wird im folgenden anhand der Fig. 5 erläutert. Die
Tabelle hat 512 Eingänge. Eine 9-Bit-Adresse wird jedem
Eingang zugewiesen. Von 512 Eingängen werden in jedem
Eingang bei einer Adresse mit dem höchstwertigen Bit "0"
8-Bit-Daten, die mit niedrigeren 8-Bits der Adresse zusam
menfallen, gespeichert. In jedem Eingang werden bei einer
Adresse mit dem höchstwertigen Bit "1" 8-Bit-Daten, die
durch Addieren von 128 zu einer Abweichung dx (weiter unten
näher erläutert) erhalten sind, gespeichert.
Eine Bildverarbeitungsoperation des in Fig. 3 beschriebenen
Bildverarbeitungsgerätes wird im folgenden anhand der
Fig. 6 erläutert.
Die Zentraleinheit 11 lädt ein anfängliches Bild eines
in einem Hauptspeicher 12 vorgespeicherten Bildes WMIN
in den Vollbildspeicher 13-4. Alle Bilddaten (8 Bits) von
Pixels des anfänglichen Bildes des Bildes WMIN zeigen einen
Höchstwert (255) an. In ähnlicher Weise lädt die Zentral
einheit 11 das anfängliche Bild des Bildes WD (Parallaxe
bild) das im Hauptspeicher 12 vorgespeichert ist, in den
Vollbildspeicher 13-8. Alle Bilddaten (8 Bits) von Pixels
des anfänglichen Bildes des Parallaxebildes WD zeigen
einen Mindestwert "0" an.
Ein zu messendes dreidimensionales Objekt wird durch 2 ITV-
Kameras 21-0 und 21-1 abgebildet, die so befestigt sind,
daß sie auf der x-Achse in einem dreidimensionalen Raum nebeneinander
angeordnet sind, welcher durch x, y und z festgelegt ist,
wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Ein durch die ITV-Kamera
21-0 abgebildetes Bild WL wird in einem Vollbildspeicher
13-0 über einen Bildbus 24 unter der Steuerung des ITV-
Steuergliedes 22-0 gespeichert. Das durch die ITV-Kamera
21-1 abgebildete Bild WR wird im Vollbildspeicher 13-1 über
den Bildbus 24 unter der Steuerung des ITV-Steuergliedes
22 abgespeichert. Eine Abweichung in den Bildern WL und WR,
die in den Vollbildspeichern 13-0 und 13-1 gespeichert
sind, wird lediglich auf der x-Achse erzeugt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Parallaxebild WD
aufgrund der zwei stereoskopischen Bilder WL und WR er
halten, indem die folgenden Schritte (1) bis (7) wiederholt
werden. Das Parallaxebild WD stellt eine Abweichung entspre
chender Pixels auf einem Bezugsbild (in diesem Fall Bild
WL) und dem anderen Bild (WR) in Einheiten von Graupegeln
dar. Es sei in diesem Ausführungsbeispiel angenommen, daß
eine Abweichung dx in den Bereich von -128 bis 127 fällt.
Um eine Abweichung dx durch einen Graupegel auszudrücken,
wird die Abweichung dx in einen der Werte 0 bis 255 umgewan
delt, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.
- (1) Die Zentraleinheit 1 startet den DIF-Prozessor 15. Der DIF-Prozessor 15 verschiebt das im Vollbildspeicher 13-1 gespeicherte Bild WR um einen Wert dx (mit einem Vorzeichen) auf der x-Achse innerhalb eines vorbestimmten Parallaxebe reiches. Das erhaltene Bild ist gegeben als WR′. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Parallaxebereich durch ein -128- tes Pixel bis ein 127-tes Pixel definiert.
Der DIF-Prozessor 15 berechnet einen Absolutwert einer
Differenz zwischen Bilddaten von Pixels an identischen
Koordinatenpositionen (x, y) (oder Pixelpositionen) auf
dem Bild WR′ und dem Bezugsbild WL. Der Prozessor 15 speichert
das Berechnungsergebnis in einem Speicherbereich der iden
tischen Koordinatenposition (x, y) im Vollbildspeicher 13-2
als 8-Bit-Bilddaten. Wenn beispielsweise dx einem Pixel
entspricht, so wird ein Pixel bei einer Koordinatenposition
(x, y) = (2, 3) auf dem Bild WR in ein Pixel bei einer Koor
dinatenposition (3, 3) auf dem Bild WR′ umgesetzt. Wenn
Bilddaten eines Pixels bei einer Koordinatenposition (3, 3)
auf dem Bild WL den Wert "00000000" haben und Bilddaten
eines Pixels bei einer Koordinatenposition (3, 3) auf dem
Bild WR′ den Wert "00000011" aufweisen, so ist der Absolut
wert einer Differenz zwischen den beiden Bilddaten gegeben
durch "00000011", und Daten "00000011" werden in dem Speicher
bereich der Koordinatenposition (3, 3) im Vollbildspeicher
(13-2) gespeichert.
Der Prozessor 15 führt die obige Verarbeitung für alle Be
reiche der Vollbildspeicher 13-0 und 13-1 (d. h., alle Pixels
der Bilder WL und WR′) aus. Als Ergebnis werden Daten, die
den Absolutwert der Differenzen der Graupegel der Pixels
an identischen Koordinatenpositionen auf den Bildern WL
und WR′ anzeigen, im Vollbildspeicher 13-2 gespeichert. Ein
zweidimensionales Graupegelbild, das gebildet wird, wenn
die im Vollbildspeicher 13-2 gespeicherten Daten als Grau
skaladaten angesehen werden, ist als WDIF gegeben.
- (2) Wenn der Prozessor 15 das Bild WDIF im Vollbildspeicher 13-2 ablegt, sendet er eine dies anzeigende Nachricht zur Zentraleinheit 11 über den Steuerbus 23. Die Zentralein heit 11 startet den AVE-Prozessor 16 abhängig von der Nach richt vom Prozessor 15. Der Prozessor 16 filtert das Bild WDIF im Vollbildspeicher 13-2 mittels eines Mittelwertfil ters mit einer Abmessung von m×n Pixels. Das heißt, der Prozessor 16 bildet einen Mittelwert von Bilddaten von m×n Pixels um jedes Pixel des Bildes WDIF und speichert den Mittelwert bei der entsprechenden Koordinatenposition im Vollbildspeicher 13-3. Eine derartige Verarbeitung wird als Mittelwertfilterverarbeitung bezeichnet. Für m = 15 und n = 15 berechnet bezüglich des Pixels einer Koordina tenposition (x, y) = (1000, 1000) des Bildes WDIF der Prozes sor 16 einen Mittelwert von Bilddaten von 15×15 Pixels bei Koordinatenpositionen (993, 993) bis (1007, 993), (993, 994) bis (1007, 994), . . . (993, 1007) bis (1007, 1007) und speichert den berechneten Wert in einem Speicherbereich einer Koordinatenposition (1000, 1000) im Vollbildspeicher 13-3. Der Prozessor 16 führt die Mittelwertfilterverarbei tung für alle Bereiche des Vollbildspeichers 13-2 aus. Ein zweidimensionales Graupegelbild, das gebildet ist, wenn die im Vollbildspeicher 13-3 gespeicherten Mittelwerte als Grauskaladaten behandelt werden, wird als Bild WAVE bezeichnet.
Bilddaten jedes Pixels des Bildes WAVE stellen einen Aus
wertungswert einer Ähnlichkeit zwischen Bildern WL und
WR′ dar, wenn die Abweichung zwischen den Bildern WR und
WR′ den Wert dx hat. Je kleiner der Auswertungswert ist,
desto größer wird die Ähnlichkeit der Bilder um die Pixels.
- (3) Wenn der Prozessor 16 das Bild WAVE im Vollbildspeicher 13-3 ablegt, sendet er eine dies anzeigende Nachricht zur Zentraleinheit 11. Die Zentraleinheit 11 startet den MIN- Prozessor 17 abhängig von der Nachricht vom Prozessor 16.
Der MIN-Prozessor 17 wählt die kleineren Daten aus den Bild
daten von Pixels bei identischen Koordinatenpositionen
(x, y) des im Vollbildspeicher 13-3 gespeicherten Bildes
WAVE und des im Vollbildspeicher 13-4 gespeicherten Bil
des WMIN. Der Prozessor 17 speichert die gewählten Daten
in einem Speicherbereich einer identischen Koordinatenposi
tion im Vollbildspeicher 13-5. Wenn beispielsweise Daten
"00000000" bei einer Koordinatenposition (1000, 1000) im
Vollbildspeicher 13-3 und Daten "00000011" bei einer Koor
dinatenposition (1000, 1000) im Vollbildspeicher 13-4 ge
speichert sind, wählt der Prozessor 17 die Daten "00000000"
und speichert die gewählten Daten "00000000" bei der Koordi
natenposition (1000, 1000) im Vollbildspeicher 13-5. Der
Prozessor 17 führt die obige Verarbeitung für alle Pixels
der Bilder WAVE und WMIN durch, die in den Vollbildspeichern
13-3 und 13-4 gespeichert sind. Ein zweidimensionales Grau
pegelbild, das gebildet wird, wenn die im Vollbildspeicher
13-5 gespeicherten Daten als Grauskaladaten angesehen wer
den, ist als Bild WMIN′ gegeben.
Bilddaten jedes Pixels des Bildes WMIN sind ein Mindestaus
wertungswert von denjenigen Daten, die eine Ähnlichkeit zwi
schen den Bildern WL und WR′ bei der vorhergehenden Abwei
chung dx anzeigen. Im Gegensatz hierzu sind Bilddaten jedes
Pixels des Bildes WMIN′ ein Mindestauswertungswert einer
Reihe von Abweichungen dx einschließlich einer vorliegenden
Abweichung dx.
Wie weiter unten näher beschrieben werden wird, wird das
Bild WMIN′ als Bild WMIN bei der nächsten Verarbeitung ver
wendet. Bilddaten jedes Pixels des Bildes WMIN sind ein
Wert, der vom Hauptspeicher 12 in der ersten Verarbeitung
(dx = anfänglicher Wert) geladen ist, und sie sind ein
Maximalwert (255). In diesem Fall werden Bilddaten des
Bildes WAVE für alle Pixels gewählt. Daher fällt das Bild
WMIN′ mit dem Bild WAVE zusammen.
- (4) Wenn der Prozessor 17 das Bild WMIN′ im Vollbildspei cher 13-5 ablegt, sendet er eine dies anzeigende Nachricht an die Zentraleinheit 11. Die Zentraleinheit 11 startet wie der den DIF-Prozessor 15 abhängig von der Nachricht vom Prozessor 17. Der Prozessor 15 berechnet den Absolutwert einer Differenz zwischen Bilddaten der Pixels bei identi schen Koordinatenpositionen auf dem Bild WMIN im Vollbild speicher 13-4 und auf dem Bild WMIN′ im Vollbildspeicher 13-5 und speichert das Rechenergebnis in einem Speicherbe reich bei der identischen Koordinatenposition (x, y) im Vollbildspeicher 13-6 als 8-Bit-Daten. Wenn beispielsweise Daten "00000011" bei einer Koordinatenposition (1000, 1000) im Vollbildspeicher 13-4 und Daten "00000000" bei einer Koor dinatenposition (1000, 1000) im Vollbildspeicher 13-5 ge speichert werden, speichert der Prozessor 15 Daten "00000011" bei einer Koordinatenposition (1000, 1000) im Vollbildspei cher 13-6. Der Prozessor 15 führt diese Verarbeitung für alle Speicherbereiche der Vollbildspeicher 13-4 und 13-5 aus. Ein zweidimensionales Graupegelbild, das gebildet wird, wenn die im Vollbildspeicher 13-6 gespeicherten Daten als Grauskaladaten angesehen werden, ist als ein Bild WW gege ben.
Wie oben beschrieben wurde, besteht das Bild WMIN′ aus den
kleineren Bilddaten der Bilddaten der Pixels bei den iden
tischen Koordinatenpositionen (x, y) der Bilder WAVE und
WMIN. Aus diesem Grund werden Bilddaten jedes Pixels des
Bildes WW ein positiver Wert bei einem Pixel, wo die Bild
daten des Bildes WAVE kleiner als diejenigen des Bildes WMIN
sind, und sie werden 0 bei einem Pixel, wo die Bilddaten des
Bildes WAVE gleich oder größer als diejenigen des Bildes
WMIN sind. Das heißt, die Bilddaten jedes Pixels des Bil
des WW werden ein positiver Wert bei einem Pixel, wo ein
Auswertungswert bei einer Reihe von "dx"s einschließlich
des vorliegenden dx kleiner als derjenige bei einem vorher
gehenden dx ist, und sie werden 0 bei einem Pixel, wo der
Auswertungswert bei einer Reihe von "dx"s einschließlich des
vorliegenden dx gleich oder größer als derjenige beim voran
gehenden dx ist.
- (5) Wenn der DIF-Prozessor 15 das Bild WW im Vollbildspei cher 13-6 ablegt, sendet er eine dies darstellende Nachricht zur Zentraleinheit 11. Die Zentraleinheit 11 lädt eine Da tenumsetzungstabelle vom Hauptspeicher 12 in den Tabellen speicher 14-0 abhängig von der Nachricht vom Prozessor 15. Nach Abschluß des Ladens startet die Zentraleinheit 11 den DCV-Prozessor 18. Der Inhalt der Datenumsetzungstabelle, die in den Tabellenspeicher 14-0 geladen ist, ist in Fig. 4 gezeigt.
Der Prozessor 18 adressiert die Datenumsetzungstabelle im
Tabellenspeicher 14-0, wobei er als Adresse Bilddaten jedes
Pixels bei einer Koordinatenposition (x, y) des Bildes WW
verwendet, das im Vollbildspeicher 13-6 gespeichert ist.
Der Prozessor 18 liest den Inhalt eines bezeichneten Ein
ganges aus und speichert den ausgelesenen Inhalt in einem
Speicherbereich bei der identischen Koordinatenposition (x,
y) im Vollbildspeicher 13-7. Das heißt, der Prozessor 18
setzt die Bilddaten jedes Pixels des Bildes WW in Daten um,
die in dem entsprechenden Datenbereich der Datenumsetzungs
tabelle aufgezeichnet sind. Beispielsweise sind die bei
einer Koordinatenposition (1000, 1000) im Vollbildspeicher
13-6 gespeicherten Daten "00000000", während Daten "00000000"
bei einer Koordinatenposition (1000, 1000) im Vollbildspei
cher 13-7 gespeichert sind. Wenn die bei einer Koordinaten
position (1000, 1000) im Vollbildspeicher 13-6 gespeicherten
Daten den Wert "00000001" oder mehr haben, werden Daten
"00000001" bei einer Koordinatenposition (1000, 1000) im
Vollbildspeicher 13-7 gespeichert. Der Prozessor 18 führt
diese Verarbeitung für alle Speicherbereiche des Vollbild
speichers 13-6 durch. Ein zweidimensionales Graupegelbild,
das gebildet wird, wenn die im Vollbildspeicher 13-7 ge
speicherten Daten als Grauskaladaten betrachtet werden,
wird als Bild WNEW bezeichnet. Bilddaten jedes Pixels des
Bildes WNEW werden "1" bei einem Pixel, wo ein Auswertungs
wert einer Ähnlichkeit in der vorliegenden Abweichung dx
kleiner als ein Mindestauswertungswert einer Ähnlichkeit
einer vorangehenden Abweichung dx ist (d. h., ein Pixel, bei
dem eine Ähnlichkeit in der vorliegenden Abweichung dx
größer als eine Ähnlichkeit in der vorangehenden Abweichung
dx ist); sonst nehmen sie den Wert 0 an.
- (6) Wenn der DCV-Prozessor 18 das Bild WNEW im Vollbildspei cher 13-7 ablegt, sendet er eine dies darstellende Nachricht zu der Zentraleinheit 11. Abhängig von dieser Nachricht lädt die Zentraleinheit 1 die Datenumsetzungstabelle vom Hauptspeicher 12 in den Tabellenspeicher 14-1. Danach star tet die Zentraleinheit 11 den DCV-Prozessor 18 wieder. Wie oben erläutert wurde, werden in einem Eingang, der einer Adresse mit dem höchstwertigen Bit einer logischen "0" zu gewiesen ist, 8-Bit-Daten gleich niedrigeren 8 Bits der Adresse gespeichert. In einem Eingang, der einer Adresse mit dem höchstwertigen Bit einer logischen "1" zugewiesen ist, werden 8-Bit-Bilddaten gesetzt, die einen Graupegel ent sprechend einer Abweichung dx zu jener Zeit darstellen. Wie oben beschrieben wurde, kann in diesem Ausführungsbeispiel die Abweichung dx innerhalb des Bereiches von -128 bis 127 schwanken, und sie wird als ein Graupegel verarbeitet. Daher wird 128 zur Abweichung dx addiert, und der Graupegel wird als eine positive ganze Zahl ausgedrückt, die in den Be reich von 0 bis 255 fällt. Fig. 7 zeigt die Beziehung zwi schen Abweichungen dx und Graupegeln.
Wenn der Prozessor 18 durch die Zentraleinheit 11 erneut startet,
erzeugt er 9-Bit-Adreßdaten, die als eine obere Adresse
das niederwertigste Bit der Daten haben, welche einen Grau
pegel (0 oder 1) jedes Pixels bei einer Koordinatenposi
tion (x, y) des Bildes WNEW darstellen, das im Vollbild
speicher 13-7 gespeichert ist, und als untere Adresse
8-Bit-Bilddaten eines Pixels bei der identischen Koordinaten
position (x, y) des Bildes WD (erhalten als Parallaxebild)
aufweisen. Der Prozessor 18 adressiert die Datenumsetzungs
tabelle im Tabellenspeicher 14-1 mittels der erzeugten 9-Bit-
Adreßdaten. Der Prozessor 18 schreibt die in einem bezeich
neten Eingang gespeicherten Daten in einen Speicherbereich
bei der identischen Koordinatenposition (x, y) im Rahmen
speicher 13-9.
Der Prozessor 18 führt die obige Verarbeitung für alle Koor
dinatenpositionen (x, y) der Vollbildspeicher 13-7 und 13-8
aus. Wie oben beschrieben wurde, bedeuten Bilddaten mit dem
niederwertigsten Bit einer logischen "1" des Bildes WNEW,
daß das Pixel die höchste Ähnlichkeit aufweist und ein
Graupegel (dx + 128) entsprechend der vorliegenden Abwei
chung dx wird in einem entsprechenden Speicherbereich des
Vollbildspeicher 13-9 gespeichert. Bilddaten mit dem nie
derwertigsten Bit einer logischen "0" des Bildes WNEW ha
ben eine geringere Ähnlichkeit in der vorliegenden Abwei
chung dx als diejenige in der vorangehenden Ähnlichkeit
dx. Aus diesem Grund wird der bereits gespeicherte Graupe
gel in dem entsprechenden Speicherbereich des Vollbild
speichers 13-9 gespeichert. Als Ergebnis kann ein Parallaxen
bild WD′ mit der höheren Ähnlichkeit als das Bild WD im
Vollbildspeicher 13-9 erhalten werden.
- (7) Wenn ein Bild WD′ im Vollbildspeicher 13-9 erhalten wird, werden Bilddaten vom Vollbildspeicher 13-5 zum Voll bildspeicher 13-4 übertragen, und Bilddaten werden vom Voll bildspeicher 13-9 zum Vollbildspeicher 13-8 übertragen. Somit wird ein Bild WMIN′, das im Vollbildspeicher 13-5 durch die Verarbeitung im Schritt (3) erhalten ist, ein neues Bild WMIN anstelle des alten Bildes WMIN, und das im Vollbildspeicher 13-9 durch die Verarbeitung im Schritt (6) erhaltene Bild WD′ wird ein neues Bild WD anstelle des alten Bildes WD.
Wenn die Operationen von (1) bis (7) für eine gegebene Ab
weichung dx abgeschlossen sind, wird dx fortgeschrieben
(beispielsweise um +1 erhöht oder inkrementiert), und die
Operationen von (1) bis (7) werden erneut durchgeführt. In
diesem Fall wird dx im Tabellenspeicher 14-1 ebenfalls
fortgeschrieben. Wenn die Operationen von (1) bis (7) für
alle "dx"s in dem vorbestimmten Parallaxebereich abge
schlossen sind (in diesem Ausführungsbeispiel -128 bis 127),
so wird die Operation zum Gewinnen des Parallaxebildes WD
abgeschlossen.
Ein Wert, der durch Subtrahieren von 128 von den Bildda
ten eines gegebenen Pixels eines schließlich erhaltenen
Parallaxebildes WD erhalten ist, stellt eine Parallaxe die
ses Pixels dar. Wenn beispielsweise Bilddaten eines Pixels
bei einer Koordinatenposition (1000, 1000) den Wert 130
haben, beträgt eine Parallaxe 2 nach Fig. 7, und ein Pixel
eines Bildes WR entsprechend dem Pixel bei der Koordinaten
position (1000, 1000) des Bildes WL beträgt (1002, 1000).
Ein Verfahren zum Erhalten einer Entfernung zu einem gegebenen
Punkt auf einem dreidimensionalen Bild bezuglich eines
gegebenen Bezugspunktes mittels eines Parallaxebildes WD
wird im folgenden beschrieben:
Wenn beispielsweise Entfernungen zu Bezugspunkten P1 von
den linken Enden von zwei in Fig. 2A und 2B gezeigten
stereoskopischen Bildern durch L1A und L1B und Entfernungen
von den linken Enden der Bilder zu Punkten P2 durch L2A und
L2B gegeben sind und wenn ein durch die Augenpunkte von
zwei ITV-Kameras definierter Winkel durch θ festgelegt
ist, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, so wird der Abstand
H des Punktes P2 bezüglich des Punktes P1 durch die folgen
de Gleichung ausgedrückt
H = (L1A/tanθ) - (L1B/sinθ) -[(L2A/tanθ) - (L2B)sinθ)]
Wenn daher eine Koordinatenposition (x, y) eines Punktes P1
auf einem Bezugspunkt durch (x1, y1) und Bilddaten eines
Pixels bei der Koordinatenposition (x1, y1) des Bildes WD
durch D1 gegeben sind, bat L1A den Wert x1, die Parallaxe
dx1 beträgt (D1 - 128), und der Abstand L1B zu dem Punkt
P1 von dem linken Ende des Bildes WR ist festgelegt durch
(x1 + D1 - 128)
Wenn eine Koordinatenposition (x, y) eines Punktes P2 auf
einem Bezugsbild durch (x2, y2) gegeben ist und Bilddaten
eines Pixels bei der Koordinatenposition (x2, y2) des Bildes
WD den Wert D2 haben, hat L2A den Wert x2, die Parallaxe
dx2 ist gegeben durch (D2 - 128) und der Abstand L2B zu dem
Punkt P2 von dem linken Ende des Bildes WR ist festgelegt
durch (x2 + D2 - 128). Daher beträgt der Abstand H zwischen
den Punkten P2 und P1:
H = x1/tanθ - (x1 + D1 - 128)/sinθ - [x2/tanθ - (x2 + D2 - 128)/sinθ]
Wenn daher eine tatsächliche Entfernung auf dem dreidimen
sionalen Objekt 22 entsprechend einer Koordinatenposition
eines Bildes (ein Abstand zwischen 2 Pixels) zuvor berechnet
wird kann die Höhe H berechnet werden. Zum einfacheren Ver
ständnis wird der Abstand zwischen den Punkten P2 und P1
berechnet. Jedoch ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt.
Eine Berechnung kann auch mittels anderer Gleichungen aus
geführt werden.
In dem obigen Ausführungsbeispiel haben die in jedem Voll
bildspeicher gespeicherten Bilddaten 8 Bits, und der
Parallaxebereich ist definiert durch -128 bis 127. Jedoch
ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Werte be
schränkt. Wenn beispielsweise der Parallaxebereich geändert
wird, werden auch die in Fig. 7 gezeigten Graupegel geän
dert.
Um in dem obigen Ausführungsbeispiel stereoskopische Bilder
einzugeben, werden zwei ITV-Kameras verwendet. Jedoch ist
die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise
wird eine zu beobachtende Probe gedreht, so daß stereosko
pische Bilder von einem einzigen Elektronenmikroskop ein
gegeben werden können. Die vorliegende Erfindung kann auf
die automatische Schaffung einer Konturlandkarte aus zwei
Luftphotographien abgestellt werden. Weiterhin kann ein
dreidimensionales Festkörperanzeigemodell durch das
Parallaxebild gebildet werden, das entsprechend der vor
liegenden Erfindung erhalten ist.
In dem obigen Ausführungsbeispiel werden die Operationen
zum Speichern der Datenumsetzungstabellen in den Tabellen
speichern 14-0 und 14-1 durchgeführt, sooft die Schritte
(5) und (6) gestartet bzw. begonnen werden. Jedoch sind
die Speicheroperationen nach den zweiten und folgenden
Verarbeitungsoperationen nicht erforderlich. Eine entspre
chende Tabelle kann in einem einzigen Tabellenspeicher
gespeichert werden, sooft die Schritte (5) und (6) begon
nen werden. Eine Datenumsetzungstabelle mit einem Fest
wertspeicher (ROM) kann verwendet werden.
In dem obigen Ausführungsbeispiel wurde als Beispiel eines
Filterns ein Pfeil mit m = n = 15 veranschaulicht. Jedoch
ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt.
Die Größen n und m können voneinander verschieden sein.
Ein Mittelwert von Bilddaten von Pixels in einem kreis
förmigen oder ovalen Bereich, der ein gegebenes Pixel um
gibt, kann berechnet werden. Weiterhin kann nicht nur die
Mittelwertfiltermethode, sondern auch jede andere bekannte
Ähnlichkeitsberechnungsmethode eingesetzt werden.
Bei dem erfindungsgemaßen Gerät, das oben erläutert wurde,
können alle Punkte (Pixels) von zwei stereoskopischen Bil
dern in einfacher Weise mit hoher Geschwindigkeit zugeordnet
bzw. in Übereinstimmung gebracht werden, und eine Abweichung
(Parallaxe) von Positionen innerhalb der Bilder kann auf
einfache Weise mit hoher Geschwindigkeit berechnet wer
den, indem ein zweidimensionales Graupegelbild unabhängig
von Vorliegen/Abwesenheit eines Merkmalpunktes (Rand oder
Kante) auf den Bildern verarbeitet wird. Dann kann eine
Entfernung zu einem beliebigen Punkt bezüglich eines Be
zugspunktes (Höhe oder Tiefe) einfach aufgrund der berech
neten Parallaxe berechnet werden.
Claims (9)
1. Bildverarbeitungsgerät, mit:
einer ersten Vollbildspeichereinrichtung (13-0) zum Speichern eines ersten Bildes (WL) als ein zwei dimensionales Graupegelbild, das erhalten ist, wenn ein zu messendes dreidimensionales Objekt (22) aus einer vorbestimmten Richtung betrachtet wird, wobei die Position jedes Pixels des ersten Bildes durch Koordinaten ausgedrückt wird, die durch eine erste Richtung (x) und eine zur ersten Richtung (x) senk rechte zweite Richtung (y) definiert sind, und
einer zweiten Vollbildspeichereinrichtung (13-1) zum Speichern eines zweiten Bildes (WR) als ein zweidimensionales Graupegelbild, das erhalten ist, wenn das zu messende dreidimensionale Objekt (22) aus einer von der vorbestimmten Richtung verschie denen Richtung betrachtet wird, wobei die Position jedes Pixels des zweiten Bildes (WR) durch Koordi naten ausgedrückt wird, die durch die ersten und zweiten Richtungen (x, y) definiert sind und wobei eine Abweichung zwischen den ersten und zweiten Bil dern (WL, WR) in der Richtung (x) der ersten und zweiten Richtungen (x, y) erzeugt wird,
gekennzeichnet durch:
eine Bildgeneratoreinrichtung (15), die das zweite Bild (WR) innerhalb eines vorbe stimmten Bereiches in der einen Richtung um einen Wert dx derart verschiebt, daß ein Verschiebungsbild (WR′) erhalten wird,
eine Bildgeneratoreinrichtung (15) zum Be rechnen der Absolutwerte, die Differenzen zwischen Bilddaten von Pixels darstellen, welche an identischen Koordinatenpositionen im Verschiebungsbild und im ersten Bild (WR′, WL) liegen, um so ein drittes Bild (WDIF) zu erhalten, wobei die Absolutwerte Bilddaten sind, welche Graupegel der Pixels darstellen, die im dritten Bild an Koordinatenpositionen liegen, die den Pixel positionen des ersten Bildes und des Verschiebungsbildes (WL, WR′) entsprechen,
eine Mittelwertfiltereinrichtung (16) zum Durchfüh ren einer Mittelwertfilterung für jedes Pixel des drit ten Bildes (WDIF), um ein viertes Bild (WAVE) zu erhal ten,
eine Halteeinrichtung zum Halten eines fünften Bildes (WMIN) mit der gleichen Abmessung wie das vierte Bild (WAVE), wobei jedes Pixel des fünften Bildes einen maximalen Graupegel in einem anfänglichen Zustand hat,
eine Bildgeneratoreinrichtung (17) zum Aus wählen von Bilddaten aus Daten, die einen kleineren Graupegel darstellen, aus Bilddaten von Pixels bei iden tischen Koordinatenpositionen des vierten und fünften Bildes (WAVE, WMIN), um so ein sechstes Bild (WMIN′) zu erhalten, wobei die gewählten Bilddaten Bilddaten sind, die Graupegel der Pixels in dem sechsten Bild darstellen, das bei Koordinatenpositionen liegt, die den Pixelpositionen des vierten und fünften Bildes ent sprechen,
eine Bildgeneratoreinrichtung (15) zum Be rechnen der Absolutwerte von Differenzen zwischen Bild daten der Pixels bei identischen Koordinatenpositionen im sechsten und fünften Bild (WMIN′, WMIN) und zum Ver arbeiten des Absolutwertes, um so ein siebentes Bild (WW) zu erhalten, wobei die Absolutwerte Bilddaten sind, die Graupegel von Pixels im siebenten Bild darstellen, die an Koordinatenpositionen liegen, welche den Pixel positionen im fünften und sechsten Bild entsprechen,
eine Einrichtung zum Halten eines achten Bildes (WD) mit der gleichen Abmessung wie diejenige des siebenten Bildes (WW),
eine Bildgeneratoreinrichtung (18) zum Er fassen eines Graupegels jedes Pixels des siebenten Bildes (WW) und zum Erhalten eines neunten Bildes (WD′), wenn der erfaßte Graupegel den Wert 0 hat, aus den Bilddaten des Pixels, das an der entspre chenden Koordinatenposition im achten Bild liegt, welches als Bilddaten verwendet wird, die einen Graupegel eines Pixels darstellen, das an einer ent sprechenden Koordinatenposition im neunten Bild liegt, und wenn der erfaßte Graupegel einen anderen Wert als 0 hat, aus Bilddaten, die einen Graupegel entsprechend dem Wert dx darstellen, der als Bild daten verwendet wird, welche einen Graupegel eines Pixels darstellen, das an der entsprechenden Koor dinatenposition im neunten Bild liegt, und
eine Fortschreibeinrichtung (11), die, nachdem das neunte Bild (WD′) erhalten ist, das sechste Bild (WMIN′) als das fünfte Bild (WMIN) und das neunte Bild (WD′) als das achte Bild (WD) einstellt, den Wert dx fortschreibt, um wiederholt das neunte Bild (WD′) zu erhalten, und die das schließlich erhaltene neunte Bild (WD′) als ein Parallaxebild bestimmt, das durch Graupegel eine Abweichung entsprechender Pixels im ersten und im zweiten Bild (WL, WR) dar stellt, wobei die Bildgeneratoreinrichtung aufweist:
eine erste Tabelle (14-0) zum Speichern erster Daten (0) in einem Eingang bei einer Adresse "0" und zum Speichern zweiter Daten in anderen Ein gängen,
eine Einrichtung zum Adressieren der er sten Tabelle (14-0) mittels der Bilddaten jedes Pixels des siebenten Bildes (WW),
eine Einrichtung zum Erhalten eines zehnten Bildes (WNEW) das durch Werte adressierter Ein gänge der ersten Tabelle (14-0) dargestellt ist, welche als Bilddaten von Pixels im zehnten Bild verwendet werden, die an entsprechenden Koordina tenpositionen liegen, die den Pixelpositionen im siebenten Bild entsprechen, und
eine Einrichtung zum Koppeln von Bildda ten von Pixels mit identischen Koordinatenposi tionen im zehnten und im achten Bild (WNEW, WD), derart, daß Bilddaten des zehnten Bildes (WNEW) als obere Adreßteile und Bildaten des achten Bil des (WD) als untere Adreßteile dienen.
einer ersten Vollbildspeichereinrichtung (13-0) zum Speichern eines ersten Bildes (WL) als ein zwei dimensionales Graupegelbild, das erhalten ist, wenn ein zu messendes dreidimensionales Objekt (22) aus einer vorbestimmten Richtung betrachtet wird, wobei die Position jedes Pixels des ersten Bildes durch Koordinaten ausgedrückt wird, die durch eine erste Richtung (x) und eine zur ersten Richtung (x) senk rechte zweite Richtung (y) definiert sind, und
einer zweiten Vollbildspeichereinrichtung (13-1) zum Speichern eines zweiten Bildes (WR) als ein zweidimensionales Graupegelbild, das erhalten ist, wenn das zu messende dreidimensionale Objekt (22) aus einer von der vorbestimmten Richtung verschie denen Richtung betrachtet wird, wobei die Position jedes Pixels des zweiten Bildes (WR) durch Koordi naten ausgedrückt wird, die durch die ersten und zweiten Richtungen (x, y) definiert sind und wobei eine Abweichung zwischen den ersten und zweiten Bil dern (WL, WR) in der Richtung (x) der ersten und zweiten Richtungen (x, y) erzeugt wird,
gekennzeichnet durch:
eine Bildgeneratoreinrichtung (15), die das zweite Bild (WR) innerhalb eines vorbe stimmten Bereiches in der einen Richtung um einen Wert dx derart verschiebt, daß ein Verschiebungsbild (WR′) erhalten wird,
eine Bildgeneratoreinrichtung (15) zum Be rechnen der Absolutwerte, die Differenzen zwischen Bilddaten von Pixels darstellen, welche an identischen Koordinatenpositionen im Verschiebungsbild und im ersten Bild (WR′, WL) liegen, um so ein drittes Bild (WDIF) zu erhalten, wobei die Absolutwerte Bilddaten sind, welche Graupegel der Pixels darstellen, die im dritten Bild an Koordinatenpositionen liegen, die den Pixel positionen des ersten Bildes und des Verschiebungsbildes (WL, WR′) entsprechen,
eine Mittelwertfiltereinrichtung (16) zum Durchfüh ren einer Mittelwertfilterung für jedes Pixel des drit ten Bildes (WDIF), um ein viertes Bild (WAVE) zu erhal ten,
eine Halteeinrichtung zum Halten eines fünften Bildes (WMIN) mit der gleichen Abmessung wie das vierte Bild (WAVE), wobei jedes Pixel des fünften Bildes einen maximalen Graupegel in einem anfänglichen Zustand hat,
eine Bildgeneratoreinrichtung (17) zum Aus wählen von Bilddaten aus Daten, die einen kleineren Graupegel darstellen, aus Bilddaten von Pixels bei iden tischen Koordinatenpositionen des vierten und fünften Bildes (WAVE, WMIN), um so ein sechstes Bild (WMIN′) zu erhalten, wobei die gewählten Bilddaten Bilddaten sind, die Graupegel der Pixels in dem sechsten Bild darstellen, das bei Koordinatenpositionen liegt, die den Pixelpositionen des vierten und fünften Bildes ent sprechen,
eine Bildgeneratoreinrichtung (15) zum Be rechnen der Absolutwerte von Differenzen zwischen Bild daten der Pixels bei identischen Koordinatenpositionen im sechsten und fünften Bild (WMIN′, WMIN) und zum Ver arbeiten des Absolutwertes, um so ein siebentes Bild (WW) zu erhalten, wobei die Absolutwerte Bilddaten sind, die Graupegel von Pixels im siebenten Bild darstellen, die an Koordinatenpositionen liegen, welche den Pixel positionen im fünften und sechsten Bild entsprechen,
eine Einrichtung zum Halten eines achten Bildes (WD) mit der gleichen Abmessung wie diejenige des siebenten Bildes (WW),
eine Bildgeneratoreinrichtung (18) zum Er fassen eines Graupegels jedes Pixels des siebenten Bildes (WW) und zum Erhalten eines neunten Bildes (WD′), wenn der erfaßte Graupegel den Wert 0 hat, aus den Bilddaten des Pixels, das an der entspre chenden Koordinatenposition im achten Bild liegt, welches als Bilddaten verwendet wird, die einen Graupegel eines Pixels darstellen, das an einer ent sprechenden Koordinatenposition im neunten Bild liegt, und wenn der erfaßte Graupegel einen anderen Wert als 0 hat, aus Bilddaten, die einen Graupegel entsprechend dem Wert dx darstellen, der als Bild daten verwendet wird, welche einen Graupegel eines Pixels darstellen, das an der entsprechenden Koor dinatenposition im neunten Bild liegt, und
eine Fortschreibeinrichtung (11), die, nachdem das neunte Bild (WD′) erhalten ist, das sechste Bild (WMIN′) als das fünfte Bild (WMIN) und das neunte Bild (WD′) als das achte Bild (WD) einstellt, den Wert dx fortschreibt, um wiederholt das neunte Bild (WD′) zu erhalten, und die das schließlich erhaltene neunte Bild (WD′) als ein Parallaxebild bestimmt, das durch Graupegel eine Abweichung entsprechender Pixels im ersten und im zweiten Bild (WL, WR) dar stellt, wobei die Bildgeneratoreinrichtung aufweist:
eine erste Tabelle (14-0) zum Speichern erster Daten (0) in einem Eingang bei einer Adresse "0" und zum Speichern zweiter Daten in anderen Ein gängen,
eine Einrichtung zum Adressieren der er sten Tabelle (14-0) mittels der Bilddaten jedes Pixels des siebenten Bildes (WW),
eine Einrichtung zum Erhalten eines zehnten Bildes (WNEW) das durch Werte adressierter Ein gänge der ersten Tabelle (14-0) dargestellt ist, welche als Bilddaten von Pixels im zehnten Bild verwendet werden, die an entsprechenden Koordina tenpositionen liegen, die den Pixelpositionen im siebenten Bild entsprechen, und
eine Einrichtung zum Koppeln von Bildda ten von Pixels mit identischen Koordinatenposi tionen im zehnten und im achten Bild (WNEW, WD), derart, daß Bilddaten des zehnten Bildes (WNEW) als obere Adreßteile und Bildaten des achten Bil des (WD) als untere Adreßteile dienen.
2. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet daß die Bildgeneratoreinrich
tung (18) außerdem aufweist:
eine zweite Tabelle (14-1) mit einer Vielzahl von Eingängen, um in jedem Eingang, von dem eine obere Adresse die ersten Daten (0) hat, einen Wert iden tisch zu demjenigen des unteren Adreßteiles zu spei chern, und um in einem Eingang, dessen obere Adres se die zweiten Daten (1) hat, Bilddaten (dx + 128) zu speichern, die einen Graupegel entsprechend dem Wert dx darstellen, und
eine Einrichtung zum Adressieren der zweiten Ta belle (14-1) mittels der durch die Kopplungsein richtung (18) gekoppelten Adressen und zum Erhalten des neunten Bildes (WD′), das durch die Inhalte der bezeichneten Eingänge dargestellt ist, welche als Bilddaten der entsprechenden Pixels im neunten Bild verwendet werden.
eine zweite Tabelle (14-1) mit einer Vielzahl von Eingängen, um in jedem Eingang, von dem eine obere Adresse die ersten Daten (0) hat, einen Wert iden tisch zu demjenigen des unteren Adreßteiles zu spei chern, und um in einem Eingang, dessen obere Adres se die zweiten Daten (1) hat, Bilddaten (dx + 128) zu speichern, die einen Graupegel entsprechend dem Wert dx darstellen, und
eine Einrichtung zum Adressieren der zweiten Ta belle (14-1) mittels der durch die Kopplungsein richtung (18) gekoppelten Adressen und zum Erhalten des neunten Bildes (WD′), das durch die Inhalte der bezeichneten Eingänge dargestellt ist, welche als Bilddaten der entsprechenden Pixels im neunten Bild verwendet werden.
3. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Mittelwertfiltereinrichtung
(16) einen Mittelwert der Graupegel der vorbestimm
ten Pixels um jeden Pixel des zweiten Bildes (WDIF)
berechnet und den Mittelwert als Bilddaten bestimmt,
die einen Graupegel eines Pixels im dritten Bild
(WAVE) darstellen, das eine Koordinatenposition auf
weist, die identisch zu dem Pixel im zweiten Bild
ist.
4. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch eine Einrichtung (11) zum Gewinnen
eines Abstandes zu einem beliebigen Punkt bezüglich
eines gegebenen Bezugspunktes auf einer Abweichung
von Positionen der entsprechenden Pixels auf dem
durch das Parallaxebild (WD) wiedergegebenen ersten
und zweiten Bilder (WL, WR).
5. Bildverarbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bildgeneratoreinrichtung (17) Bild daten von Pixels, die an identischen Koordinatenpo sitionen im vierten und im fünften Bild (WAVE, WMIN) liegen, vergleicht, um, wenn die durch die Bilddaten des vierten Bildes (WAVE) angezeigte Ähnlichkeit größer als diejenige des fünften Bildes (WMIN) ist, ein sechstes Bild (WMIN′) zu erhalten, das durch die Bilddaten im vierten Bild (WAVE) als Bilddaten von Pixels bei den entsprechenden Koordinatenpositionen des sechsten Bildes wiedergegeben ist, und um, wenn die durch die Bilddaten des vierten Bildes (WAVE) angezeigte Ähnlichkeit kleiner als diejenige des fünften Bildes (WMIN) ist, das sechste Bild (WMIN′) zu erhalten, das durch die Bilddaten des fünften Bildes (WMIN) als Bilddaten von Pixels an den ent sprechenden Koordinatenpositionen des sechsten Bil des wiedergegeben ist, und
die Bildgeneratoreinrichtung (18) das neunte Bild (WD′) liefert, das durch Daten wieder gegeben ist, die einen Graupegel entsprechend einem vorliegenden Wert dx als Bilddaten des neunten Bil des von Pixels an identischen Koordinatenpositionen zu den Pixels anzeigen, für die die Bildge neratoreinrichtung (18) bestimmt, daß die durch die Bilddaten des vierten Bildes (WAVE) wiedergegebene Ähnlichkeit größer ist als diejenige der fünften Bilddaten (WMIN), und das neunte Bild (WD′) mit den Bilddaten des achten Bildes (WD) als Bilddaten von Pixels an den entsprechenden Koordinatenpositionen des neunten Bildes für Pixels bei den identischen Koordinatenpositionen zu den Pixels, für die die Bildgeneratoreinrichtung (18) bestimmt, daß die durch die Bilddaten des vierten Bildes (WAVE) wiedergegebene Ähnlichkeit kleiner als diejenige der fünften Bilddaten (WMIN) ist, liefert.
die Bildgeneratoreinrichtung (17) Bild daten von Pixels, die an identischen Koordinatenpo sitionen im vierten und im fünften Bild (WAVE, WMIN) liegen, vergleicht, um, wenn die durch die Bilddaten des vierten Bildes (WAVE) angezeigte Ähnlichkeit größer als diejenige des fünften Bildes (WMIN) ist, ein sechstes Bild (WMIN′) zu erhalten, das durch die Bilddaten im vierten Bild (WAVE) als Bilddaten von Pixels bei den entsprechenden Koordinatenpositionen des sechsten Bildes wiedergegeben ist, und um, wenn die durch die Bilddaten des vierten Bildes (WAVE) angezeigte Ähnlichkeit kleiner als diejenige des fünften Bildes (WMIN) ist, das sechste Bild (WMIN′) zu erhalten, das durch die Bilddaten des fünften Bildes (WMIN) als Bilddaten von Pixels an den ent sprechenden Koordinatenpositionen des sechsten Bil des wiedergegeben ist, und
die Bildgeneratoreinrichtung (18) das neunte Bild (WD′) liefert, das durch Daten wieder gegeben ist, die einen Graupegel entsprechend einem vorliegenden Wert dx als Bilddaten des neunten Bil des von Pixels an identischen Koordinatenpositionen zu den Pixels anzeigen, für die die Bildge neratoreinrichtung (18) bestimmt, daß die durch die Bilddaten des vierten Bildes (WAVE) wiedergegebene Ähnlichkeit größer ist als diejenige der fünften Bilddaten (WMIN), und das neunte Bild (WD′) mit den Bilddaten des achten Bildes (WD) als Bilddaten von Pixels an den entsprechenden Koordinatenpositionen des neunten Bildes für Pixels bei den identischen Koordinatenpositionen zu den Pixels, für die die Bildgeneratoreinrichtung (18) bestimmt, daß die durch die Bilddaten des vierten Bildes (WAVE) wiedergegebene Ähnlichkeit kleiner als diejenige der fünften Bilddaten (WMIN) ist, liefert.
6. Bildverarbeitungsverfahren, mit den folgenden
Schritten:
Erhalten eines ersten Bildes (WL) als ein zwei dimensionales Graupegelbild, wenn ein zu messendes dreidimensionales Objekt (22) aus einer vorbestimm ten Richtung betrachtet wird, wobei eine Position jedes Pixels des ersten Bildes durch Koordinaten ausgedrückt wird, die durch eine erste Richtung (x) und eine zweite Richtung (y) senkrecht zur ersten Richtung (x) definiert sind, und
Erhalten eines zweiten Bildes (WR) als ein zwei dimensionales Graupegelbild, das erhalten ist, wenn das zu messende dreidimensionale Objekt (22) aus einer von der vorbestimmten Richtung verschiedenen Richtung betrachtet wird, wobei eine Position jedes Pixels des zweiten Bildes (WR) durch Koordinaten ausgedrückt wird, die durch die ersten und zweiten Richtungen (x, y) definiert sind, und wobei eine Abweichung zwischen den ersten und zweiten Bildern (WL, WR) in einer Richtung (x) der ersten und zweiten Rich tungen (x, y) erzeugt wird,
gekennzeichnet durch
Verschieben des zweiten Bildes (WR) um einen Wert in der einen Richtung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches, um ein Bild (WR′) zu erhalten, und Be rechnen von Absolutwerten von Differenzen zwischen Bilddaten von Pixels an identischen Koordinatenpo sitionen des Verschiebungsbildes und des ersten Bil des (WR′, WL), um ein drittes Bild (WDIF) zu erhal ten, das durch die Absolutwerte als die Bilddaten von Pixels an den entsprechenden Koordinatenpositio nen des dritten Bildes dargestellt ist,
Durchführen einer Mittelwertfilterverarbeitung für jedes Pixel des dritten Bildes (WDIF), um ein viertes Bild (WAVE) zu erhalten,
Vorbereiten eines fünften Bildes (WMIN), das die gleiche Abmessung wie diejenige des vierten Bildes (WAVE) hat und von dem jedes Pixel einen maximalen Graupegel in einem Anfangszustand aufweist,
Auswählen von Bilddaten mit einem kleineren Wert aus Bilddaten von Pixels an identischen Positionen des vierten und fünften Bildes (WAVE, WMIN) und Er halten eines sechsten Bildes (WMIN′), das durch die gewählten Bilddaten als Bilddaten von Pixels an den entsprechenden Koordinatenpositionen des sechsten Bildes wiedergegeben ist,
Berechnen von Absolutwerten von Differenzen zwi schen Bilddaten von Pixels an identischen Koordina tenpositionen des sechsten und des fünften Bildes (WMIN′, WMIN) und Erhalten eines siebenten Bildes (WW), das durch die Absolutwerte als Bilddaten von Pixels an den entsprechenden Koordinatenpositionen des siebenten Bildes wiedergegeben ist,
Vorbereiten eines achten Bildes (WD) mit der gleichen Abmessung wie diejenige des siebenten Bil des (WW),
Erfassen eines Graupegels jedes Pixels des sie benten Bildes (WW) und, wenn der erfaßte Graupegel den Wert 0 hat, Erhalten eines neunten Bildes (WD′) mit den Bilddaten von Pixels, die an den entspre chenden Koordinatenpositionen im achten Bild (WD) liegen, als Bilddaten von Pixels an den entsprechen den Koordinatenpositionen des achten Bildes, und, wenn der erfaßte Graupegel einen anderen Wert als 0 hat, Erhalten des neunten Bildes (WD′) mit Daten, die einen Graupegel entsprechend dem Wert dx dar stellen, als Bilddaten von Pixels an den entsprechen den Koordinatenpositionen des achten Bildes (WD) und
nachdem das neunte Bild (WD′) erhalten ist, Ein stellen des sechsten Bildes (WMIN′) als das fünfte Bild (WMIN) und das neunte Bild (WD′) als das achte Bild (WD) und Fortschreiben des Wertes dx, wieder holtes Erhalten des neunten Bildes (WD′) und Be stimmen des schließlich erhaltenen neunten Bildes (WD′) als ein Parallaxebild, das eine Abweichung von entsprechenden Pixels auf den ersten und zweiten Bildern (WL, WR) durch Graupegel darstellt, wobei der Schritt zum Erhalten des neunten Bildes (WD′) aufweist:
Vorbereiten einer ersten Tabelle (14-0) zum Speichern erster Daten (0) in einem Eingang bei einer Adresse "0" und Speichern zweiter Daten in anderen Eingängen,
Adressieren der ersten Tabelle (14-0) mittels der Bilddaten jedes Pixels des siebenten Bildes (WW),
Erhalten eines zehnten Bildes (WNEW) das Werte von adressierten Eingängen der ersten Tabelle (14-0) als Bilddaten von Pixels an entsprechenden Koordinatenpositionen hat, und
Koppeln von Bilddaten von Pixels an identi schen Koordinatenpositionen des zehnten und des achten Bildes (WNEW, WD), derart, daß Bilddaten des zehnten Bildes (WNEW) als obere Adreßteile und Bilddaten des achten Bildes (WD) als untere Adreßteile dienen.
Erhalten eines ersten Bildes (WL) als ein zwei dimensionales Graupegelbild, wenn ein zu messendes dreidimensionales Objekt (22) aus einer vorbestimm ten Richtung betrachtet wird, wobei eine Position jedes Pixels des ersten Bildes durch Koordinaten ausgedrückt wird, die durch eine erste Richtung (x) und eine zweite Richtung (y) senkrecht zur ersten Richtung (x) definiert sind, und
Erhalten eines zweiten Bildes (WR) als ein zwei dimensionales Graupegelbild, das erhalten ist, wenn das zu messende dreidimensionale Objekt (22) aus einer von der vorbestimmten Richtung verschiedenen Richtung betrachtet wird, wobei eine Position jedes Pixels des zweiten Bildes (WR) durch Koordinaten ausgedrückt wird, die durch die ersten und zweiten Richtungen (x, y) definiert sind, und wobei eine Abweichung zwischen den ersten und zweiten Bildern (WL, WR) in einer Richtung (x) der ersten und zweiten Rich tungen (x, y) erzeugt wird,
gekennzeichnet durch
Verschieben des zweiten Bildes (WR) um einen Wert in der einen Richtung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches, um ein Bild (WR′) zu erhalten, und Be rechnen von Absolutwerten von Differenzen zwischen Bilddaten von Pixels an identischen Koordinatenpo sitionen des Verschiebungsbildes und des ersten Bil des (WR′, WL), um ein drittes Bild (WDIF) zu erhal ten, das durch die Absolutwerte als die Bilddaten von Pixels an den entsprechenden Koordinatenpositio nen des dritten Bildes dargestellt ist,
Durchführen einer Mittelwertfilterverarbeitung für jedes Pixel des dritten Bildes (WDIF), um ein viertes Bild (WAVE) zu erhalten,
Vorbereiten eines fünften Bildes (WMIN), das die gleiche Abmessung wie diejenige des vierten Bildes (WAVE) hat und von dem jedes Pixel einen maximalen Graupegel in einem Anfangszustand aufweist,
Auswählen von Bilddaten mit einem kleineren Wert aus Bilddaten von Pixels an identischen Positionen des vierten und fünften Bildes (WAVE, WMIN) und Er halten eines sechsten Bildes (WMIN′), das durch die gewählten Bilddaten als Bilddaten von Pixels an den entsprechenden Koordinatenpositionen des sechsten Bildes wiedergegeben ist,
Berechnen von Absolutwerten von Differenzen zwi schen Bilddaten von Pixels an identischen Koordina tenpositionen des sechsten und des fünften Bildes (WMIN′, WMIN) und Erhalten eines siebenten Bildes (WW), das durch die Absolutwerte als Bilddaten von Pixels an den entsprechenden Koordinatenpositionen des siebenten Bildes wiedergegeben ist,
Vorbereiten eines achten Bildes (WD) mit der gleichen Abmessung wie diejenige des siebenten Bil des (WW),
Erfassen eines Graupegels jedes Pixels des sie benten Bildes (WW) und, wenn der erfaßte Graupegel den Wert 0 hat, Erhalten eines neunten Bildes (WD′) mit den Bilddaten von Pixels, die an den entspre chenden Koordinatenpositionen im achten Bild (WD) liegen, als Bilddaten von Pixels an den entsprechen den Koordinatenpositionen des achten Bildes, und, wenn der erfaßte Graupegel einen anderen Wert als 0 hat, Erhalten des neunten Bildes (WD′) mit Daten, die einen Graupegel entsprechend dem Wert dx dar stellen, als Bilddaten von Pixels an den entsprechen den Koordinatenpositionen des achten Bildes (WD) und
nachdem das neunte Bild (WD′) erhalten ist, Ein stellen des sechsten Bildes (WMIN′) als das fünfte Bild (WMIN) und das neunte Bild (WD′) als das achte Bild (WD) und Fortschreiben des Wertes dx, wieder holtes Erhalten des neunten Bildes (WD′) und Be stimmen des schließlich erhaltenen neunten Bildes (WD′) als ein Parallaxebild, das eine Abweichung von entsprechenden Pixels auf den ersten und zweiten Bildern (WL, WR) durch Graupegel darstellt, wobei der Schritt zum Erhalten des neunten Bildes (WD′) aufweist:
Vorbereiten einer ersten Tabelle (14-0) zum Speichern erster Daten (0) in einem Eingang bei einer Adresse "0" und Speichern zweiter Daten in anderen Eingängen,
Adressieren der ersten Tabelle (14-0) mittels der Bilddaten jedes Pixels des siebenten Bildes (WW),
Erhalten eines zehnten Bildes (WNEW) das Werte von adressierten Eingängen der ersten Tabelle (14-0) als Bilddaten von Pixels an entsprechenden Koordinatenpositionen hat, und
Koppeln von Bilddaten von Pixels an identi schen Koordinatenpositionen des zehnten und des achten Bildes (WNEW, WD), derart, daß Bilddaten des zehnten Bildes (WNEW) als obere Adreßteile und Bilddaten des achten Bildes (WD) als untere Adreßteile dienen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schritt zum Erhalten des neunten Bildes außer
dem aufweist:
Vorbereiten einer zweiten Tabelle (14-0), um in einem Eingang, von dem eine obere Adresse die ersten Daten (0) hat, einen Wert identisch zu demjenigen des unteren Adreßteiles zu speichern, und um in einem Eingang, von dem eine obere Adresse die zwei ten Daten (1) hat, Bilddaten (dx + 128) zu spei chern, die einen Graupegel entsprechend dem Wert dx darstellen, und
Adressieren der zweiten Tabelle (14-1) mittels der Adressen, die durch den Kopplungsschritt der Bilddaten gekoppelt sind, und Erhalten des neunten Bildes (WD′), um die Inhalte der bezeichneten Ein gänge als Bildaten der entsprechenden Pixels hiervon zu haben.
Vorbereiten einer zweiten Tabelle (14-0), um in einem Eingang, von dem eine obere Adresse die ersten Daten (0) hat, einen Wert identisch zu demjenigen des unteren Adreßteiles zu speichern, und um in einem Eingang, von dem eine obere Adresse die zwei ten Daten (1) hat, Bilddaten (dx + 128) zu spei chern, die einen Graupegel entsprechend dem Wert dx darstellen, und
Adressieren der zweiten Tabelle (14-1) mittels der Adressen, die durch den Kopplungsschritt der Bilddaten gekoppelt sind, und Erhalten des neunten Bildes (WD′), um die Inhalte der bezeichneten Ein gänge als Bildaten der entsprechenden Pixels hiervon zu haben.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei dem Schritt zur Durchführung der
Mittelwertfilterverarbeitung ein Mittelwert von
Bilddaten von vorbestimmten m×n Pixels um jedes
Pixel des zweiten Bildes (WDIF) berechnet und der
Mittelwert als Bilddaten eines Pixels des dritten
Bildes (WAVE) bei der identischen Koordinatenposi
tion zu den Pixels des zweiten Bildes bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet
durch einen Schritt zum Erhalten einer Entfernung zu
einem beliebigen Punkt bezüglich eines gegebenen Be
zugspunkts aufgrund einer Abweichung von Positionen
entsprechender Pixels auf den durch das Parallaxe
bild (WD) wiedergegebenen ersten und zweiten Bildern
(WL, WR).
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62151346A JPS63316277A (ja) | 1987-06-19 | 1987-06-19 | 画像処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3820546A1 DE3820546A1 (de) | 1988-12-29 |
DE3820546C2 true DE3820546C2 (de) | 1996-04-18 |
Family
ID=15516557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3820546A Expired - Lifetime DE3820546C2 (de) | 1987-06-19 | 1988-06-16 | Bildverarbeitungsgerät zum Messen der Tiefe eines gegebenen Punktes bezüglich eines Bezugspunktes mittels zwei stereoskopischer Bilder |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JPS63316277A (de) |
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DE (1) | DE3820546C2 (de) |
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US5129010A (en) * | 1989-12-15 | 1992-07-07 | Kabushiki Kaisha Toyoto Chuo Kenkyusho | System for measuring shapes and dimensions of gaps and flushnesses on three dimensional surfaces of objects |
AU652051B2 (en) * | 1991-06-27 | 1994-08-11 | Eastman Kodak Company | Electronically interpolated integral photography system |
US5577130A (en) * | 1991-08-05 | 1996-11-19 | Philips Electronics North America | Method and apparatus for determining the distance between an image and an object |
JP3107929B2 (ja) * | 1992-10-22 | 2000-11-13 | キヤノン株式会社 | 複眼撮像装置 |
GB9302271D0 (en) * | 1993-02-05 | 1993-03-24 | Robinson Max | The visual presentation of information derived for a 3d image system |
US5819016A (en) * | 1993-10-05 | 1998-10-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus for modeling three dimensional information |
US5764871A (en) * | 1993-10-21 | 1998-06-09 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for constructing intermediate images for a depth image from stereo images using velocity vector fields |
US5530774A (en) * | 1994-03-25 | 1996-06-25 | Eastman Kodak Company | Generation of depth image through interpolation and extrapolation of intermediate images derived from stereo image pair using disparity vector fields |
US6041140A (en) * | 1994-10-04 | 2000-03-21 | Synthonics, Incorporated | Apparatus for interactive image correlation for three dimensional image production |
AU682425B2 (en) * | 1995-02-10 | 1997-10-02 | Eastman Kodak Company | Method and apparatus for constructing intermediate images for a depth image from stero images |
US6640004B2 (en) * | 1995-07-28 | 2003-10-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing and image processing apparatuses |
GB9909163D0 (en) | 1999-04-21 | 1999-06-16 | Image Scan Holdings Plc | Automatic defect detection |
CN100596210C (zh) * | 2008-07-24 | 2010-03-24 | 四川大学 | 一种基于亚像素的立体图像的视差提取方法 |
CN101600123B (zh) * | 2009-07-06 | 2010-08-25 | 四川大学 | 获取视差图像的平行摄像机阵列移位法 |
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1987
- 1987-06-19 JP JP62151346A patent/JPS63316277A/ja active Pending
-
1988
- 1988-06-16 DE DE3820546A patent/DE3820546C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-06-17 US US07/207,831 patent/US4837616A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-06-18 KR KR1019880007430A patent/KR920003700B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3820546A1 (de) | 1988-12-29 |
JPS63316277A (ja) | 1988-12-23 |
US4837616A (en) | 1989-06-06 |
KR920003700B1 (ko) | 1992-05-09 |
KR890000985A (ko) | 1989-03-17 |
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