ネットワークを介した分散画像処理環境の構築
著者
佐藤 公則, 尾尻 博文, 棚田 嘉博, 長澤 庸二
雑誌名
鹿児島大学工学部研究報告
巻
35
ページ
155-159
発行年
1993
別言語のタイトル
Construction of Environments for Distributed
lmage Processing on a Network System
ページ
155-159
別言語のタイトル
Construction of Environments for Distributed
lmage Processing on a Network System
ネットワークを介した分散画像処理環境の構築
佐藤公則・尾尻博文＊・棚田嘉博・長津庸二
（受理平成５年５月24日） ConstructionofEnvironmentsfOrDistributedlmageProcessingonaNetworlKSystem
KiminoriSATO,HirofumiOJmI,YoshihiroTANADA,ａｎｄ ＹｏｊｉＮＡＧＡＳＡＷＡ TheauthorsconstructedenvironmentsfOradistributedimageprocessｍｇｓｙｓｔｅｍｏｎａｎｅｔ‐ work・Thesystemconsistsof2parts：animageacquisitionpartcontrolledbyapersonalcomputer fbrstoringdigitizeddatainthememory,andanimageanalyzingpartfbrprocessingdigitizedim‐ aｇｅｄａｔａｏｎｔｈｅｗｏrkstation・Imagedataistransferredtoaworkstationinstantaneouslybyusinga networkfilesystemThesedistributedconfigurationsresultinauserfriendlyimageprocessing systemwithhighspeedandgreatcapacity． １ ． は じ め に 近年，画像処理技術は，目覚ましい発展を遂げ，医 療分野，工場の生産ラインにおける検査・監視，天体 観測，指紋や顔画像による個人認識など様々な分野に おいて応用されている[1,2]・ 実際，パーソナルレベルで画像処理に関する研究を 行なう際,画像処理支援システムの導入が必要となる。 特に，画像データを取得するには，取得環境に応じた システムを構築していく必要がある。 そこで我々は，システムの汎用性を追求し，ネット ワークを介した分散画像処理環境の構築を行った[3]ｏ これは,コンポジットのビデオ信号をディジタル化し， メモリに格納する画像取得部と，画像データを各種処 理する画像処理部に分けられる。画像取得部はパソコ ンとビデオ入力回路との'/ｏインタフェースで構成 され，画像処理部はワークステーション（ＷＳ）であ る。パソコンとｗｓは，イーサネットを介し接続さ れている。ｗｓからみてパソコンは，画像取得のため の単なるインタフェースとして動作することになる。 以上の構成によりパソコンとｗｓに機能を分散化 し，高速，大容量及びユーザフレンドリな画像処理環 ＊ シ ャ ー プ ㈱ 境を構築できた。 ま た Ｗ Ｓ 上 で 動 作 す る 画 像 処 理 ソ フ ト ウ ェ ア シ ス テムは，画像変換，２値化，細線化,論理演算，アフイ ン変換，図形の融合，ヒストグラム表示，ヒストリー 表示，切出し機能，モザイク機能などの処理機能を備 えている。 本画像処理システムは，Windowを用いたため，初 心者でも容易に操作でき，高速，大容量に対応した画 像処理システムが完成した。 本論文では，これら分散画像処理環境について，そ の内容を報告する。２．ネットワークを介した分散画像処理シス
テ ム ２ ． １ シ ス テ ム の 全 体 構 成 本システムの全体構成を図１に示す。イーサネット を介して，パソコンとワークステーション（ＷＳ）と のネットワーク化を図る。その結果，パソコンで取得 した画像データが瞬時にＷＳに転送でき，その後の 各種処理がＷＳ上で容易に行えるようになった。ネッ ト ワ ー ク 化 に は ネ ッ ト ワ ー ク フ ァ イ ル シ ス テ ム （NFS）を利用している。イ ー サ ネ ッ ト ﹄〆 図 ３ に ビ デ オ 入 力 回 路 の ブ ロ ッ ク 図 を 示 す 。 PC-9801とタイミング発生回路で相互に制御信号を 送ることにより，ビデオ信号をＡ−Ｄ変換し，メモリ に格納する。クランプ回路は，Ａ−Ｄ変換に適した信 号に加工し，さらにコンポジット信号の中から輝度信 号成分のみを取り出す。マイクロ・インダクタ（L） 及びセラミック・コンデンサ(C)を使用してサブキャ リア除去フィルタを構成し，ビデオ信号中の色信号 （3.58ＭHz）をカットする。今回使用したＬＣの値
は式(1)によって決定し,Ｌ＝20〃Ｈ,Ｃ＝lOOpFとした。
ネ ッ ト ワ ー ク シ ス テ ム を 利 用 し て パ ソ コ ン と Ｗ Ｓ と の画像ファイルの共有を実現した｡図２に示すように， パソコンのＧドライブとＷＳの／home/gdataディレ クトリは，同一のものとなる。ＷＳから見れば，ビデ オ 入 力 回 路 と パ ソ コ ン は 一 つ の ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス と な り ， あ た か も Ｗ Ｓ に 直 接 画 像 が 取 り 込 ま れ る よ う な 動作となる。 ２ ． ２ 画 像 取 得 部 ２ ． ２ ． １ 画 像 取 得 部 の 構 成 図１の全体構成のうち,画像取得部について述べる。 本システムでは，ビデオ信号を入力とし，パソコン （PC-9801）側から取り込み指令があったならば， １フレーム分の画像データ（横320ドット×縦200ドッL
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− 戸 再 丙 一 再 一 一 一 一 一 画 ＝ − ＝ 同期分離回路にビデオ信号を入力すると，水平同期 信号，垂直同期信号，フィールド識別信号がＴＴＬ出 力で得られる。タイミング発生回路は，ビデオ信号を Ａ−Ｄ変換し，メモリに格納する制御を行なう。Ａ−Ｄ 変換部では，全並列型，分解能８ビット，最大２０ Ｍ Ｈ ｚ サ ン プ リ ン グ が 可 能 で あ る Ａ − Ｄ コ ン バ ー タ モ ンジュールを用いている。メモリは２５６ｋbitの S-RAM（スタティックラム）を２つ用いた。このメ モリに６４Ｋbyteの画像１枚分が一時的に格納され， パソコンからの命令によってパソコン及びＷＳに転 送される。 図１に示した構成で，ディジタル化された画像デー タをパソコンに転送し，６４Ｋbyteのファイルとして 保存するためのプログラムを作成した。 ビデオ信号からの画面データの取り込み範囲を図４ に示す。画面データ取り込みでは，水平同期信号を３２ パルスやり過ごした後に，水平同期信号200パルスに ついてデータを取り込む。横方向のデータは，最初に10.4/xｓ（64サンプルパルス）待ってから，各水平同
期信号毎に，３２０ドットのデータを取り込む。サンプ リングレートは6.144ＭＨｚとした。よって，各水平同期信号毎に，３２０ドット×１６３，s＝52.1〃ｓの変換時
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ビデオ 入 力 回 路 '/oｲﾝﾀ+ﾌｪｲｽ プルＩ…
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画像取得部 図２．パソコンとワークステーションとのネットワー ク化 ＝ sample･iｍｇｓａｍｐＩｅｊｍｇ ワ ー ク ス テ ー シ ョ ニ ワ ー ク ス テ ー シ ョ シ ■ ■ ー '11ﾘ￨ﾘlIll職．ｌＦ １ 弓 扇 詳 弓
図１．分散画像処理環境の全体構成 gashi（）
ワ ー ク ス テ ー シ ョ ン N F S VetwoIkFileSy 共 有 し て い （同一） 罰 一 診 stem）｜／ｈｏｍｅｌｌ時
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Ａ−タ 157 ８ビット データ ワークステーション（ＷＳ）上で動作する画像処理 プログラムを用いる利点として以下のようなことが挙 げられる。
間となる。１画面の取り込みに要する時間は，６３．５/ａ
ｓ/ライン×232ライン＝14.7,ｓとなる。 制御信号 図３．ビデオ入力回路のブロック図 ３２０ドット 一 一増，
同 期 分 離 タ イ ミ ン グ 垂 生 回 路 グ ン路 １ ０ ０ ド ッ トＩ
２ ０ ０ ド ッ ト メ モ リ 64Kbyte Ａ−Ｄ コ ン バ ー タ ビデオ 信号 佐藤・尾尻・棚田・長津：ネットワークを介した分散画像処理環境の構築 ２６２． PC-9801 １.マルチタスク，マルチウインドウ機能を用いて， 処理の高速化，多重化が可能 ２.ＷＳの強力なネットワーク機能を用いて，処理の 分散化が図れ，リアルタイム的な操作が可能 ３.ウインドウやマウスを扱う関数を持っており， ウインドウを開くことやメニューボタンを作るこ とが比較的容易にできる。 ３ ． ２ 画 像 処 理 項 目 本画像処理プログラムには表１のような処理項目が準 備されている。 以上のように，市販の画像処理システムに劣らない 機能を有するシステムを構築できた。ＴＩＡＳ(ＴＶＩｍ‐ ageAnalyzingSystem）モードを選択することによ り，ビデオカメラからの画像を，ディジタル化し， ＷＳ上に表示することができる。 ３ ． ３ 画 像 処 理 例 ３．２節で述べた処理項目の中から主な画像処理の 例を以下に示す。 図６にここで用いた原画像を示す。以下の処理例は この原画像に各処理を施すものとする。 図７はヒストグラムを表示したものである。 図８はラプラシアンフィルタを用いて画像強調処理 を行ったものである。 図９はソーベルフィルタを用いてエッジを検出した 例である。 １Ｉ
ビデオ信号の第１フィールド 図４．ビデオ信号からの画面データの取り込み範囲 』【ﾗ
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図 ５ ． 画 像 処 理 シ ス テ ム の 画 面 構 成:
雪
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3．Windowを用いた画像処理システム ３ ． １ 概 要 本画像処理システムはＳＵＮのＯｐｅｎWindowシス テムを用い，画像をウインドウ上にIこ表示し，マウス で ウ イ ン ド ウ に 設 け ら れ た 処 理 ボ タ ン を 押 す こ と に よって，画像の読み込み，保存，処理などを行う。本 システムの画面構成図を図５に示す。 １つの画像を表示するのに横320ドット縦200ドット あるいは，横１６０ドット横lOOドットを要する。ｌ画面 上に９画像十６画像の計15画像を一度に表示すること ができるので,処理前後の画像や,他の処理との比較・ 検討が容易にできる。 ファイル名入力以外はフルマウスで操作することが できる。扱える画像は，256階調のグレースケールで ある。開発言語としてＣ言語を使用しており，機能 の追加や改良が容易にできる。メインメニューには２５ 種類の処理項目が設けられており，サブメニューも合 わせると約65種類もの処理などが可能となる。 イン ｢ン ３ ２ ０ ド ッ ト ／ ラ イ ン × ２ ０ ０ ラ イ ン × ８ ビ ッ ト ＝ ６ ４ ０ ０ ０ ド ッ ト × ８ ビ ッ ト ＝ ６ ４ ０ ０ ０ バ イ ト 戸Ｓ う０ドット図 ９ ． ソ ー ベ ル フ ィ ル タ に よ る エ ッ ジ 検 川 の 例 255histo9ram国＞ 閃７．原lTili像のヒストグラム ４ ． お わ り に 我 々 が 椛 築 を 進 め て い る 分 散 画 像 処 理 環 境 に つ い て，その内容を報告した。ネットワークを介した画像 取得環境を椛築することを月的とし，パソコンとワー ク ス テ ー シ ョ ン （ Ｗ Ｓ ） を イ ー サ ネ ッ ト で ネ ッ ト ワ ー ク化した。その結果，パソコンで取得した11W像をＷＳ に転送する煩雑なプロセスを行うことなく，ＷＳに凹 像データを転送することに成功した。これによってパ ソコンからｗｓへの而像転送が大'冊に簡略化され， その後の画像処叫が'11滑にできるようになった｡また， パソコン上で開発した阿像処理システムを発鵬させ， ＷＳ上のWindowシステムを附いて，より尚速かつ 大容量なⅢi像処理システムを構築することができた｡ 今後は，本画像処理システムを用いて人物の顔画像 より，個人を識別する研究を行ってゆく予定である。 図 ８ ． ラ プ ラ シ ア ン 強 調 後 の 画 像 蕊亀
診撫
霧
墓
閃 ６ ． 原 画 像嬢 雪
蕊鱗
Afnne SmooLhing :.ogic Ｅｄｇｅ Fixed Dyllamlc Dither 呪rr-dist Avr-err Avr-Iimit １､IＡＳ ＳＡＶＥ IjOAI〕 Reversc ＣＬＳ ＨＩＳＴＯＲＹ ＩＭＧ…ＧＥＴ ＱＵＩＴ MIinc変換 平滑化 pixGl間の論理演算 ユッジ検出 固定しきい値法によ為２値化 動的しきい値法による２値化 デイ･ザ法ＩＦ.よる２値化 誤差配分法ＩＦ.よる２値化 平均誤差最小法に‘kる２値化 平均値制限法 パソヨンからの画像の取り込み ６ ４ ｋ ｂ ｖ ｔ ｅ に よ る セ ー ブ ６４ｋｂｖｔｅの画像デーータのロー‐ド 画 像 の 反 転 阿像の消去 処理のとストリーを見る 範 囲 指 プログラムを終了（画面消去〉佐 藤 ・ 尾 尻 ・ 棚 田 ・ 長 津 ： ネ ッ ト ワ ー ク を 介 し た 分 散 画 像 処 理 環 境 の 構 築 参 考 文 献 [ｌ］高木，下旧高木，下田：“画像解析ハンドブック，'，東京大 学出版会(1991)． 島田，磯部，塩野：“眉を含む両眼付近の部分画 像を用いた個人識別実験"，信学技報，PRU 92-10,ｐｐ.､73-80(1992)． 尾尻，入佐，佐藤，棚田，長津：“画像処理シス テムのネットワーク分散処理"，平成４年度電気 関係関係学会九州支部連合大会，1142(1992)． 159
