JPH07104943B2

JPH07104943B2 - 物体認識装置

Info

Publication number: JPH07104943B2
Application number: JP63210708A
Authority: JP
Inventors: 吉衛松崎; 光庸磯部; 謙三武市; 良一久富; 真士工藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-08-26
Publication date: 1995-11-13
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: US5018219A; JPH01295380A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、部品の種類位置等を認識する物体認識装置に
係り、特に、複数の構成要素から成る複雑な物体（パタ
ーン、マーク等）の認識に適した物体認識装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭59-154574号公報に記載されてい
る様に、画像データを２値化して生成した黒および白の
各領域の形状を、あらかじめ指定した認識対象物の形状
と比較して、認識対象物を検出するものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、認識対象物が１つの領域となる場合は
検出できるが、認識対象物が複雑で、２値化した時、複
数の領域になる場合については配慮されておらず、この
ような対象物は認識できないという問題があった。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、２値化した時、
複数の領域になる様な複雑な物体を検出する物体認識装
置を提供することにある。

本発明の他の目的は、複雑な物体を認識対象物として指
定する作業を簡易に行なえる物体認識装置を提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は、複雑な物体を認識対象物とした場
合、高速に認識を行える物体認識装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、認識対象物の指定において、最終的に必要
な認識対象物（以下、上位認識対象物と呼ぶ）を構成す
る複数の要素を、各々認識対象物（以下、下位認識対象
物と呼ぶ）とし、上位認識対象物の指定の際、その下位
認識対象物を指定すると共に、画像データの解析の際、
まず下位認識対象物を検出し、次にその結果を解析して
上位認識対象を検出することにより、達成される。

また、上記目的は、対話型に認識対象物を指定する際、
認識対象物の種類に応じて、必要な指定項目を入力する
モードに自動的に遷移し、かつ、対話型入力以外に、認
識対象物を指定するデータの一部を、通信回線あるいは
記憶装置から入力できる様にすることにより、達成され
る。

また、上記目的は、同一の画像解析結果を異なる方法で
得る、複数の画像解析手段を、入力画像に応じて、選択
的に使用することにより、達成される。

〔作用〕

上記構成により、２値化した時、複数の領域になる様な
複雑な物体でも、まず各領域毎に認識を行い、つぎにそ
の認識結果を解析して複雑な物体全体を認識することが
できる。ここで、物体の領域構造を解析し、先に認識す
べき下位の認識対象物から順に認識を行うので、上位の
認識を行う時には、それに必要な下位対象物の認識結果
が得られており、階層的な認識を行うことができる。

また、認識対象物の指定において、認識対象物の種類毎
に各指定項目に対し、必要、不要のマーク付けをし、必
要のマークが付いている指定項目の入力画面だけを表示
することにより、不要な指定項目の入力画面は省略して
簡易に認識対象物を指定することができる。

また、指定項目の値が定まっている場合は、それらの値
を通信回線や記憶装置から一括入力し、それらの項目に
設定済みのマーク付けをすることにより、設定済みの指
定項目の入力画面は省略して、それ以外の指定項目につ
いてのみ、対話型に入力する機能を実現できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を説明する。第１図は、本発明
の一実施例の全体構成を示す図である。本物体認識装置
10は、認識対象物を指定するための入力指示画面をユー
ザに表示するモニタ１、ユーザが認識対象物のデータを
入力するためのキーボード２、カメラ11で撮像した画像
を画像メモリ４、に格納する画像入力部３、モニタ１と
キーボード２に接続され、ユーザに入力指示画面を表示
し、ユーザが入力した認識対象物のデータを、対象物デ
ータメモリ５に格納したり、画像解析結果をモニタ１に
表示する対象物データ入出力部６、認識対象物のデータ
を格納するデータメモリ５を参照して認識対象物の階層
を解析し、下位の対象物データから順に画像解析部７に
送る画像解析管理部８、入力画像を解析する画像解析部
７、画像解析結果を格納する画像解析結果メモリ９、か
ら構成される。なお、対象物データ入出力部６には、モ
ニタ１とキーボード２以外にも通信回線12や、記憶装置
13が接続され、これらから認識対象物のデータを入力し
たり、画像解析結果を出力することができる。

ここで、対象物データ入出力部６、および画像解析管理
部８は、ここで示す機能を実現するプログラムを内蔵す
る計算機で実現される。また、画像解析部７は、画像処
理回路、および画像処理プログラムを内蔵する計算機で
実現される。

第２図は、以上示した構成を具体的に実現した回路構成
の１例である。

ここで、MPX（マルチプレクサ）、アナログ回路、A/D
（アナログデジタル変換）が、第１図における画像入力
部３の具体的な形態であり、濃淡メモリ、および２値メ
モリにより画像メモリ４が構成される。EDGE（変化点検
出回路）、変化点メモリ、VMC（画像メモリ制御回路）
は画像解析部７を構成する画像処理回路である。また、
ROM（リードオンリーメモリ）に格納された画像処理プ
ログラムを実行するMPUも画像解析部７の一部である。
なお、MPUは対象物データ入出力部６や、画像解析管理
部８における制御の機能を果たす。RAM（ランダムアク
セスメモリ）は対象物データメモリ５や、画像解析結果
メモリ９となる。SI/O（RS422）はキーボード２とのイ
ンターフェース回路、SI/O（RS232C）およびDIO基板は
通信回線12とのインターフェース回路、D/A（デジタル
アナログ変換）、CRTC,C/Gはモニタ１とのインターフェ
ース回路、拡張基板は記憶装置13とのインターフェース
回路、であり、これらは対象物データ入出力部６を構成
する。DECはこれらインターフェース回路を、MPUから制
御する際に使われる。

つぎに、１つの認識対象物を複数の下位の認識対象物の
集合として指定することができる対象物データ入出力部
６について詳細に説明する。

第３図は、対象物データ入出力部６の構成を示す図であ
る。対象物データ入出力部６には、入力管理部61、項目
別データ入力部62、項目別データ管理部63、通信インタ
フェース64、記憶装置インタフェース65がある。入力管
理部61は項目別データ入力部62を管理し、ユーザが認識
対象物を指定するためのメニュー画面を、順にモニタ１
に表示し、キーボード２から入力されたデータを受け取
る。

複数の下位対象物から構成される複雑な物体の一例を第
４図に示す。これは、マークA,Bの付いたスイッチであ
り、スイッチの種類はマークA,Bの形状で判別される。
このマークは複数の分離された領域形状から構成される
ので、マークを認識するためには、まずマークを構成す
る各領域形状を認識し、つぎにそれらの組合せを解析す
ることになる。

この場合、スイッチが最終的な認識対象物となり、各マ
ークがその下位対象物となる。

このスイッチを認識対象物として指定する時は、入力管
理部61は、項目別データ入力部62の中から、まず対象物
番号指定部621を実行させ、この対象物番号（例えば
“1"）を指定させる。つぎに、この対象物の下位対象物
（例えば“2",“3"）を指定させるため、下位対象物指
定部622を実行させる。下位対象物指定部622は、まず、
第５図に示す下位対象物指定メニューを表示する。この
メニューで、ユーザが下位対象物番号を指定すると、対
象物“1"であるこのスイッチは、“2",“3"の下位対象
物から構成されるものとなる。

この様に、ユーザは、１つの認識対象物を複数の下位の
認識対象物の集合として指定することができる。

この対象物の種類には各種あり、その１例を第６図に示
す。この表に示す様に、対象物には、対象物として際下
位の要素となる１次対象物と、１次対象物を階層的に組
み合わせて定義する高次対象物がある。また、１次対象
物には、単一の領域で構成される単純対象物と、複数の
領域で構成される複合対象物がある。各々の対象物を以
下に説明する。

平面対象物とは、領域を有する平面状の対象物である。
形状は任意で、内部に穴があってもかまわない。この対
象物は輪郭形状や特徴量により判別され、指定した作業
点の位置を求めることができる。

線対象物とは、物体の縁、溝等、直線状の対象物であ
る。認識結果としては、直線の傾きと切辺の値を求め
る。

点対象物とは、指定値に最も近い面積の物体であり、そ
の中心位置を求めるものである。

ストライプ対象物とは、ICのリードのように、一定間隔
の帯状の物体である。そのストライプの中心位置が求め
られる。

非定形対象物とは、特定の形状を持たず、指定した範囲
における２値画像の白または黒の面積の総和が指定した
値以上なら有りとするものである。認識結果は“有り”
“無し”だけで、位置や種類は求められない。

２点の構成物とは、２つの物体の特定の点から構成され
るものである。例えば、２つ穴を持つ部品は、各穴の中
心点を認識することにより判別や位置検出を行うことが
できる。したがって、各々の穴を、１つの点対象物とす
れば、この対象物は、２つの点対象物から構成される高
次対象物となる。

点と直線の構成物とは、線対象物と点対象物から構成さ
れるものである。例えば、基板穴と基板縁の距離は、縁
を示す直線から穴の中心までの距離として定義される。
縁と穴を対象物とすれば、縁から穴までの距離は１次対
象物を複合した対象物となる。この様なものが点と線で
構成される高次対象物である。

２直線の構成物とは、２つの直線から構成されるもので
ある。長方形の基板のコーナは、縦辺と横辺である直線
の交点として定義される。また、帯状物体の幅は両側の
縁をなす直線の間隔として定義される。この様なものが
２直線で構成される高次対象物である。

複数物体の構成物とは、下位対象物の有り無しの組合せ
で定義されるものである。例えば液晶等のセグメント文
字は、各セグメントを非定形対象物として、この有り無
しの組合せを判定することにより認識することができ
る。この様なものが複数物体で構成される高次対象物で
ある。

なお、これらの高次対象物は、さらに上位の高次対象物
の下位対象物とすることができる。すなわち、２点の構
成物は２点を始点終点とする直線対象物、点と直線の構
成物は点から直線に下ろした垂線で定義される直線対象
物、２直線の構成物は２直線の交点で定義される点対象
物もしくは２直線の間隔で定義される直線対象物、と扱
うことができる。これにより、２階層だけでなく任意の
階層で認識対象物を定義できる。

本物体認識装置は、これらの対象物を判別し、その位置
を求めるので、対象物の定義内容としては、上で示した
対象物の階層的な関係、対象物の属性、および、対象物
の位置がある。

これらの対象物を定義するデータは、対象物データ入出
力部６により、対象物データメモリ５に第７図のような
構造を持って格納される。

この対象物データメモリ５に格納されたデータにおい
て、階層的な対象物の関係を指定するデータとしては、
１つの対象物毎に対象物の種類、上位対象物番号、それ
を構成する下位対象物の数と対象物番号が格納されてい
る。

また、対象物を認識する際に使用する属性データとして
以下の各項目が格納されている。

・前処理：認識を行うためには、ノイズ除去、２値化、
セグメンテーション、等の前処理が必要である。この処
理の内容は、認識対象によって異なるので、行うべき前
処理の種類、順序を指定する。また、前処理を行うに
は、例えば、２値化の閾値、ノイズと見なせる最小セグ
メント面積、等のパラメタが必要であり、これを合わせ
て指定する。

・輪郭形状：物体を表現する上で基本となる、輪郭形状
を多角形で表す。物体には穴のある物もあるので、一般
に、輪郭形状はｎ個の多角形になる。この情報は、形状
比較の際等に用いられる。

・姿勢軸タイプ：物体の位置姿勢を定義するための姿勢
軸の決定方法を指定する。このタイプとしては、主軸、
重心と最遠点を結ぶ直線、重心と最大穴の中心を結ぶ直
線、等がある。

・位置基準点：物体の位置を代表する点である。

・特徴量：面積や周囲長等、形状の特徴量は、物体を判
別に使用できる。このため、認識対象の特徴量を事前に
計算し保持しておく。

・判別方法：有効な認識アルゴリズムも認識対象によっ
て異なるので、使用する認識アルゴリズムを指定する。

・計測項目：物体認識装置は、組み立てに用いる部品の
位置認識、検査のための物体の寸法測定等、各種の用途
があり、必要な認識項目も異なる。本項目はこれを指定
する。

・干渉チェック範囲：ロボットが組み立てを行う際に
は、部品位置を知ると同時に、部品の周囲に障害物が無
いことを知る必要がある。このためには、特定の範囲を
指定し、その中には何も無いことをチェックすればよ
い。これにより、ロボット手先と障害物との干渉を回避
することが可能となる。本項目はこの範囲を指定する。

・座標変換パラメタ：対象物の位置は、対象物の形状
を、その対象物固有の座標系（対象物座標系）で定義
し、その認識対象が存在する環境を表す座標系と対象物
座標系の座標変換パラメタを持つことにより表す。本項
目は、この座標変換パラメタを指定するものである。

ここで、その認識対象が存在する環境は、ジョブ、ステ
ージ、ウィンドウの３階層で表現され、各階層で対象物
が存在し得る。

ジョブとは、１つの作業単位のことであり、ジョブ座標
とは、そのジョブ全体に対して共通の座標である。した
がって、この座標は１つの作業に対するワールド座標で
あると言える。

ステージとは、１つのジョブにおいて、１回に撮像する
範囲のことであり、ステージ座標とは、その範囲におけ
る座標である。一般に、ステージ座標はジョブ座標にお
いて定義されており、複数のステージの位置関係は、そ
のステージ座標が定義されているジョブ座標を介して求
めることができる。ステージ座標は、ロボットの手先視
覚の様に、撮像する範囲が移動する場合、あるいは、複
数のカメラを用いて大きな物体を分割して撮像し、それ
から全体の認識を行う様な場合に有効である。

ウィンドウとは、１つのステージにおける特定の範囲を
言い、ウィンドウ座標とは、その範囲における座標であ
る。一般に、ウィンドウ座標はステージ座標において定
義されているので、複数のウィンドウの位置関係を求め
ることができる。ウィンドウは、認識する物体の存在範
囲が限定されている場合、その範囲に設定することによ
り、周囲をマスクして認識を容易にする効果があり、ウ
ィンドウ座標はこの内部の処理に使われる。

第７図に示した例は、対象物がウィンドウで定義されて
いるが、複数のウィンドウにまたがる対象物はステージ
対象物として、また、複数のステージにまたがる対象物
は、ジョブ対象物として定義できる。

つぎに、画像解析管理部８の処理手順を第８図に示す。
画像解析管理部８は対象物データメモリ５に格納されて
いるデータを解析する。第９図は、対象物データメモリ
５に格納される対象物データの一例である。これは第10
図に示すスイッチパネル（対象物番号“1"）を対象物と
する例である。このスイッチパネルには２つのスイッチ
1,2（対象物番号“2",“3"）が付いており、各スイッチ
1,2は複数のマークA,B,C,D（対象物番号“4",“5",
“6",“7"）を持つ。したがって、対象物データの構造
は、最下位の対象物としてマークがあり、１つ上位の対
象物としてスイッチがあり、最上位の対象物としてスイ
ッチパネルがある。

画像解析管理部８は、ロボット等の外部機器から対象物
としてスイッチパネル（対象物番号“1"を指示される
と、この対象物データの構造を解析し、まず、最下位対
象物であるマークA,B,C,Dの認識を画像解析部７に指示
する（102,104）。この指示は、全ての対象物には対象
物番号が付けられているので、マークA,B,C,Dの対象物
番号である“4",“5",“6",“7"を画像解析部７に送る
ことで実現される。

画像解析部７は第11図に示す構造になっている。画像解
析データ入力部71は、画像解析管理部８から送られた対
象物番号で指定された対象物データを対象物データメモ
リ５から読みだし、画像処理モジュール群72に送る。画
像処理モジュール群72は、各種の前処理、認識、計測を
行うモジュールを含んでおり、送られた対象物データに
指定されている前処理、認識、計測の種類に対応したモ
ジュールが選択的に実行される。

前処理、認識、計測の各処理には、複数のモジュールが
ふくまれており、任意のモジュールを選択して組合せて
実行するために、各階層のモジュールは共通のワーキン
グデータ74を参照し処理を進める。このワーキングデー
タ74は、第12図に示すように、ウィンドウ処理データ74
1と認識結果データ742から構成される。ウィンドウ処理
データは、ウィンドウ毎に設けられ、原画像、２価値
像、ラベリング結果、各セグメントの特徴量や輪郭形状
が含まれる。また認識結果データは、その認識対象毎に
設けられ、認識対象の有無、位置、計測された寸法が含
まれる。

各階層のモジュールは、ワーキングデータに対し、第12
図に示す様な参照、書き込みを行うが、全モジュールが
共通のワーキングデータを使用するので、第11図に示し
た画像処理モジュール群72の中の任意のモジュールを組
み合わせて実行することができる。

ここで処理された結果は、認識結果格納部73に保持され
る。

画像解析管理部８は、まず、対象物４の対象物データを
読みだすと、そこにはその対象物の属性データがあるの
で、その属性データを参照しながら、画像入力、前処
理、認識、計測を行う。ここで、画像処理モジュール群
72は第11図に示すように、前処理、認識を行う各種モジ
ュールを含んでいるので、前処理アルゴリズムや認識ア
ルゴリズムの項目に格納されている種類のモジュールを
使い、輪郭形状や特徴量の項目に格納されているマーク
の属性値と比較してマークの検出を行う。

第９図に示す例では、前処理の項目で、固定２値化、セ
グメンテーションが指定されているので、これらのモジ
ュールが選択実行される。ついで認識の項目で、特徴量
比較が指定されているので、特徴量比較のモジュールが
選択実行される。これにより、各マークである対象物
“4",“5",“6",“7"の有り無しが判定され、結果が認
識結果格納部73に保持される。対象物“4",“5",“6",
“7"に関する処理が終了すると、画像解析部７は画像解
析管理部８に処理結果を返す（106）。

すると画像解析管理部８は、続いてスイッチである、対
象物“2"と“3"の認識指示を画像解析部７に送る（108,
102,104）。対象物“2"と“3"の対象物データには、下
位対象物として、それぞれ、“4",“5"と、“6",“7"が
指定されており、認識の種類として、組合せパターン比
較が指定されている。このため、画像処理モジュール群
72のうち、組合せパターン比較モジュールが選択実行さ
れ、認識結果格納部73に保持されている対象物“4",
“5",“6",“7"の検出結果を参照して対象物“2"と“3"
の有り無しを判定し、その結果を認識結果格納部73に保
持する。対象物“2",“3"に関する処理が終了すると、
画像解析部７は画像解析管理部８に処理結果を返す（10
6）。

すると画像解析管理部８は、続いてスイッチパネルであ
る、対象物“1"の認識指示を画像解析部７に送る（108,
102,104）。対象物“1"の対象物データには、下位対象
物として、“2"と“3"が指定されており、認識の種類と
して、組合せパターン比較が指定されている。このた
め、画像処理モジュール群72のうち、再び組合せパター
ン比較モジュールが選択実行され、認識結果格納部73に
保持されている対象物“2"と“3"の検出結果を参照して
対象物“1"の有り無しを判定し、その結果を画像解析管
理部８に返す（106）。

画像解析管理部８は、求める対象物“1"の認識結果が得
られたので、これを画像解析結果メモリ９に格納し、対
象物データ入出力部６はその結果をモニタ１に表示する
（110）。

以上示した、ロボット等の外部機器からの指示による、
画像解析管理部８と画像解析部７間のコマンドシーケン
スをまとめると、第13図のようになる。

この様にして、第10図に示すスイッチパネルの様な複数
の下位対象物から構成される複雑な対象物を認識するこ
とができる。

この例は、対象物の構造として、最下位の対象物として
のマーク、１つ上位の対象物としてのスイッチ、最上位
の対象物としてのスイッチパネルとなっている。ユーザ
が対象物を指定する時は、第５図に示したように、１つ
の対象物について、その下位対象物を指定するので、こ
の場合はスイッチパネルの下位対象物として２つのスイ
ッチを指定し、スイッチの下位対象物としてマークを指
定することになる。したがって、どの対象物が最下位に
なるかは全対象物の関係を解析する必要があり、これは
画像解析管理部８が行う。この全対象物の関係の解析は
第14図に示す手順で行える。

すなわち、第９図に示すような対象物データを対象物デ
ータメモリ５より取り出し（202）、下位対象物が有る
か否かを判定する（204）。もし下位対象物があれば、
その対象物データを取り出し（206）、さらに下位の対
象物が有るか否かを判定する（204）。このようにし
て、例えば、第９図に示すような対象物番号“1"から下
位対象物番号“2",“3"、さらに下位対象物番号“4",
“5",“6",“7"というようにして対象物データを取り出
し、最終的に最下位対象物を判定する（208）。これに
より、全対象物の関係の解析が行えることができ、第８
図に示す手順により第10図のような複雑な対象物を認識
することができる。

なお、以上の例では、スイッチパネルの場合について説
明したが、これはロボットなどを用いてエアコンの操作
パネルなどに適用されるスイッチを組み立て、このスイ
ッチが規則正しく組み立て配置されているかを画像認識
を用いて検査する場合などに使用される。本技術は、こ
のように操作パネルの如く、簡単な形状の複数のマーク
の組み合わせで種々の形態を表す対象物の認識に特に有
効であるが、このようなパネルの組立て検査に限らず種
々の用途に適用できることはいうまでもないことであ
る。

本装置による、上位認識対象物を下位認識対象物により
階層的に指定する他の例を第15図に示す。

例１は、２つの部分が蝶番により結合されている部品で
ある。この部品は、２つの部分のなす角度が不定なの
で、部品全体の形状で比較することができない。このよ
うな部品に対し、本装置では、２つの部分にある、各々
の穴の周囲にウィンドウを設定して、その内部の穴を点
対象物とし、２つの点対象物を下位対象物とする点と点
の構成物として部品全体を定義することができる。

例２は、４方向にピンを持つICの位置検出をする場合で
ある。この場合、まず、各方向のピン列を各々ストライ
プ対象物とし、ピン列の中心を求める。つぎに、対向す
る２つのストライプ対象物の中心点を下位対象物とす
る、点と点の構成物を定義する。点と点の構成物は、始
点と終点の決まった直線対象物となるので、２つの点と
点の構成物を下位対象物とする、２直線の構成物を定義
する。この２直線の交点が、ICの中心位置となる。

例３は、プリント基板のパターン幅および位置を計測す
る場合である。この場合、パターンの両側の縁を直線対
象物と定義し、この２直線を下位対象物とする２直線の
構成物を定義すると、パターン幅および位置を求めるこ
とができる。

例４は、セグメント文字のように、複数の要素の組合せ
で種類を判別する場合である。この場合、セグメントの
各要素を、非定形対象物と定義し、文字全体を複数物体
の集合物と定義することで、その種類を判別することが
できる。

以上の対象物は、従来は専用プログラムにより認識され
ていたが、本装置によれば、特定の下位対象物の組合せ
として指定できるので、システム開発の工数を大幅に削
減できる。

以上の例でも示されているが、対象物の属性には第７図
に示すように各種有り、各々の属性は項目別データ入力
部62により入力できるが、対象物によっては全ての属性
を指定する必要の無いものがある。たとえば、スイッチ
の認識は、その下位対象物であるマークの有り無しで判
定するので、スイッチの認識においては画像の前処理を
する必要はない。この場合、対象物の種類を指定するメ
ニューで、種類として複合対象物が指定されたら、前処
理の種類を指定するメニューは表示しないようによれ
ば、ユーザの対象物の指定操作が簡便になる。

このように、認識対象物の種類に応じて、必要な指定項
目を変更することは以下のように実現できる。入力管理
部61は、対象物データメモリ５を参照しながら、対象物
データメモリ５に設定されていない項目に対応する項目
別データ入力部62を起動し、データを入力する。項目別
データ管理部63には、各項目に関して、その項目が指定
された場合、指定が必要となる項目と不要な項目が記さ
れている。したがって、入力管理部61は１つの項目のデ
ータを入力すると、そのデータを対象物データメモリ５
に格納すると同時に、項目別データ管理部63を参照し、
その項目が指定された場合、指定が不要になる項目につ
いて、指定不要のコードを対象物データメモリ５に格納
する。これにより、入力管理部61は、対象物データメモ
リ５の各項目を調べ、データ設定済みもしくは、指定不
要のコードが設定されている項目を除いた項目につい
て、項目別データ入力部62を起動すれば、必要な項目の
みユーザに入力させることができる。また、必要な項目
のみユーザに入力させることを自動的に行うことも、こ
の方式により行うことができる。

以上は、対象物データを、モニタ１とキーボード２を用
いて、対話型に入力する例であるが、この他に、通信回
線12あるいは記憶装置13から入力し、ここで入力したデ
ータ以外の項目を対話型に入力することもできる。対象
物データ入出力部６には、第３図に示す様に、通信イン
タフェース64と記憶装置インタフェース65があり、入力
管理部61は、このインタフェースを通じて外部からデー
タを入力できる。入力管理部61は、データを入力し、そ
れを対象物データメモリ５に格納する。一旦、対象物デ
ータメモリ５に格納してしまえば、それがキーボード２
から入力されたものか、通信インタフェース64、あるい
は記憶装置インタフェース65から入力されたものかの区
別はないので、以後、入力管理部61は、データが設定さ
れていない項目だけを、前に示した方法によりユーザに
入力させることができる。このようにすることで、事前
に決定できるデータは一括して、外部のファイルから入
力し、ユーザのデータ入力工数を削減することができ
る。

また、第11図の画像処理モジュール群72は、機能別に各
種の画像処理モジュールが含まれているが、機能は同じ
で処理方式が異なる複数のモジュールを持ち、対象物に
応じて、より高速に実行できるモジュールを選択するこ
とも可能である。

この処理手順を第16図に示す。この例では、２値化モジ
ュールとして、全画面２値化モジュールと部分２値化モ
ジュールを持つ。全画面２値化モジュールは、２値化回
路により、多値画像メモリの内容全体を指定された閾値
で２値化するものであり、部分２値化モジュールは、プ
ログラムを内蔵した計算機により、多値画像メモリの特
定の範囲を指定された閾値で２値化するものである。全
画面２値化モジュールは、多値画像メモリを専用回路で
処理するので、常に、16.7ミリ秒で実行する。これに対
し、部分２値化モジュールは、多値画像メモリを１画素
ずつ計算機で処理するので、２値化する範囲が狭ければ
短時間で処理でき、２値化する範囲が広ければ長時間要
する。例えば、１画素の２値化に10マイクロ秒かかると
すると、縦横が256画素ずつの多値画像メモリの内、縦
横10画素ずつの100画素の範囲を２値化するには、１ミ
リ秒かかり、縦横50画素ずつの2500画素の範囲を２値化
するには、25ミリ秒かかる。したがって、２値化の際
に、２値化する範囲を調べ、部分２値化モジュールで1
6.7ミリ秒以上かかる範囲ならば、全画面２値化モジュ
ールを用い、それ以下なら部分２値化モジュールを使用
するのがよい。本物体認識装置は、処理する画像の範囲
を属性データとして持つので、画像解析管理部８は、こ
の処理範囲を調べ（302）、その大きさに応じて、全画
面２値化モジュールと、部分２値化モジュールの内、処
理時間が短くなるものを選択し、実行させる（304,306,
308,310,312）。これにより、入力対象に応じて、より
高速に解析結果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、複数の領域で構成される複雑な物体を
検出することができる。実世界の物体は、単一の領域で
構成される単純な物より、複数の部品から構成されてい
る複雑な物の方が一般的である。本発明の物体認識装置
は、複雑な対象物の指定を、実際の物体の構造に対応し
て、その物体を構成する物の集まりとして階層的に指定
できるので、従来の認識装置に比べ、認識対象を大幅に
拡大できる。

また、認識対象が複雑になるにつれ、認識対象を指定す
る作業が複雑で工数を要する作業になるが、本発明は、
認識対象に応じて必要な指定項目だけ入力すればよいの
で、この指定作業が容易になる。全指定項目の内、必要
な指定項目の数を半分とすれば、本発明により、この工
数を50％削減できることになる。

さらに、対象物に応じて、処理モジュールを選択実行さ
せることにより、実行速度を高速化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の全体構成を示す図、第２
図は、本発明の構成を具体的に実現した回路構成を示す
図、第３図は、対象物データ入出力部６の構成を示す
図、第４図は、複数の下位対象物から構成される複雑な
物体の一例を示す図、第５図は、下位対象物指定メニュ
ーの一例を示す図、第６図は、対象物の種類を示す図、
第７図は、対象物データの一例を示す図、第８図は、画
像解析管理部８の処理手順を示す図、第９図は、第10図
に示すスイッチパネルの対象物データを示す図、第10図
は、対象物の例であるスイッチパネルを示す図、第11図
は、画像解析部７の構造を示す図、第12図は、ワーキン
グデータに対する参照、書き込みを示す図、第13図は、
画像解析管理部と画像解析部間のコマンドシーケンスを
示す図、第14図は、全対象物の関係の解析手順を示す
図、第15図は、上位認識対象物を下位認識対象物により
階層的に指定する例を示す図、第16図は、画像処理モジ
ュールの選択手順の例を示す図である。１……モニタ、２……キーボード、３……画像入力部、
４……画像メモリ、５……対象物データメモリ、６……
対象物データ入出力部、61……入力管理部、62……項目
別データ入力部、621……対象物番号指定部、622……下
位対象物指定部、63……項目別データ管理部、64……通
信インタフェース、65……記憶装置インタフェース、７
……画像解析部、71……画像解析データ入力部、72……
画像処理モジュール群、73……認識結果格納部、74……
ワーキングデータ、８……画像解析管理部、９……画像
解析結果メモリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久富良一栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者工藤真士栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所栃木工場内 (56)参考文献特開昭58−134372（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−71937（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−234472（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−241611（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−50972（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−263271（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−154963（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−154974（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−133588（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】認識対象物を指定する手段と、画像を撮像して入力する画像入力手段と、該画像入力手段から入力された画像データを解析して、
指定された認識対象物を検出する手段から構成される物
体認識装置において、１つの認識対象物を複数の下位の認識対象物の集合とし
て指定し、かつ該下位の認識対象物の階層構造を許す手
段と、該下位の認識対象物に対して個々にその属性として、画
像前処理方法、形状判別方法、判別基準、計測項目を設
定する手段と、画像前処理方法と形状判別方法と計測項目の種類に対応
した実行手段と、入力された画像データに対して、該下位の認識対象物に
対して設定された画像前処理方法の種類に対応した該実
行手段を実行して画像前処理を行ない幾何学特徴を求
め、該設定された形状判別方法の種類に対応した実行手
段を用いて、該幾何学特徴と設定されている前記判別基
準とを比較して判定検出し、該下位の認識対象物の検出
結果から該下位の認識対象物によって構成される１つの
認識対象物を検出する手段とを有することを特徴とする
物体認識装置。
【請求項２】請求項１記載の物体認識装置において、認
識対象物毎に、その認識対象物を構成する下位の認識対
象物を検索する手段と、検索結果に基づき下位の認識対
象物から順に検出を行ない、最終的に下位の認識対象物
で構成される上位の認識対象物を検出する手段を備えた
物体認識装置。
【請求項３】請求項１記載の物体認識装置において、対
話型に認識対象物を指定する際、認識対象物の種類に応
じて、必要な指定項目を変更する手段を備えた物体認識
装置。
【請求項４】請求項３記載の物体認識装置において、必
要な指定項目を入力するモードに自動的に遷移する手段
を備えた物体認識装置。
【請求項５】請求項１記載の物体認識装置において、同
じ画像に対して、同一の解析結果を得る複数の画像解析
手段を有し、入力対象に応じて、より高速に解析結果を
得られる画像解析手段を選択して使用する手段を備えた
物体認識装置。
【請求項６】請求項１記載の物体認識装置において、最
下位の認識対象物の種類として、少なくとも任意形状の
領域を有する平面対象物、直線対象物、点対象物、一定
間隔の帯状パターンを有するストライプ対象物、特定の
形状を持たない非定形対象物を定義して記憶手段と、最下位の認識対象物の集合として指定される認識対象物
の種類として、少なくとも２点の構成物、点と直線の構
成物、２直線の構成物、複数物体の構成物を有し、２点
の構成物を２点を始点終点とする直線対象物、点と直線
の構成物を点から直線に下ろした垂線で定義される直線
対象物、２直線の構成物を２直線の交点で定義される点
対象物もしくは２直線の間隔で定義される直線対象物、
と扱うことにより、該認識対象物の集合として指定され
る認識対象を下位対象物とする多階層の認識対象物を定
義し記憶する手段とを有する物体認識装置。