JPS61292507A - 回転ずれ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 この発明は、静止若しくは移動中の被認識物体を画像化
して入力パターンを求め、この入力パターンを標準パタ
ーンと照合して、被認識物体を二次的に認識する視覚認
識技術に関連し、殊にこの発明は、パターン照合に先立
ち、標準パターンに対する入力パターンの回転ずれ量を
高速検知する新規回転ずれ検出装置を提供する。

〈発明の概要〉 この発明は、入力パターンと回転ずれのない標準パター
ンとの不一致画素数を計測し、その計測結果に基づき所
定のテーブルを参照して入力パターンの回転ずれ量を検
出しており、これによりビデオレートで入力パターンの
回転ずれ量を高速検知できるようにした。

〈発明の背景〉 一般に二次元視覚認識装置では、入力パターンと標準パ
ターンとを画像上で重ね合わせて、両パターンの重合一
致度合を検出して、被認識物体を認識するものである。

従ってこのパターン照合に際しては、両パターンを正確
に位置合わセする必要があり、従来はＸＹステージ等を
用いて被認識物体を所定停止位置に位置決めした後、こ
れをテレビカメラで撮像して人カバターンを求め、この
入力パターンにつき標準パターンと照合処理を行ってい
る。ところがこの種方式の場合、被認識物体の位置決め
機構が必要であるから、視覚認識装置の全体構造が複雑
化すると共に、位置決め操作の時間分だけパターン照合
に時間がかかる等の不利があった。

そこで近年、標準パターンに対する入力パターンの位置
ずれ量や回転ずれ量をデータとして検出し、この検出デ
ータに基づき入力パターンの位置や傾きを修正した上で
、この修正パターンを標準パターンと照合する方式が開
発された。

ところが従来は、特に入力パターンの回転ずれを検出す
るのに、まず入力パターンの輪郭を抽出し、ついでこの
輪郭データから人カバターンのモーメントを求めた後、
このモーメントを利用して入力パターンの回転ずれ量を
算出しており、これがため演算時間が著しく長くかかり
、処理の高速化を実現することが困難であった。

〈発明の目的〉 この発明は、標準パターンに対する入力パターンの回転
ずれ量を高速で検出可能とし、もって人カバターンが傾
いても、迅速且つ容易に物体認識を行い得る回転ずれ検
出装置を提供することを目的とする。

〈発明の構成および効果〉 上記目的を達成するため、この発明では、まず回転ずれ
のない標準パターンを基準メモリに格納すると共に、異
なる角度の回転ずれが与えられた各標準パターンにつき
前記回転ずれのない標準パターンとの不一致画素数を各
角度毎にテーブル化してメモリに記憶させておき、しか
る後に入力パターンを取り込んで前記基準メモリ中の標
準パターンとの不一致画素数を計測し、その計測結果に
基づき前記テーブルの内容を参照して入力パターンの回
転ずれ量を検出するようにした。

この発明によれば、データ上で入力パターンの回転ずれ
修正が可能となるから、被認識物体を所定停止位置に位
置決めする等の必要がなく、特別な位置決め機構が不要
となり、装置全体を簡易化できると共に、位置決め操作
に要する時間を節約し得、物体認識処理の効率を向上で
きる。また入力パターンの回転ずれを、モーメントを利
用した複雑な演算処理によらず、カウンタ等の簡易なハ
ード構成をもって、而もビデオレードで求め得るから、
演算処理等の効率を向上し得る等、発明目的を達成した
顕著な効果を奏する。

〈実施例の説明〉 第１図は、この発明の回転ずれ検出装置が組み込まれた
二次元視覚認識装置の回路構成例を示す。図中、テレビ
カメラ１は、静止または移動中の物体２を例えば上・方
より撮像し、飛越走査にかかる画像出力（第２図（１）
に示す）を同期分離回路３へ送出する。同期分離回路３
は、前記画像出力より水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号
ＶＤ、奇数フィールド信号ＯＤ（第２図（２）に示す）
、クロック信号ＣＫ（第２図（４）に示す）等を分離し
、ビデオ信号ＶＤｉを２値化回路４へ出力する。２値化
回路４は、第２図（３）に示す如く、ビデオ信号ＶＤｉ
に対し一定のスレシュホールドレベルＴＨを設定し、ビ
デオ信号ＶＤｉの奇数フィールドにつき白黒２値化して
２値パターンを形成出力する。２値化回路４には、モー
ド切換スイッチＳＷを会して基準メモリ５が接続されて
おり、モード切換スイッチＳＷを学習モード側ａにセッ
トして回転ずれのない標準モデルを撮像するとき、基準
メモリ５に例えば第３図に示す回転ずれのない標準パタ
ーンＰが書き込まれ、またモード切換スイッチＳＷを計
測モード側すにセットして、被認識物体を撮像するとき
、第４図に示すイメージの入力パターンＰｉが生成され
る。この実施例の場合、各パターンは縦横２５６ビツト
の画素範囲に生成されるもので、第４図に示す入力パタ
ーンＰｉの場合標準パターンＰに対し角度Δθだけ回転
ずれをおこしている。

尚第１図中、水平カウンタ６および垂直カウンタ７は・
標準ツマターンＰの読み書きＧこ際し、基準メモリ５内
の画素位置をアドレス指定する。

またゲート回路８．９は、奇数フィールド信号ＯＤやク
ロック信号ＣＫで開閉制御され、書込み制御信号Ｗや読
出し制御信号Ｒを基準メモリ５へ供給する。更にゲート
回路１０は奇数フィールド信号ＯＤで開閉制御され、ク
ロック信号ＣＫを水平カウンタ７および垂直カウンタ８
へ夫々供給する。

前記モード切換スイッチＳＷの計測モード側すには、エ
クスクル−シブ・オア回路（以下、ｒＥＸ、ＯＲ回路」
という）１１を介して画素カウンタ１２が接続されてい
る。前記ＥＸ。

ＯＲ回路１１には、基準メモリ５より読み出された標準
パターンＰの画素データと、テレビカメラｌより取り込
まれたパターンの画素データとが一致するか否かを判別
するためのもので、この両者が一致しないときに論理「
１」の信号を出力する。従ってこの出力信号を受ける画
素カウンタ１２は、テレビカメラ１より取り込まれたパ
ターンの構成画素のうち、基準メモリ５中の標準パター
ンＰの構成画素と一敗しない画素の数を計数することに
なる。この画素カウンタ１２の計数データは水平同期期
間毎にｌ１０（Ｉｎｐｕｔ　／　０ｕｔｐｕｔ　）ポー
ト１３を介してｃｐｕ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓ
ｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　）　　１４に取り込まれ、ＣＰＵ
１４Ｈこのデータ内容を表示部１５に表示すると共に、
パターンの回転ずれの検出、さらには物体認識のための
パターン照合等の各処理を一連に実行する。なお図中、
設定スイッチ１６は、パターン照合等における基準デー
タを設定するためのものである。またＦＲＯＭ（Ｐｒｏ
ｇｒａｍｍａｂｌｅ　　Ｒｅａｄ　　　０ｎｌｙ　　　
Ｍｅｍｏｒｙ　　）　　　１　７　　は回転ずれの検出
やパターンの修正等の一連のプログラムを格納し、また
Ｒ　Ａ　Ｍ　（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ　　Ｍｅａ＋
ｏｒｙ　）　　１８は各種データの格納するエリアの他
、各処理を実行するためのワークエリアを有する。また
ゲート回路１９はＣＰＵ１４に対し割込み信号ＩＮＴを
発生させる回路であり、オア回路２０は画素カウンタ１
２をリセットする回路である。

然してモード切換スイッチＳＷを学習モード側ａに設定
した後、テレビカメラ１により回転ずれのない状態の標
準モデルを撮像すると、ビデオ信号ＶＯｉの最初の奇数
フィールドにつき２値化処理が実行され、回転ずれのな
い標準パターンＰ（第３図に示す）が基準メモリ５に書
き込まれる。

つぎにモード切換スイッチＳＷを計測モード側すに切り
換えた後、標準モデルを標準位置より所定角度Δθ、だ
け回転させ、この傾き状態の標準モデルをテレビカメラ
１により撮像すると、前記同様、ビデオ信号Ｖ旧の最初
の奇数フィールドにつき２値化処理が実行され、角度Δ
θ、の回転ずれを有する標準パターンＰ１（第５図に示
す）が生成される。この標準パターンＰ１を構成する画
素データは、ＥＸ、ＯＲ回路１１へ入力され、このＥＸ
、ＯＲ回路１１において、基準メモリ５に格納された標
準パターンＰにかかる対応する画素データと対比され、
両データが一致するか否かが判断される。もし両データ
が不一致のときは、ＥＸ、ＯＲ回路１１は論理「１」の
信号を出力し、画素カウンタ１２は不一致にかかるデー
タ数（不一致画素数）を水平走査ライン毎に計数する。

そして奇数フィールドにおける水平同期信号ＨＤの各時
間タイミングで、ＣＰＵ１４に対し割込み信号ＩＮＴが
発生せられ、ＣＰＵ１４はこの水平同期期間において、
画素カウンタ１２の計数データを取り込み、これを全水
平走査ラインにわたり累計加算して、不一致画素総数Δ
Ｎ、を求める。

この不一致画素総数ΔＮ、は、第５図中、斜線で示す回
転ずれ領域Ｓ内に含まれる画素数を意味しており、この
データはＲＡＭ１８内のテーブル格納エリア（第７図に
示す）において、角度Δθ１と対応するアドレスに格納
される。

第６図は、さらに大きい角度Δθ２の回転ずれを有する
標準パターンＰ２を示しており、この標準パターンＰｚ
についても、上記と同様の手順で不一致総数ΔＮ２を求
めた後、このデータをＲＡＭ１Ｂの前記エリアに、角度
Δθ２に対応させて格納する。

以下、さらに異なる角度Δθ３．Δθ４１．。

・・、Δθ７の回転ずれを存する標準パターンｐ、、ｐ
、、・・・・、Ｐ７について、同様の手順で不一致画素
総数ΔＮ１．ΔＮ４．・・・・、ΔＮ７を求め、これを
ＲＡＭ１Ｂの前記エリアへ格納して、第７図に示すテー
ブルＴを生成する。

つぎに計測モードのまま被認識物体をテレビカメラ１で
ｔ最像すると、ビデオ信号ＶＤ、の最初の奇数フィール
ドにつき２値化処理が行われて、第４図に示すような角
度Δθの回転ずれを有する人カバターンＰ！が生成され
る。この入力パターンＰ正を構成する画素データは、Ｅ
Ｘ。

ＯＲ回路１１において、基準メモリ５中の標準パターン
Ｐの対応する画素データと対比され、両データが一致す
るか否かが判断される。そして不一致にかかるデータ数
が画素カウンタ１２で計数され、この計数データは、水
平同期信号ＨＤによる割込みがある毎に、ＣＰＵ１４に
取り込まれると共に、これが累積加算され、その結果、
全水平走査ラインにわたる不一致画素総数ΔＮが求めら
れる。

かくてＣＰＵＬ４は、続く偶数フィールドにおいて、前
記テーブルＴを参照し、不一致総数ΔＮと最も一致度の
高い不一致画素総数（例えばΔＮ４　）をサーチして、
対応する角度Δθ４を入力パターンＰｉの回転ずれ量と
して検出する。しかる後ＣＰＵ１４は、この角度Δθ４
のデータに基づき入力パターンＰムの回転ずれを修正し
、その修正パターンにつき物体認識のためのパターン照
合を実行することになる。

なお基準メモリ５に複数種類の標準パターンを格納し、
またＲＡＭ１８には各標準パターンについての前記テー
ブルを生成して格納しておけば、多種類の入力パターン
についての演算や処理をシーケンシャルに実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の回路構成を示すブロック図
、第２図は第１図に示す回路の信号波形を示すタイムチ
ャート、第３図は回転ずれのない標準パターンを示す図
、第４図は入力パターンの回転ずれ検出原理を示す図、
第５図および第６図は所定の回転ずれ量が与えられた標
準パターンを示す図、第７図はテーブルの内容。 を説明するための図である。 １・・・・テレビカメラ　　４・・・・２値化回路５・
・・・基準メモリ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 物体画像を２値化して標準パターンおよび入力パターン
   を生成するパターン生成手段と、回転ずれのない標準パ
   ターンを格納するための基準メモリと、 異なる角度の回転ずれが与えられた各標準パターンにつ
   き前記基準メモリ中の標準パターンとの不一致画素数を
   各角度毎にテーブル化して記憶させるためのテーブルメ
   モリと、 前記入力パターンにつき基準メモリ中の標準パターンと
   の不一致画素数を計測する計測手段と、 計測結果に基づき前記テーブルを参照して入力パターン
   の回転ずれ量を検出する検出手段とを具備して成る回転
   ずれ検出装置。