JPS61294306A - 回転ずれ検出装置 - Google Patents

回転ずれ検出装置

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JPS61294306A
JPS61294306A JP13657185A JP13657185A JPS61294306A JP S61294306 A JPS61294306 A JP S61294306A JP 13657185 A JP13657185 A JP 13657185A JP 13657185 A JP13657185 A JP 13657185A JP S61294306 A JPS61294306 A JP S61294306A
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Japan
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JP13657185A
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English (en)
Inventor
Kazuo Mikami
和夫 三上
Suguru Ishihara
石原 英
Hiroshi Nakamoto
浩 中本
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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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、入力パターンに対しリング形状のウィンド
ウを設定して、ウィンドウ内に含まれるパターン構成画
素に関する情報を生成した後、この情報を前記ウィンド
ウを用いて同様に生成した標準情報と照合して、入力パ
ターンの回転ずれ量を検出することにしており、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
に位置合わせする必要があり、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逼像して入力パターンを求め、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ー相互間のずれを修正した上
で、物体認識のためのパターン照合を実施するという方
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
輪郭データから入力パ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、もって入力パターンが傾
いても、迅速且つ容易に物体認識を行えるようにした回
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、この発明の回転ずれ検出装置
では、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、標準パターンお
よび入力パターンに対しリング形状のウィンドウを設定
するウィンドウ設定手段と、異なる角度の回転ずれを有
する各標準パターンにつき前記ウィンドウ内に含まれる
パターン構成画素に関する標準情報を生成して、各角度
毎に標準!報を記録させる標準情報記録手段と、入力パ
ターンにつきウィンドウ内に含まれるパターン構成画素
に関する入力情報を生成すると共に、この入力情報を前
記標準情報と照合して入力パターンの回転ずれ量を判別
する判別手段とを具備させるようにした。
この発明によれば、データ上でパターン相互間の回転ず
れの修正を可能としたから、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量を、モーメントを利用し
た複雑な演算処理によらず、加算器等の簡易なハード構
成をもって、而もビデオレードで検出できるから、演算
処理の高速化や効率の向上を実現できる。
さらに回転ずれ検出用のデータをウィンドウを用いて取
り込むから、入力パターンに画像ノイズが含まれていて
も、その影響を軽減でき、ノイズ部分がパターンの一部
であると誤認される等のおそれが少なくなって、正確な
回転ずれ量の検出やその修正が行える等、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、この発明にかかる回転ずれ検出装置の回路構
成例を示す。図示例において、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。
第3図は2値パターンのイメージを示しており、第3図
+1)は楕円形状の標準パターンP0を、第3図(2)
は同じ楕円形状の入力パターンPiをそれぞれ示す。な
お図中、斜線部分はパターンを構成する黒画素、斜線以
外の部分が前景に相当する白画素である。この実施例で
は、各パターンは縦横256ビツトの画素範囲で組立て
構成され、第3図(2)に示す人カバターンP、の場合
、標準パターンP0に対し時計回りの方向へ適当角度だ
け回転ずれをおこしている。
前記2値化回路4には、各パターンにおける黒画素を検
知する黒画素検知回路5が接続され、またこの黒画素検
知回路5には、ウィンドウメモリ6の読出し側が接続し
である。このウィンドウメモリ6は、第4図〜第7図に
示す如く、各パターンに対し円形リング形状のウィンド
ウ7を設定するためのもので、図示例のウィンドウ7は
、その外郭線が回転ずれのない標準パターンP、(第4
図に示す)の輪郭線と接し且つウィンドウ7の幅がちょ
うど2画素分に相当するように設定しである。
かくして前記黒画素検知回路5は、ウィンドウ7内に含
まれる黒画素(第4図〜第7図中、斜線で示す)を検知
して、その検知信号を加算器8へ送出する。この加算器
8およqバッファレジスタ9は、黒画素検知タイミング
毎にウィンドウメモリ6の水平アドレスを1水平走査ラ
イン分ハード的に累積加算してゆくためのもので、各水
平走査ラインについての累積加算値(これを「水平荷重
和」という)はバッファレジスタ9に取り込まれて保持
される。
尚第1図中、水平カウンタ10および垂直カウンタ11
は、ウィンドウ7の読み書きに際し、ウィンドウメモリ
6内の画素位置をアドレス指定するためのもので、この
うち水平カウンタ10の計数値(ウィンドウメモリ6の
水平アドレス)は前記加算器8に与えるようにしである
。またゲート回路12.13は、奇数フィールド信号O
Dやクロック信号GKで開閉制御され、書込み制御信号
Wや読出し制御信号Rをウィンドウメモリ6へ供給する
。さらにゲート回路14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IOおよ
び垂直カウンタ11へそれぞれ供給する。
前記バッファレジスタ9の累積加算値(水平荷重和)は
、水平走査終了時毎にl10(Input 10utp
ut )ポート15を介してCP U (Centra
lProcessing Unit) 16に取り込ま
れ、CPU16は取り込んだデータ内容をRAM(Ra
ndomAccess  Memory) 17にスト
アし且つ表示部18に表示してゆくと共に、入力パター
ンP、の回転ずれの検出に関する一連の演算や処理を実
行する。
なお図中、F ROM (Programmable 
 ReadOnly  Memory ) 19は回転
ずれの検出や修正等の一連のプロゲラ°ムを格納し、ま
たRAM17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。さらにゲー
ト回路20はCPU16に対し割込み信号INTを発生
させるための回路である。
第4図は回転ずれのない標準パターンP0を、第5図は
角度θ、の回転ずれが与えられた標準パターンP1を、
第6図はさらに大きい角度θ2の回転ずれが与えられた
標準パターンP2を、第7図はある角度θの回転ずれを
有する入力パターンP、を、それぞれ示しである。各図
中、7は各パターンに対し設定されるウィンドウ、斜線
部分はウィンドウ7内に含まれる各パターンの黒画素を
示す。また各図に付随して示したヒストグラムHa、H
+、Hz、Hは、各水平走査ラインに対する水平荷重和
の大きさを示し、またRAM17の領域図は各水平荷重
和の格納範囲(図中、斜線部分)を示している。同図に
よれば、パターンの回転ずれが太き(なるに従ってヒス
グラムの形状が変化し、またRAM17のデータ格納範
囲が拡がってゆくことがわかる。
しかして物体認識処理に先立ち、まず回転ずれのない状
態の標準モデル、ついで異なる角度の回転ずれが与えら
れた各標準モデル、ついで異なる角度の回転ずれが与え
られた各標準モデルについて、第1図に示す回路を用い
てその標準パターンPIIIPIIP!I・・・・を求
め、回転ずれ検出用の標準データの作成を実施する。
今テレビカメラ1により回転ずれのない状態)標準モデ
ルを撮像すると、ビデオ信号vDiの最初の奇数フィー
ルドにつき2値化処理が実行されて、第4図に示す標準
パターンP0が生成される。この標準パターンP0は、
黒画素検知回路5へ送出され、この黒画素検知回路5に
おいてウィンドウ7内に含まれる黒画素の検知が行われ
ると共に、加算器8において黒画素検知タイミング毎に
水平カウンタ10の内容を取り込んで水平荷重和が算出
される。そして奇数フィールドにおける水平同期信号H
Dの各時間タイミングで、CPU16に対し割込み信号
INTが発生せられ、CPU16はこの水平同期期間に
おいて、バッファレジスタ9の水平荷重和を取り込んで
、RAM17に格納する。この水平荷重和の算出および
取込みは全水平走査ラインにわたって1ラインづつ実施
されるもので、この場合、取り込まれた水平荷重和がゼ
ロ以外の値をもつときは、RAM17の角度θ。
に対応するアドレスのエリアに先頭より順次そのデータ
が格納されてゆ(が、もし水平荷重和の値がゼロのとき
は、RAM17へのデータの格納は行われない(第4図
参照)。
第5図および第6図は、角度θ3.θ2の回転ずれが与
えられた標準パターンP、、Ptを示しており、これら
各パターンpt、pgについても、上記と同様の手順で
水平荷重和の算出を行った後、それぞれのデータをRA
M17の角度θ1゜θ2に対応するアドレスのエリアに
格納する。
以下さらに異なる角度θ1.θ4.・・・・、θ7の回
転ずれを有する標準パターンPz−Pa、  ・・・・
、P、1 (図示せず)について、同様の手順で水平荷
重和を算出して、各データをRAM17へ格納し、これ
により回転ずれ検出用の標準データの生成を完了する。
つぎに被認識物体をテレビカメラlで撮像すると、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7図に示すような角度θの回転ずれを有
する入力パターンP1が生成される。この入力パターン
P!は、黒画素検知回路5へ送られて、ウィンドウ7内
に含まれる黒画素の検知が行われると共に、加算器8に
て黒画素検知タイミング萄に水平カウンタ10の内容を
取り込んで水平荷重和が算出される。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、
CPU16に対し割込み信号INTが発せられ、CPU
16はこの水平同期期間において、バッファレジスタ9
の水平荷重和を取り込んで、RAM17の所定エリアに
格納する。そしてこの1水平走査ライン毎の水平荷重和
の算出および取込みが全水平走査ラインにわたって実行
されると、つぎにCPU16は、続く偶数フィールドの
期間において、この入力パターンP、に関するRAM1
7への格納データを前記各標準パターンP(+P、、P
2. ・・・・ p7についての標準データと順次照合
し、最も一致度の高い標準データをサーチして、対応す
る角度(例えばθ4)を入力パターンP、の回転ずれ量
として検出する。しかる後CPU16は、この角度θ4
に基づき入力パターンP直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処理を
開始させるものである。
なお上記実施例は、水平荷重和を利用して入力パターン
の回転ずれ量を求めているが、この水平荷重和に代えて
、水平走査ライン毎の黒画素数、或いは水平荷重和平均
値によっても回転ずれ検出処理は可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明にかかる回転ずれ検出装置の回路ブロ
ック図、第2図は第1図の回路の信号波形を示すタイム
チャート、第3図(11(2)は標準パターンおよび人
カバターンを示す図、第4図〜第7図は標準パターンに
対する入力パターンの回転ずれの検出原理を示す図であ
る。 l・・・・テレビカメラ   4・・・・2値化回路5
・・・・黒画素検知回路 6・・・・ウィンドウメモリ 8・・・・加算器9・・
・・バッファレジスタ 10・・・・水平カウンタ   16・・・・CPU1
7・・・・RAM

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)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、標準パターンお
    よび入力パターンに対しリング形状のウィンドウを設定
    するウィンドウ設定手段と、 異なる角度の回転ずれを有する各標準パターンにつき前
    記ウィンドウ内に含まれるパターン構成画素に関する標
    準情報を生成して、各角度毎に標準情報を記憶させる標
    準情報記憶手段と、入力パターンにつきウィンドウ内に
    含まれるパターン構成画素に関する入力情報を生成する
    と共に、この入力情報を前記標準情報と照合して入力パ
    ターンの回転ずれ量を判別する判別手段とを具備して成
    る回転ずれ検出装置。
  2. (2)前記パターン生成手段は、物体を画像化するテレ
    ビカメラと、物体画像を2値化する2値化回路とを含ん
    で成る特許請求の範囲第1項記載の回転ずれ検出装置。
  3. (3)前記標準情報および入力情報は、各水平走査ライ
    ン毎に求めたパターンの水平荷重和である特許請求の範
    囲第1項記載の回転ずれ検出装置。
  4. (4)前記標準情報および入力情報は、各水平走査ライ
    ン毎に求めたパターン構成画素数である特許請求の範囲
    第1項記載の回転ずれ検出装置。
  5. (5)前記標準情報および入力情報は、パターンの水平
    荷重平均である特許請求の範囲第1項記載の回転ずれ検
    出装置。
JP13657185A 1985-06-21 1985-06-21 回転ずれ検出装置 Pending JPS61294306A (ja)

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JPS61294306A true JPS61294306A (ja) 1986-12-25

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