JPS6136882A

JPS6136882A - パタ−ン判別装置

Info

Publication number: JPS6136882A
Application number: JP15737684A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Miyagawa; 宮川　道明; Tadayuki Yamada; 忠幸山田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1984-07-30
Filing date: 1984-07-30
Publication date: 1986-02-21

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】〔発明の属する技術分野〕この発明は、未知パターンの標準パターン（テングレー
ト）との整合の度合からパターン判別を行なうテンプレ
ートマツチング方式を拡張したマルチウィンドウ式パタ
ーン判別装置、特にその改良に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

マルチウィンドウ方式のパターン判別装置線種々の提案
がなされていて明らかなように、１つの画面視野内に対
象パターンの観測領域、すなわちウィンドウ（窓）領域
を設定し、このウィンドウ内で所定の画像特徴を計測し
てウィンドウ毎にその特徴量を所定のしきい値（判定基
準）と比較することによりパターンの良否を判定し、さ
らに１所定のウィンドウ間の組合せについては特徴量の
相関演算を行ない、相関演算値に対して別の所定しきい
筐（判定基準）と比較することによりパターンの良否を
決定するものである。このためには、対象パターンを撮
像する撮像装置（例えば、工業用テレビジョン（ＩＴＶ
）カメラ）からの信号を２値化し、このｚｇｉ化情報か
ら画像の特徴量を抽出するとともに、画像視野内での対
象パターン像の位置を検出し、この位置情報にもとづい
てウィンドウをかける領域の補正（位置の正規化）を行
なった後、設定されたウィンドウ内で所定の画像特徴を
計測することが行なわれる。なお、マルチウィンドウ方
式のパターン判別装置について、必要ならば、特願昭５
７−７１４９９　、７１５００号等を参照されたい。

上記の如き装置において、対象物が複雑な形状のパター
ンをもつよ５なケースでは、対象物パターン全体をＴＶ
カメラで撮像すると、現有のＴＶカメラでは分解能不足
が発生する。この分解能不足に対処するため、対象物の
一部分を拡大して撮像し、この部分的拡大による撮像を
対象物の領域を変えて複数回繰返すことにより、対象物
の全領域を撮像することが必要となる（分割撮像法と略
称）。ところで、この分割撮像法により複雑表パターン
を撮すと、撮像するタイミング（すなわち、対象物の領
域）によってＴＶカメラで撮した画像パターンが互いに
異なるのが一般的である。このように、同一対象物であ
っても全く異るパターンとしてＴＶカメラにとらえられ
るケースでは、対象とする画像パターンに応じて、良否
判別に伴う殆んど全ての判定条件も変化するのが普通で
ある。

したがって、同一対象物がその位置（領域）Ｋよって全
く異なるパターンとなる場合には、従来の如く一画像パ
ターンを対象としているものでは全く対応することが出
来ガいのは明らかである。また、一般に検査装置では高
速処理（１〜１０画面／秒）が要求されるが、これは以
上のよ５に同一対象物で異方る画像パターンとして撮像
される場合も例外ではなく、同様に処理の高速化が要求
される。

〔発明の目的〕

この発明は、以上のよ５な問題点を解決すべくなされた
もので、高分解能のパターン判別を安価かつ容易に行な
５ことができ、しかも多品種の対象物を高速でパターン
判別することが可能なパターン判別装置を提供すること
を目的とするものである。

〔発明の要点〕

この発明は、マルチウィンドウ式パターン判別装置にお
いて、ＴＶカメラよりの撮像信号を２値化するしぎい値
情報にもとづいて２値化した画像パターンにより対象物
の位置を検出する手段と、この位置情報によってウィン
ドウの発生位置を正規化する手段とを設けるとともに、
ウィンドウの形状および画面視野内での位置の情報、な
らびにウィンドウ内での画像特徴量によって良否、仕分
けの判別基準となる判定しきい値情報からなる諸判定条
件を分割画面数（領域）に対応してメモリに予め記憶し
ておき、判定時には対応する画面の諸判定条件をメモリ
から選択的に取り出して対応する画面毎の判定を行ない
、各画面毎の判定結果また紘画面ごとの複数の判別結果
を総合して判定結果とするようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図である。同図
において、１は判別対象物パターン、２は工業用テレビ
ジョン（ＩＴＶ）カメラの如き撮像装置、３はパターン
判別回路、４はパネル設定部、５は情報選択制御回路、
６１〜６４は情報選択回路、７１〜７４はメモリである
。また、パターン判別回路３は２値化回路３１、画面分
割回路３２、画像メモリ３３、画像位置検出・補正回路
３４、ウィンドウ発生回路３５、アンドゲート３６、特
徴抽出面ｉｔ！１３７、特徴データメモリ回路３８およ
び判別回路３９等から構成されている。

対象パターン１杖、ＴＶ右カメラの視野内に図示してい
ない搬送装置によって搬送される。ＴＶ右カメラは、対
象パターンの光学的画像情報を逐次走査して電気信号に
変換する。この信号は２値化回路３１により適当なレベ
ルに増幅された後、２値化される。さらに、この信号は
、画面分割回路３２により所定数の画素に分割される。

２直化された画像パターン信号は画像メモ１Ｊ３３に記
憶されるとともに、画像位置検出・補正回路３４にて、
カメラ視野内での画像パターンの相対的位置が２次元座
標で検出される。ここで得られた位置データはウィンド
ウ発生回路３５に与えられ、これよりウィンドウ発生タ
イミングが補正される。

アンドゲート３６でＩ／ｉ２Ｍ化画像メ子画像メモリ３
３−タと、補正された位置および領域との論理積がとら
れる。特徴抽出回路３７は、所定の図形特徴を抽出する
回路で、公知の如く二次元局部メモリと二次元局部論理
演算回路およびカウンタ等から構成されている。特徴抽
出回路３７への入力は、ウィンドウ領域で制御されてい
るので、ウィンドウ領域内の図形製微量データが計数さ
れる。

との部分データは、特徴データメモリ回路３８に記憶さ
れる。判別回路３９では、特徴データメモリ３８のデー
タと情報選択回路６１〜６４より選択された判別しきい
値データ（Ｉｈ〜Ｄｎのうちの一つ）とを比較２判別し
、判別結果を出力する。

ことで、パネル設定部４により対象パターン１（Ｐａ、
Ｐｂ・・・・・・Ｐｎ）ごとに２値化しきい値情報（Ａ
ｌ〜Ａｎ）と、画像位置検出領域情報（Ｂ１〜Ｂｎ）と
、ウィンドウ情報（Ｃ１〜Ｃｎ）と、判別しきい値情報
（Ｉｈ〜Ｄｎ）とを、例えば次表のケース■の如く対応
させて予め情報メモリ７１〜７４へ記憶させておけば、
判別処理時には外部よりの対象パターン情報ＳＫより、
情報選択制御回路５が動作して、対応する情報が情報選
択回路６１〜６４を通して１つだけ選択され、それぞれ
２値化回路３１２画像位置検出回路３４．ウィンドウ発
生回路３５゜判別回路３９に与えられる。すなわち、対
象パターン１に対応する選択信号Ｓに対応して情報選択
制御回路５が情報選択回路６１〜６４を制御することに
より、各回路の制御データと動作回路とを結合させる。

パターン判別回路３における処理は、情報選択回路６１
〜６４により指定されるデータ（Ａ　ｓ　Ｂ　、Ｃｐ　
Ｄ　）を使用して対象パターンに対応したデータにより
、適宜に行なう事ができる。なお、選択情報Ｓとしては
、例えば搬送装置の近傍に設けられた位置センサからの
出力を利用することができる。

ここで、識別対象パターン１（Ｐａ）の形状が例えば第
２図の如くであり、縦、横の破線で区分けされる個々の
領域Ｐ１１．Ｐ１２・四・ｐｍｎ　　毎に対象パターン
１を撮像するものとすると、ＴＶカメラ２による視野は
各領域の大きさになるように１対象パターンとの相対的
位置が決定される。そして、たとえば、ＴＶカメラ２に
よって画像パターン部分Ｆｉｌを撮像するとき、上記の
選択信号Ｓを用いて領域Ｆｉｌの画像パターンである事
を情報選択制御回路５へ知らせるようにすれば、情報選
択制御回路５は、情報メモリ７１〜７４内の多数個の情
報（Ａ１〜Ａｎ、Ｂ１〜Ｂｎ、ｃｌ−ｃｎ、Ｄ１〜Ｄｎ
）から対応する情報（例Ａｌ　ｐ　Ｂ１　ｐ　Ｃ１ｐ　
Ｄｉ　）　ｔ”情報選択回路６１〜６４を介して１つだ
け選んでパターン判別回路３に与えることができ、これ
によりパターン判別回路３は、情報選択回路６１〜６４
により指定された情報データを使用してパターン判別処
理を行なうことができる。つづけて、対象物パターン１
ｆ！、たａＴＶＴＶカメラ２かして、視野を領域Ｐ１２
に移すとともに、領域Ｐ１２に関する画像信号であるこ
とを、選択信号Ｓによって情報選択制御回路５に知らせ
る。情報選択制御回路５は、予じめ指定されている判定
領域順序にしたがって、情報メモリ７１〜７４内から対
応する情報（例Ａ２　ｐ　Ｂ　２　ｐ　Ｃ２ｐ　Ｄ　２
　）を情報選択回路６１〜６４を介して１つだけ選び、
パターン判別回路３は、情報選択回路６１〜６４より指
定された情報データを使用して、パターン判別処理を行
なう。

このようにＴＶカメラによる各部分Ｐ１１ｙＰ１２・・
・・°°馬止の撮像順序と、情報メモリ７１〜７４から
の情報データ（Ａ１．ＢｌｐＣｌｙＤｘＬ（Ａ４゜Ｂ２
．Ｃ２７Ｄ２Ｌ　＝−・ＣｋｎｔＢｎｐ　ＣｎｙＤｎ）
の読出順序を予め組合せておく事により、１画面分につ
いての総合的なパターン判別処理が可能となる。

なお、以上の場合における対象パターンｐＨ〜Ｔ’ｍｎ
と制御情報（Ａ−Ｄ）との対応関係をまとめると表のケ
ース■の如くなる。

このようにすることにより、従来の如く対象パターン１
をＴＶカメラの視野内に入れて全領域（全体）を一度に
パターン判別する場合と比較すると、この実施例の如く
対象物パターン１（Ｐａ）を複数分割（Ｐ１１〜Ｐｍｎ
　）　して撮像することは各部分を解像度を上げて撮像
するということであり、したがって、パターン判別精度
を向上させることができる利点がもたらされるものであ
る。また、従来のシステムを単純Ｋｉ数台併設する場合
に比べて装置は小型化され、低価格化される利点を有す
ること釦なゐ。

次Ｋ、第３図を参照してウィンドウの重畳方法について
説明する。

いま、対象パターンと判別情報（Ａ−Ｄ）との組み合わ
せが、表のケース■の如くであるとすると、まず、一対
象パターンの画像Ｐｘは２値化しきい値Ａ７にて２値化
され、その２１［！化像より位置補正Ｂ７の処理が行な
われる。なお、この時の画像パターンは第１図の画像メ
モリ３３に記憶されている。次に、ウィンドウ形状Ｃ７
により特徴抽出を行ない、そのウィンドウごとの特徴抽
出データととに判別しきい値Ｄ７を用いてパターン判別
を行なう。この時は、例えば第３図（イ）のようなウィ
ンドウＷｌ、Ｗ２．Ｗ３　のみに対してパターン判別処
理が行なわれる。ひきつづいて、画像メモリ３３のデー
タを使用して、こんどは表のケース■の如き処理を、ウ
ィンドウ形状Ｃ８と判別しきい値Ｄ８とを用いて行なう
。この場合は、例えば第３図（ロ）のようなウィンドウ
Ｗ４　、　Ｗ５　、　Ｗ６のみに対してパターン判別処
理が行なわれる。これらの処理を外部からの１回の判別
開始信号（選択信号）により連続して行なうことにより
、第３図（ハ）に示す合成画面のように、互いに異なる
２つのウィンドウを重畳してパターン判別がなされたこ
とになる。なお、判別結果はＣ７とＣＢのウィンドウご
とのパターン判別を合わせたものとする。

以上では、ウィンドウ情報を変えるようにしたが、表の
ケース■とＶの場合のように、２呟化しきい値Ａ８だけ
を変えても良いし、また、同表のケースＶと■の場合の
ように、位置補正データＢ８だけを変えた組合せとする
ことも出来る。つまり、表のケース■〜■の如くするこ
とにより、１つの画像パターンＰｘに多数のパターン判
別情報が存在する事にかり、その結果、パターン判別処
理が多様化されてその精度が向上するだけでな（、信頼
性も向上する利点が得られるものである。なお、これら
各種の判別は、第１図の画像メモリ３３の内容にもとづ
いて、時分割的に順次行なわれることは云う迄もない。

ところで、ＴＶ左カメラらの撮像信号は、対象物の表面
状態または照明条件等により部分毎にそのレベルが異な
るのが普通である。しかるに、従来は１つの２値化しき
い値により対象パターンを２値化するよプにしているた
め、画面視野内における撮像信号の部分的変化に対応で
きず、このため、その後段にて行ガわれる特徴抽出処理
に少なからず影響を及ぼしている。つまり、１つの対象
パターンについて、１つの２［化レベルを設定スるだけ
では必ずし７も安定した画像情報を得ることができない
、とい５問題がおる。

第４図はかかる観点にもとづいてなされた、この発明の
他の実施例を示す構成図である。同図において、３０１
は２値化回路３１および２ｍレベルデータラッチ回路Ｌ
１からなる２Ｇ！化部、３０２は画像の分割および記憶
回路３０，２値化信号選択回路ＳＥおよび２値化チャネ
ルデータラッチ回路Ｌ２からなるチャネルデータ選択部
、３０３は座標データ発生回路Ｇｌ、ウィンドウ発生部
Ｇ２およびウィンドウデータラッチ回路Ｌ３からなるウ
ィンドウ形成部、３０４はウィンドウ領域メモリ回路Ｍ
３および２値化チャネルメモリ回路Ｍ２からなるメモリ
部、Ｍｌは２１化レベルメモリ回路、ＭＣはメモリ制御
回路であり、２はテレビカメラ、３６はアンドゲートで
ある。すなわち、この実施例は、端的には複数チャネル
の２値化回路を設け、これらのうちの所望のものを夕立
くともウィンドウ毎に選択することＫより、安定した画
像情報を得ることができるようにしたものである。

以下、第４図の動作について第５図および第６図も参照
して説明する。ここに、第５図はウィンドウの発生態様
を説明するための説明図、第６図はウィンドウ情報を説
明するための説明図である。

ＴＶ左カメラからの撮像信号は、２値化部３０１に与え
られる。２値化部３０１は複数の２値化回路３１を有し
、各チャネル毎に２値化しきい値が２ＩＩｉ化レヘルし
モリ回路Ｍ１および２値化レベルデータラッチ回路Ｌ１
を介して設定される。したがって、ＴＶ左カメラからの
撮像信号は各チャネル毎に２値化され、この２値化画像
情報が各チャネル対応に設けられた画面の分割および記
憶回路３０にそれぞれ記憶される。

ここで、例えば第５図の如き形状のウィンドウＷ７　、
　Ｗ８を形成するためには、ウィンドウ領域メモリＭ３
に対して第６図（ロ）、（ハ）の如く、画面上でウィン
ドウを開くべき水平方向の座標位置データＸｕ】〜Ｘｕ
＋と、同じ（閉じるべき座標位置データＸｄｌ〜Ｘｄｉ
とをテレビ信号のラスタＲ１゜Ｒ２・・・・・・毎に格
納しておくことが必要である。なお、第５図のＰＭはモ
ニタ画面であり、画面ＰＭ内の「○」印はウィンドウを
開くべき点ＯＰを、同じ＜「×」印はウィンドウを閉じ
るべき点ＣＬをそれぞれ示している。そして、これらの
ウィンドウ情報に対して、第６図（イ）の如（メモリ回
路Ｍ２の２値化チヤネル情報ｙ１〜ｙｊを与えることに
より、ウィンドウＷ７．Ｗ８毎またはラスタＲ１゜Ｒ２
毎に２値化しきい値レベルを指定することができる。な
お、第６図に示されるデータｚ１〜Ｚｒは、垂直方向の
切り換えを行なうためのデータである、ウインドウ情報
はテレビスキャンの水平。

垂直信号と同期して発生されるが、このときメモリ制御
回路ＭＣでは、ウィンドウ情報（ウィンドウ開座標デー
タＸｕｌ〜Ｘｕｉ、ウィンドウ閉座標データＸｄｌ〜Ｘ
ａｔ　）を順次ウィンドウデータラッチ回路Ｌ３に送り
、との座標データと、位置補正信号ＰＤにより正規化さ
れた座標データ発生回路Ｇ１からのデータとにより、ウ
ィンドウ発生部Ｇ２を介してウィンドウの発生を行なう
。これと同時に、メモリ制御回路ＭＣは２値化チャネル
情報ｙ１〜ｙ、もウィンドウ情報と同様にして２値化チ
ャネルデータラッチ回路Ｌ２に送り、２値化信号選択回
路ＳＥを介して所定の２値化画像データの１つを選択す
る。以後は、アントゲ−）３６にでこれらの信号の論理
積をとることにより、第１図と同様にウィンドウ毎の特
徴抽出が行なわれる。こうすることＫより、対象物の表
面状態または照明条件の如何にかかわらず、安定した特
徴抽出を行なうことができる。

なお、上記では１つの対象パターンについて考えたが、
このような操作を各対象パターンについて行なうことに
より、複数の対象パターンに対しても適用することが可
能となる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、以下の如き効果を期待することがで
きる。

（１）１台のパターン判別装置に対して複数種類の制御
情報を記憶する判別情報メモリを設け、これｔ−論理回
路からなる情報切換回路により電気的に切換えて選択す
る方式としたことＫより小型化、高速化が可能となる。

（２）１台ツバターン判別装置に多数のパターン判別情
報（制御情報）を記憶しておく事により、外部から対象
パターンに対応する情報データを与えるのみで多品種、
多種パターンの判別処理が可能となり、品種の変更や多
品種混在ラインへの適応が容易に可能となる。

（３）ｉ台のパターン判別装置に多数のパターン判別情
報を所定の順序で記憶しておく事により、外部から判別
開始信号を受けるのみで、順次対応するパターン判別を
行なう事が出来る。これは一つの対象パターンを細分化
したり、立体を多方向から捉えることを可能とし、その
結果、パターン判別精度を向上させることができる。

（４）１台のパターン判別装置に多数のパターン判別情
報を各処理情報（２値化レベル、位置補正。

ウィンドウ形状９判定基準）ごとに記憶しておく事によ
り、１つの対象パターンに対して順次切換えてパターン
判別を行なうこと、およびウィンドウの重畳が可能とな
る。また、２値化レベルのみを複数変更したり、位置補
正については前回の補正データを使用する等、１回の各
処理情報ごとの組合せと、前後のパターン判別処理との
関係を組合せることにより、安定かつ精度の高いパター
ン判別処理が可能と々る。

（５）複数チャネルの２値化回路を設けることにより、
一つの対象パターンについてウィンドウ毎に２値化画像
データのチャネルを選択することが出来るため、対象物
の形状や照明による、同一形状の対象物における撮像信
号レベルの変動を吸収する事が可能となり、その結果精
度が向上し、安定度が向上する利点がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図は対象
パターンの分割態様を説明するための説明図、第３図は
ウィンドウの重畳方法を説明するための説明図、第４図
はこの発明の他の実施例を示す構成図、第５図はウィン
ドウの発生態様を説明する九めの説明図、第６図はウィ
ンドウ情報を説明するための説明図である。符号説明１・・・・・・対象バター／、２・・・・・・テレビカ
メラ、３・・・・・・パターン判別回路、４・・・・・
・パネル設定部、５・−・・・・情報選択制御回路、３
１・・・・・・２値化回路、３２・・・・・・画面分割
回路、３３・・曲面像メモリ、３４・・・・・・画像位
置検出・補正回路、３５・・・・・・ウィンドウ発生回
路、３６・曲・アンドゲート、３７・・甲・特徴抽出回
路、３８・・・・・・特徴データメモリ回路、３９・・
・・・・判別回路、３ｏ・曲・画像の分割および記憶回
路、６１〜６４・・・・・・情報選択回路、７１〜７４
・・・・・・情報メモリ、３０１・・・・・・２値化部
、３０２・・・・・・チャネルデータ選択部、３０３・
・・・・・ウィンドウ形成部、３０４・・・・・・メモ
リ部、Ｌ１〜Ｌ３・・曲うッチ回ＬＭＩ−Ｍ３・・曲メ
モリ回路、Ｍｃ・川・メモリ制御部、Ｇｌ・・・・・・
座標データ発生回路、Ｇ２・・・田ウィンドウ発生部。代理人　弁理士　並　木　昭　夫代理人　弁理士　松　崎　　　　清＋　　　　　　　　　　　　　　　　噴第２図第３図（′）ρＮ

Claims

【特許請求の範囲】１）１つの対象パターンを複数の部分に分割して撮像す
る撮像手段と、該撮像信号を所定のしきい値レベルで２
値化する２値化手段と、撮像画面における対象パターン
部分の相対的位置を検出しこれの所定基準位置からの補
正量を求める位置補正手段と、該補正量にもとづいて所
定のウインドウ情報を修正して２値化画像の観測領域（
ウインドウ）を形成するウインドウ形成手段と、該ウイ
ンドウ内で対象パターン部分の画像特徴量を抽出しこれ
を所定の判定基準と比較してその判別を行なう判別手段
と、前記２値化しきい値、基準位置、ウインドウおよび
判定基準の各情報をそれぞれ複数種類ずつ記憶する記憶
手段と、該記憶された個々の情報を所定の指示にもとづ
いて読み出し対応する前記各手段に与える情報選択手段
と、該情報選択手段に対して所定の指示を与える指示手
段とを備え、前記各対象パターン部分毎に各種情報を対
応させて対象パターンの判別を行なうことを特徴とする
パターン判別装置。２）前記指示手段を介して各対象パターン部分の撮像順
序を指示することにより、所定の順序で対象パターン部
分の判別を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載のパターン判別装置。３）前記ウインドウ情報を適宜に組み合わせることによ
り互いに重畳したウインドウ領域を形成することを特徴
とする特許請求の範囲第１項または第２項のいずれかに
記載のパターン判別装置。４）前記２値化手段を複数チヤネル設けることにより、
１つの対象パターンについて少なくともウインドウ毎に
異なる２値化レベルを設定して２値化画像の抽出を可能
にすることを特徴とする特許請求の範囲第１ないし第３
項のいずれかに記載のパターン判別装置。