JP2578116B2 - 直線検出方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はロボット等の画像認識システムに使用する直
線検出方式に関し、特に座標変換による直線群から高速
に直線を検出するようにした直線検出方式に関する。

〔従来の技術〕

ロボットの画像処理等に使用される画像処理方式で
は、直線等の予め方程式の形が決まっている場合はパラ
メータ空間への写像を行うホフ（HOUGH）変換法が有用
で広く使用されている。

この方式は、直線の方程式を xcosθ_０＋ysinθ_０＝ρ_０ とおいて、前処理によって求められた点列（x,y）から
（ρ，θ）空間における軌跡の集中個所からρ₀,θ_０を
解析する手法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このホフ変換では三角函数を使用するので計
算処理時間が長い。さらに、ρ−θの曲線軌跡は複雑な
ため、（ρ，θ）空間の軌跡を描く手法は一般的に相当
大量の計算処理時間を必要とする。

従って、その処理に相当の時間を必要とし、ロボット
等のリアルタイムの画像処理装置に使用するには実用的
でないことが多い。

本発明の目的は上記問題点を解決し、座標変換による
直線群から高速に直線を検出するようにした直線検出方
式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では上記の問題点を解決するために、第１図
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、 画像処理されたエッジ点の集合から直線を検出する直
線検出方式において、 該エッジ点の存在する第１の座標系（Ｘ−Ｙ空間）に
平行な２本の線（ｙ＝y1,y＝y2）を定め、 前記１個のエッジ点（P1）を通り、任意の傾きを有す
る直線（l1a,l1b）と該平行線との交点の座標の組（x1
j,x2j…x1k,x2k）を求め、 前記座標の組の一方（X1）を横軸とし、他方（X2）を
縦軸とする第２の座標系（X1−X2）で、前記座標の組群
に対応する直線（l2）を求め、 この操作を他のエッジ点について行い、各エッジ点ご
とに前記第２の座標系上の直線（l2a,l2b,l2c,l2d）を
求め、 前記直線が第２の座標系で複数交わる点（P2）から第
１の座標系での座標（x1,x2）を求めて、 該第１の座標系の座標（x1,x2）と、第１の座標系で
の前記平行線の座標（y1,y2）から２点｛（x1,y1），
（x2,y2）｝を求めて直線を検出することを特徴とする
直線検出方式が、 提供される。

〔作用〕

１個のエッジ点を通り、平行線（ｙ＝y1,y＝y2）との
交点x1、x2として、その傾きを変えていくとx1、x2も変
化してx1、x2の群が求められる。

ここで、X1を横軸、X2を縦軸とする座標系を導入す
る。この座標系ではx1、x2の点群は直線を表す。

この操作を各エッジ点どこに、即ちエッジ点毎にX1−
X2座標上に直線を求める。

この結果、これらのX1−２座標上の直線群が一点で交
わる点が求められ、これが検出すべき直線のx1,x2座標
であり、これと先の平行線からＹ軸の座標（y1,y2）を
求めれば、Ｘ−Ｙ上の２点｛（x1,y1），（x2,y2）｝が
求められ、必要な直線が検出できる。

この処理では、三角函数等の函数を使用しないので処
理速度が早い。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に求めるべき直線及びその座標系を示す。図に
おいて、直線は点（x1,y1）、（x2,y2）をとうる。従っ
て、この直線の方程式は、 （y2−y1）xi＋（x2−x1）yi ＝x1y2−y1x2 ……（１）式 で表せる。

第１図（ａ）及び（ｂ）に１個のエッジ点から直線群
を求める図を示す。第１図（ａ）において、点P1は１個
のエッジ点とし、そのフレームメモリ上の座標を（xi,y
i）とする。この点P1（xi,yi）をとうる直線がフレーム
メモリ上の２本の平行線を横切るものとし、この平行線
を、 ｙ＝y1,y＝y2 とすると、（１）式をx1,x2に関する方程式と考えて書
き直すと、 （y2＋yi）x1−（yi＋y1）x2 ＝（y2−y1）xi ……（２）式 が求められる。第１図（ａ）の直線の傾きを変えてやる
と、Ｘ軸に平行な直線 ｙ＝y1,y＝y2（図では点線で示す） との交点Ａ、Ｂ……が求められていく。このｙ＝y1との
交点Ａ点のＸ座標をx1、直線ｙ＝y2との交点をx2とする
と、直線の傾きに応じて、｛（x1j,x2j），（x1k,x2k）
……｝の点群が求められる。これを新しい、X1を横軸と
し、X2を縦軸とする座標系に表す。この座標系を第１図
（ｂ）に示す。図に示すように、点（x1,x2）群は新し
い座標系では、直線として表される。

このように特定のエッジ点毎にX1−X2座標上に直線を
求めていく。第１図（ｃ）にこのようにして求められた
複数の直線を示す。そして、本来もとめるべきＸ−Ｙ座
標系の直線はX1−X2座標系で一点で交わる。例えば第１
図（ｃ）の点P2（x1a,x2a）がこれである。これによっ
て、求めるべき直線の座標x1、x2が求められ、これと第
１図（ａ）のＹ座標y1、y2から、第２図の２点｛x1,y
1），（x2,y2）｝が求まり、必要とする直線が検出でき
る。勿論ノイズ等のエッジ点では第１図（ｃ）に示すよ
うな交点は得られず、直線を検出する要素にはならな
い。

上記の実施例では、平行な直線はＸ軸に平行な直線と
したが、逆にＹ軸に平行な直線として求めることもでき
る。また、第１図（ｃ）に示す直線は求める一本の直線
あたり、X1−X2座標系の直線（言い換えればエッジ点の
個数）５本程度から交点を求めれば、通常のロボット用
の画像処理装置で実用的に直線検出することができる。

第３図は本実施例の直線検出を行うための概略のブロ
ック構成図である。図において、１はカメラであり、２
はアナログ画像データをディジタルなエッジ点に変換す
るための画像処理装置、３は上記に説明した直線検出を
行う直線検出手段、４は検出した直線データから形状認
識等をおこなう形状認識手段であり、形状データ等がロ
ボット５に送られ、得られた形状から対象物を認識し
て、各種の動作をおこなう。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、エッジ点からX1−X2
座標上の直線群を求め、この直線群の重なりから必要な
直線を検出するように構成したので、特別の函数計算が
不要で、高速処理が可能となり、ロボット等のリアルタ
イムに形状認識を必要とするような画像処理装置に使用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はエッジ点から任意の傾きを有する直線を
求める図、 第１図（ｂ）はX1−X2座標系で直線を示す図、 第１図（ｃ）はX1−X2座標系での直線群の重なりを示す
図、 第２図は求める直線を示す図、 第３図は本発明の実施例の概略のブロック構成図であ
る。 １……カメラ ２……画像処理装置 ３……直線検出手段 ４……認識手段 ５……ロボット

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像処理されたエッジ点の集合から直線を
   検出する直線検出方式において、 該エッジ点の存在する第１の座標系に平行な２本の線を
   定め、 前記１個のエッジ点を通り、任意の傾きを有する直線と
   該平行線との交点の座標の組を求め、 前記座標の組の一方を横軸とし、他方を縦軸とする第２
   の座標系で、前記座標の組群に対応する直線を求め、 この操作を他のエッジ点について行い、各エッジ点ごと
   に前記第２の座標系上の直線を求め、 前記直線が第２の座標系で複数交わる点から第１の座標
   系での座標を求めて、 該第１の座標系の座標と、第１の座標系での前記平行線
   の座標から２点を求めて直線を検出することを特徴とす
   る直線検出方式。
2. 【請求項２】前記平行な２本の直線は、ｙ＝y1,y＝y2で
   あり、前記交点は該２本の直線との交点であるＸ座標
   （x1,x2）であり、第２の座標系はX1を横軸、X2を縦軸
   とする座標系であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の直線検出方式。