JP2807239B2 - 位置検出方法 - Google Patents

位置検出方法

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JP2807239B2 JP63247318A JP24731888A JP2807239B2 JP 2807239 B2 JP2807239 B2 JP 2807239B2 JP 63247318 A JP63247318 A JP 63247318A JP 24731888 A JP24731888 A JP 24731888A JP 2807239 B2 JP2807239 B2 JP 2807239B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は撮像された2次元画像内から所定のテンプレ
ート画像をマッチングさせ、所定画像の位置を検出する
位置検出方法に関する。
(従来の技術) 従来、2次元画像内から所定の小画像の位置を検出す
る位置検出方法としては、第5図のように2次元画像内
にくまなくテンプレート画像を走査するようにして、最
も一致した2次元位置を求める方法があり、実際に装置
化され、実用化されている。この方法は通常の濃淡画像
では効果が薄く、実際にこの方法で位置合わせを行うた
めには2次元画像を2値化して行うものである。
また2次元画像を2値化しない方法、つまり通常の濃
淡画像に対してはSSDA法(Sequential Simiiarity Dete
ction Aigorithm)がある。この方法は各画素ごとの差
の絶対値の和(残差)を重ね合わせの尺度とするもので
ある。重ね合わせが完全な場合、雑音などによって残差
は0にはならなくても最少にはなるであろうことを利用
するものである。つまり、テンプレート画像を二次元画
像内にくまなく走査させて、残差が最少になった位置を
重ね合わせが達成された位置として検出するわけであ
る。
(発明が解決しようとする課題) 上述の2次元画像を2値化して位置検出する方法は、
現在のFA分野では減りつつある。これは2次元画像とな
る対象物が多様化し、2値化処理しては問題が生じてし
まう対象が増えてきているためである。そこで二次元画
像を2値化せずに濃淡画像のままで位置検出を行える方
法の需要が増えてきている。
しかし、従来の濃淡画像のままで行える位置検出方法
は、上述のSSDR法のみであり、このSSDR法は装置化する
ためには多くのカウンタや加算器を必要とする。そのた
め装置の小形化・簡易化に不適であるという課題を生じ
ることとなっていた。
本発明はこのような濃淡画像のままで位置検出を行
え、装置の小形化・簡易化に適した位置検出方法を提供
する。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 2次元画像に対して所定のテンプレート画像をマッチ
ングさせることによって2次元位置を検出する方法にお
いて、上記2次元画像内の一部を上記テンプレート画像
の第1の軸方向の幅より狭くない幅に分離した第2の軸
処理ウィンドウを設定する第2の軸処理ウィンドウ設定
工程と、この第2の軸処理ウィンドウ設定工程により設
定された第2の軸処理ウィンドウ内の第2の軸方向の周
辺分布を演算する第2の軸周辺分布演算工程と、この第
2の軸周辺分布演算工程の演算結果を予め記憶された上
記テンプレート画像の第2の軸方向の周辺分布と比較し
て最も一致した第2の軸方向の位置を検出する第2の軸
位置検出工程と、この第2の軸位置検出工程により検出
された第2の軸位置を含む位置に上記テンプレート画像
の第2の軸方向に幅より狭くない幅に分離した第1の軸
処理ウィンドウを設定する第1の軸処理ウィンドウ設定
工程と、この第1の軸処理ウィンドウ設定工程により設
定された第1の軸処理ウィンドウ内の第1の軸方向の周
辺分布を演算する第1の軸周辺分布演算工程と、この周
辺分布演算工程の演算結果を予め記憶された上記テンプ
レート画像の第1の軸方向の周辺分布と比較して最も一
致した第1の軸方向の位置を検出する第1の軸位置検出
工程とを具備し、上記各工程を第2の軸および第1の軸
処理ウィンドウ設定工程で設定される処理ウインドウの
幅をテンプレート画像の幅に等しくなるまで減少させな
がら繰返し位置を検出する位置検出方法である。
(作用) 上述の位置検出方法を用いると、従来各画素毎に移動
させたテンプレート画像の各位置で比較していたもの
を、縦横に帯状に区切った処理ウィンドウ内の周辺分布
を用いて比較するため、比較する回数が大巾に減少でき
る。さらに、処理ウィンドウの幅をテンプレート画像の
幅より狭くなくし、第2の軸および第1の軸の位置検出
工程の度に徐々にテンプレート画像の幅に等しくなるよ
うに減少させるようにしたことで、位置検出の精度を処
理ウインドウの幅の設定により自由に変えることができ
る。
(実施例) 上述の位置検出方法の基本的な作用を第1の実施例を
図面を用いて説明する。
第1図は本発明の方法を用いた位置検出装置の構成図
を示す。
撮像装置(21)が対象物を撮像可能なように設けら
れ、この撮像装置の撮像した画像を入力可能なように画
像処理装置(22)が接続されている。また、画像処理装
置(22)には表示装置(23)が接続されており、位置検
出の結果を出力できるようになっている。この画像処理
装置(22)の内部構成を第2図のブロック構成図に示
す。撮像装置(21)より画像処理装置(22)に入力され
た2次元画像のデータが記憶されている2次元画像メモ
リ(1)は、その出力を周辺分布演算器(2)に送れる
ように接続されている。周辺分布演算器(2)は、その
出力を分配器(3)に送信可能に接続され、分配器
(3)はその出力を記憶メモリ(4−a),(4−b)
に送信可能に接続されている。
一方、テンプレート画像メモリ(8)にも同様に周辺
分布演算器(9)にその画像データを送信可能に接続さ
れ、周辺分布演算器(9)は、その出力を分配器(10)
に送信可能に接続され、分配器(10)はその出力をX軸
データ記憶メモリ(11−a)およびY軸データ記憶メモ
リ(11−b)に送信可能に接続されている。
この2次元画像メモリ側のX軸データ記憶メモリ(4
a)とテンプレート画像側のX軸データ記憶メモリ(11
−a)とのデータを比較器(5a)が、Y軸データ記憶メ
モリ(4b)とテンプレート画像側のY軸データ記憶メモ
リ(11−b)とのデータを比較器(5b)が読取り可能に
接続され、それぞれの比較器(5a),(5b)それぞれの
出力結果を制御判定部(6)に送信可能に接続されてい
る。この制御判定部(6)の判定結果によりウィンドウ
設定部(7)が作動するように接続されている。
以下に上述の位置検出装置の作用を説明する。
テンプレート画像メモリ(8)にテンプレート画像が
入力されると、周辺分布演算器(9)がこのテンプレー
ト画像の濃淡データを呼び出し、周辺分布を演算する。
このときの周辺分布演算器(9)の演算結果を第3図
(a)に示す。この演算結果が分配器(10)に送られる
と、分配器(10)は演算結果をX軸方向とY軸方向のデ
ータに分け、それぞれX軸データ記憶メモリ(11−a)
とY軸データ記憶メモリ(11−b)とに分配され、記憶
される。
続いで、2次元画像メモリ(1)に2次元画像データ
が入力されると、制御判定部(6)はウィンドウ設定部
(7)に第3図(b)に示すような1回目のX軸処理ウ
ィンドウを設定するように指令を出す。このウィンドウ
設定部(7)で設定されたウィンドウ内の画像の濃淡デ
ータを周辺分布演算器(2)が2次元画像メモリより受
信し、この受信したデータを周辺分布演算器(2)がX
軸方向およびY軸方向のデータの周辺分布を演算する。
(第3図(b))この周辺分布のX軸方向およびY軸方
向の周辺分布データは分配器(3)に送られ、X軸周辺
分布データはX軸データ記憶メモリ(4−a)と、Y軸
周辺分布データはY軸データ記憶メモリ(4−b)とに
分配され、記憶される。
そして比較器(5−a)がこのX軸データ記憶メモリ
(4−a)とX軸データ記憶メモリ(11−a)とを呼出
し、比較する。このときの比較結果の最も一致したX軸
位置を制御判定部(6)に送信する。
このときの制御判定部(6)は周辺分布が最も一致し
た位置をx1を受信すると、制御判定部(6)はウィンド
ウ設定部(7)にx1を含み、かつテンプレート画像のY
軸サイズの1.5倍のY軸サイズで2次元画像を分割した
第3図(c)に示すような1回目のY軸処理ウィンドウ
を設定するように指令を出す。ここで上述と同様に周辺
分布演算器(2)は、この1回目のY軸処理ウィンドウ
内の画像データの周辺分布を演算し、その演算結果は分
配器(3)を介してX軸データ記憶メモリ(4−a)と
Y軸データ記憶メモリ(4−b)とに記憶される。
ここで、今度は比較器(5−b)がこのY軸データ記
憶メモリ(4−b)とY軸データ記憶メモリ(11−b)
とを呼出し、比較する。このときの比較結果の最も一致
したY軸位置y1を制御判定部(6)に送信する。
続いて、このY軸位置y1を受信した制御判定部(6)
は、Y軸位置y1に対して、テンプレート画像のウィンド
ウ設定部(7)にX軸サイズと同じX軸サイズで2次元
画像を分割した、第3図(d)に示すような2回目のX
軸処理ウィンドウを設定するように指令を出す。後は上
述と同様に2回目のX軸処理ウィンドウ内の画像データ
に対してX軸データ記憶メモリ(11−a)に記憶された
テンプレート画像のX軸データと最も一致したX軸位置
x2を制御判定部(6)に送信する。
次に、このX軸位置x2を受信した制御判定部(6)
は、X軸位置x2に対して、テンプレート画像のウィンド
ウ設定部(7)にY軸サイズと同じY軸サイズで2次元
画像を分割した第3図(e)に示すような2回目のY軸
処理ウィンドウを設定するように指令を出し、同様に2
回目のY軸処理ウィンドウ内の画像データに対してY軸
データ記憶メモリ(11−b)に記憶されたテンプレート
画像のY軸データと最も一致したY軸位置y2を制御判定
部(6)に送信する。
このX軸位置x2とY軸位置y2とを求めるべきテンプレ
ート画像と最も一致した位置として検出する。(第3図
(f)に示す。) 上述の第1の実施例のような位置検出方法は、最初の
X軸処理ウィンドウの設定がX軸方向に広いため、多く
のノイズの影響を受け、位置検出の精度に問題がある。
つまり、求めるべきテンプレート画像以外の部分に濃淡
が余りない画像ならば、このような位置検出方法でも検
出できるが、通常の濃淡の多い画像に対しては非現実的
である。
そこで、以下に上述の第1の実施例の問題点を解消し
た第2の実施例を説明する。
まず、本実施例の方法を実現するための装置は第1の
実施例と同様であるので省略する。
テンプレート画像の周辺分布データは第1の実施例と
同様にX軸データ記憶メモリ(11−a)とY軸データ記
憶メモリ(11−b)とに記憶される。
次に、一回目のX軸処理ウィンドウを設定するわけだ
が、このとき一回目のX軸処理ウィンドウをテンプレー
ト画像のY軸サイズの1.5倍のY軸サイズの処理ウイン
ドウとし、第4図(a)乃至(d)のようにX軸処理ウ
ィンドウを左端から順次テンプレート画像のY軸サイズ
の半分の幅ずつ移動させてゆき、それぞれについて周辺
分布を演算し、その周辺分布を最も一致したX軸位置x1
−a,x1−b,…x1−dを検出する。このX軸位置x1−a,x1
−b,…x1−dの中で最も一致率が高いものを算出する。
例えば、X軸位置x1−a,x1−b,…x1−dの一致率が60
%,80%,30%,…50%とすると、x1−bを一回目のX軸
位置x1として認識し、1回目のY軸処理ウィンドウの設
定基準位置とするものである。後の工程は上述の第1の
実施例と同じである。(第4図(e)乃至(j)) なお、上述の二つの実施例では1回目の処理ウィンド
ウをテンプレート画像の1.5倍と設定したが、これは位
置検出の精度と、対象となる2次元画像の条件により自
由に変更して良いものである。また、上述の実施例では
2回の処理ウインドウの設定により位置の検出を行って
いたが、これは何回おこなってもよい。
[発明の効果] このような位置検出方法を用いると従来のSSDA法等の
位置検出方法では、非常に複雑な演算と、多くのメモリ
を必要とした位置検出を、濃淡データのままで簡単な構
成で実現することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を用いた位置検出装置の構成を示
しす構成図、第2図は同じく位置検出装置の画像処理装
置内の構成を示すブロック図、第3図および第4図は同
じく第1および第2の実施例の作用を説明するための説
明図、第5図は従来のSSDA法を説明するための説明図で
ある。 1……2次元画像メモリ、3,10……分配器、 2,9……周辺分布演算器、5a,5b……比較器、 4−a,11−a……X軸データ記憶メモリ、 4−b,11−b……Y軸データ記憶メモリ、 8……テンプレート画像メモリ、 6……制御判定部、7……ウィンドウ設定部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2次元画像に対して所定のテンプレート画
    像をマッチングさせることによって2次元位置を検出す
    る方法において、上記2次元画像内の一部を上記テンプ
    レート画像の第1の軸方向の幅より狭くない幅に分離し
    た第2の軸処理ウィンドウを設定する第2の軸処理ウィ
    ンドウ設定工程と、この第2の軸処理ウィンドウ設定工
    程により設定された第2の軸処理ウィンドウ内の第2の
    軸方向の周辺分布を演算する第2の軸周辺分布演算工程
    と、この第2の軸周辺分布演算工程の演算結果を予め記
    憶された上記テンプレート画像の第2の軸方向の周辺分
    布と比較して最も一致した第2の軸方向の位置を検出す
    る第2の軸位置検出工程と、この第2の軸位置検出工程
    により検出された第2の軸位置を含む位置に上記テンプ
    レート画像の第2の軸方向の幅より狭くない幅に分離し
    た第1の軸処理ウィンドウを設定する第1の軸処理ウィ
    ンドウ設定工程と、この第1の軸処理ウィンドウ設定工
    程により設定された第1の軸処理ウィンドウ内の第1の
    軸方向の周辺分布を演算する第1の軸周辺分布演算工程
    と、この周辺分布演算工程の演算結果を予め記憶された
    上記テンプレート画像の第1の軸方向の周辺分布と比較
    して最も一致した第1の軸方向の位置を検出する第1の
    軸位置検出工程とを具備し、上記各工程を第2の軸およ
    び第1の軸処理ウィンドウ設定工程で設定される処理ウ
    インドウの幅をテンプレート画像の幅に等しくなるまで
    減少させながら繰返し位置を検出することを特徴とする
    位置検出方法。
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