JP3028002B2

JP3028002B2 - 視覚認識方法およびその装置

Info

Publication number: JP3028002B2
Application number: JP3180333A
Authority: JP
Inventors: 聡米田
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1991-06-24
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 2000-04-04
Anticipated expiration: 2015-04-04
Also published as: JPH052649A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、対象物を撮像して得
られた画像より面積，長さなどの特徴量を計測して、対
象物の形状などを認識したり、対象物の良否を判別した
りするのに用いられる視覚認識方法、およびこの方法を
実施するための視覚認識装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、工場などの製造または検査ライン
に視覚認識装置を導入して、製品の検査を自動化するこ
とが行われている。この種の視覚認識装置は、製品の搬
送路に沿って配備されるテレビカメラと、このテレビカ
メラより画像信号を入力して検査に必要な画像処理を実
行する画像処理装置とから成るもので、前記画像処理装
置では、対象物の画像信号を入力して２値化処理し、そ
の２値画像につき面積などの特徴量を計測した後、その
計測値と基準値とを比較することにより対象物の種別や
良否を判別している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のそ
の種視覚認識装置では、対象物を搬送するベルトコンベ
ヤやテレビカメラが振動すると、計測データに誤差が生
じ、誤認識や誤判別を行うことになり、高精度の検査が
不可能である。

【０００４】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、ベルトコンベヤなどが振動しても、高精度な検
査を実現できる視覚認識方法および装置を提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の視覚認
識方法は、撮像装置により対象物を撮像するとともに、
この撮像時における対象物に対する撮像装置の相対距離
の基準距離からの変位量を計測しておき、撮像装置によ
り生成された画像につき長さまたは長さの組合せに関わ
る特徴量を計測した後、この特徴量の計測値を前記変位
量の計測値により補正することを特徴とする。請求項２
の発明の視覚認識装置は、対象物を撮像して画像を生成
する撮像装置と、前記撮像装置からの入力画像を処理す
る画像処理装置と、撮像時における対象物に対する前記
撮像装置の相対距離の基準距離からの変位量を計測する
変位測定装置とから成るもので、前記画像処理装置は、
前記撮像装置からの入力画像につき長さまたは長さの組
合せに関わる特徴量を計測する計測手段と、この計測手
段による特徴量の計測値を前記変位測定装置による変位
量の計測値により補正する補正手段とを備えている。

【０００６】

【作用】対象物を搬送する搬送機構や撮像装置の振動に
より、撮像時における対象物に対する撮像装置の相対距
離が変位すると、特徴量の計測値も変動するが、前記相
対距離の基準距離からの変位量を計測して、その計測値
により特徴量の計測値を補正するので、特徴量の計測値
が適正化され、誤認識や誤判別が防止される。

【０００７】

【実施例】図１は、この発明の一実施例にかかる視覚認
識装置の概略構成を示すもので、テレビカメラ１と画像
処理装置２とビデオモニタ３と変位測定装置４とで構成
される。図示例の視覚検査装置は、ベルトコンベヤ５に
より次々と搬送されてくる対象物６につきその形状を判
別するものであるが、この発明の視覚認識装置は、形状
などの判別に限らず、対象物の良否を判別するのにも用
いることができる。

【０００８】前記ベルトコンベヤ５による搬送路途中に
は検査位置が設定され、その検査位置の上方位置にテレ
ビカメラ１と、このテレビカメラ１に一体固定された変
位測定装置４とが下方に向けて配置される。

【０００９】前記変位測定装置４は、たとえばＰＳＤな
どが用いられた公知の構成のものであって、対象物６に
対するテレビカメラ１の相対距離の基準距離からの変位
量ΔＬを測定して出力する。前記テレビカメラ１および
変位測定装置４は画像処理装置２に接続され、前記テレ
ビカメラ１により得られた濃淡画像信号と、前記変位測
定装置４により測定された変位量ΔＬとが画像処理装置
２へ出力される。

【００１０】図２は、前記画像処理装置２の回路構成例
を示すもので、この画像処理装置２のＡ／Ｄ変換器７に
はテレビカメラ１より濃淡画像信号が、また他のＡ／Ｄ
変換器８には変位測定装置４より変位量ΔＬが、それぞ
れ入力される。一方のＡ／Ｄ変換器７は濃淡画像信号を
アナログ量からディジタル量に変換してＤ／Ａ変換器９
および２値化回路１０へ出力する。また他方のＡ／Ｄ変
換器８はアナログ量の変位量ΔＬをディジタル信号に変
換してレジスタ１１へ出力し保持させる。

【００１１】前記２値化回路１０は、ディジタル量の濃
淡画像信号を入力して所定の２値化しきい値で２値化処
理し、その２値画像を特徴量計測部１２および画像メモ
リ１３へ出力する。前記特徴量計測部１２は、前記２値
画像につき対象物の画像部分の面積を特徴量としてリア
ルタイムで計測する。

【００１２】ＣＰＵ１４は制御・演算の主体であって、
プログラムが格納されるＲＯＭ１５と、各種データを記
憶させるＲＡＭ１６とでマイクロコンピュータを構成す
る。前記ＣＰＵ１４は、前記特徴量計測部１２より面積
の計測データを、また前記レジスタ１１より変位量ΔＬ
を、それぞれ取り込み、面積の計測データを変位量ΔＬ
を用いて補正する。

【００１３】Ｄ／Ａ変換器９は、Ａ／Ｄ変換器７からデ
ィジタル量の濃淡画像信号を入力してアナログ量に変換
し、ビデオモニタ３へ出力する。ビデオモニタ３は濃淡
画像や計測データなどを表示する。なお、タイミング制
御部１７は、タイミング信号を発生してＡ／Ｄ変換器
７，８，特徴量計測部１２，画像メモリ１３，Ｄ／Ａ変
換器９などの構成各部へ出力し、動作のタイミングをと
る。

【００１４】図３は、対象物６を撮像して得られた矩形
状の２値画像１８を示すもので、同図中、１９が対象物
の画像部分、２０が背景の画像部分である。前記特徴量
計測部１２により前記対象物の画像部分１９の面積を計
測する際、ベルトコンベヤ５やテレビカメラ１が振動す
ると、前記画像部分１９は、同図中、破線で示すよう
に、その大きさが変化し、その面積Ｓ２，Ｓ３は無振動
時の適正な面積Ｓ１と比較すると、Ｓ３＜Ｓ１＜Ｓ２と
なる。

【００１５】いま無振動時の対象物６に対するテレビカ
メラ１の相対距離をＬ１、無振動状態での前記画像部分
１９のＸＹ方向の各画素数をＸ１，Ｙ１とし、一方、振
動発生時における対象物６に対するテレビカメラ１の相
対距離をＬ１＋ΔＬ、振動状態での前記画像部分１９の
ＸＹ方向の各画素数をＸ２，Ｙ２とすると、各画素数Ｘ
２，Ｙ２はつぎの式で与えられる。

【００１６】

【数１】

【００１７】

【数２】

【００１８】また対象物の画像部分１９の面積は、振動
発生時をＳ２、無振動時をＳ１とすると、上記式よ
りつぎの関係式が得られる。

【００１９】

【数３】

【００２０】上記式中、右辺の第１項が振動発生によ
る面積の変動分であって、ＣＰＵ１４はレジスタ１１よ
り変位量ΔＬを、特徴量計測部１２より面積Ｓ２を取り
込み、式の演算を実行することにより、無振動時の面
積Ｓ１に補正する。

【００２１】なお、上記実施例では面積を補正している
が、この発明はこれに限らず、長さ，幅など、長さまた
は長さの組み合わせに関わる特徴量であれば、同様の方
法で補正可能である。

【００２２】また、上記実施例では、カメラ座標上で補
正を行っているが、これに限らず、絶対座標系での補正
を行うことも可能である。この場合に補正の対象はカメ
ラ倍率であって、無振動時のカメラ倍率をｍ１、振動時
のカメラ倍率をｍ２、２値画像のＸＹ座標値をＸ，Ｙ、
絶対座標系での対応する座標値をｐ，ｑ、絶対座標系
の原点をｐ０，ｑ０とすると、つぎの〜の関係式が
得られ、これを用いて特徴量の補正が行われることにな
る。

【００２３】

【数４】

【００２４】

【数５】

【００２５】

【数６】

【００２６】図４は、上記視覚認識装置の動作を示すタ
イムチャートであって、図中、Ｖｄはテレビカメラ１よ
り画像処理装置２に入力される濃淡画像信号を示す。同
図中、計測トリガは前記濃淡画像信号を画像処理装置２
に取り込むタイミングを与えるためのもので、対象物６
の検査位置への到達を検知する物体検知センサ（図示せ
ず）の出力から得られる。

【００２７】前記濃淡画像信号Ｖｄは奇数フィールドと
偶数フィールドとで１フレームが構成され、偶数フィー
ルドの有効映像期間が経過するまでの間に、画像処理装
置２の特徴量計測部１２が特徴量（面積）を、また変位
計測装置４が変位量ΔＬを、それぞれ計測し、その後の
垂直ブランキング期間中にＣＰＵ１４がこれら計測デー
タを取り込んで補正演算を実行する。従ってつぎの１フ
レームについての計測処理が行われる以前に補正演算が
完了し、リアルタイム処理が実現される。

【００２８】

【発明の効果】この発明は上記の如く、撮像装置により
対象物を撮像する際に、この撮像時における対象物に対
する撮像装置の相対距離の基準距離からの変位量を計測
しておき、撮像装置により生成された画像につき長さま
たは長さの組合せに関わる特徴量の計測値を、前記変位
量の計測値を用いて補正するようにしたから、たとえ対
象物を搬送する搬送機構や撮像装置が振動して特徴量の
計測値が変動しても、この計測値を適正に補正すること
が可能となり、誤認識や誤判別のない高精度の認識処理
を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる視覚認識装置の概
略構成を示す説明図である。

【図２】画像処理装置の回路構成を示すブロック図であ
る。

【図３】２値画像の変動状態を示す説明図である。

【図４】画像処理のタイミングを示すタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

１テレビカメラ２画像処理装置４変位測定装置１２特徴量計測部１４ＣＰＵ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像装置により対象物を撮像するととも
に、この撮像時における対象物に対する撮像装置の相対
距離の基準距離からの変位量を計測しておき、撮像装置
により生成された画像につき長さまたは長さの組合せに
関わる特徴量を計測した後、この特徴量の計測値を前記
変位量の計測値により補正することを特徴とする視覚認
識方法。
【請求項２】対象物を撮像して画像を生成する撮像装
置と、前記撮像装置からの入力画像を処理する画像処理
装置と、撮像時における対象物に対する前記撮像装置の
相対距離の基準距離からの変位量を計測する変位測定装
置とから成り、前記画像処理装置は、前記撮像装置からの入力画像につ
き長さまたは長さの組合せに関わる特徴量を計測する計
測手段と、この計測手段による特徴量の計測値を前記変
位測定装置による変位量の計測値により補正する補正手
段とを備えて成る視覚認識装置。