JP3031594B2 - Pattern recognition device - Google Patents

Pattern recognition device

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JP3031594B2
JP3031594B2 JP5216705A JP21670593A JP3031594B2 JP 3031594 B2 JP3031594 B2 JP 3031594B2 JP 5216705 A JP5216705 A JP 5216705A JP 21670593 A JP21670593 A JP 21670593A JP 3031594 B2 JP3031594 B2 JP 3031594B2
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雅晴 瀧澤
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富士通オートメーション株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるパターン認識
装置に係り、特に食堂精算システムにおける多角形状食
器の認識装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called pattern recognition apparatus, and more particularly to a polygon tableware recognition apparatus in a cafeteria settlement system.

【0002】従来、コンピュータ(Computer)装置の発
達に伴い、ディジタル画像処理技術が発展してきた。画
像処理の一分野にパターン認識があり、カメラ等で入力
された画像を様々な方法で処理し特定の形として認識す
るもので、課題は如何に対象を正確に抽出し、高速に、
また大量にデータの処理が行えるかであった。
[0002] Conventionally, digital image processing technology has been developed with the development of computer devices. One field of image processing is pattern recognition, which processes an image input by a camera or the like by various methods and recognizes it as a specific shape.The problem is how to accurately extract the target, high speed,
Also, was it possible to process a large amount of data?

【0003】本発明に係る食堂精算システムは、このパ
ターン認識技術の典型的な応用に関し、その内容は社員
食堂に代表されるような大衆食堂において、多種類叉は
単品の料理が盛られた様々な大きさ、形状の食器類を盆
に乗せ、その画像をカメラで取り込み画像処理を施し、
最終的には食器の大きさ、形状と予め設定してある各食
器とを照合し、該当する食器に設定されている値段によ
り精算金額を算出するというシステムである。その場合
の課題としては、重なりやはみ出しのある食器の画像を
正確に迅速にパターン分離し識別することが要求され
る。
[0003] The cafeteria settlement system according to the present invention relates to a typical application of this pattern recognition technology. The content of the system is in a popular cafeteria typified by an employee cafeteria, where various types of dishes or single dishes are served. Tableware of various sizes and shapes is placed on a tray, the image is captured by a camera, and image processing is performed.
In the end, the system compares the size and shape of the tableware with each tableware set in advance, and calculates the settlement amount based on the price set for the tableware. In such a case, it is required to accurately and quickly separate and identify the image of the overlapping or protruding tableware.

【0004】[0004]

【従来の技術】従来、食堂精算システムに係るパターン
認識技術である入力図形の特徴抽出技術として、入力画
像に対する濃度勾配を求めることによって、その絶対値
から図形の輪郭を抽出し、さらに、濃度勾配の方向ベク
トルによって抽出した輪郭線の特徴を認識する方法があ
った。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a feature extraction technique of an input figure, which is a pattern recognition technique relating to a canteen settlement system, a density gradient for an input image is obtained, and a contour of the figure is extracted from its absolute value. There is a method of recognizing the features of the contour line extracted by the direction vector.

【0005】濃度勾配というのは、線分等の境界線にお
ける画像濃度の変化率であり、この変化が急激なところ
で人間は境界線(エッジ)を認識するため、ディジタル
的に境界線を抽出するために必要になる。この手順は基
本的には微分操作である。この技術を適応した従来例を
図17および図18に示す。
The density gradient is a rate of change in image density at a boundary line such as a line segment. When this change is sharp, a human recognizes the boundary line (edge), and the boundary line is digitally extracted. Needed for This procedure is basically a differential operation. FIGS. 17 and 18 show a conventional example to which this technique is applied.

【0006】図17は、特開昭59−180649にお
いて開示された濃度勾配による多角形の傾き検出技術で
ある。ディジタル画像処理においては、通常升目で区切
られた画像を考えており、その升目に当たる画素が
‘1’か‘0’かのいわゆる2値化が行われている。こ
の2値化することで領域分けが行え、背景から輪郭を抽
出出来るのであるが、領域が繋がっているか分離してい
るかは、隣接した画素との値が同じであるか否かで判定
する。この2値画像の領域分けのための変換として有
効、かつ、多用されているのが論理フィルタリングであ
る。これは、3画素×3画素といった小領域のパターン
とフィルタのパターンとの照合演算を行い、真
(‘1’)か偽(‘0’)かによって予め定められた値
に変換するものである。
FIG. 17 shows a technique for detecting the inclination of a polygon based on a density gradient disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-180649. In the digital image processing, an image divided by a square is usually considered, and so-called binarization in which a pixel corresponding to the square is “1” or “0” is performed. By binarizing, the area can be divided and the outline can be extracted from the background. Whether the areas are connected or separated is determined by whether or not the values of the adjacent pixels are the same. Logical filtering is effective and frequently used as conversion for area division of the binary image. In this method, a comparison operation is performed between a pattern of a small area such as 3 pixels × 3 pixels and a pattern of a filter, and is converted into a predetermined value depending on whether it is true (“1”) or false (“0”). .

【0007】まず、前処理として図17(a)に示す入
力図形Eに対して上記した3×3の空間フィルタリング
を行い濃度勾配ベクトルを求めると、その絶対値により
濃度境界が抽出出来、これが図形の輪郭線になる。
First, as the preprocessing, the input graphic E shown in FIG. 17A is subjected to the above-described 3 × 3 spatial filtering to obtain a density gradient vector. When the density gradient vector is obtained, a density boundary can be extracted from its absolute value. Of the outline.

【0008】次に、図17(b)に示すように、横軸方
向に濃度勾配ベクトルより得られる角度を取り、縦軸方
向に各ベクトルにおける画素数分布を取ったヒストグラ
ムを作成すると、直線EL1、EL2、EL3上のデー
タはそれぞれ同一方向α1、α2、α3となるため、各
直線毎にピークが現れ輪郭線の特徴を認識できる。
Next, as shown in FIG. 17B, a histogram is obtained in which the angle obtained from the density gradient vector is taken in the horizontal axis direction and the pixel number distribution of each vector is taken in the vertical axis direction. , EL2, and EL3 are in the same direction α1, α2, and α3, respectively, so that a peak appears for each straight line and the features of the outline can be recognized.

【0009】次に、この図形の傾きを知るために特徴を
抽出した三角波を図17(c)のように予め作成してお
き、抽出した特徴データのピーク位置を合わせてシフト
させ比較する類似度検出方法を用いる。図17(c)に
おいて、角度θだけシフトさせれば、図17(b)に示
す特徴データとほぼ類似と判定できる。
Next, a triangular wave from which features are extracted in order to know the inclination of the figure is created in advance as shown in FIG. 17 (c), and the peak position of the extracted feature data is shifted and compared for similarity. Use the detection method. In FIG. 17C, by shifting by the angle θ, it can be determined that the feature data is substantially similar to the feature data shown in FIG. 17B.

【0010】図18に、もう一つの濃度勾配を用いたパ
ターン認識技術であり、特開平1−134578の従来
例を示す。この技術によれば、輪郭データを入力画像の
濃度勾配算出処理によって抽出し、その輪郭線データか
ら単位線分を抽出することでパターン認識に最低限の特
徴データにまでデータ圧縮を行うことを目的とする。そ
のために、勾配ベクトル情報を伴った輪郭点を追跡する
際、線分開始点から探索点に至る直線距離が予め定めて
ある単位長を越えて、しかも、探索点の勾配角が線分開
始点における勾配各区に対して予め定めた変化量を越え
た場合、その輪郭点を線分終了点とするものである。続
いて、この線分終了点を次の線分開始点とし、同様にし
て線分を決定する。
FIG. 18 shows another conventional pattern recognition technique using a density gradient, which is a conventional example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-134578. According to this technology, an object is to extract data by calculating a density gradient of an input image and extract a unit line segment from the data of the contour to compress data to a minimum feature data for pattern recognition. And Therefore, when tracking a contour point with gradient vector information, the straight line distance from the line segment start point to the search point exceeds a predetermined unit length, and the gradient angle of the search point is set to the line segment start point. When the amount of change exceeds a predetermined amount for each section of the gradient, the contour point is set as a line segment end point. Subsequently, this line segment end point is set as the next line segment start point, and a line segment is determined in the same manner.

【0011】図18は、濃度勾配演算によって抽出され
た勾配ベクトル情報を伴った輪郭点の一部を示してあ
る。Ps(1)、Pi、Pe(1)は輪郭線上のサンプ
リング点を示し、Gs(1)、Gi、Ge(1)はそれ
ぞれのサンプリング点における勾配角を示す。サンプリ
ング点Ps(1)を線分開始点として、サンプリング点
Piに対する直線距離Liが予め定めた単位長ΔLを越
え、同時に勾配角Gs(1)に対する勾配角Giが予め
定めた変化量を越えた場合、その時点でのサンプリング
点Pe(1)を線分終了点とし、線分L(1)を決定す
る。さらに、サンプリング点Pe(1)を線分開始点と
し、Ge(1)を次の基準勾配角として次の線分L
(2)を決定する。以下この手順を繰り返し、図形を特
定する。
FIG. 18 shows a part of the contour points accompanied by the gradient vector information extracted by the density gradient calculation. Ps (1), Pi, Pe (1) indicate sampling points on the contour line, and Gs (1), Gi, Ge (1) indicate gradient angles at the respective sampling points. With the sampling point Ps (1) as the start point of the line segment, the linear distance Li with respect to the sampling point Pi exceeds a predetermined unit length ΔL, and at the same time, the gradient angle Gi with respect to the gradient angle Gs (1) exceeds a predetermined change amount. In this case, the sampling point Pe (1) at that time is set as the line segment end point, and the line segment L (1) is determined. Further, the sampling point Pe (1) is set as the line segment start point, and Ge (1) is set as the next reference gradient angle, and the next line segment L is set.
(2) is determined. Hereinafter, this procedure is repeated to specify the figure.

【0012】上記したように、輪郭の曲率が大きい部分
であっても微小線分が演算上発生せず、かつ、的確な特
徴の抽出が可能となる。
As described above, even if the curvature of the contour is large, no minute line segment is generated in the calculation, and the feature can be accurately extracted.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の濃度勾配ベクトルによる特徴抽出方法では、画像デ
ータ全てに微分演算を行うために演算に必要な処理手順
が多く、小規模のシステムでは処理速度が低く時間がか
かり、また、その処理速度を向上させるためには高度な
処理能力を有する演算装置が必要となるという問題があ
った。
However, in the above-described feature extraction method based on the density gradient vector, a large number of processing procedures are necessary for performing a differential operation on all image data, and the processing speed is small in a small-scale system. There is a problem that it takes a long time, and an arithmetic unit having a high processing capability is required to improve the processing speed.

【0014】また、抽出した図形の輪郭の特徴によって
その図形の識別を行う際に用いられるパターンマッチン
グによるパターン認識方法は、認識したい目標の図形の
特徴および大きさ等を予め登録する必要があり、また、
登録した情報と実際に入力された図形とを比較する際、
入力段における歪を補正するという処理が必要となるた
め、さらに高い演算処理能力を有する装置が必要になる
という問題点があった。
Further, in the pattern recognition method using pattern matching used for identifying a figure based on the features of the contour of the extracted figure, it is necessary to register in advance the characteristics and size of the target figure to be recognized. Also,
When comparing the registered information with the actual input figures,
Since a process of correcting distortion in the input stage is required, there is a problem that a device having higher operation processing capability is required.

【0015】そこで上記問題点に鑑み、本発明は、最小
限のデータの登録のみで、入力段での歪やパターン認識
対象物の形状のばらつきに対して小規模な画像処理シス
テムであっても柔軟に、かつ、迅速に識別、計測出来る
パターン認識装置を提供することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention is applicable to a small-scale image processing system which is capable of reducing distortions at the input stage and variations in the shape of a pattern recognition target object with only minimal data registration. An object of the present invention is to provide a pattern recognition device that can flexibly and quickly identify and measure.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するため
に、請求項1に記載の発明は、原図形の画像から分離さ
れた直線部分を用いて多角形の種類を判別する多角形判
別手段(6)を有するパターン認識装置において、前記
多角形判別手段(6)は、複数の前記直線部分の交点か
ら導かれる頂点の座標および当該頂点に係る2の前記直
線部分が成す角度を出力する頂点生成部と、任意の内角
を入力条件とした場合当該任意の内角が特定の多角形で
ありうる週合の度合いを示す評価値を出力する関数特性
を有し、前記頂点に関する前記角度を入力して前記評価
値を出力する関数演算部と、前記頂点に開する全ての前
記評価値を集計した集合を生成する集合生成部と、前記
集合に係る前記評価値から複数の前記特定の多角形であ
る可能性を数字の大きさで表す代表値をそれぞれの前記
特定の多角形に対して付与する代表値設定部と、前記代
表値設定部の算出した前記代表値のうち最も値の高い前
記代表値に該当する前記特定の多角形を選択し前記原図
形に係る多角形の種類として推論する推論判別部とを有
することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention as defined in claim 1 is characterized in that the image is separated from an image of an original figure.
Polygon discriminating the type of polygon using the straight line
In a pattern recognition device having another means (6),
The polygon discriminating means (6) determines whether an intersection of a plurality of the straight line portions is present.
Of the vertex to be derived and the two
Vertex generator that outputs the angle formed by the line part, and any interior angle
If the input condition is, the arbitrary interior angle is a specific polygon.
Function characteristic that outputs an evaluation value indicating the degree of possible week
And inputting the angle with respect to the vertex to evaluate
A function operation unit that outputs a value, and all functions before opening to the vertex
A set generation unit that generates a set that aggregates the evaluation values,
A plurality of the specific polygons are obtained from the evaluation value of the set.
The representative value that represents the possibility of
A representative value setting unit to be assigned to a specific polygon;
Before the highest value among the representative values calculated by the table value setting unit
Select the specific polygon corresponding to the representative value and select the original figure
An inference discriminator that infers as the type of polygon related to the shape
It is characterized by doing.

【0017】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、原図形の画像から抽出された輪郭線情
報上の直線部分情報および判別された前記原図形に係る
多角形の種類を用いて大きさと位置を判定すると共に、
前記直線部分情報より決定できる頂点座標および判別さ
れた前記多角形の種類により前記原図形の中心座標およ
び前記原図形の外接円の直径を算出する図形判定部を有
する図形判定手段を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1.
The outline information extracted from the original graphic image
Pertaining to the straight line portion information on the report and the determined original figure
Determine the size and position using the type of polygon,
Vertex coordinates and discrimination determined from the straight line portion information
The center coordinates of the original figure and the type of the polygon
And a figure determining unit for calculating the diameter of a circumcircle of the original figure.
It is characterized in that it is provided with a figure judging means for performing the operation.

【0018】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の発明において、前記図形判定手段(6)は、入力した
前記多角形に係る前記輸郭線情報が欠落し前記原図形を
判別するのに不十分である場合、複数の前記直線部分情
報により前記原図形の1辺の長さを算出し前記多角形の
種類から定まる内角値および前記1辺の長さを用いて欠
落した前記頂点座標を復元する頂点復元部を有すること
を特徴とする。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2.
In the above invention, the figure determination means (6) is
The outline figure information related to the polygon is missing and the original figure is
If it is insufficient to make a determination, a plurality of said linear sub-
The length of one side of the original figure is calculated based on the
Using the interior angle value determined from the type and the length of the one side
Having a vertex restoring unit for restoring the dropped vertex coordinates
It is characterized by.

【0019】請求項4に記載の発明は、請求項2に記載
の発明において、前記図形判定手段(6)は、1の前記
原図形に関する前記中心座標と前記外接円の直径を全て
の前記輪郭線情報に関して算出して互いに比較し、前記
中心座標および前記外接円の直径が共に所定の許容値以
下である場合に同一図形と判断して統合し、全ての前記
原図形を分離確定する図形比較部を有することを特徴と
する。
The invention according to claim 4 is the invention according to claim 2.
In the invention, the figure determining means (6) includes:
All the center coordinates and the diameter of the circumscribed circle for the original figure
The contour line information is calculated and compared with each other,
Both the center coordinates and the diameter of the circumscribed circle are below a predetermined tolerance.
If it is below, judge it as the same figure and integrate it,
It has a figure comparison unit that separates and fixes the original figure.
I do.

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【作用】第1の発明によれば、以下の手順により直線が
分離できる。まず、直線分離手段(6)は認識された皿
等の画像から抽出された図11のような輪郭座標を輪郭
座標格納メモリに記憶する。これに対し、サンプリング
部が輪郭上の適当な間隔でサンプリングを行い、このサ
ンプリング点それぞれ(図12:SP1、SP2等)に
対してベクトル生成部がベクトル(図12:V11、V
12、V21、V22)のように前後のサンプリング点
に対しベクトルを設定する。そして、これらベクトル
(V11とV12、V21とV22)の成す曲率(θ
1、θ2)を曲率計算部が求め、これら曲率を数値化し
(図13(b))、さらにこの数値化した曲率を元に度
数分布生成部が図13(c)に示すような度数分布を生
成する。これを直線分離部が、あるしきい値によりサン
プリング点を分けると、この分けられたしきい値以下の
連続している点の集合は直線部分として分離できる。例
えば、図13(a)のような入力パターンの一部に対し
直線分離を行うと、図13(d)のような3本の直線が
分離できる。
According to the first aspect, straight lines can be separated by the following procedure. First, the straight line separating means (6) stores the outline coordinates as shown in FIG. 11 extracted from the recognized image of the dish or the like in the outline coordinate storage memory. On the other hand, the sampling unit performs sampling at an appropriate interval on the contour, and the vector generation unit performs the vector (FIG. 12: V11, V
12, V21, V22), vectors are set for the preceding and following sampling points. Then, the curvature (θ) formed by these vectors (V11 and V12, V21 and V22)
1, θ2) is obtained by the curvature calculation unit, these curvatures are quantified (FIG. 13B), and based on the quantified curvatures, the frequency distribution generation unit generates a frequency distribution as shown in FIG. 13C. Generate. When the straight line separating section separates the sampling points by a certain threshold value, a set of continuous points equal to or smaller than the divided threshold value can be separated as a straight line portion. For example, if straight line separation is performed on a part of the input pattern as shown in FIG. 13A, three straight lines as shown in FIG. 13D can be separated.

【0022】第2の発明によれば、多角形判別手段
(6)は、任意の直線分離手段により分離された直線か
ら頂点生成部が仮想頂点を生成する。これは直線部分の
線分を延長することにより、その交点から簡単に求めら
れる(図14(a))。同時に、この仮想頂点に関する
2つの線分から内角に相当する角度が算出出来る。この
角度はファジィ(fuzzy )理論に基づく仮想頂点の持
つ、可能性のある多角形の度合いを数値化する関数演算
部に入力され、図14(b)に示す評価値が導き出され
る。この評価値を集合生成部が集計し、図14(b)に
示すような関係図が出来上がる。これは、各仮想頂点に
関する角度が図の左列の各多角形である度合いを数値で
示したものとなっている。
According to the second aspect, in the polygon discriminating means (6), the vertex generating section generates a virtual vertex from the straight line separated by the arbitrary straight line separating means. This can be easily obtained from the intersection by extending the line segment of the straight line portion (FIG. 14A). At the same time, the angle corresponding to the interior angle can be calculated from the two line segments related to the virtual vertex. This angle is input to a function operation unit for quantifying the degree of a possible polygon of a virtual vertex based on fuzzy theory, and an evaluation value shown in FIG. 14B is derived. The evaluation values are totaled by the set generation unit, and a relation diagram as shown in FIG. 14B is completed. This shows numerically the degree to which the angle related to each virtual vertex is each polygon in the left column of the figure.

【0023】この評価値集合に対し代表値を代表値設定
部が設定し、この輪郭部分の成す図形がいずれの多角形
であるかを数字で示した図14(c)のような総合評価
値を生ずる。この中の最も高い数値を示す多角形の種類
を当該図形の多角形と推論判別部が決定出来る(図14
では8角形が判別されている)。
A representative value setting unit sets a representative value for this set of evaluation values, and indicates, by a numeral, which polygon is the figure formed by the outline, as shown in FIG. 14C. Is generated. The type of polygon having the highest numerical value among them can be determined by the inference determining unit as the polygon of the figure (FIG. 14).
In the above, an octagon is determined).

【0024】第3の発明によれば、図形判定手段(6)
は、種類の判った多角形図形に基づき原画像上の図形の
大きさ、位置、種類を総合的に判断する。多角形判別手
段により生成された仮想頂点座標と多角形の種類によ
り、幾何学的に全体の形状が想定可能な時、図形判定部
は図15のように任意の対角線(Ln)情報を生成しそ
の中間点の座標を計算する。これにより、図形の形、大
きさ、位置の全てが確定する。
According to the third aspect, the figure determining means (6)
Determines the size, position, and type of the figure on the original image comprehensively based on the known polygon figure. When the entire shape can be assumed geometrically based on the virtual vertex coordinates generated by the polygon discriminating means and the type of polygon, the figure determining unit generates arbitrary diagonal (Ln) information as shown in FIG. The coordinates of the intermediate point are calculated. Thereby, all of the shape, size, and position of the figure are determined.

【0025】しかし、図16に示すように元の図形が重
なっていると、大きさを決定するのに必要な輪郭情報が
不足する。そこで、第4の発明によれば、頂点生成部は
得られている直線部分の長さを求め、さらに、判別され
ている多角形種類から理論上の頂点を生成しその内角値
を得て、この両者により得られるベクトルを生成するこ
とで、図16(b)のように直線部分を補い、大きさの
判定が出来る。
However, if the original figures overlap as shown in FIG. 16, there is insufficient contour information necessary for determining the size. Therefore, according to the fourth aspect, the vertex generation unit obtains the length of the obtained straight line portion, further generates a theoretical vertex from the determined polygon type, and obtains the interior angle value, By generating a vector obtained from the two, the straight line portion is supplemented as shown in FIG. 16B, and the size can be determined.

【0026】ところが、個別の図形は判定されても、1
つの図形が輪郭線が分断されることで2つの図形として
認識されている場合がある。そこで、第5の発明によれ
ば、図形比較部は、認識されている図形の中心点の位
置、大きさを図形同士で比べ、双方が近似値である場合
は同じ原図形から得られたものと判定することで、全て
の原画像の図形を特定できる。
However, even if an individual figure is determined,
In some cases, two figures are recognized as two figures by dividing the outline. Thus, according to the fifth aspect, the graphic comparing unit compares the position and size of the center point of the recognized graphic with each other, and when both are approximate values, the two are obtained from the same original graphic. Thus, the figures of all the original images can be specified.

【0027】[0027]

【実施例】本発明のパターン認識装置における好適な実
施例を図1乃至図10に基づいて説明する。本実施例
は、本発明におけるパターン認識装置を食堂精算システ
ムに適用したものである。本実施例における構成 まず、本発明の実施例における代表的な構成を図1のブ
ロック図に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the pattern recognition apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the pattern recognition device according to the present invention is applied to a cafeteria settlement system. Configuration in the present embodiment First, a typical configuration in the embodiment of the present invention is shown in the block diagram of FIG.

【0028】図1に示すように、本実施例における構成
は、被検査対象である形状パターン1を画像認識に適す
るように陰影(コントラスト)が強調する照明装置2
と、コントラストを付けられた形状パターン1の画像を
取り込み映像信号に変換する画像入力装置3と、取り込
まれた映像信号をアナログからディジタル信号に変換処
理する画像処理装置4と、処理した入力画像情報を格納
する入力画像メモリ5と、入力画像情報を各種の処理ま
たは認識処理を実行するCPU(Central processing u
nit )6と、入力画像情報から抽出した形状パターン1
の輪郭線情報を格納する輪郭座標格納メモリ7と、輪郭
線情報からの曲率の違いによって抽出した輪郭線情報の
うち直線部分のデータを格納する直線情報格納メモリ8
と、直線情報から形状パターン1の成す内角を演算し各
多角形のファジィ集合を格納するファジィデータ格納メ
モリ9と、輪郭線の形状を認識した結果を格納する結果
格納メモリ10とにより構成される。
As shown in FIG. 1, the configuration of the present embodiment employs an illumination device 2 in which a shape pattern 1 to be inspected is enhanced with a shadow (contrast) so as to be suitable for image recognition.
An image input device 3 for converting an image of the shape pattern 1 with contrast into a captured video signal, an image processing device 4 for converting the captured video signal from analog to digital, and processing input image information And a CPU (Central processing unit) for executing various processing or recognition processing of the input image information.
nit) 6 and shape pattern 1 extracted from input image information
A contour coordinate storage memory 7 for storing contour line information, and a straight line information storage memory 8 for storing data of a straight line portion among contour line information extracted based on a difference in curvature from the contour line information.
And a fuzzy data storage memory 9 for calculating an interior angle formed by the shape pattern 1 from the straight line information and storing a fuzzy set of each polygon, and a result storage memory 10 for storing a result of recognition of the contour shape. .

【0029】対象となる本実施例の形状パターン1とし
ては、略正多角形をした皿の映像(図11)を考える。
具体的には、食堂等において、ユーザがまず自分の好き
な品物(食品)が盛られている皿を複数選び取り、自分
の盆に載せ精算のための画像読み取り場所に置く。ここ
では、一例として3種類の皿A、B、Cが盆の上に一部
重なり合って載っているものとする。読み取り場所には
照明装置2が備えられ、盆の上の皿をくっきり照らし出
し、上部に備え付けられている画像入力装置3(カメラ
等)がそのユーザの盆を撮像し、本発明のパターン認識
装置本体に送る。
As a target shape pattern 1 of the present embodiment, an image of a substantially regular polygonal dish (FIG. 11) is considered.
Specifically, in a cafeteria or the like, the user first selects a plurality of dishes on which his or her favorite items (foods) are served, places them on their trays, and places them in an image reading place for settlement. Here, as an example, it is assumed that three types of dishes A, B, and C are partially overlapped on a tray. An illumination device 2 is provided at the reading place, and a plate on the tray is clearly illuminated, and an image input device 3 (camera or the like) provided on the upper side captures an image of the user's tray, and the pattern recognition device of the present invention. Send to the body.

【0030】ここで問題となるのは、通常、皿は盆の上
で互いに重なり合い、図11のように完全に分離した状
態で入力されるとは限らない点である。以下、この点の
解決手段を含めて解説する。本実施例における動作 本実施例の動作を図2に基づいて説明する。
The problem here is that the dishes usually overlap each other on the tray and are not always input in a completely separated state as shown in FIG. The following is a description including the means for solving this problem. Operation in the present embodiment The operation of the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0031】図2において、この入力された画像がまず
画像処理装置4によってディジタル信号に変換され、デ
ィジタルとなった画像情報は、一旦入力画像メモリ5に
記憶される(処理状態:ステップ10)。この画像情報
に対して、輪郭抽出の画像処理を施し、さらに、重なり
合った皿の画像を1皿毎の図形に分離するため、輪郭線
追跡法等の手法により輪郭座標データを抽出し、輪郭座
標格納メモリ7に記憶する(ステップ11)。この画像
データは、例えば図3のように輪郭線の集合で形成され
ている。本実施例では、3枚の皿(A、B、C)が図の
ように一部重なり合った状態で抽出されているとする。
このようにして抽出された輪郭座標は輪郭座標格納メモ
リ7に格納されて、後の処理において適宜使用される。
このようにして取り出された輪郭は、図3において、多
角形Aに関するi、多角形Bに関するjとk、多角形C
に関するmとなる。
In FIG. 2, the input image is first converted into a digital signal by the image processing device 4, and the digital image information is temporarily stored in the input image memory 5 (processing state: step 10). The image information is subjected to contour extraction image processing. Further, in order to separate the overlapping dish images into figures for each dish, contour coordinate data is extracted by a method such as a contour tracing method, and the contour coordinates are extracted. It is stored in the storage memory 7 (step 11). This image data is formed of a set of contour lines, for example, as shown in FIG. In the present embodiment, it is assumed that three dishes (A, B, C) are extracted in a partially overlapping state as shown in the figure.
The contour coordinates extracted in this way are stored in the contour coordinate storage memory 7 and used appropriately in the subsequent processing.
In FIG. 3, the contours thus extracted are i for polygon A, j and k for polygon B, and polygon C
M.

【0032】ここで、上記の輪郭線追跡法を以下に説明
する。まず、この方法は対象となる皿の図形が全て正多
角形から成ることを前提としている。装置は図3のA及
びB、若しくはB及びCの重なりを判別し、その輪郭が
どちらの皿のものであるかを調べる。つまり、ある多角
形において、2つの辺の成す内角は常に内側の一方方向
に折れ曲がっている。しかし、当該多角形が他の多角形
と重なり合った場合、その重なっている点での一方の図
形上の辺と他方の図形上の辺との成す角は、内角の曲が
りの方向とは逆に外側に向くことになる。そこで、輪郭
に沿って方向の変化を調べれば、輪郭線が外側に折れて
いる場所では図形が重なり合っているものと判断出来、
その場所で図形を切り放し別の図形として扱うことが出
来る。
Here, the contour tracing method will be described below. First, this method is based on the premise that the shapes of the target dishes are all regular polygons. The device determines the overlap of A and B or B and C in FIG. 3 and checks which dish the contour is of. That is, in a polygon, the interior angle formed by the two sides is always bent in one direction inward. However, when the polygon overlaps another polygon, the angle between the side on one figure and the side on the other figure at the overlapping point is opposite to the direction of the bending of the interior angle. It will face outward. Therefore, by examining the change in direction along the contour, it can be determined that the figures are overlapping where the contour is bent outward,
At that point, the figure can be cut off and treated as another figure.

【0033】さて、格納された部分輪郭線i、j、k、
mに対して等間隔に輪郭座標を取り、その中でサンプリ
ング点SP1、SP2を設定し、そこからサンプリング
点の前後のサンプリング点である輪郭座標に向かってベ
クトルを作成する(V11、V12、V21、V2
2)。それぞれのサンプリング点でその点に関する2つ
のベクトルによって形成される角度θ1、θ2を使用し
て、頂点付近(SP1)と直線部分(SP2)との特徴
が顕著に現れるようなサンプリング点での曲率を求める
(図2:ステップ12)。この特徴は、例えば頂点付近
であるためにはθ1が最も小さくなるような点であり、
また直線部分ではθ2が大きくなるような点である。
Now, the stored partial contours i, j, k,
The contour coordinates are taken at equal intervals with respect to m, sampling points SP1 and SP2 are set therein, and vectors are created therefrom toward contour coordinates which are sampling points before and after the sampling point (V11, V12, V21). , V2
2). Using the angles .theta.1 and .theta.2 formed at each sampling point by the two vectors associated with that point, the curvature at the sampling point such that the features near the vertex (SP1) and the straight line portion (SP2) appear remarkably. (FIG. 2: Step 12). This feature is that, for example, θ1 becomes the smallest in the vicinity of the vertex,
Also, this is a point where θ2 increases in the straight line portion.

【0034】輪郭線上のすべての点においてサンプリン
グを行い、得られた曲率を集計すると図4(a)に示す
ようになり、頂点付近は曲率が大きく、また、直線部分
は曲率が少ない、という特徴が顕著に出てくる。この曲
率データと出現度数との関係で度数分布を作成する(ス
テップ13)。これは図4(b)のようになって得ら
れ、図内で度数の存在しない領域が発生する。この部分
を境として、図に示すように頂点付近と直線部分とに分
けられるので、この直線部分の輪郭線情報を作成し直線
情報格納メモリ8に格納する(ステップ14)。
Sampling is performed at all points on the contour line, and the obtained curvatures are totaled, as shown in FIG. 4A. The characteristic is that the curvature is large near the vertex and small in the straight line portion. Comes out remarkably. A frequency distribution is created based on the relationship between the curvature data and the frequency of appearance (step 13). This is obtained as shown in FIG. 4 (b), and an area having no frequency occurs in the figure. With this part as a boundary, as shown in the figure, it is divided into the vicinity of the vertex and a straight line part, so that outline information of this straight line part is created and stored in the straight line information storage memory 8 (step 14).

【0035】以上の処理を図3の部分輪郭線iに対して
行えば、直線部分L1乃至L8が分離される。次に、こ
れら直線部分の交点、または図形が重なり合って欠けて
いるところでは、前後の直線部分の延長によって発生す
る交点、a1乃至a7を部分輪郭線iの成す図形の頂点
(以下、仮想頂点という)を求める。そして、それぞれ
の仮想頂点に係る内角を求める(図2:ステップ1
5)。
If the above processing is performed on the partial contour i in FIG. 3, the straight lines L1 to L8 are separated. Next, at the intersections of these linear portions or where the graphics overlap and are missing, the intersections generated by the extension of the front and rear linear portions, and a1 to a7 are the vertices of the graphic formed by the partial contour i (hereinafter referred to as virtual vertices). ). Then, an interior angle related to each virtual vertex is obtained (FIG. 2: Step 1).
5).

【0036】次に、図5に示すメンバシップ関数を用い
て多角形の判定の元になるファジィ集合を作成する(図
2:ステップ16)。これはファジィ理論の応用として
有用性の高いファジィ制御に関する手法である推論法に
よる。ある入力値に対し、得られる結果を「曖昧さ」の
関係式であるメンバシップ関数で表す。ここでは、計算
が簡単な三角形の関数が選ばれ、離散型ファジィ変数に
よる推論、つまりある内角に対して最も確からしい多角
形を得る方法である。この関数は、内角を入力条件とし
て、その内角に対しその内角に関する図形が何角形であ
るかの判定するためのファジィ集合を作成するために用
いる。
Next, a fuzzy set serving as a basis for determining a polygon is created using the membership function shown in FIG. 5 (FIG. 2: step 16). This is based on the inference method, which is a technique for fuzzy control that is highly useful as an application of fuzzy theory. For a given input value, the result obtained is represented by a membership function that is a relational expression of “ambiguity”. Here, a triangular function that is easy to calculate is selected, and inference by discrete fuzzy variables, that is, a method of obtaining the most probable polygon for a certain interior angle. This function is used to create a fuzzy set for determining the shape of a figure related to the interior angle with respect to the interior angle, using the interior angle as an input condition.

【0037】図6に示すのは、上記の重み付けを行う様
子である。図6(a)に示すように、メンバシップ関数
F1、F2、F3は、それぞれ異なる多角形である確か
らしさを関数としたものである。仮想頂点a1、a2、
a3の内角の角度を入力とした場合、メンバシップ関数
F1、F2、F3の出力データ(グレードという)は、
各内角がそれぞれの多角形に属する割合となる。これを
関係図として展開すると、図6(b)に示すようにな
り、これが求めるべきファジィ集合である。
FIG. 6 shows how the above-mentioned weighting is performed. As shown in FIG. 6A, the membership functions F1, F2, and F3 are functions of the likelihood of being different polygons. Virtual vertices a1, a2,
When the angle of the inner angle of a3 is input, the output data (referred to as grade) of the membership functions F1, F2, and F3 is
Each interior angle is a ratio belonging to each polygon. When this is developed as a relation diagram, it becomes as shown in FIG. 6B, which is a fuzzy set to be obtained.

【0038】このような手順を入力条件である部分輪郭
線iに対して行うと、図7(a)に示すようなファジィ
集合となる。これはファジィデータ格納メモリ9に記憶
される。
When such a procedure is performed on the partial contour i as an input condition, a fuzzy set as shown in FIG. 7A is obtained. This is stored in the fuzzy data storage memory 9.

【0039】次に、各多角形の適合度(グレード)の最
小値をそれぞれの代表値として抽出し、図7(b)に示
すような代表値の図を作成すると、各仮想頂点において
求めた内角の角度のばらつきはあるものの、全ての内角
が属する多角形が輪郭線の主対であると判定でき、図3
の部分輪郭線iは図7(b)より「八角形」であると判
定できる(図2:ステップ17)。
Next, the minimum value of the degree of conformity (grade) of each polygon is extracted as a representative value, and a representative value diagram as shown in FIG. 7B is created. Although there is variation in the angles of the interior angles, it is possible to determine that the polygon to which all interior angles belong is the main pair of contours, and FIG.
7B can be determined to be an "octagon" from FIG. 7B (FIG. 2: Step 17).

【0040】以上の処理を図3の他の部分輪郭線j、
k、mに対して行うと、例えば、jは「六角形」、kは
「六角形」、mは「六角形」と判定できる。次に、識別
された部分輪郭線に対してその図形の大きさを判定す
る。図形の大きさは輪郭線情報の直線部分分離から得ら
れる仮想頂点座標を使用して、多角形の種類による特性
からその大きさおよび中心座標を求めるのに最も適切な
対角線を引くことによって算出する。ここで、図3の部
分輪郭線i、j、kについてみると、全ての内角が偶数
角の正多角形であるため、図形の中心座標を通る対角線
は1つとなる(図8)。よって、認識されている頂点の
数が、〔(理論上の頂点数/2+1)〕であれば全体の
大きさを選出することが出来るため、各部分輪郭線につ
いて調べると、iは7つの仮想頂点が認識されているの
で大きさを決定出来るが(6(角形)/2+1=4<
7)、j及びkの認識されている仮想頂点はそれぞれ2
つなので大きさを決定出来ないということになる(図
2:ステップ18)。
The above processing is performed by using other partial contours j,
When k and m are performed, for example, j can be determined as “hexagon”, k can be determined as “hexagon”, and m can be determined as “hexagon”. Next, the size of the figure is determined for the identified partial contour. The size of the figure is calculated by using the virtual vertex coordinates obtained from the straight line portion separation of the outline information and drawing the diagonal line that is most appropriate for obtaining the size and center coordinates from the characteristics according to the type of polygon. . Here, regarding the partial contours i, j, and k in FIG. 3, since all the interior angles are regular polygons with even-numbered angles, only one diagonal line passes through the center coordinates of the figure (FIG. 8). Therefore, if the number of recognized vertices is [(theoretical number of vertices / 2 + 1)], the entire size can be selected. When each partial contour is examined, i becomes 7 virtual vertices. Since the vertices are recognized, the size can be determined, but (6 (square) / 2 + 1 = 4 <
7) The recognized virtual vertices of j and k are each 2
Therefore, the size cannot be determined (FIG. 2: step 18).

【0041】ここで、図形の大きさを決定出来ない頂点
数である場合、データとして得られていない頂点座標を
求める必要がある。この手順は図9に示すように、頂点
座標の数が不足している場合、認識されている頂点が2
つあればその頂点間の距離を1辺として求める図形の辺
の長さが計算出来る。これと、識別された多角形の種類
から得られる内角の理論値とをもってそのベクトルを形
成すれば、不足分の頂点座標を補うことが出来る(図
2:ステップ19)。つまり、図9において、直線部分
Lb1、Lb2、Lb3があり、仮想頂点Ab1、Ab
2が算出されているとする。多角形の種類の判別結果が
六角形であるので、Ab1−Ab2の間の距離を1辺の
長さとしAb2を視点としてLb2に対して六角形の内
角θ(ここでは120°)を持つベクトルVb1作成
し、さらに、同様にして、ベクトルVb2を作成するこ
とにより、頂点Ab3、Ab4の座標が求められる。よ
って、対角線Ab1−Ab4から中心座標および大きさ
を決定することが出来る。
Here, when the number of vertices cannot determine the size of the figure, it is necessary to obtain the coordinates of the vertices not obtained as data. As shown in FIG. 9, when the number of vertex coordinates is insufficient, the number of recognized vertices is two.
If it is, the length of the side of the figure to be calculated with the distance between the vertices as one side can be calculated. If the vector is formed using this and the theoretical value of the interior angle obtained from the identified polygon type, the insufficient vertex coordinates can be supplemented (FIG. 2: step 19). That is, in FIG. 9, there are linear portions Lb1, Lb2, and Lb3, and virtual vertices Ab1, Ab
It is assumed that 2 has been calculated. Since the determination result of the type of polygon is a hexagon, the distance between Ab1 and Ab2 is set to the length of one side, and a vector Vb1 having a hexagonal internal angle θ (120 ° in this case) with respect to Lb2 from Ab2 as a viewpoint. The coordinates of the vertices Ab3 and Ab4 are obtained by creating the vector Vb2 in the same manner. Therefore, the center coordinates and the size can be determined from the diagonal lines Ab1 to Ab4.

【0042】以上の手順によって、欠落している仮想頂
点座標を求めそれに基づいて対角線を引いて図形の中心
座標を求め、その座標を中心とし対角線の長さを直径と
する多角形の外接円をもってその図形の大きさとする
(図2:ステップ20)。以上のように図3の各部分輪
郭線に対して多角形を求めることが出来る。
According to the above procedure, the coordinates of the missing virtual vertex are obtained, the diagonal is drawn based on the coordinates, the center coordinates of the figure are obtained, and the circumscribed circle of the polygon having the coordinates as the center and the length of the diagonal as the diameter is obtained. The size of the figure is set (FIG. 2: Step 20). As described above, a polygon can be obtained for each of the partial contours in FIG.

【0043】しかし、皿が重畳していた場合、1図形の
輪郭線が複数に分断され別々の図形として認識、判別さ
れるという不都合がある。つまり、その輪郭線が部分輪
郭線j、kは同一図形から発生しているにもかかわら
ず、結果として2つの多角形として認識されてしまう。
However, when the dishes are superimposed, there is a disadvantage that the outline of one figure is divided into a plurality of pieces and recognized and discriminated as separate figures. In other words, the outline is recognized as two polygons as a result even though the partial outlines j and k are generated from the same figure.

【0044】そこで、認識された多角形に対して中心座
標及び大きさを比較し、予め設定してある範囲内、例え
ば、ある一つの認識された図形1の中心座標(x1,y
1)が他の図形2の中心座標(x2,y2)との距離が
ある値Dc以下であり、かつ、直径の差が多角形1と多
角形2とでα以下である場合は同一図形とする、という
ように設定しておけばよい。
Therefore, the center coordinates and the size of the recognized polygon are compared, and the center coordinates (x1, y) of a certain figure 1 within a preset range, for example, are recognized.
If 1) is less than or equal to a certain value Dc with respect to the center coordinates (x2, y2) of another figure 2 and if the difference between the diameters of polygons 1 and 2 is less than or equal to α, the figure is the same figure Yes, you can set it.

【0045】このようにして、識別されて大きさ、中心
座標が決まった図形群に対し、組み合わせで大きさおよ
び中心座標が許容値以下かどうかを判定し、同一図形と
して判定された時はそれらの多角形を一つの図形として
統合し、最終的な図形の確定が出来る(図2:ステップ
21)。
In this manner, for a group of figures whose sizes and center coordinates have been identified and determined, it is determined in combination whether the size and center coordinates are below an allowable value. Are integrated as one figure, and the final figure can be determined (FIG. 2: step 21).

【0046】以上の手順によって認識された図形の種
類、中心座標および外接炎の直径を認識結果格納メモリ
10に格納する(図2:ステップ22)。このように識
別され格納された図形情報は図11のようになる。
The type, center coordinates and diameter of the circumscribed flame recognized by the above procedure are stored in the recognition result storage memory 10 (FIG. 2: step 22). The graphic information thus identified and stored is as shown in FIG.

【0047】最終的に、本実施例のパターン認識装置の
出力を受けた精算装置等が、判別された全ての皿につい
て、大きさ、形から一意的に決まる予め設定されている
値段の集計を行い、精算額としてユーザに提示すればよ
い。例えば、図10ではA、B、Cが、Aの皿の大き
さ、形(8角形)のものは「おかず」で300円、Bは
「惣菜」で100円、Cは「ご飯」で150円ならば、
これ以外の皿がないのでこれら合計550円を精算額と
するのである。本実施例における効果 本実施例によれば、皿の原画像が重なり合っていても確
実に皿の種類、大きさを確定出来、簡単な手順で食堂精
算システムが構築できる。特に、皿の外形は正確な角度
を成して折れ曲がっている必要がなく、緩やかなカーブ
を描いていても確実に最も近い多角形を特定できる。ま
た、その曲率は皿同士で共通である必要は無く、任意の
多角形の外形であっても判別出来る。その他の変形例 なお、多角形判別手段に用いる直線部分は、上記の直線
分離手段である必要は無く、他の方法(例えば、多角形
の傾き検出法(図17))によって分離される直線部分
を用いてもよい。同じく、図形判定手段の入力は、の直
線分離手段叉は前記多角形判別手段の出力を用いる必要
は無く、他の方法(例えば、濃度勾配ベクトルによる輪
郭点追跡法(図18))により得られた直線部分および
多角形種類をパラメータとしてもよい。
Finally, the settlement device or the like that receives the output of the pattern recognition device of the present embodiment collects a preset price uniquely determined from the size and shape of all the discriminated dishes. Then, the user may be presented with the settlement amount. For example, in FIG. 10, A, B, and C indicate the size and shape (octagon) of the dish of A, 300 yen for “side dish”, 100 yen for “side dish”, and 150 yen for “rice”. If it is a circle,
Since there are no other dishes, the total of 550 yen is settled. Effects of the present embodiment According to the present embodiment, even if the original images of the dishes overlap, the type and size of the dishes can be definitely determined, and the cafeteria settlement system can be constructed by a simple procedure. In particular, the outer shape of the dish does not need to be bent at an accurate angle, and the closest polygon can be specified without fail even if a gentle curve is drawn. Further, the curvature does not need to be common between the plates, and can be determined even with an arbitrary polygonal outer shape. Other Modifications The straight line portion used for the polygon discriminating means does not need to be the above-described straight line separating means, and the straight line portion separated by another method (for example, a polygon inclination detecting method (FIG. 17)). May be used. Similarly, the input of the figure judging means does not need to use the output of the straight line separating means or the polygon judging means, but can be obtained by another method (for example, a contour point tracking method using a density gradient vector (FIG. 18)). The straight line portion and the polygon type may be used as parameters.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上の通り、第1の発明によれば、サン
プリング点を画素毎に取る必要は無く大きな間隔でサン
プリングを行えば十分多角形を判定出来るので、処理能
力の高くない小型の装置でも確実に直線部分を分離でき
る。
As described above, according to the first aspect of the present invention, it is not necessary to take a sampling point for each pixel, and a sufficient polygon can be determined by sampling at a large interval. However, the straight portion can be surely separated.

【0049】第2の発明によれば、原画像が頂点付近で
丸みを帯びている等の理論上の多角形と異なる図形であ
っても、ファジィ理論による評価値の判断により、確実
な図形の推論が出来、また、特性を司るメンバシップ関
数を入力対象物に合わせて変更することで、様々なパタ
ーン認識に応用が出来る。
According to the second aspect of the present invention, even if the original image is a figure different from a theoretical polygon such as a rounded shape near a vertex, a reliable figure can be obtained by judging the evaluation value by fuzzy theory. It can be applied to various pattern recognitions by making inferences and changing the membership function that governs the characteristics according to the input object.

【0050】第3の発明によれば、直線部分データと図
形の種類が与えられれば、簡単に大きさと図形の中心位
置が特定できる。第4の発明によれば、原画像が重なり
合って一部の輪郭しか判らない場合であっても、全体形
を簡単に復元できる。
According to the third aspect of the present invention, the size and the center position of the figure can be easily specified if the straight line portion data and the type of the figure are given. According to the fourth aspect, even when the original images overlap and only a part of the outline is known, the entire shape can be easily restored.

【0051】第5の発明によれば、多数の図形が重なり
合っている原画像からでも、一個一個の図形を区別し若
しくは統合し、誤認識をすること無く図形の確定が出
来、精算システム等の高い信頼性の必要な分野に適用で
きる。
According to the fifth aspect, even from an original image in which a number of figures overlap, each figure can be distinguished or integrated to determine the figure without erroneous recognition. Applicable to fields requiring high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例におけるパターン認識装置を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a pattern recognition device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例における処理の流れを示すフロ
ーチャート図である。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a flow of a process according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例における入力図形のパターン図
である。
FIG. 3 is a pattern diagram of an input figure in the embodiment of the present invention.

【図4】輪郭線から直線部分を分離する方法を示す説明
図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of separating a straight line portion from a contour line.

【図5】本発明の実施例におけるメンバシップ関数例を
示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a membership function in the embodiment of the present invention.

【図6】ファジィ集合の作成方法を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method for creating a fuzzy set.

【図7】輪郭線の形状決定方法を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method of determining the shape of a contour line.

【図8】大きさを決定するための対角線を示す説明図で
ある。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a diagonal line for determining a size.

【図9】識別した輪郭線の大きさを決定する方法の説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a method for determining the size of an identified contour line.

【図10】本発明の実施例における識別結果を示す説明
図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an identification result in the example of the present invention.

【図11】入力パターン例を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of an input pattern.

【図12】輪郭線の曲率を計測する方法の説明図であ
る。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a method of measuring a curvature of a contour line.

【図13】入力パターンから直線を分離する様子を示す
説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing how a straight line is separated from an input pattern.

【図14】直線情報からファジィ集合によって形状を決
定する方法の説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a method of determining a shape by fuzzy sets from straight line information.

【図15】識別した形状の大きさを求める方法の説明図
である。
FIG. 15 is an explanatory diagram of a method for obtaining the size of an identified shape.

【図16】不足分の輪郭線情報を補う方法の説明図であ
る。
FIG. 16 is an explanatory diagram of a method of supplementing insufficient contour information.

【図17】従来の技術(1)を説明する図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a conventional technique (1).

【図18】従来の技術(2)を説明する図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a conventional technique (2).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…形状パターン 2…照明 3…画像入力装置 4…画像処理装置 5…入力画像メモリ 6…CPU(Central processing unit ) 7…輪郭座標格納メモリ 8…直線情報格納メモリ 9…ファジィデータ格納メモリ 10…認識結果格納メモリ A、B、C、E…入力パターン図形 i…図形Aに関する輪郭線 j,k…図形Bに関する輪郭線 m…図形Cに関する輪郭線 L1〜L8、Lb1〜Lb6…直線部分 a1〜a7、Ab1〜Ab4、N1〜N4、Ann+1(1
≦n ≦7)…仮想頂点 SP1、SP2、Ps(1)、Pi、Pe(1)…サン
プリング点 V11、V12、V21、V22…方向ベクトル θ、θ1、θ2…計測された角度 F1〜F3…メンバシップ関数 O…求められた中心点 L、Ln…図形の大きさを求めるための対角線 EL1〜EL3…辺 α1〜α3…濃度勾配ベクトル Gs(1)、Gi、Ge(1)…勾配角 L(1)、ΔL、Li…線分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Shape pattern 2 ... Lighting 3 ... Image input device 4 ... Image processing device 5 ... Input image memory 6 ... CPU (Central processing unit) 7 ... Contour coordinate storage memory 8 ... Straight line information storage memory 9 ... Fuzzy data storage memory 10 ... Recognition result storage memory A, B, C, E ... input pattern figure i ... contour line related to figure A j, k ... contour line related to figure B m ... contour line related to figure C L1 to L8, Lb1 to Lb6 ... linear part a1 a7, Ab1 to Ab4, N1 to N4, Ann + 1 (1
≤ n ≤ 7) ... virtual vertices SP1, SP2, Ps (1), Pi, Pe (1) ... sampling points V11, V12, V21, V22 ... direction vectors θ, θ1, θ2 ... measured angles F1 to F3 ... Membership function O: found center point L, Ln ... diagonal line EL1 to EL3 ... side α1 to α3 ... density gradient vector Gs (1), Gi, Ge (1) ... gradient angle L for finding size of figure (1), ΔL, Li ... line segment

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 7/00 G06T 1/00 G06T 7/60 G06T 5/00 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G06T 7/00 G06T 1/00 G06T 7/60 G06T 5/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 原図形の画像から分離された直線部分を
用いて多角形の種類を判別する多角形判別手段(6)を
有するパターン認識装置において、 前記多角形判別手段(6)は、複数の前記直線部分の交
点から導かれる頂点の座標および当該頂点に係る2の前
記直線部分が成す角度を出力する頂点生成部と、 任意の内角を入力条件とした場合当該任意の内角が特定
の多角形でありうる週合の度合いを示す評価値を出力す
る関数特性を有し、前記頂点に関する前記角度を入力し
て前記評価値を出力する関数演算部と、 前記頂点に開する全ての前記評価値を集計した集合を生
成する集合生成部と、 前記集合に係る前記評価値から複数の前記特定の多角形
である可能性を数字の大きさで表す代表値をそれぞれの
前記特定の多角形に対して付与する代表値設定部と、 前記代表値設定部の算出した前記代表値のうち最も値の
高い前記代表値に該当する前記特定の多角形を選択し前
記原図形に係る多角形の種類として推論する推論判別部
と、 を有すること を特徴とするパターン認識装置。
1. A straight line portion separated from an image of an original figure.
Polygon discriminating means (6) for discriminating the type of polygon using
In the above-described pattern recognition apparatus, the polygon discriminating means (6) includes an intersection of the plurality of linear portions.
The coordinates of the vertex derived from the point and before 2 pertaining to the vertex
Vertex generation unit that outputs the angle formed by the straight line part, and when an arbitrary interior angle is used as an input condition, the arbitrary interior angle is specified
Output an evaluation value that indicates the degree of week that can be a polygon
Inputting the angle with respect to the vertex
A function operation unit that outputs the evaluation value, and a set in which all the evaluation values that open to the vertices are aggregated.
A plurality of specific polygons from the set generation unit to be formed, and the evaluation value related to the set.
The representative value that represents the possibility of
A representative value setting unit to be assigned to the specific polygon, and the most representative value among the representative values calculated by the representative value setting unit.
Select the specific polygon corresponding to the high representative value and select
Inference discriminator that infers as the type of polygon related to the original figure
Pattern recognition apparatus characterized by having, when.
【請求項2】 請求項1に記載のパターン認識装置にお
いて、 原図形の画像から抽出された輪郭線情報上の直線部分情
報および判別された前記原図形に係る多角形の種類を用
いて大きさと位置を判定すると共に、前記直線部分情報
より決定できる頂点座標および判別された前記多角形の
種類により前記原図形の中心座標および前記原図形の外
接円の直径を算出する図形判定部を有する図形判定手段
を備える ことを特徴とするパターン認識装置。
2. The pattern recognition apparatus according to claim 1,
Line information on the contour information extracted from the original figure image.
Using the type of polygon related to the original figure determined
To determine the size and position, and
Vertex coordinates that can be determined more and the determined polygon
Depending on the type, the center coordinates of the original figure and the outside coordinates of the original figure
Figure determining means having a figure determining unit for calculating the diameter of a tangent circle
Pattern recognition apparatus comprising: a.
【請求項3】 請求項2に記載のパターン認識装置にお
いて、 前記図形判定手段(6)は、入力した前記多角形に係る
前記輸郭線情報が欠落し前記原図形を判別するのに不十
分である場合、複数の前記直線部分情報により前記原図
形の1辺の長さを算出し前記多角形の種類から定まる内
角値および前記1辺の長さを用いて欠落した前記頂点座
標を復元する頂点復元部 を有することを特徴とするパタ
ーン認識装置。
3. The pattern recognition device according to claim 2,
And the figure determining means (6) relates to the input polygon.
The outline information is missing and it is not sufficient to determine the original figure.
If it is a minute, the original drawing
Calculate the length of one side of the shape and determine from the type of polygon
The vertex locus missing using the angle value and the length of the one side
A pattern recognition device comprising a vertex restoration unit for restoring a target .
【請求項4】 請求項2に記載のパターン認識装置にお
いて、 前記図形判定手段(6)は、1の前記原図形に関する前
記中心座標と前記外接円の直径を全ての前記輪郭線情報
に関して算出して互いに比較し、前記中心座標および前
記外接円の直径が共に所定の許容値以下である場合に同
一図形と判断して統合し、全ての前記原図形を分離確定
する図形比較部 を有することを特徴とするパターン認識
装置。
4. The pattern recognition apparatus according to claim 2,
And the figure determination means (6) performs a
The center coordinates and the diameter of the circumscribed circle are all the contour information.
Are calculated and compared with each other, the center coordinates and the
If the diameters of the circumscribed circles are both smaller than
Judge as one figure and integrate, and separate and confirm all of the original figures
A pattern recognition apparatus, comprising:
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