JP3235392B2 - 対象パターンの回転角検出方法 - Google Patents
対象パターンの回転角検出方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、２次元撮像装置とし
てのＴＶカメラにより対象物のほぼ円形の対象パターン
を撮像し、その２値化画像を基にその外観検査などを行
う装置における対象パターンの回転角を検出する方法に
関する。なお、以下各図において同一の符号は同一もし
くは相当部分を示す。
てのＴＶカメラにより対象物のほぼ円形の対象パターン
を撮像し、その２値化画像を基にその外観検査などを行
う装置における対象パターンの回転角を検出する方法に
関する。なお、以下各図において同一の符号は同一もし
くは相当部分を示す。
【０００２】
【従来の技術】この種の対象パターンの回転角検出方法
としては本出願人の先願になる特開昭６２−２６７６１
０号がある。この先願においては、撮像された対象パタ
ーンを２値化し、その２値化画像全体の面積と１次モー
メントから重心を求め、この重心座標を中心とした所定
半径の円（サーチ円）上をサーチし、サーチ円上に２画
素以上連結した画素がある場合円弧セグメントとして検
出し、この複数の円弧セグメントのうち、所定の条件を
満たすものを基準円弧セグメントとして選び出し、この
基準円弧セグメントとの一定の相対位置関係をもって定
義される回転角基準点の所定基準軸となす角度からこの
対象パターンの回転角を検出する方式が提案されてい
る。
としては本出願人の先願になる特開昭６２−２６７６１
０号がある。この先願においては、撮像された対象パタ
ーンを２値化し、その２値化画像全体の面積と１次モー
メントから重心を求め、この重心座標を中心とした所定
半径の円（サーチ円）上をサーチし、サーチ円上に２画
素以上連結した画素がある場合円弧セグメントとして検
出し、この複数の円弧セグメントのうち、所定の条件を
満たすものを基準円弧セグメントとして選び出し、この
基準円弧セグメントとの一定の相対位置関係をもって定
義される回転角基準点の所定基準軸となす角度からこの
対象パターンの回転角を検出する方式が提案されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら撮像した
画像全体の面積と１次モーメントから重心を検出する先
願の方式では、対象パターン以外の画像が画面上に入る
と重心（サーチ円の中心座標）がずれ、正確な基準円弧
セグメントが検出できないため対象パターンの回転角が
検出できなくなるという問題がある。
画像全体の面積と１次モーメントから重心を検出する先
願の方式では、対象パターン以外の画像が画面上に入る
と重心（サーチ円の中心座標）がずれ、正確な基準円弧
セグメントが検出できないため対象パターンの回転角が
検出できなくなるという問題がある。
【０００４】また、２値化画像が不安定で基準円弧セグ
メントが重心に対して張る角度（中心角）が個々の対象
パターンによって若干異なる場合、基準円弧セグメント
の中心角の許容差が小さいと、基準円弧セグメントが検
出できず、回転角が検出不能となる。他方、基準円弧セ
グメントと類似の円弧セグメントが複数存在する場合、
中心角の許容差が大きいと、抽出すべき基準円弧セグメ
ントでないものを抽出し、間違った回転角を検出すると
いう問題もある。
メントが重心に対して張る角度（中心角）が個々の対象
パターンによって若干異なる場合、基準円弧セグメント
の中心角の許容差が小さいと、基準円弧セグメントが検
出できず、回転角が検出不能となる。他方、基準円弧セ
グメントと類似の円弧セグメントが複数存在する場合、
中心角の許容差が大きいと、抽出すべき基準円弧セグメ
ントでないものを抽出し、間違った回転角を検出すると
いう問題もある。
【０００５】また、サーチ円上で、１画素のみの変化点
をノイズとして無視すると、照明条件や対象パターンの
固体差によりその画素の周囲にはその画素と連結した画
素が有るがサーチ円上のみ１画素であるような場合があ
り、抽出すべき基準円弧セグメントに相当する有意な変
化点を見逃す場合が出てくるという問題がある。しかし
そこでサーチ円上の１画素のみの変化点についてその４
連結画素（つまりこの着目変化点画素の上，下，左，右
の隣接画素）の有無を確認し、１つ又は２つの４連結画
素が存在する場合を有意としたとすると、細い線状のノ
イズパターンを有為な変化点として検出してしまうとい
う問題がある。
をノイズとして無視すると、照明条件や対象パターンの
固体差によりその画素の周囲にはその画素と連結した画
素が有るがサーチ円上のみ１画素であるような場合があ
り、抽出すべき基準円弧セグメントに相当する有意な変
化点を見逃す場合が出てくるという問題がある。しかし
そこでサーチ円上の１画素のみの変化点についてその４
連結画素（つまりこの着目変化点画素の上，下，左，右
の隣接画素）の有無を確認し、１つ又は２つの４連結画
素が存在する場合を有意としたとすると、細い線状のノ
イズパターンを有為な変化点として検出してしまうとい
う問題がある。
【０００６】そこで本発明はこのような問題を解消でき
る対象パターンの回転角検出方法を提供することを課題
とする。
る対象パターンの回転角検出方法を提供することを課題
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の回転角検出方法では、２次元撮像装置
（ＴＶカメラ１など）を用い、撮像域のほぼ所定の位置
にある、ほぼ円形の対象パターン（Ａ）を撮像し、その
撮像信号を（２値化回路２を介し）２値化し画素化して
得られる画像情報に基づき対象パターンの回転角を検出
する方法であって、前記画像情報を記憶する手段（画像
メモリ３）と、この記憶した画像情報を予め（マスクパ
ターンメモリ４に）設定記憶されたマスクパターン
（Ｍ）によりマスクし、周辺のノイズパターン（Ｎ）を
削除した対象パターンの画像（Ｆ）を取出す手段（アド
レス発生回路５，ゲート回路６など）と、この取出され
た対象パターンの面積及び１次モーメントを抽出してそ
の重心座標を検出する手段（面積・モーメント抽出回路
７，ＣＰＵ８，メモリ９など）とを設け、この重心座標
（ＸT1，ＹT1）を中心とする所定半径（Ｒ）のサーチ円
（ＳＣ）に沿って前記画像情報を走査し、走査した画素
論理値の変化する変化点（ＰT1，ＰT2など）から１又は
複数の円弧セグメントとその各属性を抽出すると共に、
この円弧セグメントのうち、予め標準サンプルの対象パ
ターンから前記と同様に抽出した、回転角検出のための
特徴部分をなす円弧セグメントの属性（中心角θS1な
ど）に、所定の許容差（ａX）をもって対応する属性
（中心角θT1など）を持つものを基準円弧セグメントと
して選び出し、この基準円弧セグメントとの相対的位置
関係をもって定義される回転角基準点（Ｐr ）の所定基
準軸（水平軸など）となす角度から回転角（ｒT ）を検
出する方法において、 前記所定の許容差は予め設定され
た複数の許容差（ａ 0 〜ａ z ）から選択されるものである
ようにする。
めに、請求項１の回転角検出方法では、２次元撮像装置
（ＴＶカメラ１など）を用い、撮像域のほぼ所定の位置
にある、ほぼ円形の対象パターン（Ａ）を撮像し、その
撮像信号を（２値化回路２を介し）２値化し画素化して
得られる画像情報に基づき対象パターンの回転角を検出
する方法であって、前記画像情報を記憶する手段（画像
メモリ３）と、この記憶した画像情報を予め（マスクパ
ターンメモリ４に）設定記憶されたマスクパターン
（Ｍ）によりマスクし、周辺のノイズパターン（Ｎ）を
削除した対象パターンの画像（Ｆ）を取出す手段（アド
レス発生回路５，ゲート回路６など）と、この取出され
た対象パターンの面積及び１次モーメントを抽出してそ
の重心座標を検出する手段（面積・モーメント抽出回路
７，ＣＰＵ８，メモリ９など）とを設け、この重心座標
（ＸT1，ＹT1）を中心とする所定半径（Ｒ）のサーチ円
（ＳＣ）に沿って前記画像情報を走査し、走査した画素
論理値の変化する変化点（ＰT1，ＰT2など）から１又は
複数の円弧セグメントとその各属性を抽出すると共に、
この円弧セグメントのうち、予め標準サンプルの対象パ
ターンから前記と同様に抽出した、回転角検出のための
特徴部分をなす円弧セグメントの属性（中心角θS1な
ど）に、所定の許容差（ａX）をもって対応する属性
（中心角θT1など）を持つものを基準円弧セグメントと
して選び出し、この基準円弧セグメントとの相対的位置
関係をもって定義される回転角基準点（Ｐr ）の所定基
準軸（水平軸など）となす角度から回転角（ｒT ）を検
出する方法において、 前記所定の許容差は予め設定され
た複数の許容差（ａ 0 〜ａ z ）から選択されるものである
ようにする。
【０００８】
【０００９】また、請求項２の回転角検出方法では、２
次元撮像装置（ＴＶカメラ１など）を用い、撮像域のほ
ぼ所定の位置にある、ほぼ円形の対象パターン（Ａ）を
撮像し、その撮像信号を（２値化回路２を介し）２値化
し画素化して得られる画像情報に基づき対象パターンの
回転角を検出する方法であって、 前記画像情報を記憶す
る手段（画像メモリ３）と、この記憶した画像情報を予
め（マスクパターンメモリ４に）設定記憶されたマスク
パターン（Ｍ）によりマスクし、周辺のノイズパターン
（Ｎ）を削除した対象パターンの画像（Ｆ）を取出す手
段（アドレス発生回路５，ゲート回路６など）と、この
取出された対象パターンの面積及び１次モーメントを抽
出してその重心座標を検出する手段（面積・モーメント
抽出回路７，ＣＰＵ８，メモリ９など）とを設け、 この
重心座標（Ｘ T1 ，Ｙ T1 ）を中心とする所定半径（Ｒ）の
サーチ円（ＳＣ）に沿って前記画像情報を走査し、走査
した画素論理値の変化する変化点（Ｐ T1 ，Ｐ T2 など）か
ら１又は複数の円弧セグメントとその各属性を抽出する
と共に、この円弧セグメントのうち、予め標準サンプル
の対象パターンから前記と同様に抽出した、回転角検出
のための特徴部分をなす円弧セグメントの属性（中心角
θ S1 など）に、所定の許容差（ａ X ）をもって対応する
属性（中心角θ T1 など）を持つものを基準円弧セグメン
トとして選び出し、 この基準円弧セグメントとの相対的
位置関係をもって定義される回転角基準点（Ｐr ）の所
定基準軸（水平軸など）となす角度から回転角（ｒT ）
を検出する方法において、前記サーチ円上の円弧セグメ
ントが１画素（ＰＣ）のみからなるときは、この画素を
中心とする夫々、所定数（３など）以上の４連結画素又
は８連結画素の有無を調べ、該当する連結画素があると
きは、前記中心画素を当該の円弧セグメントと見做すよ
うにする。
次元撮像装置（ＴＶカメラ１など）を用い、撮像域のほ
ぼ所定の位置にある、ほぼ円形の対象パターン（Ａ）を
撮像し、その撮像信号を（２値化回路２を介し）２値化
し画素化して得られる画像情報に基づき対象パターンの
回転角を検出する方法であって、 前記画像情報を記憶す
る手段（画像メモリ３）と、この記憶した画像情報を予
め（マスクパターンメモリ４に）設定記憶されたマスク
パターン（Ｍ）によりマスクし、周辺のノイズパターン
（Ｎ）を削除した対象パターンの画像（Ｆ）を取出す手
段（アドレス発生回路５，ゲート回路６など）と、この
取出された対象パターンの面積及び１次モーメントを抽
出してその重心座標を検出する手段（面積・モーメント
抽出回路７，ＣＰＵ８，メモリ９など）とを設け、 この
重心座標（Ｘ T1 ，Ｙ T1 ）を中心とする所定半径（Ｒ）の
サーチ円（ＳＣ）に沿って前記画像情報を走査し、走査
した画素論理値の変化する変化点（Ｐ T1 ，Ｐ T2 など）か
ら１又は複数の円弧セグメントとその各属性を抽出する
と共に、この円弧セグメントのうち、予め標準サンプル
の対象パターンから前記と同様に抽出した、回転角検出
のための特徴部分をなす円弧セグメントの属性（中心角
θ S1 など）に、所定の許容差（ａ X ）をもって対応する
属性（中心角θ T1 など）を持つものを基準円弧セグメン
トとして選び出し、 この基準円弧セグメントとの相対的
位置関係をもって定義される回転角基準点（Ｐr ）の所
定基準軸（水平軸など）となす角度から回転角（ｒT ）
を検出する方法において、前記サーチ円上の円弧セグメ
ントが１画素（ＰＣ）のみからなるときは、この画素を
中心とする夫々、所定数（３など）以上の４連結画素又
は８連結画素の有無を調べ、該当する連結画素があると
きは、前記中心画素を当該の円弧セグメントと見做すよ
うにする。
【００１０】
【作用】対象パターンの画像情報の周辺部をマスクし対
象パターンの画像のみによって重心を求めることによ
り、周辺ノイズパターンに影響されることなく正確に対
象パターンの回転角を検出する。また、基準円弧セグメ
ントの中心角の許容差を選択可能とすることにより、対
象パターンに合わせた、基準円弧セグメントの検出を可
能とする。
象パターンの画像のみによって重心を求めることによ
り、周辺ノイズパターンに影響されることなく正確に対
象パターンの回転角を検出する。また、基準円弧セグメ
ントの中心角の許容差を選択可能とすることにより、対
象パターンに合わせた、基準円弧セグメントの検出を可
能とする。
【００１１】また、サーチ円上の変化点検出においてそ
の変化点画素の周辺画素の状態を確認することにより、
基準円弧セグメントに相当する画素が１画素であっても
検出し、ノイズパターンは誤検出せず対象パターンの回
転角検出のための特徴部分となる正確な変化点の検出を
可能とする。
の変化点画素の周辺画素の状態を確認することにより、
基準円弧セグメントに相当する画素が１画素であっても
検出し、ノイズパターンは誤検出せず対象パターンの回
転角検出のための特徴部分となる正確な変化点の検出を
可能とする。
【００１２】
【実施例】以下図１〜図７を基に本発明の実施例を説明
する。図２は本発明の一実施例としてのハードウェアの
ブロック図である。同図において１は対象物を撮像する
ためのＴＶカメラ、２は撮像した画像を白黒の２値化画
像に変換するための２値化回路、３は２値化された画像
を格納するための画像メモリ、４はマスクパターンを格
納するマスクパターンメモリ、５は画像メモリ３とマス
クパターンメモリ４をスキャンするためのアドレス発生
回路、６は画像メモリ３の画像とメモリ４内のマスクパ
ターンとを重ね合わせ、周辺ノイズパターンを削除する
ためのゲート回路、７はゲート回路を通った画像の面積
とモーメントを求める面積・モーメント抽出回路、８は
処理装置（ＣＰＵ）、９はメモリ、１０はバスを示す。
する。図２は本発明の一実施例としてのハードウェアの
ブロック図である。同図において１は対象物を撮像する
ためのＴＶカメラ、２は撮像した画像を白黒の２値化画
像に変換するための２値化回路、３は２値化された画像
を格納するための画像メモリ、４はマスクパターンを格
納するマスクパターンメモリ、５は画像メモリ３とマス
クパターンメモリ４をスキャンするためのアドレス発生
回路、６は画像メモリ３の画像とメモリ４内のマスクパ
ターンとを重ね合わせ、周辺ノイズパターンを削除する
ためのゲート回路、７はゲート回路を通った画像の面積
とモーメントを求める面積・モーメント抽出回路、８は
処理装置（ＣＰＵ）、９はメモリ、１０はバスを示す。
【００１３】図１は次に述べる図２の動作のうち対象パ
ターンのマスク画像抽出動作部分の説明図である。図１
の画像メモリ３には対象物を撮像し２値化した画像が格
納されており、画像メモリ３内においてＡは対象物につ
いてのほぼ円形の輪郭を持つ対象パターン、Ｎはこの対
象パターン０１の周辺のノイズパターンである。なお、
対象パターンＡ内のＢは対象物が持つ文字，模様等の特
徴部分で、後述する対象パターンの回転角を検出するた
めの手掛かりとなるパターンである。
ターンのマスク画像抽出動作部分の説明図である。図１
の画像メモリ３には対象物を撮像し２値化した画像が格
納されており、画像メモリ３内においてＡは対象物につ
いてのほぼ円形の輪郭を持つ対象パターン、Ｎはこの対
象パターン０１の周辺のノイズパターンである。なお、
対象パターンＡ内のＢは対象物が持つ文字，模様等の特
徴部分で、後述する対象パターンの回転角を検出するた
めの手掛かりとなるパターンである。
【００１４】また、マスクパターンメモリ４のＭはこの
マスクパターンメモリ４に予め設定されたマスクパター
ンで、対象パターンＡが所定の余裕をもって納まる円形
の窓Ｗを持ちこの窓Ｗの周辺をマスクする。なお、対象
物ごとの対象パターンＡの撮像画面内の位置はほぼ一定
に保たれるものとする。次に図１のＦはゲート回路６に
よって、画像メモリ３の画像からノイズパターンＮを取
除いた対象パターンＡのみの画像である。図３は図１の
動作のうち標準サンプルの対象パターンの回転角検出動
作の説明図、図４は同じく対象サンプルの対象パターン
の回転角検出動作の説明図である。
マスクパターンメモリ４に予め設定されたマスクパター
ンで、対象パターンＡが所定の余裕をもって納まる円形
の窓Ｗを持ちこの窓Ｗの周辺をマスクする。なお、対象
物ごとの対象パターンＡの撮像画面内の位置はほぼ一定
に保たれるものとする。次に図１のＦはゲート回路６に
よって、画像メモリ３の画像からノイズパターンＮを取
除いた対象パターンＡのみの画像である。図３は図１の
動作のうち標準サンプルの対象パターンの回転角検出動
作の説明図、図４は同じく対象サンプルの対象パターン
の回転角検出動作の説明図である。
【００１５】次に図１，図３，図４を参照しつつ図２の
動作を説明する。まず、ＴＶカメラ１により対象物のう
ちの標準サンプルを撮像し、２値化回路２にて２値化し
た画像を図１のように画像メモリ３へ格納する。格納さ
れた標準サンプルの対象パターンＡの画像と予めマスク
パターンメモリ４に設定されたマスクパターンＭとをゲ
ート回路６に通し、周辺ノイズパターンＮを除去した対
象パターンＡのみの画像Ｆを抽出する。
動作を説明する。まず、ＴＶカメラ１により対象物のう
ちの標準サンプルを撮像し、２値化回路２にて２値化し
た画像を図１のように画像メモリ３へ格納する。格納さ
れた標準サンプルの対象パターンＡの画像と予めマスク
パターンメモリ４に設定されたマスクパターンＭとをゲ
ート回路６に通し、周辺ノイズパターンＮを除去した対
象パターンＡのみの画像Ｆを抽出する。
【００１６】次に抽出された画像Ｆから面積・モーメン
ト抽出回路７にて得られた面積値と１次モーメントデー
タからＣＰＵ８にて重心（以下では中心ともいう）を計
算する。次に図３に示すように重心座標ＸS1，ＹS1を中
心とする半径Ｒのサーチ円ＳＣを設定する。このサーチ
円ＳＣの半径Ｒは標準サンプルの回転角検出のための特
徴部分Ｂを通る値に設定し、サーチ円ＳＣの周辺の各点
の座標ｘ，ｙをテーブル化しメモリ９へ格納する。次に
サーチ円ＳＣに沿う形で、このサーチ円ＳＣの円周上の
各座標に対して、サーチ円ＳＣが水平軸と交わるサーチ
スタート点ＰS0から画像メモリ３を一定方向（図では時
計方向）に走査してその座標の画素の論理値を読み、画
素論理値が０→１又は１→０に変化する変化点をさが
し、その点の座標（ｘ，ｙ）と変化点の画素論理値（１
か０）を求めメモリ９へ記録する。これをサーチ円ＳＣ
を一周するまで行う。つまり図３に示すように特徴部分
Ｂの周縁となる変化点ＰS1，ＰS2の座標と画素論理値を
抽出し、隣接する変化点からなるＰS1ＰS2，ＰS2ＰS1の
円弧セグメントの両端と中心ＸS1，ＹS1を結ぶ線により
形成される角度（中心角という）θS1，θS2を演算して
求め、メモリ９へ格納する。ここで円弧セグメントＰS1
ＰS2は次に述べるように対象パターンＡの回転角を与え
るので基準円弧セグメントという。ここで回転角検出の
ための基準点（回転角基準点という）Ｐr を基準円弧セ
グメントＰS1ＰS2の中点とし、この中点Ｐr へのサーチ
スタート点ＰS0からのサーチ円ＳＣを回る角度ｒS を下
式（１）により検出しておく。
ト抽出回路７にて得られた面積値と１次モーメントデー
タからＣＰＵ８にて重心（以下では中心ともいう）を計
算する。次に図３に示すように重心座標ＸS1，ＹS1を中
心とする半径Ｒのサーチ円ＳＣを設定する。このサーチ
円ＳＣの半径Ｒは標準サンプルの回転角検出のための特
徴部分Ｂを通る値に設定し、サーチ円ＳＣの周辺の各点
の座標ｘ，ｙをテーブル化しメモリ９へ格納する。次に
サーチ円ＳＣに沿う形で、このサーチ円ＳＣの円周上の
各座標に対して、サーチ円ＳＣが水平軸と交わるサーチ
スタート点ＰS0から画像メモリ３を一定方向（図では時
計方向）に走査してその座標の画素の論理値を読み、画
素論理値が０→１又は１→０に変化する変化点をさが
し、その点の座標（ｘ，ｙ）と変化点の画素論理値（１
か０）を求めメモリ９へ記録する。これをサーチ円ＳＣ
を一周するまで行う。つまり図３に示すように特徴部分
Ｂの周縁となる変化点ＰS1，ＰS2の座標と画素論理値を
抽出し、隣接する変化点からなるＰS1ＰS2，ＰS2ＰS1の
円弧セグメントの両端と中心ＸS1，ＹS1を結ぶ線により
形成される角度（中心角という）θS1，θS2を演算して
求め、メモリ９へ格納する。ここで円弧セグメントＰS1
ＰS2は次に述べるように対象パターンＡの回転角を与え
るので基準円弧セグメントという。ここで回転角検出の
ための基準点（回転角基準点という）Ｐr を基準円弧セ
グメントＰS1ＰS2の中点とし、この中点Ｐr へのサーチ
スタート点ＰS0からのサーチ円ＳＣを回る角度ｒS を下
式（１）により検出しておく。
【００１７】
【数１】 ｒS ＝（ｒS1＋ｒS2）／２ ・・・（１） 但しｒS1はサーチスタート点ＰS0から変化点ＰS1までの
角度、ｒS2はサーチスタート点ＰS0から変化点ＰS2まで
の角度である。次に図４に示すように同様な対象物のう
ちの検査対象となる対象サンプルに対して同様に中心座
標ＸT1，ＹT1を抽出して標準サンプルとの位置ずれ量Δ
ｘ，Δｙを下式（２），（３）にて算出する。
角度、ｒS2はサーチスタート点ＰS0から変化点ＰS2まで
の角度である。次に図４に示すように同様な対象物のう
ちの検査対象となる対象サンプルに対して同様に中心座
標ＸT1，ＹT1を抽出して標準サンプルとの位置ずれ量Δ
ｘ，Δｙを下式（２），（３）にて算出する。
【００１８】
【数２】 Δｘ＝ＸT1−ＸS1 ・・・（２） Δｙ＝ＹT1−ＹS1 ・・・（３） 次に対象サンプルの対象パターンＡに対する図３と同様
なサーチ円の座標を求めるために、このΔｘ，Δｙを標
準サンプルで求めたサーチ円座標に加減算する。つまり
図３のサーチ円ＳＣの中心（ＸS1，ＹS1）を図４の対象
パターンの中心（ＸT1，ＹT1）に平行移動したときの半
径Ｒのサーチ円（正規化されたサーチ円という）の座標
を求める。
なサーチ円の座標を求めるために、このΔｘ，Δｙを標
準サンプルで求めたサーチ円座標に加減算する。つまり
図３のサーチ円ＳＣの中心（ＸS1，ＹS1）を図４の対象
パターンの中心（ＸT1，ＹT1）に平行移動したときの半
径Ｒのサーチ円（正規化されたサーチ円という）の座標
を求める。
【００１９】そして正規化されたサーチ円座標上にて標
準サンプルの場合と同様に変化点Ｐ T1，ＰT2を検出し、
円弧セグメントＰT1ＰT2と円弧セグメントの中心角
θT1，θ T2を抽出する。そして抽出した円弧セグメント
の中心角とその円弧セグメントの両端となる変化点の画
素論理値を標準サンプルの対応するデータと比較し、特
徴部分Ｂの（つまり回転角基準点Ｐr を与える）円弧セ
グメントに対応する基準円弧セグメントを抽出し、この
基準円弧セグメントの中点（回転角基準点）Ｐr のサー
チスタート点ＰS0からの角度ｒT を次式（４）にて算出
する。
準サンプルの場合と同様に変化点Ｐ T1，ＰT2を検出し、
円弧セグメントＰT1ＰT2と円弧セグメントの中心角
θT1，θ T2を抽出する。そして抽出した円弧セグメント
の中心角とその円弧セグメントの両端となる変化点の画
素論理値を標準サンプルの対応するデータと比較し、特
徴部分Ｂの（つまり回転角基準点Ｐr を与える）円弧セ
グメントに対応する基準円弧セグメントを抽出し、この
基準円弧セグメントの中点（回転角基準点）Ｐr のサー
チスタート点ＰS0からの角度ｒT を次式（４）にて算出
する。
【００２０】
【数３】 ｒT ＝（ｒT1＋ｒT2）／２ ・・・（４） 但しｒT1はサーチスタート点ＰS0から変化点ＰT1までの
角度、ｒT2はサーチスタート点ＰS0から変化点ＰT2まで
の角度である。従って対象サンプルの標準サンプルに対
する回転角Δｒは次式（５）によって求められる。
角度、ｒT2はサーチスタート点ＰS0から変化点ＰT2まで
の角度である。従って対象サンプルの標準サンプルに対
する回転角Δｒは次式（５）によって求められる。
【００２１】
【数４】 Δｒ＝ｒT −ｒS ・・・（５） ここで図５のように対象パターンの回転角検出のための
特徴部分Ｂの画像が不安定の場合、特徴部分の基準円弧
セグメントの中心角θT が対象物の固体差により異なる
ため、メモリ９から予め設定した角度許容差ａ0 〜ａZ
のうちの適当な許容差ａX （この場合大きめな値）を選
択し、対象サンプルから検出された円弧セグメントの中
心角θT が標準サンプルの中心角θS に対し、次式
（６）を満たせばこの円弧セグメントを対象パターンの
回転角を与える基準円弧セグメントであるものとする。
特徴部分Ｂの画像が不安定の場合、特徴部分の基準円弧
セグメントの中心角θT が対象物の固体差により異なる
ため、メモリ９から予め設定した角度許容差ａ0 〜ａZ
のうちの適当な許容差ａX （この場合大きめな値）を選
択し、対象サンプルから検出された円弧セグメントの中
心角θT が標準サンプルの中心角θS に対し、次式
（６）を満たせばこの円弧セグメントを対象パターンの
回転角を与える基準円弧セグメントであるものとする。
【００２２】
【数５】 θS −ａX ＜θT ＜θS ＋ａX ・・・（６） また、図６のように画像的に安定している対象パターン
Ａ内に回転角検出のための特徴部分Ｂの円弧セグメント
の中心角θT と似かよった円弧セグメント中心角θT ′
を持つ画像変化部分Ｂ′がある場合には、角度許容値ａ
X を小さい値に予め選択しておき、似かよった別の円弧
セグメントの中心角θT ′を検出しないようにする。な
お、この場合、当該の画像変化部分が正しい特徴部分Ｂ
であるか否かの判定は似かよった別の円弧セグメントが
大き目であれば次式（７）によって行われる。
Ａ内に回転角検出のための特徴部分Ｂの円弧セグメント
の中心角θT と似かよった円弧セグメント中心角θT ′
を持つ画像変化部分Ｂ′がある場合には、角度許容値ａ
X を小さい値に予め選択しておき、似かよった別の円弧
セグメントの中心角θT ′を検出しないようにする。な
お、この場合、当該の画像変化部分が正しい特徴部分Ｂ
であるか否かの判定は似かよった別の円弧セグメントが
大き目であれば次式（７）によって行われる。
【００２３】
【数６】 θS −ａX ＜θT ＜θS ＋ａX ＜θT ′ ・・・（７） 次に図７は本発明に基づく対象パターンＡの回転角検出
のために、サーチ円ＳＣ上の特徴部分Ｂに属する基準円
弧セグメントの検出時に同図（ｂ）のように変化点１画
素ＰＣのみしか検出されない場合に、この画素ＰＣがノ
イズであるか真の変化点画素であるかを区別する方法の
説明図である。
のために、サーチ円ＳＣ上の特徴部分Ｂに属する基準円
弧セグメントの検出時に同図（ｂ）のように変化点１画
素ＰＣのみしか検出されない場合に、この画素ＰＣがノ
イズであるか真の変化点画素であるかを区別する方法の
説明図である。
【００２４】即ち、まずサーチ円ＳＣ上の変化点画素Ｐ
Ｃの上下左右の４連結画素をサーチし、同図（ｃ）のよ
うに４連結画素がなければ真の変化点と見做さず、同図
（ｄ）のように４連結画素が３画素以上あれば真の変化
点と見做す。また、同図（ｅ）のように４連結画素が２
画素の場合は、変化点画素ＰＣの斜め方向の隣接画素を
サーチし（つまり８連結画素を調べ）、同図（ｆ）のよ
うにトータルで３画素あれば変化点とする。これによ
り、同図（ｃ），（ｅ），（ｇ）のようなノイズパター
ンを無視し安定した対象パターンの真の変化点を検出す
る。
Ｃの上下左右の４連結画素をサーチし、同図（ｃ）のよ
うに４連結画素がなければ真の変化点と見做さず、同図
（ｄ）のように４連結画素が３画素以上あれば真の変化
点と見做す。また、同図（ｅ）のように４連結画素が２
画素の場合は、変化点画素ＰＣの斜め方向の隣接画素を
サーチし（つまり８連結画素を調べ）、同図（ｆ）のよ
うにトータルで３画素あれば変化点とする。これによ
り、同図（ｃ），（ｅ），（ｇ）のようなノイズパター
ンを無視し安定した対象パターンの真の変化点を検出す
る。
【００２５】
【発明の効果】本発明によればほぼ円形の輪郭を持ち、
内部に回転角検出のための特徴部分を持つ対象パターン
（対象物の撮像２値化パターン）を含む画面データか
ら、マスクパターンにより対象パターンの周辺部のノイ
ズパターンを除去し、対象パターンの正確な重心を求め
るようにしたので、対象パターン外のノイズパターンに
よる影響を受けず、安定、かつ正確に対象パターンの回
転角の検出ができる。
内部に回転角検出のための特徴部分を持つ対象パターン
（対象物の撮像２値化パターン）を含む画面データか
ら、マスクパターンにより対象パターンの周辺部のノイ
ズパターンを除去し、対象パターンの正確な重心を求め
るようにしたので、対象パターン外のノイズパターンに
よる影響を受けず、安定、かつ正確に対象パターンの回
転角の検出ができる。
【００２６】そうして特に、請求項１の発明によれば、
対象パターンの重心を中心とするサーチ円上にある前記
特徴部分の基準円弧セグメントが重心に対して張る中心
角の許容差を対象物の固体差に対応し、選択可能とする
ようにしたので、正確な回転角検出可能な対象物の範囲
を広げることができる。また、請求項２の発明によれ
ば、対象パターンの重心を中心とする所定半径のサーチ
円上の特徴部分の円弧セグメントを検出するための変化
点の検出において、円弧セグメントに相当する画素が変
化点画素１画素のみのとき、その変化点画素を中心とす
る４連結又は８連結の画素の存在を調べて真の変化点で
あるか否かを確認するようにしたので、対象パターンの
正しい変化点のみが検出可能となる。
対象パターンの重心を中心とするサーチ円上にある前記
特徴部分の基準円弧セグメントが重心に対して張る中心
角の許容差を対象物の固体差に対応し、選択可能とする
ようにしたので、正確な回転角検出可能な対象物の範囲
を広げることができる。また、請求項２の発明によれ
ば、対象パターンの重心を中心とする所定半径のサーチ
円上の特徴部分の円弧セグメントを検出するための変化
点の検出において、円弧セグメントに相当する画素が変
化点画素１画素のみのとき、その変化点画素を中心とす
る４連結又は８連結の画素の存在を調べて真の変化点で
あるか否かを確認するようにしたので、対象パターンの
正しい変化点のみが検出可能となる。
【図１】本発明に基づく対象パターンのマスク画像抽出
動作の説明図
動作の説明図
【図２】本発明の一実施例としてのハードウェア構成を
示すブロック図
示すブロック図
【図３】標準サンプルの回転角検出動作の説明図
【図４】対象サンプルの回転角検出動作の説明図
【図５】本発明に基づく特徴部分の円弧セグメントの中
心角許容差選定の例を示す図
心角許容差選定の例を示す図
【図６】本発明に基づく特徴部分の円弧セグメントの中
心角許容差選定の他の例を示す図
心角許容差選定の他の例を示す図
【図７】本発明に基づくサーチ円上の変化点部の４連結
及び８連結サーチの説明図
及び８連結サーチの説明図
１ ＴＶカメラ ２ ２値化回路 ３ 画像メモリ ４ マスクパターンメモリ ５ アドレス発生回路 ６ ゲート回路 ７ 面積・モーメント抽出回路 ８ ＣＰＵ ９ メモリ １０ バス Ａ 対象パターン Ｂ 特徴部分 Ｎ ノイズパターン Ｍ マスクパターン Ｗ 窓 Ｆ ノイズパターン除去後の画像 ＳＣ サーチ円 ＰS0 サーチスタート点 ＰS1，ＰS2 標準サンプルの変化点 ＰT1，ＰT2 対象サンプルの変化点 θS ，θS1，θS2 標準サンプルの基準円弧セグメン
トの中心角 θT ，θT1，θT2 対象サンプルの基準円弧セグメン
トの中心角 ｒS 標準サンプルの回転角 ｒT 対象サンプルの回転角 ＰＣ 変化点画素 Ｐr 回転角基準点
トの中心角 θT ，θT1，θT2 対象サンプルの基準円弧セグメン
トの中心角 ｒS 標準サンプルの回転角 ｒT 対象サンプルの回転角 ＰＣ 変化点画素 Ｐr 回転角基準点
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 G06T 7/00 G06T 7/60
Claims (2)
- 【請求項１】 ２次元撮像装置を用い、撮像域のほぼ所
定の位置にある、ほぼ円形の対象パターンを撮像し、そ
の撮像信号を２値化し画素化して得られる画像情報に基
づき対象パターンの回転角を検出する方法であって、 前記画像情報を記憶する手段と、 この記憶した画像情報を予め設定記憶されたマスクパタ
ーンによりマスクし、周辺のノイズパターンを削除した
対象パターンの画像を取出す手段と、 この取出された対象パターンの面積及び１次モーメント
を抽出してその重心座標を検出する手段とを設け、 この重心座標を中心とする所定半径のサーチ円に沿って
前記画像情報を走査し、走査した画素論理値の変化する
変化点から１又は複数の円弧セグメントとその各属性を
抽出すると共に、 この円弧セグメントのうち、予め標準サンプルの対象パ
ターンから前記と同様に抽出した、回転角検出のための
特徴部分をなす円弧セグメントの属性に、所定の許容差
をもって対応する属性を持つものを基準円弧セグメント
として選び出し、 この基準円弧セグメントとの相対的位置関係をもって定
義される回転角基準点の所定基準軸となす角度から回転
角を検出する方法において、 前記所定の許容差は予め設定された複数の許容差から選
択されるものである ことを特徴とする対象パターンの回
転角検出方法。 - 【請求項２】 ２次元撮像装置を用い、撮像域のほぼ所
定の位置にある、ほぼ円形の対象パターンを撮像し、そ
の撮像信号を２値化し画素化して得られる画像情報に基
づき対象パターンの回転角を検出する方法であって、 前記画像情報を記憶する手段と、 この記憶した画像情報を予め設定記憶されたマスクパタ
ーンによりマスクし、周辺のノイズパターンを削除した
対象パターンの画像を取出す手段と、 この取出された対象パターンの面積及び１次モーメント
を抽出してその重心座標を検出する手段とを設け、 この重心座標を中心とする所定半径のサーチ円に沿って
前記画像情報を走査し 、走査した画素論理値の変化する
変化点から１又は複数の円弧セグメントとその各属性を
抽出すると共に、 この円弧セグメントのうち、予め標準サンプルの対象パ
ターンから前記と同様に抽出した、回転角検出のための
特徴部分をなす円弧セグメントの属性に、所定の許容差
をもって対応する属性を持つものを基準円弧セグメント
として選び出し、 この基準円弧セグメントとの相対的位置関係をもって定
義される回転角基準点の所定基準軸となす角度から回転
角を検出する方法において、 前記サーチ円上の円弧セグメントが１画素のみからなる
ときは、この画素を中心とする夫々、所定数以上の４連
結画素又は８連結画素の有無を調べ、該当する連結画素
があるときは、前記中心画素を当該の円弧セグメントと
見做すようにした ことを特徴とする対象パターンの回転
角検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04372795A JP3235392B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 対象パターンの回転角検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04372795A JP3235392B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 対象パターンの回転角検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08240420A JPH08240420A (ja) | 1996-09-17 |
| JP3235392B2 true JP3235392B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=12671827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04372795A Expired - Lifetime JP3235392B2 (ja) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | 対象パターンの回転角検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3235392B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5085187B2 (ja) * | 2007-05-15 | 2012-11-28 | 日本オートマチックマシン株式会社 | 電線端末部の芯線検査装置および検査方法 |
-
1995
- 1995-03-03 JP JP04372795A patent/JP3235392B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08240420A (ja) | 1996-09-17 |
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