JP3342582B2 - 画像認識方法 - Google Patents

画像認識方法

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JP3342582B2
JP3342582B2 JP18940894A JP18940894A JP3342582B2 JP 3342582 B2 JP3342582 B2 JP 3342582B2 JP 18940894 A JP18940894 A JP 18940894A JP 18940894 A JP18940894 A JP 18940894A JP 3342582 B2 JP3342582 B2 JP 3342582B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品の実装工程や
加工組立工程等で使用される画像認識方法に関し、特
に、濃淡画像を使用して不定形パターンを認識するテン
プレートマッチングによる画像認識方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、ICの高集積化、ICパターンの
微細化により、2値化テンプレートマッチングによる画
像認識方法では、テンプレートによる認識に適した特徴
的なパターンを選択するのが困難になり、誤認識の発生
率が高くなっている。この対策として、最近では、濃淡
画像を使用した濃淡画像テンプレートマッチングによる
画像認識方法が使用されている。
【0003】この濃淡画像テンプレートマッチングの場
合に8ビットの濃淡画像を使用すると、2値化テンプレ
ートマッチングの場合と比較して、データのサイズが8
倍になる。そして、回転ずれした認識対象物を認識する
回転ずれテンプレートを使用する場合には、図7に示す
ように、標準テンプレート25の約2倍の大きさの登録
画像26のデータを切り取って格納し、回転ずれした認
識対象物の認識に必要な各種の角度毎に、前記標準テン
プレートの画像を、アフィン変換により回転させて、必
要な回転ずれテンプレートを作成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
の濃淡画像テンプレートマッチング方法では、上記のよ
うに、標準テンプレートのデータサイズが大きく、回転
ずれした認識対象物の画像を認識する場合に使用する回
転ずれテンプレートのデータサイズが更に大きくなるの
で、認識装置のメモリに、多品種の認識対象物を認識す
る多くの濃淡画像テンプレートを登録することができな
いという問題点がある。
【0005】又、認識装置のメモリを増設する必要があ
る場合には装置コストが高くなるという問題点がある。
【0006】本発明は、上記の問題点を解決し、濃淡画
像のテンプレートマッチングに使用する回転ずれテンプ
レートに必要なデータサイズが小さい画像認識方法の提
供を課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願第1発明の画像認識
方法は、上記の課題を解決するために、撮像手段で認識
対象物を撮像して得られるアナログ映像信号をデジタル
化して濃淡画像データとし、この濃淡画像データをテン
プレートマッチングして認識対象物の位置を認識する画
像認識方法において、回転ずれが無い場合に用いる標準
テンプレートと、前記標準テンプレートの中心を回転の
中心にして各回転ずれ角度だけ回転して得られた前記認
識対象物の画像に回転ずれがある場合に用いる回転ずれ
テンプレートとを使用してテンプレートマッチングを行
い、その際に使用する回転ずれテンプレートとして、前
記標準テンプレートの領域からはみ出している部分を、
画像の一致度の演算結果に影響を与えない不感帯にして
いるものを用いることを特徴とする。
【0008】本願第2発明の画像認識方法は、上記の課
題を解決するために、撮像手段で認識対象物を撮像して
得られるアナログ映像信号をデジタル化して濃淡画像デ
ータとし、この濃淡画像データをテンプレートマッチン
グして認識対象物の位置を認識する画像認識方法におい
て、回転ずれが無い場合に用いる標準テンプレートと、
前記標準テンプレートの中心を回転の中心にして各回転
ずれ角度だけ回転して得られた前記認識対象物の画像に
回転ずれがある場合に用いる回転ずれテンプレートとを
使用してテンプレートマッチングを行い、その際に使用
する回転ずれテンプレートとして、前記標準テンプレー
トの領域からはみ出している部分を、画像の一致度の演
算結果に影響を与えない輝度濃度に置き換えているもの
を用いることを特徴とする。
【0009】本願第3発明の画像認識方法は、上記の課
題を解決するために、撮像手段で認識対象物を撮像して
得られるアナログ映像信号をデジタル化して濃淡画像デ
ータとし、この濃淡画像データをテンプレートマッチン
グして認識対象物の位置を認識する画像認識方法におい
て、回転ずれが無い場合に使用する正方形の標準テンプ
レートと、前記標準テンプレートの中心を回転の中心に
して各回転ずれ角度だけ回転して得られた前記認識対象
物の画像に回転ずれがある場合に使用する回転ずれテン
プレートとを使用してテンプレートマッチングを行い、
その際に使用する回転ずれテンプレートとして、前記標
準テンプレートの領域からはみ出している部分を、メモ
リに登録してある前記標準テンプレートの外接円内の画
像データから作成したものを用いることを特徴とする。
【0010】
【作用】本願第1、第2発明の画像認識方法は、撮像手
段で認識対象物を撮像して得られるアナログ映像信号を
デジタル化して濃淡画像データとし、この濃淡画像デー
タをテンプレートマッチングして認識対象物の位置を認
識する画像認識方法において、回転ずれテンプレートを
作成する際に、回転によって標準テンプレートからはみ
出す回転ずれテンプレート部分を、不感帯や画像の一致
度の演算結果に影響を与えない輝度濃度に置き換えるこ
とにより、前記回転ずれテンプレートを作成するために
メモリに登録しておく必要があるデータが、従来例の1
/2になり、従来例に比較して、同一容量のメモリに、
より多くの品種のテンプレート用データを登録できる 又、同一数の品種のテンプレート用データを登録する場
合には、認識装置のメモリを小さくしてコストダウンで
きる。
【0011】本願第3発明の画像認識方法は、撮像手段
で認識対象物を撮像して得られるアナログ映像信号をデ
ジタル化して濃淡画像データとし、この濃淡画像データ
をテンプレートマッチングして認識対象物の位置を認識
する画像認識方法において、回転ずれテンプレートを作
成する際に、回転によって標準テンプレートからはみ出
す回転ずれテンプレート部分を、メモリに登録してある
前記標準テンプレートの外接円内の画像データから作成
するので、メモリに登録しておく必要があるデータが、
従来例のπ/4になり、従来例に比較して、同一容量の
メモリに、より多くの品種のテンプレート用データを登
録できる 又、同一数の品種のテンプレート用データを登録する場
合には、認識装置のメモリを小さくしてコストダウンで
きる。
【0012】
【実施例】本発明の第1〜第3実施例を図1〜図7に基
づいて説明する。
【0013】図1〜図3は、第1〜第3実施例に共通の
認識装置の構成と教示工程と認識工程とを示す。
【0014】図1は、本実施例における認識装置の構成
を示し、1はCPUと画像メモリと入出力回路等で構成
される認識装置、2は撮像手段、3はモニタテレビ、4
は基板や部品等の認識対象物、5はNCロボット、6は
NCロボットのコントローラ、7は操作盤である。
【0015】図2は、本実施例における教示工程のフロ
ーチャートを示し、ステップ#8の標準サンプルセット
において、認識対象物4である基板、又は、部品を、N
Cロボット5に固定し、撮像手段2の視野の中に移動す
る。
【0016】ステップ#9の位置合わせ点教示におい
て、操作盤7で、モニタテレビ3の画面上のグラフィッ
クス十字マークを操作して、モニタテレビ3の画面に映
し出された認識対象物4の画像の基準となる点(以下、
位置合わせ点と呼ぶ)を教示する。
【0017】ステップ#10のテンプレート教示におい
て、操作盤7で、モニタテレビ3の画面上のグラフィッ
クスウインドウを操作して、モニタテレビ3の画面に映
し出された認識対象物4の画像の小領域をテンプレート
データとして認識装置1に登録して教示を終了する。
【0018】図3は、本実施例における認識工程を示す
フローチャートを示し、ステップ#11の回転ずれテン
プレート作成において、標準テンプレートから一定角度
ずつ回転した回転ずれテンプレートを作成する。
【0019】ステップ#12の認識対象物搬送におい
て、認識対象物4である基板、又は、部品が、NCロボ
ット5によって撮像手段2の下に搬送される。
【0020】ステップ#13の認識において、認識対象
物4の画像をテンプレートマッチングにより認識する。
【0021】ステップ#14の位置補正において、認識
結果により、認識対象物4である基板、又は、部品の位
置を補正する。
【0022】ステップ#15の認識終了確認において、
ステップ#12〜#15を繰り返して認識終了を確認す
る。
【0023】次に、本発明の第1〜第3実施例で使用す
る夫々の特徴を有する回転ずれテンプレートを図4〜図
6に基づいて説明する。
【0024】本発明の第1実施例で使用する第1回転ず
れテンプレートの特徴を示す図4において、16は標準
テンプレート、17は第1回転ずれテンプレート、18
は本実施例の特徴であるテンプレート不感帯である。
【0025】この第1回転ずれテンプレート17を使用
すると、回転ずれ角度を変えて第1回転ずれテンプレー
ト17を作成しても、第1回転ずれテンプレート17の
作成に使用する認識対象物の画像データは、はみ出す部
分を不感帯18にするので、標準テンプレート16の画
像データ内で賄えることになる。
【0026】本発明の第2実施例で使用する第2回転ず
れテンプレートの特徴を示す図5において、19は標準
テンプレート、20は第2回転ずれテンプレート、21
は本実施例の特徴であるテンプレートダミー領域で、こ
のテンプレートダミー領域21は、画像の一致度の演算
結果に影響を与えない輝度濃度に置き換えられる。例え
ば、このテンプレートダミー領域21は輝度平均値、又
は、輝度中央値等の画像の一致度の演算結果に影響を与
えない輝度濃度に置き換えられる。
【0027】この第2回転ずれテンプレート20を使用
すると、回転ずれ角度を変えて第2回転ずれテンプレー
ト20を作成しても、第2回転ずれテンプレート20の
作成に使用する認識対象物の画像データは、はみ出す部
分のデータとして任意のダミーデータを使用できるの
で、標準テンプレート16の画像データ内で賄えること
になる。
【0028】本発明の第3実施例で使用する第3回転ず
れテンプレートの特徴を示す図6において、22は標準
テンプレート、23は第3回転ずれテンプレート、24
は本実施例の特徴であるテンプレート外接円内登録画像
である。
【0029】この第3回転ずれテンプレート23を使用
すると、回転ずれ角度を変えて第3回転ずれテンプレー
ト23を作成する場合、第3回転ずれテンプレート23
の作成に使用する認識対象物の画像データは、テンプレ
ート外接円内登録画像24の画像データで賄われ、従来
例の図7に示す標準テンプレート25の約2倍の大きさ
の登録画像26に比較して、π/4のデータサイズで済
むことになる。
【0030】以下に、第1〜第3実施例の動作を図1〜
図6に基づいて説明する。
【0031】先ず、図2の教示工程で、標準画像を使用
し、標準画像の一部をテンプレートとして登録する。
【0032】図2の教示工程では、先ず、標準サンプル
をNCロボット5に固定し、操作盤7を操作して、前記
標準サンプルの認識対象部分が撮像手段2の視野に入る
ようにNCロボット5を操作する。
【0033】次いで、操作盤7で、モニタテレビ4の画
面上のグラフィックス十字マークを操作して、画面上に
位置合わせ点を教示する。
【0034】最後に、操作盤7で、モニタテレビ3の画
面上のグラフィックスウインドウを操作して、画面上に
テンプレートを教示する。この時、グラフィックスウイ
ンドウで囲まれた部分の画像が標準テンプレート16、
19、22として認識装置1内のメモリに登録される。
又、場合によっては、第3実施例で使用する、標準テン
プレート22の外接円に囲まれた部分の画像データをテ
ンプレート外接円内登録画像24として登録する。
【0035】図3の認識工程では、先ず、アフィン変換
により、標準テンプレート16、19、22の画像デー
タを、プラス方向とマイナス方向とに夫々5°ずつ最大
30°まで回転させて計12個の第1、第2、第3回転
ずれテンプレート17、21、23を作成する。この場
合、角度の刻み幅は5°以外の任意の値でも良く、最大
角度は±180°まで任意に設定できる。
【0036】この際に、回転によって、標準テンプレー
ト16、19の画像データからは変換できない部分の画
像データを、図4に示す不感帯18としたものが、第1
実施例の第1回転ずれテンプレート17であり、図5に
示すテンプレートダミー領域21としたものが、第2実
施例の第2回転ずれテンプレート21である。そして、
図6に示すように、前記のテンプレート外接円内登録画
像24を使用すると、不感帯18やテンプレートダミー
領域21が無い第3回転ずれテンプレート23が作成で
きる。
【0037】次いで、認識対象物4である基板または部
品が所定位置に搬送されてきて、認識装置が起動する。
【0038】次いで、認識装置1は、最初に、標準テン
プレート16、19、22によってテンプレートマッチ
ングを行う。この時、認識対象物4が回転ずれしている
と、画像の一致度が小さくなるので、評価値が限界値以
下になり認識できなくなる。
【0039】評価値が限界以下の場合には、認識装置1
は、プラス5°の回転ずれテンプレート17、20、2
3を使用して、テンプレートマッチングを行う。この結
果が、限界値以上になれば認識は正常に終了する。若
し、それでも評価値が低ければ、マイナス5°、プラス
10°、マイナス10°とプラスとマイナスとを入れ換
えながら徐々に角度を大きくし、評価が限界値以上にな
るまでテンプレートマッチングを実行する。
【0040】最後に、認識結果に基づいて、認識対象物
4である基板または部品の位置補正が行われて認識動作
が終了する。
【0041】上記が本発明の実施例の基本動作である
が、実用に当たっては、基板に実装される部品の数に基
づいて必要回数の認識を行うことになるのは勿論であ
る。
【0042】
【発明の効果】本発明の画像認識方法では、回転ずれテ
ンプレートを作成するに使用する画像データのサイズを
最少必要サイズにするので、認識装置のメモリに、従来
技術に比較して、より多くの品種のテンプレート用デー
タを登録できるという効果を奏する。
【0043】又、同一数の品種のテンプレート用データ
を登録する場合には、認識装置のメモリを小さくしてコ
ストダウンできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を使用する認識装置の構成を示す図であ
る。
【図2】本発明の教示工程を示すフローチャートであ
る。
【図3】本発明の認識工程を示すフローチャートであ
る。
【図4】本発明の第1実施例の第1回転ずれテンプレー
トを示す図である。
【図5】本発明の第2実施例の第2回転ずれテンプレー
トを示す図である。
【図6】本発明の第3実施例の第3回転ずれテンプレー
トとテンプレート外接円内登録画像とを示す図である。
【図7】従来例のテンプレートの問題点を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 認識装置 2 撮像手段 3 モニタテレビ 4 認識対象物 5 NCロボット 6 コントローラ 7 操作盤 16、19、22 標準テンプレート 17 第1回転ずれテンプレート 18 テンプレート不感帯 20 第2回転ずれテンプレート 21 テンプレートダミー領域 23 第3回転ずれテンプレート 24 テンプレート外接円内登録画像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−234939(JP,A) 特開 平5−143739(JP,A) 特開 平6−89341(JP,A) 特開 平5−258146(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 G06T 1/00 G06T 7/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像手段で認識対象物を撮像して得られ
    るアナログ映像信号をデジタル化して濃淡画像データと
    し、この濃淡画像データをテンプレートマッチングして
    認識対象物の位置を認識する画像認識方法において、回
    転ずれが無い場合に用いる標準テンプレートと、前記標
    準テンプレートの中心を回転の中心にして各回転ずれ角
    度だけ回転して得られた前記認識対象物の画像に回転ず
    れがある場合に用いる回転ずれテンプレートとを使用し
    てテンプレートマッチングを行い、その際に使用する回
    転ずれテンプレートとして、前記標準テンプレートの領
    域からはみ出している部分を、画像の一致度の演算結果
    に影響を与えない不感帯にしているものを用いることを
    特徴とする画像認識方法。
  2. 【請求項2】 撮像手段で認識対象物を撮像して得られ
    るアナログ映像信号をデジタル化して濃淡画像データと
    し、この濃淡画像データをテンプレートマッチングして
    認識対象物の位置を認識する画像認識方法において、回
    転ずれが無い場合に用いる標準テンプレートと、前記標
    準テンプレートの中心を回転の中心にして各回転ずれ角
    度だけ回転して得られた前記認識対象物の画像に回転ず
    れがある場合に用いる回転ずれテンプレートとを使用し
    てテンプレートマッチングを行い、その際に使用する回
    転ずれテンプレートとして、前記標準テンプレートの領
    域からはみ出している部分を、画像の一致度の演算結果
    に影響を与えない輝度濃度に置き換えているものを用い
    ることを特徴とする画像認識方法。
  3. 【請求項3】 撮像手段で認識対象物を撮像して得られ
    るアナログ映像信号をデジタル化して濃淡画像データと
    し、この濃淡画像データをテンプレートマッチングして
    認識対象物の位置を認識する画像認識方法において、回
    転ずれが無い場合に使用する正方形の標準テンプレート
    と、前記標準テンプレートの中心を回転の中心にして各
    回転ずれ角度だけ回転して得られた前記認識対象物の画
    像に回転ずれがある場合に使用する回転ずれテンプレー
    トとを使用してテンプレートマッチングを行い、その際
    に使用する回転ずれテンプレートとして、前記標準テン
    プレートの領域からはみ出している部分を、メモリに登
    録してある前記標準テンプレートの外接円内の画像デー
    タから作成したものを用いることを特徴とする画像認識
    方法。
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