JP3522383B2 - ワーク画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明はワーク画像処理装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】ワーク画像処理装置としては、逐次的に
硬貨を認識する硬貨認識装置などがある。従来、硬貨認
識装置は、図５及び図６に示すようにｎ枚目の硬貨に対
して画像取り込みステップ、外形計測ステップ、切
り出しステップ、特徴強調ステップ、マッチング演
算ステップ、金種判定ステップを順次に行い、次に
（ｎ＋１）枚目の硬貨に対して画像取り込みステップ
、外形計測ステップ、切り出しステップ、特徴強
調ステップ、マッチング演算ステップ、金種判定ス
テップを順次に行い、さらに（ｎ＋２）枚目の硬貨に
対して画像取り込みステップ、外形計測ステップ、
切り出しステップ、特徴強調ステップ、マッチング
演算ステップ、金種判定ステップを順次に行うとい
うように各硬貨毎に画像取り込みステップ、外形計測
ステップ、切り出しステップ、特徴強調ステップ
、マッチング演算ステップ、金種判定ステップを
順次に行っている。 【０００３】ここに、画像取り込みステップでは、硬
貨を撮像してアナログ画像信号を得、このアナログ画像
信号をデジタル画像信号に変換してフレームメモリに格
納する。外形計測ステップではフレームメモリ内のデ
ジタル画像信号から硬貨の外形（例えば硬貨の外径値と
中心位置）を計測し、切り出しステップではフレーム
メモリから外形計測ステップの測定結果に基づいて硬
貨の中心位置を中心とする円環状領域のデジタル画像信
号を読み出す。 【０００４】特徴強調ステップでは切り出しステップ
でフレームメモリから読み出したデジタル画像信号の
特徴を強調し、マッチング演算ステップでは特徴強調
ステップで特徴を強調したデジタル画像信号をテンプ
レート用ＲＯＭ内の複数のテンプレートデータとのマッ
チング演算を行って硬貨１１の特徴を強調したデジタル
画像信号と複数のテンプレートデータとの類似度を求め
る。 【０００５】ここに、テンプレート用ＲＯＭ内の複数の
テンプレートデータは、予め複数種類の硬貨の画像を読
み取ってアナログ画像信号を得、これらのアナログ画像
信号をデジタル画像信号に変換してその特徴を強調した
複数のパターンデータである。そして、金種判定ステッ
プではマッチング演算ステップの演算結果と硬貨の
外径値から硬貨の金種を判定することにより硬貨１１を
認識する。ここに、画像取り込みステップは４０ｍｓ
かかり、外形計測ステップ及び切り出しステップは
１０ｍｓかかる。また、特徴強調ステップ、マッチン
グ演算ステップ及び金種判定ステップは１２ｍｓか
かり、画像取り込みステップから金種判定ステップ
までの処理時間ｔが６２ｍｓになって硬貨の認識処理速
度が約１６枚／秒となる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上記硬貨認識装置で
は、各硬貨毎に画像取り込みステップ、外形計測ステ
ップ、切り出しステップ、特徴強調ステップ、マ
ッチング演算ステップ、金種判定ステップを順次に
行うので、硬貨１枚当りの処理時間は画像取り込みステ
ップ、外形計測ステップ、切り出しステップ、特
徴強調ステップ、マッチング演算ステップ、金種判
定ステップを順次に行う長い時間ｔとなり、強い高速
化のニーズがある。本発明は、上記問題点を改善し、ワ
ーク認識処理時間を短縮して高速化を計ることができる
ワーク画像処理装置を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、逐次的にワークの画像を取
り込む画像取込手段と、該画像取込手段から転送された
画像データを記憶する１つの画像記憶手段と、該１つの
画像記憶手段に記憶した画像データを処理する画像処理
手段と、前記画像取込手段と前記１つの画像記憶手段と
前記画像処理手段とを制御する制御手段とを有し、前記
画像処理手段は前記１つの画像記憶手段内の画像データ
によりワークの外形を計測した後に前記１つの画像記憶
手段から画像データの一部を切り出して所定の処理を行
い、前記制御手段は前記外形計測ステップと前記画像デ
ータの一部の切り出しステップとが終了した時点以降に
前記画像取込手段による次のワーク画像の取り込みを可
能とし、前記ワークは硬貨とし、前記画像処理手段は前
記所定の処理として前記１つの画像記憶手段から切り出
した画像データの特徴を強調してテンプレートデータと
比較しその結果により硬貨の金種を判定するという処理
を行い、この処理を前記画像処理手段で行いながら、前
記画像取込手段による次のワーク画像の取り込みを行っ
て該画像取込手段からの画像データを前記１つの画像記
憶手段に記憶する処理を並行して進めるものである。 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【作用】請求項１記載の発明では、画像取込手段は逐次
的にワークの画像を取り込み、１つの画像記憶手段は画
像取込手段から転送された画像データを記憶し、画像処
理手段は１つの画像記憶手段に記憶した画像データを処
理する。制御手段は、画像取込手段と１つの画像記憶手
段と画像処理手段とを制御し、画像処理手段は１つの画
像記憶手段内の画像データによりワークの外形を計測し
た後に１つの画像記憶手段から画像データの一部を切り
出して所定の処理を行う。制御手段は外形計測ステップ
と画像データの一部の切り出しステップとが終了した時
点以降に画像取込手段による次のワーク画像の取り込み
を可能とする。ワークは硬貨とし、画像処理手段は所定
の処理として１つの画像記憶手段から切り出した画像デ
ータの特徴を強調してテンプレートデータと比較しその
結果により硬貨の金種を判定するという処理を行う。こ
の処理が画像処理手段で行われながら、画像取込手段に
よる次のワーク画像の取り込みを行ってて該画像取込手
段からの画像データを１つの画像記憶手段に記憶する処
理が並行して進められる。 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【実施例】図１は請求項１〜３記載の発明を適用した硬
貨識別装置の一実施例を示す。大きさの異なる複数種類
の硬貨からなるワーク１１は、図示しない搬送系により
搬送路１２に沿って順次に搬送され、ワーク外形／材質
検出器としてのワーク外径／材質検出器１３は撮像手段
としてのスキャナ１４の撮像領域（視野）にワーク１１
を搬入するように導くワーク搬入路に配置されてワーク
１１の外径及び材質を検出する。 【００１４】複数のワーク位置検出器としての硬貨位置
検出器１５〜１７は、スキャナ１４の上面に設けられて
撮像領域内の異なる位置でワーク１１を検出する。この
硬貨位置検出器１５〜１７は、複数組の互いに対向する
発光ダイオードからなる発光部１５₁〜１７₁及びフォト
トランジスタからなる受光部１５₂〜１７₂により構成さ
れ、搬送路１２上におけるスキャナ１４の視野のワーク
搬送方向先端位置よりもワーク搬送方向上流側の異なる
位置でワーク１１を検出して硬貨位置検出信号をセンサ
コントローラ１８へ出力する。 【００１５】スキャナ１４の視野は硬貨からなる小型の
ワーク１１を撮像するための比較的狭いものである。セ
ンサコントローラ１８は、外径／材質検出器１３からの
外径／材質検出信号を画像処理手段としての画像処理部
１９へ出力するとともに、外径検出器１３からの外径／
材質検出信号により、複数の硬貨位置検出器１６〜１８
の中でスキャナ１４の視野よりほぼ一定距離だけ手前を
通過するワーク（スキャナ１４の視野の中央よりほぼ一
定距離だけ手前に到来したワーク）を検出する硬貨位置
検出器からの硬貨位置検出信号を画像処理部１９へ出力
する。 【００１６】画像処理部１９は、ＣＰＵ２０，ＲＯＭ２
１及びＲＡＭ２２からなるマイクロコンピュータにより
構成される制御手段及び画像処理手段と、フレームメモ
リ２３と、イメージスキャン回路２４と、外形ＩＣ２５
と、ヒストメモリ２６と、２値化メモリ２７と、パター
ン処理部２８と、インターフェースなどを有する。ＣＰ
Ｕ２０はセンサコントローラ１８から硬貨位置検出信号
が入力されることによりＳＨＵＴ信号を映像回路部を構
成するＣＩＳセンサ基板２９を介してスキャナ１４内の
ドライバへ出力する。 【００１７】スキャナ１４は、ドライバと、光源として
発光ダイオードを用いた発光デバイスと、エリア形ＣＣ
Ｄからなるエリアイメージセンサを用いて構成した受光
系とを有する。スキャナ１４において、ドライバは、Ｃ
ＩＳセンサ基板２９からＳＨＵＴ信号が入力されること
により単一のパルスを発生し、このパルスにより発光デ
バイスの発光ダイオードを駆動して該発光ダイオードを
瞬間的にフラッシュ点灯させる。 【００１８】この発光ダイオードからの照明光はワーク
１１が搬送路１２におけるスキャナ１４の視野を通過す
る際にワーク１１に照射され、ワーク１１からの反射光
が受光系のエリアイメージセンサにより受光されてアナ
ログ画像信号ＶＩＤＥＯに変換されることによりワーク
１１の画像が瞬間的に２次元的に撮像される。このアナ
ログ画像信号ＶＩＤＥＯは、ＣＩＳセンサ基板２９によ
りＡ／Ｄ変換されてデジタル画像信号となり、画像処理
部１９内のフレームメモリ２３にスキャナ１４の視野１
５に対応して２次元的に格納される。従って、スキャナ
１４及びＣＩＳセンサ基板２９は逐次的にワーク１１の
画像を取り込む画像取込手段を構成する。 【００１９】ＣＩＳセンサ基板２９は、１個のワーク１
１に対するデジタル画像信号の画像処理部１９への転送
を開始する時にスタートパルスＳＰをイメージスキャン
回路２４へ出力し、１個のワーク１１に対するデジタル
画像信号をフレームメモリ２３に格納し終わった時にＴ
ＡＩＬ信号をＣＰＵ２０及びイメージスキャン回路２４
へ出力する。このように、スキャナ１４はワーク１１が
スキャナ１４の視野よりほぼ一定距離だけ手前を通過す
るタイミングでＣＩＳセンサ基板２９から出力される硬
貨位置検出信号に同期してワーク１１を撮像することに
より大きさの異なる複数種類のワーク１１を的確に撮像
する。 【００２０】イメージスキャン回路２４はＣＩＳセンサ
基板２９からのスタートパルスＳＰ、ＴＡＩＬ信号が入
力されることによりＥＰＯ信号，ＳＰＯ信号を外形ＩＣ
２５に出力する。外形ＩＣ２５は、イメージスキャン回
路２４からＥＰＯ信号，ＳＰＯ信号が入力されることに
より、フレームメモリ２３内のデジタル画像信号につい
て２つの直交するＸ方向、Ｙ方向のヒストグラムをそれ
ぞれ求めてこれらのヒストグラムをヒストメモリ２６に
格納し、かつ、フレームメモリ２３内のデジタル画像信
号を２値化して硬貨１１の穴の有無を検出してその２値
化画像信号を２値化メモリ２７に格納する。 【００２１】ここに、硬貨１１の特徴としては外径、材
質、穴の有無、模様があり、この例では硬貨１１の外
径、材質、穴の有無及び模様から各種硬貨を識別する。
図２は本実施例の硬貨識別フローを示し、図４は本実施
例の動作タイミングを示す。まず、スキャナ１４及びＣ
ＩＳセンサ基板２９により画像取り込みステップが実
行され、スキャナ１４が硬貨１１を撮像してアナログ画
像信号を得、このアナログ画像信号がＣＩＳセンサ基板
２９によりデジタル画像信号に変換されてフレームメモ
リ２３に格納される。 【００２２】次に、外形計測ステップが外形ＩＣ２５
及びＣＰＵ２０により実行され、外形ＩＣ２５及びＣＰ
Ｕ２０がフレームメモリ２３内のデジタル画像信号から
硬貨の外形（硬貨の外径値と中心位置）を計測する。す
なわち、外形ＩＣ２５はフレームメモリ２３内のデジタ
ル画像信号について２つの直交するＸ方向、Ｙ方向のヒ
ストグラムをそれぞれ求めてこれらのヒストグラムをヒ
ストメモリ２６に格納し、ＣＰＵ２０はこれらのヒスト
グラムをしきい値と比較することにより硬貨１１のＸ方
向、Ｙ方向の外径値を算出すると共に、このＸ方向、Ｙ
方向の外径値より硬貨１１の中心位置を算出する。さら
に、外形ＩＣ２５は、フレームメモリ２３内のデジタル
画像信号を２値化することにより硬貨１１の穴の有無を
検出してその２値化画像信号を２値化メモリ２７に格納
する。 【００２３】次に、切り出しステップがＣＰＵ２０に
より実行され、ＣＰＵ２０が外形計測ステップで求め
た硬貨１１のＸ方向、Ｙ方向の外径値及び中心位置に基
づいて図３に示すようにフレームメモリ２３内の硬貨１
１のデジタル画像信号１１ａのうち硬貨１１の中心位置
Ｏを中心とする円環状領域Ｒのデジタル画像信号を読み
出す（切り出す）。 【００２４】次に、特徴強調ステップがパターン処理
部２８により実行され、パターン処理部２８は切り出し
ステップでフレームメモリ２３から切り出したデジタ
ル画像信号の特徴を強調する。次に、マッチング演算ス
テップがパターン処理部２８により実行され、パター
ン処理部２８は特徴強調ステップで特徴を強調したデ
ジタル画像信号とＲＯＭ２１内の複数のテンプレートデ
ータとのマッチング演算を行って硬貨１１の特徴を強調
したデジタル画像信号と複数のテンプレートデータとの
類似度を求める。 【００２５】ここに、ＲＯＭ２１内の複数のテンプレー
トデータは、予め標準的な複数種類の硬貨の画像を読み
取ってアナログ画像信号を得、これらのアナログ画像信
号をデジタル画像信号に変換してその特徴を強調した複
数のパターンデータである。そして、金種判定ステップ
がＣＰＵ２０により実行され、ＣＰＵ２０は、マッチ
ング演算ステップの演算結果（硬貨１１の特徴を強調
したデジタル画像信号と複数のテンプレートデータとの
類似度）と、ワーク外径／材質検出器１３からセンサコ
ントローラ１８を介して入力されたワーク外径／材質検
出信号による硬貨１１の外径及び材質と、２値化メモリ
２７内の２値化画像信号による硬貨１１の穴の有無とに
より硬貨１１の金種を判定して硬貨１１を認識する。 【００２６】このような画像取り込みステップから金
種判定ステップまでの処理は１枚の硬貨１１毎に実行
されるが、ＣＰＵ２０は切り出しステップが終了した
後には次の硬貨１１に対するスキャナ１４及びＣＩＳセ
ンサ基板２９による画像取り込みステップを許可して
実行可能とする。従って、例えば図２に示すようにｎ枚
目の硬貨、（ｎ＋１）枚目の硬貨、（ｎ＋１）枚目の硬
貨が逐次的に搬送されて来る場合には、ＣＰＵ２０は、
各部を制御することにより、ｎ枚目の硬貨１１に対する
画像取り込みステップ、外形計測ステップ、切り出
しステップを順次に実行させた後に、ｎ枚目の硬貨に
対する特徴強調ステップ、マッチング演算ステップ
、金種判定ステップの順次実行と、（ｎ＋１）枚目
の硬貨に対する画像取り込みステップとを並行して実
行させる。 【００２７】ＣＰＵ２０は、（ｎ＋１）枚目の硬貨に対
する画像取り込みステップの実行が終了すると、（ｎ
＋１）枚目の硬貨に対する外形計測ステップ、切り出
しステップを順次に実行させた後に、（ｎ＋１）枚目
の硬貨に対する特徴強調ステップ、マッチング演算ス
テップ、金種判定ステップの順次実行と、（ｎ＋
２）枚目の硬貨に対する画像取り込みステップとを並
行して実行させる。 【００２８】このように、ＣＰＵ２０は、切り出しステ
ップが終了した後には次の硬貨１１に対する画像取り
込みステップを実行可能とするので、複数枚の硬貨に
対する画像取り込みステップから金種判定ステップ
までの処理を連続的に行った場合には１枚の硬貨当たり
の処理時間ｔ’は５０ｍｓとなり、１枚の硬貨当たりの
処理速度が約２０枚／秒となって従来装置より処理時間
を大幅に短縮して高速化することができる。 【００２９】図７は上記スキャナ１４の構成を示す。ス
キャナ１４は、ワーク１１が搬送される搬送路１２の上
側に配置され、底部の孔３０を通してワーク１１を撮像
する。発光デバイスは筒状遮光部材３１の周囲に等間隔
で配置されてＣＩＳセンサ基板２９からのＳＨＵＴ信号
によりドライバで駆動される複数の発光ダイオード３２
と、この複数の発光ダイオード３２の下側に斜めに配置
された環状のミラー３３とを有し、発光ダイオード３２
からの照明光はミラー３３で反射されて底部の孔３０を
通してワーク１１を照射する。 【００３０】ワーク１１からの反射光は、遮光部材３１
の内部を通過し、レンズ３４を透過して受光系のエリア
イメージセンサ３５により受光される。遮光部材３１は
発光ダイオード３２からワーク１１への直接光を遮断
し、ワーク１１の照明光は発光ダイオード３２からミラ
ー３３で反射されてワーク１１に照射される暗視野照明
光となる。従って、発光ダイオード３２からの直接光が
ワーク１１で反射されてレンズ３４を介してエリアイメ
ージセンサ３５に入射することはない。 【００３１】このように、本実施例は、請求項１記載の
発明の実施例であって、逐次的にワーク１１の画像を取
り込む画像取込手段としてのスキャナ１４及びＣＩＳセ
ンサ基板２９と、該画像取込手段１４，２９から転送さ
れた画像データを記憶する画像記憶手段としてのフレー
ムメモリ２３と、該画像記憶手段２３に記憶した画像デ
ータを処理する画像処理手段を構成する外形ＩＣ２６，
パターン処理部２８及びＣＰＵ２０と、画像取込手段１
４，２９と画像記憶手段２３と画像処理手段２６，２
８，２０とを制御する制御手段を構成するＣＰＵ２０と
を有し、この制御手段２０は画像取込手段１４，２９か
ら画像記憶手段２３への画像データの転送が終了した時
点以降に画像取込手段１４，２９による次のワーク画像
の取り込みを可能とするので、ワーク認識処理時間を短
縮して高速化を計ることができる。 【００３２】また、本実施例は、請求項２記載の発明の
実施例であって、画像処理手段２６，２８，２０は画像
記憶手段２３内の画像データによりワーク１１の外形
（外系値及び中心位置）を計測した後に画像記憶手段２
３から画像データの一部を切り出して所定の処理を行
い、制御手段２０は外形計測ステップと画像データの
一部の切り出しステップとが終了した時点以降に画像
取込手段１４，２９による次のワーク画像の取り込みを
可能とするので、ワーク認識処理時間を短縮して高速化
を計ることができる。 【００３３】また、本実施例は、請求項３記載の発明の
実施例であって、請求項２記載のワーク画像処理装置に
おいて、ワーク１１を硬貨とし、画像処理手段２６，２
８，２０は前記所定の処理として画像記憶手段２３から
切り出した画像データの特徴を強調してテンプレートデ
ータと比較しその結果により硬貨の金種を判定するとい
う処理，，を行い、この処理と画像取込手段１
４，２９による次のワーク画像の取り込みとを並行して
実施することを可能にしたので、ワーク認識処理時間を
短縮して高速化を計ることができる。なお、本発明は、
上記実施例に限定されるものではなく、例えば硬貨以外
のワークを認識するワーク画像処理装置に同様に適用す
ることができる。 【００３４】 【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、逐次的にワークの画像を取り込む画像取込手段と、
該画像取込手段から転送された画像データを記憶する画
像記憶手段と、該画像記憶手段に記憶した画像データを
処理する画像処理手段と、前記画像取込手段と前記画像
記憶手段と前記画像処理手段とを制御する制御手段とを
有し、この制御手段は前記画像取込手段から前記画像記
憶手段への画像データの転送が終了した時点以降に前記
画像取込手段による次のワーク画像の取り込みを可能と
するので、ワーク認識処理時間を短縮して高速化を計る
ことができる。 【００３５】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載のワーク画像処理装置において、前記画像処理手段は
前記画像記憶手段内の画像データによりワークの外形を
計測した後に前記画像記憶手段から画像データの一部を
切り出して所定の処理を行い、前記制御手段は前記外形
計測ステップと前記画像データの一部の切り出しステッ
プとが終了した時点以降に前記画像取込手段による次の
ワーク画像の取り込みを可能とするので、ワーク認識処
理時間を短縮して高速化を計ることができる。 【００３６】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載のワーク画像処理装置において、前記ワークを硬貨と
し、前記画像処理手段は前記所定の処理として前記画像
記憶手段から切り出した画像データの特徴を強調してテ
ンプレートデータと比較しその結果により硬貨の金種を
判定するという処理を行い、この処理と前記画像取込手
段による次のワーク画像の取り込みとを並行して実施す
ることを可能にしたので、ワーク認識処理時間を短縮し
て高速化を計ることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】請求項１〜３記載の発明を適用した硬貨識別装
置の一実施例を示す概略図である。 【図２】同実施例の硬貨識別フローを示すフローチャー
トである。 【図３】同実施例を説明するための図である。 【図４】従来装置の動作タイミングを示すタイミングチ
ャートである。 【図５】上記実施例の動作タイミングを示すタイミング
チャートである。 【図６】従来装置の硬貨識別フローを示すフローチャー
トである。 【図７】上記実施例の一部を示す断面図である。 【符号の説明】 １１ ワーク １３ ワーク外形／材質検出器 １４ スキャナ １９ 画像処理部 ２０ ＣＰＵ ２３ フレームメモリ ２５ 外形ＩＣ ２６ ヒストメモリ ２８ パターン処理部

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】逐次的にワークの画像を取り込む画像取込
   手段と、該画像取込手段から転送された画像データを記
   憶する１つの画像記憶手段と、該１つの画像記憶手段に
   記憶した画像データを処理する画像処理手段と、前記画
   像取込手段と前記１つの画像記憶手段と前記画像処理手
   段とを制御する制御手段とを有し、前記画像処理手段は
   前記１つの画像記憶手段内の画像データによりワークの
   外形を計測した後に前記１つの画像記憶手段から画像デ
   ータの一部を切り出して所定の処理を行い、前記制御手
   段は前記外形計測ステップと前記画像データの一部の切
   り出しステップとが終了した時点以降に前記画像取込手
   段による次のワーク画像の取り込みを可能とし、前記ワ
   ークは硬貨とし、前記画像処理手段は前記所定の処理と
   して前記１つの画像記憶手段から切り出した画像データ
   の特徴を強調してテンプレートデータと比較しその結果
   により硬貨の金種を判定するという処理を行い、この処
   理を前記画像処理手段で行いながら、前記画像取込手段
   による次のワーク画像の取り込みを行って該画像取込手
   段からの画像データを前記１つの画像記憶手段に記憶す
   る処理を並行して進めることを特徴とするワーク画像処
   理装置。