JP6197340B2 - 画像処理装置、画像処理方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
好ましくは、複数のデータの各々は、2つのエッジの変化方向の角度差が大きくなるほど2つのエッジの一致度が小さくなるように角度差と類似度とが関連付けられている。角度差に対する類似度の関連付けは、複数のデータ間で互いに異なっている。画像処理装置は、第1の位置におけるエッジの変化方向と、当該第1の位置に対応する第2の位置におけるエッジの変化方向との角度差を、第2の位置毎に算出する第3の算出手段をさらに備える。第2の算出手段は、指定されたデータと算出された角度差とに基づき、第1の位置と当該第1の位置に対応する第2の位置との類似度を算出する。
好ましくは、各第1の位置は、モデル画像のエッジ上の点をサンプリングすることにより得られた位置である。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像処理装置100を含む視覚センサシステム1の全体構成を示す概略図である。
110と、記憶部としてのメインメモリ112およびハードディスク114と、カメラインターフェイス116と、入力インターフェイス118と、表示コントローラ120と、PLCインターフェイス122と、通信インターフェイス124と、データリーダ/ライタ126とを含む。これらの各部は、バス128を介して、互いにデータ通信可能に接続
される。
図3は、モデル登録処理における処理の流れを説明するためのフローチャートである。つまり、図3は、モデルを生成するための処理の流れを表したフローチャートである。
がエッジコード(エッジ方向/エッジ角度)として算出される。図19は、本発明の実施の形態に係るエッジコードおよびエッジコード画像の算出処理を説明するための図である。特に、図19(a)には、各エッジ点におけるエッジコードを算出する方法を示し、図19(b)には、エッジコード画像のデータ構造の一例を示す。
して算出してもよい。この場合には、図19(a)に示す接線ベクトルCと直交する方向がエッジコードとなる。
パターンマッチング処理では、一致度のみならず、不一致度、相違度、または距離といった概念で、類似の度合(類似度)を計算する場合がある。以下では、類似度の一例として、一致度を用いた構成について説明する。なお、一致度とは、比較対象となる2つのものが、どの程度、くい違いがないかを表した度合いである。
図5は、計測処理全体の流れを説明するためのフローチャートである。図5を参照して、ステップS102において、CPU110は、計測対象のワークを撮像装置8により撮像することにより得られた画像(入力画像)を取得する。ステップS104において、CPU110は、入力画像からエッジの抽出を行ない、エッジ抽出画像を生成する。また生成したエッジ抽出画像における各エッジ点のエッジコードを算出する。ステップS106において、CPU110は、モデルと一致する領域を入力画像から探索(サーチ)することにより、モデルと一致する領域を入力画像において特定する。
図7は、図5のステップS106における探索処理における処理の流れを説明するためのフローチャートである。図7を参照して、ステップS602において、CPU110は、サンプリング点351に対応する対応点が、入力画像510において抽出されたエッジ抽出領域521に属するか否かを、サンプリング点351毎に判定する。なお、対応点については、後述する(図8)。
CPU110は、上述したように、サンプリング点351におけるエッジの変化方向と、当該サンプリング点に対応する対応点におけるエッジの変化方向との角度差を算出する。CPU110は、具体例を挙げれば、サンプリング点351aにおけるエッジの変化方向と、サンプリング点351aに対応する対応点551aにおけるエッジの変化方向との角度差を算出する。なお、CPU110は、対応点がエッジ領域に属しているサンプリング点351に対してのみ、上記角度差を算出する。
CPU110は、閾値Th1(たとえば、スコア=50)以上となる、サンプリング点351と当該サンプリング点に対応する対応点とについては、サンプリング点351のエッジの変化方向と当該サンプリング点に対応する対応点のエッジの変化方向とが一致しているものとして取り扱う。
CPU110は、上記スコアを用いて、計測対象全体の一致度をさらに計算する。CPU110は、サンプリング点351毎に、選択された歪み許容レベルのデータD9を利用して、スコアを求める。CPU110は、さらに、スコアの平均値を算出する。なお、サンプリング点351に対応する対応点が、入力画像510において抽出されたエッジ抽出領域521に属しない場合には、当該サンプリング点351については、スコアを0とする。
図10は、モデル画像310と入力画像510との相違を説明するための図である。図10を参照して、画像Aは、ワーク2を撮像することにより得られたモデル画像310と、図4のエッジ画像340におけるエッジ部分3401とを表している。画像Bは、計測対象のワーク2を撮像することにより得られた入力画像510を表している。画像Aに比べると、画像Bでは、領域P1においてワークが歪んでいる。また、領域P2においてワークが一部の欠損している。
図13は、画像処理装置100の機能的構成を説明するためのブロック図である。図13を参照して、画像処理装置100は、制御部1010と、記憶部1020とを備える。制御部1010は、受付部1101と、角度差算出部1105と、一致度算出部1106と、部分判定部1107と、全体判定部1108と、表示制御部1109とを備える。エッジ抽出部1102は、位置判定部1103と、方向算出部1104とを備える。
画像処理装置100がディスプレイ102に表示させるユーザインターフェイスについて、図14〜図18に基づいて説明する。
図14は、画像処理装置100が設定モードにおいて提供するユーザインターフェイス画面の一例を示す図である。図14は、ユーザがパターンマッチング処理に必要な各種設定値(計測条件)を設定する際のユーザインターフェイス画面1400を示す。
(I)歪み許容レベル“低”の場合のユーザインターフェイス
図15は、画像処理装置100が計測モードにおいて提供するユーザインターフェイス画面の一例を示す図である。具体的には、図15は、歪み許容レベルが“低”に設定された場合のユーザインターフェイス画面1500を表した図である。
図17は、画像処理装置100が計測モードにおいて提供するユーザインターフェイス画面の他の例を示す図である。具体的には、図17は、歪み許容レベルが“高”に設定された場合のユーザインターフェイス画面1700を表した図である。
画像処理装置100によれば、エッジレベル(図14参照)および計測対象(ワーク2)の良否判定の閾値Th2を変更することなく、モデルと計測対象全体との一致度を変更可能となる。つまり、上述したように、ユーザは、歪み許容レベルを変更することにより、1個の計測対象について、計測対象全体の一致度(スコアの平均値,相関値)を変更させることができる。このように、画像処理装置100によれば、計測対象物(ワーク2)の形状的な特徴を用いたパターンマッチングにおいて、当該対象物の局所的な形状の歪みを許容することができる。
上記おいては、互いに異なる表示態様として、異なる色を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、一致点および当該一致点の近傍と、不一致点および当該不一致点の近傍とを、一種類の色(たとえば、緑色)で表示するとともに、互いに異なる線種、線幅、または濃度等で表示するように、画像処理装置100を構成してもよい。さらに、この構成の場合、不一致点の表示に関しては、入力画像510のエッジ領域に属さない対応点と、入力画像510のエッジ領域に属する一方でエッジの変化方向が一致さない対応点とを、互いに異なる線種、線幅、または濃度等で表示するように、画像処理装置100を構成することが好ましい。
Claims (10)
- 予め登録されたモデルと類似する領域を入力画像からサーチする画像処理装置であって、
前記モデルは、モデル画像から抽出されたエッジ上の複数の第1の位置と、各前記第1の位置におけるエッジの変化方向とにより規定され、
前記第1の位置に対応する前記入力画像の第2の位置におけるエッジの変化方向を算出する第1の算出手段と、
エッジの変化方向の許容値に関する指示を受け付ける受付手段と、
前記受付けた指示と、前記第1の位置におけるエッジの変化方向と、前記第2の位置におけるエッジの変化方向とに基づき、前記第1の位置と当該第1の位置に対応する前記第2の位置との類似度を算出する第2の算出手段と、
複数の前記第2の位置における前記算出された類似度と予め定められた閾値とに基づき、前記入力画像における特定の領域が前記モデルと類似するか否かを判定する第1の判定手段とを備え、
前記受付手段は、前記指示として、2つのエッジの変化方向の相違を表す情報と当該2つのエッジの類似度とが関連付けられた複数のデータのいずれかを指定するための指示を受け付け、
前記複数のデータの各々は、2つのエッジの変化方向の角度差が大きくなるほど前記2つのエッジの一致度が小さくなるように前記角度差と前記類似度とが関連付けられ、
前記角度差に対する前記類似度の関連付けは、前記複数のデータ間で互いに異なっている、画像処理装置。 - 前記複数のデータを予め記憶した記憶手段をさらに備える、請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記画像処理装置は、
前記第1の位置におけるエッジの変化方向と、当該第1の位置に対応する前記第2の位置におけるエッジの変化方向との角度差を、前記第2の位置毎に算出する第3の算出手段をさらに備え、
前記第2の算出手段は、前記指定されたデータと前記算出された角度差とに基づき、前記第1の位置と当該第1の位置に対応する前記第2の位置との前記類似度を算出する、請求項1または2に記載の画像処理装置。 - 前記第1の位置に対応する第2の位置が前記入力画像のエッジ領域に属するか否かを、前記第1の位置毎に判定する第2の判定手段をさらに備え、
前記第1の算出手段は、前記第2の判定手段によって前記第1の位置に対応する第2の位置が前記入力画像のエッジ領域に属すると判定された場合に、前記第1の位置に対応する第2の位置におけるエッジの変化方向を算出する、請求項3に記載の画像処理装置。 - 前記第1の位置と当該第1の位置に対応する前記第2の位置との前記類似度に基づき、当該第1の位置と当該第2の位置とが類似するか否かを判定する第3の判定手段と、
前記第1の位置に類似する第2の位置と前記第1の位置に類似しない第2の位置とを互いに異なる表示態様で、前記入力画像に対応付けてディスプレイに表示させる表示制御手段とをさらに備える、請求項1から4のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記第1の位置に対応する第2の位置が前記入力画像のエッジ領域に属するか否かを、前記第1の位置毎に判定する第2の判定手段と、
前記入力画像のエッジ領域に属する第2の位置と前記入力画像のエッジ領域に属さない第2の位置とを互いに異なる表示態様で、前記入力画像に対応付けてディスプレイに表示させる表示制御手段とをさらに備える、請求項1から4のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記表示態様は色である、請求項5または6に記載の画像処理装置。
- 各前記第1の位置は、前記モデル画像のエッジ上の点をサンプリングすることにより得られた位置である、請求項1から7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 予め登録されたモデルと類似する領域を入力画像からサーチする画像処理方法であって、
前記モデルは、モデル画像から抽出されたエッジ上の複数の第1の位置と、各前記第1の位置におけるエッジの変化方向とにより規定され、
前記画像処理方法は、
前記第1の位置に対応する前記入力画像の第2の位置におけるエッジの変化方向を算出するステップと、
エッジの変化方向の許容値に関する指示を受け付けるステップと、
前記受付けた指示と、前記第1の位置におけるエッジの変化方向と、前記第2の位置におけるエッジの変化方向とに基づき、前記第1の位置と当該第1の位置に対応する前記第2の位置との類似度を算出するステップと、
複数の前記第2の位置における前記算出された類似度と予め定められた閾値とに基づき、前記入力画像における特定の領域が前記モデルと類似するか否かを判定するステップとを備え、
前記指示を受け付けるステップでは、前記指示として、2つのエッジの変化方向の相違を表す情報と当該2つのエッジの類似度とが関連付けられた複数のデータのいずれかを指定するための指示を受け付け、
前記複数のデータの各々は、2つのエッジの変化方向の角度差が大きくなるほど前記2つのエッジの一致度が小さくなるように前記角度差と前記類似度とが関連付けられ、
前記角度差に対する前記類似度の関連付けは、前記複数のデータ間で互いに異なっている、画像処理方法。 - 予め登録されたモデルと類似する領域を入力画像からサーチする画像処理装置を制御するためのプログラムであって、
前記モデルは、モデル画像から抽出されたエッジ上の複数の第1の位置と、各前記第1の位置におけるエッジの変化方向とにより規定され、
前記プログラムは、
前記第1の位置に対応する前記入力画像の第2の位置におけるエッジの変化方向を算出するステップと、
エッジの変化方向の許容値に関する指示を受け付けるステップと、
前記受付けた指示と、前記第1の位置におけるエッジの変化方向と、前記第2の位置におけるエッジの変化方向とに基づき、前記第1の位置と当該第1の位置に対応する前記第2の位置との類似度を算出するステップと、
複数の前記第2の位置における前記算出された類似度と予め定められた閾値とに基づき、前記入力画像における特定の領域が前記モデルと類似するか否かを判定するステップとを、前記画像処理装置のプロセッサに実行させ、
前記指示を受け付けるステップでは、前記指示として、2つのエッジの変化方向の相違を表す情報と当該2つのエッジの類似度とが関連付けられた複数のデータのいずれかを指定するための指示を受け付け、
前記複数のデータの各々は、2つのエッジの変化方向の角度差が大きくなるほど前記2つのエッジの一致度が小さくなるように前記角度差と前記類似度とが関連付けられ、
前記角度差に対する前記類似度の関連付けは、前記複数のデータ間で互いに異なっている、プログラム。
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