JP6314464B2 - 画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラム - Google Patents
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Description
図1は、本実施の形態の画像処理装置100を含む画像処理システム1の全体構成を示す概略図である。画像処理装置100は、表面にマークが付与された測定対象物2(以下「ワーク2」とも称す。)を撮像し、撮像によって得られた画像に対する画像処理結果に基づいて、ワーク2を位置決めする。
本実施の形態の画像処理装置、画像処理方法および画像処理プログラムにおける処理や機能を説明する前提として、本画像処理にて対処しようとする課題および背景技術について説明する。
上述のような課題に対して、本実施の形態の画像処理方法では、図形フィッティング(Shape Fitting)処理の対象となる図形要素をユーザに選択させるとともに、当該選択された図形要素を抽出および処理するために適した設定を自動的に学習する。
次に、図5に示すチューニング処理220に含まれる図形認識モジュール222での図形要素の分解処理および選択処理についてより詳細に説明する。
次に、図5に示すチューニング処理220に含まれる図形選択モジュール224による図形パラメータの出力処理について説明する。図形パラメータは、計測処理300において、(1)図形フィッティング処理の対象となる図形要素(以下、「代表図形要素」とも称す。)の選択、(2)異常点の除去、(3)平滑化、(4)図形要素のパラメータ決定などの処理を最適化するための情報として用いられる。
次に、図11を参照して、図形選択モジュール224から出力される図形パラメータの計測処理における使用例について説明する。図11は、本実施の形態の画像処理装置によって提供される図形パラメータの利用例を説明するための図である。つまり、図11には、選択処理で選択した図形要素について、その周囲のデータ点を利用して精密推定を行った図形パラメータの精密推定結果を示す。
次に、設定処理200において設定された図形パラメータを用いた処理の最適化の一例について説明する。
上述したように、計測処理300の前処理とも言える設定処理200において、ユーザが選択した代表図形要素の特徴量が格納される。この特徴量としては、図形要素の角度、図形要素の長さ、図形要素の大きさ、図形要素の面積、図形要素のノイズの標準偏差、外れ値の多さ、図形要素を構成する線の強度、図形要素の画像内の相対位置、図形要素の色などを含む。これらの各図形要素の特徴量を基準として、計測用画像30に含まれる代表図形要素が選択される。
図12に示す異常点除去モジュール317は、異常点として除去する対象を判断するためのパラメータを選択された代表図形要素に応じて決定する。
図12に示すデータ平滑化モジュール318は、平滑化のパラメータを選択された代表図形要素に応じて決定する。すなわち、データ平滑化モジュール318は、選択された図形要素(代表図形要素)に応じたフィルタリングを行う。より具体的には、ユーザが選択した図形要素の特徴量に応じて、平滑化回数および平滑化フィルタサイズが自動的に決定される。例えば、代表図形要素として選択された図形要素が相対的に大きければ、フィルタサイズも相対的に大きくすればよいし、平滑化回数も相対的に多くすればよい。逆に、代表図形要素として選択された図形要素を構成する線の強度が相対的に低ければ、フィルタサイズも相対的に小さくする必要がある。このように、代表図形要素として選択された図形要素の特徴量に応じて、データ平滑化のパラメータが最適化される。
図12に示す図形パラメータ推定モジュール320は、そのアルゴリズムのパラメータを選択された代表図形要素に応じて決定する。図形パラメータ推定モジュール320における図形パラメータの推定には、選択された代表図形要素の種別に応じて、複数のアルゴリズムから適切なアルゴリズムが選択される。そのため、選択されたアルゴリズム特有にパラメータが最適化される。つまり、図形パラメータ推定モジュール320は、複数のアルゴリズムのうち、推定対象の図形要素の種別に応じたアルゴリズムを実行可能に構成されている。そして、複数のアルゴリズムの各々の動作のパラメータは、推定対象の図形要素に関連付けられた特徴量に基づいて決定される。
(b)ハフ変換(直線要素):採用点数、累積値に対するしきい値、中点座標
(c)ハフ変換(円要素):中心座標、探索半径
(d)最小二乗法:採用点数、探索範囲(中点、傾き)
(e)主成分分析:軸算出に用いる累積寄与率算出時の基底数
(f)局所外れ値投票方式:点組合せ
図形要素のパラメータ推定アルゴリズムとしては、上述したものに限られず、任意のアルゴリズムを採用することができ、いずれのアルゴリズムを採用した場合であっても、実行に必要なパラメータを選択された代表図形要素の特徴量に応じて、最適化することができる。
図13は、本実施の形態の画像処理装置100における処理手順を説明するためのフローチャートである。図13に示す処理手順は、典型的には、画像処理装置100のプロセッサが制御プログラムを実行することで実現される。制御プログラムは、入力画像に含まれる図形要素を推定する画像処理プログラムを含み、画像処理装置100によって制御プログラムが実行されることで、入力画像に含まれる図形要素を推定する画像処理方法が実行される。
続いて、設定用画像20を表示し、設定用画像20に対するユーザからの図形要素の選択を受付ける(ステップS102)。このとき、計測用画像30に含まれる特徴量から計測用画像30に含まれる1つ以上の図形要素を推定した上で、選択候補として表示してもよい。続いて、ユーザが図形要素を選択すると、設定用画像20から選択された図形要素の特徴量を取得し格納する(ステップS104)。
周期的または何らかのイベントに応答して、計測用画像30を取得する(ステップS200)。計測用画像30の取得方法としては、画像処理装置100に接続された撮像部8が被写体を撮像することで生成されるデータを取得する方法に加えて、外部の撮像装置を用いて被写体を撮像することで生成された入力画像を何らかの媒体を介して取得するようにしてもよい。
Claims (13)
- 設定用画像に対するユーザからの、任意の形状を規定する図形要素の選択を受付ける選択手段と、
前記選択された図形要素の特徴量を取得し格納する設定値取得手段と、
前記格納された特徴量に基づいて、計測用画像に含まれる推定対象の図形要素を特定し、当該特定した図形要素を示すパラメータを出力する推定手段と、
前記推定対象の図形要素の特徴量に基づいて決定されるパラメータに従って、外乱となる情報を前記計測用画像から除去する除去手段とを備える、画像処理装置。 - 前記選択手段は、前記設定用画像に含まれる特徴量と予め定められた選択基準とから当該設定用画像に含まれる1つ以上の図形要素を選択候補として推定する手段を含む、請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記選択手段は、ユーザが取得したい図形要素を入力装置を介して直接指定可能に構成される、請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記選択手段は、ユーザが取得したい図形要素の特徴量の指定を受付ける、請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記選択手段は、前記設定用画像を表示し、当該表示された設定用画像上に対するユーザ操作を受付ける手段を含む、請求項1または2に記載の画像処理装置。
- 前記除去手段は、前記選択された図形要素には該当しない図形要素を異常点として除去する、もしくは、前記選択された図形要素には該当しない図形要素に対して低い重みを付ける手段を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記除去手段は、前記選択された図形要素の特徴量に応じたパラメータに従って、前記計測用画像をフィルタリングする手段を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記選択手段は、前記除去手段の動作に係るパラメータの決定に用いる特徴量の種別についてユーザからの指定を受付ける、請求項1〜7のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 前記推定手段は、複数の推定アルゴリズムのうち、前記推定対象の図形要素の種別に応じた推定アルゴリズムを実行可能に構成されており、
前記複数の推定アルゴリズムの各々の動作に係るパラメータは、前記推定対象の図形要素に関連付けられた特徴量に基づいて決定される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 前記推定手段は、図形フィッティング(Shape Fitting)処理により前記計測用画像に含まれる図形要素を特定する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の画像処理装置。
- 被写体を撮像することで前記計測用画像を生成する撮像手段と、
前記特定した図形要素の位置を示すパラメータに基づいて、前記被写体の位置を変化させる駆動装置へ指示を出力する出力手段とをさらに備える、請求項1〜9のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - コンピュータにより実行される画像処理方法であって、
前記コンピュータが、設定用画像に対するユーザからの、任意の形状を規定する図形要素の選択を受付けるステップと、
前記コンピュータが、前記選択された図形要素の特徴量を取得し格納するステップと、
前記コンピュータが、前記格納された特徴量に基づいて、計測用画像に含まれる推定対象の図形要素を特定し、当該特定した図形要素を示すパラメータを出力するステップと、
前記コンピュータが、前記推定対象の図形要素の特徴量に基づいて決定されるパラメータに従って、外乱となる情報を前記計測用画像から除去するステップとを備える、画像処理方法。 - 画像処理プログラムであって、前記画像処理プログラムは、コンピュータに
設定用画像に対するユーザからの、任意の形状を規定する図形要素の選択を受付けるステップと、
前記選択された図形要素の特徴量を取得し格納するステップと、
前記格納された特徴量に基づいて、計測用画像に含まれる推定対象の図形要素を特定し、当該特定した図形要素を示すパラメータを出力するステップと、
前記推定対象の図形要素の特徴量に基づいて決定されるパラメータに従って、外乱となる情報を前記計測用画像から除去するステップとを実行させる、画像処理プログラム。
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