JPH02157605A - パターン位置認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子回路を構成する基板上にポンディングされ
たＩＣチップ等の複雑なパターン上のパッドの位置認識
等を画像入力装置により行うパターン位置認識装置に関
するものである。

従来の技術 近年、非接触で画像等の２パターンによるパターン位置
認識が行われている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の画像を用いた
パターン位置認識について説明する。

第４図は従来のパターン位置認識装置の構成図である。

第４図において、位置決めテーブル２１の上に置かれた
認識すべきパターンを有する対象物２２を入力するため
に照明装！２３が設置され、可動テレビカメラ支持部２
５にテレビカメラ２４が設置されている。ここで、テレ
ビカメラ２４はテレビカメラ制御回路２６により制御さ
れている。

テレビカメラ２４により入力された映像信号は、アナロ
グディジタル変換（以後、Ａ／Ｄ変換という〉回路２７
に入り、画像の濃度によりＯ〜２５５（２５６階調）等
の画像データに数値化され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及
び入出力ボート等から構成されるマイクロコンピュータ
に入力される。

パターン位置認識装置としては、主コントローラあるい
は操作盤により指令が与えられる判定制御回路（ＣＰＵ
）２８と、入力画像が２値化する２値化制御回路２９と
、前記画像に対して処理する範囲を窓枠として設定する
窓枠制御回路３０と、前記窓枠内の２値化画像から部分
的２次元パターンをテンプレートとして逐時切り出す部
分テンプレート切り出し回路３１と、認識すべきパター
ンを予め目標テンプレートとして記憶しておく目標テン
プレートメモリー回路３２と、前記切り出された目標テ
ンプレートと予め記憶しておいた目標テンプレートとを
比較するテンプレート比較回路３３と、前記テンプレー
ト比較回路３３により目標テンプレートと最も一致する
部分テンプレートであると判定されたテンプレートの代
表の位置を検出する代表位置検出回路３４とから構成さ
れている。認識結果は主コントローラへ送出される。

以上のように構成されたパターン位置認識装置の認識方
法について、以下その動作について説明する。

まず、第５図のフローチャートに示すように、認識すべ
きパターンを有する対象物２２を位置決めテーブル２１
等に載せ、テレビカメラ２４の黒度を合わせ一画面を入
力するくステップ２１〉。

前記入力された画像を２値化しくステップ２２〉、処理
する範囲を窓枠として設定しくステップ２３〉、前記窓
枠内の２次元パターンから部分テンプレートを切り出し
てくステップ２４〉、予め記憶しておいた目標テンプレ
ートとの各画素（ビット）の排他的論理和を求めること
で両者の一致度としくステップ２５〉、ステップ２４、
ステップ２５を窓枠内金てに対して行い、排他的論理和
の合計が最大であった部分テンプレートの左上等の点を
認識したとして゛、上記認識した点の位置を部分テンプ
レートの代表位置として検出する〈ステップ２６〉。た
だし、認識エラー時にはくステップ２１〉へ戻り、画像
入力を行い２値化レベルを変えて再度以後のステップを
行う。くステップ２７〉。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記のような従来の構成では、画像を２
値化して部分テンプレートと目標テンプレートの各画素
のビットの排他的論理和の合計により一致度を比較する
ため、画像入力時の照明変化やテレビカメラの感度変化
等により入力画像の濃度が変化した場合、２値化を同じ
レベルで行うと認識精度が低下し、そのため２値化のレ
ベルを変化させるという２値レヘル制御を行うのだが、
処理は複雑となり、加えて処理時間が長（なるという課
題を有していた。

そこで本発明はこの課題を解決するため、画像入力時の
照明変化やテレビカメラの感度変化等により入力画像の
濃度が変化しても認識精度が低下せず、２値レベル制御
の要らない濃淡画像によりパターンの位置を認識するパ
ターン位置認識装置を提供するものである。（第１の発
明）。

また、本発明の他の目的は、第１の発明における濃度の
比例関係の検定を高速化したパターン位置認識装置を提
供するものである。

また、本発明の他の目的は、第１の発明における入力画
像と認識すべきパターンを有するマスクの濃度の比例係
数演算を高速化したパターン位置認識装置を提供するも
のである。

また、本発明の他の目的は、認識処理を高速化したパタ
ーン位置認識装置を提供するものである。

また、本発明の他の目的は、入力画像の濃度の飽和を検
査し照明、テレビカメラの感度、絞り等を調整し認識精
度の安定化したパターン位置認識装置を提供するもので
ある。

課題を解決するための手段 本発明の第１の発明は、認識すべきパターンを含む対象
物をテレビカメラにより取り込み画像信号を入手し、ｘ
−ｙ−ｆ空間を構成し（ｆはｘ　−ｙ画像子面上の濃度
）、画像中の画素（ｉ、ｊ）の濃度をｆ　ｉｊとする際
、ｆｉｊに対し前記認識すべきパターンを含む適当なサ
イズのマスクｇｕｖ（ｇはマスク内ｕ−ｖ平面上の濃度
）を走査し、ｆ＋７ とｇ　との比例係数を対応する各画素について演算し、
前記各部分テンプレートごとの比例係数ａ　の集合１ａ
　　１ｕ＝１．２・・・、ｍ、ｖ＝１＋２・・・、ｎｌ
　　（ｍ、ｎはｍｘｎのマスクサイズの意味）のばらつ
きを評価する比例評価指数σｉｊＪを検出し、ｘ、ｙと
比例評価指数σｉｊからなるｘ−ｙ−σ空間へｘ−ｙ−
ｆ空間上の各部分テンプレートを代表する点を写像する
比例評価写像Ｔ変換手段と、 前記写像変換によりｘ−ｙ−ｆ空間からＸ−ｙ−σ空間
へ写像された画像データから構成される曲面の最小また
は極小の複数個の候補を検定する最小・極小点複数候補
検出手段とからなるものである。

また、本発明の第２の発明は、第１の発明に加え、ばら
つきの評価、比例評価指数σ１Ｊに残差平方和を用いる
ものである。

また、本発明の第３の発明は、第１の発明に加え、認識
すべきパターンを含むマスクｇｕｖの各画素の値の逆数
をとりｇ　　（ｇ／＝１／ｇ　　）をマ／ スフとして予め記憶しておき比例係数を演算するもので
ある。

また、本発明の第４の発明は、第１の発明に加え、比例
評価写像Ｔによる変換において、逐時Ｘ−ｙ−σ空間内
でのσ　の値を検定し、σｉｊの値がある値になった時
、認識すべき部分テンプレートを検出したと判定し、以
後の処理を打ち切る手段を有するものである。

また、本発明の第５の発明は、第１の発明に加え、入力
画像中の濃度の飽和を検定する手段と、前記濃度が飽和
している場合には、照度、テレビカメラ感度、絞りを調
整する手段とを備えるものである。

作　　　用 本発明の第１の発明によれば、認識すべきパターンをマ
スクとして作成し、このマスクを認識すべきパターンを
有する入力画像に対して走査し、濃度の比例関係に注目
した写像変換を行い、その比例関係を検定してパターン
を認識するため、照明変化、テレビカメラの感度等の変
化により入力画像の濃度が変化しても２値レベル制御な
くしてパターンを認識することが可能となる。

また、本発明の第２の発明によれば、前記濃度の比例関
係の検定を行う比例評価指数σ　に残差平方和を用いる
ため検定処理の高速化が可能となる。

また、本発明の第３の発明によれば、前記認識すべきパ
ターンを含むマスクｇ　の逆数ｇ　（ｇ／＝１／ｇ）を
予め演算し記憶しておき、このマスクｇｕｖを前記比例
係数の演算に用いるため、濃度の比例係数演算の高速化
が可能となる。

また、本発明の第４の発明によれば、前記比例評価写像
Ｔによる変換において、逐時σ　の値を検定しσ　があ
る値になった時点で認識すべき部分テンプレートを検出
したと判定し、以後の処理を打ち切るため、認識処理の
高速化が可能となる。

更に、本発明の第５の発明によれば、入力画像中の濃度
の飽和を検定し、前記濃度が飽和していれば照度、テレ
ビカメラの感度を調整し飽和画像をなくすため、飽和画
像による情報量の低下が防止され認識精度が確保できる
。

実施例 以下本発明の一実施例について第１図から第３図を参照
しながら説明する。

第１図はパターン位置認識装置の構成例を示している。

第１図において、位置決めテーブル１の上に置かれた対
象物２を入力するために照明装置３が設置され、可動テ
レビカメラ支持部５にテレビカメラ４が設置されている
。、ここで、テレビカメラ４はテレビカメラ制御回路６
により制御されている。

テレビカメラ４により入力された映像信号は、Ａ／Ｄ変
換回路７に入り、画像の濃度によりＯ〜２５５等の画像
データに数値化され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出
力ボート等から構成されるマイクロコンピュータに入力
される。

パターン位置認識装置としては、主コントローラあるい
は操作盤より指令が与えられる判定制御回路（ＣＰＵ）
８と、入力画像に対して処理する範囲を窓枠として設定
する窓枠制御回路９と、窓枠内の画像が飽和しているか
チエツクし、照明、テレビカメラの感度を調整する飽和
濃度補償回路１０と、前記窓枠内の画像から部分的な２
次元パターンをテンプレートとして逐時切り出す部分テ
ンプレート切り出し回路１１と、認識すべきパターンを
適当な大きさく例えば１６Ｘ１６画素）で濃淡画として
作成し、予め各画素の濃度の逆数を計算しマスクを作成
し記憶するマスクメモリ回路１２（尚、加工したマスク
でも良い）と、窓枠内の画像に対してマスクを走査し、
前記部分テンプレートとマスクの各画素間の積を計算し
、濃度の比例係数を求める比例係数演算回路１３と、部
分テンプレートごとの比例係数の集合の残差平方和によ
り集合のばらつきを評価し部分テンプレートとマスクの
濃度の比例関係を評価する比例評価指数演算回路１４と
、前記窓枠内の各部分テンプレートに対する比例評価指
数から最も小で（マスクの濃度と比例関係の強い〉部分
テンプレート・を認識すべき部分テンプレートと判定す
るパターン判定回路１５と、前記認識すべき部分テンプ
レートとして判定されたテンプレートを代表する位置を
検出する認識位置検出回路１６とから構成されている。

位置認識結果は主コントローラへ送出される。

以上のように構成されたパターン位置認識装置の位置認
識方法について、以下その動作について説明する。

まず、第２図のフローチャートに示すように、認識すべ
きパターンを有する対象物２を位置決めテーブル１等に
載せ、テレビカメラ４の照度を合わせ一画面を入力しく
ステップ１〉（画像入力部）、前記入力された画像に対
して処理する範囲を窓枠として設定する〈ステップ２〉
　（窓枠設定手段）。

第３図（ａ）に示すように、前記窓枠内の画像によりｘ
−ｙ−ｆ空間を構成し、（ｆはｘ−ｙ窓枠白画像平面上
の濃度）、画像中の画素（ｉ、ｊ）の濃度をｆ　、とじ
、前記認識すべきパターンを含む適当なサイズのマスク
ｇ　　（ｇはマスク内ＵＶ平面上の濃度）を作成すると
、マスクｇ　と−致する画像中のパターンの濃度ｆ　は
ｇ　比例関係にあるため、ｇｕｖの各画素の濃度の逆数
を予めｌ　　　／ 計算しマスクｇ　　（ｇ　　−１／ｇ　　、ただｂｇ／
はその値を部分的に加工、強調加工していても良い）を
作成し記憶しておき（マスク記憶手段）、第３図（ｂ）
のように前記ｆ　に対しマスクｇ′を走査＋１ し、前記窓枠白画像の部分テンプレートｆｉｊ、（ｕ。

Ｖ）（Ｕ、Ｖはテンプレート内の位置）との積、つまり
ｆｉｊ（ｕ、ｖ）とｇｕｖと比例係数を対応する各画素
について演算しくステップ３〉、前記部分テンプレート
ごとの比例係数σｕｖの集合（σｕｖｕ＝１．　２　　
・　・、ｍ、ｖ＝１．２　　・　・　ｎｌ　　（ｍ。

ｎはｍＸｎのマスクサイズの意味）のばらつきを評価す
るため前記集合の残差平方和σ　（尚、分散、標準偏差
等でも良い）を演算し、比例評価指数σ　とし、前記部
分テンプレートとマスクの濃度り、（ｕ、ｖ）とｇ　の
比例関係を評価するために、比例評価指数σ　を算出し
くステップ４〉−Ｘｒ’ｌと比例評価指数σ　、からな
るｘ−ｙσ１．空間へｘ−ｙ−ｆ空間上の点を写像しく
以上、比例評価写像Ｔ変換手段）、前記ｘ−ｙ−σ空間
での曲面の最小または極小を、マスクｇ／を走査してい
く過程で比例評価指数σ　、の値の小さい順に並べ変え
てσ　ｉ、ｊ等を記憶し、常に１　】 σ　の値を観察しておき、窓枠内金ての処理が終　Ｊ 了した時点で一番小さいとされている（ｉ、ｊ）を代表
位置とする部分テンプレートが、認識すべき部分テンプ
レートであると判定しくステップ５〉　（最小・極小点
複数候補検出手段）、前記認識すべき部分テンプレート
として判定されたテンプレートを代表する位置を、例え
ば部分テンプレートの左上としてパターンの位置を認識
するσ１１の値がσｉｊ≦ｅ昧とはＯに近い数〉になれ
ば認識すべき部分テンプレートであると判定し処理を打
ち切ることも可能である。また、入力画像の濃度で飽和
濃度と同値のものがあれば、飽和画像の無（なるように
照度、カメラ感度、絞り等を調整する（飽和画像修正手
段）。（尚、暗い画像の場合も同様にできる）。また、
前記候補点として算出されたσｉｊの値がσｉｊ、＞Ａ
　（Ａはマスクと部分テンプレートが同一のものである
とする限界の値）の場合には部分テンプレート内に認識
すべきパターンがないと判定する。

発明の効果 本発明の第１の発明によれば、認識すべきパターンをマ
スクとして作成し、認識すべきパターンを有する入力画
像に対し走査し、濃度の比例関係に注目した写像変換を
行い、その比例関係を検定してパターンを認識するため
、照明変化、テレビカメラの感度、絞り等の変化により
、入力画像の濃度が一様に変化しても、その変化の率は
同じであるので、２値化レベル制御等を行なわないで濃
淡画像処理が行え、高速、高精度の認識ができることに
なる。

本発明の第２の発明によれば、前記濃度の比例関係の検
定を行う比例評価指数σ　、に残差平方和Ｊ を用いるため検定処理の高速化ができることになる。

本発明の第３の発明によれば、前記認識すべきパターン
を含むマスクｇｕｖの逆数ｇ４ｖ（ｇ’ｕｖ＝　１／ｇ
）を予め演算して記憶しておき、このマスクｇ／ｕｖを
前記比例係数の演算に用いるため、除算が少な（なり、
濃度比例演算の高速化ができることになる。

本発明の第４の発明によれば、前記比例評価写像Ｔによ
る変換において、逐時σ１．の値を検定しσ８．がある
値になった時点で認識すべき部分テンプレートを検出し
たと判定し、以後の処理を打ち切るため、窓枠全ての画
像に対してマスクを走査して各テンプレートのマスクに
対する比例関係、つまりσｉ、を検定することに比べ認
識処理の高速化ができることになる。

本発明の第５の発明によれば、入力画像中の濃度の飽和
を検定し、証明、テレビカメラの濃度を調整し飽和画像
をなくすため、飽和画像により認識のための入力情報に
信頼できないものが含まれることかないため、安定した
認識ができることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるパターン位置認識装
置の構成図、第２図は同パターン位置認識装置の認識方
法を示すフローチャー　ト、第３図（ａ）は同実施例に
おける濃度分布でｘ−ｙ−ｆ／ を示す説明図、第３図（ｂ）はマスクｇ　を窓枠白画像
に対して走査する様子を示す説明図、第３図（ｃ）は本
発明の第１の発明における写像変換を示す説明図、第４
図は従来例のパターン位置認識装置の構成図、第５図は
その動作を示すフローチャートである。 ２・・・・・・対象物、４・・・・・・テレビカメラ、
１１・・・・・・飽和濃度修正回路、１２・・・・・・
マスクメモリ回路、１３・・・・・・比例係数演算回路
、１４・・・・・・比例評価指数演算回路。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第 図 第 図 ズーツートｉ関 支ユソｌ−うへ娩出 Ａ−ソー１フ間 第 図 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）認識すべきパターンを含む対象物をテレビカメラ
   により取り込み画像信号を入手し、ｘ−ｙ−ｆ空間を構
   成し（ｆはｘ−ｙ画像平面上の濃度）、画像中の画素（
   ｉ，ｊ）の濃度をｆ＿ｉ＿ｊとする際、ｆ＿ｉ＿ｊに対
   し前記認識すべきパターンを含む適当なサイズのマスク
   ｇ＿ｕ＿ｖ（ｇはマスク内ｕ−ｖ平面上の濃度）を走査
   し、ｆ＿ｉ＿ｊとｇ＿ｕ＿ｖとの比例係数を対応する各
   画素について演算し、前記各部分テンプレートごとの比
   例係数ａ＿ｕ＿ｖの集合｛ａ＿ｕ＿ｖ｜ｕ＝１，２・・
   ・，ｍ，ｖ＝１，２・・・，ｎ｝（ｍ，ｎはｍ×ｎのマ
   スクサイズの意味）のばらつきを評価する比例評価指数
   σ＿ｉ＿ｊを検出し、ｘ，ｙと比例評価指数σ＿ｉ＿ｊ
   からなるｘ−ｙ−σ空間へｘ−ｙ−ｆ空間上の各部分テ
   ンプレートを代表する点を写像する比例評価写像Ｔ変換
   手段と、 前記写像変換によりｘ−ｙ−ｆ空間からｘ−ｙ−σ空間
   へ写像された画像データから構成される曲面の最小また
   は極小の複数個の候補を検定する最小・極小点複数候補
   検出手段とからなるパターン位置認識装置。
2. （２）ばらつきの評価、比例評価指数σ＿ｉ＿ｊに残差
   平方和を用いる請求項１記載のパターン位置認識装置。
3. （３）認識すべきパターンを含むマスクｇ＿ｕ＿ｖの各
   画素の値の逆数をとりｇ′＿ｕ＿ｖ（ｇ′＿ｕ＿ｖ＝１
   ／ｇ＿ｕ＿ｖ）をマスクとして予め記憶しておき比例係
   数を演算する請求項１記載のパターン位置認識装置。
4. （４）比例評価写像Ｔによる変換において、逐時ｘ−ｙ
   −σ空間内でのσ＿ｉ＿ｊの値を検定し、σ＿ｉ＿ｊの
   値がある値になった時、認識すべき部分テンプレートを
   検出したと判定し、以後の処理を打ち切る手段を有する
   請求項１記載のパターン位置認識装置。
5. （５）入力画像中の濃度の飽和を検定する手段と、前記
   濃度が飽和している場合には、照度、テレビカメラ感度
   、絞りを調整する手段とを備えた請求項１記載のパター
   ン位置認識装置。