JPH02176876A - Graphic recognition device - Google Patents

Graphic recognition device

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JPH02176876A
JPH02176876A JP63330284A JP33028488A JPH02176876A JP H02176876 A JPH02176876 A JP H02176876A JP 63330284 A JP63330284 A JP 63330284A JP 33028488 A JP33028488 A JP 33028488A JP H02176876 A JPH02176876 A JP H02176876A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frame memory
filter
laplacian
frame
value
Prior art date
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Pending
Application number
JP63330284A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiji Kahara
花原 啓至
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP63330284A priority Critical patent/JPH02176876A/en
Publication of JPH02176876A publication Critical patent/JPH02176876A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To emphasize an input image more sharply and to eliminate a noise by performing contour extraction by using a negative Laplacian arithmetic filter following a Sobel arithmetic filter. CONSTITUTION:An original picture in a frame memory 10 passes through a filter at a filter processing part 42 in a filter 4, and the absolute value of an obtained value is written on a frame memory 11. Next, the original picture in the frame memory 10 passes through the filter, and the absolute value of the obtained value is written on a frame memory 12. And finally, the contents of the frame memories 11 and 12, after passing through an adder 5, then, being added, passes through a Laplacian arithmetic processing part 50, and a Laplacian arithmetic operation is applied on it, then, it is written on the frame memory 10. Thereby, the input picture is inputted in the frame memory 10 as it is originally, and it is emphasized by a Sobel arithmetic operation, and it is substituted as data having only a contour part with more change of density in a form where it is much more differentiated by the Laplacian arithmetic operation.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概     要ン 2次元波動方程式を用いて円形図形のL2識を行う図形
認識装置に関し、 最終的に得られるピークが鋭いものとなるようにするこ
とを目的とし、 円形物体の入力画像の輪郭をソーベル演算フィルタによ
り抽出して2次元濃淡値とし演算手段に入力して該濃淡
値を初期値とする2次元波動方程式による解における振
幅のピーク値によって該円形物体の中心位置及び半径を
L2識する図形認識装置において、咳ソーベル演算フィ
ルタに続いて負のラプラシアン演算フィルタを用いて輪
郭抽出するように構成する。
[Detailed description of the invention] [Summary] Regarding a figure recognition device that performs L2 recognition of a circular figure using a two-dimensional wave equation, the purpose is to make the final peak obtained sharp. The outline of the input image of the object is extracted by a Sobel operation filter, converted into a two-dimensional gray value, and inputted to the calculation means, and the center of the circular object is determined by the peak value of the amplitude in the solution of the two-dimensional wave equation with the gray value as the initial value. A figure recognition device that recognizes a position and a radius in L2 is configured to extract contours using a negative Laplacian calculation filter following a cough Sobel calculation filter.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は2次元波動方程式を用いて円形図形の認識を行
う図形認識装置に関する。
The present invention relates to a figure recognition device that recognizes circular figures using a two-dimensional wave equation.

機械産業における物体の視覚認識に対象として円形の占
める割合は多い、旋盤、フライス盤の作業の大部分は円
の形成であり、ボルト、リベットの締結は丸穴に対して
行われる。また、電子部品の搭載に広く用いられるプリ
ント板の配線端子部は、リング状になっているものが多
い、プリント配線で形成されるので各端子部の位置は既
知であるが、若干の位置ずれが生しるのは避けられない
ことなので、自動ボンディングに際しては端子部の中心
位置を求め、正確なボンディングが行われるようにする
ことが望まれる。
Circular shapes play a large role in the visual recognition of objects in the mechanical industry.Most of the work done by lathes and milling machines is to form circles, and bolts and rivets are fastened in round holes. In addition, the wiring terminals of printed circuit boards widely used for mounting electronic components are often ring-shaped.Since the wiring terminals are formed by printed wiring, the position of each terminal is known, but there may be some misalignment. Since this is unavoidable, it is desirable to determine the center position of the terminal portion during automatic bonding to ensure accurate bonding.

またロボットを導入した生産設備では、上流側工程で作
られ搬送されてくる部品をロボットが1つずつ取り上げ
て加工機械へ装着したり、あるいは下流側工程のコンベ
アへ移す等の操作を行っているが、この際も部品位置、
形状を正しく12Aすることが必要であり、このために
円の中心位置座標と半径を正確に測定する必要がある。
In addition, in production facilities that have introduced robots, the robots pick up parts made and transported in upstream processes one by one and place them on processing machines, or move them to conveyors in downstream processes. However, in this case, the parts position,
It is necessary to form the shape correctly, and for this purpose it is necessary to accurately measure the center position coordinates and radius of the circle.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

円形物体の認識方法は種々提案されているが、従来の方
法の多くは輪郭を抽出して重心及び周の長さを計算する
ため、輪郭線が途切れたときに閉ループとしてトレース
できず、重心及び周長を計算できないことがある。この
途切れが微小であればその間を埋める捕間技術が知られ
ているが、大きい部分が欠けると捕間が難しい場合が多
い。この欠点は反射光を用いて濃淡画像を処理する時、
特に問題となる。
Various methods for recognizing circular objects have been proposed, but most conventional methods extract the contour and calculate the center of gravity and circumference, so when the contour line is interrupted, it cannot be traced as a closed loop, Sometimes the circumference cannot be calculated. If this discontinuity is minute, interpolation techniques are known to fill in the gap, but if large parts are missing, intercoupling is often difficult. This drawback occurs when processing gray scale images using reflected light.
This is particularly problematic.

そこで、背景や表面の模様、ノイズに惑わされないL2
識方法として、−様な処理、マクロ的手法の有効性が指
摘されている0画像の周囲から波動を発生させて骨格線
を抽出する方法もその一例である。
Therefore, L2 that is not distracted by background, surface patterns, and noise.
One example of this method is a method of extracting skeleton lines by generating waves from around a 0 image, which has been pointed out to be effective in processing and macroscopic methods.

同様の発想で円形物体の外周を水面上の波になぞらえ、
外周から伝播した波動が一定時間後に中心に集まりピー
クができることを利用して、その中心位置を求める図形
認識方法が特開昭58−51387号公報に開示されて
いる。
Using a similar idea, we compare the circumference of a circular object to waves on the water surface.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-51387 discloses a figure recognition method for determining the center position by utilizing the fact that waves propagated from the outer periphery gather at the center after a certain period of time and form a peak.

この図形認識方法においては、円形物体の認識に波動方
程式を用いている。波動方程式による円形図面の認識は
次のようにして行う0例えば、円形の洗面器に水をはり
、緑に衝撃を与えると周囲から発生した波が中心に向か
って伝わり、一定時間後に中心にピークを生ずる。そこ
で、円形物体の周囲を水面上の円形に囲まれた部分と見
做し、計算器内部で波の動きをシミュレ−1・すれば、
同様に中心にピークを生ずる筈である。ピークの位置が
分かれば円形の中心位置を知ることができ、その半径は
ピーク位置に到達するまでの時間から求めることができ
る。
This figure recognition method uses a wave equation to recognize circular objects. Recognizing a circular drawing using the wave equation is done as follows.0 For example, when water is filled in a circular basin and a shock is applied to greenery, waves generated from the surroundings propagate toward the center, and after a certain period of time, they peak at the center. will occur. Therefore, if we regard the area around the circular object as a part surrounded by a circle on the water surface and simulate the movement of waves inside the calculator, we get the following:
Similarly, a peak should occur at the center. If the position of the peak is known, the center position of the circle can be found, and its radius can be determined from the time it takes to reach the peak position.

この認識方法の強みは、円の一部が欠けていたり、複数
の円が互いに重なっていてもよいことである。というの
は、ピークが生しる理由は円周−Eで同時に発生した波
動力呻心点においては全て同位相で強め合うからである
が、円が一部欠けていても残った円弧が充分な長さを持
っていれば、そこから発生した波についてはやはり同位
相で強め合うことには連がいないからである。表面上の
模様やノイズについてはそれらが円形でない限り発生ず
る波の位相はランダムで大きなピークを生ずることがな
く、本来円周から発生する波とは独立しており干渉する
ことはない。
The strength of this recognition method is that it allows some circles to be missing or multiple circles to overlap each other. This is because the reason why the peak occurs is that the wave forces that occur at the same time on the circumference -E all strengthen each other in the same phase, but even if a part of the circle is missing, the remaining arc is sufficient. This is because if the wave length is long enough, the waves generated there will be in the same phase and strengthen each other. As for the patterns and noise on the surface, unless they are circular, the phase of the waves generated will be random and will not have a large peak, and will be independent of the waves generated from the circumference and will not interfere with them.

しかしながら、例えば第9図に示すように、認識しよう
とする円形図形の部分で白黒の濃淡が変わっているよう
な場合、かかる円形図形を波動方程式を用いた従来の1
2識装置で認識しようとすると、白色部分と黒色部分の
波が円の中心位置において互いに弱め合うことになり、
円の中心において振幅のピークを生じなくなる。
However, as shown in FIG. 9, for example, when a circular figure to be recognized has different shades of black and white, the circular figure can be recognized using the conventional method using the wave equation.
If you try to recognize it with a two-way recognition device, the waves of the white part and the black part will weaken each other at the center of the circle.
There will be no amplitude peak at the center of the circle.

また、円形物体の画像が背景に対して充分なコントラス
トを持っていない場合、円の中心位置において生じるピ
ーク値は小さく、したがって円の中心を的確に認識でき
ないことがある。
Furthermore, if the image of a circular object does not have sufficient contrast against the background, the peak value that occurs at the center position of the circle is small, and therefore the center of the circle may not be accurately recognized.

そこで本発明者は、円形図形部分で濃淡が変わっていた
り、あるいは背景とのコントラストが小さかったりした
場合にも、円形図形の認識を的確に行うことができる装
置を特願昭63−21.3158号において既に開示し
た。
Therefore, the present inventor proposed a device that can accurately recognize a circular figure even when the shading changes in the circular figure part or when the contrast with the background is small. It was already disclosed in the issue.

この装置では、上記のように2次元波動方程式の初期値
を円形物体の入力画像そのものとせずに、その人力画像
にソーベル(Sobel)演算フィルタを掛けることに
より円形物体の輪郭を抽出して強調する処理を行って円
形物体の濃淡変化又は背景とのコントラスト不足に対処
している。
In this device, instead of using the input image of the circular object itself as the initial value of the two-dimensional wave equation as described above, the contour of the circular object is extracted and emphasized by applying a Sobel calculation filter to the human image. Processing is performed to address changes in shading of circular objects or lack of contrast with the background.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記の特願昭63−2131.58号によって抽出され
強調された入力画像を2次元波動方程式の初期値として
適用すると、ソーベル演算で絶対値を取っているので波
動演算の対象となる画像データは全て正であり、従って
緩やかなピークしか得られない場合があり、このよ・う
な場合には円形物体の認識を正確に(〒うことができな
いという問題点があった。
If we apply the input image extracted and enhanced according to the above patent application No. 63-2131.58 as the initial value of the two-dimensional wave equation, the image data to be subjected to the wave calculation will be All of them are positive, so there are cases where only a gentle peak is obtained, and in such cases there is a problem that it is not possible to accurately recognize circular objects.

従って本発明は、円形物体の人力画像の輪郭をソーベル
演算フィルタにより抽出して2次元濃淡値とし演算手段
に入力して該濃淡値を初期値とする2次元波動方程式に
よる解における振幅のピーク値によって該円形物体の中
心位置及び半径を認識する図形認識装置において、最終
的に得られるピークが鋭いものとなるようにすることを
目的とする。
Therefore, the present invention extracts the contour of a human-powered image of a circular object using a Sobel calculation filter, converts it into a two-dimensional gray value, and inputs it to a calculation means, and the amplitude peak value in a solution by a two-dimensional wave equation that uses the gray value as an initial value. It is an object of the present invention to provide a figure recognition device that recognizes the center position and radius of a circular object so that the peak finally obtained is sharp.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的を達成するため、本発明に係る図形Plti
、装置では、第1図に原理的に示すように、ソーベル演
算フィルタ11に続いて負のラプラシアン演算フィルタ
12を用いて輪郭抽出するものである。
In order to achieve the above object, the figure Plti according to the present invention
In this apparatus, as shown in principle in FIG. 1, a Sobel calculation filter 11 is followed by a negative Laplacian calculation filter 12 for contour extraction.

〔作  用〕[For production]

本発明において、ソーベル演算を行った場合の入力画像
波形は第2図(a)に示すようになっているが、これに
更に負のラプラシアン演算フィルタ12を通した場合に
は、微分演算を施したことになり第2図Φ)に示すよう
に入力画像波形に負の部分が発生するので、より一層輪
郭が強調されることになる。
In the present invention, the input image waveform when Sobel calculation is performed is as shown in FIG. 2(a), but when it is further passed through negative Laplacian calculation filter 12, differential calculation is performed As a result, a negative portion is generated in the input image waveform as shown in FIG. 2 Φ), so that the outline is further emphasized.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。第3
図は本発明の一実施例としての図形認識装置を実現する
画像処理プロセッサの概略構成を示すブロック図である
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Third
The figure is a block diagram showing a schematic configuration of an image processing processor that implements a figure recognition device as an embodiment of the present invention.

同図において、1゜〜1、はフレームメモリであり、各
フレームメモリは双方向バスバッファ2を介して8ビツ
トのビデオバス3に接続されている。4は空間フィルタ
であり、ラインバッファ41.3×3係数との積和・フ
ィルタ処理部42、及び絶対値・スケーリング回路43
を含んでいる。
In the figure, 1° to 1 are frame memories, and each frame memory is connected to an 8-bit video bus 3 via a bidirectional bus buffer 2. 4 is a spatial filter, which includes a line buffer 41.3×3 coefficients, product-sum/filter processing unit 42, and absolute value/scaling circuit 43.
Contains.

5は加算回路であり、この加算回路5と空間フィルタ4
とは破線で示すように内部バスでバイブライン結合され
てソーベル演算フィルタを構成している。この加算回路
5にはうブラシアン演算フィルタとしてのラプラシアン
演算処理部50が設けられている。6はカメラ(図示せ
ず)から出力された画像信号をA/D変換して取り込み
、又はモニタ出力のためにD/A変換を行う変換回路で
ある。
5 is an adder circuit, and this adder circuit 5 and the spatial filter 4
As shown by the broken line, they are connected via a Vibration line via an internal bus to form a Sobel arithmetic filter. This adder circuit 5 is provided with a Laplacian calculation processing section 50 as a Brassian calculation filter. Reference numeral 6 denotes a conversion circuit that A/D converts and captures an image signal output from a camera (not shown), or performs D/A conversion for monitor output.

この実施例装置の動作を以下に説明する。The operation of this embodiment device will be explained below.

従来の図形認識装置では、波動方程式を解く際の初期値
として入力画像の濃淡値そのものを用いていたが、本発
明では、波動方程式の初JIJI (aとして人力画像
そのものではなく、輪郭を抽出・強調したものを用いる
In conventional figure recognition devices, the gradation value itself of the input image was used as the initial value when solving the wave equation, but in the present invention, the first JIJI (a) of the wave equation is not the human image itself, but the outline is extracted and Use the emphasis.

輪郭を強調する方法としては、ソーベル演算及びラプラ
シアン演算を利用する。これは標準的な画像プロセッサ
には用意されていることが一般的であり、これにより高
速(例えば33m5)で演算を実行できる0本実施例装
置の場合もこの8I能を容易に実現することが可能であ
る。
Sobel operation and Laplacian operation are used as a method for emphasizing the contour. This is generally provided in standard image processors, and this makes it possible to easily realize this 8I function even in the case of the device of this embodiment, which can execute calculations at high speed (for example, 33m5). It is possible.

すなわちソーベル演算及びラプラシアン演算は模式的に
描けば第4図のように示すことができ、これをオ実施例
装置で実現するには、例えば、まずフレームメモリ1.
にある原画を、フィルタ4におけるフィルタ処理部42
で、 に通し、得られた値の絶対値をフレームメモリ1、に書
き込む。
That is, the Sobel operation and the Laplacian operation can be schematically illustrated as shown in FIG.
The original image in the filter 4 is processed by the filter processing unit 42 in the filter 4.
Then, write the absolute value of the obtained value to frame memory 1.

次に、再びフレームメモリl、にある原画を、に通し、
得られた値の絶対値をフレームメモ1用意に書き込む。
Next, pass the original picture in the frame memory l again through the
Write the absolute value of the obtained value in frame memo 1.

そして最後にフレームメモリh、1gの内容を加算器5
を通して加算した後に、今度はラプラシアン演算処理部
50を通してラプラシアン演算を施し、フレームメモ1
月。に書き込む。
Finally, the contents of frame memories h and 1g are added to the adder 5.
After addition, Laplacian calculation is performed through Laplacian calculation processing section 50, and frame memo 1 is added.
Month. write to.

これによりフレームメモリ10には、第4図(B)の濃
度断面図に示されるように、当初、入力画像がそのまま
入っていたものが、ソーベル演算により強調され、更に
ラプラシアン演算により更に微分された形で一層濃度変
化のある輪郭部のみのデータに置き換えられる。
As a result, as shown in the density cross-sectional diagram of FIG. 4(B), the frame memory 10 initially contains the input image as it is, but it is enhanced by the Sobel operation and further differentiated by the Laplacian operation. The data is replaced with data only for the contour part, which has a further change in density in shape.

このようにして得られた円形物体の輪郭データは次のよ
うな手1@により、波動方程式を用0て処理され、それ
により円形物体の中心及び半径が求められる。
The contour data of the circular object obtained in this way is processed using a wave equation in the following manner, thereby determining the center and radius of the circular object.

まず、濃淡画像の輝度を水平・垂直方向の座標x、y及
び時刻りの三変数関数と見做す、これをA、(x、y、
t)と書き、時刻T0に入力したlフレームの画像A 
(x、y、to )を初期値として次式の2次元の波動
方程式を解くようにする。
First, the brightness of a grayscale image is regarded as a three-variable function of the horizontal and vertical coordinates x, y and the time, and this is defined as A, (x, y,
t) and input the l-frame image A at time T0.
The following two-dimensional wave equation is solved using (x, y, to) as initial values.

tZ 9x”   9y” 但し、aは波の速度である。tZ 9x" 9y" However, a is the speed of the wave.

この方程式の境界条件は画像フレームの周辺上(正方形
)で常にA(χ、y、t)=0とする。
The boundary condition of this equation is always A(χ, y, t)=0 on the periphery of the image frame (square).

これを物理的にみると、正方形の周辺に固定された弾性
膜の状態を記述する方程式と同しである。
Physically, this is the same as the equation that describes the state of an elastic membrane fixed around a square.

(1)式を差分方程式に直して逐次的に解くため、次の
新たな変数 y  (x、y、  t)=−A (x、y、  t)
at を導入し一階の連立方程式とする。
In order to convert equation (1) into a difference equation and solve it sequentially, the following new variable y (x, y, t) = -A (x, y, t)
Introduce at and make it a first-order simultaneous equation.

即ち、(1)式をV (x、y、t)を用いて書き直す
と次のようになる。
That is, when equation (1) is rewritten using V (x, y, t), it becomes as follows.

−V (x、y、t)=a”ΔA(x、y、L)9 X
、 ”   9 y ” −A (x、  y、  t ) =V (x、  3
’、  t )る。
−V (x, y, t)=a”ΔA(x, y, L)9 X
, "9 y" - A (x, y, t) = V (x, 3
', t)ru.

V (x、y、t+δt/2)= V (x、y、t−δt/2)+ at  δtΔA(x、y、t、) A(x、y、L+51)= A (x、y、L)+ δtv (x、y、t+δt/2) ・−−−−−・ −(3) (3)式を解くアルゴリズムは以下で与えられる。V (x, y, t+δt/2)= V (x, y, t-δt/2)+ at δtΔA(x, y, t,) A(x, y, L+51)= A (x, y, L)+ δtv (x, y, t+δt/2) ・−−−−−・−(3) The algorithm for solving equation (3) is given below.

ステップ1 :  V−0,A−A(0)  t−0本
実施例では、上述したアルゴリズムにおいてa2δt−
i、  δt−1/8として演算を行うものとし、その
際の手順が第5図に示されている。
Step 1: V-0, A-A(0) t-0 In this example, a2δt-
The calculation is performed as i, δt-1/8, and the procedure at that time is shown in FIG.

この実施例における処理では少なくとも2個のフレーム
メモリを使用する。すなわちフレームメモIJ A及び
フレームメモリVであり、これらのフレームメモリは物
理的には第3図のフレームメモリ1−.1+ に対応す
る。フレームメモリAには所定時間後の画像の2次元濃
淡値を保持させ、フレームメモリ■には2次元濃淡値の
時間微分値を保持させる。
The processing in this embodiment uses at least two frame memories. Namely, they are frame memory IJA and frame memory V, and these frame memories are physically connected to frame memory 1-. Corresponds to 1+. The frame memory A is made to hold the two-dimensional gradation value of the image after a predetermined time, and the frame memory 2 is made to hold the time differential value of the two-dimensional gradation value.

ステップSlで原画像の2次元fA淡値A(xy、0)
をフレームメモリAに書き込むと共にフレームメモリ■
にOを書き込み、さらに近似回数を示すカウンタnを1
に設定する。
In step Sl, the two-dimensional fA light value A(xy, 0) of the original image
is written to frame memory A and the frame memory ■
Write O to , and further set the counter n indicating the number of approximations to 1.
Set to .

ステップS2でフレームメモリAに保持されている画像
のラプラシアンΔAを求めて、これとフレームメモリ■
の内容とを加算した結果を再びフレームメモリ■に書き
込む。
In step S2, find the Laplacian ΔA of the image held in the frame memory A, and combine this with the frame memory ■
The result of adding the contents of is written to the frame memory ■ again.

次いでステップS3では、フレームメモリ■の内容に1
未満の所定数、例えばl/8を乗じて、この値をフレー
ムメモリAの内容と加算した結果を再びフレームメモリ
Aに書き込む。
Next, in step S3, the contents of the frame memory ■ are set to 1.
This value is multiplied by a predetermined number less than 1/8, for example, and this value is added to the contents of frame memory A, and the result is written to frame memory A again.

ステップS4においては、所定の闇値S以上のフレーム
メモリのアドレスx、y及び0の値を検出し、これらを
第6図に示されるようなピークテーブルに書き出す。
In step S4, values of addresses x, y, and 0 in the frame memory that are greater than a predetermined darkness value S are detected, and these are written into a peak table as shown in FIG.

ステップS5でカウンタnの債を1つインクリメントし
、ステップS6ではnがR/2−7’T画素以上である
か否かを判断する。ここでRは見つけようとする円の最
大半径であり、1近催サイクルで波は2f1画素だけ進
むものとする。ステップS6において否定判定の場合に
は、ステップS2〜S5を反復し、肯定判定の場合には
処理を終了する。
In step S5, the value of the counter n is incremented by one, and in step S6, it is determined whether n is greater than or equal to R/2-7'T pixels. Here, R is the maximum radius of the circle to be found, and it is assumed that the wave advances by 2f1 pixels in one short cycle. In the case of a negative determination in step S6, steps S2 to S5 are repeated, and in the case of an affirmative determination, the process ends.

この処理により、所定の闇値S以上のフレームメモリA
のx、yアドレスから円形物体の中心位置を求めると共
に、反復回数から円形物体の半径を求める。
Through this process, frame memory A with a predetermined darkness value S or more
The center position of the circular object is determined from the x, y address of , and the radius of the circular object is determined from the number of repetitions.

第5図の流れ図において、ステップS2及びステップS
3では各フレームメモリの全画素についての演算を行う
ことを意味し、それぞれのステップに要する時間は1フ
レ一ム周期(例えば約33srs)である、ステップS
2及びステップS3の繰り返しを1近領サイクルと称す
るものとすると、第n近似サイクル進んだ時点でフレー
ムメモリAはA (x、y、L+nΔt)を保持する。
In the flowchart of FIG. 5, step S2 and step S
Step S3 means performing calculations on all pixels of each frame memory, and the time required for each step is one frame period (for example, about 33 srs).
Assuming that the repetition of Step 2 and Step S3 is referred to as one approximate cycle, the frame memory A holds A (x, y, L+nΔt) at the time when the n-th approximate cycle has progressed.

ステップS2及びステップS3においては、lフレーム
周期内にフレームメモリの内容全体についての演算を行
うことが必要なため本処理ルーチンを実行するためには
高速の画像プロセンサが一般的に必要とされる。ステッ
プS4におけるピークテーブルは第6図に示すようにな
っており、このピークテーブルから円の中心の座lx、
y及びその半径を容易に求めることができる。
In steps S2 and S3, since it is necessary to perform calculations on the entire contents of the frame memory within one frame period, a high-speed image processor is generally required to execute this processing routine. The peak table in step S4 is as shown in FIG. 6, and from this peak table, the locus lx at the center of the circle,
y and its radius can be easily determined.

上述した実施例における波動方程式の演算は次のように
構成して実現することもできる。
The calculation of the wave equation in the embodiment described above can also be realized by configuring as follows.

すなわち、ある種の画像プロセンサでは処理速度の観点
から第5図の処理を実行できないことがある。例えば、
ステップS2でフレームメモリVから読み出したデータ
にラプラシアンΔAを加えて同じフレームメモリVに書
き込んでいるが、1フレ一ム周期内でこれを行うことは
一般に難しい。
That is, some types of image processing sensors may not be able to execute the processing shown in FIG. 5 from the viewpoint of processing speed. for example,
Although the Laplacian ΔA is added to the data read from the frame memory V in step S2 and written into the same frame memory V, it is generally difficult to do this within one frame period.

サンプリング周期内でメモリ素子の続出しと書込みを切
り換える必要があるからである。各フレームメモリは1
フレ一ム周期内では常に続出状態か書込状態になってい
る方が制御し易く回路が簡単になる。
This is because it is necessary to switch between successive reading and writing of memory elements within the sampling period. Each frame memory has 1
It is easier to control and the circuit is simpler if it is always in the successive state or write state within a frame period.

また、プロセンサによっては第5図のステップS2のよ
うに1枚のフレームメモリにラプラシアンをかけながら
他のフレームメモリと加算することができないこともあ
る。つまり、単純なフレーム加算のa能しか持たないこ
とがある。このような単純な機能しかないプロセンサ上
で上述の処理を実行するには作業メモリの数を増やし第
7図の処理手順のようにすればよい。
Further, depending on the processor, it may not be possible to apply the Laplacian to one frame memory and add it to another frame memory as in step S2 in FIG. 5. In other words, it may have only a simple frame addition function. In order to execute the above-mentioned processing on a processor having such a simple function, the number of working memories may be increased and the processing procedure shown in FIG. 7 may be performed.

すなわちこの変形例においては、フレームメモリA及び
フレームメモリVに加えて2枚の作業メモリW、 、W
、を追加する。ステップSllにおいて、フレームメモ
リAに原画像の輪郭を抽出した2次元濃淡値の絶対値を
書き込むと共に、フレームメモリVにOを代入する。さ
らに近偵回数を示すカウンタnを1に設定する0次いで
ステップSi2に進みラプラシアン画像ΔAを作業フレ
ームメモリWlに書き込み、作業フレーム、メモリW。
That is, in this modification, in addition to frame memory A and frame memory V, two working memories W, , W
, add. In step Sll, the absolute value of the two-dimensional grayscale value from which the outline of the original image is extracted is written in the frame memory A, and O is substituted in the frame memory V. Further, a counter n indicating the number of close inspections is set to 1 (0).Next, the process proceeds to step Si2, where the Laplacian image ΔA is written into the working frame memory Wl, and the working frame is stored in the memory W.

から読み出したデータにフレームメモリVの内容を加え
て作業フレームメモリW、に書き込むと共に、作業フレ
ームメモリW、から読み出したデータをフレームメモリ
■に書き込む、ステップS12においては、上述した各
演算を逐次的に行うため、3フレ一ム周期の時間が必要
である0次いでステップS13において、フレームメモ
リVから読み出したデータに178を乗じて作業フレー
ムメモリW、に書き込み、作業フレームメモリWlから
読み出したデータとフレームメモリAから読み出したデ
ータとを加えて作業フレームメモリWtのデータをフレ
ームメモリAに書き込む、ステップ513において上述
した各演算に1フレ一ム周期を要するため、全体で3フ
レ一ム周期を要する。
In step S12, the contents of the frame memory V are added to the data read from the working frame memory W, and the data is written to the working frame memory W, and the data read from the working frame memory W is written to the frame memory ■. Then, in step S13, the data read from the frame memory V is multiplied by 178 and written into the working frame memory W, and the data read from the working frame memory Wl is combined with the data read from the working frame memory Wl. Adding the data read from frame memory A and writing the data in working frame memory Wt to frame memory A, each calculation described above in step 513 requires one frame period, so three frame periods are required in total. .

ステップ512は第5図の流れ図のステップS2と同等
の演算を行っており、ステップS13は第5図のステッ
プS3と同等の演算を行っている。
Step 512 performs the same calculation as step S2 in the flowchart of FIG. 5, and step S13 performs the same calculation as step S3 in FIG.

次いでステップS14に進んで、所定の閾(13以上と
なるフレームメモリAのアドレスX、  y及びnの値
を第6図に示すようなピークテーブルに書き出す、ステ
ップS15ではカウンタnを1つインクリメントし、ス
テップS16においてnがR/2JT画素以上か否かを
判断し、否定判定の場合にはステップ312〜515を
繰り返し、肯定判定の場合には本処理ルーチンを終了す
る。上述したように本変形例においては4枚のフレーム
メモリを使用し、1回の近似に要する時間は6フレ一ム
周期である。
Next, the process proceeds to step S14, where the values of addresses X, y, and n in the frame memory A that are equal to or greater than a predetermined threshold (13) are written into a peak table as shown in FIG. 6. In step S15, the counter n is incremented by one. , in step S16, it is determined whether n is equal to or greater than R/2JT pixels, and in the case of a negative determination, steps 312 to 515 are repeated, and in the case of an affirmative determination, this processing routine is ended.As described above, this modification In the example, four frame memories are used, and the time required for one approximation is six frames.

さらに他の変形例として、より多くの作業メモリを使用
することにより、第7図の実施例より短時間で演算を実
行するようにすることもできる。
In yet another variation, more working memory may be used to perform operations in a shorter time than the embodiment of FIG.

第8図は5枚のフレームメモリを使用した場合の変形を
示している。
FIG. 8 shows a modification when five frame memories are used.

第8図において、まずステップ521でフレームメモリ
Aevenに原画像の2次元濃淡値を書き込むと共にフ
レームメモリveverlにOを代入する。
In FIG. 8, first, in step 521, two-dimensional grayscale values of the original image are written into the frame memory Aeven, and O is substituted into the frame memory veverl.

さらに近似回数を示すカウンタnを1に設定する。Further, a counter n indicating the number of times of approximation is set to 1.

ステップS22では、フレームメモリAevenのラプ
ラシアン画像ΔAevenをフレームメモリWに書き込
むと共に、フレームメモリWから読み出したデータとフ
レームメモリVevenから読み出したデータとフレー
ムメモリνoddに書き込む、ステップS23において
は、フレームメモリνoddから読み出したデータに1
/8を乗じてフレームメモリVevenに書き込むと共
に、フレームメモリAever+から読み出したデータ
にフレームメモリVevenから読み出したデータを加
えてフレームメモリAoddに書き込む、ステップS2
2及びステップS23において、夫々の演算を行うのに
1フレ一ム周期を必要とするため、ステップS22及び
ステップS23を実行するためにはそれぞれ2フレ一ム
周期の時間が必要である。ステップS22は第5図の流
れ図のステップS2と同等な演算を実行しており、ステ
ップS23は第5図のステップS3と同等の演算を実行
している。
In step S22, the Laplacian image ΔAeven of the frame memory Aeven is written to the frame memory W, and the data read from the frame memory W and the data read from the frame memory Veven are written to the frame memory νodd. 1 for the read data
Step S2: Multiply by /8 and write to the frame memory Veven, and add the data read from the frame memory Veven to the data read from the frame memory Aever+ and write to the frame memory Aodd.
In step S2 and step S23, one frame period is required to perform the respective calculations, so two frame periods are required to execute step S22 and step S23, respectively. Step S22 executes an operation equivalent to step S2 in the flowchart of FIG. 5, and step S23 executes an operation equivalent to step S3 of FIG.

次いでステップS24に進んで、フレームメモリ^od
dが所定の闇値S以上となるアドレスx、  y及びn
の値を第6図に示すようなピークテーブルに書き出す、
ステップ322〜ステツプS24で奇数番目の近似サイ
クルを実行していることになる。
Next, the process advances to step S24, where the frame memory ^od
Addresses x, y, and n where d is greater than or equal to a predetermined darkness value S
Write out the values in a peak table as shown in Figure 6.
This means that an odd numbered approximation cycle is executed in steps 322 to S24.

ステップS25でカウンタnを1つインクリメントして
、ステップ326〜ステツプ゛S2Bに進み、偶数番目
の近(以サイクルを実行する。ステップ326〜ステツ
プ32Bはステップ322〜ステツプS24のeven
をoddに変え、oddをevenに変えて全く同様な
処理を実行している。
In step S25, the counter n is incremented by one, and the process proceeds to step 326 to step S2B, where the even-numbered nearest cycle is executed.
Exactly the same process is executed by changing ``to'' to ``odd'' and changing ``odd'' to ``even''.

ステップS29でカウンタnの値をさらに1つインクリ
メントしてから、ステップ530に進んでnがR/2J
丁画素以上か否かを判断し、否定判定の場合にはステッ
プ322からの処理を反復実行し、肯定判定の場合には
本処理ルーチンを終了する0本実施例においては5枚の
フレームメモリを使用したことにより、4フレ一ム周期
の時間で演算を実行することができる。
In step S29, the value of the counter n is further incremented by one, and then the process proceeds to step 530, where n is R/2J.
It is determined whether or not the number of pixels is greater than or equal to 10 pixels, and in the case of a negative determination, the process from step 322 is repeatedly executed, and in the case of a positive determination, this processing routine is terminated. In this embodiment, five frame memories are used. By using this, calculations can be executed in a period of 4 frames.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、ソーヘル演算フィルタに
続いて負のラプラシアン演算フィルタを用いて輪邦抽出
するように構成したので、入力画像がより一層鮮明に強
調されノイズが除去された形になるので、これに基づい
て2次元波動方程式を通用すれば際立ったピークが得ら
れるので、正確な円形物体の中心位置と半径を求めるこ
とができる。
As described above, according to the present invention, a negative Laplacian calculation filter is used following the Sohel calculation filter to perform ring extraction, so that the input image is enhanced more clearly and noise is removed. Therefore, if we apply the two-dimensional wave equation based on this, we will obtain a distinct peak, and therefore we can determine the exact center position and radius of the circular object.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る図形認識装置の原理ブロック図、 第2図は本発明の詳細な説明するだめの波形図、第3図
は本発明に係る図形認識装置のm=実施例を示すブロッ
ク図、 第4図は円形物体の画像の輪郭の抽出・強調手法の模式
的な説明図 第5図は実施例装置における波動方程式を用いた円形認
識処理手順の流れ図、 第6図はピークテーブルの模式図、 第7図は変形例における図形認識処理手順の流れ図、 第8図は他の変形例における図形認識処理手順の流れ図
、及び、 第9図は従来の問題点を説明する図である。 11・・・ソーモル演算フィルタ、 12・・・ラプラシアン演算フィルタ、13・・・演算
手段、 1゜〜IR・・・フレームメモリ、 2・・・双方向パスバンファ、 3・・・ビデオバス、 4・・・空間フィルタ、 5・・・加算回路。 図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。
Fig. 1 is a principle block diagram of the figure recognition device according to the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram for explaining the present invention in detail, and Fig. 3 shows m = embodiment of the figure recognition device according to the present invention. Block diagram; Fig. 4 is a schematic explanatory diagram of a method for extracting and emphasizing the outline of an image of a circular object; Fig. 5 is a flowchart of the circular recognition processing procedure using the wave equation in the embodiment device; Fig. 6 is a peak table FIG. 7 is a flowchart of the figure recognition processing procedure in a modified example, FIG. 8 is a flowchart of the figure recognition processing procedure in another modified example, and FIG. 9 is a diagram explaining the problems of the conventional method. . DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Somol calculation filter, 12... Laplacian calculation filter, 13... Calculation means, 1°~IR... Frame memory, 2... Bidirectional pass bumper, 3... Video bus, 4. ... Spatial filter, 5... Addition circuit. In the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 円形物体の入力画像の輪郭をソーベル演算フィルタ(1
1)により抽出して2次元濃淡値とし演算手段(13)
に入力して該濃淡値を初期値とする2次元波動方程式に
よる解における振幅のピーク値によって該円形物体の中
心位置及び半径を認識する図形認識装置において、 該ソーベル演算フィルタ(11)に続いて負のラプラシ
アン演算フィルタ(12)を用いて輪郭抽出することを
特徴とした図形認識装置。
[Claims] The outline of the input image of a circular object is processed by a Sobel calculation filter (1
Calculating means (13) to extract and make two-dimensional gray values by 1)
In a figure recognition device that recognizes the center position and radius of the circular object based on the peak value of the amplitude in the solution according to the two-dimensional wave equation with the grayscale value as the initial value, following the Sobel calculation filter (11), A figure recognition device characterized by extracting contours using a negative Laplacian calculation filter (12).
JP63330284A 1988-12-27 1988-12-27 Graphic recognition device Pending JPH02176876A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002296144A (en) * 2001-03-30 2002-10-09 Seiko Epson Corp Method and apparatus for detecting mark

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