JPH0221380A - 画像処理装置 - 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、複数の対象物体間の距離を検出する画像処理
装置に関し、例えばロボットと他の装置や人体などとの
接触、衝突までの距離の検出に用いられるものである。

〈従来の技術〉 画像処理により物体間の距離を検出する方法として、従
来では、ｉ）画像情報が格納されている画像メモリにお
いて各対象物体の重心座標を算出し、各対象物体の重心
座標間の距離を対象物体間の距離とする方法、ｉｉ）画
像メモリにおいて各対象物体の輪郭座標点列を算出し、
各対象物体間における輪郭座標点間の距離を全て求め、
その距離の最小値を対象物体間の距離とする方法、の２
種類の方法が用いられていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記ｉ）の方法では、対象物体の輪郭情報を用いていな
いため、対象物体間の接触までの距離が検出できない。

また、ｉｉ）の方法では、各対象物体の全ての輪郭座標
点間について距離を算出しなければならず、処理するデ
ータ量が多くなり、距離検出に長時間を要する。さらに
、対象物体が大きい場合や、対象物体が複雑な形状であ
る場合など、輪郭座標点数が多い場合、また、対象物体
の個数が多い場合などには、距離検出に要する演算量は
飛躍的に増大し、処理に長時間を要する。これは、例え
ば口ポットの運動経路における衝突確認等の高速検出が
要求される用途には、致命的な欠点となる。

〈課題を解決するための手段〉 本発明に係る画像処理装置は、画素の連結性を調べるこ
とにより連結画素領域数を検出する連結画素領域数検出
手段と、連結画素領域ごとに外側に１画素膨張した画像
を繰り返し作成する画像膨張手段と、連結画素領域数検
出手段により検出された連結画素領域数が減少したとき
の膨張画素数の２倍を連結画素領域間の距離として検出
する距離検出手段とを備える。

〈作用〉 本発明に係る画像処理装置は、画像内の画素の連結性を
調べることにより連結画素領域すなわち対象物体の個数
を算出する処理と、画像を構成する画素座標において連
結画素領域ごとに外側に１画素画像を膨張させる処理と
を交互に繰り返し、画像内の連結画素領域数が初期値よ
り減少するまでの上記処理の繰り返し実行回数の２倍数
を視野的複数対象物体間の最短距離として求める。

〈実施例〉 第２図は本発明が適用された画像処理装置の構。

成を示している。

カメラ１は、３個の対象物体５．６．７を視野内に捉え
、この映像信号を２値化回路２に送る。

２値化回路２は、入力した映像信号から、予め設定され
た判定基準にしたがって、映像の背景部を“０”レベル
、対象物体を“ｌ”レベルとする２値信号に変換する。

画像メモリ３は、２値化された映像信号を例えば２５６
　Ｘ　２５６画素座標上の２値映像として記憶する。

処理プロセッサ４は、画素座標上の画素の連結性から、
連結画素領域数すなわち対象物体の個数を求める処理と
、画素座標上の連結画素領域ごとに外側に１画素画像を
膨張させる処理とを交互に繰り返して実行し、連結画素
領域数が初期の領域数より減少するまでの繰り返し実行
回数の２倍数を対象物体５，６．７間の最短距離として
求める。

尚、第２図の例では、画像メモリ３上の初期の連結画素
領域数は３であり、膨張後の画像の連結領域数が２とな
る時点までの上記処理の繰り返し実行回数の２倍数が対
象物体５．６．７においていずれか２個が接触するまで
の最短距離として求められる。

以下、処理プロセッサ４０機能及び処理の手順について
詳細に説明する。

第１図は処理プロセッサ４の機能構成を示している。図
において、破線の枠で囲まれた部分が処理プロセッサ４
の構成である。

連結画素領域数検出部８は、画像メモリ３が記憶する画
像情報に基づいて、画素座標上の画像の連結性を調べる
ことにより連結画素領域数を繰り返し検出する０画像膨
張部９は、画素座標上において連結画素領域ごとに外側
に１画素分膨張した画像を繰り返し作成する。距離検出
部１０は、連結画素領域数検出部８において検出された
連結画素領域数が減少したとき、画像膨張部９の処理に
おける膨張画素数の２倍数を連結画素領域間の距離とし
て検出する。

・　　士　　　　、１　　、　　　の露まず、例えば第
３図に示すような画素座標平面をＸ方向に０から２５５
まで順次走査し、連続した有意画素列ごとに番号１，２
．３．・・・を記す。これをＸ方向に０から２５５まで
の２５６列について行なう。

この走査過程において、Ｘ方向第７列目を走査して有意
画素列ｎを得たとき、第ｙ−１列目に有意画素列ｎと接
する有意画素列が存在しない場合、有意画素列の第ｎ列
データとしてｎを記録する。

第３図においては、有意画素列１．３．４がこれに該当
する。

また、第ｙ−１列目に有意画素列ｎと接する有意画素列
ｋが唯一存在する場合、存意画素列の第に列データとし
てｎを記録する。第３図においては、有意画素列２と１
．６と４．７と５．８と６がこれに該当する。

また、第ｙ−１列目に有意画素列ｎに接する有意画素列
がｍ、ｎ、・・・・と複数存在する場合、有意画素列の
第ｎ列データとして−ｎを記録し、さらに、グループデ
ータとして、有意画素列ｍにｎ、有意画素列１にｎと、
接する列すべてについてｎを記録する。第３図において
は、有意画素列５と２及び３がこれに該当する。

以上の方法により、第３図に示すような画像メモリ３の
内容の場合、第４図に示す列データの結果３−１及び第
５図に示すグループデータの結果４−１が得られる。

次に、有意画素列データの結果において、有意画素列ｈ
ｌ　ｉ＋　Ｊ　ｔ　ｋ　＊・・・・が順にＹ方向に接す
るとき、ｈ＜ｉ＜ｊ＜ｋ＜・・・・であるならば、接す
るすべての有意画素列データを最小値りに変更する。

第４図の結果３−１を例とするならば、存意画素列８，
６．４が順に接しており、最小値が４であるので、有意
画素列８．６．４の列データを４とし、第４図の結果３
−２が得られる。

次に、グループデータの結果として、有意画素列ｎにＰ
　＋　ｑ＋　’　＋・・・・と複数の有意画素列が接す
るとき、列データ結果よりｐ　＊　ｑ　＋　ｒ　＋・・
・・の列データがそれぞれｅ＋　ｆ　＊　ｇ　＋・・・
・であるとき、ｅ〈ｆｉｇ・・・・であるならば、列デ
ータ結果のｎ　＋　１）　＋ｑ　＋　ｒ＋・・・・のす
べてをその最小値ｅに変更する。

第５図の結果４−１を例とするならば、有意画素列５に
有意画素列２及び３が接していることが示されており、
有意画素列２及び３の列データは第４図の結果３−２よ
りそれぞれ１及び３となり、結果４−２が得られる。さ
らに、その最小値が１であるから、結果４−３が得られ
る。この結果４−３より、第４図の結果３−２の−５，
３及び１を示している有意画素列？、５．３．２．１の
列データのすべてを１に変更し、結果３−３が得られる
。

以上の方法により得られた列データ結果において、記さ
れている番号の種類数が基となる画像メモリ３上の連結
画素領域数である。すなわち第４図の列データ結果３−
３を例とするならば、記されている列データは１と４の
２種類であるから、基となる画像メモリ３上の連結画素
領域数すなわち対象物体の個数として２が得られる。

の 第６図に示す画像メモリの画素座標平面において、Ｙ方
向第ｎ列に着目したとき、第７図に示すように、この第
ｎ列と第ｎ−１列及び第ｎ＋１列の３列においてそれぞ
れＸ方向に＋１画素、−１画素それぞれ移動させた仮想
列を２列、計６列作成する。これと基の３列とを組み合
わせ、そのすべての画素列について論理和となる画素列
を作成し、これを第ｎ列の膨張列として画像メモリ３の
第ｎ列を変更する。この時、変更前の第ｎ列を第ｎ′列
として保存する。

次に、Ｙ方向に１列進め、第ｎ＋１列目に着目し、この
第ｎ＋１列と第ｎ列として保存された第ｎ′列及び第ｎ
＋２列の３列において、上述の方法により第ｎ＋１列の
膨張列を作成し、画像メモリ３の第ｎ＋１列を変更する
。

以上の方法を画像メモリ３における画素座標平面のＹ方
向第θ列から第２５５列まで行なうことにより、画像メ
モリ３内の各連結画素領域を外側に１画素膨張させた画
像が得られる。尚、Ｙ方向第θ列に着目する場合は、第
０列と第１列の２列のみ処理し、第２５５列に着目する
場合は、第２５４列と第２５５列の２列のみ処理する。

の　　　　　　の。

第８図はこの処理の手順を示している。

まず、カメラ１によって画像を入力し、２値化回路２に
おいて２値化された画像データを画像メモリ３に記憶す
る（ステップ＃ｌ）。次に、連結画素領域数検出部８に
より、画像メモリ３内の連結画素領域数Ｎを求め、これ
を初期値とする（＃２）。

次に、膨張回数カウンタＣを加算しく＃３）、画像膨張
部９によって画像メモリ３内の連結画素領域を外側に１
画素膨張させる（＃５）。次に、膨張処理後の画像メモ
リ３の内容に対して、連結画素領域数検出部８により連
結画素領域数ｎを求める（＃６）。以上のステップ＃３
以降の処理を繰り返し実行し、連結画素領域数検出部８
により検出された連結画素領域数ｎが初期値Ｎより減少
したとき、このときの膨張回数カウンタＣの内容の２倍
数を視野内複数対象物体間における接触までの最短距離
とする。

例えば、第９図に示す画素座標平面において、連結画素
領域数の初期値は３であり、連結画素領域の膨張を２回
行なうことにより、対象物体Ｂと対象物体Ｃは接し、連
結画素領域数は２となり、初期値３より減少する。した
がって、対象物体Ａ。

Ｂ、Ｃ間で各対象物体が接触するまでの最短距離として
、繰り返し実行回数の２倍である４が得られる。

尚、上述の実施例においては画像メモリを２５６×２５
６画素平面としたが、本発明は画素平面の大きさに制約
を受けるものではない。

〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明においては、連結画素領域ご
とに外側に１画素膨張させる処理を繰り返し実行し、連
結画素領域数が初期値より減少したときの膨張処理の実
行回数の２倍数を対象物体間の最短距離として求めるよ
うにしたので、距離を算出するための演算量が大幅に減
少し、距離の検出を高速化することができる。

本発明は、複数物体間の接触までの最短距離を高速で検
出することができるため、例えばロボットの連動時にお
いて他の装置や人体などとの接触、衝突までの距離検出
等の用途に対して適用が可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図と第２図は本発明実施例の構成を示すブロック図
、 第３図、第６図、第９図は本発明実施例の画像メモリの
構成を示す図、 第４図と第５図は本発明実施例の連結画素領域数検出に
おける有意画素列の関係を説明する図、第７図は本発明
実施例の画像膨張処理の方法を説明する図、 第８図は本発明実施例の対象物体間の距離検出の処理手
順を示すフローチャートである。 ３・・・画像メモリ ４・・・処理プロセッサ ８・・・連結画素領域数検出部 ９・・・画像膨張部 １０・・・距離検出部 特許出願人　　　　シャープ株式会社 代　理　人　　　　弁理士　西１）新 第１図 第２図 Ｌ　　　　　　−ｕ 第４図 第３図 第５図 第６図 祐朱 紹装 結果 グンＬ−ブデータ 笈１列 ％ｎ−１−１ ｔ３移 麦葎ｉ 薯 ｈ移； 左＃ｉ ％ｎ中１ 石秒。 友邪 穎司り口 第７図 詞磯カ 第８図 第９ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画素の連結性を調べることにより連結画素領域数を検出
   する連結画素領域数検出手段と、連結画素領域ごとに外
   側に１画素膨張した画像を繰り返し作成する画像膨張手
   段と、連結画素領域数検出手段により検出された連結画
   素領域数が減少したときの膨張画素数の２倍を連結画素
   領域間の距離として検出する距離検出手段とを備えたこ
   とを特徴とする画像処理装置。