JPH0290374A - 位置決め装置及び画像処理用ｌｓｉ回路 - 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〕 本発明はファクトリオートメーション（ＦＡ）等で使用
される画像処理装置に係り、特に、テンプレートパター
ンマツチングを使用して入力画像（作業対象物体）の位
置決めを行う位置決め装置及び画像処理用ＬＳＩ回路に
関する。

〔従来の技術〕

テンプレートパターンマツチングに使用するテンプレー
トは、通常、８×１２画素程度の大きさである。従って
、このように小さいテンプレートを使用して、例えば５
１２　Ｘ　４８０画素の位置決め対象画像の位置決め処
理を行う場合、精度良く且つ高速に処理できないという
問題がある。テンプレートの大きさを大きくすれば、上
記問題は解決するが、今度は、ハード量が増大してしま
うという新たな問題が発生してしまう。

そこで、従来は、特開昭６２−２１０５９６号公報記載
のように、テンプレートパターンを複数個の小さいテン
プレートに分割して格納し、パターンマツチング処理を
上記テンプレート数だけ複数回繰り返し実行し、大きな
テンプレートを用いた処理と同等の結果を得るようにし
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、本来は大きなテンプレートを小さく分
割して格納しておくことに相当する。従って、位置決め
対象物体の位置がずれたり回転していたりすると、テン
プレートパターンデータも分割した個数分会てを変更し
なければならず、変更に時間がかかり短時間に対応でき
ないという問題がある。

本発明の目的は、小さなテンプレートで大きな入力画像
を、当該入力画像が移動していたり回転していても、高
速且つ精度良く位置決め処理する位置決め装置及び画像
処理用ＬＳＩ回路を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、入力画像をアフィン変換しアフィン変換画
像をテンプレートと比較（パターンマツチング）するこ
とで、達成される。

〔作　用〕

アフィン変換は、任意の倍率で処理対象物体の画像を拡
大、縮小し、また任意の座標上で回転する処理である。

従って、入力画像をテンプレートのパターンに合わせて
縮小変換すると、相対的にテンプレートを拡大したのと
等価になる。このため、大きな画像の位置決めを小さな
テンプレートで行うことができ、高速処理が可能となる
。また、小さなテンプレートを用いて決定した位置を荒
決め位置とし、更に、詳細テンプレートを使用して高速
に詳細な位置決めを行うこともできる。

また、処理対象物体が回転していても、アフィン変換で
対処でき、テンプレートデータを変更する必要が無くな
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図は、本発明の一実施例に係る位置決め装置のブロ
ック構成図である。本実施例に係る位置決め装置８は、
ＩＴＶカメラ等の外部入力装置１１から入力した処理対
象物体の濃淡画像を格納する濃淡画像メモリ６と、後述
する２値画像を格納する２値画像メモリ７と、濃淡画像
メモリ６内に格納された処理対象画像にアフィン変換処
理を施すと共に２値化処理を行って２値画像を得これを
２値画像メモリ７に格納するアフィン変換処理部９と、
２値画像メモリ７内の処理対象画像と予め記憶されてい
るテンプレートとを比較してその一致度を多値データと
して検出しこの多値データを濃淡画像メモリ６に格納す
るパターンマツチング処理部１０から成る。本実施例で
は、アフィン変換処理部９とパターンマツチング処理部
１０とが同一のチップ上に集積されたＬＳＩを使用して
いるが、別々のチップに搭載された物を使用してもよい
ことはいうまでもない。また、第２図に示す位置決め装
置全体をＬＳＩ化した物を使用してもよいことは言うま
でもない。尚、１２は、画像メモリ６゜７内の処理対象
画像等を確認するためモニタ表示するＣＲＴである。

上述した構成において、位置決め対象物体が例えばプリ
ント基板の場合、その外観がＩＴＶカメラ１１で撮像さ
れ、第１図に示す様に、プリント基板の濃淡画像１が濃
淡画像メモリ６内に取り込まれる。今仮に、このプリン
ト基板の位置決めを行う上での位置決め特徴部分を符号
２で示す矩形領域とする。取り込み画像が２５６　Ｘ　
２４０４０画素５１２×４８０画素のように大きい場合
、位置決めを行う画素数として特徴領域２は経験的に３
２　Ｘ　４８画素の大きさが必要である。しかし、この
大きさのパターンマツチングを行うために同じ大きさの
テンプレートを用意するのはハード量が大きくなり不利
である。しかし、本実施例では画像１に対しアフィン変
換を施して画像１のＸ方向、Ｙ方向を夫々４分の１に縮
小し、且っ２値化して２値画像メモリ７に格納する。２
値化することにより、プリント基板の画像１と背景画像
とが分離される。この縮小変換により、特徴領域２に対
応する２値画像メモリ７上での特徴領域５は１／４に縮
小されて８／１２画素となる。このため特徴領域５とパ
ターンマツチングするテンプレート４は、８／１２画素
の大きさでよくなる。以上の位置決め処理の手順を第７
図に示す。第７図の処理において、濃淡画像を２値化し
２値化画像を得る処理は、アフィン変換と同時に実行し
ても問題は無く、位置決め処理の高速化に有効である。

勿論シーケンシャル処理でも全く問題はない。

次に、上述した縮小変換について、第３図を参照して説
明する。濃淡画像メモリ６に取り込まれた位置決め対象
画像１　（２５６Ｘ　２４０４０画素成され、各画素は
Ｘ方向、Ｙ方向の２次元構成で並んでいるとする。）の
各画素は、各々あるレベルの濃度を持つ。今、濃淡画像
メモリ６で１画素は８ビツトで記憶されるとする。する
と、各画素の濃度レベルは、０〜２５６の階調を持つこ
とになる。アフィン変換処理部９はこの濃淡画像１に対
しアフィン走査を行うことになる。アフィン走査とは、
通常のラスク走査において、回転、縮小（間引き）。

拡大を行う走査と定義する。

上述した１／４の縮小変換の場合、アフィン走査は、走
査対象画素１３を４画素おきに走査することＩｃ　する
。アフィン変換処理部９は、このアフィン走査と同時に
、アフィン走査した画素を任意の閾値レベルで２値化し
、これを１画素毎に並べて２値化縮小画像３を２値化画
像メモリ７に格納する。

この画像３に対し、パターンマツチング処理部１０は、
予め記憶しておいた位置特徴を持ったテンプレートパタ
ーン（今の場合、８／１２画素で構成されている。）４
にてパターンマツチングを実施し、一致した度合いを多
値データとして濃淡画像メモリ６に格納し、各パターン
マツチング位置での多値データのうち最も一致度の高い
マツチング位置を抽出する。８／１２画素のテンプレー
トを使用する場合、多値データは９６画素のうちの一致
した画素数で表されることになる。

第４図は位置決め対象画像に回転ずれがある場合の位置
決め処理の説明図であり、第８図はその処理手順を示す
フローチャートである。

まず、位置決め対象物体の濃淡画像を濃淡画像メモリ６
に取り込む。入力画像１が回転ずれを起こしている場合
、物体の回転角度を特徴データとして抽出できれば、こ
れと基本画像との偏差を算出しアフィン変換処理時に回
転補正のパラメータに偏差分をセットしてアフィン走査
を行うことにより、対象物の回転に影響されない位置抽
出が可能となる。物体の回転角度の特徴データは、例え
ば、慣性モーメント等から慣性主軸を求め、これと水平
軸とのなす角度を算出すれば、求まる。そこで、濃淡画
像１の取り込み後に、２値化と回転角度の算出と回転及
び縮小のアフィン走査を行うことで、第４図に示す様に
、回転前の位置決め対象画像の縮小画像３が得られる。

これに対し、テンプレート４によりパターンマツチング
処理を行う。

第５図は位置決め処理対象画像にホワイトノイズ１４等
が発生したときの処理説明図であり、第９図はその処理
手順を示すフローチャートである。

ホワイトノイズ１４が発生すると、アフィン走査による
画像歪みが発生する。そこで、この画像歪みの問題を回
避するため、濃淡画像１の入力後に濃淡画像１に対して
予め空間フィルタ等で平滑化処理を行い、ノイズを除去
する。そして、ノイズ１４を除去した濃淡画像１に対し
て前述と同様に２値化とアフィン変換とパターンマツチ
ングを行う。

尚、濃淡画像の２値化処理においてノイズ除去の処理を
行ってもよいし、濃淡画像でのノイズ除去処理の他に２
値化画像でのノイズ除去処理を合わせて行ってもよい。

第６図は精密な位置決め処理の説明図であり、第１０図
はその処理手順を示すフローチャートである。まず、第
１図の説明と同様にしてマツチング位置を抽出する。そ
して、抽出位置と原画像１の位置関係から原画像１上の
位置に抽出位置を座標変換し、予め設定しであるｎＸｍ
画素領域２を算出し、そのデータにより領域２の画像を
切り出して２値化しこれを２値画像メモリ７に取り込む
。

この２値画像１６に対し、ｎＸｍ画素でなる詳細テンプ
レート１５を用いてパターンマツチングを行い、詳細パ
ターンマツチング位置を抽出する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、小さなテンプレートを用いて大きな処
理対象画像の位置決めができるので、高速処理が可能で
あるという効果がある。また、対象物体が回転ずれや位
置ずれを起こしていても、テンプレートパターンを変更
する必要が無く、また、精密な位置決めも小さなテンプ
レートを使用して高速にできる。従って、応用範囲が広
く高速処理や高精度の位置決めが可能な位置決め装置が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る位置決め処理の説明図
、第２図は本発明の一実施例に係る位置決め装置のブロ
ック構成図、第３図はアフィン走査のうちの縮小走査の
説明図、第４図は処理対象画像が回転しているときの処
理説明図、第５図は処理対象画像中にノイズがある場合
の処理説明図。 第６図は精密な位置決め処理説明図、第７図は第１図に
示す処理の手順を示すフローチャート、第８図は第４図
に示す処理の手順を示すフローチャート、第９図は第５
図に示す処理の手順を示すフローチャート、第１０図は
第６図に示す処理の手順を示すフローチャートである。 １・・・位置決め処理対象濃淡画像、２・・・位置決め
特徴領域、３・・・アフィン変換２値化画像、４・・・
テンプレート、５・・・アフィン変換位置決め特徴領域
、６・・・濃淡画像メモリ、７・・・２値画像メモリ、
８・・・位置決め装置、９・・・アフィン変換処理部、
１ｏ・・・パターンマツチング処理部、１１・・・ＩＴ
Ｖカメラ、１４・・・ホワイトノイズ、１５・・・詳細
テンプレート。 代理人弁理士　　秋　本　正　実 、本 第 図 第 図 第 図 第 １０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、位置決め対象画像を入力する画像入力手段と、入力
   した画像を格納する画像メモリと、画像メモリに格納さ
   れた位置決め対象画像をアフィン変換するアフィン変換
   手段と、アフィン変換後の位置決め対象画像とテンプレ
   ートとのパターンマッチングを行うパターンマッチング
   処理手段とを備えることを特徴とする位置決め装置。 ２、請求項１において、アフィン変換後の画像を２値画
   像にしてからテンプレートとパターンマッチングを行う
   ことを特徴とする位置決め装置。 ３、請求項１において、アフィン変換時に位置決め対象
   画像のノイズを除去してからアフィン変換を行うフィル
   タ手段を備えることを特徴とする位置決め装置。 ４、請求項１乃至請求項３のいずれかにおいて、位置決
   め対象画像に対しアフィン変換の１つである縮小変換を
   施し、位置決め対象画像の縮小画像とテンプレートとの
   パターンマッチングを行うことを特徴とする位置決め装
   置。 ５、請求項４において、縮小変換後にアフィン変換の１
   つである回転操作を行い、回転後の縮小画像とテンプレ
   ートとのパターンマッチングを行うことを特徴とする位
   置決め装置。 ６、請求項４または請求項５において、パターンマッチ
   ング処理手段は、縮小画像とテンプレートとのパターン
   マッチングにより位置決めした原画像を、更に詳細テン
   プレートと比較することを特徴とする位置決め装置。 ７、請求項１乃至請求項６のいずれかにおいて、テンプ
   レートとのパターンマッチングにより該テンプレートと
   の一致度を多値データとして求め、最も一致度が高い位
   置を採用することを特徴とする位置決め装置。 ８、画像メモリに格納された位置決め対象画像をアフィ
   ン変換するアフィン変換回路と、アフィン変換後の位置
   決め対象画像とテンプレートとのパターンマッチングを
   行うパターンマッチング処理回路とを１チップ上に集積
   したことを特徴とする画像処理用ＬＳＩ回路。