JPH05189570A

JPH05189570A - 濃淡画像パターンマッチング方法及びその装置並びに欠陥検出装置と文字認識装置と位置決め装置

Info

Publication number: JPH05189570A
Application number: JP4001395A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Takahashi; 一哉高橋; Hiroshi Takenaga; 寛武長; Masao Takato; 政雄高藤; Kazuyoshi Asada; 和佳浅田; Yoichi Takagi; 陽市高木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-01-08
Filing date: 1992-01-08
Publication date: 1993-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】濃淡パタ−ンマッチング処理をソフトウェア
で高速に処理するために演算量を減らし、且つ、小規模
ハ−ドウェアでこの演算を実現する。【構成】ＩＴＶカメラ１と、Ａ／Ｄ変換装置２と、ｙ
方向濃度加算装置３と、ｘ方向濃度加算装置４と、ｘ方
向テンプレ−ト記憶装置５と、ｙ方向テンプレ−ト記憶
装置６と、ｘ方向一次元正規化相関演算装置７と、ｙ方
向一次元正規化相関演算装置８と、画像合成装置９によ
って構成する。２次元のテンプレ−トを、独立な２軸で
あるｘ方向とｙ方向それぞれに画素の濃度を加算して２
つの１次元テンプレ−トに変換し、入力画像にも同様の
変換を施し、１次元のウィンドウを走査し、１次元の類
似度計算を行う。２つの一次元テンプレ−トで計算され
た類似度を合成することで、ｘ，ｙの両方向で精度の高
いパターンマッチング精度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパターンマッチング方法
及びその装置に係り、特に、パターンマッチングを高速
に行い位置決めや画像・文字認識等の高速化を図るのに
好適なパターンマッチング方法及びその装置並びにその
応用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のパターンマッチングにおいては、
判定の基準とするパターンと検査対象のパターンとを同
一の大きさにして一画素づつ比較し、一致するか否かを
判定している。文字認識では、判定の基準とするパター
ンは、辞書としてメモリに格納して使用する。精密な位
置決め、例えば半導体チップ上の集積回路のカッティン
グやボンディングなどにおいては、基準とする集積回路
のパターンを予め撮像しこのパターンをメモリに格納し
ておき、検査対象の集積回路のパターンがこの基準パタ
ーンと一致するように、検査対象の集積回路の位置決め
を行う。

【０００３】例えば、特開昭６３−９８０７０号公報記
載の従来技術では、基準パターンとしてテンプレートを
用意し、このテンプレートと大きさの等しい２次元ウイ
ンドウにて検査対象上を走査してＩＴＶカメラで検査対
象を撮像し、撮像した濃淡画像をＡ／Ｄ変換装置にてデ
ジタル画像に変換し、これを、前記テンプレートと比較
してその類似度を２次元正規化相関演算にて計算してい
る。

【０００４】また、「ストリングマッチングを用いた高
速化テンプレ−トマッチング方式」情報処理学会研究報
告ｖｏｌ．８９，ｎｏ．１６（ＣＧ−３７）ｐｐ９から
ｐｐ１６（１９８９年）に記載されている従来技術で
は、１次元ウィンドウを走査して、マッチングの候補領
域をしぼり込んだ後、２次元ウィンドウ内で類似度計算
を行なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述して従来技術は、
いずれも２次元ウィンドウ内で類似度計算を行なってい
るので、テンプレ−トの一辺の画素数の２乗に比例して
演算量が増大し、迅速なパターンマッチングが行えない
という問題がある。例えば、類似度計算として正規化相
関を用いる場合は次の数式１

【０００６】

【数１】

【０００７】にて計算される。この数式１でのサンメン
ション記号（Σ）は２重になっており、これが、テンプ
レ−トの一辺の画素数の２乗に比例して演算量が増大す
る理由である。これらの演算をソフトウェアで行う場合
は、処理時間の増大化を引き起こし、ハ−ドウェアで実
現する場合は、回路規模の増大化を引き起こしてしま
う。

【０００８】小規模なハ−ドウェアで大きな画像を扱う
ために、大画像を画素を間引いて小画像にしてから、パ
ターンマッチングを行ない、候補領域を絞り込んだ後
に、より精密なパターンマッチングを行う方法も提案さ
れているが、画像が大きくなるにつれて、この手順の繰
返回数が増すという課題がある。

【０００９】本発明の目的は、テンプレ−トの大型化に
伴う演算量の増大を抑え、処理の高速化や回路規模の縮
小化を図ることのできるパタ−ンマッチング方法及びそ
の装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、検査対象の
撮像画像を入力する画像入力手段と、前記撮像画像をデ
ジタル画像に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記撮像画像
の一方向（ｘ方向という）に並ぶ画素の濃度を加算する
ｘ方向濃度加算手段と、前記撮像画像の前記ｘ方向とは
別の方向（ｙ方向という）に並ぶ画素の濃度を加算する
ｙ方向濃度加算手段と、テンプレ−トのｙ方向に並ぶ画
素の濃度を加算したものを記憶しておくｘ方向テンプレ
−ト記憶手段と、テンプレ−トのｘ方向に並ぶ画素の濃
度を加算しておくｙ方向テンプレ−ト記憶手段と、前記
ｙ方向濃度加算手段の出力と前記ｘ方向テンプレ−ト記
憶手段の出力の間で１次元の類似度計算を行なうｘ方向
一次元類似度計算手段と、前記ｘ方向濃度加算手段と前
記ｙ方向テンプレ−ト記憶手段の出力の間で１次元の類
似度計算を行なうｙ方向一次元類似度計算手段とを設け
ることで、達成される。

【００１１】

【作用】本発明では、本来は２次元のテンプレ−トを、
独立な２軸であるｘ方向とｙ方向のそれぞれに画素の濃
度を加算して２つの１次元テンプレ−トに変換し、入力
画像にも同様の変換を施した後、１次元のウィンドウを
走査し、１次元の類似度計算を行う。ｙ方向に並ぶ画素
の濃度を加算して作った一次元テンプレ−トで類似度を
計算した結果は、精度的には、ｘ方向に細かくｙ方向に
粗くなっている。逆に、ｘ方向に並ぶ画素の濃度を加算
して作った一次元テンプレ−トで類似度を計算した精度
は、ｘ方向に粗くｙ方向に細かくなっている。この２つ
の一次元テンプレ−トで計算された類似度を合成するこ
とで、ｘ，ｙの両方向で精度の高いパターンマッチング
精度が得られる。

【００１２】従来のパタ−ンマッチングにおける演算量
と、本発明によるパターンマッチングにおける演算量を
比較してみる。一辺がＮ画素の正方形の画像に一辺がｎ
の正方形のテンプレ−トを適用し、類似度計算に正規化
相関を用いるとする。この条件の基で、本発明での乗算
数と除算数の合計は

【００１３】

【数２】

【００１４】で表され、加算数と減算数の合計は

【００１５】

【数３】

【００１６】で表される。一方、従来のパタ−ンマッチ
ングでの乗算数と除算数の合計は

【００１７】

【数４】

【００１８】で表され、加算数と減算数の合計は

【００１９】

【数５】

【００２０】で表される。これらの式から明らかなよう
に、従来はテンプレ−ト一辺の画素数ｎの２乗に比例し
て演算量が増えるが、本発明ではｎに比例して増えるだ
けである。従って、大画像になるほど本発明が有利とな
る。

【００２１】

【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。図１は、本発明の第１実施例に係るパタ−ンマ
ッチング機能を有する位置決め装置の構成図である。こ
の位置決め装置は、ＩＴＶカメラ１と、Ａ／Ｄ変換装置
２と、ｙ方向濃度加算装置３と、ｘ方向濃度加算装置４
と、ｘ方向テンプレ−ト記憶装置５と、ｙ方向テンプレ
−ト記憶装置６と、ｘ方向一次元正規化相関演算装置７
と、ｙ方向一次元正規化相関演算装置８と、画像合成装
置９と、位置計算装置１０と、出力装置１１と、制御装
置１４と、デ−タバス１５と、外部記憶装置１６で構成
されている。Ａ／Ｄ変換装置２と、ｙ方向濃度加算装置
３と、ｘ方向濃度加算装置４と、ｘ方向テンプレ−ト記
憶装置５と、ｙ方向テンプレ−ト記憶装置６と、外部記
憶装置１６は、デ−タバス１５を介してデ−タのやりと
りをする。

【００２２】図２は、ＩＴＶカメラ１で撮像された濃淡
画像をＡ／Ｄ変換装置２で変換した後の、デジタル画像
の一例を示す図である。図２において、水平方向すなわ
ち方向ベクトル２１の方向は、ＩＴＶカメラ１の走査方
向と一致し、以後、ｘ方向という。垂直方向すなわち方
向ベクトル２２の方向は、ＩＴＶカメラ１の走査方向に
直交する方向であり、以後、ｙ方向という。更に、図２
において、丸印は画素を表し、以後、丸印の間を画素間
隔という。

【００２３】本実施例に係る位置決め装置は、位置決め
動作に先立って、位置決めすべき対象の画像をテンプレ
−トとしてｘ方向テンプレ−ト記憶装置５とｙ方向テン
プレ−ト記憶装置６に記憶する。図３はテンプレ−トの
説明図である。図３におけるデジタル画像３１はテンプ
レ−トにすべき画像であり、ＩＴＶカメラ１とＡ／Ｄ変
換装置２を介して得られるものである。ｘ方向にｐ個の
画素で、ｙ方向にｑ個の画素で成る矩形画像である。１
次元配列３２はｘ方向テンプレ−ト記憶装置５に記憶さ
れた１次元テンプレ−トであり、１次元配列３３はｙ方
向テンプレ−ト記憶装置６に記憶された１次元テンプレ
−トである。

【００２４】ここで、図３に基づき、１次元配列３２と
１次元配列３３の作成方法を説明する。デジタル画像３
１において、ｙ方向に並ぶｑ個の画素の濃度を加算し、
１次元配列３２の１画素の濃度とする。例えば、領域３
４に含まれる画素の濃度の総和が１次元配列３２の画素
３５の濃度となる。また、デジタル画像３１において、
ｘ方向に並ぶｐ個の画素の濃度を加算し、１次元配列３
３の１画素の濃度とする。例えば、領域３６に含まれる
画素の濃度の総和が１次元配列３３の画素３７の濃度と
なる。ｘ方向テンプレ−ト記憶装置５は、デジタル画像
３１が入力されると、上述した濃度の加算処理を行って
作成した１次元配列３２を記憶し、適時ｘ方向テンプレ
−ト１２として出力する。また、ｙ方向テンプレ−ト記
憶装置６は、デジタル画像３１が入力されると、上述し
た加算処理を行って作成した１次元配列３３を記憶し、
適時ｙ方向テンプレ−ト１３として出力する。また、１
次元配列に変換された全体のテンプレ−ト３１は外部記
憶装置１６に記憶しておき、必要に応じて、ｘ方向テン
プレ−ト記憶装置５とｙ方向テンプレ−ト記憶装置６に
ロ−ドする。

【００２５】次に、位置決め時の動作を説明する。図４
は入力画像の図である。例えば、基準とする集積回路等
の濃淡画像は、ＩＴＶカメラ１とＡ／Ｄ変換装置２を介
することで、デジタル画像４１として得られる。デジタ
ル画像４２は、ｙ方向濃度加算装置３にてデジタル画像
４１から作成され記憶された画像であり、適時ｘ方向一
次元正規化相関演算装置７へ出力される。デジタル画像
４３は、ｘ方向濃度加算装置４にてデジタル画像４１か
ら作成され記憶された画像であり、適時ｙ方向一次元正
規化相関演算装置８へ出力される。

【００２６】ここで、テンプレ−トの大きさがｐ＝３，
ｑ＝５の場合を例にとって、デジタル画像４２，４３の
作成方法を説明する。デジタル画像４１において、ｙ方
向に並ぶｑ個の画素の濃度の総和を、デジタル画像４２
の１画素の濃度とする。例えば、領域４４，４５，４６
の画素の濃度の各総和は画素４７，４８，４９の各濃度
になる。一方、デジタル画像４１においてｘ方向に並ぶ
ｐ個の画素の濃度の総和をデジタル画像４３の１画素の
濃度とする。例えば、領域４１０，４１１の画素の濃度
の各総和は画素４１２，４１３の各濃度になる。

【００２７】次に、ｘ方向一次元正規化相関演算装置７
とｙ方向一次元正規化相関演算装置８の動作を図５と図
６に基づいて説明する。図５において、デジタル画像５
１はｙ方向濃度加算装置３の出力である。デジタル画像
５１上で長さｐの１次元ウィンドウ５２をｘ方向に走査
して、ｘ方向テンプレ−ト１２との間で１次元の正規化
相関を計算し、デジタル画像５３として出力する。計算
は

【００２８】

【数６】

【００２９】に基づいて行なう。この数式６は１次元の
正規化相関の式であって、ｒｘは演算結果を、ｔはｘ方
向テンプレ−ト１２の画素の濃度を、Ｉはデジタル画像
５１で１次元ウィンドウ５２に含まれる画素の濃度をそ
れぞれ表している。Ｔはテンプレ−ト定数であって、テ
ンプレ−ト登録時に

【００３０】

【数７】

【００３１】によって計算される定数である。尚、数式
６における左辺のｕとｖはそれぞれデジタル画像５１の
左上コ−ナ−と１次元ウィンドウ５２の左端のｘ方向と
ｙ方向のずれ量に対応している。以後、デジタル画像５
３をｒｘ（ｕ，ｖ）と表す。図５の例ではｒｘ（５，
２）であり、画素５４の濃度に対応する。

【００３２】図６において、デジタル画像６１はｘ方向
濃度加算装置４の出力である。デジタル画像６１上で長
さｑの１次元ウィンドウ６２をｙ方向に走査して、ｙ方
向テンプレ−ト１３との間で１次元の正規化相関を計算
し、デジタル画像６３として出力する。計算は

【００３３】

【数８】

【００３４】に基づいて行なう。数式８は１次元の正規
化相関の式であって、ｒｙは演算結果を、ｔはｙ方向テ
ンプレ−ト１３の画素の濃度を、Ｉはデジタル画像６１
で１次元ウィンドウ６２に含まれる画素の濃度をそれぞ
れ表している。Ｔはテンプレ−ト定数であって、テンプ
レ−ト登録時に

【００３５】

【数９】

【００３６】によって計算される定数である。尚、数式
８における左辺のｕとｖはそれぞれデジタル画像６１の
左上コ−ナ−と１次元ウィンドウ６２の上端のｘ方向と
ｙ方向のずれ量に対応している。以後、デジタル画像６
３をｒｙ（ｕ，ｖ）と表す。図６の例ではｒｙ（４，
２）であり、画素６４の濃度に対応する。

【００３７】図１に示す画像合成装置９では、同一のｕ
とｖについてｒｘとｒｙを掛け算し、結果をｒ（ｕ，
ｖ）として出力する。位置計算装置１０では、ｒ（ｕ，
ｖ）の最大値を含み、ｖが一定の数点を多項式曲線で結
んで極大値を与えるｕをもってｘ方向の位置決め結果と
する。また、ｒ（ｕ，ｖ）の最大値を含み、ｕが一定の
数点を多項式曲線で結んで極大値を与えるｖをもってｙ
方向の位置決め結果とする。このように、画素間を多項
式曲線で補間することによって、画素間隔よりも細かい
位置決めが可能となる。尚、多項式による補間法とし
て、八田夏夫：「数値計算法の基礎と応用」：森北出版
１９８８：ｐｐ５４に記載されている「ラグランジュの
補間法」がある。

【００３８】以上説明した様に、２次元の画像を扱いな
がらも、独立な２軸方向の１次元演算の結果の積を位置
決め計算に使うことによって、精度を落すことなく、演
算量を１次元の信号処理と同程度に減じる事ができると
いう効果を有する。

【００３９】尚、上述した実施例では、ｙ方向濃度加算
装置３とｘ方向濃度加算装置４とを別々に設けたが、１
つの濃度加算装置を設け時分割にてｙ方向とｘ方向の濃
度加算処理を行うようにしてもよいことはいうまでもな
い。また、一次元正規化相関装置も１台とし時分割にて
ｙ方向とｘ方向の演算処理を行う構成とすることもでき
る。

【００４０】次に、本発明の第２実施例に係るパタ−ン
マッチング方法を実施する位置決め装置について説明す
る。本実施例に係る位置決め装置は、図７に示すよう
に、ＩＴＶカメラ７１と、Ａ／Ｄ変換装置７２と、プロ
セッサ７３と、Ｉ／Ｏコントロ−ラ７４と、アドレスコ
ントロ−ラ７５と、画像メモリ７６と、画像メモリ７７
と、濃度加算回路７８と、一次元正規化相関回路７９
と、ｘ方向テンプレ−トメモリ７１０と、ｙ方向テンプ
レ−トメモリ７１１と、画像合成回路７１２と、出力装
置７１３と、デ−タバス７１４で構成されている。

【００４１】ＩＴＶカメラ７１から入力される濃淡画像
は、Ａ／Ｄ変換装置７２でデジタル画像に変換され、２
つの画像メモリ７６，７７に記憶される。ｘ方向テンプ
レ−トメモリ７１０は、２次元のテンプレ−ト画像に関
してｙ方向に並ぶ画素の濃度を加算して得られる１次元
配列を記憶する。ｙ方向テンプレ−トメモリ７１１は、
２次元のテンプレ−ト画像に関してｘ方向に並ぶ画素の
濃度を加算して得られる１次元配列を記憶する。この２
つの１次元配列は、濃度加算回路７８にて得られる。一
次元正規化相関回路７９は、画像メモリ７６あるいは画
像メモリ７７上のデジタル画像と、ｘ方向テンプレ−ト
メモリ７１０あるいはｙ方向テンプレ−トメモリ７１１
の１次元配列の間で１次元の正規化相関演算を行なう。
画像合成回路７１２は、ｘ方向テンプレ−トメモリ７１
０の１次元配列による１次元の正規化相関演算の結果ｒ
ｘと、ｙ方向テンプレ−トメモリ７１１の１次元配列に
よる１次元の正規化相関演算の結果ｒｙを掛け算するこ
とで合成する。

【００４２】デ−タバス７１４は、Ａ／Ｄ変換装置７２
と、プロセッサ７３と、画像メモリ７６，７７と、濃度
加算回路７８と、一次元正規化相関回路７９と、ｘ方向
テンプレ−トメモリ７１０と、ｙ方向テンプレ−トメモ
リ７１１と、画像合成回路７１２の間のデ−タの受渡し
をする。プロセッサ７３はＩ／Ｏコントロ−ラ７４を介
してデ−タバス７１４の入出力を制御し、アドレスコン
トロ−ラ７５を介して画像メモリ７６，７７上の画像を
ｘ方向あるいはｙ方向に走査する。また、プロセッサ７
３は画像合成回路７１２の結果を基に位置決め計算を行
ない、出力装置７１３に出力する。

【００４３】次に、濃度加算回路７８及び一次元正規化
相関回路７９を詳細に説明する。濃度加算回路７８は、
図８に示すように、シフトレジスタ８１と演算器８２と
レジスタ８３から成るシフトレジスタ回路８１１と、Ｉ
／Ｏ８４と、Ｉ／Ｏ８５で構成される。入力８６と出力
８７は、夫々Ｉ／Ｏ８４とＩ／Ｏ８５を介してデ−タバ
ス７１４に接続されている。シフトレジスタ８１の出力
８８は最も前に入力されたデ−タであり、レジスタ８１
の出力８９は最も最後に入力されたデ−タである。演算
器８２は、１段階前の出力８１０からレジスタ出力８８
を引き、レジスタ出力８９を加えて、出力８７とする。
レジスタ８３は、演算器８３の１段階前の出力８１０を
記憶している。Ｉ／Ｏ８４，８５は、Ｉ／Ｏコントロ−
ラ７４で制御される。

【００４４】以上の構成によって、濃度加算回路７８
に、例えばアルファベット順に濃度を入力すると、

【００４５】

【数１０】

【００４６】

【数１１】

【００４７】

【数１２】

【００４８】といった出力が順次得られる。

【００４９】一次元正規化相関回路７９は、図９に示す
ように、二乗演算器９１と、シフトレジスタ回路９２
と、フトレジスタ回路９３と、乗算器９４と、加算器９
５と、テンプレ−ト配列メモリ９６と、テンプレ−ト定
数メモリ９７と、演算器９８と、Ｉ／Ｏ９９と、Ｉ／Ｏ
９１０と、Ｉ／Ｏ９１１で構成される。シフトレジスタ
回路９３はシフトレジスタ９１２と、演算器９１３と、
レジスタ９１４で構成される。一次元正規化相関回路７
９へのデータの入出力はＩ／Ｏ９９，９１０及び９１１
とデ−タバス７１４を介して行われる。二乗演算器９１
は入力９１５を２乗する。シフトレジスタ回路９２は、
図８のシフトレジスタ回路８１１と同じ構成であって、
入力９１５がアルファベット順の値の場合は

【００５０】

【数１３】

【００５１】

【数１４】

【００５２】

【数１５】

【００５３】といった値が順次出力９１６として得られ
る。出力９１６は数式６と数式８の分母におけるＩの２
乗の総和に対応する。シフトレジスタ回路９３は、シフ
トレジスタ回路８１１と同じ動作をし、入力９１５がア
ルファベット順の値の場合は

【００５４】

【数１６】

【００５５】

【数１７】

【００５６】

【数１８】

【００５７】といった値が順次出力９１７として得られ
る。出力９１７は数式６と数式８におけるＩの総和に対
応する。テンプレ−ト配列メモリ９６にはデ−タバス７
１４を介して、ｘ方向テンプレ−トメモリ７１０あるい
はｙ方向テンプレ−トメモリ７１１の１次元配列が入力
されている。テンプレ−ト定数メモリ９７には数式７あ
るいは数式９で計算されるテンプレ−トの定数が記憶さ
れている。乗算器９４は入力９１５とテンプレ−ト配列
メモリ９６の対応する数を掛け算し、これらは加算器９
５で加算され出力９１８になる。出力９１８は数式６と
数式８の分子におけるＩとｔの積の総和に対応する。演
算器９８は出力９１６，９１７，９１８及びテンプレ−
ト定数メモリ９７の定数を演算することによって、数式
６のｒｘあるいは数式８のｒｙを出力する。

【００５８】最後に、テンプレ−ト登録処理と位置決め
処理の流れを説明する。テンプレ−ト登録処理は登録す
べき画像を２回走査することで完了する。１回目の走査
はＩＴＶカメラ７１の入力時のものであり、ｘ方向に為
される。この時、画像メモリ７６にＡ／Ｄ変換装置７２
を介したデジタル画像が記憶されると同時に、濃度加算
回路７８を介した１次元配列がｙ方向テンプレ−トメモ
リ７１１に記録される。２回目の走査は、画像メモリ７
６にてｙ方向に行なわれる。この時、濃度加算回路７８
を介した１次元配列が、ｘ方向テンプレ−トメモリ７１
０に記録される。数式７と数式９のテンプレ−トの定数
は、プロセッサ７３で計算されてそれぞれｘ方向テンプ
レ−トメモリ７１０とｙ方向テンプレ−トメモリ７１１
に記録され、テンプレ−ト登録処理を完了する。

【００５９】位置決め処理は、メモリ上の画像を３回走
査する間に完了する。１回目の走査ではＩＴＶカメラ１
とＡ／Ｄ変換装置２を介したデジタル画像が画像メモリ
７６に記録されると同時に、画像メモリ７７には濃度加
算回路７８を介して、ｘ方向に並ぶ画素所定数分の濃度
を加えた画像を作成し、記録する。２回目の走査はｙ方
向に行ない、画像メモリ７６の画像において、ｙ方向に
並ぶ画素所定数分の濃度を加えた画像を作成し、画像メ
モリ７７に記録すると同時に、画像メモリ７７に記憶さ
れていた画像とｙ方向テンプレ−トの間で１次元の正規
化相関演算を行ない、結果ｒｙを画像メモリ７６に記録
する。３回目の走査はｘ方向に行ない、画像メモリ７７
に記録されている画像とｘ方向テンプレ−トの間で１次
元の正規化相関演算を行ない、画像合成回路７１２を介
して結果ｒｘと画像メモリ７６のｒｙとの積をとり、ｒ
として画像メモリ７６に記録する。プロセッサ７３は、
画像メモリ７６のｒについて位置決め計算を行ない、出
力装置７１３にて結果を出力する。

【００６０】以上述べた実施例に係るパタ−ンマッチン
グ位置決め装置は、ｘ方向の加算処理とｙ方向の加算処
理を１つの濃度加算回路で行ない、ｘ方向の正規化相関
処理とｙ方向の正規化相関処理を１つの１次元の正規化
相関回路で実現するので、回路規模が小さくなり、しか
もテンプレ−トの大きさに関係なく３回の走査で全処理
が終了し、処理の高速化が図れるという効果を有する。

【００６１】上述した実施例では、ｘ方向とｙ方向の角
度を直角としたが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。つまり、一次元テンプレート作成時に、ｙ方向濃
度加算装置３と、ｘ方向濃度加算装置４における濃度加
算処理は、任意の２方向に並ぶ画素について行っても、
上述した実施例と同様の効果が得られる。図１０は、任
意の２方向１０１，１０２に並ぶ画素の濃度を加算する
例を示したものである。デジタル画像１００はテンプレ
ートにする画像であり、一次元配列１０３と１０４は、
それぞれ濃度の加算処理によって得られた一次元テンプ
レートである。一次元配列１０４は、デジタル画像１０
０において方向１０１に並ぶ画素を加算したものであ
る。前述した実施例におけるｘ方向，ｙ方向は、画像１
００を構成する画素の配列に沿った方向であるが、本実
施例での方向１０１は画素の並びに対して斜めになって
いる。このため、方向１０１の直線上に画素は並ばない
ため、図１０に示す様に、方向１０１に近似した実線の
折れ線１０９に沿った画素の濃度を加算する。図示の例
では、実線１０９に沿った画素濃度の総和が画素１０１
１の濃度となり、実線１０１０に沿った画素濃度の総和
が画素１０１２の濃度となる。方向１０２についても同
様であり、点線１０５，１０６に沿った画素濃度の総和
が一次元配列１０３の画素１０７，１０８となる。

【００６２】また、上述した実施例では、２方向に濃度
を加算する場合について述べたが、２方向に限定される
ものではなく、３方向以上の多方向に拡張することも可
能である。この場合には、画像合成装置９において掛け
算で合成する演算結果の数も方向数に応じて増える。例
えば３方向の場合には、ｒｘとｒｙと、３方向目に対応
する一次元正規化相関演算の結果であるｒｚとの３つを
掛け算で合成することができる。このように、方向の異
なる一次元テンプレートの数を増やすことで、細かいパ
ターンでも誤りなくマッチング処理を行うことが可能に
なる。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、２次元の画像を扱いな
がらも独立な複数方向の１次元演算の結果の積を用いる
ことによって、精度を落すことなく、演算量を１次元の
信号処理の程度に減することが可能となる。このため、
処理をソフトウェアで行なう場合にはより高速化が可能
になり、ハ−ドウェアで行なう場合にはより小規模な回
路で実現できるという効果を奏する。また、本発明の位
置決め装置では、ｘ方向の加算処理とｙ方向の加算処理
を１つの濃度加算回路で行ない、ｘ方向の正規化相関処
理とｙ方向の正規化相関処理を１つの１次元の正規化相
関回路で実現するので、回路規模が小さくなる。しか
も、３回の走査で全処理を終了するので、処理の高速化
が図れるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るパタ−ンマッチング
による位置決め装置の構成図である。

【図２】デジタル画像を例示する図である。

【図３】テンプレ−トを例示する図である。

【図４】入力画像を例示する図である。

【図５】ｘ方向１次元正規化相関装置の動作説明図であ
る。

【図６】ｙ方向１次元正規化相関装置の動作説明図であ
る。

【図７】本発明の第２実施例に係る位置決め装置の構成
図である。

【図８】図７に示す濃度加算回路の詳細構成図である。

【図９】図７に示す一次元正規化相関回路の詳細構成図
である。

【図１０】濃度加算処理を行う方向に任意に選択したと
きのテンプレートの説明図である。

【符号の説明】

１…ＩＴＶカメラ、２…Ａ／Ｄ変換装置、３…ｙ方向濃
度加算装置、４…ｘ方向濃度加算装置、５…ｘ方向テン
プレ−ト記憶装置、６…ｙ方向テンプレ−ト記憶装置、
７…ｘ方向一次元正規化相関装置、８…ｙ方向一次元正
規化相関装置、９…画像合成装置、１０…位置計算装
置、１１…出力装置、１４…制御装置、１５…デ−タバ
ス、７１…ＩＴＶカメラ、７２…Ａ／Ｄ変換装置、７３
…プロセッサ、７４…Ｉ／Ｏコントロ−ラ、７５…アド
レスコントロ−ラ、７６…画像メモリ、７７…画像メモ
リ、７８…濃度加算回路、７９…一次元正規化相関回
路、７１０…ｘ方向テンプレ−トメモリ、７１１…ｙ方
向テンプレ−トメモリ、７１２…画像合成回路、７１３
…出力装置、８１…シフトレジスタ、８２…演算器、８
３…レジスタ、８４…Ｉ／Ｏ、８５…Ｉ／Ｏ、８１１…
レジスタ回路、９１…二乗演算器、９２…レジスタ回
路、９３…レジスタ回路、９４…乗算器、９５…加算
器、９６…テンプレ−ト配列メモリ、９７…テンプレ−
ト定数メモリ、９８…演算器、９９…Ｉ／Ｏ、９１０…
Ｉ／Ｏ、９１１…Ｉ／Ｏ、９１２…シフトレジスタ、９
１３…演算器、９１４…レジスタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浅田和佳茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者高木陽市茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テンプレ−トとして登録されている基準
画像と、入力された濃淡画像とのマッチング処理を行う
濃淡画像パターンマッチング方法において、前記濃淡画
像を画像入力手段から取り込み、該濃淡画像を濃度量子
化された離散値（以後、画素と称する）の配列であるデ
ジタル画像に変換し、前記画像入力手段の任意の１方向
（以後、ｘ方向と称する）に並ぶ画素の濃度をｘ方向濃
度加算手段にて加算し、前記画像入力手段のｘ方向と異
なる任意の方向（以後、ｙ方向と称する）に並ぶ画素の
濃度をｙ方向濃度加算手段にて加算し、前記テンプレ−
トのｙ方向に並ぶ画素の濃度を加算したものをｘ方向テ
ンプレ−ト記憶手段に記憶しておき、前記テンプレ−ト
のｘ方向に並ぶ画素の濃度を加算したものをｙ方向テン
プレ−ト記憶手段に記憶しておき、前記ｙ方向濃度加算
手段の出力と前記ｘ方向テンプレ−ト記憶手段の出力の
間で１次元の類似度計算を行ない、前記ｘ方向濃度加算
手段の出力と前記ｙ方向テンプレ−ト記憶手段の出力の
間で１次元の類似度計算を行ない、両一次元類似度計算
の結果に基づいてマッチングの判定を行うことを特徴と
する濃淡画像パターンマッチング方法。
【請求項２】テンプレ−トとして登録されている基準
画像と、入力された濃淡画像とのマッチング処理を行う
濃淡画像パターンマッチング装置において、前記濃淡画
像を入力する画像入力手段と、前記濃淡画像を画素の配
列であるデジタル画像に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前
記画像入力手段のｘ方向に並ぶ画素の濃度を加算し記憶
するｘ方向濃度加算手段と、前記画像入力手段のｘ方向
と異なるｙ方向に並ぶ画素の濃度を加算し記憶するｙ方
向濃度加算手段と、前記テンプレ−トのｙ方向に並ぶ画
素の濃度を加算したものを記憶しておくｘ方向テンプレ
−ト記憶手段と、前記テンプレ−トのｘ方向に並ぶ画素
の濃度を加算したものを記憶しておくｙ方向テンプレ−
ト記憶手段と、前記ｙ方向濃度加算手段の出力と前記ｘ
方向テンプレ−ト記憶手段の出力の間で１次元の類似度
計算を行なうｘ方向一次元類似度計算手段と、前記ｘ方
向濃度加算手段の出力と前記ｙ方向テンプレ−ト記憶手
段の出力の間で１次元の類似度計算を行なうｙ方向一次
元類似度計算手段と、前記ｘ方向一次元類似度計算手段
の出力と前記ｙ方向一次元類似度計算手段の出力にてマ
ッチングの判定を行う手段とを備えることを特徴とする
濃淡画像パターンマッチング装置。
【請求項３】テンプレ−トとして登録されている基準
画像と、被検査体の濃淡画像とのマッチング処理を行
い、濃淡画像中の基準画像と異なる部分を欠陥として検
出する欠陥検出方法において、前記濃淡画像を画像入力
手段から取り込み、前記濃淡画像を画素の配列であるデ
ジタル画像に変換し、前記画像入力手段のｘ方向に並ぶ
画素の濃度をｘ方向濃度加算手段にて加算し、前記画像
入力手段のｘ方向と異なるｙ方向に並ぶ画素の濃度をｙ
方向濃度加算手段にて加算し、前記テンプレ−トのｙ方
向に並ぶ画素の濃度を加算したものをｘ方向テンプレ−
ト記憶手段に記憶しておき、前記テンプレ−トのｘ方向
に並ぶ画素の濃度を加算したものをｙ方向テンプレ−ト
記憶手段に記憶しておき、前記ｙ方向濃度加算手段の出
力と前記ｘ方向テンプレ−ト記憶手段の出力の間で１次
元の類似度計算を行ない、前記ｘ方向濃度加算手段の出
力と前記ｙ方向テンプレ−ト記憶手段の出力の間で１次
元の類似度計算を行ない、両一次元類似度計算の結果に
て欠陥の有無を判定することを特徴とする欠陥検出方
法。
【請求項４】テンプレ−トとして登録されている基準
画像と、被検査体の濃淡画像とのマッチング処理を行
い、濃淡画像中の基準画像と異なる部分を欠陥として検
出する欠陥検出装置において、前記濃淡画像を入力する
画像入力手段と、前記濃淡画像を画素の配列であるデジ
タル画像に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記画像入力手
段のｘ方向に並ぶ画素の濃度を加算し記憶するｘ方向濃
度加算手段と、前記画像入力手段のｘ方向と異なるｙ方
向に並ぶ画素の濃度を加算し記憶するｙ方向濃度加算手
段と、前記テンプレ−トのｙ方向に並ぶ画素の濃度を加
算したものを記憶しておくｘ方向テンプレ−ト記憶手段
と、前記テンプレ−トのｘ方向に並ぶ画素の濃度を加算
したものを記憶しておくｙ方向テンプレ−ト記憶手段
と、前記ｙ方向濃度加算手段の出力と前記ｘ方向テンプ
レ−ト記憶手段の出力の間で１次元の類似度計算を行な
うｘ方向一次元類似度計算手段と、前記ｘ方向濃度加算
手段の出力と前記ｙ方向テンプレ−ト記憶手段の出力の
間で１次元の類似度計算を行なうｙ方向一次元類似度計
算手段と、前記ｘ方向一次元類似度計算手段の出力と前
記ｙ方向一次元類似度計算手段の出力にて欠陥の有無を
判定する手段とを備えることを特徴とする欠陥検出装
置。
【請求項５】文字の画像をテンプレ−トとして登録し
た辞書と、認識対象文字の画像とのマッチング処理を行
い、入力画像の文字を特定する文字認識装置において、
前記認識対象の文字画像を入力する画像入力手段と、前
記文字画像を画素の配列であるデジタル画像に変換する
Ａ／Ｄ変換手段と、前記画像入力手段のｘ方向に並ぶ画
素の濃度を加算し記憶するｘ方向濃度加算手段と、前記
画像入力手段のｘ方向と異なるｙ方向に並ぶ画素の濃度
を加算し記憶するｙ方向濃度加算手段と、前記テンプレ
−トのｙ方向に並ぶ画素の濃度を加算したものを記憶し
ておくｘ方向テンプレ−ト記憶手段と、前記テンプレ−
トのｘ方向に並ぶ画素の濃度を加算したものを記憶して
おくｙ方向テンプレ−ト記憶手段と、前記ｙ方向濃度加
算手段の出力と前記ｘ方向テンプレ−ト記憶手段の出力
の間で１次元の類似度計算を行なうｘ方向一次元類似度
計算手段と、前記ｘ方向濃度加算手段の出力と前記ｙ方
向テンプレ−ト記憶手段の出力の間で１次元の類似度計
算を行なうｙ方向一次元類似度計算手段と、前記ｘ方向
一次元類似度計算手段の出力と前記ｙ方向一次元類似度
計算手段の出力により辞書中の文字のうちで入力文字画
像に最も類似する文字を特定する手段とを備えることを
特徴とする文字認識装置。
【請求項６】位置決め対象画像をテンプレ−トとして
登録した後に、位置決め対象物の濃淡画像に対して前記
テンプレ−トを濃淡パタ−ンマッチング処理し、前記濃
淡画像におけるテンプレ−トの位置決めを行なう位置決
め装置において、前記濃淡画像を入力する画像入力手段
と、前記濃淡画像を画素の配列であるデジタル画像に変
換するＡ／Ｄ変換手段と、前記画像入力手段のｘ方向に
並ぶ画素の濃度を加算し記憶するｘ方向濃度加算手段
と、前記画像入力手段のｘ方向と異なるｙ方向に並ぶ画
素の濃度を加算し記憶するｙ方向濃度加算手段と、前記
テンプレ−トのｙ方向に並ぶ画素の濃度を加算したもの
を記憶しておくｘ方向テンプレ−ト記憶手段と、前記テ
ンプレ−トのｘ方向に並ぶ画素の濃度を加算したものを
記憶しておくｙ方向テンプレ−ト記憶手段と、前記ｙ方
向濃度加算手段の出力と前記ｘ方向テンプレ−ト記憶手
段の出力の間で１次元の類似度計算を行なうｘ方向一次
元類似度計算手段と、前記ｘ方向濃度加算手段の出力と
前記ｙ方向テンプレ−ト記憶手段の出力の間で１次元の
類似度計算を行なうｙ方向一次元類似度計算手段と、前
記ｘ方向一次元類似度計算手段の出力と前記ｙ方向一次
元類似度計算手段の出力を合成する画像合成手段と、該
画像合成手段の出力に基づいてテンプレ−トの位置を計
算する位置計算手段とを備えることを特徴とする位置決
め装置。
【請求項７】請求項６において、前記ｘ方向一次元類
似度計算手段はｘ方向一次元正規化相関演算手段を有
し、前記ｙ方向一次元類似度計算手段はｙ方向一次元正
規化相関演算手段を有することを特徴とする位置決め装
置。
【請求項８】請求項７において、ｘ方向に並ぶ画素の
濃度を加算する処理とｙ方向に並ぶ画素の濃度を加算す
る処理を時分割で行なう濃度加算手段と、前記ｘ方向テ
ンプレ−ト記憶手段の出力に関する１次元正規化相関演
算と前記ｙ方向テンプレ−ト記憶手段の出力に関する１
次元正規化相関演算を時分割で行なう一次元正規化相関
演算手段を有することを特徴とする位置決め装置。
【請求項９】請求項６において、前記画像合成手段
は、前記ｘ方向一次元類似度計算手段の出力と前記ｙ方
向一次元類似度計算手段の出力を画素毎に掛け算するこ
とで合成するものであることを特徴とする位置決め装
置。
【請求項１０】請求項６において、前記画像合成手段
は、前記ｘ方向一次元類似度計算手段の出力と前記ｙ方
向一次元類似度計算手段の出力を画素毎に足し算するこ
とで合成するものであることを特徴とする位置決め装
置。