JPH052638A - Ｙアドレス生成装置およびその装置を用いた重心計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】インターレース方式，ノンインターレース方式
のいずれの走査方式に対しても適用可能な重心計測回路
と、その重心計測回路を構成するのに必要なＹアドレス
生成装置とを提供する。 【構成】重心計測回路はＹアドレス生成装置２５を含
み、Ｙアドレス生成装置２５はＹカウンタ３１とマルチ
プレクサ３２とを含む。Ｙカウンタ３１は水平同期信号
ＨＤを計数し、その計数値がマルチプレクサ３２のＢ入
力に、また計数値をフィールド信号ＦＤにより変換した
データがＡ入力に、それぞれ与えられる。マルチプレク
サ３２はＡ，Ｂの各入力を走査方式選択信号ＳＥにより
切り換えてＹアドレスとして出力するもので、インター
レース方式であればＡ入力が、またノンインターレース
方式であればＢ入力が、それぞれ選択される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば工場などの製
品を検査するラインにおいて、画像処理により対象物の
形状などの認識や対象物の良否の判別を行うための２次
元視覚認識装置に関連し、殊にこの発明は、画像の重心
位置などを計測するのに用いられるＹアドレス生成装置
と、そのＹアドレス生成装置が導入された重心計測装置
とに関する。

【０００２】

【従来の技術】工場などにおける製品の検査は、通常、
検査対象である多数の製品を搬送路に沿い搬送し、その
搬送途中に検査位置を設定して２次元視覚認識装置を設
置し、その２次元視覚認識装置により対象物を次々に撮
像して、検査に必要な所定の画像処理を施している。

【０００３】一般にその種視覚認識装置では、対象物を
撮像して得られた画像信号を２値化処理し、その２値画
像につき、面積，重心，主軸角などの特徴量を計測して
いる。この特徴量を計測する方法として、前記２値画像
を一旦画像メモリに記憶させた後、ソフト処理により前
記特徴量の計測を行う方法と、２値画像を画像メモリに
記憶させずに、そのままリアルタイム処理により特徴量
の計測を行う方法とがあり、特に近年、２値画像の重心
位置をリアルタイムで算出するための重心計測回路が提
案されかつ製品化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで画像の走査方
式には、インターレース方式とノンインターレース方式
とがあるが、従来の重心計測回路は、いずれか特定の走
査方式に対してのみ適用でき、両方の走査方式に対して
適用可能な汎用タイプのものはいまだ提案されていな
い。

【０００５】この発明は、上記問題に着目してなされた
もので、いずれの走査方式に対しても適用可能な重心計
測回路と、その重心計測回路を構成するのに必要なＹア
ドレス生成装置とを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる発明の
Ｙアドレス生成装置は、水平同期信号を入力して計数す
る計数手段と、前記計数手段による計数値と走査方式選
択信号とフィールド信号とを入力して画像の走査方式に
応じたＹアドレスを生成する切換手段とから成るもので
あって、前記切換手段は、画像の走査方式がノンインタ
ーレース方式のとき前記計数手段による計数値に応じた
Ｙアドレスを生成し、画像の走査方式がインターレース
方式のとき前記計数手段による計数値を前記フィールド
信号を用いて変換して奇数または偶数フィールドに応じ
たＹアドレスを生成している。

【０００７】また請求項２にかかる発明の重心計測回路
は、画素クロックを入力して計数してＸアドレスを生成
する第１の計数手段と、水平同期信号を入力して計数す
る第２の計数手段と、前記第２の計数手段による計数値
と走査方式選択信号とフィールド信号とを入力して画像
の走査方式に応じた画像のＹアドレスを生成する切換手
段と、画像信号と前記ＸアドレスおよびＹアドレスとを
入力して累積加算演算により画像の重心位置のＸ座標値
およびＹ座標値を算出する演算手段とを有するものであ
って、前記切換手段は、画像の走査方式がノンインター
レース方式のとき前記第２の計数手段による計数値に応
じたＹアドレスを出力し、画像の走査方式がインターレ
ース方式のとき前記第２の計数手段による計数値を前記
フィールド信号を用いて変換して奇数または偶数フィー
ルドに応じたＹアドレスを生成して前記演算手段へ出力
している。

【０００８】

【作用】画像の走査方式がノンインターレース方式であ
れば、水平同期信号の計数値に応じたＹアドレスが生成
され、また画像の走査方式がインターレース方式であれ
ば奇数または偶数フィールドに応じたＹアドレスが生成
されるので、走査方式の如何を問わず、重心の計測やウ
ィンドウ領域の設定などが可能である。そして前記Ｙア
ドレスと画像信号とを用いて累積加算演算を実行すれ
ば、いずれの走査方式の画像信号についても画像の重心
位置のＹ座標値がリアルタイムで算出される。

【０００９】

【実施例】図１は、この発明が実施された２次元視覚認
識装置の概略構成を示すもので、テレビカメラ１と画像
処理装置２とで構成される。この２次元視覚認識装置
は、工場などの検査ラインに導入されるもので、対象物
３の搬送路途中に検査位置を設定して前記テレビカメラ
１が位置決め配置される。

【００１０】前記テレビカメラ１は画像処理装置２に接
続され、テレビカメラ１により得られた濃淡画像信号が
画像処理装置２に取り込まれて所定の認識処理が行われ
る。

【００１１】前記画像処理装置２のＡ／Ｄ変換器４は、
アナログ量の濃淡画像信号をディジタル量に変換してＤ
／Ａ変換器５や２値化回路６へ出力する。前記２値化回
路６は、ディジタル量の濃淡画像信号を所定の２値化し
きい値で２値化処理し、その２値画像信号を重心計測部
７へ出力する。一方、Ｄ／Ａ変換器５は、ディジタル量
の濃淡画像信号をアナログ量の濃淡画像信号に変換し
て、図示しないビデオモニタへ出力する。

【００１２】前記重心計測部７は前記２値画像につき特
徴量として重心位置を計測する。この計測値はＣＰＵ８
に取り込まれ、対象物の形状や良否などの判別が行われ
る。前記ＣＰＵ８は、制御・演算の主体であって、プロ
グラムが格納されるＲＯＭ９と、各種データを記憶させ
るＲＡＭ１０とでマイクロコンピュータを構成する。同
期発生部１１は画像信号を入力し、垂直同期信号ＶＤ，
水平同期信号ＨＤ，走査フィールド信号ＦＤを生成して
出力する。

【００１３】図２は、対象物３を撮像して得られた２値
画像１２を示す。図中、斜線で表した部分は対象物の画
像部分１２ａ、その他は背景の画像部分１２ｂであっ
て、各枡目は画素を示す。各画素の位置はＸＹ座標によ
り与えられるもので、いま座標（ｉ，ｊ）の画素位置の
２値データをｆ（ｉ，ｊ）とし、対象物の画像部分１２
ａの面積（画素数）をＮ、重心位置Ｇの座標を（Ｘ_G ，
Ｙ_G ）とすると、面積Ｎ，重心位置ＧのＸ座標値Ｘ_G お
よびＹ座標値Ｙ_G は、つぎの〜式で与えられる。

【００１４】

【数１】

【００１５】

【数２】

【００１６】

【数３】

【００１７】なお上式中、２値データｆ（ｉ，ｊ）は対
象物の画像部分１２ａでは「１」、背景の画像部分１２
ｂでは「０」の値をとる。

【００１８】図３および図４は、前記重心計測部７の回
路構成の一部を示すもので、図３が重心演算に必要なＸ
１次モーメントＭ_X を算出するためのＸ１次モーメント
演算部１３を、図４がＹ１次モーメントＭ_Y を算出する
ためのＹ１次モーメント演算部１４を、それぞれ示す。
つぎの式はＸ１次モーメントＭ_X の演算式を、また
式はＹ１次モーメントの演算式を、それぞれ示してい
る。なお、重心演算に必要な面積Ｎを算出するための面
積演算部は、対象物の画像部分１２ａの画素数を計数す
るカウンタを用いることにより容易に構成できるもの
で、ここでは図示を省略する。

【００１９】

【数４】

【００２０】

【数５】

【００２１】図３において、Ｘ１次モーメント演算部１
３は第１，第２の各累積加算部１５，１６より成る。第
１の累積加算部１５はＸカウンタ１７と加算器１８とフ
リップフロップより成るラッチ回路１９とを含み、また
第２の累積加算部１６は加算器２０とフリップフロップ
より成るラッチ回路２１とを含む。

【００２２】第１の累積加算部１５は１水平走査ライン
毎の累積加算演算を実行する部分であり、前記Ｘカウン
タ１７は画素クロックＣＫを計数して前記２値画像１２
のＸアドレスを求め、そのＸアドレスを加算器１８へ与
える。なお前記Ｘカウンタ１７のクリア端子ＣＬには水
平同期信号ＨＤが与えられ、この水平同期信号ＨＤが入
力される毎に計数値がクリアされる。

【００２３】前記加算器１８はＸカウンタ１７の計数値
（Ｘアドレス）と後段のラッチ回路１９によるラッチデ
ータとを加算してラッチ回路１９へ与える。このラッチ
回路１９はアンド回路２２からのアンド出力が与えられ
ると、加算器１８による加算データをラッチする。前記
アンド回路２２は２値画像信号と画素クロックＣＫとを
入力してその論理積をとっている。

【００２４】第２の累積加算部１６は全水平走査ライン
にわたる累積加算演算を実行する部分であり、前記ラッ
チ回路１９の出力が加算器２０へ与えられ、加算器２０
はこれに後段のラッチ回路２１によるラッチデータを加
算してラッチ回路２１へ与える。このラッチ回路２１は
水平同期信号ＨＤが与えられると、加算器２０による加
算データをラッチするもので、このラッチ回路２１の出
力として前記Ｘ１次モーメントＭ_X が得られる。

【００２５】図４に示すＹ１次モーメント演算部１４
も、同様に、第１，第２の各累積加算部２３，２４より
成る。第１の累積加算部２３はＹアドレス生成装置２５
と加算器２６とフリップフロップより成るラッチ回路２
７とを含み、また第２の累積加算部２４は加算器２８と
フリップフロップより成るラッチ回路２９とを含む。

【００２６】第１の累積加算部２３は１水平走査ライン
毎の累積加算演算を実行する部分であり、前記Ｙアドレ
ス生成装置２５は画像の走査方式に応じて前記２値画像
１２のＹアドレスを求め、そのＹアドレスを加算器２６
へ与える。

【００２７】前記加算器２６はＹアドレス生成装置２５
の出力（Ｙアドレス）と後段のラッチ回路２７によるラ
ッチデータとを加算してラッチ回路２７へ与える。この
ラッチ回路２７はアンド回路３０からのアンド出力が与
えられると、加算器２６による加算データをラッチす
る。前記アンド回路３０は２値画像信号と画素クロック
ＣＫとを入力してその論理積をとっている。

【００２８】第２の累積加算部２４は全水平走査ライン
にわたる累積加算演算を実行する部分であり、前記ラッ
チ回路２７の出力が加算器２８へ与えられ、加算器２８
はこれに後段のラッチ回路２９によるラッチデータを加
算してラッチ回路２９へ与える。このラッチ回路２９は
水平同期信号ＨＤが与えられると、加算器２８による加
算データをラッチするもので、このラッチ回路２９の出
力として前記Ｙ１次モーメントＭ_Y が得られる。

【００２９】図５は、前記Ｙアドレス生成装置２５の具
体例を示す。図示例のものは、Ｙカウンタ３１とマルチ
プレクサ３２とで構成されるが、このＹアドレス生成装
置２５は、図示例のものに限らず、例えばマルチプレク
サ３２に代えてルックアップテーブルを用いて構成する
こともできる。

【００３０】前記Ｙカウンタ３１は、水平同期信号ＨＤ
を計数し、その計数値がマルチプレクサ３２に与えられ
る。なおＹカウンタ３１のクリア端子ＣＬには垂直同期
信号ＶＤが与えられ、この垂直同期信号ＶＤが入力され
る毎に前記計数値がクリアされる。

【００３１】前記マルチプレクサ３２は、２種類の入力
（以下、「Ａ入力」「Ｂ入力」という）をＣＰＵ８より
与えられる選択信号ＳＥにより切り換え、いずれか一方
を選択してＹアドレスとして出力する。前記選択信号Ｓ
Ｅは、画像の走査方式を指定するためのもので、前記選
択信号ＳＥがインターレース方式を指定していれば、Ａ
入力が選択され、またノンインターレース方式を指定し
ていれば、Ｂ入力が選択される。

【００３２】Ｙカウンタ３１の計数値は、０ビット目の
データがＢ入力の最下位のビットＢ０に、１ビット目の
データがつぎのビットＢ１に、以下同様にｎビット目の
データが最上位のビットＢｎに、それぞれ与えられる。
またＹカウンタ３１の計数値は、０ビット目のデータが
１ビットずらせてＡ入力のビットＡ１に、１ビット目の
データがつぎのビットＡ２に、以下同様にｎ−１ビット
目のデータが最上位のビットＡｎに、それぞれ与えられ
ると共に、最下位のビットＡ０にはフィールド信号ＦＤ
が与えられる。

【００３３】前記フィールド信号ＦＤは、奇数または偶
数フィールドに応じて論理が反転する信号であって、Ａ
入力の最下位のビットＡ０には奇数フィールドのときは
「１」のデータが、偶数フィールドのときは「０」のデ
ータが、それぞれ与えられる。

【００３４】上記構成の２次元視覚認識装置において、
テレビカメラ１により対象物３が撮像されると、その濃
淡画像信号が画像処理装置２に入力され、Ａ／Ｄ変換器
４によりディジタル量の濃淡画像信号に変換された後、
２値化回路６を経て２値画像信号が生成される。

【００３５】この２値画像信号は重心計測部７の面積演
算部，Ｘ１次モーメント演算部１３およびＹ１次モーメ
ント演算部１４に与えられ、重心位置（Ｘ_G，Ｙ_G ）を
算出するに必要なデータ、すなわち面積Ｎ，Ｘ１次モー
メントＭ_X ，Ｙ１次モーメントＭ_Y がリアルタイムで算
出される。

【００３６】この場合にＹ１次モーメント演算部１４に
おいて、Ｙアドレス生成装置２５のマルチプレクサ３２
には、画像の走査方式を指定する選択信号ＳＥが与えら
れるもので、もし走査方式がノンインターレース方式で
あれば、マルチプレクサ３２からはＢ入力として与えら
れたＹカウンタ３１の計数値が選択されてそのままマル
チプレクサ３２よりＹアドレスとして出力される。すな
わちＹカウンタ３１の計数値が「１」であれば、Ｙアド
レスは「１」であり、計数値が「２」であれば、Ｙアド
レスは「２」であって、その対応関係が図６に示してあ
る。なお図６中、ＶＤｉは濃淡画像信号である。

【００３７】また走査方式がインターレース方式であれ
ば、マルチプレクサ３２からはＡ入力のＡ１〜Ａｎビッ
トに与えられたＹカウンタ３１の計数値とＡ０ビットに
与えられたフィールド信号ＦＤとの組み合わせデータが
選択されてマルチプレクサ３２よりＹアドレスとして出
力される。

【００３８】この場合に偶数フィールドについてはＡ０
ビットに与えられるデータが「０」であるから、図６に
示すように、Ｙカウンタ３１の計数値が「１」であれ
ば、Ｙアドレスは「２」であり、計数値が「２」であれ
ば、Ｙアドレスは「４」である。

【００３９】また奇数フィールドについてはＡ０ビット
に与えられるデータが「１」であるから、Ｙカウンタ３
１の計数値が「０」であれば、Ｙアドレスは「１」であ
り、計数値が「１」であれば、Ｙアドレスは「３」であ
り、計数値が「２」であれば、Ｙアドレスは「５」であ
る。

【００４０】なお上記実施例では、Ｙアドレス生成装置
２５の出力を重心計測に用いているが、これに限らず、
ウィンドウ領域の設定などに用いることも可能である。

【００４１】

【発明の効果】この発明は上記の如く、水平同期信号の
計数値と走査方式選択信号とフィールド信号とを切換手
段へ入力して画像の走査方式に応じたＹアドレスを生成
するようにしたから、画像の走査方式がノンインターレ
ース方式であれば、水平同期信号の計数値に応じたＹア
ドレスを生成でき、また画像の走査方式がインターレー
ス方式であれば奇数または偶数フィールドに応じたＹア
ドレスを生成できるため、走査方式の如何を問わず、重
心の計測やウィンドウ領域の設定が可能である。また前
記Ｙアドレスと画像信号とを用いて累積加算演算を実行
するようにしたから、いずれの走査方式の画像信号につ
いても画像の重心位置のＹ座標値を正しく算出でき、走
査方式の如何を問わず、重心位置をリアルタイムで計測
できるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】２次元視覚認識装置の概略構成を示すブロック
図である。

【図２】２値画像とその重心位置とを示す説明図であ
る。

【図３】Ｘ１次モーメント演算部の回路構成を示すブロ
ック図である。

【図４】Ｙ１次モーメント演算部の回路構成を示すブロ
ック図である。

【図５】Ｙアドレス生成装置の具体例を示すブロック図
である。

【図６】Ｙアドレスの生成原理を示すタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

１ テレビカメラ ２ 画像処理装置 ７ 重心計測部 ８ ＣＰＵ １３ Ｘ１次モーメント演算部 １４ Ｙ１次モーメント演算部 １７ Ｘカウンタ ２５ Ｙアドレス生成装置 ３１ Ｙカウンタ ３２ マルチプレクサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平同期信号を入力して計数する計数手
   段と、前記計数手段による計数値と走査方式選択信号と
   フィールド信号とを入力して画像の走査方式に応じたＹ
   アドレスを生成する切換手段とから成り、前記切換手段
   は、画像の走査方式がノンインターレース方式のとき前
   記計数手段による計数値に応じたＹアドレスを生成し、
   画像の走査方式がインターレース方式のとき前記計数手
   段による計数値を前記フィールド信号を用いて変換して
   奇数または偶数フィールドに応じたＹアドレスを生成す
   るＹアドレス生成装置。
2. 【請求項２】 画素クロックを入力して計数してＸアド
   レスを生成する第１の計数手段と、水平同期信号を入力
   して計数する第２の計数手段と、前記第２の計数手段に
   よる計数値と走査方式選択信号とフィールド信号とを入
   力して画像の走査方式に応じたＹアドレスを生成する切
   換手段と、画像信号と前記ＸアドレスおよびＹアドレス
   とを入力して累積加算演算により画像の重心位置のＸ座
   標値およびＹ座標値を算出する演算手段とを有し、前記
   切換手段は、画像の走査方式がノンインターレース方式
   のとき前記第２の計数手段による計数値に応じたＹアド
   レスを出力し、画像の走査方式がインターレース方式の
   とき前記第２の計数手段による計数値を前記フィールド
   信号を用いて変換して奇数または偶数フィールドに応じ
   たＹアドレスを生成して前記演算手段へ出力する重心計
   測装置。