JPH05282456A - パターン認識装置 - Google Patents

パターン認識装置

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JPH05282456A
JPH05282456A JP4189125A JP18912592A JPH05282456A JP H05282456 A JPH05282456 A JP H05282456A JP 4189125 A JP4189125 A JP 4189125A JP 18912592 A JP18912592 A JP 18912592A JP H05282456 A JPH05282456 A JP H05282456A
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JP
Japan
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rule
membership function
recognized
image
feature amount
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Application number
JP4189125A
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English (en)
Inventor
Noriyuki Suzuki
規之 鈴木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00General purpose image data processing
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00Pattern recognition
    • G06F18/20Analysing
    • G06F18/21Design or setup of recognition systems or techniques; Extraction of features in feature space; Blind source separation

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 形状特徴量のメンバーシップ値に基づいてパ
ターン適合度を計算し、パターン認識するパターン認識
装置におけるメンバーシップ関数の作成を効率化する。 【構成】 特定パターン種別信号を出力する特定パター
ン画像入力部5と、パターン種別信号に基づき該当ルー
ルの特徴量のヒストグラムを作成する手段6と、ヒスト
グラム形状の谷間を直線補間し、閾値処理によりヒスト
グラム形状を修正してメンバーシップ関数を作成する手
段7を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は工場等に用いる視覚認識
装置に関し、画像の形状特徴量によりパターンマッチン
グを行い、対象を分類するパターン認識装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来のパターン認識装置においては、標
準となる各パターンの面積,周囲長,2次モーメント等
の形状特徴量の平均値と標準偏差を予め求めておき、認
識対象のパターンの形状特徴量を計算し、上記のように
して設定されている標準パターンに適合するか否かを判
定することによってパターン認識するように構成されて
いる。
【0003】ところが、上記パターン認識装置は各特徴
量のばらつきが正規分布であるという仮定に基づいて評
価するものであるが、特徴量のばらつが正規分布である
とは限らないため、認識夫能率や誤認識率が高くなると
いう問題があった。
【0004】そこで、本出願人は先にファジィ推論を利
用したパターン認識装置を提案しており、そのパターン
認識装置を図6を参照して説明する。
【0005】図6において、11は画像特徴量計算部、
12はパターン判定部である。13a〜13nはパター
ン判定部12で用いられるルール適合度計算部、14は
パターン判定部12で用いられるルール選択部である。
【0006】まず、形状特徴量計算部11において画像
の特徴を表す形状特徴量を計算する。具体的には適当に
分離設定された各領域ごとの形状特徴量を計算する。そ
して、各領域の形状特徴量をパターン判定部12に入力
し、対象物であるかどうかを判定する。
【0007】パターン判定部12では、認識したい対象
物パターンにそれぞれ対応する複数個のIF−THEN
−ルールが設定されており、これらのルールの前件部で
は、メンバーシップ関数によるファジィ推論により、入
力特徴量に対する各ルールの適合度の計算を行い、ルー
ル後件部では、各ルール適合度の内最大の値をとるルー
ルを該当するパターンとしてパターン認識を行う。
【0008】すなわち、各ルール適合度計算部13a〜
13nでそれぞれ、入力特徴量に対するメンバーシップ
関数の出力値によりメンバーシップ関数適合度を求め、
各特徴量に対するメンバーシップ関数適合度を総合して
ルール適合度を求めている。
【0009】ルール適合度の計算方法としては、それぞ
れの特徴量に対するメンバーシップ関数適合度の最小値
をルール適合度としても、各メンバーシップ関数適合度
を乗算してルール適合度としてもよい。次いで、ルール
選択部14で、このようにして計算された各ルール適合
度の内最大の値をとるルールを採用することにより該当
ルール、、即ち該当パターンの判定を行っている。な
お、詳細には後述の実施例中において図2を参照して説
明する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなパターン認識装置では、最適なパターン認識を行
うために最適なメンバーシップ関数を作成することが必
要となるが、メンバーシップ関数の作成はシステム設計
者の勘や経験で作成しており、作成が非常に大変であっ
た。
【0011】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、メンバーシップ関数の作成を効率化できるパターン
認識装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は教示部品の画像
及び認識すべき部品の画像をそれぞれ取り組む撮像手段
11と、取り込まれた画像に基づき形状特徴量を計算す
る計算手段と、上記教示用部品に対して適用されるルー
ルを示す教示信号を出力すると、上記教示信号と上記教
示用部品の画像に基づき計算された上記形状特徴量とが
入力され、それらに基づき上記ルールに対する特徴量の
ヒストグラムを作成するメストグラム作成手段と、ヒス
トグラムの形状の谷間を直線補間してノイズを除去する
ノイズ除去手段とノイズ除去されたヒストグラムを閾値
処理してメンバーシップ関数に変換する閾値処理手段と
を有するメンバーシップ関数作成手段と、上記メンバー
シップ関数作成手段により作成された上記メンバーシッ
プ関数に基づき、上記認識すべき部品の画像より計算さ
れた上記形状特徴量からメンバーシップ値を求め、該メ
ンバーシップ値により上記認識すべき部品に対して適用
されるルールの適合度を計算するルール適合度計算手段
と、上記ルール適合度のうち最大値をとる適合度のルー
ルを選択して上記認識すべき部品のパターン判定を行う
ルール選択手段とを備えるようにしたこと特徴とする
【0013】
【作用】本発明によれば、まず、上記教示用部品の画像
より形状特徴量を計算し、その特徴量よりヒストグラム
を介してメンバーシップ関数を作成する。この作成され
たメンバーシップ関数に基づき、認識すべき部品の画像
に基づき計算された形状特徴量からメンバーシップ値を
求め、該メンバーシップ値により上記認識すべき部品に
対して適用されるルールの適合度を計算し、ルールの適
合度のうち最大値をとる適合度のルールを選択する。こ
れにより、認識すべき部品のパターン判定を行う。
【0014】上記メンバーシップ関数を修正する場合に
は、認識すべき部品を撮像している場合でも制御手段よ
り上記認識すべき部品に適用されるルールを示す教示信
号をヒストグラム作成手段に出力することにより、認識
すべき部品の形状特徴量によりメンバーシップ関数を作
成して、元のメンバーシップ関数を修正することができ
る。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら説
明する。
【0016】図1にパターン認識装置の概要を示す。図
1において、1は画像の形状特徴量計算部、2はパター
ン判定部、3a〜3nはパターン判定部2で用いられて
いるルール適合度計算部、4はパターン判定部2に用い
られているルール選択部、5は特定パターン画像入力
部、6はヒストグラム作成部、7はメンバーシップ関数
作成部である。
【0017】まず、パターン認識動作について説明す
る。最初に形状特徴量計算部1において対象パターンの
特徴を表す各種形状特徴を計算する。具体的には適当に
設定された各領域ごとの形状特徴量を計算する。そし
て、該当領域の形状特徴量をパターン判定部2に入力
し、対象パターンに適合するかどうかを判定する。
【0018】次に、パターン判定部2の動作について説
明する。このパターン判定部2の基本論理は下記(1)
式に示すものである。
【0019】 IF 特徴量1 IS A11'微分量2 IS A12'・・・THEN B1 IF 特徴量1 IS A21'微分量2 IS A22'・・・THEN B2 ・ ・ IF 特徴量1 IS An1'微分量2 IS An2'・・・THEN Bn (1) (1)式に示すように、複数個のIF−THEN−ルー
ルを構成する。これらのルールは、基本的には認識した
い対象物パターンにそれぞれ対応している。そして
(1)式において、ルールの前件部、即ち「IF 特徴量
1 IS A11' IF特徴量1 IS A21'・・・」の部
分では、メンバーシップ関数によ るファジィ推論によ
り入力特徴量に対するルールの適合度の計算を行う。ま
た、ルール後件部、即ち「THEN Bn」の部分では、各
ルール適合度の内最大の 値をとるルールを採用するこ
とにより推論を行う。つまり、各ルール適合度の内最大
値をとるルールに該当する対象パターンとしてパターン
認識を行う。勿論、各ルール適合度がすべて0であると
きは対象パターンなしとして判定を行う。
【0020】図3はパターン判定部2の詳細構成を示
す。図2において、8はルール適合度計算部3a〜3n
で用いられている各ルール・各特徴量に対応するメンバ
ーシップ関数である。図2ではルール3個・特徴量4個
の場合の推論機構を示している。図3において、入力特
徴量1〜4はそれぞれ並列して3つのルール適合度計算
部3a,3b,3nに入力される。各ルール適合度計算
部3a,3b,3nにおいて、各特徴量はそれぞれに対
応するメンバーシップ関数8に参照される。そして、そ
れぞれの特徴量がメンバーシップ関数8にどの程度適合
しているかを示すメンバーシップ関数適合度を求める。
ここでメンバーシップ関数適合度は、入力特徴量に対す
るメンバーシップ関数の出力値(メンバーシップ値)に
相当する。
【0021】さらに、それぞれの特徴量に対するメンバ
ーシップ関数適合度を総合して、ルール適合度を求め
る。ここで、ルール適合度の計算方法であるが、それぞ
れの特徴量に対するメンバーシップ関数適合度の最小値
をルール適合度する。また、ここで各メンバーシップ関
数適合度を乗算してルール適合度を計算してもよい。こ
のようにして計算された各ルール適合度をルール選択部
4に入力してパターン判定を行う。ここでは、上記のよ
うに各ルール適合度の内最大の値をとるルールを採用す
ることにより該当ルール、即ち該当パターンの判定を行
う。
【0022】次に、メンバーシップ関数教示動作につい
て説明する。図4はメンバーシップ関数作成動作の説明
図である。
【0023】まず特定パターン画像入力部5について説
明する。特定パターン画像入力部5は、教示用部品の画
像及び認識すべき画像をそれぞれ取り込む撮像手段と、
上記教示用部品に対して適用されるルールを示す教示信
号、すなわち部品の種別を示すパターン種別信号を出力
する制御手段から構成される。次に特定パターン画像入
力部5の動作であるが、上記撮像手段により、教示用特
定部品パターンの画像を形状特徴量計算部1に出力す
る。形状特徴量計算部1では前記出力画像における形状
特徴量を計算しておく。同時に特定パターン画像入力部
5において前記パターン種別信号制御手段によりヒスト
グラム作成部6に前記形状特徴量計算部1に出力した画
像と同一の種別を示すパターン種別信号を出力する。こ
こで、パターン種別信号は図4のヒストグラム作成該当
ルールと一致している。図4の例ではヒストグラム作成
該当ルールは6である。
【0024】なお、特定パターン画像入力部5の具体例
としては、部品種別ごとに分類された部品ストッカ5a
と、部品ストッカからTVカメラ5bの撮像範囲に特定
の教示用部品を選んで移動するロボット5cと、ロボッ
トにより特定の部品を移動できるように制御し、かつ移
動した部品の種別信号すなわち教示用部品に対して適用
されるルールを示す教示信号を制御出力するロボットコ
ントローラ5dから構成される例がある。この具体例を
示す図を第2図に示す。
【0025】次に、ヒストグラム作成部6は、特定パタ
ーン画像入力部5からのパターン種別信号に基づいて該
当ルールの特徴量ヒストグラムにデータを加算する。上
記の動作を各々のパターン(ルール)について複数回繰
り返せば、特徴量ヒストグラムが完成する。その後、メ
ンバーシップ関数作成部7で特徴量ヒストグラムよりメ
ンバーシップ関数を作成する。
【0026】次に、メンバーシップ関数作成部7で特徴
量ヒストグラムよりメンバーシップ関数を作成する動作
について説明する。図5は特徴量ヒストグラムよりメン
バーシップ関数を作成する動作の説明図である。まず、
図5(a)に示すようりヒストグラム台形化する。つま
り、ヒストグラム形状が単調増加、ピーク値、単調減少
となっていない場合は形状の谷間を直線補間する。これ
は、ヒストグラムのノイズ除去処理である。次に、図5
(b)に示すように、ヒストグラムを閾値処理によりメ
ンバーシップ関数化する。このとき、ヒストグラムは頻
度確率を表しているが、メンバーシップ関数は入力に対
する適合度合であるため意味が異なる。つまり、頻度確
率は低くとも適合度合はある程度高いことが多いため、
頻度確率が低い部分を持ち上げてやる。そして、図5
(c)に示すように、作成されたメンバーシップ関数の
両側に度合の低い値を付加する。これはヒストグラム作
成時にサンプリングされなかったデータに対する対応で
ある。
【0027】以上のような処理によりメンバーシップ関
数を半自動的に作成することができる。このとき各ヒス
トグラムの全体度数は20〜50程度で充分認識率の高
いメンバーシップ関数が作成できる。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、認識対象から特定パタ
ーンの対象画像を入力する手段と前記特定パターンの種
別信号に基づいて該当ルールの特徴量のヒストグラムを
作成し、そのヒストグラム形状の谷間を直線補間し、閾
値処理によりヒストグラム形状を修正してメンバーシッ
プ関数を作成するようにしているので、メンバーシップ
関数の作成を効率化できるとともに、ヒストグラムの左
右非対象な形状特性を保存したままメンバーシップ関数
を作成でき、パターン判定能力の高いパターン認識装置
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパターン認識装置の一実施例における
構成の概要を示す図
【図2】同実施例の特定パターン画像入力部の具体例を
示す図
【図3】同実施例のパターン判定部の構成を示す図
【図4】同実施例におけるメンバーシップ関数作成動作
の説明図
【図5】同実施例における特徴量ヒストグラムよりメン
バーシップ関数を作成する動作説明図
【図6】従来のパターン認識装置の構成の概要を示す図
【符号の説明】
1 形状特徴量計算部 2 パターン判定部 3 ルール適合度計算部 4 ルール選択部 5 特定パターン画像入力部 6 ヒストグラム作成部 7 メンバーシップ関数作成部 8 メンバーシップ関数

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 教示部品の画像及び認識すべき部品の画
    像をそれぞれ取り組む撮像手段と、取り込まれた画像に
    基づき形状特徴量を計算する計算手段と、上記教示用部
    品に対して適用されるルールを示す教示信号を出力する
    制御手段と、上記教示信号と上記教示用部品の画像に基
    づき計算された上記形状特徴量とが入力され、それらに
    基づき上記ルールに対する特徴量のヒストグラムを作成
    するメストグラム作成手段と、ヒストグラムの形状の谷
    間を直線補間してノイズを除去するノイズ除去手段とノ
    イズ除去されたヒストグラムを閾値処理してメンバーシ
    ップ関数に変換する閾値処理手段とを有するメンバーシ
    ップ関数作成手段と、上記メンバーシップ関数作成手段
    により作成された上記メンバーシップ関数に基づき、上
    記認識すべき部品の画像より計算された上記形状特徴量
    からメンバーシップ値を求め、該メンバーシップ値によ
    り上記認識すべき部品に対して適用されるルールの適合
    度を計算するルール適合度計算手段と、上記ルール適合
    度のうち最大値をとる適合度のルールを選択して上記認
    識すべき部品のパターン判定を行うルール選択手段とを
    備えるようにしたこと特徴とするパターン認識装置。
  2. 【請求項2】 上記メンバーシップ関数作成手段は、上
    記閾値処理手段により変換されたメンバーシップ関数の
    補完処理を行う補完手段をさらに備えるようにした請求
    項1記載のパターン認識装置。
  3. 【請求項3】 上記制御手段は、上記メンバーシップ関
    数を修正するときには上記認識すべき部品に対して適用
    されるルールを示す教示信号を出力するようにして、上
    記認識すべき部品が撮像手段により撮像されている場合
    であっても、上記制御手段より教示信号が上記ヒストグ
    ラム作成手段に出力された場合には、上記認識すべき部
    品の形状特徴量に基づき上記メンバーシップ関数を作成
    して元のメンバーシップ関数の修正を行うようにした請
    求項1記載のパターン認識装置。
  4. 【請求項4】 上記制御手段は、上記メンバーシップ関
    数を修正するときには上記認識すべき部品に対して適用
    されるルールを示す教示信号を出力するようにして、上
    記認識すべき部品が撮像手段により撮像されている場合
    であっても、上記制御手段より教示信号が上記ヒストグ
    ラム作成手段に出力された場合には、上記認識すべき部
    品の形状特徴量に基づき上記メンバーシップ関数を作成
    して元のメンバーシップ関数の修正を行うようにした請
    求項2記載のパターン認識装置。
JP4189125A 1991-07-17 1992-07-16 パターン認識装置 Pending JPH05282456A (ja)

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JP17646191 1991-07-17
JP3-176461 1991-07-17

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JP (1) JPH05282456A (ja)
KR (1) KR930002973A (ja)

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