JPH06274631A

JPH06274631A - 画像認識装置用明暗補正装置

Info

Publication number: JPH06274631A
Application number: JP5059839A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Yamazaki; 祥典山崎; Yoichi Okamoto; 陽一岡本; Masahiro Inomata; 政寛猪俣; Kazunari Konishi; 一成小西
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1994-09-30

Abstract

(57)【要約】【目的】明暗補正の自由度を向上させて、より正確な
明暗補正を行えるようにする。【構成】明暗補正回路３０は、撮影により得られた画
像データを明暗補正して画像認識装置の２値化回路３１
に出力するための回路である。この明暗補正回路３０
は、撮影平面に対応する補正量パターンを記憶する補正
量パターン記憶部５５と、ＣＣＤカメラ４からの入力信
号を補正量パターン記憶部５５に記憶された補正量パタ
ーンに基づいて補正し２値化回路３１に出力する加算器
５３とを備えている。この装置では、操作者が、撮影平
面上の補正領域を指定し、その補正領域における補正量
を指定できる。そして、指定された補正領域と補正量と
で補正量パターン記憶部５５の補正量パターンが補正さ
れる。これにより、明暗補正の自由度が向上し、より正
確な明暗補正が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、明暗補正装置、特に、
撮影により得られた画像データを明暗補正して画像認識
装置の２値化回路出力するための画像認識装置用明暗補
正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動化機器においては対象物の情報を取
り出すことが不可欠であり、そのため画像処理により画
像認識が行えるようにした画像認識装置が広く用いられ
ている。この種の画像認識装置では、ＴＶカメラ（ＣＣ
Ｄや撮像管等を含む）の影像をディジタル信号化して２
値画像とし、その画像データを用いて測長、面積計測、
物体の有無判別等を行う。

【０００３】ＴＶカメラの影像をディジタル信号化して
２値画像とする際には、照明むらの補正（明暗補正）を
する必要がある。従来、この照明むらの補正では、測定
対象の存在しない背景の画像データを取り込み、測定対
象を撮影する際には、その背景の画像データを用いて減
算処理を行うことで照明むらの補正を行うようになって
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の明暗補正の
構成では、測定対象を配置した際の影部分の補正を行え
ない。また、測定対象として光反射性の強いものを用い
た場合には、その反射性に基づく照明むらの補正を正確
に行えない。本発明の目的は、明暗補正の自由度を向上
させて、より正確な明暗補正を行えるようにすることに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る明暗補正装
置は、撮影により得られた画像データを明暗補正して画
像認識装置の２値化回路に出力するための装置である。
この装置は、撮影平面に対応する補正量パターンを記憶
する記憶手段と、前記撮影平面上の補正領域を指定する
補正領域指定手段と、前記補正領域における補正量を指
定する補正量指定手段と、前記補正領域と補正量とで前
記補正量パターンを修正する修正手段と、撮影により得
られた画像データを入力する入力手段と、入力手段から
の入力信号を記憶手段に記憶された補正量パターンに基
づいて補正し前記２値化回路に出力する出力手段とを備
えている。

【０００６】

【作用】本発明に係る明暗補正装置では、撮影により得
られた画像データが入力手段に入力されると、出力手段
が、入力手段からの入力信号を記憶手段に記憶された補
正量パターンに基づいて補正し、２値化回路に出力す
る。記憶手段に記憶された補正量パターンを修正する際
には、補正領域指定手段により撮影平面上の補正領域を
指定し、補正量指定手段によりその補正領域における補
正量を指定する。そして、それらの指定に基づいて、修
正手段が補正量パターンを修正する。

【０００７】ここでは、記憶手段に記憶された補正量パ
ターンが補正領域指定手段と補正量指定手段とで指定さ
れた補正領域と補正量とで修正されるので、測定対象の
影や光反射性等をも考慮した補正量パターンを設定でき
る。したがって、明暗補正の自由度が向上し、より正確
な明暗補正が行えるようになる。

【０００８】

【実施例】

〔構成〕図１は、本発明の一実施例が採用された画像認
識装置１の一使用状態を示している。図１において、画
像認識装置１は、認識装置本体２と、認識装置本体２に
ケーブル３を介して接続されたＣＣＤカメラ４と、認識
装置本体２での処理結果等を表示するためのＣＲＴ５と
を有している。認識装置本体２の前面には操作パネル８
が配置されている。ＣＣＤカメラ４は、検査対象の一例
としての製品６を搬送するコンベア７の上方に配置され
ており、ＣＣＤカメラ４が製品６を撮影するようになっ
ている。

【０００９】図２は、認識装置本体２の回路ブロック図
である。図２において、ＣＰＵ１０には、ＣＰＵデータ
バス１１を介して、プログラムＲＯＭ１２と、ＲＡＭ１
３と、通信制御回路１４と、Ｉ／Ｏポート１５とが接続
されている。通信制御回路１４は、外部インターフェイ
スを介して、ロボットハンド等を制御するホストコンピ
ュータ（いずれも図示せず）に接続されている。また、
Ｉ／Ｏポート１５には、操作パネル８が接続されるとと
もに、制御信号Ｃ１〜Ｃ７の出力ポート及びデータ信号
Ｄ１，Ｄ２の入力ポートが設けられている。

【００１０】さらにＣＰＵデータバス１１には、グラフ
ィックコントローラ１６が接続されている。また、グラ
フィックコントローラ１６には、アドレスデータ等を入
出力するためのグラフィックコントローラバス１７を介
して画面表示用ＶＲＡＭ１８が接続されている。さら
に、グラフィックコントローラバス１７には、文字パタ
ーンＲＯＭ１９と、文字表示用マルチポートＲＡＭ２０
と、グラフィック表示用の第１〜第３マルチポートＲＡ
Ｍ２１，２２，２３と、第１〜第３マルチポートＲＡＭ
２１〜２３の出力を制御するためのグラフィックＲＡＭ
書換えコントローラ２４とが接続されている。

【００１１】書換えコントローラ２４には、ＣＰＵ１０
からのグラフィックＲＡＭ書換え用制御信号Ｃ２が入力
され、その制御信号Ｃ２に応じて書換えコントローラ２
４が第１〜第３マルチポートＲＡＭ２１〜２３の書き込
み／読み出し／消去を制御する。第１〜第３マルチポー
トＲＡＭ２１〜２３の出力は、スイッチング回路２６を
介して選択的に画像合成回路２７に出力される。画像合
成回路２７で合成された画像は、ＣＲＴ５に表示され
る。なお、スイッチング回路２６は、ＣＰＵ１０からの
グラフィックＲＡＭ表示切替え用制御信号Ｃ３によって
切り替えられる。

【００１２】一方、ＣＣＤカメラ４からの画像信号は、
明暗補正回路（明暗補正装置）３０を介して、コンパレ
ータからなる２値化回路３１に出力される。２値化回路
３１では、電圧可変型電源３２の電圧が比較電圧として
入力され、これによって２値化回路３１での比較電位が
変更される。２値化回路３１の出力は、近傍平均化回路
３３を介してコンパレータからなる再２値化回路３４に
入力される。再２値化回路３４では、電圧可変型電源３
５の電圧が比較電位として入力される。

【００１３】再２値化回路３４の出力は、重心／慣性主
軸検出回路３６及びスリーステートバッファ３７に入力
される。重心／慣性主軸検出回路３６は、ＣＣＤカメラ
４で撮影された画像データから検査対象物の重心及び慣
性主軸を演算し、その演算結果を位置情報信号Ｄ２とし
てＩ／Ｏポート１５に出力し得る。スリーステートバッ
ファ３７の出力は、画面表示用ＶＲＡＭ１８にシリアル
入力される。画面表示用ＶＲＡＭ１８の書き込みタイミ
ングとスリーステートバッファ３７の画像データ出力タ
イミングとは、画面表示用ＶＲＡＭ１８のＲ／Ｗポート
とスリーステードバッファ３７のアクティベート端子と
に、ＣＰＵ１０からの制御信号Ｃ１がともに同時に入力
されることにより、同期する。なお、信号Ｃ１はメモリ
書き込みコントロール信号である。

【００１４】画面表示用ＶＲＡＭ１８は、たとえば、２
５６ｋワード×４ビット構成の標準ダイナミックＲＡＭ
部と５１２ワード×４ビット構成のＳＡＭ（シリアル・
アクセス・メモリ）部から構成される１Ｍビットマルチ
ポートビデオＲＡＭである。この画面表示用ＶＲＡＭ１
８は、ＲＡＭ部及びＳＡＭ部間の双方向データ転送機能
を有している。この画面表示用ＶＲＡＭ１８のシリアル
入出力ポートにはスリーステートバッファ３７の出力端
子が接続されている。

【００１５】画面表示用ＶＲＡＭ１８のシリアル出力
は、標準パターンメモリ４０のデータ入力ポートと、比
較種別選択回路４１のデータ入力端子と、画像合成回路
２７とに出力され得る。さらに、画像合成回路２７に
は、２値化処理前の２５６階調の画像信号も入力される
ようになっている。画像合成回路２７に入力される画像
信号のいずれをＣＲＴ５に出力するかは、ＣＰＵ１０か
ら出力される制御信号Ｃ７に基づいて決定される。

【００１６】標準パターンメモリ４０には、パターンマ
ッチングＲＡＭアドレス発生回路４２からアドレス指定
がなされるようになっている。また、ＣＰＵ１０からの
パターンメモリ書き込みコントロール用制御信号Ｃ５
が、Ｉ／Ｏポート１５を介して標準パターンメモリ４０
のＲ／Ｗポートに入力される。ＲＡＭアドレス発生回路
４２には、パターン読書位置補正データとしてＣＰＵ１
０から出力される制御信号Ｃ４がＩ／Ｏポート１５を介
して入力される。標準パターンメモリ４０の１ビットデ
ータは、比較種別選択回路４１の他方の入力端子に入力
される。

【００１７】比較種別選択回路４１は、排他的論理和を
演算する機能と、論理積を演算する機能と、論理和を演
算する機能とを有している。３種の機能は、ＣＰＵ１０
から出力されるスイッチング信号をＣ６により択一的に
選択される。比較種別選択回路４１の出力は、ノイズフ
ィルタ４３を介してカウンタ４４に入力される。カウン
タ４４でのカウント結果は、データ信号Ｄ１としてＩ／
Ｏポート１５に出力される。

【００１８】次に、前記明暗補正回路３０を、図３を参
照して説明する。図３に示すように、明暗補正回路３０
は、ＣＣＤカメラ４からの画像信号を増幅するアンプ５
１と、アンプ５１からのアナログ信号を２５６階調のデ
ィジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ５２と、Ａ／
Ｄコンバータ５２からの出力信号を設定された補正量で
補正する加算器５３と、加算器５３からの出力信号を一
旦記憶するバッファメモリ５４とを有している。

【００１９】加算器５３の他方の入力部には、ＳＲＡＭ
からなる補正量パターン記憶部５５の記憶内容が出力さ
れ得るようになっている。ここで扱われる撮影平面は横
６４０画素×縦４８０画素として取り扱われるが、補正
量パターン記憶部５５では、横１０画素×縦１０画素ブ
ロックを用いてブロック単位で画像データを扱うように
なっいてる。すなわち、補正量パターン記憶部５５に
は、横６４×縦４８のブロック単位で補正量がそれぞれ
記憶される。

【００２０】補正量パターン記憶部５５には、切り替え
スイッチ５６を途中に有するアドレスバス５７を介し
て、ＣＰＵ１０からアドレス信号が入力され得るように
なっている。スイッチ５６には、またアドレスカウンタ
５８のアドレス信号出力部が接続されている。したがっ
て、スイッチ５６が図３のα側にセットされたときには
アドレスカウンタ５８からのアドレス信号が、またスイ
ッチ５６がβ側にセットされたときにはＣＰＵ１０から
のアドレス信号が補正量パターン記憶部５５に入力され
るようになっている。

【００２１】また、補正量パターン記憶部５５は、デー
タバス５９を介して加算器５３に接続されるとともに、
双方向バスバッファ６０を介してＣＰＵ１０に接続され
ている。さらに、補正量パターン記憶部５５の書き込み
／読み出し状態の変更は、ＣＰＵ１０からのライト・エ
ネーブル信号が補正量パターン記憶部５５に入力される
ことで行われるようになっている。双方向バスバッファ
６０のデータ通過方向の切り替えは、ＣＰＵ１０からの
ダイレクション信号によって行われるようになってい
る。〔動作〕画像認識装置１の動作を、図４及び図５に示す
制御フローチャートにしたがって説明する。

【００２２】図４のステップＳ１では、種々のパラメー
タを初期値にセットする等の初期設定を行う。ステップ
Ｓ２では、明暗補正の設定、基準画像の読み込み、パタ
ーンマッチング実行等の種々の指令が行えることを示す
メニュー表示をＣＲＴ５上で行う。ステップＳ３では、
明暗補正の設定指令が操作パネル８を介してなされたか
否かを判断する。ステップＳ４では、測定の実行が指令
されたか否かを判断する。さらに、ステップＳ５では他
の一般的な処理を行い、ステップＳ２に戻る。

【００２３】ステップＳ２で実行されるメニュー表示を
見ながら、操作者が操作パネルを介して明暗補正の実行
を指令すると、ステップＳ３からステップＳ６に移行す
る。ステップＳ６では、図５に示す明暗補正設定サブル
ーチンを実行する。図５のステップＳ８では、制御信号
Ｃ７を用いて画像合成回路２７を制御し、２値化処理が
されていない２５６階調の撮影画像をＣＲＴ５上に表示
する。これにより、操作者は実際の撮影状態を２５６階
調で認識できる。表示の一例を図６に示す。図６では、
ＣＲＴ５にＴ字状の検査対象のイメージＩＭが２５６階
調で表示されている。

【００２４】ここでは、ＣＣＤカメラ４で得られた画像
信号は、明暗補正回路３０のアンプ５１で増幅された後
に、Ａ／Ｄコンバータ５４で２５６階調のディジタル信
号に変換される。そして、加算器５３で、補正量パター
ン記憶部５５が記憶している補正量パターンにしたがっ
てディジタル信号が補正され、補正後の画像信号がバッ
ファメモリ５４に格納される。バッファメモリ５４内の
画像信号は、２値化回路３１に入力されるとともに、画
像合成回路２７を介してＣＲＴ５に供給される。なお、
この段階では、スイッチ５６はα側にセットされてお
り、また双方向バスバッファ６０は遮断状態にセットさ
れている。

【００２５】ステップＳ９では、操作者による補正領域
の指定を待つ。ここでは、当該補正領域のうち左上角の
Ａ点（図６）の入力を待つ。操作者によるカーソルキー
の操作にしたがってＣＲＴ５上でカーソルを移動させ、
所望位置にカーソルがセットされたとして操作者により
入力キーが押下されると、ステップＳ１０に移行してＡ
点を記憶する。

【００２６】ステップＳ１１では、当該補正領域の右下
角のＢ点の入力を待つ。Ａ点と同様にして操作者により
Ｂ点の入力がなされれば、ステップＳ１２においてＢ点
の位置を記憶する。そして、ステップＳ１３において、
図６に示すようにＡ点及びＢ点で定義される長方形の領
域を決定する。ステップＳ１４では、操作者によるアッ
プキーの操作を待つ。またステップＳ１５では同様にダ
ウンキーの操作を待つ。さらにステップＳ１６では、操
作者による決定キーの操作を待つ。操作者により決定キ
ーが操作されるまではステップＳ１６からステップＳ１
４に戻る。ここでは、アップキーの操作が補正量を１単
位上昇させる指令を意味し、ダウンキーの操作が補正量
を１単位低下させる指令を意味する。

【００２７】アップキーが操作されれば、ステップＳ１
４からステップＳ１７に移行し、図３のスイッチ５６を
β側にセットする。これにより、ＣＰＵ１０からのアド
レス信号を用いて補正量パターン記憶部５５にアクセス
できるようになる。また、補正量パターン記憶部５５を
書き込み可能状態にセットする。そして、ステップＳ１
８で、決定された領域における補正量を１単位上昇さ
せ、ステップＳ１９において補正量パターン記憶部５５
に記憶する。ここでは、補正量パターン記憶部５５は書
き込み可能状態にあるので、アドレスバス５７を介して
決定領域に対応するアドレス信号を補正量パターン記憶
部５５に出力しながら、データバス５９を介して設定さ
れた補正量を補正量パターン記憶部５５に書き込む。

【００２８】ステップＳ１９での処理が終われば、ステ
ップＳ２０において、スイッチ５６をα側にセットし、
補正量パターン記憶部５５を読出状態にセットし、また
双方向バスバッファ６０を遮断状態にセットする。これ
により、操作者は、新たな補正量パターンで補正された
状態の撮影画像を２５６階調で認識できるようになる。

【００２９】一方、ダウンキーが押されれば、ステップ
Ｓ１５からステップＳ２１に移行し、図３のスイッチ５
６をβ側にセットする。これにより、ＣＰＵ１０からの
アドレス信号を用いて補正量パターン記憶部５５にアク
セスできるようになる。また、補正量パターン記憶部５
５を書き込み可能状態にセットする。そして、ステップ
Ｓ２２で、決定された領域における補正量を１単位下降
させ、ステップＳ２３において補正量パターン記憶部５
５に記憶する。ここでは、補正量パターン記憶部５５は
書き込み可能状態にあるので、アドレスバス５７を介し
て決定領域に対応するアドレス信号を補正量パターン記
憶部５５に出力しながら、データバス５９を介して設定
された補正量を補正量パターン記憶部５５に書き込む。

【００３０】ステップＳ２３での処理が終われば、ステ
ップＳ２４において、スイッチ５６をα側にセットし、
補正量パターン記憶部５５を読出状態にセットし、また
双方向バスバッファ６０を遮断状態にセットする。これ
により、操作者は、新たな補正量パターンで補正された
状態の撮影画像を２５６階調で認識できるようになる。

【００３１】ここでは、アップキー及びダウンキーの操
作に伴う補正量の変化が、その都度ＣＲＴ５に表示され
るので、操作者は補正量変更操作を行い易い。補正量の
変更の完了を意味する決定キーの押下があれば、ステッ
プＳ１６からメインルーチンに戻る。次に、コンベア７
により検査対象としての製品６が流されている状態で、
操作パネル８を介して実行指令がなされると、図４のス
テップＳ４からステップＳ７に移行してパターンマッチ
ングを実行する。

【００３２】ここでは、製品６を撮影しているＣＣＤカ
メラ４からのアナログ画像信号は、アンプ５１で増幅さ
れた後、Ａ／Ｄコンバータ５２によって２５６階調のデ
ィジタル信号に変換される。変換後の画像信号は加算器
５３で補正量パターン記憶部５５に記憶された補正パタ
ーンで補正された後、バッファメモリ５４に出力され
る。バッファメモリ５４に記憶された補正後の画像信号
は、２値化回路３１に出力されるとともに、画像合成回
路２７にも出力される。

【００３３】２値化回路３１で２値化された画像信号は
近傍平均化回路３３及び再２値化回路３４でさらに処理
され、スリーステートバッファ３７を介して画面表示用
ＶＲＡＭ１８に書き込まれる。一方、再２値化回路で２
値化された画像データは、重心／慣性主軸検出３６にも
入力されて、重心及び慣性主軸の演算の基礎データとさ
れる。

【００３４】ＣＰＵ１０では、重心／慣性主軸検出回路
３６で得られた位置情報データ信号Ｄ２を用いて標準画
像パターンと実際の検出画像パターンとの間のマッチン
グパラメータを演算し、それに基づいて制御信号Ｃ４を
ＲＡＭアドレス発生回路４２に出力する。そして、予め
標準パターンメモリ４０に格納されていた標準画像パタ
ーンと画像表示用ＶＲＡＭ１８に格納されている検出画
像パターンとの比較を、比較種別選択回路４１において
行う。

【００３５】比較種別選択回路４１からの比較結果とし
ての出力信号は、ノイズフィルタ４３を介してカウンタ
４４でカウントされる。そして、カウンタ４４でのカウ
ント結果はデータ信号Ｄ１としてＣＰＵ１０に取り込ま
れる。ＣＰＵ１０では、カウント結果としてのデータ信
号Ｄ１を予め設定されている判断基準に照合し、照合結
果をＯＫ／ＮＧ信号として通信制御回路１４を介して外
部に出力する。

【００３６】

【発明の効果】本発明に係る画像認識装置用明暗補正装
置では、入力手段からの入力信号を記憶手段に記憶され
た補正量パターンに基づいて補正できるとともに、補正
量パターンを指定された補正領域と補正量とで修正でき
るので、明暗補正の自由度が向上し、より正確な明暗補
正を行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が採用された画像認識装置の
斜視概略図。

【図２】その画像認識装置本体の回路ブロック図。

【図３】その明暗補正回路の回路ブロック図。

【図４】その制御フローチャート。

【図５】その制御フローチャート。

【図６】補正量パターン設定時の一動作状態を示すＣＲ
Ｔの正面部分図。

【符号の説明】

１画像認識装置４ＣＣＤカメラ１０ＣＰＵ３０明暗補正回路３１２値化回路５３加算器５５補正量パターン記憶部５６スイッチ６０双方向バスバッファ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小西一成大阪府高槻市明田町２番13号株式会社キーエンス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影により得られた画像データを明暗補正
して画像認識装置の２値化回路に出力するための画像認
識装置用明暗装置であって、撮影平面に対応する補正量パターンを記憶する記憶手段
と、前記撮影平面上の補正領域を指定する補正領域指定手段
と、前記補正領域における補正量を指定する補正量指定手段
と、前記補正領域と前記補正量とで前記補正量パターンを修
正する修正手段と、撮影により得られた画像データを入力する入力手段と、前記入力手段からの入力信号を前記記憶手段に記憶され
た補正量パターンに基づいて補正し、前記２値化回路に
出力する出力手段と、を備えた画像認識装置用明暗補正
装置。