JPH0690725B2 - 位置検出装置 - Google Patents

位置検出装置

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JPH0690725B2
JPH0690725B2 JP1155510A JP15551089A JPH0690725B2 JP H0690725 B2 JPH0690725 B2 JP H0690725B2 JP 1155510 A JP1155510 A JP 1155510A JP 15551089 A JP15551089 A JP 15551089A JP H0690725 B2 JPH0690725 B2 JP H0690725B2
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豊 宗岡
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    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10016Video; Image sequence
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  • Image Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物体認識装置に関し、特に自動車機器やロボ
ット等による自動化のために、特定の対象物の位置を検
出する用途に適用されるものである。
〔従来の技術〕
従来のものでは、例えば特開昭60−215284号公報に示す
ように、任意の曲線のランレングスを計算によって求
め、曲線形状の物体の画素の変化点の位置情報を得、こ
れによって対象物の位置検査を自動的に行うようにした
ものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、上述した従来のものでは、対象物の表面の汚
れ、光沢等により、不鮮明な画像となった場合に、本来
認識すべき対象物の位置を認識できず、また対象物の外
周が欠けたりしたものの位置を検出しようとする際に
も、欠けによる変化点の位置データを予め求めておいた
正しい変化点との位置データがずれて、位置検査を行う
ことができなくなってしまうという問題点があった。
そこで、本発明においては、対象物の表面状態もしくは
形状に影響されず、確実に対象物の位置検出を行うこと
ができる位置検出装置を提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明においては、 検出すべき対象物を含む画像を取り込む画像入力装置
と、 前記画像を複数個の画素に分けて、各画素の輝度に対応
した映像信号を作成する映像信号作成手段と、 この映像信号を各画素の位置に対応させて、記憶する画
像メモリ手段と、 前記対象物の外周形状の一部と同じ形状で、かつ前記対
象物の外周に沿って複数個の画素を含む第1のウインド
と、 この第1のウインドとの間で前記対象物の外周を検出す
る側を、1画素離して平行に配置した第2のウインド
と、 前記第1、第2のウインドを前記画素に応じて移動させ
る移動手段と、 前記第1、第2のウインドの移動毎に、前記第1のウイ
ンドに対応する前記画像メモリ手段に記憶された映像信
号の和を計算する第1の和計算手段と、 前記第2のウインドに対応する前記画像メモリ手段に記
憶された映像信号の和を計算する第2の和計算手段と、 前記第1の和計算手段による和と前記第2の和計算手段
による和との差を計算する差計算手段と、 この差検出手段による差の最大時、或いは所定以上の時
の第1、第2のウインドの位置を検出する位置検出手段
と、 を備えた位置検出装置を採用するものである。
〔作用〕
上記のように構成された位置検出装置においては、第1
のウインドの映像信号の第1の和と、第2のウインドの
映像信号の第2の和との差が最大となる第1、第2のウ
インド間が、対象物の外周と一致することとなる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明においては、対象物が不鮮明
な画像となった時にでも、確実に対象物の位置を検出す
ることができるという優れた効果がある。
また、映像信号第1、第2の和およびこれら第1、第2
の和の差の計算でよいため、演算処理時間も早くするこ
とができる。
〔実施例〕
以下、本発明を図に示す一実施例について説明する。第
1図において、テレビカメラ1は、撮像部と、これを制
御するコントローラ部とから成る。コントローラ部は撮
像部を水平走査及び垂直走査して、画像A/D変換回路2
に映像信号を出力する。
画像A/D変換回路2は映像信号を各画素の平面座標に対
応してサンプリングし、つまり、各画素毎にサンプリン
グし、その結果をデジタル信号に変換し、アドレス信号
21と輝度データ信号22を出力する電気回路である。この
アドレス信号21は、垂直同期信号を始点とし、1水平走
査線を256ドットに分割したパルス信号を出力してい
る。また、このアドレス信号は、256パルス毎に水平同
期信号に同期している。そして、輝度データ信号は、映
像信号の輝度レベルを0〜15の値にデジタル化してい
る。
画像メモリ3は、この画像A/D変換回路2から入力した
デジタル信号を記憶する装置である。
コンピュータ4は、CPU40と、プログラム等を記憶する
メモリ41とで構成する。
画像出力回路5は、コンピュータ4にて演算された物体
8の位置を、モニタテレビ6に映し出すものである。こ
のモニタテレビ6は、作業者が物体8の位置を正確に捜
したか否かをテレビ6を通して見るものである。
CPUバス7は、コンピュータ4のCPU40と、画像A/D変換
回路2、画像メモリ3及び画像出力回路5との間の信号
を送るものである。
以下、本実施例の作動を説明する。
まず、一例として、長方形の物体8の位置を検出する場
合について述べる。物体8は、コンベア(図示せず)等
で運ばれ、第2図に示す如く、テレビカメラ1の下に配
置される。すると、テレビカメラ1はこの物体8を撮像
し、その像を水平走査線256で1フレームを構成した映
像信号11として画像A/D変換回路2に出力される。この
映像信号11を、第4図に示すように、各画素の平面座標
(256×256)に対応して、サンプリングする。そしてこ
の画像をデジタル量に変換した輝度データ信号22と、単
位領域を特定するアドレス信号21とを画像メモリ3に出
力する。画像メモリ3はアドレス信号21をアドレスと
し、輝度データ信号22をデータとして各画素の平面座標
で平面輝度分布関数F(Wi,X,Y)として記憶する。
コンピュータ4には予め第3図に示される第1のウイン
ド9と第2のウインド10とを設定しておく。これら第
1、第2のウインド9,10の設定の仕方としては、予め大
きさの分かっている長方形の物体の位置検出であるた
め、4つの角のうち1つの角の位置を知ることで、物体
の全体の位置が確認できる。
従って、L字形状の第1のウインド9と、この第1のウ
インド9と1画素分平行に離したL字形状の第2のウイ
ンド10を設定することとなる。ここで、図面中、1つの
マス目は1画素を示している。それぞれのウインド9,10
は、各画素毎に図示する如く、座標にて決定されてい
る。つまり、am,n+6は、第4図中の画像メモリの(m,n
+6)の座標に一致している。
次に、マイクロコンピュータ4の制御を第5図に示すフ
ローチャートに従って説明する。コンピュータはステッ
プ100から実行を開始する。ステップ100では、画像メモ
リ3に画像入力が完了したか否かを判定する。
画像入力が完了したときは、ステップ101に移行し、第
1のウインド9及び第2のウインド10を初期状態に位置
設定する。つまり、m=1,n=1とすることで、第1、
第2のウインド9,10が、第4図に示す画像メモリ3上の
図中左上に設定される。
次に、ステップ102に移り、第1のウインド9内の明る
さの和を検出する。
まず、a1,7の位置における画像メモリ3にて記憶されて
いる映像信号の輝度レベルのデータを詠む。次に、左か
ら右に、かつ上から下に、a1,8,a1,9,a2,7……a7,1
…a9,1……a9,9の順序で、輝度レベルのデータを読み込
むと共に、順次、第1のウインド9内の輝度レベルのデ
ータの和ΣWaを計算する。
ステップ103では、第2のウインド10内の明るさの和を
検出する。ステップ102と同様に、b1,11,b1,12
b1,13,b2,11……b11,1……b13,1……b13,13の順序で、
画像メモリ3にて記憶されている輝度レベルのデータを
読み込み、データの和ΣWbを計算する。
次に、ステップ104では、ステップ102、ステップ103で
求めたΣWa,ΣWbの差ΔPを計算する。
ステップ105では、ΔPが最大か否かを判定するもの
で、m=1,n=1では、この時のΔPの値がまずは最大
となるため、ステップ106に移り、第1、第2のウイン
ド9,10の位置を記憶する。
この時の、第1、第2のウインド9,10の位置の記憶は、
第1、第2のウインド9,10のうちの1つの画素の座標を
記憶すればよいが、第3図の斜線に示す如く、第1のウ
インド9のam,n+6の位置を記憶するようにしておく。つ
まり、画像メモリ3上では、(m,n)の座標となる。
ステップ107に移り、第1、第2のウインド9,10の移動
を行うもので、n=m+1とすることで、第1、第2の
ウインド9,10が水平方向に1画素右に移動する。
そして、ステップ108では、n+12が256よりも大きくな
い場合には、ステップ102に移り、第1のウインド9の
ΣWaを検出する。ここでは、上述したことと同様に、a
1,9……a9,10までの輝度レベルのデータの和を計算す
る。
また、ステップ103でも、b1,13……b13,14までの輝度レ
ベルのデータの和ΣWbを計算する。
そして、ステップ104,105を経て、ΔPが最大か否かを
判断して、ステップ107に移る。以上、ステップ102から
ステップ108までを繰り返す。第1、第2のウインド9,1
0が第2図の矢印に示す如く、順次1画素づつ右にず
れ、第2のウインド10の右端が画像メモリ3の右端に接
するまで移動すると、ステップ108ではn+12が256より
も大きくなり、ステップ109に移る。
ステップ109では、n=1とし、ステップ110にて、m=
m+1により、m=2とする。
つまり、第1、第2のウインド9,10を垂直方向に1画素
ずらすものである。
この場合、ステップ102では、a2,7……a10,9までの輝度
レベルのデータの和ΣWaを計算する。また、ステップ10
3では、同様にb2,11……b14,13までの輝度レベルのデー
タの和ΣWbを計算する。
以上述べたように、第1、第2のウインド9,10を1画素
づつ、第2のウインド10が画像メモリ3の右端に接する
まで、右方向に移動させ、その後、第1、第2のウイン
ド9,10を左端でかつ1画素垂直方向にずらす。
以上のことを繰り返すことで、第1、第2のウインド9,
10は、第2図の矢印に示す如く、画像メモリ3上のすべ
てを移動することになる。
第1、第2のウインド9,10内に対応する画素の数は、精
度をあげようと思えば、画素の数を増やせばよいが、画
素の数を増やすと一方、処理時間が増してしまうため、
上記のことを考慮して画素の数を設定するものである。
つまり、物体8の位置決めに、第1のウインド9と第2
のウインド10を使い、差の最大を検出するようにしてい
るため、不鮮明な画像となった場合でも、確実に物体8
の外周を検出できる。
また、上記実施例では、物体8の角を単に第1、第2の
ウインド9,10のみで検出するため、第1、第2のウイン
ド9,10内に対応する輝度レベルのデータのみをたすよう
にすればよいから、処理時間が少なくてすむ。
そして、第1、第2のウインド9,10が、画像メモリ3の
右下端に達すると、ステップ111がYESとなり、終了す
る。
以上のようにして、ステップ106でΔPが最大となる第
1、第2のウインド9,10の位置を求めることができる。
すなわち、ΔPが最大であるということは、第3図に示
す如く、物体8の角が、第1のウインド9と第2のウイ
ンド10との間に配置される位置である。
なお、上記実施例では、第1、第2のウインド9,10を1
画素水平方向にずらした時に、第1、第2のウインド9,
10中のすべての画素について輝度レベルのデータを読み
込み、和を計算しているが、第6図に示す如く、1画素
ずらした時に、点線で示してある画素のデータの和 を前回の第1のウインド9の和ΣWaから引き、斜線で示
してある画素のデータの和 をたすようにしてもよい。
次に、第9図に示す第2実施例について説明する。この
第2実施例では、上記実施例と同様にステップ104で、
ΣWaとΣWbの差ΔPを計算した後、ステップ112で、上
記差ΔPが所定値以上か否かを判断する。そして、差Δ
Pが所定値以上であれば、ステップ106に進み、第1、
第2のウィンド9、10の位置を記憶する。
つまり、差ΔPが所定値以上であるということで、物体
8の角が、第1のウィンド9と第2のウィンド10との間
に配置される位置であることを決定してもよい。
従って、このものでは、差ΔPが所定値以上であればそ
の時点で第1、第2のウィンド9、10を移動させること
なく、物体8の位置が検出できるため、第1実施例と比
較して、検出時間を短縮できる。
また、上記実施例では、長方形の物体8を検出するため
に、L字形状の第1、第2のウインド9,10を作成して、
物体8の位置を検出したが、例えば第7図に示す如く、
物体8aの外周径よりも大きい、ほぼ円形の第1のウイン
ド9aと、物体8aの外周径よりも小さいほぼ円形の第2の
ウインド10aとを設定すればよい。
円形の物体8aを検出する際、画素毎でウインドを形成す
るので、正確な円形のウインドは形成できないため、円
形の物体8aの外周の検出が難しいが、上述のように、第
1、第2のウインド9a,10aを使うことで、これら第1、
第2のウインド9a,10a間を物体8aの外周に配置した時
に、確実に位置が検出できる。
なお、第8図に示す多角形の物体8bにおいても、1対の
ウインド9b,10b及び1対のウインド9c,10cを使うこと
で、物体8bの外周を確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明位置検出装置の構成を示すブロック構成
図、第2図は本発明を適用した一実施例を示す模式図、
第3図は第1、第2のウインドを示す平面図、第4図は
画素の配置を示す平面図、第5図は上記実施例で使用さ
れたコンピュータの処理を示すフローチャート、第6図
はウインドの移動による輝度レベルの計算の仕方を説明
する平面図、第7図及び第8図は、第1、第2のウイン
ドの他の実施例を示す平面図、第9図は本発明装置の第
2実施例を示すもので、コンピュータの処理を示すフロ
ーチャートである。 1…テレビ,2…画像A/D変換回路,3…画像メモリ,4…コ
ンピュータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】検出すべき対象物を含む画像を取り込む画
    像入力装置と、 前記画像を複数個の画素に分けて、各画素の輝度に対応
    した映像信号を作成する映像信号作成手段と、 この映像信号を各画素の位置に対応させて、記憶する画
    像メモリ手段と、 前記対象物の外周形状の一部と同じ形状で、かつ前記対
    象物の外周に沿って複数個の画素を含む第1のウインド
    と、 この第1のウインドとの間で前記対象物の外周を検出す
    る側を、1画素離して平行に配置した第2のウインド
    と、 前記第1、第2のウインドを前記画素に応じて移動させ
    る移動手段と、 前記第1、第2のウインドの移動毎に、前記第1のウイ
    ンドに対応する前記画像メモリ手段に記憶された映像信
    号の和を計算する第1の和計算手段と、 前記第2のウインドに対応する前記画像メモリ手段に記
    憶された映像信号の和を計算する第2の和計算手段と、 前記第1の和計算手段による和と前記第2の和計算手段
    による和との差を計算する差計算手段と、 この差検出手段による差の最大時、或いは所定以上の時
    の第1、第2のウインドの位置を検出する位置検出手段
    と、 を備えた位置検出装置。
JP1155510A 1988-07-18 1989-06-16 位置検出装置 Expired - Lifetime JPH0690725B2 (ja)

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JP17879188 1988-07-18
JP63-178791 1988-07-18

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JPH02125375A JPH02125375A (ja) 1990-05-14
JPH0690725B2 true JPH0690725B2 (ja) 1994-11-14

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ID=16054709

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