JPH07249119A - 画像認識方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 局所的に特徴を有している認識対象画像を正
確に認識する。 【構成】 認識対象画像の全範囲に対応する全体用テン
プレート画像１と、認識対象画像の局所に対応する局所
用テンプレート画像２とを用いて、それぞれ相関値を算
出し、両相関値を考慮して認識されるべき画像であるか
否かを認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は画像認識方法およびそ
の装置に関し、さらに詳細にいえば、予め設定されたテ
ンプレート画像と認識対象画像との一致の度合に基づい
て認識対象画像を認識する画像認識方法およびその装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から画像認識を行なう方法として、
画像全体を登録したテンプレート画像５予め準備してお
き、認識対象画像とテンプレート画像との一致の度合に
基づいて所望の画像であるか否かを認識する方法が提案
されている。ここで、両画像の一致の度合を得る方法と
しては、例えば、正規相関法が採用される。

【０００３】この方法を採用すれば、照度の変化、ピン
トのぼけ、コントラストの変化等の環境変化による影響
を大幅に低減し、高精度の画像認識を達成することがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の画像認
識方法を採用した場合には、環境変化の影響を受けにく
くしていることに起因して、認識対象画像が部分的な汚
れ、傷、欠け等に相当する画像を有していても、これら
を有している画像であるか否かを認識することが不可能
になってしまう。したがって、上記画像認識方法を、例
えば部品供給システムに適用した場合に、供給対象とな
る部品が部分的な汚れ、傷、欠け等を有していて、供給
を未然に防止しなければならないような場合であって
も、画像認識によってはこれらを認識することができな
いのであるから、そのまま供給されてしまう可能性があ
る。また、部品が一部に模様を有している場合に、模様
を有していない部品または異なる模様を有している部品
との識別を達成することができなくなってしまう。さら
に、勝手違いの部品を識別する場合であって、勝手違い
の部分が全体に占める割合が小さい場合にも、勝手違い
の部品の識別を達成することができなくなってしまう。
その他、全体に占める割合が小さい部分において差が存
在する部品の識別を達成することもできなくなってしま
う。

【０００５】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、テンプレート画像を用いて認識対象画像
の認識を行なう場合において、局部的な特徴を有する認
識対象画像であっても高精度の画像認識を達成すること
ができる画像認識方法およびその装置を提供することを
目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項１の画像認識方法は、認識対象画像の全範
囲を認識対象とする全体用テンプレート画像に基づいて
認識対象画像を認識するとともに、認識対象画像の一部
を認識対象とする局所用テンプレート画像に基づいて認
識対象画像の上記一部を認識し、両認識結果に基づいて
認識対象画像に対する認識結果を得る方法である。

【０００７】請求項２の画像認識方法は、全体用テンプ
レート画像の所定位置に局所用テンプレート画像が設定
された方法である。請求項３の画像認識装置は、認識対
象画像の全範囲を認識対象とする全体用テンプレート画
像と、認識対象画像の一部を認識対象とする局所用テン
プレート画像と、全体用テンプレート画像に基づいて認
識結果を得る第１認識手段と、局所用テンプレート画像
に基づいて認識結果を得る第２認識手段と、両認識手段
により得られた認識結果に基づいて認識対象画像に対す
る認識結果を得る識別結果処理手段とを含んでいる。

【０００８】請求項４の画像認識装置は、全体用テンプ
レート画像の所定位置に局部用テンプレート画像が設定
されたものである。

【０００９】

【作用】請求項１の画像認識方法であれば、認識対象画
像の全範囲を認識対象とする全体用テンプレート画像に
基づいて認識対象画像を認識するとともに、認識対象画
像の一部を認識対象とする局所用テンプレート画像に基
づいて認識対象画像の上記一部を認識し、両認識結果に
基づいて認識対象画像に対する認識結果を得るのである
から、全体用テンプレート画像に基づいて認識対象画像
全体に対する認識を高精度に達成することができ、しか
も、局所用テンプレート画像に基づいて局所的特徴に対
する認識を高精度に達成することができる。そして、両
認識結果に基づいて認識対象画像の認識結果を得るので
あるから、認識対象画像が部分的な汚れ、傷、欠け等に
相当する画像を有していても、これらを有している画像
であるか否かを認識することができる。もちろん、模様
の有無、模様の相違、勝手違い等の認識をも高精度に達
成することができる。

【００１０】請求項２の画像認識方法であれば、全体用
テンプレート画像の所定位置に局所用テンプレート画像
が設定されているのであるから、両テンプレート画像を
それぞれ別個に設定しておく必要がなく、テンプレート
画像の設定を容易にすることができ、しかも各テンプレ
ート画像毎に認識対象画像を取り込む必要もないので、
画像認識処理を簡単化することができるとともに、所要
時間を短縮することができる。

【００１１】請求項３の画像認識装置であれば、認識対
象画像の全範囲を認識対象とする全体用テンプレート画
像に基づいて第１認識手段により認識結果を得、認識対
象画像の一部を認識対象とする局所用テンプレート画像
に基づいて第２認識手段により認識結果を得、両認識手
段により得られた認識結果に基づいて識別結果処理手段
により認識対象画像に対する認識結果を得ることができ
る。したがって、全体用テンプレート画像に基づいて認
識対象画像全体に対する認識を高精度に達成することが
でき、しかも、局所用テンプレート画像に基づいて局所
的特徴に対する認識を高精度に達成することができる。
そして、両認識結果に基づいて認識対象画像の認識結果
を得るのであるから、認識対象画像が部分的な汚れ、
傷、欠け等に相当する画像を有していても、これらを有
している画像であるか否かを認識することができる。も
ちろん、模様の有無、模様の相違、勝手違い等の認識を
も高精度に達成することができる。

【００１２】請求項４の画像認識装置であれば、全体用
テンプレート画像の所定位置に局部用テンプレート画像
が設定されているので、両テンプレート画像をそれぞれ
別個に設定しておく必要がなく、テンプレート画像の設
定を容易にすることができ、しかも各テンプレート画像
毎に認識対象画像を取り込む必要もないので、画像認識
処理を簡単化することができるとともに、所要時間を短
縮することができる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によってこの発
明を詳細に説明する。図１はこの発明の画像認識方法が
適用されるテンプレート画像の一例を示す概略図であ
り、認識対象画像の全範囲を認識対象とする全体用テン
プレート画像１の内部の所定位置に所望の個数の局所領
域２が設定され、この局所領域２に含まれる画像が局所
用テンプレート画像に割り当てられている。尚、この局
所用テンプレート画像２の割り当ては、全体用テンプレ
ート画像１の基準位置に対する相対位置、局所用テンプ
レート画像２に含まれる画素の数、局所用テンプレート
画像２に含まれる各画素の濃淡値の総和、局所用テンプ
レート画像２に含まれる各画素の濃淡値の二乗の総和、
基準相関値としての閾値、位置ずれ許容範囲をそれぞれ
設定することにより行なわれる。ここで、位置ずれ許容
範囲は、図２に示すように、局所用テンプレート画像２
として指定された位置と、最低閾値となるときの位置と
の距離であり、位置ずれ許容範囲を設定することによ
り、画像取り込み時における画素レベルでのずれ、画像
の回転処理等を行なった場合における量子化誤差等を吸
収し、画像認識能力を高めるためである。また、閾値
は、認識対象画像が認識されるべき画像であると認識す
るための相関値を規定するためのものである。上記相対
位置、画素数、閾値、位置ずれ許容範囲については、当
初から設定されていてもよいが、図３のフローチャート
に示すように、認識対象画像に対応させて設定すること
が好ましい。

【００１４】また、図１においては、局所用テンプレー
ト画像２が全体用テンプレート画像１の内部に設定され
ているが、全体用テンプレート画像１の外部に設定する
ことも可能である。図３はこの発明の画像認識方法の一
実施例を説明するフローチャートであり、ステップＳＰ
１において認識対象画像を含む画像が取り込まれるまで
待ち、ステップＳＰ２において全体用テンプレート画像
と取り込まれた画像との相関値を算出し、ステップＳＰ
３において最も相関値が高い位置を認識対象画像の位置
として抽出する。以上の処理を行なうに当って、従来公
知のピラミッドアルゴリズム等を用いて計算量を低減
し、処理所要時間を短縮することが好ましい。また、局
所用テンプレート画像２を含めた状態で以上の処理を行
なってもよいが、局所用テンプレート画像２を除外した
状態で以上の処理を行なうことが好ましく、除外された
領域については計算を行なう必要がないので処理所要時
間を短縮することができる。

【００１５】ステップＳＰ３の処理が行なわれた後は、
ステップＳＰ４において、認識対象物の特徴的な部分を
含む領域を局所用テンプレート画像２として指定し、ス
テップＳＰ５において、指定された局所用テンプレート
画像２の近傍点での相関値を算出し、ステップＳＰ６に
おいて閾値および位置ずれ許容範囲を設定し、ステップ
ＳＰ７において、ステップＳＰ３で得られた位置を基準
として認識対象画像における局所領域の位置を得、ステ
ップＳＰ８において、位置ずれ許容範囲において相関値
を算出し、ステップＳＰ９において、ステップＳＰ８で
算出された相関値が閾値を越えているか否かを判別す
る。そして、算出された相関値が閾値を越えていないと
判別された場合には、ステップＳＰ１０において、認識
対象画像が認識すべき画像ではないことを表示し、認識
対象であるかどうかの判断で十分な場合には処理を中断
し、各局所テンプレートの状態を、例えば検査結果情報
として利用することもできる。逆に、ステップＳＰ９に
おいて、算出された相関値が閾値を越えていると判別さ
れた場合には、ステップＳＰ１１において、未処理の他
の局所用テンプレート画像の指定が要求されているか否
かを判別し、要求されている場合には、ステップＳＰ１
２において他の局所用テンプレート画像の何れかを指定
し、再びステップＳＰ５の処理を行なう。逆に、ステッ
プＳＰ１１において、未処理の他の局所用テンプレート
画像の指定が要求されていないと判別された場合には、
ステップＳＰ１３において、認識対象画像が認識すべき
画像であることを表示し、そのまま一連の処理を終了す
る。

【００１６】したがって、認識対象画像が認識すべき画
像であるか否かを、局所領域における特徴をも考慮して
正確に認識することができる。即ち、認識対象画像が認
識対象物の画像である場合に、認識対象物が勝手違いで
あるか否か（図４参照）、局所部分のみが異なる類似の
認識対象物の認識（図５参照）、認識対象物が方向を示
す基準マークを局所に有している場合における認識対象
物の方向の検出（図６参照）、認識対象物の局所領域に
所定の加工が施されているか否かの認識（図７参照）、
認識対象物の表裏に互に異なるマークが施されているよ
うな場合における表裏の認識等を確実に達成することが
できる。

【００１７】尚、図３のフローチャートにおいては、何
れかの局所用テンプレート画像２に基づく相関値が閾値
を越えていないと判別された場合に、直ちに認識すべき
画像でないことを表示して一連の処理を終了するように
しているが、全ての局所用テンプレート画像２に基づく
相関値を算出し、各相関値が閾値を越えているか否かを
判別し、複数の判別結果に基づいて認識対象画像が認識
すべき画像であるか否かを判別する故科可能である。そ
して、この場合には、認識対象画像が認識対象物の画像
である場合に、認識対象物の状態（局所的な汚れの有無
等）の認識を確実に達成することができる。

【００１８】

【実施例２】図８はこの発明の画像認識装置の一実施例
を示すブロック図であり、全体用テンプレート画像１を
保持する全体用テンプレート画像保持部１１と、全体用
テンプレート画像１に対する所定位置に局所用テンプレ
ート画像２を設定する局所用テンプレート画像設定部１
２と、認識対象画像を含む画像を取り込む画像取り込み
部１３と、全体用テンプレート画像１と取り込まれた認
識対象画像とに基づく相関値を算出して、最も相関値が
高い位置を認識対象画像の位置として抽出する位置抽出
部１４と、抽出された位置を基準として局所用テンプレ
ート画像２との相関をとるべき局所領域の位置を算出す
る局所領域位置算出部１５と、局所用テンプレート画像
２と認識対象画像の該当領域との相関値を算出する局所
相関値算出部１６と、局所相関値算出部１６により算出
された相関値が閾値を越えているか否かを判別する判別
部１７と、少なくとも１つの局所用テンプレート画像２
に基づく判別結果を入力として認識対象画像の認識結果
を得て出力する認識結果出力部１８とを有している。

【００１９】尚、構成各部の作用は図３のフローチャー
トの該当ステップの処理と同様であるから詳細な説明を
省略してある。したがって、この実施例の場合にも、認
識対象画像が認識すべき画像であるか否かを、局所領域
における特徴をも考慮して正確に認識することができ
る。即ち、認識対象画像が認識対象物の画像である場合
に、認識対象物が勝手違いであるか否か（図４参照）、
局所部分のみが異なる類似の認識対象物の認識（図５参
照）、認識対象物が方向を示す基準マークを局所に有し
ている場合における認識対象物の方向の検出（図６参
照）、認識対象物の局所領域に所定の加工が施されてい
るか否かの認識（図７参照）、認識対象物の表裏に互に
異なるマークが施されているような場合における表裏の
認識、認識対象物の表面状態の認識等を確実に達成する
ことができる。

【００２０】以上の何れの実施例においても特には説明
していないが、全体用テンプレート画像１に基づいて得
られた相関値が十分には大きくない場合には、認識され
るべき画像が存在していないと判別することになる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、全体用
テンプレート画像に基づいて認識対象画像全体に対する
認識を高精度に達成することができるとともに、局所用
テンプレート画像に基づいて局所的特徴に対する認識を
高精度に達成することができ、しかも、両認識結果に基
づいて認識対象画像の認識結果を得るのであるから、認
識対象画像が部分的な汚れ、傷、欠け等に相当する画像
を有していても、これらを有している画像であるか否か
を認識することができるという特有の効果を奏する。

【００２２】請求項２の発明も、全体用テンプレート画
像に基づいて認識対象画像全体に対する認識を高精度に
達成することができるとともに、局所用テンプレート画
像に基づいて局所的特徴に対する認識を高精度に達成す
ることができ、しかも、両認識結果に基づいて認識対象
画像の認識結果を得るのであるから、認識対象画像が部
分的な汚れ、傷、欠け等に相当する画像を有していて
も、これらを有している画像であるか否かを認識するこ
とができるという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の画像認識方法が適用されるテンプレ
ート画像の一例を示す概略図である。

【図２】位置ずれ許容範囲を説明する図である。

【図３】この発明の画像認識方法の一実施例を説明する
フローチャートである。

【図４】勝手違いの認識対象画像の一例を示す概略図で
ある。

【図５】局所部分のみが異なる類似の認識対象画像の一
例を示す概略図である。

【図６】認識対象画像が方向を示す基準マークを局所に
有している場合における認識対象画像の方向の検出の一
例を示す概略図である。

【図７】認識対象物の局所領域に所定の加工が施された
状態の一例を示す概略図である。

【図８】この発明の画像認識装置の一実施例を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 全体用テンプレート画像 ２ 局所用テンプレー
ト画像 １４ 位置抽出部 １６ 局所相関値算出部 １７ 判別部 １８ 認識結果出力部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め設定されたテンプレート画像と認識
   対象画像との一致の度合に基づいて認識対象画像を認識
   する画像認識方法であって、認識対象画像の全範囲を認
   識対象とする全体用テンプレート画像（１）に基づいて
   認識対象画像を認識するとともに、認識対象画像の一部
   を認識対象とする局所用テンプレート画像（２）に基づ
   いて認識対象画像の上記一部を認識し、両認識結果に基
   づいて認識対象画像に対する認識結果を得ることを特徴
   とする画像認識方法。
2. 【請求項２】 全体用テンプレート画像（１）の所定位
   置に局所用テンプレート画像（２）が設定されてある請
   求項１に記載の画像認識方法。
3. 【請求項３】 予め設定されたテンプレート画像と認識
   対象画像との一致の度合に基づいて認識対象画像を認識
   する画像認識装置であって、認識対象画像の全範囲を認
   識対象とする全体用テンプレート画像（１）と、認識対
   象画像の一部を認識対象とする局所用テンプレート画像
   （２）と、全体用テンプレート画像（１）に基づいて認
   識結果を得る第１認識手段（１４）と、局所用テンプレ
   ート画像（２）に基づいて認識結果を得る第２認識手段
   （１６）（１７）と、両認識手段（１４）（１６）（１
   ７）により得られた認識結果に基づいて認識対象画像に
   対する認識結果を得る識別結果処理手段（１８）とを含
   むことを特徴とする画像認識装置。
4. 【請求項４】 全体用テンプレート画像（１）の所定位
   置に局部用テンプレート画像（２）が設定されてある請
   求項３に記載の画像認識装置。