JPH07262383A - 対象物の寸法度合の特徴を定めることからなる型式のデジタル画像により表わされた対象物の特徴生成方法及び対象物の特徴検定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 画素毎に示されたデジタル画像により表わさ
れた対象物の特徴生成方法。この方法は、対象物の特徴
輪郭の２点間の距離を測定することにより構成され、対
象物の特徴である少なくとも１つの寸法上の度合を定め
ることからなる型式のものであり、輪郭の部分を各々包
含する２つのサーチ窓を供給するステップと、各サーチ
窓に含まれる輪郭の部分の特性の情報要素を供給するス
テップと、各窓から理論的な輪郭の部分を抽出するステ
ップと、２つの理論的な輪郭の部分間の距離を計算する
ステップと、を備えている。さらに、対象物の特徴を検
定する方法についても記述している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広い意味で理解されて
いる形状認識に適用される人工的視覚の分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に特に適した用途は、品質管理の
用途である。ＩＳＯ ９０００基準により規定されてい
る「品質システム」は、例えば対象物の製造品質に関す
る記録を、触れることなく、識別し、かつ設定可能なも
のでなければならない。このような品質システムでは、
チェックされた即ち検査された対象物の少なくとも１つ
の特徴パラメータを決定することに関連している。その
後において、前記特徴パラメータを用いて同一型式の対
象物が仕様に適合していることを確認する。測定は、触
れることなく実行されるので、検査の対象物に傷をつけ
ることはない。

【０００３】特に、本発明は、画素を単位として示すデ
ジタル画像上で表わされた対象物の画像「特徴」（１以
上のチェックパラメータにより構成される）生成方法で
あって、その対象物の画像の特徴である少なくとも１つ
の寸法上の度合を定めることからなる型式の方法に関す
る。

【０００４】さらに、本発明は、これに対応して対象物
の特徴を検定する方法に関する。

【０００５】本発明は、チェックすべき各対象物につい
て、カメラシステムがその対象物を含む画像を記憶する
ことができるあらゆる場合に適用可能である。このカメ
ラシステムは、例えば、同一の製造ラインから来る対象
物を搬送するコンベアベルトに対面する固定カメラであ
ってもよい。

【０００６】品質管理に適用されるこのような人工的視
覚システムを実現するために用いられる公知の解決方法
には、多くの欠点がある。

【０００７】実際に、このようなシステムは非常に複雑
であり、特殊化された多くの装置を必要とする。この複
雑さは、装置の配置が長大なかつコストの掛かるプロセ
スという結果となる。

【０００８】従って、このようなシステムを使用する
と、設置段階中のみならず、このシステムを新型式の対
象物のチェックに適応するときの段階の全般で、待機し
ていなければならない外部の特殊なオペレータの支援を
必然的に必要とすることに帰結する。

【０００９】このように供給者に依存する状況に加え
て、サービス以外に過度のコストが存在し、かつユーザ
のノウハウに関して満足すべき機密の保持ができない。

【００１０】さらに、このような外部のサービススペシ
ャリストによる支援は部分的なものにしかならないこと
が多いので、オペレータはそのシステムのフォローアッ
プ及び動作も調べなければならない。この設置の通常的
なユーザとなるべきオペレータは、ユーザに不親切な品
質のシステムと取り組まなければならない。

【００１１】通常、対象物をチェックする公知の方法
は、実行する信号処理動作について簡単化し、かつ経済
的にすることを目的としている。従って、以下のシーケ
ンスのステップが通常見られる。 （１）代表的な対象物を含む画像を表示しているパネル
上に、オペレータが画像における対象物の位置を決定又
は局所化可能にさせる水平基準線及び垂直基準線を設定
する。 （２）動作において、システムはチェックすべき対象物
を含む画像を記憶し、次いで先に設定した水平基準線及
び垂直基準線に対する位置的な差、即ち偏差があるかど
うかを評価する。次いで、対象物をこの位置的な偏差の
関数として再調整即ち画像に再配置する。 （３）最後に、システムは、それぞれ代表的な対象物及
び再配置したチェックすべき対象物を含む２つの画像上
でいくつかの基準線に基づく、又は点若しくは対象物の
カウント（複数グループの点）のカウントに基づく比較
的に簡単な測定を実行する。このような測定を用い、シ
ステムはチェックすべき対象物の品質を評価し、オペレ
ータが予め定めた許容範囲の関数として、代表的な対象
物に一致するか否かについて判断する。

【００１２】このようなシステムは、再配置に又は寸法
の測定に用いる基準線のうちの１つをごく僅かにシフト
することに大きく依存している。実際に、例えば基準線
が存在するゾーンに対象物のうちの１つが僅かな欠陥を
有するときは、再配置又は寸法の測定処理は誤ったもの
となる。

【００１３】さらに、現存のシステムにおいて、チェッ
クの方法には、しばしば対象物を含むデジタル画像を形
成する画素の２進化ステップが含まれる。このような２
進化において、輝度がある輝度しきい値より低い全ての
画素に対して第１の輝度値が与えられ、このしきい値よ
り大きな輝度の画素は第２の輝度値を取る。この２進化
ステップは、代表的な対象物及びチェックすべき対象物
に適用され得ると共に、対象物の輪郭のみの保持を意図
している。ここで、対象物は、輝度に従い、残りの画像
に対して明確さの度合を異なにして現われる。対象物が
明確に識別されないときは、２進化ステップが情報の一
部を破壊するかも知れない。これは、対象物の輪郭を全
て又は部分的に喪失する結果となる。

【００１４】既存のシステムは、２つの基準線により対
象物を位置決めする原理の不完全な特性、さらに輝度の
変化に対して弱いことに加えて、画像における雑音に対
する感度のような欠点、また通常、既存のシステムが点
を単位として画像上で動作するという欠点のように、他
の多くの欠点を有する。このような画像では、全ての点
が必然的に定められる。画像のある点に対応する画素の
値が誤っているときは、これらの値を計算に入れた距離
又は位置決めの計算は、誤ったものとなる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特に
これら従来技術における困難な欠点を除去することであ
る。

【００１６】特に、本発明の目的は、対象物の特徴であ
る少なくとも１つの寸法上の度合を定めることからなる
型式の対象物に関する特徴を生成する特徴生成方法を提
供することにある。

【００１７】本発明の目的は、システムの設置に必要と
する時間及びコストにおいて大きな削減を可能にしてそ
の方法を実現させるような方法を提供することにある。

【００１８】本発明の他の目的は、実施が容易であると
共に、使用が容易であり、かつ外部操作を必要としな
い、従ってそのユーザが独立して実施可能にする方法を
提供することにある。

【００１９】本発明の他の目的は、画像において対象物
の位置決めを改良するために用いることが可能な方法を
提供することにある。

【００２０】さらに、本発明の目的は、輝度の変化に対
する測定の弱さを低減するため、及び画像における「雑
音」に対する感度を低下させるために用いることが可能
な方法を提供することにある。

【００２１】さらに、本発明の目的は、画像の不連続か
つ「点」の発生による欠点を除去するために用いること
が可能な方法を提供することにある。

【００２２】さらに、本発明の他の目的は、チェックす
べき対象物の特徴を検定する方法を提供することにあ
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】これらの目的及び以下で
示される他の目的は、前記対象物の特徴輪郭の２点間の
距離を測定することにより構成された、前記対象物の特
徴である少なくとも１つの寸法上の度合を定めることか
らなる型式の、画素を単位として表わしたデジタル画像
上に示される対象物の特徴生成方法による本発明によっ
て達成されるものであって、前記測定は自動計算システ
ムにより行なわれ、前記方法は以下のステップ、即ち、
前記システムに、前記デジタル画像から切り離され、か
つ前記対象物の明確な輪郭の第１の部分を含む第１のサ
ーチ窓と、前記デジタル画像から切り離され、かつ前記
対象物の明確な輪郭の第２の部分とを含む第２のサーチ
窓とが供給されるステップと、前記システムに、前記第
１のサーチ窓に含まれる前記輪郭の部分の特性を定める
第１の情報要素と、前記第２のサーチ窓に含まれる前記
輪郭の部分の特性を定める第２の情報要素とが供給され
るステップと、前記システムが、数学的に最も可能性が
あり、かつ対応する窓のために前記システムに供給され
る前記輪郭情報の要素に対応する特性を有する理論的な
輪郭の部分を、前記各サーチ窓のため、及び前記窓に含
まれる画素に基づいて自動的に抽出を行なうステップ
と、前記システムが、前記第１の計算された輪郭の部分
と前記第２の計算された輪郭の部分との間の距離を最終
的に計算するステップと、を備えている。

【００２４】従って、オペレータのタスクは簡単化され
る。実際に、オペレータが行なう全ては、表示スクリー
ンを用い、第１に、これら窓のそれぞれが輪郭の部分を
含むように２つのサーチ窓を配置することであり、第２
に、各輪郭の部分の特性を表わすことである。これら２
つのステップは、例えば光学的スタイラスにより、又は
タッチ検知スクリーンにより実行され得る。このよう
に、オペレータは特殊なプログラミング言語を知る必要
はない。さらに、システムとオペレータとの間の対話の
容易さは、外部のサービス要員による支援の必要制を限
定的にする。従って、チェック対象物の型式の変形を、
オペレータにより独立して容易に、かつ必要に応じて容
易に行なうことができる。

【００２５】システムを用いるコストが増加されること
はない。実際に、設置後は、品質管理に適用される人工
的視覚の分野において特別な訓練を受けていない社内の
要員が、システムを利用することができる。

【００２６】最後に、外部のサービス要員がいないこと
は、製造者のノウハウの機密性の保持を可能にさせる。

【００２７】さらに、各サーチ窓用に、窓に含まれる画
素に基づき数学的に最も確率の高いものである輪郭の部
分を抽出すると、誤った画素が存在するために発生する
問題をなくす。実際に、輪郭が連続的でもなく、また正
確に所望特性の輪郭でもないときであっても、システム
は、連続的な計算された輪郭であって、かつオペレータ
がシステムに供給する輪郭情報に正確に対応する特性を
持ったものを抽出する。

【００２８】好ましくは、前記システムは前記デジタル
画像の数学的な変換のための予備ステップを備えてお
り、前記デジタル画像は、第１に、それぞれ水平軸及び
垂直軸に関する１次微分の演算子の適用に対応する第１
の数学的な変換及び第２の数学的な変換であって、前記
水平軸及び前記垂直軸に関して前記デジタル画像の２つ
の１次微分をそれぞれ出力する前記第１及び第２の数学
的な変換と、第２に、２Ｄラプラス演算子の適用に対応
する第３の数学的な変換であって、前記デジタル画像の
２次微分を出力する前記第３の数学的な変換とが行われ
る。

【００２９】従って、前記デジタル画像について２つの
１次微分及び１つの２次微分が得られる。

【００３０】画素の変更値のみを保存するので、輪郭が
さらに明確に見える。

【００３１】好ましくは、前記デジタル画像の前記２次
微分は、システムに前記サーチ窓及び前記対応する輪郭
情報要素を与えてユーザを支援するべくマスクを構成す
るように表示される。

【００３２】実際に、画像の２次微分は、基本的な画像
の輪郭を抽出し、かつ基本的な画像に適用される１つの
畳込み処理により得られ、従ってダイナミックモードに
よる表示を可能にさせると共に、時間及び処理コストを
低減させる。画像のダイナミックモードによる表示は、
特に手動によりチェックすべき対象物の輝度を設定する
ために有用である。

【００３３】これに対し、各点において、２次微分によ
り得た画像を用い、画像の面における対象物の輪郭の傾
斜上に情報要素を得ることは容易ではなく、この情報は
輪郭を再計算する次の処理動作に直接有用である。逆
に、この情報要素は、ｘに対する画像の微分と、ｙに対
する画像の微分とにおいて仮定する値を各点について読
み出させ、かつその比を得てこの点に関連した傾斜を知
るのに十分なものにするために、画像の２つの１次微分
から直接入手可能である。

【００３４】計算された輪郭の部分の前記特性は、好ま
しくは、円、コーナ、直線部分を含むグループに属す
る。

【００３５】従って、このような方法は直観的な概念を
利用させるものではない。対象物の形状がどのようなも
のであっても、輪郭の部分の３つの特性のうちの２つを
組み合わせたものは、この対象物の特徴距離を定めるこ
とを常時可能にさせる。

【００３６】好ましくは、第１の計算された輪郭の部分
の前記特性は、円又はコーナであり、かつ第２の計算さ
れた輪郭の部分の前記特性は、円、コーナ又は直線部分
である。

【００３７】本発明の好ましい実施態様では、前記シス
テムに２つのサーチ窓を供給する前記ステップには、前
記各サーチ窓について、以下の２つのステップ、即ち、
前記窓に含まれる画素の振幅レベルのしきい値を決定す
るステップと、明確な輪郭の部分の画素を抽出するステ
ップとが続く。前記抽出するステップは、前記しきい値
より小さい振幅レベルを有する前記画素を除去するこ
と、及び前記しきい値より大きい振幅レベルを有する前
記画素を保持することからなる。保持される前記画素
は、明確な輪郭の部分の前記画素を構成する。

【００３８】従って、システムは、これら２ステップの
後に、明確な輪郭の部分における複数の画素を得ること
ができる。換言すれば、システムは、限定された画素数
によって明確な輪郭の部分に基づきシステムに利用可能
な特殊情報を有する。従って、画像における信号対雑音
比が増加し、かつ品質が改善される。

【００３９】さらに、処理する画素数が低減されるの
で、処理時間も短縮される。

【００４０】最後に、しきい値が前の基準に常時固定さ
れないので、システムは対象物の輝度及びコントラスト
における差及び変化を考慮するように、システムに対す
る後の調整を可能にさせる。

【００４１】好ましくは、画素の前記振幅レベルについ
て以下の定義を行なうことができる。即ち、画素の前記
振幅レベルを、デジタル画像の２次微分における前記画
素に伴う値として定義する、画素の前記振幅レベルを、
デジタル画像の２つの１次微分における前記画素に伴う
値の絶対値の総和として定義する、画素の前記振幅レベ
ルを、デジタル画像の２つの１次微分における前記画素
に伴う値を２乗して総和を取り、その平方根を取ったも
のとして定義する、ものである。

【００４２】本発明の好ましい実施態様において、明確
な輪郭の部分の画素を抽出する前記ステップは、少なく
とも１つの前記数学的な変換を行なった前記デジタル画
像のある行及びある列についてのみ実行されるものであ
り、明確な輪郭の部分の抽出画素が輪郭のサンプリング
部分を構成している。

【００４３】これはサンプリング処理に対応し、処理時
間をさらに短縮可能にする。

【００４４】一変形によれば、しきい値を決定するステ
ップと、明確な輪郭の部分の画素を抽出する前記ステッ
プとが実行される。即ち、これらのステップは、第１
に、デジタル画像の水平軸に関する１次微分の画素のあ
る行について、画素の振幅レベルをデジタル画像の水平
軸に関する前記１次微分における前記画素に伴う値とし
て定義して、明確な輪郭の部分の第１画素を抽出し、第
２に、デジタル画像の垂直軸に関する１次微分のある列
について、画素の振幅レベルをデジタル画像の垂直軸に
関する前記１次微分における前記画素に伴う値として定
義して、明確な輪郭の部分の第２の画素を抽出するよう
に実行され、明確な輪郭の部分の第１及び第２の画素の
全てが明確な輪郭のサンプリングされた部分を構成する
ようにしている。

【００４５】このようにして、明確な輪郭のサンプリン
グされた部分が決定される。同時に、この方法は、この
ように、即ちサンプリングした画像列に沿って配置され
た水平輪郭の部分を（画素数の観点から）選択して、サ
ンプリング中に通常発生する問題を除去している。

【００４６】実際に、この好ましい実施態様によれば、
デジタル画像のｘ（及びｙそれぞれ）に対する１次微分
は、輪郭上に水平（及び垂直）情報要素を含まず、従っ
て同一ゾーンにおける輪郭の部分の画素を加える恐れな
しに、いくつかの水平行（及びいくつかの垂直列）にサ
ンプリングされ得る。

【００４７】好ましくは、前記画像の行及び前記画像の
列は、ほぼ等距離である。

【００４８】このようにして、輪郭の部分の画素はほぼ
等距離であり、従って次の処理動作を容易にする。

【００４９】好ましくは、理論的な輪郭の部分を抽出す
る前記ステップはＨｏｕｇｈ変換を行なう。

【００５０】逆に、このようにして、輪郭上に点が存在
しないとき、又はこれらの点が定義した特性の曲線に沿
って完全に配列されていないときは、システムは定義さ
れた特性を有する輪郭の部分を抽出する。

【００５１】好ましくは、計算された２つの輪郭の部分
間の前記距離は、前記第１の計算された輪郭の部分の特
徴点と前記第２の計算された輪郭の部分の特徴点との間
の最小距離と、前記第１の計算された輪郭の部分の特徴
点と前記第２の計算された輪郭の部分の特徴直線との間
の最小距離とを備えたグループに属する。

【００５２】好ましくは、前記特徴点は、円の中心、又
は各々がコーナを形成する２つの半直線のうちの１つを
含む２つの直線の交点である。

【００５３】さらに、本発明はワーキングデジタル画像
上で表わされているチェックすべき対象物の特徴を検定
する方法に関し、前記特徴は前述のような特徴生成方法
により生成したオリジナル特徴と比較される。ただし、
第１に、前記オリジナル特徴を生成する前記特徴生成方
法には、前記システムにより、基準デジタル画像におけ
る代表的な対象物の位置を決定又は局所化する付加的な
ステップが含まれており、かつ第２に、検定する前記方
法は、以下のステップ、即ち、前記システムが前記ワー
キングデジタル画像における前記チェックすべき対象物
の位置を局所化し、前記基準デジタル画像における前記
代表的な対象物の位置に対する位置ずれ又は位置偏差を
計算するステップと、前記サーチ窓がオリジナル特徴の
前記生成中に前記システムに与えられた特性と同一特性
を有する前記チェックすべき対象物の輪郭の部分を含む
ように、前記システムが前記サーチ窓を自動的にシフト
するステップと、前記システムは、オリジナル特徴を生
成する前記特徴生成方法のものと同一の２つのステップ
により、前記各サーチ窓について特徴点を抽出し前記理
論的な輪郭の部分間の距離を計算するステップと、前記
システムが、最終的にオリジナル特徴に対応する前記距
離とチェックすべき対象物の特徴に対応する前記距離と
を比較し、前記比較が前記チェックすべき対象物の品質
を評価可能にしたステップと、を備えている。

【００５４】好ましくは、デジタル画像における対象物
の位置を局所化する前記ステップは、システムに前記デ
ジタル画像から切り取られた少なくとも１つの局所化し
た窓を与えて前記対象物の明確な輪郭の少なくとも１つ
の特徴部分を包含させ、前記局所化窓について、該窓内
の前記対象物の明確な輪郭の前記特徴部分の位置の少な
くとも１つの情報要素を決定する、ことからなる。

【００５５】窓はデジタル画像の寸法より小さい寸法、
又はこれに等しい寸法を有する。

【００５６】本発明の第１の好ましい実施態様によれ
ば、システムは少なくとも１つの垂直局所化窓及び／又
は少なくとも１つの水平局所化窓が与えられ、システム
は前記垂直局所化窓における垂直位置の少なくとも１つ
の情報要素及び／又は前記水平局所化窓における水平位
置の少なくとも１つの情報要素を決定し、垂直位置の前
記各情報要素は、前記対象物の明確な輪郭の前記特徴部
分の垂直端コーナに対応する前記垂直局所化窓のスクリ
ーン行を識別し、前記スクリーン行の前記識別を開始す
べき前記局所化窓のエッジを指定するものであり、水平
位置の前記各情報要素は、少なくとも２つの線につい
て、第１に、輪郭の部分を含む前記水平局所化窓の側部
エッジと、第２に、対象物の輪郭の前記特徴部分に最も
近い部分との間の距離を示し、前記距離の集合は輪郭の
特徴部分上の情報要素を与え、これに関して前記距離が
計算される前記水平局所化窓のエッジを指定するもので
ある。

【００５７】従って、垂直局所化窓における対象物の輪
郭の部分の垂直位置に対するサーチはシステムが対象物
が現われる線を発見すると直ちに停止する。従って、シ
ステムはデジタル画像を部分的に処理するだけなので、
処理能力を最高の効率により用いることを可能にする。

【００５８】さらに、水平位置と共に垂直位置上の各情
報要素におけるエッジの指定は、対応する処理動作を最
適化させる。

【００５９】本発明の第２の好ましい実施態様によれ
ば、システムに少なくとも１つの局所化窓を供給する前
記ステップは、各局所化窓について、対象物の輪郭の部
分の画素を抽出するステップが続き、このステップはサ
ーチパスの直線部分の画素を連続的に解析することによ
り対象物の輪郭の部分の第１の画素を検出し、連続的
に、かつ所定の回転方向に従って、前記サーチパスの第
１の円形部分の画素を解析することにより、対象物の輪
郭の部分の第２の画素を検出するものであって、前記第
１の円形部分が所定の半径に等しい半径を有すると共に
対象物の輪郭の部分の前記第１の画素を中心とする円の
周部分に対応しており、対象物の輪郭の部分の先行画素
に先行する対象物の輪郭の部分の画素から開始し前記所
定の回転方向に従って、連続的に前記サーチパスの新し
い円形部分の画素を解析することにより対象物の輪郭の
部分の新しい画素を検出するものであって、前記新しい
円形部分が前記所定の半径に等しい半径を有すると共に
対象物の輪郭の部分の前の画素を中心とした円の周部分
に対応する、ことからなり、対象物の輪郭の部分の新し
い画素の前記検出は、対象物の輪郭の部分の前記新しい
画素と対象物の輪郭の前記第１の画素との間の距離が前
記所定の半径より小さくなるまで、又は対象物の輪郭の
部分の前記新しい画素が前記局所化窓の外側に位置され
るまで繰り返して行われ、繰り返して行われ、前記シス
テムは、各窓について、対象物の特徴部分の位置の少な
くとも１つの情報要素を対象物の輪郭の部分の前記画素
から決定し、前記グループに属する位置の前記情報要素
は、水平位置の情報要素、垂直位置の情報要素、角度位
置の情報要素、を備えている。

【００６０】好ましくは、対象物の輪郭の部分の画素を
抽出する前記ステップは、対象物の輪郭の部分の前記画
素から等距離にある所定数Ｎのワーキング画素を得るス
テップが続いており、等距離にある所定数Ｎのワーキン
グ画素を得るこのステップは、対象物の輪郭の部分の前
記画素を接続することにより多角形を形成し、前記多角
形の周辺長Ｌを計算し、前記ワーキング画素がほぼ等距
離Ｄ＝Ｌ／Ｎとなるように、連続的な２つのワーキング
画素間の距離Ｄを計算し、対象物の輪郭の部分の前記画
素間の線形補間により等距離の前記ワーキング画素を発
生することからなり、等距離の前記ワーキング画素はワ
ーキング輪郭を定義し、等距離の２つのワーキング画素
間の距離Ｄは前記ワーキング輪郭に沿って定義される。

【００６１】本発明の好ましい実施態様において、前記
局所化窓は前記対象物の輪郭を完全に含み、角度位置の
前記情報要素はデジタル画像の水平軸と前記対象物の主
軸との間の角度として定義され、前記主軸は前記対象物
の中心を通り、かつ水平位置及び垂直位置の前記情報要
素は前記対象物の中心の水平座標及び垂直座標に対応す
る。

【００６２】好ましくは、前記角度は、下式によって計
算される。

【００６３】

【数４】

【００６４】ここで、θは前記角度であり、（ｘ_i ，ｙ
_i ）は対象物の輪郭のｉ番目の画素の座標であり、Ｎは
対象物の輪郭の画素数であり、（ｃ_x ，ｃ_y ）は下式に
より計算された対象物の前記中心の座標である。

【００６５】

【数５】

【００６６】又は、前記角度は、対象物の前記中心から
最も遠い対象物の輪郭の画素を通るものと同様に対象物
の前記中心を通る軸として前記主軸を定義することによ
って計算されるものであり、対象物の中心の座標（ｃ
_x ，ｃ_y ）は、下式により計算される。

【００６７】

【数６】

【００６８】好ましい実施態様の変形によれば、対象物
の輪郭の部分の前記各画素は、対象物の輪郭の部分の前
記画素と対象物の輪郭の部分の次の画素とを接続する対
象物の輪郭の部分のセグメントが伴っており、前記各セ
グメントは先行するセグメントに対する角度位置により
定義され、かつ前記システムは第１にチェックすべき対
象物の輪郭の部分のセグメントの角度位置と第２に代表
的な対象物の輪郭の部分のセグメントの角度位置との間
の相関関数の最大値を計算し、前記最大値はチェックす
べき対象物の輪郭の部分のセグメントと代表的な対象物
の輪郭の部分に対応するセグメントとの間の位置偏差の
情報要素を、セグメント数に関して与えるものであり、
位置偏差の前記情報要素は、第１に、チェックすべき対
象物の位置と並進運動する代表的な対象物の位置との間
の並進運動に関する位置ずれ又は位置偏差についての情
報要素であって、チェックすべき対象物の輪郭の部分の
セグメントの座標と代表的な対象物の輪郭の部分の対応
するセグメントの座標との間の差として計算される前記
位置偏差情報要素、第２に、チェックすべき対象物の位
置と代表的な対象物の位置との間の回転運動に関する位
置偏差についての情報要素であって、チェックすべき対
象物の輪郭の部分のセグメントの絶対角度位置と代表的
な対象物の輪郭の部分の対応するセグメントの絶対角度
位置との間の差として計算される回転運動に関する前記
位置偏差情報要素の計算を可能にする。

【００６９】

【実施例】本発明の他の特徴及び効果は、非限定的な説
明により与えられる本発明の好ましい実施例の下記の説
明及び添付する図面から明らかである。

【００７０】以下の説明は品質管理に適用される人為的
な映像システムに対応する。このようなシステムは対象
物の特徴の生成、即ちこの対象物の少なくとも１つの特
徴パラメータの判断を可能にする。さらに、このような
システムを用い、同一型式の他の対象物が基準として前
に判断した特徴を用いることにより、仕様に適合するこ
とをチェックすることもできる。換言すれば、システム
はチェック対象物の特徴をオリジナルの特徴と比較する

【００７１】図１は品質管理に適用される人工的視覚シ
ステムを示す。

【００７２】この実施例において、人形である対象物の
特徴の生成中に、システムは人形の足の間の距離を判断
する。次いで、システムは同一型式の各人形の足間の距
離をチェックする。

【００７３】固定されたカメラ１が人形３₁ 、３₂ 、３
₃ 、３₄ に沿って搬送されるコンベアベルト２に面する
ように配置される。このカメラ１は処理システム４に接
続されており、処理システム４は、人形３₁ 、３₂ 、３
₃ 、３₄ を含み、画素を単位として表わされるデジタル
画像を、各人形３₁ 、３₂ 、３₃ 、３₄ について記憶す
る。

【００７４】処理システム４は、対象物の特徴距離（こ
の実施例では人形の足の間の距離）を、各デジタル画像
について判断し、その特徴の生成中は基準値として選択
された特徴距離と比較する。

【００７５】第１に、その結果は（５）であり、連続的
に印刷出力される。従って、処理システム４を用いて対
象物の製造品質についての記録を準備をすることができ
る。

【００７６】第２に、処理システム４は、アプリケーシ
ョン出力（図示なし）を用い、ユニット（図示なし）を
介して実時間制御を行ない、仕様に適合しない場合を処
理することができる。

【００７７】図２の（Ａ）は、対象物を生成、又はチェ
ック対象物の特徴を検定する方法のブロック図を示す。
このような方法において実行される信号を処理する異な
る連続的なステップは、概要的に以下のようである。
（１）対象物を含むデジタル画像を記憶するステップ
（２１）、（２）記憶した画像を数学的に変換するステ
ップ（２２）、（３）数学的な変換により得た前記画像
の第１及び２次微分をフィルタリングするステップ（２
３、２４）、（４）前記画像の２次微分を表示するステ
ップ（２５）、（５）前記画像の２つの１次微分により
前記画像における対象物の位置を配置即ち局所化するス
テップ（２６）、（６）輪郭の部分をそれぞれ含む２つ
のサーチ窓を供給するステップ（２７）、（７）各サー
チ窓に含まれる輪郭の部分の特徴を選択する情報を供給
するステップ（２８）、（８）各窓におけるしきい値を
判断するステップ（２９）と、（９）前記しきい値の関
数として、明確な輪郭の部分の画素を抽出することによ
り画像における雑音を除去するステップ（２１０）、
（１０）各窓における理論的な輪郭の部分を抽出するス
テップ（２１１）、（１１）理論的な輪郭の２つの部分
間の距離を計算するステップ（２１２）。

【００７８】サーチ窓を供給する前記ステップ、及び窓
に含まれる輪郭の部分の性質の選択に関する情報要素を
供給する前記ステップは、オペレータにより対象物の特
徴の検定中に実行され、次にシステムによりチェック対
象物の特徴の検定中に自動的に実行される。

【００７９】第１のステップは対象物を含むデジタル画
像を記憶するステップ（２１）である。対象物の特徴で
ある寸法上の度合いを判断するために、画像を処理する
システムは、画素を単位として表わされ、対象物を含む
デジタル画像上でワーキングしなければならない。この
ようなデジタル画像は、例えばＣＣＤ型式のマトリック
スビデオセンサに続くアナログ／デジタル変換器により
得られる。システムはデジタル画像を記憶するので、こ
れを異なる次の処理ステップ中に処理することができ
る。

【００８０】次のステップは、デジタル画像を数学的に
変換するステップ（２２）である。実際に、デジタル画
像２１３は２つの１次微分２１５Ａ及び２１５Ｂと、当
該デジタル画像の２次微分２１４とをそれぞれ与える３
つの数学的な変換を受ける。これらの変換は画像プロセ
ッサにより実行される。

【００８１】品質管理に適用された人為的な映像のシス
テムにおいて、強調は、本質的に対象物のプロファイル
上に置かれる。用語「輪郭」は、存在するならば、対象
物の周エッジのみばかりでなく、もし存在するのであれ
ば内部エッジ、又は他の全ての曲線、又は表示された対
象物の曲線の突出した部分をも意味すると理解される。
従って、画像を形成する画素の輝度値における変化のみ
を保持するように、これら第１及び２次微分の処理を用
いることができるので、これら第１及び２次微分の処理
は、このようなシステムに完全に一致している。従っ
て、画像に示される対象物の輪郭は遥かに不明確であ
る。

【００８２】次に、これら３つの微分画像のそれぞれは
フィルタリングされる（２３、２４）。このフィルタリ
ングは２つの微分画像の有用な情報要素に付加される雑
音を低減させることが可能である。このフィルタリング
は、例えばガウス型のものである。

【００８３】数学的に変換するステップ（２２）及びフ
ィルタリングするステップ（２３、２４）は、デジタル
画像の複数片に対応しているマトリックス（５×５）上
で行なわれる。

【００８４】２次微分処理はラプラス演算子の適用に対
応する。フィルタリングステップに続くラプラス演算子
の適用により構成されるセットは、繰り込み積の形式に
より書き込まれ得る。即ち、 ［Ｉ₁ ］＝［Ｉ］* ［Ｌ］ ただし、［Ｉ₁ ］は、フィルタリング（フィルタリング
された「ラプラス」画像）の後に画像の２次微分の一片
に対応する（５×５）マトリックスであり（２１６）、
［Ｉ］は一片のデジタル画像に対応する（５×５）マト
リックスであり（２１３）、［Ｌ］はガウスフィルタ処
理に続くラプラス演算子（２次微分）を適用するための
（５×５）マトリックスである。

【００８５】マトリックス［Ｌ］は、例えば、 ［Ｌ］＝［［０、 ３０、 ４８、 ３０、 ０］ ［３０、−２４、−５４、−２４、３０］ ［４８、−５４、−１２０、−５４、４８］ ［３０、−２４、−５４、−２４、３０］ ［ ０、 ３０、 ４８、 ３０、 ０］］ である。

【００８６】フィルタリングされた「ラプラス」画像
（２１６）は写実的な画像を提供する。従って、支援マ
スクを構成するためにモニタ上の表示することができ
る。この表示により、オペレータは、光学的スタイラス
又はタッチ検知スクリーンを用い、一定の次のステップ
中に情報を選択するか又は与える。

【００８７】さらに、第１のステップにおいて記憶され
るデジタル画像（２１３）は、それぞれ水平軸及び垂直
軸に関連して２つの１次微分を受ける。このようにして
得られた画像２１５Ａ及び２１５Ｂの２つの１次微分
は、それぞれフィルタリングされる（２６）。フィルタ
リングステップが続くこれら２つの１次微分を２つの繰
り込み積の形式により書き込むことができる。即ち、 ［Ｉ_dx］＝［Ｉ］* ［Ｄ_x ］、及び ［Ｉ_dy］＝［Ｉ］* ［Ｄ_y ］ ただし、［Ｉ_dx］は画像の水平軸に対して（及びフィル
タリング後）１次微分の一片に対応する（５×５）マト
リックスであり（２１７Ａ）、［Ｉ_dy］は画像の垂直軸
に対して（及びフィルタリング後）１次微分の一片に対
応する（５×５）マトリックスであり（２１７Ｂ）、
［Ｉ］はデジタル画像の一片に対応する（５×５）マト
リックスであり（２１３）、［Ｄ_x ］はガウスフィルタ
処理が続く水平軸に対する１次微分の演算子の適用のた
めの（５×５）マトリックスであり、［Ｄ_y ］はガウス
フィルタ処理が続く垂直軸に対する１次微分の演算子の
適用のための（５×５）マトリックスである。

【００８８】マトリックス［Ｄ_x ］及び［Ｄ_y ］は例え
ば、 ［Ｄ_x ］＝［［２、−１７、 ０、 １７、−２］ ［１０、−７７、 ０、 ７７、−１０］ ［１６、−１２７、 ０、１２７、−１６］ ［１０、−７７、 ０、 ７７、−１０］ ［ ２、−１７、 ０、 １７、−２］］ ［Ｄ_y ］＝［［２、 １０、 １６、 １０、 ２］ ［−１７、−７７、−１２７、−７７、−１７］ ［ ０、 ０、 ０、 ０、 ０］ ［１７、 ７７、１２７、 ７７、 １７］ ［−２、−１０、−１６、−１０、−２］］ である。

【００８９】画像２１７Ａ及び２１７Ｂの１次微分は雑
音に対して感度が低い。従って、これらは、この方法の
次のステップにより用いられる。

【００９０】画像における対象物の位置を局所化するス
テップ（２６）はフィルタリングされたこれら画像２１
７Ａ及び２１７Ｂの１次微分を用いる。

【００９１】第１に対象物の特徴の生成中に、第２にチ
ェック対象物の特徴の検定中に、画像における対象物の
位置の局所化は、システムが、前の場合における対象物
の位置と後者の場合におけるチェック対象物の位置との
間の差即ち偏差を判断できるようにする。

【００９２】図３ａ及び図３ｂを参照して示されている
第１の実施例によれば、画像内の対象物の位置の局所化
は、基本画像又は微分された画像のどちらかについてな
された測定に基づいて、垂直位置の情報要素及び水平位
置の情報要素を連続的に定めることにある。

【００９３】図３ａ及び図３ｂの各々は、デジタル画像
から切り取られ、対象物３２を含んでいる局所化窓３
１、３２を有している。

【００９４】ある例においては、局所化窓は対象物の輪
郭の部分のみを含んでいるかもしれない。

【００９５】対象物３２（又は対象物の輪郭の部分）の
垂直位置の情報要素は、第１に対象物３２（又は対象物
の輪郭の部分）の垂直端に対応するスクリーン行ｌ_n
と、第２にそこからこのスクリーンのサーチが始まるべ
き垂直局所化窓のエッジ３３とを含んでいる。

【００９６】従って、図３ａでは、対象物３２の上端が
ｎ番目のスクリーン行ｌ_n に位置しており（情報の第１
の部分）、サーチが上エッジ３３から始まるべきである
（情報の第２の部分）。

【００９７】チェックされている対象物（又は対象物の
輪郭の部分）の垂直位置のサーチは、示されているエッ
ジ（この例では上エッジ）から始まり、スクリーン行上
に対象物（又は対象物の輪郭の部分）の垂直端が現れた
ときに終わる。このスクリーン行は、特徴生成中の代表
的な対象物とチェック中のチェックすべき対象物との間
の垂直偏差についての知識を提供する。

【００９８】それゆえ、システムは対象物を含む窓部分
のみを処理し、演算能力及び処理時間に関する必要性を
最小限化とすることが可能となる。

【００９９】対象物３２（又は対象物の輪郭の部分）の
水平位置の情報は、第１に数個の距離ｄ₁ 〜ｄ_m によっ
て、第２にこれに関して距離が測定される水平局所化窓
３５のエッジ３４によって構成される。画像の欠陥にか
ら誤りであるとされた及び学習した外形との比較により
誤りであると検出されたいくつかの測定結果の除去を可
能とするために、実施された距離測定の数は、例えば５
〜１０の範囲にあることが有利である。その結果、水平
位置の５つの測定がなされた場合には、例えば２つまで
の誤った測定結果の除去が可能である。この場合、保持
されている３つの測定結果に基づいて水平の修正位置又
は再調整位置が計算される。

【０１００】スクリーン行上において、測定された各距
離は、水平局所化窓３５のエッジと対象物に最も近い輪
郭との間の差に対応する。

【０１０１】従って図３ｂにおいて、距離ｄ₁ 〜ｄ_m
は、左側エッジに関して測定されておりこれは対象物３
２の外形を示している。

【０１０２】チェック中の対象物（又は対象物の輪郭の
部分）の水平位置についてのサーチは、それゆえ、特徴
生成中に測定された距離ｄ₁ 〜ｄ_m に対応する同じスク
リーン行をテストすることによってその外形を回復する
ことにある。この外形が回復された場合、システムは、
特徴生成中の対象物の位置とチェック中の対象物の位置
との間の水平偏差を定めることができる。

【０１０３】第２の実施例によれば、オペレータが局所
化窓を提供した後、システムは対象物の輪郭の等距離画
素をこの窓から抽出する。固定数Ｎまでその数が減少せ
しめられたこれら等距離画素は、水平位置及び垂直位置
の情報要素並びに方位角度の情報要素の計算に用いられ
る。

【０１０４】図８に示されているように、局所化窓内の
対象物８１の輪郭の部分の検出は、（１）サーチパスの
直線部分８３の画素の連続的な解析によって（即ち、こ
れら画素の振幅レベルを振幅レベルのしきい値と連続的
に比較することによって）対象物の輪郭の部分の第１の
画素８２を検出する、（２）第１の画素８２を中心とし
（所定長さの）半径ｒを有する円周部分に対応してい
る、サーチパスの第１の円部分８６の所定方向の回転８
５による画素の連続的な解析によって対象物の輪郭の部
分の第２の画素８４を検出する、（３）第２の画素８４
を中心とし半径ｒを有する円周部分に対応している、サ
ーチパスの第２の円部分８８の所定方向の回転８５によ
る画素の連続的な解析によって対象物の輪郭の部分の第
３の画素８７を検出する、（４）対象物の輪郭の部分の
新しい画素と第１の画素８２との間の距離が所定長さｒ
より小さくなるまで、又は対象物の輪郭の部分の新しい
画素が局所化窓の外側に位置するまで上述の動作を繰り
返して行う、ことを連続的に実行することにある。

【０１０５】その結果、サーチパスは、直線部分８３と
複数の円周部分（円弧）８６、８８、８９、８１０、８
１１とから構成されることになる。

【０１０６】対象物の輪郭の部分の画素８２、８４、８
７、８１２、８１３、８１４は、等距離にあり（２つの
連続する画素が距離ｒで離隔されていること）、対象物
の輪郭のサンプルされた部分を構成している。

【０１０７】対象物の輪郭の部分の画素についての任意
数から固定数Ｎまでの通路が存在することとなり、以下
の記載ではこれらＮ個の画素がワーキング画素と称され
る。

【０１０８】この動作は、（１）対象物の輪郭の部分の
上述の画素を接続することによって多角形を作成し、
（２）この多角形の周長Ｌを計算し、（３）２つの連続
するワーキング画素間の距離Ｄをこれらワーキング画素
が等距離であるとして計算し（Ｄ＝Ｌ／Ｎ）、（４）対
象物の輪郭の部分の画素間で直線補間することによって
ワーキング画素を発生させることにある。

【０１０９】画像内の対象物の位置の局所化ステップに
ついての残る記述は、局所化窓が対象物の輪郭全体か又
は対象物の輪郭の部分のみを含むかに応じて別個となる
場合に関している。

【０１１０】前者の場合、即ち局所化窓が対象物の輪郭
全体を含む場合においては、（１）第１に、対象物の水
平及び垂直位置の情報要素が対象物の中心の水平及び垂
直座標に等しいと、（２）第２に、角度位置の情報要素
が画像の水平軸と対象物の輪郭の主軸（対象物の中心を
通るもの）との間の角度に等しいと、定義される。

【０１１１】対象物の輪郭の中心の座標（ｃ_x ，ｃ_y ）
は下式で与えられる。ここで、（ｘ_i ，ｙ_i ）は、対象
物の輪郭のｉ番目の画素の座標である。

【０１１２】

【数７】

【０１１３】方位角度θは、例えば次式によって計算さ
れる。

【０１１４】

【数８】

【０１１５】一変形例によれば、主軸を、対象物の輪郭
の中心から最大距離にある対象物の輪郭の画素を通ると
共にこの中心をも通る軸として定義することにより方位
角度が計算される。

【０１１６】後者の場合、即ち局所化窓が対象物の輪郭
の部分のみを含む場合においては、輪郭の部分の各画素
に、輪郭の部分のこの画素を輪郭の部分の次の画素に接
続する対象物の輪郭の部分のセグメントを伴う。さら
に、このセグメントは、所定数の画素を備えており、先
行するセグメントに関するその角度位置によって定義さ
れる。

【０１１７】システムは、チェックすべき対象物の輪郭
の部分のセグメントについての角度位置と代表的な対象
物の輪郭の部分のセグメントについての角度位置との間
の相関関数の最大値を計算する。

【０１１８】この最大値は、代表的な対象物の輪郭の部
分のどのセグメントがチェックすべき対象物の輪郭の部
分の所定のセグメントに対応するかを捜すのに使用可能
な位置的な偏差（セグメントの数に関連）の情報要素を
与える。

【０１１９】位置的な偏差のこの情報要素に基づいて、
システムは、（１）第１に、並進運動に関する位置的な
偏差の情報要素、（２）第２に、回転運動に関する位置
的な偏差の情報要素、を計算する。

【０１２０】並進運動に関する位置的な偏差の情報要素
は、チェックすべき対象物の輪郭の部分のセグメントに
ついての座標と代表的な対象物の輪郭の部分の対応する
セグメントについての座標との間の差として計算され
る。

【０１２１】回転運動に関する位置的な偏差の情報要素
は、チェックすべき対象物の輪郭の部分のセグメントに
ついての絶対角度位置と代表的な対象物の輪郭の部分の
対応するセグメントについての絶対角度位置との間の差
として計算される。

【０１２２】例えば、画像の水平軸を絶対角の測定の基
準として用いることが可能である。

【０１２３】画像内の対象物の位置を定めるこのステッ
プ（２６）に続くステップは、この対象物の輪郭の部分
を各々が含む２つのサーチ窓を提供するステップ（２
７）である。

【０１２４】特徴生成中においては、オペレータは、対
象物を含む画像の２次微分の表示を見ながら、画像上で
２つのサーチ窓の各々が対象物の輪郭を含むようにこれ
ら窓を置く。

【０１２５】これに対して、チェックすべき対象物の特
徴の検定中においては、システムは、前のステップで定
められた画像内の対象物の位置表示を用いて２つのサー
チ窓を自動的に位置づける。これら２つの窓は、対象物
の特徴生成中にオペレータによって置かれる窓内に含ま
れるものと同じ輪郭部分を含むように置かれる。

【０１２６】図４、図５、及び図６は、対象物４４、５
４、及び６４をそれぞれ含む画像４３、５３、及び６３
をそれぞれ示している。各画像において、オペレータ
は、第１のサーチ窓４１、５１、及び６１と第２のサー
チ窓４２、５２、及び６２をそれぞれ連続的に規定す
る。

【０１２７】各々が対象物の輪郭の部分を有する２つの
窓をシステムに与えた後、オペレータは、これら輪郭の
部分の各々の特性の指示を同じシステムに与える（２
８）。チェックすべき対象物の特徴の検定中は、システ
ムは、輪郭の部分の特性が同じであると自動的に想定す
るであろう（２８）。図４、図５、及び図６に対応する
窓内に包含される第１及び第２の輪郭の部分の特性は、
それぞれ、（１）（その中心座標によって特徴付けられ
た）円４５及びそのコーナ４６、（２）２つのコーナ５
５、５６、（３）コーナ６５及び直線部分６６、であ
る。

【０１２８】これにより、オペレータは、円、コーナ、
及び直線部分という輪郭の部分の３種類の特性を有する
こととなる。第１のサーチ窓４１、５１、及び６１に包
含される輪郭の部分の特性は、円４５であるか又はコー
ナ５５、６５のどちらかである。第２のサーチ窓４２、
５２、及び６２に包含される輪郭の部分の特性は、円
（図には対応する例が示されていない）、コーナ４６及
び５６、又は直線部分６６である。

【０１２９】以後、システムは、画像の画素全てについ
て作動せず、この画像内に切り込まれた２つのサーチ窓
の画素についてのみ作動する。

【０１３０】本発明においては、他の種類の測定も実施
可能である。例えば、他の測定が、第１に特徴点（円の
中心、コーナ等）と第２に他の窓から多かれ少なかれ任
意に選ばれた点（例えば窓の中心）との間に引かれるゲ
ージ線との輪郭の交差についてのサーチからなるかもし
れない。いかなる場合にも、測定の信頼性は、画像の輪
郭が再計算され、その結果、画像の欠陥による誤った測
定の危険が除去されているという事実に因るものであ
る。

【０１３１】さらに、操作によって置かれた窓の形状及
び寸法が、対応する輪郭の特性又は他のいかなる基準
（例えば輪郭の周囲の画像の雑音）に適応可能でること
も注目されるであろう。窓は、従って、四角形、円形、
楕円形、多角形等であるかもしれない。

【０１３２】本発明の次の２つのステップは、相補的で
ある。もちろん各窓において、システムは、振幅レベル
のしきい値を決定し（２９）、次いで明確な輪郭の部分
の画素がこのしきい値の関数として抽出される（２１
０）。

【０１３３】画素の振幅レベルは、いくつかの方法で定
義されるであろうが、特には、（１）デジタル画像の２
次微分においてこの画素に伴う値か、（２）デジタル画
像の２つの１次微分においてこの画素に伴う絶対値の総
和か、又は、（３）デジタル画像の２つの１次微分にお
いてこの画素に伴う値の２乗の総和の平方根、で定義さ
れる。

【０１３４】「画素」なる用語は、ここでは画像の最小
の同次要素を意味している。従って、固定座標の同じ画
素は、考慮している画像（水平（又は垂直）軸に関する
デジタル画像の１次微分、デジタル画像の２次微分）に
応じて異なる振幅レベル値を取る。

【０１３５】従って各窓において、しきい値は、この窓
に包含される画素の振幅レベルの関数として決定され
る。

【０１３６】明確な輪郭の部分の画素の抽出ステップ
（２１０）は、振幅レベルがこのしきい値より上にある
画素のみを保持するものである。これにより、しきい値
は、あらかじめ決定されず、逆に、デジタル画像の記憶
状態の起こり得るいかなる変化をも考慮にいれられる。
例えば、対象物の特徴生成時と対象物のチェック時との
間で輝度が増大した場合は、前者に対応するしきい値は
後者に対応するしきい値より小さくなるであろう。この
方法により、しき値設定ステップ（輪郭の部分の画素の
抽出ステップ（２１０））は、対応する窓に包含される
輪郭の部分に関する情報を失うことがない。

【０１３７】処理時間を制限するために、限定された数
の等距離行及び列に属する画素のみが解析される。

【０１３８】これは考慮される画素をサンプリングする
ことになり、得られる明確な輪郭の部分についてもまた
サンプリングされる。

【０１３９】本方法のこの段階において、システムは、
画像から切り取られた２つのサーチ窓の各々について、
２つのワーキング要素を処理する。即ち、（１）（画素
へのしきい値設定動作の結果としての）明確な輪郭のサ
ンプリングされた部分、（２）この輪郭の部分の特性を
定義するところの、オペレータから与えられた情報要
素、を処理する。

【０１４０】しきい値決定及びしきい値設定のこれら２
つのステップの他の実施例が存在する。

【０１４１】図２の（Ａ）及び図７に関して存在する変
形例によれば、各窓について、画像の２つの１次微分が
別個に処理される。

【０１４２】図７に示す例では、画像７２内に包含され
る対象物は円板７１である。

【０１４３】デジタル画像７３の水平軸に関する１次微
分に基づいて以下の処理が行われる。 （１）第１の振幅レベルしきい値が決定される（２９
Ａ）。ここで、画素の振幅レベルは画像の水平軸に関す
る１次微分におけるこの画素に伴う値として定義され
る。 （２）これら画素の振幅レベルを第１のしきい値と比較
することによって、ある等距離の線ｌ₁ 〜ｌ_n の画素に
ついて解析がなされる（２１０Ａ）。ここで、振幅レベ
ルが第１のしきい値より大きい画素のみが、保持されて
明確な輪郭の部分の第１の画素７４を構成する。

【０１４４】明確な輪郭の部分の第１及び第２の画素の
集合７７は、明確な輪郭のサンプリングされた部分を構
成する。

【０１４５】次のステップ（２１１）では、システム
は、数学的に最も確率が高くかつオペレータによってシ
ステムに提供された輪郭の情報要素に対応する特性を有
する理論的な輪郭の部分をこれら２つの要素を用いて抽
出する。

【０１４６】この抽出（２１１）は、特にＨｏｕｇｈ変
換によって実行可能である。弧の種の変換は、曲線及び
この曲線のパラメータに属する各点間に存在する双対性
によるものである。確かに、しきい値設定ステップ（２
１０）又は以後のステップで得られた、輪郭を構成する
画素は、完全な輪郭を形成するものではない。ある場合
において、得られるこの輪郭は、非連続的であるかもし
れず（例えば輪郭がサンプリングされたものであると
き）、提案された３つの特性（円、コーナ、直線部分）
のいずれにも正確には対応しない。そこで、対象物の特
徴距離の計算が（対象物のチェック時のように特徴生成
時に）、提案された３つの特性の１つに完全に対応し同
じである輪郭の部分に基づいて、常に行うわれるべきで
ある。

【０１４７】換言すれば、各窓内の理論的な輪郭の部分
の抽出ステップ（２１１）は、ベクトル化された画像を
得ることに対応している。各画素（点毎の画像）の別個
の定義は、ベクトルによって画像に表された（ベクトル
化された画像の）各要素の定義によって置き換えられ
る。従って、ほぼ円の形で分布された点の集合は、この
ステップ（２１１）の間、半径値及びこの円の中心座標
を備えた「円ベクトル」と定義される。

【０１４８】最後のステップは、２つの理論的な輪郭の
部分間の距離を計算するステップ（２１２）である。

【０１４９】この距離の計算には２つの場合がある。即
ち、（１）第１に第１の輪郭の部分の第１の特徴点と第
２に第２の輪郭の部分の第２の特徴点との間の最小距離
の計算、（２）第１に第１の輪郭の部分の特徴点と第２
に第２の輪郭の部分の特徴直線との間の最小距離の計
算、である。

【０１５０】理論的な輪郭の部分が円又はコーナである
時、対応する特徴点はそれぞれこの円の中心又は各々が
このコーナを形成する２つの半直線の１つを含む２つの
直線の交点である。

【０１５１】理論的な輪郭の部分が直線部分である時、
対応する特徴直線はこの直線部分を含む直線である。

【０１５２】したがって、図４及び図５は前者の距離計
算の場合（点／点）に対応し、図６は後者の場合（点／
直線）に対応する。

【０１５３】図４の画像４３に表されている対象物４４
の特徴距離は、（１）第１に第１のサーチ窓４１に包含
された円４５の中心４７と、（２）第２に第２のサーチ
窓４２に包含されたコーナ４６を形成する２つの半直線
の１つを各々が含む２つの直線４９、４１０の交点と、
の間の最小距離である。

【０１５４】図５の画像５３に示されている対象物５４
の特徴距離は、（１）第１に第１のサーチ窓５１に包含
されたコーナ５５を形成する２つの半直線の１つを各々
が含む２つの直線５９、５１０の交点５７と、（２）第
２に第２のサーチ窓５２に包含されたコーナ５６を形成
する２つの半直線の１つを各々が含む２つの直線５１
１、５１２の交点５８と、の間の最小距離である。

【０１５５】図６の画像６３に示されている対象物６４
の特徴距離は、（１）第１に第１のサーチ窓６１に包含
されたコーナ６５を形成する２つの半直線の１つを各々
が含む２つの直線６１０、６１１の交点６７と、（２）
第２に第２のサーチ窓６２に包含された直線部分６６を
含む直線６９と、の間の最小距離である。

【０１５６】後者の場合、最小距離は、従って、（１）
第１に、第２のサーチ窓に包含された直線部分６６を含
む特徴的な直線６９と第１のサーチ窓に包含されたコー
ナの特徴点６７を通るこの直線に垂直な線との交点６８
と、（２）第２に、前に定義した点６７と、の間の距離
である。

【０１５７】２つのほぼ平行な（角度の開きが所定値、
例えば５度、より小さい）直線部分間で測定すべき距離
がある場合、測定される距離は、例えば２つの測定窓の
第１の窓内に登録された直線部分の中点と第２の測定窓
内で計算された直線との間の最小距離である。

【０１５８】対象物の特徴生成中に、システムは、第１
の距離（対象物の特徴距離）を決定する。チェックすべ
き対象物の特徴検定中に、システムは、第２の距離を決
定し、それを第１の距離と比較する（このステップは、
対象物の特徴を検定する方法のみに関係するため、図２
には示されていない）。

【０１５９】２つの距離間の差がオペレータによってあ
らかじめ設定された許容差より小さい場合は、チェック
すべき対象物が製造上で要求される品質を備えているこ
ととなる。

【０１６０】もしそうでなければ、チェックすべき対象
物の不良な品質が検出されたこととなり、システムは、
アプリケーション出力を発生することにより（図示な
し）、仕様に適合しない場合の処理を行う（例えば仕様
に合わない部品をえり分けたり取り去ることによる）装
置（図示なし）の実時間制御を達成することができる。

【０１６１】上述した記載は、対象物の特徴を生成する
方法及び対象物の特徴を検定する対応した方法に対応す
る。これら２つの方法は、品質管理に適用された人工的
視覚システムで実施される。この方法が、本発明の構成
から逸脱することなく他の多くの用途に容易に適用でき
ることは明らかである。

【０１６２】同様に、本発明による方法を実施する他の
方法も想到することができる。特に、輪郭部分の新たな
特性（例えば楕円）の選択を提供することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】品質管理に適用される人為的な映像システムの
図である。

【図２】（Ａ）は対象物の特徴を生成するため、又はチ
ェック対象物の特徴の検定のための方法のブロック図、
（Ｂ）は（Ａ）に示す方法の変形のブロック図である。

【図３ａ】画像における対象物の垂直位置を判断する図
２に示した方法のステップを示す図である。

【図３ｂ】画像における対象物の垂直位置を判断する図
２に示した方法のステップを示す図である。

【図４】第１に計算された輪郭の部分と第２に計算され
た輪郭の部分との間の距離の計算例を示す図である。

【図５】第１に計算された輪郭の部分と第２に計算され
た輪郭の部分との間の距離の計算例を示す図である。

【図６】第１に計算された輪郭の部分と第２に計算され
た輪郭の部分との間の距離の計算例を示す図である。

【図７】明確な輪郭の部分の画素を判断する第１の例を
示す図である。

【図８】対象物の輪郭の等距離を判断する第２の例を示
す図である。

【符号の説明】

１ カメラ、 ２ コンベアベルト、 ４ 処理システム、 ３₁ 、３₂ 、３₃ 、３₄ 人形、

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物の特徴輪郭の２点間の距離を測定
   することにより構成された、前記対象物の特徴である少
   なくとも１つの寸法上の度合を定めることからなる型式
   の、画素を単位として表わしたデジタル画像上に表され
   る対象物の特徴生成方法であって、前記測定が自動計算
   システムにより行なわれ、 前記システムに、前記デジタル画像から切り取られかつ
   前記対象物の明確な輪郭の第１の部分を含む第１のサー
   チ窓と、前記デジタル画像から切り取られかつ前記対象
   物の明確な輪郭の第２の部分とを含む第２のサーチ窓と
   を供給するステップと、 前記システムに、前記第１のサーチ窓に含まれる前記輪
   郭の部分の特性を定める第１の情報要素と、前記第２の
   サーチ窓に含まれる前記輪郭の部分の特性を定める第２
   の情報要素とを供給するステップと、 前記システムが、数学的に最も確率が高い１つであり、
   かつ対応する窓のために前記システムに供給される前記
   輪郭情報要素に対応する特性を有する理論的な輪郭の部
   分を、前記各サーチ窓について該窓に含まれる画素に基
   づいて、自動的に抽出を行なうステップと、 前記システムが、前記第１の計算された輪郭の部分と前
   記第２の計算された輪郭の部分との間の距離を最終的に
   計算するステップと、を備えていることを特徴とする対
   象物の特徴生成方法。
2. 【請求項２】 前記デジタル画像の数学的な変換のため
   の予備ステップを備えており、前記デジタル画像は、 第１に、それぞれ水平軸及び垂直軸に関する１次微分の
   演算子の適用に対応する第１の数学的な変換及び第２の
   数学的な変換であって、前記水平軸及び前記垂直軸に関
   して前記デジタル画像の２つの１次微分をそれぞれ出力
   する前記第１及び第２の数学的な変換と、 第２に、２Ｄラプラス演算子の適用に対応する第３の数
   学的な変換であって、前記デジタル画像の２次微分を出
   力する前記第３の数学的な変換と、を受けることを特徴
   とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記デジタル画像の前記２次微分は、シ
   ステムに前記サーチ窓及び前記対応する輪郭情報要素を
   与えてユーザを支援するべくマスクを構成するように表
   示されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 計算された輪郭の部分の前記特性は、 円と、 コーナと、 直線部分と、を含むグループに属することを特徴とする
   請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記システムに２つのサーチ窓を供給す
   る前記ステップには、前記各窓について、 該窓に含まれる画素の振幅レベルのしきい値を決定する
   ステップと、 明確な輪郭の部分の画素を抽出するステップであって、
   前記しきい値より小さい振幅レベルを有する前記画素を
   除去すること、及び前記しきい値より大きい振幅レベル
   を有すると共に明確な輪郭の部分の前記画素を構成する
   画素を保持することからなるステップと、が続くことを
   特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 画素の前記振幅レベルを、デジタル画像
   の２次微分における前記画素に伴う値として定義するこ
   とを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 画素の前記振幅レベルを、デジタル画像
   の２つの１次微分における前記画素に伴う値の絶対値の
   総和として定義することを特徴とする請求項５に記載の
   方法。
8. 【請求項８】 画素の前記振幅レベルを、デジタル画像
   の２つの１次微分における前記画素に伴う値の２乗の総
   和の平方根として定義することを特徴とする請求項５に
   記載の方法。
9. 【請求項９】 明確な輪郭の部分の画素を抽出する前記
   ステップは、少なくとも１つの前記数学的な変換を行な
   った前記デジタル画像のある行及びある列についてのみ
   実行されるものであり、明確な輪郭の部分の抽出画素が
   輪郭のサンプリングされた部分を構成していることを特
   徴とする請求項５に記載の方法。
10. 【請求項１０】 しきい値を決定する前記ステップ及び
    明確な輪郭の部分の画素を抽出する前記ステップは、 第１に、デジタル画像の水平軸に関する１次微分の画素
    のある行について、画素の振幅レベルをデジタル画像の
    水平軸に関する前記１次微分における前記画素に伴う値
    として定義して、明確な輪郭の部分の第１画素を抽出す
    るように、 第２に、デジタル画像の垂直軸に関する１次微分の画素
    のある列について、画素の振幅レベルをデジタル画像の
    垂直軸に関する前記１次微分における前記画素に伴う値
    として定義して、明確な輪郭の部分の第２の画素を抽出
    するように実行され、明確な輪郭の部分の第１及び第２
    の画素の全てが明確な輪郭のサンプリングされた部分を
    構成するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の
    方法。
11. 【請求項１１】 前記画像の行及び前記画像の列は、ほ
    ぼ等距離であることを特徴とする請求項９又は１０に記
    載の方法。
12. 【請求項１２】 理論的な輪郭の部分を抽出する前記ス
    テップは、Ｈｏｕｇｈ変換を行なうものであることを特
    徴とする請求項１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 計算された２つの輪郭の部分の間の前
    記距離は、 前記第１の計算された輪郭の部分の特徴点と前記第２の
    計算された輪郭の部分の特徴点との間の最小距離と、 前記第１の計算された輪郭の部分の特徴点と前記第２の
    計算された輪郭の部分の特徴直線との間の最小距離と、
    を備えたグループに属することを特徴とする請求項１に
    記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記特徴点は、円の中心、又は各々が
    コーナを形成する２つの半直線のうちの１つを含む２つ
    の直線の交点であることを特徴とする請求項３に記載の
    方法。
15. 【請求項１５】 ワーキングデジタル画像上で表わされ
    ているチェックすべき対象物の特徴を検定する方法であ
    って、前記特徴は請求項１に記載の特徴生成方法により
    生成したオリジナル特徴と比較され、第１に、前記オリ
    ジナル特徴を生成する前記特徴生成方法が、前記システ
    ムにより、基準デジタル画像における代表的な対象物の
    位置を決定又は局所化する付加的なステップが含まれて
    おり、第２に、前記検定方法は、 前記システムが、前記ワーキングデジタル画像における
    前記チェックすべき対象物の位置を局所化し、前記基準
    デジタル画像における前記代表的な対象物の位置に対す
    る位置偏差又は差を計算するステップと、 前記サーチ窓がオリジナル特徴の前記生成中に前記シス
    テムに与えられた特性と同一特性を有する前記チェック
    すべき対象物の輪郭の部分を含むように、前記システム
    が前記サーチ窓を自動的にシフトするステップと、 前記システムが、オリジナル特徴を生成する前記特徴生
    成方法のものと同一の２つのステップにおいて、前記各
    サーチ窓における特徴点を抽出し前記理論的な輪郭の部
    分間の距離を計算するステップと、 前記システムが、前記チェックすべき対象物の品質を評
    価可能とするべく、最終的にオリジナル特徴に対応する
    前記距離とチェックすべき対象物の特徴に対応する前記
    距離とを比較するステップと、を備えていることを特徴
    とする対象物の特徴検定方法。
16. 【請求項１６】 デジタル画像における対象物の位置を
    局所化する前記ステップは、 システムに前記デジタル画像から切り取られた少なくと
    も１つの局所化した窓を与えて前記対象物の明確な輪郭
    の少なくとも１つの特徴部分を包含させ、 前記各局所化窓について、該局所化窓内の前記対象物の
    明確な輪郭の前記特徴部分の位置の少なくとも１つの情
    報要素を決定する、ことからなることを特徴とする請求
    項１５に記載の方法。
17. 【請求項１７】 システムは少なくとも１つの垂直局所
    化窓及び／又は少なくとも１つの水平局所化窓が与えら
    れ、システムは前記垂直局所化窓における垂直位置の少
    なくとも１つの情報要素及び／又は前記水平局所化窓に
    おける水平位置の少なくとも１つの情報要素を決定し、 垂直位置の前記各情報要素は、 前記対象物の明確な輪郭の前記特徴部分の垂直端に対応
    する前記垂直局所化窓のスクリーン行を識別し、 前記スクリーン行の前記識別を開始すべき前記局所化窓
    のエッジを指定するものであり、 水平位置の前記各情報要素は、 少なくとも２つの線について、第１に、輪郭の部分を含
    む前記水平局所化窓の側部エッジと、第２に、対象物の
    輪郭の前記特徴部分に最も近い部分との間の距離を示
    し、前記距離の集合は輪郭の特徴部分の外形の情報要素
    を与え、 これに関して前記距離が計算される前記水平局所化窓の
    エッジを指定するものである、ことを特徴とする請求項
    １６に記載の方法。
18. 【請求項１８】 少なくとも１つの局所化窓をシステム
    に供給する前記ステップには、各局所化窓について、対
    象物の輪郭の部分の画素を抽出するステップであって、 サーチパスの直線部分の画素を連続的に解析することに
    より対象物の輪郭の部分の第１の画素を検出し、 連続的にかつ所定の回転方向に従って、前記サーチパス
    の第１の円形部分の画素を解析することにより、対象物
    の輪郭の部分の第２の画素を検出するものであって、前
    記第１の円形部分が所定の半径に等しい半径を有すると
    共に対象物の輪郭の部分の前記第１の画素を中心とする
    円の周部分に対応しており、 対象物の輪郭の部分の先行画素に先行する対象物の輪郭
    の部分の画素から開始しかつ前記所定の回転方向に従っ
    て、連続的に前記サーチパスの新しい円形部分の画素を
    解析することにより対象物の輪郭の部分の新しい画素を
    検出するものであって、前記新しい円形部分が前記所定
    の半径に等しい半径を有すると共に対象物の輪郭の部分
    の前の画素を中心とする円の周部分に対応している、こ
    とからなるステップが続いており、対象物の輪郭の部分
    の新しい画素の前記検出は、 対象物の輪郭の部分の前記新しい画素と対象物の輪郭の
    前記第１の画素との間の距離が前記所定の半径より小さ
    くなるまで、 又は対象物の輪郭の部分の前記新しい画素が前記局所化
    窓の外側に位置されるまで、繰り返し行われるものであ
    り、前記システムは、各窓について、対象物の特徴部分
    の位置の少なくとも１つの情報要素を対象物の輪郭の部
    分の前記画素から決定し、前記グループに属する位置の
    前記情報要素は、 水平位置の情報要素、 垂直位置の情報要素、 角度位置の情報要素、を備えていることを特徴とする請
    求項１６に記載の方法。
19. 【請求項１９】 対象物の輪郭の部分の画素を抽出する
    前記ステップは、対象物の輪郭の部分の前記画素から等
    距離にある所定数Ｎのワーキング画素を得るステップが
    続いており、等距離にある所定数Ｎのワーキング画素を
    得る該ステップは、 対象物の輪郭の部分の前記画素を接続することにより多
    角形を形成し、 前記多角形の周辺長Ｌを計算し、 前記ワーキング画素がほぼ等距離Ｄ＝Ｌ／Ｎとなるよう
    に連続する２つのワーキング画素間の距離Ｄを計算し、 対象物の輪郭の部分の前記画素間の直線補間により等距
    離の前記ワーキング画素を発生することからなり、等距
    離の前記ワーキング画素がワーキング輪郭を定義し、等
    距離の２つのワーキング画素間の距離Ｄが前記ワーキン
    グ輪郭に沿って定義されることを特徴とする請求項１８
    に記載の方法。
20. 【請求項２０】 前記局所化窓は前記対象物の輪郭を完
    全に含み、角度位置の前記情報要素はデジタル画像の水
    平軸と前記対象物の主軸との間の角度として定義され、
    前記主軸は前記対象物の中心を通り、かつ水平位置及び
    垂直位置の前記情報要素は前記対象物の中心の水平座標
    及び垂直座標に対応していることを特徴とする請求項１
    ８又は１９に記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記角度は、下式によって計算され、 【数１】 ここで、θは前記角度であり、 （ｘ_i ，ｙ_i ）は対象物の輪郭のｉ番目の画素の座標で
    あり、 Ｎは対象物の輪郭の画素数であり、 （ｃ_x ，ｃ_y ）は下式により計算された対象物の前記中
    心の座標である、 【数２】 ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. 【請求項２２】 前記角度は、対象物の前記中心から最
    も遠い対象物の輪郭の画素を通るものと同様に対象物の
    前記中心を通る軸として前記主軸を定義することによっ
    て計算されるものであり、対象物の中心の座標（ｃ_x ，
    ｃ_y ）は、下式により計算される、 【数３】 ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
23. 【請求項２３】 対象物の輪郭の部分の前記各画素に
    は、対象物の輪郭の部分の前記画素と対象物の輪郭の部
    分の次の画素とを接続する対象物の輪郭の部分のセグメ
    ントが伴っており、前記各セグメントは先行するセグメ
    ントに対する角度位置により定義され、かつ前記システ
    ムは第１にチェックすべき対象物の輪郭の部分のセグメ
    ントの角度位置と第２に代表的な対象物の輪郭の部分の
    セグメントの角度位置との間の相関関数の最大値を計算
    し、前記最大値はチェック対象物の輪郭の部分のセグメ
    ントと代表的な対象物の輪郭の部分に対応するセグメン
    トとの間の位置偏差の情報要素を、セグメントの数に関
    して、与えるものであり、位置偏差の前記情報要素は、 第１に、チェックすべき対象物の位置と並進運動する代
    表的な対象物の位置との間の並進運動に関する位置偏差
    についての情報要素であって、チェックすべき対象物の
    輪郭の部分のセグメントの座標と代表的な対象物の輪郭
    の部分の対応するセグメントの座標との間の差として計
    算される前記位置偏差情報要素、 第２に、チェックすべき対象物の位置と代表的な対象物
    の位置との間の回転運動に関する位置偏差についての情
    報要素であって、チェックすべき対象物の輪郭の部分の
    セグメントの絶対角度位置と代表的な対象物の輪郭の部
    分の対応するセグメントの絶対角度位置との間の差とし
    て計算される回転運動に関する前記位置偏差情報要素、
    の計算を可能とすることを特徴とする請求項１９に記載
    の方法。