JPH0785286A

JPH0785286A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH0785286A
Application number: JP5233196A
Authority: JP
Inventors: Keiju Okabayashi; 桂樹岡林; Yusuke Yasukawa; 裕介安川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-03-31
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JP3237975B2; US5719953A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】対象物体の映像信号を処理して得たヒストグ
ラムから対象物体の位置を判別する画像処理装置に関
し、投影ヒストグラムを求めるまでの処理を高速に行
う。【構成】２値化手段１は、カメラ５１がターゲットマ
ーク６０ａを撮像して得られた映像信号を水平走査して
スライス処理を施し２値化信号を生成する。ウインドウ
信号出力手段２は、予め設定されたウインドウ領域に応
じてウインドウ信号を出力し、ウインドウ内信号出力手
段３は、２値化信号とウインドウ信号との論理積を求め
てウインドウ内２値化信号を出力する。ヒストグラム作
成手段４は、水平走査の進行に伴って出力されたウイン
ドウ内２値化信号のハイレベル状態及びローレベル状態
を順次カウントしてヒストグラムを作成する。このよう
に、１画面分の水平走査時に、映像信号の２値化、ウイ
ンドウ設定、ウインドウ内２値化信号の生成が行われ、
さらにそのウインドウ内２値化信号を基にしてヒストグ
ラムが作成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は対象物体の映像信号を処
理して得たヒストグラムから対象物体の位置を判別する
画像処理装置に関する。

【０００２】ＦＡなど工場における生産ライン等の自動
化を行う場合、対象物体の位置を自動的に判断し、その
対象物体にロボット等がアプローチできるようにする手
法が必要となる。その多くの場合は、画像処理により判
断する手法が取られる。この手法はまた、宇宙空間に存
在する対象物体にロボットがアプローチして作業を行う
ような場合にも取り入れられている。このような生産ラ
インや宇宙空間では、対象物体が移動中の場合が多く、
それだけに高速に画像処理を行うことが望ましい。

【０００３】

【従来の技術】従来の画像処理の一手法として、例えば
対象物体の映像信号から投影ヒストグラムをとり、その
投影ヒストグラムから対象物体の重心位置を求める方法
がある。この方法による場合、投影ヒストグラムを得る
までに、画像取り込み（ストア）、ウインドウ、２値化
といった複数の処理が必要となる。そして、これらの各
処理の実行には、その処理毎に行う画像スキャンが伴
う。上記の例では、ストア、ウインドウ、２値化及び投
影ヒストグラム作成の各処理に対応して、４回の画像ス
キャンが必要になる。

【０００４】図２５は上記従来の画像処理装置による処
理の説明図である。上述したように、従来の画像処理装
置では、１回目の画像スキャンによってフレームメモリ
１８０ａにカメラからの映像信号がストアされ、２回目
の画像スキャンによってウインドウが設定され、３回目
の画像スキャンによって２値化信号が生成され、４回目
の画像スキャンによってヒストグラムメモリ１８０ｂに
ヒストグラムが作成される。プロセッサはその４回目の
画像スキャンによって得られたヒストグラムを読み取
り、対象物体の位置判別を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように、
各処理毎に画像スキャンを行っていると、映像信号から
投影ヒストグラムを求めるまでに、多くの時間が必要と
なる。特に、移動中の対象物体の位置を求めるようなと
きは、その画像処理に多くの時間を掛けていると、対象
物体の移動に間に合わず、対象物体に正確にアクセスで
きなくなる。

【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、投影ヒストグラムを求めるまでの処理を高速
に行うことができる画像処理装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は上記目的を達成す
る本発明の原理を説明するブロック図である。図におい
て、本発明の画像処理装置は、映像信号を水平走査して
スライス処理を施し２値化信号を生成する２値化手段１
と、予め設定されたウインドウ領域に応じてウインドウ
信号を出力するウインドウ信号出力手段２と、２値化信
号とウインドウ信号との論理積を求めてウインドウ内２
値化信号を出力するウインドウ内信号出力手段３と、水
平走査の進行に伴って出力されたウインドウ内２値化信
号のハイレベル状態中のドットクロック信号を順次カウ
ントしてヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段
４と、から構成される。

【０００８】

【作用】２値化手段１は、映像信号を水平走査してスラ
イス処理を施し２値化信号を生成する。この映像信号
は、例えばカメラ５１が対象物体６０に設けられたター
ゲットマーク６０ａを撮像して得られる。ウインドウ信
号出力手段２は、予め設定されたウインドウ領域に応じ
てウインドウ信号を出力する。ウインドウ内信号出力手
段３は、２値化信号とウインドウ信号との論理積を求め
てウインドウ内２値化信号を出力する。そして、ヒスト
グラム作成手段４は、水平走査の進行に伴って出力され
たウインドウ内２値化信号のハイレベル状態中のドット
クロック信号を順次カウントしてヒストグラムを作成す
る。このように、１画面分の水平走査（画像スキャン）
時に、映像信号から２値化信号が生成され、またウイン
ドウ信号が生成され、さらにその２値化信号とウインド
ウ信号とからウインドウ内２値化信号が出力され、その
ウインドウ内２値化信号を基にしてヒストグラムが作成
される。すなわち、映像信号の１回の画像スキャンのみ
でヒストグラムが作成される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は本発明が適用されるロボットシステムの
全体構成を示す図である。図において、ロボット５０
は、６自由度を持つマニピュレータとして構成され、そ
の先端のハンド５２にはカメラ５１が搭載されている。
このカメラ５１は、対象物体６０に設けられたターゲッ
トマーク６０ａを撮像し、その映像信号は、カメラ５１
から画像処理装置１０に送られる。この画像処理装置１
０は、送られてきた映像信号に本発明に係る画像処理を
施してヒストグラムを求める。その詳細は後述する。偏
差検出部３０は、例えばワークステーションが使用さ
れ、画像処理装置１０から送られてきたヒストグラム等
の情報から、ターゲットマーク６０ａのずれ量を検出す
る。マニピュレータ制御装置４０は、そのずれ量に応じ
てロボット５０の移動動作を制御し、カメラ５１にター
ゲットマーク６０ａの追跡を行わせる。ロボット５０
は、その追跡動作によって対象物体６０の把持部６０ｂ
をハンド５２で把持し所定の作業目的を達成する。次
に、画像処理装置１０の内部構成を図３を用いて説明す
る。

【００１０】図３は本発明に係る画像処理装置の構成を
示す図である。図において、画像処理装置１０のクラン
プ回路１１には、カメラ５１からの映像信号Ｓ２が入力
される。クランプ回路１１は、その映像信号Ｓ２に含ま
れる水平同期信号を０Ｖにクランプして２値化回路１３
に出力する。２値化回路１３は、クランプ回路１１から
の映像信号Ｓ２に、ここでは図示されていないプロセッ
サ側からバス２５を経由して送られてくるスライスレベ
ル信号Ｓ１を用いてスライス処理を行い、そのスライス
処理によって得られた２値化信号（２値化パルス信号）
Ｓ５をウインドウ内信号出力回路１５に送り出す。

【００１１】一方、カメラ５１からの映像信号Ｓ２は同
期分離回路１２にも入力される。同期分離回路１２は、
映像信号Ｓ２から水平同期信号Ｓ３及び垂直同期信号を
分離し、その水平同期信号Ｓ３及び垂直同期信号を出力
する。

【００１２】ウインドウ信号出力回路１４は、同期分離
回路１２からの水平同期信号Ｓ３、ここでは図示されて
いないドットクロック発生回路からのドットクロック信
号Ｓ４、及びウインドウ位置設定回路２０から送られて
くるウインドウ位置データを受けてウインドウ信号Ｓ６
を生成し出力する。また、画像を走査（スキャン）する
際のそのスキャン位置を示すスキャン位置データを生成
し出力する。

【００１３】なお、ウインドウ位置設定回路２０は、プ
ロセッサ側からの指令に応じて、ウインドウ領域を規定
するウインドウ位置を設定するための回路であり、上記
ウインドウ位置データは、後述するように、水平方向の
スタート位置座標であるＸｓ、水平方向のエンド位置座
標であるＸｅ、垂直方向のスタート位置座標であるＹ
ｓ、及び垂直方向のエンド位置座標であるＹｅから成
る。

【００１４】ウインドウ内信号出力回路１５は、２値化
回路１３からの２値化信号Ｓ５と、ウインドウ信号出力
回路１４からのウインドウ信号Ｓ６を受取り、その論理
積を求めてその結果をウインドウ内２値化信号Ｓ７とし
て出力する。

【００１５】ヒストグラム作成回路１８は、ウインドウ
内２値化信号Ｓ７、ウインドウ信号出力回路１４からの
スキャン位置データ、及びドットクロック信号Ｓ４を受
けて、ヒストグラムを求める。すなわち、ターゲットマ
ーク６０ａの映像信号Ｓ２は、１画面分の水平走査（画
像スキャン）によって順次処理されてウインドウ内２値
化信号Ｓ７となり、ヒストグラム作成回路１８は、その
ウインドウ内２値化信号Ｓ７を順次受け取ってヒストグ
ラムを作成し、水平方向（Ｘ方向）ヒストグラムデータ
をメモリ１８１ａに、垂直方向（Ｙ方向）ヒストグラム
データをメモリ１８１ｂにそれぞれ格納する。

【００１６】読み出しアドレス発生回路１９は、ウイン
ドウ位置設定回路２０からウインドウスタート位置デー
タ（Ｘｓ、Ｙｓ）及びウインドウエンド位置データ（Ｘ
ｅ、Ｙｅ）を、また同期分離回路１２から垂直帰線期間
開始信号をそれぞれ受け取って、メモリ１８１ａ及び１
８１ｂのウインドウ領域を読み出すための読み出しアド
レスを出力する。すなわち、メモリ１８１ａ及び１８１
ｂにおいて作成完了となったヒストグラムは、垂直帰線
期間中にその読み出しアドレスに従って順次読み出さ
れ、先入れ先出しメモリ（ＦＩＦＯ）２１ａ及び２１ｂ
にウインドウ領域だけのヒストグラムが格納される。プ
ロセッサは、この先入れ先出しメモリ２１ａ及び２１ｂ
にアクセスしてヒストグラムデータを読み取り、ターゲ
ットマーク６０ａの重心位置を演算する。

【００１７】表示回路１６は、ウインドウ内２値化信号
Ｓ７と水平同期信号Ｓ３の各々の信号状態の組み合わせ
に応じてグランドレベル、中レベル及び高レベルの各電
圧に切り替えることによりウインドウ内２値化信号をモ
ニタ１７の画面に表示する。このモニタ画面は、ターゲ
ットマーク６０ａの位置や撮像状況等を確認する際に使
用される。

【００１８】図４は上記各種信号を示す図である。図に
おいて、映像信号Ｓ２に含まれた水平同期信号Ｓ３の部
分は、上述したように０Ｖにクランプされている。この
水平同期信号Ｓ３は、同期分離回路１２によって図中上
から３番目に示すように、分離される。ドットクロック
信号Ｓ４は、水平同期信号Ｓ３に同期してスタートする
例えば１２ＭＨｚの信号であり、画面の水平方向の画素
数に対応したドット数を持つ。２値化信号Ｓ５は、上述
したように、映像信号Ｓ２をスライスレベル信号Ｓ１で
スライス処理して得られた信号である。ウインドウ信号
Ｓ６は、ウインドウ領域を規定する信号であり、このウ
インドウ信号Ｓ６と、２値化信号Ｓ５との論理積がウイ
ンドウ内２値化信号Ｓ７となる。ヒストグラムは、この
ウインドウ内２値化信号Ｓ７が１（ハイレベル）の間だ
けドットクロック信号Ｓ４をカウントすることにより作
成される。

【００１９】図５は上記画像処理装置によるヒストグラ
ム作成の概念図である。本発明によれば、図に示すよう
に、１回の画像スキャンを実行するだけで、ストア、ウ
インドウ領域の設定、２値化信号の生成、及びヒストグ
ラム作成が達成され、その結果であるヒストグラムデー
タをヒストグラムメモリ１８０内に作成することができ
る。ＮＴＳＣ方式の場合、１回の画像スキャンは３３ｍ
ｓ毎に行われるので、その３３ｍｓ毎にヒストグラムが
得られる。プロセッサは、そのヒストグラムを読み取っ
てターゲットマーク６０ａの重心位置を演算する。すな
わち、１秒間に約３０回の画像処理が可能となるので、
マニピュレータ制御装置４０はリアルタイムなフィード
バックを受け取ることができるようになる。したがっ
て、ロボット５０は移動中のターゲットマーク６０ａを
的確に追跡して把持することができる。

【００２０】次に、上記各回路の構成を詳細に説明す
る。図６は２値化回路の構成例を示す図である。図にお
いて、ＡＤコンバータ１３１は、映像信号Ｓ２をドット
クロック信号Ｓ４に合わせてディジタル信号に変換す
る。ディジタルコンパレータ１３３は、そのディジタル
信号と、レジスタ１３２を経由してプロセッサ側から送
られてきたスライスレベル信号Ｓ１とを比較してスライ
ス処理を行い、２値化信号Ｓ５を次のウインドウ内信号
出力回路１５に出力する。

【００２１】図７は２値化回路の第２の構成例を示す図
である。上記第１の構成例では、信号の比較をディジタ
ルコンパレータを用いて行うようにしたが、この第２の
構成例では、信号の比較をアナログコンパレータを用い
て行う。すなわち、アナログコンパレータ１３６には、
映像信号Ｓ２と、レジスタ１３４を経由しさらにＤＡコ
ンバータ１３５でアナログ信号に変換されたスライスレ
ベル信号Ｓ１が入力される。アナログコンパレータ１３
６は、その映像信号Ｓ２と、スライスレベル信号Ｓ１と
を比較してスライス処理を行い、２値化信号Ｓ５を次の
ウインドウ内信号出力回路１５に出力する。

【００２２】図８はウインドウ位置設定回路の構成を示
す図である。図において、ウインドウ位置設定回路２０
は、デコーダ２０１、第１のレジスタ群２０ａ及び第２
のレジスタ群２０ｂから構成される。デコーダ２０１
は、アドレスバスを経由して指令されたアドレス信号を
複号し、第１のレジスタ群レジスタ２０ａを構成するレ
ジスタ２０２、２０３、２０４、２０５のいずれかを指
定する。指定されたレジスタ２０２〜２０５は、データ
バスを経由して送られてきたウインドウ位置データにコ
ピーされる。この書き換え時期は任意であり、プロセッ
サはいかなるタイミングでも自由に書き換え可能であ
る。第１のレジスタ群２０ａに書き込まれたウインドウ
位置データは、図９に示すように、垂直同期信号に続く
水平走査開始信号が立ち上がった時点で、第２のレジス
タ群２０ｂを構成する各レジスタ２０６、２０７、２０
８、２０９にコピーされる。すなわち、ウインドウ位置
データは、１画面（第１フィールド＋第２フィールド）
分の水平走査の先頭で第１のレジスタ群２０ａから第２
のレジスタ群２０ｂにコピーされる。ウインドウ信号出
力回路１４は、この第２のレジスタ群２０ｂに書き込ま
れたウインドウ位置データを読み取ってウインドウ領域
の設定を行う。

【００２３】ウインドウ位置データは、図１０に示すよ
うに、１フレーム２０ｃの中のウインドウ領域２０ｄを
指定するデータであり、水平方向のスタート位置座標で
あるＸｓ、水平方向のエンド位置座標であるＸｅ、垂直
方向のスタート位置座標であるＹｓ、及び垂直方向のエ
ンド位置座標であるＹｅから成る。水平方向の座標Ｘ
ｓ、Ｘｅはドットクロック信号Ｓ４のカウント数に、垂
直方向の座標Ｙｓ、Ｙｅは水平走査のライン数にそれぞ
れ対応している。

【００２４】このように、ウインドウ位置設定回路２０
を２段階のレジスタ群２０ａ、２０ｂで構成するように
したので、ソフトウェア側（プロセッサ側）は、ハード
ウェア側のタイミングを一切気にすることなくウインド
ウを設定することができる。また、水平走査と並行して
行われるウインドウ領域設定が、その設定途中で内容変
更されることを防止することができる。

【００２５】図１１はウインドウ信号出力回路の構成を
示す図である。図において、Ｘスタート位置コンパレー
タ１４２は、ウインドウ位置設定回路２０から受け取っ
たＸ方向（水平方向）のスタート位置Ｘｓと、Ｘ方向ラ
インカウンタ１４１によるドットクロック信号Ｓ４のカ
ウント値とを比較し、その両者が一致したとき信号を出
力してフリップフロップ１４４をセットする。また、Ｘ
エンド位置コンパレータ１４３は、ウインドウ位置設定
回路２０から受け取ったＸ方向のエンド位置Ｘｅと、Ｘ
方向ラインカウンタ１４１によるドットクロック信号Ｓ
４のカウント値とを比較し、その両者が一致したとき信
号を出力してフリップフロップ１４４をリセットする。
その結果、フリップフロップ１４４からは、Ｘｓ〜Ｘｅ
間に１（ハイレベル）となる信号ＩＮＸＷＩＮが出力さ
れる。なお、Ｘ方向ラインカウンタ１４１は、水平走査
開始信号によってリセットされる。

【００２６】また、Ｙスタート位置コンパレータ１４６
は、ウインドウ位置設定回路２０から受け取ったＹ方向
（垂直方向）のスタート位置Ｙｓと、Ｙ方向ラインカウ
ンタ１４５による水平同期信号Ｓ３のカウント値とを比
較し、その両者が一致したとき信号を出力してフリップ
フロップ１４８をセットする。また、Ｙエンド位置コン
パレータ１４７は、ウインドウ位置設定回路２０から受
け取ったＹ方向のエンド位置Ｙｅと、Ｙ方向ラインカウ
ンタ１４５による水平同期信号Ｓ３のカウント値とを比
較し、その両者が一致したとき信号を出力してフリップ
フロップ１４８をリセットする。その結果、フリップフ
ロップ１４８からは、Ｙｓ〜Ｙｅ間に１（ハイレベル）
となる信号ＩＮＹＷＩＮが出力される。なお、Ｙ方向ラ
インカウンタ１４５は垂直同期信号によってリセットさ
れる。

【００２７】上記の信号ＩＮＸＷＩＮ及びＩＮＹＷＩＮ
は、さらに、ここでは図示されていないＡＮＤ回路にお
いて論理積がとられ、ウインドウ領域においてハイレベ
ルとなるウインドウ信号Ｓ６として出力される。

【００２８】また、図中のカウンタ出力ＸＳＣＡＮ、Ｙ
ＳＣＡＮは、それぞれＸ方向、Ｙ方向の画像スキャン位
置を示す信号であり、ヒストグラムを作成する際や後述
するフレームメモリを使った構成において使用される。

【００２９】ウインドウ信号出力回路１４から出力され
たウインドウ信号Ｓ６は、図２の説明において述べたよ
うに、ウインドウ内信号出力回路１５に入力される。ウ
インドウ内信号出力回路１５は、そのウインドウ信号Ｓ
６と、２値化回路１３から出力された２値化信号Ｓ５と
の論理積を求めてその結果をウインドウ内２値化信号Ｓ
７として出力する。

【００３０】図１２はＸ方向ヒストグラム作成回路の構
成を示す図である。Ｘ方向ヒストグラム作成回路１８ａ
は、Ｘ方向のラインに対応したメモリ（ＲＡＭ）１８１
ａを持つ。そのアドレス指定は、上記のウインドウ信号
出力回路１４のカウンタ出力ＸＳＣＡＮを用いて、ドッ
トクロック信号Ｓ４のタイミングに合わせて行われる。
そのアドレスのメモリ値はレジスタ１８２ａ経由で加算
器１８３ａに出力される。加算器１８３ａは、その最下
位ビットにウインドウ内２値化信号Ｓ７の０または１を
加算し、その加算後の値をメモリ値を取り出した位置と
同じ位置に格納する。この操作をカウンタ出力ＸＳＣＡ
Ｎに従って順次行うことによって、メモリ１８１ａ内に
Ｘ方向のヒストグラムが作成される。

【００３１】図１３はＹ方向ヒストグラム作成回路の構
成を示す図である。Ｙ方向ヒストグラム作成回路１８ｂ
は、Ｙ方向のラインに対応したメモリ（ＲＡＭ）１８１
ｂを持つ。そのアドレス指定は、上記のウインドウ信号
出力回路１４のカウンタ出力ＹＳＣＡＮを用いて、ドッ
トクロック信号Ｓ４のタイミングに合わせて行われる。
そのアドレスのメモリ値はレジスタ１８２ｂ経由で加算
器１８３ｂに出力される。加算器１８３ｂは、その最下
位ビットにウインドウ内２値化信号Ｓ７の０または１を
加算し、その加算後の値をメモリ値を取り出した位置と
同じ位置に格納する。この操作をカウンタ出力ＹＳＣＡ
Ｎに従って順次行うことによって、メモリ１８１ｂ内に
Ｙ方向のヒストグラムが作成される。なお、上記のＸ方
向、Ｙ方向のヒストグラム作成は、垂直同期信号の立ち
上がり時点を検出しメモリをクリアして開始される。

【００３２】図１４は読み出しアドレス発生回路の構成
を示す図である。読み出しアドレス発生回路１９のカウ
ンタ１９１は、垂直同期信号の立ち下がり（垂直帰線期
間開始信号）時点を検出して動作し、ウインドウ位置設
定回路２０からのウインドウスタート位置データＸｓ、
Ｙｓを初期値としてロードし、カウントを開始しそのカ
ウントに従って読み出しアドレスを出力する。比較器１
９２は、カウンタ１９１のカウント値とウインドウ位置
設定回路２０からのウインドウエンド位置データＸｅ、
Ｙｅとを比較し、その両者が一致したときカウンタ１９
１によるカウントを停止させる。

【００３３】上記の読み出しアドレスが順次ヒストグラ
ム作成回路１８のメモリ１８１ａ、１８１ｂに出力され
ると、上述したように、そのメモリ１８１ａ、１８１ｂ
からヒストグラムデータが読み出され、その結果先入れ
先出しメモリ２１ａ、２１ｂにはウインドウ領域に相当
する部分だけのヒストグラムデータが格納される。した
がって、プロセッサが読み出す場合に不必要なデータを
扱わなくてすむので、その分データ処理が効率的に行わ
れる。

【００３４】なお、上記の先入れ先出しメモリ２１ａ、
２１ｂへのデータ格納処理は、読み出しアドレスの出力
と同時に行われるので、垂直同期信号の立ち下がり時点
を検出することによって開始し、垂直帰線期間内に完了
する。また、プロセッサによる先入れ先出しメモリ２１
ａ、２１ｂからのデータ読み出しは、上記のデータ格納
処理完了に引き続いて実行される。

【００３５】図１５は表示回路の構成例を示す図であ
る。図において、表示回路１６ａのマルチプレクサ１６
１は、ウインドウ内信号出力回路１５からのウインドウ
内２値化信号Ｓ７と、水平同期信号Ｓ３の各々の信号状
態の組み合わせに応じてグランドレベルの０Ｖ、中レベ
ルの０．３Ｖ及び高レベルの１Ｖの各電圧に切り替える
ことによりウインドウ内２値化信号Ｓ６をモニタ画面１
７０に表示する。

【００３６】すなわち、ウインドウ内２値化信号Ｓ７と
水平同期信号Ｓ３との組合せに応じて、図１６の真理値
表に従って各電圧が出力される。図１６中のＡはウイン
ドウ内２値化信号Ｓ７であり、Ｂは水平同期信号Ｓ３で
ある。出力電圧が０．３Ｖのときは黒色表示、１Ｖのと
きは白色表示となるので、図１７に示すようなモニタ画
面１７０となる。図中、斜線部分１７０ａは黒色表示の
部分であり、ウインドウ内２値化信号Ｓ７がローレベル
の場合に相当する。白色表示部分１７０ｂはウインドウ
内２値化信号Ｓ７がハイレベルの場合の表示である。１
画面分の水平走査は、例えば３３ｍｓに１回のペースで
行われるので、このモニタ画面は、切れ目のないリアル
タイムの２値画像となる。

【００３７】図１８は表示回路の第２の構成例を示す図
である。図において、表示回路１６ｂのマルチプレクサ
１６３は、ウインドウ内信号出力回路１５からのウイン
ドウ内２値化信号Ｓ７、水平同期信号Ｓ３及びウインド
ウ信号Ｓ６の各々の信号状態の組み合わせに応じてグラ
ンドレベルの０Ｖ、中レベルの０．３Ｖ、高レベルの１
Ｖの各電圧、及び原画像信号の電圧に切り替えることに
よりウインドウ内２値化信号Ｓ７をモニタ画面１７１に
表示する。

【００３８】すなわち、ウインドウ内２値化信号Ｓ７と
水平同期信号Ｓ３とウインドウ信号Ｓ６の組合せに応じ
て、図１９の真理値表に従って各電圧が出力される。図
１９中のＡはウインドウ内２値化信号Ｓ７、Ｂは水平同
期信号Ｓ３、Ｃはウインドウ信号Ｓ６である。出力電圧
が０．３Ｖのときは黒色表示、１Ｖのときは白色表示と
なるので、図２０に示すようなモニタ画面１７１とな
る。図中、斜線部分１７１ａは原画像信号の表示部分で
あり、ウインドウ領域外を示している。斜線部分１７１
ｂは黒色表示の部分であり、ウインドウ内２値化信号Ｓ
７がローレベルの場合に相当する。白色表示部分１７１
ｃはウインドウ内２値化信号Ｓ７がハイレベルの場合の
表示である。

【００３９】このように、ウインドウ領域だけを２値化
した画像を表示し、ウインドウ領域外は原画像を表示す
るようにしたので、上記の第１の構成例に比べてウイン
ドウ領域を明確に把握することができるようになる。

【００４０】図２１は２値画像をメモリに保存する場合
の構成例を示す図である。図２１は、フレームメモリ２
２を設けた点が図３の構成と異なる。このフレームメモ
リ２２は、ウインドウ信号出力回路１４からのスキャン
位置信号ＸＳＣＡＮ、ＹＳＣＡＮを受け取り、そのスキ
ャン位置信号ＸＳＣＡＮ、ＹＳＣＡＮに対応した場所
に、ウインドウ内信号出力回路１５からのウインドウ内
２値化信号Ｓ７をセットする。セットする値は、ウイン
ドウ内２値化信号Ｓ７が、ハイレベルならばビットを１
にする。このフレームメモリ２２には、２値化の結果を
保存するので、フレームメモリ２２の最小構成は深さ１
ビットでよい。フレームメモリ２２が深さ８ビットのメ
モリならば、その８ビットすべてに１をセットすればよ
い。

【００４１】このように、２値画像をフレームメモリ２
２に格納することにより、必要に応じてその２値画像を
読み出して確認することができる。図２２は原画像を保
存する場合の構成例を示す図である。図２２は、フレー
ムメモリ２３を設けた点が図６の構成と異なる。フレー
ムメモリ２３は、ウインドウ信号出力回路１４からのス
キャン位置信号ＸＳＣＡＮ、ＹＳＣＡＮを受け取り、そ
のスキャン位置信号ＸＳＣＡＮ、ＹＳＣＡＮに対応した
場所に、ＡＤコンバータ１３１によりディジタル化され
た映像信号Ｓ２を書き込む。

【００４２】図２３は原画像を保存する場合の第２の構
成例を示す図である。図２３は、フレームメモリ２４を
設けた点が図７の構成と異なる。フレームメモリ２４
は、ウインドウ信号出力回路１４からのスキャン位置信
号ＸＳＣＡＮ、ＹＳＣＡＮを受け取り、そのスキャン位
置信号ＸＳＣＡＮ、ＹＳＣＡＮに対応した場所に、ＡＤ
コンバータ１３７によりディジタル化された映像信号Ｓ
２を書き込む。

【００４３】このように、映像信号Ｓ２を原画像のまま
でフレームメモリ２３または２４に格納するようにした
ので、必要に応じてその映像信号Ｓ２を読み出して確認
することができる。

【００４４】図２４はターゲットマーク探索方法の説明
図である。本発明によれば、１回の画像スキャンを実行
するだけで、ヒストグラムデータを作成することができ
る。ＮＴＳＣ方式の場合１回の画像スキャンは３３ｍｓ
毎に行われるので、その３３ｍｓ毎にヒストグラムデー
タが得られ、１秒間に約３０回の画像処理が可能とな
る。それに応じてウインドウ位置も１秒間に約３０回変
更可能となり、ウインドウの高速な移動が可能となる。
そこで、ターゲットマーク６０ａの位置をカメラ５１を
用いて探索する場合、図に示すように、ウインドウ１７
２ａを１画面１７２内において高速に移動させ、それに
よってヒストグラムを調べることによりターゲットマー
ク６０ａを探し当てることができる。それによって、タ
ーゲットマーク６０ａの位置を検知することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、映像信
号の１回の画像スキャンのみでヒストグラムを作成する
ように構成したので、高速にヒストグラムを求めること
ができる。このため、移動中の対象物体にアクセスする
ためのロボットシステムにおいて、その画像処理に要す
る時間を大幅に短縮することができ、ロボットへのリア
ルタイムなフィードバックが可能となる。したがって、
ロボットは移動中の対象物体を的確に追跡して把持する
ことができ、所定の作業を迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するブロック図である。

【図２】本発明が適用されるロボットシステムの全体構
成を示す図である。

【図３】本発明に係る画像処理装置の構成を示す図であ
る。

【図４】各種信号を示す図である。

【図５】画像処理装置によるヒストグラム作成をの概念
図である。

【図６】２値化回路の構成例を示す図である。

【図７】２値化回路の第２の構成例を示す図である。

【図８】ウインドウ位置設定回路の構成を示す図であ
る。

【図９】ウインドウ位置データの複写のタイミングを示
す図である。

【図１０】ウインドウ位置データの説明図である。

【図１１】ウインドウ信号出力回路の構成を示す図であ
る。

【図１２】Ｘ方向ヒストグラム作成回路の構成を示す図
である。

【図１３】Ｙ方向ヒストグラム作成回路の構成を示す図
である。

【図１４】読み出しアドレス発生回路の構成を示す図で
ある。

【図１５】表示回路の構成例を示す図である。

【図１６】真理値表を示す図である。

【図１７】モニタ画面を示す図である。

【図１８】表示回路の第２の構成例を示す図である。

【図１９】真理値表を示す図である。

【図２０】モニタ画面を示す図である。

【図２１】ウインドウ２値化信号を保存する場合の構成
例を示す図である。

【図２２】原画像を保存する場合の構成例を示す図であ
る。

【図２３】原画像を保存する場合の第２の構成例を示す
図である。

【図２４】ターゲットマーク探索方法の説明図である。

【図２５】従来の画像処理装置による処理の説明図であ
る。

【符号の説明】

１２値化手段２ウインドウ信号出力手段３ウインドウ内信号出力手段４ヒストグラム作成手段１０画像処理装置１１クランプ回路１２同期分離回路１３２値化回路１４ウインドウ信号出力回路１５ウインドウ内信号出力回路１６表示回路１７モニタ１８ヒストグラム作成回路１９読み出しアドレス発生回路２０ウインドウ位置設定回路２０ａ第１のレジスタ群２０ｂ第２のレジスタ群２１ａ，２１ｂ先入れ先出しメモリ２５バス３０偏差検出部４０マニピュレータ制御装置５０ロボット５１カメラ５２ハンド６０対象物体６０ａターゲットマーク６０ｂ把持部１３３ディジタルコンパレータ１３６アナログコンパレータ１８０ヒストグラムメモリ１８１ａ，１８１ｂメモリＳ１スライスレベル信号Ｓ２映像信号Ｓ３水平同期信号Ｓ４ドットクロック信号Ｓ５２値化信号Ｓ６ウインドウ信号Ｓ７ウインドウ内２値化信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物体（６０ａ）の映像信号を処理し
て得たヒストグラムから対象物体（６０ａ）の位置を判
別する画像処理装置において、前記映像信号を水平走査してスライス処理を施し２値化
信号を生成する２値化手段（１）と、予め設定されたウインドウ領域に応じてウインドウ信号
を出力するウインドウ信号出力手段（２）と、前記２値化信号と前記ウインドウ信号との論理積を求め
てウインドウ内２値化信号を出力するウインドウ内信号
出力手段（３）と、前記水平走査の進行に伴って出力された前記ウインドウ
内２値化信号のハイレベル状態中のドットクロック信号
を順次カウントしてヒストグラムを作成するヒストグラ
ム作成手段（４）と、を有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】前記２値化手段（１）は、ドットクロッ
ク信号に合わせてディジタル信号に変換された前記映像
信号と、レジスタを経由して送られてきたスライスレベ
ル信号とを比較し前記映像信号のレベルが前記スライス
レベル信号のレベルより大きいときに前記２値化信号を
出力するディジタルコンパレータを有することを特徴と
する請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】前記２値化手段（１）は、前記映像信号
と、レジスタを経由した後アナログ信号に変換されて送
られてきたスライスレベル信号とを比較し前記映像信号
のレベルが前記スライスレベル信号のレベルより大きい
ときに前記２値化信号を出力するアナログコンパレータ
を有することを特徴とする請求項１記載の画像処理装
置。
【請求項４】前記ウインドウ領域を規定するウインド
ウ位置をプロセッサ側からの指令に応じて設定すると共
にその設定したウインドウ位置を前記ウインドウ信号出
力手段に送り出すウインドウ位置設定手段が設けられ、
前記ウインドウ位置設定手段は前記プロセッサ側から送
られてきた前記ウインドウ位置の水平方向スタート位
置、水平方向エンド位置、垂直方向スタート位置及び垂
直方向エンド位置の各データに随時書き換えられる第１
のレジスタ群と、垂直同期信号に応じて前記第１のレジ
スタ群の各々のデータが複写される第２のレジスタ群
と、を有することを特徴とする請求項１記載の画像処理
装置。
【請求項５】前記ウインドウ信号出力手段（２）は、水平方向の位置を示すドットクロック信号をカウントす
る水平方向位置カウント手段と、垂直方向の位置を示す水平同期信号をカウントする垂直
方向位置カウント手段と、前記水平方向位置カウント手段によって検出された水平
方向の位置が予め設定されたウインドウ領域の水平方向
スタート位置と水平方向エンド位置との間にあるとき水
平方向ウインドウ信号を出力する水平方向ウインドウ信
号出力手段と、前記垂直方向位置カウント手段によって検出された垂直
方向の位置が予め設定されたウインドウ領域の垂直方向
スタート位置と垂直方向エンド位置との間にあるとき垂
直方向ウインドウ信号を出力する垂直方向ウインドウ信
号出力手段と、前記水平方向ウインドウ信号と前記垂直方向ウインドウ
信号との論理積を求めその結果をウインドウ信号として
出力する論理積演算手段と、を有することを特徴とする請求項１記載の画像処理装
置。
【請求項６】前記ウインドウ内２値化信号と前記水平
同期信号の各々の信号状態の組み合わせに応じてグラン
ドレベル、中レベル及び高レベルの各電圧に切り替える
ことにより前記ウインドウ内２値化信号を画面表示する
表示手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像
処理装置。
【請求項７】前記ウインドウ内２値化信号、前記水平
同期信号及び前記ウインドウ信号の各々の信号状態の組
み合わせに応じてグランドレベル、中レベル、高レベル
及びスライス処理を行う前の原映像信号の各電圧に切り
替えることにより前記ウインドウ内２値化信号を画面表
示する表示手段を有することを特徴とする請求項１記載
の画像処理装置。
【請求項８】垂直帰線期間開始信号をトリガ信号とし
て動作し前記ウインドウ領域のスタート位置をカウンタ
に初期値としてロードし前記ウインドウ領域のエンド位
置で前記カウンタによるカウントを終了させることによ
り前記ウインドウ領域のスタート位置からエンド位置ま
でのアドレスを出力するアドレス発生手段を有し、前記
ヒストグラム作成手段によって作成され内部メモリに格
納された前記ヒストグラムは前記アドレス発生手段から
のアドレスに従って前記内部メモリから読み出されると
共にプロセッサが読み取り可能な別のメモリに格納され
ることを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項９】前記ウインドウ内２値化信号を格納する
フレームメモリを設けたことを特徴とする請求項１記載
の画像処理装置。
【請求項１０】前記映像信号を格納するフレームメモ
リを設けたことを特徴とする請求項１記載の画像処理装
置。
【請求項１１】前記対象物体を撮像するビデオカメラ
を搭載した６自由度マニピュレータを用いて前記対象物
体を追跡し捕らえる対象物体追跡システムに適用される
ことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
【請求項１２】前記ウインドウ領域を１フレーム毎に
書き換えることにより前記対象物体の位置を探索し判別
することを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。