JPH0798213A - 画像処理による対象物認識方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 背景の分離が困難な状況でも対象物を確実に
認識して、寸法計測・位置測定を行うことができる画像
処理方法及び装置を提供する。 【構成】 スリット光６を照射する照明装置３を回転さ
せる機構とその回転角度を検出する機構を設け、撮像さ
れた画像の中から回転角度に対応した特定の領域のスリ
ット光画像を消去することによって対象物７に照射され
たスリット光６の画像のみを抽出するようにし、対象物
７と背景のコントラスト差がつきにくいような場合でも
確実に対象物７を認識することができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばローラテーブル
上の鋼材や搬送装置上の資材等の常温対象物の寸法、位
置等の計測を画像処理によって非接触で行う方法及び装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年製鉄プロセスにおいては、作業合理
化や省力化を目的として、鋼材等の形状、位置、寸法等
を非接触で測定する必要性が生じてきており、さまざま
なセンサが用いられてきている。なかでも画像処理技術
の適用は電子技術の発展に伴い急速に発展しつつある。
画像処理技術を用いると、広いエリアの情報を一度にセ
ンシングできるため、一点計測を行う単体のセンサに比
べて適用範囲が広い。

【０００３】鋼材の寸法計測を例にとると、鋼材自体の
温度が高く鋼材自身から赤外光が放射される場合は、そ
の光を検出して画像計測する方法が用いられる。すなわ
ち赤外光の波長領域の感度特性に優れた撮像素子を用い
ることにより、鋼材と背景部分の放射赤外光の強度差に
よって対象鋼材を背景から抽出し、寸法計測を行うこと
が可能である。

【０００４】一方、鋼材温度が常温の場合は、外部照明
等により対象物に光を照射して得られる画像の二値化
後、計測を行う方法がある。この場合背景から対象物の
みを抽出するためには、照明光源の種類や照明方法及び
二値化処理について考慮する必要がある。

【０００５】対象物の表面形状を認識する方法として、
対象物にスリット光を多数照射する光切断法があり、そ
の原理を図６に示す。この方法は、照明装置３から照射
されたスリット光６により対象物９の断面形状を得る方
法で、そのスリット光６を順次移動させることにより対
象物９全体の形状を得ることができる。なお本原理を応
用した画像処理方法としては、特開平５−６６１１７号
公報に示されるように、得られたスリット光画像を計測
することによって精度良く対象物の外形形状を求めるこ
とができるようにしたものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、対象物
が常温の時、すなわち自ら赤外光を放射する高温物体で
はなく、外部照明により対象物に光を照射して画像処理
を行うことにより対象物の認識を行う場合、画像の二値
化処理により対象物を抽出するためには二値化レベルを
最適な値に設定する必要がある。そして特に製鉄プロセ
スのような外乱光の影響が大きい環境下で計測を行う場
合には、対象物と背景とのコントラストを大きくするよ
うな照明光源及び照射方法を用いなければならない。し
かしながら対象物の大きさや搬送された時の姿勢が一定
でない場合は、固定された照明方法では常に最適な条件
を得ることが困難である。

【０００７】また光切断法は対象物の断面形状が連続し
て得られるため、対象物全体の形状を認識するためには
良い方法であるが、背景にまでスリット光が照射される
ため、得られた画像情報から対象物のみを抽出すること
が困難である。

【０００８】このような従来技術の問題点に鑑み、本発
明の主な目的は、対象物の大きさや搬送されてきた時の
姿勢がどのような状態であっても対象物のみを容易かつ
確実に抽出することができる画像処理方法及び装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために本発明は、光切断法を基本原理として用いながら
スリット光の照射角度の情報をもとに背景に照射された
スリット光の画像を消去し、スリット光画像の中の対象
物に照射されたスリット光画像のみを抽出するようにし
ている。すなわち本発明の画像処理による対象物認識方
法は、画像処理により非接触で対象物を認識する方法に
おいて、上記対象物に対して回転可能に構成された照明
装置により斜め上方よりスリット光を順次角度を変えな
がら照射し、そのそれぞれの角度においてスリット光照
射により得られるスリット光画像のうちから特定領域の
スリット光画像は消去し、上記対象物に照射されたスリ
ット光画像のみを取り込みながら対象物を認識すること
を特徴とするものである。

【００１０】また、本発明の画像処理による対象物認識
装置は、画像処理により非接触で対象物を認識する装置
において、回転可能に構成され、上記対象物に対して斜
め上方より順次角度を変えながらスリット光を照射する
照明装置と、上記照明装置の回転角度を順次検出し制御
する制御装置と、照射されたスリット光のスリット光画
像を撮像するカメラと、上記カメラから得られるスリッ
ト光画像から上記照明装置のそれぞれの回転角度におけ
る特定領域のスリット光画像を消去し、上記対象物上に
照射されたスリット光画像のみを抽出する画像演算装置
とから構成されたことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明によれば、ローラテーブル等によって搬
送されてきた対象物にスリット光を照射すると、その光
は対象物以外のローラテーブルや床面等の背景部分にも
照射されるが、スリット光の照射角度と対象物が搬送さ
れてくる高さレベルと撮像カメラによって取り込まれる
画像上の領域には一定の幾何的関係があり、これを利用
することにより、対象物のみのスリット光画像を抽出す
ることが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付の図面を用
いて詳細に説明する。図１は、本発明が適用された鋼板
の寸法測定装置の構成を示す斜視図である。鋼板７を搬
送するためのローラテーブル１の上方には工業用ＣＣＤ
カメラ２が設けられ、例えばＣＰＵ、プログラムメモリ
等から成るマイクロコンピュータにより構成される画像
演算装置５に接続されている。

【００１３】上記鋼板７に対して斜め上方に配置された
照明装置３からスリット光６が照射される。照明装置３
は図示しない駆動装置によって矢印ａ、ｂ方向に回転可
能に構成されており、スリット光６をローラテーブル１
の搬送方向に順次照射できる構造となっている。また、
照明装置３の回転角度の情報は制御装置４に伝送され、
制御装置４は照明装置３の回転角度を制御する。

【００１４】図２は、図１に示した装置を側面より見た
図であり、上記のように構成された寸法測定装置におけ
る対象物の抽出方法の手順についてこの図２を用いて説
明する。なお、同図において、Ｈは照明装置３からロー
ラテーブル上面１ｂまでの高さ、Ｘは角度αで照射され
たスリット光６がローラテーブル上面１ｂを横切る位置
と照明装置３直下の位置までの距離である。また領域Ａ
は、カメラ２による取り込み画像の中でスリット光６が
ローラテーブル上面１ｂに照射される領域、また領域Ｂ
は、同様にスリット光６がローラテーブル上面１ｂより
下の部分に照射される領域を示す。

【００１５】鋼板７はローラテーブル１のローラ１ａ上
を搬送されてくる。画像処理により抽出、認識したい対
象物（鋼板７）はローラ１ａ上にあるので、照明装置３
からの鉛直方向距離Ｈ以内にある物の画像を抽出できれ
ば良いことになる。この鋼板７に対してスリット光６を
角度αで照射した場合を想定する。図３は図２における
カメラ２で取り込んだ画像を示している。図３の画像中
には対象物である鋼板７と共にローラテーブル１等の背
景が撮像され、また鋼板７に照射されたスリット光６ａ
及び背景に照射されたスリット光６ｂが画像中に撮像さ
れている。ここで図２から明らかなように、照明装置３
からのスリット光６は直進するため、このスリット光６
はローラ上面にある鋼板７には図２に示すＸの距離で区
分される領域Ａ内の位置で画像としてとらえられ、ロー
ラ上面より下の部分にある背景に照射されたスリット光
６はＸで示した領域より離れた領域Ｂ内の位置で画像と
してとらえられることになる。ここでＸは、 Ｘ＝Ｈ tanα ・・・ で示されるもので、角度αのスリット光６がテーブル上
面１ｂと交わる位置である。

【００１６】図３に示すように、鋼板７上に照射された
スリット光６は領域Ａの位置６ａに、また背景に照射さ
れたスリット光６は領域Ｂの位置６ｂに画像としてとら
えられることになる。ここで照明装置３の回転角度αは
既知であるので、上記式で表される距離Ｘで区分され
る領域の内、Ａの領域部分のスリット光画像を抽出すれ
ば、ローラ１ａ上にある鋼板７のみに照射されたスリッ
ト光６ａのスリット光画像を抽出できることになる。図
４は画像演算装置５の画像抽出・消去部５ａによりこの
ような画像処理を図３の画像に対して行ったもので、領
域Ｂのスリット光画像６ｂを消去し、領域Ａのスリット
光画像６ａのみが抽出されている。

【００１７】このように、あるスリット光照射角度にお
いて撮像されたスリット光画像のうち対象物である鋼板
７上のスリット光画像と背景部分のスリット光画像を分
離する操作を順次スリット光６の照射角度を変えながら
行っていき、それぞれの角度において特定領域Ｂに属す
るスリット光画像を消去し、鋼板７に照射されたスリッ
ト光の画像のみを合成すると、最終的に鋼板７のみの形
状が得られることになる。すなわち図４に示したよう
に、ある照射角度における鋼板７に照射されたスリット
光６ａの画像を画像演算装置５の画像記憶部５ｂに記憶
させ、次にスリット光６の照射角度を変えて同様の操作
を行ってそれぞれの角度における鋼板７のスリット光画
像を順次記憶させ、スリット光６の走査範囲内で鋼板７
に照射されたスリット光の画像の全てを画像演算装置５
の画像合成部５ｃで合成すると、最終的に鋼板７のみを
抽出、認識できることになる。図５は、画像演算装置５
によって上記処理を行った結果得られる鋼板７のスリッ
ト光画像８を示したものであり、この画像８に基づき画
像演算装置５の計測部５ｄが鋼板７の寸法、位置等の計
測を行う。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、対象物に対してスリッ
ト光を回転照射することにより、容易に対象物のみの画
像の抽出を行うことができる。すなわち、従来の光切断
法では背景までスリット光があたっていたが、照射角度
検出により背景部分のスリット光画像を消去することで
対象物のみのスリット光画像を取り出すことが可能とな
る。これによって一般的な画像処理のように対象物と背
景を分離するための照明方法や二値化レベルの設定を考
慮することなく対象物のみを明確に背景から分離抽出す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された鋼板の寸法測定装置の要部
構成を示す斜視図である。

【図２】寸法測定装置の側面図である。

【図３】撮像カメラにより取り込まれた画像を示した図
である。

【図４】対象物に照射されたスリット光のみを抽出した
画像を示した図である。

【図５】ローラテーブル上の対象物全てを抽出した画像
を示した図である。

【図６】光切断法の一例を示した図である。

【符号の説明】

１ ローラテーブル １ａ ローラ １ｂ ローラテーブル上面 ２ 撮像カメラ ３ 照明装置 ４ 制御装置 ５ 画像演算装置 ５ａ 画像抽出・消去部 ５ｂ 画像記憶部 ５ｃ 画像合成部 ５ｄ 計測部 ６ スリット光 ６ａ 鋼板上に照射されたスリット光 ６ｂ 鋼板以外の背景に照射されたスリット光 ７ 鋼板 ８ 抽出された鋼板のスリット光画像 ９ 光切断法における対象物

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０６Ｔ 1/00 7/00 7/60 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｃ 9061−5Ｌ Ｇ０６Ｆ 15/70 ３５０ Ｂ 9061−5Ｌ ３５０ Ｆ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像処理により非接触で対象物を認識す
   る方法において、 上記対象物に対して回転可能に構成された照明装置によ
   り斜め上方よりスリット光を順次角度を変えながら照射
   し、そのそれぞれの角度においてスリット光照射により
   得られるスリット光画像のうちから特定領域のスリット
   光画像は消去し、上記対象物に照射されたスリット光画
   像のみを取り込みながら対象物を認識することを特徴と
   する画像処理による対象物認識方法。
2. 【請求項２】 画像処理により非接触で対象物を認識す
   る装置において、 回転可能に構成され、上記対象物に対して斜め上方より
   順次角度を変えながらスリット光を照射する照明装置
   と、 上記照明装置の回転角度を順次検出し制御する制御装置
   と、 照射されたスリット光のスリット光画像を撮像するカメ
   ラと、 上記カメラから得られるスリット光画像から上記照明装
   置のそれぞれの回転角度における特定領域のスリット光
   画像を消去し、上記対象物上に照射されたスリット光画
   像のみを抽出する画像演算装置とから構成されたことを
   特徴とする画像処理による対象物認識装置。