JPH08292013A - 撚り線認識方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】正確且つ自動的に撚り線の位置、姿勢、形状を
認識する。 【構成】ステージ１１上にランダムに載置される撚り線
１を照明装置１２で上方より照明し、撮像装置１０によ
って撮像する。撮像された画像はＡ／Ｄ変換部１３によ
って２５６階調の濃淡画像に変換されフレームメモリ１
４に格納される。処理装置１５では、フレームメモリ１
４から読み出した濃淡画像をエッジ画像及び濃度勾配画
像に変換する。エッジ画像或いは濃度勾配画像には、撚
り線１の表面に現れる撚り模様に伴う特徴が含まれてい
る。したがって、このような撚り線１特有の特徴をエッ
ジ画像或いは濃度勾配画像の少なくとも一方から抽出す
ることにより、ステージ１１上における撚り線１の位
置、姿勢、形状を正確且つ自動的に認識することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の金属単線を縄状
に撚って形成された単撚り線あるいは複数の金属単線を
編んで形成された編組線のような撚り線を撮像装置によ
り撮像して得られる濃淡画像にて撚り線の位置、姿勢、
形状を認識する撚り線認識方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮像装置により撮像して得られる
濃淡画像にて撚り線の位置、姿勢、形状を認識する方法
として、例えば、特開平２−１６２４６９号公報に記載
された線状物体検査装置を用いた方法があった。この線
状物体検査装置は、撚り線のような線状物体を撮像装置
で撮像して得られる濃淡画像を線状物体の長手方向が線
状物体検査装置の表示画面における上下方向と一致する
ように表示させ、表示画面上で１画素幅の走査線を水平
方向に設定して、走査線上の濃淡画像の明度値を切出
し、その明度値の一次微分値と、この一次微分値の勾配
（すなわち、明度値の二次微分値）を求め、一次微分値
の勾配が正から負に転ずる部分、つまり、一次微分値が
ピーク値をとる位置を検出する処理を、走査線を表示画
面上で上方から下方へ移動させながら行うことにより、
線状物体の近傍にその長手方向に沿って生じるエッジを
抽出し、抽出したエッジの連続性に基づいて不要なエッ
ジを除外して、対象となる線状物体の輪郭線を検出して
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、抽出されたエッジが線状物体の長手方
向に連続しているか否かを評価することにより、線状物
体の輪郭線を抽出する方法を用いているために、撚り線
のようにその表面に複雑な模様（撚り線を形成する単線
による撚り模様）が生じる線状物体に対しては、模様に
よって生じるエッジが輪郭線のエッジに連続して生じる
場合があり、そのために輪郭線を適切に切り出すことが
できず、線状物体の誤認識を引き起こすという問題があ
った。また、撚り線においては、その輪郭線の近傍で模
様に伴う明度変化が長手方向に沿って生じるため、背景
部分との明度差が小さくなる部分があり、その部分では
輪郭線が得られず、輪郭線の追跡ができない場合も考え
られる。

【０００４】また、対象となる線状物体を表示画面上の
上下方向に整列させて配置し、水平方向の走査線で濃淡
画像の明度値を切り出しているから、線状物体が屈曲し
ていたり表示画面に対して傾いていたりすると、線状物
体の長手方向に沿ったエッジを適切に抽出することがで
きなかった。そのため、上記従来例では、ランダムに配
置された線状物体の認識を容易に行うことができないと
いう問題があった。

【０００５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、複雑な模様を有する撚
り線がランダムに配置されたり屈曲している場合にも、
正確且つ自動的に撚り線の位置、姿勢、形状を認識する
ことのできる撚り線認識方法を提供しようとするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、対象とする撚り線を一方向から
照明し且つ略同一の方向から撮像装置により撮像するこ
とで撚り線の濃淡画像を得て、この濃淡画像から作成さ
れるエッジ画像と濃度勾配画像の少なくとも一方を用い
て撚り線の位置、姿勢、形状を認識する撚り線認識方法
であって、撚り線の表面に現れる模様がエッジ画像及び
濃度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状の範囲に存
在することを示す特徴をエッジ画像と濃度勾配画像の少
なくとも一方から抽出し、抽出した特徴を予め既知であ
る撚り線の特徴と比較することで撚り線の位置、姿勢、
形状を認識することを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、撚り線の表面に現れる模様がエッジ画像及び濃度勾
配画像の少なくとも一方の中で略一定の幅を有する帯状
に存在する範囲の、エッジ画像或いは濃度勾配画像中で
の位置を代表する線を抽出することを特徴とする。請求
項３の発明は、請求項１又は２の発明において、撚り線
の長手方向に略一致する基準直線と、この基準直線と略
直交する走査線とをエッジ画像と濃度勾配画像の少なく
とも一方の中で設定し、走査線を基準直線に沿って移動
させながら、撚り線の表面に現れる模様と、この模様が
エッジ画像及び濃度勾配画像の中で略一定の幅を有する
帯状に存在する範囲の走査線方向の幅とを逐次求めるこ
とを特徴とする。

【０００８】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、走査線上に存在するエッジ画像のエッジ点と基準直
線との距離の分散と、走査線上に存在するエッジ点数か
ら得られるエッジ密度とを、撚り線の表面に現れる模様
がエッジ画像及び濃度勾配画像の中で略一定の幅を有す
る帯状の範囲に存在することを示す特徴量として抽出
し、予め既知である撚り線の特徴量と抽出した特徴量と
を比較することを特徴とする。

【０００９】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、濃度勾配画像の画素ごとの濃度勾配の方向と向きを
走査線に沿って求めるとともに、走査線方向に略一致す
る濃度勾配方向を有する画素が所定の個数以上連続して
存在する範囲が断続して２つ存在し且つこれら２つの範
囲における各画素の濃度勾配の向きが互いに逆向きとな
る部分の幅を求め、求めた幅と予め既知である撚り線の
幅とを比較することを特徴とする。

【００１０】請求項６の発明は、請求項３の発明におい
て、走査線上に存在するエッジ点と基準直線との距離の
分散と、走査線上に存在するエッジ点数から得られるエ
ッジ密度とを、撚り線の表面に現れる模様がエッジ画像
及び濃度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状の範囲
に存在することを示す特徴量として抽出するとともに、
濃度勾配画像の画素ごとの濃度勾配の方向と向きを走査
線に沿って求め、走査線方向に略一致する濃度勾配方向
を有する画素が所定の個数以上連続して存在する範囲が
断続して２つ存在し且つこれら２つの範囲における各画
素の濃度勾配の向きが互いに逆向きとなる部分の幅を特
徴量として求め、これら２種類の特徴量のうち少なくと
も一方を各々の予め既知である特徴量と比較することを
特徴とする。

【００１１】請求項７の発明は、請求項３の発明におい
て、エッジ画像に対してハフ変換を行うことで基準直線
を検出することを特徴とする。請求項８の発明は、請求
項３の発明において、走査線を、基準直線に沿った方向
に複数画素幅を有する走査ウインドに置き換えたことを
特徴とする。請求項９の発明は、請求項２又は４の発明
において、撚り線の長手方向に略一致する基準直線と、
この基準直線と略直交する走査線とをエッジ画像と濃度
勾配画像の少なくとも一方の中で設定し、走査線上に存
在するエッジ点と基準直線との距離の平均値を求め、求
めた平均値の距離だけ基準直線から離れた位置を撚り線
の中心点とし、走査線を基準直線に沿って移動させなが
ら中心点を逐次求めることで撚り線の中心線を決定する
ことを特徴とする。

【００１２】請求項１０の発明は、請求項２又は５の発
明において、撚り線の長手方向に略一致する基準直線
と、この基準直線と略直交する走査線とをエッジ画像と
濃度勾配画像の少なくとも一方の中で設定し、走査線上
において検出された撚り線の存在する範囲の中点を撚り
線の中心点として求め、走査線を基準直線に沿って移動
させながら中心点を逐次求めて撚り線の中心線を決定す
ることを特徴とする。

【００１３】請求項１１の発明は、請求項３の発明にお
いて、走査線上で撚り線の側面部に該当する画素を検出
し、検出した画素の濃度勾配方向の平均を求め、この求
めた平均方向に略直交する方向に現在の走査線の中心位
置から所定量だけ移動した位置を中心位置とし、平均方
向に沿う方向に次の走査線を設定することを特徴とす
る。

【００１４】請求項１２の発明は、請求項９又は１０の
発明において、走査線の移動に伴って基準直線が常に撚
り線の中心点を通るように基準直線を逐次平行移動させ
ることを特徴とする。請求項１３の発明は、請求項９又
は１０の発明において、現在の走査線の中心位置から撚
り線の中心線の接線方向に所定量だけ移動した位置を中
心位置として接線方向と略直交する方向に次の走査線を
設定することを特徴とする。

【００１５】請求項１４の発明は、請求項３の発明にお
いて、撚り線の表面に現れる模様がエッジ画像或いは濃
度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状に存在する範
囲を求めることで複数の撚り線の存在が検出された場合
に、検出された複数の撚り線のうち何れかの撚り線の長
さが所定のしきい値よりも短ければ、検出された撚り線
のうち近接する２つの撚り線の端点を通る直線を新たな
基準直線として設定し、この基準直線に沿って走査線を
移動させて新たな撚り線を探索し、新たに撚り線の存在
が検出されればこの撚り線と基準直線の設定に用いた端
点を含む２つの撚り線とを１つの撚り線として併合する
ことを特徴とする。

【００１６】請求項１５の発明は、請求項１の発明にお
いて、撚り線の表面に現れる模様がエッジ画像或いは濃
度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状に存在する範
囲を求めることで複数の撚り線の存在が検出された場合
に、撚り線に対する照明方向に沿った撚り線の高さ情報
を得るとともに、検出された複数の撚り線のうち何れか
の撚り線の長さが所定のしきい値よりも短ければ、端点
が近接する２つの撚り線が存在する範囲の両端点付近の
高さ情報を参照し、両端点近傍での高さ情報が類似して
いれば２つの撚り線の存在範囲を１つの範囲として併合
すること特徴とする。

【００１７】請求項１６の発明は、請求項１の発明にお
いて、撚り線の表面に現れる模様がエッジ画像或いは濃
度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状に存在する範
囲を求めることで複数の撚り線の存在が検出された場合
に、撚り線に対する照明方向に沿った撚り線の高さ情報
を得るとともに、検出された複数の撚り線のうち何れか
の撚り線の長さが所定のしきい値よりも長ければ、撚り
線に沿って高さ情報を参照し、高さ情報の不連続がある
箇所で撚り線の存在範囲を２つの撚り線の存在範囲に分
割することを特徴とする。

【００１８】請求項１７の発明は、請求項１４〜１６の
発明において、併合或いは分割後のエッジ画像或いは濃
度勾配画像における撚り線の長さが許容範囲内に収まら
ない場合には併合或いは分割を行わないことを特徴とす
る。

【００１９】

【作用】請求項１の発明によれば、対象とする撚り線を
一方向から照明し且つ略同一の方向から撮像装置により
撮像することで撚り線の濃淡画像を得て、この濃淡画像
から作成されるエッジ画像と濃度勾配画像の少なくとも
一方を用いて撚り線の位置、姿勢、形状を認識する撚り
線認識方法であって、撚り線の表面に現れる模様がエッ
ジ画像及び濃度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状
の範囲に存在することを示す特徴をエッジ画像と濃度勾
配画像の少なくとも一方から抽出し、抽出した特徴を予
め既知である撚り線の特徴と比較することで撚り線の位
置、姿勢、形状を認識するようにしたので、単純にエッ
ジを検出する方法では認識できないような、撚り線がラ
ンダムに配置されたり屈曲している場合にも、正確且つ
自動的に撚り線の位置、姿勢、形状を認識することがで
きる。

【００２０】請求項２の発明によれば、撚り線の表面に
現れる模様がエッジ画像及び濃度勾配画像の少なくとも
一方の中で略一定の幅を有する帯状に存在する範囲の、
エッジ画像或いは濃度勾配画像中での位置を代表する線
を抽出するようにしたので、エッジ画像或いは濃度勾配
画像における撚り線の存在範囲を単一の線で表すことが
でき、撚り線の位置、姿勢、形状の認識するための処理
が容易になる。

【００２１】請求項３の発明によれば、撚り線の長手方
向に略一致する基準直線と、この基準直線と略直交する
走査線とをエッジ画像と濃度勾配画像の少なくとも一方
の中で設定し、走査線を基準直線に沿って移動させなが
ら、撚り線の表面に現れる模様と、この模様がエッジ画
像及び濃度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状に存
在する範囲の走査線方向の幅とを逐次求めるようにした
ので、例えば、エッジ画像或いは濃度勾配画像の全域に
おいて多大な処理時間を要するフィルタ処理を用いずに
済み、撚り線の認識を効率的に行うことができる。

【００２２】請求項４の発明によれば、走査線上に存在
するエッジ画像のエッジ点と基準直線との距離の分散
と、走査線上に存在するエッジ点数から得られるエッジ
密度とを、撚り線の表面に現れる模様がエッジ画像及び
濃度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状の範囲に存
在することを示す特徴量として抽出し、予め既知である
撚り線の特徴量と抽出した特徴量とを比較するようにし
たので、エッジ画像を用いて行う撚り線の認識のための
特徴を容易に抽出することができ、エッジ画像を用いる
撚り線の認識を効率的に行うことができる。

【００２３】請求項５の発明によれば、濃度勾配画像の
画素ごとの濃度勾配の方向と向きを走査線に沿って求め
るとともに、走査線方向に略一致する濃度勾配方向を有
する画素が所定の個数以上連続して存在する範囲が断続
して２つ存在し且つこれら２つの範囲における各画素の
濃度勾配の向きが互いに逆向きとなる部分の幅を求め、
求めた幅と予め既知である撚り線の幅とを比較するよう
にしたので、濃度勾配画像を用いて行う撚り線の認識の
ための特徴を容易に抽出することができ、濃度勾配画像
を用いる撚り線の認識を効率的に行うことができる。

【００２４】請求項６の発明によれば、走査線上に存在
するエッジ点と基準直線との距離の分散と、走査線上に
存在するエッジ点数から得られるエッジ密度とを、撚り
線の表面に現れる模様がエッジ画像及び濃度勾配画像の
中で略一定の幅を有する帯状の範囲に存在することを示
す特徴量として抽出するとともに、濃度勾配画像の画素
ごとの濃度勾配の方向と向きを走査線に沿って求め、走
査線方向に略一致する濃度勾配方向を有する画素が所定
の個数以上連続して存在する範囲が断続して２つ存在し
且つこれら２つの範囲における各画素の濃度勾配の向き
が互いに逆向きとなる部分の幅を特徴量として求め、こ
れら２種類の特徴量のうち少なくとも一方を各々の予め
既知である特徴量と比較するようにしたので、エッジ画
像と濃度勾配画像をそれぞれ単独で用いた場合には認識
することができない状況においても、エッジ画像と濃度
勾配画像のそれぞれから抽出される特徴を利用すること
で撚り線を正しく認識することができる。

【００２５】請求項７の発明によれば、エッジ画像に対
してハフ変換を行うことで基準直線を検出するようにし
たので、撚り線の姿勢によらずに常に撚り線の長手方向
に沿った基準直線を適切に設定することができる。請求
項８の発明によれば、走査線を、基準直線に沿った方向
に複数画素幅を有する走査ウインドに置き換えたので、
エッジ画像において撚り線の特徴が極狭い範囲で欠落し
ているような場合に、その欠落部分が撚り線の特徴の急
激な変化として現れるのを抑制して、撚り線の誤認識を
防止することができる。

【００２６】請求項９の発明によれば、撚り線の長手方
向に略一致する基準直線と、この基準直線と略直交する
走査線とをエッジ画像と濃度勾配画像の少なくとも一方
の中で設定し、走査線上に存在するエッジ点と基準直線
との距離の平均値を求め、求めた平均値の距離だけ基準
直線から離れた位置を撚り線の中心点とし、走査線を基
準直線に沿って移動させながら中心点を逐次求めること
で撚り線の中心線を決定するようにしたので、エッジ画
像或いは濃度勾配画像における撚り線の存在範囲を表す
撚り線の中心線を容易に求めることができる。

【００２７】請求項１０の発明によれば、撚り線の長手
方向に略一致する基準直線と、この基準直線と略直交す
る走査線とをエッジ画像と濃度勾配画像の少なくとも一
方の中で設定し、走査線上において検出された撚り線の
存在する範囲の中点を撚り線の中心点として求め、走査
線を基準直線に沿って移動させながら中心点を逐次求め
て撚り線の中心線を決定するようにしたので、エッジ画
像或いは濃度勾配画像における撚り線の存在範囲を表す
撚り線の中心線を容易に求めることができる。

【００２８】請求項１１の発明によれば、走査線上で撚
り線の側面部に該当する画素を検出し、検出した画素の
濃度勾配方向の平均を求め、この求めた平均方向に略直
交する方向に現在の走査線の中心位置から所定量だけ移
動した位置を中心位置とし、平均方向に沿う方向に次の
走査線を設定するようにしたので、撚り線が屈曲してい
る場合にも走査線を撚り線の存在範囲に追随させること
ができ、撚り線が認識されなくなったり誤認識されるの
を防止することができる。

【００２９】請求項１２の発明によれば、走査線の移動
に伴って基準直線が常に撚り線の中心点を通るように基
準直線を逐次平行移動させるようにしたので、撚り線が
屈曲している場合にも走査線を撚り線の存在範囲に追随
させることができ、撚り線が認識されなくなったり誤認
識されるのを防止することができる。請求項１３の発明
によれば、現在の走査線の中心位置から撚り線の中心線
の接線方向に所定量だけ移動した位置を中心位置として
接線方向と略直交する方向に次の走査線を設定するよう
にしたので、撚り線が屈曲している場合にも走査線を撚
り線の存在範囲に追随させることができ、撚り線が認識
されなくなったり誤認識されるのを防止することができ
る。

【００３０】請求項１４の発明によれば、撚り線の表面
に現れる模様がエッジ画像或いは濃度勾配画像の中で略
一定の幅を有する帯状に存在する範囲を求めることで複
数の撚り線の存在が検出された場合に、検出された複数
の撚り線のうち何れかの撚り線の長さが所定のしきい値
よりも短ければ、検出された撚り線のうち近接する２つ
の撚り線の端点を通る直線を新たな基準直線として設定
し、この基準直線に沿って走査線を移動させて新たな撚
り線を探索し、新たに撚り線の存在が検出されればこの
撚り線と基準直線の設定に用いた端点を含む２つの撚り
線とを１つの撚り線として併合するようにしたので、本
来１本として認識されるべき撚り線を複数本の撚り線と
して誤認識するのを防止することができる。

【００３１】請求項１５の発明によれば、撚り線の表面
に現れる模様がエッジ画像或いは濃度勾配画像の中で略
一定の幅を有する帯状に存在する範囲を求めることで複
数の撚り線の存在が検出された場合に、撚り線に対する
照明方向に沿った撚り線の高さ情報を得るとともに、検
出された複数の撚り線のうち何れかの撚り線の長さが所
定のしきい値よりも短ければ、端点が近接する２つの撚
り線が存在する範囲の両端点付近の高さ情報を参照し、
両端点近傍での高さ情報が類似していれば２つの撚り線
の存在範囲を１つの範囲として併合するようにしたの
で、本来１本として認識されるべき撚り線を複数本の撚
り線として誤認識するのを防止することができる。

【００３２】請求項１６の発明によれば、撚り線の表面
に現れる模様がエッジ画像或いは濃度勾配画像の中で略
一定の幅を有する帯状に存在する範囲を求めることで複
数の撚り線の存在が検出された場合に、撚り線に対する
照明方向に沿った撚り線の高さ情報を得るとともに、検
出された複数の撚り線のうち何れかの撚り線の長さが所
定のしきい値よりも長ければ、撚り線に沿って高さ情報
を参照し、高さ情報の不連続がある箇所で撚り線の存在
範囲を２つの撚り線の存在範囲に分割するようにしたの
で、本来別個に認識されるべき複数本の撚り線を１本の
撚り線として誤認識するのを防止することができる。

【００３３】請求項１７の発明によれば、併合或いは分
割後のエッジ画像或いは濃度勾配画像における撚り線の
長さが許容範囲内に収まらない場合には併合或いは分割
を行わないようにしたので、本来行うべきでない併合や
分割による撚り線の誤認識を防止することができる。

【００３４】

【実施例】図１は以下において説明する実施例の撚り線
認識方法を実施するための画像認識装置の構成を示すブ
ロック図である。この画像認識装置は、産業用のロボッ
ト２０によって撚り線１を備える部品（ワーク）３を把
持する場合に、ロボット２０の位置制御などを行うため
に対象の部品３を画像認識する目的に用いられるもので
ある。すなわち、画像認識装置にて部品の位置、姿勢、
形状を認識し、その結果に基づいてロボット２０を制御
して部品３をロボット２０に把持させて所定の作業を行
わせることができる。

【００３５】部品３は付属部品２の先端部に撚り線１が
接合されて構成されるものである。そして、部品３は平
板状のステージ１１の上に載置され、上方より照明装置
１２にて照明されている。また、テレビカメラから成る
撮像装置１０が同じく上方より部品３の撚り線１を撮像
している。なお、ワークたる部品３は、例えば、撚り線
１を芯線とする被覆電線を付属部品２に接合したもので
あってもよく、特に実施例に限定されることはない。

【００３６】撮像装置１０の出力（映像信号）はＡ／Ｄ
変換部１３において２５６階調に量子化され、ディジタ
ルの濃淡画像としてフレームメモリ１４に格納される。
処理装置１５はフレームメモリ１４から濃淡画像を読み
出して後述するような処理を行ってロボット制御装置２
１に制御量を与える。ロボット制御装置２１では、受け
取った制御量に基づいてロボット２０を制御して所定の
作業を行わせる。

【００３７】図２は上記画像認識装置を用いてロボット
２０に所定の作業を行わせる動作のフローチャートを示
すものであり、このフローチャートを用いて画像認識装
置の動作を詳しく説明する。まず、ステージ１１上に載
置された部品３の撚り線１の部分を照明装置１２で照明
し撮像装置１０により撮像して、取り込んだ画像をＡ／
Ｄ変換部１３において量子化して濃淡画像を生成し（Ｓ
ａ１）、フレームメモリ１４に格納する。処理装置１５
はフレームメモリ１４から濃淡画像を読み出して１次微
分処理を行ない（Ｓａ２）、エッジ画像の作成と、濃度
勾配画像の作成とを並行して行う（Ｓａ３，Ｓａ５）。
さらに、作成したエッジ画像に対してハフ（Ｈｏｕｇ
ｈ）変換を行って基準直線の設定を行う（Ｓａ４）。な
お、このハフ変換の詳細については後述する。そして、
処理装置１５において以下に順次説明する認識方法によ
る認識処理を行ない（Ｓａ６）、ステージ１１の上に載
置された撚り線１の位置、姿勢、形状を計算し（Ｓａ
７）、得られた撚り線１の認識情報を用いてロボット２
０のハンド位置、アプローチ姿勢などの制御パラメータ
を演算し（Ｓａ８）、各制御パラメータの制御量をロボ
ット制御装置２１に送信する（Ｓａ９）。

【００３８】ロボット制御装置２１は受信した制御量に
基づいてロボット２０の動作パスを生成し、ロボット２
０を動作させる。ロボット制御装置２１によって制御さ
れるロボット２０は、ステージ１１上の撚り線１が接合
された部品３をハンドで把持し、その部品３をパレット
２２の上に整列させるという所定の作業を行う。ところ
で、本実施例における撚り線１は複数の金属単線を撚り
合わせることにより、太さがほぼ一定で断面形状が略円
形に形成されるもので、図３（ａ）又は（ｂ）に示すよ
うにその表面には半光沢の撚りによる模様（以下、これ
を「撚り模様」と呼ぶ。）が現れている。なお、図３
（ａ）は単撚り線を、同図（ｂ）は編組線を示す。この
ような撚り線１を上述の画像認識装置の撮像装置１０で
撮像して得られる濃淡画像を図４に示す。

【００３９】図４に示すように、撚り線１の周縁部ＲＩ
₀ では、照明装置１２による照明方向と周縁部ＲＩ₀ の
面の法線方向が大きく異なり、且つ撚り模様を斜視する
ことになるから、明度が低く一様になる。しかしなが
ら、照明装置１２に正対する撚り線１の上面、すなわち
撚り線１の中央部ＲＩ₁ では、明度が大きい部分Ａｈと
小さい部分Ａｓが規則的に並んだ、撚り線１に特有の撚
り模様が現れる。しかも、このような撚り模様は撚り線
１が略一定の線幅を有するため、図４の濃淡画像におい
ても略一定の幅を持つ領域となる。また、撚り線１が接
合された付属部品ＴＰや背景（ステージ１１）ＢＧで
は、上記のような撚り模様は現れず、明度はほぼ一様と
なる。したがって、略一定の幅を持って撚り模様が現れ
る撚り線１の特徴を抽出すれば、撚り線１を付属部品Ｔ
Ｐや背景ＢＧと分離して認識することが可能となる。な
お、撚り線１を芯線とする被覆電線を用いた場合には、
撚り線１と被覆と背景とを分離して認識できることは言
うまでもない。

【００４０】次に、フレームメモリ１４に格納された濃
淡画像からエッジ画像及び濃度勾配画像を作成する処理
について説明する。本実施例では、図５に示すソーベル
オペレータ（Sobel Operetor）を用いて濃淡画像からエ
ッジを抽出している。このソーベルオペレータを適用す
る際には、ソーベルオペレータの中心を注目画素に合わ
せ、注目画素の近隣画素の濃度値とソーベルオペレータ
の数値を掛け合わせる。これにより、同図のｘ，ｙ各方
向の一次微分値Ｇｘ，Ｇｙを得て、これら一次微分値Ｇ
ｘ，Ｇｙをもとにエッジ強度Ｇ及び濃度勾配θを求める
演算を全ての画素に対して行う。いま、任意の座標
（ｘ，ｙ）における画素の濃度をＩ(x,y) とすると、
ｘ，ｙ各方向の一次微分値Ｇｘ，Ｇｙは次式により表さ
れる。

【００４１】 Ｇｘ(x,y) ＝｛Ｉ(x+1,y-1) ＋２Ｉ(x+1,y) ＋Ｉ(x+1,y+1) ｝ −｛Ｉ(x-1,y-1) ＋２Ｉ(x-1,y) ＋Ｉ(x-1,y+1) ｝ Ｇｙ(x,y) ＝｛Ｉ(x-1,y-1) ＋２Ｉ(x,y-1) ＋Ｉ(x+1,y-1) ｝ −｛Ｉ(x-1,y+1) ＋２Ｉ(x,y+1) ＋Ｉ(x+1,y+1) ｝ さらに、上式を用いて、各画素位置でのエッジ強度Ｇ及
び濃度勾配θは以下のように求められる。

【００４２】Ｇ＝（Ｇｘ² ＋Ｇｙ² ）^1/2 θ＝tan ^-1（Ｇｙ／Ｇｘ） そして、エッジ強度Ｇに対して所定のしきい値を設定
し、しきい値以下のエッジ強度Ｇの低い画素のエッジ強
度Ｇを０とした後、エッジ強度Ｇがその画素の近傍で最
大となる点、すなわち、エッジ強度の尾根線をエッジ点
として抽出すれば、図６に示すようなエッジ画像を得る
ことができる。このようにして求めたエッジ画像は、エ
ッジの存否を示す２値画像となる。また、濃度勾配θを
各画素に配した画像、すなわち濃度勾配画像を図７に示
す。図８は図７（ａ）及び（ｂ）における部分Ａ及び部
分Ｂを拡大し、濃度勾配を矢印で表した模式図である。
なお、図６〜図８において（ａ）は単撚り線、（ｂ）は
編組線の場合をそれぞれ示している。

【００４３】上述のようにして得られるエッジ画像及び
濃度勾配画像中には、撚り線１の位置、姿勢、形状を認
識するのに有用な特徴、すなわち、撚り線１の撚り模様
を表す特徴と、撚り模様が存在する領域（範囲）の幅の
特徴とが含まれている。したがって、これらの特徴をエ
ッジ画像あるいは濃度勾配画像から抽出し、撮像装置１
０からステージ１１上に載置された撚り線１までの距離
や部品３の寸法などの関係から予め既知となる上記特徴
と、実際にエッジ画像あるいは濃度勾配画像から抽出さ
れた特徴とを比較することにより、撚り線１を認識する
ことができるのである。なお、撚り線１の位置、姿勢、
形状を認識する場合には、最終的に必要となるデータは
撚り線１の端点座標、全長、撚り線１の屈曲状態などに
関するデータであり、これらのデータは、撚り線１の撚
り模様の中心線や輪郭線のような、撚り線１の位置、姿
勢、形状を代表する線をエッジ画像あるいは濃度勾配画
像から抽出することで得ることができる。

【００４４】以下、エッジ画像あるいは濃度勾配画像か
ら上記特徴を抽出し、撚り線１の位置、姿勢、形状を認
識する具体的な方法について詳細に説明する。エッジ画
像あるいは濃度勾配画像から上述のような特徴を抽出す
る方法としては、フィルタリングによる方法が一般的に
行われている。例えば、エッジ密度（単位領域内におけ
るエッジ点の数）の高い部分を抽出する場合には、所定
の大きさのウインドを各画素に当てはめ、各画素位置で
のウインド内のエッジ点数をカウントし、得られたエッ
ジ点数すなわちエッジ密度を各画素値として代入するフ
ィルタを適用した後、画素値の高い部分を切り出す方法
がある。しかしながら、この方法では計算量が多いため
に相当の処理時間を要し、あまり実用的ではない。そこ
で、本実施例では、予め対象となる撚り線１の長手方向
に沿った基準直線を設定し、その基準直線に沿って上記
特徴の探索を行うことにより、撚り線１の特徴抽出の処
理を効率的に行うようにしている。なお、撚り線１がス
テージ１１上で常に略同方向に載置される場合には、予
め既知であるその載置方向に基準直線を設定すればよ
い。本実施例では、撚り線１がステージ１１上にランダ
ムに載置される場合に対応するため、エッジ画像に対し
てハフ変換を行ない、それにより抽出される直線を基準
直線としている。

【００４５】ハフ変換はパラメータ空間法とも呼ばれる
方法で、画像中で複数の点が直線的に並んでいる部分に
直線を当てはめることができる。この方法について、図
９〜図１１を参照して説明する。任意の画素Ｐ(x,y) を
通る直線の一般式は次式で表される。 ｘcos θ+ ｙsin θ＝ρ したがって、任意の画素Ｐ(x,y) を通る直線の集合は、
エッジ画像中に存在する各エッジ点Ｐ(x,y) に対してそ
のエッジ点を通る直線を表す全ての（θ，ρ）の組み合
わせをθ−ρ平面（アキュムレータ空間）上にプロット
することにより、θ−ρ平面上の曲線に写像される。例
えば、図９に示すようにｘ−ｙ平面上に存在する多数の
点Ｐａ〜Ｐｇをθ−ρ平面に写像すれば、図１０に示す
ような各点Ｐａ〜Ｐｇに対応した曲線Ｌａ〜Ｌｇが得ら
れる。ここで、ハフ変換においては、複数のエッジ点Ｐ
ａ〜Ｐｇを通る直線はθ−ρ平面上の１点に写像される
特性がある。そこで、エッジ画像をラスタ走査して各エ
ッジ点Ｐ(x,y) に対応するθ−ρ平面上の曲線を求め、
θ−ρ平面上の各座標を通る曲線の数を記録する処理を
行う。

【００４６】この処理を図１１のフローチャートにより
説明すると、エッジ画像をハフ変換した後（Ｓｂ１）、
座標値（ｘ，ｙ）を初期化し（Ｓｂ２）、エッジ点すな
わちＰ(x,y) ≠０となる点を探索する（Ｓｂ３）。そし
て、エッジ点が存在すればθ−ρ平面上の画素Ｐ（θ，
ρ）に１を加算することでθ−ρ平面上の各座標を通る
曲線の数をカウントする（Ｓｂ４）。このような処理を
エッジ画像の全画素についてラスタ走査しながら行う
（Ｓｂ５〜Ｓｂ８）。

【００４７】そのあと、θ−ρ平面上の各画素Ｐ（θ，
ρ）の値を調べ、その値が所定のしきい値ＴＨＤ以上と
なり（Ｓｂ１０）、且つその近傍内で最大値をとるθ−
ρ平面上の点Ｐ（θ，ρ）を検出し（Ｓｂ１１）、この
点Ｐ（θ，ρ）をｘ−ｙ平面上に逆写像して、ｘ−ｙ平
面に存在する複数のエッジ点Ｐａ〜Ｐｇを通る直線を求
めている（Ｓｂ１２〜Ｓｂ１７）。例えば、図１０にお
いて、複数の曲線が通る点Ｐ₀ （θ₀ ，ρ₀ ）、Ｐ
₁ （θ₁ ，ρ₁ ）をｘ−ｙ平面上に逆写像することによ
り、図９のエッジ点Ｐａ〜Ｐｇのうち、点Ｐａ〜Ｐｄを
通る直線と、点Ｐｅ〜Ｐｇを通る直線とが基準直線とし
て得られる。

【００４８】上述のようにして設定される基準直線を用
いて、撚り線１の位置、姿勢、形状の認識を実際に行う
方法を説明する。ここで、撚り線１の認識方法として
は、エッジ画像を利用する方法と、濃度勾配画像を利用
する方法とがあるので、まず、エッジ画像を利用する方
法から説明する。既に説明したように、撮像装置１０で
撮像した撚り線１の濃淡画像から得られるエッジ画像に
おいては、図６に示すように撮像画面内（エッジ画像
内）の撚り線１の存在する部分に撚り線１の表面に現れ
る撚り模様による多くのエッジが発生し、且つそのよう
なエッジの集中した（エッジ密度の高い）領域（範囲）
の幅は、撚り線１の太さが略一定であることから概ね一
定となる特徴がある。また、上記領域内におけるエッジ
密度も略一定となる特徴がある。したがって、これら２
つの特徴を利用すれば撚り線１の認識を行うことができ
る。

【００４９】以下、その詳細な処理方法について図１２
〜図１７を参照して説明する。図１３は処理の流れを示
すフローチャートである。まず、上述のようにして設定
された基準直線Ｂａ（図１２参照）とエッジ画像の交差
する端点Ｐｓ，Ｐｅを撚り線１の両端を示す点Ｌａ_s ，
Ｌａ_e の初期値として設定する（図１３のＳｃ１、以下
同様）とともに、基準直線Ｂａ上の走査線Ｓａの中心点
ＣＳａを上記端点Ｐｓに初期設定する（Ｓｃ２）。それ
から、基準直線Ｂａ上の中心点ＣＳａを中心として、基
準直線Ｂａに直交し、撚り線１のエッジ画像中での幅よ
りも長い線分Ｓａを走査線として設定し（Ｓｃ３）、こ
の走査線Ｓａ上に存在する各エッジ点と基準直線Ｂａと
の距離を求め（Ｓｃ４）、図１４に示すようなその距離
値の分布からその分散ｖ及び平均値Ａｖを算出する（Ｓ
ｃ５）。この分散ｖは、エッジ画像における撚り線１の
幅を表す特徴量として用いることができる。

【００５０】また、走査線Ｓａ上に存在するエッジ点の
個数を算出し（Ｓｃ６）、さらに走査線Ｓａ上に存在す
る全画素に占めるエッジ点の割合、すなわち、エッジ密
度Ｄを求める（Ｓｃ７）。このエッジ密度Ｄがエッジ画
像における撚り模様が存在することを示す特徴量とな
る。ここで、エッジ点から基準直線Ｂａまでの距離（以
下、「エッジ位置」と呼ぶ。）の分散ｖと、エッジ密度
Ｄとは、撮像装置１０からステージ１１上の部品３まで
の距離、撚り線１の線径、撚り線１の撚り模様などから
予め既知となっているので、撚り線１が存在すると判断
する許容範囲〔ｖ _max ，ｖ_min 〕、〔Ｄ_max ，Ｄ_min 〕
を定め、走査線Ｓａを基準直線Ｂａに沿って１画素ずつ
走査しながら（Ｓｃ１５）、実際に算出した分散ｖ及び
エッジ密度Ｄが上記許容範囲内に収まるから否かを判断
し（Ｓｃ８，Ｓｃ９）、許容範囲内に収まり始めたとき
の中心点ＣＳａを始点Ｌａｓ（Ｓｃ１１）、その後許容
範囲内に収まらなくなったときの中心点ＣＳａを終点Ｌ
ａｅとし（Ｓｃ１２）、始点Ｌａｓから終点Ｌａｅに至
る、基準直線Ｂａに沿った範囲を抽出することにより、
対象とするエッジ画像において基準直線Ｂａに沿って撚
り線１が存在する範囲Ｌａｓ〜Ｌａｅを検出することが
できる（図１５及び図１６参照）。

【００５１】さらに、走査線Ｓａを基準直線Ｂａに沿っ
て走査するときに、基準直線Ｂａから走査線Ｓａに沿っ
てエッジ位置の平均値Ａｖだけ離れた座標を、走査線Ｓ
ａの中心点ＣＳａが任意の位置にあるときの撚り線１の
中心位置Ｃａとし、この中心位置Ｃａを撚り線１が存在
する上記範囲Ｌａｓ〜Ｌａｅ内で逐次求める（Ｓｃ１
３，Ｓｃ１４）ことにより、図１７に示すように、エッ
ジ画像における撚り線１の中心線Ｃａを得ることができ
る。

【００５２】このように、エッジ画像における撚り線１
の存在する範囲Ｌａｓ〜Ｌａｅ及び撚り線１の中心線Ｃ
ａは、撚り線１の表面に現れる撚り模様による特徴量を
抽出することで得られ、その結果、撚り線１の存在する
範囲Ｌａｓ〜Ｌａｅ及び撚り線１の中心線Ｃａに基づい
て撚り線１の位置、姿勢、形状を認識することができ
る。

【００５３】次に、濃度勾配画像を利用する方法につい
て説明する。撚り線１を撮像した濃淡画像においては、
図４に示すように撚り線１の周縁部ＲＩ₀ の明度が低
く、撚り線１の中央部ＲＩ₁ に近づくほど明度が高くな
るので、周縁部ＲＩ₀ における濃度勾配の向きは、図８
（ａ）の周縁部ＲＩ₀ に対応する領域ＲＧ₀ では撚り線
１の中心方向に向かう向きとなり、且つ、中央部ＲＩ₁
では撚り模様のために、その濃度勾配の方向は撚り線１
の長手方向（図中左斜め上から右斜め下の方向）に対し
て所定の角度を持ち、その向きが長手方向に沿って交互
に切り替わっている。また、背景ＢＧの部分では画素の
明度がほぼ一様であるから濃度勾配はランダムになる。
したがって、濃度勾配が長手方向と直交する方向であっ
て、且つ互いに逆向きであるような２つの部分を濃度勾
配画像から抽出することにより、エッジ画像を利用する
場合と同じく撚り線１の認識が可能となる。

【００５４】以下、その詳細な処理方法について図１８
〜図２２を参照して説明する。図１９は処理の流れを示
すフローチャートである。まず、上述のようにして設定
された基準直線Ｂｂ（図１８参照）と濃度勾配画像の交
差する端点Ｐｓ，Ｐｅを撚り線１の両端を示す点Ｌ
ｂ_s ，Ｌｂ_e の初期値として設定する（図１９のＳｄ
１、以下同様）とともに、基準直線Ｂｂ上の走査線Ｓｂ
の中心点ＣＳｂを上記端点Ｐｓに初期設定する（Ｓｄ
２）。それから、基準直線Ｂｂ上の中心点ＣＳｂを中心
として、基準直線Ｂｂに直交し、撚り線１の濃度勾配画
像中での幅よりも長い線分Ｓｂを走査線として設定し
（Ｓｄ３）、この走査線Ｓｂ上に存在する各画素の濃度
勾配の方向を調べる。具体的には、上述のような撚り線
１の撚り模様を示す特徴を探すために、基準直線Ｂｂの
方向と濃度勾配方向との差がπ／２±δ（δは所定のし
きい値）の許容範囲内に収まるような画素が、図２０に
示すようにしきい値Ｔｈの個数以上連続する２つの部分
Ｗｌ，Ｗｒが存在するとともに、これら２つの部分Ｗ
ｌ，Ｗｒに挟まれる範囲では、濃度勾配方向が走査線Ｓ
ｂの方向に一致しないような範囲Ｗを検出し（Ｓｄ４，
Ｓｄ５）、２つの部分Ｗｌ，Ｗｒのそれぞれ左端Ｍｌと
右端Ｍｒとの距離、すなわち、撚り線１の幅Ｗを求める
（Ｓｄ６）。同じく、左端Ｍｌと右端Ｍｒとの中点を求
めて撚り線１の中心位置Ｃｌとする（Ｓｄ７）。

【００５５】ここで、撚り線１の幅は撮像装置１０から
ステージ１１上の部品３までの距離、撚り線１の線径な
どから予め既知となっているので、撚り線１が存在する
と判断する許容範囲〔Ｗ_max ，Ｗ_min 〕を定め、走査線
Ｓｂを基準直線Ｂｂに沿って１画素ずつ走査しながら
（Ｓｃ１４）、実際に算出した幅Ｗが上記許容範囲内に
収まるから否かを判断し（Ｓｃ８）、許容範囲内に収ま
り始めたときの中心点ＣＳｂを始点Ｌｂｓ（Ｓｃ１０）
とし、その後許容範囲内に収まらなくなったときの中心
点ＣＳｂを終点Ｌｂｅとし（Ｓｃ１１）、始点Ｌｂｓか
ら終点Ｌｂｅに至る、基準直線Ｂｂに沿った範囲を抽出
することにより、対象とする濃度勾配画像において基準
直線Ｂｂに沿って撚り線１が存在する範囲Ｌｂｓ〜Ｌｂ
ｅを検出することができる（図２１参照）。

【００５６】さらに、エッジ画像を利用する場合と同様
に、走査線Ｓｂを基準直線Ｂｂに沿って走査するとき
に、２つの部分Ｗｌ，Ｗｒのそれぞれ左端Ｍｌと右端Ｍ
ｒとの中点Ｃｌを求め、その中点Ｃｌを走査線Ｓｂの中
心点ＣＳｂが任意の位置にあるときの撚り線１の中心位
置Ｃｂとし、この中心位置Ｃｂを撚り線１が存在する上
記範囲Ｌｂｓ〜Ｌｂｅ内で逐次求めることにより、図２
２に示すように、濃度勾配画像における撚り線１の中心
線Ｃｂを得ることができる。

【００５７】このように、濃度勾配画像における撚り線
１の存在する範囲Ｌｂｓ〜Ｌｂｅ及び撚り線１の中心線
Ｃｂは、撚り線１の表面に現れる撚り模様による特徴量
を抽出することで得られ、その結果、撚り線１の存在す
る範囲Ｌｂｓ〜Ｌｂｅ及び撚り線１の中心線Ｃｂに基づ
いて撚り線１の位置、姿勢、形状を認識することができ
る。

【００５８】ところで、図２３に示すように、撚り線１
の撚り模様に伴って現れるエッジは、同図中Ｆ₁ で示す
部分のように、撚り線１の輪郭線に対応する部分が欠け
ていて一見撚り線１の幅が細く見える場合や、同じく同
図Ｆ₂ で示す部分のように、撚り線１の屈曲などにより
明度が低下し、中央部付近で充分なエッジ密度が得られ
ない場合がある。また、同図Ｆ₃ に示す部分のように、
複数の撚り線１が重なっている場合には、エッジを利用
する方法では撚り線１がその部分Ｆ₃ で急に太くなった
ものと誤認識され、この部分Ｆ₃ において撚り線１が分
断されてしまうことになる。さらに、図２４に示すよう
に、同図のＦ₄ 及びＦ₅ に示す部分では、撚り線１の屈
曲によって明度が変化したり、撚りの乱れによって濃度
勾配方向が乱れることが考えられる。あるいは、このよ
うな撚り模様によるエッジ画像や濃度勾配画像の特徴の
局所的な変動の他にも、図２５に示すように、撚り線１
がその途中で大きく屈曲しているために、撚り線１の一
部が基準直線Ｂｂから離れてしまい、部分的に検出がさ
れなくなってしまうことが考えられる。

【００５９】そこで、上記の各場合において生じる問題
を解決する方法を次に説明する。まず、既に説明したエ
ッジ画像と濃度勾配画像とをそれぞれ利用する方法を併
用することにより、上述したような問題を解決すること
ができる。例えば、図２３中Ｆ₁ で示す部分のように、
撚り線１の輪郭線に対応する部分が欠けていて一見撚り
線１の幅が細く見える場合に、エッジ画像では周縁部の
エッジ画像が欠落しているために誤検出を起こすのであ
るが、撚り線１の長手方向において明度の変化がなけれ
ば濃度勾配は影響を受けないことから、この部分Ｆ₁ は
濃度勾配を利用した方法によって検出することができ
る。また、これとは逆に、図２４中Ｆ ₅ で示す部分のよ
うに、濃度勾配に乱れが生じていてもエッジ画像のエッ
ジ強度Ｇは充分な値が得られるから、エッジ画像を利用
した認識方法であればその影響を受けずに済む場合もあ
る。

【００６０】上述のように、エッジ画像から得られる特
徴と、濃度勾配画像から得られる特徴とは相補的に作用
する場合があることから、エッジ画像を利用した方法と
濃度勾配画像を利用した方法とを併用し、少なくとも一
方の方法で撚り線１を認識できるようにすれば、誤認識
の少ないより有効な撚り線認識方法を実現できる。他に
基準直線に沿って走査線を走査する場合の走査方法を改
善することで上述のような誤認識を防止する方法もあ
る。すなわち、図２３中Ｆ₁ で示す部分のような局所的
な特徴量の変動が撚り線１の存在する領域の探索に及ぼ
す影響を軽減するため、１画素分の幅しか持たない走査
線の代わりに、図２６に示すように、基準直線Ｂａの方
向に複数画素分の幅を持つ走査ウインドＳＷを設定し、
この走査ウインドＳＷを基準直線Ｂａに沿って１画素ず
つずらしながら、つまり、走査ウインドＳＷをオーバー
ラップさせながら特徴量であるエッジ位置の分散ｖを求
める方法がある。この方法を用いてエッジ位置の分散ｖ
を算出し撚り線１の存在範囲を抽出した結果を図２７
（ｂ）に、既に説明した走査線Ｓａを用いて同じく撚り
線１の存在範囲を抽出した結果を同図（ａ）にそれぞれ
示す。１画素分の幅しか持たない走査線Ｓａの場合に
は、図２６に示すような撚り線１のエッジ画像の周縁部
における欠けによって、図２７（ａ）に示すようにその
欠けた部分でエッジ位置の分散ｖが急激に小さくなり、
撚り線１の存在する領域は２つの領域Ｌ ₀ ，Ｌ₁ に分断
されて誤認識の原因となる。

【００６１】これに対して複数画素幅を有する走査ウイ
ンドＳＷを用いれば、移動平均フィルタを適用した場合
のように、エッジ画像の欠落した周縁部に対して、図２
７（ｂ）に示すように分散ｖの急激な低下がなく、撚り
線１の存在範囲が分断されてしまうようなことがなく、
撚り線１の誤認識を防止できる。次に、図２５に示すよ
うに、撚り線１の屈曲によって撚り線１の存在範囲と基
準直線Ｂｂとがずれてしまい、走査線Ｓｂによる検出が
できなくなる場合の対策方法について説明する。

【００６２】すなわち、この方法は、濃度勾配画像にお
いては撚り線１の周縁部における濃度勾配方向が常に撚
り線１の長手方向と略直交する向きであることに着目
し、基準直線Ｂｂに沿って走査線Ｓｂを移動させる走査
過程において、濃度勾配を利用して走査線Ｓｂの移動方
向を変更し、屈曲した撚り線１に沿うように走査線Ｓｂ
を移動させるものである。

【００６３】さらに、この方法を図３０に示すフローチ
ャートに沿って詳細に説明する。まず、図２８に示すよ
うに、濃度勾配画像において基準直線Ｂｃ上において走
査を開始する始点を中心点ＣＳｉに設定し（Ｓｅ１）、
その中心点ＣＳｉにより基準直線Ｂｃに略直交する走査
線Ｓｃ_i を設定する（Ｓｅ２）。そして、既に説明した
濃度勾配画像を利用する方法と同じく、基準直線Ｂｃの
方向と濃度勾配方向との差がπ／２±δ（δは所定のし
きい値）の許容範囲内に収まるような画素がしきい値Ｔ
ｈの個数以上連続する２つの部分Ｗｌ，Ｗｒが存在する
とともに、これら２つの部分Ｗｌ，Ｗｒに挟まれる範囲
では、濃度勾配方向が走査線Ｓｃ_i の方向に一致しない
ような範囲Ｗを検出し（Ｓｅ３，Ｓｅ４）、さらに、撚
り線１の側面部に対応する上記２つの部分Ｗｌ，Ｗｒに
おける濃度勾配方向の平均値Ｇｉを求め（Ｓｅ５）、そ
の後、撚り線１の幅Ｗを求める認識処理を行なう（Ｓｅ
６）。そして、走査線Ｓｃ_i が撚り線１の存在範囲内に
あるか否かを調べ（Ｓｅ８）、存在範囲内にあるとき
は、濃度勾配方向の平均値Ｇｉをもとにして走査線Ｓｃ
_i を移動させる処理を行う。

【００６４】例えば、現在の走査線Ｓｃ_i の位置におけ
る撚り線１の側面部Ｗｌ，Ｗｒの濃度勾配方向を図２９
に示すような４つの方向０〜３に量子化し、その濃度勾
配方向が同図中に示す方向１であるとすれば、この場合
に、撚り線１の長手方向は濃度勾配方向と直交する方
向、すなわち、同図中に示す方向３であると推測でき
る。したがって、次の走査線Ｓｃ_i+1 は、現在の走査線
Ｓｃ_i の中心点ＣＳｉから上記方向３に１画素分だけ進
んだ位置ＣＳｉ+1を中心として（Ｓｅ９）、濃度勾配の
平均値Ｇｉの方向に移動させて設定する（Ｓｅ１０）。

【００６５】上述のように、走査線Ｓｃ_i を濃度勾配の
平均値Ｇｉの方向に移動させて設定しながら基準直線Ｂ
ｃに沿って走査することにより、撚り線１が屈曲してい
てもそれに追従して逐次走査線Ｓｃ_i を適切な位置に設
定することができ、撚り線１の誤認識を防止することが
できる。また、既に説明したように撚り線１の中心点を
逐次検出しながら撚り線１を探索する場合には、中心点
を結んでできる撚り線１の中心線を用いて走査線を移動
させ、屈曲した撚り線１にも対応することができる。こ
のように、撚り線１の中心線を利用する方法として、以
下に説明する２つの方法がある。

【００６６】まず、第１の方法について図３２に示すフ
ローチャートに基づいて説明する。なお、基準直線Ｂｄ
及び走査線Ｓｄ_i を設定して撚り線１の存在範囲を検出
する処理（Ｓｆ１〜Ｓｆ４）に関しては既に説明した方
法と共通であるから説明は省略する。この方法では、基
準直線Ｂｄ上の点ＣＳｉを中心とする現在の走査線Ｓｄ
_i によって撚り線１の中心点Ｃｃ_i を求め（Ｓｆ５）、
この中心点Ｃｃ_i を通るように平行移動した基準直線Ｂ
ｄ’を設定して（Ｓｆ７）、図３１に示すように、この
基準直線Ｂｄ’に沿って１画素分だけ移動させた点Ｃｃ
_i+1 を中心として次の走査線Ｓｄ_i+1 を設定する（Ｓｆ
８）。このように、撚り線１の中心点Ｃｃ_i を求め、基
準直線Ｂｄが求めた中心点Ｃｃ_i を通るように逐次平行
移動させることにより、撚り線１が屈曲している場合に
も走査線Ｓｄ_i が撚り線１の存在範囲から外れてしまう
ことがなく、撚り線１の誤認識を防止できる。

【００６７】撚り線１の中心線を利用する第２の方法
は、撚り線１の中心点を結んでできる中心線の進行ベク
トルを用いる方法である。この第２の方法を図３５に示
すフローチャートに基づいて説明する。なお、基準直線
Ｂｅ及び走査線Ｓｅ_i を設定して撚り線１の存在範囲を
検出する処理（Ｓｇ１〜Ｓｇ４）に関しては既に説明し
た方法と共通であるから説明は省略する。この第２の方
法では、一つ前の走査線Ｓｄ_i-1 により求めた撚り線１
の中心点Ｃｃ_i-1 を始点とし、現在の走査線Ｓｄ _i によ
り求めた中心点Ｃｃ_i を終点とする中心線の進行ベクト
ルを求め（Ｓｇ５）、さらに、この進行ベクトルの向き
を図３４に示すような８つの向き０〜７に量子化すれ
ば、次の走査線が設定されるべき向きが推定できる。例
えば、図３３に示すような場合であれば図３４中の向き
４と推測できる。したがって、現在の撚り線１の中心点
Ｃｃ_i から見て図３４中の向き４の方向に１画素分だけ
進んだ位置に点ＣＳ_i+1 を設定し（Ｓｇ７）、この点Ｃ
Ｓ_i+1 を中心点として、進行ベクトル（点Ｃｃ_i-1 を始
点とし点Ｃｃ_i を終点とするベクトル）に略直交する向
きに次の走査線Ｓｄ_i+1 を設定する（Ｓｇ８）。このよ
うに、撚り線１の中心線の進行ベクトルをもとに撚り線
１の長手方向の変化を調べて走査線Ｓｄ_i を設定するこ
とにより、撚り線１が屈曲している場合にも走査線Ｓｄ
_i が撚り線１の存在範囲から外れてしまうことがなく、
撚り線１の誤認識を防止できる。なお、進行ベクトルの
方向が２つの中心点Ｃｃ_i ，ＣＳ_i+1 の接線方向とな
る。

【００６８】ところで、図３６は、撚り線１の屈曲によ
り、１本の撚り線１に対して２本の基準直線Ｂ₁ ，Ｂ₂
が設定されたため、撚り線１が分断されて検出される誤
検出が発生した状況を示す図である。このように、撚り
線１の誤検出が発生し、１本の撚り線１が複数に分断さ
れて検出された場合には、分断されて検出された複数の
撚り線１を併合することにより、本来検出されるべき１
本の撚り線１を再構成して、誤検出を補正することがで
きる。以下、このような併合方法について図３７に示す
フローチャートを参照して説明する。

【００６９】まず、既に説明したいずれかの方法によっ
て撚り線を検出する（Ｓｈ１）。ここで、本来１本であ
る撚り線１が図３６に示すように分断されて誤検出され
た場合には、誤検出された各領域Ｌａ₀ ，Ｌａ₁ の基準
直線Ｂ₁ ，Ｂ₂ に沿った長さは、正しい検出が行われた
場合よりも短くなるはずである。そこで、検出した撚り
線１（実際には撚り線１の存在範囲）の中でその長さが
既定のしきい値より短いもの（領域Ｌａ₀ ，Ｌａ₁ ）を
抽出し（Ｓｈ２）、これらの領域Ｌａ₀ ，Ｌａ ₁ と各々
の基準直線Ｂ₁ ，Ｂ₂ との交点である端点Ｔ₀ ，Ｔ₁ を
求めて直線で結ぶ（Ｓｈ３）。そして、２つの端点
Ｔ₀ ，Ｔ₁ を通る直線を設定し、この直線を新たな基準
直線として再度撚り線の検出を行う（Ｓｈ４）。ここ
で、この新たな基準直線の２つの端点Ｔ₀ ，Ｔ₁ の間に
撚り線が検出されれば（Ｓｈ５）、新たに検出された撚
り線の領域Ｌａ₂ と、基準直線の設定に用いられた分断
された２つの領域Ｌａ₀ ，Ｌａ₁ の長さの合計を所定の
しきい値と比較し（Ｓｈ６）、しきい値以下であれば、
新規に検出された撚り線（領域Ｌａ₂ ）ともとの２つの
撚り線（領域Ｌａ₀ ，Ｌａ₁ ）とを１つの撚り線として
併合する（Ｓｈ７）。そして、上記のような既定の長さ
以下の撚り線の全ての組合わせに対して上述の処理を行
う（Ｓｈ８）。また、上記合計値がしきい値を越えてい
た場合には最初に選ばれた２つの領域Ｌａ₀ ，Ｌａ₁ の
うち少なくとも一方は撚り線１を示す領域ではなかった
ことになるので、再度撚り線１の組を探して（Ｓｈ
９）、上記の処理を繰り返す。このように、分断されて
検出された２つの撚り線（領域Ｌａ₀ ，Ｌａ₁ ）と、こ
れらの撚り線に挟まれた撚り線（領域Ｌａ₂ ）とを併合
することによって、本来検出されるべき１本の撚り線１
を正しく検出することができる。

【００７０】また、図３８に示すように、複数の撚り線
１が交差しているような場合には、その交差した部分で
局所的に撚り線１の特徴を抽出することができず、本来
１本である撚り線１が分断されて複数の撚り線として検
出されてしまう場合がある。図３８に示すような場合に
は、本来１本である撚り線１は例え分断されて検出され
ても、分断された両端点においては各々の高さ情報は略
等しいと考えることができる。そこで、このような高さ
情報の近似性を利用すれば、図３８のように分断された
撚り線を併合して本来の１本の撚り線１を検出すること
ができる。

【００７１】上記の併合方法を図３９に示すフローチャ
ートに基づいて説明する。なお、分断されて検出された
２つの撚り線（領域Ｌａ₀ ，Ｌａ₁ ）の端点を結ぶ線分
を新たな基準直線に設定するまでの処理（Ｓｊ１〜Ｓｊ
３）は上述の方法と同じ処理であるから説明は省略す
る。図３８に示すように２本の撚り線の交差による場合
には、分断によって生じる上記端点間の距離（端点を結
ぶ線分の長さ）は、例えば、撚り線の太さ程度に収まる
はずであるから、そのような値をしきい値に設定し、上
記線分長さをしきい値と比較して（Ｓｊ４）、しきい値
より大きければ別の撚り線の組み合わせを調べ（Ｓｊ
９）、しきい値以下の場合にはそれら両端点の高さ情報
の差の絶対値を求める（Ｓｊ５）。ここで、高さ情報を
取得する方法としては、撮像装置１０で撚り線１を撮像
する際に、別のもう１台の撮像装置を用いてステレオマ
ッチングを行ない、対象となる撚り線１に対応した高さ
情報を得る方法や、あるいは光切断法などにより得られ
た情報を２次元画像情報と融合させる方法などの周知の
方法を用いることができる。

【００７２】図３８（ｂ）に示すように、分断されて検
出された２つの領域Ｌｂ₀ ，Ｌｂ₁の高さ情報の差の絶
対値を予め設定されたしきい値と比較し（Ｓｊ６）、し
きい値より大きければ別の撚り線の組み合わせを調べ
（Ｓｊ９）、しきい値以下の場合にはそれら２つの領域
Ｌｂ₀ ，Ｌｂ₁ を併合し（Ｓｊ７）、分断されて検出さ
れた全ての領域の組み合わせについて上記の処理を繰り
返す（Ｓｊ８）。このように、分断されて検出された２
つの撚り線（領域Ｌｂ₀ ，Ｌｂ₁ ）を、それらの高さ情
報に基づいて併合することによって、本来検出されるべ
き１本の撚り線１を正しく検出することができる。

【００７３】また、図４０に示すように、複数本の撚り
線１がその先端部で重なっているために、２次元画像の
エッジ画像や濃度勾配画像では１本の撚り線１であると
誤認識される場合も考えられる。そこで、このような場
合にも、各撚り線１を正しく認識できるように、１本で
あるかのように誤認識された撚り線１を分割する方法に
ついて説明する。

【００７４】上述の分割方法を図４１に示すフローチャ
ートに基づいて説明する。まず、既に説明したいずれか
の方法によって撚り線を検出する（Ｓｋ１）。ここで、
図４０に示すような状況であれば、本来２本である撚り
線１がその先端部が重なっているために１本の撚り線１
として誤認識された場合には、誤認識された撚り線１の
領域Ｌｃ₀ ＋Ｌｃ₁ の長さは、正しい認識が行われた場
合よりも長くなるはずである。そこで、認識した撚り線
１（実際には撚り線１の存在範囲）の中でその長さが既
定のしきい値より長いもの（領域Ｌｃ₀ ＋Ｌｃ₁ ）を抽
出し（Ｓｋ３）、この領域Ｌｃ₀ ＋Ｌｃ₁ に沿って、上
述したような方法で得た高さ情報を参照し（Ｓｋ４）、
高さ情報が不連続となる領域Ｌｃ₀ ＋Ｌｃ₁ の中心点間
において、その高さ情報の差が所定のしきい値より大き
いか否かを比較し（Ｓｋ５）、しきい値を越えている場
合にはその部分で本来２本である撚り線１が１本に誤認
識されたものと判断して、その高さ情報の不連続部分で
撚り線１を２つに、すなわち、領域Ｌｃ₀ と領域Ｌｃ₁
とに分割する（Ｓｋ６）。そして、認識された全ての撚
り線の組について上記処理を繰り返す（Ｓｋ７）。この
ように、既定の長さ以上の撚り線が認識された場合に、
その高さ情報の不連続点を調べ、その不連続点における
高さ情報の差がしきい値を越えていれば、複数本の撚り
線が１本に誤認識されたものと判断し、そのような誤認
識された撚り線（領域）を分割することにより、複数本
の撚り線１を全て正しく認識することができる。

【００７５】上述のように、１本の撚り線が複数本とし
て誤認識されたり、あるいは複数本の撚り線が１本の撚
り線として誤認識されたりした場合に、撚り線（領域）
を併合したり分割することで正しい認識が行えるのであ
るが、何らかの原因で正しく認識された撚り線を誤って
併合したり、分割してしまう場合がないとは限らない。
そこで、このような誤った併合や分割を防止するため、
例えば、上述した第１の併合方法において、新たに検出
された撚り線の領域Ｌａ₂ と、基準直線の設定に用いら
れた分断された２つの領域Ｌａ₀ ，Ｌａ₁ の長さの合計
を所定のしきい値と比較する処理（Ｓｈ６）のように、
併合あるいは分割した後の撚り線の長さが所定の許容範
囲内に収まるか否かを調べることにより、その併合ある
いは分割が誤っていないかを判断すればよい。すなわ
ち、上記の第１の併合方法を例にとれば、３つの領域Ｌ
ａ₂ ，Ｌａ₀ ，Ｌａ₁ の長さの合計が所定のしきい値を
越えているときには併合を行わないようにする。これに
より、誤った併合や分割が行われることを防ぐことがで
きる。

【００７６】

【発明の効果】請求項１の発明は、対象とする撚り線を
一方向から照明し且つ略同一の方向から撮像装置により
撮像することで撚り線の濃淡画像を得て、この濃淡画像
から作成されるエッジ画像と濃度勾配画像の少なくとも
一方を用いて撚り線の位置、姿勢、形状を認識する撚り
線認識方法であって、撚り線の表面に現れる模様がエッ
ジ画像及び濃度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状
の範囲に存在することを示す特徴をエッジ画像と濃度勾
配画像の少なくとも一方から抽出し、抽出した特徴を予
め既知である撚り線の特徴と比較することで撚り線の位
置、姿勢、形状を認識するようにしたので、単純にエッ
ジを検出する方法では認識できないような、撚り線がラ
ンダムに配置されたり屈曲している場合にも、正確且つ
自動的に撚り線の位置、姿勢、形状を認識することがで
きるという効果がある。

【００７７】請求項２の発明は、撚り線の表面に現れる
模様がエッジ画像及び濃度勾配画像の少なくとも一方の
中で略一定の幅を有する帯状に存在する範囲の、エッジ
画像或いは濃度勾配画像中での位置を代表する線を抽出
するようにしたので、エッジ画像或いは濃度勾配画像に
おける撚り線の存在範囲を単一の線で表すことができ、
撚り線の位置、姿勢、形状の認識するための処理が容易
になるという効果がある。

【００７８】請求項３の発明は、撚り線の長手方向に略
一致する基準直線と、この基準直線と略直交する走査線
とをエッジ画像と濃度勾配画像の少なくとも一方の中で
設定し、走査線を基準直線に沿って移動させながら、撚
り線の表面に現れる模様と、この模様がエッジ画像及び
濃度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状に存在する
範囲の走査線方向の幅とを逐次求めるようにしたので、
例えば、エッジ画像或いは濃度勾配画像の全域において
多大な処理時間を要するフィルタ処理を用いずに済み、
撚り線の認識を効率的に行うことができるという効果が
ある。

【００７９】請求項４の発明は、走査線上に存在するエ
ッジ画像のエッジ点と基準直線との距離の分散と、走査
線上に存在するエッジ点数から得られるエッジ密度と
を、撚り線の表面に現れる模様がエッジ画像及び濃度勾
配画像の中で略一定の幅を有する帯状の範囲に存在する
ことを示す特徴量として抽出し、予め既知である撚り線
の特徴量と抽出した特徴量とを比較するようにしたの
で、エッジ画像を用いて行う撚り線の認識のための特徴
を容易に抽出することができ、エッジ画像を用いる撚り
線の認識を効率的に行うことができるという効果があ
る。

【００８０】請求項５の発明は、濃度勾配画像の画素ご
との濃度勾配の方向と向きを走査線に沿って求めるとと
もに、走査線方向に略一致する濃度勾配方向を有する画
素が所定の個数以上連続して存在する範囲が断続して２
つ存在し且つこれら２つの範囲における各画素の濃度勾
配の向きが互いに逆向きとなる部分の幅を求め、求めた
幅と予め既知である撚り線の幅とを比較するようにした
ので、濃度勾配画像を用いて行う撚り線の認識のための
特徴を容易に抽出することができ、濃度勾配画像を用い
る撚り線の認識を効率的に行うことができるという効果
がある。

【００８１】請求項６の発明は、走査線上に存在するエ
ッジ点と基準直線との距離の分散と、走査線上に存在す
るエッジ点数から得られるエッジ密度とを、撚り線の表
面に現れる模様がエッジ画像及び濃度勾配画像の中で略
一定の幅を有する帯状の範囲に存在することを示す特徴
量として抽出するとともに、濃度勾配画像の画素ごとの
濃度勾配の方向と向きを走査線に沿って求め、走査線方
向に略一致する濃度勾配方向を有する画素が所定の個数
以上連続して存在する範囲が断続して２つ存在し且つこ
れら２つの範囲における各画素の濃度勾配の向きが互い
に逆向きとなる部分の幅を特徴量として求め、これら２
種類の特徴量のうち少なくとも一方を各々の予め既知で
ある特徴量と比較するようにしたので、エッジ画像と濃
度勾配画像をそれぞれ単独で用いた場合には認識するこ
とができない状況においても、エッジ画像と濃度勾配画
像のそれぞれから抽出される特徴を利用することで撚り
線を正しく認識することができるという効果がある。

【００８２】請求項７の発明は、エッジ画像に対してハ
フ変換を行うことで基準直線を検出するようにしたの
で、撚り線の姿勢によらずに常に撚り線の長手方向に沿
った基準直線を適切に設定することができるという効果
がある。請求項８の発明は、走査線を、基準直線に沿っ
た方向に複数画素幅を有する走査ウインドに置き換えた
ので、エッジ画像において撚り線の特徴が極狭い範囲で
欠落しているような場合に、その欠落部分が撚り線の特
徴の急激な変化として現れるのを抑制して、撚り線の誤
認識を防止することができるという効果がある。

【００８３】請求項９の発明は、撚り線の長手方向に略
一致する基準直線と、この基準直線と略直交する走査線
とをエッジ画像と濃度勾配画像の少なくとも一方の中で
設定し、走査線上に存在するエッジ点と基準直線との距
離の平均値を求め、求めた平均値の距離だけ基準直線か
ら離れた位置を撚り線の中心点とし、走査線を基準直線
に沿って移動させながら中心点を逐次求めることで撚り
線の中心線を決定するようにしたので、エッジ画像或い
は濃度勾配画像における撚り線の存在範囲を表す撚り線
の中心線を容易に求めることができるという効果があ
る。

【００８４】請求項１０の発明は、撚り線の長手方向に
略一致する基準直線と、この基準直線と略直交する走査
線とをエッジ画像と濃度勾配画像の少なくとも一方の中
で設定し、走査線上において検出された撚り線の存在す
る範囲の中点を撚り線の中心点として求め、走査線を基
準直線に沿って移動させながら中心点を逐次求めて撚り
線の中心線を決定するようにしたので、エッジ画像或い
は濃度勾配画像における撚り線の存在範囲を表す撚り線
の中心線を容易に求めることができるという効果があ
る。

【００８５】請求項１１の発明は、走査線上で撚り線の
側面部に該当する画素を検出し、検出した画素の濃度勾
配方向の平均を求め、この求めた平均方向に略直交する
方向に現在の走査線の中心位置から所定量だけ移動した
位置を中心位置とし、平均方向に沿う方向に次の走査線
を設定するようにしたので、撚り線が屈曲している場合
にも走査線を撚り線の存在範囲に追随させることがで
き、撚り線が認識されなくなったり誤認識されるのを防
止することができるという効果がある。

【００８６】請求項１２の発明は、走査線の移動に伴っ
て基準直線が常に撚り線の中心点を通るように基準直線
を逐次平行移動させるようにしたので、撚り線が屈曲し
ている場合にも走査線を撚り線の存在範囲に追随させる
ことができ、撚り線が認識されなくなったり誤認識され
るのを防止することができるという効果がある。請求項
１３の発明は、現在の走査線の中心位置から撚り線の中
心線の接線方向に所定量だけ移動した位置を中心位置と
して接線方向と略直交する方向に次の走査線を設定する
ようにしたので、撚り線が屈曲している場合にも走査線
を撚り線の存在範囲に追随させることができ、撚り線が
認識されなくなったり誤認識されるのを防止することが
できるという効果がある。

【００８７】請求項１４の発明は、撚り線の表面に現れ
る模様がエッジ画像或いは濃度勾配画像の中で略一定の
幅を有する帯状に存在する範囲を求めることで複数の撚
り線の存在が検出された場合に、検出された複数の撚り
線のうち何れかの撚り線の長さが所定のしきい値よりも
短ければ、検出された撚り線のうち近接する２つの撚り
線の端点を通る直線を新たな基準直線として設定し、こ
の基準直線に沿って走査線を移動させて新たな撚り線を
探索し、新たに撚り線の存在が検出されればこの撚り線
と基準直線の設定に用いた端点を含む２つの撚り線とを
１つの撚り線として併合するようにしたので、本来１本
として認識されるべき撚り線を複数本の撚り線として誤
認識するのを防止することができるという効果がある。

【００８８】請求項１５の発明は、撚り線の表面に現れ
る模様がエッジ画像或いは濃度勾配画像の中で略一定の
幅を有する帯状に存在する範囲を求めることで複数の撚
り線の存在が検出された場合に、撚り線に対する照明方
向に沿った撚り線の高さ情報を得るとともに、検出され
た複数の撚り線のうち何れかの撚り線の長さが所定のし
きい値よりも短ければ、端点が近接する２つの撚り線が
存在する範囲の両端点付近の高さ情報を参照し、両端点
近傍での高さ情報が類似していれば２つの撚り線の存在
範囲を１つの範囲として併合するようにしたので、本来
１本として認識されるべき撚り線を複数本の撚り線とし
て誤認識するのを防止することができるという効果があ
る。

【００８９】請求項１６の発明は、撚り線の表面に現れ
る模様がエッジ画像或いは濃度勾配画像の中で略一定の
幅を有する帯状に存在する範囲を求めることで複数の撚
り線の存在が検出された場合に、撚り線に対する照明方
向に沿った撚り線の高さ情報を得るとともに、検出され
た複数の撚り線のうち何れかの撚り線の長さが所定のし
きい値よりも長ければ、撚り線に沿って高さ情報を参照
し、高さ情報の不連続がある箇所で撚り線の存在範囲を
２つの撚り線の存在範囲に分割するようにしたので、本
来別個に認識されるべき複数本の撚り線を１本の撚り線
として誤認識するのを防止することができるという効果
がある。

【００９０】請求項１７の発明は、併合或いは分割後の
エッジ画像或いは濃度勾配画像における撚り線の長さが
許容範囲内に収まらない場合には併合或いは分割を行わ
ないようにしたので、本来行うべきでない併合や分割に
よる撚り線の誤認識を防止することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例において用いる画像認識装置を示すブロ
ック図である。

【図２】同上の画像認識装置の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図３】（ａ）（ｂ）は同上における認識対象となる撚
り線を示す側面図、（ｃ）（ｄ）は同図（ａ）（ｂ）の
それぞれ断面図である。

【図４】同上における撚り線の濃淡画像を模式的に示し
た図である。

【図５】同上において用いるソーベルオペレータを説明
するための説明図である。

【図６】同上におけるエッジ画像を模式的に示した図で
あり、（ａ）は単撚り線、（ｂ）は編組線の場合であ
る。

【図７】同上における濃度勾配画像模式的に示した図で
あり、（ａ）は単撚り線、（ｂ）は編組線の場合であ
る。

【図８】同上における濃度勾配画像模式的に示した図で
あり、（ａ）は単撚り線、（ｂ）は編組線の場合であ
る。

【図９】同上における基準直線を求める方法を説明する
図である。

【図１０】同上において用いられるハフ変換を説明する
ための図である。

【図１１】同上において用いられるハフ変換を説明する
ためのフローチャートである。

【図１２】同上を説明するためのエッジ画像を模式的に
示した図である。

【図１３】同上のエッジ画像を用いた撚り線の認識方法
を説明するためのフローチャートである。

【図１４】同上におけるエッジ点の分布を示す図であ
る。

【図１５】同上におけるエッジ位置の分散の基準直線方
向の変化を表す図である。

【図１６】同上におけるエッジ密度の基準直線方向の変
化を表す図である。

【図１７】同上において中心線を検出する方法を説明す
るための説明図である。

【図１８】同上を説明するための濃度勾配画像を模式的
に示した図である。

【図１９】同上の濃度勾配画像を用いた撚り線の認識方
法を説明するためのフローチャートである。

【図２０】同上の濃度勾配画像を用いた撚り線の認識方
法を説明するための図である。

【図２１】同上の濃度勾配画像を用いた撚り線の認識方
法を説明するための図である。

【図２２】同上において中心線を検出する方法を説明す
るための説明図である。

【図２３】同上において誤認識が発生する状況を説明す
るためにエッジ画像を模式的に示した図である。

【図２４】（ａ）（ｂ）は同上において誤認識が発生す
る状況を説明するために濃度勾配画像を模式的に示した
図である。

【図２５】同上において誤認識が発生する状況を説明す
るために濃度勾配画像を模式的に示した図である。

【図２６】同上のエッジ画像を用いた他の撚り線の認識
方法を説明するための図である。

【図２７】（ａ）（ｂ）は同上のエッジ画像を用いた他
の撚り線の認識方法を説明するための図である。

【図２８】同上の濃度勾配画像を用いた他の撚り線の認
識方法を説明するための図である。

【図２９】同上の濃度勾配画像を用いた他の撚り線の認
識方法を説明するための図である。

【図３０】同上の濃度勾配画像を用いた他の撚り線の認
識方法を説明するためのフローチャートである。

【図３１】同上の別の撚り線の認識方法を説明するため
の図である。

【図３２】同上の別の撚り線の認識方法を説明するため
のフローチャートである。

【図３３】同上のさらに別の撚り線の認識方法を説明す
るための図である。

【図３４】同上のさらに別の撚り線の認識方法を説明す
るための図である。

【図３５】同上のさらに別の撚り線の認識方法を説明す
るためのフローチャートである。

【図３６】同上において分断された撚り線を併合する方
法を説明するための図である。

【図３７】同上において分断された撚り線を併合する方
法を説明するためのフローチャートである。

【図３８】（ａ）（ｂ）は撚り線の分断による誤認識を
防止する方法を説明するための図である。

【図３９】同上における分断による誤認識を防止する方
法を説明するためのフローチャートである。

【図４０】（ａ）（ｂ）は同上における重なりによる誤
認識を防止する方法を説明するための図である。

【図４１】同上における重なりによる誤認識を防止する
方法を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ 撚り線 ３ 部品 １０ 撮像装置 １１ ステージ １２ 照明装置 １３ Ａ／Ｄ変換部 １４ フレームメモリ １５ 処理装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 9061−5Ｈ Ｇ０６Ｆ 15/70 ３５０Ｍ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象とする撚り線を一方向から照明し且
   つ略同一の方向から撮像装置により撮像することで撚り
   線の濃淡画像を得て、この濃淡画像から作成されるエッ
   ジ画像と濃度勾配画像の少なくとも一方を用いて撚り線
   の位置、姿勢、形状を認識する撚り線認識方法であっ
   て、撚り線の表面に現れる模様がエッジ画像及び濃度勾
   配画像の中で略一定の幅を有する帯状の範囲に存在する
   ことを示す特徴をエッジ画像と濃度勾配画像の少なくと
   も一方から抽出し、抽出した特徴を予め既知である撚り
   線の特徴と比較することで撚り線の位置、姿勢、形状を
   認識することを特徴とする撚り線認識方法。
2. 【請求項２】 撚り線の表面に現れる模様がエッジ画像
   及び濃度勾配画像の少なくとも一方の中で略一定の幅を
   有する帯状に存在する範囲の、エッジ画像或いは濃度勾
   配画像中での位置を代表する線を抽出することを特徴と
   する請求項１記載の撚り線認識方法。
3. 【請求項３】 撚り線の長手方向に略一致する基準直線
   と、この基準直線と略直交する走査線とをエッジ画像と
   濃度勾配画像の少なくとも一方の中で設定し、走査線を
   基準直線に沿って移動させながら、撚り線の表面に現れ
   る模様と、この模様がエッジ画像及び濃度勾配画像の中
   で略一定の幅を有する帯状に存在する範囲の走査線方向
   の幅とを逐次求めることを特徴とする請求項１又は２記
   載の撚り線認識方法。
4. 【請求項４】 走査線上に存在するエッジ画像のエッジ
   点と基準直線との距離の分散と、走査線上に存在するエ
   ッジ点数から得られるエッジ密度とを、撚り線の表面に
   現れる模様がエッジ画像及び濃度勾配画像の中で略一定
   の幅を有する帯状の範囲に存在することを示す特徴量と
   して抽出し、予め既知である撚り線の特徴量と抽出した
   特徴量とを比較することを特徴とする請求項３記載の撚
   り線認識方法。
5. 【請求項５】 濃度勾配画像の画素ごとの濃度勾配の方
   向と向きを走査線に沿って求めるとともに、走査線方向
   に略一致する濃度勾配方向を有する画素が所定の個数以
   上連続して存在する範囲が断続して２つ存在し且つこれ
   ら２つの範囲における各画素の濃度勾配の向きが互いに
   逆向きとなる部分の幅を求め、求めた幅と予め既知であ
   る撚り線の幅とを比較することを特徴とする請求項３記
   載の撚り線認識方法。
6. 【請求項６】 走査線上に存在するエッジ点と基準直線
   との距離の分散と、走査線上に存在するエッジ点数から
   得られるエッジ密度とを、撚り線の表面に現れる模様が
   エッジ画像及び濃度勾配画像の中で略一定の幅を有する
   帯状の範囲に存在することを示す特徴量として抽出する
   とともに、濃度勾配画像の画素ごとの濃度勾配の方向と
   向きを走査線に沿って求め、走査線方向に略一致する濃
   度勾配方向を有する画素が所定の個数以上連続して存在
   する範囲が断続して２つ存在し且つこれら２つの範囲に
   おける各画素の濃度勾配の向きが互いに逆向きとなる部
   分の幅を特徴量として求め、これら２種類の特徴量のう
   ち少なくとも一方を各々の予め既知である特徴量と比較
   することを特徴とする請求項３記載の撚り線認識方法。
7. 【請求項７】 エッジ画像に対してハフ変換を行うこと
   で基準直線を検出することを特徴とする請求項３記載の
   撚り線認識方法。
8. 【請求項８】 走査線を、基準直線に沿った方向に複数
   画素幅を有する走査ウインドに置き換えたことを特徴と
   する請求項３記載の撚り線認識方法。
9. 【請求項９】 撚り線の長手方向に略一致する基準直線
   と、この基準直線と略直交する走査線とをエッジ画像と
   濃度勾配画像の少なくとも一方の中で設定し、走査線上
   に存在するエッジ点と基準直線との距離の平均値を求
   め、求めた平均値の距離だけ基準直線から離れた位置を
   撚り線の中心点とし、走査線を基準直線に沿って移動さ
   せながら中心点を逐次求めることで撚り線の中心線を決
   定することを特徴とする請求項２又は４記載の撚り線認
   識方法。
10. 【請求項１０】 撚り線の長手方向に略一致する基準直
    線と、この基準直線と略直交する走査線とをエッジ画像
    と濃度勾配画像の少なくとも一方の中で設定し、走査線
    上において検出された撚り線の存在する範囲の中点を撚
    り線の中心点として求め、走査線を基準直線に沿って移
    動させながら中心点を逐次求めて撚り線の中心線を決定
    することを特徴とする請求項２又は５記載の撚り線認識
    方法。
11. 【請求項１１】 走査線上で撚り線の側面部に該当する
    画素を検出し、検出した画素の濃度勾配方向の平均を求
    め、この求めた平均方向に略直交する方向に現在の走査
    線の中心位置から所定量だけ移動した位置を中心位置と
    し、平均方向に沿う方向に次の走査線を設定することを
    特徴とする請求項３記載の撚り線認識方法。
12. 【請求項１２】 走査線の移動に伴って基準直線が常に
    撚り線の中心点を通るように基準直線を逐次平行移動さ
    せることを特徴とする請求項９又は１０記載の撚り線認
    識方法。
13. 【請求項１３】 現在の走査線の中心位置から撚り線の
    中心線の接線方向に所定量だけ移動した位置を中心位置
    として接線方向と略直交する方向に次の走査線を設定す
    ることを特徴とする請求項９又は１０記載の撚り線認識
    方法。
14. 【請求項１４】 撚り線の表面に現れる模様がエッジ画
    像或いは濃度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状に
    存在する範囲を求めることで複数の撚り線の存在が検出
    された場合に、検出された複数の撚り線のうち何れかの
    撚り線の長さが所定のしきい値よりも短ければ、検出さ
    れた撚り線のうち近接する２つの撚り線の端点を通る直
    線を新たな基準直線として設定し、この基準直線に沿っ
    て走査線を移動させて新たな撚り線を探索し、新たに撚
    り線の存在が検出されればこの撚り線と基準直線の設定
    に用いた端点を含む２つの撚り線とを１つの撚り線とし
    て併合することを特徴とする請求項３記載の撚り線認識
    方法。
15. 【請求項１５】 撚り線の表面に現れる模様がエッジ画
    像或いは濃度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状に
    存在する範囲を求めることで複数の撚り線の存在が検出
    された場合に、撚り線に対する照明方向に沿った撚り線
    の高さ情報を得るとともに、検出された複数の撚り線の
    うち何れかの撚り線の長さが所定のしきい値よりも短け
    れば、端点が近接する２つの撚り線が存在する範囲の両
    端点付近の高さ情報を参照し、両端点近傍での高さ情報
    が類似していれば２つの撚り線の存在範囲を１つの範囲
    として併合すること特徴とする請求項１記載の撚り線認
    識方法。
16. 【請求項１６】 撚り線の表面に現れる模様がエッジ画
    像或いは濃度勾配画像の中で略一定の幅を有する帯状に
    存在する範囲を求めることで複数の撚り線の存在が検出
    された場合に、撚り線に対する照明方向に沿った撚り線
    の高さ情報を得るとともに、検出された複数の撚り線の
    うち何れかの撚り線の長さが所定のしきい値よりも長け
    れば、撚り線に沿って高さ情報を参照し、高さ情報の不
    連続がある箇所で撚り線の存在範囲を２つの撚り線の存
    在範囲に分割することを特徴とする請求項１記載の撚り
    線認識方法。
17. 【請求項１７】 併合或いは分割後のエッジ画像或いは
    濃度勾配画像における撚り線の長さが許容範囲内に収ま
    らない場合には併合或いは分割を行わないことを特徴と
    する請求項１４〜１６記載の撚り線認識方法。