JPH09282453A

JPH09282453A - 位置認識方法

Info

Publication number: JPH09282453A
Application number: JP8086249A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Suzuki; 規之鈴木; Kazumasa Okumura; 一正奥村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】対象物の中の形状が不定であり、かつ対象物
の類似輪郭線が画面内に存在しても、対象物の検定が可
能な位置認識方法を提供すること。【解決手段】認識対象物の画像の基準輪郭線に沿って
その内側と外側とで対向して分布する画像濃度計測ポイ
ントの複数の対を備えた走査ウィンドウで、認識対象物
を撮像した画像を走査し認識対象物の画像位置として検
出する輪郭コントラストによる位置認識方法において、
画面を小領域３、４…に分割し、まず１つの小領域内の
みで前記位置検出処理を行い、前記対内の測定濃度差が
所定値以上ある位置が存在する場合は、対の数が最も多
い測定位置で対象物であるかどうかの検定を行い、もし
対象物が小領域内に存在する場合は前記位置を対象物の
位置とし、対象物が小領域内に存在しない場合は処理領
域を次の小領域に移し同様の処理を行い対象物が存在す
るまで処理を繰り返すことを特徴とする位置認識方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理による位
置検出方法に関するもので、特に、対象物をロボットで
把持または調整をする場合等において、必要な穴位置の
検出を行う方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、対象物位置を求める認識方法
として、認識対象物の基準画像の全部または部分で構成
するテンプレートで画像を走査し、テンプレートと画像
との相関一致度が最大になるパターンマッチング法が用
いられているが、この方法では対象物の中の画像が不特
定な場合は対象物の位置認識ができない。例えば、電子
機器に取り付けられた特性調整用の可変抵抗器等の調整
ネジのヘッドが対象である場合、調整ネジの＋もしくは
−溝の方向は一般に不定であり、また、重なった板状部
品の穴を検出する場合、重なり具合によって下側の穴の
見え方は一般に不定である。これらのように、対象物の
画像が特定できない場合パターンマッチング法では対応
できない。

【０００３】そのため、対象物の画像が不特定な場合に
おいても、位置認識ができる方法として、認識対象物の
画像の基準輪郭線に沿って、その内側と外側とで対向し
て分布する画像濃度計測ポイントの複数の対を備えた走
査ウィンドウで、認識対象物を撮像した画像を走査し、
前記走査の各測定位置で、前記画像濃度計測ポイントの
各対内での測定濃度差が所定値以上ある対の数を検出
し、全測定位置の中から、前記対内の測定濃度差が所定
値以上ある対の数が最も多い測定位置を認識対象物の画
像位置として検出する輪郭コントラストによる位置認識
方法が実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の輪郭コ
ントラスト法では、認識対象物の画像の輪郭線のみに着
眼し、画像濃度計測ポイントの各対内での測定濃度差が
所定値以上ある対の数を検出し、全測定位置の中から前
記対内の測定濃度差が所定値以上ある対の数が最も多い
測定位置を認識対象物の画像位置として検出するのであ
るから、認識対象物以外の画像の輪郭線についても前記
の対数がカウントされる。従って、図５に示すように認
識対象物の画像の輪郭８を検出するだけでなく、輪郭線
９〜１４で構成される類似輪郭線の位置を認識対象物の
画像位置として誤検出することがある。

【０００５】そこで、本発明はこの課題を解決するた
め、対象物の中の形状が不定であり、かつ対象物の類似
輪郭線が画面内に存在しても、誤りなく対象物の位置検
定が可能な位置認識方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、認識対象物の
画像の基準輪郭線に沿ってその内側と外側とで対向して
分布する画像濃度計測ポイントの複数の対を備えた走査
ウィンドウで、認識対象物を撮像した画像を走査し、前
記走査の各測定位置で、前記画像濃度計測ポイントの各
対内での測定濃度差が所定値以上ある対の数を検出し、
全測定位置の中から、前記対内の測定濃度差が所定値以
上ある対の数が最も多い測定位置を認識対象物の画像位
置として検出する輪郭コントラストによる対象物検出方
法において、画面を小領域に分割し、まず１つの小領域
内のみで前記位置検出処理を行い、前記対内の測定濃度
差が所定値以上ある位置が存在する場合は、対の数が最
も多い測定位置で対象物であるかどうかの検定を行い、
もし対象物が小領域内に存在する場合は前記位置を対象
物の位置とし、対象物が小領域内に存在しない場合は処
理領域を次の小領域に移し同様の処理を行い対象物が存
在するまで処理を繰り返すことを特徴とする位置認識方
法である。

【０００７】本発明によれば、輪郭コントラストによる
対象物検出方法において、画面を小領域に分割し、まず
１つの小領域内のみで前記位置検出処理を行い、前記対
内の測定濃度差が所定値以上ある位置が存在する場合
は、対の数が最も多い測定位置で対象物であるかどうか
の検定を行い、もし対象物が小領域内に存在する場合は
前記位置を対象物の位置とし、対象物が小領域内に存在
しない場合は処理領域を次の小領域に移し同様の処理を
行い対象物が存在するまで処理を繰り返すことを特徴と
するため、対象物の中の形状が不定であり、かつ対象物
の類似輪郭線が画面内に存在しても誤りなく検出が可能
となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、認識対象物の画像の基準輪郭線に沿ってその内側と
外側とで対向して分布する画像濃度計測ポイントの複数
の対を備えた走査ウィンドウで、認識対象物を撮像した
画像を走査し、前記走査の各測定位置で、前記画像濃度
計測ポイントの各対内での測定濃度差が所定値以上ある
対の数を検出し、全測定位置の中から、前記対内の測定
濃度差が所定値以上ある対の数が最も多い測定位置を認
識対象物の画像位置として検出する輪郭コントラストに
よる位置認識方法において、画面を小領域に分割し、ま
ず１つの小領域内のみで前記位置検出処理を行い、前記
対内の測定濃度差が所定値以上ある位置が存在する場合
は、対の数が最も多い測定位置で対象物であるかどうか
の検定を行い、もし対象物が小領域内に存在する場合は
前記位置を対象物の位置とし、対象物が小領域内に存在
しない場合は処理領域を次の小領域に移し同様の処理を
行い対象物が存在するまで処理を繰り返すことを特徴と
する位置認識方法であり、画面を小領域に分割し、小領
域内で最も対象物らしい位置のみに対して検定処理を行
うため、全領域の対象物らしい位置に対して対象物であ
るかどうかの検定処理を行う従来方法に比べて、効率的
に候補点を探すことができ高速処理が可能となる。さら
に、対象物の中の形状が不定であっても対象物の検出が
可能である。

【０００９】本発明の請求項２に記載の発明は、対象物
が複数存在する場合の位置認識方法であって、対象物が
小領域内に存在する場合は該対象物の位置を記憶し、処
理領域を次の小領域に移し、全画面走査終了まで同様の
処理を行うことを特徴とする位置認識方法であって、請
求項１に記載の発明と同様に対象物の形状が不定であっ
ても対象物の検定が可能であるとともに、複数の対象物
を効率的に検定することができる。

【００１０】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して説明する。（実施の形態１）図１において、１は認識対象の対象物
の認識対象画像である。認識対象画像１の基準輪郭線１
ａの内外に沿って、内側濃度計測ポイント２ａと外側濃
度計測ポイント２ｂとで構成される計測ポイント対２ｃ
を複数設けた濃度計測ウィンドウ２を設定する。

【００１１】次に、認識対象を撮像した画像において、
初期走査小領域３を設定する。初期走査小領域３の大き
さは、対象物の大きさおよび対象物付近の背景の複雑さ
によって調整が必要である。初期走査小領域３の大きさ
は、対象物の対象物付近の背景で類似形状が存在しない
範囲でできるだけ大きくするのがよい。そして、初期走
査小領域３の中で濃度計測ウィンドウ２を走査する。計
測ポイント対２ｃ内での差が所定値以上である計測ポイ
ント対２ｃの数が最大値をとる位置を求める。

【００１２】最大値が所定値以上でない場合は、初期走
査小領域３の中には対象物がないと判断し、濃度計測ウ
ィンドウ２を２次走査小領域４へ移動する。最大値が所
定値以上の場合は、初期走査小領域３の中に対象物候補
があると判断し、対象物であるかどうかの検定処理を行
う。対象物であるかどうかの検定には対象物の性質によ
り様々な方法が考えられる。その一例を示したのが図２
で、対象物が円形状である場合の検定処理である。

【００１３】図２において、円の中心と思われる位置か
ら放射状ラインウィンドウ５を設定する。放射状ライン
ウィンドウ５上で画素の走査を行い、濃度変化が一定以
上ある点をエッジ点６として求める。エッジ点６を円の
方程式で近似し、近似円からどれだけずれているかで検
定することにより、エッジ点６の位置関係により円であ
るかどうかの検定が可能である。また、放射状ラインウ
ィンドウ５上に存在したエッジ点６の数、および放射状
ラインウィンドウ５を１８０度反対側の位置にも存在す
るように設定しておき、ある放射状ラインウィンドウ５
上のエッジ点６と、１８０度反対側の位置にも存在する
放射状ラインウィンドウ５上のエッジ点６との距離が対
象物と一致するかどうかを判定し、一致した合格エッジ
対７の数を計測し、エッジ点６の数および合格エッジ対
数７の数が所定値以上であれば円であると判断する方法
もある。

【００１４】検定結果、対象物でないと判断された場合
は、初期走査小領域３の中には対象物がないと判断し、
濃度計測ウィンドウ２を２次走査小領域４へ移動する。
検定結果、対象物であると判断された場合は、対象物あ
りと判断し、処理を打ち切る。もし、２次走査小領域４
へ処理が移された場合は、上記初期走査小領域３内と同
じ処理を行う。２次走査小領域４でも対象物なしと判断
された場合は、２次走査小領域４から右側の領域へ、点
線矢印で示されているように処理領域を移していく。そ
れ以降も対象物が見つかるまで、点線矢印で示されてい
るように処理領域を移していく。

【００１５】図１に示すように、各小領域期間は対象物
見逃しを防ぐため、領域を重複させておく必要がある。
重複する大きさは、濃度計測ウィンドウ２の大きさ分は
最低必要である。次に、本実施例の動作のフローチャー
トを図３に基づいて説明する。ステップ＃１において、
初期走査小領域３を設定する。

【００１６】ステップ＃２において、小領域内（初期走
査であれば初期走査小領域３）を濃度計測ウィンドウ２
で走査させる。ステップ＃３において、計測ポイント対
２ｃ内での差が所定値以上である計測ポイント対２ｃの
数が最大値をとる位置を求める。ステップ＃４におい
て、ステップ＃３で求められた最大値が所定値以上であ
るかどうか調べる。所定値以上であれば対象物候補あり
と判断し、ステップ＃５へ進み、所定値以下であれば対
象物候補なしと判断し、ステップ＃７へ進む。

【００１７】ステップ＃５において、ステップ＃３で求
められた位置が対象物であるかどうかの検定処理を行
う。ステップ＃６において、ステップ＃５で行った検定
により対象物であるかどうかを判断する。対象物である
と判断されれば処理を打ち切り、対象物でないと判断さ
れれば、ステップ＃７へ進む。

【００１８】ステップ＃７において、処理領域を次の領
域に移し（初期走査であれば初期走査小領域３から２次
走査小領域４へ）ステップ＃２へ進み、対象物が存在す
るまで処理領域を移し同様の処理を繰り返す。本発明
は、画面を小領域に分割し、小領域内で最も対象物らし
い位置のみに対して検定処理を行うため、全領域の対象
物らしい位置に対して対象物であるかどうかの検定処理
を行う従来の方法に比べて効率的に候補点を探すことが
でき、高速処理が可能となる。（実施の形態２）以上の説明は画面のなかに対象物が１
つしか存在しない場合の位置認識処理を示したものであ
るが、対象物が複数ある場合は図４に示すフローチャー
トにより複数対象物の認識処理が可能である。図４にお
いて図３と共通する部分の説明は省略する。

【００１９】ステップ＃６において、図３では検定ＯＫ
の場合は処理を打ち切っていたが、図４では検定ＯＫの
場合は、さらに他の対象物の検定を行うためステップ＃
８に進む。ステップ＃８において、検出ＯＫの位置を記
憶し、ステップ＃７に進む。そして、ステップ＃９にお
いて、全画面走査終了である場合に処理を終了させる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、認識対象
物の画像の基準輪郭線に沿ってその内側と外側とで対向
して分布する画像濃度計測ポイントの複数の対を備えた
走査ウィンドウで、認識対象物を撮像した画像を走査
し、前記走査の各測定位置で、前記画像濃度計測ポイン
トの各対内での測定濃度差が所定値以上ある対の数を検
出し、前記対内の測定濃度差が所定値以上ある対の数が
所定値以上ある測定位置のなかから、前記対数が最も多
い測定位置を認識対象物の画像位置として検出する輪郭
コントラストによる対象物検出方法を用いるため、対象
物の中の形状が不定であっても対象物の検出が可能であ
る。

【００２１】また、画面を小領域に分割し、まず、１つ
の小領域内のみで前記位置検出処理を行い、もし対象物
が小領域内に存在する場合は前記位置を対象物の位置と
し、対象物が小領域内に存在しない場合は次の小領域で
同様の処理を行い対象物が存在するまで処理を繰り返す
ことを特徴とするため、測定濃度差が所定値以上あるす
べて領域の位置に対して対象物であるかどうかの検定処
理を行う方法に比べて効率的に候補点を探すことがで
き、類似輪郭線が画面内に存在しても誤りのない検出が
高速で可能となる。

【００２２】さらに、認識対象物が複数存在する場合に
おいては、小領域内に対象物が存在する場合は、該対象
物の位置を記憶した後に、全画面走査終了まで同様の処
理を順次小領域において行うので、複数の認識対象物を
効率的に検定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の工程の要点を示すブロック図
である。

【図２】本発明の実施例の対象物検定工程の一例を説明
するブロック図である。

【図３】本発明の実施例の対象物が画面に１個しか存在
しない場合の工程を示すフローチャートである。

【図４】本発明の実施例の対象物が画面に複数存在する
場合の工程を示すフローチャートである。

【図５】従来例の認識方法を説明する図である。

【符号の説明】

１認識対象画像１ａ基準輪郭線２濃度計測ウィンドウ２ａ内側濃度計測ポイント２ｂ外側濃度計測ポイント２ｃ計測ポイント対３初期走査小領域４２次走査小領域５放射状ラインウィンドウ６エッジ点７合格エッジ対

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】認識対象物の画像の基準輪郭線に沿って
その内側と外側とで対向して分布する画像濃度計測ポイ
ントの複数の対を備えた走査ウィンドウで、認識対象物
を撮像した画像を走査し、前記走査の各測定位置で、前
記画像濃度計測ポイントの各対内での測定濃度差が所定
値以上ある対の数を検出し、全測定位置の中から、前記
対内の測定濃度差が所定値以上ある対の数が最も多い測
定位置を認識対象物の画像位置として検出する輪郭コン
トラストによる位置認識方法において、画面を小領域に
分割し、まず１つの小領域内のみで前記位置検出処理を
行い、前記対内の測定濃度差が所定値以上ある位置が存
在する場合は、対の数が最も多い測定位置で対象物であ
るかどうかの検定を行い、もし対象物が小領域内に存在
する場合は前記位置を対象物の位置とし、対象物が小領
域内に存在しない場合は処理領域を次の小領域に移し同
様の処理を行い対象物が存在するまで処理を繰り返すこ
とを特徴とする位置認識方法。
【請求項２】対象物が複数存在する場合において、対
象物が小領域内に存在する場合は該対象物の位置を記憶
し、処理領域を次の小領域に移し、同様の処理を行うこ
とを特徴とする請求項１記載の位置認識方法。
【請求項３】走査ウィンドウの中心位置から放射状ラ
インウィンドウを設定し、放射状ラインウィンドウ上で
画素の走査を行い、濃度変化が一定以上ある点をエッジ
点として求め、エッジ点の位置関係により検定を行うこ
とを特徴とする請求項１記載の位置認識方法。