JPH0954831A - パターンマッチング方法及びその方法に適用する画像処理装置 - Google Patents

パターンマッチング方法及びその方法に適用する画像処理装置

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JPH0954831A
JPH0954831A JP7237568A JP23756895A JPH0954831A JP H0954831 A JPH0954831 A JP H0954831A JP 7237568 A JP7237568 A JP 7237568A JP 23756895 A JP23756895 A JP 23756895A JP H0954831 A JPH0954831 A JP H0954831A
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JP
Japan
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pixel data
pattern
value
screen
inspection
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JP7237568A
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Akira Samuzawa
晃 寒澤
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Keyence Corp
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Keyence Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】パターンの比較照合に要する時間を短縮するこ
とができるパターンマッチング方法及びその画像処理装
置を提供すること 【解決手段】基準パターンからなる基準画面の多階調画
素データを格納する基準画面メモリ7の画素データに階
調差を示す値を加算減算回路51、52で加算減算を
し、この加算減算したそれぞれのデータ値と被検査パタ
ーンを含む検査画面の多階調画素データを格納する検査
画面メモリ7の画素データと比較回路53、54で比較
し、比較した結果に基づいて検査画面の画素データが設
定した階調差の範囲内にあるとき出力する判定回路55
を有し、その出力を比較/計数回路56にて計数し、基
準画面の検査画面上の間歇移動後その計数値の最大値を
示した位置を被検査パターンの位置と特定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パターンマッチン
グ方法及びその画像処理装置に関し、詳しくはパターン
マッチングの要処理時間の短縮に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、電子部品の特徴的部分や指標
(マーク)例えば電子部品のリードや基板に記されたマ
ーク等の特定パターン(以下「被検査パターン」とい
う。)と、その被検査パターンに対応する基準パターン
との比較照合により部品の位置の認識などの画像処理が
施される。この場合、図5で示すように、被検査パター
ン2を含む部品1をカメラ3で撮像画(以下「検査画
面」という。)にして画像処理装置5に転送し、画像処
理装置5の検査画面メモリ7に画素毎の輝度データが格
納される。なお、図5中4はアナログデジタル変換器を
示すが二値化の場合には比較器となる。
【0003】画像処理装置5の基準画面メモリ6には、
基準パターンの画素毎の輝度データが格納される。この
状態は、図6に示すように基準画面メモリ6には基準画
面Aが形成され、検査画面メモリ7には検査画面Bが形
成された状態にある。なお、図6中Gは画素を示してい
る。そして、図6の点線で示すように画像処理装置5は
基準画面Aを検査画面Bの左上端に位置させ、検査画面
Bの画素と基準画面Aの画素との相関係数を求め、基準
画面Aが位置する部分の検査画面Bの相関値を求める。
【0004】その後、基準画面Aを検査画面Bに対して
1画素ずつX方向またはY方向に間歇移動させ、その都
度、基準画面Aが位置する部分の検査画面Bの相関値を
求める。基準画面Aが検査画面B上の全てに位置したと
き、相関値が最大となった基準画面Aの位置を求め、こ
れにより被検査パターンの位置を特定している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、被検査パター
ンを含む部品の反射率や輝度ノイズなどによって被検査
パターンの明瞭な像が得られない場合がある。このよう
な場合、正規相関係数を用いたグレイスケール認識(多
階調)を用いることが考えられるが、その演算は、例え
ば、図6に示すように検査画面Bが縦横b画素、基準画
面Aが縦横a画素とすると、検査画面Bの座標(m,
n)における相関係数γ(m,n)は、基準画面Aの画
素データA(i,j)、検査画面Bの画素データB(m
+i,n+j)とすると次のように与えられる。
【0006】すなわち、γ(m,n)は、A(i,j)
×B(m+i,n+j)のi,jが0から(a−1)ま
での総和を、A(i,j)の2乗でi,jが0から(a
−1)までの総和の平方根とB(m+i,n+j)の2
乗でi,jが0から(a−1)までの総和の平方根との
乗算もので除したものと等しい。
【0007】そして、基準画面Aを検査画面Bの左上端
部から図の矢印のようにXおよびY方向に1画素ずつ移
動して相関係数γ(m,n)を求めると3a×a(b−
a+1)×(b−a+1)回の膨大な積和演算を要し、
この種の位置認識等で利用するには処理時間が長くなり
過ぎ、実用的でないという問題がある。
【0008】本発明は、上記の問題に鑑みなされたもの
で、パターンの比較照合に要する時間を短縮することが
できるパターンマッチング方法及びその方法に適用する
画像処理装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、被検査
パターンを含む検査画面上を基準パターンからなる基準
画面をXおよびY方向に間歇移動させて各位値の検査画
面と基準画面との相関値を求め、その相関値が最大とな
るXY座標により、被検査パターンの位置を求めるパタ
ーンマッチング方法であって、前記検査画面の画素デー
タおよび基準画面の画素データのいずれか一方の画素デ
ータ値に所定値を加算および減算し、他方の画素データ
値と前記加算および減算したデータ値と比較し、他方の
画素データ値が前記加算および減算したデータ値の間に
あるとき加算計数し、各位値における基準画面分の計数
値の内最大となる基準画面の座標を求め、この座標によ
り前記被検査パターンの位置を特定することを特徴とす
るパターンマッチング方法とすることにより達成され
る。
【0010】本発明の目的は、被検査パターンを含む検
査画面上を基準パターンからなる基準画面をXおよびY
方向に間歇移動させて各位値の検査画面と基準画面との
相関値を求め、その相関値が最大となるXY座標によ
り、被検査パターンの位置を求める画像処理装置におい
て、前記検査画面の画素データおよび基準画面の画素デ
ータのいずれか一方の画素データ値に所定値を加算する
加算回路と、前記所定値を減算する減算回路と、他方の
画素データ値と前記加算および減算したデータ値のそれ
ぞれと比較する比較回路と、他方の画素データ値が前記
加算および減算したデータ値の間にあるとき加算計数す
る計数回路とを有することを特徴とする画像処理装置と
することによっても達成される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
を参照して説明する。
【0012】
【実施例】図1は本発明の実施例の画像処理装置の演算
処理部の概略構成を示すブロック図、図2ないし図4は
図1の演算処理部を説明するための波形図である。画像
処理装置の全体的構成は図5に示すものと同様であり、
図1で示す各ブロックの演算はCPUで実行されても良
いが、図1では演算処理部がハードウェアで構成され、
各タイミング等はCPUによって管理されているものを
示している。
【0013】また、画像処理装置による被検査パターン
を含む検査画面上を基準パターンからなる基準画面をX
およびY方向に間歇移動させて各位値の検査画面と基準
画面との相関値を求め、その相関値が最大となるXY座
標により、被検査パターンの位置を求める点は図6を参
照して説明したものと同様であり詳細な説明は省略す
る。なお、間歇移動は1画素ずつに限られるものではな
い。
【0014】図1において、6は基準パターンの画素毎
の輝度データ(多階調のデジタルデータ)が格納され、
基準画面が形成される基準画面メモリ、7は被検査パタ
ーンを含む部品をカメラで撮像した画素毎の輝度データ
(多階調のデジタルデータ)が格納され、検査画面が形
成される検査画面メモリ、8は検査画面メモリ7および
基準画面メモリ6の読出しおよび書込み時のアドレスを
制御するアドレス制御回路、9は加算値および減算値を
設定する設定可能の加減算設定器であり、αが設定され
ている。
【0015】51は加算回路、52は減算回路で加算回
路51および減算回路52にはこの実施例では基準画面
メモリ6の画素データを入力する。53および54は加
算および減算されたデータと検査画面メモリ7の画素デ
ータとを比較する比較回路、55は比較結果を判定する
判定回路、56は判定回路55の出力を計数し、以前の
データと比較する比較/計数回路である。なお、図示し
ていないが画像処理装置には比較・計数回路の最上位の
計数値とその計数値を示した基準画面のアドレスとを保
存していて以前のデータはその保存している計数値であ
る。
【0016】P1は基準画面メモリ6から出力される基
準画面の画素データで基準画面分が読み出された画素デ
ータの連なりの一例が図2の波形で示されている。P2
は加算回路51の出力データ、P3は減算回路52の出
力データで各データの連なりは基準画面の画素データの
連なりとともに図3の波形で示されている。Qは検査画
面メモリ7の画素データで図3の波形に重ねて図4に示
されている。図4に示すQの波形では未だ被検査パター
ンと基準パターンとが一致していない(一致すればP1
の波形と同一になる。)ことを示している。
【0017】次に、基準画面が検査画面上のある位置に
ある場合を例にして動作について説明する。この場合、
アドレス制御回路8により基準画面メモリ6の先頭アド
レスから基準画面の画素データ値P1が読み出され、ほ
ぼ同時に検査画面メモリ7のある位置における先頭アド
レスから検査画面の画素データ値Qが読み出される。読
み出された基準画面の画素データ値P1は加算回路51
および減算回路52により(P1+α)のP2、(P1
−α)のP3のデータ値に形成される。
【0018】このデータ値P2およびP3のそれぞれと
検査画面メモリ7から読み出された検査画面の画素デー
タ値Qとが比較回路53および54で比較される。比較
回路53および54はそれぞれに入力されるデータ値P
2およびP3よりも画素データ値Qが大きいとき出力す
る。
【0019】各比較の結果は判定回路55に送られ、判
定回路55では比較回路53および54の出力により画
素データ値Qが基準画面の画素データ値P1に対して上
下αの範囲内、すなわち階調差がa内にあるか否かを判
定し、例えば画素データ値Qが階調差α内にあるとき比
較/計数回路56で加算計数するように例えばパルスを
送出する。
【0020】以下順次基準画面メモリ6から基準画面の
画素データ値P1が読み出され、この読み出しと同期し
て検査画面メモリ7のから検査画面の画素データ値Qが
読み出され、その都度前記の演算がなされる。
【0021】比較/計数回路56は、基準画面が検査画
面上を移動するときリセットされ、基準画面メモリ6の
先頭アドレスの画素データ値P1から、基準画面メモリ
6の最終アドレスの画素データ値P1までの判定回路5
5の出力を加算計数し、その結果の計数値は検査画面に
対する相関値とされ、また、その計数値と保存されてい
る以前の計数値と比較し、今回の計数値が大きい場合に
は今回の計数値とアドレスとを以前のものと入れ替えて
保存する。
【0022】図4は、この例の場合(ある位置にある場
合)の比較/計数回路56の様子を示しているもので、
画素データ値QがT1、T3ではP2、P3の範囲内、
すなわち階調差α内にあり、画素数が加算計数され、T
2、T4ではP3、P2の範囲外、すなわち階調差α外
にあり加算計数されない。
【0023】以上の比較/計数が基準画面の移動の度毎
に行われ、最も計数値の大きい基準画面の座標位置がパ
ターンマッチングした位置と特定される。
【0024】なお、階調差の値は輝度ノイズや被検査パ
ターンの反射状況等により適宜に設定すれば良く、ま
た、階調差の値を変更して複数回被検査パターンのサー
チを行うようにしても良い。更にこの実施例では計数値
等の保存を最上位の1つにしているが、保存する計数値
等は複数であっても良く、この場合、保存している位置
の近辺で再度相関値を求めるようにしても良い。また更
に、この実施例では基準画面の画素データに階調差を加
算減算しているが、階調差の加算減算は検査画面の画素
データに行うようにしても良い。
【0025】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、乗
除算等の複雑な計算がなく相関値の演算が簡素になり、
ハードウエアによって形成することが可能となる。した
がって、パターンマッチングに要する時間が大幅に短縮
され、画像処理装置の規模も小さくすることが可能にな
り、きわめて実用的なパターンマッチング方法およびそ
のための画像処理装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るパターンマッチング方法
を実施する画像処理装置の演算処理部の概略構成を示す
ブロック図である。
【図2】図1の画像処理装置の説明のための波形図であ
る。
【図3】図1の画像処理装置の説明のための波形図であ
る。
【図4】図1の画像処理装置の説明のための波形図であ
る。
【図5】画像処理装置のブロック図である。
【図6】従来のパターンマッチング方法の説明図であ
る。
【符号の説明】
1 部品 2 被検査パターン 3 カメラ 4 A/D変換器 5 画像処理装置 6 基準画面メモリ 7 検査画面メモリ 8 アドレス制御回路 9 加減算設定器 51 加算回路 52 減算回路 53、54 比較回路 55 判定回路 56 比較/計数回路 A 基準画面 B 検査画面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検査パターンを含む検査画面上を基準パ
    ターンからなる基準画面をXおよびY方向に間歇移動さ
    せて各位値の検査画面と基準画面との相関値を求め、そ
    の相関値が最大となるXY座標により、被検査パターン
    の位置を求めるパターンマッチング方法であって、前記
    検査画面の画素データおよび基準画面の画素データのい
    ずれか一方の画素データ値に所定値を加算および減算
    し、他方の画素データ値と前記加算および減算したデー
    タ値と比較し、他方の画素データ値が前記加算および減
    算したデータ値の間にあるとき加算計数し、各位値にお
    ける基準画面分の計数値の内最大となる基準画面の座標
    を求め、この座標により前記被検査パターンの位置を特
    定することを特徴とするパターンマッチング方法。
  2. 【請求項2】被検査パターンを含む検査画面上を基準パ
    ターンからなる基準画面をXおよびY方向に間歇移動さ
    せて各位値の検査画面と基準画面との相関値を求め、そ
    の相関値が最大となるXY座標により、被検査パターン
    の位置を求める画像処理装置において、前記検査画面の
    画素データおよび基準画面の画素データのいずれか一方
    の画素データ値に所定値を加算する加算回路と、前記所
    定値を減算する減算回路と、他方の画素データ値と前記
    加算および減算したデータ値のそれぞれと比較する比較
    回路と、他方の画素データ値が前記加算および減算した
    データ値の間にあるとき加算計数する計数回路とを有す
    ることを特徴とする画像処理装置。
JP7237568A 1995-08-10 1995-08-10 パターンマッチング方法及びその方法に適用する画像処理装置 Pending JPH0954831A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000123176A (ja) * 1998-10-19 2000-04-28 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 検査基準画像生成方法および記録媒体ならびに出力物検査装置およびそれを備えた出力装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000123176A (ja) * 1998-10-19 2000-04-28 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 検査基準画像生成方法および記録媒体ならびに出力物検査装置およびそれを備えた出力装置

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