JPH11328404A - 画像認識装置および画像認識方法 - Google Patents

画像認識装置および画像認識方法

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JPH11328404A
JPH11328404A JP12569898A JP12569898A JPH11328404A JP H11328404 A JPH11328404 A JP H11328404A JP 12569898 A JP12569898 A JP 12569898A JP 12569898 A JP12569898 A JP 12569898A JP H11328404 A JPH11328404 A JP H11328404A
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JP
Japan
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pattern
image
recognition mark
registration
storage unit
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Application number
JP12569898A
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English (en)
Inventor
Hisaki Abe
寿樹 安部
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作性に優れ認識精度が安定した画像認識装
置および画像認識方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 認識マークMの登録パターンと撮り込ま
れた画像データをマッチングさせて認識マークMの位置
を検出する画像認識方法において、認識マークMの登録
パターンの特徴データに基づいて認識マークと相似形状
でサイズの異る複数種類の登録パターンを作成し、登録
パターン記憶部6に記憶させる。撮像された画像データ
を一致度演算部9により前記複数種類の登録パターンと
パターンマッチさせ、それぞれの登録パターンの最大一
致度を求め、これらの最大一致度のデータに基づいて最
近似登録パターンを特定して認識マークMの位置を検出
する。これによりティーチング作業を簡略化され、また
認識マークにサイズのばらつきがあっても安定した認識
精度を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品などの認
識マークを画像で認識する画像認識方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】電子部品の実装装置などにおける位置決
め方法として、画像認識による方法が広く用いられてい
る。この方法は、電子部品や基板に設けられた認識マー
クを含む範囲を撮像し、撮像された画像の中から認識マ
ークを特定し、特定された認識マークの位置を検出する
ことにより電子部品や基板の位置を求めるものである。
この検出を行う際には、認識マークのパターン画像とし
て予め画像認識装置に登録された登録パターンと、撮像
された画像とをマッチングさせることが行われる。従来
の画像認識方法においては、登録パターンの登録に際し
ては実際に検査を行う電子部品や基板のうち良好な認識
マークを有するものを選び、その認識マークをカメラで
撮り込むティーチング操作を必要としていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記ティ
ーチング操作は熟練を必要とするものであるため、認識
マークの画像の撮り込み時には登録誤差が発生し易く、
そしてこの登録誤差がそのまま検出位置座標の誤差とな
っていた。すなわち認識マークの検出精度はパターン登
録時にティーチング操作を行う作業者の熟練度によって
制約される。また従来の画像認識方法では、認識マーク
のサイズにばらつきがある場合には認識精度が安定せず
認識エラーを発生し易いものであった。このように従来
の画像認識方法は、パターン登録時に熟練を必要として
操作性が悪く、認識精度が安定しないという問題点があ
った。
【0004】そこで本発明は、操作性に優れ認識精度が
安定した画像認識装置および画像認識方法を提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の画像認識
装置は、認識マークを含む画像を撮像するカメラと、撮
像された画像データを記憶する画像記憶部と、予め入力
された前記認識マークの登録パターンの特徴データに基
づいて前記認識マークと相似形状でサイズが異る複数種
類の登録パターンを作成する登録パターン作成部と、作
成された登録パターンを記憶する登録パターン記憶部
と、前記画像記憶部から読み出された画像と前記複数種
類の登録パターンとの一致度をパターンマッチによって
求める一致度演算部と、前記複数種類の登録パターンの
それぞれの最大一致度およびこれらの最大一致度を与え
る座標を記憶する一致度記憶部とを備え、前記最大一致
度に基づいて最近似登録パターンを特定し、この最近似
登録パターンの座標を前記認識マークの位置として特定
する位置検出手段を備えた。
【0006】請求項2記載の画像認識方法は、カメラで
撮像した認識マークを含む画像データを画像記憶部へ記
憶させ、登録パターン記憶部に記憶された認識マークの
登録パターンと前記画像データをマッチングさせて前記
認識マークを特定しこの認識マークの位置座標を検出す
る画像認識方法であって、前記認識マークの登録パター
ンの特徴データを入力する工程と、この特徴データに基
づいて前記認識マークと相似形状でサイズの異る複数種
類の登録パターンを登録パターン作成部で作成し、登録
パターン記憶部に記憶させる工程と、撮像された前記認
識マークを含む画像データを画像記憶部に記憶させる工
程と、一致度演算部により前記画像データと前記複数種
類の登録パターンをパターンマッチさせ、それぞれの登
録パターンの最大一致度およびこれらの最大一致度を与
える座標を求めて一致度記憶部部に記憶させる工程と、
前記最大一致度のデータに基づいて最近似登録パターン
を特定し、この最近似登録パターンの座標によって前記
認識マークの位置を特定する工程とを含む。
【0007】各請求項記載の発明によれば、予め入力さ
れた登録パターンの特徴データに基づいて作成された認
識マークと相似形状で、サイズの異る複数種類の登録パ
ターンを記憶させておき、撮像された画像データをこれ
らの登録パターンとパターンマッチさせて最大一致度を
与える登録パターンの座標によって検出位置を特定する
ことにより、登録パターンのティーチング作業を簡略化
して良好な操作性を実現でき、また認識マークにサイズ
のばらつきがあっても安定した認識精度を得ることがで
きる。
【0008】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の画像
認識装置の構成を示すブロック図、図2は同画像認識方
法を示すフローチャート、図3は同画像認識装置の表示
画面、図4は同認識マークの画像図である。
【0009】まず図1を参照して画像認識装置の構成を
説明する。図1においてカメラ1は下方の基板11上に
設けられた認識マークMを含む範囲を撮像する。AD変
換部2はカメラ1により撮り込まれたアナログ画像デー
タをデジタル画像データに変換する。画像記憶部3は変
換された画像データを記憶する。登録パターン作成部4
は検出対象の認識マークMの登録パターンを作成する。
操作・データ入力部5はキーボード、タッチパネル、ポ
インディングデバイス等で構成されており、登録パター
ン作成部4で自動生成される登録パターンの特徴データ
を入力する。
【0010】登録パターン記憶部6は登録パターン作成
部4で生成された登録パターンを記憶する。CPU8は
プログラム記憶部7に記憶されたプログラムに従い、画
像認識装置全体の動作を制御する。一致度演算部9は、
画像記憶部3に記憶された画像を登録パターン記憶部6
に記憶された複数種類の登録パターンとパターンマッチ
させ、それぞれの登録パターンとの一致度を演算する。
一致度記憶部10は、一致度演算部9によって演算され
た各登録パターンの一致度のデータの中でのそれぞれの
最大一致度およびこれらの最大一致度を与える座標を記
憶する。表示部12はCRTであり、認識マークMの画
像を表示するほか、特徴データ入力時などの操作画面を
表示する。
【0011】次に画像認識方法について図2のフローに
沿って各図を参照して説明する。まず準備操作として画
素レートの入力を行う。この作業は装置立ち上げ時に、
装置毎に異る固有値(画素と実際寸法との対応関係を表
す)を入力するものであり、これにより撮像対称の実寸
法を画面上で求めることが可能となる。次に画像認識対
象の基板11の品種が特定されると、この基板11に用
いられる認識マークMの登録パターンの特徴データを操
作データ入力部5より入力する。
【0012】図3は特徴データ入力時の表示画面を示
す。表示部12の画面には特徴データウィンドウ20が
表示されており、その内側には形状選択ボタン21,2
2,23が配置されれている。ポインタ24でこれらの
形状選択ボタンの中から登録すべき形状を選択するとサ
ブウィンドウ25が表示される。ウィンドウ25内のテ
キストボックス26,27に寸法や色(白、黒)の情報
を入力することにより、登録パターン作成部4により認
識マークMの登録パターンが作成される。
【0013】本実施の形態では、特徴データとして円形
状、白色で直径0.5mmが入力された例を示してい
る。これにより、この直径0.5mmの認識マークの登
録パターンAが作成されるとともに、登録パターンAと
相似形状でサイズが異る複数種類の登録パターンBn
(n=1〜4、B1〜B4はそれぞれ直径0.3mm,
0.4mm,0.6mm,0.7mmの円形状)が作成
され、登録パターン記憶部6に記憶される。このよう
に、パターン登録に際しては単に特徴データを入力する
のみでよく、ティーチング操作など従来求められていた
熟練度を要する作業を必要とせず、パターン登録時の操
作性を格段に向上させることができる。
【0014】次に位置決め対象の基板11上の認識マー
クMを画像上で認識し、位置を検出するフローについて
説明する。まずカメラ1により基板11の認識マークM
を含む範囲を撮像し、撮像された画像データを画像記憶
部3に撮り込む(ST1)。次に撮像されて画像記憶部
3に撮り込まれた画像の中から登録パターンAに類似し
た画像をパターンマッチング処理を用いて探す(ST
2)。すなわち撮像範囲の画像の中から認識マークMの
画像を推定する。
【0015】このとき、図4に示すように、実際に撮り
込まれた画像から選定した認識マークMの類似画像M’
と、特徴データから生成された登録パターンAとはサイ
ズが完全に一致しているとは限らず、径が異なり中心位
置がずれている場合がある。基板11に印刷などの方法
によって形成された認識マークMは、マーク形成時の誤
差によって径がばらつき、必ずしも特徴データとは一致
しないからである。図4では、基板11上の認識マーク
Mが0.5mmより大きく、約0.6mmのサイズで印
刷された例を示している。このような場合でも、ST2
のサーチでは撮像範囲内の他の画像30、31と比較す
れば登録パターンAにより近似しているため、M’が類
似画像として抽出される。
【0016】次に、このようにして類似画像が求められ
たならば、すなわち認識マークMが推定されたならば、
一致度演算部9によって演算された類似画像M’と登録
パターンAのパターンマッチの結果、すなわち最大一致
度Rmax(A)を与える登録パターンAの座標C
(A)とそのときの最大一致度Rmax(A)を一致度
記憶部10に記憶させる(ST3)。
【0017】この後、認識マークMの位置をより正しく
求めるために、類似画像M’を前述の複数種類の登録パ
ターンBnとパターンマッチさせる。ここでは、それぞ
れ径が異なる4種類の登録パターンB1,B2,B3,
B4が準備されており、これらを類似画像M’と順次パ
ターンマッチさせる。このとき、登録パターンAとのマ
ッチングにより求められた類似画像M’の周辺をサーチ
エリアSに設定してパターンマッチさせる。
【0018】図2に示すように、まず指標nを0にセッ
トして初期化を行い(ST4)、次いでn(ここではn
=0)が登録パターンBnの数Nより小さいことを判断
し(ST5)、登録パターンB1を上述のサーチエリア
S内でパターンマッチさせ、最大一致度Rmax(B
n)およびこの最大一致度Rmax(Bn)を与える座
標C(Bn)を求める(ST6)。次に、これらの最大
一致度Rmax(Bn)および座標C(Bn)を一致度
記憶部10に記憶させ(ST7)、nに1を加算して
(ST8)次の登録パターンB2とのパターンマッチを
行い、以下同様に順次他の登録パターンとのパターンマ
ッチを繰り返す。
【0019】そして、上記のパターンマッチの結果、す
なわち登録パターンA、登録パターンBnとのパターン
マッチの結果求められた最大一致度Rmax(A)、R
max(Bn)のデータに基づき、CPU8によってこ
れらのデータの中で最も一致度が大きく、すなわち類似
画像M’に最も近似した最近似登録パターンを特定し、
この最大一致度Rmaxおよびこの最大一致度Rmax
を与える座標Cを一致度記憶部10に記憶させる(ST
9)。すなわち、本実施の形態に示す例では、類似画像
M’に最も近い径0.6mmの登録パターンB3が、最
近似登録パターンとして特定される。
【0020】次いで位置認識結果の信頼性の判定が行わ
れる。すなわちこの最大一致度Rmaxが所定の設定値
以上であるか否かをCPU8によって判断し、所定の設
定値以上であれば認識マークMの位置認識は正常に行わ
れたと判定し(ST10)、前述の最大一致度を与える
座標C(ここでは登録パターンB3の座標(円の中心座
標))を認識マークMの位置を表す座標として出力する
(ST11)。すなわち、CPU8は認識マークMの位
置を特定する位置検出手段となっている。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、予め入力された登録パ
ターンの特徴データに基づいて作成された認識マークと
相似形状で、サイズの異る複数種類の登録パターンを記
憶させておき、撮像された画像データをこれらの登録パ
ターンとパターンマッチさせて最大一致度を与える登録
パターンの座標によって検出位置を特定するようにした
ので、登録パターンのティーチング作業を簡略化して良
好な操作性を実現でき、登録パターンのティーチングに
よる誤差を排除することができる。また、認識マークに
サイズのばらつきがあっても安定した認識精度を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の画像認識装置の構成を
示すブロック図
【図2】本発明の一実施の形態の画像認識方法を示すフ
ローチャート
【図3】本発明の一実施の形態の画像認識装置の表示画
面を示す図
【図4】本発明の一実施の形態の認識マークの画像図
【符号の説明】
1 カメラ 3 画像記憶部 4 登録パターン作成部 6 登録パターン記憶部 9 一致度演算部 10 一致度記憶部 M 認識マーク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】認識マークを含む画像を撮像するカメラ
    と、撮像された画像データを記憶する画像記憶部と、予
    め入力された前記認識マークの登録パターンの特徴デー
    タに基づいて前記認識マークと相似形状でサイズが異る
    複数種類の登録パターンを作成する登録パターン作成部
    と、作成された登録パターンを記憶する登録パターン記
    憶部と、前記画像記憶部から読み出された画像と前記複
    数種類の登録パターンとの一致度をパターンマッチによ
    って求める一致度演算部と、前記複数種類の登録パター
    ンのそれぞれの最大一致度およびこれらの最大一致度を
    与える座標を記憶する一致度記憶部とを備え、前記最大
    一致度に基づいて最近似登録パターンを特定し、この最
    近似登録パターンの座標を前記認識マークの位置として
    特定する位置検出手段を備えたことを特徴とする画像認
    識装置。
  2. 【請求項2】カメラで撮像した認識マークを含む画像デ
    ータを画像記憶部へ記憶させ、登録パターン記憶部に記
    憶された認識マークの登録パターンと前記画像データを
    マッチングさせて前記認識マークを特定しこの認識マー
    クの位置座標を検出する画像認識方法であって、前記認
    識マークの登録パターンの特徴データを入力する工程
    と、この特徴データに基づいて前記認識マークと相似形
    状でサイズの異る複数種類の登録パターンを登録パター
    ン作成部で作成し、登録パターン記憶部に記憶させる工
    程と、撮像された前記認識マークを含む画像データを画
    像記憶部に記憶させる工程と、一致度演算部により前記
    画像データと前記複数種類の登録パターンをパターンマ
    ッチさせ、それぞれの登録パターンの最大一致度および
    これらの最大一致度を与える座標を求めて一致度記憶部
    に記憶させる工程と、前記最大一致度のデータに基づい
    て最近似登録パターンを特定し、この最近似登録パター
    ンの座標によって前記認識マークの位置を特定する工程
    とを含むことを特徴とする画像認識方法。
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