JPS5839357B2 - パタ−ンの位置検出方法 - Google Patents
パタ−ンの位置検出方法Info
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- JPS5839357B2 JPS5839357B2 JP51006671A JP667176A JPS5839357B2 JP S5839357 B2 JPS5839357 B2 JP S5839357B2 JP 51006671 A JP51006671 A JP 51006671A JP 667176 A JP667176 A JP 667176A JP S5839357 B2 JPS5839357 B2 JP S5839357B2
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- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 7
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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- G06V10/00—Arrangements for image or video recognition or understanding
- G06V10/20—Image preprocessing
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、2次元映像の内からあらかじめ定められたパ
ターンを自動的かつ高速に探索し、その位置を精度よく
検出する位置検出方法に関する。
ターンを自動的かつ高速に探索し、その位置を精度よく
検出する位置検出方法に関する。
テレビカメラなどの撮像装置で取り込んだ映像の中から
、ある特定のパターンを他のパターンや背景のパターン
から区別して抽出し、その2次元映像中での位置を求め
る方式については、既に本発明者によって特願昭48−
21636号(特開昭49−111665号)として提
案されている。
、ある特定のパターンを他のパターンや背景のパターン
から区別して抽出し、その2次元映像中での位置を求め
る方式については、既に本発明者によって特願昭48−
21636号(特開昭49−111665号)として提
案されている。
この方式は、対象の局部的なパターンを標準パターンと
して記憶し、この標準パターンと撮像装置によって入力
される映像中の各位置での切出しパターンとを順次比較
し、最もよく合致した座標位置を検出することにより、
対象全体の位置を検出するものである。
して記憶し、この標準パターンと撮像装置によって入力
される映像中の各位置での切出しパターンとを順次比較
し、最もよく合致した座標位置を検出することにより、
対象全体の位置を検出するものである。
この場合、映像中の切出しパターンの大きさが装置によ
って、固定されているときは、次のような問題がある。
って、固定されているときは、次のような問題がある。
第1図イは撮像装置より得られた映像の1例を示し、映
像1から同図口に示す標準パターンを用いて、対象2上
にある「5」の字形パターン3を検出し、これによって
対象2全体の位置を検出するものである。
像1から同図口に示す標準パターンを用いて、対象2上
にある「5」の字形パターン3を検出し、これによって
対象2全体の位置を検出するものである。
このとき、口のパターンが、例えばl0XIOのサンプ
ル点からなるとすると、このパターンを検出するためイ
の映像面をパターン口の縦、横とも1/10に対応する
サンプリング間隔で探索することとなり、したがって検
出精度はこのサンプリング間隔と同程度となる。
ル点からなるとすると、このパターンを検出するためイ
の映像面をパターン口の縦、横とも1/10に対応する
サンプリング間隔で探索することとなり、したがって検
出精度はこのサンプリング間隔と同程度となる。
検出精度をそれ以上に高めるため、サンプリング間隔を
さらに、例えば1/3に小さくすると、パターン口の1
/3の、同じ10XI Oのサンプル点からなるパター
ンハを標準パターンとし、全画面を探索することになる
。
さらに、例えば1/3に小さくすると、パターン口の1
/3の、同じ10XI Oのサンプル点からなるパター
ンハを標準パターンとし、全画面を探索することになる
。
しかし、このように対象上の小さな部分を標準パターン
とすると、正しい位置4〜1の外に4−2,4−3など
の位置でも標準パターンと合致するため、確実に4−1
の位置を検出することは困難である。
とすると、正しい位置4〜1の外に4−2,4−3など
の位置でも標準パターンと合致するため、確実に4−1
の位置を検出することは困難である。
これは、パターンハにはパターンとしての特異性がない
ためである。
ためである。
なおこの場合、検出精度を高めるために、標準パターン
としてパターン口を用いて、単にサンプリング間隔のみ
を1/3に小さくすることは、検出装置の規模たとえば
メモリ容量をきわめて増大する必要があり、困難である
。
としてパターン口を用いて、単にサンプリング間隔のみ
を1/3に小さくすることは、検出装置の規模たとえば
メモリ容量をきわめて増大する必要があり、困難である
。
一般に対象上に十分小さく、しかも映像中で特異性を持
つパターンがあることは必ずしも期待でキーr、また、
そのようなパターンを付加することが許されない場合も
ある。
つパターンがあることは必ずしも期待でキーr、また、
そのようなパターンを付加することが許されない場合も
ある。
この点を除けば、この方法の問題点は、対象上の局部標
準パターンの大きさによって検出精度が決まり、用途に
よっては精度が不足することである。
準パターンの大きさによって検出精度が決まり、用途に
よっては精度が不足することである。
本発明の第1の目的は、上記の問題点を解決し、特異性
を持つ標準パターンを使用し、かつその大きさにかかわ
らず十分な検出精度を持つ位置検出方法を提供すること
にある。
を持つ標準パターンを使用し、かつその大きさにかかわ
らず十分な検出精度を持つ位置検出方法を提供すること
にある。
本発明の第2の目的は、多様な対象を認識できる汎用検
出装置を提供することである。
出装置を提供することである。
これは、例えばベルトコンベアで順次に種々の対象が供
給され、それを識別し位置を決める場合、あるいは多数
の撮像装置を並置し、一つの映像処理装置を時分割で使
用して、各々の視野毎の対象の位置を検出するときなど
に効果がある。
給され、それを識別し位置を決める場合、あるいは多数
の撮像装置を並置し、一つの映像処理装置を時分割で使
用して、各々の視野毎の対象の位置を検出するときなど
に効果がある。
この場合、個々の対象の持つ特異性のあるパターンに応
じて局部標準パターンの大きさと縦横比とを高速に切換
えることができれば、検出装置の適用範囲がさらに拡大
されることになる。
じて局部標準パターンの大きさと縦横比とを高速に切換
えることができれば、検出装置の適用範囲がさらに拡大
されることになる。
上記の目的を達成するため、本発明の検出方法において
は、標準パターンの大きさに合わせて縦横それぞれ独立
にサンプリング間隔を設定する。
は、標準パターンの大きさに合わせて縦横それぞれ独立
にサンプリング間隔を設定する。
ここで、説明のため撮像装置として、テレビカメラに代
表されるようなラスク状走査を行なう像入力装置を考え
る。
表されるようなラスク状走査を行なう像入力装置を考え
る。
これは、空間内に並んだ映像情報を時間的に並んだ信号
すなわち順次直列に送出される信号に変換するものであ
る。
すなわち順次直列に送出される信号に変換するものであ
る。
この場合、映像上でのサンプリングは、映像信号の時間
的なサンプリングに置き換えられる。
的なサンプリングに置き換えられる。
ここで、映像上でのサンプリング間隔を変えるには2通
りの方法がある。
りの方法がある。
第1の方法は、走査の周期およびサンプリングの時間的
間隔を固定しておき、撮像装置の走査幅を変化させるも
のである。
間隔を固定しておき、撮像装置の走査幅を変化させるも
のである。
すなわち、第2図イを標準の走査線とし、1例として、
水平方向走査幅を1/2、垂直方向走査幅を1/3に縮
小すると、同じ映像面に対して走査線は口に示すように
なり、従って空間的なサンプリング間隔が変化されたこ
とになる。
水平方向走査幅を1/2、垂直方向走査幅を1/3に縮
小すると、同じ映像面に対して走査線は口に示すように
なり、従って空間的なサンプリング間隔が変化されたこ
とになる。
この方法を実施するには、撮像装置の偏向信号の振幅を
制御すればよい。
制御すればよい。
水平偏向と垂直偏向とで増幅率を互いに独立に変化させ
ることは容易であり、電子的に高速に切換えを行なうこ
とも可能である。
ることは容易であり、電子的に高速に切換えを行なうこ
とも可能である。
しかし撮像装置の特性から、このように走査線を変更す
ると映像信号の性質が変化することがあり、また、これ
を行なうには撮像装置の改造を必要とするため、必ずし
も一般的に使用できる方法ではない。
ると映像信号の性質が変化することがあり、また、これ
を行なうには撮像装置の改造を必要とするため、必ずし
も一般的に使用できる方法ではない。
サンプリング間隔を変化させる第2の方法は、撮像装置
の走査周期および偏向振幅を固定しておいて、映像信号
の時間的サンプリング間隔を変化させるものである。
の走査周期および偏向振幅を固定しておいて、映像信号
の時間的サンプリング間隔を変化させるものである。
第3図イに示した基盤目のうち、横線はそのまま走査線
を示し、縦線は走査線間隔に等しい間隔で引いたもので
ある。
を示し、縦線は走査線間隔に等しい間隔で引いたもので
ある。
この場合、縦線と横線の交点すなわち格子点は、映像を
標本化して処理するときのサンプリング点の基本となる
絵素である。
標本化して処理するときのサンプリング点の基本となる
絵素である。
同図イに、○印で4×4の絵絵素からなる標準パターン
を例示した。
を例示した。
これに対し、同図口は、水平方向のサンプリング間隔を
3倍に、垂直方向のサンプリング間隔を2倍にした場合
のサンプリング点を太い縦線と横線の交点で示し、さら
に4×4の標準パターンの大きさを示したものである。
3倍に、垂直方向のサンプリング間隔を2倍にした場合
のサンプリング点を太い縦線と横線の交点で示し、さら
に4×4の標準パターンの大きさを示したものである。
このようにしてサンプリング間隔を切換えれば、標準パ
ターンを構成するサンプリングされた絵素数が一定であ
っても、標準パターンの大きさを適当なものに選択する
ことができる。
ターンを構成するサンプリングされた絵素数が一定であ
っても、標準パターンの大きさを適当なものに選択する
ことができる。
これによって、まず本発明の第2の目的を達成すること
ができる。
ができる。
次に本発明の第1の目的を達成するには、位置の検出を
粗検出と精検出の2段階に分けて行なう。
粗検出と精検出の2段階に分けて行なう。
粗検出においては、パターンの画面中での特異性が保証
される大きさの標準パターンを使用する。
される大きさの標準パターンを使用する。
第1図イの2に示じたような対象の例では、口に示す大
きさの標準パターンで特異性がある。
きさの標準パターンで特異性がある。
このときのサンプリング間隔が縦横とも6絵素とすると
、粗検出では全画面を縦横とも6絵素間隔でサンプリン
グして取込み、標準パターンと、同じ大きさの2次元切
出しパターンとを順次比較して、最もよく合致した座標
位置を求める。
、粗検出では全画面を縦横とも6絵素間隔でサンプリン
グして取込み、標準パターンと、同じ大きさの2次元切
出しパターンとを順次比較して、最もよく合致した座標
位置を求める。
このようにして求めた位置は最大1サンプリング間隔す
なわち6絵素までの誤差を含んでおり、さらに精密な位
置を求めるため、次に精検出を行なう。
なわち6絵素までの誤差を含んでおり、さらに精密な位
置を求めるため、次に精検出を行なう。
精検出は、パターンの水平、垂直の両方向の稜線部分に
注目し、稜線と直角な方向での稜線の位置を検出するこ
とによって行なう。
注目し、稜線と直角な方向での稜線の位置を検出するこ
とによって行なう。
このときサンプリング間隔は1絵素とし、第4図イル二
に示す4つの標準パターンを用いる。
に示す4つの標準パターンを用いる。
この場合、標準パターンには特異性はないが、粗検出で
得た結果を用いて探索範囲を限定するため、誤まった位
置を求めることはない。
得た結果を用いて探索範囲を限定するため、誤まった位
置を求めることはない。
第5図は精検出における探索範囲を示す。
すなわち、太い実線5−1 、5−2 、5−3 、5
−4は、それぞれ第4図の標準パターソイ2口、ハ。
−4は、それぞれ第4図の標準パターソイ2口、ハ。
二と比較する切出しパターンの、各標準パターンに示し
た右下の点の範囲を示し、また破線で示した長方形は、
それに対応する切出しパターンの探索範囲を示す。
た右下の点の範囲を示し、また破線で示した長方形は、
それに対応する切出しパターンの探索範囲を示す。
この場合、粗検出では全画面にわたって面の広がりをも
って探索を行なうのに対し、精検出では稜線に垂直な線
状の範囲に限定して探索を行なうのみでよい。
って探索を行なうのに対し、精検出では稜線に垂直な線
状の範囲に限定して探索を行なうのみでよい。
なお、その長さは粗検出のサンプリング間隔の2倍以上
とし、3倍程度まで広げてもよい。
とし、3倍程度まで広げてもよい。
なお、同図の左上部に破線で記載した矩形は標準パター
ンの大きさを示す。
ンの大きさを示す。
粗検出が正しく行なわれたならば、必ずその範囲内に標
準パターンとほぼ一致する部分があり、しかも一致の程
度はその範囲内で鋭いピークを示すため、少なくともサ
ンプリング間隔、すなわちほぼ1絵素の精度で稜線の位
置を検出することができる。
準パターンとほぼ一致する部分があり、しかも一致の程
度はその範囲内で鋭いピークを示すため、少なくともサ
ンプリング間隔、すなわちほぼ1絵素の精度で稜線の位
置を検出することができる。
この場合、第6図のように稜線に多少の凹凸があっても
、その平均的な境界を検出することが可能である。
、その平均的な境界を検出することが可能である。
もし、垂直、水平方向の稜線がない、第7図イのような
パターンを検出するには、精検出用の標準パターンとし
て同図口、ハを用意し、それに対応する精検出の切出し
パターンの右下点の探索範囲として、7−1,7−2の
2次元小区画を使用すればよい。
パターンを検出するには、精検出用の標準パターンとし
て同図口、ハを用意し、それに対応する精検出の切出し
パターンの右下点の探索範囲として、7−1,7−2の
2次元小区画を使用すればよい。
この例に示したような標準パターンを用いれば、一致度
は水平、垂直の両方向ともに鋭いピークを示すので、必
要な位置決めを行なうことができる。
は水平、垂直の両方向ともに鋭いピークを示すので、必
要な位置決めを行なうことができる。
以下、実施例によって本発明の詳細な説明する。
第8図は本発明の検出方法による検出装置全体の構成例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
11は基本のクロックと走査点座標信号11′及び必要
ならば水平、垂直の同期信号を発生する回路、12は指
定されたサンプリング間隔および探索範囲に従って、各
部分に必要なタイミング信号を送出する回路である。
ならば水平、垂直の同期信号を発生する回路、12は指
定されたサンプリング間隔および探索範囲に従って、各
部分に必要なタイミング信号を送出する回路である。
像入力装置13より得られた信号は、2値化回路14に
より白黒の2値信号30とされ、以後ディジタル信号と
して扱われる。
より白黒の2値信号30とされ、以後ディジタル信号と
して扱われる。
また15は2次元的な画像を記憶する映像メモリであり
、走査線n−1本分の画像を順次シフトしながら記憶し
ている。
、走査線n−1本分の画像を順次シフトしながら記憶し
ている。
16は長さn/のn本のシフトレジスタからなる画像の
2次元局部切出し部である。
2次元局部切出し部である。
17もn x n’点の標準パターンを一時記憶するレ
ジスタであり、レジスタ16,17の記憶内容をマツチ
ング回路18によって各対応点毎に比較し、パターンの
不一致の程度を求める。
ジスタであり、レジスタ16,17の記憶内容をマツチ
ング回路18によって各対応点毎に比較し、パターンの
不一致の程度を求める。
最小値検出回路19はこの不一致度を観察し、保持して
いる値より小さい値が現われたとき、保持値を現れた値
でおきかえ、さらにそのときの走査点座標をレジスタ2
0に取込む。
いる値より小さい値が現われたとき、保持値を現れた値
でおきかえ、さらにそのときの走査点座標をレジスタ2
0に取込む。
このようにすると、指定した範囲の走査が終ったときに
保持している値がそのまま最小値であり、また、レジス
タ20がそのときの走査点座標となっている。
保持している値がそのまま最小値であり、また、レジス
タ20がそのときの走査点座標となっている。
21は座標の計算を行ない、パターンの探索範囲とサン
プリング間隔をタイミング信号発生回路12に与え、ま
た対象の位置の検出結果を示す信号21′を出力する計
算回路である。
プリング間隔をタイミング信号発生回路12に与え、ま
た対象の位置の検出結果を示す信号21′を出力する計
算回路である。
22は、レジスタ17にセットすべき標準パターンを必
要分だけ記憶しておくメモリである。
要分だけ記憶しておくメモリである。
運用制御部23は、装置の各部分に順を追って動作指令
を発し、探索終了信号24を受けて、次の段階に進める
ためのシーケンス制御を行なう。
を発し、探索終了信号24を受けて、次の段階に進める
ためのシーケンス制御を行なう。
なお、25で示す部分すなわち21〜23よりなる演算
処理装置は、例えば電子計算機などの汎用演算処理装置
で置き換えることは容易であり、その方が装置全体の柔
軟性が増加する。
処理装置は、例えば電子計算機などの汎用演算処理装置
で置き換えることは容易であり、その方が装置全体の柔
軟性が増加する。
以下、各部の説明を行なう。
第9図は、映像メモリ15と局部切出し部16の構成を
示す。
示す。
ここで映像メモリ15は、n−1本のシフトレジスタ3
1−1,31−2.・・・・・・・・・。
1−1,31−2.・・・・・・・・・。
3l−n−1を縦続接続したものである。
先頭のシフトレジスタ31−1の入力は第8図の2値化
回路14の出力30であり、この信号はそのまま局部切
出し部16への入力32−1とする。
回路14の出力30であり、この信号はそのまま局部切
出し部16への入力32−1とする。
なお各シフトレジスタの出力32−2 、32−3 、
・・・・・・・・・、32−nも局部切出し部16への
入力とする。
・・・・・・・・・、32−nも局部切出し部16への
入力とする。
各シフトレジスタ31−1.31−2.・・・・・・・
・・。
・・。
3l−n−1は走査線1本分の情報が入るだけの長さを
持ち、従って各信号32−1,32−2゜・・・・・・
・・・、32−nは画像中縦に並んだ絵素の情報を持っ
ている。
持ち、従って各信号32−1,32−2゜・・・・・・
・・・、32−nは画像中縦に並んだ絵素の情報を持っ
ている。
局部切出し部16は、各々n/ビットの長さを持ったn
本のシフトレジスタ33−1゜33−2.・・・・・・
・・・、33−nから構成される。
本のシフトレジスタ33−1゜33−2.・・・・・・
・・・、33−nから構成される。
これらのシフトレジスタはそれぞれ信号32−1゜32
−2.・・・・・・・・・、32−nを直列入力として
加えられ、各並列出力34をマツチング回路18へ送る
。
−2.・・・・・・・・・、32−nを直列入力として
加えられ、各並列出力34をマツチング回路18へ送る
。
このように結合されたシフトレジスタに対して、クロッ
ク信号35.36によってサンプリング間隔の制御が行
なわれる。
ク信号35.36によってサンプリング間隔の制御が行
なわれる。
すなわち、縦方向のサンプリング間隔を制御してmとす
るには、シフトレジスタ31.33ともに走査線のうち
m水目毎にのみシフト用のクロック35.36を出せば
よい。
るには、シフトレジスタ31.33ともに走査線のうち
m水目毎にのみシフト用のクロック35.36を出せば
よい。
この場合、シフトレジスタ31にはサンプリングを行な
わない1絵素毎のクロック35を与える。
わない1絵素毎のクロック35を与える。
また、局部切出し部の横方向のサンプリング間隔を制御
し、m’とするには、シフト用のクロック36をd絵素
毎にのみ与えるようにする。
し、m’とするには、シフト用のクロック36をd絵素
毎にのみ与えるようにする。
このようにして、シフト動作の瞬間に入力されていた値
が取り込まれ、それ以外の時点の値は取り込まない。
が取り込まれ、それ以外の時点の値は取り込まない。
このため、シフトレジスタ33の入口でサンプリングが
行なわれ、局部切出し部16には縦方向m、横方向Hの
サンプリング間隔で取り込まれた画像が逐次現われる。
行なわれ、局部切出し部16には縦方向m、横方向Hの
サンプリング間隔で取り込まれた画像が逐次現われる。
第10図はマツチング回路18の構成を示し、局部切出
し部16のn本のシフトレジスタ33−1.33−2.
・・・・・・・・・、33−nからの各n′の並列出力
34と、標準パターンの一時記憶レジスタ17のnXn
’本の出力37とは各対応する信号の組ごとに排他的論
理和演算器38により不一致信号39を送出する。
し部16のn本のシフトレジスタ33−1.33−2.
・・・・・・・・・、33−nからの各n′の並列出力
34と、標準パターンの一時記憶レジスタ17のnXn
’本の出力37とは各対応する信号の組ごとに排他的論
理和演算器38により不一致信号39を送出する。
この場合、パターン全体の不一致度は、n x n’本
の信号39のうち、′1″である本数によって表現され
る。
の信号39のうち、′1″である本数によって表現され
る。
次いで、信号39により各電流源回路40の出力をオン
、オフし、加算回路41により電流を加算することによ
り、オンしている電流源回路の個数に対応した、不一致
度を示す電圧42を得ることができる。
、オフし、加算回路41により電流を加算することによ
り、オンしている電流源回路の個数に対応した、不一致
度を示す電圧42を得ることができる。
上記第10図においては、加算回路41はアナログ演算
回路により構成したが、lピッ) n X n’大入力
加算器により構成することもできる。
回路により構成したが、lピッ) n X n’大入力
加算器により構成することもできる。
この場合、回路は多段階の回路とし、1段目は1ビツト
3人力の加算器で構成して2ビツトの出力を得るように
し、2段目では2ビツト入力の加算器で1段目の結果を
まとめ、以下同様に段を進めて、最終的に全ての初段入
力の加算値すなわち”1′′の本数を2進数として得る
ことができる。
3人力の加算器で構成して2ビツトの出力を得るように
し、2段目では2ビツト入力の加算器で1段目の結果を
まとめ、以下同様に段を進めて、最終的に全ての初段入
力の加算値すなわち”1′′の本数を2進数として得る
ことができる。
第11図は最小値検出回路19の構成を示す。
初期値設定器43は保持回路44に初期値として大きな
値をセットするためのものである。
値をセットするためのものである。
マツチングのための標準パターンと探索範囲との指定が
行なわれたときに、タイミング信号46により切換器4
5を初期値側に切換えるとともに、論理和演算器41を
通して保持回路44の入力ゲートを開き、初期値設定器
43からの初期値をセットする。
行なわれたときに、タイミング信号46により切換器4
5を初期値側に切換えるとともに、論理和演算器41を
通して保持回路44の入力ゲートを開き、初期値設定器
43からの初期値をセットする。
次いで切換器45を信号42側にもどし、探索範囲内に
おいて刻々求まる不一致の程度を示す信号42と保持回
路44の保持値とを比較器48で比較する。
おいて刻々求まる不一致の程度を示す信号42と保持回
路44の保持値とを比較器48で比較する。
不一致度電圧信号42の新しい値の方が小さいことを検
出すると、その値をサンプリングクロック49で論理積
算器50によってゲートし、論理和演算器47を通して
保持回路44の入力ゲートを開き、不一致度電圧信号4
2の新しい値を取り入れる。
出すると、その値をサンプリングクロック49で論理積
算器50によってゲートし、論理和演算器47を通して
保持回路44の入力ゲートを開き、不一致度電圧信号4
2の新しい値を取り入れる。
論理積演算器50の出力19’は第8図に示したように
レジスタ20の入力ゲートをも開き、その時点の走査点
のX座標およびY座標を取込む。
レジスタ20の入力ゲートをも開き、その時点の走査点
のX座標およびY座標を取込む。
このようにすると、探索範囲の走査が終了したときには
最小値が保持回路44に、最小値が発生した時点のXY
座標がレジスタ20にそれぞれ残っていることになる。
最小値が保持回路44に、最小値が発生した時点のXY
座標がレジスタ20にそれぞれ残っていることになる。
第12図は、走査点座標及び同期信号発生回路11とタ
イミング信号発生部12の詳細な構成を示す。
イミング信号発生部12の詳細な構成を示す。
まず発振器51の出力クロック52によりX座標カウン
タ53を進ませる。
タ53を進ませる。
カウンタ53の周期は定数設定器54にセットされてお
り、−数構出回路55によりカウンタ53が周期に達し
たことを検出するとカウンタ53をリセットする。
り、−数構出回路55によりカウンタ53が周期に達し
たことを検出するとカウンタ53をリセットする。
こうして、カウンタ53は定めた周期で繰返しカウント
を行なう。
を行なう。
一致検出回路55の出力56はY座標カウンタ57にク
ロックとして加えられ、周期を与える定数設定器58と
一致検出回路59との組合わせでカウンタ57は定めた
周期で繰返しカウントを行なう。
ロックとして加えられ、周期を与える定数設定器58と
一致検出回路59との組合わせでカウンタ57は定めた
周期で繰返しカウントを行なう。
水平同期信号発生器60および垂直同期信号発生器61
はX、 Yの各座標カウンタ53゜57の内容がそれぞ
れ所定値となったことを検出して、一定のタイミングお
よび幅を持つ信号を送出する。
はX、 Yの各座標カウンタ53゜57の内容がそれぞ
れ所定値となったことを検出して、一定のタイミングお
よび幅を持つ信号を送出する。
次にタイミング信号発生回路12において、探索範囲を
限定するための回路について述べる。
限定するための回路について述べる。
62.63はそれぞれ探索範囲の左端、右端のX座標を
保持するレジスタで、その値は第8図における演算処理
装置25より与えられる。
保持するレジスタで、その値は第8図における演算処理
装置25より与えられる。
まず−数構山谷64,65によりX座標カウンタ53と
62.63との内容の一致を検出し、それぞれをフリッ
プフロップ66をセットおよびリセットする。
62.63との内容の一致を検出し、それぞれをフリッ
プフロップ66をセットおよびリセットする。
従って、フリップフロップ66はX座標が指定された範
囲内にあるときのみオンとなる。
囲内にあるときのみオンとなる。
Y座標についても同様に、上端、下端を与えるレジスタ
67.68、−数構山谷69,70によってフリップ7
0ツブ71をセット、リセットし、指定範囲内のみでオ
ンとなる信号を作り出す。
67.68、−数構山谷69,70によってフリップ7
0ツブ71をセット、リセットし、指定範囲内のみでオ
ンとなる信号を作り出す。
次に、サンプリング間隔の制御回路について述べる 7
2は回路11におけるX座標カウンタ53と同じクロッ
ク52で動作するカウンタで、その内容がレジスタ73
が保持する周期と内容が一致することを一致検出器70
で検出し、その時点でレジスタ73をリセットし内容を
零に戻す。
2は回路11におけるX座標カウンタ53と同じクロッ
ク52で動作するカウンタで、その内容がレジスタ73
が保持する周期と内容が一致することを一致検出器70
で検出し、その時点でレジスタ73をリセットし内容を
零に戻す。
こうして、カウンタ72はレジスタ73が保持する周期
で繰返しカウントを行なうことになる。
で繰返しカウントを行なうことになる。
15はカウンタ12の内容が零であることを検出してお
り、1周期に1クロツクタイムのみ出力がオンとなる。
り、1周期に1クロツクタイムのみ出力がオンとなる。
Y方向についても同様に、カウンタ76、周期レジスタ
77、−数構山谷78、セロ検出器79により、1周期
に1水平走査線のみオンとなる信号を作り出す。
77、−数構山谷78、セロ検出器79により、1周期
に1水平走査線のみオンとなる信号を作り出す。
80〜82は論理積演算器で、必要なタイミング信号を
作り出す。
作り出す。
すなわち、80はY方向の指定されたサンプリング間隔
ごとのl水平走査線分にゲートされたクロック52を出
力し、これを映像メモリ15のシフトクロック35とし
て使用する。
ごとのl水平走査線分にゲートされたクロック52を出
力し、これを映像メモリ15のシフトクロック35とし
て使用する。
81は、さらにX方向にもサンプリングされたクロック
を出力し、これを局部切出し部のシフトクロック36と
して使用する。
を出力し、これを局部切出し部のシフトクロック36と
して使用する。
82は、シフトクロック36をさらにX方向とY方向の
探索範囲の中だけ限定したクロックを作り、最小値検出
回路19のクロック49として使用する。
探索範囲の中だけ限定したクロックを作り、最小値検出
回路19のクロック49として使用する。
また、探索範囲の下端の一致検出器70の出力は、探索
範囲の走査が完了したことを演算処理装置に知らせる信
号24として使用する。
範囲の走査が完了したことを演算処理装置に知らせる信
号24として使用する。
第13図は、前記第8図における計算回路すなわち座標
演算処理部21の構成の一例を示すブロック図である。
演算処理部21の構成の一例を示すブロック図である。
また、第14図は画面の走査の経過方向を下にとり、走
査の進行とともに標準パターンと探索範囲をどのように
切り換えるかを示した説明図で、垂直帰線期間をはさん
で2つの画面を連続して示す。
査の進行とともに標準パターンと探索範囲をどのように
切り換えるかを示した説明図で、垂直帰線期間をはさん
で2つの画面を連続して示す。
上記両図において、まず最初に粗認識を行なう。
そのため、運用制御部23は選択回路91を切換えて、
粗検出のための探索範囲を示す信号を送り出す。
粗検出のための探索範囲を示す信号を送り出す。
この探索範囲は全画面ととることが多(、標準パターン
に第14図Aの標準パターンを用いるときには、aの斜
線で示した範囲とする。
に第14図Aの標準パターンを用いるときには、aの斜
線で示した範囲とする。
走査が進んでp点に至ったとき探索は終了し、i点が不
一致の程度が最小で、その座標が信号20′として送ら
れてくる。
一致の程度が最小で、その座標が信号20′として送ら
れてくる。
この値をレジスタ93に記憶しておく。
次に選択回路91を切換えて精検出に移り、順次第14
図の標準パターンB、C,DおよびEを用い、それぞれ
第14図のb)c、dおよびeで示す直線状の探索範囲
でマツチングを行なう。
図の標準パターンB、C,DおよびEを用い、それぞれ
第14図のb)c、dおよびeで示す直線状の探索範囲
でマツチングを行なう。
この探索範囲は、粗検出の結果得られたi点に対し一定
の相対位置関係にあるため、標準パターン毎にレジスタ
94に記憶されている値を選択回路91’を切換えて取
出し、加算器95により、レジスタ93に保持されてい
る粗検出の結果の位置と加算し、選択回路91を通して
送り出す。
の相対位置関係にあるため、標準パターン毎にレジスタ
94に記憶されている値を選択回路91’を切換えて取
出し、加算器95により、レジスタ93に保持されてい
る粗検出の結果の位置と加算し、選択回路91を通して
送り出す。
b、c。d、eの探索範囲はq、r、s、を点に至った
とき終了となり、第8図に示したようにタイミング発生
回路12から探索終了信号24が運用制御部23に加え
られる。
とき終了となり、第8図に示したようにタイミング発生
回路12から探索終了信号24が運用制御部23に加え
られる。
ここで、探索パターンBに対し、j部において不一致の
程度が最小であったとする。
程度が最小であったとする。
j部と最終的に求めたい位置nとの間には一定の相対位
置関係があるため、各標準パターン毎にレジスタ96に
記憶されている値を選択回路91を切換えて取出し、加
算器98でマツチング結果の位置座標を加算し、レジス
タ99の対応する部分に記憶しておく、4つの標準パタ
ーンB−Eについてのマツチングが終了したとき、標準
パターンB、Eに対応するレジスタ99のY座標を加算
器100−1で加算し、最下位ビットを除いたものをと
ることにより両者の加算平均を得る。
置関係があるため、各標準パターン毎にレジスタ96に
記憶されている値を選択回路91を切換えて取出し、加
算器98でマツチング結果の位置座標を加算し、レジス
タ99の対応する部分に記憶しておく、4つの標準パタ
ーンB−Eについてのマツチングが終了したとき、標準
パターンB、Eに対応するレジスタ99のY座標を加算
器100−1で加算し、最下位ビットを除いたものをと
ることにより両者の加算平均を得る。
同様に標準パターンC,Dに対する結果より加算器10
0−2によりX座標の加算平均を得る。
0−2によりX座標の加算平均を得る。
この1001゜100−2の出力が、最終的求めようと
するn点の座標である。
するn点の座標である。
第13図の構成は、最初にあげた本発明の第1の目的を
達成するため、粗検出と精検出を行なうための1例を示
したものである。
達成するため、粗検出と精検出を行なうための1例を示
したものである。
本発明の第2の目的を達成するためには探索範囲用のレ
ジスタ93を複数個用意し、サンプリング間隔および標
準パターンを共に必要なものに切換えてタイミング信号
発生回路12および標準パターンレジスタ17に送り、
マツチング動作を規定するようにすればよい。
ジスタ93を複数個用意し、サンプリング間隔および標
準パターンを共に必要なものに切換えてタイミング信号
発生回路12および標準パターンレジスタ17に送り、
マツチング動作を規定するようにすればよい。
これらの制御は専用の回路によって実現してもよく、ま
た汎用のプログラム内蔵型演算処理装置を用い、プログ
ラムによって実現してもよい。
た汎用のプログラム内蔵型演算処理装置を用い、プログ
ラムによって実現してもよい。
後者によれば、さらに複数の標準パターンを設けて個々
の標準パターンでのマツチングが成功しなかったときの
対策とし、あるいは複数個の標準パターンのマツチング
結果位置の相対位置関係をチェックすることによりマツ
チングが正しかったことを確認することも容易である。
の標準パターンでのマツチングが成功しなかったときの
対策とし、あるいは複数個の標準パターンのマツチング
結果位置の相対位置関係をチェックすることによりマツ
チングが正しかったことを確認することも容易である。
以上の実施例においては、映像信号を2値化して処理す
るものとして説明したが、映像信号を複数ビットの多値
ディジタル量に変換し、あるいはアナログ信号のままと
して処理してもよい。
るものとして説明したが、映像信号を複数ビットの多値
ディジタル量に変換し、あるいはアナログ信号のままと
して処理してもよい。
そのときは、映像メモリおよびマツチング演算部を上述
の実施例と同様な機能をもつもので置き換えればよい。
の実施例と同様な機能をもつもので置き換えればよい。
以上説明したように本発明によれば、検出のため設定さ
れた画面の中から標準パターンを選択すン る際、その大きさおよび縦横比に関する自由度が大きく
、従ってパターンとして特異性を持つものを選択するこ
とが容易である。
れた画面の中から標準パターンを選択すン る際、その大きさおよび縦横比に関する自由度が大きく
、従ってパターンとして特異性を持つものを選択するこ
とが容易である。
また、粗検出、精検出の2段階に分けて検出を行なうこ
とにより、粗検出のサンプリング間隔が大きい場合でも
、1絵素の分解能で対象の位置を検出することが可能で
ある。
とにより、粗検出のサンプリング間隔が大きい場合でも
、1絵素の分解能で対象の位置を検出することが可能で
ある。
また、多種類の対象をそれぞれに適した標準パターンの
大きさを用いて検出し、しかもその切換えを高速に行な
うことが可能である。
大きさを用いて検出し、しかもその切換えを高速に行な
うことが可能である。
これらの特長は、本発明による検出方法の適用可能範囲
を床机なものとすることにつながっている。
を床机なものとすることにつながっている。
それは対象の種類だけではなく、対象の撮像装置視野で
の供給誤差と関連する視野の大きさの選択にも大きな自
由度を与えることになる。
の供給誤差と関連する視野の大きさの選択にも大きな自
由度を与えることになる。
さらに、全ての動作の切換えは電子的に行なえるため、
多数台の撮像装置で捕える多種類の対象の位置検出を時
分割サービスにより処理することができる。
多数台の撮像装置で捕える多種類の対象の位置検出を時
分割サービスにより処理することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は標準パターンの1例を示す説明図、第2図は走
査軸を変化させる方法を示す説明図、第3図はサンプリ
ング間隔を変化させる方法を示す説明図、第4図は精検
出のための標準パターンを示す説明図、第5図は精検出
方法を示す説明図、第6図は凹凸のある稜線の検出を示
す説明図、第7図は精検出用の標準パターンの選択を示
す説明図、第8図は本発明による装置全体の構成例を示
すフロック図、第9図は画像メモリと局部切出し部の構
成例のブロック図、第10図はマツチング回路の構成例
のフロック図、第11図は最小値検出回路の構成例のブ
ロック図、第12図はXY座標およびタイミング信号発
生部の構成例のブロック図、第13図は座標計算部の構
成例のブロック図、第14図は粗検出、精検出の順序を
示す説明図である。 1:映像、2:対象、3: 「5Jの字型パターン、
11:同期信号発生回路、12:タイミング信号発生回
路、13:像入力装置、14:2値化回路、15:映像
メモリ、16:2次元局部切出し部、17:標準パター
ンレジスタ、18:マツチング回路、19:最小値検出
回路、20:レジスタ、21:計算回路、22:メモリ
、23:運用制御部、24:探索終了信号、25:演算
処理装置。
査軸を変化させる方法を示す説明図、第3図はサンプリ
ング間隔を変化させる方法を示す説明図、第4図は精検
出のための標準パターンを示す説明図、第5図は精検出
方法を示す説明図、第6図は凹凸のある稜線の検出を示
す説明図、第7図は精検出用の標準パターンの選択を示
す説明図、第8図は本発明による装置全体の構成例を示
すフロック図、第9図は画像メモリと局部切出し部の構
成例のブロック図、第10図はマツチング回路の構成例
のフロック図、第11図は最小値検出回路の構成例のブ
ロック図、第12図はXY座標およびタイミング信号発
生部の構成例のブロック図、第13図は座標計算部の構
成例のブロック図、第14図は粗検出、精検出の順序を
示す説明図である。 1:映像、2:対象、3: 「5Jの字型パターン、
11:同期信号発生回路、12:タイミング信号発生回
路、13:像入力装置、14:2値化回路、15:映像
メモリ、16:2次元局部切出し部、17:標準パター
ンレジスタ、18:マツチング回路、19:最小値検出
回路、20:レジスタ、21:計算回路、22:メモリ
、23:運用制御部、24:探索終了信号、25:演算
処理装置。
Claims (1)
- 1 撮像装置からの画像情報をあらかじめ定めた第1の
サンプリング間隔でサンプリングしてメモリー記憶しな
がら、上記メモリに記憶された情報を順次部分的に切り
出して第1の標準パターンと比較し、両者が最も合致し
たときの上記情報切り出し位置の座標すなわち第1の座
標を記憶し、上記第1の座標より探索範囲を定め、前記
画像情報の上記探索範囲の部分を上記第1のサンプリン
グ間隔よりも小さい第2のサンプリング間隔でサンプリ
ングして前記メモリに記憶しながら、順次部分的に切り
出して第2の標準パターンと比較し、両者が最も合致し
たときの情報切り出し位置の座標すなわち第2の座標を
求め、前記第1の座標および上記第2の座標より正しい
座標を求めることを特徴とするパターンの位置検出方法
。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP51006671A JPS5839357B2 (ja) | 1976-01-26 | 1976-01-26 | パタ−ンの位置検出方法 |
DE2703158A DE2703158C3 (de) | 1976-01-26 | 1977-01-26 | Einrichtung zum Erfassen der Position eines Musters oder Zeichens |
US05/762,717 US4091394A (en) | 1976-01-26 | 1977-01-26 | Pattern position detecting system |
NL7700803A NL7700803A (nl) | 1976-01-26 | 1977-01-26 | Patroonpositiedetectiesysteem. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP51006671A JPS5839357B2 (ja) | 1976-01-26 | 1976-01-26 | パタ−ンの位置検出方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59088268A Division JPS59211167A (ja) | 1984-05-04 | 1984-05-04 | パタ−ンの位置検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5291331A JPS5291331A (en) | 1977-08-01 |
JPS5839357B2 true JPS5839357B2 (ja) | 1983-08-29 |
Family
ID=11644825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP51006671A Expired JPS5839357B2 (ja) | 1976-01-26 | 1976-01-26 | パタ−ンの位置検出方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4091394A (ja) |
JP (1) | JPS5839357B2 (ja) |
DE (1) | DE2703158C3 (ja) |
NL (1) | NL7700803A (ja) |
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