JPS59111579A - パタ−ン位置検出における閾値制御方式 - Google Patents

パタ−ン位置検出における閾値制御方式

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JPS59111579A
JPS59111579A JP57221656A JP22165682A JPS59111579A JP S59111579 A JPS59111579 A JP S59111579A JP 57221656 A JP57221656 A JP 57221656A JP 22165682 A JP22165682 A JP 22165682A JP S59111579 A JPS59111579 A JP S59111579A
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JP
Japan
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pattern
threshold level
data
image data
area
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JP57221656A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Ikeda
池田 比呂志
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/20Image preprocessing
    • G06V10/28Quantising the image, e.g. histogram thresholding for discrimination between background and foreground patterns

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Theoretical Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、予め定められた面積をもつ図形、文字、記号
等のパターン位置を検出するシステムにおいて、パター
ンの黒白レベル変動を補償する2値化処理方式に関し、
特に2値化のための閾値レベルを、入カバターンの面積
を監視することによシ、常時最適値に制御する方式に関
する。
〔技術の背景〕
最近のプリント基板の自動製造技術においては、たとえ
ば、はんだ付けあるい一部品実装を自動化するために、
プリント基板上の所定パターンの位置を自動認識し、そ
れに基づいて基板を精密に位置決め制御する装置が使用
されている。
第1図は、このような位置決め装置の従来例を示したも
のであシ、1は可動テーブル、2は加ニブリント基板、
3はビデオカメラ、4は増幅器、5はA/D変換器、6
は画像メモリ、7は画像処理部、8はCRT制御部、9
はCRT、 10は位置決め制御部、11は位置決めデ
ータファイル、12はX軸駆動モータ、13はX軸駆動
モータを表わす。
可動テーブル1上に取シ付けられた加ニブリント基板2
は、固定位置に収シ付けられたビデオカメラ3によ)、
所定の領域を撮像される。ビデオカメラ3から出力され
た画像信号は、増幅器4に□ よシ増幅され、A/D変換器5によシ、デジタル信号に
変換される。このデジタル信号は、各画素を、たとえば
4ピツト、16レベルで表現する形式のものであシ、こ
れによ)1画面分のデータが画像メモリ6に格納される
画像処理部7は、画像メモリ6からデータを読み出し、
予め設定されている閾値を用いて2値化処理を行ない、
CRT制御部8に供給する。一般に、レベル範囲な0乃
至にとし、閾値レベルなtとしたとき、画像信号レベル
AについてO≦A≦tの場合はA→“0″とし、t<A
≦にの場合はA→“1″とする。CRT制御部8は、こ
の2値化された信号によりCRT9の輝度を制御し、ビ
デオカメラ3が撮像したプリント基板2上の所定の領域
の画像を、白黒2レベルでCRT画面上に表示する。ま
た同時に、後述されるパターン位置の誤差検出処理も行
なう。
位置決め制御部10は、位置決めデータファイル11の
データにしたがって、駆動モータ12.13を制御し、
可動テーブル1のXおよびYellの位置決めを行なう
が、まず第一次的に位置決めデータを用いて粗制御を行
ない、次に第2次的に、たとえば数十ミクロン程度以下
の精密制御を画像処理部7から出力されるパターン位置
誤差信号(ΔX、ΔY)を用いて行なっている。
第2図は、上記した精密制御における処理の説明図であ
シ、図中の14はCRT9の表示画面であって、パター
ン位置検出エリアを表わしている。
また15は基準パターンマークであって目標位置を表わ
し、16は現在の入カバターン位置を表わ 3− している。これら両者のパターン間の距離が位置誤差を
示し、両者のパターンが重なったとき位置決めが完了す
る。画像処理部7は、画像データ中のパターンを検出し
、位置を算出して、基準位置との間の誤差信号を位置決
め制御部10へ出力する。
ところで、プリント基板上のパターンおよび背景面の反
射率は、メッキのムラや変色などの製造条件あるいはよ
ごれ等により一定しない。更に、照明光源あるいはビデ
オカメラ等の経時変化によシ、画像信号のレベルが変動
する。このため、第3図に例示するように、画像処理部
7によシ固定の閾値で2値化処理されたパターンの大き
さや形状は、原パターンと相違する場合が生じて、画像
処理部7における入カバターン位置の認識精度が低下す
るという問題があった。
〔発明の目的および構成〕
本発明の目的は、従来の自動的なパターン位置認識にお
ける精度を改善するため、画像信号を2値化する閾値レ
ベルを、動的に最適値に設定する 4− ことにあシ、そのための手段として、入カバターンの面
積を求め、その値を既知の設計値と比較し、その大小関
係により閾値レベルを変化させて最適値にフj−ドパツ
ク制御する方式をとるものである。
それによ〕本発明の構成は、面積値が既知であるような
パターンを有する部材について該パターンを読み取り、
その位置を検出して上記部材の位置決め制御を行なうシ
ステムにおいて、該パターンを各画素が3以上の多レベ
ルで表現される画像データに変換し、更に該多レベルの
画像データを、変更可能に設定された閾値を用いて2値
化処理することによシ2レベルの画像データに変換し、
次に該2レベルの画像データに基づいてパターンの面積
値を求め、紋末められたパターン面積値を既知の面積値
と比較し、該比較結果に基づいて上記閾値を変更し、該
変更された閾値を用いて上記多レベルの画像データを再
び2値化処理して2レベルの画像データに変換し、以下
上記した処理を繰夛返して最適の閾値を求め、該最適の
閾値な用いて変換された2レベルの画像データに基づい
てパターン位置の検出処理を実行することを特徴として
いる。
〔発明の実施例] 以下に、本発明を実施例にしたがって説明する。
第1図に示すような装置を用いてパターン位置を検出す
る場合、通常、パターンの最大位置ずれ量をX、Y方向
について予測することが可能である。したがって、この
最大位置ずれ量に基づいて第2図に示すパターン位置検
出エリア14を設定すれば、入カバターン全体が、常に
このパターン位置検出エリア内に含まれているようにす
ることができる。
他方、検出対象パターンの正規の面積(Soとする)は
、設計データから予め知ることができる。
そこで本発明では、このパターン面積Soと、検出され
た入カバターンの2値化後の面m(Stとする)とを比
較し、So”、Stの場合には、2値化処理の閾値レベ
ルtを最適レベルと判定し、またSo<Stの場合K 
ハ、パターン近傍のよごれなどからの反射をパターンの
一部として誤って検出していることになるので、閾値レ
ベルtを上げて、正常パターンよりも反射率の小さいよ
ごれなどに基づく画像信号のレベルが、“0#レベルに
2値化されるようにし、他方、So>81の場合には、
パターンの一部がたとえは変色などによシ反射率が低下
してドロップアウトしているものと考えられるので、閾
値レベルtを下げ、ドロップアウト領域が”1″レベル
に2値化されやすいように制御する。
第4図は、上述した原理に基づいて構成された本発明の
1実施例を示す。本実施例は、第1図に従来例として示
した装置の画像処理部7を改良し、閾値の最適制御機構
を付加したものである。そのため、第4図には、本発明
に関連する画像処理部の内部構成を主として記載してあ
シ、第1図の従来例と共通の構成要素についてはその大
部分を省略して示しである。
第4図において、6は画像メモリ、7′は本発明により
改良された画像処理部、17は2値化処理部、18は閾
値保持部、19はバッファ、20は 1− 閾値最適化制御部、21はパターン検出エリアデータ保
持部、22は基準パターン面積データ保持部、23はパ
ターン拳−位置検出部、24はパターン位置誤差算出部
、25は目標位置データ保持部を表わしている。
画像メモリ6中に格納されている画像データA(たとえ
ば前述したように4ビツト、16レベル形式のデータ)
は、走査順序にしたがって、画累嚇位に2値化処理部1
7の一方の入力に与えられる。2値化処理部17の他方
の入力には、閾値保持部18に設定されている閾値t(
たとえば、tの初期値を”7″とする)が与えられる。
2値化処理部17は、入力された画像データAおよび閾
値@7”について、0≦A≦7あるいは7<A≦15の
いずれであるかを判定し、その結果にしたがって、画像
データAを′″0”あるいは@1”に変換し、バッファ
19に格納する。
各画素について上記の2値化処理が完了したとき、バッ
ファ19には、画像メモリ6の内の16レベルの画像デ
ータに対応する2値化された画像 8− データが格納されている。
次に、閾値最適化制御部20は、パターン検出エリアデ
ータ保持部21のデータに基づき、バッファ19内の指
示されたパターン検出エリアの2値化画像データから入
カバターンの面積S1を求める。これは、該パターン検
出エリア内の、値”1”をもつ画素数をカウントするこ
とによシ得られる。
閾値最適化制御部20は、更に、得られた入カバターン
の面積S1と、基準パターン面積データ保持部22に予
め設定されているパターン面積についての設計データS
oとを比較し、閾値保持部18のtについて、以下の制
御を行なう。
(i)  So< Stの場合、tを(t+1)に更新
する。
(it) So= 81の場合、tを更新しない。
(iii) So> Slの場合、tを(t−1)に更
新する。
なお、Soについては一定の許容幅を設け、Slが該許
容幅内にある限#)tを更新しないようにすることも可
能である。
2値化処理部17は、閾値tが更新されたとき、画像メ
モリ6内の画像データAKついての2値化処理をやシ直
し、新しい閾値tにしたがった2値化画像データにより
、バッファ19のデータを更新する。閾値最適化制御部
20は、このバッファ上の新しい2値化データについて
、再び閾値の更新制御を行なう。
以上のような閾値tを最適化するフィードバック過程を
繰り返し、最終的にSlが、5t=So(あるいは前述
した許容幅内)の状態になったとき、パターン位置検出
部23以下に制御を移す。
パターン位置検出部23、パターン位置誤差算出部24
、および目標位置データ保持部25は、従来例の装置に
も含まれる既知の機能部分であシ、バッファ19上に確
定された2値化画像データからパターン位置を検出し、
該検出位置を目標位置と比較して、パターン位置誤差値
ΔX、ΔYを算出し、第1図の従来例に示されている位
置決め制御部10に供給する。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、予め面積データが知ら
れているパターンを読み取ってその位置を認識する場合
、パターンの画像データを、常に最適な閾値で2値化す
ることができるため、正確なサイズをもったパターンを
検出することができ、従来方式にくらべてパターン位置
の認識精度を格段に高めることが可能となる。そのため
、たとえばプリント基板の加工、組立て等の自動化への
利用に際しては、位置決め精度が改善され、プリント基
板の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はパターン位置の自動認識による位置決め装置の
従来例の構成図、第2図はCRT上に表示されたパター
ン検出エリアおよび位置決め制御の説明図、第3図は閾
値レベルが不適当な場合に2値化されたパターンの例を
示す説明図、第4図は本発明実施例の構成図である。 図中、1は可動テーブル、2は加ニブリント基板、3は
ビデオカメラ、4は増幅器、5はA/Di換器、6は画
像メモリ、7.7′は画像処理部、8はCRT制御部、
9はCRT、10は位置決め制御部、11は位置決めデ
ータファイル、12はX軸駆動モータ、13はX軸駆動
モータ、14はパターン位置検出、:t−IJア、15
は基準パターンマーク、16は現在の入カバターン位置
、17は2値化処理部、18は閾値保持部、111バツ
フア、20は閾値最適化制御部、21はパターン検出エ
リアデータ保持部、22は基準パターン面積データ保持
部、23はパターン位置検出部、24はパターン位置誤
差算出部、25は目標位置データ保持部を表わしている
。 特許出願人・ 富士通株式会社 代理人 弁理士

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 面積値が既知であるようなパターンを有する部材につい
    て該パターンを読み取9、その位置を検出して上記部材
    の位置決め制御を行なうシステムにおいて、該パターン
    を各画素が3以上の多レベルで表現される画像データに
    変換し、更に該多レベルの画像データを、質重可能に設
    定された閾値を用いて2値化処理することによシ2レベ
    ルの画像データに変換し、次に該2レベルの画像データ
    に基づいてパターンの面積値を求め、紋末められたパタ
    ーン面積値を既知の面積値と比較し、該比較結果に基づ
    いて上記閾値奪変更し、該変更された閾値を用いて上記
    多レベルの画像データを再び2、値化処理して2レベル
    の画像データに変換し、以下上記した処理を繰シ返して
    最適の閾値を求め、該最適の閾値な用いて変換された2
    レベルの画像データに基づいてパターン位置の検出処理
    を実行することを特徴とするパターン位置検出における
    閾値制御方式。
JP57221656A 1982-12-17 1982-12-17 パタ−ン位置検出における閾値制御方式 Pending JPS59111579A (ja)

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