JPS59123984A

JPS59123984A - 画像認識装置

Info

Publication number: JPS59123984A
Application number: JP23149982A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Niwa; 丹羽　美夫; Daisuke Ogawara; 大河原　大輔
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1982-12-29
Filing date: 1982-12-29
Publication date: 1984-07-17

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】産業上の利用分野本発明は、認識対象画像が基準サンプル画像に比べ、濃
淡模様の配列は同じで、形状が多少変化している対象を
認識する画像認識装置に関するものである。

従来例の構成とその間Ｐａ点従来、画像上の形状認識は、基準形状に関する情報を対
象形状の全体又は部分の濃淡パターンという形で持って
おり、それを対象画面上で一画素ごとずらしていきなが
ら一致しているかどうかを調べていくパターンマツチン
グ法が実用化されている。この方法は基準が同定パター
ンであるため対象形状の変１しに対しては基本的に対応
が困難である。即ち基準パターンを小さくし、対象形状
の変化の影暢を受けにくいＩうにすれば、候補領域条件
を満足する機会が多くなり、候補点が多数になってしま
うし、又このことを防ぐため、基準パターンを大きくす
れば対象形状の変化への対応がとりにくくなる。

発明の目的本発明は、この様な条件下の認識に対応でき、認識対象
形上が多少変形して本認識可能な画像認識装置を提供す
ることを目的とするものである。

発明の構成ｉ　言Ｐ目的を達成するために、本発明は、顕微鏡、Ｔ
Ｖカメラなどで構成される撮像装置と、撮像装置の画像
をディジタル画像に変換する画像処理装置と、あらかじ
め入力された基準形状に関する情報を用い、対象となる
前記ディジタル画像と比較してこのディジタル画像の認
識指定箇所を捜査し認識する認識装置と、モニター画面
上の基準サンプル画像に対し、認識指定箇所に関する情
報を人力する入力装置とを具備し、モニター画面上の基
準サンプル画像に対し、認識させたい形状の境界線又は
境界点に画面上発生させたＹ軸、Ｙ軸方向０２本のカー
ソル線の交点を電ね合わせ、認識対象の形状を直線、長
方形などの限られた分類で指示することにより、基準形
状に関する情報を人力し、これら２本のカーソル線上の
濃淡レベル配列と同一配列をＹ軸、Ｙ軸方向の各々につ
いて対象画像上で捜査して条件を満足する２本の線の交
点を認識対象形上の境界上の点として認識し、これらの
点から、認識した形状の位置、回軸方向を知るように構
成したものであり、これにより、認識対象形状が多少変
形していても指示箇所の認識を行なうととができる。

実施例の説明以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第１
図において（Ｉｌｌは認識対象物、（１２１は顕微鏡、
ＴＶカメラ、照明装置θ、尋で構成される撮像装置、賭
は撮像装置１１２＋からのアナログ情報の撮像画像をＮ
値のディジタル画像に変換する画像処理装置、（１４）
はディジタル画像の記憶領域を持った画像メモリである
。（１５）は基準形状データの入力制御装置で、モニタ
ー画面α９）上のカーソル線の制御、カーソル位置から
基準形状データを作成し、基準形状データの格納領域を
持った基準形状データメモリ０＠へ格納する。Ｑηは画
像メモリＱヰ１士のＹ軸又はＹ軸に平行な１列について
基準形状データと比較する比較演算部、（＋８１は認識
抽出された認識対象形状上の境界点の位置関係より、認
識対象形状の位＋１．回転方向を算出する位置・角度清
算処理である。

基準形状データ入力装置３５＋は、まず認識対象物Ｉｔ
＋ｉのディジタル画像データを一旦画像メモリ（１４）
から内蔵されている画像用メモリにとり込み、そのメモ
リ十にカーソル線となる濃淡レベルを追加し、対象物の
画像と同時にモニター画面ｌｌ９）に出力する。

カーソル線はモニター画面（９）上で、キーボードにて
任意方向に移動させることができる。認識箇所の指定は
、基準形状の境界線上にカーソル線の交点を重ね合わせ
ることによって行なう。

このようにして指示入力されたデータは、基準形状デー
タ入力装置０［ｉｌによって認識対象としての条件を満
足しているかどうかが判断され、満足しておれば、その
位置及び前後における濃淡レベル配列を基準形状データ
メモり　！１６）に格納する。

基準形状データ人力装置Ｑ５１によって判断される認識
対象箇所として満足すべき条件は、対象となる形状やそ
のとり得る姿勢などにより異なるが、例えば直線の場合（ａ）　　始点、終点画素の濃淡レベルが同じであるこ
と（ｂ）　　指定されたカーソル線上の濃淡レベル配列と
、そのカーソル線の前後の線におけるそれとが、少なく
とも一箇所、ある長さ以上にわたって異なること、０２点が最低限必要な条件となる。

その他認識対象形状が長方形及び円の場合について基本
的な条件を下言ｅにあげる。

（１）　　長方形の場合（ａ）　　各頂点が同一濃淡レベルであること、（１）
）　　各辺に隣接する濃淡レベルが、ある一定区間以上
で異なること、（Ｃ）　　各対向辺の平行度が許害値以下であること、（ｄ）　　指定点が４点であること、（２）　　円の場合（ａ）　　指定された各頂点が同一濃淡レベルであるこ
と、（ｂ）　　指定された各頂点が３点以上であること、（
Ｃ）　　指定された各頂点の各座標は、１つの円周を表
わす式をある誤差範囲内で同時に満足すること、基準形状データ入力装置霞は、さらにカーソル線の交点
で指示された各点がどのような形状をしているか１例え
ば、直線、長方形などの情報をオペレータにより指示さ
せ、′その情報も同時に基準形状データメモリ（１６１
に格納する。

比較演算部（１ηは画像メモ１ＪＯ４１の画像データと
基準形状データメモＩＪ　Ｑυの基準形状データを比較
し。

Ｘ軸、Ｙ軸の各々の方向について該当ラインを捜査し、
その交点を対象形状の境界線上の一点として認識する。

この時濃淡レベル配列の比較は、各濃淡レベル要素を１
ケ１ケ比較していくのではなく、連続した同一濃淡レベ
ル要素とと−まとまりとして、その個数がある範囲内に
あるかどうかによって比較する。

位置・角度演算装＆ｔｌｌｌｌでは、このようにして得
られた対象形状の境界線上の各点の位置から、基準形状
入力時に指示人力された直線、長方形などの基準形状情
報を用いて認識形状の位置、回転角度を算出する。

本発明による対象形状藺職過糧について、さらに詳細に
説明する。第２図に、認識対象形状の画像例を示す。こ
れは磁気ヘッドの顕微鏡両瞳で、撮像装置からの画像を
Ａ／１）変換、濃淡レベル正規化等の処理して得られた
濃淡レベル２ビツト（濃淡階調４）の画像である。ここ
で、（１）〜（４）はレベル１〜レベル４の領域を示す
。磁気ヘッドは各々基本的には同じ形状をしているが、
わずかづつ異るためその残炭画像も基準サンプル画像と
は少しづつ異なる。しかし濃淡模様の配置関係は同じで
ある。

認識箇所を、第２図の（５）、即ちレベル４の領域（４
）とレベル２の領域（２）の境界線で上、側のＸ軸に平
行な直線部（以下これをＡＬ部と呼ぶ）とする。

■認識箇所指示１）認識指定箇所の形状を指定、即ちＡＬ部の場合「直
線」を指示する。

Ｎ）次にＸ軸方向カーソル線（以下ＬＨと呼ぶ）とＹ軸
方向カーソル線（以下ＬＶと呼ぶ）の交点により直線の
始点ＡＰ８と終点ムＰＩＩｌを指示する。

ｆｉｌ）　　直線部ムＬの属する濃淡レベルをカーソル
の交点で指示する。この場合は領域（４）内の適当な点
にカーソルの交点をもってくる。

カーソル線での指示状況を第３図に示す。第３図の（６
）（７）　（７ｊは各々Ｘ軸、Ｙ軸方向カーソル線、（
８）はムＩ、部の始点ＡＰ８を示す交点、（９）は終点
ムＰ１を示す交点である。

上記Ｉ）〜ＩＩＩ）の手順で認識箇所が指定されると、
そこに関するデータとして、下肥（ＩＬ）〜（（１３を
基準形状データメモリ（１鴫に格納する。

（ａ）　　形状（この場合「直線」）（ｂ）　　指定箇所の濃淡レベル（ＡＬ部の場合「４」
）（０）　　大きさ情報（ＡＬ部の場合＊ｐｓ　、　Ａ
ｒｍ間の画素数）（（１）　　カーソル線上及びその前後の濃淡レベル配
列、ＡＬ部の場合の具体的な鎖編レベル配列はＬＨＬＶの前
後のラインを各々ＬＨ−１＊　ＬＴ１＋１　＊　”Ｖ−
１＠　ＬＶ−）　１　　とすることＬＨ；（２１２ｅ・・・２，４．・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
４，２．・・・２）ＬＨ−１＝　（２，２、・・・２．
４．・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・４，２．・・・２）ＬＨ＋１　　
＝　（Ｌ２＊・・・２．２．２．・・・２．４．・・・
４，２．・・・２，２．・・・２）（７）側のＬＶ＝（１，・・・１，４．・・・・・・・・・・・４，２
．・・２．４．・・・・・・４，１．・・・１）（７）
側のＬＶ−１’ ＝（１，・・・１．４．・・・４，２．・・・２．・・
・２．４．・・・４．１．・・・１）（７）側のＬＶ−
）＋＝（１，・・・１１４．・・・・・・・・・・・・４，
２．・・・２．４．・・・・・４．１．・・・１）なお
、これらの濃淡レベル配列を作る際、同−濃淡レベルが
ある一定数以上連続しない領域については、それを無視
する。こ五は対象物のキズ等不確定要素を除去するため
である。

■認識方法１）　　Ｘ軸、Ｙ軸方向各々について、基準濃淡レベル
配列と同じ配列関係となる位置を捜査する。例えばＸ軸
方向の場合、該当ラインの濃淡レベル配列（Ｌｘ）の仕
方がＬｖと同じで、その前後のラインの濃淡レベル配列
（ＬＸ−１゜Ｌｘｌ）との差”Ｘ−ＬＸ−１＊　”！　
””　ＬＸ＋１　　が各々Ｌｙ　　Ｌｙ−１、Ｌｙ　＋
＋　Ｌｙ４１　　と同じになるり、と捜す。

１１）ｘ軸、Ｙ軸各方向における該当ラインの交点を認
識対象形状上の点の候補とする。直線の場合、始点、終
点の候補点となる。

１１１）候補点の濃淡のレベル、候補点間の相互関係よ
り対象形状上の点を決定する。この場合は、候補点間の
画素数、現われ方が偶数番目か奇数番目かによって真の
始点、終点を決定する。

この過程は第１図の比較演算部ａηにおいて実行される
のであるが、このブロックをμｍＣＰＵヲ使用して実現
した場合の動作を第４図の７０−チャートに基づき詣明
する。尚、第４ダはＸ軸方向の候補ラインを捜査するフ
ローチャートである。

第４図「ｌ」：画像メモリから、Ｘ軸方向１列分のデー
タをＮ−］、Ｎ、Ｎ＋ｌの３行分比較演算部（１７１の
バッフ了にロードする。以下の検索でＮ行目のラインが
対象ラインでないと判明した時は、Ｎを１増加させ、又
次の３行をロードする。

第４図「２」：先ず最初に、Ｎ行目の濃淡レベル１列の
濃淡レベル及びその画素数の配列の仕方が基準横面レベ
ル配列と比較される。ここでＧ。

（ｌ＝１．・・・ｍ）は同一の連続した濃淡レベルブロ
ックのｌ欲目ブロックにおける濃淡レベル、ＮＧ。

はそのブロックの画素数で、第５図にこの状況を説明し
た濃淡レベル配列図を示す。

８Ｇ、は基準氷面レベル配列の１番目ブロックの濃淡レ
ベル、ＮＡＧ、　、　ＮＡＧ；はｌブロックにおける画
素数の許容範囲である。

第４図「３」二次に前後における濃淡レベル変化を検査
するため（Ｎ−１’）と（Ｎ）、（Ｎ）と（１１Ｔ＋１
）行の濃淡レベルの差と各画素ごとに算出し、差の配列
を各々ＤＬム、　ＤＬＢとする。

第４図ｒ４Ｊｒ’５Ｊ：ＤＬム、ＤＬＢ列についても基
準の差配列ｆｌＤＬム、５ＤＬＢと各々その値、ブロッ
クのエレメント数が比較される。ここでｇλ、ｉ　＃　
ＮｇＡ　、ｚはＤＬム列におけるｌブロックにおけるエ
レメントの値及びその数である。ｇＢ、、　Ｉ　ＮｇＢ
、、はＤＬＢ　　ラインにおけるそれである。

第４図［Ｊ：ｒ２Ｊ、「４」、「６」の各検査を満足す
るラインは必ずしも一本とは限らない。この中から真の
認識すべき対象点を探すため、候補点の位関係情報を用
いる。この「６」でＸ軸上の候補点をその現われる順番
にベアを組む。これらの候補点のベアについて、その濃
淡レベル距離（間の画素数）により候補を絞る。

第４図「７」、［ＢＪ　　：ＴＧは基準形状内の濃淡レ
ベル、”Ｌ８１’は始点、終点間画素数の許容範囲であ
る。

又、認識対象によっては、「７」、「８」　の条件の他
に候補点間における位置関係１例えば画像上でより上１
ｕ１１　、下側等を使用して最終的に対象点を決定する
場合もある。

発明の効果以上のように本発明による画像認識装置は、測定対象の
！！淡面画像模様と、基準データ入力時のサンプル画像
の模様が厳密に一致しなくても、指示箇所の認識を行な
うことができ、又、基準データの人力もモニター画面上
でのカーソル線の移動操作及び対話方式による形状指示
によって行なうことができるので、オペレータは特別の
命令体系を修得する必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による方法で基準データを人力し、対象
形状の認識を行なう画像認識装置の構成何回、第２図は
磁気ヘッドの画像例を示す図、第３図Ｃユカーソル線に
よる認識箇所の指定例を時開する図、第４図は比較ブロ
ック動作の７０−チャート、第ｓ　１図（ａ）（ｂ）は
Ｎ行目濃淡レベル配列図及び基準濃淡レベル配列図であ
る。ｆｉｌｌ・・・認識対象物、（１々・・・撮像装置、（
！４・・・画像処理装置、Ｉ・・・画像メモＩＪ　、　
ｆ１５１・・・基準形状データ入力装置、［１６１・・
・基準形状データメモリ、０η・・・比較演算部、賭・
・・位置・角度清算装置％１９１・・・モニター画面代
理人　　　森　　本　　義　　弘第１図第４図（ａ）「−日特開昭５９−１２３９８４　（６）第４図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

■、　顕微鏡、ＴＶカメラ々どで構ｈ７される撮像装置
と、撮像装置の画１４！をディジタル画像ニ変換する画
像処理装置と、あらかじめ入力された基準形状に関する
情報を粗い、対象となる前記ディジタル画像と比較して
このディジタル画像の認識指定箇所を捜査し認識する認
識装置と、モニター画面上の基準サンプル画像に対し、
認識指定箇所に関する情報を人力する入力装置とを具備
し、モニター画面上の基準サンプル画像に対し、認識さ
せたい形状の境界線又は境界点に画面上発生さ→ｔたＸ
軸、Ｙ軸方向の２本のカーソル線の交点を重ね合わせ、
認識対象の形状を面線、長方形などの限られた分類で指
定することにより、基準形状に関する情すな入力し、こ
れら２本のカーソル線上の濃淡レベル配列表１ｉｉ１−
の配列をＸ軸％Ｙ軸方向の各々について対象画像上で捜
査して条件を満足する２本の線の交点を認識対象画像の
境が上の点として五２朦し、これらの点から、認識した
形状の位置、回転方向を知るようにした画像認識４ｂ　
ｔｊｔｔｒ。