JPS5939066B2 - パタ−ン正規化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、文字や画像その他のパターン認識装置に用い
る入力信号の正規化装置に関し、特に二次元パターンの
姿勢の回転補正および平行ずれ補正を行なうパターン正
規化装置に関するものである。

パターン認識装置では入力される二次元パターンを例え
ば予め用意されている標準パターンと比較するなどして
入力パターンの認識を行なつているが、その比較に先立
つて、標準パターンとの関連より、入力パターンを回転
させ、あるいは拡大縮少して所定寸法のパターンにする
前処理が必要であり、これを正規化と呼んでいる。

従来、かかる正規化を行なう方法として、アナログ回路
による方法や汎用デジタル計算機を用いてソフトウェア
的に行なう方法などが提案されているが、前者は精度や
実現手段に難点があり、後者は計算時間に問題があるな
ど、実用的な正規化装置は未だ開発されていないのが現
状である。本発明の目的は、パターン認識処理過程でこ
れまで不可能に近かつた二次元パターンの位置の正規化
を高速かつ大規模に、しかも高信頼度で行ない、以後の
パターン認識処理を単純な判定アルコリズムで行ない得
るようにし、これに加えて廉価に実現できるパターン正
規化装置を提供することにある。

本発明のパターン正規化装置は、書き換え可能かつラン
ダムアクセス可能な被検査パターン記憶用サンプルメモ
リーおよび標準パターン記憶用標準メモリーを有し、前
記サンプルメモリーおよび標準メモリーの各々にＸ軸方
向アドレス信号を供給して各メモリーのアドレスをＸ軸
方向に順次にアクセス可能となすＸ軸方向アドレス回路
と、前記サンプルメモリーおよび標準メモリーの各々に
ｙ軸方向アドレス信号を供給して各メモリーのアドレス
をｙ軸方向に順次にアクセス可能となすｙ軸方向アドレ
ス回路とを具え、前記Ｘ軸方向アドレス回路およびｙ軸
方向アドレス回路を同一のクロツクパルス源により制御
し、更に前記Ｘ軸方向アドレス回路は被検査パターンに
ついての回転ずれ補正情報を受信し前記Ｘ軸方向アドレ
ス信号のＸ軸方向回転補正を行なうＸ軸回転補正器と、
該Ｘ軸回転補正器の出力および平行ずれのＸ軸方向補正
情報を受信し前記Ｘ軸回転補正器出力のＸ軸方向補正を
行なうＸ軸ずれ補正器とを有し、該Ｘ軸ずれ補正器より
正規化読出し時の正規化Ｘ軸方向アドレス信号を前記サ
ンプルメモリーに供給するようにし、他方前記ｙ軸方向
アドレス回路は被検査パターンについての前記回転ずれ
補正情報を受信し前記ｙ軸方向アドレス信号のｙ軸方向
回転補正を行なうｙ軸回転補正器と、該ｙ軸回転補正器
の出力および平行ずれのｙ軸方向補正情報を受信し前記
ｙ軸回転補正器出力のｙ軸方向補正を行なうｙ軸ずれ補
正器とを有し、該ｙ軸ずれ補正器より正規化読出し時の
正規化ｙ軸方向アドレス信号を前記サンプルメモリーに
供給するようにしたことを特徴とするものである。

本発明パターン正規化装置をパターン検査装置と組合せ
るにあたつては、被検査パターンの所定許容範囲内にお
ける種々の姿勢に関する回転ずれ補正情報および平行ず
れのｘ軸およびｙ軸補正情報の組合せを予め適切に定め
て制御回路中に表の形態で蓄積しておき、該表より本発
明のパターン正規化装置に前記情報の組合せを順次に供
給し、１組の情報組合せに対して１回の正規化処理を施
して正規化被検査パターンと標準パターンとの類似度を
算出し、その類似度を記憶しておき、次いで新たな１組
の情報組合せに対して同様の正規化処理および類似度演
算を施し、以下同様の過程を所定の回数繰り返し得られ
た多数の類似度のなかで最大のものをパターン判定出力
として取り出す。

かかる類似度演算には、単純なアルゴリズムのパターン
マツチング法を用いることができる。以下に図面により
本発明を詳述する。本発明パターン正規化装置を適用す
るパターン検査装置の概略を第１図により説明する。

ここで、搬送装置の搬送台１上を矢印方向に連続移動し
てくる検査対象物２をストロボ３の強力な瞬間光により
照明し、その瞬間像を撮像センサー４、例えば一定周期
で画面を走査する安価な二次元逐次走査形ビデオセンサ
ー、すなわちテレビジヨンカメラにより撮像して検査対
象物２の図形パターン（以後被検査パターンという）の
光電変換出力信号を得、この信号をパターン検査装置５
に供給し、パターンマツチング法によりパターンの識別
を行なう。更に詳しく述べると、上記搬送台１は被検査
パターンの地色部分に対して明らかにコントラストの出
る色に定めるものとする。

なお、搬送台１の色を変更できないときには、テレピジ
ヨンカメラ４の視野内の搬送台部分を第２図のように構
成する。すなわち、テレビジヨンカメラ４の視野内にお
いて、搬送台１のやや上方に固定された検査台６を配設
し、この検査台６の前後端を連続的に薄く形成し、搬送
台１から検査台６および検査台６から搬送台１への検査
対象物１の移動を図示矢印のように滑らかに行うように
すると共に、この検査台６を検査対象物２の図形パター
ンの地色に対して明らかにコントラストのある色に定め
る。第１図においてテレビジヨンカメラ４の視野内の適
当な位置に検査対象物２の到着を検知する位置検出器す
なわち本例では光源７と光検出器８との組合せによる位
置検出器を配設し、その出力をパターン検査装置５に供
給する。位置検出器７，８の直前には検査対象物２の進
行方向に対して垂直方向のずれを補正するためのガイド
９を取付ける。更にストロボ３はテレビジヨンカメラ４
の視野が一様に照明される位置に取付け、パターン検査
装置５の制御下、瞬間照明装置１０により発光制御され
る。テレビジヨンカメラ４は通常光によつては露光され
ないように十分に絞つておくものとする。検査対象物２
が位置検出器７，８の位置に到着すると、位置検出器７
，８はその到着の旨をパターン検査装置５に供給する。

このパターン検査装置５ではテレビジヨンカメラ用垂直
同期信号Ａ（第３図Ａ参照）を発生しており、上記位置
検出器７，８からの位置検出信号Ｂ（第３図Ｂ参照）受
信後に最初に生起する垂直同期信号Ａに同期してストロ
ポ点弧信号Ｃ（第３図Ｃ参照）を発生させ、この信号Ｃ
を瞬間照明装置１０に供給する。それによりストロボ３
は点弧し、テレビジヨンカメラ４は第３図Ｄに示す画像
書込み期間、すなわち１垂直走査期間にわたり、検査対
象物２の被検査パターンを静止画像として撮像し、撮像
面に記憶した検査パターンを含む画像信号が取り出され
る。ここで、瞬間照明装置１０はストロボ点弧信号Ｃを
受信後直ちにストロボ３を発光させるが、検査対象物２
が位置検出器７，８に到着してからストロボ３が発光す
るまでの待ち時間τは、第３図から明らかなように、最
大でテレビジヨンカメラ４の１垂直同期期間内でランダ
ムに変化する。従つて、この待ち時間τの間に、検査対
象物２は距離ｄ−ｖτだけ進行する。ここには搬送台の
搬送速度を示す。パターン検査装置５では、背景すなわ
ち搬送台１の色と被検査パターンの地色とのコントラス
トが大きいことを利用し、第４図に示すように位置検出
器７，８によつて入力画像信号より垂直方向に関してテ
レビジヨンカメラ視野１１内で背景１２と被検査パター
ン１３との境界を検出し、これを始点として所定量の被
検査ノくターン１３についての画像信号を、ストロボ発
光直後の１フィールド期間にわたつて得る。

なお、第４図中の矢印は検査対象物の進行方向を示す。
得られた画像信号をＡＤ変換して水平方向に適当な分解
能をもつメツシユ状小区画（絵素）に画像分割し、各区
画の位置および濃淡の情報をメモリー回路に蓄えておく
。この書込み完了後に、以前記憶していた標準パターン
との比較を位置と濃淡情報に関してパターンマツチング
法により行つて両者の類似度を算出し、その類似度の度
合により被検査パターンの良否を判断する。もしも被検
査パターンに欠陥があつたり、標準パターンと異なつて
いたりすると、類似度は小さくなり、他方正常なら類似
度は極めて大きな値となる。この類似度がある値以上で
あれば良、以下であれば不良と判定し、その判定結果を
出力する。次に上記パターン検査装置５の詳細を第５図
の一例について説明する。

ここで、テレビジヨンカメラ４からの画像信号をＡＤ変
換回路２１に加えて常時所定ビツト数で濃淡を指定した
デジタル化画像信号を形成する。ここで、テレビジヨン
カメラ４をカメラ制御回路２２により制御する。すなわ
ち、カメラ制御回路２２より垂直同期信号および水平同
期信号をテレビジヨンカメラ４に加えてこのカメラ４の
画像読出し走査を制御する。なお、カメラ制御回路２２
からの垂直および水平同期信号を判定制御回路２３にも
供給し、被検査パターンの書込みに供する。この判定制
御回路２３には上記位置検出器７，８の位置検出出力、
後述する判定出力および操作パネル（図示せず）のモー
ドスィツチ出力ＭＳＯすなわち標準パターン書込みモー
ド出力または判定モード出力を加え、これら３種類の出
力を上記同期信号のタイミングで制御して、一連の被検
査パターンの書込みから判定終了までのシーケンスを制
御する。まず、判定制御回路２３から上記位置検出出力
に対応したパターン先端検出起動信号を得、この起動信
号をパターン先端検出回路２４に加えてこの検出回路２
４を起動させる。パターン先端検出回路２４は前記テレ
ビジヨンカメラ４からの画像信号を受信し、ストロボ発
光直後の１垂直走査期間中の１画面に対して、垂直方向
に関する背景と被検査パターンとの境界を検出する。こ
の検出回路２４では各水平走査期間毎に画像信号を積分
し、各水平走査終端附近でその積分量をチエツクして境
界を検出する。例えば背景が黒色ならば積分量は小さく
なり、被検査パターンの地が白色である場合には被検査
パターンの部分の水平走査期間における積分量は大きく
なり、積分量の大小により境界を判別できる。次にＡＤ
変換回路２１からのデジタル化画像信号をメモリー制御
回路２５に供給する。メモリー制御回路２５にぱ、パタ
ーン先端検出回路２４からの先端検出信号と判定制御回
路２３からの制御信号とをも供給し、上記デジタル画像
信号のうちで被検査パターンに該当する画像信号のみを
垂直方向に、水平方向の分割と同じ分解能で分割し、所
定量の画像情報をサンプルメモリー２６に記憶させる。
標準パターンは標準メモリー２７に記憶しておくものと
する。パターンマツチング演算のときにこれら両メモリ
ー２６および２７からの読出しを行なうが、その制御も
上記メモリー制御回路２５により行なうものとする。そ
の詳細は後述するが、被検査パターンは位置の正規化を
行なつてメモリー２６より読み出す。被検査パターンは
、該パターンの進行方向と直交する方向の位置のずれは
上述したガイド９（第１図）によつて修正され、またパ
ターン先端検出回路２４によつてある程度の補正がなさ
れるのであるが、例えば被検査パターンが紙を折り曲げ
て作つた箱である場合、各箱において折り方に若干のず
れがあつたり印刷されているパターンにわずかなずれが
あつたりするので、高精度のパターンマツチングを行な
うためには、このままでは位置の補正が不十分である。

高精度のパターンマツチングを行なうためには、更に位
置の正規化を行なうことが必要である。ところが、被検
査パターンがどのような姿勢で検査領域（視野）に入つ
てきているか不明なため、サンプルメモリー２６よりあ
る範囲内の位置ずれを包含する正規化読出しを繰り返し
行なつて、後段のパターンマツチング演算回路２８でそ
の都度類似度を演算し、次いで良否判定回路２９では各
回の類似度を記憶し、そのうちで最大の類似度をパター
ン判定出力として取り出す。ここで、一連の検査パター
ンの書込みから判定終了までのシーケンスを上記判定制
御回路２３で決定する。なお、このシーケンスは操作パ
ネルのモードスイツチ出力ＭＳＯにより変更できる。以
上のようなパターン検査装置において、先に述べた位置
の正規化について更に詳しく述べる。

二次元パターンの位置のずれは、大別して、平行移動に
よつて正規化される平行ずれと、回転移動によつて正規
化される回転ずれと、これら両者の含まれた複合ずれと
にわけられる。これらの様子をそれぞれ第６図〜第８図
に示す。図中、実線で示すパターンが標準パターン、破
線はサンプルパターンを示す。第６図の平行ずれの場合
には、サンプルパターンをＸ方向に−Ｘ１、ｙ方向に−
Ｙ，だけ平行移動することにより標準パターンに正規化
できる。第７図の回転ずれの場合には、サンプルパター
ンを反時計方向に角αだけ回転移動することにより標準
パターンに正規化できる。第８図は複合ずれの場合を示
し、サンプルパターンを反時計方向に角αだけ回転移動
させ、かつＸ方向に−Ｘ２、ｙ方向に−Ｙ２だけ平行移
動させることにより正規化できる。これらの移動は幾何
学的にいえば座標変換であり、例えば第８図において、
標準パターンもサンプルパターンも同一座標系上にある
場合、サンプルパターンを標準パターンと合致させるに
は次式のような変換を行なえばよい。ここで上記パター
ン検査装置で機械的ガイド９等によりある程度回転につ
いて補正がなされている場合、角αは微小角であると考
えられる。

従つて、ＣＯＳ（ｉ章１およびＳｉｎａ＋Ｔａｎαとな
り、（１）および（２）式は、′ これら両式（３）および（４）は第６図および第７図の
場合の正規化も含む一般式である。

ここで、第９図のようにある立体の検査対象物２の一面
に文字゛Ａ″゛が印刷されている場合のパターン検査を
例にとると、文字Ａの印刷されている面をテレビジヨン
カメラ４で撮像し、その出力をＡＤ変換し、縦と横が原
則的に等しい分解能をもつメッシュ状に分解し、更にサ
ンプルメモリー２６に記憶する。

正常な姿勢で被検査パターンが入力された場合には文字
゛Ａ゛は第１０図のようにサンプルメモリー２６に蓄積
される。ここで、説明の便宜上、第１０図のパターンを
標準パターンとし、標準メモリー２７に記憶されている
ものとし、他方第１１図のパターンをサンプルパターン
とし、サンプルメモリー２６に記憶されているものとす
る。第１１図のサンプルパターンは姿勢がずれているの
みでパターン自体は第１０図の標準パターンと同一であ
るから、両パターンは等しいと認識する必要がある。し
かし、このままの状態で両パターンを比較すると、すな
わち両パターンの対応する番地の画素を個々に比較する
のみでは一致しない。そこで、サンプルパターン（ある
いは標準パターンでもよい）に対して座標変換を行ない
正規化する必要がある。かかる座標変換に基ずく正規化
処理を行う本発明正規化装置の構成の一例を第１２図に
示す。

第１２図示の本発明正規化装置の構成は破線で区分けさ
れた３つの部分Ａ，ＢおよびＣに大別でき、部分Ａは上
式（３）の演算部、部分Ｂは上式（４）の演算部および
部分Ｃは座標空間（二次元空間）を実現するための書換
え可能なランダムアクセスメモリー部分である。まず、
メモリー部分Ｃは、上述したサンプルメモリー２６およ
び標準メモリー２７を有し、いずれのメモリーも２ｍＸ
２ｎ個の記憶位置をもつ記憶容量の等しいものとする。

すなわち、これらメモリー２６および２７はそれぞれ０
から２ｍ＋ｎ−１までの番地をもつものとする。従つて
、アドレス線はそれぞれ（ｍ＋ｎ）本あることになる。
これらメモリー２６および２７には、それぞれ第１１図
および第１０図に示したようなパターンを、Ｘ方向につ
いてはＯ〜２ｍ−１まで２ｍ個に分割し、ｙ方向につい
てはＯ〜２ｎ−１まで２ｎ個に分割して記憶する。ここ
で、（ｍ＋ｎ）本のアドレス線のうち２０〜２ｍ−１ま
でのｍ本のアドレス線をＸ方向に、２ｍ〜２ｍ＋ｎ−１
までのｎ本のアドレス線をｙ方向に割り当てて、Ｘ方向
およびｙ方向の番地付けをそれぞれ独立して行なうよう
にする。このように番地付けたメモリー空間をＸｙ座標
空間と考える訳である。次に、これらメモリー２６およ
び２７の各種信号について述べる。

信号１０１はサンプルメモリー２６のメモリー走査を行
なう際のＸ軸方向アドレス信号、１０２は同じくｙ軸方
向アドレス信号、１０３はＡＤ変換回路２１からのデジ
タル画像信号、および１０４はサンプルメモリー２６へ
の被検査パターン書込み時の書込み信号である。なお、
書込み信号１０４はパルスのないときに読出しモードと
なる。信号１０５はサンプルメモリー２６をメモリー走
査して読出した正規化被検査パターン情報信号である。
信号１０６は標準メモリー２７のメモリー走査を行なう
際のＸ軸方向アドレス信号、１０７は同じくｙ軸方向ア
ドレス信号、１０８はＡＤ変換回路２１からデジタル画
像信号１０３として供給される標準パターンを書込む時
の書込み信号、および１０９は標準メモリー２７をメモ
リー走査して読出した標準パターンの情報信号である。
この標準メモリー２７も書込み信号にパルスがないとき
読出しモードとなる。次にＸ軸アドレス演算部Ａについ
て述べる。

この部分Ａは両メモリー２６および２７のＸ方向につい
てのメモリー走査を行なう。符号１１０は一定周期のＸ
クロツクパルスであり、図示していないクロック回路よ
り供給する。このＸクロツクパルス１１０の周期はメモ
リー２６，２７のアクセス時間によつて決められ、この
周期によりメモリー走査を行なう。Ｘクロツクパルス１
１０をｍ桁の２進カウンタで構成したＸ軸カウンタ３０
に供給し、ここでＸクロツクパルス１１０の個数を計数
してｘ方向の基本アドレスを決める。Ｘ軸カウンタ３０
の計数出力１１１は（３）式の第１項に相当する。この
計数出力１１１を標準メモリー２７、後述するＸ軸回転
補正器３１および切換スイツチ３２のａ端子に供給する
。正規化しようとする角度を指定する補正角指定信号１
１２をθレジスタ３３に供給して蓄積する。

例えば量ｐを補正角指定信号１１２として外部より設定
すると、θレジスタ３３には数値ｐが保持される。ここ
で数値ｐを設定することは角θｔａｎ−１−の正規化を
行なうことを意味する。但ｐしＴａｎ−１−は微小角と
みなせる範囲にあるものとする。

図中、符号１１３は図示していないクロツク回路で上記
Ｘクロツクパルス１１０をｍ分周して得たＹクロツクパ
ルスであり、このＹクロツクパルス１１３を可変のｐ分
周器３４に供給する。このｐ分周器３４にはθレジスタ
３３に記憶されている数ｐをも加え、その値ｐに応じて
Ｙクロツクパルス１１３をｐ分周する。すなわち、Ｙク
ロツクパルス１１３がｐ個人来する度毎に１個のパルス
を出力する。ｐ分周器３４の分周出力１１４を２進カウ
ンタによるＹｔａｎθカウンタ３５に加え、ｐ分周出力
１１４を計数し、このカウンタより（３）式の第２項の
絶対値を示す計数出力１１５を得る。この計数出力１１
５と上記Ｘ軸カウンタ出力１１１とをｍ桁加減算器の形
態のＸ軸回転補正器３１に供給する。更に、この補正器
３１には、回転変換方向が時計方向か反時計方向かによ
り回転の変換方向を指定する変換方向指定信号１１６を
インバータ３６を介して加え、Ｘ軸回転補正器３１が加
算器として機能するか減算器として機能するかを指定す
る。すなわち、インバータ３６の出力１１７が゛１”の
ときは、Ｘ軸カウンタ出力１１１よりカウンタ出力１１
５を減算し、゛０”のときにはｘ軸カウンタ出力１１１
とカウンタ出力１１５とを加算する。Ｘ軸回転補正器３
１からは（３）式の第１項と第２項に相当するｘ軸回転
補正出力１１８が得られる。更に、Ｘ方向の平行ずれ補
正量と方向を指定するＸ１指定信号１１９をＸ１レジス
タ３７に蓄積する。

そのレジスタ出力１２０および上記Ｘ軸回転補正器３１
からの補正出力１１８をｍ桁加減算器で構成したｘ軸ず
れ補正器３８に供給する。このＸ軸ずれ補正器３８は、
Ｘ，レジスタ３７の出力１２０中の方向を指定するビツ
トが゛０゛のときに加算器として作用して上記Ｘ軸回転
補正出力１１８とＸ１レジスタ出力１２０とを加算し、
他方上記ビツトが゛１゛のときに減算器として作用して
上記Ｘ軸回転補正出力１１８よりＸ１レジスタ出力１２
０を減算する。切換スイツチ３２はサンプルメモリー２
６からの読出し時に位置ｂを占めてｘ軸ずれ補正器３８
からのｘ軸ずれ補正出力１２１をＸ軸方向アドレス信号
１０１としてサンプルメモリー２６へ供給し、（３）式
に従つた正規化読出しを行なう。なお、サンプルメモリ
ー２６へのデジタル画像信号１０３書込み時には、切換
スイツチ３２を位置ａに切換えてｘ軸カウンタ３０の計
数出力１１１により順次に番地付けを行なつて画像信号
１０３を書込んでいく。次にｙ軸アドレス演算部Ｂにつ
いて述べる。

この部分Ｂは両メモリー２６および２７のｙ方向につい
てのメモリー走査を行なう。土述したＹクロツクパルス
１１３をｎ桁の２進カウンタで構成したｙ軸カウンタ３
９に供給し、ここでＹクロツクパルス１１３の個数を計
数してｙ方向の基本アドレスを決める。ｙ軸カウンタ３
９の計数出力１２２は（４）式の第１項に相当する。こ
の計数出力１２２を標準メモリー２７、後述するｙ軸回
転補正器４０および切換スイツチ４１のａ端子に供給す
る。フ 更に、上記Ｘクロツクパルス１１０を可変の第二ｐ分周
器４２に供給する。

このｐ分周器４２にはθレジスタ３３に蓄積されている
数ｐをも加え、その値ｐに応じてＸクロツクパルス１１
０をｐ分周する。すなわち、ｐ個のＸクロツクパルス１
１０に対して１個のパルスを出力する。ｐ分周器４２の
出力１２３を２進カウンタで構成したＸｔａｎθカウン
タ４３に供給してｐ分周出力１２３を計数し、このカウ
ンタ４３より（４）式の第２項の絶対値を示す計数出力
１２４を得る。この計数出力１２４とｙ軸カウンタ出力
１２２とをｎ桁加減算器の形態のｙ軸回転補正器４０に
供給する。このｙ軸回転補正器４０には上記変換方向指
定信号１１６をも加え、この信号１１６が゛０゛のとき
は補正器４０を加算器として作用させ上記カウンタ出力
１２２と１２４とを加算し、他方指定信号１１６が゛１
゛のときには補正器４０を減算器として作用させＸ軸カ
ウンタ出力１２２よりＸｔａｎθカウンタ出力１２４を
減算する。

これにより、ｙ軸回転補正器４０からは（４）式の第１
項と第２項に相当するｙ軸回転補正出力１２５が取り出
される，更に、ｙ方向の平行ずれ補正量と方向を指定す
るｙ１指定信号１２６をｙ１レジスタ４４に蓄積する。

そのレジスタ出力１２７および上記ｙ軸回転補正器４０
からの補正出力１２５をｎ桁加減算器の形態のｙ軸ずれ
補正器４５に供給する。ここで、ｙ１レジスタ４４の出
力１２７中の方向を指定するビツトが゛Ｏ″゛であれば
ｙ軸ずれ補正器４５は加算器として作用し、レジスタ出
力１２７と補正出力１２５とを加算し、他方上記ビツト
が゛１゛のときに補正器４５ぱ減算器として作用し、ｙ
軸回転補正出力１２５よりｙ１レジスタ出力１２７を減
算する。切換スィッチ４１はサンプルメモリー２６から
の読出し時に位置ｂを占めてｙ軸ずれ補正器４５からの
ｙ軸ずれ補正出力１２８をｙ軸方向アドレス信号１０２
としてサンプルメモリー２６へ供給し、（４）式に従つ
た正規化読出しを行なう。なお．サンプルメモリー２６
へのデジタル画像信号１０３書込み時には、切換スイツ
チ４１を位置ａに切換えてｙ軸カウンタ３９の計数出力
１２２により順次に番地付けを行なつて画像信号１０３
を書き込んでいく。なお、第１２図では説明を簡単にす
るために、切換スイツチ３２および４１を機械式スイツ
チとして示してきたが、これらスイツチを実際には論理
ゲート素子で構成できること勿論である。

パターン検査にあたつては、まず標準パターンを記憶さ
せる。

操作パネルのモードスイツチによリモードスイツチ出力
ＭＳＯとして標準パターン書込みモード出力を指定する
と、ＡＤ変換回路２１からの標準パターンについてのデ
ジタル画像信号が標準メモリ−２７に記憶される。すな
わち、標準メモリ−２７は、Ｘ軸カウンタ出力１１１お
よびｙ軸カウンタ出力１２２によつて番地付けされなが
ら書込みパルス１０８によつて書き込まれる。この場合
には正規化処理は行なわれない。次に、操作パネルのモ
ードスイツチを判定モードに切換える。以後、書込みパ
ルス１０８は人力されず、標準メモリ−２７は読出しの
みを行なう。検査対象物２が搬送台１を流れてきてスト
ロボ３が点弧され、テレビジヨンカメラ４より被検査パ
ターンの画像信号、すなわちストロボ発光直後の１画面
についての画像信号が得られ、この画像信号をＡＤ変換
回路２１によりデジタル画像信号に変換し、適当な分解
能をもつメツシユ状に分割する。このデジタル画像信号
をメモリー制御回路２５に加えてサンプルメモリ−２６
に書込み、正規化読出しを行なう。この場合、第１２図
示の切換スイッチ３２および４１を位置ａに倒しておく
。従つて、サンプルメモリ−２６への書込みも、標準メ
モリーへの書込み時と同様に、Ｘ軸カウンタ出力１１１
およびｙ軸カウンタ出力１２２によつて番地付けされ、
書込みパルス１０４により書込まれる。なお、第１２図
では被検査パターンをサンプルメモリ−２６に書込む際
の番地付けのアドレス信号１１１および１２２が標準メ
モリ−２７にも同時に供給されているので、正規化を必
要とせずにパターン比較を行なう場合には、被検査パタ
ーンをサンプルメモリ−２６に書き込みながら、入力画
像信号１０３と標準パターン信号１０９とを比較してパ
ターン識別を行なうこともできる。

被検査パターン書込み前に、被検査パターンが標準パタ
ーンに対してどの程度ずれて入力されるか予めわかつて
いるときには、そのいずれをＸ１レジスタ３７、ｙ１レ
ジスタ４４、θレジスタ３３および変換方向指定信号１
１６に適切に設定し、切換スイツチ３２および４１をｂ
位置に定め、サンプルメモリ−２６に正規化されたパタ
ーンを書き込むことができる。

但し、この場合には読出し時とは逆の方向に変換を行な
う。次に、被検査パターンを正規化せずにサンプルメモ
リ−２６に書き込んで後、正規化読出しを行なつて標準
パターンと比較する場合について述ベる。

まず、標準パターンおよび被検査パターンが既に各メモ
リ−２７および２６にそれぞれ記憶されているものとす
る。通常、被検査パターンが標準パターンに対してどの
ようにずれて入力されるかは不明である。しかし、検査
対象物２は第１図に示したようにガイド９により機械的
に位置をある範囲に規制されており、また先端検出等に
よつて、かかるずれがある程度の範囲内にあることは確
かである。この範囲内のずれを包含する正規化を繰返し
行ない、それにより得た類似度を蓄積していき、そのな
かの最大の類似度を以てパターン良否の判定を下す。例
えば、第１３図ＡおよびＢに示すように、ある画素Ａ（
ｘ．ｙ）が、Ｘが±１ｙが＋１の範囲内および±２θま
での間で変動するときには、平行ずれについては第１３
図Ａのように９組、回転ずれについては±２θ、±θ、
Ｏの５組が考えられ、複合ずれを考慮すると５Ｘ９−４
５組の正規化を行なう。

上述した判定制御回路２３はこの４５組の正規化のため
のメモリー制御回路に対する設定値を表としてもつてお
り、正規化読出しが１回終了する度毎に、表を参照して
新しい設定値を定め、それに対する次の正規化処理を行
なう。上記表には、（Ｘ１、ｙ１）の位置Ｘ１，ｙ１の
方向、補正角ｔａｎ−１−のｐ、回転についての変換方
向指ｐ定信号に関して予め書き込んでおくものとする。

このようにして表に基いて各種正規化条件について逐次
正規化を行ない、得た正規化パターンと標準パターンと
のパターンマツチングを行なつて類似度を演算する。最
初の正規化読出しを行なうにあたり、Ｘ１レジスタ３７
、ｙ１レジスタ４４、θレジスタ３３および変換方向指
定信号１１６に第１回目の正規化条件が設定され、次い
でｘ軸カウンタ３０、ｙ軸カウンタ３９、ｐ分周器３４
および４２、ｙｔａｎθカウンタ３５およびｘｔａｎθ
カウンタ４３がりセツトされる。

次に、Ｘクロツクパルス１１０がある一定周期で入力さ
れ、これをＸ軸カウンタ３０およびｐ分周器４２で計数
する。Ｘ軸カウンタ３０は、メモリー２６のＸ方向の番
地が０より２ｍ−１まであるのに対応し、０より２ｍ１
までを単純に計数し、りセツトされ、再び計数する。ｐ
分周器４２はＸクロツクパルス１１０をｐ個計数する度
毎に１個ずつ分周出力を発生する。Ｘ軸カウンタ３０の
りセツト時にはこのｐ分周器４２も同時にりセツトされ
る。Ｘｔａｎθカウンタ４３はｐ分周器４２の分周出力
１２３を単純に計数していく。このカウンタ４３も、Ｘ
軸カウンタ３０のりセツト時に同時にりセツトされる。
Ｙクロツクパルス１１３は２ｍ個のＸクロツクパルス１
１０毎に発生し、このＹクロツクパルス１１３をｙ軸カ
ウンタ３９およびｐ分周器３４で計数する。サンプルメ
モリー２６のｙ方向の番地がＯより２ｎ−１まであるの
に対応して、ｙ軸カウンタ３９ではＯより２ｎ−１まで
を単純に計数する。ｐ分周器３４はＹクロツクパルス１
１３をｐ個計数する度毎に１個ずつ分周出力１１４を発
生する。Ｙｔａｎθカウンタ３５はｐ分周器３４の出力
１１４を単純に計数する。ｐ分周器３４およびＹｔａｎ
θカウンタ３５はｙ軸カウンタ３９のりセツト時に同時
にりセツトされる。ｙ軸カウンタ３９が２ｎ−１まで計
数し、かつＸ軸カウンタ３０が２ｍ−１まで計数すると
、正規化読出しは１回終了する、この間、サンプルメモ
リー２６はＸ軸ずれ補正出力１２１およびｙ軸ずれ補正
出力１２８の変換されたアドレスによつて記憶内容が全
面にわたつて走査され、それと同時に標準メモリー２７
はＸ軸カウンタ出力１１１およびｙ軸カウンタ出力１２
２の変換されないアドレスによつて記憶内容が全面にわ
たつて走査される。これにより、両メモリー２６および
２７より被検査パターンデータ１０５および標準パター
ンデータ１０９が時間的に直列に変換されて後段のパタ
ーンマツチング演算回路２８に転送され、ここで類似度
を算出する。メモリー走査が終了すると第１回目の正規
化処理についての類似度が算出され、その値を良否判定
出力回路２９に蓄積する。これによつて第１回目の正規
化における類似度演算が終了し、次に第２回目の正規化
に対する各条件が設定され、上述したように各種カウン
タ３０，３５，３９および４０、およびｐ分周器３４お
よび４２のりセツトがなされ、第１回目と同様にして第
２回目の正規化が行なわれる。このようにして４５回の
正規化を行ない良否判定出力回路２９には４５個の類似
度が蓄積される。

そのうちで最大のものを選出し、その類似度を最終的な
判定出力として良否判定出力回路２９より取り出す。な
お、土例ではｐ分周器３４と４２を同じ分周率ｐにした
が、画像分割を行なう際の縦と横の分解能を異なるもの
とする場合には、これら分周器３４および４２の分周率
を異なるものとすればよい。

以上説明したところから明らかなように、本発明によれ
ば、ランダムアクセスメモリーを二次元的にＸおよびｙ
軸に分けてアクセスできるようにし、これらＸ軸方向お
よびｙ軸方向のアドレスを、回転や平行ずれに応じて適
切に補正したアドレス信号により定めて被検査パターン
の正規化を行なうので、パターン認識のためにパターン
マツチングのような単純な方式を用いても、被検査パタ
ーンの若干の位置ずれに何等影響されずに高精度かつ高
信頼度でパターン検査を行なうことができ、低コストで
高速かつ大規模処理の汎用パターン検査装置を実現でき
る。

本発明におけるランダムアクセス可能なメモリーとして
半導体メモリーを使用すれば１画素あたりの正規化に要
する時間は最大で数十ナノ秒であり、実用上優れた高速
性が得られる。

本発明正規化装置では微小角に対する正規化をｎ回使用
することによりｎ種類の正規化を行なうことができ、広
い範囲のずれに対しても適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用するパターン検査方式の概要を示
す説明図、第２図はそのパターン検査用搬送台の一変形
例の説明用線図、第３図Ａ−Ｄはパターン検査装置の各
部の時間関係を示す信号波形図、第４図は被検査パター
ンのテレビジヨンカメラ視野内における様子を示す線図
、第５図はパターン検査装置の構成の一例を示すプロツ
ク線図、第６図、第７図および第８図は二次元パターン
のずれの３態様を示す線図、第９図はパターン検査を行
なう対象物の一例の説明図、第１０図はその標準パター
ンを示す線図、第１１図は同じく被検査パターンを示す
線図、第１２図は本発明正規化装置の構成の一例を示す
ブロツク線図、第１３図ＡおよびＢはある範囲内での平
行ずれおよび回転ずれの正規化についての説明図である
。 １・・・・・・搬送台、２・・・・・・検査対象物、３
・・・・・・ストロボライト、４・・・・・・テレビジ
ヨンカメラ、５・・・・・・パターン検査装置、６・・
・・・・検査台、７，８・・・・・・位置検出器、９・
・・・・・ガイド、１０・・・・・・瞬間照明装置、１
１・・・・・・テレビジヨンカメプ視野、１２・・・・
・・背景、１３・・・・・・被検査パターン、２１・・
・・・−ＡＤ変換回路、２２・・−・・・カメラ制御回
路、２３・・−・・・判定制御回路、２４・・・・・・
パターン先端検出回路、２５・・・・・・メモリー制御
回路、２６・・・・・・サンプルメモリー、２７・・・
・・・標準メモリー ２８・・・・・・パターンマツチ
ング演算回路、２９・・・・・・良否判定出力回路、Ｍ
ＳＯ・・・・・・モードスイツチ出力、３０・・・・・
・ｘ軸カウンタ、３１・・・・・・ｘ軸回転補正器、３
２，４１・・・・・・切換スイツチ、３３・・・・・・
θレジスタ、３４，４２・・・・・・ｐ分周器、３５・
・・・・・Ｙｔａｎθカウンタ、３６・・・・・・イン
バータ、３７・・・・・・ｘ１レジスタ、３８・・・・
・・ｘ軸ずれ補正器、３９・・・・・・ｙ軸カウンタ、
４０・・・・・・ｙ軸回転補正器、４３・・・・・・Ｘ
ｔａｎθカウンタ、４４・・・・・・ｙ１レジスタ、４
５・・・・・・ｙ軸ずれ補正器、１０１，１０６・・・
・・・ｘ軸方向アドレス信号、１０２，１０７・・・・
・・ｙ軸方向アドレス信号、１０３・・・・・・デジタ
ル画像信号、１０４，１０８・・・・・・書込み信号、
１０５・・・・・・正規化被検査パターン信号、１０９
・・・・・・標準パターン信号、１１０．・．．．．Ｘ
クロツクパルス、１１１・・・・・・ｘ軸カウンタ出力
、１１２・・・・・・補正角指定信号、１１３・・・・
・・Ｙクロツクパルス、１１４，１２３・・・・・・分
周出力、１１５・・・・・・Ｙｔａｎθカウンタ出力、
１１６・・・・・・変換方向指定信号、１１７・・・・
・・インバータ出力、１１８・・・・・・ｘ軸回転補正
出力、１１９・・・・・・ｘ１指定信号、１２０・・・
・・・ｘ１レジスタ出力、１２１・・・・・・ｘ軸ずれ
補正出力、１２２・・・・・・ｙ軸カウンタ出力、１２
４・・・・・・Ｘｔａｎθカウンタ出力、１２５・・・
・・・ｙ軸回転補正出力、１２６・・・・・・ｙ１指定
信号、１２７・・・・・・ｙ１レジスタ出力、１２８・
・・・・・ｙ軸ずれ補正出力。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 書き換え可能かつランダムアクセス可能な被検査パ
   ターン記憶用サンプルメモリーおよび標準パターン記憶
   用標準メモリーを有し、前記サンプルメモリーおよび標
   準メモリーの各々にｘ軸方向アドレス信号を供給して各
   メモリーのアドレスをｘ軸方向に順次にアクセス可能と
   なすｘ軸方向アドレス回路と、前記サンプルメモリーお
   よび標準メモリーの各々にｙ軸方向アドレス信号を供給
   して各メモリーのアドレスをｙ軸方向に順次にアクセス
   可能となすｙ軸方向アドレス回路とを具え、前記ｘ軸方
   向アドレス回路およびｙ軸方向アドレス回路を同一のク
   ロックパルス源により制御し、更に前記ｘ軸方向アドレ
   ス回路は被検査パターンについての回転ずれ補正情報を
   受信し前記ｘ軸方向アドレス信号のｘ軸方向回転補正を
   行なうｘ軸回転補正器と、該ｘ軸回転補正器の出力およ
   び平行ずれのｘ軸方向補正情報を受信し前記ｘ軸回転補
   正器出力のｘ軸方向補正を行なうｘ軸ずれ補正器とを有
   し、該ｘ軸ずれ補正器より正規化読出し時の正規化ｘ軸
   方向アドレス信号を前記サンプルメモリーに供給するよ
   うにし、他方前記ｙ軸方向アドレス回路は被検査パター
   ンについての前記回転ずれ補正情報を受信し前記ｙ軸方
   向アドレス信号のｙ軸方向回転補正を行なうｙ軸回転補
   正器と、該ｙ軸回転補正器の出力および平行ずれのｙ軸
   方向補正情報を受信し前記ｙ軸回転補正器出力のｙ軸方
   向補正を行なうｙ軸ずれの補正器とを有し、該ｙ軸ずれ
   補正器より正規化読出し時の正規化ｙ軸方向アドレス信
   号を前記サンプルメモリーに供給するようにしたことを
   特徴とするパターン正規化装置。