JPS60258689A

JPS60258689A - 画像認識装置

Info

Publication number: JPS60258689A
Application number: JP11595084A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Niwa; 丹羽　美夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-06-06
Filing date: 1984-06-06
Publication date: 1985-12-20

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、ＴＶカメラなどの撮像装置からの画像を用い
て、被写体形状の位置、姿勢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問題点近年ロボット用の視覚など、画像を用いての形状認識、
又は位置、姿勢認識の必要性が拡大してきている。

しかし従来の画像認識装置では、画面内の所定の形状を
認識したシ、形状全体の位置、姿勢を認識したりするこ
とはできるが、認識形状のある特定部分に注目し、その
部分の位置、姿勢を認識するということはできなかった
。例えば、第１図のような画像で、像１０１の形状をみ
つけ、さらにその端部Ａの位置、傾きを知るという場合
である。

すなわち、像１０１．’１０２，１０３のように画面内
の閉領域一ついての位置、姿勢は、形状の幾何学的特徴
量を用いる特徴抽出法などによって認識することができ
る。哄この方法での姿勢認識は、２次モーメントを用い
暮もので、形状全体の主軸方向を知ることはできるが、
第１図のＡ部のような部分的な力所については何も知る
ことはできない。

一方、画像上、対象形状が１ケしかないという？棉工あ
′らかじめわかっている場合は、その画像データについ
て、周辺部を逐次探索することで部分形状についての情
報を知ることができるが、第１図のように閉領域がいく
つもある時は、まずその中から対象形状を認識しなけれ
ばならず、周辺部探索だけで、形状全体の認識及び部分
形状の認識の両方を行なうことはできない。

発明の目的本発明は、画像上、認識対象形状とそれ以外の形状があ
り、かつ認識対象形状の画面内での位置、姿勢が不定で
ある時、各閉領域の中から認識対象形状をみつけ、その
形状について何本かの直線部分を探し、それらの位置関
係からめる面の傾き、位置を認識子ることのできる画像
認識装置を提供することを目的とする。

発明の構成本発明は、撮像装置からのアナログ映像信号を２値のデ
ィジタル信号に変換する前処理手段と、２値信号から一
画面分のランレングスデータにデータ圧縮する手段と、
そのランレングスデータから、各閉領域ごとのランレン
グスデータにまとめる（以下これをラベリングと呼ぶ）
手段と、各閉領域ごとに、そのランレングスデータを用
いて幾、何学的特徴パラメータを算出し、これを、あら
かじめ教示で作られた基準データと比較することによっ
て請求める形状を認識する手段とを備え、さらに認識し
た形状のランレングスデータを用いて、あらかじめ指定
された方向の直線部を探し、宇モト直線どうしの位置関
係から順に種々の方向の直線を探していく手段を持つ装
置である。

実施例の説明以下本発明の一実施例を図によシ説明する。

第２図は本発明の一実施例の構成図である。撮像装置２
０１からのアナログ信号を、前処理部２０２によって２
値化し、１ｂｉｔノイズ除去後、２値信号から１画面分
のランレングスデータ２０３を作る。２０４のラベリン
グ部では、ランレングスデータの前後関係を調べること
によって各独立した閉領域ごとにランレングスデータを
まとめた表（以下これをランリストと呼ぶ）を作る。第
３図にランリストの構成図を示すＣ３Ｃ）１はシンリス
トで、それは３０２の各閉領域ごとのシンレングスデー
タからなる・第３図（ａ）　、　（ｂ）に、閉領域形状のランレング
スデータ３０３と、そのランリストへの格納状況を示す
。ここでｓｋ、ｅｋはに番目のランレングスデータの始
点、終点のＸ座標値、ｙｋはそのＹ座標値である。第３
図（−）　、　（ｂ）の場合、形状３０４は、ｎ個のラ
ンレングスデータからなり、従がってそのランリストは
（３ｘｎ　）ワード（又はバイト）となる。各閉領域の
シンリストについては、別にランリスト全体での位置、
長さを示すインデックス表があシ、それによってめるラ
ンリストデータの格納位置を知ることができる。

２０５の特徴パラメータ算出部及び２０６の認識部では
、第３図（ａ）のランリストを用いて各領域について、
面積、周囲長々どの幾何学的特徴を算出し、それらを基
準データ記憶部２０γの基準データと比較照合すること
によって認識対象形状か否かの判定を行なう。ここで、
どの閉領域について直線部を認識するのかが判明し、直
線部認識部２０８では、第３図の３０２の各ランリスト
のうち、この認識形状についてのランリストを用いて直
線部の認識を行なう。

シンリストを用いての直線部認識の方法は、本発明の核
ともいうべき部分なので詳しく説明する。

以下方法の説明は、第１図の形状１０１のＡ部の中心点
を認識するものとして行なう。

直線部の認識手順を以下に示す。

（１）第１図Ａ部がＸ軸方向に十−の角度以内でＹ軸方
向に凹型であると仮定する。第３図山）３０３の各ラン
データのうちｙｋの最も小さいものを探し、その時のＸ
座標値Ｘ０を出発点として、あらかじめきめられたサン
プリング間隔でＸ軸方向へＡ部候補点を抽出する。Ｘ座
標Ｘｒｎ点に対するＡ候補点のＹ座標値Ｙｍは、第３図
（ｂ）　３０３の各ランデータでＳｋ≦ｅｋを満足する
もので最もｙｋの小さいものを、Ｙｍ二ｙｋでめること
ができる。第４図にこの模様を示す。

（２）　上記でめられた点列（Ｘ　０．　Ｙ□　）Ｌ・
・・・・・（ｘ、ｙ、）は第４図の３面上の点列の候補
点というだけで、直線面上の点であると判別されたわけ
ではない。

第４図Ｃ点のようにそうでない点も含まれている可能性
がある。

従ッテ（Ｘｌ−１＋　Ｙｌ−１）と（Ｘ、Ｙ、）を結ぶ
ｉｉと（Ｘ□、Ｙ□）と（Ｘｉ　＋１　’　Ｙｉ　＋１
　）を結ぶ直線とがなす角度をみて、それら３点が直線
で並んでいるかどうかを判定しながら直線上に並んでい
る点列を、あらかじめ定められた点数になるまで探索し
ていく。直線候補点列が規定数に満たない時は、この方
向には請求める直線がないものと判断し別の方向での探
索を始める。

（３）　直線候補点が規定数に達っしたら、それらの点
から直線式を算出する。算出方法は、本実施例では最ｌ
」・２乗法を用いた。

（４）−ケ所の直線がみつかり、その直線式が決定され
ると（例えば第４図Ｄ）残りの直線は、既知直線式との
関係を用いて探すことができる。

本実施例では、第４図の直線りを決定する除用いた点列
（Ｘｏ、Ｙｏ）、−＝−（Ｘ、＋Ｙ、）　のｏち、Ｘ。

最小点、最大点の両端点からＹの正方向に探索していっ
た。

（５）　Ｊ：２両端点を第５図Ｅ、Ｆとする。Ｅ、Ｆの
座標を各々（Ｘｏ、Ｙｏ）、（Ｘ８．Ｙｅ）とする。

第５図左側の直線面は、Ｙｏ　から適当な間隔でＹの正
方向にＹＬｌ、ＹＬ２；・・・・・ＹＬ、ｋを定め、そ
れに対応するＸ座標値を第３図のランレングスデータか
ら探す。ＹＬｌ、ＹＬ２・・・・・・の各Ｙ座標値に対
するＸ座標値は第３図（ｂ）３０３のランレングスデー
タで、そのＹ座標値の中で最もＸ座標値の小さいものを
選べばよい。こうして何点かの左側両候補点列Ｇをめ、
それらの直線式を算出する。こうして算出された直線式
が第５図左側面の直線部を表わしているものかどうかは
、第４図の直線りとの傾きの関係を調べて判断する。本
実施例では、下面と左側面とは角度π／２であることが
わかっていたので、これら２本の直線の傾きの差が（−
±α）となるかどうかで判別した。ここでαは乾量に設
定できる許容誤差範囲値である。もしこの直線が左側面
の直線部を表わしていないと判断した場合は、さらにＹ
Ｌ、に＋１．ＹＬ、に＋２・・・・・と候補点列をめ、
それらの点列で直線式を算出し、上記方法で判別する。

こういった操作をくり返し行なっていけば、求める直線
式が得られる。

（６）右側面の直線についても左側面の場合と同様にめ
る。このようにしてめた左右直線と第４図りの直線の交
点から中心位置第４図Ｂをめる。

上記説明では認識対象形状の姿勢を＋二の凹型と４仮定しだが本発明による方法は、対象形状のどの姿勢に
対しても適用できることは明らかである。

以上、実施例によると、認識対象物とそれを支　。

持する物とが、画像上で、切離すことができず連続した
画像になってしまうような場合、認識対象物の位置、方
向は、画像全体を用いて行なうことはできない。

例えば第６図工部の台形部分を支持部、工部の四辺形部
分を認識対象物とすると、それらの２値画像は第１図の
１０１のようになる。この時第６図工部の傾き、位置は
１部の部分的な位置、例えば下面直線部で判断するしか
ない。

しかも実際の画面では、認識対象形状だけが画面に現わ
れるということは少なく、第１図のように他にも種々の
形状をした閉領域が存在する場合が多い。

発明の効果以上、本発明による画像認識装置を用いれば、入力画面
上、いくつかの形状から目的とする形状を探し出し、そ
の位置、姿勢データとして、画像のとり方によって影響
を受けない周辺部の部分形状から算出したものを得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が対象とする画像を示す図、第２図は本
発明の一実施例における装置の構成図、第３図（ａ）　
、　（ｂ）は同画像データの格納状況を説明する図、第
４図、第５図は認識方法を説明する図、第６図は本発明
の詳細な説明するだめの画像を示す図である。２０１・・・・・撮像装置、２０２・・・・・・入力画
像の前処理部、２０３・・・・・入力画像のランレング
スデータ、２０５・・・・特徴パラメータ算出部、２０
６・・・・・認識部、２０７・・・・・・基準データ記
憶部。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図３０１／第４図第５図ＱＩ：

Claims

【特許請求の範囲】

ｒＯＭｌＪのディジタル画像をランレングスデータに圧
縮して記憶する記憶部と、このランレングスデータから
、面積、周囲長などの幾何学的特徴量を算出する手段と
、前記特徴量をあらかじめ教示によって作られた基準特
徴量と比較することによって請求める形状を認識する手
段と、認識した形状の画像データから、認識した形状周
辺部のうち直線部分を認識する手段と、直線相互の位置
関係から認識形状の位置、傾きを算出する手段とからな
る画像認識装置。