JPS6058505B2 - Mark detection device - Google Patents

Mark detection device

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Publication number
JPS6058505B2
JPS6058505B2 JP53040322A JP4032278A JPS6058505B2 JP S6058505 B2 JPS6058505 B2 JP S6058505B2 JP 53040322 A JP53040322 A JP 53040322A JP 4032278 A JP4032278 A JP 4032278A JP S6058505 B2 JPS6058505 B2 JP S6058505B2
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JP
Japan
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mark
light
circuit
detection device
signal
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Application number
JP53040322A
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Japanese (ja)
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JPS54133029A (en
Inventor
博唯 上田
利一 安江
武 烏野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS54133029A publication Critical patent/JPS54133029A/en
Publication of JPS6058505B2 publication Critical patent/JPS6058505B2/en
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマーク検出装置に関し、更に詳しくは撮像装置
により対象物を観測し、対象上に付されたマークを映像
情報から自動的に抽出するマーク検出装置に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a mark detection device, and more particularly to a mark detection device that observes an object using an imaging device and automatically extracts marks placed on the object from video information. .

情報の入力手段として撮像装置を使用する有視覚情報処
理装置は各種産業分野て処理の高速化、省力化の手段と
して応用されてきているが、近年この種の有視覚装置に
よる自動化要求が高まつてきた分野の1つに、貨車、ト
ラックあるいは船舶に荷物の積み降しをする荷役分野が
あげられる。
Visual information processing devices that use imaging devices as a means of inputting information have been applied in various industrial fields as a means of speeding up processing and saving labor, but in recent years there has been an increasing demand for automation using this type of visual devices. One of the fields in which this field has been growing is cargo handling, where cargo is loaded and unloaded onto freight cars, trucks, and ships.

荷役の自動化は、要するに荷物を運搬するつかみ装置(
以下スプレツダと呼ぶ)を積み降し地点に自動的に位置
合せ制御するものであり、目的地点に付されたマークを
移動する撮像装置でとらえ、映像に現われるマークの位
置を検出し、この位置情報にもとづいてスプレツダの移
動を制御する構成となる。然るに荷役分野は他の一般的
な工業製品の製造あるいは取扱い分野と異なり、撮像対
象物か汚れ易く、また屋外て使用されるため天候、背景
などの撮像条件のバラツキが大きいという特殊な問題を
かかえており、単に対象物を撮像しただけでは映像情報
からマークを正確に検出することは難かしい。
Automation of cargo handling basically involves the use of gripping devices (
This system automatically controls the positioning of the vehicle (hereinafter referred to as a spretsuda) at the loading/unloading point.A moving imaging device captures the mark attached to the destination point, detects the position of the mark that appears in the image, and uses this positional information. The structure controls the movement of the spreader based on this. However, unlike other general industrial product manufacturing or handling fields, the cargo handling field faces special problems in that the objects to be imaged tend to get dirty, and since they are used outdoors, there are large variations in imaging conditions such as weather and background. Therefore, it is difficult to accurately detect marks from video information by simply capturing an image of the object.

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり
、撮像条件の不安定な環境においても観測対象上のマー
クを小規模な装置構成で他の類似のパターンの中から検
出できるマーク検出装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and is a mark detection method that can detect marks on an observation target from among other similar patterns with a small-scale device configuration even in an environment where imaging conditions are unstable. The purpose is to provide equipment.

上記目的のために、本発明は観測対象上に付したマーク
から撮像装置に入射する光をオンオフさせ、光の状態が
一方の状態にあるときの映像から所定の特徴を有する信
号部分を検出してその位置を記憶し、他の状態にあると
きの映像から所定の特徴を有する信号部分を検出してそ
の位置を求め、先に記憶した位置との比較結果に基づい
てマークを検出する。以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。
For the above purpose, the present invention turns on and off the light incident on the imaging device from the mark attached to the observation target, and detects a signal portion having predetermined characteristics from the image when the light state is in one state. The mark is then detected based on the result of comparison with the previously stored position. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明によるマーク検出を荷役装置に適用した
場合の全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram when mark detection according to the present invention is applied to a cargo handling device.

図において1はコンテナクレーン上に横行自在に設けた
トロリであり、このトロリ1は昇降自在ビーム2と、ビ
ームの下端に設けられたコンテナ4を保持するためのス
プレツダ3を備えている。
In the figure, reference numeral 1 denotes a trolley mounted on a container crane so as to be able to move horizontally.This trolley 1 is equipped with a beam 2 that can be raised and lowered, and a spreader 3 for holding a container 4 provided at the lower end of the beam.

また、上記トロリ1の上には照明装置5と、撮像閉のテ
レビカメラ6と、映像データを処理し、処理結果に基つ
いて位置制御信号を出力する制御装置7とからなる位置
制御システムが搭載され、スプレツダ3と共に移動する
ようになつている。上記照明装置5はトロリ1にある空
間1aを通して荷物積み降し面10を照明する。またテ
レビカメラ6は上記空間1aを通して眺められる上記照
明装置により照明される面10の様子を撮像する。図示
されたテレビカメラは横向きに配置されており、ミラー
8の反射像を、特定波長光透過フィルタ9を介して撮像
する形式をとつている。スプレツダ3の上面に付けられ
たマークMsは常にテレビカメラ6の視野内にあり、一
方、荷物積み降し面10に設けられた位置決めマークM
Oなトロリの移動に伴なつて上記テレビカメラの視野に
入つてくる。制御装置7は、照明装置5を点滅さるため
の回路11、映像面の情報を絵素毎にディジタル化する
ため上記テレビカメラ6からの映像信号6,を2値化す
る回路12、この2値化信号12sを処理し映像上の特
徴パターンを抽出する回路13、特徴パターンの座標デ
ータを記憶するためのメモl川4、上記テレビカメラ6
に水平、垂直同期パルス15x,15Yを与える同期パ
ルス発生回路15、および上記メモリ14に記載された
データを処理しマーク位置を検出すると共に、この制御
システムのシーケンスを制御し荷役制御信号16,を出
力するデータ処理装置、例えばマイクロコンピュータ1
6を含む。
Furthermore, a position control system is installed on top of the trolley 1, which includes an illumination device 5, a television camera 6 closed for imaging, and a control device 7 that processes video data and outputs a position control signal based on the processing result. and is adapted to move together with the spreader 3. The lighting device 5 illuminates the loading/unloading surface 10 through the space 1a in the trolley 1. Furthermore, the television camera 6 images the surface 10 illuminated by the illumination device viewed through the space 1a. The illustrated television camera is arranged horizontally, and has a format in which a reflected image of a mirror 8 is captured through a specific wavelength light transmission filter 9. The mark Ms attached to the top surface of the spreader 3 is always within the field of view of the television camera 6, while the positioning mark M provided on the cargo loading/unloading surface 10
As the trolley moves slowly, it comes into the field of view of the television camera. The control device 7 includes a circuit 11 for blinking the illumination device 5, a circuit 12 for binarizing the video signal 6 from the television camera 6 in order to digitize information on the video screen for each pixel, and a circuit 12 for binarizing the video signal 6 from the television camera 6. a circuit 13 for processing the converted signal 12s and extracting a characteristic pattern on the video, a memory 4 for storing coordinate data of the characteristic pattern, and the television camera 6.
A synchronizing pulse generating circuit 15 provides horizontal and vertical synchronizing pulses 15x and 15Y to Data processing device to output, for example, microcomputer 1
Contains 6.

尚、制御装置7に含まれる他の回路要素17はクロック
パルス発生回路、18はクロックパルス17aに基づい
て映像上の走査点のX,Y座標を示すアドレスデータ1
8x,18Yを出力するカウンタ回路、19はメモリ1
4をアクセスするためのインタフェイス回路を示す。こ
の実施例回路ては、特徴抽出回路13で映像からマーク
M3,Mcに類似する特徴点を抽出し、特徴抽出回路1
3の出力信号13,に応答して前記X,Y座標を示すア
ドレスデータ18x,18Yをメモリ14に記載する。
The other circuit elements 17 included in the control device 7 are a clock pulse generation circuit, and 18 is address data 1 indicating the X and Y coordinates of the scanning point on the image based on the clock pulse 17a.
Counter circuit that outputs 8x, 18Y, 19 is memory 1
4 shows an interface circuit for accessing 4. In this embodiment circuit, the feature extraction circuit 13 extracts feature points similar to the marks M3 and Mc from the video, and the feature extraction circuit 1
Address data 18x and 18Y indicating the X and Y coordinates are written in the memory 14 in response to the output signal 13 of No. 3.

デ―夕処理装置16はオンオフ制御信号1しにより点滅
回路11を制御し、これによつて照明装置5による撮像
視野の照明をオン、オフさせ、照明がオフのときメモリ
14に入力された座標データと照明がオンのときにメモ
リに入力されたデータとを照合し、マーク位置を検出す
る。第2図は上記装置におけるデータ処理フローを概念
的に示したものである。
The data processing device 16 controls the blinking circuit 11 using the on/off control signal 1, thereby turning on and off the illumination of the imaging field by the illumination device 5, and when the illumination is off, the coordinates input into the memory 14 are The mark position is detected by comparing the data with the data input into memory when the light is on. FIG. 2 conceptually shows the data processing flow in the above device.

Mは照明のオンオフに対応し、M=0のとき照明はオフ
状態にある。ブロック21は照明がオフのときの映像を
示し、この映像は特徴抽出回路13により処理され、所
定の特徴パターンのみが抽出される。ブロック22は特
徴抽出後の各特徴点の分布状態を示し、各黒円の中心座
標データがメモリ14に記憶される。データ処理装置1
6がこれらの座標データを一旦内部メモリに読み取り、
Mの値を1にする(ブロック23)。これにより照明が
オンになる。照明オンのとき、ブロック24に示すよう
に、マークMsの特徴パターンMs″が映像に現われる
。また、トロリが目標地点付近に到達していれば積み降
し地点を示すマークMcの特徴パターンMc″もこの映
像内に写し出される。この例では、マークM,,Mcは
夫々3つの円を正三角形の各頂点に配置した形をしてお
り、Ms<5Mcは三角形を互いに逆向きにしてある。
ブロック25は上記映像24の特徴抽出後の特徴点分布
を示す。データ処理装置16はパターン25の各特徴点
中心座標データをメモ1川4から読み出し、既に内部メ
モリに読み出されているパターン22の各座標データと
照合し、背景に存在するノイズパターンを消去して不一
致の座標データを求める(ブロック26)。上記照合処
理の結果得られる特徴点の座標分布はブロック27のよ
うになる。データ処理装置16は、残された座標点の位
置関係からマークMs,Mcを構成する座標点を抽出し
、三角形中心を算出してマーク中心位置座標を検知する
(ブロック28)。上記説明から理解されるように、本
発明ではデータ処理装置からのオンオフ制御信号11c
に応答してマークが映像上で点滅するようにし、オンの
ときの映像パターンとオフのときの映像パターンとを照
合して背景に含まれるノイズ成分を消去することに特徴
がある。
M corresponds to whether the lighting is on or off, and when M=0, the lighting is off. Block 21 shows an image when the illumination is off, and this image is processed by the feature extraction circuit 13 to extract only a predetermined feature pattern. Block 22 shows the distribution state of each feature point after feature extraction, and the center coordinate data of each black circle is stored in memory 14. Data processing device 1
6 once reads these coordinate data into internal memory,
Set the value of M to 1 (block 23). This turns on the lights. When the illumination is on, as shown in block 24, a characteristic pattern Ms'' of the mark Ms appears in the image. Also, if the trolley has reached the vicinity of the target point, a characteristic pattern Mc'' of the mark Mc indicating the loading/unloading point appears. is also shown in this video. In this example, the marks M, , Mc are each in the form of three circles arranged at each vertex of an equilateral triangle, and when Ms<5Mc, the triangles are oriented in opposite directions.
Block 25 shows the feature point distribution of the video 24 after feature extraction. The data processing device 16 reads each feature point center coordinate data of the pattern 25 from the memo 1 river 4, compares it with each coordinate data of the pattern 22 that has already been read into the internal memory, and erases the noise pattern existing in the background. Then, the coordinate data of the discrepancy is obtained (block 26). The coordinate distribution of feature points obtained as a result of the above matching process is as shown in block 27. The data processing device 16 extracts the coordinate points forming the marks Ms and Mc from the positional relationship of the remaining coordinate points, calculates the center of the triangle, and detects the mark center position coordinates (block 28). As understood from the above description, in the present invention, the on/off control signal 11c from the data processing device is
The feature is that the mark blinks on the video in response to the on-screen image pattern, and the noise component included in the background is erased by comparing the on-screen image pattern with the off-screen image pattern.

従つて、位置検出のために用いられるマークは、従来装
置で用いていたような全天候下において常時人間の眼に
明確に識別できるマークとする必要はなく、むしろ照明
装置5が点灯した時のみテレビカメラの位置方向に光を
反射し、照明装置消灯時の他方向からの照射光に対して
はカメラ方向への光反射がないようなマークであること
が好ましい。このような性質をもつマーク材料としては
、例えば商品名スコツチライト、キヤツツ●アイ、ある
いはコーナーキユーブ等で知られている光回帰性反射板
がある。また、位置合せマークMGとして反射板の代り
に、例えば無線受信機で点滅される発光ダイオードの如
き発光素子を用い、照明装置5と点滅回路11に代えて
上記発光素子の点滅を制御する送信機を適用してもよい
。上記のような本発明実施例に対し、座標データ同士を
照合するのではなく、映像データ同士を直接照合する公
知のパターン照合形式の技術がある。
Therefore, the mark used for position detection does not need to be a mark that can be clearly discerned by the human eye at all times under all weather conditions, as was the case with conventional devices. It is preferable that the mark is such that it reflects light in the direction of the camera position and does not reflect light irradiated from other directions in the direction of the camera when the illumination device is turned off. Mark materials having such properties include, for example, light regressive reflectors known under the trade names Scotchilite, Cat's Eye, Corner Cube, and the like. Furthermore, a light emitting element such as a light emitting diode which is blinked by a wireless receiver is used as the alignment mark MG instead of a reflector, and a transmitter that controls the blinking of the light emitting element is used instead of the illumination device 5 and the blinking circuit 11. may be applied. In contrast to the embodiments of the present invention as described above, there is a known pattern matching technique that directly matches video data instead of matching coordinate data.

しかしながらマークの背景にある多種多様のノイズパタ
ーンの存在を考慮すると、マークに該当する特徴パター
ンのみを抽出し、且つ各特徴パターンの中心座標データ
の比較により真のマーク位置を検出する映像データ処理
形式の方が照合が容易であり、データメモリ容量も少な
くて済み、処理速度の点からも有利となる。このような
明像データ処理に適した特徴抽出回路13の1例を第3
図によつて説明する。
However, considering the existence of a wide variety of noise patterns in the background of a mark, a video data processing format that extracts only the characteristic patterns that correspond to the mark and detects the true mark position by comparing the center coordinate data of each characteristic pattern. is easier to collate, requires less data memory capacity, and is advantageous in terms of processing speed. An example of the feature extraction circuit 13 suitable for such clear image data processing is shown in the third section.
This will be explained using figures.

この回路は2値回路12から出力された絵素情報12s
を順次取り込み、絵素情報を2次元的に配列し、映像面
の1部分である2次元局部パターン面を再生する回路3
0と、パターン縮小回路40と、孤立パターン判定回路
45と、絵素情報選択回路50とからなる絵素情報変換
回路であり、2次元局部パターン面に含まれる映像の圧
縮と孤立パターンの中心絵素抽出を選択的に行なうもの
である。上記二次元局部パターン再生回路30は、原理
的には特公昭51−1249汚において知られたものが
採用でき、2次元局部パターンの絵素情報を並列的に出
力するためのシフトレジスタ31〜34と、x走査線上
の絵素情報を1時的に記憶するためのシフトレジスタ3
5〜37と、各シフトレジスタにシフトパルス信号を供
給するためのパルス信号発生回路38とて構成できる。
上記各シフトレジスタは順次縦続接続されており、シフ
トレジスタ31に入力された絵素情報21Sはシフトパ
ルス信号38,により順次シフトレジスタ35,・32
,36,33,37,34にシフトされる。今、映像画
面上を左上隅から水平方向に走査を開始し、走査点力址
から4本目の第4絵素に達した時点を仮定すると、1本
目の走査線上の各絵素情報は1対のシフトレジスタ34
と37の右端から左端に走査順序に従つて位置した状態
にあり、同様に2本目、3本目の各走査線上の絵素情報
はシフトレジスタ33と36の組、32と35の組に記
憶され、4本目の走査線上の最初の4つの絵素情報がシ
フトレジスタ31の右端から走査順に記憶される。従つ
て各4ビットからなるシフトレジスタ31〜34は、第
4図に示す如く、映像画面の左上隅4×4絵素からなる
局部面を示していることになり、走査点が更に1絵素ず
れると上記シフトレジスタ31〜34にはX方向に1絵
素分ずれた局部面の絵素情報を含むことになる。
This circuit is the pixel information 12s output from the binary circuit 12.
A circuit 3 that sequentially captures pixel information, arranges pixel information two-dimensionally, and reproduces a two-dimensional local pattern surface that is one part of the image surface.
0, a pattern reduction circuit 40, an isolated pattern determination circuit 45, and a picture element information selection circuit 50. This circuit compresses the image included in the two-dimensional local pattern surface and compresses the central picture of the isolated pattern. This method selectively performs elemental extraction. As the two-dimensional local pattern reproducing circuit 30, in principle, the one known in Japanese Patent Publication No. 51-1249 can be adopted, and shift registers 31 to 34 are used to output pixel information of the two-dimensional local pattern in parallel. and a shift register 3 for temporarily storing pixel information on the x scanning line.
5 to 37, and a pulse signal generation circuit 38 for supplying a shift pulse signal to each shift register.
The above shift registers are sequentially connected in cascade, and the picture element information 21S input to the shift register 31 is sequentially transferred to the shift registers 35, 32 by a shift pulse signal 38.
, 36, 33, 37, and 34. Now, assuming that we start scanning horizontally on the video screen from the upper left corner and reach the fourth pixel from the scanning point, each pixel information on the first scanning line has one pair. shift register 34
and 37 according to the scanning order from the right end to the left end, and similarly, the pixel information on each of the second and third scanning lines is stored in the set of shift registers 33 and 36 and the set of shift registers 32 and 35. , the first four picture element information on the fourth scanning line are stored in scanning order from the right end of the shift register 31. Therefore, the shift registers 31 to 34, each consisting of 4 bits, represent a local area consisting of 4×4 picture elements in the upper left corner of the video screen, as shown in FIG. If there is a shift, the shift registers 31 to 34 will contain picture element information of a local plane shifted by one picture element in the X direction.

パターン縮小回路40は、本実施例においては、上記局
部パターンのうちSll〜Sl3,S2l〜ジ,S3l
〜S33の9つの絵素情報を入力し、これらの絵素の状
態に応じて変換された絵素情報40,を出力する。
In this embodiment, the pattern reduction circuit 40 selects Sll-Sl3, S2l-J, S3l of the local patterns.
The nine picture element information from S33 to S33 are input, and picture element information 40 converted according to the states of these picture elements is output.

上記パターン縮小回路40は、例えば第5図に示す如く
、局部パターン再成回路からの絵素情報30sを入力し
、パターン“有゛の絵素の数を計数して4ビット2進コ
ードて出力する計数回路41と、上記計数値41sを予
じめ設定された値Nと比較して、設定値以上のとき゜“
1―設定値より小さいとき゜゜0゛の信号40,を出力
する比較回路とて構成できる。又、上記パターン縮小回
路40は、第6図に示すように、予−じめアドレスに対
応させて所定のデータを記憶してあるメモリ装置33、
例えば読出し専用メモリ(ROM)により置き換えるこ
ともできる。この場合、9本のアドレス線33aに入力
される絵素情報30sの状態の組み合せにより7〜7の
メモリアドレスが指定されるが、そのうち前記設定値N
以上の数のビットが゜゜1゛となる2進数で指定される
アドレスにデータ゜“1゛を予じめ記憶しておくことに
より、設定値以上の個数の絵素が状態“1゛にあるとき
状態“゜1゛の2値信号40,が出!力されるようにす
る。上記設定値Nはパターンの縮小の度合を決定するも
ので、判定領域となる局部面の面積をSとしたとき、N
=S/2に設定すると、パターンは位置が若干ずれるだ
けであり、出力信号40sで再z生されるパターンは入
力信号12sから再生されるパターンにほとんど等しい
。しかし、N=S/2+ΔSに設定すると、判定領域の
中心点が対象パターンの輪部上にある時点では出力信号
40sぱ゜0゛であり、対象パターンの内側に入つて初
めて“゜1゛を出力することになるため、出力信号40
,による再生されるパターンは、原パターンの輪部部が
上記ΔSに比例した寸法だけ削り去られた形状となる。
上記実施例回路では判定領域の面積Sは9絵素となつて
いるため、N=S/2+ΔSを満足する設定値Nは5〜
8であり、実用的な設定値Nは6又は7となる。
For example, as shown in FIG. 5, the pattern reduction circuit 40 inputs 30 s of pixel information from the local pattern regeneration circuit, counts the number of pixel elements with a pattern "", and outputs a 4-bit binary code. The counting circuit 41 compares the counted value 41s with a preset value N, and when it is equal to or greater than the set value ゜"
It can be configured as a comparison circuit that outputs a signal 40 of ゜゜0゛ when the value is smaller than the 1-setting value. The pattern reduction circuit 40 also includes a memory device 33, which stores predetermined data in correspondence with addresses, as shown in FIG.
For example, it can be replaced by a read-only memory (ROM). In this case, 7 to 7 memory addresses are designated by the combination of states of the pixel information 30s input to the nine address lines 33a, among which the set value N
By storing data "1" in advance in an address specified by a binary number where the above number of bits becomes "1", it is possible to set the data when the number of picture elements equal to or greater than the set value is in the state "1". A binary signal 40 of state "゜1゛" is outputted.The above setting value N determines the degree of reduction of the pattern, and when the area of the local surface serving as the judgment area is S, , N
=S/2, the pattern is only slightly shifted in position, and the pattern reproduced with the output signal 40s is almost equal to the pattern reproduced from the input signal 12s. However, when N=S/2+ΔS is set, the output signal 40s is 0゛ when the center point of the judgment area is on the ring of the target pattern, and it becomes ``1゛'' only after entering the inside of the target pattern. Since it will be output, the output signal 40
The pattern reproduced by , has a shape in which the ring part of the original pattern is removed by a dimension proportional to ΔS.
In the above example circuit, the area S of the determination area is 9 pixels, so the set value N that satisfies N=S/2+ΔS is 5 to 5 pixels.
8, and a practical setting value N is 6 or 7.

l 第3図において、孤立パターン判定回路45は、局
部面の輪部部の絵素、即ち第4図のSll〜Sl49S
治S24?S3l9S349S4l″S44に該当する
絵素の信号を取り込み、これらの絵素情報が状態“0゛
のときに゛゜1゛の信号45sを出力する回路、例えば
NOR回路である。
l In FIG. 3, the isolated pattern determination circuit 45 detects the picture elements in the limbal part of the local surface, that is, Sll to Sl49S in FIG.
Osamu S24? This is a circuit, for example, a NOR circuit, which takes in the signal of the picture element corresponding to S3l9S349S4l''S44 and outputs a signal 45s of ゛゜1゛ when the state of these picture element information is ``0゛''.

信号45sが゜“1゛となるのは、局部面内に対象物の
パターンが全く存在しないか、あるいは絵素S22,S
23,S32,S3,からなる領域に孤立したパターン
が存在するときである。選択回路50は、上記孤立パタ
ーン判定回路45からの出力信号45sが“゜1゛のと
き開かれるゲート51と、上記出力信号45,がインバ
ータ回路52を介して与えられて信号45,が゜゜0゛
のとき開かれるゲート53と、上記2つのゲートの出力
回路に接続された0Rゲート54とからなり、上記ゲー
ト51に入力される局部面の中心部に位置した代表絵素
ジからの信号48Sとゲート53に入力されるパターン
縮小回路40からの出力信号40sを上記信号45sに
応じて選択し、信号50sとして後段回路に出力するよ
う動作する。
The signal 45s is "1" if there is no object pattern in the local plane or if the picture elements S22 and S
This is when an isolated pattern exists in the area consisting of 23, S32, and S3. The selection circuit 50 includes a gate 51 that is opened when the output signal 45s from the isolated pattern determination circuit 45 is "°1", and the output signal 45 is applied via an inverter circuit 52 so that the signal 45 is "0". The signal 48S from the representative picture element located at the center of the local plane is input to the gate 51. The output signal 40s from the pattern reduction circuit 40 inputted to the gate 53 is selected according to the signal 45s, and is outputted to the subsequent stage circuit as the signal 50s.

また判定回路45の出力側には切換スイッチ46が設け
てあり、このスイッチを“゜0゛電位側に切換えること
により、孤立パターン判定結果に無関係にパターン縮小
回路40の信号40,を後段回路に出力できるようにな
つている。先に第1図に示した特徴パターン抽出回路1
3は上述した絵素情報変換回路を複数段、例えば5段縦
続接続して構成される。初段回路は切換スイッチ46を
゜゜0゛電位置に設定することにより孤立パターン判定
回路45の機能を除外した回路構成のものが適用され、
この回路を経たとき絵素数5以下の孤立パターンは全て
消去できるようにする。2段目〜4段目の回路に切換ス
イッチ41を孤立パターン判定回路側にセットした回路
構成のものを適用する。
Further, a changeover switch 46 is provided on the output side of the determination circuit 45, and by switching this switch to the "0" potential side, the signal 40 of the pattern reduction circuit 40 is sent to the subsequent circuit regardless of the isolated pattern determination result. Feature pattern extraction circuit 1 shown in Figure 1 earlier
3 is constructed by cascading the above-mentioned pixel information conversion circuits in a plurality of stages, for example, five stages. The first stage circuit has a circuit configuration in which the function of the isolated pattern determination circuit 45 is excluded by setting the changeover switch 46 to the ゜゜0゛ position.
When passing through this circuit, all isolated patterns having a number of picture elements of 5 or less can be erased. A circuit configuration in which the changeover switch 41 is set to the isolated pattern determination circuit side is applied to the second to fourth stage circuits.

これらの回路部では、パターンが縮小されて絵素数4以
下の孤立パターンとなつたときでも孤立パターン判定回
路45の機能するため、代表絵素S22が保存されて単
一絵素の孤立パターンの消滅は起らない。最終段に必要
な回路は局部パターン再生回路30と孤立パターン判定
回路45とからなる孤立パターン選択のための回路であ
り、第3図回路のゲート51から信号を取り出すように
した回路を適用する。
In these circuit sections, even when the pattern is reduced to an isolated pattern with 4 or less picture elements, the isolated pattern determination circuit 45 functions, so the representative picture element S22 is saved and the isolated pattern of a single picture element disappears. doesn't happen. The circuit required at the final stage is a circuit for selecting an isolated pattern consisting of a local pattern reproducing circuit 30 and an isolated pattern determining circuit 45, and a circuit adapted to take out a signal from the gate 51 of the circuit shown in FIG. 3 is applied.

この最終段の回路を通すことにより、絵素数4以下の孤
立パターン以外は消去され、且つこの孤立パターンを代
表する1つの絵素のみを残す2値信号13sが得られる
。第7図にこのように構成された特徴抽出回路における
パターン変換の推移を示す。
By passing the signal through this final stage circuit, a binary signal 13s is obtained in which all parts other than the isolated pattern with the number of picture elements of 4 or less are erased, and only one picture element representing this isolated pattern remains. FIG. 7 shows the progress of pattern conversion in the feature extraction circuit configured as described above.

図において、A,B,C,Dは映像に含まれる夫々異な
つた大きさの対称物パターンを示し、これらのパターン
の変化が前記複数段の絵素情報変換回路に対応するステ
ップI〜■毎に示してある。図から判るように、絵素数
が設定値に満たないパターンAは第1段階で消滅する。
またB,Cの如く、途中で単一の絵素寸法にまで縮小さ
れたパターンは、孤立パターン判定回路の機能により消
滅することなく出力される。
In the figure, A, B, C, and D indicate object patterns of different sizes included in the video, and changes in these patterns occur at each step I to (2) corresponding to the plurality of pixel information conversion circuits. It is shown in As can be seen from the figure, pattern A in which the number of picture elements is less than the set value disappears in the first stage.
Further, patterns such as B and C, which are reduced to a single picture element size, are output without disappearing due to the function of the isolated pattern determination circuit.

一方、ステップ■の時点で、孤立パターンとして認識で
きないような大きなパターンDは、最終段階で消滅し、
出力信号には現われない。従つて、上記特徴抽出回路を
用いると、テレビカメラ6により撮像された映像から所
定の大きさに満たない孤立パターンが先ず消去され、次
いで残りのパターンが順次中心方向に圧縮され、中心座
標位置の絵素に収斂する。また、中心絵素に収斂しきれ
なかつた大きいパターンは最終段において消去されてし
まうため、結局、元の映像中に含まれる所定の大きさの
孤立したパターンのみが中心絵素に代表されて特徴抽出
回路出力信号13,に残されることになり、この出力信
号13,が゜゜1゛のときの座標データを記憶すること
により照合すべきパターンデータを得ることができる。
第8図は照明装置5の光源として、例えばナトリウムラ
ンプのような単一スペクートル光を発する7金属蒸気放
電管を使用する場合に適した点滅回路11の構成を示す
。周知の如く、ナトリウムランプのような放電管は電極
の劣化を防ぐために交流で点灯されるため、放電管から
発せられる光量は電源周波数の2倍の周波数で脈動する
。このため、発光の脈動とテレビカメラの走査が同期し
ていない場合には、撮像のフィールド毎にあるいは、1
画面中の場所によつて映像の明るさが変動し、またラン
プのオンオフ制御のタイミングが合わなくなるため、対
象物を安定に認識できないという問題が生ずる。第8図
の点滅回路は、同期パルス発生回路15″から得られる
テレビカメラの垂直同期信号15Yを入力し、先す波形
整形回路61によりパルス幅を広げてデューティー比を
50%とし、次いで高いQをもつフィルタ回路62に入
力して正弦波に変換し、更に増幅回路63により電力増
幅された信号113を得る。
On the other hand, the large pattern D that cannot be recognized as an isolated pattern at step ■ disappears at the final stage.
It does not appear in the output signal. Therefore, when the feature extraction circuit described above is used, isolated patterns smaller than a predetermined size are first erased from the video imaged by the television camera 6, and then the remaining patterns are sequentially compressed toward the center, and the center coordinate position is Converge on the picture element. In addition, large patterns that cannot be converged on the center picture element are erased in the final stage, so in the end, only isolated patterns of a predetermined size included in the original video are represented by the center picture element and are distinctive. By storing the coordinate data when this output signal 13 is .degree. 1.degree., pattern data to be verified can be obtained.
FIG. 8 shows the construction of a flashing circuit 11 suitable for the case where a seven-metal vapor discharge tube emitting single-spectrum light, such as a sodium lamp, is used as the light source of the illumination device 5. As is well known, discharge tubes such as sodium lamps are lit with alternating current to prevent electrode deterioration, so the amount of light emitted from the discharge tube pulsates at twice the frequency of the power supply. For this reason, if the pulsation of light emission and the scanning of the television camera are not synchronized, it is necessary to
The brightness of the image varies depending on the location on the screen, and the timing of the on/off control of the lamps does not match, resulting in the problem that objects cannot be stably recognized. The blinking circuit in FIG. 8 inputs the vertical synchronization signal 15Y of the television camera obtained from the synchronization pulse generation circuit 15'', first widens the pulse width by the waveform shaping circuit 61 to set the duty ratio to 50%, and then The signal 113 is input to a filter circuit 62 having a sine wave and converted into a sine wave, and further power-amplified by an amplifier circuit 63 to obtain a signal 113.

上記波形整形回路61はデータ処理装置16からの垂直
同期信号に同期したオンオフ制御信号11。が入力され
ており、これに応答して信号出力動作する。従つて垂直
同期信号15Y1オンオフ制御信号11cを夫々第9図
A,Bに示す波形で入力すると、波形整形回路61の出
力信号61Sは第9図Cのようになり、点滅回路出力電
流11,は第9図Dに示す波形となる。この回路構成に
よれば、オンオフ制御信号11。が゜゜0゛の期間中は
波形整形回路61Sが出力されないため、この期間中の
放電管の光量を第9図Eに示すようにほとんど零にする
ことができる。尚、ナトリウムランプのような金属蒸気
放電管は、放電、発光を維持するために点灯中の管内温
度を一定に保ち、管内の金属蒸気圧が一定にするように
設計されているが、前記オンオフ制御におけるオフ期間
が0.1秒以内とした場合、蒸気圧に変化はなく、オン
信号をかけたとき定常光量の放電を容易に再開できるこ
とが確認されている。オフ期間が長くなれば定常光量に
達するまでに時間を要することになるが、1秒のオフ期
間に対して時間遅れは0.2秒程度てあり、本発明の実
施に支障はない。このような金属蒸気放電管を照明装置
5に採用する利点の1つは、この種放電管による照明光
が単一スペクトル光であり、この波長の反射光をフィル
タ9を介して選択的にテレビカメラ6に入力することに
より、自然光の反射によるノイズパターンの入力を阻止
できる点にある。以上、本発明のマーク検出装置を自動
荷役装置に適用した場合について説明したが、本発明に
よれはマークを有する対象の映像を撮像装置によりとら
え、撮像条件が不安定な場合でも映像データからマーク
位置を小規模な装置構成で正確に検出することができ、
荷役分解に限らず他の産業分野にも広く応用できるもの
である。尚、荷役分野に応用する場合、実施例に示した
ように荷役装置側と荷役地点との相方にマークを設ける
構成になると、目標地点の位置検出のみならず、強風に
よる荷役の振れも同時に検出できるため、高所から荷降
しあるいは荷上げを精度よく行なえる利点がある。
The waveform shaping circuit 61 generates an on/off control signal 11 synchronized with a vertical synchronization signal from the data processing device 16. is input, and in response to this, a signal output operation is performed. Therefore, when the vertical synchronization signal 15Y1 and the on/off control signal 11c are input with the waveforms shown in FIGS. 9A and 9B, the output signal 61S of the waveform shaping circuit 61 becomes as shown in FIG. 9C, and the blinking circuit output current 11, The waveform is shown in FIG. 9D. According to this circuit configuration, the on/off control signal 11. Since the waveform shaping circuit 61S does not output any output during the period when the angle is 0°, the amount of light from the discharge tube during this period can be reduced to almost zero as shown in FIG. 9E. Metal vapor discharge tubes such as sodium lamps are designed to keep the temperature inside the tube constant and the metal vapor pressure inside the tube constant during lighting in order to maintain discharge and light emission. It has been confirmed that when the off period in the control is set to 0.1 seconds or less, there is no change in vapor pressure, and when an on signal is applied, it is possible to easily restart the discharge of a steady amount of light. If the off-period is longer, it will take more time to reach the steady light amount, but the time delay is about 0.2 seconds for an off-period of 1 second, so there is no problem in implementing the present invention. One of the advantages of employing such a metal vapor discharge tube in the lighting device 5 is that the illumination light from this kind of discharge tube is single-spectrum light, and the reflected light of this wavelength is selectively transmitted through the filter 9 to the television. By inputting it to the camera 6, it is possible to prevent noise patterns from being input due to reflection of natural light. The case where the mark detection device of the present invention is applied to an automatic cargo handling device has been described above. However, according to the present invention, an image of an object having a mark is captured by an imaging device, and even if the imaging conditions are unstable, marks can be detected from video data. Position can be detected accurately with a small device configuration,
It can be widely applied not only to cargo handling and disassembly but also to other industrial fields. When applied to the cargo handling field, if a mark is provided on the side of the cargo handling equipment and the cargo handling point as shown in the example, it is possible to detect not only the position of the target point but also the deflection of cargo handling due to strong winds. This has the advantage of being able to unload or lift loads from high places with high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるマーク検出装置の1実施例を示す
構成図、第2図はマーク検出の手順を説明するためのフ
ロー図、第3図は本発明装置に適した特徴抽出回路の1
例を示す図、第4図は上記特徴抽出回路における2次元
パターンの局部面を説明するための図、第5図、第6図
は夫々第4図に符号40で示されているパターン縮小回
路の具体例を示す図、第7図は上記特徴抽出回路におけ
る絵素情報の変換過程を説明するための図、第8図は第
1図に符号11で示された点滅回路の1実施例を示す回
路ブロック図、第9図は上記点滅回路における信号の波
形説明図である。 図において1はクレーン上を移動するトロリ、3はコン
テナ4を運搬するスプレツダ、5は照明装置、6は撮像
装置、7は制御装置を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a mark detection device according to the present invention, FIG. 2 is a flow diagram for explaining the mark detection procedure, and FIG. 3 is a diagram showing a feature extraction circuit suitable for the device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a local aspect of a two-dimensional pattern in the feature extraction circuit, and FIGS. 5 and 6 are pattern reduction circuits indicated by the reference numeral 40 in FIG. 4, respectively. FIG. 7 is a diagram for explaining the conversion process of pixel information in the feature extraction circuit, and FIG. 8 is a diagram showing an example of the blinking circuit indicated by the reference numeral 11 in FIG. 1. The circuit block diagram shown in FIG. 9 is an explanatory diagram of signal waveforms in the blinking circuit. In the figure, 1 is a trolley that moves on a crane, 3 is a spreader that transports a container 4, 5 is a lighting device, 6 is an imaging device, and 7 is a control device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 マークを付した観測対象の像を撮像装置により光電
変換し、得られた光電変換信号の中から該マークに対応
した部分の信号を検出するマーク検出装置において、上
記マークから上記撮像装置に入射する光をオンオフさせ
る手段と、上記撮像装置の光電変換信号から所定の特徴
を有する信号部分を検出して、その信号部分を検出した
位置を求める抽出手段と、上記オンオフ手段が少なくと
も一方の状態にあるときに上記抽出手段により抽出した
位置を記憶する手段と、上記オンオフ手段が他方の状態
にあるときに上記抽出手段により抽出された位置と上記
記憶手段に記憶された一方の位置とを比較し、差異のあ
る位置から上記マークに対応した部分信号を検出する手
段とを有することを特徴とするマーク検出装置。 2 前記観測対象に付されたマークが光入射方向に回帰
反射性を有する光反射板からなり、前記オンオフ手段が
前記撮像装置側から上記観測対象方向にオンオフ光を照
射する光照射装置からなることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のマーク検出装置。 3 前記光照射装置が特定波長光を発する光源を含むこ
とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のマーク検出
装置。 4 前記撮像装置が前記特定波長光に光透過特性を有す
るフィルタを介して撮像光を受光するようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第3項記載のマーク検出装置
。 5 前記光源が金属蒸気放電管からなり、該放電管が前
記撮像装置の映像走査のための垂直同期信号に同期させ
た電源により点灯されるようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第3項又は第4項記載のマーク検出装置。 6 前記観測対象に付されたマークが、発光素子からな
り、前記オンオフ手段が上記発光素子の点滅を制御する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のマーク検
出装置。
[Scope of Claims] 1. A mark detection device that photoelectrically converts an image of an observation target to which a mark is attached using an imaging device and detects a signal corresponding to the mark from among the obtained photoelectric conversion signals, means for turning on and off the light incident on the imaging device from the image pickup device; extraction means for detecting a signal portion having predetermined characteristics from the photoelectric conversion signal of the imaging device and determining the position at which the signal portion is detected; and the on-off means means for storing the position extracted by the extracting means when the on/off means is in at least one state, and the position extracted by the extracting means and the one stored in the storage means when the on/off means is in the other state; A mark detection device comprising means for comparing the position of the mark with the position of the mark and detecting a partial signal corresponding to the mark from a position where there is a difference. 2. The mark attached to the observation target is composed of a light reflecting plate having retroreflectivity in the direction of light incidence, and the on/off means is composed of a light irradiation device that irradiates on/off light from the imaging device side in the direction of the observation target. A mark detection device according to claim 1, characterized in that: 3. The mark detection device according to claim 2, wherein the light irradiation device includes a light source that emits light of a specific wavelength. 4. The mark detection device according to claim 3, wherein the imaging device receives the imaging light through a filter having a light transmission characteristic for the specific wavelength light. 5. Claim 3, wherein the light source is a metal vapor discharge tube, and the discharge tube is lit by a power source synchronized with a vertical synchronization signal for video scanning of the imaging device. The mark detection device according to item 1 or 4. 6. The mark detection device according to claim 1, wherein the mark attached to the observation target is made of a light emitting element, and the on/off means controls blinking of the light emitting element.
JP53040322A 1978-03-29 1978-04-07 Mark detection device Expired JPS6058505B2 (en)

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