JPS6116376A - 二次元視覚認識装置 - Google Patents

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、静止若しくは移動中の被認識物体を画像化し
て入力パターンを求め、この入力パターンを標準パター
ンと照合して、被認識物体を認識する二次元視覚認識装
置に関連し、殊に本発明は、パターン照合に先立ち、標
塾パターンに対する入力パターンの位置ずれ方向を高速
検知する新規位置ずれ方向検出方式を提供する。

〈発明の背景〉 一般に二次元視覚認識装置は、入力パターンと標準パタ
ーンとを画像上で重ね合わせ、両パターンの重合一致度
合を検出して、被認識物体を認識するものである。従っ
てもし入力パターンが標準パターンに対し位置ずれして
いると、パターン照合か適正実施されず、物体認識か不
能となる。このため入力パターンの位置ずれ方向を検出
し、検出結果に基づき被認識物体を移動させて適正位置
へ位置決めした後、入力パターンの再取込みを実施する
等の必要かある。ところが従来この種位置ずれ検出を高
速月っ簡易に実施し得る方式がなく、これか物体認識処
理における効率や精度を低下させる原因となっている。

〈発明の目的〉 本発明は、標準パターンに対する入力パターンの位置ず
れ方向を高速検知可能に構成することによって、入力パ
ターンが位置ずれしても、迅速且つ容易に物体認識を行
ない得る二次元視覚認識装置を提供することを目的とす
る。

〈発明の構成および効果〉 上記目的を達成するため、本発明では、まず標準パター
ンを予めメモリにその中心位置に対応させて格納してお
く。そして入力パターンの取込みに際しては、両パター
ンにつき対応する位置の各画素を順次白黒比較して入力
パターンの不一致黒画素を検出する。更に各不一致黒画
素につき前記中心位置に対する上下および左右の相対位
置関係を検出し、その検出位置データを累積してゆく。

そして最後にその累積結果から標準パターンに対する入
力パターンの上下および左右の位置ずれ方向を判別する
よう構成した。

本発明によれは、入力パターンの位置ずれ方向を簡易且
つ高速に検出てきるから、その検出結果に応して被認識
物体を適正方向へ移動させ、位置決めして、パターンの
位置ずれを修正でき、物体認識における処理効率および
精度の向上に貢献する。またパターンの位置ずれ方向を
、画像解析等の複雑なソフト処理によらず、カウンタ等
の簡易なハード構成を利用して求め得ると共に、前記不
一致黒画素を計数することにより、パターン照合も併わ
せで実施できるから、物体認識処理の効率向上に一層貢
献する。更に各不一致黒画素の検出位置データを累積し
てパターンの位置ずれ方向を判別するから、パターンに
画像ノイズが含まれていても、その影響を受けにくく、
適正な位置ずれ方向の検出か可能である等、幾多の優れ
た効果を奏する。

〈実施例の説明〉 第１図は本発明にかかる二次元視覚認識装置の回路構成
例を示す。図中テレビカメラ１は、静止または移動中の
物体２を例えば上方より撮像し、飛越走査にかかる画像
出力（第３図（１）に示す）を同期分離回路３へ送出す
る。同期分離回路３は、前記画像出力より水平同期信号
ＨＤ、垂直同期信号ＶＤ、奇数フィールド信号ＯＤ（第
３図（２）に示す）、クロック信号ＣＫ（第３図（４）
（こ示す）等を分離し、ビデオ信号ＶＤｉを２値化回路
４へ出力する。２値化回路４は、第３図（３）に示す如
く、ビデオ信号ＶＤｉに対し一定のスレツユホールドレ
ベルＴＨを設定し、ビデオ信号ＶＤｉの奇数フィールド
につき白黒２値化して２値パターンを形成出力する。２
値化回路４には、モード切換スイッチＳＷを介して基準
メモリ５が接続してあり、モード切換スイッチＳＷを学
習モード側３にセットして標準モテルを撮像するとき、
基準メモリ５に例えば第２図（１）に示す標準パターン
Ｐ（図中、斜線部分は黒画素）か格納され、またモード
切換スイッチＳＷを認識モード側すにセットして被認識
物体を撮像するとき、例えは第２図（２）に示す入力パ
ターンＰｉが形成されてアント回路６へ出力される。本
実施例の場合、各パターンは縦横２５６ビツトの画素で
構成され、第２図ｆ１．＋　＋２）に示す例では、入力
パターンＰ１　は標準パターンＰに対し右上方向へ位置
ずれしている。

尚第１図中、水平カウンタ７および垂直カウンタ８は、
標準パターンＰの読み書きに際し、メモリ内の画素位置
をアドレス指定する。またゲート回路９，１０は、奇数
フィールド信号ＯＤやクロック信号ＣＫて開閉制御され
、書込み制御信号Ｗや読出し制御信号ｋを基準メモリ５
へ供給する。更にケート回路】１は奇数フィールド信号
ＯＤで開閉制御され、クロック信号ＣＫを水平カウンタ
７および垂直カウンタ８へ夫々供給する。

前記アンド回路６は、２値化回路４か出力する入力パタ
ーンと、基準メモリ５より読み出される標準パターンと
につき、対応位４関係にある各画素を順次白黒比較する
ための回路であり、標準パターン側が白画素であり月つ
入力パターン側が黒画素である場合にのみ論理「１」の
出力（以下、「不一致信号」という）となる。この不一
致信号は２個の加減算カウンタ１２，１３に入力され、
夫々加減算カウンタ１２，１３は走査位置信号Ａ、Ｂが
論理「１」のとき、加算動作を実行し、走査位置信号Ａ
　、　Ｂか論理「０」のとき（ノット回路１４．１５の
各出力Ａ、Ｂか論理「１」のとき）、減算動作を実行す
る。

前記走査位置信号Ａ、Ｂ、Ａ、Ｂは、第４図（２）に示
す如く、現走査位置がメモリ５の第１象限Ｓ１であると
き信号Ａ、Ｂか論理「１」となり、同様に第２象限Ｓ２
であるとき信号Ａ、Ｂが論理「１」、第３象限Ｓ３であ
るとき信号Ａ。

Ｂが論理「１」、第４象限Ｓ４であるとき信号Ａ、Ｂか
論理「１」となる。従って例えは走査位置信号Ａ、Ｂが
共に論理「１」のときにアンド回路６から不一致信号が
加減算カウンタ１２゜１３へ入力されると、夫々加減算
カウンタ１２゜１３の内容は１加算されることになる。

各カウンタ１２．１３の計数データは垂直ブランキング
期間にＩ　１０　（Ｉｎｐｕｔ　／　０ｕｔｐｕｔ　）
ポート１６を介してＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃ
ｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　）１７に取り込まれ、ＣＰＵ
ｌ７はカウンタ１２゜１３の計数結果から標準パターン
に対する入力パターンの位置ずれ方向を求める。例えば
一方の加減算カウンタ１２の計数結果が正の値をとると
き、入力パターンは上方向へ位置ずれしていると判断さ
れ、負の値をとるとき、入力パターンは下方向へ位置ず
れしていると判断される。

更に他方の加減算カウンタ１３の計数結果が正の値をと
るとき入力パターンは右方向へ、また負の値をとるとき
、入力パターンは左方向へ、夫々位置ずれしていると判
断される。

尚第１図中、Ｐ　ＲＯＭ　（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ
　Ｒｅａｄ　ＯｎｌｙＭｅｍｏｒγ）１８は位置ずれ検
出等の一連のプログラムを格納し、またＲ　Ａ　Ｍ　（
Ｒａｎｄｏｍ　ＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ　）　１９は
各種データを格納する他、処理実行のためのワークエリ
アを有する。またゲート回路２０はＣＰＵｌ７に対し割
込み信号ＴＮＴを発生させる回路である。

第４図（１）は基準メモリ５に格納された標準パターン
Ｐを示し、また第４図（２）は標準パターンＰに対する
入力パターンＰｉ　の位置ずれ状態を示す。図示例の場
合、標準パターンＰは重心Ｇが中心に位置するよう基準
メモリ５に格納されており、この標準パターンＰに対し
入力パターンＰｉ　は右および上方向へ位置ずれしてい
る。

然してモード切換スイッチＳＷを学習モード側ａに設定
した後、テレビカメラ１により標準モデルを撮像すると
、ビデオ信号ＶＤｉの最初の奇数フィールドにつき２値
化処理が実行され、標準パターンＰが基準メモリ５に対
しその中心位置に書込み形成される。

つきに被認識物体の認識処理を実行する場合、モード切
換スイッチＳＷを認識モード側すに設定した後、同様の
撮像操作を実行する。この場合２値化回路４は、前記同
様に奇数フィールドの時間タイミンクで入力パターンＰ
１　を形成してアンド回路６へ出力する。またこれと同
じ時間タイミングで基準メモリ５より標準パターンか読
み出され、この標準パターンも同様にアンド回路６へ出
力される。

かくしてアント回路６において、標準パターンＰおよび
入力パターンＰｉ　につき対応位置開襟にある各画素を
順次白黒比較して、入力パターンＰｉの不一致黒画素（
第４図（２）中、斜線で示す）か検出される。そして加
減算カウンタ１２．１３は、アンド回路６より不一致信
号を入力し、走査位置信号Ａ　、　Ｈに応じて加減算動
作を実行する。この加減算動作は奇数フィールドにおい
て継続実施され、垂直ブランキング期間にその累積結果
がＣＰＵｌ７によって取り込まれ、その値の正負により
入力パターンの位置ずれ方向が判断される。そしてその
後は被認識物体をずれ方向と逆の方向に移動させて位置
ずれ修正し、修正後の不一致黒画素の数か最小となるよ
うに被認識物体の位置決めを行なうものである。

第５図は、アンド回路６が出力する不一致信号をアナロ
グ的に計測し、その累積計測値の正負に応して入力パタ
ーンＰｉの位置ずれ方向を検出する実施例である。

第５図中、アナログスイッチ２３〜２６は走査位置信号
Ａ、Ｂ、Ａ、Ｂによりオン、オフされ、スイッチオンの
状態で、アンド回路６が出力する不一致信号が対応する
コンデンサ２７〜３０に充電される。コンデンサ２７．
２８およびコンデンサ２９．３０の各充電電圧は、垂直
ブランキング期間において、夫々比較器３１゜３２て比
較され、比較器３１の出力か論理「１」のとき上方向の
位置ずれ、論理「０」Ｃノット回路３３の出力は論理「
１」）のとき下方の位置ずれと夫々判断され、また比較
器３２の出力が論理「１のとき右方向の位置ずれ、論理
「０」（ノット回路３４の出力は論理「１」）のとき左
方向の位置ずれと夫々判断される。尚図中、トランジス
タ３５〜３８は垂直同期信号ＶＤの入力によりコンデン
サ２７〜３０を放電させ、計測値をクリアする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる二次元視覚認識装置の回路ブロ
ック図、第２図＋１１　（２＋は標準パターンおよび入
力パターンを示す説明図、第３図は第１図に示す回路構
成例の信号波形を示すタイミングチャート、第４図（１
１＋２＋は標準パターンに対する入力パターンの位置ず
れ検出処理を示す説明図、第５図は本発明の他の実施例
を示す回路ブロック図である。 ５・・・基準メモリ　　６・・・・アンド回路１２．１
３　　・・加減算カウンタ １７　・・　ＣＰＵ ２７．２８，２９．３０・・・・・・コンデンサ３１．
３２　　・・比較器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被認識物体を白黒２値化して入力パターン を求めた後、入力パターンを標準パターンと照合して被
   認識物体を認識する装置において、前記標準パターンを
   中心位置に対応させて取り込むためのメモリと、両パタ
   ーンにつき対応位置関係にある各画素を順次白黒比較し
   て入力パターンの不一致黒画素を検出する手段と、各不
   一致黒画素につき前記中心位置に対する上下および左右
   の相対位置関係を検出して検出位置データを累積してゆ
   く手段と、累積結果に基づき標準パターンに対する入力
   パターンの上下および左右の位置ずれ方向を判別する手
   段とを具備して成る二次元視覚認識装置。