JPS61205807A - Actual length conversion system of visual sensation sensor - Google Patents

Actual length conversion system of visual sensation sensor

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Publication number
JPS61205807A
JPS61205807A JP4765085A JP4765085A JPS61205807A JP S61205807 A JPS61205807 A JP S61205807A JP 4765085 A JP4765085 A JP 4765085A JP 4765085 A JP4765085 A JP 4765085A JP S61205807 A JPS61205807 A JP S61205807A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
threshold value
actual length
threshold
difference
image
Prior art date
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Pending
Application number
JP4765085A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Hiraizumi
平泉 満男
Hiroshi Sugimura
杉村 洋
Bunichi Terawaki
寺脇 文一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to JP4765085A priority Critical patent/JPS61205807A/en
Publication of JPS61205807A publication Critical patent/JPS61205807A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/024Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of diode-array scanning

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to perform the conversion of an actual length by automat ically determining an optimum binarization threshold valve, by determing a binarization threshold value so that the difference between the number of picture elements to two figures having an equal area becomes min. CONSTITUTION:Two figures of threshold value determining patterns are binarization in picture element number determination parts 101, 102 by using the threshold value (t) generated in a threshold value generation part 103 to respectively generate the numbers S1, S2 of picture elements. A first operation part 104 calculates the difference between the numbers S1, S2 of picture elements and controls the threshold value genera tion part 103 so as to bring the same to a min. value to generate an optimum threshold value from the generation part 103 and, at the same time, to judge that the difference between the numbers S1, S2 of picture elements is a min. value in the change range of the threshold value (t). A second operation part 105 calculates conversion coefficient from the numbers S1, S2 of picture elements at this time and the actual area of the patterns. The actual length of an article to be measured can be calculated by multiply ing the size of the image on a visual sensation sensor by this conversion coefficient.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 視覚センサにおける画像を2値化して換算係数を乗じて
実長を求める際に、等しい面積を有する2つの図形から
なるパターンを用い、視覚センサの画像上における両図
形の画素数の差が最小値になるように2値化の閾値を定
めることによって、画面の見え方のいかんに拘わらず最
適な閾値を求め、パターンの実際の面積とこの閾値を用
いて求められた両図形の面積の和とから換算係数を定め
、この換算係数を用いて視覚センサにおける画像と実長
との換算を行う。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] When the image on the visual sensor is binarized and multiplied by a conversion coefficient to obtain the actual length, a pattern consisting of two figures having the same area is used, and the image on the visual sensor is By setting the threshold for binarization so that the difference in the number of pixels between both figures is the minimum value, the optimal threshold is determined regardless of how the screen looks, and the actual area of the pattern and this threshold are used. A conversion coefficient is determined from the sum of the areas of both figures obtained by the method, and the conversion coefficient is used to convert the image on the visual sensor and the actual length.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は視覚センサからの情報を実長に換算するための
方式に係り、特に視覚センサの情報を用いてロボットの
制御を行う場合に、視覚センサで捉えた画像の大きさを
実長に換算してロボットに教示するための視覚センサの
実長換算方式に関するものである。
The present invention relates to a method for converting information from a visual sensor into actual length, and in particular, when controlling a robot using information from a visual sensor, converting the size of an image captured by a visual sensor into actual length. The present invention relates to a method for converting the actual length of a visual sensor to teach the robot.

視覚センサをロボットの目として用いて、それから得ら
れた情報によってロボットを制御する場合には、視覚セ
ンサにおける画面上の像に対する2値化処理を行って画
像の大きさを決定し、これに換算係数を乗じて実長への
換算を行うが、この際における2値化の閾値が不適当で
あると、認識される画像の大きさが変化し、従って実長
への換算を正しく行うことができない。そこで最適な2
値化閾値を自動的に決定して実長換算を行うことができ
る方式が要望される。
When using a visual sensor as the robot's eyes and controlling the robot using the information obtained from it, the image on the screen of the visual sensor is binarized to determine the size of the image and converted to this value. Conversion to actual length is performed by multiplying by a coefficient, but if the binarization threshold at this time is inappropriate, the size of the recognized image will change, and therefore conversion to actual length may not be performed correctly. Can not. Therefore, the optimal 2
There is a need for a method that can automatically determine the valuation threshold and perform actual length conversion.

(従来の技術〕 従来、視覚センサからの情報を実長に換算する場合の画
像の2値化処理における閾値の決定は、人手によって画
面の見え方に応じてカットアンドトライで定めるように
していた。
(Conventional technology) Conventionally, the threshold value in image binarization processing when converting information from a visual sensor into actual length was determined manually by cut-and-try methods depending on how the screen looked. .

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながらこのような方法では、個人差があるだけで
なく最終的に最適値を決定できるまでに著しく長時間を
要することもあって好ましくなく、自動的に最適な2値
化閾値を決定し、これから換算係数を求めることができ
るようにする方法が要望されていた。
However, this method is undesirable because not only are there individual differences, but it also takes an extremely long time to finally determine the optimal value. There was a need for a method that would allow conversion factors to be determined.

〔問題点を解決するための手段〕 第1図は本発明方式の構成を示したもので、閾値決定用
パターンの2つの図形は画素数決定部101.102で
閾値発生部103の発生した閾値tを用いて2値化され
て、それぞれ画素数s、、s2を発生する。第1の演算
部104は画素数s、、s2の差を求め、それが最小値
になるように閾値発生部103を制御することによって
、閾値発生部103から最適閾値を発生させると同時に
閾値tの変化範囲において画素数s、、s2の差が最小
値であることを判定する。第2の演算部105はこのと
きの画素数S、、s2とパターンの実際の面積とから換
算係数を計算する。被測定物の実長は視覚センサ上の画
像の大きさにこの換算係数を乗じることによって求めら
れる。
[Means for Solving the Problems] FIG. 1 shows the configuration of the system of the present invention, and the two figures of the threshold value determination pattern are the threshold values generated by the threshold value generation unit 103 in the pixel number determination unit 101 and 102. The pixels are binarized using t to generate the number of pixels s, , s2, respectively. The first calculation unit 104 calculates the difference between the numbers of pixels s, s2, and controls the threshold generation unit 103 so that the difference becomes the minimum value. It is determined that the difference between the number of pixels s, , s2 is the minimum value in the range of change of . The second calculation unit 105 calculates a conversion coefficient from the number of pixels S, s2 at this time and the actual area of the pattern. The actual length of the object to be measured is determined by multiplying the size of the image on the visual sensor by this conversion coefficient.

〔作 用〕[For production]

本発明の方式では等しい面積を有する2つの図形の画素
数の差が最小となるように2値化の閾値を定め、この閾
値によって2値化された画像の面積とパターンの実際の
面積とから換算係数を決定して被測定物の実長を求める
ので、視覚センサの画面上における画像の見え方に拘わ
らず、常に正しく実長換算を行うことができる。
In the method of the present invention, a binarization threshold is set so that the difference in the number of pixels between two figures having the same area is minimized, and the area of the image binarized by this threshold is calculated from the actual area of the pattern. Since the actual length of the object to be measured is determined by determining the conversion coefficient, the actual length can always be converted correctly regardless of how the image appears on the screen of the visual sensor.

〔実施例〕〔Example〕

第2図は本発明方式の一実施例における閾値決定用テン
プレート1を示したものであって、内側の半径rl、外
側の半径r2のリング状をなし、斜線を施して示した外
輪部2とリング内の内口部3との面積が等しくなるよう
に、半径rI、r2が選ばれている。すなわち半径rI
、r2は次式の関係を満足するものとする。
FIG. 2 shows a threshold value determination template 1 in an embodiment of the method of the present invention, which has a ring shape with an inner radius rl and an outer radius r2, and an outer ring portion 2 shown with diagonal lines. The radii rI and r2 are selected so that the area with the inner opening 3 within the ring is equal. That is, the radius rI
, r2 shall satisfy the following relationship.

2πr 、 25πr22 第3図は本発明の一実施例の構成を示したものであって
、11は視覚センサのカメラ、12はモニタTV(テレ
ビ)、13は画像処理プロセッサ、14はフレームメモ
リ、15はメモリ、16はマイクロコンピュータ、17
はCRT (陰極線管)、18はキーボード、19は外
部記憶装置、20はインタフェース回路である。
2πr, 25πr22 FIG. 3 shows the configuration of an embodiment of the present invention, in which 11 is a visual sensor camera, 12 is a monitor TV (television), 13 is an image processing processor, 14 is a frame memory, 15 is memory, 16 is microcomputer, 17
18 is a keyboard, 19 is an external storage device, and 20 is an interface circuit.

本発明の方式においては、第2図に示すごときテンプレ
ート1を視覚センサにおけるカメラ11の前におき、モ
ニタT V 12を介して視覚センサの視野内において
内口部3が穴として見えるようにする。
In the method of the present invention, a template 1 as shown in FIG. 2 is placed in front of a camera 11 in a visual sensor, and the inner opening 3 is made visible as a hole within the field of view of the visual sensor via a monitor TV 12. .

この状態で画像処理プロセッサ13はマイクロコンピュ
ータ16から与えられる閾値によって画像を2値化して
、フレームメモ1月4に蓄積する。この際キーボード1
8を介して閾値の初期値を与えることができる。マイク
ロコンピュータ16は、フレームメモ1月4に蓄積され
た画像データによって計算を行って、テンプレート1の
外輪部の画素数82(1)と内口部の画素数5t(t)
とを求めて出力する。演算部13は画素数32 (t)
と画素数81 (t)との差D (t)を計算する。す
なわち差D(t)は D  (t)=ls2 (t)−s、(t)  1であ
る。
In this state, the image processor 13 binarizes the image using the threshold given by the microcomputer 16 and stores it in the frame memo January 4. At this time, keyboard 1
The initial value of the threshold can be given via 8. The microcomputer 16 performs calculations using the image data accumulated in the frame memo January 4, and calculates the number of pixels of the outer ring part of the template 1, 82 (1), and the number of pixels of the inner part, 5t (t).
Find and output. The calculation unit 13 has 32 pixels (t)
The difference D (t) between and the number of pixels 81 (t) is calculated. That is, the difference D(t) is D(t)=ls2(t)-s,(t)1.

この際マイクロコンピュータ16は画像処理プロセッサ
13における2値化処理の閾値を変化させ、ある閾値t
oにおいて差D(to)が定数εに対して p(to)<ε を満足し、かつt=t oの近傍においてD(to)が
差D (t)の最小値となる場合すなわちD (t o
) −Minimum D (t)fD−L t−’舌
4九 であるような閾値tOを求めて出力する。閾値tOは前
述のように最適の閾値である。
At this time, the microcomputer 16 changes the threshold value of the binarization process in the image processing processor 13, and
If the difference D(to) at o satisfies p(to)<ε with respect to the constant ε, and D(to) becomes the minimum value of the difference D(t) in the vicinity of t=t o, that is, D ( to
) -Minimum D (t)fD-L t-' A threshold value tO such that the tongue is 49 is determined and output. The threshold tO is the optimal threshold as described above.

マイクロコンピュータ16はこのようにして求められた
最適な閾値toに対応する外輪部の画素数82と円内部
の画素数Slとを用いて、画像と実長の変換係数を次式
によって計算する。
The microcomputer 16 uses the number of pixels 82 in the outer ring portion and the number Sl of pixels inside the circle corresponding to the optimal threshold value to obtained in this way to calculate the conversion coefficient between the image and the actual length according to the following equation.

変換係数A−E7τs、+s−ゴ (m/ pixel
 )ここでSは外輪部と円内部とを合せた実際の面積(
鶴2)である。
Conversion coefficient A-E7τs, +s-go (m/ pixel
) Here, S is the actual area of the outer ring and the inside of the circle (
It is Tsuru 2).

このようにして変換係数Aが求められれば、実際の被測
定物の実長りは L=A−Lg として求められる。ここでLgは視覚センサの画面上に
おける長さである。求められた実長しはインタフェース
回路20を介して図示されないロボット等に与えられる
。この値は例えばCRT 17の画面上にも表示するこ
とができる。
If the conversion coefficient A is determined in this way, the actual length of the actual object to be measured can be determined as L=A-Lg. Here, Lg is the length of the visual sensor on the screen. The obtained actual length is given to a robot or the like (not shown) via the interface circuit 20. This value can also be displayed on the screen of the CRT 17, for example.

第4図は本発明の方式における変換係数計算処理の手順
を示したものである。すなわちまず初期閾値T min
をキーボード等から設定し、閾値Tにおけるテンプレー
トの面積S r  (T) 、  S 2  (T)を
計測して、誤差 D (T)”132 (t) −3+  (t)1を求
める。次に閾値Tを+1して同じ計算を繰り返し、閾値
の最大値T IWaxまで行って差D (T)を最小と
する閾値TOを判別する。次にこの閾値Toによる誤差
D(TO)が定数εより小であるか否かをみて、小でな
ければ必要により閾値Tm1n、Tmax+εを変更し
て再度計算を繰り返し、εより小であれば閾値のある範
囲 ’ro−i≦T≦To+i において再度D (T)の計測を行い、閾値T、でその
ときの誤差D(TI)が最小値であることをを判別した
のち、誤差D(TI)が定数εより小であったとき、最
適閾値をT、と判定し、これによって変換係数 を求める。誤差D(TI)が定数εより小でなかったと
きはエラーとして処理する。
FIG. 4 shows the procedure of conversion coefficient calculation processing in the method of the present invention. That is, first, the initial threshold T min
is set from the keyboard, etc., and the areas S r (T) and S 2 (T) of the template at the threshold T are measured to obtain the error D (T)''132 (t) −3+ (t)1.Next, The same calculation is repeated by adding 1 to the threshold value T to determine the threshold value TO that minimizes the difference D (T) by going up to the maximum threshold value T IWax.Next, the error D (TO) due to this threshold value To is calculated from the constant ε. If it is smaller than ε, change the threshold Tm1n and Tmax+ε and repeat the calculation, and if it is smaller than ε, calculate D( T), and after determining that the error D(TI) at that time is the minimum value at the threshold T, if the error D(TI) is smaller than the constant ε, set the optimal threshold to T. , and thereby determine the conversion coefficient.If the error D(TI) is not smaller than the constant ε, it is treated as an error.

このように本発明の方式によれば、外輪部と円内部の画
素数の差が最小値となるように閾値を決定することによ
って、画像の見え方に拘わらず常に一定の条件で2値化
閾値を定めることができ、従ってこのようにして定めた
閾値に対応する換算係数によって常に正しく視覚センサ
の画像と実長との換算が行われることになる。
In this way, according to the method of the present invention, by determining the threshold so that the difference between the number of pixels between the outer ring and the inside of the circle is the minimum value, binarization is always performed under constant conditions regardless of how the image looks. A threshold value can be determined, and therefore, the image of the visual sensor and the actual length can always be correctly converted using the conversion coefficient corresponding to the threshold value thus determined.

本発明の方式における閾値決定用テンプレートは第1図
の形状に限るものでなく、例えば第5図において(al
、 (b)に示すように内部に窓を有する四角形や三角
形等異なる図形でもよく、または同図+8)に示すよう
に等しい面積を有する図形を並べた図形であってもよい
。この場合閾値の決定時対比される2つの図形は、一方
が黒であれば他方を白とするというようにコントラスト
の強い色にすることが望ましい。
The template for threshold value determination in the method of the present invention is not limited to the shape shown in FIG. 1; for example, in FIG.
As shown in (b), it may be a different shape such as a rectangle or a triangle with a window inside, or it may be a line of shapes having the same area as shown in +8) of the same figure. In this case, it is desirable that the two figures to be compared when determining the threshold value be colored with strong contrast, such as if one is black, the other is white.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明の方式によれば、等しい面積
を有する2つの図形に対する画素数の差が最小となるよ
うに2値化の閾値を定め、この閾値によって2値化され
た画像の面積とパターンの実際の面積とから換算係数を
決定して被測定物の実長を求めるので、視覚センサの画
面上における画像の見え方に拘わらず、常に正しく実長
換算を行うことができる。
As explained above, according to the method of the present invention, a binarization threshold is determined so that the difference in the number of pixels for two figures having the same area is minimized, and the area of the image binarized by this threshold is Since the conversion coefficient is determined from the actual area of the pattern and the actual length of the object to be measured, the actual length can always be converted correctly regardless of how the image looks on the screen of the visual sensor.

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

第1図は本発明方式の構成を示す図、 第2図は本発明方式の一実施例における閾値決定用テン
プレートを示す図、 第3図は本発明の一実施例の構成を示す図、第4図は本
発明の方式における変換係数計算処理の手順を示す図、 第5図は閾値決定用テンプレートの他の例を示す図であ
る。 1・−・テンプレート、 2・・・外輪部、 3−内内部、 11・−カメラ、 12・〜モニタTV(テレビ)、 13−・画像処理プロセッサ、 14−・フレームメモリ、 15・−メそり、 16−・−マイクロコンピュータ、 17−・CRT (陰極線管)、 18−・キーボード、 19・−外部記憶、 20−インタフェース回路 本発明方式の構成を示す図 第  1  図 第  2  図
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the method of the present invention; FIG. 2 is a diagram showing a template for threshold determination in an embodiment of the method of the present invention; FIG. 3 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the method of the present invention; FIG. 4 is a diagram showing the procedure of the conversion coefficient calculation process in the method of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing another example of a template for determining a threshold value. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1--Template, 2--Outer ring part, 3--Inner part, 11--Camera, 12--Monitor TV (television), 13--Image processing processor, 14--Frame memory, 15--Mesori , 16--Microcomputer, 17--CRT (cathode ray tube), 18--Keyboard, 19--External storage, 20-Interface circuit Diagrams showing the configuration of the system of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 視覚センサにおける画像を2値化して換算係数を乗じて
実長を求める方式において、 等しい面積を有する2つの図形からなるパターンに対す
る視覚センサの画像における両図形の画素数の差が最小
値になるように2値化の最適閾値を決定する手段と、 該パターンの実際の面積と前記最適閾値によつて求めら
れた両図形の面積の和とから前記換算係数を定める手段
とを有し、 該定められた換算係数を用いて視覚センサにおける画像
の実長を求めることを特徴とする視覚センサの実長換算
方式。
[Claims] In a method of binarizing an image on a visual sensor and multiplying it by a conversion coefficient to obtain the actual length, the difference in the number of pixels in the image on the visual sensor for a pattern consisting of two figures having the same area. means for determining an optimal threshold for binarization so that the value becomes a minimum value; and means for determining the conversion coefficient from the actual area of the pattern and the sum of the areas of both figures determined by the optimal threshold. An actual length conversion method for a visual sensor, characterized in that the actual length of an image on the visual sensor is determined using the determined conversion coefficient.
JP4765085A 1985-03-11 1985-03-11 Actual length conversion system of visual sensation sensor Pending JPS61205807A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0399211A (en) * 1989-09-12 1991-04-24 Seikosha Co Ltd Recognition of body

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0399211A (en) * 1989-09-12 1991-04-24 Seikosha Co Ltd Recognition of body

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