JPS6126186A - パタ−ン認識装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、製造工程等の生産技術分野において、製品・
半製品・各種部品等の検査１分類９位置決めを行なうパ
ターン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 従来の製造工程等の生産技術分野におけるパターン認識
装置としては、幾向学的特微量を抽出する方式のものや
パターンマツチング方式によるも六ぐ のキあるが、いずれも認識対象１個当たシの処！タクト
が１００ｍ５以下で特に５０ｍ５程度の高速処理を要求
されるような場合には適用が難しく、また従来高速パタ
ーン認識分野で用いられてきた定枠内面積計測法は認識
対称の物理的位置決め精度や認識精度等の点で必ずしも
十分なものではなかった。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、１００ｍ５以下５０ｍ５程度
の高速パターン認識が要求され、しかも十分な位置決め
精度が望めないような認識対象に対しても対応可能なパ
ターン認識装置を提供することにある。

発明の構成 本発明はあらかじめ設定されたマスクパターンの画像信
号を入力可能で、かつマスクパターンの位置を補正可能
な位置補正マスクパターン発生回路において、この発生
回路はマスクパターンの境界点を座標値として有してり
、ｂ、任意形状で水平・垂直方向について位置補正の可
能なマスクパターン内の面積計測が１画面のＴＶ左カメ
ラ走査タイミングで可能となり、比較的位置決め精度の
荒く、Ｌ７かも高速認識処理が要求されるような認識対
象に対しても実用的回路構成で対処可能である。

実施例の説明 以下に本発明の一実施例を第１図〜第４図を基に説明す
る。第１図は、本発明のパターン認識装置の基本的な回
路構成を示す基本回路構成図である。まず、この基本回
路構成図を用いて、本装置の概略構成と各回路の機能に
ついて説明す−る。１は本装置がパターン認識しようと
している認識対象、２は８Ｒ対象１の画像を本パターン
認識装置に入力するＴＶ左カメラ３は本発明のパターン
認識装置の本体部である。この本体部３は４〜１゜の回
路よυ成シ、４はＴＶ左カメラの水平・垂直走査タイミ
ングやこれに同期したパターン認識のために必要な種々
の処理タイミングを発生するタイミング発生回路、６は
タイミング発生回路４の生成する水平・垂直同期信号に
よって制御されるＴＶ左カメラから入力される画像信号
をある閾値で２値化信号に変換する２値化回路、６は２
値化された画像信号を１フレーム又は複数フレーム分記
憶しておく画像メモリ、７は画像メモリ６への画像信号
の入力や画像メモリ内の特定部分又は全体の情報の出力
等を制御する画像メモリ制御回路、８は認識対象１とＴ
Ｖ左カメラが標準的位置関係にあるとき認識対象１のＴ
Ｖ左カメラにより把え得る画像における関心領域のみを
残して他の部分をマスキングさせたマスクパターンに、
個々の認識対象とＴ’Ｖカメラ２との位置関係とそれら
の標準的位置関係との差を補正した位置補正マスクパタ
ーンを発生させる位置補正マスクパターン発生回路であ
る。９はこの位置補正されたマスクパターン内の画像情
報（２値化情報）の面積計測を画像メモリ６の画像情報
に対してマスクパターンでマスキングすることで実施す
る面積計測回路、１゜は２値化回路５への２値化閾値の
設定・画像メモリへの画像入力の制御・画像メモリへの
データアクセス・位置補正値の位置補正マスクパターン
発生回路８への設定・面積計測回路９の制御等の本装置
全体の制御を司どる制御部である。

上記構成の本実施例のパターン認識装置の基本認に方法
について説明する。認識対象１が１■カメラ２に対しで
ある定められた位置関係にあるとき、この認識対象１の
外形的・外観的特徴等を抽出し得るような関心領域に対
してマスクパターンを制御回路１０によｐ設定して、こ
のマスクパターンを位置補正マスクパターン発生回路８
内部のマスクパターンメモリに記憶させ、標準的な認識
対象のマスクパターン内面積を面積計測回路９によジ計
測して、制御回路１０に記憶しておく。個々の認識対象
に対して、制御回路１ｏが外部指令により認識を開始す
ると、捷ず認識対象１の画像情報をＴＶ左カメラ、２値
化回路６を通じて画像メモリ６に入力する。次に、この
画像情報に対して種々の処理を制御回路１０が施すこと
で、個々の認識対象の位置の標準位置との差を求め、こ
の位置の補正値を位置補正マスクパターン発生回路８に
設定して画像メモリ６に入力されている画像情報に対し
て位置補正されたマスクパターンを生成し、画像メモリ
６に入力されている画像情報の上記マスクパターン内面
積を計測し、予め計測されていた標準計測値との比較に
ょシ種々の認識処理を行なうものである。

次に、パターン認識装置の認識処理の特徴である位置補
正されたマスクパターン内の面積計側を具体的に実現す
るための肝要部分である位置補正マスクパターン発生回
路８及び面積計測回路９の構成及び機能について、第２
図〜第４図を用いて説明する。第２図は面積計測部構成
図であシ、第３図はマスクパターンメモリ説明図であり
、第４図は面積計測タイミング説明図である。まず位ｎ
正マスクパターン発生部について説明する。第３図（ａ
）はマスクパターンの一例を表わしており３２゜２３は
認識処理の対象となる関心領域、それ以外の斜線部分は
マスキングされた領域を表わしている。寸たｖ　ｖ　・
・・、■　・・・、ｖｍはＴＶカメシのＯＬ　１１　　
］Ｉ 垂直走査位置を、又Ｈ０，Ｈ１，・・・、Ｈ，、・・・
、ＨｎはＴＶ左カメラ水平走査位置を表わしている。い
捷領域２３は内部に穴を持たない凸領域であるため、水
平方向の境界点は２点であるが、領域２２は穴を持つた
め水平方向の境界点は最大４点となる○第３図（ａ）の
ＰＩ１．ＰＩ３．Ｐ、４．ＰＩ３は領域２２の水平方向
の境界点であシ、Ｑ、１．Ｑｊ２は領域２３の境界点で
ある。更に、穴が２つある凸領域については穴の形状が
すべて凸であっても水平方向の境界点が最大６点必要と
なる。以上のように領域の凸性、穴の数によってその領
域を表わすために必要な境界点の数は変わるが、基本的
には、１領域について最大必要な境界点の数はディジタ
ル画像である限シ有限であり、実際的な形状・寸法等を
考えると１領域を表現する境界点は１水平行について高
々８点程度で十分であシ、本実施例では簡略のため４点
で説明する。また、マスクパターンを形成する領域の数
であるが、これは認識対象の外形的・外観的特徴に応じ
て決まるものであり必要に応じて任意に設定することが
可能であるが、ここでは便宜上第３図（ａ）を用いて領
域数２で説明する。

第３図０において、領域２２を第１番目の領域又領域２
３を第２番目の領域とし、ある垂直走査位置ｖ　行に於
ける第１番目の領域の境界点を外】 但１１ｉ＞らＰ、１．　Ｐ、２．　Ｐ、３．　Ｐ、４と
し、第２香目の領域の境界点を同様に外側からＱ、　、
　Ｑ、２．　Ｑｊ３゜Ｑｊ４とする。ここで画面として
有効な垂直走査位置（垂直走査線数）を２５６として、
各垂直走査位置における１水平行の第１番目の領域、第
２番目の領域の境界点者４点を画面上部から順次メモリ
上に格納すると第３図（ｂ）のようになる。これが第３
図（ａ）のようなマスクパターンを表わすマスクパター
ンメモリの一構成例である。尚、４点の境界点の寿い垂
直走査位置や領域については、十分太き々値を設定する
等により実質的に無効とすればよい。第２図１４のマス
クパターンメモリは以上のような構成であシ、制御回路
１０がマスクパターンメモリ１４に第３図（ｂ）のよう
なマスクパターンを予め設定しておく訳である。

１１はタイミング発生回路により生成されるＴＶカメラ
垂直走査タイミング信号、１２は制御回路１０により求
めた認識対象のＴＶ左カメラの垂直方向への位置補正値
を記憶しておく垂直位置補正値記憶部、１３はタイミン
グ発生回路４の生成する垂直走査タイミング１１と垂直
位置補正値記憶部１２の記憶している垂直方向位置補正
値とから垂直方向に位置補正されたマスクツくターンメ
モリへのアクセスアドレスを生成する垂直位置補正部で
ある。１５は制御回路１ｏにより求めた認識対象の水平
方向への位置補正値を記憶しておく水平位置補正値記憶
部、１６はマスクパターンメモリ１４に第３図（ｂ）の
ように格納されている各水平行での標準のマスクパター
ンを表現する境界点位置（座標値）と水平位置補正値記
憶部１５に記憶されている水平方向の補正値とから各水
平行についてマスクパターンを補正した位置（座標値）
を生成する水平位置補正部である。以上のことを第３図
（ｂ）により簡単に説明すると、標準的認識対象位置に
対して実際の認識対象の位置が水平方向右側（第３図（
ａ）　Ｈｎ側）に１画素・垂直方向下側（■ユ側）に１
画ずれている場合、画像メモリ内に格納されている画像
情報の垂直位置Ｖｊ″ｒ′Ｔ分に対してマスクパターン
の■・行に関するデータＰ、　、ＰＩ３゜】 ＰＩ３．　ＰＩ４・ＱＪｌ・Ｑｊ２・Ｑｊ３・Ｑｊ４の
代わシにＶ　　桁分ｖ、　　　　、ｐ １−１　　　　］−１，２］−１，３・　］−１，４・
Ｑ、−１＋１・Ｑ、　　　　　、Ｑ。

］−１，２１−１，３、Ｑｊ−１，４を用い、更に水平
方向に対してはメモリ格納データを直接補正してＰ・　
　＋１．Ｐ、　　　＋１．・・・、Ｑ、＋１と）−１，
１）　−１，２１−１，４ したものを７５行における位置補正マスクパターンとす
る訳である。同様な垂直・水平位置補正を一画面につい
て実施すればよい。

次に、面積計測部について説明する。第２図において、
１７は水平方向マスクパターン位置を記憶するマスクパ
ターン水平位置記憶部、１８はタイミング発生回路４に
より生成される水平走査タイミング、１９はこの水平走
査タイミングが水平方向マスクパターン位置と一致する
タイミングを検出し各種マスクパターン位置の一致タイ
ミング信号を発生する比較回路である。２０は比較回路
により発生された一致タイミング信号から２値化画像シ
リアル信号と同等のシリアルなマスクツくターン信号を
生成するラッチ部、２１はタイミング発生回路４により
発生されるＴＶカメラの走査タイミングに同期した画像
メモリ６よシ送られる２値画像信号と前記マスクパター
ン信号とＴＶカメラ走査タイミングの基本となるクロッ
クと１画面分のタイミング経過を知らせる信号とから画
像メモリ６内の画像情報のうちマスクパターン内の面積
をクロック数として発生するゲート部、２２は前記クロ
ック数を計測するカウンタである。

本装置のマスクパターン内面積計測の動作タイミングを
、次に説明する。

第４図（ｂ）のＨＢＬは水平帰線期間を、ＬＴＣＨはマ
スクパターンメモリ１４をアクセスして７２クパタ一ン
水平位置記憶部にマスクパターンを記憶するタイミング
を、Ｈ１＝＝ｐ、　、Ｈ，：ＰＩ３．Ｈ，＝ｐｊ３゜Ｈ
ｉ：　Ｐ　、４　　は水平走査タイミングがあるマスク
パターン位置と一致するタイミングを、ＰＴＲＮｌ。

ＰＴＲＮ２はこの一致タイミングで生成されるマスクパ
ターンの輪郭を、Ｐ　ＴＲＮ　ａはＰＴＲＮｌ　。

ＰＴＲＮ２をゲート部２１でＡＮＤすることで本来のマ
スクパターンとしたものである。いま第４図（ａ）上の
Ａ点の走査タイミングで制御回路１ｏから面積計測開始
信号が面積計測回路９に入力されたとき、■、−１行の
水平帰線期間、に次の７１行のマスクパターン位置（Ｐ
　ｊｌ　、　Ｐ　’、２．　Ｐ　ｉ３　、　Ｐ　ｊ４”
ｊｌ　。

Ｑ、２．　Ｑ、３．　Ｑ、４）をマスクパターンメモリ
１４よ多出力させ、これをマスクパターン水平位置記憶
部に記憶させる。ＬＴＣＨはこのタイミングで、■　行
のマスクパターン位置データ数だけ発生す】 る。次にＶ］行の走査において水平走査タイミング経過
−ｐ、　　となったときセット、Ｈｉ−ＰＩ３　　とｔ
つだときりセットされるパターンＰＴＲＮ１とＨ４−Ｐ
　　でセットＨｉ−Ｐｊ２　　でリセットされるＰＴＲ
Ｎ２とがラッチ部で生成され、ＰＴＲＮｌとＰＴＲＮ２
とのＡＮＤがゲート部で行なわれ７３行の領域２２のマ
スクパターンが生成される。これは走査タイミングに同
期しており、第４図（ａ）　０点から０点までの走査で
７３行のマスクパターン内面積計測は終わる。以下順次
水平帰線期間でマスクパターンセント、有効画面でカウ
ントアンプを繰シ返して、７０．．１行まで一画面分性
なえはよい。

以上のような構成のパターン認識装置によって、ｌｌｉ
ｊｉ面の走査時間で任意形状で任意個数の穴を持つこと
か可能でかつ水平・垂直両方向についての位置補正の可
能なマスクパターン内の面積計測が可能となったため、
位置精度の荒い認識対象に対して極めて高速かつ高精度
で実用的な認識処理が可能となった。具体的認識対象と
して第５図に示すような酒類・清涼飲料等のキャップを
とり、キャップ表面の印刷ズレ検査に本発明のパターン
認識装置の適用を試みた。第５図において、２５は認識
対象であるキャップ、２６はキャップ表面の印刷であり
これは種々のパターンのものがある。

２７はキャップ２６の表面の中心点で、ここではキャン
１２５０表面印刷２６の表面中心・点２７からのズレ検
査を行々った。検査方法は第６図２８のようなキャップ
中心２７を中心・とする同心円を輪郭とするマスクパタ
ーンを作成し、表面印刷２６がどの方向にズしてもマス
クパターン内面積が変化するように同心円半径を設定し
、第６図（ａ）のような標準的な印刷の場合のマスクパ
ターン２８内面積を計測しておいて、第６図（）））　
、　’（Ｃ）のような印刷ズレキャンプに対してはマス
クパターン２８内面積を計測して前記標準マスクパター
ン内面積の比較により認識判定を行なうものである。第
６図からもわかるように、キャップ中心を中心・とする
同心円を輪郭とするマスクパターンはキャップの回転方
向規制なしで印刷ズレ検査が行なえる。キャップが数羽
程度のオーダーでしか位置規制されていない場合でも、
本発明のパターン認識装置を用いることで、前記マスク
パターンの採用により画像入力時間も含めて４０〜５ｏ
ｍｓ程度で印刷ズレ検査が行なえた。

発明の効果 以上、本発明によると、位置補正マスクパターン発生回
路が、マスクパターンの境界点を座標値として有してい
るため、任意形状で水平・垂直方向について位置補正の
可能なマスクパターン内の面積計測が１画面のＴＶ左カ
メラ走査タイミングで可能となり、比較的位置決め精度
の荒く、しかも高速認識処理が要求されるような認識対
象に対しＣも実用的回路構成で対処可能であ゛る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるパターン認識装置の
基本的な回路構成を示す基本回路構成図、第２図は同パ
ターン認識装置の特徴部であるマスクパターン内面積計
測回路部分の構成を示す面積計測部の回路構成図、第３
図（ａ）はマスクパターンの説明図、第３図［有］）は
マスクパターンメモリの説明図、第４図（−）はマスク
パターンの説明図、第４図（ｂ）はマスクパターン内面
積計測のタイミングを示すタイミング図、第５図（ａ）
はキャップの平面図、第５図（ｂ）は同正面図、第６図
（ａ）、Φ）　、　（Ｃ）はキャップの良・不良判別図
である。 ２・・・・・・テレビカメラ、４・川・・タイミング発
生回路、６・・・・・・２値化回路、６・・・・・・画
像メモリ、７・・・・・・画像メモリ制御回路、８・川
・・位置補正マスクパターン発生回路、９・・・・・・
面積計測回路、１０・・・制御回路、１３・・・・・・
垂直位置補正部、１４・・・・マスクパターンメモリ、
１６・・・・・・水平位置補正部、２２．２３・・・・
・・マスクパターン、２４・・・・・・水平位置補正部
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）テレビカメラから入力される認識対象の画像信号
   を２値化する２値化回路と、この２値化回路により２値
   化された画像信号を記憶する画像メモリと、前記画像メ
   モリへの情報の入出力を制御する画像メモリ制御回路と
   、あらかじめ設定されたマスクパターンの画像信号を出
   力可能で、かつマスクパターンの位置を補正可能な位置
   補正マスクパターン発生回路と、前記マスクパターン内
   における認識対象の面積を計測する面積計測回路とから
   なり、前記位置補正マスクパターン発生回路は、前記マ
   スクパターンの境界点を座標値として有するパターン認
   識装置。
2. （２）マスクパターンを水平走査位置として記憶してい
   るマスクパターンメモリと、前記マスクパターンメモリ
   に対して垂直方向に位置補正されたアドレスを発生させ
   る垂直位置補正部と、前記マスクパターンメモリに記憶
   されている前記水平走査位置に対して水平方向に位置補
   正させる水平位置補正部とを前記位置補正マスクパター
   ン発生回路内に有する特許請求の範囲第１項記載のパタ
   ーン認識装置。