JPS62145489A - 画像認識装置 - 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］ この発明は画像ｆｉｌｌ装置に関し、特に、物体をＩｌ
ｌ像してｌｏられた画像と基準パターンとの一致。

不一致を判別するような画像認識装置に関する。

［従来の技術］ 第８図および第９図はＩＩ像した物体の像と基準パター
ンとの一致、不一致を判別する方法を説明するための図
である。

カメラで物体を撮像したとき、カメラ視野１内で基準パ
ターン２とｖａ像した物体の画像３との一致、不一致を
判別するために、パーターンマツチングという手法が用
いられる。この場合、物体の画ＩＧ！３の面積を計測し
、基準パターン２の面積と同一であれば、互いのパター
ンが一致していると判別される。しかし、この手法では
、面積のみで互いのパターンが一致しているか否かを判
断するようにし【いるため、第８図に示すように面積が
同じでも互いの形状が異なっているということはｆｌＪ
別できない。そこで、基準パターン２と物体の画像３と
の不一致部分（第８図に示した斜線部分）の面積を計測
して、互いにパターンの一致を判別する方法が考えられ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、第９図に示すように、物体の画像３が部分的に
複雑な形状を何箇所か含む場合、Ｍ準パターン２と物体
の画像３とを全体的にパターン認識する関係上、各部分
部分でのパターンの不一致度が少なくても、それらが堆
積されるため、パターン認識精度が低くなるという欠点
があった。すなわち、複雑な形状の物体の画像３の各部
分部分を個別にパターンマツチングできないため、どの
部分の形状が異なるのかが場所的に見つけにくいという
問題点があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、カメラ視野内に
おいて、複数のウィンド領域を設け、各ウィンド領域内
において基準パターンと物体の画像とのパターンマツチ
ングを個別的に行なうことにより、物体の各部分でのＷ
Ｉ密な形状のａＸＸを行なうことのできるような画像認
識装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ この発明の画像認識装置は、物体を撮像して濃淡画像を
表わすビデオ信号を出力するｍ像手段と、ビデオ信号を
２値化処理して縦横複数の画素よりなる２値画像を生成
する２値処理手段と、“物体の基準パターンを記憶する
基準パターン記憶手段と、２値画像における複数の或る
エリアを特定するウィンドエリア情報を発生するための
ウィンドエリア情報発生手段と、各ウィンドエリア情報
に基づくエリア内における２値画像と基準パターンとの
不一致画素数を計数する計数手段と、その計数出力に基
づいて２値画像と基準パターンとの一致を判別する判別
手段とから構成される。

［作用］ この発明に係る画像認識装置は、物体をｍ像してｍ淡側
像を表わすビデオ信号を出力し、そのビデオ信すを２　
ｒａ化処理して２値画像パターンを得、ウィンドエリア
情報に基づく各エリア内における２１ｉｆｆ画像パター
ンと基準パターンとの不一致画素数を計数し、その計数
出力に基づいて２値画像パターンと基準パターンとの一
致を判別することにより、ｉａ＊Ｌ、た物体における各
部分でのｍ密な画Ｆａ認識を行なうことができる。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例の具体的なブロック図でめ
る。まず、第１図を参照して、この発明の一実施例の構
成について説明する。テレビカメラ４は静止または移動
中の物体５をたとえば上方からｍ像するものであって、
物体５のＲ淡側像を表わす画像信号を出力する。この画
像信号は同期分離回路６に与えられ、同期分離回路６は
その画像信号から水平向ｌｆＪ信号ＨＤおよび垂直同期
信号ＶＤを分離するとともに、クロック信号ＧＫを発生
し、ビデオ信号を２ｉ１！化回路７に与える。２　＋ｉ
１’ｉ化回路７は予め定められたスレッショルドレベル
に基づいて、ビデオ信号を各フィールドごとに白′黒２
値化して２値画像パターン信号を出力する。

この２値画像パターン信号はビデオ合成回路８に与えら
れるとともに、切換スイッチ１１の共通接点に与えられ
る。切換スイッチ−１１の一方の接点は基準メモリ１０
に接続され、他方の接点はＥＸＯＲゲート１２の一方入
力端に接続される。この切換スイッチ１１は基準パター
ンを基準メモリ１０にｉｌｔ込むときには、基準メモリ
１０側に切換えられ、パターンマツチングを行なうとき
にはＥＸＯＲゲート１２側に切換えられる。

基準メモリ１０のアドレスを指定するためのアドレスカ
ウンタ９は同期分離回路６から与えられる垂直同期信号
ＶＤによってリセットされ、クロックパルスＣＫを計数
して、その計数出力をアドレス信号としＣＭ準メモリ１
０に与える。３１準メモリ１０は基準パターンを記憶す
るものであって、切換スイッチ１１がｔ！準メモリ１０
側に切換えられているとき、カメラ４によってｍ像され
た基準パターンを調込み、そのＭ準パターンをＥＸＯＲ
ゲート１２の他方入力端とビデオ合成回路８とに与える
。ＥＸＯＲゲート１２は、基準メモリ１０から読出され
た基準パターンとテレビカメラ４によって読取られた物
体５の画像パターンとの一致。

不一致を判別するものである。

ウィンドメモリ１５．２１は、前述の第９図に示すよう
なテレビカメラ４によってｍｓされた物体５の２ｉｔＩ
画像における複数の或るウィンドエリアＷ１．Ｗ２を特
定するためのウィンドエリア情報を記憶するものである
。このウィンドエリア情報はＩ１０インターフェイス２
４に接続、された設定スイッチ２５によって設定される
。Ｉ１０インターフェイス２４はＣＰＩＪ２６に接続さ
れ、設定スイッチ２５によって設定されたウィンドエリ
ア情報はＩ１０インターフェイス２４からＣＰＵ３０を
介してＰ／Ｓ変換器１４．１９に与えられる。

Ｐ／Ｓ変換器１４．１９はＣＰＵ３０から与えられるビ
ット並列のウィンドエリア情報をピット直列に変換して
、それぞれをウィンドメモリ１５゜２１に与える。

ウィンドメモリ１５．２１のそれぞれのアドレスはＣＰ
Ｕ３０からマルチプレクサ２０を介して与えられるアド
レス信号によって指定される。ウィンドメモリ１５．２
１から読出されたウィンドエリア情報はビデオ合成回路
８に与えられるとともに、ＡＮＤゲート１６．２２のそ
れぞれの一方入力端に与えられる。ＡＮＤゲー）−１６
，２２の他方入力端には、前述のＥＸＯＲゲート１２の
出力が与えられる。したがって、ＡＮＤゲート１６゜２
２はウィンドエリア情報が与えられているときに、その
ゲートを開き、ＥＸＯＲゲート１２の出力である不一致
画素数を出力する。

ＡＮＤゲート１６の出力は画素カウンタ１７に与えられ
、ＡＮＤゲート２２の出力は画素カウンタ２３に与えら
れる。画素カウンタ１７．２３はそれぞれＯＲゲート１
８．２４を介して与えられる水平同期信号ＨＤおよび垂
直同期信号ＶＤによってそれぞれリセットされる。そし
て、画素カウンタ１７．２３は不一致画素数を計数し、
その計数出力をＩ１０インターフェイス２４を介してＣ
ＰＵ３０に与える。ＣＰｔＪ３０は画素カウンタ１７．
２３の計数出力に基づいて、基準バクーンと２値画像パ
ターンとの一致、不一致を判別する。

なお、ビデオ合成回路８は、２値化回路７から与えられ
た２１ぼ１画像パターンと、基準メモリ１０から読出さ
れた基準パターンと、ウィンドメモリ１５．２１からそ
れぞれ読出されたウィンドエリア情報に基づくウィンド
Ｗ１．Ｗ２を合成して、ビデオモニタ１３に表示する。

第２図はこの発明の一実施例におけるビデオ信号のタイ
ムチャー１−であり、第３図はこの発明の一実施例の具
体的な動作を説明するためのタイミング図ひあり、第４
図は画像とウィンドとの関係を示す図であり、第５図は
この発明の一実施例の動作を説明するためのフロー図で
あり、第６図はこの発明の一実施例と、侵）ホの他の実
施例のハード構成とフロー図をまとめたアーキテクチ１
！を示す図である。

次に、第１図ないし第６図を参照して、この発明の一実
施例の具体的な動作につい（説明する。

テレビカメラ１は物体５をｍｅｔ、、、第２図（ａ　）
に示すような画像信号を同期分離回路６に与える。

なお、第２図（ａ　）は垂直走査期間におけるビデオ信
号を示し、第２図（ｂ）は水平走査期間におけるビデオ
信号を示している。この第２図に示したビデオ信号は、
従来から知られているように、１垂直走査１１間（１６
、６＋＋＋５ｅｃ）が２０８（ＩＨは１水平走査期間を
示し、６３．５μｓｅｃである）の垂直帰線消去期間と
、残りの有効垂直走査期間とを含む。この有効垂直走査
期間は、２４２本の水平走査ラインを含み、また各水平
走査ラインには、２５６個の画素”データを含んでいる
。なお、第２図において、Ｙｌ、Ｙ２・・・Ｙ２，２は
垂直座標アドレスに対応し、Ｘ＋、Ｘｚ・・・ｘ２ｈε
は水平座標アドレスに対応している。

同期分前回路６は第２図に示した画像信号から水平同期
信号ＨＤ　、垂直同期信号ＶＤを分離するとともに、ク
ロック信号ＧＫを発生する。２値化回路７は同期分離回
路６から与えられたビデオ信号を２値化し、２値画像パ
ターン信号を発生する。

ここで、切換スイッチ１１を基準メモリ１０側に切換え
、物体５に代えて基準パターンをテレビカメラ４によっ
てＩＨ像すると、その基準パターンがＭｌメモリ１０に
与えられる。そして、アドレスカウンタ９がクロックパ
ルスを計数し、基準メモリ１０のアドレスを指定すると
、！！準パターンが！！準メモリ１０に書込まれる。

基準メモリ１０に基準パターンを■込んだ後、切換スイ
ッチ１１をＥＸＯＲゲート１２側に切換え、認識しよう
とする物体５の画像をテレビカメラ４によって撮像する
。物体５の画像信号はテレビカメラ４から同期分離回路
６を介して２ｉ化回路７に与えられ、２値画像パターン
が切換スイッチ１１を介してＥＸＯＲゲート１２の一方
入力端に与えられる。このとき、基準メモリ１０からは
基準パターンが読出され、ＥＸＯＲゲート１２の他方入
力に端に与えられる。ＥＸＯＲゲート１２は物体５の２
Ｉ１１画像パターンと基準パターンとの一致を判別し、
判別出力をＡＮＤゲート１６．２２の一方入力端に与え
る。

そして、第３図（ａ　）に示すように、最初の奇数フィ
ールドにおいて、ＣＰＵ３０からマルチプレクサ２ｏを
介してウィンドメモリ１５にアドレス信号が与えられ、
ウィンドメモリ１５からは第４図に示すウィンドＷ１を
表わす情報が読出されてＡＮＤゲート１６の他方入力端
に与えられる。

ＡＮＤゲート１６はウィンドＷ１で囲まれたエリア内の
２値画像と基準パターンとの不一致画素信号を出力して
画素カウンタ１７に与える。画素カウンタ１７はその不
一致画素信号を計数し、その計数出力Ｆ１を、Ｉ１０イ
ンターフェイス２４を介してＣＰＵ３０に与える。

次の偶数フィールドにおいて、ＣＰＵ３０からマルチプ
レクサ２０を介してウィンドメモリ２１にアドレス信号
が与えられ、ウィンドメモリ２１からはウィンドＷ２を
表わす情報が読出されてＡＮＤゲート２２の他方入力端
に与えられる。ＡＮＤゲート２２はウィンドＷ２のエリ
ア内における２値画像パターンとｖｔＰ−パターンとの
不一致画素信号を画素カウンタ２３に！ｊえる。画素カ
ウンタ２３はその不一致画素数を計数し、その計数出力
Ｆ２を、ｌ１０−インターフェイス２４を介してＣＰＵ
３０に与える。ＣＰＬＩ３０は与えられた不・−数画素
数Ｆ１・、Ｆ２に基づいて不一致面積を判別し、ウィン
ド間の相関演算を行なう。すなわち、ＣＰｕ３０は不一
致画素数Ｆ１とＦ２を加算し、それを２で割算して平均
値を求める。そして、その平均値に基づいて予める判定
基準値の上限値と下限値とに基づいて、各ウィンド間の
相関結果を判別する。すなわら、各ウィンド間の相関演
算結果０１．０２・・・がそれぞれ判定基準地上限０ｎ
ｔ−１よりも大きいか、あるいは判定基準値下限ＯｎＬ
よりも大きく判定基準値上限ＯｎＨよりも小さいか、あ
るいは判定基準値下限ＯｎＬよりも小さいか否かをそれ
ぞれ判定する。

第７図はこの発明の他の実施例の具体的なブロック図で
ある。この第７図は以下の点を除いて前述の第１図と同
じである。すなわち、第１図では、ウィンドエリア情報
を発生するために、Ｐ／Ｓ変換器１４．１９とウィンド
メモリ１５．２１とマルチブレクサ２０とを設けたが、
この第７図に示す実施例では、・ウィンドエリア情報を
発生するために、水平カウンタ３１と垂直カウンタ３２
とコンパレータ３３．３４と始点レジスタ３５と終点レ
ジスタ３６と７リツプフＯツブ３７とを設けるようにし
たものである。

水平カウンタ３１は同期分離回路６から発生されるクロ
ックパルスＯＫを計数し、垂直カウンタ３２は水平カウ
ンタ３１が１水平期聞内でクロックパルスＧＫの計数を
完了するごとに歩進される。

始点レジスタ３５には、Ｉ１０インターフェイス２４を
介してＣＰＵ３０からウィンドの始点を規定する水平ア
ドレス情報がｉｇえられ、終点レジスタ３６にはウィン
ドの終点を規定する水平アドレス情報が与えられる。こ
れらの水平アドレス情報は予めＲＡＭ２８に記憶されて
いて、１つのウィンドについてのこれら水平アドレスが
入力画像の垂直走査ごとにＲＡＭ２８から読出されて始
点レジスタ３５および終点レジスタ３６にそれぞれスト
アされる。

なお、フンパレータ３３は水平カウンタ３１の計数出力
と始点レジスタ３５にストアされている始点のアドレス
情報とを比較し、両者が一致したとき、一致信号を７リ
ツプ７０ツブ３７にセット信号として与える。同様にし
て、コンパレータ３４は垂直カウンタ３２の計数出力と
終点レジスタ３６にストアされている終点のアドレス情
報とを比較し、一致したとき一致信号をリセット信号と
してフリップフロップ３７に与える。したがって、フリ
ップフロップ３７は水平走査線がウィンドの始点から終
点までを走査する期間だけセ’／　トーされることにな
る。このフリップ７０ツブ３７のＱ出力はＡＮＤゲート
１６に与えられる。ＡＮＤゲート１６はフリップ７０ツ
ブ３７がセットされると、ＥＸＯＲゲート１２の出力で
ある不一致画素信号を画素カウンタ１７に与える。画素
カウンタ１７は不一致画素数を計数し、その計数出力を
、Ｉ１０インターフェイス２４を介してＣＰＵ３０に与
える。

なお、ＣＰＵ３０には、水平同期信号ＨＤを計数するＹ
カウンタ（図示せず）が内蔵されていて、第６図に示す
ようにＹカウンタの計数出力がウィンドを規定するＹア
ドレスを計数したとき、画素カウンタ１７の計数出力を
読込み、１水平走査線中における不一致画素数を判別す
る。そして、ＣＰｕ３０はＹカウンタの計数出力が２４
０になるまで、Ｙカウンタによって指定されるウィンド
のＹアドレス内における１水平走査線中の不一致画素数
を加算し、ウィンド内の不一致面積を演算する。

なお、第３図（ｂ）に示すように、１？Ｉ目のウィンド
内のパターンマツチングを行なう前に、入力された画像
の位置ずれ検知修正を行なうようにしてもよい。この位
置ずれ検知修正については、既に本願出願人が特許出願
しており、その詳細な説明は省略する。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、カメラ視野内におけ
る？０敗のウィンド領域を設け、それぞれのウィンド領
域内における基準パターンと２値画像パターンのパター
ンマツチングを個別的に行なうようにしたので、物体の
各部分における精密なパターンマツチングを行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の−＊施例の具体的なブロック図であ
る。第２図はこの発明の一実施例におけるビデオ信号の
タイムチャートである。第３図はこの発明の一実施例の
動作を説明するためのタイミング図である。第４図は画
像とウィンドとの関係を示す図である。第５図はこの発
明の一実施例の動作を説明するためのフロー図である。 第６図は同じく動作を説明するためのアーキテクチャ図
である。第７図はこの発明の他の実施例の具体的なブロ
ック図である。第８図および第９図はｌｉ＋１像した物
体の像と基準パターンとの一致、不一致を判別する方法
を説明するための図である。 図において、４はカメラ、６は同期分離回路、７は２値
化口路、８はビデオ合成回路、９はアドレスカウンタ、
１０は基準メモリ、１１は切換スイッチ、１２はＥＸＯ
Ｒゲート、１４．１９はＰ／Ｓ変換器、１５．２１はウ
ィンドメモリ、２０はマルチプレクサ、１６．２２はＡ
ＮＤゲート、１７．２３は画素カウンタ、２４はＩ１０
インターフェイス、２７はＲＯＭ、２８はＲＡＭ、３０
はＣＰＵ、３１は水平カウンタ、３２は！［！直カウン
タ、３３．３４はコンパレータ、３５は始点レジスタ、
３６は終点レジスタ、３７はフリップ７０ツブを示す。 （はＤ％　ｌる〕 ｒｋ　ＨＤ　１／Ｃ１第１図 寸 □ 第８図 第９図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体を撮像して濃淡画像を表わすビデオ信号を出
   力する撮像手段と、 前記撮像手段から出力されたビデオ信号を２値化処理し
   て縦横複数の画像よりなる２値画像を生成する２値処理
   手段と、 前記物体の標準パターンを記憶する標準パターン記憶手
   段と、 前記２値処理手段によって生成された２値画像における
   複数の或るエリアを特定するウインドエリア情報を発生
   するためのウインドエリア情報発生手段と、 前記ウインドエリア情報発生手段から発生されるウイン
   ドエリア情報に基づく各エリア内における２値画像と、
   前記標準パターン記憶手段から読出した標準パターンと
   の不一致画素数を計数する計数手段と、 前記計数手段の計数出力に基づいて、前記２値画像と前
   記標準パターンとの一致、不一致を判別する判別手段と
   を備えた、画像認識装置。
2. （２）前記ウインドエリア情報発生手段は、前記各エリ
   アを特定するウインドエリア情報を予め記憶するウイン
   ドエリア情報記憶手段を含む、特許請求の範囲第１項記
   載の画像認識装置。
3. （３）前記ウインドエリア情報発生手段は、各エリアの
   始点アドレスと終点アドレスとを設定するためのアドレ
   ス設定手段と、 前記アドレス設定手段によつて設定された始点アドレス
   と終点アドレスとによつて特定されるエリアの情報を発
   生する手段とを含む、特許請求の範囲第１項記載の画像
   認識装置。
4. （４）前記エリアの情報を発生する手段は、１水平期間
   内に出力されるクロック信号を計数する水平カウンタと
   、 水平同期信号を計数する垂直カウンタと、 前記水平カウンタの計数出力および前記垂直カウンタの
   計数出力と前記アドレス設定手段によつて設定された始
   点アドレスおよび終点アドレスとを比較して、それぞれ
   が一致したとき、前記エリアを特定する情報を発生する
   手段を含む、特許請求の範囲第３項記載の画像認識装置
   。