JPS62196775A - 形状識別方法 - 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】 技術分野 本発明は、たとえば生産ラインにおける物品の仕分は作
業を行う場合に有効となる形状識別方法に関する。

背景技術 現在、人間の目の機能に相当する工業用の視覚機能の必
要性が各種の生産現場で益々高まっている。特に視覚機
能の１つである形状識別機能は、たとえば生産ライン上
を流れてくる対象物体の仕分は作業などを自動的に行う
場合において不可欠な機能である６ とりわけ、最近は形状の差異がごく微かな対象物体を識
別する要求も生じているが、従来の画像処理装置ではこ
のような対象物体の識別を行うことは一般に困難であっ
た。その主な理由として、以下の（ｉ）、（ｉｉ）が考
えられる。

（ｉ）従来の画像路Ｊ！＋！￥装置は、一般に識別すべ
き対象物体の形状の差異が処理装置の分解能に比べて充
分に大きい場合を前提として設計されており、微少な形
状の差異を検出することは困難である。

（１１）一方、対象物体の画像の細部まで識別できるだ
けの高い分解能をもつ処Ｊｕｌ！装置を用いて対象物体
全体の画像を処理する方法も考えられるが、画像データ
が膨大な量となり、多大な処理時間を要するとともに、
装置が高価になるという問題点があった。

発明が解決しようとする問題点 以上のごとく、形状の差異がこくわずかな対象物体に対
しては、識別能力が高く、かつ処理時間の短い対象物体
の形状識別方法は、従来なかった。

したがって本発明の目的は、形状の差異がごくわずかな
対象物体であっても、これを高速かつ高精度に識別する
ための処理方法を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明は、討ＮＬ物体の全体を撮像する！＠１撮像装ｒ
ａ１と、対象物体の部分領域を拡大して撮像する０′！
２撮像装Ｗ１２と、前記ＰＩＳ２撮−像５＆置２を位置
決めするための位置決め装置と、画像処理装置とを準備
し、 まず、前記第１撮像装置】によってＮ家物体の全体を含
む画像を撮像し、この画像を処理して対象物体の部分領
域の位置を求め、 次に、この位置に前記第２撮像装置２を前記位置決め装
置を用いて位置決めし、 その後、前記第２撮像装置１２によって対象物体の前記
部分領域の拡大画像を撮像し、この拡大画像を前記画像
処理装置で処理してその形状の特徴を求めて形状を識別
することを特徴とする形状識別方法である。

作　　用 本発明に従えば、基準となる対象物体の部分領域の拡大
画像の形状の特徴を教示データとして予め求め、次に識
別作業時に識別されるべき対象物体の全体を含む画像に
おいて、前記部分領域に対応する領域を求めて、この領
域の拡大画像の形状の特徴を数値データで表し、この数
値データを教示データと比較して形状を識別するように
したので、形状の差異がごく微かな対象物体であっても
拡大画像の比較によって形状の識別が可能となる。

また、部分領域のみを比較するようにしたので、処理時
間の短縮を図ることができる。

ＸＭＡ例 ｆｊＳ１図は、本発明の一実施例のブロック図である。

この実施例では、生産ライン上における対象物体１４の
仕分は作業を例にとって説明する。また、説明を簡略化
するために１画面内に１個の対象物体１４があるものと
する。

コンベア９上を水平な移動方向１０へ移動する対象物体
１４は時刻り、でｆｊＳｉテレビカメラ１によって上方
より視野１１内においてその全体形状が撮像されて、第
１モニタテレビ表示手段５に表示され、その映像信号が
画像処理装置１３の第１画像処理部３において、画像処
理されて対象物体１４の部分領域の位置が検出される。

なお、こ、二で部分領域というのは、この領域を拡大し
た画像の特徴を比較して形状の識別に用いる領域を意味
し、操作具が対象物体の形状の異なる部分を予め部分領
域として定めておくものとする。

次に、検出された位置信号は、第２テレビカメラ２を移
動するための走行装置７に入力されて、第２テレビカメ
ラ２を走行レール８に沿って水平な移動方向１５へ移動
させて、第２テレビカメラの視野１２の中に前記対象物
体１４の部分領域が入るように位置決めする。移動方向
１５は、移動方向１０と垂直な方向である。

第２テレビカメラ２は、対象物体１４の部分領域を時刻
Ｌｘ（Ｌｘ＞Ｌ＋）で撮像して、その拡大画像を第２モ
ニタテレビ表示手段６に表示し、その映像信号が画像処
理装置！１３の第２１ｉｉ像処Ｊ！Ｉｉ部４において画
像処理されて、形状が識別される。

第２図は、画像毎Ｔ′！Ｘ、部３の桟体的な構成を示す
ブロック図である。第１テレビカメラ１の映像信号がア
ナログ／デジタル変換器２０でアナログ信号からデジタ
ル信号に変換され、その後、マイクロコンピュータなど
によって実現される処理回路２１に入力されて画像処理
が行なわれる。第１テレビカメラの入力画像や処理回路
２１で処理された後の画像は、画像メモリ２２に格納さ
れる。なＪＪ１第２画像処理部４もこれと同様な構成と
なっている。

以下に形状を識別する過程を説明するために、１１り述
の総括的に参照符１４で示す対象物体は、第３図に示す
ような先端の形状だけがわずかに異なるｆｐＪ１対東物
体１４ａと第２対象物体１４ｂであり、これを識別する
場合について述べる。この２つの対象物体１４ａ、１４
１＋の識別は、毘作貝が予め定めた先端の部分領域の拡
大画像を比較することによって行う。

まず、教示データの作成方法について述べる。

ｆ５３図（ａ）は、ｒｊＳ１対象物体１４ａの全体が含
まれる標準画像４０である。第１テレビカメラ１および
第２テレビカメラ２は、テレビ画面の走査線がコンベア
の移動方向と一致するように配置されており、テレビ画
面上の座標は、走査線方向にＸｒ紬、これと直交する方
向にＹｆ軸をとっている。

第１画像処理部３において第１対象物体１４ａの標準画
像４０の２値画像から、論理「１」の点（すなわち信号
有りの点）を探索して３つの端点Ａ、Ｂ。

Ｃの座標値（例えばＡ（ｘ＋ｙ）など）を求め、距ＪＩ
　ＡＢ、距離ＢＣ，距離ＣΔを算出して、第１式、第２
式で示される関係を求める。

ＡＢ　　　　　＜　　　　　ＢＣ・・・　（１）ＡＢ　
　　　　＜　　　　　ＣＡ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　・・べ　２　）これ
らの関係から、点Ａ（または点Ｂ）を含むｆｌｎ域を部
分領域として検出する。

第４図は、２台の第１および第２テレビカメラ１．２の
撮像視野の位置関係を示しており、コンベアの進）ｊ方
向にＸ軸、これと直交する方向にＹ紬をとっている。第
１対象物体１４ａを第１テレビカメラ１で撮像する時刻
をＬｌ　　とすれば、コンベア９上を移動して慇だ第１
対象物体１４ａを第２テレビカメラ２で撮像する時刻１
２　　は、ｔｉＳ３式で算出される。

Ｌ２＝Ｌ、＋（Ｌ、＋ＬＩ／２−Ｌ３）／Ｖ　　”’（
３）ただし、各信号は以下の値を示すものとする。

Ｌｏ；第１テレビカメラ１とｔｌＳ２テレビカメラ２間
のＸ軸方向の距離 Ｌｌ；第１テレビカメラ１の視野１１のＸ軸方向の長さ Ｌ２；１ＩＳ２テレビカメラの視野１２のＸ軸方向の長
さ Ｉ−１；点Ａと基準点ＱのＸ軸方向の氏さＩ、４；点Ａ
と基準点ＱのＸ軸方向の長さ■　；コンベア９の速度 ｆＰＪ２テレビカメラ２で第１対象物体１４ａの点Ａを
含む部分領域を撮像するためには、第２テ゛レビカメラ
２をＸ軸方向に移動して、Ｘ軸方向の距離がＬ４となる
ように位置決めし、前述した時刻Ｌ２における画像を入
力すればよい。

ｌｎ３図（ｂ）は、第２テレビカメラ２によって時刻Ｌ
２　　において撮像された第１対來物体１４ａの先端部
の拡大画像４１である。第２画像処理部４では、第１対
象物体１４ａの先端部の拡大画像４１の２値画像から慣
性主軸４５を検出し、慣性主軸４５と２値画像の論理「
１」の点との交点の中でも最も端にある点Ｐｎを検出し
、点Ｐａを基準として慣性主軸４５に沿う−・辺の長さ
が（）１＋！２）であり、慣性主軸４５に暇直な一辺の
長さが（）３十ノ４）である長方形の関心領域４４を設
定する。なお、この関心領域４４には、ｆＩＳ１討宋物
体１４ａの注目すべき先端部の全てが含まれるように長
さ７１〜！４を設定するものとする。この関心領域４４
内における第１対象物体１４ａの面積（２値画像の論理
「１」の点の個数）を算出し、処理回路２１内のメモリ
に格納する。以上で第１対象物体１４ａの、−７，ｐ　
ａの両側にそれぞれ長さ！１および１２で切った第３図
（ｂ）の斜線で示す領域の面積Ｓｌが形状の特徴を表す
第１のデータすなわち、教示データとして求められた。

以上の操イヤを第２討求物体１４ｂにも同様に行うこと
によって、第３図の（ｃ）に示した第２対束物体１４ｂ
の標準画像４２およびｒｉＳ２　対象物体１４ｂの先端
部の拡大画像４３から、ｍ３図（ｄ）の第２対象物体１
４ｂの点Ｐａ’の両側にそれぞれ長さ１１および１２で
切った斜線で示す領域の面積Ｓ２が算出され、１２対象
物体１４ｂの形状の特徴を表す教示データが求められる
。

犬に、識別作業時について述べる。識別作業時において
は第１対象物体＋４ａ　または第２′Ｎ家物体１４　ｂ
の任意の姿勢でコンベア９上を搬送されてくるものとす
る。識別作業時には、前述した教示（ヤ業時と全く同様
にして、識別されるべき対象物体］４の先端部の一定の
長さ（）１十ノ２）で切つｊこ領域の面積Ｓを露出し、
第２両像処理部４で以下のように形状を識別する。

ｌ　Ｓ−３，ｌ　＜　ｌ　Ｓ−３２１・・・（４）のと
き、識別されるべき対象物体は、第１対象物体１４ａで
ある。

ｌ　　　Ｓ−３２ｌ　　　＜　　　ｌ　　　Ｓ−Ｓ　　
Ｉ　Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・　（５
）のとき、識別されるべき対象物体は、第２対象物体１
４ｂである。

なお、ここでは形状の特徴として面積を用いたが、周囲
長などの池の特徴を用いたり、形状を重ね合わせて比較
するいわゆるテンプレートマツチングの手法を用いても
よい。また、前記実施例では、先端に形状の違いがある
対象物体の場合について述べたが、先端以外の任意の箇
所に形状の差異がある対象物体の場合でも同様に識別す
ることができる。以上は、対象物体１４が２１！１類の
場合であるが、３以上の多種類となっても各対象物体に
応じた部分領域と形状のｖｆ徴を用いることに上って、
同様に形状を識別することができる。まｊ、こ、前記実
施例では、１画面に１個の対象物体を月応させた場合を
述べたが、１画面に同時に複数個の対象物体がある場合
でも個々の物体に本方法を適用することによって、個／
ｚの物体の形状を識別することができる６ さらに、前記実施例では、撮像装置として２台のテレビ
カメラ１．２を用いる場合について述べたが、１台のテ
レビカメラでズームレンズの光学系の倍率を切り換える
構成にしてもよい。

本発明によって識別すべき形状は、対象物体の外形に限
らず、全体の形状の部分のみ、たとえば表面の汚れなど
も含まれる。

効　　果 以上のように、本発明によれば形状の差異がごくわずか
な対象物体に対してもこれを、高速かつ、１’ｊ精度に
識別することができるようになる。これによって対象物
体を撮像する撮像装置の分解能をむやみに大きくする必
要はなく、あるいはまた、その画像データをストアする
メモリの容量が所望に大きくなることが避けられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体の系統図、第２図は第
１画像処理部３の具体的な構成を示すブロック図、Ｐｔ
５３図はＮＳ１および第２テレビカメラ１．２によって
撮像した画像を示す図、第４図は第１および第２テレビ
カメラ１．２の撮像視野の位置関係を示す図である。 １・・・第１テレビカメラ、２・・・！Ｒ２テレビカメ
ラ、３・・・第１画像処理部、４・・・第２画像処Ｊ！
［！部、５・・・第１モニタテレビ表示手段、６・・・
＠２モニタテレビ表示手段、７・・・第２テレビカメラ
用走行装置、８・・・走行レール、９川コンベア、１１
・・・第１テレビカメラ１の視野、１２・・・第２テレ
ビカメラ２の視野、１３・・・画像処理装置、Ｉ　Ｊ、
１４ａ、１４ｂ・・・対象物体、４５・・・慣性主軸 第３ ．．　　　（ａ） （ｂ） （ｄ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対象物体の形状を識別する方法において、 対象物体の全体を撮像する第１撮像装置１と、対象物体
   の部分領域を拡大して撮像する第２撮像装置２と、第２
   前記撮像装置２を位置決めする溜めの位置決め装置と、
   画像処理装置とを準備し、まず、前記第１撮像装置１に
   よつて対象物体の全体を含む画像を撮像し、この画像を
   前記画像処理装置で処理して対象物体の部分領域の位置
   を求め、 次に、この位置に前記第２撮像装置２を前記位置決め装
   置を用いて位置決めし、 その後、前記第２撮像装置２によつて、対象物体の前記
   部分領域の拡大画像を撮像し、この拡大画像を前記画像
   処理装置で処理して形状の特徴を求めて形状を識別する
   ことを特徴とする形状識別方法。