JPS62239285A - スリット像の中心線抽出装置 - 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、観測対象物へスリット光を照射してその表
面にスリット光の照射パターンを生成し、その照射パタ
ーンを撮像してスリット像を得た後、その画像解析を行
うことにより前記観測対象物の位置認識や形状認識を行
う物体認識技術に関連し、殊にこの発明は、前記画像解
析に際し前記スリット（象の中心線を高速かつ高精度に
抽出するのに用いられるスリット像の中心線抽出装置に
間する。

〈従来の技術〉 従来のこの種中心線抽出装置では、テレビカメラで第８
図に示すようなスリット像１を撮像し、このスリット像
１の幅方向の明るさ分布２（第９図参照）を観測直ｖＡ
３に沿い求めた後、スリット像１の中心線４を構成する
点５（以下、「中心点」という）を抽出している。

この中心点５を抽出するには、前記の明るさ分布２にお
いて最高の明るさが観測される位置（第９図では、点Ｐ
で示す位置）を求めてこれを中心点とする方法や、一定
のしきい値ＴＨ以上の明るさが観測される位置の範囲ｄ
を求めその平均値を算出してこれを中心点とする方法が
採用されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが前者の方法に依る場合、前記のスリット像１に
多くのノイズ（例えばスペフクル・ノイズ）が含まれて
いると、そのノイズに起因して最高の明るさを与える位
置が選ばれる虞れがあり、これでは常に適正な中心点を
抽出することは困難である。

また後者の方法に依る場合、観測対象物が異なればその
反射率等に差異があるため、観測対象物毎に前記しきい
値Ｔ　ｔ（を変更する必要があり、しかもそのしきい値
ＴＨの決定が容易でないなどの問題がある。

この発明は、上記実情に鑑み、スリット像の明るさ分布
の重心位置を求めてこれをスリット像の中心点とする方
法を採用することにより、スリット像の中心線を高精度
かつ高速に抽出でき、しかもしきい値設定等が全く不要
なスリット像の中心線抽出装置を堤供することを目的と
する。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するためのこの発明の構成を、一実施例
に対応する第１図〜第３図を用いて説明すると、この発
明にかかるスリット像の中心線抽出装置は、投光手段（
同図の投光装置９に対応する）、撮像手段（同図のテレ
ビカメラ１０に対応する）、データ格納手段（同図のデ
ータ格納メモリ１１に対応する）、データアクセス手段
（同図のデータ・アドレス・ジェネレータ１２に対応す
る）、累積演算手段（同図の累積演算回路１３に対応す
る）および１重心位置算出手段（同図のコンピュータ１
４に対応する）を具備させたものである。

前記投光装置９は、スリット光６を観測対象物７へ照射
して観測対象物７の表面に前記スリット光の照射パター
ン８を生成するためのものであり、またテレビカメラ１
０は、前記スリット光の照射パターン８を撮像してスリ
ット像を生成する。

前記データ格納メモリ１１には、スリット像の幅方向位
置を規定す北位置デークＪおよび各位置における明るさ
を規定する明るさデータＩを成分とする２成分データ（
１，Ｊ）の集合が格納され、前記データ・アドレス・ジ
ェネレータ１２は、データ格納メモリ１１に格納された
複数のデータを順次アクセスするためのものである。

累積演算回路１３は、データ・アドレス・ジェネレータ
１２によりアクセスされたデータを累積演算してゆき、
コンビエータ１４は累積演算回路１３による演算結果を
用いて前記スリット像の明るさ分布の重心位置をスリッ
ト像の中心線を構成する点として算出するだめのもので
ある。

く作用〉 投光装置９によりスリット光６が観測対象物７へ照射さ
れると、観測対象物７０表面にはその表面形状に応じた
前記スリット光の照射パターン８が生成される。このス
リット光の照射パターン８がテレビカメラ１０で撮像さ
れると、その撮像面に前記！！ｑ射パターン８の明暗に
対応する明るさをもつスリット像が生成される。

このスリット（象の幅方向の明るさ分布は前記観測直線
３　（第８図参照）に沿って求められ、前記のデータ格
納メモリ１１にスリット像１の幅方向位置を規定する位
置データＪおよび各位置における明るさを規定する明る
さデータＩを成分とする２成分データ日、Ｊ）が複数格
納される。

このデータ格納メモリ１１に格納されたデータはデータ
・アドレス・ジェネレータ１２により順次アクセスされ
、アクセスされたデータは累積演算回路１３に入力され
て積和演算や累算演算等の所定の演算が実行される。こ
の累積演算回路１３による演算結果はコンピュータ１４
へ入力され、ここでこの演算結果を用いて前記スリット
像の明るさ分布の重心位置が算出され、その算出値がス
リット像の中心点として抽出されることになる。

同様の中心点の抽出処理がスリット像の全長にわたり繰
り返し実行され、これによりスリット像の中心線が抽出
されるものである。

〈実施例〉 第３図は、この発明の中心線抽出装置が組み込まれた物
体認識装置の全体概略構成を示す。

図示の装置例は、観測対象物７に対しスリット光６を照
射してその表面にスリット光の照射パターン８を生成す
る投光装置９と、この照射パターン８を撮像してその撮
像面に第５図に示すようなスリット像１を生成する２次
元ＣＣＤより成るテレビカメラ１０とを含むものであっ
て、前記投光装置９には例えばレーザ光源とレーザ光を
ｉｉ１遇させてスリット光６を生成するシリンドリカル
レンズとを組み合わせた装置が用いられる。

これら投光装置９やテレビカメラ１０には制御処理装置
１５が接続され、この制御処理装置１５は、テレビカメ
ラ１０で撮像されたスリット像１を取り込んで、このス
リット像１の中心線抽出や物体認識のための画像解析を
行う。

第１図および第２図は、スリット像１の中心線を抽出す
るための回路構成例を示すもので、前記のスリット像１
は、第２図の画像メモリ１６内に取り込まれて格納され
ている。

第５図は、画像メモリ１６中のスリット像１を拡大して
示しである。図中、Ｘ軸およびｙ軸は画像メモリ１６の
画素位置を示すものであって、このスリット像ｌの幅方
向の明るさ分布を得るための観測直線３が同図のように
設定されると、このスリット像１の幅方向位置を規定す
るための位置データとしてＪ　ａ　””　Ｊ　Ｎ−１が
得られる。

第６図は、上記観測直線３に沿うスリット像１の明るさ
分布を示したものであり、同図中、ＪＫはスリット像１
の任意の位置を規定する位置データを、またＩ（ＪＸ）
は位置データＪ。

にががる位置でのスリット像１の明るさを規定する明る
さデータを、それぞれ示す。

この発明は、スリット像１の明るさ分布の重心位置（第
５．６図中、位置データＪ、で示す位置）をつぎの■弐
により算出し、この重心位置をもってスリット像１の中
心点５とするものである。

Ｊｃ＝□　・・・・・・　■ で高速に実行するだめの演算回路Ｔの構成例を示し、ま
た第４図は第１図の回路のタイミングチャートを示す。

図示例の回路は、データ格納メモリ１１と、データ・ア
ドレス・ジェネレータ１２と、累積演算回Ｂ１３と、タ
イミングジェネレータ１７とを含んでいる。

データ格納メモリ１１は前記スリット像ｌの幅方向位置
を規定する位置データＪおよび各位置における明るさを
規定する明るさデータＩを成分とする２成分データを格
納するだめのものであり、第７図中、０〜Ｎ−１で示す
アドレス領域にはＮ個の２成分データ（１，、Ｊ、）・
・”　（ＩＮ−、、ＪＮ−６）が格納されている。

データ・アドレス・ジェネレータ１２番よ、データアド
レスを出力してデータ格納メモリ１１の各データを順次
アクセスするためのものである。

累積演算回路１３ば、積和演算器Ｌ８と累算器１９とか
ら成り、前記データ・アドレス・ジェネレータ１２によ
りアクセスされたデータが入力される毎に、積和演算器
１８は積和演算をそれぞれ並列して実行する。

タイミングジェネレータ１７は、アクセスされたデータ
の累積演算を制御する各種制御信号ＩＮＣＰ、ＡＣＣ，
ＥＮＤ、ＭＡＰを生成するためのものである。このうち
ＩＮＣＰはアドレスの更新を要求するアドレス増加信号
であり、この信号入力によりデータ・アドレス・ジェネ
レータ１２を１加算する。ＡＣＣは論理処理信号であり
、累積演算回路１３の積和処理の開始を制御する。ＥＮ
Ｄはデータ人力信号であり、データ格納メモリ１１から
のデータの入力を指示する。ＭＡＰは積和信号であり、
累積演算回路１３の積和処理の実行を制御する。

なお同図中、ＭＡはデータ列の開始アドレスを、ＭＤは
１．Ｊの各成分データを、それぞれ示す。またＳＴはス
タート信号であり、この回路でのハード処理の開始を指
示する。ＣＡＤＲは最終アドレスアクセス信号であり、
データ開始アドレスが終了アドレスになったことを報知
する。ＥＮＤは終了信号であり、この回路でのハード処
理の終了を指示する。

第１図の回路には、上記したデータ格納メモリ１１、デ
ータ・アドレス・ジェネレータ１２、累積演算回路１３
、タイミングジェネレータ１７が含まれる他、データ列
終了アドレスがセ・ツトされるレジスタ２０や、前記デ
ータ・アドレス・ジェネレータ１２により更新されたデ
ータ列開始アドレスと前記データ列終了アドレスとを比
較するコンパレ′−夕２１とを含んでいる。

第２図は、上記演算回路Ｔを含む中心線抽出装置の全体
構成を示す。

図中、コンビエータ１４は画像メモリ［６をアクセスし
、前記観測直線３上のスリット像１の明るさデータ１（
ＪＫ）を読み出して演算回路Ｔのデータ格納メモリ１１
に格納する。またコンピュータ１４はこのデータ格納処
理が終了したとき前記スタート信号ＳＴを演算回路Ｔへ
送って累積演算処理を開始させると共に、演算回路Ｔよ
りエンド信号ＥＮＤ受けたとき演算回路Ｔの演算結果を
用いて前記■弐の演算を実行して、スリット像１の中心
点を算出する。

つぎに第４図のタイミングチャートを参照して、前記第
１図の回路動作を説明する。

まずデータ・アドレス・ジェネレータ１２がコンピュー
タ１４よりスタート信号ＳＴを受けると、予めセットさ
れていたデータ列開始アドレスＭＡでデータ格納メモリ
１１をアクセスする。そしてＯ〜４のステート（１クロ
ック周期のこと）の間は、回路全体として、データ列を
構成するデータＭＤがアクセスされるのに待機している
。

ステート５になると、累積演算回路１３の入力部には、
タイミングジェネレータ１７よりデータ入力信号ＥＮＤ
が入力され、またこれと共にデータ列を構成する１、Ｊ
の各成分データＭＤがデータ格納メモリＩＬより人力さ
れる。

これと同時に、アドレス増加信号ＩＮＣＰが立ち上がり
、これによって、データ・アドレス・ジェネレータ１２
はデータ列の開始アドレスＭＡを１加算して更新し、新
たな開始アドレスＭＡをもってデータ格納メモリ１１を
アクセスする。このデータ格納メモリ１１がアクセスさ
れている間、ステート７でタイミングジェネレータ１７
より積和信号ＭＡＰが発せられ、累積演算回路部１３の
積和演算器１８および累算器１９に必要な成分データが
ロードされる。すなわち積和演算器１８には成分データ
Ｉｏ、Ｊ。

が、また累算器１９には成分データ［。が、それぞれロ
ードされる。この時点では、積和処理信号ＡＣＣはアク
ティブになっておらず、従って累積演算回路１３は演算
を行わない、そしてステート８で積和処理信号ＡＣＣが
アクティブになったとき、累積演算回路１３の積和演算
器１８および累算器１９は所定の累積演算処理を開始す
る。

つぎにステート９で、累積演算回路１３の入力部には、
データ入力信号ＩＮＤが入力されて、データ列を構成す
るつぎのデータＭＤがデータ格納メモリ１１より入力さ
れると共に、アドレス増加信号ＩＮＣＰが立ち上がって
、データ列開始アドレスＭＡが１加算されて更新される
。

そしてステート１１で累積演算回路１３に積和信号ＭＡ
Ｐが入力され、これにより積和演算器１８および累算器
１９には、必要な成分データがロードされると共に、積
和演算器１８および累算器ｔ９ば、所定の累積演算処理
（積和演算器１８では、■。Ｊｏ＋１１　Ｊ＋、累算器
１９では、Ｉｏ＋Ｉｔの各演算）を開始する。

かくしてコンパレータ２１が、データ列開始アドレスＭ
Ａと終了アドレスとの一致判断を行って、雇終アドレス
アクセス信号ＣＡＤＲをタイミングジェネレータ１７へ
出力するまでの間は、繰り返しステート８へ戻って、同
様の累積演算処理動作が実行される。そしてステート［
１で最終アドレスアクセス信号ＣＡＤＲがアクティブで
あることが検出されたとき、つぎのステート１２へ移行
する。つづくステート１３で、データ列を構成するつぎ
のデータが累積演算回路部１３へ入力され、さらにステ
ート１５で所定の累積演算が実行されると、これでデー
タ列開始アドレスから終了アドレスに至るまでの累積演
算が完了したことになり、この時点で、タイミングジェ
ネレータ１７はコンピュータ１４へ終了信号ＥＮＤを送
出する。この終了信号ＥＮＤが出力されると、スタート
信号ＳＴがアクティブとなり、タイミングジェネレータ
１７はステート０へ戻ることになる。

しかして第１図に示す演算回路Ｔにおいて全データの累
積演算が完了したとき、コンピュータ１４は積和演算器
１８および累算器１９よりこれら演算結果を用いて前記
０式の演算を実行し、スリット像１の明るさ分布の重心
位置をスリット像１の中心点として算出するものである
。

同様の中心点の抽出処理がスリット像１の全長にわたり
繰り返し実行され、これによりスリット像１の中心線を
抽出することができる。

〈発明の効果〉 この発明は上記の如く、スリット像の明るさ分布の重心
位置を求めてこれをスリット像の中心点とする方式を採
用したから、スリット像にノイズが含まれていても、ス
リット像の中心線を高精度かつ高速に抽出でき、しかも
従来例のようなしきい値設定等が全く不要である等、発
明目的を達成した顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例にかかるスリ
１）（象の中心線他出装置の回路構成例を示すブロック
図、第３図はこの発明が実施された物体認識装置の概略
構成を示す説明図、第４図は第１図の回路のタイ・ミン
グチャート、第５図はスリット像に観測直線を設定した
状態を示す説明図、第６図はスリット像の幅方向の明る
さ分布を示す説明図、第７図はデータ格納メモリに格納
されたデータのフォーマットを示す説明図、第８図はス
リット像の中心線を示す説明図、第９図は従来のスリッ
ト像の中心線抽出方式を示す説明図である。 １・・・・スリット像　　　３・・・・観測直線４・・
・・中心線　　　　　５・・・・中心点６・・・・スリ
ット光　　　８・・・・照射パターン９・・・・投光装
置１０・、・・テレビカメラ１１・・・・データ格納メ
モリ １２・・・・データ・アドレス・ジェネレータ１３・・
・・累積演算回路　　１４・・・・コンピュータ特許　
出願人　　立石電機株式会社 −一−φ 卦／　＋ｚｌ　　　−スＪ色イク・１の１コヌｂ違４八
を示すフ・口、２１ｚ７Ｆ２）’１３　　−４引色ｆ列
−ロ多酌−θ入牡すブロック＋２１骨３図＃叫を鵠Ｕめ
撒−鑞一図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）スリット光を観測対象物へ照射して観測対象物の
   表面に前記スリット光の照射パターンを生成するための
   投光手段と、 前記スリット光の照射パターンを撮像してスリット像を
   生成する撮像手段と、 前記スリット像の幅方向位置を規定する位置データおよ
   び各位置における明るさを規定する明るさデータを成分
   とする２成分データを格納するためのデータ格納手段と
   、 このデータ格納手段に格納されたデータを順次アクセス
   するデータアクセス手段と、 このデータアクセス手段によりアクセスされたデータを
   累積演算してゆく累積演算手段と、この累積演算手段に
   よる演算結果を用いて前記スリット像の明るさ分布の重
   心位置をスリット像の中心線の構成点として算出する重
   心位置算出手段とを具備して成るスリット像の中心線抽
   出装置。
2. （２）前記撮像手段は、２次元ＣＣＤより成るテレビカ
   メラである特許請求の範囲第１項記載のスリット像の中
   心線抽出装置。
3. （３）前記データアクセス手段は、データ・アドレス・
   ジェネレータである特許請求の範囲第１項記載のスリッ
   ト像の中心線抽出装置。
4. （４）前記累積演算手段は、積和演算を実行する積和演
   算器と累算演算を実行する累算器とから成る特許請求の
   範囲第１項記載のスリット像の中心線抽出装置。
5. （５）前記重心位置算出手段は、コンピュータである特
   許請求の範囲第１項記載のスリット像の中心線抽出装置
   。