JPS62282379A - 図形認識装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明はシルエット画像等で写された図形のコーナ部分
を抽出する図形認識装置に関するもので検査装置９部品
実装機などに導入されているが、より高精度で高速処理
可能な図形認識装置が要求されている。このような要求
を満足できるものの１つとして、本発明の図形の輪郭情
報に注目して形状認識を行なうものがある。

まず従来のこの認識方式について図面を参照しながら簡
単に説明する。

第２図は図形認識装置を含めた認識システムの構成図で
ある。図中２１はカメラなどの画像信号入力部、２２は
画像信号入力部２１から出力された画像信号を処理して
図形を認識する図形認識装置である。図形認識装置２２
は前記の画像信号を適当な閾値で２値化する２値化回路
２３と、前記２値化回路２３で作成された２値画像より
図形の輪郭情報を抽出する輪郭抽出部２４と、前記輪郭
抽出部２４で抽出された輪郭情報より図形のコーナ情報
を検出するコーナ検出部２５と、前記のコーナ情報に基
づき図形を認識する認識部２６から成っている。

次に輪郭抽出部２４の動作について第３図を参照しなが
ら説明する。通常の輪郭抽出は第３図の８点３１のよう
に図形の輪郭上の１点を検出し、この８点を中心に第３
図の３２に示す３Ｘ３マスク演算を行ない、次の輪郭点
への方向を示す連結方向を計算し記憶する。次に前記の
連結方向に基づき次の輪郭点の位置を計算し、この新し
い点を中心に前記の３×３マスク演算を行ない連結方向
と次の輪郭点の位置計算を行なう。以下同様の処理を繰
シ返し、全輪郭点の連結方向および位置検出を行なう。

次にコーナ検出部２６の動作を説明する。輪郭抽出部で
検出された各輪郭点の連結方向に基づいて、隣シ合う連
結方向の角度差を求め、第４図のように、横軸４１に輪
郭点番号、縦軸４２に連結方向の角度差を示す角度差関
数４３が極値を取るような輪郭点４４をコーナを代表す
る点とする。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のように輪郭点の角度差関数が極値
を取るような輪郭点をコーナ点とする方式では、一般の
コーナに多くみられる曲率半径が大きく、カーブがなめ
らかでないようなコーナに対しては、コーナ部分の輪郭
線の凹凸に影響され、コーナ位置が正しく検出できない
という問題点がある。

本発明は上記問題点に鑑み、コーナ部分に凹凸のノイズ
が存在するような図形に対しても、この凹凸の影響を受
けずに正しいコーナ位置を検出する図形認識装置を提供
するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明の図形認識装置は、
画像信号を２値化する手段と、前記２値画像の中で注目
する図形の輪郭上の１点を検出する手段と、前記輪郭上
の１点を開始点として順次輪郭に沿って輪郭点を追跡し
、前記図形の全輪郭点座標を求める手段と、前記輪郭点
座標列を基に輪郭線の方向を表わす方向関数を求める子
株と、前記方向関数の差分関数を求める手段と、前記輪
郭線方向差分関数の値（以後角度差と呼ぶ）の符号を表
わす符号フラグを設け、前記輪郭点の追跡された順番を
示す輪郭点番号を零から順次増加させつつ、前記符号フ
ラグをセットする手段と、前記符号フラグが変化する時
の輪郭点番号（コーナ始点ＳＴ）と、その後再び符号フ
ラグが変化する輪郭点番号（コーナ終点ＥＤ）を記録す
る手段と、前記コーナ始点ＳＴからコーナ終点ＥＤまで
の前記角度差の合計（コーナ角度）を計算する手段と、
前記コーナ始点ＳＴからの角度差の累計が前記コーナ角
度の半分になるような輪郭点番号ＣＰを求め、これをコ
ーナ点とするコーナ点の検出手段とを備えたものである
。

作　　用 本発明は上記した構成によって図形の輪郭線の各輪郭点
上の傾きの変化を計算し、その変化が大きな個所や連続
して変化している個所をコーナ部分として認識し、輪郭
線の傾きが変化し始めてかコーナ部の始点と終点の間の
輪郭点で、前述で得たコーナ角度を２等分する輪郭点を
計算により求め、その輪郭点をコーナ代表点として認識
する。

このような処理により、コーナ部の輪郭線上にある小さ
なノイズで特に位置認識に影響を与えるコーナ周辺のノ
イズの影響を少なくすることができるため、コーナ点の
位置決め精度が向上する。

実施例 以下本発明の１実施例の図形認識装置について図面を参
照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における図形認識装置の
全体構成を示すものである。第１図において１１は認識
対象物、１２は照明装置、１３はカメラ、１４は図形認
識装置、１５は２値化回路、１６は２値画フレームメモ
リー、１７はワークメモリー、１８は演算回路、１９は
輪郭点検出テーブルである。第５図はコーナ検出処理の
フロー図である。同図において５１は輪郭点角度差関数
を求める処理、５２はコーナ位置を決定する処理、５３
は輪郭点角度計算処理、５４は輪郭点角度差計算処理、
５５は輪郭点角度差平均計算処理、５６はコーナ部検出
処理、６７はコーナ位置決定処理である。以上のように
構成された図形認識装置についてその動作を説明する。

第１図において認識されるべき対象物１１が透過照明装
置１２により照明され、その映像がＣＯＤカメラ１３に
よって映像信号に変換されている。

ＣＯＤカメラ１３の出力映像信号は図形認識装置１４に
入力される。図形認識装置１４に入った映像信号は２値
化回路１５で２値化映像信号に変換された後フレームメ
モリ１６に記録される。次にフレームメモＩ）　１６に
記録された２値画像データを基に演算回路１８が、輪郭
点検出テーブル１９を参照しつつ図形の輪郭点データを
ワークメモリ１７上にテーブルの形で記憶する。ワーク
メモリ１７上の輪郭点データテーブルを基に演算回路１
８は後述する手順によりコーナ抽出処理を行ない、抽出
されたコーナ情報を基に図形の認識を行なう。

次にコーナ抽出処理の内容について詳しく説明する。

コーナ抽出処理は大別して輪郭データより輪郭線の曲が
り方を表現する輪郭点角度差関数を求める処理６１と、
輪郭点角度差関数よりコーナ位置を決定する処理５２に
分けられる。前者の輪郭点の角度差を求める処理（第５
図中５１）では、第８図に示すように、輪郭上の１点Ｓ
。を開始点として、Ｓｏから輪郭点数がＭ（第６図では
Ｍ−５）離れた点Ｅ　に向かう線分Ｖ。が水平と成す角
度θ。を、Ｓｏ、Ｅｏ２点の座標値より算出する。次に
前記の８０からＮ（第５図でばＮ＝１ｏ）離れた輪郭点
Ｓ１より、Ｓｌかも輪郭点数がＭ離れた点Ｅ　に向かう
線分■１　　と水平との成す角度θ１を計算する。以下
同様にして全輪郭点において輪郭点角度差列θ、の計算
を行なう（輪郭点角度計算処理５３）。

次に輪郭点角度差列を用いて隣）合う輪郭点角度θ、と
θ、＋１の差（輪郭点角度差）θ（を全ての輪郭点角度
列に対して算出する（輪郭点角度差計算処理５４）、最
後に本実施例では輪郭点角度差列”１−　Ｉ／／＋１”
’　”ｉ＋１°”　”１＋　’／、−１・匹十昇　）０
平均角度差ｉ′を算出しく輪郭点角度差平均計算処理５
５）。この輪郭点角度差平均列を輪郭点角度差関数とす
る。

次に前述で計算された輪郭点角度差平均列ｉ′を用いて
コーナ抽出を行なう処理について述べる。

第７図は対象物に対して輪郭点角度差平均列ｉ′を求め
輪郭点の番号ＰＮを横軸にグラフ化したものである。第
７図において、輪郭点角度差平均ｉ′が零の個所は輪郭
線の角度変化がない直線部を表わし、零でない個所は輪
郭線が曲がっだコーナ部であることを表わしている。従
って輪郭点角度差平均９／　　が零の部分に挾まれた個
所はコーナ部であす、前記輪郭点角度差平均ｉ′の各コ
ーナ部での合計Σθｆ第７図では斜線部の面積は、コー
ナ部で輪郭線が何度曲がっているかを示しているので、
Σθ′　があるしきい値を越えるコーナを検出すること
によシコーナ部を抽出することができる（コーナ部検出
処理５６）。

本実施例では、対象図形の直線部分に存在するノイズを
除去しコーナ部と直線部を分離しゃすくするために前記
の輪郭点角度差平均化列を求める時用いたパラメータＭ
、Ｎ、Ｌの値より決まる値Ｐを算出し、輪郭点角度平均
化列７ｉ１　　の内、絶対値がＰより小さいη′　は零
に近似した後、前述のコ一す部検出処理５６を行なう（
第７図ではＢ点がこの処理により除去されている）。さ
らに、対象図形のコーナ部分に存在するノイズを除去し
、コーナ部の検出精度を向上させるため、極めて短がい
直線は除去して、特に、大きな曲率半径を持つだコーナ
部分にノイズが存在するために本来１つのコーナが２つ
のコーナとして認識されるといった誤検出を防止してい
る。第７図中ではＥのコーナがノイズにより２つのコー
ナとして認識されているが、（グラフ１）前述の処理に
より１つのコーナとして検出されている（グラフ２）。

次に前述のコーナ部検出処理５６で得られたコーナ情報
よシコーナ点を決定する処理について第８図を参照しな
がら説明する。前述のコーナ部検出処理５６でコーナ部
を形成する輪郭線の始点５Ｔ８１と終点ＥＤ８２および
コーナ角度（第８図中２つの斜線部の面積の和）が得ら
れているので、輪郭点の始点５Ｔ８１から順次終点ＥＤ
８２に向かって、前記コーナ角度から輪郭点角度差平均
θイ　の値を減じ、その値がコーナ角度の％より小さく
なる時の輪郭点番号ＣＰをコーナの代表点としてテーブ
ル上に記録する（コーナ位置決定処理５７）。

前述の処理によりコーナの代表点は、そのコーナの角度
を２等分する点となりコーナ部分の輪郭線の凹凸には影
響されにくく安定したコーナ検出を行なうことができる
。

以上のように本実施例によれば、一連の処理をソフトウ
ェアで実現する構成とすることで、比較的簡単なハード
ウェア構成で実現でき、ソフトウェアの柔軟性を利用し
て、小さなコーナの除去や短かい直線の除去など種々の
ノイズ対策を行ない、コーナ検出の位置精度の向上、誤
検出の発生確率の減少を計ることができた。

発明の効果 以上のように本発明は、画像信号を２値化する手段と、
前記２値画像の中で注目する図形の輪郭上の１点を検出
する手段と、前記輪郭上の１点を開始点として順次輪郭
に沿って輪郭点を追跡し、前記図形の全輪郭点座標を求
める手段と、前記輪郭点座標列を基に輪郭線の方向を表
わす方向関数を求める手段と、前記方向関数の差分関数
を求める手段と前記輪郭線方向差分関数の値（以後角度
差と呼ぶ）の符号を表わす符号フラグを設け、前記輪郭
点の追跡された順番を示す輪郭点番号を零から順次増加
させつつ、前記符号フラグをセットする手段と、前記符
号フラグが変化する時の輪郭点番号（コーナ始点ＳＴ）
と、その後再び符号フラグが変化する輪郭点番号（コー
ナ終点ＥＤ）を記録する手段と、前記コーナ始点ＳＴか
らコーナ終点ＥＤまでの前記角度差の合計（コーナ角度
）を計算する手段と、前記コーナ始点ＳＴからの角度差
の累計が前記コーナ角度の半分になるような輪郭点番号
ＣＰを求め、これをコーナ点とする手段を設けることに
より、図形の輪郭線上のノイズの影響を受けずにコーナ
位置を精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における図形認識装置の
全体構成図、第２図は従来例の図形認識システムの全体
構成図、第３図は従来例の輪郭点抽出方法の説明図、第
４図は従来例のコーナ検出方法の説明図、第５図は本発
明の第１の実施例におけるコーナ検出処理のフローチャ
ート図、第６におけるコーナ検出処理Ｏ説明図である。 １５・・・・・・２値化回路、１６・・・・・・２値画
フレームメモリ、１７・・・・・・ワークメモリ、１８
・・・・・・演算回路、１９・・・・・・輪郭点検出テ
ーブル、５１・・・・・・輪郭点角度差関数を求める処
理、５２・・・・・・コーナ位置を決定する処理、５３
・・・・・・輪郭点角度計算処理、５４・・・・・・輪
郭点角度差計算処理、５５・・・・・・輪郭点角度差平
均計算処理、５６・・・・・・コーナ部検出処理、５７
・・・・・・コーナ位置決定処理。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図　　　３イ・＝−檜贅専＃庄眉ｄ７ペ（５死）３
２−−−３ｘ３７又り ３３−一一期１０可 第４図 り−＃、軸（釉丁Ａ濃引 ４２−−一樅軸（角ズ稟２１〕 ４３−−′Ａ席」Ｊ夕収シ２ラフ ５１−檜靴ｆ、Ａ／Ｊｉに驚と勤哄理 ５７−−−　　・Ｉ　（ｌ！テｌ；定ブ磯Ｌｆｆ第６図 Ｅイ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像信号を２値化する手段と、前記２値画像の中で注目
   する図形の輪郭上の１点を検出する手段と、前記輪郭上
   の１点を開始点として順次、輪郭に沿って輪郭点を追跡
   し、前記図形の全輪郭点座標を求める手段と、前記輪郭
   点座標列を基に輪郭線の方向を表わす方向関数を求める
   手段と、前記方向関数の差分関数を求める手段と、前記
   輪郭線の方向関数の差分関数に基づき前記図形の輪郭上
   のコーナ点を検出する手段とを備え、前記コーナ点を検
   出する手段は各輪郭点における前記差分関数の値の符号
   を表わす符号フラグを設け、前記輪郭点の追跡された順
   番を示す輪郭点番号を零から順次増加させつつ、前記符
   号フラグをセットする手段と、前記符号フラグが変化す
   る時の輪郭点番号をコーナ始点とし、その後再び符号フ
   ラグが変化する輪郭点番号をコーナ終点として、両者を
   記録する手段と、前記コーナ始点からコーナ終点までの
   差分関数の値の合計をコーナ角度として計算する手段と
   、前記コーナ始点からの差分関数の値の累計が前記コー
   ナ角度の半分になるような輪郭点番号を求め、これをコ
   ーナ点とする手段とからなる図形認識装置。