JPS62501524A - Video processing device - Google Patents

Video processing device

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JPS62501524A
JPS62501524A JP61500398A JP50039886A JPS62501524A JP S62501524 A JPS62501524 A JP S62501524A JP 61500398 A JP61500398 A JP 61500398A JP 50039886 A JP50039886 A JP 50039886A JP S62501524 A JPS62501524 A JP S62501524A
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JP
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window
memory
center
image
configuration
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JP61500398A
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ア−ルボム,ステン ユ−ゴ ニルス
ケネデイ,ボ エリク
アケルリンド,ボ ニルス
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/20Image preprocessing
    • G06V10/255Detecting or recognising potential candidate objects based on visual cues, e.g. shapes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/40Extraction of image or video features
    • G06V10/50Extraction of image or video features by performing operations within image blocks; by using histograms, e.g. histogram of oriented gradients [HoG]; by summing image-intensity values; Projection analysis
    • G06V10/507Summing image-intensity values; Histogram projection analysis

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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 映像処理装置 本発明は請求の範囲第1項の前段部分に記載されたような映像処理装置に関する ものである。[Detailed description of the invention] Video processing device The present invention relates to an image processing device as described in the first part of claim 1. It is something.

例えばテレビカメラにより感知された目的物(object)の像の特性を測定 するごとにより目的物の位置および方位を認定するために多大の努力が払われて きたしまた現在ら払われている。軍事用、医学用、宇宙工学用の外にも、かかる 遠隔測定技術は、機械産業内での自動作業にとって非常に魅力がある。For example, measuring the characteristics of the image of an object sensed by a television camera. Great efforts are made to determine the location and orientation of objects. It has been paid and is now being paid. In addition to military, medical, and space engineering applications, Telemetry technology is very attractive for automated work within the mechanical industry.

作業場の分野に対する関心は、就中、多くのrrL調な作業がいまだに人為的に 行わねばならないという事実から生じている。作業員の視覚やこれに関連する行 動協調を技術的手段で置き換えることは多くの場合非常に困難である。環境に比 べて労働力を有意に減少さけることは、現在のところ、人工視覚にもとずく効寒 的なシステムが相応なコストで入手できるようになるまでは、実現することが困 難であると思われる。Interest in the field of workplaces is particularly focused on the fact that many rrL-like tasks are still artificially performed. It arises from the fact that it has to be done. Workers' vision and related lines It is often very difficult to replace dynamic coordination with technical means. relative to the environment At present, it is possible to significantly reduce the labor force by using artificial vision. Until such systems become available at reasonable costs, implementation will be difficult. It seems to be difficult.

機械的生産の分野は、適当な映像処理分野である、というのは、自分が測定しよ うとする目的物について、また特定の像センサにより発生される目的物の像がど のように見えるかということを熟知している場合が多いからである。The field of mechanical production is a suitable field of image processing, because it is difficult to measure What kind of image of the object is produced by a particular image sensor? This is because in many cases they are well aware of what it looks like.

また目的物が゛明瞭にかつ背景に対1−で良好なコントラストで見えるように照 明や背景を構成することも可能な場合が多い。Also, make sure that the object is visible clearly and with good contrast to the background. In many cases, it is also possible to configure the lighting and background.

測定機械は定期的な測定に対して再現性をかなり良くすることができるが、照明 の変動および光学軸線に対する目的物の実際の配置に起因する像の変動により、 困難が生じることがある。単純な映像処理装置は、頻繁に故障するためその市場 占有率が小さい。この技術分野での精巧なシステムの開発が特に産業用ロボット と協働させる目的で続けられている。公知の一ロボットビジョンシステムがスエ ーデンのASEA社により販売されている。このシステムの一部である映像処理 装置は、就中、ディジタル濾波およびピクチャノイズ抑制アルゴリズムにより、 テレビカメラのピクチャから輪郭線を抽出する。このシステムは、コントラスト がかなり弱いシーンを処理することができる。輪郭から、ピクチャ内の目的物の 位置とアイデンティティ(ident 1ty)が決定されると共に、ある基準 (対照)方向に対する目的物の方位が決定される。この処理時に、輪郭線が基準 目的物から先に得られた輪郭データと比較され、処理され、装置のメモリ内に記 憶される。Measuring machines can provide fairly good reproducibility for routine measurements, but lighting Due to variations in the image due to variations in and the actual placement of the object relative to the optical axis, Difficulties may arise. The market for simple video processing equipment is limited due to frequent failures. Occupancy rate is small. The development of sophisticated systems in this field of technology is particularly important for industrial robots. It continues with the aim of collaborating with One known robot vision system is It is sold by ASEA of Denmark. Video processing that is part of this system The device uses, among other things, digital filtering and picture noise suppression algorithms to Extracting contour lines from TV camera pictures. This system uses contrast Can handle scenes with very weak From the outline of the object in the picture Location and identity are determined, and certain criteria The orientation of the object relative to the (contrast) direction is determined. During this process, the contour line is It is compared with the contour data previously obtained from the object, processed and stored in the device's memory. be remembered.

他の公知装置では、目的物の面積、面積と周囲との比、その部域の重心などの( 斑点のごとき)目的物のピクチャの特徴の詳細を示すデータを先に記憶したメモ リ内で、先に述べたのと同様の計算を行うために、目的とする処理が生じる。Other known devices measure ( A memo containing data detailing the features of the picture of the object (such as spots) In order to perform calculations similar to those described above, the desired processing occurs within the library.

後者の型式のシステムは、生産ラインから採られた基準目的物を用いることによ −り装置にその問題の解きがたを「教える」ことを責務とする作業員にとって過 度の要求をすることになる。かかるシステムの一例は、最初に米国のMITによ り開発された「マシンビジョン」”Maehfne Vision”テする。The latter type of system works by using a reference object taken from the production line. - It is too much for the worker who is responsible for “teaching” the equipment how to solve the problem. You will have to make certain demands. An example of such a system was first developed by MIT in the United States. ``Maehfne Vision'' is a ``machine vision'' developed by

既に知られたシステムは、複雑で高価である。本発明の目的は、映像処理の観点 から簡単でありかつ低コストを必須の要件とする一種の作業上の問題を解決する ことである。Already known systems are complex and expensive. The purpose of the present invention is to to solve a type of work problem for which simplicity and low cost are essential requirements. That's true.

低コストの要件にも拘わらず、この種類のシステムが特別な訓練を受けていない 作業具にとって理解し易りくかっ取り扱い易い態様で操作することが望まれる。Despite the low cost requirement, this type of system does not require special training. It is desired that the work tool be operated in a manner that is easy to understand and handle.

」二足要件は、請求の範囲第1項において特徴ずけられた装置により本発明に従 って解決される。他の改良点や発展事項は、請求の範囲第2項以下に記載されて いる。” The bipedal requirement is fulfilled according to the invention by means of the device characterized in claim 1. It is solved. Other improvements and developments are described in the second and subsequent claims. There is.

今日、図形処理端末機は、いわゆるラスク走査方式で動作する。即ち、表示フィ ールドが標へ^のテレビ技術を用いて線毎に走査される。図形処理端末機の市場 は大きい。コンピュータにより制御されるビクヂャ生ぜj7めるのに用いられる 進歩した回路は、故に、真にIll応なコストで入手できる。Today, graphics processing terminals operate on a so-called rask scan method. In other words, the display file The field is scanned line by line using television technology. Graphic processing terminal market is big. Used to create computer-controlled images Advanced circuits are therefore available at truly reasonable costs.

本発明によれば、図形表示技術を用いて安価であるも強力な電子処理ユニットが 提供される。本発明は、上記コンポーネントを用いると、テレビ標準フレーム内 に形成または配置できる多数のウィンドウ(window)(またはピクチャ区 分(picture 5ection))を生じさせるのが容易であるという事 実を利用する。また、マイクロプロセッサにより制御されると、所要のウィンド ウパターンを生成することができる回路ユニットを低コストで得ることも可能で ある。According to the present invention, an inexpensive yet powerful electronic processing unit is created using graphical display technology. provided. By using the above components, the present invention can achieve A large number of windows (or picture blocks) that can be formed or placed in The fact that it is easy to produce a picture (picture 5ection) Use the fruit. Also, when controlled by a microprocessor, the required window It is also possible to obtain a circuit unit that can generate a pattern at a low cost. be.

ウィンドウは、一般のテレビカメラまたは他の同様の映像生成センサに発生する ディジタルビデオ信号に対する操作を制御するのに用いられる。各ウィンドウは ピクチャの走査中に個々に処理される。フレームの走査が完了すると、コンピュ ータは、個々のウィンドウ処理の一連の結果を得・そして装置からの出力として 送出される組み合ゎ仕られた最終結果を生じる。Windows commonly occur on television cameras or other similar image-producing sensors Used to control operations on digital video signals. Each window is Processed individually during picture scanning. Once the frame has been scanned, the computer The data processor obtains the set of results of individual window operations and outputs them as output from the device. The combination that is sent produces a tailored final result.

輪郭線を抽出する既に知られたシステムでは、映像における濾波操作によりコン トラスト勾配が促進される。この濾波操作に起因し、システムは、特に高周波の センサノイズに敏感であり、輪郭線の位置に関する情報を与えないかかるノイズ ビクセル(pixel:画素、即ち色または強度を変化できる映像スクリーンの 最小部域を表す略語)を抑制する手段を含ませることが必要になる。本発明によ れば、ピクチャフレーム内に個々に形成できる数個の測定区分(ウィンドウ)が 得られる(例えば、256個)。Already known systems for extracting contours perform contour extraction by filtering the image. Trust gradients are encouraged. Due to this filtering operation, the system The sensor is sensitive to noise and such noise does not give information about the position of the contour pixel: a pixel on a video screen that can change color or intensity It becomes necessary to include means for suppressing the minimum area (abbreviation for minimum area). According to the present invention If so, there are several measurement sections (windows) that can be formed individually within the picture frame. (for example, 256 pieces).

本発明は、映像の情報内容を強く圧縮し誠少し従来のシステムよりもランダムノ イズに対する感度が遥かに低い累積加算を用いるフィルタにて動作する。The present invention strongly compresses the information content of the video, making it much more random than conventional systems. It works with filters that use cumulative addition, which is much less sensitive to noise.

本発明を添付図面に関して以下に詳述する。The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図は本発明による手段の第1実施例のブロック図を示す: 第2図は第1実施例を示しまた測定される目的物が配置されるテレビディスプレ ー上のウィンドウの相対的配置を示す; 第3図は数値補間を用いて目的物の方位角のより正確な値を計算する態様を示す ; 第4図は目的物が回転したときにより正確な角度値を計算するために数値補間を 用いることが可能になる態様を示す; 第5図は第2図に示したウィンドウの拡張バリアント(extended va riant)を示す;第6a図および第6b図は第2図に示した型式のウィンド ウパターンのそれぞれ中心にある、および中心がら外れた円盤として形成された 目的物から抽出されたヒストグラムを示す: 第7図は本発明による手段の第2実施例のブロック図を示す。FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of the means according to the invention: FIG. 2 shows a first embodiment and a television display on which the object to be measured is placed. – indicates the relative placement of the windows above; Figure 3 shows how numerical interpolation is used to calculate a more accurate value for the azimuth of an object. ; Figure 4 shows numerical interpolation to calculate more accurate angle values when the object rotates. Indicates a mode in which it can be used; FIG. 5 shows an extended variant of the window shown in FIG. Figures 6a and 6b show the type of window shown in Figure 2. formed as disks in the center and off-center of the pattern, respectively. Show the histogram extracted from the object: FIG. 7 shows a block diagram of a second embodiment of the means according to the invention.

本発明による手段はウィンドウセット(window 5et)にて動作し、各 ウィンドウは別個の形態を有するが全ウィンドウから形成されるパターンの一部 である。本発明によれば、全ウィンドウパターンは、テレビフレームにわたり並 進的に可動でありかつ回転対称である。テレビフレームにはまたその位置と方位 が測定される目的物の像がある。ウィンドウパターンは、その中心が目的物の中 心に一致するまで先ずテレビディスプレー上で水平(、)方向お上垂直(y)方 向にスクロールされるが、このスクロールが完了したときの手段の働きを先に説 明する。その次にこのX−スクロールおよびy−スクロールを達成する幾つかの 方法について説明する。The means according to the invention operates in window sets (window 5et), each A window has a distinct form but is part of a pattern formed by all windows It is. According to the invention, the entire window pattern is aligned across the television frame. It is progressively movable and rotationally symmetric. The TV frame also shows its position and orientation. There is an image of the object to be measured. The window pattern has its center inside the object. First, move horizontally (,) and vertically (y) on the TV display until you agree. The function of the means when this scrolling is completed will be explained first. I will clarify. Then some steps to achieve this X-scroll and y-scroll Explain the method.

第1図のブロック図において、テレビカメラIは、回転ベルトまたは同様の装置 により移送される目的物2に焦点が合わせられる。カメラlは目的物2に、直接 またはある種の可動鏡系を介して間接的に照準され、前記可動鏡系は測定サイク ル中に目的物の運動を公知の態様で補正するもので、本発明にとって重要でなく 、従って、ここでは述べない。測定時間中に、目的物は光学軸線に関して動かず 、あるいは非常にゆっくり動くため測定の精度に有意的に影響しない。カメラl からのビデオ信号は、プリプロセッサユニット(preprocessor u nit)4により、よく知られた態様で予処理され、アナログ−ディジタル(A /D)変換器5で一連のディジタル信号に変換される。ディジタルウィンドウメ モリ6には各種ウィンドウの大きさと位置とが記憶されている。原理的にはウィ ンドウは特定されるも任意に位置決めされるある数のビクセルアドレスの定義で ある。In the block diagram of FIG. 1, the television camera I is connected to a rotating belt or similar device. The focus is on the object 2 being transported by. camera l directly to object 2 or indirectly through some kind of movable mirror system, said movable mirror system being The motion of the object is corrected in a known manner during the process, and is not important to the invention. , so it will not be discussed here. During the measurement period, the object does not move with respect to the optical axis. , or move so slowly that they do not significantly affect the accuracy of the measurement. camera l The video signal from the preprocessor unit (preprocessor u nit) 4 in a well-known manner and analog-digital (A /D) Converted into a series of digital signals by converter 5. digital window The memory 6 stores the sizes and positions of various windows. In principle, Wi A window is the definition of a certain number of specified but arbitrarily located pixel addresses. be.

このウィンドウメモリは、変換器5からの一連のディジタルデータ(信号)の出 力と同期して読まれる。メモリの内容により、オペレータが規定された長方形の 部域内で各ビクセルへ指定され、部域はピクチャの少なくとも大半を覆う(」た け全ピクチャと等価である)、、長方形内の各ビクセルは、而してマイクロプロ セッサ8へ接続されたオペレータメモリ7に一意的な対応物を持つことになる。This window memory stores a series of digital data (signals) output from the converter 5. Read in sync with power. The contents of the memory allow the operator to draw the specified rectangle. specified for each pixel within a region, and the region covers at least a majority of the picture. ), each pixel within the rectangle is then It will have a unique counterpart in the operator memory 7 connected to the processor 8.

この部域に位置するウィンドウは、等価なビクセルグレースケール値に対する能 動的操作を規定するのに用いられる。ウィンドウメモリ6の出力は、加算メモリ 9の入力の−っへ接続される。加算メモリ9は、各ウィンドウに対して専用メモ リフィールドを有する。加算回路lOは、その入力の一つがA/D変換23i5 の出力へ接続されまたその第2人力が^/D変換器5の出力へ接続されている。The window located in this area has a function for the equivalent pixel grayscale value. Used to specify dynamic operations. The output of window memory 6 is addition memory Connected to - of the input of 9. Addition memory 9 stores dedicated memo for each window. Has a refield. One of the inputs of the adder circuit IO is the A/D converter 23i5. The second human power is connected to the output of the ^/D converter 5.

あるウィンドウ内の各ビクセルに専用のウィンドウオペレータは、ウィンドウに 含まれたビクセルの全グレースケール値の累積加算を開始する。これらの値は、 ウィンドウへ指定されかつ加算メモリ9の部分を形成する累積レジスタへ値が入 る順序で加算回路10で加算される。ウィンドウを特徴ずけるオペレータは、現 在のビクセル値が最後に記録された和へ加えられる累積ウィンドウレジスタのア ドレスから成る。A window operator dedicated to each pixel within a window Begin cumulative addition of all grayscale values of included pixels. These values are A value is entered into the accumulation register designated to the window and forming part of the addition memory 9. The adder circuit 10 adds the signals in the order shown in FIG. The operator that characterizes the window is The current pixel value is added to the last recorded sum. Consists of a dress.

全テレビピクチャ(または全活性長方形により規定される部分)を表すビデオ信 号がウィンドウオペレータにより(実時間で)処理されたとき、加算メモリ9の レジスタには各ウィンドウに対して記憶された和がある。これらの和は、目的物 の像とその位置および方位を特徴ずける情報を備えている。ただし、ウィンドウ がピクチャフレーム内に適切な態様で形成され位置されているものとする。ピク チャは、モニタユニット8Iに表示され、このモニタユニットは、好ましくはテ レビスクリーンである。A video signal representing the entire television picture (or the portion defined by the entire active rectangle) When the number is processed by the window operator (in real time), the addition memory 9 There is a sum stored for each window in the register. The sum of these is the object The image contains information characterizing its position and orientation. However, the window is formed and positioned in a suitable manner within the picture frame. Piku is displayed on a monitor unit 8I, which monitor unit preferably It is a Levi screen.

ウィンドウの形状に関して付けることのできる一条件としては、目的物の像は殆 ど類似し認識可能な一連のウィンドウ和を発生せねばならないということで、こ のとき目的物は与えられた範囲内で並進され回動される。映像処理計画により並 進と回転とを分離することが可能でなければならない。One condition that can be attached to the shape of the window is that the image of the object is almost This requires generating a series of window sums that are similar and recognizable. When , the object is translated and rotated within a given range. Depending on the video processing plan It must be possible to separate motion and rotation.

回転は、ピクチャにおける一つの人為的に選択された中心点の回りにウィンドウ を回転対称的に置くことにより識別できる。Rotate the window around one artificially selected center point in the picture. can be identified by placing them rotationally symmetrically.

第2図において、長方形の(薄い)目的物Mが示され、これは短辺の一つの近く に穿設された(濃い)孔を有する。In Figure 2, a rectangular (thin) object M is shown, which is near one of the short sides. It has (dark) holes drilled in it.

Mはその中心がウィンドウパターンの中心と一致して位置される。このウィンド ウパターンの実現において、ウィンドウは円セクタ(c’trcle 5ect or)A r−A ltとして形成され、これらのセクタは中心点Cを持つ円! 2を形成する。円の半径は、特徴的細部がセクタに分割された円の面積により十 分に覆われるよう、大きい値に選ばれるべきである。M is positioned so that its center coincides with the center of the window pattern. this window In the realization of the pattern, the window is a circular sector (c’trcle 5ect or) A r−A lt, and these sectors are circles with center point C! form 2. The radius of a circle is determined by the area of the circle whose characteristic details are divided into sectors. should be chosen to be large enough to be covered in minutes.

セクタの数は、−セクタの幅が目的物の方位を規定する特徴的細部の大きさとほ ぼ同じ寸法になるように選ばれる。The number of sectors is - the width of the sector is approximately the size of the characteristic detail defining the orientation of the object. They are chosen so that they have approximately the same dimensions.

各セクタ?こ出来るだけ大きい特徴的情報の持ち分を与えるために、内方円形部 域13がセクタから切り取られる。Each sector? In order to give as much characteristic information as possible, the inner circular part Area 13 is cut out from the sector.

要約すると、オペレータは、部分和が目下興味のある目的物の特徴的情報をうえ るということにおいて実際に濾波機能を打するウィンドウΔ、−へ、を形成する ケーキ状パターンのセクタの数、内半径、外半径および円の半径を選択する。こ れらの部分和は、例えば第3図に示4′ごときヒストグラムで表すことができる 。これらの和Aは、ヒストグラムに入れる前に好ましくは各截頭円錐セクタ内に 含まれたビクセルの数で割ることにより好ましくは正規化(normalize )され(ここでは第2図に用いたのと同じ記号が用いられる)、また所望であれ ば、最高値が適当な値、例えば32または64に設定され他の総ての値がこれに 関し一次的に大きさが決められるということにおいて正規化される。選ばれる最 高値はA/D変換器5および他のファクタの分解能(resolution)に 依存する。In summary, the operator assumes that the partial sums provide characteristic information of the object of current interest. form the window Δ,−, which actually performs the filtering function. Select the number of sectors, inner radius, outer radius and radius of the circle for the cake pattern. child These partial sums can be represented, for example, by a histogram such as 4' shown in Figure 3. . These sums A are preferably stored within each truncated cone sector before entering the histogram. Normalize preferably by dividing by the number of pixels included. ) (the same symbols are used here as in Figure 2), and as desired. For example, the highest value is set to a suitable value, e.g. 32 or 64, and all other values are set to this value. It is normalized in that its size is determined linearly. Most selected The high value depends on the resolution of the A/D converter 5 and other factors. Dependent.

内方の円A I−A + tの周縁の半径方向延長部である周縁により分割され たなお他の円リングが発生されるならば、このサブセット(subset)のウ ィンドウは照明および(または)再生の不均一性を補正するためにある程度使用 できる。Divided by the periphery which is the radial extension of the periphery of the inner circle A I-A + t However, if other circular rings are generated, the U of this subset The window is used to some extent to compensate for non-uniformities in illumination and/or playback. can.

もし背景が均一に反射する材料であれば、外方リングのピクセルグレースケール 値の正規化された和は、カメラにより感知される各セクタにおIfる照明レベル の尺度である。If the background is a uniformly reflective material, the pixel grayscale of the outer ring The normalized sum of values is the illumination level If in each sector sensed by the camera It is a measure of

和Aiを関連した(正規化された)和Biで割ればかかる粗補正が得られる。Such a coarse correction is obtained by dividing the sum Ai by the associated (normalized) sum Bi.

実際の測定が生起する前に、所望の位置と方位に慎重に置かれた基準目的物に関 して測定が行われる。第3図に示すごとく、正規化およびMi正を用いてまたは 用いずに上記したように、発生した目的物のヒストグラムはマイクロプロセッサ 8へ接続されたメモリ14に記憶される。A reference object carefully placed at the desired location and orientation before the actual measurement occurs. The measurement is then carried out. As shown in Figure 3, using normalization and Mi positive or As mentioned above, the histogram of the generated object is processed by the microprocessor. 8 is stored in a memory 14 connected to 8.

引き続く測定中に、カメラIは、同じ月明、背景光学条件等を以て新しい、同様 の目的物を再生する。During subsequent measurements, camera I is equipped with a new, similar camera with the same moonlight, background optical conditions, etc. Play the objective.

その目的物は、記憶されたヒストグラ人値を発生した基準露光の場合と同じ点の 回りの円形リングA、−Δ4、B+B +Pに対する中心を以て位置されるもの と最初に仮定される。即ち、ここではテレビピクチャ内のウィンドウパターンの スクロールが既に達成されたものと仮定する。しかし、測定される筈の目的物は 、基準ピクチャと比べて前景て知られない態様で回転される。今一つのヒストグ ラムA゛1が基準測定と比べて変化しないウィンドウパターンのこの像から測定 され計算される。この第2のダイアグラムは、而して第Iのものと比べて同様で あるも変位17だ形状をとることになる。この変位は、多数のセクタ円錐角とし て計算される二つのビクヂ、?における目的物間の相対角のirL接的な尺度で ある。これは、相関により、叩ちF(1()の最大に対する位a (k )から 計算でさる。The object is at the same point as in the reference exposure that generated the stored histogram value. Surrounding circular ring A, -Δ4, B+B, located with center relative to +P It is initially assumed that That is, here the window pattern in the TV picture is Assuming scrolling has already been achieved. However, the object to be measured is , the foreground is rotated in an unknown manner compared to the reference picture. Another histogram Measured from this image of the window pattern where the ram A'1 does not change compared to the reference measurement. and calculated. This second diagram is then similar compared to the first one. It will also take a shape with a displacement of 17. This displacement is expressed as a number of sector cone angles. Two bikuji, which is calculated? irL tangential measure of the relative angle between objects at be. This is due to the correlation, from the position a(k) to the maximum of the hit F(1()) A monkey with calculations.

目的物がセクタ分割部に関して適当に分布した特徴的細部を含むということにお いて情況が好適であれば、例えば二次的近似化(second order a pproximation)を用いて数値補間により、更に正確な角度分解能が 得られる。It is important to note that the object contains characteristic details that are appropriately distributed with respect to the sector divisions. If the situation is favorable, for example a second order approximation More accurate angular resolution can be obtained by numerical interpolation using can get.

より正確な角度分解能を得る今一つのより直接的な方法は、2本の垂直線a、b 間の場合のように、より顕著な変化が基♀曲率に存在する、第4図の連続線によ り示された、ヒストグラム曲率の一部を選択することである。Another more direct way to obtain more accurate angular resolution is to use two perpendicular lines a, b As in the case between Select a portion of the histogram curvature shown above.

ダイアグラムのこの部分を例えばlサンプル区間(−1アングルスツテプ)だけ 右へ(第4図に破線として示される)動かし、これら二つのカーブ間の面積(陰 影を付す)を計rIすれば、面積/角の単位で表される回転7こ対する感度の尺 度を得ることができる。新しい目的物を測定するとき、セクタ円錐角に対応する 角度の不正確さを伴って方位が計算される。次いで、基準ヒストグラムの部分と 同じヒストグラムカーブの部分を選択し、新しいカーブをリスケール(resc ale)L、て新しいカーブと基準カーブとが同じ振幅スイング(amplit ude sving)を持ちかつ上記の較正ににるのと同じ態様で二つのカーブ 間に面積を発生する。この面積の値は、符号を含めて角度の差に直接変換できる 。この方法により、ヒストグラムの勾配に準じて、角度分解能を2−10倍向上 することが可能である。For example, this part of the diagram can be divided into l sample intervals (-1 angle steps). Move to the right (shown as a dashed line in Figure 4) and calculate the area (shaded) between these two curves. If we calculate rI (with shading), we get the measure of sensitivity for rotation 7 expressed in units of area/angle. degree can be obtained. When measuring a new object, correspond to the sector cone angle Orientation is calculated with angular inaccuracy. Then, the part of the reference histogram and Select the same part of the histogram curve and rescale the new curve. ale) L, the new curve and the reference curve have the same amplitude swing (amplit) udesving) and the two curves in the same manner as in the calibration above. Generate area in between. This area value can be directly converted to an angular difference, including the sign. . This method improves the angular resolution by a factor of 2-10, depending on the slope of the histogram. It is possible to do so.

ヒストグラムの二つのステップ1川の振幅変化が制限されていること、およびセ クタの数を十分に大きくすればカーブが連続になることを仮定して、改変例とし て数値補間を用いることら可能であゐ。その方法では、数値補間により計算され たサンプル値が円リングに沿って等距離的に配置され、而してサンプル値は元の パターンよりも数倍多い一組のセクタに対応する。基準カーブと問題のカーブと が対応する態様で延長されるならば、好適な情況では、より高い色分解能を得る ことが可能である。萌述の方法はいずれも同様である。相応な数のつ・fンドウ (N 30)を以てすれば、はぼ同様な二つの目的物のこの計算の全過程は、5 011zの標準テレビカメラのフレームレート(frame rate)の半分 である2 0 m5ek以下で行うことができる。この手段は、ビクセルデータ を実時間で処理し5、非常に凝縮され減少(7た量のデータを構成°4゛るセク タ和AiとA′iおよび恐らくはBiとB’iのみを記憶する。Two steps in the histogram: 1) the amplitude change of the river is limited; Assuming that the curve becomes continuous if the number of vectors is made sufficiently large, as a modified example, This is possible by using numerical interpolation. In that method, it is calculated by numerical interpolation. The sample values are placed equidistantly along the circular ring, so that the sample values are Corresponds to a set of sectors several times more than patterns. The reference curve and the problem curve In favorable circumstances, one obtains a higher color resolution if is lengthened in a corresponding manner. Is possible. The method of Moe-sho is the same in all cases. A suitable number of (N 30), the entire process of calculating this two almost similar objects is 5 Half the frame rate of the standard TV camera of 011z It can be carried out at 20 m5ek or less. This method uses pixel data is processed in real time, resulting in a highly condensed and reduced (7°) amount of data Only the sums Ai and A'i and possibly Bi and B'i are stored.

ウィンドウパターンの今一つの実現法が第5図1.:示されている。円15は、 32個のセクタに分割されている。円15はまた8個のリングに分割されている 。このウィンドウパターンの各ウィンドウは故に截頭円セクタにより発生され、 ウィンドウの数は8x32・256である。基準測定されるべきある目的物に対 して、オペレータは第3図によるヒストグラlいを得るために、リングΔ1−A l1お上びB l−B + 2に対応すべく第5図のパターンの適当なリングを 選択することができる。第5図におけるごとき完全なウィンドウパターンがウィ ンドウメモリ6へ永久にi!Iき込まれることができる。ピクチャ露光後に加算 メモリ9の各種のメモリセルIこ記録されたものにより演えきされる第3図のご ときヒストグラムを生ぜしめるのは、マイクロプロセッサ8である。Another method of realizing the window pattern is shown in Figure 5 1. :It is shown. Yen 15 is It is divided into 32 sectors. Circle 15 is also divided into 8 rings . Each window in this window pattern is therefore generated by a truncated sector, The number of windows is 8x32.256. reference for a certain object to be measured. Then, in order to obtain the histogram according to FIG. In order to correspond to l1 and B l-B +2, make an appropriate ring of the pattern shown in Figure 5. You can choose. The complete window pattern as shown in Figure 5 is i! forever to window memory 6! I can be absorbed. Add after picture exposure As shown in FIG. It is the microprocessor 8 that generates the histogram.

永久的に置かれた妨害目的物のみが測定時の露光時に目的物と同じシーンに再生 されることができる。これらの目的物は、例えば妨害目的物と重畳しないように 円リングウィンドウを位置決めし整形することにより「不活性化」される。永久 妨害目的物は、他の方法としで例えば背景および妨害目的物を再生AO2のみに おいて記録し他の総ての点は同じであるという条件下にそれぞれ和AiおよびA  ’ i l)sら引くことができる。背景に関する矯正は既に知られており、 また本発明自体の一部でないがらこれ以上述べない。Only permanently placed interfering objects are reproduced in the same scene as the object during the exposure during measurement. can be done. For example, these objects should be It is "deactivated" by positioning and shaping the circular ring window. forever Interfering objects can be created in other ways, such as by reproducing background and interfering objects only in AO2. and the sums Ai and A, respectively, with all other points being the same.  '      l)s can be subtracted from. Background corrections are already known; Further, although it is not a part of the present invention itself, it will not be described further.

上記においては、ρI定の瞬間において目的物は基や測定における目的物に関し て既に回転しているものと仮定した。In the above, at the moment when ρI is constant, the object is related to the base or the object in the measurement. It is assumed that it is already rotating.

しかし、目的物はスクリーン上に見られるウィンドウパターンのピクチャにおい て心出しされないことらありうる。However, the object is in the picture of the window pattern seen on the screen. It is possible that the person will not be taken care of.

しかし、この手段がn図されるa類の用途では、測定目的物は、対角線、直径ま たはその他である目的物の最大寸法の約0.51倍の距離以上に中心から並進さ れない。それは、テレビ測定システムの外部トリラギング(external  trigging)により露光のための適当な瞬間を選択し案内となる機械的手 段を用いて達成される。測定される目的物全体は、露光の瞬間にテレビフレーム の有効な長方形内にあるものと仮定されねばならない。However, in class A applications where this means is used, the object to be measured is or other objects translated from the center by a distance of approximately 0.51 times the maximum dimension of the object. Not possible. It is the external tri-lagging of the TV measurement system. A mechanical hand that selects and guides the appropriate moment for exposure (by triggering) This is accomplished using steps. The entire object being measured is the TV frame at the moment of exposure. must be assumed to be within the valid rectangle of .

方位の測定が上述されたときに仮定されたように目的物が心出しされず、ピクチ ャ内で並進し回転したとすると、計算は二つのステップ(段階)で行われる。こ れらのステップの最後のものは、上述したものと一致する。The object is not centered and the picture is not centered as assumed when the bearing measurement was described above. If we translate and rotate within the camera, the calculation is done in two steps. child The last of these steps corresponds to that described above.

目的物が並進したか否かを指示する第1のステップは、以下のことに基づく。円 形の(明るい)目的物を(暗い)背景で見ると、ヒストグラムΔiが生じ、この ヒストグラムは原理的には、もしウィンドウパターンの中心Ciが目的物の中心 と一致すれば、総て同じ高さのN本のバーから成る(第6a図参照)。もしこれ らの中心が相互に変位すると、バーダイアグラムは全サインサイクル(whol e 5inecycle)と同様のカーブ19を生じる(第6b図参照)。The first step of indicating whether the object has been translated is based on the following. circle When a shaped (bright) object is viewed against a (dark) background, a histogram Δi occurs; In principle, a histogram can be used if the center Ci of the window pattern is the center of the object. , it consists of N bars all of the same height (see Figure 6a). If this When their centers are mutually displaced, the bar diagram becomes a whole sine cycle (whol (see FIG. 6b).

基準カーブAiが記録される前に円形基準目的物があるセクタ方向に幾つかのビ クセルに等しい距離だけ動かされると、引き続いて測定される目的物の並進の値 (ビクセルサイズの単位で与えられる)は、先に述べたごとく計算された矯正カ ーブから近似的に計算できる。矯正カーブの最大値と最小値の差は、理想的な場 合(均一な目的物、均一な背景)、目的物の較正距離に関する目的物の変位の二 乗値を構成する6変(αの方向がセクタにへ向かうものとすれば、和Akは変位 の値の二乗に比例して増加する。同時に、反対のセクタの和は同様に減少する。Before the reference curve Ai is recorded, there are several bits in the direction of the sector where the circular reference object is located. The value of the translation of an object that is subsequently measured when moved by a distance equal to the xel (given in units of pixel size) is the correction coefficient calculated as described above. It can be calculated approximately from the curve. The difference between the maximum and minimum values of the correction curve is (uniform object, uniform background), the displacement of the object with respect to the calibrated distance of the object The six variables that make up the multiplicative value (if the direction of α is toward the sector, the sum Ak is the displacement increases in proportion to the square of the value of . At the same time, the sum of opposite sectors decreases as well.

はぼ同じことは、仕立の形状の目的物がシーン内で動く場合にもいえる。細長い 形状のものが並進し回動すると、それでも、この近似関係と殆ど一致しないカー ブが生じるかもしれない。The same holds true when a tailored object moves within the scene. elongated When a shape is translated and rotated, a curve that hardly matches this approximate relationship still exists. bu may occur.

一般の場合、像面におf」る並進の近似値は、中心がセクタリングの中心に関し て特定の距離だけ変位したときの基準目的物による測定から生じる測定されたシ ーケンスA′iないしA+iとの比較から計算できる。(基準目的物が中心から 各種の程度外れているときに基を像を基準目的物に記憶させることも可能である 。)テレビフレームのディジタルメモリのコストを節約するために、和A′iを 前のごとく実時間で計算するのが有利である。次のフレームが20m5ek後( 20fizテレビシステム)に露光されるまで、円リングウィンドウパターンは 、いわゆるスクロール技術を用いてまたは全ウィンドウマトリックスをテレビラ スフ線に沿ってかつこれを横切って、即ちXおよびy方向に動かずことにより目 的物の中心の近くの新しい計算された中心へ動かされる。同じ計算は、目的物の 中心とウィンドウパターンが一致した初期の苔準測定を表す基準ダイアグラムの ものに対して再び矯正された新しい和A”fへ再び適用される。In the general case, an approximation to the translation on the image plane is that the center is relative to the center of sectoring. The measured signal resulting from a measurement with a reference object when it is displaced by a certain distance It can be calculated from a comparison with A'i or A+i. (The reference object is from the center It is also possible to store the image in the reference object when there are various degrees of deviation. . ) To save the cost of the digital memory of the TV frame, the sum A′i is As before, it is advantageous to calculate in real time. The next frame will be after 20m5ek ( The circular ring window pattern is , using the so-called scrolling technique or the entire window matrix on the TV screen. the eye by not moving along and across the line, i.e. in the X and y directions. Moved to a new calculated center near the center of the object. The same calculation is for the object of the reference diagram representing the initial moss quasi-measurements with matching centers and window patterns. is applied again to the new sum A″f, which is corrected again for .

得られた矯正ダイアグラムに正弦(サイン)状のカーブが目立つようであれば、 今一つの補間を行ってより正確な新しい中心値を得る。中心がほぼ正しくなるや 否や、回転角を萌と同様に計算できる。目的物の像はディスプレー上に固定され 、ウィンドウパターンは新しい位置へスクロールされる。If a sine-shaped curve is noticeable in the obtained correction diagram, Perform another interpolation to obtain a new, more accurate center value. The center is almost correct. No, you can calculate the rotation angle in the same way as Moe. The image of the object is fixed on the display. , the window pattern is scrolled to the new position.

もし非常に正確な角と位置との値が必要であれば、−組のセクタウィンドウ(小 半径を有する)を用いてピクチャにおける細部の位置を決め、これらを問題の細 部の中心の予測された位置へスクロールすることが可能である。一方、その中心 の位置は、相次ぐ補間を用いて上記方法により測定される。この後者の場合、オ ペレータは、基準データを準備するとき人為的指令により対応する行動をしたも のと仮定せねばならない。このように測定すると、より高い精度と信頼性を得る ために数個のフレームの遅延を容認せねばならない。遅延は、測定の開始時の偏 心距離の大きさまたは要求される精度に準じて、最大4フレ一ム時間、最小lフ レーム時間(20m5ec)である。If you need very precise corner and position values, use - pairs of sector windows (small radii) to locate the details in the picture and connect these to the details in question. It is possible to scroll to the predicted position of the center of the section. On the other hand, the center The position of is determined by the method described above using successive interpolations. In this latter case, the The operator may have acted in accordance with human instructions when preparing the reference data. We must assume that. Measuring like this gives you more precision and reliability Therefore, a delay of several frames must be accepted. The delay is the bias at the start of the measurement. Depending on the size of the center distance or the required accuracy, a maximum of 4 frame times and a minimum of 1 frame time can be used. time (20m5ec).

円リングは、以下の態様で発生できる。この手段で利用される安価なグラフィク 電子コンポーネントに、マイクロプロセッサ8およびそのメモリを介してウィン ドウの定義を負荷する。ウィンドウパターンデータの移送はそれ程速くないから 、多くのウィンドウを20 m5ec以内で移送することが可能であり、このこ とは望ましい。他方、スクロール型の並進は、至急に指令され!フレームの露光 から次のフレームの露光で達成することが可能である。セクタウィンドウを発生 する効果的な方法は、同じ半径方向切り取り線により総てが分割された幾つかの 接続同心円リング(第5図参照)を用いることにより、セクタウィンドウを築き 上げることである。このようにして、一種の極座標系が形成される。かかるパタ ーンは、手段に標準マトリックスとしてFROMを介して含ませることができる 。オペレータが手段を新しい基準目的物に適合させるとき、その人の仕事は、背 景、照明1ノベル、並進または回転の測定のために、また複雑な場合?こけR後 のステップになるかも知れない精密測定のためにどの円リングを用いるかを決め ることである。A circular ring can be generated in the following manner. Inexpensive graphics utilized by this means The electronic components are provided with a window via the microprocessor 8 and its memory. Load the definition of dough. Window pattern data transfer is not that fast. , it is possible to transport many windows within 20 m5ec, and this is desirable. On the other hand, scroll-type translations are commanded urgently! frame exposure This can be achieved by exposing the next frame. Generate sector window An effective way to do this is to create several Build sector windows by using connected concentric rings (see Figure 5). It is to raise it. In this way, a kind of polar coordinate system is formed. It takes a patter can be included in the instrument as a standard matrix via FROM . When an operator adapts a means to a new reference objective, his job is to Scenery, illumination 1 novel, for measurement of translation or rotation, and also in complex cases? After moss R Decide which circular ring to use for precision measurements, which may be the next step. Is Rukoto.

二つの異なる組みのウィンドウパターンをFROMに記憶させることができ、そ の−組を第5図または第2図におけるごとき形状とし、他方を普通のチェスの形 状とする(直交座標系)。第2のパターンは、並進を調べるときに役立つ。Two different sets of window patterns can be stored in FROM, and The - pair is shaped as in Figures 5 or 2, and the other is shaped like an ordinary chess. (Cartesian coordinate system). The second pattern is useful when examining translations.

即ち、それぞれX一方向およびy一方向に配向された二組のストリップの形態の 他のx / yオペレータを用いることにより、重心が計算される。ストリップ は、(二次元の)体(bod y )の重心の数学的定義に含まれたXおよびy の近似値である。重に−の計算は、二つのフレームを交互に用いて、あるいは二 つのパターンはffi畳してはならないから平行に働く二つの信号プロセッサを 用いることにより行うのが好ましい。後者の場合、一方のプロセッサがX−スト リップウィンドウFROMを介してビクセル値を加え、他方のプロセッサがy− ストリップウィンドウPl?OMを介してビクセル値を加える。X一方向および y一方向ストリップを持つPRONがケーキ秋田リングパターンの代わりに一同 に一つずつ用いられるとき目的物の並進位置の計算に重心モードが活性に成る。That is, in the form of two sets of strips oriented in one X direction and one Y direction, respectively. By using other x/y operators, the centroid is calculated. strip are X and y included in the mathematical definition of the center of gravity of a (two-dimensional) body (bod y) is an approximation of Heavy calculations can be done by using two frames alternately or by Two patterns must not be combined with ffi, so two signal processors working in parallel are required. This is preferably carried out by using In the latter case, one processor Adds the pixel values through the rip window FROM, and the other processor adds the y- Strip window Pl? Add the pixel values via OM. X one direction and y PRON with unidirectional strip all together instead of cake Akita ring pattern When used one by one, the centroid mode becomes active in calculating the translational position of the object.

このとき初めてケーキ状パターンを持つFROMが再び活性に成り、目的物の中 心に位置せしめられ、而して目的物の回転角を而のごとく指示できる。At this time, the FROM with the cake-like pattern becomes active again and enters the target object. It is located in the mind and can thus direct the rotation angle of the object.

しかし、単一のウィンドウパターンを用いてテレビピクチャにおける「重心」を 見い出すと共に方位角を測定することができれば有利である。その理由は、実用 の実施例において露光前に次のフレームで用いられるウィンドウパターンを専用 メモリ部域へ移送する時間とコストの掛かる工程を回避できるからである。上記 のごとく、プロセッサを介するかかるメモリ移送は、フレームを切り換えるのに 要する時間よりも少ない時間で完了するのが好ましい。これは、厳しい仕事であ る。However, using a single window pattern to determine the "center of gravity" in a television picture It would be advantageous to be able to find and measure the azimuth. The reason is practical Dedicates the window pattern used in the next frame before exposure in the example This is because the time-consuming and costly process of transferring to the memory area can be avoided. the above Such memory transfers through the processor, such as It is preferable to complete the process in less time than required. this is a tough job Ru.

第7図は、第5図に示すウィンドウパターンを利用して先に記録され記憶された 基準目的物に関する目的物の並進および回転を上記よりも更に直接的な態様で指 示するための電子回路の一実現法のブロック図である。第7図の回路には、ウィ ンドウメモリ6、加算メモリ9および加算回路10を含む第1図のユニットが示 されているが、このユニットは他の態様で形成されている。Figure 7 shows the data that was previously recorded and stored using the window pattern shown in Figure 5. Indicates the translation and rotation of an object with respect to a reference object in a more direct manner than described above. 1 is a block diagram of one implementation of an electronic circuit for illustrating. FIG. The circuit in Figure 7 includes The unit of FIG. 1 including window memory 6, adder memory 9 and adder circuit 10 is shown. However, this unit is formed in another manner.

テレビカメラからのビデオ信号は、必要であれば処理されて永久背景の要素を含 む信号部分を除き、A/D変換器20へ公知の態様で送られ、サンプリング速度 を適当にして入来アナログビデオ信号を一連のディジタル信号、例えば6−ビッ ト信号に変換し、変換された信号は第1図の加算器IOに対応する加算器22の 入力へ接続された変換器20の並列出力に現れる。The video signal from the television camera is processed to include permanent background elements, if necessary. is sent to the A/D converter 20 in a known manner, except for the signal portion containing the sampling rate. convert the incoming analog video signal into a series of digital signals, e.g. The converted signal is sent to the adder 22 corresponding to the adder IO in FIG. Appears at the parallel output of converter 20 connected to the input.

測定目的物の像はスクリーン23に表示されるから、A/D変換器20の出力信 号は回路24へ送られ、この回路は、ユニット20からの信号がピクチャスクリ ーン23へ移送される前にこれをディジタルからアナログへ変換する。Since the image of the object to be measured is displayed on the screen 23, the output signal of the A/D converter 20 The signal from unit 20 is sent to a circuit 24, which receives the signal from unit 20 from the picture screen. It is converted from digital to analog before being transferred to zone 23.

スクリーン23には使用時にウィンドウパターンが表示される。D/A変換器2 4は故に信号が送られる第2人力を有し、この信号はビクヂャ内に適性な位置を 持つウィンドウパターンを表し、D/A変換の前に変換器20からの信号へディ ジタル的に加えられる。ウィンドウパターンのピクチャを目立つようにしないた めに、回路24は、スクリーン上に10%までの強度増加で個々のビクセルを再 生できるような態様で動作する。A window pattern is displayed on the screen 23 during use. D/A converter 2 4 therefore has a second human power to which a signal is sent, and this signal indicates the proper position within the vehicle. represents the window pattern with which the signal from converter 20 is input before D/A conversion Added digitally. I didn't want to make the window pattern picture stand out. In order to operate in such a manner that it can survive.

基準目的物の基皇測定において、全ウィンドウパターンはその全リングが異なる 濃さのグレーで表示され、オペレータは装置中で活性的に動作するリングをマイ クロプロセッサ25を介して選択する。目的物に対する引き続く各測定サイクル 後に、選択されたリングをマークする信号が変換器24の第2人力へ送られ、た とえば−セクタをより暗くし、次のセクタをより明るくすることにより、各種の セクタが指示される。In the basic measurement of the reference object, all window patterns are different in all their rings. Appears in a deep gray color and allows the operator to identify actively operating rings in the device. The selection is made via the microprocessor 25. Each subsequent measurement cycle for the object Later, a signal marking the selected ring is sent to the second power of the transducer 24 and For example - by making one sector darker and the next sector brighter, you can A sector is indicated.

グラフィク制御回路26は、第1のアドレスバスにおけるウィンドウメモリ27 に指令を送り、このウィンドウメモリがアドレス信号を受け取り、このアドレス 信号はスクリーン上の座標を与えるが、座標はその原点がピクチャのウィンドウ パターンの適切な中心に位置するように変換されている。ウィンドウメモリ27 の各ウィンドウは、多数のそれ自身の数字、例えば第5図に示されたウィンドウ パターンが用いられる場合には、数字1−256を有する。The graphics control circuit 26 has a window memory 27 on the first address bus. This window memory receives the address signal and stores this address. The signal gives coordinates on the screen, but the coordinates have their origin in the window of the picture. The pattern has been transformed to be properly centered. Window memory 27 Each window has its own number of numbers, e.g. the window shown in FIG. If a pattern is used, it will have numbers 1-256.

グラフィク制御回路26からの指令により、ウィンドウメモリ27からの出力信 号が「加算およびD/A変換器」24への並列分岐部へ送られ、グラフイク手段 によりスクリーンにピクチャを生ぜしめ、このピクチャはテレビカメラからの入 来シーンの上に重畳された状態で観察されることができる。The output signal from the window memory 27 is controlled by the command from the graphics control circuit 26. The signal is sent to the parallel branch to the "adder and D/A converter" 24, and the graphic means produces a picture on the screen, and this picture is the input from the television camera. It can be observed superimposed on the next scene.

ウィンドウパターン部域内の各ビクセルに対し、数字が送出され、この数字はビ クセルの属するウィンドウを表す。For each pixel within the window pattern area, a number is sent out; Represents the window to which the cell belongs.

この信号は、第1図の加算メモリ9に対応するウィンドウリザルトメモリ(wi ndow result fllemory)28ヘアドレスとして送られる。This signal is transmitted to the window result memory (wi ndow result full memory) 28 address.

このようにしてウィンドウ数をなお他のメモリ28へのアドレスとすることによ り、テレビカメラが対応ウィンドウ内のビクセルを走査するとき、ある記憶場所 が生じる。In this way, by using the window number as an address to another memory 28, When the TV camera scans the pixels in the corresponding window, it occurs.

この方法は、ウィンドウメモリ27のデータをしてウィンドウリザルトメモリ2 8へのアドレスを発生させるものであって、形状が個々にかつ任0に選択される 多数の測定ウィンドウを処理することを可能にすると共に、信号を実時間で、即 ちテレビカメラがビデオ信号を発生すると同時に、処理することを可能にする。In this method, data in the window memory 27 is stored in the window result memory 2. 8, the shape of which is individually and arbitrarily selected. Enables processing of large numbers of measurement windows and real-time, immediate measurement of signals. It allows television cameras to simultaneously generate and process video signals.

その結果、処理時間が短く、また別個のビデオメモリ(フレームグラバ(fra IIle grribber) )を必要としない。This results in shorter processing times and separate video memory (frame grabber). IIle grribbler)) is not required.

ウィンドウリザルトメモリ28からのデータバスは加算回路22へ接続され、加 算回路22は、ウィンドウメモリ27によりアドレス指定されるメモリセルの積 算値Rを受け取り、これを加算回路の第2人力へ送られる値Vへ加え、この新し い値Rを、メモリ28に属する同じメモリセルに積算値として記憶する。これは 、マイクロプロセッサ25により各種シーケンス中に制御される。回路の一部で ある各種のユニットと、プロセッサ25との間のシリアル指令(Scrta!  comnand)のための別個の制御パスラインは図を読み易くするために図示 されていない。The data bus from the window result memory 28 is connected to the adder circuit 22, The arithmetic circuit 22 calculates the product of the memory cells addressed by the window memory 27. Receive the calculated value R, add it to the value V sent to the second input of the adder circuit, and add this new value The new value R is stored in the same memory cell belonging to the memory 28 as an integrated value. this is , controlled by the microprocessor 25 during various sequences. part of the circuit Serial commands (Scrta!) between various units and the processor 25 Separate control path lines for It has not been.

新しい測定目的物がテレビカメラの視野内に測定シーケンスのための位置へ持ち 込まれると、第1の操作は、基準目的物の位置と比較される並進の値を測定する ことである。A new measurement object is brought into position for the measurement sequence within the field of view of the television camera. Once entered, the first operation measures the value of the translation, which is compared to the position of the reference object. That's true.

これは、先に述べた方法の内の一つで、または以下に述べる実施例により達成さ れる。第7図は、どの実施例が並進の測定のために選択されようとも同じである 。This can be accomplished in one of the ways described above or by the examples described below. It will be done. FIG. 7 is the same no matter which embodiment is selected for the measurement of translation. .

プロセッサ25は、被調査対象がX一方向またはy一方向の回転または並進であ れば、リード29を介してグラフイク制御回路にどの操作モードが適切であるか を指示する。The processor 25 determines whether the object to be investigated is rotated or translated in one direction of X or one direction of Y. If so, which mode of operation is appropriate for the graphical control circuit via lead 29? instruct.

y一方向の並進が指示されると、グラフィク制御回路26はアドレスを生じ、而 してテレビピクチャに対するウィンドウパターンの変換中に、y一方向の運動は ないが、X一方向に運動が有りδ感知されたビクセルに対するX一方向のパター ンの中心がそのビクセルを通る垂直線にほぼ直接位置するようになる。これはス クリーン上で見ることは勿論可能でない、というのは、テレビラスフ線を走査す る電子ビームの経路を、パターンの並進がたどるからである。スクリーン上では 、幅の広い、明るい水平なバンドを見ることができる。X一方向のこの滑らかな 運動により、ウィンドウメモリ内の、垂直線に接近した、即ち恐らくは完全に垂 直な輪郭線の少し左または右に接近したウインドウリザルトメモリ28のウィン ドウだけが全フレームの走査後に記録された積算値を持つことになる。その後、 ウィンドウメモリ中のほぼ垂直な半径方向配列のセルに対応するウィンドウリザ ルトメモリ23のセルのみを用いて、「重心」計算と同様の計算が行われ、また 情報が集積され記録された場合、基べ^位置に対するy一方向の変位が計算され 記憶される。次のステップにおいて、ウィンドウパターンがy一方向に予想位置 へスクロールされる。When translation in the y direction is instructed, the graphics control circuit 26 generates an address and During the transformation of the window pattern for the television picture, the motion in the y direction is There is no motion in the X direction, but there is a putter in the X direction for the sensed vixel. The center of the pixel now lies almost directly on a vertical line passing through that pixel. This is Of course, it is not possible to view it on a screen because the television screen is scanned. This is because the translation of the pattern follows the path of the electron beam. on the screen , a wide, bright horizontal band can be seen. This smooth one direction The movement will cause the window memory to move closer to the vertical line, perhaps even completely vertical. A window in the window result memory 28 that is slightly close to the left or right of the straight contour line. Only the doe will have an integrated value recorded after scanning all frames. after that, Window riser corresponding to a nearly vertical radial array of cells in window memory A calculation similar to the "center of gravity" calculation is performed using only the cells of root memory 23, and When the information is accumulated and recorded, the displacement in the y direction with respect to the base position is calculated. be remembered. In the next step, the window pattern is set to the expected position in one direction, y. is scrolled to.

サイクルにおける次のビクヂャフレーム中に、ウィンドウパターンの変換はX一 方向には動かされないが、3’一方向には上記と同様の態様でテレビスクリーン に対して動がされる。累積された和は、ウィンドウメモリにおける殆ど水平な半 径方向配列のウィンドウに対応するウィンドウリザルトメモリ23のセルに記憶 される。X一方向の変位の計算が行われ、ウィンドウパターンがX一方向にスク ロールされる。During the next picture frame in the cycle, the window pattern transformation is It is not moved in the 3' direction, but the TV screen is moved in the same manner as above in one direction. is moved against. The accumulated sum is an almost horizontal half in window memory. Stored in the cell of the window result memory 23 corresponding to the radially arranged window be done. The displacement in the X direction is calculated, and the window pattern is scrolled in the X direction. Rolled.

本発明によれば、既知の位置と方位とを有する目的物の一部を、目的物の所定の 場所にある特徴を打するか杏かを調べることも可能である。目的物の位置と方位 とは前述の方法で導出できるが、正確に所定の位置と方位とをaする目的物を調 べることも可能である。測定の目的は、例えばある種の品質管理のためにある突 起が正確な所定の場所を有するか否かを調べたり、あるいは穿孔のごときある製 造操作が次の製造工程へ行く前に実際に行われたか否かを調べたりすることであ ってもよい。最後に述べた場合において、基本的な仕事は、機械類または工具に 対する損傷を回避することである。例えば、適正な場所および(または)適正な 直径を有する孔が、ねじ切りさイ1だタップ(threaded tap)の前 に設けられていることが確認できなければ、ねじ切りを自動的に行うことはでΔ ない。本発明のこの実施例の他の応用例は、ンリンジ(syringe)の尖端 を、これにカバーまたは同類物を被且るために正確に位置決めすることである。According to the present invention, a part of an object having a known position and orientation is moved to a predetermined position of the object. It is also possible to find out whether a feature in a location is striking or apricot. Target position and orientation can be derived using the method described above, but it is necessary to find an object that has an accurate predetermined position and orientation. It is also possible to read. The purpose of the measurement is, for example, for certain types of quality control. Check whether the origin has the correct predetermined location or This can be used to check whether a manufacturing operation has actually been performed before proceeding to the next manufacturing process. You can. In the last mentioned case, the basic work is carried out by machinery or tools. The aim is to avoid damage to the equipment. For example, the right location and/or A hole having a diameter of 1 mm is inserted in front of the threaded tap. It is not possible to automatically cut threads unless it is confirmed that the do not have. Another application of this embodiment of the invention is the tip of a syringe. and the precise positioning of it for placing a cover or the like on it.

この可能性を達成するために、面記円形ウィンドウ構成を含むものと同じ型の電 子モジコール中のFROMに特定のウィンドウ構成を記憶でき、コンビコータは オペレータの要請でウィンドウ構成をシフトするようにプログラムできる。To achieve this possibility, the same type of electrical A specific window configuration can be stored in FROM in the child module, and the combicoater Can be programmed to shift window configuration at operator request.

目的物のドリル孔の測定に特に適したウィンドウ構成が第8図に示されている。A window configuration particularly suitable for measuring drill holes in objects is shown in FIG.

この場合、ウィンドウは、十字形に配置され、十字形は−・つの中央ウィンドウ 30を6し、残りのウィンドウは腕31ないし34に沿って配置され、hウィン ドウは腕に沿ってIないし数ビクセルに相当する寸法を有するだけであるが、こ れに対して垂直な方向には少なくとも数ビクセルに相当する寸法を存する。In this case, the windows are arranged in a cross shape, and the cross shape is - one central window 30 to 6, the remaining windows are placed along arms 31 to 34, and the h windows The doe only has dimensions corresponding to I to a few pixels along the arm, but this In the direction perpendicular to this, there exists a dimension corresponding to at least several pixels.

テレビスクリーン上pは通常暗く示される孔の中心は、映像の逆グレースケール を用いる個々のウィンドウのためのウィンドウリザルトメモリの個々のセルに記 憶された和を用いてそれぞれX一方向およびy一方向の中心の位置の独立した測 定として計算できる。The center of the hole, which usually appears dark on the TV screen, is the reverse grayscale of the image. in individual cells of window result memory for individual windows using Using the stored sums, independently measure the position of the center in one direction of X and one direction of Y. It can be calculated as

中心点の位置は、測定を行い、ウィンドウ構成を計算位置へスクロールし、新し い測定を行い、再びスクロールし、これらの操作を安定な密接位置に到達するま で行うことにより反復することができる。To locate the center point, take a measurement, scroll the window configuration to the calculated position, and then Take a new measurement, scroll again, and repeat these operations until a stable close position is reached. It can be repeated by doing this.

孔の直径を見い出す最も容易な方法は、問題の測定における逆グレースケールで の和を有する総てのウィンドウの総和と基準測定にお1ノる総和との間の関係と して最も暗い部域と最も白い部域とを表すウィンドウの和を考慮して標準化する ことである。前記関係は、孔の面間の関係の尺度、従ってまた半径間の二乗の尺 度である。The easiest way to find out the diameter of the hole is with the inverse gray scale of the measurement in question. The relationship between the sum of all windows with the sum of and the sum of one in the reference measurement and Standardize by considering the sum of the windows representing the darkest and whitest areas. That's true. Said relationship is a measure of the relationship between the planes of the holes, and therefore also a measure of the square between the radii. degree.

今一つの方法は、それぞれX−腕およびy−腕における黒と白との間の輪郭線を 決め、従って直径を直接法めることである。和xiおよびyiを簡単なビクセル 値であると考えることができるならば、各種型式の複数個の公知フィルタを用い て孔の境界の場所を決めることができる。Another method is to draw the contour lines between black and white on the X-arm and y-arm, respectively. Therefore, the diameter can be calculated directly. Sum xi and yi as simple pixel If it can be considered as a value, it is possible to use several known filters of various types. can be used to determine the location of the hole boundary.

上記の例は、位置の正確な測定を行いまた既知の位置と方位における目的物全体 または目的物の部分の測定を行うために、本発明によるウィンドウ構成を用いる 原理をどのようにして使用出来るかを示す。この方法は、像の選択された部分か ら非常に圧縮され総合化された情報を与える。The above example provides an accurate measurement of position and the entire object at a known position and orientation. or using the window arrangement according to the invention to take measurements of parts of an object. Show how the principles can be used. This method works on selected parts of the statue. provides highly compressed and integrated information.

本発明のなお他の実施例では、連続的に走行する材料のストリング(strin g of s+aterial)の経路にカメラl(第1図参照)を向けて材料 の面に欠陥が有るか否かを調べることができる。かかる材質管理のための適当な ウィンドウ構成が第9図に示され、これは、ウィンドウの線35を含むだけであ って、各ウィンドウは、線に沿ってはIまたは数ビクセルの寸法を有するだけで あるがこれと垂直な方向には少なくとも数ビクセル、例えば約5ないし15ビク セルに相当する幅を有する。カメラは、ウィンドウ構成がストリングの運動方向 に少なくともほぼ垂直なストリングのピクチャに重なるようにして、材料ストリ ングへ向けられる。Still other embodiments of the invention include continuously running strings of material. Aim the camera l (see Figure 1) at the path of g of s + material) and move the material. You can check whether there are any defects on the surface. Suitable for such material control The window configuration is shown in FIG. 9, which only includes the window line 35. So each window has dimensions of only I or a few pixels along the line. However, in the direction perpendicular to this, there are at least several pixels, for example about 5 to 15 pixels. It has a width corresponding to a cell. The camera is configured so that the window configuration is in the direction of string motion. The material strip should overlap the picture of the string at least approximately perpendicular to the Directed to ng.

An FIG、5 FIG、8 FIG、9An FIG.5 FIG.8 FIG.9

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.目的物または目的物の一部の形状および(または)位置並びに恐らくは方位 を、前記目的物へ向けられたまたは前記目的物が置かれうる場所へ向けられたテ レビカメラからのディジタルビデオ信号を用いて、決定および(または)調べる 映像処理装置において、 ウインドウメモリ(6;27)を備え、これに所定の形状を有する複数個の所定 のウインドウが記憶され、各ウインドウは前記テレビカメラから得られた像の一 部を覆い、各ウインドウに対して少なくとも1個のメモリセルを有するウインド ウリザルトメモリ(9;28)を備え、前記メモリは前記ウインドウメモリから アドレス指定可能であり、 加算回路(10;22)を備え、これは第1入力への前記テレビカメラからの信 号およびウインドウに関する前記ウインドウリザルトメモリ(9;28)におけ るメモリセルの内容を受け取り、これは第2入力への前記テレビカメラからの信 号における問題ののビクチャ点を含み、前記回路は、加算操作後に、前記ウイン ドウリザルトメモリにおける同じメモリセルに結果を記憶し、またその内容は加 算操作以前に前記第2入力へ与えられたものであり、比較装置(8;25)を備 え、これは、前記テレビカメラの各映像記録後に、ウインドウリザルトメモリ内 の記録値を基準目的物または基準目的物部分に対して記録された記憶値と比較し 、形状、位置または方位に関する少なくとも一つのパラメータを決めるようにし たことを、特徴とする映像処理装置。1. the shape and/or position and possibly orientation of the object or part of the object with a text directed towards said object or towards a place where said object can be placed. Determining and/or examining using digital video signals from a video camera In the video processing device, The window memory (6; 27) is provided with a plurality of predetermined memory cells each having a predetermined shape. windows are stored, each window representing one of the images obtained from said television camera. at least one memory cell for each window. a result memory (9; 28), said memory is connected to said window memory; addressable; a summing circuit (10; 22), which receives the signal from said television camera to a first input; in the window result memory (9; 28) regarding the number and window. receives the contents of the memory cell from the television camera to a second input; Including the picture point of the problem in No. The result is stored in the same memory cell in the result memory, and its contents are It is given to the second input before the arithmetic operation, and is equipped with a comparison device (8; 25). Eh, this means that after each video recording of the TV camera, the window result memory is Compare the recorded value with the stored value recorded for the reference object or reference object part. , determine at least one parameter regarding shape, position or orientation. An image processing device characterized by the following. 2.基準目的物または基準目的物部分に関するx−方向およびy−方向の位置は 、少なくとも第1の像記録中に前記比較装置により決められ、また前記比較装置 は、ウインドウ構成が基準記録における基準目的物または基準目的物部分に関し て配置されたのと実質的に同じ態様で目的物または目的物部分に関して配置され るように、前記決定の結果を用いてテレビカメラから得られる像上ののウインド ウ構成場所を変化するようにしたことを特徴とする請求の範囲第1項記載の装置 。2. The x-direction and y-direction position with respect to the reference object or reference object part is , determined by said comparison device during at least a first image recording, and said comparison device The window configuration is related to the reference object or reference object portion in the reference record. arranged with respect to the object or object portion in substantially the same manner as it was arranged with respect to the object or object portion. The result of the above determination is used to determine the window on the image obtained from the television camera. (c) The device according to claim 1, characterized in that the configuration location can be changed. . 3.基準目的物または基準目的物部分に関する目的物または目的物部分の回転方 位が、ウインドウ構成の中心の位置変化後に少なくとも一つの像記録の結果から 導出されるようにしたことを特徴とする請求の範囲第2項記載の装置。3. How to rotate the object or object part with respect to the reference object or reference object part from the result of at least one image recording after a change in the position of the center of the window configuration. 3. The device according to claim 2, wherein the device is adapted to be derived. 4.ウインドウ構成は、回転対称であることを特徴とする請求の範囲前項のいず れかに記載の装置。4. Any of the preceding claims characterized in that the window configuration is rotationally symmetrical. The device described in any of the above. 5.ウインドウは、セクタに分割されたウインドウ円と呼ばれる円内に設けられ 、各ウインドウは、ウインドウ円と同じ中心を有するセクタの一つ内の円リング 部分であることを特徴とする請求の範囲第4項記載の装置。5. Windows are set up in a circle called the window circle, which is divided into sectors. , each window is a circular ring within one of the sectors that has the same center as the window circle 5. Device according to claim 4, characterized in that it is a part. 6.比較装置は、目的物の方位を決めるために、選択された内径と外径とを有す るウインドウ構成内の全リングの回りに順次得られた一連の値を、基準目的物か らあ同じ条件で得られた一連の値と比較し、これら両方の値を少なくとも近似さ せるために両者間の変位を決めることを特徴とする請求の範囲第5項記載の装置 。6. The comparison device has a selected inner diameter and an outer diameter to orient the object. The series of values obtained sequentially around all the rings in the window configuration Then compare it with a set of values obtained under the same conditions and make sure that both of these values are at least approximate. The device according to claim 5, characterized in that the displacement between the two is determined in order to . 7.目的物の中心の並進した位置を決めるために、基準目的物の少なくとも二つ の記録を記憶し、その一つはウインドウ構成に関して基準目的物が心出しされた 状態で記録され、残りは中心位置に関して基準目的物が偏心した状態で記録され 、また比較装置は実際の記録で得られた値の組みを、位置および方位の測定の開 始において少なくとも一つの像記録後の基準記録の組みの各々と比較し、基準目 的物に対する目的物の偏心の態様と程度従ってまた目的物の中心の変位を見い出 すことを特徴とする請求の範囲前項のいずれかに記載の装置。7. at least two of the reference objects in order to determine the translational position of the center of the object. records, one of which is when the reference object was centered with respect to the window configuration. and the rest are recorded with the reference object eccentric with respect to the center position. , the comparator also compares the set of values obtained in the actual recording with the opening of the position and orientation measurements. At the beginning, the reference record is compared with each of the set of reference records after at least one image record. The mode and degree of eccentricity of the object relative to the target object and the displacement of the center of the object are also found. An apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that: 8.テレビ像中の直行座標の一つにおける目的物の中心の並進位置を決めるため に、ウインドウメモリをアドレス指定するに当たり、前記座標の一方が金像記録 中に同じ座標変換を持つが、前記座標の他方が像記録中に座標の真の値に続く変 化する座標変換を持つようにし、また比較装置(27)は、前記座標とほ同じ方 向に置かれたウインドウに対応するウインドウリザルトメモリ(28)のセルに 記憶された値を用いて重心計算に類似した計算を行うことを特徴とする請求の範 囲第1−6項のいずれかに記載の装置。8. To determine the translational position of the center of the object in one of the orthogonal coordinates in the television image In addressing the window memory, one of the coordinates is the golden image record. have the same coordinate transformation within, but the other of said coordinates is a change that follows the true value of the coordinate during image recording. The comparator (27) has a coordinate transformation that is approximately the same as the coordinates. In the cell of the window result memory (28) corresponding to the window placed in the direction Claims characterized in that a calculation similar to a center of gravity calculation is performed using the stored value. 7. The apparatus according to any of paragraphs 1-6. 9.少なくとも二つの異なるウインドウ構成を特別なメモリに記憶し、各記憶さ れたウインドウ構成は前記ウインドウメモリへ移送可能であることを特徴とする 請求の範囲前項いずれかに記載の装置。9. Store at least two different window configurations in special memory, each stored The window configuration that has been created can be transferred to the window memory. Claims: An apparatus according to any one of the preceding claims. 10.ウインドウ構成は、一列のウインドウであって、各ウインドウは、1ない し数ビクセルの寸法をその列に沿って有するが、実質的に大きい幅を有し、また テレビカメラは、記録された像に重なるウインドウ構成が材料経路の運動方向に 対して実質的に垂直になるように、移動する材料経路へ向けられることを特徴と する請求の範囲第1項記載の装置。10. The window configuration is a row of windows, each window having one has dimensions of a few pixels along its column, but has a substantially larger width; The television camera has a window configuration that overlaps the recorded image in the direction of movement of the material path. oriented substantially perpendicularly to the path of the moving material; The apparatus according to claim 1.
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