JPS6342406A - 部分パタ−ンマツチングによる位置検出方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は２次元パターン（被認識画像）中に存在する特
定パターン（基準画像）の位置を検出する部分パターン
マツチングによる位置検出方法、特にその処理速度の改
良に関するものでおる。

［従来の技術］ 以下、部分パターンマツチングによる位置検出方法の基
本原理を図面に基づいて説明する。

第６図には、Ｘ軸方向及びｙ軸方向が６４×６４画素で
構成された基準画像が示されている。

この基準画像のパターンの関数をｑ（Ｘ’、ｙ’）とし
、Ｘ−の範囲は０≦Ｘ°≦６３．ｙ−の範囲はＯ≦ｙ°
≦６３とする。

そして、第７図には２５６Ｘ　２５６画素で構成された
被認識画像が示されており、そのパターン関数をｆ（ｘ
、ｙ）とし、Ｘの範囲は０≦Ｘ≦２５５　、　Ｖの範囲
はＯ≦ｙ≦２５５とする。

部分パターンマツチングによる位置検出方法は、被認識
画像ｆ（ｘ、ｙ）内における基準画像（］（Ｘ’、Ｖ’
）の位置を見つける方法でおり、次式のような相関演算
が実行される。

［Ｏ≦Ｘ≦１９２．０≦ｙ≦１９２］　　　　　　・・
・　■但し、Ｈ（ｘ、ｙ）はＸ、ｙの排他的論理和を示
す。

即ち、基準画像ｇ（ｘ、ｙ）を被認識画像ｆ（ｘ、ｙ）
内で順次重ね合わせながら、各画素毎の排他的″論理和
を計算し総和を求める。

例えば、基準画像の画素全てが被認識画像の画素と一致
するような場所では、Ｃｆｇ（ｘ、　ｙ）　＝　Ｏとな
る。

一方、基準画像の全ての画素が不一致の場所では、Ｃｆ
ｇ（ｘ、　ｙ）＝　４０９６となる。

従って、０式を計算し、Ｃｆｇが一定値以下となる点（
ｘ、ｙ）が求めたい位置でおる。

以上が部分パターンマツチングによる位置検出方法の基
本原理でおる。

この方法は、次のような特徴がおる。

イ）被認識画像が多数ある場合でも、基準画像の登録の
みで良く、汎用性がおる。

口）多少のノイズは無視される。

しかしながら、以上のような方法では、相関演算（排他
的論理和）を６４Ｘ６４Ｘ１９３　Ｘ１９３　＝１５２
、５７１．９０４回行わなければならず、検出速度及び
装置規模の点から実用性がなかった。

そこで、米国Ｖｉｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｒｔｇ社が提
案した認識方法が周知である。

この認識方法は、まず、被認識画像及び基準画像を圧縮
した後に、相関演算を行って位置を検出するものである
。

即ち、第８図に示されるような以下の方法で、基準画像
及び被認識画像を圧縮する。（第９図参照） １）粗サーチ イ）画像を８×８画素に区分する。

口）区分された画素内で白点と黒点の多数決を取り、多
い方の色を選択する。（第８図の例では、白点４００画
素黒点２４画素より、白が選択される。） 従って、第９（ａ）図に示されるように、６４×６４画
素の基準画像ｇ（ｘ’、ｙ’）は８×８画素のｇ“（ｘ
’、ｙ’）に圧縮され、第９（ｂ）図に示されるよう２
５６Ｘ　２５Ｂ画素の被認識画像ｆ（ｘ、ｙ）は、３２
Ｘ３２画素のｆ’（ｘ、ｙ）に圧縮される。

ハ）次式のような相関演算が行う。

ｑ’（ｘ’、ｙ’））　　　［０≦Ｘ≦２４．Ｏ≦ｙ≦
２４］但し、Ｈ（ｘ、ｙ）はＸとｙの排他的論理和を示
す。　　　　　　　　　　　　・・・　■二）■式でＣ
ｆ’（１’　（Ｘ、　Ｖ）の最小値の上位４点を抽出す
る。

２）密サーチ ホ）抽出された４点に対して、元の大きざの画像に戻し
て相関演算■を行い、一致度の高い点を検出する。

第１０図には、以上のような認識方法に用いた画像処理
装置か示されている。

図において、（７〉は光の強弱を電気的信号に変換する
カメラ、（８）は画像処理装置の各部を制御する制御部
、（９）はカメラ（７）の出力信号をＯ又は１の信号に
変換する２値化回路、（１０）は２値化回路（９）の出
力を記憶・保持する画像メモリ、（１１）は前述の圧縮
パターンを生成する画像圧縮回路、（１２〉は一度に６
４画素分の相関演算を行う相関演算回路、（１３）は画
像メモリ（１０）と画像圧縮回路（１１）のどららを相
関演算（１２）に入力するかを切り換えるゲート回路で
おる。

次に動作について説明する。最初に基準画＠ｑ（ｘ’、
ｙ’）及びｑ’（ｘ’、ｙ’）を制御部（８〉に登録す
る。まず、制御部（８）が、２値化回路（９〉にしきい
値を設定し、カメラ（７）の出力信号を２値化回路（９
）で該しきい値と比較し、Ｏ又は１の２値化信号に変換
する。この２値化信号は、画像メモリ（１０）に順次書
き込まれていく。一画面分の画像が書き込まれた時点で
、図示しない外部からの操作により画像メモリ（１０）
から基準画＆　ｇ（ｘ’、ｙ’）を制御部（８）に登録
する。また、基準画像ｇ（ｘ’、ｙ’）を画像圧縮回路
（１１）により基準画像ｑ’（ｘ、ｙ）を制御部（８）
に登録する。

次に位置検出をする場合について説明する。制御部（８
）は相関演算回路（１２〉に圧縮された基準画像を設定
し、ゲート回路（１３）を画像圧縮回路（１１）側にす
る。ここで画像の取り込みを開始すると２値化回路（９
）の出力は、画像メモリ（１０）に書き込まれる。これ
と同時に画像圧縮回路（１１）の信号はゲート回路（１
３〉を通って相関演算回路（１２）に入力され、■式で
示すＣｆ’ｑ’（ｘ、ｙ）を制御部（１８）へ出力する
。

一画面分の入力が完了した時点で、■式の値の小ざい上
位４点は既知となる。次に相関演算回路（１２）に元の
大きざの基準画像ｇ（ｘ’、ｙ’）を設定し、ゲート回
路（１３）を画像メモリ（１０）側にする。制御部（８
）は、順次相関演算を行いたい部分の画像データを画像
メモリ（１０）からゲート回路（１３）を通して相関演
算回路（１２）に入れ、（ａ）式で最少となる位置を探
索していく。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の部分パターンマツチングによる位置検出方法は、
以上のように行われていたので、原理は単純でおるが高
速処理のための画像圧縮回路及び相関演算回路などの専
用回路が必要で必り、回路が複雑で装置規模が大きくコ
ストが高いという問題点があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、必要最小限の構成からなる画像処理装置を用い
ても、部分パターンマツチングの利点を損なわずに、高
速検出のできる部分パターンマツチングによる位置検出
方法を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段１ 本発明に係る部分パターンマツチングによる位置検出方
法は、基準画像内から所定のキーパターンを選択し、該
キーパターンのｘｙ力方向画素数及び基準画像における
キーパターンの位置等を特徴とする特徴量を検索キーと
して被認識画像との比較を行い、一致度の高い点を予備
位置として抽出する粗サーチ行程と、該抽出された予備
位置に基準画像全体を対応させて被認識画像との相関演
算を行い、両者と一致した予備位置を求める位置として
検出する密サーチ行程からなるようにしたものでおる。

［作用］ 本発明における部分パターンマツチングによる位置検出
方法によれば、パターンマツチングの利点を損なわずに
、高速に処理でき、更に、装置の規模を小ざくできると
いう効果が得られる。

［実施例〕 以下、図面に基づいて本発明による部分パターンマツチ
ングによる位置検出方法の好適な実施例を説明する。

第１図には、本実施例による基準画像と特＠四の例が示
されている。

図において、（１）は基準画像全体でおり、（２）は基
準画像（１）から選択された白色のキーパターンでおる
。

そし′で、ＴＸは、キーパターン（２）のＸ゛方向画素
数、ＴＹはキーパターン（２）のｙ゛方向画素数であり
、０゛はキーパターン〈２）の中心点であり、ＬＸ及び
ＬＹはキーパターン（２）上点のＯｏの基準画像（１）
の仮想原点からのｘ’　、　ｙ’方向距離である。

第２図には本実施例による方法のフローチャートが示さ
れている。

１−）粗サーチ まず、被認識画像の指標ポインタを初期に設定する。（
ステップ■−１） そして、被認識画像の画素がＸ方向に白色でＴＸ個連続
したちのく許容値ε１を設けてもよい）をサーチする。

（ステップｌｌ−２，ｆｆ−６＞更に、Ｘ方向に画素数
が一致したもの（許容値ε２を設けてもよい）の中から
、ｙ方向に白色でＴＹ個連続したものをサーチする。

次に被認識画像の白点の塊の中心の座標値とキーパター
ンの座標値（ＬＸ、ＬＹ）とから基準画像全体の座標値
を算出し、相関演算を行い、テーブルに格納する。（ス
テップｎ−９〜ｌｌ−１１＞以上のような粗サーチを全
画面に対して繰り返す。

２−）密サーチ 前記相関演算の結果により最小値の点を検出し、更に山
登り法を用いて精確な位置の検索を行う。

（ステップｌｌ−１２，Ｉ［−１３＞ 以上のように粗サーチによって、第５図のようなパター
ンが選択されるが、密サーチによって取り除かれる。

第３図は、本実施例を使用した場合の画像処理装置の構
成図で、（７）は図示しない認識対象物からの反射光の
強弱を電気的信号に変換するカメラ、（８）は装置各部
を制御する制御部、（９）はカメラ（７〉の出力を２値
化する２値化回路、（１０）は２値化回路（９）の出力
を記憶・保持する画像メモリである。前述の基準画像（
１）と特徴量（２）〜（６）は図示しない外部からの操
作により、制御部（８）に格納される。画像メモリ（ｉ
０）に認識対象物の画像データが書き込まれる手順は従
来例と同様でおる。

［発明の効果］ 本発明は以上説明した通り、粗サーチ方法に基準画像内
のキーパターンの特徴量を検索キーとして用いて位置を
抽出する方法を適用し、抽出点のみで相関演算を行う方
法にしたので、画像処理装置として最小限の構成からな
る装置を用いても、パターンマツチングの利点を損なう
ことなく、高速で精度の高い部分パターンマツチングに
よる位置検出方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による部分パターンマツチングによる位
置検出方法の好適な実施例における基準画像とキーパタ
ーンの説明図、第２図は第１図実施例の位置検出の流れ
図、第３図は第１図実施例を適用するための装置の構成
を示す図、第４図は被認識画像中のキーパターンの中心
点座標の検出を示す図、第５図は第１図実施例の粗サー
チで選択されるパターンの説明図、第６図は基準画像の
説明図、第７図は被認識画像の説明図、第８図は従来の
粗サーチにあげる画像の圧縮を示す図、第９図（Ａ）は
第６図に圧縮を施した図、第９図（Ｂ）は第７図に圧縮
を施した図、第１Ｑ図は従来の部分パターン認識方法に
よる装置の構成図である。 図において、（１）は基準画像、（２）はキーパターン
でおる。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）登録された基準画像と被認識画像との相関演算を
   被認識画像全体で行い、該被認識画像における前記基準
   画像の一致度の高い位置を検出する部分パターンマッチ
   ングによる位置検出方法において、該位置検出方法は粗
   サーチ行程と密サーチ行程とからなり、 前記粗サーチ行程は、基準画像内から所定のキーパター
   ンを選択し、該選択されたキーパターンの特徴量を検索
   キーとして被認識画像との比較を行い、検索キーとの一
   致度の高い点を予備位置として抽出し、前記精サーチ行
   程は前記抽出された予備位置に対応する基準画像全体と
   被認識画像との相関演算を行い、両者と一致した予備位
   置を求める正位置として検出する行程であることを特徴
   とする部分パターンマッチングによる位置検出方法。