KR910008479B1 - 색 식별 장치 및 방법 - Google Patents

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아메리칸 텔리폰 앤드 텔레그라프 캄파니
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Abstract

내용 없음.

Description

색 식별 장치 및 방법
제1도는 다중 도체 케이블의 각각의 와이어에 각각 접속된 다수 접촉부를 갖는 전기 접속기의 사시도.
제2도는 제1도의 케이블의 각각의 와이어의 색을 식별하기 위한 장치의 사시도.
제3도는 제1도의 케이블의 각각의 와이어로부터 반사된 빛의 적, 녹 및 청 스펙트럼 성분의 세기를 각각 나타내는 일련의 벡터로 나타내는 그래프.
제4도는 색 식별 장치의 양호한 실시예의 개략도.
제5도는 스트립(stripe) 필터를 포함하도록 변형된 제4도의 색 식별 장치의 부분 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
16 : 공동부 17 : 케이블
20 : 금속 도체 24 : 절연 자켓
23, 34 : 램프 40, 42, 44 : 텔레비전 카메라
58 : 머신 시각 시스템 66, 68, 70 : 빛의 밸브
본 발명은 물체의 색을 식별하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
많은 산업 공정에서는 필수의 단계로서 하나 이상의 물체의 색의 식별을 필요로하고 있다. 그러한 일례는 색-코드화된 와이어를 다중 접촉 전기 접속기의 정합 (matching) 접촉부에 접속시키는 공정이다. 적당한 와이어가 상용 접촉부에 정합될 경우에 정확한 색 식별이 필수적인 반면에, 수동 색 식별은 종종 색조와 작은 차이를 구별하는데 어려울 뿐만 아니라 작동자의 권태 및 눈의 피로에 의해 부정확하게 이루어졌다.
자동 색 식별에 대한 일례의 제안은 1981년 7월 14일, 에이취.에스.로렌스 등의 이름으로 허여되어 웨스턴 일렉트릭사에 양도된 미합중국 특허 제4,278,538호에 기술되어 있다. 상기 로렌스에 의한 시스템은 색이 식별되는 조사 물체로부터 반사된 빛의 세기를 감지하도록 배치된 세개의 빛 검출기를 포함하고 있다. 한쌍의 빛 검출기의 각각의 여러 필터가 제공되어, 2원색중 분리된 한색에 대해 감도를 좋게 한다. 제3빛 검출기는 2원색의 각각에 부가될 때 3원색으로 합성하는 한 색에 대해 감도는 좋게하기 위해 필터된다. 빛 검출기의 출력 신호는 마이크로프로세서에 의해 처리되는데, 물체로부터 반사된 빛의 3원색중 한 색의 세기를 각각 나타내는 일련의 세 세기 값을 얻기위해 처리된다. 그들 세기값은 공지된 분리색과 각각 연합하여 일련의 표준 세기값으로 분리시기키 위해 비교된다. 각각의 세개의 실제 세기의 값과, 공지된 색과 관련된 한 표준 세기값의 세개의 세기값 사이에서 실질적인 정합이 이루어질 때, 물체의 색은 공지될 수 있다.
상기 기술한 로렌스등에 의한 일례에 대해서, 물체의 정확한 색 식별을 반복적으로 얻기 위해, 물체를 조사하는 램프의 색 프펙트럼은 실제로 일정하게 유지되어야 한다. 따라서 로렌스는 색 스펙트럼에 따른 램프의 여기를 제어하기 위한 피드백 시스템을 제공한다. 그러나 색을 제어할 램프의 여기를 조정하는 것은 각각의 빛 검출기 내의 변화에 대해 보상할 수 없으며, 검출기 전면의 필터에 먼지가 존재하거나, 노화를 야기 시킬 수 있는 검출기의 출력 신호내의 변형으로 인하여 때때로 잘못된 색 식별이 이루어진다.
전술한 문제점은 순간적 식별방법에 의해 충분히 해소되는데, 그 방법은 물체에 있을 수 있는 색으로부터 유일하게 구별될 수 있도록 그 색(전형적으로, 흰색)이 선택되는 배경물(background)에 대항하여 물체를 배치시킴으로써 개시되는 순간 식별 방법으로 충분히 해소된다. 이런 물체 및 배경물은 모두 조사되어, 물체 및 표면 모두로부터 반사된 빛의 세기가 감지된다. 그 후, 물체로부터 반사된 빛의 다수 소펙트럼 성분 각각의 세기와 배경물로부터 반사된 빛의 상을 스펙트럼 성분의 세기의 비율이 계산된다. 상기 비율은 제각기 서로 다른 공지된 색의 다수의 기준 본체의 각각에 대해 설정된 일련의 기준 세기 비율의 각각에 각각 비교된다. 실질적인 정합이 계산된 각각의 비율과 각각의 기준 세기 비율 사이에서 이루어질 때, 물체의 색은 확인될 수 있다.
상술한 순간 색 식별 기술의 장점은 물체로부터 반사된 빛의 각각의 스펙트럼 성분과 배경물로부터 반사된 빛의 상응 스펙트럼 성분의 세기 비율이 실제로 일정하게 유지된다는 점이다. 이것은 검출기에 의해 감지되는 바와 같이 각각의 스펙트럼 성분의 세기의 변형에도 불구하고 이루어진다. 따라서, 검출기의 노화 또는 검출기상의 먼지는 정확한 색의 식별에 대한 심각한 영향을 주지 못한다. 더욱이, 물체의 조명을 제어하기 위한 피드백 시스템에 대한 필요성이 해소된다. 제1도는 절연 몸체(12)(예를 들어, 플라스틱)로 구성된 종래의 전기 접속기(10)의 사시도인데, 그 절연 몸체(12)는 그 몸체를 통해 노출된 부분을 각각 갖는 다수의 이격된 전기 접촉부[14(1) 내지 14(8)]를 포함한다. 각각의 접촉부[14(1) 내지 14(8)]는 몸체(12)내의 공동부(16)로부터 위쪽으로 확장된 한쌍의 스파이크(15)를 갖는다. 공동부(16)는 일련의 와이어[18(1) 내지 18(8)]를 포함하는 케이블(17)의 단부를 수용할 수 있는 크기로 된 몸체(12)의 단부내의(도시되지 않은 )개구과 관계한다. 각각의 와이어[18(1) 내지 18(8)]는 절연 자켓(24)(예를 들어, 플라스틱)내에 외장된 하나이상의 금속 도체(20)(예를 들어, 구리)로 구성된다. 와이어[18(1) 내지 18(8)]를 서로 구별하기 위하여, 각각의 와이어의 절연 자켓(24)은 서로 다른 색으로 되어 있다. 각각의 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 자켓(24)의 색은 표(Ⅰ)에 기재되어 있다.
[표 1]
Figure kpo00001
각각의 와이어[18(1) 내지 18(8)]를 상용 접촉부[14(1) 내지 14(8)]에 각각 접속하기 위하여, 케이블(17)의 단부는 와이어의 길이는 노출시키기 위해 절연체가 먼저 스트림된다. 그후, 노출된 와이어[18(1) 내지 18(8)]가 콤(comb)형태로 얻어진후, 그들 와이어가 접속될 접촉부[14(1) 내지 14(8)]와 같은 공간적 관계로 배열된다. 그후, 케이블(17)의 스트립된 단부는 접속기 몸체(12)의 단부내의 개부로 삽입됨으로써, 각각의 노출된 와이어[18(1) 내지 18(8)]가 공동부(16)에 삽입되어, 여러 접촉부 [14(1) 내지 14(8)]중 분리된 접속부 상의 스파이크(15)와 접촉하게 된다. 공동부 (16)과 통신하는 몸체(12)의 최상부내의 개구(26)을 통해 램(도시하지 않음)이 삽입되어, 와이어의 각각의 자켓(24)이 각각의 접촉부[14(1) 내지 14(8)]상의 스파이크 (15)에 의해 관통되도록 와이어[18(1) 내지 18(8)]에 대해 가압된다.
노출된 와이어[18(1) 내지 18(8)]는 그들 각각의 접속되는 접촉부[14(1) 내지 14(8)]와 동일하게 배열되기 전에, 케이블(17)의 다음의 스트립을 콤 형태로된 이후에 와이어의 초기 순서를 알 필요가 있다. 노출된 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 초기 순서는 자켓(24)의 색의 순차로 주어진다. 따라서, 노출된 와어이[18(1) 내지 18(8)]의 각각의 자켓(24)의 색을 알아냄으로써 와이어의 순서가 확인될 수 있다.
제2도는 케이블(17)의 단부를 스트립하여 노출된 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 각각의 자켓(제1도 참조)(24)의 색을 정확하게 식별하기 위하여, 본 발명에 따라 구성되는 장치(18)의 개략도 이다. 그 장치(28)는 노출된 와이어[18(1) 내지 18(8)]가 배치된 근처의 배경물로서 제공된 주요 표면(31)을 가진 기판(30)을 포함한다. 그 표면(31)은 무색, 즉, 식별될 와이어 색을 유일하게 구별할 수 있는 무색으로 되어 있다. 한 전형적인 실시계에 있어서, 표면(31)은 흰색으로 되어 있다. 그 표면(31)의 색이 흰색, 즉, 식별될 여러 와이어 색중 어느 한 색이 아닌 흰색으로 되어 있기 때문에, 여러 와이어 색으로부터 유일하게 구별될 수 있다.
한쌍의 램프(32 및 34)는 각각 대항하는 방향으로부터 한쌍의 빛 비임(36 및 38)의 각각의 비임을 지향 시킴으로써 그 한쌍의 램프 주위에 배치된 와이어[18(1) 내지 18(8)]및 표면(31)을 조사한다. 사실상, 형광 램프가 색의 드리프트(drift)에 강하기 때문에, 보다 정확한 색을 식별하기 위해, 각각의 램프(32 및 34)는 백열 램프보다는 오히려 형빛 램프로 선택되었다. 표면(31)과 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 조사는 한쌍의 램프(32 및 34)가 아닌 단일 램프를 이용해도 성취될 수 있다. 그러나 두 램프(32 및 34)의 이용은 균일하지 않은 조사를 방지하는데 유리하다.
세개의 흑백 텔레비젼 카메라(40,42 및 44)는 와이어에 의해 차지하지 않은 표면상의 영상 뿐만 아니라, 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 영상을 포함하기 위하여 표면(31)상에 각각 조준된다.
카메라(40,42 및 44)에는 대역 통과 필터(52,54 및 56)를 각각 갖는 각각의 렌즈(46,48 및 50)가 제공된다. 사실상, 대역 통과 필터(52,54 및 56)는 각각 약 6, 500, 5, 500 및 4, 500 옹스트롬의 파장을 가진 입사광의 스펙트럼 성분을 통과시키도록 구성된다. 이런점에서 텔레비전 카메라(40 ,42 및 44)는 표면(31)과 와이어 [18(1) 내지 18(8)]로부터 반사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분에 민감하게 되어 있다. 텔레비전 카메라(40 ,42 및 44)는 머신 시각 시스템(58)에 각각 결합되는데, 본 실시에 있어서, 상기 머신 각각 시스템은 캘리포니아, 칼스베드, IRI사로부터 제조된 모델 P-256머신 각각 시스템이다. 그 머신 시각 시스템(58)은 텔레비전 모니터(60)에 결합된 출력을 갖는다.
와이어[18(1) 내지 18(8)]의 각각의 자켓(24)(제1도 참조)의 색을 시스템 (28)이 적당히 식별하기 위해서는 그 시스템이 색을 식별할 수 있도록 지시를 받아야 된다. 다시 말하면, 그 시스템(28)에는 일련의 알 수 없는 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 색이 그들 각각의 색과 비교되도록 알 수 있는 와이어의 각각의 색을 나타내는 일련의 기준 값이 제공되야 한다. 그 시스템(28)은 와이어의 자켓색이 알려진 일련의 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 관찰에 의해 지시를 받는다. 와이어[18(1) 내지 18(8)]에 의해 차지하지 않는 표면(31)상의 영역의 영상 뿐만 아니라 그 와이어 자체의 영상은 동시에 포착되고, 출력신호가 머신 시각 시스템(58)에 공급되는 텔레비전 카메라(40,42 및 44)에 의해 동일한 관찰 분야내에서 포착된다. 그 머신 시각 시스템(58)은 텔레비젼 카메라(40,42 및 44)의 각각의 출력 신호를 디지털화 하는데, 각각의 카메라에 의해 포착된 영상을 구성하는 화소(픽셀)의 nxm내의 작은 각각의 화소의 세기에 대한 분리된 디지탈 값을 설정하여 디지탈화하며, 여기서 n및 m은 전형적으로 모두 256이다. 텔레비전 카메라(40)에 의해 포착된 영상내의 픽셀 세기에 대해 시각 시스템(58)에 의해 설정된 디지탈 값은 제 1nxm메트릭스로 이루어지는 여러 화소[d(r)1, 1 내지 d(r)n, m]로 표시된다. 마찬가지로 텔레비전 카메라(42 및 44)에 의해 포착된 영상내의 픽셀 세기를 나타내는 디지탈 값은 각각의 화소[d(g)1, 1 내지 d(g)n, m 및 d(b)1, 1 내지 d(b)n, m]로 표시되는데, 상기 화소는 각각 두개의 다른 nxm메트릭스로 이루어진다. 텔레비전 카메라(40,42 및 44)는 표면(31) 및 그 표면에 위치한 와이어[18(1) 내지 18(8)]로부터 반사된 적색, 녹색 및 청색 빛에 각각 민감하기 때문에 화소 [d(r)1, 1 내지 d(r)n, m, d(g)1, 1 내지 d(g)n, m 및 d(b)1, 1 내지 d(b)n, m]는 적색 , 녹색 및 청색 픽셀 세기는 각각 나타내는 3개의 매트릭스로 이루어진다.
사실상, 각각의 텔레비전 카메라(40,42 및 44)는 입사광이 없을시에 암(dark) 전류로 지칭되는 소정의 미세한 출력 신호를 발생시킨다. 각각의 카메라(40,42 및 44)의 암 전류는 조사된 표면(31)상에 조준될 때 발생되는 출력신호보다 작다. 따라서 그 카메라에 의해 표착된 영상 세기를 결정하기 위해 출력 신호를 처리할시에 카메라(40,42 및 44)의 암전류를 일반적으로 고려할 필요가 없다.
텔레비젼 카메라(40,42 및 44)의 출력 신호가 디지탈화 된 경우, 머신 시각 시스템(58)은 이미 설정된 3개의 nxm매트릭스[d(r)1, 1 내지 d(r)n, m, d(g)1, 1 내지 d(g)n, m 및 d(b)1, 1 내지 d(b)n, m]의 각각으로부터 제C행의 화소[d(r)c, 1 내지 d(r)c, m, d(g)c, 1 내지 d(g)c, m 및 d(b)c, 1 내지 d(b)c, m](여기서 c＜n)를 선택한다. 3개의 nxm매트릭스 각각의 제C행의 화소는 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 세로축에 대해 직각으로 표면(31)을 가로질러 수평 연장된 스트립(61)내에 위치한 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 세기를 각각 나타낸다. 스트립(61)의 m픽셀을 쉽게 식별하기 위하여, 제1의 m픽셀은 우측 단부에 위치되게 한다.
사실상, 표면(31)에 근접하여 알고 있는 색의 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 위치는 머신 시각 시스템(58) 내지 프로그램 되어 있다. 따라서 머신 시각 시스템(58)은 각각의 매트릭스의 제 C행의 화소[d(r)c, 1 내지 d(r)c, m, d(g)c, 1 내지 d(g)c, m 및 d(b)c, 1 내지 d(b)c, m]가 와이어[18(1) 내지 18(8)]로부터 각각 반사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분의 세기를 나타낼 수 있다. 이런 정보로부터, 머신 시각 시스템(58)은 아래 식의 각각의 8개의 벡터(W1 내지 W8]를 설정한다.
즉,
Figure kpo00002
여기서, w(r)i, w(g)i 및 w(b)i는 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 제i행으로부터 반사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분의 세기를 나타내고, r, g 및 b는 각각의 세 직교축을 따라 위치한 각각의 단위 벡터이다.
전술된 바와 같이, 머신 시각 시스템(58)은 와이어[18(1) 내지 18(8)]가 위치된 장소를 알고 있다. 이런 정보로, 화소[d(r)c, 1 내지 d(r)c, m, d(g)c, 1 내지 d(g)c, m 및 d(b)c, 1 내지 d(b)c, m]각 각각의 와이어의 적색, 녹색 및 청색 세기를 표시함을 머신 각각 시스템(58)이 알 수 있도록 한다. 머신 시각 시스템이 안다는 것은, 머신 시각 시스템(58)이 소정의 와이어[18(1) 내지 18(8)]에 의해 차지하지 않는 표면(31)상의 영역으로부터 반사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 세기[I(r), I(g) 및 I(b)]를 설정할 수 있다는 것이다.
머신 시각시스템(58)이 각각의 벡터(
Figure kpo00003
1 내지
Figure kpo00004
8)와 각각의 값[I(r), I(g) 및 I(b)]를 설정할 경우, 8개의 새로운 벡터(
Figure kpo00005
1 내지
Figure kpo00006
8)는 각각 아래식을 취하게 된다.
즉
Figure kpo00007
여기서, 성분[c(r)i, c(g)i 및 c(b)i]은 아래와 같다 :
즉, c(r)i=w(r)i/I(r) (3)
c(g)i=w(g)i/I(g) (4)
c(b)i=w(b)i/I(b) (5)
제3도에서, 벡터(
Figure kpo00008
1 내지
Figure kpo00009
8)는 일련의 직교축(r, g 및 b)을 따라 도표화 된다. 제3도에 도시된 바와 같이, 벡터(
Figure kpo00010
1 내지
Figure kpo00011
8)는 일치되지 않기 때문에 일정하다. 각각의 벡터(
Figure kpo00012
1 내지
Figure kpo00013
8)가 일정하다는 사실은 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 각각의 자켓(24)(제1도 참조)의 색이 여러 벡터중 분리된 벡터에 의해 표시되게 할 수 있다. 따라서 벡터(
Figure kpo00014
1 내지
Figure kpo00015
8)는 공지되지 않은 색의 일련의 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 각각으로부터 반사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분으로 이루어진 일련의 벡터가 색을 식별하기 위해 비교되는 표준으로서 이용될 수 있다.
시스템(28)이 지시를 받게 될 경우, 즉, 벡터(
Figure kpo00016
1 내지
Figure kpo00017
8)가 설정될 경우, 공지되지 않은 색 순차로 일련의 와이어[18(1) 내지 18(8)]는 표면(31)에 근접하여 배치된다.
그후, 각 텔레비전 카메라(40,42 및 44)의 출력 신호는 각각 3개의 카메라에 의해 포착된 영상내의 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 세기에 대한 디지탈 값을 설정하는 머신 시각시스템(58)에 의해 다시 디지탈화 된다. 공지되지 않은 색의 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 영상과 텔레비전 카메라(40,42 및 44)에 의해 포착된 표면(31)의 영상과 관련된 적색, 녹색 및 청색 픽셀 세기의 값은 각각 3개의 분리 nxm매트릭스로 이루어진 화소[e(r)1, 1 내지 e(r)n, m, e(g)1, 1 내지 e(g)n, m 및 e(b)1, 1 내지 e(b)n, m]로 표시된다. 기술되는 바와 같이, 서로 다른 명칭은 공지되지 않은 색의 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 영상과 관련된 적색, 녹색 및 청색 픽셀 세기값과 혼란을 방지하도록 이용된다.
사실상, 공지되지 않은 색 순차의 와이어[18(1) 내지 18(8)]는 표면(31)에 근접하여 랜덤하게 위치된다. 그러나 와이어[18(1) 내지 18(8)]는 그 위치가 머신 시각시스템(58)에 의해 공지된 표면(31)상의 영역을 차지하지 않도록 일반적으로 배치된다. 따라서, 각각의 화소[e(r)1, 1 내지 e(r)n, m, e(g)1, 1 내지 e(g)n, m 및 e(b)1, 1 내지 e(b)n, m]로 표시된 적색, 녹색 및 청색 픽셀 세기로부터, 머신 시각시스템(58)은 공지되지 않은 와이어[18(1) 내지 18(8)]에 의해 차지하지 않은 표면(31)상의 영역으로부터 반사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 세기[B(r), B(g) 및 B(b)]를 결정한다.
머신 시각시스템(58)은 그후 각각 세 nxm매트릭스[e(r)1, 1 내지 e(r)n, m, e(g)1, 1 내지 e(g)n, m 및 e(b)1, 1 내지 e(b)n, m]로부터 제C행의 화소[e(r)c, 1 내지 e(r)c, m, e(g)c, 1 내지 e(g)c, m 및 e(b)c, 1 내지 e(b)c, m]를 선택한다.
각각의 제C행의 화소[e(r)c, 1 내지 e(r)c, m, e(g)c, 1 내지 e(g)c, m 및 e(b)c, 1 내지 e(b)c, m]는 공지되지 않은 색의 각각의 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 세로축에 대해 직각으로 표면(31)을 가로질러 연장하는 스트립(61)내의 각각의 m픽셀의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 세기를 표시한다. 각각의 세 매트릭스내의 제 C행의 화소[e(r)c, 1 내지 e(r)c, m, e(g)c, 1 내지 e(g)c, m 및 e(b)c, 1 내지 e(b)c, m]로부터 일련의 벡터(
Figure kpo00018
1 내지
Figure kpo00019
m)는 아래식을 취하는 각 벡터(
Figure kpo00020
i)에 따라 유도된다.
Figure kpo00021
각각의 벡터(
Figure kpo00022
i)는 스트립(61)내의 m픽셀이 색을 나타낸다. 벡터(
Figure kpo00023
1 내지
Figure kpo00024
m)는 각각 공지되지 않은 색의 각각의 와이어[18(1) 내지 18(8)]와 단일하게 결합되는 각각의 벡터(
Figure kpo00025
1 내지
Figure kpo00026
m)와 같은 형태를 갖는다. 따라서 각각의 벡터(
Figure kpo00027
1 내지
Figure kpo00028
m)와 각각의 벡터(
Figure kpo00029
1 내지
Figure kpo00030
8) 사이에서 가장 근접하게 정합 시킴으로써, 흰색이 아닌 트스립(61)내의 m픽셀의 색은 식별될 수 있다. 흰색이 아닌 스트립(61)내의 단일픽셀이 공지되지 않은 색의 각 와이어[18(1) 내지 18(8)]와 결합되므로, 상기 와이어는 벡터(
Figure kpo00031
1 내지
Figure kpo00032
m)를 벡터(
Figure kpo00033
1 내지
Figure kpo00034
8)와 정합 시킴으로써 식별될 수 있다.
각각의 크기 (|REFi| 및 |Ui|)를 가진 각각의 한쌍의 벡터(
Figure kpo00035
i 및
Figure kpo00036
i)사이의 정합 측정은 아래와 같이 수학적으로 한정되는 도트 곱 함수를 이용함으로써 성취된다 :
즉,
Figure kpo00037
여기서, θ는 두 벡터 사이의 각이다. 벡터(
Figure kpo00038
i)가 벡터(
Figure kpo00039
i)와 정합됨에 따라, 벡터(
Figure kpo00040
i) 및 벡터(
Figure kpo00041
i)의 도트 곱은 값[|REFi|]2에 도달한다. 코사인 함수가 최상의 벡터 정합이 되는 0과 같은 θ주위로 서서히 변하므로, 두 벡터 사이의 부정합은 더욱 예민한 에러 함수를 유용하게 성취할 수 있다. 벡터(
Figure kpo00042
i 및
Figure kpo00043
i)사이의 부정합의 상기 에러 함수는 아래와 같이 도트 곱으로부터 유도된다 :
Figure kpo00044
Δi값이 작을수록, 벡터(
Figure kpo00045
i 및
Figure kpo00046
i)사이의 정합값이 커진다.
공지되지 않은 색 순차의 와이어[18(1) 내지 18(8)]를 식별하기 위하여, 머신 시각 시스템(58)은 연속적으로 벡터(
Figure kpo00047
1)와 각각의 벡터(
Figure kpo00048
1 내지
Figure kpo00049
m)사이의 각각의 에러값(Δ1 내지 Δm)을 계산한다. 연속적으로 계산된 각각의 에러값(Δi)(인덱스 변수 i라 칭함)는 (Δi)의 크기가 이전의 에러값(Δ1 내지 Δj)보다 적을 경우 i값과 함께 머신 시각 시스템(58)에 의해서만 보유되며, 여기서 j＜i이다. 모든 에러값(Δ1 내지 Δm)이 계산되면, 최종으로 보유된
Figure kpo00050
i값은 벡터(1)에 가장 근접하는 특정한 벡터(
Figure kpo00051
1 내지
Figure kpo00052
m)를 식별한다. 벡터(
Figure kpo00053
1)를 가장 근접하게 정합한 특정한 벡터(
Figure kpo00054
1 내지
Figure kpo00055
m)를 식별하는 i의 값은 머신 시각 시스템(58)내의 제1의 8개의 기억장소(M1 내지 M8)내에 기억된다. 기술되는 바와 같이 메모리 장소(M1)내에 기억된 (i)의 값은 벡터(
Figure kpo00056
1)로 표시되는 색이 거의 정합하는 스트립(61)내의 픽셀의 세기(즉, 수)에 상응한다.
전술된 프로세스는 각각의 벡터(
Figure kpo00057
2 내지
Figure kpo00058
8)에 대해 반복된다. 연속적인 벡터(
Figure kpo00059
2 내지
Figure kpo00060
8)를 가장 근접하게 정합시키는 특정한 벡터(
Figure kpo00061
1 내지
Figure kpo00062
m)를 식별하는 보유된 i값은 연속적인 메모리 장소(M2 내지 M8)내에 기억된다. 모든 메모리 장소(M2 내지 M8)가 채워질 때, 머신 시스템(58)은 내용의 상위 순서에 의한 메모리 장소를 정렬시킨다. 먼저 정렬된 특정한 메모리 장소(M1 내지 M8)는 최소값을 포함하여, 특정한 벡터(
Figure kpo00063
1 내지
Figure kpo00064
8)에 관련된 색이 정합하는 스트립(61)의 우측 단부에 근접한 상기스트립내의 픽셀 수로 표시된다. 최종으로 정렬된 메모리 장소는 다른 벡터(
Figure kpo00065
1 내지
Figure kpo00066
8)에 관련된 색이 정합하는 스트립(61)의 추측 단부로 부터 가장 떨어진 상기 스트립 내의 픽셀 수로 표시되는 최대값을 포함한다.
내용에 따라 메모리 장소(M1 내지 M8)을 정렬시킴으로써 머신 시각 시스템(58)은 각 벡터(
Figure kpo00067
1 내지
Figure kpo00068
8)에 관련된 색이 정합하는 스트립(62)내의 픽셀의 장소의 정렬 순서를 설정한다. 다시 말하면, 머신 시각 시스템(58)은 흰색과 다른 색을 가진 스트립(61)내의 제 1,2,3,4,5,6,7 및 8 픽셀을 위치시킨다. 흰색과 다른 색을 가진 스트립(61)내의 단일 픽셀이 공지되지 않은 색의 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 각각에 대응하므로, 상기 8개의 픽셀의 색 순차는 공지되지 않은 8개의 와이어의 색 순차와 동일하다. 이런점에서, 머신 시각 시스템(58)은 각각의 공지되지 않은 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 각 색은 쉽게 식별한다. 이런 정보는 모니터(60)상에 표시된다.
전술된 색 식별 기술의 잇점은 예를 들어, 먼지 등에 의해 세기 비임(36 및 38)의 약간의 변형이나 필터(46,48 및 50)의 전송 특성의 약간 변형으로 정확도가 거의 영향을 받지 않는다. 그러한 변형은 표면(31) 및 와이어[18(1) 내지 18(8)]로부터 반사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분의 세기의 텔레비전 카메라(40,42 및 44)에 의한 측정에 영향을 준다. 그러나 각각의 와이어[18(1) 내지 18(8)]로부터 반사된 빛의 각각의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분에 대해 표면(31)로부터 반사된 빛의 대응 스펙트럼 성분의 세기 비율은 카메라(40,42 및 44)의 출력 신호의 약간의 변형에도 불구하고 거의 일정하게 유지된다.
다음 실시예에서는 순간적인 색 식별 기술의 정밀도가 상술한 형태의 약간의 변형으로 거의 영향을 받지 않음을 기술하고 있다. 공지되지 않은 색의 와이어[18(1) 내지 18(8)]가 표면(31)에 배치될 때, 스트립(61)의 제m픽셀이 적색, 녹색 및 청색 픽셀의 세기가 각각 (55,62 및 46)라고 가정한다. 또한 공지되지 않은 색의 와이어[18(1) 내지 18(8)]에 의해 차지하지 않은 표면(31)상의 영역으로 부터 반사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 세기[B(r), B(g) 및 B(b)]가 각각 147,121 및 111이라고 가정하면, 벡터(
Figure kpo00069
m)는 아래와 같이 주어진다.
Figure kpo00070
여기서, 크기 |Um|는 0.7578이 될 것이다.
제3도의 각각의 비임(36 및 38)의 세기가 10%씩 감소할 경우, 스트립(61)의 제m픽셀의 적색, 녹색 및 청색 세기[B(r), B(g) 및 B(b)]처럼 10%씩 감소하게 된다. 합성 벡터(
Figure kpo00071
m)는 아래와 같이 주어진다:
Figure kpo00072
여기서, 크기 |Um|는 0.7549이 된다.
기술한 바와 같이, 벡터(
Figure kpo00073
m)의 크기는 조사의 10%변화에도 불구하고 실제로 전과 같이 유지된다. 벡터 (
Figure kpo00074
m)의 크기뿐만 아니라 그의 방향도 실제로 동일한 방향으로 유지된다. 이것은 배경물 세기[B(r), B(g) 및 B(b)]에 대한 스트립(61)내의 제m픽셀의 적색, 녹색 및 청색 세기의 비율이 거의 동일하게 유지하기 때문이다.
순간적인 색 식별 기술은 식별될 물체로부터 반사된 빛의 스펙트럼 성분의 세기에만 이용하는 종래기술보다 더욱 양호하다. 더욱이, 상기 순간적인 색 식별 기술은 식별되는 물체의 조사를 제어하기 위해 제공된 어떤 피드백 메카니즘을 필요로 하지 않는다.
제4도는 제2도의 색 식별 장치(28)의 변형을 도시한 것이다. 제4도의 참조 번호는 제2도의 동일한 구성요소의 참조 번호와 동일하게 이용된다. 제4도의 색 식별 장치(28)는 제2도에 도시된 3개의 분리 텔레비젼 카메라(40,42 및 44)보다는 단일 흑백 텔레비젼 카메라(62)를 이용한다. 제4도의 텔레비젼 카메라(62)는 각각의 빛의 밸브가 전기적으로 여기될시에 카메라에 의해 수신된 빛을 편광시키기 위해 서로 중복된 3개의 빛의 밸브(66,68 및 70)가 설치된 렌즈(64)를 포함한다. 각각의 빛의 밸브(66,68 및 70)는 각각의 편광자의 편광축이 관련된 빛의 밸브의 축에 대해 직각으로 이루어진 표면의 반대 표면에 각각 부착된 한쌍의 편광자[72 및 74,76 및 78,80 및 82]를 각각 포함한다. 한쌍의 편광자[72 및 74,76 및 78,80 및 82]는 각각 적색, 녹색 및 청색 빛을 편광 시키도록 설계된다. 전형적인 실시예에 있어서 빛의 밸브(66,68 및 70)와 한쌍의 편광자[72 및 74,76 및 78,80 및 82]는 코넥티커트, 노르워크, U.C.E 회사로부터 입수된다.
빛의 밸브(66,68 및 70)의 각각은 머신 시각 시스템(58)에 의해 각각 제어되는 일련의 릴레이(88,90 및 92)를 각각 통해 신호원(86)에 각각 결합된다. 릴레이(88,90 및 92)의 각각은 통상적으로 열려 있기 때문에, 빛의 밸브(66,68 및 70)의 각각은 여기되지 않는다. 여기되지 않는 동안, 빛의 밸브(66,68 및 70)의 각각은 모든파장의 빛을 통과시킨다. 릴레이 (88,90 및 92)의 각각의 머신 시각 시스템(58)에 의해 닫쳐지게 될때, 빛의 밸브(66,68 및 70)중 대응밸브가 여기되어, 빛의 통과를 편광시킨다.
기술된 바와 같이, 쌍의 편광자[(72 및 74), (76 및 78) ,(80 및 82)]의 각각은 빛의 밸브(66,68 및 70)의 각각에 대응하는 축에 대해 직각으로 편광축을 갖는다. 따라서, 빛의 밸브(66,68 및 70)의 각각이 여기될시에, 빛 밸브상에 투사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분의 각각을 제어하고는 모두 차단된다. 따라서, 3개의 빛의 밸브(66,68 및 70)의 각각이 여기되는 동안, 텔레비젼 카메라(56)는 표면(31) 및 와이어[18(1) 내지 18(8)]로부터 반사된 빛의 각각의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분만을 감지하게 된다.
제4도의 색 식별 장치(28)은 제2도의 장치와 동일한 방식으로 동작한다. 다른 점은, 릴레이(88,90 및 92) 각각이 연속으로 닫쳐질때, 표면(31)과 그 표면에 인접한 와이어[18(1) 내지 18(8)]로부터 반사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분의 세기를 표시하는 텔레비젼 카메라(62)로부터의 데이타를 머신 시각 시스템(58)이 수신한다는 점이 다르다. 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분 세기의 데이타는 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 색의 세기를 설정하기 위해 이미 기술한 방식으로 머신 시각 시스템(58)에 의해 처리된다.
제4도의 색 식별 장치(28)은 빛 밸브(66,68 및 70)와 편광차[72,74,76,78,80 및 82]를 삭제하는 대신에, 전하 결합 소자 감지부품(95)이 위치되는 영상 평면 바로 앞에 위치하도록 카메라(62)내에, 제5도에 도시된 형태의 스트립필터(94)를 배치시킴으로써 변형될 수 있다. 제5도에 도시된 바와 같이 스트립 필터(94)는 나란히 이격된 3세트 래턴겔(Wratten gel) 스트립(98,100 및 102)을 포함하는 투명 베이스관(96)으로 이루어진다. 3개의 스트립(98,100 및 102)의 각각의 내부의 스트립은 적색, 녹색 및 청색빛만을 각각 통과시킨다. 전형적인 실시예에 있어서, 일련의 스트립(98,100 및 102)은 각각 뉴욕, 로체스터, 이스트만 코닥 회사부터 사용가능한 각각의 코닥 렌텐 겔 필터[#92(짙은 적색), #57(녹색) 및 #47(청색)]로부터 필터된다. 스트립(98,100 및 102)내의 각각의 스트립 수는 일련의 스트립의 색 밀도가 같도록 선택된다. 래텐 겔 일련의 스트립(98,100 및 102)를 베이스판(96)에 첨부시킴으로써 스트립 필터(94)를 구성하기 보다는 베이스판 또는 감지 부품(95)상에 세개의 스트립 재질을 침전시킴으로써 구성하여 각각 적색, 녹색 및 청색 빛 만을 통과시킨다.
텔레비젼 카메라(62)의 감지 부품(95)에 인접하여 스트립 필터(94)를 배치시킴으로써, 카메라가 와이어[18(1) 내지 18(8)]에 대해 직각으로 기판(30)상의 표면(31)을 가로질러 연장하는 각각의 세대역(104,106 및 108)으로부터 각각 반사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분에 민감하게 된다. 카메라(62)의 출력 신호가 공급될시에, 머신 시각 시스템(58)은 각각의 대역(104,106 및 108)의 영상내의 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 세기를 결정할 수 있다.
사실상, 스트립 필터(94)의 세트 스트립(98,100 및 102)는 폭이 매우 좁아(통상적으로, 0.025 인치), 각각의 대역(104,106 및 108)이 텔레비젼 카메라(64)에 매우좁게 나타난다. 그 대역(104,106 및 108)이 매우 좁기 때문에, 그 대역 영상내의 상응 픽셀은 실제 동일한 적색, 녹색 및 청색 세기를 갖는다. 이러한 정보는 공지 및 공지되지 않은 색의 와이어[18(1) 내지 18(8)]가 각각의 표면(31)에 인접할시에, 머신 시각 시스템(58)이 벡터(
Figure kpo00075
1 내지
Figure kpo00076
8 및
Figure kpo00077
1 내지
Figure kpo00078
m)를 설정할 수 있도록 적색, 녹색 및 청색 픽셀 세기를 나타내는 데이타를 처리하게 한다. 벡터(
Figure kpo00079
1 내지
Figure kpo00080
8 및
Figure kpo00081
1 내지
Figure kpo00082
m)가 설정되면, 공지되지 않은 색이 와이어 [18(1) 내지 18(8)]는 상기 기술한 방식으로 식별될 수 있다.
본 명세서에 기술된 실시예에서는 본 발명의 원리에 따라 기술되었으며, 본 발명의 원리에 따른 본 분야의 숙련자에게는 본 발명의 정신 및 범주내에서 많은 변형이 있을 수 있다. 예를 들면, 본 발명이 와이어[18(1) 내지 18(8)]의 색을 식별하는 것에 관해 기술되었지만 많은 다른 형태의 물체의 색을 식별하는데에도 쉽게 이용될 수 있다.

Claims (12)

  1. 물체를 조사하고, 그 물체로부터 반사된 빛의 다수의 스펙트럼 성분의 각각의 세기를 감지하고, 그 세기의 값을 다수의 공지된 각각의 색에 관련된 표준의 각각의 세기값과 비교하여 물체[18(1) 내지 18(8)]의 색을 식별하는 단계와, 상기물체의 색에 따라 아티클(article) 제조를 완료하는 단계로 이루어진 아티클 제조방법에 있어서, 상기 물에의 여러 색으로 부터 유일하게 구별할 수 있는 한 색으로 되어 있는 배경물(31)에 근접하게 물체를 배치시키는 단계, 상기 물체와 상기 배경물을 동시에 조사하는 단계, 상기 배경물로부터 반사된 빛의 상기 다수의 스펙트럼 성분의 각각을 감지함과 동시에 물체로부터 반사된 빛의 스펙트럼 성분을 감지하는 단계, 상기 물체로부터 반사된 빛의 각각의 스펙트럼 성분의 세기와 상기 배경물로부터 반사된 빛의 상용 스펙트럼 성분의 세기비율을 계산하는 단계와, 계산된 각각의 세기 비율과 특정한 색을 가진 기준 몸체에 관련된 일련의 각각의 세기 비율 사이에서 실제로 정합될 때까지, 상기 배경물에 근접하게 배치된 서로 다른 공지된 일련의 색의 기준 몸체의 각각에 대해 설정된 일련의 세기 비율과 계산된 세기 비율을 비교하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 아티클 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감지 단계는 상기 물체[18(1) 내지 18(8)] 및 배경물(31)로부터 반사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분의 감지하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아티클 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 감지 단계를 상기 물체 및 배경물로부터 동시에 반사된 적색, 녹색 및 청색 빛을 감지하는 각각의 세 분리 감지 수단상에 투사된 빛을 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아티클 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 감지 단계는 상기 감지 수단이 상기 물체 및 배경물로부터 반사된 적색, 녹색 및 청색 빛을 연속적으로 감지하도록 단일 빛의 감지 수단상에 투사된 빛을 순차적으로 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아티클 제조방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 감지 단계는 상기 감지 수단이 상기 물체[18(1) 내지 18(8)] 및 배경물(31) 상에서 각각 3개의 공간 분리된 영역으로부터 반사된 적색, 녹색 및 청색 빛을 감지하도록 단일 감지 수단상에 투시된 빛을 공간적으로 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아티클 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 각각의 기준 몸체에 관련된 상기 일련의 세기 비율은, 배경물(31)에 인접하게 상기 각각의 기준 몸체를 배치시키는 단계, 상기 배경물과 이 배경물과 인접하게 배치된 기준 몸체를 동시에 조사하는 단계, 상기 기준 몸체로부터 반사된 빛의 다수의 각각의 스펙트럼 성분의 세기를 감지하는 동시에, 상기 배경물로부터 반사된 빛의 상응 스펙트럼 성분의 세기를 각각 감지하는 단계와, 상기 기준 몸체로부터 빛의 상기 각각의 스펙트럼 성분의 세기와, 상기 배경물로부터 반사된 빛의 상응 스펙트럼 성분의 세기 비율을 계산하는 단계로 이루어지는 방법에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 아티클 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 식별되는 상기 물체는 절연자켓으로 외장된 전기 도체로 형성된 와이어로 이루어지는 특징으로 하는 아티클 제조방법.
  8. 물체[18(1) 내지 18(8)]에 인접하게 배치된 배경물로, 그 물체의 여러색으로 부터 유일하게 구별할 수 있는 색으로 이루어진 배경물(31), 상기 배경물과 인접하게 배치된 물체를 동시에 조사하는 수단(32,34)과, 상기 물체 및 상기 배경물로부터 반사된 빛의 다수의 각각의 스펙트럼 성분의 세기를 감지하는수단(40,42 및 44)를 구비하여 물체의 색을 식별하기 위한 장치에 있어서, 상기 기준 물체로부터 반사된 빛의 각각의 스펙트럼 성분의 세기와 상기 배경물로부터 반사된 빛의 상응 스펙트럼 성분의 세기비율을 계산하는 수단(58)과, 계산된 각각의 세기 비율과 특정한 색의 기준 몸체에 관련된 일련의 각각의 세기 비율 사이에서 실제로 정합될 때까지, 서로 다른 공지된 색의 다수의 각각의 기준 몸체에 관련된 일련의 세기비율과 상기 계산된 각각의 세기비율을 비교하는 수단(58)을 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 색 식별장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 감지 수단은 상기 물체 및 상기 표면으로부터 반사된 빛의 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 성분만을 통과시키기 위한 대역 통과 필터를 가진 각각의 세개의 텔레비젼 카메라(40,42,44)를 구비 하는 것을 특징으로 하는 물체의 색 식별장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 감지 수단은 선택적으로 각각 적색, 녹색 및 청색 빛만을 통과시키기 위해 중첩된 각각의 세개의 필터링 수단[72 및 74,76 및 78,80 및 82]을 가진 단일 텔레비전 카메라(62)를 구비 하는 것을 특징으로 하는 물체의 색 식별장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 감지 수단은 상기 배경물상의 세 분리 영역으로부터 반사된 적색, 녹색 및 청색 빛만을 통과시키기 위해 스트립필터(94)를 가진 단일 텔레비젼 카메라(95)를 구비 하는 것을 특징으로 하는 물체의 색 식별장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 계산 수단과 상기 비교 수단은 공동으로 머신 시각시스템으로 구성되는 것을 특징으로 하는 물체의 색 식별장치.
KR1019880005869A 1987-05-20 1988-05-19 색 식별 장치 및 방법 KR910008479B1 (ko)

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