JPH02132565A - カラー画像２値化処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、カラー画像信号に基づいて予め定められた色
に関する２値画像を得るための２値化処理装置に関する
ものである。

従来の技術 ＴＶカメラ等の撮像装置を用いて、例えば、部品の種類
を識別したり被加工物の位置を計測したりすることが行
われている。例えば、特開昭６３−１４２７９１号公報
に記載されている装置はその一例で、明るさのみを基準
とした２値画像に基づいて種類識別等の画像処理を行う
ようになっている。かかる処理装置によれば、信号処理
時間が速いとともに装置が簡単かつ安価に構成され得る
利点があるが、反面、形状が同じか近似しているものに
ついては識別し得ないという欠点があった。

これに対し、カラーカメラ等のカラー撮像装置から出力
されたカラー画像信号に基づいて、部品の種類の識別等
を行うようにした装置が提案されている。これによれば
、形状のみならず色についても判断されるため、形状が
同じであっても色の相違から部品の種類等を高い精度で
識別できるようになる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このようなカラー撮像装置を用いた画像
処理装置は、従来、Ｒ（赤）．Ｇ（緑），Ｂ（青）の３
原色の色データを用いて、それ等を例えば８ビッ｝：２
５６階調に分割してディジタル化し、各データをフレー
ムメモリに記憶するとともに、そのデータを読み出して
判別処理を行うようになっていたため、処理すべきデー
タ量が極めて多く、大容量の記憶装置が必要で装置が高
価になるとともに、処理時間が長くなるという問題があ
った。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、カラー画像信号をを短時間で信号
処理できる安価な装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するためには、カラー画像信号をアナ
ログ信号のまま信号処理して２値化するようにすれば良
く、本発明は、カラー撮像装置から出力されたカラー画
像信号に基づいて予め定められた色に関する２値画像を
得るための２値化処理装置であって、（ａ）前記カラー
画像信号から複数の色相に関するアナログ信号を取り出
す信号取出し手段と、（ｂ）前記予め定められた色を前
記複数のアナログ信号で表した場合における各アナログ
信号の信号値のデータが記憶されたデータ記憶手段と、
（Ｃ）前記複数のアナログ信号の各々について、画素毎
にその信号値が前記データ記憶手段に記憶されたデータ
の範囲内にあるか否かを判別する判別手段と、（ｄ）各
画素に関する前記複数のアナログ信号の信号値が全て前
記データの範囲内にあると前記判別手段により判別され
たか否かによって各画素を２値信号で表す２値化処理手
段とを有することを特徴とする。

なお、上記複数の色相に関するアナログ信号としては、
光の３原色である赤色．緑色，青色に関する信号を取り
出すことが望ましいが、Ｉ最像される対象物の色の種類
等により、それ等の中の２色だけを取り出すようにした
り、他の色相に関する信号を取り出すようにしたりする
ことも可能である。

作用 このようなカラー画像２値化処理装置においては、先ず
、信号取出し手段によりカラー画像信号から赤，緑，青
等の複数の色相に関するアナログ信号が取り出され、そ
の複数のアナログ信号の各々について、画素毎にその信
号値が予めデータ記憶手段に記憶されたデータの範囲内
にあるか否かが判別手段によって判別される。データ記
憶手段には、予め定められた所定の色を上記複数のアナ
ログ信号で表した場合における信号値のデータ、具体的
には赤，緑，青等の複数の色を混合して上記所定の色を
作り出す場合における各色の濃淡すなわち混合割合を表
すデータが記憶されているため、カラー撮像装置によっ
て撮像された対象物の色が予め定められた所定の色と一
致する場合には、その対象物に対応する部分における各
画素に関する上記複数のアナログ信号の信号値は何れも
データの範囲内となり、画素毎に全てのアナログ信号の
信号値がデータの範囲内にあるか否かにより２値化処理
手段によって各画素が２値信号で表されることにより、
撮像された対象物に対応する２値画像が得られる。しか
し、対象物の色が予め定められた所定の色と異なる場合
には、複数のアナログ信号の信号値のうち少なくとも一
つはデータ記憶手段に記憶されたデータの範囲外となる
ため、対象物に対応する２値画像は得られない。

したがって、例えば部品の種類識別においては、複数種
類の部品の色に関するデータを前記データ記憶手段に記
憶しておくことにより、色および２値画像から判断され
る形状等に基づいて、部品の種類が高い精度で識別され
得るようになるのである。なお、かかるカラー画像２値
化処理装置は、必ずしも部品の種類識別のみに利用され
るものではなく、複数の色で描かれた模様の中から所定
の色に関する模様のみを取り出すなど、種々の用途に利
用され得る。

発明の効果 このように、本発明のカラー画像２値化処理装置におい
ては、アナログ信号のまま信号処理するようになってい
るため、ディジタル信号に変換して信号処理する場合に
比較して処理すべきデータ量が大幅に低減され、短時間
で信号処理できるようになるとともに、ディジタル信号
を一時記憶する大容量のフレームメモリ等が不要となっ
て装置が安価に構成され得るのである。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明に係るカラー画像２値化処理装置を備
えた視覚装置の構成を説明するブロック線図である。か
かる第１図において、１０は分類装置や自動加工機等に
供給された対象物であり、その対象物１０の上方にはカ
ラー撮像装置としてのカラーカメラｌ２が設置されてい
る。カラーカメラ１２は、対象物１０で反射された光を
受光してその光強度を表す輝度信号ＳＹと、その光の色
をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色で表すカラー
信号ＳＲ，ＳＯ，ＳＢとを合成したカラー画像信号ＳＰ
を出力する。

上記カラー画像信号ＳＰは分離回路１４に供給され、上
記輝度信号ＳＹと、カラー信号ＳＲ，ＳＧ，ＳＢとに分
離される。これ等の信号は何れもアナログ信号で、輝度
信号ＳＹは２値化コンバレータｌ６に供給される。２値
化コンバレータ１６には、ＣＰＵ１８から出力された２
値化レベルを表すレベル信号ＳＬがＤ／Ａコンバータ２
０を介して供給されるようになっており、２値化コンバ
レータ１６は、上記輝度信号ＳＹとアナログ化されたレ
ベル信号ＳＬとを比較して、その輝度信号ＳＹをレベル
信号ＳＬの上か下かによって２つの値で表した２値信号
ＳＹ’に変換する。上記レベル信号ＳＬは、輝度信号Ｓ
Ｙが対象物１０で反射したものとそうでないものとに分
けられるように、照明照度等を考慮して設定される。

一方、上記カラー信号ＳＲ，ＳＧ，ＳＢは複数の色相に
関するアナログ信号に相当するもので、それぞれ抽出回
路２２ｍ，２２ｃ，２２ｍに供給される。これ等の抽出
回路２２＊　，２２Ｇ　，２２ｓにはまた、ＣＰＵ１Ｂ
から予め設定された色データに対応するデータ信号ＳＤ
．，ＳＤ．，ＳＤ．がＤ／Ａコンバータ２４ｇ，２４ｃ
．２４ｍを介してそれぞれ供給されるようになっており
、抽出回路２２ｍ，２２ｃ，２２＋＋は、画素毎に供給
されるカラー信号ＳＲ，ＳＯ，ＳＢとアナログ化された
データ信号ｓＤ＊　，ＳＤｅ　，ＳＤＲとをそれぞれ比
較して、そのデータ信号ＳＤ．，ＳＤ．，ＳＤＩの範囲
内の信号成分のみを出力する。データ信号ＳＤ＊　，Ｓ
Ｄｃ　，ＳＤｉはそれぞれ一定の幅を有しており、抽出
回路２２Ｒ，２２Ｇ，２２１＋は、例えばその幅の上限
よりも低い信号成分を通過させるコンパレー夕と、下限
よりも高い信号成分を通過させるコンバレータとを含ん
で構成される。これ等の抽出回路２２１１．２２Ｇ．２
２１は判別手段に相当し、前記分離回路１４は信号取出
し手段に相当する。

上記抽出回路２２．，２２．，２２．を通過したカラー
信号ＳＲ，ＳＧ，ＳＢは、色画像検出器２６に供給され
る。色画像検出器２６は２値化処理手段に相当するもの
で、全てのカラー信号ＳＲ，ＳＧおよびＳＢが供給され
たか否かによって各画素を２つの値で表した２値信号Ｓ
Ｃを出力する。

かかる色画像検出器２６は、例えばカラー信号ＳＲ，Ｓ
ＧおよびＳＢが全て供給された場合にのみ信号を出力す
るＡＮＤ回路等を含んで構成される。

前記ＣＰＵ１８は、データバスライン２８を介して接続
されたＲＯＭ３０，ＲＡＭ３２，およびビデオＲＡＭ３
４と共にマイクロコンピュータを構成しており、ＲＡＭ
３２およびビデオＲＡＭ３４の一時記憶機能を利用しつ
つＲＯＭ３０に予め記憶されたプログラムに従って信号
処理を行い、前記レベル信号ＳＬおよびデータ信号ＳＤ
，ｌ，ＳＤ．，ＳＤ．を出力するとともに、２値信号Ｓ
Ｙ“およびＳＣをデータバスライン２８を介して読み込
む。上記レベル信号ＳＬが表す２値化レベルは、図示し
ない設定器若しくは接続端子を介して接続されたパソコ
ン等の外部機器などにより、予めＲＯＭ３０に記憶され
ている。また、データ信号ＳＤＲ　，　　Ｓ　Ｄａ　，
　　Ｓ　Ｄ＋＋が表す色データは、対象物１０の種類毎
に、その対象物１０の面積，六数，周囲長等の特徴デー
タと共に設定器若しくは外部機器などにより予めＲＯＭ
３０に記憶されている。

この色データは、対象物１０の色を前記カラー信号ＳＲ
，ＳＧ，ＳＢによって表した場合における各信号値のデ
ータで、更に具体的には、赤．緑．青の３原色を混合し
てその対象物１０の色を作り出す場合における各色の濃
淡すなわち混合割合を表すものであり、照明の変化や対
象物１０の固体差等による僅かな色の相違等を考慮して
一定の幅をもって設定されている。本実施例ではＲＯＭ
３０がデータ記憶手段に相当する。

また、上記２値信号ＳＹ’およびＳＣはそれぞれ対象物
１０の形状を表すもので、２値画像としてビデオＲＡＭ
３　４に一時記憶される一方、ＣＰＵ１８により読み出
されてその種類の識別や位置計測等が行われる。位置計
測は、例えば上記２値信号ＳＹ“による２値画像に基づ
いて行われ、種類の識別は、前記ＲＯＭ３　０に記憶さ
れた特徴データと上記２値画像とを比較することにより
、例えば第２図に示されているフローチャートに従って
行われる。

すなわち、先ず、ステップＳ１においては輝度信号ＳＹ
に基づいて得られた２値信号ＳＹ’による２値画像が読
み出され、ステップＳ２において、その２値画像と予め
記憶された全ての対象物の特徴データとを比較すること
により対象物ｌＯの種類が識別される。そして、ステッ
プＳ３においては、対象物１０の種類が正常に識別され
たか否か、すなわち対象物ｌＯの種類が１つに特定され
たか否かが判断され、１つに特定された場合には一連の
種類識別に関する信号処理は終了するが、そうでない場
合にはステップ３４以下が実行される。

これは、輝度信号ＳＹに基づいて得られる２値画像は、
その形状のみを表すものであるため、形状が同じであっ
たり近似しているものについては、前記ステップＳ２に
おいて複数種類のものが対象物１０の種類として残り、
１つに特定されないからである。

ステップＳ４においては、上記ステップＳ２において対
象物１０と識別された複数種類の対象物に関する色デー
タのデータ信号ＳＤ．，ＳＤＧおよびＳＤ．がそれぞれ
出力され、各々の色に関する２値信号ＳＣが読み込まれ
てビデオＲＡＭ３０に一時記憶される。この場合に、対
象物ｌＯの色とデータ信号ＳＤ．，ＳＤ．およびＳ　Ｄ
　ｓが表す色とが一致する場合には、前記カラー信号Ｓ
Ｒ，ＳＧおよびＳＢの信号値は何れもデータ信号ＳＤ．
ＳＤ．およびＳＤ．の範囲内にあり、対象物１０の形状
に対応する２値信号ＳＣが色画像検出器２６から出力さ
れるが、対象物１０の色とデータ信号ｓＩ）ＩＩ，ｓＤ
ＧおよびＳＤ．が表す色とが異なる場合には、３つのカ
ラー信号ＳＲ，ＳＧおよびＳＢの信号値のうち少なくと
も一つはデータ信号ＳＤ．，ＳＤＧおよびＳＤ．の範囲
外となり、色画像検出器２６からは２つの値の１つだけ
から成る２値信号ＳＣが出力されることとなり、対象物
１０の形状に対応する２値画像は得られない。

そして、ステップＳ５において上記ビデオＲＡＭ３０に
記憶された２値信号ＳＣによる２値画像が読み出される
とともに、ステップＳ６において、その２値画像を得る
際に出力されたデータ信号ＳＤ．，ＳＤ．およびＳＤＩ
ｌに関する対象物の特徴データとその２値画像とが比較
され、２値画像と特徴データとが一致する場合に、その
データに関する対象物が現在撮像されている対象物１０
であると識別される。このような識別処理は、ビデオＲ
ＡＭ３０に一時記憶された全ての２値信号ＳＣに関する
２値画像について、それぞれその色データに関する対象
物の特徴データと比較して行われるが、この場合には、
色および形状に基づいて対象物１０の種類が識別される
ため、前記ステップＳ２による識別に比較して精度が高
い。

その後、ステ“ツブＳ７において、前記ステップＳ３と
同様な識別結果についての判断が為され、上記ステップ
Ｓ６において対象物１０の種類が１つに特定された場合
には一連の種類識別に関する信号処理は終了する。また
、ステップＳ６において対象物ｌＯに対応するものが１
つも無かったり２以上あった場合には、ステップＳ８に
おいて識別不能の判定が為され、一連の信号処理は終了
する。

第１図に戻って、前記ＣＰＵ１８にはまた、外部機器Ｔ
／Ｆ３６がデータバスライン２８を介して接続されてお
り、上記種類識別の結果や位置計測の結果等を表す信号
が、その外部機器１／Ｆ３６からパラレルＩ／Ｆ３８お
よびシリアルＩ／Ｆ４０を介して前述した分類装置や自
動加工機等に出力される。そして、例えば分類装置にお
いては、その対象物１０をその種類に応じた分類位置へ
送り出す一方、自動加工機においては、対象物１０が載
置された位置や種類に応じて所定の加工を行うように作
動させられる。

ここで、本実施例の視覚装置は、カラー信号ＳＲ，ＳＯ
，ＳＢを用いて対象物１０の種類を識別する際に、それ
等の信号をアナログ信号のまま信ィジタル信号に変換し
て信号処理する場合に比較して処理すべきデータ量が大
幅に低減され、短時間で信号処理できるようになるとと
もに、ディジタル化されたカラー信号を一時記憶する大
容量のフレームメモリ等が不要となって装置が安価に構
成され得るのである。

また、本実施例では、対象物１０の種類を識別する際に
、先ず、輝度信号ＳＹによる２値画像を用いて行われ、
必要に応じてカラー信号ＳＲ，ＳＧ，ＳＢによる２　４
ａ画像が用いられるため、始めからカラー信号ＳＲ，Ｓ
Ｇ，ＳＢを用いて信号処理する場合に比較して、全体と
しての処理時間が一層短縮される利点がある。

また、本実施例では、カラー信号ＳＲ，ＳＧ，ＳＢを用
いて種類識別を行う際にも、輝度信号ＳＹを用いた種類
識別と同様に２値画像に基づいて行うようになっている
ため、２値画像に基づいて識別処理を行うためのハード
ウェアやソフトウェアが共用でき、装置が一層簡単かつ
安価に構成され得るのである。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本発明は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例では本発明のカラー画像２値化処理
装置が種類識別や位置計測を行うための視覚装置に適用
された場合について説明したが、複数の色で描かれた模
様の中から所定の色に関する模様のみを検出する場合な
ど、その他の用途に利用することも可能である。

また、前記実施例では輝度信号ＳＹに基づいて種類識別
を行った後、必要に応じてカラー信号ＳＲ，ＳＧ，ＳＢ
に基づく種類識別が行われるようになっているが、最初
からカラー信号ＳＲ，ＳＧ，ＳＢに基づいて種類識別を
行うようにしても差支えない。その場合には、複数種類
の対象物を色別に分類して識別処理を行うことが望まし
い。

また、前記実施例では赤，緑，青の３原色のカラー信号
ＳＲ，ＳＧ，ＳＢを取り出して信号処理するようになっ
ているが、対象物１０の色の種類によってはそれ等の中
の２色に関するカラー信号のみを用いたり、他の色相に
関するカラー信号を採用したりすることも可能である。

また、前記実施例では２値化処理手段が色画像検出器２
６によって構成されているが、同様の機能をマイクロコ
ンピュータにて行わせることも可能である。

また、前記実施例では対象物１０の特徴データと２値画
像とを比較して種類を識別する場合について説明したが
、予め複数種類の対象物１０に関する正常な２値画像を
記憶させておいて、実際に得られた２値画像とをマッチ
ングさせ、その相違度を判定するパターンマッチング法
など、良く知られた他の識別法を採用しても良いことは
勿論である。

その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基
づいて種々の変更．改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるカラー画像２値化処理
装置を備えた視覚装置のブロック線図である。第２図は
第１図の装置において種類の識別処理を行う際の作動を
説明するフローチャートである。 １　２　： １　４　： ２２Ｒ ２６　： ３　０　： ＳＰ： ＳＲ， ＳＣ： カラーカメラ（カラー撮像装置） 分離回路（信号取出し手段） ，２２Ｇ，２２８　　：抽出回路（判別手段）色画像検
出器（２値化処理手段） ＲＯＭ　（データ記憶手段） カラー画像信号 ＳＧ，ＳＢ：カラー信号（アナログ信号）２値信号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　カラー撮像装置から出力されたカラー画像信号に基づ
   いて予め定められた色に関する２値画像を得るための２
   値化処理装置であって、 前記カラー画像信号から複数の色相に関するアナログ信
   号を取り出す信号取出し手段と、前記予め定められた色
   を前記複数のアナログ信号で表した場合における各アナ
   ログ信号の信号値のデータが記憶されたデータ記憶手段
   と、 前記複数のアナログ信号の各々について、画素毎にその
   信号値が前記データ記憶手段に記憶されたデータの範囲
   内にあるか否かを判別する判別手段と、 各画素に関する前記複数のアナログ信号の信号値が全て
   前記データの範囲内にあると前記判別手段により判別さ
   れたか否かによって各画素を２値信号で表す２値化処理
   手段と を有することを特徴とするカラー画像２値化処理装置。