JPH03255302A - パターン検出装置 - 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］ この発明は、移動ロボットに搭載したカメラを変電所な
どの所定位置まで移動し、設備などの巡視点検をするた
めのパターン検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 第９図（ａ）、（ｂ）は、例えば昭晃堂、昭和６２年６
月９日発行「画像処理ハンドブック」（ページ６１３−
６１５）に示された従来の複合型部分パターンマツチン
グ法と呼ばれる認識方法による２値映像パターン及び部
分パターンの説明図である。このパターン検出方法は、
対象とする２値パターンの中から特徴的な部分パターン
Ｐ＋。

ｐ、、ｐ、・・・・・・を選び、予め計算機内に記憶し
ておく。そして対象が視野内に入ると計算機はその部分
パターンと標準パターンとを比較し、画面中で最もよく
一致した点の位置座標を求める。こうして求めたＰＩ、
Ｐ２の座標から計算される距離ｄ＋□と角度θ１□が、
対象物体の幾何学的関係と一致するとＰ＋、Ｐ２ともに
正常に計算されたと判断する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のパターン検圧装置は、以上のように構成されてい
るので、対象物までの距離が変化し、たり、画像中での
対象物に大きさの変化が見られたりすると標準パターン
と検査時の部分パターンとの間でマツチングが困難とな
り、正確な位置合わせができないと言う課題があった。

さらに多くの標準パターンを画像データとして記憶装置
に格納しておかなければならず、大容量のメモリを必要
とする等の課題があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされ
たもので、画像中での対象物の大きさに変化のある場合
にも容易に適用することができるとともに、対象につい
ての記憶容量が少なくて済むパターン検出装置を得るこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るパターン検出装置は、被検査物体を視覚
装置で撮像し、その画像信号を量子化する画像入力手段
と、その画像信号の各画素において予め定められた方向
の濃度勾配を求める濃度勾配検出″手段と、前記濃度勾
配の方向成分の絶対値が一定量上の画素についてＸ、Ｙ
方向に投影して計数手段で該画素を計数し、その計数値
の中から特徴量を求める情報処理手段と、前記特徴量を
予め計測して記憶装置に格納した基準値との差が容認範
囲内か否かを判断する異常検出手段とを備え、被検査物
体の異常を自動的に検出するようにしたものである。

〔作用〕

この発明におけるパターン検出装置は視覚装置で撮像し
た入力画像信号より、一定方向に濃度勾配を持つ画素成
分をＸ、Ｙ両方向に投影して計数することにより特徴量
を求め、基準値と比較することによって被検査物体の異
常検出判断を行うので、被検査物体の特徴量が強調され
、画像中の対象物に大きさの変化があっても確実に対応
する。

［発明の実施例１ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は、この発明が適用されている実際の状況を説明する
ための説明図であり、図において、１は移動用ロボット
、２は視覚装置としてのカメラ、３は例えば被検出物体
の碍子である。

次に動作について説明する。まず、変電所や発電所等に
おいて、設備の保守点検を自動的に行う場合には、移動
ロボット１が検査場所の定位置まで移動し、碍子３をカ
メラ２で撮影する。外観検査をする時には、碍子３と他
の構造物とを区別して画像中より対象物のみを検出する
。

第２図は５この発明を構成するためのハードウェアの一
実施例を示すブロック図で、図において、４はカメラ２
の出力を取込む画像入力手段、５は対象物の映像から濃
度勾配を検出する濃度勾配検出手段としての方向性微分
回路、６は計数手段、７は対象物が正常か否かを判断す
る異常検出手段、８は記憶手段、９は情報処理手段とし
てのプロセッサＣＰＵである。

最初に移動ロボット１は所定の位置まで移動する。そし
て、検査対象の碍子３をカメラ２で撮像し、ディジタル
の画像入力データをパターン検出装置２０の画像入力手
段４に取込む（ステップ５ＴＩ）。第４図は入力画像の
一例であり、被検出物体の碍子以外に他の背景構造物を
含む入力画像が現われる。その入力画像より碍子３のヒ
ダ方向（図では上方から下方に）の濃度勾配を検出して
方向成分を抽出するために、一方向性を持った方向性微
分回路５で第５図に示すように微分処理を行う（ステッ
プ５Ｔ２）、例えばヒダが水平な場合には、第６図（Ｃ
）の様な空間微分オペレータを用いる。この微分オペレ
ータはヒダ等のエツジの正負方向成分を検出できればよ
い。第６図の場合、（Ａ）のハツチングは対象物の画像
を表わす。Ｘｉ、Ｙｌ、Ｚｌの位置における上、下方向
の微分処理結果は、各々、同図（Ｂ）のＸ２．Ｙ２、Ｚ
２の方向性微分回路の電気信号で表わされる。対象物の
水平エツジ部で信号レベルが大きくなり、濃度勾配は信
号の符号で表わしている。

従って、方向性微分回路５は、正負方向成分を検出可能
なオペレータであればよい（ステップ５Ｔ３）。この微
分画像に対し、微分値の絶対値が所定のしきい値以上の
画素について、正負別々にヒダと垂直な方向の画素数を
計数手段６によって計数する。

第７図（ａ）、（ｂ）は、計数された周期バターン軸方
向の投影データである。この投影データに対し、画素計
数値ｎが所定のしきい値７８以上の領域を碍子３の水平
方向の対象物候補領域としてＲ，、Ｒ２，Ｒ，・・・・
・・を検出する（ステップＳＴ４，５Ｔ５）。

次に、前記各々の対象物候補領域Ｒ，，Ｒ，。

Ｒ３・・・・・・内についてヒダ方向の画素数を計数し
第２図に示すように投影処理を行い（ステップ５Ｔ６）
、その画素数が所定のしきい値７８以上の領域を碍子の
対象物候補領域として検出する。さらに、前記、第７図
と第８図の２つの投影データより碍子領域の輻Ｗ（Ｒ，
）、高さＨ１中心位置（ｘ、ｙ）、構成画素Ｓをプロセ
ッサ９により算出する（ステップ５Ｔ７）。これらの特
徴量を予め計測して記憶手段８に格納してある基準値と
異常検出手段７で比較することによってパターン固定を
行い、目的とする碍子３の検出を行う（ステップ５Ｔ８
）。

基準値との比較は（１）式に示すように各々の特徴量と
基準値との差が所定の容認範囲内であれば、目的とする
碍子は検出されたものとする。又、容認した範囲外の場
合に異常と判定して異常信号を出力する（ステップ５Ｔ
９）。

但し、ＷＸ１△Ｗ：幅Ｗの基準値と容認範囲ＨＫ、△Ｈ
：Ｈの基準値と容認範囲 ＳＸ、△Ｓ：幅Ｓの基準値と容認範囲 ａｂｃ　：絶対値 また、評価値としては、碍子の存在候補領域内における
物体占有密度ρ＝ｓ／　（ＷＸＨ）や領域の縦横比Ｗ／
Ｈを用いてもよく上記実施例と同様の効果を奏する。

また、本実施例では、碍子の検出について説明したが、
階段、梯子、電線等のように同一方向成分がくりかえす
物体であれば同様に適用することができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、撮像された被検査物体
の画像信号を取込む画像入力手段と、その画像信号から
一定方向の濃度勾配を求める濃度勾配検出手段と、その
濃度勾配をＸ、Ｙ方向に投影して画素を計数し特徴量を
求める情報処理手段と、その特徴量と基準値と比較して
被検査物体の異常を検出する異常検出手段とをもって装
置を構成したので、画像中での大きさの変化にも容易に
適用でき、パターン検出の適用範囲の拡大と検出の信頼
性が向上する効果がある。又、多（の標準パターンを持
つ必要がなくなり、メモリ容量が少なくてすむため小形
、安価となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す応用例の説明図、
第２図はこの発明の一実施例によるハードウェアの構成
を示すブロック図、第３図は、被検出物体を検出するた
めの手順を示すフローチャート、第４図は入力画像の説
明図、第５図は方向性微分画像の説明図、第６図は水平
エツジ成分を検出する微分オペレータと波形の説明図、
第７図は第５図の画像を垂直方向に画素数を計数した投
影データ特性図、第８図は水平方向への投影データとパ
ターン検出のための評価値の説明図、第９図は従来のパ
ターン検出方法の説明図である。 図において、２はカメラ（視覚装置）、４は画像入力手
段、５は方向性微分回路（濃度勾配検出手段）、６は計
数手段、７は異常検出手段、８は記憶手段、９はプロセ
ッサ（情報処理手段）である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一方向性成分を繰り返される被検査物体を視覚装置によ
   って撮像し、その画像信号を量子化する画像入力手段と
   、前記画像信号の各画素における濃度勾配の予め決めら
   れた方向の成分を求める濃度勾配検出手段と、前記濃度
   勾配の方向成分の絶対値が一定量上の画素についてＸ、
   Ｙ方向に投影する計数手段で該画素を計数し、その計数
   値の中から特徴量を求める情報処理手段と、前記特徴量
   及び予め計測して記憶手段に格納してある基準値との差
   が容認範囲内か否かを検出する異常検出手段とを備えた
   パターン検出装置。