JPH0346045B2

JPH0346045B2 -

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Publication number: JPH0346045B2
Application number: JP59242756A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Moribe
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1984-11-16
Publication date: 1991-07-15
Also published as: JPS61120002A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は濃淡画像で表わされた被測定物のコー
ナ点の位置座標と、その姿勢の傾きを高速で検出
できる方法及びその装置に関する。

本発明方法及び装置は、例えばロボツトの作業
対象となる被測定物の教示点からの位置ずれや、
その姿勢のずれを高速に測定し、ロボツトの教示
点をリアルタイムで補正して、正常に作業を継続
できるようにするための装置に応用できる。

［従来の技術］ロボツトの作業対象物である機械部品などの大
部分はコーナ点を持つている。このコーナ点の位
置座標と、コーナ点に接続される縁線の傾きを検
出することにより、対象物全体の位置ずれや姿勢
のずれを計算することができる。

コーナ点の検出の一方法として、従来、１画面
を256×256画素で構成し、各画素での濃淡レベル
を256階級（８ビツトデータ）にデイジタル化し
た濃淡画像を大型計算機を用いて画像処理する方
法が考案されている。たとえば、１次微分、２次
微分による縁線の抽出、マスクオペレータ、テン
プレートマツチングによる縁線、角の抽出が行な
われている。

しかし、大型計算機を用いれば、複雑高度な画
像処理ができる反面、本質的に逐次演算処理方式
であるため多大な時間を要しまたコスト高となる
欠点がある。

又これを補うため、テレビカメラからの映像信
号を、適当なしきい値を設けて２値化し、データ
圧縮した後、輪郭線を追跡し、コーナ点を探索す
る方式も考えられている。しかし、この方式は２
値化するためのしきい値の設定が難しく、照明や
背景などを相当工夫しても、種々のノイズに撹乱
されてデータの処理が、不可能になる場合が多
い。

この様な理由から、従来、特にロボツト制御な
どの制御分野においては、リアルタイム制御、低
コスト化、高信頼性が要求されるため、上記方式
は、応用できなかつた。

［発明の解決しようとする問題点］制御の分野に対応し得る高速性、高信頼性を満
たすに十分な、物体のコーナ点の位置、姿勢等を
検出するための方法及び装置は存在しない。

本発明は、上記の欠点を改良するためになされ
たものであり、簡便なステツプで、高速かつ高精
度に、被測定物のコーナ点の位置、姿勢を検出す
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］本第１発明は、コーナ点検出方法に関するもの
であり、その発明の構成は次の通りである。

被測定物の画像を光電変換器の受光面上に投影
し、該受光面の平面座標に対応して、映像信号の
濃淡レベルをサンプリングして得られた被測定物
の濃淡画像の処理方法に於て、前記濃淡画像上に仮想線を設定し、該仮想線上
の点における前記濃淡画像の明度勾配を該仮想線
に沿つて演算し、前記明度勾配の絶対値が、所定
値以上である点を、前記被測定物の縁線上のエツ
ジ点として検出し、該エツジ点から出発し、前記縁線上の点の前記
明度勾配からその点における前記縁線の方向を求
め、該縁線に沿う微小間隔だけへだてた縁線上の
次の点を算出する処理を遂次実行して、前記縁線
に沿つて移動し、前記明度勾配の絶対値が所定値以上で、明度勾
配の方向が所定値以上変化する点を前記被測定物
の縁線のコーナ点として検出することを特徴とす
る画像のコーナ点検出方法である。

第２図は、被測定物の濃淡画像１を模式的に示
したものである。濃淡画像１は、光電変換器から
出力される映像信号を、受光面上の平面座標に対
応してサンプリングして濃淡レベルをデイジタル
化して得られた画像である。

２は、被測定物の画像（以下単に「被測定物」
という）である。本発明は、この被測定物２のコ
ーナ点Ａの座標を検出するものである。濃淡画像
１上に被装定物２を横切る仮想線Ｌを設定する。
仮想線Ｌは、被測定物２の縁線２１とエツジ点Ｂ
で交わつている。

まず、仮想点Ｌ上の動点Ｐを仮想線Ｌに沿つて
移動させながら、動点Ｐにおける濃淡画像１の明
度勾配を求める。ここで、明度勾配は、ベクトル
量であり、平面座標に関する画像の明度のグラデ
イエントである。その明度勾配を演算する方法
は、任意であるが、たとえば動点Ｐを含み、２×
２、３×３、４×４、等のメツシユ状に分割され
た各画素のデータを用いて、ロバートのオペレー
タ、ソーベルのオペレータ等によつて算出するこ
とができる。

縁線２１上では、明度勾配の絶対値が大きくな
ることが知られており、動点Ｐにおける明度勾配
の絶対値が所定値よりも大きくなつたことを検出
して、その動点が縁線２１上のエツジ点Ｂである
ことを判別できる。

この様にして、エツジ点Ｂの位置座標が検出さ
れると、そのエツジ点Ｂにおける明度勾配の方向
から、縁線２１の存在する方向を推定できる。即
ち縁線２１は、明度勾配（ベクトル）に対し垂直
方向に伸びているので、明度勾配を±90゜回転し
たベクトルの方向に縁線２１は存在することにな
る。この様にエツジ点Ｂにおける縁線２１の方向
を決定し、その方向に、エツジ点Ｂから微小間隔
だけへだてた点Ｑ１を選定し、その点Ｑ１での明
度勾配を求める。その明度勾配の絶対値が所定値
以上ならば、次に、その点Ｑ１での明度勾配から
縁線２１の方向を推定し、さらに、縁線２１上に
ある次の微小間隔だけへだてた点Ｑ２を選定す
る。

この様にして、順次、点Ｑ１，Ｑ２，…，Qn
を選定することによつて縁線２１に沿つて移動す
ることができる。この様な操作を順次くり返す
と、コーナ点Ａに致る。コーナ点近傍では、縁線
２１上の点Qnにおける明度勾配Vnから推定した
方向と、点Qn＋₁における明度勾配Vn＋₁から推
定した方向とが大きく異なる。即ち、明度勾配が
大きく変化したことを検出して、そのときの縁線
２１上の点を被測定物２のコーナ点Ａと判別する
ことができる。

以上の操作によつて、被測定物２のコーナ点Ａ
の位置座標を検出することができる。したがつ
て、前記エツジ点Ｂとコーナ点Ａの位置座標から
縁線２１の傾きが求まり、縁線２１の傾きから被
測定物の姿勢を求めることができる。

次に、第２発明について説明する。

第１図は、同発明装置の概念を示したブロツク
ダイヤグラムである。

本発明装置の構成は次の通りである。

被測定物の画像を光電変換器の受光面上に投影
し、該受光面の平面座標に対応して、映像信号の
濃淡レベルをサンプリングして得られた被測定物
の平面座標に関する濃淡画像を記憶する画像入力
装置と、前記画像入力装置からデータを入力し、前記濃
淡画像上の任意の点における明度勾配を求める微
分装置と、前記微分装置の出力を入力して前記明度勾配の
絶対値を求める絶対値演算装置と、前記微分装置の出力を入力して前記明度勾配の
方向を求める方向演算装置と、前記濃淡画像上の任意に設定された直線に沿う
点の平面座標を順次、前記微分装置に与え、前記
絶対値演算装置の出力が所定の値よりも大きくな
る点を前記被測定物の縁線上のエツジ点として検
出するエツジ点検出装置と、前記エツジ点の検出後、該エツジ点から出発
し、前記縁線上の点の前記明度勾配より、その点
における前記縁線の方向を求め、該縁線に沿う微
小間隔だけへだてた次の点の平面座標を、前記微
分装置に与えるサイクルを逐次実行して縁線上を
移動し、前記絶対値演算装置の出力が所定値以上
で、前記方向演算装置の出力が所定値以上変化し
たとき、その点を前記縁線のコーナ点として検出
するコーナ検出装置と、から成るコーナ点検出装
置である。

画像入力装置３は、平面座標に関する濃淡画像
１を記憶する装置である。たとえば、テレビカメ
ラ等の電子管撮像装置、CCD、BBD等の固体撮
像装置を用いて映像信号を取出し、該映像信号を
平面座標に対応してサンプリングし、デイジタル
化して濃淡画像１として記憶する装置である。即
ち画像入力装置３は、テレビカメラ等の映像検出
手段を備えていても、他の装置によつて検出され
た濃淡画像１のデータを入力しこれをアクセス可
能に記憶する装置であつても良い。要は、少なく
とも濃淡画像１を記憶できる装置である。

画像入力装置３には、微分装置４が接続されて
おり、微分装置４はエツジ点検出装置からの信号
Ｓ１によつて、画像入力装置３から濃淡画像１の
データを取込み、信号Ｓ１によつて特定された点
における明度勾配を求める。この微分装置４の構
成は、その点における明度勾配が求まれば任意で
よく、たとえば、前記方法発明において説明した
様に、微分オペレータを用いるのであれば、その
演算を実行する積和演算器で構成することができ
る。

絶対値演算装置５、方向演算装置６は、微分装
置４に接続されており、それぞれ微分装置４で求
められた明度勾配の絶対値と方向とを演算する装
置である。

エツジ点検出装置７は、濃淡画像１上にとられ
た仮想線Ｌに沿つて、仮想線Ｌ上の点の平面座標
を信号Ｓ１として微分装置４に与え、絶対値演算
装置５からの信号Ｓ２を入力し、明度勾配の絶対
値が所定値よりも大きくなつたときの点の平面座
標を記憶し、エツジ点Ｂを検出する装置である。

コーナ検出装置８は、絶対値演算装置５、方向
演算装置６からの信号Ｓ２，Ｓ３をそれぞれ入力
すると共に、微分装置４で求められた明度勾配を
示す信号Ｓ４を入力して、信号Ｓ３の変化量を検
出しつつ、変化量が大きくなるまで、エツジ点Ｂ
から出発して順次縁線上の点の座標を信号Ｓ５と
して微分装置４に与え、コーナ点Ａを検出する装
置である。図中信号Ｓ４は微分装置４から入力し
ているが、信号Ｓ２，Ｓ３は、明度勾配の情報を
含んでいるので、信号Ｓ２，Ｓ３から縁線２１の
方向を算定しても良い。コーナ検出装置８は、逐
次、算定された方向、即ち縁線２１の方向におけ
る次の点の座標を信号Ｓ５として微分装置４に与
える。方向演算装置６からの信号Ｓ３の値の変化
が所定値よりも大きいときは、その点の座標を記
憶し、この点を被測定物２のコーナ点Ａとして検
出する。

信号Ｓ３の変化の大きさ判定は、縁線２１が直
線である場合には、エツジ点における明度勾配の
方向を基準として行つても良い。又、隣接した２
点における明度勾配の方向の変化の大きさで行つ
ても良い。

上記方法及び装置は、コンピユータ、デイジタ
ル回路、アナログ回路、それらの組合せによつて
達成できるが、上記各装置は、コーナ点の検出速
度を向上させるため、上記機能装置をパイプライ
ン構造に接続するのが望ましい。特に微分装置４
において、明度勾配の各成分を同時に求めるた
め、微分装置４の各成分演算部は並列処理される
のが良い。又微分装置４によつて求められた明度
勾配は、絶対値演算装置５、方向演算装置６に同
時並列に入力し、明度勾配の絶対値と方向が並列
に求められるのが望ましい。

この場合には、各演算装置の間にバツフア・レ
ジスタなどを設けて、逐次データを一時ストアす
る様なことをしていないため、画像データが各演
算装置の中をシステム・クロツクに同期して流れ
て行くにつれて処理加工されるので、１演算サイ
クル内の高速画像処理が可能となる。

さらに、微分装置４と絶対値演算装置５又は方
向演算装置６との間で、並列処理を行うために
は、微分装置４が画像入力装置３からプリフエツ
チするように、エツジ点検出装置７又はコーナ検
出装置８からの信号Ｓ１，Ｓ５を、前データから
予測して、先行して出力しても良い。

本発明においては、画像中にあるノイズや照明
むらなどによりコーナ探索が撹乱されるのを防ぐ
ため、濃淡画像の空間に１次微分を導入し、照明
むらなどの影響を除去している。又その空間１次
微分オペレータの規模は、３×３、４×４、５×
５などに任意に変化させても良く、画像中のノイ
ズを平滑できる微分オペレータを採用することが
できる。

［実施例］以下、本発明を具体的な実施例に基づいて、詳
細に説明する。

本実施例の検出原理を第３図に従つて説明す
る。第２図と同一の部分は、同一の番号が付され
ている。コーナ点Ａを含む被測定物２を撮像した
濃淡画像全体をｆ（ｘ、ｙ）とし、この画像中に
任意の２点Ｐ１とＰ２が設定されている。探索は
Ｐ１点から、Ｐ１とＰ２を結ぶ直線Ｌに沿つてベ
クトルｒの方向に開始される。各点において濃淡
画像ｆ（ｘ、ｙ）に対する空間１次微分値fxとfy
とから成る明度勾配が算出される。ここで空間１
次微分値fx、fyとは、明度勾配のｘ成分、ｙ成分
のことである。それからベクトル絶対値√₂＋
fy²を演算し、それをしきい値THと、比較して
ベクトル絶対値√²＋²の方が大きければエツ
ジ点Ｂと判定し、その座標値をエツジ点座標
（xe、ye）として検出する。

次に前記エツジ点Ｂの空間１次微分値（fxe、
fye）の比から方向勾配θe＝ATAN（fye／fxe）
を検出し、右回り探索（第３図の場合）ではθe＋
90゜のコーナ点探索方向ｔを決定する。左回り探
索では、探索方向はθe−90゜となる。探索方向に
沿つて、探索点Ｑを決定し、その点上での明度勾
配の傾きを求め、又、次の探索点を決定する。こ
のようにして順次探索をして行き、探索点の空間
１次微分値のベクトル絶対値√²＋²がしきい
値TH以上で且つ、探索点の明度勾配の方向θ＝
ATAN（fy／fx）を検出して、｜θ−θe｜がしき
い値TGより大であれば前記探索点をコーナ点Ａ
と判定し、Ａの座標値をコーナ位置座標値（xc、
yc）として検出する。またコーナ姿勢は、エツ
ジ点Ｂの座標値（xe、ye）とコーナ点Ａの座標
値（xc、yc）とを結ぶ直線の傾きとして検出す
ることができる。

第４図は本発明の実施例に係る装置の構成を示
したブロツク図である。

画像入力装置３として、テレビカメラ（図示
略）の映像信号をサンプリングして得られた濃淡
画像１を記憶した画像メモリ３１が設けられてい
る。微分装置４は、明度勾配の各成分を求めるた
めの積和演算器４１，４２とアドレス発生器９０
の一部として構成されているアドレス制御部９０
０とから成る。絶対値演算装置５、方向演算装置
６は、それぞれ絶対値演算器５０、方向演算器６
０で構成されている。エツジ点検出装置７は、エ
ツジ・コーナ判定器９１と、アドレス発生器９０
と、エツジ位置座標値検出器７１、で構成され、
コーナ検出装置８は、エツジ・コーナ判定器９
１、アドレス発生器９０、コーナ位置座標値検出
器８１とで構成されている。又、エツジ位置座標
値検出器７１とコーナ位置座標値検出器８１との
出力は、ロボツト制御装置１００へ入力し、ロボ
ツト制御装置１００は、コーナ点座標及び、縁線
の傾斜から、被測定物体の位置、姿勢のずれを検
出して、ロボツトの教示点を修正する。

画像メモリ３１には、あらかじめ入力画像信号
ｆが撮り込まれている。アドレス発生器９０に
は、設定点Ｐ１，Ｐ２の（ｘ、ｙ）座標値と、コ
ーナ探索を縁線２１のどちらかの向きに行なうか
を＋又は−によつて指定する右、左回り探索指定
信号RLPSが与えられている。このアドレス発生
器９０は、例えば積和演算の規模が３×３の場
合、積和演算器４１および４２を駆動する副走査
アドレス信号Ｓ７、（xi、yi）を（−１、−１）
（０、−１）（１、−１）（−１、０）（０、０）（１
、
０）（−１、１）（０、１）（１、１）の順でくり
返し、また画像メモリ３１を駆動する画像メモ
リ・アドレス信号Ｓ６、（Ｘ、Ｙ）を（ｘ−１、
ｙ−１）、（ｘ、ｙ−１）（ｘ＋１、ｙ−１）（ｘ−
１、ｙ）（ｘ、ｙ）（ｘ＋１、ｙ）（ｘ−１、ｙ＋
１）（ｘ、ｙ−１）（ｘ＋１、ｙ＋１）の順でくり
返し出力する。この画像メモリ・アドレス信号Ｓ
６（Ｘ、Ｙ）によりアクセスされ、画像メモリ３
１から出力された画像信号Ｓ８、ｆ（Ｘ、Ｙ）は
積和演算器４１と４２により、それぞれｘ方向と
ｙ方向の空間１次微分値ｆ×とfyに変換され、さ
らに、ベクトル絶対値演算器５０により空間１次
微分値のベクトル絶対値信号Ｓ２、Ｆ＝√²＋
fy²および方向演算器６０により空間１次微分値
の方向信号Ｓ３、θ＝ATAN（fy／fx）に変換さ
れる。

アドレス発生器９０は、最初、設定点Ｐ１から
設定点Ｐ２へ向うエツジ点探索方向ｒに沿つて、
各画素のデータをアクセスするため、画像メモ
リ・アドレス信号Ｓ６、（Ｘ、Ｙ）を順次出力し
ている。エツジ・コーナ判定器９１は空間１次微
分値のベクトル絶対値信号Ｓ２、があらかじめ設
定されているしきい値THより大きくなつた時、
トリガ信号TGEをアドレス発生器９０とエツジ
位置座標値検出器７１に出力する。アドレス発生
器９０は、このトリガ信号TGEにより、設定点
Ｐ１とＰ２とを結ぶ直線上を探索するモードか
ら、コーナ点を探索するモードに切り換わり、エ
ツジ位置座標値検出器７１へエツジ・アドレス信
号Ｓ９、（ｘ、ｙ）を出力する。エツジ位置座標
検出器７１は、このエツジ・アドレス信号Ｓ９
（ｘ、ｙ）を、トリガ信号TGEのタイミングでラ
ツチし、エツジ位置座標値（xe、ye）として検
出するとともにロボツト制御装置１００へこの値
を出力する。

次に、アドレス発生器９０は、ｘ方向とｙ方向
の空間１次微分値fx、fyおよび右、左回り探索指
定信号RLPSにより、コーナ点探索方向ｔに沿つ
て画素データを抽出するために画像メモリアドレ
ス信号Ｓ６、（Ｘ、Ｙ）を出力する。エツジ・コ
ーナ判定器９１は、空間１次微分値のベクトル絶
対値信号Ｓ２があらかじめ設定されているしき値
THより大きく、且つ、エツジ点Ｂの明度勾配の
方向θeと現在の点の明度勾配の方向θとの差の絶
対値があらかじめ設定されているしきい値TGよ
り大きくなつた時、トリガ信号TGCを出力する。
コーナ位置座標検出器８１は、アドレス発生器９
０からのコーナ・アドレス信号Ｓ９、（ｘ、ｙ）
をトリガ信号TGCのタイミングでラツチし、そ
の点をコーナ位置座標値（xc、yc）として検出
するとともに、その値をロボツト制御装置１００
へ出力する。

第４図において、画像メモリ３１は通常のラン
ダム・アクセス・メモリで、エツジ位置座標値検
出器７１とコーナ位置座標値検出器８１は、通常
のラツチ回路で構成することができる。また絶対
値演算器５０と方向演算器６０は通常のEPROM
メモリで構成できる。即ちｘ方向とｙ方向の空間
１次微分値fx、fyによつて特定されるEPROMの
アドレスに、それの明度勾配の絶対値と方向を記
憶させて、それらの対応関数表を作り、fx、fyを
アドレス信号としてアクセスすれば、対応した絶
対値と方向がそのデータ線上に得られる。

第５図は、第４図のアドレス発生器９０の詳細
な回路構成を示したブロツク図である。

アドレス発生器９０は、画像メモリ３１にアド
レス信号Ｓ６を発生するための、アドレス制御部
９００と、仮想線Ｌ、または、縁線に沿つて線上
の点の座標を順次生成する主走査部９１０とから
成る。

アドレス制御部９００は、画像メモリ３１のア
クセスの同期信号となるクロツク発振器９０１
と、該クロツク発振器９０１の出力信号を分周す
る分周器９０２と、クロツク発振器９０１の出力
信号に同期して、微分演算のための制御信号を出
力する副走査回路９０３と、マトリツク状に画素
データを画像メモリ３１から取込むアドレス信号
を発生する加算器９０４とから成る。

主走査部９１０は、両端の２点Ｐ１，Ｐ２の座
標を入力し、仮想線Ｌに沿つて、仮想線Ｌ上の点
の座標値を出力する直線発生器９１１と、仮想線
Ｌ上の探索と、縁線上の探索モードとを切替える
切換器９１２と、明度勾配と、探索方向を示す信
号RLPSを入力して、縁線上の次の点の存在方向
を示す信号を出力するコーナ方向発生器９１５
と、現探索点の座標を記憶したラツチ回路９１４
と、ラツチ回路９１４の出力と、コーナ方向発生
器９１５の出力によつて、縁線上の次の点の座標
を発生する加算器９１３とから成る。

第５図において、クロツク発振器９０は、本実
施例における基本クロツク信号CLK１を分周器
９０２へ出力している。この分周器９０２は、例
えば積和演算の規模が３×３ならば１／９、４×
４ならば１／16、５×５ならば１／25に、基本ク
ロツク信号CLK１を分周し、積和演算サイク
ル・クロツク信号CLK２を出力する。探索動作
の最初において、設定点Ｐ１およびＰ２によつ
て、主走査部９１０中の直線発生器９１１は、エ
ツジ点探索方向に沿つた仮想線上の点のアドレス
信号を発生する。このアドレス信号は切換器９１
２を通つて加算器９０４の入力アドレス信号Ｓ
１，Ｓ５（ｘ、ｙ）となり、基本クロツク信号
CLK１により駆動される副走査回路９０３から
出力される副走査アドレス信号Ｓ７（xi、yi）と
加算器９０４により加算されてエツジ点探索モー
ドの画像メモリ・アドレス信号Ｓ６（Ｘ、Ｙ）に
変換される。

次に、エツジ点Ｂの検出後、トリガ信号TGE
により切換器９１２が切換わり、これによりアド
レス発生器９０は、エツジ探索モードからコーナ
探索モードに切換わる。このコーナ探索モードで
は、ラツチ回路９１４は、分周器９０２の出力ク
ロツク信号CLK２のタイミングで加算器９０４
への入力アドレス信号Ｓ１，Ｓ５（ｘ、ｙ）をラ
ツチする。その信号は、加算器９１３の一方の入
力端子へアドレス信号（ｘ、ｙ）として出力され
る。コーナ方向発生器９１５は、微小な移動量を
示す信号を発し、右回りならばコーナ方向アドレ
ス信号（−Δx、Δy）、左回りならばコーナ方向
アドレス信号（Δx、−Δy）を加算器９１３の他
方の入力端子へ出力する。従つて、加算器９１３
により加算された次の点の座標を示すアドレス信
号（ｘ±Δx、ｙ±Δy）が切換器９１２を通り加
算器９０４の入力アドレス信号Ｓ１，Ｓ５（ｘ、
ｙ）となり、この信号は、さらに副走査アドレス
信号（xi、yi）と加算されてコーナ点探索モード
の画像メモリ・アドレス信号Ｓ６、（Ｘ、Ｙ）と
なる。

第６図は、第５図のコーナ方向発生器９１５の
詳細な回路構成を示したブロツク図である。第６
図において、ｘ方向およびｙ方向空間１次微分値
fxおよびfyは、EDROMでできた関数表化された
データを記憶したSIN関数演算器９３０および
COS関数演算器９３１に入力する。その結果、
それぞれコーナ方向アドレスのｘ成分Δx（Δx＝
fy／Ｆ）およびｙ成分Δy（Δy＝fx／Ｆ）が得ら
れる。演算器９３０，９３１の出力信号は、さら
に、右、左回り探索指定信号RLPSにより、極性
変換器９３２および９３３により極性変換され、
右回り探索ならばコーナ方向アドレス信号（−
Δx、Δy）、または左回り探索ならばコーナ方向
アドレス信号（Δx、−Δy）に変換される。

第７図は、第４図の積和演算器４１，４２の詳
細な回路構成を示したブロツク図である。第７図
において、積和演算係数メモリ４１０には、あら
かじめｘ方向の空間１次微分オペレータＷが設定
されている。副走査アドレス信号Ｓ７、（xi、yi）
により、積和演算係数メモリ４１０から読み出さ
れた積和演算係数Ｗ（xi、yi）は画像メモリ・ア
ドレス信号Ｓ６、（Ｘ、Ｙ）により画像メモリ３
１から読み出された画像信号ｆ（Ｘ、Ｙ）と乗算
器４１１により乗算され、その出力は加算器４１
２の一方の入力端子に入力する。この加算器４１
２の出力は、基本クロツク信号CLK１のタイミ
ングでラツチ回路４１３にラツチされる。その出
力は加算器４１２の他方の入力端子に入力される
とともに、積和演算サイクル・クロツク信号
CLK２のタイミングでラツチ回路４１４にラツ
チされる。結局、クロツク信号CLK２の１サイ
クル周期に相当する１演算サイクル後に、１回の
積和演算が完了し、ｘ方向空間１次微分値fxが出
力される。

第４図のｙ成分の積和演算器４２は、第７図に
おいて、積和演算係数メモリにあらかじめｙ方向
の空間１次微分オペレータＷが設定されているこ
とと、その積和演算出力はｙ方向空間１次微分値
fyとなることを除けば、積和演算器４１と全く同
じ動作をする。

第８図は、第４図のエツジ・コーナ判定器９１
の詳細な回路構成を示したブロツク図である。

エツジ・コーナ判定器９１は、絶対値Ｓ２の大
きさをしきい値THと比較する比較器９５０と、
その結果を保持し、トリガ信号を出力するトリガ
回路９５１と、方向信号Ｓ３を入力し、エツジ点
Ｂでの値を記憶するラツチ回路９５２と、方向信
号Ｓ３を入力し、エツジ点Ｂでの値との差を求め
る加算器９５３と、その出力の絶対値を求める絶
対値回路９５４と、その出力しきい値TGと比較
する比較器９５５と、その出力を入力するゲート
回路９５６及びその出力を保持し、トリガ信号を
出力するトリガ回路９５７とから成る。

第８図において、空間１次微分値のベクトル絶
対値Ｆとあらかじめ設定されているしきい値TH
とが比較器９５０により比較され、ベクトル絶対
値Ｆがしきい値THより大きければ“１”、小さ
ければ、“０”のレベルの比較出力EDGEを得る。
この比較出力はEDGEはＤタイプ、フリツプフロ
ツプで構成するトリガ回路９５１のクロツクCK
端子に入力され、エツジ点Ｂの座標値（xe、ye）
をラツチ回路するためのトリガ信号TGEが、ト
リガ回路９５１から出力される。この時、トリガ
信号TGEのタイミングでラツチ回路９５２に入
力された空間１次微分値の方向信号θがラツチさ
れ、エツジ点Ｂの方向信号θeとなる。加算器９５
３の正入力端子にはコーナ探索時の方向信号θが
入力され、負入力端子にはエツジ点の方向信号θe
が入力されているので、方向差信号θ−θeが得ら
れ、これが絶対値回路９５４によつて絶対値化さ
れ方向差の絶対値信号｜θ−θe｜が次段の比較器
９５５の一方の入力端子に入力される。比較器９
５５の他方の入力端子には、あらかじめしきい値
TGが設定されているので、比較器９５５は方向
差の絶対値信号｜θ−θe｜がしきい値TGより大
きければ“１”、小さければ“０”のレベルの比
較出力DIFGをANDゲート９５６の一方の入力
端子に出力する。ANDゲート９５６は、他の入
力端子に比較出力EDGEが入力されているので、
両方の入力端子のレベルが“１”となつた時、す
なわち空間１次微分値のベクトル絶対値信号Ｓ２
があらかじめ設定されているしきい値THより大
きく、且つ、エツジ点の空間１次微分値の方向信
号θeと現在の方向信号θとの差の絶対値信号｜θ
−θe｜があらかじめ設定されているしきい値TG
より大きくなつた時にANDゲート９５６の出力
レベルも“１”となる。この“１”のレベル信号
は、次段のＤタイプフリツプフロツプで構成する
トリガ回路９５７のクロツクCK端子に入力して
おり、コーナ点Ａの座標値（xc、yc）をラツチ
するためのトリガ信号TGCとなる。動作の初期
状態では、２台のトリガ回路９５１，９５７は、
リセツトパルスRESETによりリセツトされてお
り、トリガ信号TGE，TGCは、それぞれ“０”
レベルに保持されている。

本実施例装置は、以上の構成及び作用から成る
ものである。

本実施例装置によれば、濃淡画像を処理するこ
とができるので、２値化画像処理を基本とする既
存装置では不可能であつた画像内部のコーナ点を
も検出できる。また、空間１次微分値を計算する
積和演算器２台と空間１次微分値のベクトル絶対
値および方向値を計算する２台の専用演算器をハ
ードウエアとして持ち、各演算ステージをパイプ
ライン接続したことにより、高速で画像処理を行
なうことが可能となつた。さらに、従来、線順次
走査を行ない輪郭線を追跡することで効率の悪い
コーナ点探索をしていたが、本方式では、空間１
次微分値から演算される方向値が次のコーナ探索
方向と90゜ずれた関係にあることを利用して、コ
ーナ探索アドレス計算にフイード・バツクされる
ので、極めて効率的にコーナ点を発見できる。こ
れらのハードウエアは比較的簡単な要素で構成さ
れるので、コンパクトで低価格な画像処理装置に
することができる。

第９図は、第４図のエツジ・コーナ判定器９１
を計算機で実現した例の構成を示すブロツク図で
あり、第１０図は、その処理を示すフローチヤー
トである。本実施例では、コンソール９６１によ
つてあらかじめ、しきい値THとしきい値TGが
計算機９６０に設定されている。絶対値演算器５
０から出力される空間１次微分値のベクトル絶対
値信号Ｓ２、Ｆと方向演算器６０から出力される
空間１次微分値の方向信号Ｓ３、θが、計算機９
６０に読み込まれる。エツジ点と判定されればト
リガ信号TGEを、コーナ点と判定されればトリ
ガ信号TGCを出力することを除けば、第４図に
示す実施例と同じである。次に、第１０図に示す
計算機９６０の動作フローについて説明する。

計算機９６０は割込みモードで動作し、ハード
側からの割込み信号により、ステツプ２００で、
ベクトル絶対値と方向θを読込む。次にステツプ
２０２でコンソール９６１により設定されたしき
い値THとベクトル絶対値Ｆとが比較され、NO
ならば、ただちに動作を終了し、YESならばス
テツプ２０４に処理が移る。ステツプ２０４では
割込みが第１回目かどうかを判定し、もしYES
ならばステツプ２０６でエツジ点を表わすトリガ
信号TGEが出力され、さらにステツプ２０８で
現在の方向θをエツジ点方向θeとしてストアし動
作を終了する。ステツプ２０４でNOならば、ス
テツプ２１０で現在の方向とエツジ点方向θeとの
差の絶対値｜θ−θe｜がコンソール９６１により
設定されたしきい値TGと比較され、もしNOな
らばただちに動作を終了し、YESならばステツ
プ２１１に移り、コーナ点を表わすトリガ信号
TGCを出力して動作を終了する。

以上の計算機の動作により、第４図に示す実施
例と同様にコーナ位置・姿勢の探索を行なうこと
ができる他、本実施例では、エツジおよびコーナ
判定の基準となるしきい値THおよびTGを自在
に変えて最適な判定条件を容易に見つけることが
できる。本発明の対象としている画像は複雑な濃
淡画像であるため、予めしきい値THおよびTG
を固定して設定することができない場合が多い。
本実施例は、上記困難を解決することができる。

［発明の効果］本発明は、濃淡画像で表わされた被測定物の縁
線上の点を明度勾配により検出し、その明度勾配
を利用して縁線上を移動し、その明度勾配の方向
の変化によつてコーナ点を検出する方法及び装置
である。従つて、明度勾配を利用しているため雑
音に強く、明度勾配によつて縁線を逐次推定して
縁線上を移動するという簡単な方法を採用してい
るため、コーナ点の検出速度が高い。さらに、逐
次的に縁線上の点を推定しているので、縁線上の
移動が確実であり、精度の高いコーナ点が検出で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の概念を示したブロツク
図である。第２図は、本発明のコーナ点検出原理
を説明した説明図である。第３図は、本発明の具
体的な一実施例に係る装置のコーナ点検出原理を
説明した説明図である。第４図は、同実施例装置
の構成を示したブロツク図である。第５図、第６
図、第７図、第８図はそれぞれ、同装置のアドレ
ス発生器、コーナ方向発生器、積和演算器、エツ
ジコーナ判定器の詳細な構成を示したブロツク図
である。第９図は、同装置のエツジコーナ判定器
をコンピユータにより構成した実施例のその部分
の構成を示すブロツク図であり、第１０図は、そ
のコンピユータの処理を示すフローチヤートであ
る。２…被測定物、２１…縁線、Ｂ…エツジ点、Ａ
…コーナ点、Ｌ…仮想線、Ｖ…明度勾配。

Claims

【特許請求の範囲】１被測定物の画像を光電変換器の受光面上に投
影し、該受光面の平面座標に対応して、映像信号
の濃淡レベルをサンプリングして得られた被測定
物の濃淡画像の処理方法に於て、前記濃淡画像上に仮想線を設定し、該仮想線上
の点における前記濃淡画像の明度勾配ベクトルを
該仮想線に沿つて演算し、前記明度勾配ベクトル
の絶対値が、所定値以上である点を、前記被測定
物の縁線上のエツジ点として検出し、該エツジ点から出発し、前記明度勾配ベクトル
の絶対値が所定値以上である点の前記明度勾配ベ
クトルの方向からその点における前記縁線の方向
を推定し、前記点から前記推定方向に微小間隔だ
けへだて、かつ、前記明度勾配ベクトルの絶対値
が所定値以上である次の点を算出する処理を遂次
実行して、前記推定方向に沿つて移動し、前記明度勾配ベクトルの絶対値が所定値以上
で、かつ明度勾配ベクトルの方向が所定値以上変
化する点を前記被測定物の縁線のコーナ点として
検出することを特徴とする画像のコーナ点検出方
法。２被測定物の画像を光電変換器の受光面上に投
影し、該受光面の平面座標に対応して、映像信号
の濃淡レベルをサンプリングして得られた被測定
物の平面座標に関する濃淡画像を記憶する画像入
力装置と、前記画像入力装置からデータを入力し、前記濃
淡画像上の任意の点における明度勾配ベクトルを
求める微分装置と、前記微分装置の出力を入力して前記明度勾配ベ
クトルの絶対値を求める絶対値演算装置と、前記微分装置の出力を入力して前記明度勾配ベ
クトルの方向を求める方向演算装置と、前記濃淡画像上の任意に設定された直線に沿う
点の平面座標を順次、前記微分装置に与え、前記
絶対値演算装置の出力が所定の値よりも大きくな
る点を前記被測定物の縁線上のエツジ点として検
出するエツジ点検出装置と、前記エツジ点の検出後、該エツジ点から出発
し、前記縁線上の点の前記明度勾配ベクトルよ
り、その点における前記縁線の方向を推定し、そ
の点における前記点から前記推定方向に沿う微小
間隔だけへだて、かつ、前記絶対値演算装置の出
力が所定の値よりも大きくなる次の点の平面座標
を、前記微分装置に与えるサイクルを逐次実行し
て前記推定方向に沿つて移動し、前記絶対値演算
装置の出力が所定値以上で、前記方向演算装置の
出力が所定値以上変化したとき、その点を前記縁
線のコーナ点として検出するコーナ点検出装置
と、から成る画像のコーナ点検出装置。３前記微分装置は、入力される前記点の座標を
含み、メツシユ状にとられた平面座標の前記濃淡
画像のデータを前記入力装置から順次取り込むア
ドレス制御部と、前記明度勾配の各成分を求める
ため、該データを所定のオペレータに従つて、積
和演算する積和演算器と、から成ることを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載のコーナ点検出装
置。４前記微分装置、前記絶対値演算装置、前記方
向演算装置、はパイプライン接続されており、前
記点の座標を前記微分装置へ与えるサイクル内で
演算処理することを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載のコーナ点検出装置。５前記積和演算器は、前記明度勾配のｘ成分と
ｙ成分とを独立に求める演算器を有し、各成分演
算器は、並列に前記画像入力装置に接続されてお
り、並列同時に各成分を求めることを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載のコーナ点検出装置。６前記絶対値演算器、前記方向演算器は、前記
明度勾配の各成分をアドレス信号として入力し、
各成分に対応した絶対値、方向をデータとして記
憶し、前記アドレス信号によつてアクセスされる
記憶装置で構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載のコーナ点検出装置。