JPH0417549B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、撮像手段により撮像された撮像画像
信号を、設定閾値以上の信号レベルであるか否か
に基づいて２値化することによつて設定距離範囲
内にある認識対象の２値化画像情報を得る画像処
理装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の画像処理装置としては、例えば、
果実収穫機用の果実認識装置等があり、果実に対
応した特定色の画像信号が設定閾値以上であるか
否かに基づいて撮像画像を２値化し、認識対象果
実のみに対応した２値化画像を得るように構成さ
れている。（特願昭58−106509号参照） そして、上記果実認識装置のように、屋外にお
いて使用され、撮像画像の色に基づいて撮像した
画像情報を２値化して果実のみに対応した画像情
報を抽出する場合には、自然光の影響で正確に色
を分離できなくなるので、自然光の影響を除去し
て撮像時の明るさを一定に保つ必要がある。

つまり、日射が強いと、果実収穫機が作動可能
な距離範囲よりも遠方の対象までも撮像したり、
色レベルが変化することとなる。その結果、収穫
不可能な遠方までの果実を認識して収穫能率が低
下したり、不必要な作動を行い、収穫機の機構や
果樹を傷めることがある。一方、日射が弱く照度
が低すぎると、対象を撮像できないという不都合
があつた。

そこで、上記自然光の影響を除去するために、
撮像動作に同期して、撮像対象を所定の照度で照
光するストロボ装置等の照光手段を設け、撮像手
段の感光感度をある程度絞り込んで撮像し、照光
手段の照度に対応して２値化の閾値を設定するこ
とが考えられている。（特願昭59−95402号参照） 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記ストロボ装置を設けた場合
であつても、第４図に示すように、日射が非常に
強い場合には、この日射自体の照度L₀が、画像
処理装置が認識可能な明るさＬの最低値Lrefより
大幅に明るくなり、対象を撮像して処理する予定
の最大距離Xmaxを越えた遠方にある不要な物体
までも認識してしまうことになる。その結果、第
５図に示すように、画像信号ＳのレベルＶが、上
記日射による照度L₀のみで、照光手段のみによ
る明るさLsに基づいて設定した閾値Vrefより大
幅に高いものとなり、正常な２値化ができなくな
る。

このような状態で更に対象を照光すると、不必
要に遠方までの物体を含む画像を２値化処理して
認識する不都合がある。

そこで、日射が非常に強い場合にも対応できる
ようにしようとすると、照光手段の照光強度を非
常に大きなものとして、撮像手段の感光感度を大
きく絞り込んで撮像するようにすることが考えら
れるが、照光手段が大型化するので限度がある。

又、シヤツタを設け、このシヤツタの作動に同
期させて撮像を行うと自然光の影響をかなり除去
可能であるが、装置構成が複雑になり、高価なも
のとなる不利がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、設定距離範囲内にある対象
を、自然光の影響を受けることなく確実に撮像で
きるようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による画像処理装置の特徴は、撮像対象
を照光する照光手段、画像信号の最大値を検出す
る最大値検出手段、照光を行わないで撮像した時
の前記最大値検出手段による検出最大値に基づい
て前記２値化の閾値を設定する閾値設定手段、の
夫々を設け、前記照光手段により照光して撮像し
た時の撮像画像信号を、前記閾値設定手段により
設定された閾値に基づいて２値化する２値化手
段、の夫々を設けてある点にあり、その作用なら
びに効果は以下の通りである。

〔作用〕

すなわち、撮像画像信号の出力レベルの変化
は、照光しないで撮像した時と、照光して撮像し
た時との差をみると、自然光の日射強度に対応し
て、照光手段による照光強度が加算された状態と
なる。従つて、撮像画像信号を２値化する信号レ
ベルの閾値を、照光しないで撮像した自然光のみ
の影響を受けている状態の信号レベルの最大値以
上に設定すると、自然光の影響を、その強度に拘
らず除去できる。そこで、照光しない状態での撮
像画像信号の最大値を検出し、その検出最大値に
基づいて、照光して撮像した撮像画像信号を２値
化する信号レベルの閾値を設定することにより、
自然光で撮像した状態から常に照光手段により照
光して上昇した信号レベル分のみに対応した距離
範囲の対象が適正露出範囲内で撮像されることと
なるのである。

〔発明の効果〕

従つて、自然光の強度に対応して、自動的に２
値化レベルの閾値が設定されるので、自然光の強
度に無関係に、撮像距離範囲を適正露出状態とす
ることができ、照光手段の照光強度を不必要に大
きくする必要が無いものにできた。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図は、屋外において撮像された画像情報か
ら、対象果実のみに対応した２値化画像を得るた
めの画像処理装置としての果実認識装置のブロツ
ク図であつて、特に、ミカンやリンゴ等の暖色系
の果実を認識するための装置として構成してあ
り、カラー画像を構成する赤色成分の色信号Ｒよ
り青色成分の色信号Ｂを減算することにより、果
実色以外の枝、葉、空等の背景となる物体に対応
した色成分を除去し、果実のみに対応した画像信
号を得るようにしてある。

すなわち、撮像手段としてのカラービデオカメ
ラ１により撮像された画像情報としての出力され
るNTSC形式のカラービデオ信号S₀は、NTSCデ
コーダ２により、垂直同期信号VD、水平同期信
号HDの各同期信号、および、赤色信号Ｒ、青色
信号Ｂの各色信号に分離され、色分離信号３によ
り、前記赤色信号Ｒと青色信号Ｂの色差信号S₁に
変換される。

前記色差信号S₁は、Ａ／Ｄ変換器４により、デ
ジタル画像信号F₁に変換され、２値化回路５に
おいて、後述する閾値設定手段としてのラツチ回
路６により設定された閾値Frefと比較されて２値
化画像信号F₂に変換され、画像メモリ７に１画
面分の２値化画像情報として記憶される。

尚、前記色差信号S₁を２値化して画像メモリ７
に１画面分の画像情報を記憶させる処理は、前記
垂直同期信号VDおよび水平同期信号HDのタイ
ミングに同期して行われるように、タイミング回
路８により制御されるようにしてある。又、前記
カメラ１による撮像に際して、前記タイミング回
路８からの制御信号により、ストロボ制御回路９
により照光手段としてのストロボ装置１０の発光
が、撮像動作に同期して行われるようにしてあ
る。

一方、前記画像メモリ７に記憶された２値化画
像信号F₂は、CRTコントローラ１１および、TV
信号ジエネレータ１２により、ビデオ信号に変換
され、モニタテレビ１３により表示されるように
してある。

そして、前記画像メモリ７に記憶された２値化
画像信号F₂は、制御プロセツサCPU₁および数値
演算用プロセツサCPU₂により、ノイズ除去や輪
郭抽出等の演算処理をされて、認識した果実の個
数やその座標位置等を検出され、インターフエー
ス装置１４を介して、ホストコンピユータCPU₀
に認識結果を伝達するとともに、全体の動作を制
御されるのである。尚、第２図中、１５は前記各
プロセツサCPU₁，CPU₂の動作プログラムや演
算用データを一時格納したり、ホストコンピユー
タCPU₀との間で授受する各種データ等を格納す
るためのメモリである。

次に、第１図に示すブロツク図および第３図に
示すフローチヤートに基づいて、２値化回路５お
よびラツチ回路６の構成およびその動作を説明す
る。

すなわち、前記Ａ／Ｄ変換器４からのデジタル
画像信号F₁は、データバツフア２０を介して、
前記２値化回路５のコンパレータ２１に比較対象
データとして入力され、前記ラツチ回路６から出
力される設定閾値Frefと比較され、入力画像信号
F₁が設定閾値Fref以上のレベルである場合には
“Ｈ”レベルとなり、設定閾値Fref未満である場
合には“Ｌ”レベルとなる１ビツトの２値信号に
変換され、前記コンパレータ２１の出力に接続し
たORゲート２２を介して２値化画像信号F₂とし
て出力されて、前記画像メモリ７に記憶されるの
である。

前記ラツチ回路６は、前記画像信号F₁が閾値
Fref以上である場合に出力される前記ORゲート
２２からの“Ｈ”レベルの２値化画像信号F₂を
コントロール信号として、記憶している設定閾値
Frefを前記画像信号F₁の内容自体に更新して新
たな閾値とし、その処理を、前記タイミング回路
８より出力される水平同期信号HDおよび垂直同
期信号VDに同期して１画面分の画像信号が処理
される間繰り返し行うことによつて、１画面分の
撮像画像信号F₁の最大値Fmaxを設定閾値Frefと
して最終的に記憶するようにしてある。

そして、上記閾値Frefを撮像画像信号F₁の最
大値Fmaxに更新する処理を、前記ストロボ装置
１０を発光させないで撮像した状態の画像信号に
対して行い、更新された閾値Frefに基づいて前記
ストロボ装置１０を発光させて撮像した画像信号
F₁を２値化するのである。

従つて、前記画像メモリ７に記憶された２値化
画像信号F₂は、日射により上昇したレベルを閾
値として２値化されることになり、ストロボ装置
１０のみの明るさに体応して設定した閾値に基づ
いて２値化した場合と同じ条件で２値化され、日
射強度の影響を自動的に除去したものとなるので
ある。

〔別実施例〕

上記実施例においては、照光して撮像した画像
信号の２値化レベルの設定閾値Frefを、照光しな
いで撮像した場合の撮像画像信号F₁の最大値
Fmaxとしたが、この検出最大値Fmaxに所定値
を加算したり減算したり、検出最大値Fmaxを所
定比率で乗算した値等としてもよい。

又、上記設定閾値Frefを検出最大値Fmaxに基
づいて設定するに、撮像手段としてビデオカメラ
を用いた場合には、１フレームの撮像に際して出
力される最初の１フイールド画面情報についてそ
の処理を行い、次のフイールドの撮像を行うまで
の垂直ブランキング期間においてストロボ装置を
発光させて撮像し、その撮像画像信号を２値化処
理するようにすると、１フレーム毎に自然光が変
化しても閾値が最適値に維持されるようにでき
る。

又、上記実施例では、特定色に対応した画像信
号を２値化する装置について説明したが、本発明
は、明度変化のみに対応した濃淡画像情報を、そ
の明度が設定閾値以上のレベルであるか否かに基
づいて２値化するような場合にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る画像処理装置の実施例を示
し、第１図は画像処理装置の要部構成を示すブロ
ツク図、第２図は全体構成を示すブロツク図、第
３図はその全体的な動作を示すフローチヤート、
第４図は認識距離と明るさの関係を示す図面、第
５図は閾値と画像信号レベルの関係を示す図面で
ある。 １……撮像手段、５……２値化手段、１０……
照光手段、F₁……撮像画像信号、F₂……２値化
画像信号、Fref……閾値、Fmax……最大値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 撮像手段１により撮像された撮像画像信号
   F₁を、設定閾値Fref以上の信号レベルであるか
   否かに基づいて２値化することによつて設定距離
   範囲内にある認識対象の２値化画像情報F₂を得
   る画像処理装置であつて、撮像対象を照光する照
   光手段１０、画像信号F₁の最大値Fmaxを検出す
   る最大値検出手段、照光を行わないで撮像した時
   の前記最大値検出手段による検出最大値Fmaxに
   基づいて前記２値化の閾値Frefを設定する閾値設
   定手段、の夫々を設け、前記照光手段１０により
   照光して撮像した時の撮像画像信号を、前記閾値
   設定手段により設定された閾値Frefに基づいて２
   値化する２値化手段５、の夫々を設けてある画像
   処理装置。