JPH041869A - 画像照合方法 - 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、画像照合方法に関し、基準画像情報に基いて
対象画像の差異、変化を検知して認識、制御等を行う分
野に用いて好適なものである。

その影響を受けやすい。

本発明は上述の問題にかんがみ、基準画像に対する対象
画像の位置ずれ及び回転量を高精度で検出し、また回転
を含む位置合セが高精度でできるようにすることを目的
とする。

〔従来の技術〕

画像処理によりパターン照合を行う技術は、対象の認識
、読取り、検査、位置決め制御などの応用において重要
な要素である。この種のパターン照合技術における基本
的な問題の一つとして、基準画像に対する対象画像の位
置ずれ、角度ずれを補正する精度の問題がある。

従来では、入力画像全体の重心及び−次モーメントを計
算して、基準画像に対する位置、回転量の検出を行って
、ずれ補正を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような方法では、位置合せ、回転の精度が十分で
なく、入力信号に雑音が混入したときに〔課題を解決す
るための手段〕 本発明の画像照合方法は、互いに連結していない複数個
の独立したパターンを含む基準の画像及び対象の画像の
夫々に関し、互いに異なる特徴量で定義できる２つの独
立パターンの重心位置に基いて相対座標系を夫々の画像
平面で定義し、この相対座標系において上記基準及び対
象の画像間の独立パターン同士の照合を行うことを特徴
とする。

〔作用〕

特徴的な２つの独立パターンにより相対座標を定義する
ことにより、基準の画像に対して対象の画像が有してい
る位置ずれ及び回転の各量を取除いて画像間のパターン
照合を行う。２つの独立パターンは、面積、周長等の固
有特徴量を持ち、これらは画像の位置ずれや回転量によ
って変化しない属性であるため、雑音等に影響されない
で高精度に相対座標を決定することができる。

〔実施例〕

第１図に本発明のパターン照合方法の手順をフローチャ
ートで示す。また第２図に基準画像としての入力画像の
一例を示し、第３図に上記入力画像を基準にして照合す
る別の入力画像を示す。

第２図の入力画像はテレビカメラ等から入力される。テ
レビカメラの視野、すなわち長方形１１の内部に、多数
の楕円形とか、台形とか種々の形状をした独立パターン
（粒子）が存在している。

ここで独立パターン（粒子）というのは、画像信号を画
素の集合として例えば６４レベルでディジタル化し、更
にそれを二値化したときに、連結している画素の集合で
ある。一方、第２図の照合すべき入力画像は、テレビカ
メラの視野２１の中で、全体が位置ずれ、回転を起こし
ている。

これらの第２図及び第３図の画像は、第１図のステップ
３１−３７の手順に従って照合される。

まずステップＳ１では、基準となる第２図の画像の中で
、特徴的な独立パターン（例えば第２図の１２と１３）
を２つ選び、夫々の形状の固有特徴量を登録する。この
とき第２図の各独立パターンの位置はＸ−Ｙ座標系で容
易に知ることができる。

またこのＸ−Ｙ座標系において、第４図に示すように、
独立パターンの特徴量として重心、周囲長、面積、最大
長、幅（最大長と直交した方向の幅）、垂直方向最大幅
、水平方向の最大幅などを夫々算出することができる。

なおステップｓ１において登録される特徴量はこれらの
代表的な一部であってよい。

次にステップＳ２において、第２図に示すように、独立
パターン１２を原点とし、パターン１２と１３とを結ぶ
直線をＸ′軸とし、Ｘ′軸に垂直な直線をＹ′軸とする
Ｘ”−Ｙ’座標系に、第２図の全独立パターンの位置を
座標変換する。このＸ　’　−Ｙ　’座標は、基準のＸ
−Ｙ座標に対する相対座標である。各独立パターンの位
置はその重心で定義し、各独立パターンの位置を相対座
標で登録しておく。

次にステップＳ３において、別の画像（第３図）を入力
し、その画像中からステップＳ１で登録した特徴量と照
合することにより、第２図の独立パターン１２．１３に
対応する独立パターン２２．２３の検出を行う。なお第
４図に示すパターンの特徴量のうち周囲長、面積、最大
長及び幅は、入力画像の位置ずれ及び回転の影響を受け
ないので、これらの特徴量に関し、パターンの同定を行
う。

更にステップＳ４にて、ステップＳ２で行ったのと同様
な相対座標系Ｘ”−Ｙ’への変換を行う。

即ち、抽出されたパターン２２．２３の位置により相対
座標系Ｘ”−Ｙ”を定義し、全独立パターンの位置を相
対座標系で登録する。

次にステップＳ５で、相対座標を用いて、ステップＳ２
で登録した全パターンの座標位置とステップＳ４で登録
した全パターンの座標位置との照合を行い、対応の独立
パターン同士を検出する。

これによって基準のパターンと対象のパターンとの対照
表を作ることができるので、次のステップＳ６で各パタ
ーンの特徴量を求めて、対となるパターン同士の夫々の
特徴量を照合（比較）する。

次のステップＳ７は、照合結果である判定結果を出力す
る。即ち、対応のパターン同士で周長、面積等が異なれ
ば、画像に欠けがある等の判定出力を導出する。

なお第１図のステップＳ１において特徴的な２つのパタ
ーンを画像中から選択するには、例えば第５図に示すよ
うなりラスタ分析の手法を利用することができる。即ち
、各パターンごとに例えば２つの異なる特徴量ｆｌ、ｆ
！（例えば面積と周長）を用いるとき、２つの特徴量を
直交二輪の座標にプロットし、各パターンの座標位置が
近接しているものを除外し、比較的離れている２つのパ
ターン（丸印）を特徴的なパターンとして抽出する。な
お２つのパターンを抽出するために用いる特徴量は１種
でもよく、また２種以上であってもよい。

また第１図のステップＳ５においてパターン同士の位置
照合を相対座標上で行うには、例えば第６図に示すよう
な最小距離法を利用することができる。即ち、基準画像
中の或る独立パターンの位置を基点（Ｘ工、ｙ４）とし
て、対照座標のパターンの位置（ｘｔ　、ｙｉ　）まで
の距ｊｌ［Ｘｉを、全パターン（ｉ＝１〜Ｎ）について
計算する。

ｄｔ　　＝Ｊ　（Ｘｉ　　　ＸＭ　）”　　＋　（）’
ｔ　　　ＶＭ　）”ｉ＝１〜Ｎ これらの距離ｄ、−ｄＮの最小値ｄ　ｄｔイを求めて、
基点のパターンに対応するパターンであると定める。こ
の作業を基準画像の全パターンについて繰り返すことに
より、パターン同士の位置照合を行うことができる。

次に第６図に示したようなパターン同士の位置照合の手
順をより簡略に、従って高速に行う方法について第７図
、第８図に基いて説明する。

パターン同士の位置を照合する場合、第２図及び第３図
の相対座標系で表現すると、対応するパターンの位置は
同じになるはずであるが、実際には画像を取り込む撮像
系の歪みなどの影響により一致しない。そこで第６図で
は、距離の最小値をもとめて対応するパターンのペアを
作っている。

この方法では、対象画像ごとに非常に多くの回数の距離
計算と最小値計算を必要とする。

第７図の照合方法では、予めパターン同士の照合の許容
値ｒを求めている。第７図において５１は許容値を設定
しようとする基準画像中の一つのパターンである。画面
内の他の独立パターンとの重心間距離をｄｔ　、ｄｚ　
、ｄｉ　−・−・−・・として計算し、その距離の中の
最小値を求め、最小値の半分の距離を許容誤差ｒとして
設定する。

２　ｒ　−ｍ　ｉ　ｎ　（ｄｔ　、　ｄｘ　、ｄｓ　−
−−−−−−）この許容誤差を画面内の総ての独立パタ
ーンについて設定し、第８図のような許容誤差テーブル
を作っておく。

第７図に示すように、独立パターン５１の重心を中心と
した半径ｒの円５２の内部には、ｒの定義により、他の
独立パターンの重心位置が存在することはない。

対象入力画像と基準画像との独立パターンの位置照合を
行うには、２つのパターン間の重心距離を求め、それが
基準画像に関して予め求めた第８図のテーブルの許容誤
差以内であれば、２つのパターンが対応すると判断する
。従ってパターン同士の位置照合手順は大幅に簡略化さ
れ、予め第８図のテーブルを作成しておけば、パターン
間の距離計算と比較演算とで照合が可能となり、対象画
像が多数あっても短時間に処理できるようになる。

第９図は本発明の画像照合方法の利用分野の一例を示す
。第９図は板ガラスにサンドブラスト法で形成する刻印
のテンプレートである。このテンプレートを板ガラス上
に密着させ、砂を吹きつけて、製造者名、規格ラベル等
の刻印を行う。従来では、この刻印がかすれたり、つぶ
れたり、或いは部分的に欠損したりするのを目視検査に
より判定していた。この刻印の画像は、互いに独立した
（連結していない）パターンの集合と考えられるので、
本発明の画像照合方法を用いて、基準の刻印の画像に対
する検査対象の刻印の画像の不良を自動判定することが
できる。

自動判定装置は、ビデオカメラ、その出力画像をディジ
タイズする回路、ディジタル画像に関し第１図のステッ
プを実行する画像処理袋Ｗ（コンピュータ）から或る。

ビデオカメラは検査対象の板ガラスごとに、その刻印部
分を撮像する。この際、板ガラス又はビデオカメラの位
置決めは適当で良く、例えば固定したビデオカメラに対
し、送られて来た板ガラスが位置ずれ及び回転していて
もよい。

つまり、第１図の画像処理ステップでは、基準及び対象
の各画像に関して、特徴的な２つの独立パターンに基い
て相対座標を定義するので、画像間の位置ずれ及び回転
の各量は相対座標系では無視できる。また入力画像信号
に雑音が混入している場合でも、位置ずれ量及び回転量
を高精度で弁別して、これらの量がパターンマツチング
（刻印の不良判定）に影響しないようにデータ処理を行
うことができる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように、画像中の２つの独立したパター
ンの位置により相対座標を定義して、相対座標系でパタ
ーン照合を行うようにしたことを特徴とし、独立した２
つのパターンの周長、面積等の特徴量は、入力画像全体
の位置ずれ量、回転量等の影響を全く受けないから、相
対座標系を決定することにより、基準及び対象の画像を
高精度に整合させた上で、パターンマツチングのための
データ処理を行うことができる。

は独立パターンと許容誤差との対応テーブルを示す図、
第９図は本発明の画像照合方法を適用する例として板ガ
ラス上に刻印を作成するテンプレートを示す図である。

なお図面に用いた符号において、 １２、１３．２２．２３−−−−−一独立パターンであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　１、互いに連結していない複数個の独立したパターン
   を含む基準の画像及び対象の画像の夫々に関し、互いに
   異なる特徴量で定義できる２つの独立パターンの重心位
   置に基いて相対座標系を夫々の画像平面で定義し、この
   相対座標系において上記基準及び対象の画像間の独立パ
   ターン同士の照合を行うことを特徴とする画像照合方法
   。 　２、上記基準の画像及び対象の画像の一方に含まれる
   １つの独立パターンの位置座標と、他方の画像中の全独
   立パターンの位置座標とに基いて夫々のパターン間距離
   を算出し、最小距離でもって、上記一方の画像中の１つ
   の独立パターンと、他方の画像中の１つの独立パターン
   とを対応付け、上記一方の画像中の各独立パターンに関
   し上記を繰り返して画像間の独立パターン同士の対応付
   けを行うことを特徴とする請求項１記載の画像照合方法
   。 　３、上記基準の画像及び対象の画像を夫々絶対座標系
   でデイジタイズし、次に上記相対座標系に変換すること
   を特徴とする請求項１記載の画像照合方法。 　４、上記基準の画像と対象の画像との間の対応の付い
   た独立パターン同士の固有特徴量を互いに比較して、パ
   ターンマッチングをとることを特徴とする請求項１記載
   の画像照合方法。 　５、上記基準の画像中の独立パターンごとにそれに最
   も近い独立パターンまでの距離を算出し、この距離より
   も小さい許容値を設定し、上記基準の画像中の或る独立
   パターンについての上記許容値以内に、対象の画像中の
   独立パターンが位置していることを検出して、基準及び
   対象の独立パターン同士の対応付けを行うことを特徴と
   する請求項１記載の画像照合方法。