JPH0566636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、たとえば、IC部品を回路基板に
搭載するときに必要となる撮像装置から得られる
画像パターン中に存在する特定パターンの位置を
高速に検出する、２次元位置検出のためのパター
ンマツチング方法に関するものである。

従来の技術 従来のパターンマツチングによる位置検出方法
を大別すると、 １ 撮像手段から得た画像パターンを一たん記憶
手段に格納した後、マイクロコンピユータなど
の中央処理手段を用い、中央処理手段に対する
命令群であるプログラムによつて画像パターン
と標準パターンの照合処理を行う方法。と、 ２ 撮像手段から得た画像パターンをパターンマ
ツチング処理専用の回路を通すことによつて、
画像パターンと標準パターンの照合処理を行う
方法。

の２つに分類できる。

従来IC部品の位置検出といつた生産技術の分
野では、処理の高速性という点で第２の方法を用
いることが多く、またコストの面においても画像
パターンを記憶する半導体メモリが高価であつた
ため、第２の方法が有利であつた。しかし、近年
半導体エモリの集積度が著しく高まり単位記憶容
量あたりの価格は年々低下してきたため、シフト
レジスタなどの論理素子を多数必要とする第２の
方法よりも、半導体メモリを多数必要とする第１
の方法を採用した方が安価にパターンマツチング
装置を実現できるようになつた。また第２の方法
では撮像手段から得た画像信号をリアルタイムで
処理しているために、走査方式としてインターレ
ース方式を採用している標準的なテレビカメラで
撮像した場合には、テレビカメラの出力できる走
査信号の半数の信号しか利用できないため、デジ
タル化された画像パターンの解像度を容易に上げ
ることはできないが、第１の方法ではテレビカメ
ラが出力する走査信号をデジタル情報に変換し一
たん記憶手段に格納することによつ有効に利用で
きるため、画像パターンの解像度を容易に上げる
ことができる。しかし、第１の方法は撮像手段か
ら得た画像パターンをフレームメモリなどの記憶
手段に格納してからプログラムによつてパターン
マツチングを行つているため、第２の方法に比べ
ると処理速度はかなり遅く、粗いパターンマツチ
ングと詳しいパターンマツチングを組み合せて処
理の高速化を図る試みがなされているが、第２の
方法による場合と比べると、充分高速化されたと
は言い難い。

発明が解決しようとする問題点 以上のように上記の第１の方法では高速処理が
難しく、また上記の第２の方法では解像度やコス
ト面において問題を有するため、高速かつ高解像
度のパターンマツチング装置を安価に実現するこ
とはできないという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、高速で高解像度を
有するパターンマツチング装置を安価に実現する
ためのパターンマツチング方法を提供するもので
ある。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のパター
ンマツチング方法は、認識対象物を撮像手段によ
り撮像することによつて得られる画像信号をデジ
タル化した画像パターンとして記憶手段中に保持
しておき、上記画像パターンの特徴的な部分領域
を標準パターンとしてあらかじめ上記記憶手段と
は別の記憶手段に保持しておいて、上記画像パタ
ーンと上記標準パターンの照合処理を行ない、一
致度が極大となる上記特徴的な部分領域に対応す
る認識点を検出するパターンマツチング処理にお
いて、上記２つのパターンの位置合わせの基準と
なる照合基準点を上記画像パターン上で次々と発
生させる順序を、上記画像パターン中に複数個存
在する上記特徴的な部分領域の並び方に対応して
決定するものである。

またさらに第２の発明は、第１の発明に加え画
像パターン中に複数個存在する特徴的な部分領域
が規則的に並んでいる場合に、隣り合つた上記特
徴的な部分領域間の位置関係を通常の認識処理に
先だつて保持しておき、通常の認識処理において
特徴的な部分領域を代表する位置である認識点を
初めて検出した時に、あらかじめ保持しておいた
上記隣り合つた特徴的な部分領域間の位置関係を
用いて、上記初めて検出した認識点の隣りに存在
する第２の認識点の存在範囲を小さな領域に限定
することによつて、第２の認識点を高速に検出
し、また第ｎ（ｎは２以上の正の整数）の認識点
が存在する場合には、第ｎ−１の認識点が存在す
る位置から上記隣り合つた特徴的な部分領域間の
位置関係を用いて上記ｎの認識点が存在する範囲
を小さな領域に限定し、上記第ｎの認識点を検出
するパターンマツチング方法である。

また、第３の発明は第１の発明に加え画像パタ
ーン中に複数個存在する特徴的な部分領域が規則
的に並んでいない場合に、複数個の特徴的な部分
領域間の位置関係を通常の認識処理に先だつて保
持しておき、通常の認識処理において特徴的な部
分領域を代表する位置である認識点を初めて検出
した時に、あらかじめ保持しておいた上記複数個
の特徴的な部分領域間の位置関係を用いて、まだ
検出されていない特徴的な部分領域に対応する認
識点の存在範囲を小さな領域に限定することによ
つて、上記画像パターン中に複数個存在する認識
点を検出することを特徴とするパターンマツチン
グ方法を構成として有するものである。

作 用 上記技術的手段による作用を図面を参照しなが
ら説明する。

第２図は画像パターン中において照合基準点を
走査する方向および順序を示したもので、照合基
準点をｘ方向に走査しながらｙ方向に移動する方
式（以下ｙ−ｘ走査方式と呼ぶ）２１，２２，２
３，２４と、照合基準点をｙ方向に走査しながら
ｘ方向に移動する方式（以下ｘ−ｙ走査方式と呼
ぶ）２５，２６，２７，２８があり、それぞれｘ
方向、ｙ方向の符号によつて４種に分類されてい
る。

第３図は認識対象物であるIC部品のリードの
画像パターン３１、画像パターンの特徴的な部分
領域を切り出した標準パターン３２、標準パター
ン側の照合基準点３３、３点の認識点３４，３
５，３６を示している。この画像パターン３１に
対して市販の撮像管カメラと同じ方式（第２図の
２１）で照合基準点を走査し、標準パターン３２
と照合処理を行うと、認識点３４、認識点３６、
認識点３５の順で３点の認識点が検出されてしま
い、認識点検出後、各認識点の座標によつて検出
された認識点データの記憶順序を変更し、認識点
データとリードとの対応をとる必要が生じる。と
ころが、照合基準点の走査方式としてｘ−ｙ走査
方式（たとえば第２図の２５）を採用すれば、認
識点３４、認識点３５、認識点３６のリードが並
んでいる順で認識点が検出され、認識点データの
記憶順序を変更しなくても認識点データとリード
との対応がとれるばかりでなく、必要な点数の認
識点が得られた時点で処理を中止（たとえば第３
図において左から２本目のリードに対する認識点
座標が必要なときには、認識点３５が得られた時
点で処理を中止）することによつてパターンマツ
チング処理を短時間で終了させることもできる。
このように画像パターン中に複数個の存在する特
徴的な部分領域がｘ方向に並んでいる場合にはｘ
−ｙ走査方式を、ｙ方向に並んでいる場合にはｙ
−ｘ走査方式を採用して照合基準点を発生させて
照合処理を行うことによつて、IC部品のリード
に対応づけられた認識点を直接得ることができ、
上述した理由によりパターンマツチング処理の高
速化が図れる。また画像パターン中における特徴
的な部分領域の位置に応じて照合基準上の走査方
向であるｘ、ｙ方向の符号を定めるようにすれ
ば、走査開始位置からできる限り近い位置におい
て認識点を検出することができ、このこともパタ
ーンマツチング処理の高速化に役立てることがで
きる。

第２図に示されている８種数類の走査方式のう
ちのどの走査方式を採用するかは、教示処理時に
得られる認識点の座標によつて自動的に決定され
る。教示処理時に得られた認識点が１個の場合に
は、画像パターンの４つの隅の中で認識点に最も
近い位置がパターンマツチング処理の開始点とし
て選ばれ、ｘ−ｙ、ｙ−ｘのどちらかの走査方式
が選ばれるかは認識点のｘ、ｙ座標値によつて、
早く検出される方式が採用される。教示処理時に
得られた認識点が調整個の場合には、複数個の認
識点のｘ、ｙ座標値を分析することによつて規則
的に並んだ認識点を抽出し、その時の認識点の並
び方によつてｘ−ｙ、ｙ−ｘのどちらかの走査方
式が自動的に決定される。

第４図は画像パターン中の特徴的な部分領域が
規則的に並んでいる場合に最初の認識点４１検出
後、第２番目以降の認識点４２，４３の検出にお
いては、それぞれ一つ前に検出された認識点４
１，４２から教示諸理時に記憶されている移動量
だけ移動し、それぞれ移動した点４４，４５にお
いて移動した点４４，４５が中心となるように小
領域４６，４７を設定し、第２番目以降の認識点
４２，４３を検出するためのパターンマツチング
処理を行う領域がこの小領域４６，４７に限定さ
れて、処理の高速化が図られることを示してい
る。

第５図は画像パターン中の特徴的な部分領域が
規則的に並んでいない場合にも最初の認識点５１
検出後、第２番目以降の認識点の検出において
は、最初の認識点５１から教示的にあらかじめ記
憶されている移動量５２，５３だけ移動した点５
４，５５が中心となるように小領域５６，５７を
設定し、第２番目以降の認識点を検出するための
パターンマツチング処理を行う領域がこの小領域
４６，４７に限定されて、処理の高速化が図られ
ることを示している。ただしこの図では、画像パ
ターン上での照合基準点の走査は、第２図２６の
方式により行われることを仮定している。

以上の作用により、中央処理手段および中央処
理手段に対する命令群であるプログラムによつ
て、画像パターンと標準パターンとのパターンマ
ツチング処理を行つても、安価で高速処理が可能
なパターンマツチング装置を実現することができ
る。

実施例 以下本発明の一実施例のパターンマツチング方
法について、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例におけるパターンマツ
チング方法のブロツク図を示すものである。第１
図において、中央処理手段１（中央処理手段に対
する命令群も含む）からの命令によつて撮像手段
２より得られた画像信号が２値化手段３によつて
２値化され、画像パターンとなつて画像パターン
記憶手段４に記憶される。通常のパターンマツチ
ング処理に先立つて行われる教示処理では、中央
処理手段からの命令に基づいて教示処理手段５が
画像パターン記憶手段４から画像パターン中の特
徴的な部分領域である標準パターンを切り出し、
標準パターン記憶手段６に記憶する。教示時のパ
ターンマツチング処理は中央処理手段１からの命
令により照合基準点走査手段７が画像パターン上
に設定する照合基準点を第２図２１に示される順
序で定めて画像パターン記憶手段６より画像パタ
ーンデータを読み出し、階層化パターンマツチン
グ手段８において標準パターン記憶手段６から読
み出された標準パターンデータとの照合が行われ
る。照合の結果、充分高い一致度が得られた照合
基準点は認識点として、その座標データ（以下認
識点データと呼ぶ）が認識点記憶手段９に送られ
保持される。中央処理手段１は、画像パターン全
域に対してパターンマツチング手段が終了するま
で、照合基準点走査手段７と階層化パターンマツ
チング手段８に対してそれぞれ命令を発する。画
像パターン全域に対するパターンマツチング処理
が終了すると、認識点記憶手段９に保持されてい
る複数個の認識点データは認識点分析手段１０に
送られ、認識点の点数および並び方が分析され画
像パターン上に発生させる照合基準点の走査方式
が自動的に決定されて、その結果は照合基準点走
査手段７に送られる。また、認識点分析手段１０
によつて認識点が規則的に並んでいると判断され
た時には、認識点データより隣り合つた認識点の
ｘ方向、ｙ方向の移動量の平均値がそれぞれ計算
されて、移動量記憶手段１１に保持される。

通常のパターンマツチ処理では、まず中央処理
手段１からの命令によつて撮像手段２から得られ
た画像信号が２値手段３によつて２値化され、画
像パターンとなつて画像パターン記憶手段４に改
めて記憶される。この画像パターンは教示処理時
に標準パターン記憶手段６に保持されている標準
パターンと階層化パターンマツチング手段８によ
つて照合される。階層化パターンマツチング手段
８では、画像パターン上に数画素おきに粗く第１
の照合基準点を設定し、第１の照合基準点におい
て照合を行い、充分高い一致度が得られた場合に
は第１の照合基準点の近傍に第２の照合基準点を
１画素おきに複数個設けて、複数個の第２の照合
基準点において再び照合を行い、得られた複数個
の一致度のうちで最大になつた値があらかじめ定
めらてれている基準値以上であれば認識点として
検出するという処理を行つている。この階層化パ
ターンマツチング手段８によれば、照合基準点を
１画素おきに設定する通常のパターンマツチング
手段に比べて、画素パターンデータと標準パター
ンデータの照合回数を大幅に減らすことが可能に
なる。

またこの時、画像パターン上に数画素間隔で
次々と設定される第１の照合基準点の設定順序
は、教示処理時に認識点分析手段１０によつて自
動的に決定され照合基準点走査手段７に保持され
ており、第２図に示される８種類の走査方式の中
のどれか一つが選ばれることになる。

以上のようにしてパターンマツチング処理を行
つて、最初の認識点が検出されると、中央処理手
段は階層化パターンマツチング手段８に命令を発
して、検出した認識点データを認識点記憶手段９
に格納するとともに、認識点データを小領域発生
手段１２へ送る。小領域発生手段１２では移動量
記憶手段１０よりｘ方向およびｙ方向の移動デー
タをもらい、認識点データである認識点のｘ座
標、ｙ座標にそれぞれの移動量を加えて第２番目
の認識点が存在する小領域の中心位置座標を計算
する。そしてこの小領域の大きさはｘ方向、ｙ方
向の移動量より計算される移動距離、認識対象物
の寸法精度、認識対象物を撮像した時の撮像手段
に対する認識対象物の回転角度などに応じてあら
かじめ定められた計算式に基づいて計算される。
第２番目の認識点の検出は、処理対象領域をこの
ようにして求められた小領域に限定し、中央処理
手段１からの命令により照合基準点走査手段７が
この小領域内に照合基準点を発生させ、階層化パ
ターンマツチング手段８により各照合基準点にお
いて画像パターンと標準パターンとの照合処理を
行うことによつて高速に行われる。そして求めら
れた第２番目の認識点データは最初の認識点デー
タ同様、認識点記憶手段９と小領域発生手段１２
に送られて、第２番目の認識点検出時と同様の手
順によつて第３番目の認識点検出が行われる。通
常のパターンマツチング処理では、新たに設定し
た小領域が画像パターンの窓枠から完全に外へ出
るか、設定した小領域内において認識点が検出さ
れなかつたか、あるいはパターンマツチング処理
時にあらかじめ定められた点数の認識点が得られ
た場合に終了することになる。パターンマツチン
グ処理終了後、認識点記憶手段９に保持されてい
る複数個の認識点データはパターンマツチング処
理の出力として上位コントローラ１３に送られ
る。

次に、実際の画像パターンに対し本発明のパタ
ーンマツチング方法によつて認識点が高速に検出
される様を、図面を参照しながら説明する。

第６図は２種類の標準パターン６１，６２、
IC部品のリードを撮像して得た画像パターン６
３、標準パターン６３に対して検出される認識点
６４，６５，６６、および標準パターン６２に対
して検出される認識点６７，６８，６９を示して
いる。標準パターン６１でパターンマツチング処
理を行う時には、教示処理時に画像パターン上の
特徴的な部分領域がｘ方向に並んでいることを認
識点分析手段により判明し、ｘ−ｙ走査方式が自
動的に採用されるが、このときの走査方向は、第
２図における２６か２８の走査方向に限られる。
第２図における２５や２７の走査方向が採用され
ないのは、撮像されたIC部品のリードが画像パ
ターン上に何本存在しているかわからないためで
ある。第２図における２６か２８の走査方向を採
用すれば、認識点は６６，６５，６４の順で検出
され、これらの認識点はIC部品のリードの右か
ら数えて１本目、２本目、３本目に相当するた
め、認識点データが記憶されている順で右から数
えたIC部品のリードに対応している。第２図に
おける２６か２８の走査方式によれば、照合開始
点から最初に検出される認識点７６まではやや処
理時間を要するが、第２番目の認識点６５、第３
番目の認識点６４の検出は、教示処理時に保持さ
れている認識点間の移動距離に基づいて小領域が
設定されて、パターンマツチング処理がこの小領
域内に限定されるため高速に行われる。また標準
パターン６２でパターンマツチング処理を行う時
には、第２図における２３か２４のｙ−ｘ走査方
式が教示処理において自動的に採用されて、認識
点を６９，６８，６７の順で検出する。画像パタ
ーン中に存在する全ての認識点データではなくて
特定の認識点データのみが必要な時には、その認
識点データが得られた時点で処理を終了させるこ
とによつてパターンマツチング処理を高速化する
ことができる。たとえば第６図において、標準パ
ターン６２でパターンマツチング処理を行う時
は、第２図の２３から２４の走査方式を採用する
ことになるが、仮に下から２本目のリードに対す
る認識点データが必要な時には、認識点６８が検
出された時点で処理を終了させ、認識点６７の検
出は行わないことにすると、処理時間が短縮され
る。

以上のように、画像パターン中に複数個存在す
る特徴的な部分領域の位置および並び方に応じて
画像パターン中で照合基準点を次々発生させる方
向および順序を自動的に定めることによつて、特
徴的な部分領域が規則的に並んでいる場合には、
あらかじめ保持しておいたこの特徴的な部分領域
に対応する認識点の隣り合つた２点間の移動量を
基にして、第２番目以降の認識点を求めるための
処理領域を小領域に限定することによつて、また
特徴的な部分領域が規則的に並んでいない場合に
おいても、あらかじめ保持しておいた複数個の特
徴的な部分領域に対応する認識間の移動量に基づ
いて、以降の認識点が存在する領域を小領域に限
定することによつて、処理の高速化を図つてお
り、しかも、中央処理手段と中央処理手段に対す
る命令群であるプログラムによつてパターンマツ
チング処理を行つているため安価に実現すること
ができる。

発明の効果 以上のように本発明は、画像パターン上に複数
個存在する特徴的な部分領域の位置および並び方
に応じて、画像パターン中で照合基準点を次々と
発生させる方向および順序を定めることによつ
て、画像パターン中に存在する特徴的な部分領域
と対応がとれる状態で認識点が検出され、パター
ンマツチング処理終了後に検出された認識点デー
タを記憶する順序を変更する必要がなく、処理が
行なえるものである。さらに第２、第３の発明で
は数字処理時に得られた認識点座標から、特徴的
な部分領域に対応する認識点の隣り合う点間の移
動量の平均値を求めて保持しておき、通常の認識
処理時には最初の認識点検出後、第２番目以降の
認識点の検出に関しては、上記移動量に基づいて
次の認識点が存在する領域を小領域に限定し、こ
の小領域内のみパターンマツチング処理を行えば
よいことになる。このことにより、中央処理手段
と中央処理手段に対する命令群であるプログラム
によつてパターンマツチング処理を行う場合にお
いても高速処理が可能となり、高解像度を有しか
つ高速処理が可能なパターンマツチング装置を安
価に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるパターンマツ
チング方法の構成を示すブロツク図、第２図は画
像パターン上において照合基準点を走査する８種
類の方式を示す図、第３図は照合基準点の走査方
式によつては特徴的な部分領域の並んでいる順に
認識点が検出されないことを示す図、第４図は特
徴的な部分領域が規則的に並んでいる場合に第２
番目以降の認識点検検出のための処理領域を小領
域に限定することによつて処理を高速化すること
を示す図、第５図は特徴的な部分領域が規則的に
並んでいない場合にも処理を高速化できることを
示す図、第６図は認識対象物であるIC部品のリ
ードが実際に認識点として検出される様を示す図
である。 １……中央処理手段、２……撮像手段、４……
画像パターン記憶手段、５……教示処理手段、６
……標準パターン記憶手段、７……照合基準点走
査手段、８……階層化パターンマツチング手段、
１０……認識点分析手段、１２……小領域発生手
段、２１，２２，２３，２４……ｙ−ｘ走査方
式、２５，２６，２７，２８……ｘ−ｙ走査方
式、３１……画像パターン、３２……標準パター
ン、３４，３５，３６……認識点、４１，４２，
４３……認識点、４６，４７……認識処理対象小
領域、５２，５３……最初の認識点からの移動
量、５６，５７……認識処理対象小領域、６１，
６２……標準パターン、６４，６５，６６……６
１に対する認識点、６７，６８，６９……６２に
対する認識点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リードを有する電子部品を撮像手段により撮
   像することによつて得られる画像信号をデジタル
   化した画像パターンとして記憶手段中に保持して
   おき、上記画像パターンの特徴的な部分領域を標
   準パターンとしてあらかじめ上記記憶手段とは別
   の記憶手段に保持しておいて、上記画像パターン
   と上記標準パターンの照合処理を行ない、一致度
   が極大となる上記特徴的な部分領域に対応する認
   識点を検出するパターンマツチング処理におい
   て、上記２つのパターンの位置合わせの基準とな
   る照合基準点をリードの存在しない外側よりリー
   ドの存在する内側に向つてリードの延出方向と平
   行に走査するパターンマツチング方法。 ２ リードを有する電子部品を撮像手段により撮
   像することによつて得られる画像信号をデジタル
   化した画像パターンとして記憶手段中に保持して
   おき、上記画像パターンの特徴的な部分領域を標
   準パターンとしてあらかじめ上記記憶手段とは別
   の記憶手段に保持しておいて、上記画像パターン
   と上記標準パターンの照合処理を行ない、一致度
   が極大となる上記特徴的な部分領域に対応する認
   識点を検出するパターンマツチング処理におい
   て、上記２つのパターンの位置合わせの基準とな
   る照合基準点を上記画像パターン上で次々と発生
   させる順序を、上記画像パターン中に複数個存在
   する上記特徴的な部分領域の並び方に対応して決
   定するパターンマツチング方法であつて、画像パ
   ターン中に複数個存在する特徴的な部分領域が規
   則的に並んでいる場合に、隣り合つた上記特徴的
   な部分領域間の位置関係を通常の認識処理に先だ
   つて保持しておき、通常の認識処理において特徴
   的な部分領域を代表する位置である認識点を初め
   て検出した時に、あらかじめ保持しておいた上記
   隣り合つた特徴的な部分領域間の位置関係を用い
   て、上記初めて検出した認識点の隣りに存在する
   第２の認識点の存在範囲を小さな領域に限定する
   ことによつて、第２の認識点を高速に検出し、ま
   た第ｎ（ｎは２以上の正の整数）の認識点が存在
   する場合には、第ｎ−１の認識点が存在する位置
   から上記隣り合つた特徴的な部分領域間の位置関
   係を用いて上記第ｎの認識点が存在する範囲を小
   さな領域に限定し、上記第ｎの認識点を検出する
   パターンマツチング方法。 ３ リードを有する電子部品を撮像手段により撮
   像することによつて得られる画像信号をデジタル
   化した画像パターンとして記憶手段中に保持して
   おき、上記画像パターンの特徴的な部分領域を標
   準パターンとしてあらかじめ上記記憶手段とは別
   の記憶手段に保持しておいて、上記画像パターン
   と上記標準パターンの照合処理を行ない、一致度
   が極大となる上記特徴的な部分領域に対応する認
   識点を検出するパターンマツチング処理におい
   て、上記２つのパターンの位置合わせの基準とな
   る照合基準点を上記画像パターン上で次々と発生
   させる順序を、上記画像パターン中に複数個存在
   する上記特徴的な部分領域の並び方に対応して決
   定するパターンマツチング方法であつて、画像パ
   ターン中に複数個存在する特徴的な部分領域が規
   則的に並んでいない場合には、上記複数個の特徴
   的な部分領域間の位置関係を通常の認識処理に先
   だつて保持しておき、通常の認識処理において特
   徴的な部分領域を代表する位置である認識点を初
   めて検出した時に、あらかじめ保持しておいた上
   記複数個の特徴的な部分領域間の位置関係を用い
   て、まだ検出されていない特徴的な部分領域に対
   応する認識点の存在範囲を小さな領域に限定する
   ことによつて、上記画像パターン中に複数個存在
   する認識点を検出することを特徴とするパターン
   マツチグ方法。