JPH10141919A - 位置検出方法及びその装置 - Google Patents

位置検出方法及びその装置

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JPH10141919A
JPH10141919A JP8300685A JP30068596A JPH10141919A JP H10141919 A JPH10141919 A JP H10141919A JP 8300685 A JP8300685 A JP 8300685A JP 30068596 A JP30068596 A JP 30068596A JP H10141919 A JPH10141919 A JP H10141919A
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Yukiko Hatakeyama
由紀子 畠山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多数の点または図形の中から、あらかじめ評
価する点または図形の組み合わせを限定し、その点群ま
たは図形群から最適な組み合わせを求めることにより対
象図形の位置を検出する。 【構成】 被検出点の位置関係が既知の場合に、その図
形の重心と頂点までの距離から候補領域を作成する手段
6と、候補領域を画像に対して走査する手段7と、候補
領域に点が存在した場合に図形の有無の評価をする手段
11と、検出された図形と基準図形とを比較し傾きを算
出する手段8、13を備える。しかして、多数の点また
は図形の中から目的とする点の組み合わせを容易に検出
することができ、対象図形の位置及び回転角度を算出す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、位置検出装置に関し、
特に、撮像された画像から、図形情報が既知の場合に、
対象とする図形の位置及び回転角度等の位置情報を検出
する位置検出方法及び位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】組立装置や検査装置において対象となる
ワークの位置を、カメラ等から入力した画像から検出す
る手法は従来から多く利用されているが、その多くは対
象となる位置検出用マークや図形がはっきりと認識され
ていることを前提とする場合が多く、良好ではない証明
条件や、位置検出のために使用せざるを得ない図形が周
囲の雑音とはっきりと濃淡や大きさで区別できない場合
には適していない。
【0003】いくつかの位置検出用のマークがあり、周
囲との区別が大きさ、濃淡から簡単にできる場合には高
速処理が可能であり、非常に有効であるが、検出用のマ
ークが大きさ、濃淡とも周囲の雑音に混じり一見して区
別がつかない場合には、候補となる多数の点または図形
の中から最適な組み合わせを求めなければならない。全
ての組み合わせを評価する場合には、非常に時間がかか
り実用に適さない場合がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の上記
実情に鑑み、従来の技術に内在する上記課題を解決する
為になされたものであり、従って本発明の目的は、種々
の悪条件により検出する図形が周囲の雑音に紛れてしま
う場合に高速にかつ正確に位置を検出することを可能と
した新規な位置検出方法及び位置検出装置を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明に係る位置検出装置は、多角形の被撮像物
と、該被撮像物を撮像しアナログ信号に変換する光電変
換スキャナと、該変換されたアナログ信号をディジタル
信号に変換するA/D変換回路と、該変換されたディジ
タル信号を撮像画像とて格納する第1のメモリ回路と、
該撮像画像を2値化し候補点を小図形として絞り込んだ
2値画像を出力する2値化回路と、該2値画像を格納し
て格納後候補領域作成駆動信号を出力する第2のメモリ
回路と、駆動信号を受けて円群としての候補領域(円が
“1”、背景が“0”の2値画像)を基準画像として作
成しかつ基準角度を算出する候補領域作成回路と、基準
画像をラスタ走査させるために1画素ずつ移動させて移
動画像に変換する候補領域走査回路と、該移動画像と前
記2値画像を比較しAND部分の小図形を比較画像とし
て出力する比較回路と、該比較画像から小図形の位置情
報とそれらの個数を出力する円形走査回路と、各円に小
図形が必要数以上存在するかどうかを確認する小図形有
無確認回路と、各円に必要数以上の小図形が存在した場
合に各円上の小図形の位置間の距離を算出し最適な組み
合わせが存在した場合に対象図形が検出されたとする図
形評価回路と、該図形評価回路の結果としての図形有無
から図形有無を確認する対象図形有無確認回路と、図形
が存在した場合に該図形と前記基準画像から位置情報
(回転角度、重心)を検出する角度算出回路と、前記位
置情報を表示する表示回路と、前記移動画像による全走
査が完了したかどうかを確認して全走査完了と確認され
た場合に図形なし情報を出力する全走査完了確認回路と
を備えて構成される。
【0006】また本発明に係る位置検出方法は、基準と
なる第1の被撮像物に光電変換、A/D変換、2値化処
理及び候補領域作成処理を施すことにより基準画像と基
準角度を生成し、次に位置検出しようとする第2の被撮
像物について前記と同様の光電変換、A/D変換及び2
値化処理を施すことにより第2の2値画像を生成し、前
記基準画像と前記第2の被撮像物についての前記第2の
2値画像とを比較、評価し、前記第2の被撮像物の前記
第1の被撮像物に対する偏差値を求めることを特徴とし
ている。
【0007】
【実施例】次に、本発明をその好ましい一実施例につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0008】図1は、本発明の一実施例を示すブロック
構成及び動作フローを示す図である。
【0009】図1を参照するに、本発明に係る位置検出
装置は、多角形の被撮像物aと、被撮像物aを撮像しア
ナログ信号bに変換する光電変換スキャナ1と、アナロ
グ信号bをディジタル信号cに変換するA/D変換回路
2と、ディジタル信号cを撮像画像dとして格納するメ
モリ回路3と、撮像画像dを2値化し候補点を小図形と
して絞り込んだ2値画像eを出力する2値化回路4と、
2値画像eを格納して格納後候補領域作成駆動信号fを
出力するメモリ回路5と、駆動信号fを受けて円群とし
ての候補領域(円が“1”、背景が“0”の2値画像)
を基準画像gとして作成しかつ基準角度を算出する候補
領域作成回路6と、基準画像gをラスタ走査させるため
に1画素ずつ移動させて移動画像iに変換する候補領域
走査回路7と、移動画像iと2値画像eを比較しAND
部分の小図形を比較画像kとして出力する比較回路8
と、比較画像kから小図形の位置情報とそれらの個数を
出力する円形走査回路9と、各円に小図形が必要以上存
在するかどうかを確認する小図形有無確認回路10と、
各円に必要以上の小図形が存在した場合に、各円上の小
図形の位置間の距離を算出し最適な組み合わせが存在し
た場合に対象図形が検出されたとする図形評価回路11
と、図形評価回路11の結果としての図形有無mから図
形有無を確認する対象図形有無確認回路12と、図形が
存在した場合にその図形と基準画像gから位置情報n
(回転角度、重心)を検出する角度算出回路13と、位
置情報nを表示する表示回路15と、移動画像iによる
全走査が完了したかどうかを確認して全走査完了と確認
された場合に、図形なし情報oを出力する全走査完了確
認回路14とを備えている。
【0010】図2(a)〜(d)は候補領域作成回路6
の動作を詳細に説明するための図である。
【0011】図2(a)〜(d)を参照するに、まず、
あらかじめ図2(a)に示される如き被検出物aから比
較的検出しやすい点を特徴点即ち頂点として選択する
(図2(b))。次に特徴点(頂点)の重心と、重心を
中心とし各頂点を通る円を算出する(図2(c))。全
頂点が通る円を全て算出する。本実施例の場合には候補
領域となる円は3個である。これらの円群が候補領域
(候補領域1、候補領域2、候補領域3)となる(図2
(c))。これらの円群から成る候補領域1〜3は図1
に示される基準画像gとなる。更にまた、基準となる頂
点を定め、重心とこの頂点までの直線の角度を基準角度
とする。この基準となる頂点は任意に定めることができ
るが、例えば図2(d)においてこの基準頂点を上方の
頂点sとすれば、基準角度hはy軸と直線tとのなす角
となる。図形評価用の各頂点間の距離(L1、L2、L
3、L4、L5))を算出する(図2(d))。
【0012】図3は候補領域走査回路7の動作を説明す
るための図である。
【0013】図3において、円群全体をラスタ走査する
ように1画素ずつ移動させる。しかして、この候補領域
走査回路7によって基準画像gに基づく移動画像i及び
重心jが生成される。
【0014】次に、上記基準画像gを生成する処理と同
様にして、位置検出しようとする物体即ち被撮像物aに
ついて2値画像eが求められメモリ回路5に格納され
る。
【0015】図4(a)〜(e)は比較回路8及び円形
走査回路9及び図形評価回路11及び角度算出回路13
の動作を詳細に説明するための図である。
【0016】図4(a)〜(e)を参照するに、候補領
域としての図4(a)に示された基準画像gと図4
(b)に示された2値画像eを比較回路8により比較
し、候補領域内の図4(c)に示された小図形(○点)
のみを比較画像kとして検出する。次に、各円間で円上
の小図形の距離を評価し、特徴点(頂点)間の距離と一
致する組み合わせがあれば、それが検出図形である(図
4(d))。
【0017】次に検出図形から傾き角度を算出し、あら
かじめ算出されている基準角度hと比較することにより
回転角度θを求める。位置は候補領域走査回路7により
候補領域が移動した座標となる。このようにして得られ
た位置情報nを表示回路15に出力する。
【0018】次に本発明の他の実施例について説明す
る。
【0019】図5(a)〜(e)は本発明の他の実施例
の動作順序を示す図であり、図6はその動作フローチャ
ートである。
【0020】図5、図6を参照するに、本他の実施例で
は被検出図形として長方形を例としている(図5
(a))。まず、図形を包含する矩形領域を考え、左上
の座標を原点として図形の重心座標を算出する。重心座
標から図形の頂点までの距離を算出する。次に重心を中
心とし距離を半径とする円を頂点の数だけ算出する。こ
の円群が候補領域となる。本実施例では図形が長方形と
なるために、円はすべて一致して1個となる(b)。
【0021】次に、被検出画像に対しこれらの円群を作
用し、画像内を原点からラスター走査する(c)。すべ
ての円に点が存在したら(d)、各点の距離を求め、図
形の頂点かどうかを評価する。円上の点間の距離がすべ
て一致し、かつ面積が一致した場合には、その点の組み
合わせが被検出図形の頂点である。ここでの重心が図形
の位置となる。この円群上の点の位置と基準となる図形
から回転角θを算出することにより図形の傾きを求める
ことができる。これによって、検出しようとする被撮像
物が基準となる被撮像物の基準角度hより角度θだけず
れていることがわかる。
【0022】このように、多数の点または図形の中か
ら、あらかじめ評価する点または図形の組み合わせを限
定することにより計算時間の短縮化が行える。また、円
群を候補領域とすることにより被検出点または図形の傾
きに影響されずに検出することができ、しかも検出後は
基準図形と比較することにより容易に傾きを算出するこ
とができるという利点がある。
【0023】図6の検出動作フローの(a)〜(e)は
図5の(a)〜(e)に対応している。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多数の点または図形の中から、あらかじめ評価する点ま
たは図形の組み合わせを限定し、その点群または図形群
から最適な組み合わせを求めることにより、対象とする
図形を高速にかつ正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。
【図2】(a)〜(d)は候補領域作成回路6の説明図
である。
【図3】候補領域走査回路7の説明図である。
【図4】(a)〜(e)は比較回路8及び円形走査回路
9及び図形評価回路11及び角度算出回路13の説明図
である。
【図5】(a)〜(e)は本発明による他の実施例の動
作順を示す図である。
【図6】本発明による他の実施例の動作フローを示すフ
ローチャートである。
【符号の説明】
1…光電変換スキャナ 2…A/D変換回路 3…メモリ回路 4…2値化回路 5…メモリ回路 6…候補領域作成回路 7…候補領域走査回路 8…比較回路 9…円形走査回路 10…点有無確認回路 11…図形評価回路 12…図形有無確認回路 13…角度算出回路 14…全走査完了確認回路 15…表示回路 a…被撮像物 b…アナログ信号 c…ディジタル信号 d…撮像画像 e…2値画像 f…駆動信号 g…基準画像 h…基準角度 i…移動画像 j…重心 k…比較画像 l…検出点個数 m…図形有無 n…回転角度、重心等位置情報 o…図形無し情報 s…頂点 t…直線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G06F 15/70 400

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準となる第1の被撮像物に光電変換、
    A/D変換、2値化処理及び候補領域作成処理を施すこ
    とにより基準画像と基準角度を生成し、次に位置検出し
    ようとする第2の被撮像物について前記と同様の光電変
    換、A/D変換及び2値化処理を施すことにより第2の
    2値画像を生成し、前記基準画像と前記第2の被撮像物
    についての前記第2の2値画像とを比較、評価し、前記
    第2の被撮像物の前記第1の被撮像物に対する偏差値を
    求めることを特徴とする位置検出方法。
  2. 【請求項2】 前記基準画像を少なくとも一個の円とし
    たことを更に特徴とする請求項1に記載の位置検出方
    法。
  3. 【請求項3】 多角形の被撮像物と、該被撮像物を撮像
    しアナログ信号に変換する光電変換スキャナと、該変換
    されたアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D
    変換回路と、該変換されたディジタル信号を撮像画像と
    て格納する第1のメモリ回路と、該撮像画像を2値化し
    候補点を小図形として絞り込んだ2値画像を出力する2
    値化回路と、該2値画像を格納して格納後候補領域作成
    駆動信号を出力する第2のメモリ回路と、駆動信号を受
    けて円群としての候補領域(円が“1”、背景が“0”
    の2値画像)を基準画像として作成しかつ基準角度を算
    出する候補領域作成回路と、基準画像をラスタ走査させ
    るために1画素ずつ移動させて移動画像に変換する候補
    領域走査回路と、該移動画像と前記第2のメモリ回路か
    ら出力される前記2値画像を比較しAND部分の小図形
    を比較画像として出力する比較回路と、該比較画像から
    小図形の位置情報とそれらの個数を出力する円形走査回
    路と、各円に小図形が必要数以上存在するかどうかを確
    認する小図形有無確認回路と、各円に必要数以上の小図
    形が存在した場合に各円上の小図形の位置間の距離を算
    出し最適な組み合わせが存在した場合に対象図形が検出
    されたとする図形評価回路と、該図形評価回路の結果と
    しての図形有無から図形有無を確認する対象図形有無確
    認回路と、図形が存在した場合に該図形と前記基準画像
    から位置情報(回転角度、重心)を検出する角度算出回
    路と、前記位置情報を表示する表示回路と、前記移動画
    像による全走査が完了したかどうかを確認して全走査完
    了と確認された場合に図形なし情報を出力する全走査完
    了確認回路とを備えていることを特徴とする位置検出装
    置。
  4. 【請求項4】 前記角度算出回路は、前記対象図形有無
    確認回路の出力と共に、前記候補領域作成回路から出力
    される基準角度情報と、候補領域走査回路から出力され
    る重心情報を入力し、位置情報を算出することを更に特
    徴とする請求項3に記載の位置検出装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114331255A (zh) * 2021-11-25 2022-04-12 云南电网有限责任公司 一种入库检测方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114331255A (zh) * 2021-11-25 2022-04-12 云南电网有限责任公司 一种入库检测方法

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