JPS58158761A - パタ−ン位置検出方法 - 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】 本発明は、パターンマツチングによシ位置検出を行うも
のであり、マツチングすべき２値化映像信号の表わすパ
ターンが不同−なものであるとか、テンプレートサイズ
が小さい等のために、マツチング結果から明確な位置検
出を行いにくい場合でも、位置検出を精度良く行うこと
が可能な簡易で処理速度の速いパターン位置検出方法を
提供するものである。

従来、パターンマツチングによる位置検出においては、
テレビカメラ（ＴＶ左カメラからのアナログ信号をＡ／
Ｄ変換により２値化映像信号にしてから信号処理を行っ
ている。対象物と背景との境界の輝度レベルの変化の仕
方が各対象物によって異なるため２値化映像信号の表わ
すパターンが不同−なものになったり、ノイズがあった
り、テンプレートサイズが小さい等のために、マツチフ
グ結果として同じ最大マツチング度を得る位置が複数個
得られたり、本来検出すべき位置で最大マツチング度が
得られなかったりして、明確な位置検出を行いにくい。

このため次のようなことが考えられる。

（１）テンプレートサイズを太きくする。

（２）できるたけ同一なパターンを表わすように映像信
号を処理する。

しかし、上記（１）は装置規模が大きくなり、処理時間
も長くかかるようになる。線の交点のパターンのマツチ
ングのとき、テンプレートの線巾とマツチングすべき線
巾とが異なると、最大マツチング度を得る位置はテンプ
レートサイズに関係なく複数個衣われて明確な位置検出
が行えない。

上記（２）はＴＶ左カメラらの映像信号を多値化映像信
号にＡ／Ｄ変換をし画像メモリに取込み全データを調べ
た後、マツチングすべきパターンをテ画像メモリで映像
の全データを持つことになるので、種々の処理が行え正
確な位置検出を行えるが、装置は大きく複雑となり、ソ
フトウェアによって多量信号処理を行うので処理速度は
遅く、価格も高くて汎用化はできない。

本発明は、このような欠点を除去したものであり、以下
その概略を述べると、ＴＶ左カメラらのアナログ映像信
号を処理して得られる２値化映像信号に対し、パターン
を表わすＭｘＮ個の２値化された基準信号とマツチング
処理を行い、そのマツチング処理結果の値を前記ＭＸＮ
個のマツチングされるべき２値化映像信号に対応する１
画素の多値化映像信号とし、その多値化映像信号のｍ×
ｎ個の画素の値の和を計算し、その計算値を前記ｍＸｎ
個の多値化映像信号に対応する１画素の多値化映像信号
とし、その多値化映像信号の適当な値をもつ信号位置か
ら所定のパターン位置を検出すること、すなわち単に注
目１画素のマツチング処理結果だけでなく注目画素とそ
の近傍の画素ｍ×ｎ個のマツチング処理結果を用いて位
置検出を行う。マツチング処理結果よシ得られる多値化
映像信号において、マツチングの良いことを示す画素は
固って現われる性質を利用し、最もマツチングの良い画
素が複数側塊われても和をとることによシ、最もマツチ
ングの良い画素の位置を一つの位置に特定、し易く、そ
のため、精度良く位置検出することを可能とするもので
ある。また画像メモリが不必要で、簡単なハードウェア
で処理できる。

以下第１図の実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

図において、ＣＯＤ等の固体撮像素子やビジコン等の管
球撮像素子よりなるＴＶ右カメラ、から出力されるアナ
ログ映像信号を制御信号発生回路２の信号指令に基づい
て順次処理していく。まず前記アナログ映像信号を２値
化回路３でＡ／Ｄ変換を行い、走査ライン毎の時系列の
２値化映像信号にする。この時ＴＶ右カメラからのアナ
ログ映像信号を微分フィルタ等の空間フィルタに通して
前処理を行った後２値化映像信号にすれば、輪郭線だけ
でなく対象物を構成する明暗の差の小さな境界線等の映
像対象物の特徴点が得られる。そして第１の切出し回路
４において、上記２値化映像信号の順次並んだＶ本の各
走査ラインの順次並んだＮ個のマツチングすべき画素信
号を切出す。５はＸ−Ｙアドレスカウンタである。

一方、テンプレートパターン発生回路６において、マツ
チングすべきパター／を表わすテンプレートサイズに応
じたＭＸＮ個の２値化された基準信号を発生させ、あら
かじめマツチング処理回路アのＡＮＤ演算の一方の基準
信号（第３図の’ｒ１＋〜ＴＭＮ　）となるように設定
しておく。そして上記切出し回路４において、切出され
た画素信号をマツチング処理回路７にて前記設定基準信
号、とのＡＮＤ演算を行い、その結果を計数回路８で計
数し、前記マツチングすべき２値化映像信号（例えば第
２図のａ１ｆ〜ａＭＮ　）に対応する１画素（例えば第
２図のｂｌｌで位置はａｌｌに対応する場所）の２ｉ）
ＭｘＮとなるｉビットの多値化映像信号とし、かつ走査
ライン毎の時系列映像信号として出力する。なお切出す
ＭＸＮ個の画素信号が１個でも欠けるような位置に映像
信号がくれば、欠けた画素信号のデータは０として処理
する。

次に第２の切出し回路９において、前記ＡＮＤ演算結果
を計数した多値化映像信号に対し、連続したｍ本の各走
査ラインの連続したｎ個の画素信号を切出し、加算回路
１０にて切出した画素信号の値の和を計算し、マツチン
グ処理回路７のときと同様に前記ｍ　Ｘ　ｎ個の多値化
映像信号に対応する１画素の多値化映像信号とする。切
出すｍｘｎ個の画素信号が１個でも欠けるような位置に
映像信号がくれば、欠けた画素信号のデータは０として
処理する。次に比較回路１１にて、レファレンスの初期
設定を０にしておき、入力信号である多値化映像信号の
画素値と順次比較し、その結果、入力信号の値が大きけ
れば、その画素値すなわち・桑 マツチング値とそのアドレスを出力するようにし、最大
マツチング値のメモリ１２によって大きいマツチング値
をメモリするとともに比較回路１１のレファレンスに新
たに前記大きいマツチング値を設定し、最大マツチング
値のアドレスメモリ１３″ｌ にアドレスを出力する。このようにして信号処理を終了
したとき、最大マツチング値のメモリ１２に記憶されて
いるのが最大マツチング値であり、最大マツチング値の
アドレスメモリ１３に記憶さ九ているのが最大マツチン
グ値のアドレスである。

そしてＸ−Ｙアドレスカウンタ６の指令信号により最大
マツチング値のアドレスのＸ−Ｙ座標は明らかになって
おり、画像上でのマツチング位置が検出できる。

２値化映像信号のパターンの線の交点等のようにテンプ
レートの表わすパターン上の特定の画素（Ｔ　Ｉ　５　
装置を検出するには、前記ＭｘＮ個のマツチング結果を
示す画素位置に対応するテンプレート上の画素位置ＴＮ
との位置関係から求めΣことができる。

加算回路１ｏでｍ　ｘ　ｎ個の数が多くディジタル信号
による加算処理を実時間で行えない時は、切出し回路９
から切出した信号をＤ／Ａ変換し、抵抗を用いた加算器
でアナログ的に加算し、以後の信号処理をアナログで行
って、最大マツチング値とそのアドレスを求めることも
できる。

切出し回路４、マツチング処理回路７の部分をもう少し
詳細に述べると、第３図において、切出し回路４は切出
し走査ラインに対応したＭ個のシフトレジスタ（Ｓ−１
〜Ｓ−Ｍ）を用い、制御信号発生回路２０指令信号に基
づいて２値化信号をシフトレジスタＣ３−Ｍ、ｌから押
出し式に取込み、マツチングすべきＭＸＮ個の画素信号
が初めてそるマツチング処理回路７でＡＮＤ演算処理を
行い計数回路８でマツチング結果をカウントする。制御
信号発生回路２で用いる基準クロックの周波数とｊで４
０ＭＨ２ぐらいのものを用いてやれば、ＴＶ左カメラか
らの画像取込速度る。秒（２フレーム）の程度での実時
間マツチング処理を充分に行える。

マツチング処理回路７でＡＮＤ演算の代わシにＥＸ−Ｏ
Ｒ演算（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＯＲ演算）処理を行い、
画像データ０と１のマツチングした結果をとれば、テン
プレートのＭｘＮ個の画像データ全部を使用することに
なり、ノイズに対して強くなる効果がある。

次に実際のデータの一例を示す。

第４図に示す８×８個の２値化画像データ（このデータ
は一部を持つテンプレートにおいて○印の示す画素デー
タ１（Ｔｓｓ）の位置に相当する交線の中央位置を２値
イヒ映像信号の中から検出する。左端上の目印の位置が
テンプレートＴ１１に相当する。

また第６図において、（ａ）はマツチングすべき２値化
画像データの一部で、テンプレートの表わすパターンに
対して線巾が大きくなっている。この（ａ）の画像デー
タの中で検出したい位置は交線の中央の○印をした画像
データ１の位置であるが、マツチング結果はＭＸＮサイ
ズのテンプレートの左端上（Ｔ月２に対応する位置の多
値化画像データとして表わされるので今後この位置の検
出について考える。（ｂ）は第４図のテンプレートの２
値化画像データ１と０の２値化画像データ１のＡＮＤ処
理を行った結果を表わす多値化映像信号の画像データで
ある。最大マツチング値１７を表わす画素は検出すべき
位置とその近傍の合計９個ある。（ｃ）はＡＮＤ演算処
理結果の多値化画像データの３×３個の加算和をとシ、
さらに１６３から前記加算和を引いて得られた画像デー
タであり、前記３×３個の多値化映像信号に対応する１
画素の位置として３×３個の中央の位置とした。これよ
り最大マツチング値０を表わす位置はただ１個、検出し
たい位置に求まる。

以上のようにパターンマツチングにより位置検出を行う
ものであり、マツチングすべき２値化映像信号の表わす
パターンが不同−なものであるとか、テンプレートサイ
ズが小さい等のために最大マツチング度を得る位置が複
数個得られたり、ノイズ等のために誤マツチングしても
、さらに注目マツチング位置の近傍のマツチング度を用
いて統計的に位置検出を行うので、正確に位置検出を行
うことができる。また多値化の画像処理を必要とする対
象物の境界線等の交点の位置検出にも、２値化の前の処
理として微分処理等を行えば容易に位置検出が行える。

この時微分処理等を行った後２値化処理を行って得た映
像のパターンはとぎれだ線や線巾の異ったものになシ易
いが、本発明では正確に位置検出を行うことができ、か
つ画像メモリを必要としないため、実施するための装置
は簡単で小さなものとなシ、安価に実現できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパターン位置検出方法を実施するため
の装置の一実施例のブロック図、第２図は処理した複数
個の画素に対応する１画素の位置を示す図、第３図は第
１図の装置における切出し回路とマツチング処理回路の
具体例を示す回路図、第４図はテンプレートの２値化画
像データの例を示す図、第６図（ａ）はマツチングすべ
き２値化映像信号の例を示す図、同（ロ）はＡＮＤ処理
結果を示す図、同（Ｃ）は１５３−ＡＮＤ処理結果の加
算和を示す図である。 １・・・・・・テレビカメラ、２・・・・・・制御信号
発生回路。 ３・・・・・・２値化回路、４・・印・切出し回路、６
・川・・Ｘ−Ｙアドレスカウンタ、６・・・・・・テン
プレートパターン発生回路、７・・・・・・マツチング
処理回路、８・・・・・・計数回路、９・・・・・・切
出し回路、１ｏ・・・・加算回路、１１・・・・・比較
回路、１２・・・・・・最大マツチング値のメモリ、１
３・・印・最大マツチング値のアドレスメモリ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１１
２　　国 第３８１ ′を 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　テレビカメラからのアナログ映像信号をＡ／
   Ｄ変換して得られる走査ラインごとの時系列の２値化映
   像信号からｉ順次並んだＭ本の各走査ラインの順次並ん
   だＮ個のマツチングされるべき画素信号を得、その画素
   信号と前記２値化映像信号に対しマツチングすべきパタ
   ーンを表わすテンプレートサイズに応じたＭｘＮ個の２
   値化信号とのＡＮＤ演算もしくはＥＸ−ＯＲ演算を行い
   、計数回路にて前記ＡＮＤ演算もしくはＥＸ−ＯＲ演算
   の結果を計数して前記ＭＸＮ個のマツチングされるべき
   ２値化映像信号に対［Ｌ、する１画素の多値化映像信号
   とし、かつ走査ライン毎の時系列映像信号として出力し
   、前記ＡＮＤ演算もしくはＲＸ−ＯＲ演算の結果の計数
   された多値化映像信号に対し連続したｍ本の各走査ライ
   ンの連続したｎ個の画素信号の値の和を加算回路にて計
   算して前記ｍＸｎ個の多値化映像信号に対応する１画素
   の多値化映像信号とし、比較回路にて前記和を計算され
   た多値化映像信号の適当な値をもつ信号位置から所定の
   パターンの位置を検出することを特徴とするパターン位
   置検出方法。
2. （２）テレビカメラからのアナログ映像信号を微分フィ
   ルタ等の空間フィルタに通した後、　Ａ／Ｄ変換して２
   値化することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に
   記載のパターン位置検出方法。