JPS61283973A - 画像処理装置 - 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、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が否かに基づいて２（
ｉ化することによっ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５８−１０６５
０９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、収糟不可ｉヒな遠方までの
果実を認識して＋ｌＱ穫能率が低下したり、不必要な作
動を行い、収穫機のａ１４や果樹を傷めることがある。

一方、［１射か弱く照度が低ずぎると、対象を撮像でき
ないという不都合″があった。

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５
９−６５４０２号参照） 〔発明が解決し、ｌンうとする問題点〕しかしながら、
−に記ストロボ装置を設けた場合であっても、第４図に
示すように、１−］躬が非常に強い場合には、この日射
自体の照度（Ｌ。）が、画像処理装置が認識可能な明る
さく１１）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ｍが、上記日射による照度（１，。）
のみで、照光手段のみによる明るさく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、シャッタを設け、このシャッ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って、そ
の目的は、設定路＾１（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。　　　　　゛〔問題点を解決するだめの手段
〕 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
によ的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。従って、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−ヒに設定すると、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〕

従って、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の簡単な説明する。

第２図は、屋外において撮像された画像情報から、対象
果実のめに対応した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ック図であって、特に、
ミカンやリンゴ等の暖色系の果実を認識するだめの装置
として構成してあり、カラー画像全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
号を得るようにしである。

すなわち、撮像手段としてのカラービデオカメラ（］）
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＜Ｓｏ）は、ＮＴＳＣデコーダ
（２）により、垂直同期信号（ＶＤ）、水平同期信号（
ＱＤ）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、色分離回路（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ンチ回路
（６）により設定された閾値（Ｆｒｅｆ）と比較されて
２値化画像信号す２）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一ロる処理は、前記垂
直同期信号（ＶＤ）および水平同期信号０１Ｄ）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である。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である。　　。

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、Ｔ
Ｖ信号ジェネレータ（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
である。

そして、前記画像メモリ（７）に記憶された２値化画像
信号（ｈ）４才、制御プロセッサ（ＣＰＩ＋１）および
数値演算用プロセッサ（ＣＰＵａ）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、インターフェース装Ｗ（
１４）を介して、ボストコンピュータ（ＣＰＩＩｏ）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）は前記各プロセッサ
（ＣＰＩＩ＋）　、（ＣＰＵ２）の動作プログラムや演
算用データを一時格納したり、ホストコンピュータ（Ｃ
ＰＩ＋。）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図に示すプロ・７り図および第３図に示すフ
ローチャートに基づいて、２値化回路（５）およびラン
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、データバッファ（２０）を介して、前
記２値化回路（５）のコツパレータ（２１）に比較対象
データとして入力され、前記ランチ回路（６）から出力
される設定閾値（Ｆｒｅｆ）と比較され、人力画像信号
（Ｆ１）が設定閾値（Ｆｒｅｆ１）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Ｉ７”レベルとなる１ビツトの２値
信号に変換され、５前記コンパレーバ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。

前記ランチ回路（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
）　（２２）からの“Ｈ”レベルの２値化画像信号（ｐ
ｇ）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って、１画面分の撮像画
像信号（Ｆ１）の最大値（Ｆ−ａｘ）を設定閾値（Ｆｒ
ｅｆ）として最終的に記憶するようにしである。

そして、−側一記閾値（Ｆｒｅｆ）を撮像画像信号（Ｆ
＋）の最大値（Ｆｍａｘ）に更新する処理を、前記スト
ロ装置（ｌＯ）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（Ｐｒｅｆ）に基づい
て前記スロトボ装？！’（１０）を発光させて撮像した
画像信号（ＰＩ）を２値化するのである。

従って、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Ｗ（１０）のみ
の明るさに対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。

〔別実雄側〕

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（Ｆ＋）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（Ｆ＋＋＋ａｘ）を所
定比率で乗算した値等としてもよい。

又、上記設定Ｆｊｌ値（Ｆｒｅｆ）を検出最大値（Ｆｍ
ａｘ）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、ｌフレームの撮像に際して出力
される最初の１フイ一ルド画面情報についてその処理を
行い、次のフィ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ック図、第２図
は全体構成を示すブロック図、第３図はその全体的な動
作を示すフローチャート、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、（Ｐ１）・・
・・・・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. 撮像手段（１）により撮像された撮像画像信号（Ｆ＿１
   ）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値化することによって設定距離範囲内
   にある認識対象の２値化画像情報（Ｆ＿２）を得る画像
   処理装置であって、撮像対象を照光する照光手段（１０
   ）、画像信号（Ｆ＿１）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。