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JPH10206134A - Position detecting method by image processing - Google Patents

Position detecting method by image processing

Info

Publication number
JPH10206134A
JPH10206134A JP9006969A JP696997A JPH10206134A JP H10206134 A JPH10206134 A JP H10206134A JP 9006969 A JP9006969 A JP 9006969A JP 696997 A JP696997 A JP 696997A JP H10206134 A JPH10206134 A JP H10206134A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
template
collation
target graphic
graphic
rotation angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9006969A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazutaka Ikeda
和隆 池田
Yoshihito Hashimoto
良仁 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP9006969A priority Critical patent/JPH10206134A/en
Priority to SG1998000122A priority patent/SG77157A1/en
Priority to EP98100737A priority patent/EP0854436B1/en
Priority to DE69831519T priority patent/DE69831519T2/en
Priority to US09/008,077 priority patent/US6185343B1/en
Priority to CN981037704A priority patent/CN1094222C/en
Priority to KR1019980001329A priority patent/KR100292564B1/en
Publication of JPH10206134A publication Critical patent/JPH10206134A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position detecting method, by an image processing operation, in which the angle of rotation of an object graphic can be found irrespective of the shape of the object graphic as long as the object graphic is directional. SOLUTION: A plurality of templates T1 , for collation, in which a reference template T0 as a reference graphic registered in advance is turned at various angles of rotation are generated one after another. Then, the respective templates T1 for collation are collated sequentially with an object graphic P contained inside a given input image, and the agreement degree is evaluated. The angle of rotation of the template T1 , for collation, whose agreement degree is maximum with reference to the reference template T0 is recognized as the angle of rotation of the object graphic P.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、与えられた入力画
像内の対象図形について画像内に設定した基準位置から
の回転角度を求める画像処理による位置検出方法に関す
るものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a position detection method by image processing for obtaining a rotation angle of a target graphic in a given input image from a reference position set in the image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、TVカメラのような画像入力
装置で撮像するなどして与えられる入力画像内に含まれ
る対象図形の基準位置からの回転角度を求める方法とし
て、対象図形と背景との濃度差を利用して入力画像を濃
度について2値化することによって対象図形を背景から
分離した後に、対象図形の慣性モーメントを求め、対象
図形の中心位置および主軸の回転角度を算出する方法が
知られている。この種の技術は生産ラインにおける部品
の位置検出などに採用されている。たとえば、供給され
る部品の向きを検出し、部品を把持して所定位置に組み
付けるためのロボットを制御するためのロボットアイな
どに用いられるのである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of obtaining a rotation angle from a reference position of a target graphic included in an input image given by taking an image with an image input device such as a TV camera or the like, there is a method of determining a rotation angle between a target graphic and a background. A method is known in which the target image is separated from the background by binarizing the input image using the density difference using the density difference, and then the moment of inertia of the target graphic is obtained, and the center position of the target graphic and the rotation angle of the main axis are calculated. Have been. This type of technology is employed for detecting the position of components on a production line. For example, it is used for a robot eye for detecting a direction of a supplied component and controlling a robot for gripping the component and assembling the component at a predetermined position.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述のような対象図形
の主軸を求める技術には以下のような問題がある。すな
わち、対象図形の輪郭線が円形であると主軸を求めるこ
とができないから、硬貨などのように対象図形P内に文
字などが表記されていて対象図形Pに方向性がある場合
でも(図6参照)、その回転角度を求めることができな
い。また、輪郭線が正方形のような回転対称性を有する
場合も主軸を一つに決めることができないから同様の問
題が生じる。さらに、主軸M(図7参照)を求めること
ができる場合であっても主軸Mには向きを表す情報が含
まれていないから、たとえば図7に示すように対象図形
Pが線対称である場合には位置が180度異なっていて
も両者を識別することができない。
There are the following problems in the technique for obtaining the main axis of the target graphic as described above. That is, since the main axis cannot be obtained if the contour of the target graphic is circular, even when characters or the like are written in the target graphic P such as coins and the target graphic P has directionality (FIG. 6). ), The rotation angle cannot be determined. Also, when the contour has a rotational symmetry such as a square, the same problem occurs because the main axis cannot be determined as one. Further, even when the main axis M (see FIG. 7) can be obtained, since the main axis M does not include information indicating the direction, for example, when the target graphic P is line-symmetric as shown in FIG. Cannot be identified even if the positions are different by 180 degrees.

【0004】これに対して、特開平6−89341号公
報に記載されているように、あらかじめ登録されたテン
プレートに対象図形を照合することにより、対象図形の
回転位置を求めるパターンマッチング法が知られてい
る。とくに、上記公報に記載された技術では、部品のコ
ーナ部分の画像を対象図形として照合することにより処
理量の低減を図っている。この技術を用いると、図7の
ような対象図形については回転角度を検出可能と考えら
れる。しかしながら、コーナ部分の画像のみを用いてい
るから、輪郭線が円形や正方形の場合であるときには依
然として問題は解決することができない。
On the other hand, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-89341, a pattern matching method is known in which a target graphic is checked against a pre-registered template to determine the rotational position of the target graphic. ing. In particular, in the technology described in the above publication, the processing amount is reduced by comparing the image of the corner portion of the component as the target graphic. If this technique is used, it is considered that the rotation angle can be detected for the target graphic as shown in FIG. However, since only the image of the corner portion is used, the problem still cannot be solved when the contour is circular or square.

【0005】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、対象図形に方向性があれば対象図形
の形状にかかわりなく回転角度を求めることができる画
像処理による位置検出方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a position detection method by image processing that can determine a rotation angle regardless of the shape of a target graphic if the target graphic has directionality. Is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、あら
かじめ登録されている基準図形としての基準テンプレー
トに各種の回転角度で回転を施した複数の照合用テンプ
レートを次々に生成する第1過程と、各照合用テンプレ
ートと与えられた入力画像内に含まれる対象図形とを順
に照合して一致度を評価する第2過程と、第2過程にお
ける一致度が最大になる照合用テンプレートの基準テン
プレートに対する回転角度を対象図形の回転角度と認定
する第3過程とを有するのである。この方法によれば、
基準テンプレートに対して各種の回転角度で回転を施し
た照合用テンプレートを対象図形に照合することによっ
て対象図形の回転角度を求めるから、対象図形の輪郭線
が対称性を有する形状であっても対象図形に方向性があ
れば対象図形の回転角度を検出することが可能になる。
しかも、照合用テンプレートは対象図形との照合時に基
準テンプレートに基づいて生成するから、基準テンプレ
ートを登録するためのメモリの容量は比較的小さくな
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a first step of successively generating a plurality of collation templates obtained by rotating a reference template as a reference graphic registered in advance at various rotation angles. And a second step of sequentially comparing each matching template with a target graphic included in a given input image to evaluate the degree of coincidence, and a reference template of a matching template that maximizes the degree of coincidence in the second step And a third step of determining the rotation angle with respect to the rotation angle of the target graphic. According to this method,
Since the rotation angle of the target graphic is obtained by collating the reference template with the reference template rotated at various rotation angles against the target graphic, even if the contour of the target graphic has a symmetrical shape, the target If the figure has directionality, the rotation angle of the target figure can be detected.
In addition, since the matching template is generated based on the reference template at the time of matching with the target graphic, the memory capacity for registering the reference template is relatively small.

【0007】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、基準テンプレートに基づいて照合用テンプレートを
生成するように専用化されたハードウェアを有するテン
プレート生成部で次々に生成される照合用テンプレート
を用い、テンプレート生成部とは別に設けた照合用演算
部において対象図形と各照合用テンプレートとの照合結
果から対象図形の回転角度を求めるものである。この方
法では、基準テンプレートに基づいて照合用テンプレー
トを生成する過程に専用化されたハードウェアを用いる
から、基準テンプレートから照合用テンプレートを生成
する過程を高速化することが可能であり、処理時間の短
縮につながるのである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a template for matching is generated one after another by a template generating unit having hardware dedicated to generate a template for matching based on a reference template. Is used to obtain the rotation angle of the target graphic from the result of the comparison between the target graphic and each of the verification templates in the verification operation unit provided separately from the template generation unit. In this method, dedicated hardware is used in the process of generating the matching template based on the reference template, so that the process of generating the matching template from the reference template can be accelerated, and the processing time can be reduced. It leads to shortening.

【0008】請求項3の発明は、基準図形を各種の回転
角度で回転させた形であらかじめ登録されている複数の
照合用テンプレートと与えられた入力画像内に含まれる
対象図形とを順に照合して一致度を評価する第1過程
と、第1過程における一致度が最大になる照合用テンプ
レートの基準テンプレートに対する回転角度を対象図形
の回転角度と認定する第2過程とを有するものである。
この方法によれば、照合用テンプレートをあらかじめ登
録してあるから、対象図形との照合の際に照合用テンプ
レートを生成する過程が不要であって高速な処理が可能
になる。
According to a third aspect of the present invention, a plurality of collation templates registered in advance in a form in which a reference graphic is rotated at various rotation angles are collated in order with a target graphic included in a given input image. And a second step of determining the rotation angle of the matching template with respect to the reference template that maximizes the matching degree in the first step as the rotation angle of the target graphic.
According to this method, since the collation template is registered in advance, the process of generating the collation template at the time of collation with the target graphic is unnecessary, and high-speed processing can be performed.

【0009】請求項4の発明は、請求項1ないし請求項
3の発明において、対象図形と照合する照合用テンプレ
ートの角度範囲を所定範囲に制限するのである。このよ
うに角度範囲を制限した場合には、制限しない場合と回
転角度の検出精度を同じとすれば照合用テンプレートの
個数を低減することができ、結果的に処理の高速化やメ
モリ容量の低減につながり、角度範囲を制限しない場合
と同じ個数の照合用テンプレートを用いるのであれば回
転角度の検出精度を高くすることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects, the angle range of the matching template to be matched with the target graphic is limited to a predetermined range. When the angle range is limited in this way, if the rotation angle detection accuracy is the same as in the case where the angle range is not limited, the number of matching templates can be reduced, resulting in faster processing and reduced memory capacity. If the same number of matching templates are used as in the case where the angle range is not limited, the detection accuracy of the rotation angle can be increased.

【0010】請求項5の発明は、請求項1ないし請求項
3の発明において、対象図形の主軸の回転角度を求める
過程を付加し、対象図形と照合する照合用テンプレート
の角度範囲を、主軸の回転角度を中心とする所定の角度
範囲およびその角度範囲と180°異なる角度範囲に制
限するのである。この方法によれば、対象図形の主軸を
求めることによって対象図形のおよその回転角度を求め
た後に、照合用テンプレートを用いて回転角度を決定す
るから、照合用テンプレートの個数を少なくしながらも
対象図形の回転角度を精度よく求めることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, a step of obtaining the rotation angle of the main axis of the target graphic is added, and the angle range of the collating template to be collated with the target graphic is set as the main axis. The rotation angle is limited to a predetermined angle range around the rotation angle and an angle range different from the angle range by 180 °. According to this method, after obtaining the approximate rotation angle of the target graphic by obtaining the main axis of the target graphic, the rotation angle is determined using the verification template. The rotation angle of the figure can be obtained with high accuracy.

【0011】請求項6の発明は、請求項1ないし請求項
3の発明において、対象図形の回転中心となる代表点を
求める過程を付加し、照合用テンプレートの回転中心と
なる代表点を対象図形の上記代表点に一致させた形で対
象図形と照合用テンプレートとの一致度を評価するので
ある。この方法によれば、照合用テンプレートと対象図
形との回転中心となる代表点を一致させて照合するか
ら、各照合用テンプレートを対象図形に照合させるたび
に位置合わせを行なう必要がなく、両者の照合が容易に
なる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first to third aspects, a step of obtaining a representative point to be the rotation center of the target graphic is added, and the representative point to be the rotation center of the collating template is set to the target graphic. Then, the matching degree between the target graphic and the template for collation is evaluated in the form of matching with the above representative point. According to this method, since the representative point that is the center of rotation of the matching template and the target graphic is matched and matched, it is not necessary to perform positioning each time each matching template is matched with the target graphic. Collation becomes easy.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施形態1)図2に示すように、TVカメラよりなる
画像入力装置2により対象物1を撮像し、画像入力装置
2により得た濃淡画像にA/D変換を施すとともにスム
ージング処理などの前処理を施すことによりノイズを除
去した原画像を生成し(図示例ではA/D変換および前
処理は画像入力装置2により行なっている)、この原画
像を入力画像としてフレームメモリ3に格納する。フレ
ームメモリ3は、マイクロコンピュータであるCPUユ
ニット4にバス9を介して接続され、またバス9には後
述する基準テンプレートを格納したテンプレートメモリ
5が接続される。テンプレートメモリ5には、対象物1
の画像と照合すべき基準形状としての基準テンプレート
が格納されている。ここで、フレームメモリ2とテンプ
レートメモリ5とは画像に対する基準方向を一致させて
あり、テンプレートメモリ5における基準テンプレート
の格納状態を基準位置(つまり、回転角度が0°)に定
めてある。たとえば、文字を基準テンプレートとする場
合には、文字を正立させた状態の基準テンプレートをテ
ンプレートメモリ5に格納しておく。
(Embodiment 1) As shown in FIG. 2, an image of an object 1 is captured by an image input device 2 composed of a TV camera, and A / D conversion is performed on a grayscale image obtained by the image input device 2 and before a smoothing process or the like. By performing processing, an original image from which noise has been removed is generated (in the illustrated example, A / D conversion and preprocessing are performed by the image input device 2), and the original image is stored in the frame memory 3 as an input image. The frame memory 3 is connected to a CPU unit 4 as a microcomputer via a bus 9, and the bus 9 is connected to a template memory 5 storing a reference template described later. The object 1 is stored in the template memory 5.
A reference template is stored as a reference shape to be compared with the image. Here, the frame memory 2 and the template memory 5 have the same reference direction with respect to the image, and the storage state of the reference template in the template memory 5 is set to the reference position (that is, the rotation angle is 0 °). For example, when a character is used as the reference template, the reference template in a state where the character is erected is stored in the template memory 5.

【0013】入力画像に含まれる対象物1の特定の図
形、つまり対象図形Pの位置を求める際には、図1に示
すように、基準テンプレートT0 を所定角度ずつ回転さ
せた照合用テンプレートT1 をCPUユニット4におい
て生成し、各照合用テンプレートT1 を対象画像Pと照
合するとともに、一致度がもっとも高い照合用テンプレ
ートT1 がテンプレートメモリ5に格納されている基準
テンプレートT0 に対してなす角度を、対象図形Pの回
転角度と認定するのである。ここにおいて、対象図形P
と照合用テンプレートT1 との照合には従来より知られ
ている正規化相関法を用いており、対象図形Pと照合用
テンプレートT1 との相関関数を求め、相関関数の値が
最大になるときに、マッチングしたとみなすのである。
本実施形態の方法では、テンプレートメモリ5に登録さ
れる基準テンプレートT0 が照合すべき対象図形Pに対
して1個であるから、テンプレートメモリ5に必要なメ
モリ容量を小さくすることができる。
When determining the position of a specific figure of the object 1 included in the input image, that is, the position of the object figure P, as shown in FIG. 1, a reference template T 0 obtained by rotating the reference template T 0 by a predetermined angle is used. 1 is generated in the CPU unit 4, each matching template T 1 is compared with the target image P, and the matching template T 1 having the highest matching degree is compared with the reference template T 0 stored in the template memory 5. The angle formed is determined as the rotation angle of the target graphic P. Here, the target graphic P
And the matching between the matching template T 1 uses a normalized correlation method conventionally known, the correlation function between the subject graphic P and the collation template T 1, the value of the correlation function is maximized Sometimes it is considered a match.
In the method according to the present embodiment, the number of reference templates T 0 registered in the template memory 5 is one for the target graphic P to be collated, so that the memory capacity required for the template memory 5 can be reduced.

【0014】照合用テンプレートT1 は、基本的には等
角度間隔になるように生成され、その角度間隔は必要に
応じて適宜に設定される。すなわち、角度間隔が大きけ
れば対象図形Pの回転角度の検出精度は低くなるが、照
合すべき照合用テンプレートT1 の個数が少ないから、
短時間で結果を得ることができ、逆に角度間隔が小さけ
れば対象図形の回転角度の検出精度は高くなる。
The collating template T 1 is basically generated at regular angular intervals, and the angular intervals are appropriately set as needed. That is, the larger the angular interval detection accuracy of the rotation angle of the subject graphic P decreases, because the small number of matching template T 1 to be matched,
The result can be obtained in a short time. Conversely, if the angle interval is small, the detection accuracy of the rotation angle of the target graphic increases.

【0015】なお、フレームメモリ3とテンプレートメ
モリ5とは同じメモリ内で領域を分割して実現すること
ができる。また、上記装置は画像入力機能を有するコン
ピュータ装置を用いて実現することが可能であって、当
然ながらCPUの処理速度が向上すれば、画像の取込み
から結果が得られるまでの時間は短縮される。 (実施形態2)実施形態1では、テンプレートメモリ5
に格納された基準テンプレートに基づいてCPUユニッ
ト4において照合用テンプレートを生成するものであっ
たが、本実施形態では、図3に示すようにテンプレート
生成部6を設け、基準テンプレートからの照合用テンプ
レートの生成をテンプレート生成部6で行なうものであ
る。このような構成を採用すれば、テンプレート生成部
6として、基準テンプレートに基づいて照合用テンプレ
ートを生成する処理に専用化したものを設計することが
可能であり、CPUユニット4の負荷を軽減することが
できて、全体として処理の高速化を図ることができる。
ここで、テンプレート生成部6は、たとえばASICを
用いて実現することができる。また、CPUユニット4
は主として照合用テンプレートと対象図形との照合を行
なうとともに照合結果に基づいて対象図形の回転角度を
求める照合処理部として機能する。
The frame memory 3 and the template memory 5 can be realized by dividing an area in the same memory. Further, the above device can be realized by using a computer device having an image input function. Naturally, if the processing speed of the CPU is improved, the time from capturing an image to obtaining a result is reduced. . (Embodiment 2) In Embodiment 1, the template memory 5
In the present embodiment, a template for collation is generated in the CPU unit 4 based on the reference template stored in the template template. However, in the present embodiment, a template generation unit 6 is provided as shown in FIG. Is generated by the template generation unit 6. By employing such a configuration, it is possible to design a template generation unit 6 that is dedicated to a process of generating a collation template based on a reference template, and reduce the load on the CPU unit 4. Thus, the processing speed can be increased as a whole.
Here, the template generation unit 6 can be realized using, for example, an ASIC. CPU unit 4
Functions mainly as a collation processing unit that performs collation between the collation template and the target graphic and calculates the rotation angle of the target graphic based on the collation result.

【0016】本実施形態の構成によれば、テンプレート
生成部6を設けたことでCPUユニット4とテンプレー
ト生成部6とに負荷を分散することができ、かつテンプ
レート生成部6は照合用テンプレートの生成に専用化さ
れていることにより高速処理が可能である。また、CP
Uユニット4の負荷が大幅に軽減されるから、CPUユ
ニット4として処理速度の比較的遅いものを用いること
が可能である。しかも、実施形態1と同様に、テンプレ
ートメモリ5としてメモリ容量の少ないものを用いるこ
とができる。他の構成および動作は実施形態1と同様で
ある。なお、テンプレート生成部6では照合用テンプレ
ートの生成のみを行なっているが、照合用テンプレート
と対象図形との照合も行なうようにしてもよい。
According to the configuration of the present embodiment, the provision of the template generation unit 6 allows the load to be distributed between the CPU unit 4 and the template generation unit 6, and the template generation unit 6 generates the collation template. High-speed processing is possible due to the dedicated use. Also, CP
Since the load on the U unit 4 is greatly reduced, it is possible to use a CPU unit 4 having a relatively low processing speed. Moreover, as in the first embodiment, a template memory having a small memory capacity can be used. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment. Note that the template generation unit 6 only generates a collation template, but may also collate the collation template with the target graphic.

【0017】(実施形態3)実施形態1、2では、対象
図形ごとに1個の基準テンプレートを対応付けてテンプ
レートメモリ5に格納し、対象図形との照合の際にCP
Uユニット4において照合用テンプレートを生成するよ
うになっていたが、本実施形態では対象図形との照合に
用いる複数の照合用テンプレートをテンプレートメモリ
5にあらかじめ登録しているものである。
(Embodiment 3) In the first and second embodiments, one reference template is stored in the template memory 5 in association with each target graphic, and the CP is used for matching with the target graphic.
In the present embodiment, a plurality of collation templates used for collation with the target graphic are registered in the template memory 5 in advance.

【0018】本実施形態では、テンプレートメモリ5と
してメモリ容量の大きなものが必要になるが、照合用テ
ンプレートの作成に要する時間が不要であって、テンプ
レートメモリ5から各照合用テンプレートを順次読み出
して対象図形と照合する処理のみになるから、CPUユ
ニット4として処理速度が比較的遅いものを用いること
が可能である。他の構成および動作は実施形態1と同様
である。
In the present embodiment, a template memory 5 having a large memory capacity is required. However, the time required for creating a collation template is not required. Since only the process of collating with the figure is performed, it is possible to use a CPU unit 4 having a relatively slow processing speed. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.

【0019】(実施形態4)本実施形態は、図4に示す
ように、照合用テンプレートT1 を生成する角度範囲θ
に制限を加えるものである。すなわち、比較的小さい角
度ずれしか生じないような対象物1については、すべて
の角度の照合用テンプレートT1 を生成しても使用しな
い照合用テンプレートT1 が生じるから、必要な角度範
囲θ内でのみ作業用レンプレートT1 を生成するのであ
る。
(Embodiment 4) In this embodiment, as shown in FIG. 4, an angle range θ for generating a collation template T 1 is set.
Is to limit. That is, for the object 1, such as not to cause only a relatively small angle deviation, all from matching template T 1 not be used to generate the matching template T 1 of the angle occurs within the required angular range θ only it is to generate work for Ren plate T 1.

【0020】このように生成する照合用テンプレートT
1 の角度範囲θを制限することによって、使用すべき照
合用テンプレートT1 の個数を低減することができるか
ら、照合用テンプレートT1 の生成に要する処理時間が
短くなり、かつ1つの対象図形に対して複数個の照合用
テンプレートT1 を格納するテンプレートメモリ5のメ
モリ容量が小さくなるのである。また、処理時間やメモ
リ容量が同じであれば照合用テンプレートT1 の角度間
隔を小さくして対象図形の回転角度の検出精度を高める
ことができる。ここにおいて、角度範囲θは図示しない
操作部(キーボードなど)を用いて使用者が設定する。
他の構成および動作は実施形態1ないし実施形態3と同
様である。
The collation template T thus generated
By limiting the first angle range theta, since it is possible to reduce the number of matching template T 1 to be used, the processing time required to generate the matching template T 1 is shortened, and the one of the subject graphic is the memory capacity of a template memory 5 for storing a plurality of matching template T 1 becomes smaller for. Further, it is possible to improve the detection accuracy of the rotation angle of the subject graphic processing time and memory capacity to reduce the angular spacing matching template T 1 if the same. Here, the angle range θ is set by the user using an operation unit (such as a keyboard) not shown.
Other configurations and operations are the same as those of the first to third embodiments.

【0021】(実施形態5)本実施形態は、実施形態4
の方法に主軸を求める従来技術を併用するものである。
すなわち、図5に示すように、従来周知の技術を適用し
て対象図形Pの主軸Mを求め、この主軸Mの回転角度を
中心として角度範囲θを設定し、さらに、角度範囲θと
は180°異なる角度範囲θ′を設定して、角度範囲
θ,θ′における照合用テンプレートを対象図形Pと照
合するのである。なお、主軸Mを求めるには原画像を濃
度について適宜閾値で2値化した2値画像を用い、従来
より知られている技術を適用する。
(Embodiment 5) This embodiment corresponds to Embodiment 4
The conventional technique for finding the main axis is used in combination with the above method.
That is, as shown in FIG. 5, a main axis M of the target graphic P is obtained by applying a conventionally known technique, an angle range θ is set around the rotation angle of the main axis M, and the angle range θ is 180 degrees. A different angle range θ ′ is set, and the collation template in the angle ranges θ and θ ′ is collated with the target graphic P. In order to obtain the main axis M, a conventionally known technique is applied by using a binary image obtained by binarizing the original image with an appropriate threshold value for the density.

【0022】本実施形態の技術を適用すれば、従来のよ
うに主軸Mの回転角度を求めていただけでは回転角度を
検出することができなかった線対称の対象図形Pであっ
ても回転角度を検出することが可能になる。他の構成お
よび動作は実施形態1ないし実施形態3と同様である。 (実施形態6)本実施形態は、対象図形の中心(一般に
は重心)を定め、この中心に各照合用テンプレートの中
心を一致させて、対象図形と照合用テンプレートとを照
合するものである。また、照合用テンプレートは1周分
が設けられる。つまり、0〜360°の範囲で照合が行
なわれるものであり、輪郭線が円形や正方形である場合
のように主軸を設定するのが難しい対象図形でも回転角
度の検出が可能になる。ただし、無地の円形であれば方
向性はなく、また無地の正方形であれば4回回転対称で
あって回転角度は4方向について等価であるから、これ
らの場合には本実施形態でも回転角度を特定することは
できないが、対象図形の輪郭線内に文字やマークが表記
されているような場合に本実施形態の技術を適用するこ
とで回転角度を求めることが可能になる。他の構成およ
び動作は実施形態1ないし3と同様である。
If the technique of this embodiment is applied, the rotational angle of a target object P which is axisymmetrical and whose rotational angle cannot be detected only by calculating the rotational angle of the main shaft M as in the prior art can be changed. It becomes possible to detect. Other configurations and operations are the same as those of the first to third embodiments. (Embodiment 6) In the present embodiment, the center of a target graphic (generally, the center of gravity) is determined, and the center of each verification template is matched with this center, and the target graphic and the verification template are verified. The matching template is provided for one round. That is, the collation is performed in the range of 0 to 360 °, and the rotation angle can be detected even for a target graphic for which it is difficult to set the main axis, such as when the outline is a circle or a square. However, if it is a plain circle, there is no directionality, and if it is a plain square, it is four-fold rotationally symmetric and the rotation angle is equivalent in four directions. Although it cannot be specified, the rotation angle can be obtained by applying the technique of the present embodiment in a case where characters or marks are written in the outline of the target graphic. Other configurations and operations are the same as those of the first to third embodiments.

【0023】[0023]

【発明の効果】請求項1の発明は、あらかじめ登録され
ている基準図形としての基準テンプレートに各種の回転
角度で回転を施した複数の照合用テンプレートを次々に
生成する第1過程と、各照合用テンプレートと与えられ
た入力画像内に含まれる対象図形とを順に照合して一致
度を評価する第2過程と、第2過程における一致度が最
大になる照合用テンプレートの基準テンプレートに対す
る回転角度を対象図形の回転角度と認定する第3過程と
を有するのであって、基準テンプレートに対して各種の
回転角度で回転を施した照合用テンプレートを対象図形
に照合することによって対象図形の回転角度を求めるか
ら、対象図形の輪郭線が対称性を有する形状であっても
対象図形に方向性があれば対象図形の回転角度を検出す
ることが可能になるという利点があり、しかも、照合用
テンプレートは対象図形との照合時に基準テンプレート
に基づいて生成するから、基準テンプレートを登録する
ためのメモリの容量は比較的小さくなるという利点があ
る。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a first step of successively generating a plurality of collation templates obtained by rotating a pre-registered reference template as a reference graphic at various rotation angles, and performing each collation. A second step of sequentially comparing the target template included in the given input image with the target template to evaluate the degree of coincidence, and determining a rotation angle of the reference template that maximizes the degree of coincidence in the second step with respect to the reference template. The method includes a third step of determining the rotation angle of the target graphic, and determining the rotation angle of the target graphic by comparing the reference template with a reference template rotated at various rotation angles with respect to the target template. Accordingly, even if the contour of the target graphic has a symmetrical shape, the rotation angle of the target graphic can be detected if the target graphic has directionality. Has the advantage, moreover, a matching template is because generated based on the reference template when matching between the subject graphic, the capacity of a memory for registering the reference template has the advantage of relatively smaller.

【0024】請求項2の発明のように、基準テンプレー
トに基づいて照合用テンプレートを生成するように専用
化されたハードウェアを有するテンプレート生成部で次
々に生成される照合用テンプレートを用い、テンプレー
ト生成部とは別に設けた照合用演算部において対象図形
と各照合用テンプレートとの照合結果から対象図形の回
転角度を求めるようにすれば、基準テンプレートに基づ
いて照合用テンプレートを生成する過程に専用化された
ハードウェアを用いるから、基準テンプレートから照合
用テンプレートを生成する過程を高速化することが可能
であり、処理時間の短縮につながるという利点がある。
According to the second aspect of the present invention, template generation is performed by using a collation template generated one after another by a template generation unit having hardware dedicated to generate a collation template based on a reference template. If the rotation angle of the target graphic is obtained from the result of the comparison between the target graphic and each of the verification templates in the verification operation unit provided separately from the unit, it is dedicated to the process of generating the verification template based on the reference template. Since the used hardware is used, it is possible to speed up the process of generating the collation template from the reference template, which has the advantage of reducing the processing time.

【0025】請求項3の発明は、基準図形を各種の回転
角度で回転させた形であらかじめ登録されている複数の
照合用テンプレートと与えられた入力画像内に含まれる
対象図形とを順に照合して一致度を評価する第1過程
と、第1過程における一致度が最大になる照合用テンプ
レートの基準テンプレートに対する回転角度を対象図形
の回転角度と認定する第2過程とを有するのであり、照
合用テンプレートをあらかじめ登録してあるから、対象
図形との照合の際に照合用テンプレートを生成する過程
が不要であって高速な処理が可能になるという利点があ
る。
According to a third aspect of the present invention, a plurality of collation templates registered in advance in a form in which a reference graphic is rotated at various rotation angles are sequentially collated with a target graphic included in a given input image. And a second step of determining the rotation angle of the matching template with respect to the reference template that maximizes the matching degree in the first step as the rotation angle of the target graphic. Since the template is registered in advance, there is an advantage that a process of generating a template for collation at the time of collation with the target graphic is unnecessary, and high-speed processing can be performed.

【0026】請求項4の発明のように、対象図形と照合
する照合用テンプレートの角度範囲を所定範囲に制限す
れば、角度範囲を制限するから、角度範囲を制限しない
場合と回転角度の検出精度を同じとすれば照合用テンプ
レートの個数を低減することができ、結果的に処理の高
速化やメモリ容量の低減につながり、角度範囲を制限し
ない場合と同じ個数の照合用テンプレートを用いるので
あれば回転角度の検出精度を高くすることができるとい
う利点がある。
If the angle range of the matching template for matching with the target graphic is limited to a predetermined range as in the invention of claim 4, the angle range is limited. If the same is used, the number of matching templates can be reduced, resulting in faster processing and a reduction in memory capacity.If the same number of matching templates are used when the angle range is not limited, There is an advantage that the detection accuracy of the rotation angle can be increased.

【0027】請求項5の発明のように、対象図形の主軸
の回転角度を求める過程を付加し、対象図形と照合する
照合用テンプレートの角度範囲を、主軸の回転角度を中
心とする所定の角度範囲およびその角度範囲と180°
異なる角度範囲に制限すれば、対象図形の主軸を求める
ことによって対象図形のおよその回転角度を求めた後
に、照合用テンプレートを用いて回転角度を決定するか
ら、照合用テンプレートの個数を少なくしながらも対象
図形の回転角度を精度よく求めることができるという利
点がある。
According to the fifth aspect of the present invention, a step of obtaining the rotation angle of the main axis of the target graphic is added, and the angle range of the collating template to be collated with the target graphic is set to a predetermined angle centered on the rotation angle of the main axis. Range and its angle range and 180 °
If the angle is limited to a different angle range, the approximate rotation angle of the target graphic is obtained by obtaining the main axis of the target graphic, and then the rotation angle is determined using the matching template. Also has the advantage that the rotation angle of the target graphic can be obtained with high accuracy.

【0028】請求項6の発明のように、対象図形の回転
中心となる代表点を求める過程を付加し、照合用テンプ
レートの回転中心となる代表点を対象図形の上記代表点
に一致させた形で対象図形と照合用テンプレートとの一
致度を評価すれば、照合用テンプレートと対象図形との
回転中心となる代表点を一致させて照合するから、各照
合用テンプレートを対象図形に照合させるたびに位置合
わせを行なう必要がなく、両者の照合が容易になるとい
う利点がある。
According to the sixth aspect of the present invention, a step of obtaining a representative point which is the center of rotation of the target figure is added, and the representative point which is the center of rotation of the collating template is made coincident with the representative point of the target figure. If the degree of coincidence between the target graphic and the matching template is evaluated in step (2), the representative point that is the center of rotation between the matching template and the target graphic is matched and the matching is performed. There is an advantage that there is no need to perform position alignment, and the matching between the two becomes easy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態1の概念説明図である。FIG. 1 is a conceptual explanatory diagram of a first embodiment.

【図2】同上のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the same.

【図3】実施形態2を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment.

【図4】実施形態4の概念説明図である。FIG. 4 is a conceptual explanatory diagram of a fourth embodiment.

【図5】実施形態5の概念説明図である。FIG. 5 is a conceptual explanatory diagram of a fifth embodiment.

【図6】従来の問題点を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a conventional problem.

【図7】従来の問題点を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 対象物 2 画像入力装置 3 フレームメモリ 4 CPUユニット 5 テンプレートメモリ 6 テンプレート生成部 M 主軸 P 対象図形 T0 基準テンプレート T1 照合用テンプレート θ 角度範囲1 object 2 image input device 3 frame memory 4 CPU unit 5 template memory 6 template generator M spindle P target graphic T 0 reference template T 1 matching template θ angle range

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 あらかじめ登録されている基準図形とし
ての基準テンプレートに各種の回転角度で回転を施した
複数の照合用テンプレートを次々に生成する第1過程
と、各照合用テンプレートと与えられた入力画像内に含
まれる対象図形とを順に照合して一致度を評価する第2
過程と、第2過程における一致度が最大になる照合用テ
ンプレートの基準テンプレートに対する回転角度を対象
図形の回転角度と認定する第3過程とを有することを特
徴とする画像処理による位置検出方法。
1. A first step of successively generating a plurality of collation templates obtained by rotating a reference template as a pre-registered reference graphic at various rotation angles, and inputting each collation template and a given input A second method for evaluating the degree of coincidence by sequentially comparing target graphics included in an image
A method for detecting a position by image processing, comprising: a process; and a third process of certifying, as a rotation angle of a target graphic, a rotation angle of a matching template with respect to a reference template that maximizes the degree of coincidence in the second process.
【請求項2】 基準テンプレートに基づいて照合用テン
プレートを生成するように専用化されたハードウェアを
有するテンプレート生成部で次々に生成される照合用テ
ンプレートを用い、テンプレート生成部とは別に設けた
照合用演算部において対象図形と各照合用テンプレート
との照合結果から対象図形の回転角度を求めることを特
徴とする請求項1記載の画像処理による位置検出方法。
2. A collation template which is generated one after another by a template generation unit having hardware dedicated to generate a collation template based on a reference template, and is provided separately from the template generation unit. 2. The position detection method according to claim 1, wherein a rotation angle of the target graphic is obtained from a result of the comparison between the target graphic and each of the verification templates in the calculation unit.
【請求項3】 基準図形を各種の回転角度で回転させた
形であらかじめ登録されている複数の照合用テンプレー
トと与えられた入力画像内に含まれる対象図形とを順に
照合して一致度を評価する第1過程と、第1過程におけ
る一致度が最大になる照合用テンプレートの基準テンプ
レートに対する回転角度を対象図形の回転角度と認定す
る第2過程とを有することを特徴とする画像処理による
位置検出方法。
3. A plurality of collation templates registered in advance in a form obtained by rotating a reference graphic at various rotation angles are sequentially collated with target graphics included in a given input image to evaluate a degree of coincidence. Position detection by image processing, comprising: a first step of performing matching; and a second step of determining the rotation angle of the matching template with respect to the reference template that maximizes the degree of coincidence in the first step as the rotation angle of the target graphic. Method.
【請求項4】 対象図形と照合する照合用テンプレート
の角度範囲を所定範囲に制限することを特徴とする請求
項1ないし請求項3記載の画像処理による位置検出方
法。
4. The position detecting method according to claim 1, wherein an angle range of the collating template for collating with the target graphic is limited to a predetermined range.
【請求項5】 対象図形の主軸の回転角度を求める過程
を付加し、対象図形と照合する照合用テンプレートの角
度範囲を、主軸の回転角度を中心とする所定の角度範囲
およびその角度範囲と180°異なる角度範囲に制限す
ることを特徴とする請求項1ないし請求項3記載の画像
処理による位置検出方法。
5. A process for obtaining a rotation angle of a main axis of a target graphic is added, and an angle range of a collation template to be collated with the target graphic is defined as a predetermined angle range centered on the rotation angle of the main axis and 180 degrees thereof. 4. The method according to claim 1, wherein the angle ranges are different.
【請求項6】 対象図形の回転中心となる代表点を求め
る過程を付加し、照合用テンプレートの回転中心となる
代表点を対象図形の上記代表点に一致させた形で対象図
形と照合用テンプレートとの一致度を評価することを特
徴とする請求項1ないし請求項3記載の画像処理による
位置検出方法。
6. A process for obtaining a representative point to be a center of rotation of a target graphic is added, and the target figure and the template for collation are matched in such a manner that the representative point to be the center of rotation of the collation template coincides with the representative point of the target graphic. 4. The position detection method according to claim 1, wherein the degree of coincidence with the position is evaluated.
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