(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
認識対象を撮像するカメラと、撮像された画像データを記憶する画像記憶部と、検出目標の登録パターンを記憶する登録パターン記憶部と、前記画像記憶部から読み出された画像と前記登録パターンとの一致度をパターンマッチによって求める一致度演算部と、前記パターンマッチにおけるサーチ時の最適なサンプリング間隔を設定する自動スキップ値設定手段を備え、前記自動スキップ値設定手段が複数の認識対象の画像と前記登録パターンの一致度を計算して前記各画像の一致度の分布を求め、求められた一致度の分布から最も高い一致度を示す第１画像と第２番目に高い一致度を示す第２画像を特定し、第１画像の一致度分布と第２画像の最高一致度に基づいて第１画像と第２画像を識別するためのサンプリング間隔を求めてスキップ値とすることを特徴とする画像認識装置。
【請求項２】
認識対象をカメラで撮像してこの撮像された画像データを画像記憶部に記憶させ、登録パターン記憶部に記憶された検出目標の登録パターンと前記画像記憶部から読み出された画像との一致度をパターンマッチによって求める画像認識方法であって、前記パターンマッチにおけるサーチ時の最適なサンプリング間隔を自動スキップ値設定手段によって予め設定する工程を有し、前記最適なサンプリング間隔を設定する工程が、複数の認識対象の画像と前記登録パターンの一致度を計算し、前記各画像の一致度の分布を求める工程と、求められた一致度の分布から最も高い一致度を示す第１画像と第２番目に高い一致度を示す第２画像を特定する工程と、第１画像の一致度分布と第２画像の最高一致度に基づいて第１画像と第２画像を識別するためのサンプリング間隔を求めてスキップ値とする工程とを含むことを特徴とする画像認識方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、認識対象と検出目標の登録パターンとの一致度をパターンマッチによって求める画像認識装置および画像認識方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品の実装装置や組立装置などにおける位置決めの方法として画像認識が広く用いられている。この画像認識による位置決め方法は、カメラにより撮像された認識対象の画像が予め登録された登録パターンと一致するか否かをパターンマッチによって求め、認識対象の画像の中から検出目標である認識マークを特定することにより、認識マークが付された電子部品などの位置を求めるものである。
【０００３】
したがってパターンマッチを如何に高精度で効率よく行うかが、画像認識における重要な課題である。このパターンマッチにおいては、撮像された画面内に登録パターンを含んだ比較エリアを設け、この比較エリアを画面内で少しづつずらしながら全画面内をサーチし、画面内で登録パターンと最もよく一致した画像を含む比較エリアの位置を求める処理が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記サーチを効率よく行うため、最初は比較エリアをずらす間隔、すなわちスキップ値を大きくとって大まかなサンプリング間隔でサーチし、検出目標の画像の位置がある程度特定されたところで精細なサーチを行って最終的な位置検出を行うことが行われる。このサーチの最初の段階でのスキップ値の設定は、従来の画像認識方法においては作業者が経験と勘によって行っていた。
【０００５】
しかしながら従来は適切なスキップ値を設定するための明確な基準が無く、このため小さなスキップ値を設定して過剰に精細なサーチを行うと認識に長時間を要して画像認識の効率が低下し、また反対にスキップ値が過大でサンプリング間隔が粗すぎると誤認識を発生して認識精度低下の原因となるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明は、効率よくしかも安定した認識精度でパターンマッチが行える画像認識装置および画像認識方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の画像認識装置は、認識対象を撮像するカメラと、撮像された画像データを記憶する画像記憶部と、検出目標の登録パターンを記憶する登録パターン記憶部と、前記画像記憶部から読み出された画像と前記登録パターンとの一致度をパターンマッチによって求める一致度演算部と、前記パターンマッチにおけるサーチ時の最適なサンプリング
間隔を設定する自動スキップ値設定手段を備え、前記自動スキップ値設定手段が複数の認識対象の画像と前記登録パターンの一致度を計算して前記各画像の一致度の分布を求め、求められた一致度の分布から最も高い一致度を示す第１画像と第２番目に高い一致度を示す第２画像を特定し、第１画像の一致度分布と第２画像の最高一致度に基づいて第１画像と第２画像を識別するためのサンプリング間隔を求めてスキップ値とする。
【０００８】
請求項２記載の画像認識方法は、認識対象をカメラで撮像してこの撮像された画像データを画像記憶部に記憶させ、登録パターン記憶部に記憶された検出目標の登録パターンと前記画像記憶部から読み出された画像との一致度をパターンマッチによって求める画像認識方法であって、前記パターンマッチにおけるサーチ時の最適なサンプリング間隔を自動スキップ値設定手段によって予め設定する工程を有し、前記最適なサンプリング間隔を設定する工程が、複数の認識対象の画像と前記登録パターンの一致度を計算し、前記各画像の一致度の分布を求める工程と、求められた一致度の分布から最も高い一致度を示す第１画像と第２番目に高い一致度を示す第２画像を特定する工程と、第１画像の一致度分布と第２画像の最高一致度に基づいて第１画像と第２画像を識別するためのサンプリング間隔を求めてスキップ値とする工程とを含む。
【００１０】
各請求項記載の発明によれば、画像認識のパターンマッチにおけるサーチ時の最適なサンプリング間隔を設定する自動スキップ値設定手段を備えることにより、画像認識の効率を向上させ安定した認識精度で画像認識を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形態の画像認識装置の構成を示すブロック図、図２は同画像認識方法のスキップ値決定のフローチャート、図３は同認識対象の画像図、図４は同認識対象の一致度分布図、図５は同一致度分布の断面を示すグラフ、図６は同画像認識方法のサーチ間隔を示すグラフである。
【００１２】
まず図１を参照して画像認識装置の構成を説明する。図１において、カメラ１は下方の基板１０に設けられた認識対象としての図形を撮像する。ＡＤ変換部２はカメラ１により取り込まれたアナログ画像データをデジタル画像データに変換する。画像記憶部３は変換されたデジタル画像データを記憶する。登録パターン記憶部４は、画像認識によって検出する目標の図形として登録された図形のパターンを記憶する。一致度計算部５は登録パターン記憶部４の登録パターンを画像記憶部３に記憶された各画像と比較して各画像ごとの登録パターンとの一致度を計算する。一致度分布記憶部６は各画像の一致度計算結果を記憶する。ＣＰＵ７は、一致度分布記憶部６のデータを読み出し、プログラム記憶部８に記憶されたプログラムに従ってパターンマッチにおけるサーチ時の最適なスキップ値を算出する。
【００１３】
次に、上記最適なスキップ値の算出について、図２のフローチャートに沿って各図を参照して説明する。このスキップ値の演算は、ＣＰＵによって新たな認識対象が設定される度にプログラム記憶部８に記憶されたプログラムに従って行われるものである。図３に示すように、まずカメラ１により認識対象の基板１０を撮像し、撮像データを取り込む（ＳＴ１）。次にそれらの画像の中から検出目標となる画像を取り出して登録パターン記憶部４に取り込む（ＳＴ２）。次に、この登録パターンを全画面上でマッチングさせ、一致度記憶部５により画面内の全図形の画像との一致度を計算する（ＳＴ３）。ここでは正方形１１、円形のマーク１２、三角形１３を含んだ画像と、円形のマーク１２を抜き出して設定された登録パターンＲとの一致度が計算される例を示している。そしてここで計算された結果は一致度記憶部６に記憶される。
【００１４】
次に、ＣＰＵ７にて一致度計算結果に基づいて一致度を表す相関値の分布を求めて等高線の形で表す（ＳＴ４）。図４に示すように登録パターンＲと、図３に示す正方形１１、円形のマーク１２、三角形１３との一致度の分布は１１ａ，１２ａ，１３ａの等高線で表される。円形マーク１２のそれぞれの画像と登録パターンＲは本来同一のものであるため、一致度分布を表す図４で最も高い一致度を示す等高線グラフとして表される。次にこの一致度分布図の中で各図形の画像を示す頂点を検出し（ＳＴ５）、これらの頂点の中から最も高い一致度を示す頂点と二番目に高い一致度を示す頂点を特定する（ＳＴ６）。すなわちこれにより登録パターンＲとの一致度が最も高い第１画像、第２番目に高い第２画像を与える図形が特定されたことになる。
【００１５】
次に、第１画像の一致度分布と、第２画像の最高一致度に基づいて第１画像と第２画像を確実に識別するためのサンプリング間隔を下記方法により求める。まず、図５に示すように図４の等高線のグラフを各頂点を含んだＸ方向およびＹ方向の平面で切断した断面図を作成する。図５（ａ）に示す１１ｂ，１２ｂ，１３ｂおよび図５（ｂ）に示す１１ｃ，１２ｃ，１３ｃは正方形１１の等高線１１ａ、円形マーク１２の等高線１２ａ、および三角形１３の等高線１３ａのＸ方向、Ｙ方向の断面をそれぞれ示すものである。
【００１６】
そしてこれらの断面図において、二番目に高い頂点（ここでは等高線１１ａの頂点）の高さｈ、すなわち第３画像の最高一致度に相当する一致度のレベルで、第１画像の一致度分布を示すグラフ１２ｂおよび１２ｃをそれぞれカットし、この一致度のレベルに対応する分布幅Ｗｘ，Ｗｙをそれぞれ求める（ＳＴ７）。そして、これらの分布幅Ｗｘ，Ｗｙより小さい寸法をそれぞれＸ方向およびＹ方向のスキップ値として採用する（ＳＴ８）。すなわち、隣接する２つのサンプリング点をとってみた場合に、これら２点での一致度がともに２番目の頂点の高さｈより低くなることがありえないようなスキップ値を用いる。
【００１７】
このようなスキップ値を用いることにより、ラフなサーチを行う段階においてはサーチ時のスキップの起点がどの位置にある場合でも、最も高い一致度の図形はいずれかのサンプリング点において必ず二番目に高い一致度の図形より高い一致度を示すことになり、最も高い一致度の図形以外を検出目標の図形と誤認識する事態が発生することがない。
【００１８】
このとき、図６（ａ）に示すように、Ｗｘ，Ｗｙよりそれぞれ小さいスキップ値Ｐｘ，ＰｙでそれぞれＸ方向およびＹ方向にスキップさせてサーチさせてもよいし、または図６（ｂ）に示すようにＰｘ，Ｐｙのどちらか小さい値Ｐｍｉｎを採用してＸ方向、Ｙ方向ともに同一のスキップ値Ｐｍｉｎでスキップしてサーチさせてもよい。このスキップサーチにより最も高い一致度を示す図形として特定された画像について更に詳細なサーチを行うことにより、最終的に検出目標の図形、すなわち認識マークの位置を精細に特定し、この特定された位置が位置検出結果として出力される。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、画像認識のパターンマッチにおけるラフなサーチ段階での最適なサンプリング間隔を設定する自動スキップ値設定手段を備えたので、パターンマッチの速度を向上させて効率よく、かつ誤認識を防止して安定した認識精度で画像認識を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の画像認識装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態の画像認識方法のスキップ値決定のフローチャート
【図３】本発明の一実施の形態の認識対象の画像図
【図４】本発明の一実施の形態の認識対象の一致度分布図
【図５】本発明の一実施の形態の一致度分布の断面を示すグラフ
【図６】本発明の一実施の形態の画像認識方法のサーチ間隔を示すグラフ
【符号の説明】
１  カメラ
３  画像記憶部
４  登録パターン記憶部
５  一致度計算部
６  一致度分布記憶部
７  ＣＰＵ
８  プログラム記憶部
Ｒ  登録パターン
Ｐｘ，Ｐｙ  スキップ値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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